專利名稱：閃存的區(qū)塊管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域，更具體的來講，涉及一種能使閃存區(qū)塊的損耗均衡化的閃存區(qū)塊管理方法。。
背景技術(shù)：
閃存因?yàn)槠渚哂懈呙芏?、大容量、較低的讀寫操作耗時(shí)，非易失性等特點(diǎn)而越來越廣的被用于各種領(lǐng)域；同時(shí)，閃存芯片自身存在的一些缺陷限制了這類存儲器的應(yīng)用。其一，由于閃存芯片特殊的寫和塊擦除特征，導(dǎo)致了存儲器的一些特殊操作，一般閃存的寫操作過程是需要先將本次操作的目的塊里的舊數(shù)據(jù)讀出來，放進(jìn)RAM(隨機(jī)存取存儲器)里面，然后，對目的塊做擦除操作，由于閃存芯片區(qū)塊是按照頁面順序?qū)懭耄?，要先把在區(qū)塊中頁面順序在前排列的舊數(shù)據(jù)寫入擦除后的目的區(qū)塊，然后把新的操作數(shù)據(jù)寫入，其次再把排列順序在后的目的塊舊數(shù)據(jù)寫入，最后更新區(qū)塊管理信息；在這樣一個(gè)復(fù)雜的操作過程中有可能出現(xiàn)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，例如，在目的塊擦除過程中系統(tǒng)掉電，而操作目的塊的數(shù)據(jù)沒能及時(shí)寫回，映射表信息也沒有更新，原來的舊數(shù)據(jù)變成了無效數(shù)據(jù)。另一方面，一般的閃存都有一個(gè)使用的壽命，這是由閃存單元自身的存儲原理所決定的，閃存單元的操作方式通常是，首先將存儲單元的浮置柵極放電也就是常說的擦除，到一個(gè)通用的狀態(tài)，然后在寫數(shù)據(jù)過程中，再將浮置柵極充電也就是常說的編程，使它們達(dá)到存儲數(shù)據(jù)的需要狀態(tài)，在重復(fù)的擦除和編程過程中，浮置柵極由于隧道效應(yīng)捕獲的電子逐漸增多，當(dāng)達(dá)到一定程度之后，如果再想對浮置柵極充電，就需要更大的電壓，這時(shí)，也就是我們說的這個(gè)閃存芯片結(jié)束了它的使用周期。對于NOR型閃存被擦除或者重新編程次數(shù)一般為十萬次左右，NAND型閃存擦除或者重新編程次數(shù)一般是百萬次左右。
上述只是一個(gè)理論上的平均值，在閃存芯片的實(shí)際應(yīng)用中，閃存設(shè)備的實(shí)際壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這樣的理論值。其主要原因是閃存芯片區(qū)塊被操作的頻率是不同的，有一些閃存區(qū)塊被擦除或者重新編程的頻率的比較高，導(dǎo)致很快就被操作壞了，當(dāng)壞塊達(dá)到一定的積累之后，閃存芯片就不能夠再使用了，那么這個(gè)閃存設(shè)備結(jié)束了它的壽命，而有一些區(qū)塊卻不經(jīng)常被操作到，甚至直到存儲設(shè)備被用壞了，也沒有操作幾次，這樣就會造成很大的浪費(fèi)。目前，一般的閃存生產(chǎn)廠商都會采用在閃存芯片中，預(yù)留一部分空間用來替換這些壞塊，但是這種做法也只能適當(dāng)?shù)难娱L閃存壽命，而不能夠充分的使用這些閃存區(qū)塊，浪費(fèi)了許多閃存資源。中國發(fā)明專利申請《閃存介質(zhì)數(shù)據(jù)保護(hù)方法》(申請?zhí)?3137423)公開了一種閃存介質(zhì)寫數(shù)據(jù)方法，其技術(shù)方案包含將本次寫操作目的區(qū)塊的數(shù)據(jù)搬遷至一個(gè)空白區(qū)塊，并在其執(zhí)行數(shù)據(jù)操作的頁加注標(biāo)注信息，而操作過程中通過地址對照表可對原塊和新塊進(jìn)行尋址。該發(fā)明目的在于通過這種管理方法，在寫數(shù)據(jù)的同時(shí)保護(hù)在非法斷電前已寫入到閃存介質(zhì)中的數(shù)據(jù)文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于，提出一種閃存的區(qū)塊管理方法，能使閃存損耗更加均衡以有效延長其使用壽命，并可進(jìn)一步提高閃存操作速度及數(shù)據(jù)安全性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種閃存的區(qū)塊管理方法，所述閃存包括若干個(gè)區(qū)塊，每塊由多個(gè)頁構(gòu)成，每頁分為數(shù)據(jù)存儲區(qū)和冗余區(qū)，其特征在于在所述區(qū)塊中劃定一塊或多塊作為地址映射表保留區(qū)，以頁為單位保存閃存區(qū)塊的邏輯地址與物理地址的映射表；初始選定一個(gè)空白區(qū)塊作為交換塊，在所述映射表保存頁的冗余區(qū)建立該交換塊的地址映射表項(xiàng)；當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將新數(shù)據(jù)和/或被操作的目標(biāo)區(qū)塊的舊數(shù)據(jù)對應(yīng)地寫入所述交換塊，擦除目標(biāo)區(qū)塊，然后將映射表頁中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。
