随着大数据时代的到来，企业和用户对存储领域的需求呈现爆炸式增长。当前数据已经成为企业的核心资源，因此对数据存储的安全性和可靠性也提出了更高要求。这些技术从软件或硬件等不同层面共同推动了存储领域的发展，也对传统的存储体系结构形成了冲击，从而为相关的研究提供了广阔的空间。为了满足数据密集型海量存储系统的应用需求，进一步提高存储系统的带宽，目前已经研发出了基于PCIe接口的SSD。本文针对自主研制的PCIe SSD设备，设计实现了分层驱动程序。通过两层驱动的配合，正确将PCIe SSD挂载为系统中磁盘，并且有效提高了系统带宽和空间利用率。本文主要工作有以下几个方面：1)设计并实现了PCIe SSD的Windows驱动，包括研究Windows操作系统存储驱动栈的工作原理、WDM驱动框架工作机制。整个驱动采用了分层框架，上层驱动将硬件设备正确注册为Windows操作系统中的磁盘设备，采取了与传统驱动设计不同的通路，降低了协议转换的开销；下层驱动中采用了请求队列、中断聚合、请求TAG寄存器技术以处理并发乱序请求。通过两层驱动协作，共同提高系统性能。2)提出了面向大容量FTL的闪存转换层机制，制定了基于进程的块分配策略。实验证明：在驱动层实现FTL可以有效利用主机的大内存空间，基于进程的块分配策略可以更加有效地管理闪存，提高垃圾回收的效率和闪存的性能。3)在驱动层中采用了缓存策略，有效解决了文件系统与磁盘设备读写粒度不同的矛盾，进一步减少了闪存的擦除次数，提高了响应速度和垃圾回收的性能。4)研究了高速传输的相关机制，采用了请求队列、中断聚合、请求TAG寄存器技术以处理并发乱序请求。充分利用了PCIe接口的高速带宽，减少了系统响应中断的次数，并且使乱序处理情况下的各请求得到了正确响应。