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深入浅出SSD:固态存储核心技术 原理与实战
作者： SSDFans
出版社：机械工业出版社
ISBN：9787111599791
开本：16开
版次：1-1
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前言
1章 SSD综述 1
1.1 引子 1
1.2 SSD vs HDD 3
1.3 固态存储及SSD技术发展史 6
1.4 SSD基本工作原理 11
1.5 SSD产品核心参数 13
1.5.1 基本信息剖析 15
1.5.2 性能剖析 18
1.5.3 寿命剖析 21
1.5.4 数据可靠性剖析 23
1.5.5 功耗和其他剖析 26
1.5.6 SSD系统兼容性 29
1.6 接口形态 30
1.6.1 2.5寸 32
1.6.2 M.2 32
1.6.3 BGA SSD 35
1.6.4 SDP 37
1.6.5 U.2 38
1.7 固态存储市场 38
1.7.1 SSD正在取代HDD 38
1.7.2 SSD、HDD应用场合 39
1.7.3 SSD市场情况 39
2章 SSD主控和全闪存阵列 41
2.1 SSD系统架构 41
2.1.1 前端 42
2.1.2 主控CPU 45
2.1.3 后端 45
2.2 SSD主控厂商 47
2.2.1 Marvell主控 47
2.2.2 三星主控 49
2.2.3 国产主控，谁主沉浮 50
2.3 案例：硅格（SiliconGo）SG9081主控 55
2.4 案例：企业级和消费级主控需求的归一化设计 56
2.5 案例：DERA（得瑞领新）NVMe控制器TAI和NVMe SSD产品 58
2.6 全闪存阵列AFA 60
2.6.1 整体解剖 60
2.6.2 硬件架构 64
2.6.3 软件架构 66
2.6.4 工作流程 69
2.6.5 应用场景 74
2.7 带计算功能的固态硬盘 75
3章 SSD存储介质：闪存 77
3.1 闪存物理结构 77
3.1.1 闪存器件原理 77
3.1.2 SLC、MLC和TLC 78
3.1.3 闪存芯片架构 80
3.1.4 读、写、擦原理 83
3.1.5 三维闪存 84
3.1.6 Charge Trap型闪存 89
3.1.7 3D XPoint 91
3.2 闪存实战指南 95
3.2.1 异步时序 95
3.2.2 同步时序 97
3.2.3 闪存命令集 100
3.2.4 闪存寻址 101
3.2.5 读、写、擦时序 102
3.2.6 ONFI与Toggle协议之争 103
3.3 闪存特性 105
3.3.1 闪存存在的问题 105
3.3.2 寿命 107
3.3.3 闪存测试 109
3.3.4 MLC使用特性 110
3.3.5 读干扰 111
3.3.6 闪存数据保存期 112
3.4 闪存数据完整性 115
3.4.1 读错误来源 115
3.4.2 重读 117
3.4.3 ECC纠错码 118
3.4.4 RAID 119
3.4.5 数据随机化 120
4章 SSD核心技术：FTL 122
4.1 FTL综述 122
4.2 映射管理 124
4.2.1 映射种类 124
4.2.2 映射基本原理 126
4.2.3 HMB 128
4.2.4 映射表刷新 130
4.3 垃圾回收 131
4.3.1 垃圾回收原理 131
4.3.2 写放大 137
4.3.3 垃圾回收实现 140
4.3.4 垃圾回收时机 147
4.4 Trim 148
4.5 磨损平衡 150
4.6 掉电恢复 152
4.7 坏块管理 155
4.7.1 坏块来源 155
4.7.2 坏块鉴别 155
4.7.3 坏块管理策略 157
4.8 SLC cache 158
4.9 RD& DR 160
4.10 Host Based FTL 161
4.10.1 Device Based FTL的不足 162
4.10.2 Host Based FTL架构 163
4.10.3 百度的软件定义闪存 163
5章 PCIe介绍 166
5.1 从PCIe的速度说起 166
5.2 PCIe拓扑结构 169