進(jìn)一步地，每次操作更新的映射表信息保存到所述保留區(qū)的一頁中，并隨操作次數(shù)的增加按預(yù)定的規(guī)律在所述保留區(qū)的各頁面中循環(huán)地保存。
優(yōu)選地，更新過的映射表信息保存到所述保留區(qū)的下一頁中，并隨操作次數(shù)的增加從所述保留區(qū)的第一頁到最后一頁中循環(huán)地保存。
優(yōu)選地，其中的寫操作包括如下步驟1)讀取保留區(qū)中的地址映射表信息；2)根據(jù)映射表與映射表冗余區(qū)記載的信息，判斷上次操作是否正常結(jié)束；3)如果為非正常結(jié)束，則進(jìn)入異常處理程序；如果為正常結(jié)束，則進(jìn)入寫數(shù)據(jù)步驟；4)寫數(shù)據(jù)時(shí)，先將目的塊中頁面位置在前的舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，其次將本次操作的新數(shù)據(jù)寫入交換塊，再將剩余舊數(shù)據(jù)寫入交換塊；5)將目標(biāo)區(qū)塊擦除；6)將映射表中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換；7)將更新后的地址映射表和交換塊地址映射表項(xiàng)，分別存入保留區(qū)下一頁的映射表區(qū)及映射表冗余區(qū)。
優(yōu)選地，在所述步驟4)之前還包括判斷是否寫入新數(shù)據(jù)的步驟，若無新數(shù)據(jù)寫入，則依頁面順序?qū)⑴f數(shù)據(jù)寫入交換塊后進(jìn)入步驟5)，若有新數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟4)。
所述異常處理程序可包括，判斷是否在向交換塊寫數(shù)據(jù)的過程中掉電，如果是則將寫入了部分內(nèi)容的交換塊擦除。
所述異常處理程序還可包括，判斷是否在目標(biāo)區(qū)塊擦除過程中掉電，如果是則將目標(biāo)區(qū)塊擦除，然后將交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)區(qū)塊，最后將交換塊擦除。
所述異常處理程序還可包括，判斷是否在映射表更新過程中掉電，如果是則根據(jù)映射表與映射表冗余區(qū)的信息，找到上次操作的目標(biāo)區(qū)塊和交換塊，然后將交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)塊，并擦除交換塊。
進(jìn)一步地，建立一個(gè)參數(shù)seed，其值與所述映射表保存頁面保存位置的循環(huán)次數(shù)相關(guān)，并與設(shè)定的閃存區(qū)塊的邏輯地址相對應(yīng)，當(dāng)seed值變化時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將其值相應(yīng)邏輯地址對應(yīng)的閃存區(qū)塊的數(shù)據(jù)寫入所述交換塊，再將映射表中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與seed值相應(yīng)邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。
優(yōu)選地，更新映射表的時(shí)候?qū)eed值保存到映射表冗余區(qū)。
優(yōu)選地，設(shè)置一個(gè)循環(huán)參數(shù)N，每經(jīng)歷N次所述映射表保存頁面保存位置的循環(huán)時(shí)，seed的值加1。
優(yōu)選地，所述映射表的保存位置每次回到所述保留區(qū)的第一頁時(shí)計(jì)為一次循環(huán)。
所述seed值還可用于判斷閃存的損耗程度。
所述閃存為一顆閃存芯片或包含多顆閃存芯片的閃存陣列。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于本發(fā)明的閃存區(qū)塊管理方法，通過在閃存區(qū)塊中劃定地址映射表保留區(qū)，保存閃存區(qū)塊的邏輯地址與物理地址映射表，并在映射表保存頁的冗余區(qū)建立交換塊的地址映射表項(xiàng)，在進(jìn)行寫操作時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將數(shù)據(jù)對應(yīng)地寫入交換塊中，擦除目標(biāo)區(qū)塊，然后將映射表頁中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與寫操作目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。