固态硬盘(Solid State Disk, SSD)是基于半导体存储芯片的硬盘。和传统的机械式磁盘相比,固态硬盘实现了完全电子化。固态硬盘具有存取速度快、能耗低、防震性能高、发热量低等优点。但由于半导体存储芯片本身的特性,使得固态硬盘中存在着坏块管理不合理、块擦写次数不均衡和垃圾块回收效率过低等问题。所以,如何设计一个优良的固态硬盘结构模型、如何设计高效的存储数据管理算法对半导体芯片进行管理成为了固态硬盘领域中研究的主要问题。本文首先介绍了固态存储的典型存储介质——半导体存储器的原理和分类。概述了Flash闪存芯片的内部结构,电气特性以及相关的指令流程。其次,着重研究了固态硬盘系统的软硬件模型设计。分别介绍了固态盘存储系统的设计技术要求、固态硬盘的硬件设计模型以及固态盘软件设计模型。再次,从系统角度介绍了固态硬盘存储管理层的设计模型,研究了固态硬盘常用管理算法、存储管理层的体系结构、地址重映射、坏块管理、垃圾回收、静态损耗均衡、盘内cache管理等一系列关键技术。最后,通过仿真方式测试了损耗均衡策略和两种盘内cache替换算法,仿真结果表明,损耗均衡策略可以有效均衡芯片块的擦写次数,从而显著提高固态硬盘的使用寿命。盘内cache算法的缓存命中率也达到了要求。