在过去的十年间,闪存固态盘因其轻便小巧、读写速度快、抗震性强、无噪音、低功耗等优点,在嵌入式系统、个人移动设备、服务器、超级计算机、企业级数据库等领域都有广泛的应用。而闪存控制器是闪存固态盘中最重要的部件之一,专门用于控制对闪存芯片的各种操作,并对上层逻辑隐藏闪存操作的复杂过程,一般位于闪存转换层和闪存芯片之间,对闪存固态盘的整体性能具有至关重要的影响,因此也往往被各大固态盘厂商视为核心技术。但是,目前固态盘中的闪存控制器都存在着性能和可靠性方面的不足:异步数据传输模式限制了总线带宽、基于闪存存储阵列的存储系统内部的并行性没有得到充分挖掘、可扩展性不够理想、闪存擦写次数增多后冷数据的数据滞留出错明显。本文主要针对目前闪存控制器存在的上述问题展开研究。在性能方面,提出了三种策略来提高闪存控制器的数据读写吞吐量:1)用ONFI标准的源同步接口取代传统的异步接口;2)在原有的指令集的基础上提出一种专门用于提高垃圾回收效率的搬移指令;3)提出一种动态调度策略来充分挖掘通道内基片级的并行性。实验结果表明:针对不同通道数和基片数组合的闪存存储阵列,本文所设计的闪存控制器的性能比传统异步控制器的性能提高4.6到9.4倍。此外,还具有较好的扩展性,能够扩展成任意个通道,每个通道内最多可达32个基片的存储结构仍保持较高的性能增长率。在可靠性方面,本文实现了一个通用的BCH型ECC模块来纠正闪存中出现的随机错误,该ECC模块的参数可以根据需要进行配置。从仿真的结果表明,ECC模块能够完成用户设定参数的编码和解码任务,当信息位为4096比特,最高能纠正12位错误时,最高工作频率可以达到190M Hz。此外,还提出了闪存scrubbing的策略,即在SSD控制器空闲的时候,对闪存存储阵列中那些因长时间数据滞留引起的出错进行纠正和标识,从而进一步提高闪存控制器的可靠性。