這種區(qū)塊管理方法相當(dāng)于將物理地址分散地對應(yīng)到閃存區(qū)塊邏輯地址中，雖然主機(jī)的文件系統(tǒng)在操作過程中對閃存邏輯地址的調(diào)用是不均衡的，但是從邏輯地址到物理地址的映射被打亂了，這種地址映射是一種動(dòng)態(tài)的變化的對應(yīng)關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)把操作均衡地分配給參與到管理中來的實(shí)際的物理閃存區(qū)塊，因此可有效地延長閃存的使用壽命。
進(jìn)一步地，可通過建立個(gè)參數(shù)seed，強(qiáng)制性地把seed值大小相應(yīng)的閃存邏輯塊推入到上述實(shí)現(xiàn)地址均衡調(diào)用的管理過程中，隨著seed值的增加，逐次推動(dòng)所有的塊加入損耗均衡的操作，有效地避免了不參與損耗均衡的死塊的出現(xiàn)。
本發(fā)明在一個(gè)閃存芯片中只動(dòng)態(tài)地保持一個(gè)交換塊，同時(shí)，交換塊有獨(dú)立的交換塊映射地址保存區(qū)，這種把交換塊信息獨(dú)立出來的方法可以有效地減少閃存芯片查找交換塊的時(shí)間，同時(shí)不需要在數(shù)據(jù)區(qū)花費(fèi)更多的冗余區(qū)記錄交換塊信息，因此，可以有效地節(jié)省操作時(shí)間和節(jié)約空間。
本發(fā)明在數(shù)據(jù)的寫操作過程中，先把目標(biāo)區(qū)塊的部分舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，其次把新數(shù)據(jù)寫入交換塊，接著，把剩余舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，然后，把目標(biāo)區(qū)塊擦除，在這樣一個(gè)過程中，擦除操作是在整個(gè)操作的最后完成，即使有異常情況發(fā)生，也能夠保留有效的數(shù)據(jù)和提供線索，實(shí)現(xiàn)正常數(shù)據(jù)的恢復(fù)。


圖1是閃存存儲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明中閃存芯片的分區(qū)劃分示意圖。
圖3是圖2中的頁面3放大了的示意圖。
圖4是本發(fā)明區(qū)塊管理方法實(shí)施例中的動(dòng)態(tài)均衡示意圖。
圖5是本發(fā)明區(qū)塊管理方法實(shí)施例中的靜態(tài)均衡示意圖。
圖6是本發(fā)明區(qū)塊管理方法的實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下利用附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
閃存存儲裝置一般結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括接口、接口控制器、閃存控制器以及閃存芯片陣列；其中，接口控制器一般包含微控制器(MCU)以及固件(Firmware)。閃存存儲裝置通過接口接收到主機(jī)應(yīng)用程序發(fā)來的操作命令，然后接口把命令傳給接口控制器，由接口控制器中的Firmware以及微控制器把主機(jī)命令解析成底層的操作命令，然后發(fā)給閃存控制器，最后閃存控制器把命令解析成閃存控制信號，來控制閃存陣列的操作。其中Firmware把主機(jī)指令解析成底層操作命令，就包含了它對閃存芯片區(qū)塊的管理方法。
在對閃存芯片進(jìn)行管理以前，首先要對它進(jìn)行區(qū)域的劃分。一般的閃存陣列包含有數(shù)行數(shù)列個(gè)閃存芯片，每個(gè)芯片的讀寫一般以頁面(Page)為單位進(jìn)行，每個(gè)頁面包括2048Byte的有效數(shù)據(jù)區(qū)和64Byte的冗余信息區(qū)，每64個(gè)頁面組成一個(gè)區(qū)塊(Block)，每顆閃存芯片區(qū)塊的數(shù)目取決于芯片記憶空間的大小，本說明主要以單顆閃存芯片存儲空間在64MByte以內(nèi)，當(dāng)存儲空間在64MByte以上時(shí)，每64MByte擁有一個(gè)地址映射表保留區(qū)，操作方法跟單顆64MByte以內(nèi)類似。