5.3 PCIe分层结构 172
5.4 PCIe TLP类型 175
5.5 PCIe TLP结构 179
5.6 PCIe配置和地址空间 184
5.7 TLP的路由 189
5.8 数据链路层 197
5.9 物理层 202
5.10 PCIe Reset 205
5.11 PCIe Max Payload Size和Max Read Request Size 210
5.12 PCIe SSD热插拔 211
5.13 SSD PCIe链路性能损耗分析 213
6章 NVMe介绍 216
6.1 AHCI到NVMe 216
6.2 NVMe综述 218
6.3 吉祥三宝：SQ、CQ和DB 223
6.4 寻址双雄：PRP和SGL 229
6.5 Trace分析 236
6.6 端到端数据保护 241
6.7 Namespace 245
6.8 NVMe over Fabrics 250
7章 SSD测试 258
7.1 主流SSD测试软件介绍 258
7.1.1 SSD性能测试一神器——FIO 258
7.1.2 AS SSD Benchmark 263
7.1.3 ATTO Disk Benchmark 264
7.1.4 CrystalDiskMark 264
7.1.5 PCMark Vantage 266
7.1.6 IOMeter 266
7.2 验证与确认 267
7.3 测试仪器 268
7.3.1 Emulator 268
7.3.2 协议分析仪 269
7.3.3 Jammer 272
7.4 回归测试 274
7.5 DevSlp测试 275
7.6 PCIe InterOp 278
7.7 WA测试 280
7.8 耐久度测试 281
7.9 认证Certification 288
7.10 SSD Performance测试 290
8章 SSD电源管理 294
8.1 SATA省电模式Partial和Slumber 294
8.2 SATA级省电模式DevSlp 295
8.3 SATA省电模式RTD3 299
8.4 PCIe省电模式ASPM 301
8.5 PCIe其他省电模式 305
8.6 NVMe动态电源管理 306
8.7 Power Domain 310
9章 ECC原理 312
9.1 信号和噪声 312
9.2 通信系统模型 313
9.3 纠错编码的基本思想 315
9.3.1 编码距离 315
9.3.2 线性纠错码的基石——奇偶校验（Parity-Check） 315
9.3.3 校验矩阵H 和生成矩阵G 316
9.4 LDPC码原理简介 317
9.4.1 LDPC是什么 317
9.4.2 Tanner图 319
9.5 LDPC 解码 319
9.5.1 Bit-flipping 算法 319
9.5.2 和积信息传播算法 322
9.6 LDPC 编码 327
9.7 LDPC 在SSD中的应用 327
9.7.1 NAND 会出错 328
9.7.2 NAND 纠错模型 328
9.7.3 LDPC纠错流程 330
固态存储：原理、架构与数据安全
全书共11章，可分为三部分：第壹部分包括第~3章，介绍存储技术基础知识；第二部分包括第4~7章，介绍固态存储的原理与架构；第三部分包括第8~11章，介绍固态存储安全技术及对前沿科技的展望。读者可根据自己的兴趣和时间情况选择阅读。
前言
第一部分存储技术基础
第1章存储技术概要
1.1存储技术发展简史
1.2存储介质
1.2.1磁介质
1.2.2光介质
1.2.3半导体存储器
1.3磁盘阵列
1.4网络化存储
1.4.1网络存储架构
1.4.2分布式存储
1.5大数据时代下的新兴存储技术
1.6存储系统的逻辑构成
1.6.1主机系统
1.6.2互连方式
1.6.3存储器层次结构
本章参考文献
第2章文件系统
2.1Ⅳ口
2.1.1FAT的发展概况
2.1.2 FAT的重要概念
2.1.3 FAT 32的原理
2.1.4 FAT的优缺点
2.2 EXT
2.2.1 EXT的发展概况
2.2.2树形目录结构
2.2.3 EXT的磁盘布局
2.2.4数据块寻址方法
2.2.5 日志系统
2.2.6 EXT4引入的新特性
2.3 NTFS
2.3.1 NTFS的重要概念
