摘要：该文面向基于闪存(Flash)的脉冲卷积神经网络(SCNN)提出一种积分发放(IF)型模拟神经元电路,该电路实现了位线电压箝位、电流读出减法和积分发放功能。为解决低电流读出速度较慢的问题,该文设计一种通过增加旁路电流大幅提高电流读出范围和读出速度的方法;针对传统模拟神经元复位方案造成的阵列信息丢失问题,提出一种固定泄放阈值电压的脉冲神经元复位方案,提高了阵列电流信息的完整性和神经网络的精度。基于55 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺对电路进行设计并流片。后仿结果表明,在20 μA电流输出时,读出速度提高了100%,在0 μA电流输出时,读出速度提升了263.6%,神经元电路工作状态良好。测试结果表明,在0~20 μA电流输出范围内,箝位电压误差小于0.2 mV,波动范围小于0.4 mV,电流读出减法线性度可达到99.9%。为了研究所提模拟神经元电路的性能,分别通过LeNet和AlexNet对MNIST和CIFAR-10数据集进行识别准确率测试,结果表明,神经网络识别准确率分别提升了1.4%和38.8%。

摘要：随着闪存技术的不断成熟,基于闪存的固态硬盘(solid state drive,SSD)迅速发展。然而,SSD具有不同于磁盘的特性,使得传统基于磁盘设计的索引不适用于闪存环境,因此面向闪存索引机制的研究与优化迅速开展。通过对目前闪存索引的广泛调研,从索引更新策略的角度,分析了它们的优缺点,旨在为SSD算法设计和索引开发提供系统的、有价值的参考。最后讨论了该领域未来的发展趋势和新的研究方向。

摘要：随着制造工艺进入65 nm节点,闪存的可靠性问题也越来越突出,其中闪存芯片擦除速度随着擦写循环的增加出现明显退化。该文从单个存储器件的擦写退化特性入手,详细讨论了隧穿氧化层缺陷的产生原因、对器件性能的影响及其导致整个芯片擦除时间退化的内在机理,并提出针对性的优化方案:采用阶梯脉冲电压擦写方式减缓存储单元退化;对非选中区块进行字线浮空偏置以抑制擦除时的阵列干扰。该文基于65 nm NOR Flash工艺平台开发了128 Mb闪存芯片,并对该方案进行了验证,测试结果表明,采用优化设计方案的芯片经过10万次擦写后的Sector擦除时间为104.9 ms,较采用常规方案的芯片(大于200 ms)具有明显的提升。

摘要：利用低延迟、低功耗、高可靠的闪存芯片构建闪存存储阵列是实现高性能存储系统的有效手段。但应用传统磁盘阵列技术构建闪存存储阵列,会引入磨损均衡、校验数据更新频繁导致阵列生命周期降低等问题。针对闪存固有的读写特性,设计实现了一种基于NAND Flash的高性能磁盘阵列机制——基于缓存的可重构磁盘阵列策略。该机制采用可重构条带的思想,利用存储等级的内存作为缓存,对数据顺序重组。实验结果表明:该策略能够有效降低垃圾回收开销,提高闪存阵列的性能和使用寿命。

摘要：随着闪存存储技术的发展,闪存已经广泛应用于各种移动设备、PC机和服务器中.作为一种完全不同于磁盘的新型存储介质,闪存具有非易失、高速读写、抗震、低功耗、高存储密度等物理特性,这使得基于闪存的数据管理问题成为新的挑战.数据库系统是数据管理的重要技术,将现有的数据库系统直接移植到闪存上并不能充分发挥其硬件特性,设计实现基于闪存的数据库系统是当前的一个研究热点.文中介绍了闪存的特性和闪存转换层;总结了缓冲区、索引、查询和事务等数据库关键技术;讨论了基于闪存的混合存储数据管理.最后,基于该领域亟待解决的诸多问题,指出了未来的研究方向.