本發(fā)明區(qū)塊管理的方法在于實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)方面其一是盡量少的做閃存擦除或者重新編程操作，這樣可以減少閃存芯片的損耗次數(shù)；其二是盡可能的把擦除或者重新編程操作平均的分配到所有閃存區(qū)塊，也就是說讓閃存區(qū)塊擁有相同的操作幾率；第三還要提供一種安全的區(qū)塊管理方法和系統(tǒng)策略，能夠確保閃存數(shù)據(jù)的安全性。本發(fā)明兼顧了以上三個(gè)方面，在實(shí)施過程中主要包括動(dòng)態(tài)均衡和靜態(tài)均衡兩種處理方法。本發(fā)明實(shí)施例的流程圖如圖6所示，其中包含了本發(fā)明區(qū)塊管理的動(dòng)態(tài)均衡和靜態(tài)均衡。下面結(jié)合兩個(gè)具體實(shí)施方式
來說明具體實(shí)施方式
一本發(fā)明實(shí)施過程中首先對每顆閃存芯片建立一個(gè)地址映射表，用來維護(hù)閃存區(qū)塊在文件系統(tǒng)中的邏輯地址與在閃存芯片中的實(shí)際物理地址的映射關(guān)系；其次，在每個(gè)閃存芯片中，專門劃分一塊區(qū)域用來保存這個(gè)地址映射表，區(qū)域的大小跟閃存芯片的數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)計(jì)的壽命有關(guān)，更新的映射表每次保存在一個(gè)頁面中；接下來，初始化這個(gè)映射關(guān)系，然后，在數(shù)據(jù)塊中選定一個(gè)空白塊作交換塊，同時(shí)，單獨(dú)建立一個(gè)交換塊的地址映射表項(xiàng)，保存在映射區(qū)中每次保存數(shù)據(jù)區(qū)塊地址映射表頁面的冗余位置。
如圖2所示，圖中1所示的是一顆閃存芯片，它被分成若干個(gè)區(qū)塊，根據(jù)需要選定幾個(gè)區(qū)塊作為映射表區(qū)保留塊，區(qū)塊的塊數(shù)由設(shè)計(jì)的存儲設(shè)備的壽命決定的，一定要保證映射區(qū)的壽命比數(shù)據(jù)區(qū)的壽命長。圖中2所示是映射表保留區(qū)塊的劃分，其中圖中例子劃分了2個(gè)區(qū)塊給保留區(qū)用，每個(gè)區(qū)塊包括64個(gè)頁面，每次操作之后的映射表就會被保存在一個(gè)頁面之中，映射表中主要記錄了本顆粒中邏輯塊地址(LBA)跟物理塊地址(PBA)之間的對應(yīng)關(guān)系，如圖3所示。圖2中3所示為當(dāng)前映射表保留區(qū)操作頁面，圖3是這個(gè)頁面的放大圖，是映射表的主要記錄信息，4所示為閃存芯片中任意一個(gè)區(qū)塊的邏輯地址與物理地址的映射關(guān)系，5所示為閃存芯片中的冗余區(qū)交換塊地址映射表。
本發(fā)明實(shí)施例所述的動(dòng)態(tài)均衡包括以下步驟首先，在閃存芯片進(jìn)行寫操作時(shí)，先把本次操作目的塊中頁面位置在前的舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，其次把本次操作數(shù)據(jù)寫入交換塊，再把剩余舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，之后把本次寫操作的目的區(qū)塊擦除；緊接著，把目的區(qū)塊的邏輯地址對應(yīng)的物理地址，跟交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址進(jìn)行交換；最后把更新后的數(shù)據(jù)區(qū)塊地址映射表和交換塊地址映射表，分別存入閃存芯片預(yù)留的映射表區(qū)及映射表冗余區(qū)。
實(shí)現(xiàn)閃存損耗均衡的動(dòng)態(tài)均衡管理方法如圖4所示，圖中6表示的是當(dāng)前操作中，保存映射表信息的頁面，圖中8所示的是當(dāng)前映射表冗余區(qū)中的交換塊的邏輯地址跟物理地址的對應(yīng)關(guān)系，圖中7表示的是當(dāng)前操作目標(biāo)區(qū)塊的邏輯地址與物理地址的對應(yīng)關(guān)系。圖中9和10分別是當(dāng)前操作目標(biāo)區(qū)塊和交換塊的物理地址在閃存芯片中的實(shí)際位置。當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，F(xiàn)irmware先把閃存保留區(qū)中記錄的映射表信息以及交換塊信息讀出來，按照映射表記錄的邏輯地址與物理地址之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)區(qū)塊中數(shù)據(jù)頁面的順序，先把操作目的塊順序在前的舊數(shù)據(jù)寫入交換塊中對應(yīng)位置，再把操作數(shù)據(jù)寫入交換塊對應(yīng)的位置，接著，把剩余舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，然后，再把本次操作目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理區(qū)塊作擦除操作，接著，把交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址跟本次操作目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址作交換，最后，在所有操作完成之后，把更新的映射表項(xiàng)在掉電以前保存到保留區(qū)下一個(gè)物理頁面中。在動(dòng)態(tài)均衡過程中，為了保證存儲地址映射表的保留區(qū)不至于因?yàn)榉磸?fù)操作，而導(dǎo)致過早損壞，一般給其分配多個(gè)區(qū)塊，來依照物理地址的次序，循環(huán)保存。通過動(dòng)態(tài)均衡，基本可以保證區(qū)塊能夠被平均的操作。
