本发明涉及固态硬盘的设计与实现，特别是涉及一种借助高性能非挥发固态存储器来提高固态硬盘的性能及可靠性的设计方案。
背景技术：
固态硬盘以其固有的高性能，低功耗及高可靠性的优势正以强大的势头取代传统的机械式硬盘。现行固态硬盘的主流存储介质都是基于NANDFlash存储器的。NANDFlash虽然具有很多优点使其成为固态海量存储的主流介质，但它也有一些很难处理的弱点使得设计人员不得不花费大量的精力在算法上来应对，并需额外的硬件开销以弥补这些弱点带来的不良影响。
熟悉NANDFlash的设计人员都知道，许多NANDFlash的弊端都源于其基本特性之一，即NANDFlash存储器无法原位改写。简单来说，NANDFlash在重写之前必须擦除，且必须以若干KB大小的页面为单位写入并需以更大的区块为单位擦除。这使得NANDFlash的另外一个严重弊端，即非常有限的写入/擦除周期，更为突出。为减少上述两个弊端的影响，改写页面需由换位写入新页面来实现。这又使得逻辑页面与物理页面失去简单直接的对应关系，需由映射表来跟踪这一动态变化的关系。
固态硬盘的设计中通常都包含一个容量相对小但可以原地重写的随机存储器(芯片外部的DRAM或内部的SRAM)用来保存上述映射表及用作快速暂存，固件算法会试图将尽可能多的操作在此快速暂存中完成以减少对NANDFlash的耗损。
引入这一随机存储器(RAM)带来了一些新的问题，包括成本，功耗，复杂度，可靠性等问题。其中掉电保护和启动时间这两个问题尤为突出。这是因为随着硬盘容量的增加，映射表也会随着增大，不但上电时在RAM中建表的时间也会很长，影响使用者体验，甚至不能通过业界的基本标准，而且在掉电时保存RAM中数据所需时间也会很长，需要昂贵的电容器延长续电时间，否则极易造成数据丢失，使得硬盘的可靠性收到严重的影响。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于高性能非挥发随机存储器(以下简称NVRAM)的方案，改进上述的各种问题。
本发明所采用的技术方案是：将传统设计中的DRAM用高性能NVRAM来代替。当前高性能NVRAM作为下一代计算机存储介质的研发十分活跃。其中几种新型存储器(包括PhaseChangeMemory-PCM，MegnetoResistiveRAM-mRAM及FerroelectricRAM-FeRAM)很有希望彻底改变存储系统的格局。虽然用这些存储器作为主力海量存储器还受到集成密度及成本的限制仍不成熟，但其优良的特性完全可以被用在固态硬盘的设计中来提高系统各方面的性能。本发明利用NVRAM的两个重要特性，即非挥发性和可随机存取特性来改善固态盘的读写性能，可靠性及成本。
与基于DRAM的方案相比，基于NVRAM的方案具有如下优势：
1.NVRAM可以像DRAM一样被用来存放映射表，及被用来当作快速暂存，但由于NVRAM在掉电后信息不会丢失，用于掉电保护的外部电路可以大为简化，降低系统复杂性和成本，同时提高系统的可靠性。
2.存于NVRAM中的映射表无需在掉电后重新构建，大大减少系统重启时间，改善使用者体验。
3.DRAM中用作快速读写缓存的区域在掉电时数据可能会被丢失。如该快速缓存区在NVRAM中实现则数据不会丢失，从而增加系统的可靠性。
4.由于NVRAM具有优良的读写性能，并且数据不会在掉电时丢失，这使得它适合用来做系统固件代码的存放与运行空间，从而减少对系统SRAM的需求，降低系统成本。
附图说明
图1为本发明的系统框图与传统系统框图的对比；
图2为本发明的系统控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如机构图1所示，本发明与传统设计的主要差别在于传统设计中的DRAM在本发明中由NVRAM所取代，且传统设计中所需的掉电保护电路在本发明中被省略。由于NVRAM的非挥发特性，辅以固件中相应的控制程序，这一简化设计方案将在几乎所有性能方面(包括读写速度，功耗，可靠性，成本及复杂度等)都优于传统方案。
简化控制流程如图2所示。系统正常操作过程中即将发生的掉电事件触发一个中断信号，该信号将使系统进入掉电保护程序。该程序的主要任务是将SRAM及内部寄存器中的少量数据存入NVRAM中然后将系统有关部件置于写保护模式。
系统再次上电后，将进入环境检测与回复程序。该程序的主要任务是确保电源进入稳定状态，然后将掉电前的环境恢复并回到掉电前的断点继续正常操作。