摘要：近年来,非关系型的key-value数据库得到越来越广泛的应用.然而,目前主流的key-value数据库或者是基于磁盘设计的,或者是传统的基于文件系统和闪存转换层FTL来构建的,难以发挥闪存存储设备的特性,限制了I/O的并发性能,且垃圾回收过程复杂.设计并实现了一种基于裸闪存的keyvalue数据管理架构Flashkv,通过用户态下的管理单元进行空间管理和垃圾回收,充分利用了闪存设备内部的并发特性,并简化了垃圾回收过程,去除了传统文件系统和FTL中的冗余功能,缩短了I/O路径.提出了基于闪存特点的I/O调度技术,优化了闪存的读写延迟,提高了吞吐率;提出了用户态缓存管理技术,降低了数据写入量和频繁系统调用所带来的开销.测试结果表明,Flashkv性能是levelDB的1.9~2.2倍,写入量减少60%~65%.

摘要：采用以页为单位的文件节点存储形式和综合考虑数据时间局部性与均衡磨损要求的收益成本垃圾回收算法,设计了一种新的文件系统。分析和实验表明,相对于JFFS2,该文件系统在降低内存消耗和闪存磨损倾斜度的同时,提高了垃圾回收效率和系统性能。

摘要：和磁盘相比,闪存作为一种新型的存储设备,具有读写速度快、抗震、省电、体积小等优点.因此,当前的研究普遍认为闪存将取代磁盘成为新一代的数据库二级存储设备.但是,由于闪存具有和磁盘不同的一些固有的读取特性,将当前基于磁盘设计的数据库直接移植到闪存上时,并不能充分发挥闪存设备的优越性.在数据库的恢复过程中,由于闪存的异地更新和重写之前先擦除的特性将带来大量高代价的小的随机写,直接使用传统的恢复方法在闪存数据库中就更难以充分利用闪存的优越性.因此,文中提出了一种对闪存中天然存在的数据的历史版本来进行管理和利用的恢复方法HV-recovery,来改进undo恢复的性能.通过和开源数据库Oracle Berkeley DB的比较,实验结果表明HV-recovery是原有的恢复算法性能的2~8倍,充分说明了其优越性.

摘要：针对寄生耦合电容效应导致闪存相邻多级单元(multi-level-cell,MLC)的阈值电压失真而产生的存储数据错误问题,本文提出了一种适用于MLC闪存系统的改进比特翻转译码算法。在分析MLC闪存发生错误原因的基础上,利用蒙特卡罗仿真方法计算相邻MLC闪存阈值电压分布的重叠区域来确定阈值电压对应存储比特的可靠性,借助存储比特的可靠性度量设计了MLC闪存的比特翻转规则。仿真结果表明,耦合强度系数s=1. 8与感知精度分别为p=3和p=4时,相比于原有MLC闪存比特翻转译码算法,所提出MLC闪存比特翻转译码算法的译码性能提升了81%和91%,并且译码的平均迭代次数减少了9. 8%和21%。

摘要：近年来,NAND闪存广泛应用于各类嵌入式系统.由于"异地更新"的限制,闪存中需要地址映射方法将来自文件系统的逻辑地址转换为闪存中的物理地址.随着闪存存储空间的日益增长,如何使地址映射表占用较小的内存而又不损失较多性能,成为一个重要的问题.基于需求的页级地址映射方法能够有效地解决这个问题,然而该方法会产生地址转换页操作的额外开销,影响系统性能.从基于需求的地址映射方法出发,从两方面进行优化:首先,为了减少转换页的频繁更新,提出了页级地址映射缓存技术以统一在闪存和内存中的地址映射信息的粒度;其次,设计了基于地址转换页的数据聚集技术.通过该技术,每个数据块在垃圾回收时产生的地址转换页的更新开销被降至最低.实验用一系列基准数据集并与之前代表性的工作进行比较,结果表明,优化的地址映射方法能够大量减少额外地址转换页的开销,并提高闪存存储系统的性能.