本發(fā)明在數(shù)據(jù)寫操作過程中，擦除操作是在整個(gè)操作的最后完成，即使有異常情況發(fā)生也能夠保留有效的數(shù)據(jù)和提供線索，實(shí)現(xiàn)正常數(shù)據(jù)的恢復(fù)。
異常情況一如果當(dāng)數(shù)據(jù)在向交換塊寫的過程中設(shè)備非法掉電；由于操作沒有完成，映射表沒有更新，在存儲設(shè)備操作正常后，通過映射表仍然可以讀到原來的數(shù)據(jù)，只需要把映射表中的交換塊做一次擦除操作，這樣，就可以恢復(fù)到操作前的狀態(tài)。
異常情況二如果在所有數(shù)據(jù)已經(jīng)寫到交換塊，但是在目標(biāo)區(qū)塊擦除過程中設(shè)備非法掉電；由于映射表沒有更新，讀取映射表發(fā)現(xiàn)舊數(shù)據(jù)由于上次異常操作而被部分刪除，而交換塊由于上次數(shù)據(jù)寫操作完成所以是非空的，F(xiàn)irmware只需要根據(jù)這些判斷條件，然后把目標(biāo)區(qū)塊擦除，然后把交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)區(qū)塊，這樣目標(biāo)區(qū)塊被寫入了新數(shù)據(jù)，最后再把交換塊擦除就可以了。
異常情況三如果在映射表更新過程中設(shè)備非法掉電；可以根據(jù)上次映射表的記錄與映射表冗余區(qū)記載的交換塊的信息，找到上次操作的目標(biāo)區(qū)塊和交換塊，這種情況下目標(biāo)區(qū)塊是空白塊，而交換塊是正常非空數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)irmware只需要根據(jù)這些判斷條件，然后把交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)塊，并擦除交換塊，最后將更新的映射表寫入保留區(qū)。
具體實(shí)施方式
二雖然通過動(dòng)態(tài)均衡方法能使大部分閃存區(qū)塊擁有相同的幾率被操作到，但是，還會有一些從來沒操作到的死塊。所謂死塊是指從來沒有被操作過，沒有參與到損耗均衡操作的閃存區(qū)塊，是上述動(dòng)態(tài)均衡不能解決的問題，因此又提出了一個(gè)靜態(tài)均衡的方法。本發(fā)明的映射表保留區(qū)中，地址映射表是以頁面為單位在閃存區(qū)塊內(nèi)依次保存，當(dāng)一個(gè)區(qū)塊被寫過一遍之后，就會按照物理地址的順序?qū)懭胂乱粋€(gè)區(qū)塊，直到循環(huán)完整個(gè)的映射表區(qū)，然后，又重新回到映射表保留區(qū)開始位置。一般情況下，映射表保留區(qū)循環(huán)使用一次需要執(zhí)行映射表保留區(qū)塊數(shù)的64倍次寫操作。在靜態(tài)均衡過程中，首先建立一個(gè)參數(shù)，將其命名為種子(Seed)，并以如下方式維護(hù)該種子的值每次執(zhí)行一次映射表區(qū)的循環(huán)都要求把種子的值加1，或者設(shè)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)的參數(shù)N，當(dāng)循環(huán)N次之后，種子值加1；然后，在每次更新映射表的時(shí)候把種子的值保存到映射表冗余區(qū)。當(dāng)種子值發(fā)生變化時(shí)，強(qiáng)制把種子值大小相應(yīng)的閃存邏輯地址對應(yīng)物理塊的數(shù)據(jù)拷貝到交換塊，對交換塊和種子值對應(yīng)的閃存邏輯塊進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)均衡，然后，擦除、保存。靜態(tài)均衡每次都會推動(dòng)一個(gè)邏輯塊，強(qiáng)制性地參與動(dòng)態(tài)均衡，當(dāng)閃存中存在死塊時(shí)，會隨著種子的逐漸增加推動(dòng)死塊加入到這種損耗均衡的管理中來，一旦加入進(jìn)來，就會被均衡的分配操作。
