同二维闪存相比,新型的三维闪存采用了电荷撷取技术,可以极大地提高芯片的存储密度和存储容量。尽管三维闪存具有上述优点,三维电荷撷取闪存也带来众多新的挑战。首先,电荷撷取闪存对温度十分敏感。最近的研究结果表明,高温将导致电荷的丢失和存储性能的下降。传统二维闪存中并不存在此类问题。由于二维闪存采取浮栅极技术,温度不会影响闪存芯片的稳定性。另外,三维电荷撷取闪存集成了大容量物理块,每个物理块包含超过1024个物理页。大容量物理块结构导致额外的垃圾回收开销(Garbage-Collection),使得温度问题变得更加复杂。针对三维闪存存在的上述两个突出问题,本论文针对性地开展研究工作。首先,本论文提出第一种名为TempLoad的方法,一种基于温度感知的空间分配方法。作为一种新型的硬件和文件系统接口,TempLoad可以基于物理块温度状态,透明地分配物理空间。本方法采用了多种地址映射方法,充分地利用了闪存存储容量,并降低了垃圾回收操作的开销。TempLoad的目标是防止高温区域的产生,并增强三维闪存的数据完整性。实验结果显示,采用TempLoad方法可以将峰值温度降低28.49%,将不可纠正错误页数降低83.71%,将物理块擦除次数降低18.77%,延长了芯片使用寿命。其次,本论文提出第二种名为ThermAlloc的方法。ThermAlloc交换了物理块的空间分布。为了防止高温区域的产生,连续访问的逻辑块被分布到不同的物理区域。ThermAlloc的目的是延迟垃圾回收操作,并保持物理块的温度分布在合理范围内。通过一系列试验,我们证明了所提出方法的可行性。实验结果显示,本方法将峰值温度减少26.94%,将物理块总擦除次数减少46.9%,将平均响应时间减少24.11%。