2.3.2 NTFS的元文件和总体布局
2.3.3 NTFS的引导扇区
2.3.4 NTFS的文件存储特性
2.4 CDFS
2.4.1逻辑存储结构
2.4.2 CD-ROM上数据的定位
2.4.3 CDFS的改进
2.5其他文件系统
2.5.1 BtrFS
2.5.2 ZFS
2.5.3 HFS
第二部分固态存储的原理与架构
第三部分固态存储安全技术
固态存储技术原理及数据恢复
随着计算机技术的迅猛发展，人类社会进入到一个崭新的时代。相伴而来的电子存储技术正在改变人们的学习、生活和工作方式，U盘、固态硬盘、数码相机、手机等各类电子存储设备的广泛普及，其数据安全问题已经成为人们普遍关注的问题，数据恢复技术从业人员及相关专业学生以及广大电子设备使用者，应该了解掌握的电子设备的数据安全和数据恢复知识和一些基本技能。 本书合理组织理论与实践内容，目的是为了使读者能够了解Flash设备数据存储及其数据恢复的基本知识，掌握相关的恢复技能等。本书构建了一个个鲜明的项目，层次清楚，概念，由浅入深，通俗易懂，既有基本知识、基本原理，又能够密切联系实际。
基 础 篇
第1章 固态存储技术概述 2
1．1 Flash存储器的发展 2
1．1．1 内部存储器的发展 3
1．1．2 各类存储卡的发展 3
1．1．3 U盘的发展 4
1．1．4 固态硬盘的发展 4
1．2 计算机内部存储器基础知识 5
1．2．1 计算机存储系统概述 5
1．2．2 计算机存储器工作流程 6
1．3 Flash存储器简述 7
1．3．1 Flash的制造 7
1．3．2 Flash数据存储简介 9
1．3．3 Flash技术特性 11
1．3．4 NOR Flash与Nand Flash区别 12
第2章 Nand Flash存储器基础知识 15
2．1 Nand Flash种类 15
2．1．1 SLC、MLC、TLC及QLC的含义 15
2．1．2 SLC、MLC、TLC及QLC的存储原理 16
2．1．3 MLC技术的改进 17
2．1．4 3D V-Nand技术 17
2．2 Nand Flash逻辑结构 18
2．3 Nand Flash操作特点 19
第3章 Flash存储卡基础知识 20
3．1 Flash存储卡综述 20
3．2 Flash存储卡的种类 23
3．2．1 CF卡系列 23
3．2．2 SD技术 25
3．2．3 MMC卡 31
3．2．4 其他类型的存储卡 33
3．3 购买存储卡注意事项 43
3．4 存储卡使用注意事项 44
3．5 存储卡常见故障及解决方法 45
第4章 U盘基础知识 47
4．1 USB技术介绍 47
4．1．1 USB的通信模型 48
4．1．2 USB设备检测及初始化 48
4．1．3 USB的性能特点 49
4．2 U盘的结构 50
4．2．1 U盘的结构简述 50
4．2．2 U盘电路功能模块 51
4．2．3 U盘工作原理 63
4．2．4 U盘技术参数 63
4．2．5 U盘使用注意事项 63
4．3 量产基本知识 64
4．3．1 量产定义 64
4．3．2 量产工具 64
4．3．3 量产案例 65
第5章 固态硬盘的基础知识 67
5．1 固态硬盘的定义 67
5．2 固态硬盘的种类 67
5．2．1 基于闪存的固态硬盘 67
5．2．2 基于DRAM的固态硬盘 68
5．2．3 基于NRAM的固态硬盘 68
5．3 固态硬盘的优缺点 69
5．3．1 优点 69
5．3．2 缺点 69
5．4 固态硬盘内部结构 70
5．4．1 控制模块 70
5．4．2 缓存模块 71
5．4．3 存储模块 71
5．4．4 接口模块 71
5．5 固态硬盘主控介绍 74
5．5．1 固态硬盘主流主控介绍 74
5．5．2 主控体系架构 74
5．5．3 固态硬盘主控固件 75
5．6 固态硬盘管理 76
5．6．1 映射表 76
5．6．2 重映射与垃圾回收 77
5．6．3 损耗平衡 78
5．6．4 TRIM 79
5．7 固态硬盘的优化 79
5．7．1 固态硬盘的使用环境优化 80
5．7．2 固态硬盘的分区优化 80
5．8 固态硬盘的使用
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