本實(shí)施例中，除了包含實(shí)施例一中的動(dòng)態(tài)均衡管理方法和異常操作處理方法，還包括上述的閃存區(qū)塊靜態(tài)均衡管理方法。如圖5所示，圖中11所示為閃存芯片映射表保留塊，本實(shí)施方式中預(yù)先選定了2個(gè)區(qū)塊作保留塊。圖中12表示的是剩余的區(qū)塊，本例中把它劃為數(shù)據(jù)區(qū)。圖中13表示的是當(dāng)前操作過程中，映射表項(xiàng)保存的物理頁面位置，當(dāng)本次操作進(jìn)行完之后，按照一般操作方法Firmware會把它的物理地址加1，然后再保存到保留塊，但是在本例中如果按照這樣的做法，會把映射表保存頁面寫到數(shù)據(jù)區(qū)所示的位置15，因此在本例中Firmware會把映射表保存頁面重新循環(huán)到初始位置，如圖中14所示。同時(shí)，每做這樣一個(gè)循環(huán)操作時(shí)，或者設(shè)定一個(gè)循環(huán)參數(shù)N，當(dāng)進(jìn)行了N次這樣的循環(huán)時(shí)，F(xiàn)irmware維護(hù)的種子Seed就會加1，來記錄循環(huán)次數(shù)或者循環(huán)參數(shù)N，每當(dāng)Seed值加1時(shí)，F(xiàn)irmware會強(qiáng)行啟動(dòng)一次操作，把Seed值大小的邏輯地址對應(yīng)物理地址的數(shù)據(jù)寫到交換塊中，同時(shí)，把Seed值對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)塊做擦除操作，然后，把交換塊的物理地址跟Seed值大小邏輯地址對應(yīng)塊的物理地址交換，把Seed值對應(yīng)的塊作交換塊，最后，把數(shù)據(jù)區(qū)塊地址映射表項(xiàng)保存到下一個(gè)物理的頁面中，把交換塊地址映射表保存到這個(gè)頁面的冗余區(qū)。這樣做，會強(qiáng)行的逐次推動(dòng)所有的塊加入損耗均衡的操作中來，這樣做能夠有效地避免不參與損耗均衡的死塊的出現(xiàn)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種閃存的區(qū)塊管理方法，所述閃存包括若干個(gè)區(qū)塊，每塊由多個(gè)頁構(gòu)成，每頁分為數(shù)據(jù)存儲區(qū)和冗余區(qū)，其特征在于在所述區(qū)塊中劃定一塊或多塊作為地址映射表保留區(qū)，以頁為單位保存閃存區(qū)塊的邏輯地址與物理地址的映射表；初始選定一個(gè)空白區(qū)塊作為交換塊，在所述映射表保存頁的冗余區(qū)建立該交換塊的地址映射表項(xiàng)；當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將新數(shù)據(jù)和/或被操作的目標(biāo)區(qū)塊的舊數(shù)據(jù)對應(yīng)地寫入所述交換塊，擦除目標(biāo)區(qū)塊，然后將映射表頁中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。
2.如權(quán)利要求1所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，每次操作更新的映射表信息保存到所述保留區(qū)的一頁中，并隨操作次數(shù)的增加按預(yù)定的規(guī)律在所述保留區(qū)的各頁面中循環(huán)地保存。
3.如權(quán)利要求2所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述規(guī)律為，更新過的映射表信息保存到所述保留區(qū)的下一頁中，并隨操作次數(shù)的增加從所述保留區(qū)的第一頁到最后一頁中循環(huán)地保存。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，其中的寫操作包括如下步驟1)讀取保留區(qū)中的地址映射表信息；2)根據(jù)映射表與映射表冗余區(qū)記載的信息，判斷上次操作是否正常結(jié)束；3)如果為非正常結(jié)束，則進(jìn)入異常處理程序；如果為正常結(jié)束，則進(jìn)入寫數(shù)據(jù)步驟；4)寫數(shù)據(jù)時(shí)，先將目的塊中頁面位置在前的舊數(shù)據(jù)寫入交換塊，其次將本次操作的新數(shù)據(jù)寫入交換塊，再將剩余舊數(shù)據(jù)寫入交換塊；5)將目標(biāo)區(qū)塊擦除；6)將映射表中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換；7)將更新后的地址映射表和交換塊地址映射表項(xiàng)，分別存入保留區(qū)下一頁的映射表區(qū)及映射表冗余區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，在所述步驟4)之前還包括判斷是否寫入新數(shù)據(jù)的步驟，若無新數(shù)據(jù)寫入，則依頁面順序?qū)⑴f數(shù)據(jù)寫入交換塊后進(jìn)入步驟5)，若有新數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟4)。
