当今太空探索和对地监控已成为世界各国关注的焦点,为了应对日益增加的单次空间探测任务,空间飞行器需要携带的观测设备也随之增加。这些观测设备将产生庞大的数据量,同时其速度要求也越来越高。所以高速大容量存储器已经成为星地传输链中极为重要的一环。针对现今应用于高速大容量存储器的主流方案——NAND Flash阵列,本文主要对以下三个问题进行了研究与处理:（1）闪存阵列的访问方式如何设计能满足速度要求的同时使阵列面积最小化?在吞吐率的限制方面,主要问题存在于写入操作的页编程时间。业内通常采用流水线的方式消除对页编程时间的等待。但是一般只在存储颗粒之间设置流水线,这种方式只有增加芯片数量来满足吞吐率。对此,本文采用了片内流水与片间流水结合的方式,在满足吞吐率和容量的同时使得阵列面积最大化缩小;（2）如何提升闪存阵列管理技术,以在实现对存储空间高效利用和调度的同时保证吞吐率?传统的解决方案均采用以操作系统为核心的文件管理,此方法有很强的灵活性,但是操作系统会对阵列的吞吐率造成很大的限制。本文采用了完全由FPGA实现的硬件文件管理方案,在实现对存储空间高效管理的同时不妨碍吞吐率的提升;（3）如何在超高吞吐率的情况下保证数据输入输出的准确性?通常在较低吞吐率场景下采用BCH码或RS码的串行编解码方式,此方式会消耗较多的时钟。本文采用了基于FPGA的BCH并行编码的方法,大幅缩减了编码对吞吐率的影响,同时使误码率优于1×10^-10。以上设计均进行了行为级仿真验证和板级验证,证实了设计的可行性。