随着计算机服务器系统和用户需求的快速发展,存储系统的I/O性能和CPU性能的差距越来越大,存储系统的I/O瓶颈导致在频繁I/O请求下,整体系统的性能受到制约。如何有效地提升存储系统的I/O性能成为亟需解决的问题。近年来,基于NAND FLASH的固态存储器的快速发展为解决该问题提出了可能。但由于NAND FLASH的半导体特性,在实现高读写性能的同时,存储器的耐久性和可靠性存在问题。本论文研究设计了一种基于NAND FLASH的兼顾高读写性能、高耐久性和高可靠性的存储器,利用将三层单元(TLC)模拟为单层单元(SLC)的技术,对SLC缓存在擦除前采用直接覆盖有效数据页面三次的方法来提升单块固态硬盘的读写性能;在此基础上利用桥接芯片实现了包含4块固态硬盘的PCIe 3.0 x16接口高性能硬盘控制卡,结合软件RAID进一步提升了存储器的整体读写性能;同时系统采用恢复TLC坏块为SLC模式以及在RAID数据冗余模式下将数据校验流和易变动的用户数据首先写入SLC缓存,以对整体存储器的耐久性进行了优化;最后,在硬盘控制卡上板载了可以保障4块固态硬盘在断电时仍能完成更新映射表以及回写高速缓存缓冲区数据到NAND FLASH的固态电容,并设计实现了断电和恢复供电的通知机制以完善断电数据保护功能,提高了存储器的可靠性。该设计在满足个人及企业对高性能辅助存储器的需求,以及在视频文件处理、视频流服务器、数据库处理和云计算存储等应用场景有一定的意义。