6.如權(quán)利要求4所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述異常處理程序包括判斷是否在向交換塊寫數(shù)據(jù)的過程中掉電，如果是則將寫入了部分內(nèi)容的交換塊擦除。
7.如權(quán)利要求4所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述異常處理程序包括判斷是否在目標(biāo)區(qū)塊擦除過程中掉電，如果是則將目標(biāo)區(qū)塊擦除，然后將交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)區(qū)塊，最后將交換塊擦除。
8.如權(quán)利要求4所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述異常處理程序包括判斷是否在映射表更新過程中掉電，如果是則根據(jù)映射表與映射表冗余區(qū)的信息，找到上次操作的目標(biāo)區(qū)塊和交換塊，然后將交換塊的數(shù)據(jù)拷貝到目標(biāo)塊，并擦除交換塊。
9.如權(quán)利要求2或3所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，建立一個(gè)參數(shù)seed，其值與所述映射表保存頁面保存位置的循環(huán)次數(shù)相關(guān)，并與設(shè)定的閃存區(qū)塊的邏輯地址相對應(yīng)，當(dāng)seed值變化時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將其值相應(yīng)邏輯地址對應(yīng)的閃存區(qū)塊的數(shù)據(jù)寫入所述交換塊，再將映射表中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與seed值相應(yīng)邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。
10.如權(quán)利要求9所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，更新映射表的時(shí)候?qū)eed值保存到映射表冗余區(qū)。
11.如權(quán)利要求9所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，設(shè)置一個(gè)循環(huán)參數(shù)N，每經(jīng)歷N次所述映射表保存頁面保存位置的循環(huán)時(shí)，seed的值加1。
12.如權(quán)利要求11所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述映射表的保存位置每次回到所述保留區(qū)的第一頁時(shí)計(jì)為一次循環(huán)。
13.如權(quán)利要求9所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述seed值可用于判斷閃存的損耗程度。
14.如權(quán)利要求1或2或3所述的閃存的區(qū)塊管理方法，其特征在于，所述閃存為一顆閃存芯片或包含多顆閃存芯片的閃存陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閃存的區(qū)塊管理方法，所述閃存包括若干個(gè)區(qū)塊，每塊由多個(gè)頁構(gòu)成，每頁分為數(shù)據(jù)存儲區(qū)和冗余區(qū)，在所述區(qū)塊中劃定一塊或多塊作為地址映射表保留區(qū)，以頁為單位保存閃存區(qū)塊的邏輯地址與物理地址的映射表；選定一個(gè)空白塊作為交換塊，在所述映射表保存頁的冗余區(qū)建立該交換塊的地址映射表項(xiàng)；當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，根據(jù)地址映射表信息，將新數(shù)據(jù)和/或被操作的目標(biāo)區(qū)塊的舊數(shù)據(jù)對應(yīng)地寫入所述交換塊，擦除目標(biāo)區(qū)塊，然后將映射表頁中交換塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址與目標(biāo)區(qū)塊邏輯地址對應(yīng)的物理地址互換。本發(fā)明可在保證操作速度的同時(shí)有效延長閃存使用壽命，并提高閃存數(shù)據(jù)的安全性。
文檔編號G06F12/02GK101030167SQ200710072980
公開日2007年9月5日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者黃河 申請人:憶正存儲技術(shù)(深圳)有限公司