本發(fā)明涉及存儲技術領域，尤其涉及一種具有分級結構的存儲器。
背景技術：
隨著時代和技術的進步與發(fā)展，電子產品不僅需要滿足可用的基本要求，對于高安全、高性能、低功耗、高可靠這些差異化特性引起了極大關注和重視。作為其中的重要部件存儲器，除了傳統(tǒng)要求外，在高可靠性、高安全性等方面提出了更高要求。為達到這些要求，產業(yè)界陸續(xù)提出了眾多方法，而這些方法的高效實現(xiàn)依賴于改進傳統(tǒng)的存儲器結構。
隨著集成電路的快速發(fā)展，存儲器的集成度越來越高，容量也越來越大，特別是在金融等敏感領域，存儲器的高可靠性、高安全性是決定產品安全等級的重要因素。如何保證存儲器在使用過程中甚至受到攻擊時不出錯，出錯時報錯或自糾錯；如何進行壽命管理，提前預知存儲器到達擦寫次數(shù)極限，做好數(shù)據(jù)備份和替換，延長整體使用時間；如何采用掉電保護技術保護存儲器在意外掉電的情況下，用戶數(shù)據(jù)能自行恢復。這些都是對新型存儲器提出的挑戰(zhàn)。
技術實現(xiàn)要素：
為了迎接存儲器技術的新挑戰(zhàn)，本發(fā)明的期望提供一種具有分級結構的存儲器，能滿足對存儲器高可靠性、高安全性、高訪問速度等要求。
本發(fā)明實施例的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
本發(fā)明實施例提供了一種具有分級結構的存儲器，該存儲器包括：
L個大小相同的頁面Page，其中，
L1個頁面組成第一數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)；剩下的L2個頁面組成第一影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
每個頁面包括M個大小相同的數(shù)據(jù)單元Data Unit，其中M1個數(shù)據(jù)單元組成第二數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)；剩下的M2個數(shù)據(jù)單元組成第二影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
每個數(shù)據(jù)單元包括N個字節(jié)，其中N1個字節(jié)組成第三數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)，剩下的N2個字節(jié)組成第三影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
其中，L＝L1+L2，M＝M1+M2，N＝N1+N2；L、L1、L2、M、M1、M2、N、N1和N2均為大于1的正整數(shù)。
上述方案中，所述第一影子區(qū)包括：
備份頁面，用于備份第一數(shù)據(jù)區(qū)的頁面中存儲的信息，以替換壞頁或進行掉電保護。
上述方案中，所述第二影子區(qū)包括：
壽命管理數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的壽命信息。
上述方案中，所述第二影子區(qū)包括：
掉電保護數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的備份頁面地址信息。
上述方案中，所述第二影子區(qū)包括：
校驗數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的校驗信息。
上述方案中，所述第二影子區(qū)包括：
備份數(shù)據(jù)單元，用于備份第二數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)單元中存儲的信息，以替換出錯的數(shù)據(jù)單元或進行掉電保護。
上述方案中，所述第三影子區(qū)包括：
校驗字節(jié)，用于存儲所在數(shù)據(jù)單元的校驗信息。
上述方案中，每個字節(jié)中包括：
校驗位，用于存儲所在字節(jié)的校驗信息。
本發(fā)明提供的上述具有分級結構的存儲器，因為在每一級存儲結構中均設立了輔助存儲器管理的影子區(qū)，因而使得該存儲器可以分級實現(xiàn)各種存儲管理功能，進而可實現(xiàn)存儲器高可靠性、高安全性、高訪問速度的要求。
例如為了實現(xiàn)存儲器出錯時的報錯或自糾錯功能，本發(fā)明為若干個數(shù)據(jù)單元增加校驗/糾錯位，比如頁面大小為512Byte，數(shù)據(jù)單元大小為32bit的存儲器，以2個數(shù)據(jù)單元即64bit增加校驗/糾錯位。而現(xiàn)有的有技術方案采用在每個Page后增加校驗/糾錯位的方式，對整個Page的數(shù)據(jù)做一定運算后的值存儲到校驗/糾錯位；當讀出時對Page數(shù)據(jù)做相同運算，得到的值與存儲在校驗/糾錯位的值對比，發(fā)現(xiàn)不一致則報警或自糾錯。相比這種現(xiàn)有的技術方案：每次讀1個數(shù)據(jù)單元，需要將整個頁面(128個數(shù)據(jù)單元)全部讀出不同，而本發(fā)明只需讀取2個數(shù)據(jù)單元即可，大大減少讀取數(shù)據(jù)量，提高整體讀出速率。另一方面，對整頁面做運算的復雜度和時間，相對于對2個數(shù)據(jù)單元做運算，也高的多，在運算時間開銷上，也大幅降低。
又例如為了實現(xiàn)存儲器壽命管理，本發(fā)明為每個頁面在第二影子區(qū)中設置壽命管理數(shù)據(jù)單元，用于記錄該頁面是否已經接近壽命極限。比如每次擦寫時在壽命管理數(shù)據(jù)單元記錄已經被擦寫的次數(shù)，每擦寫一次加1，當次數(shù)接近預定值時啟動備份或替換方案?；蛘呙看尾翆懞蠹訃阑刈x，如加嚴讀失敗，則表示已接近壽命極限，在壽命管理數(shù)據(jù)單元記錄標志，后續(xù)擦寫時啟動備份或替換方案。而現(xiàn)有的技術方案是：采用先將要寫入存儲器的數(shù)據(jù)先寫入到RAM，在完成目標存儲器寫數(shù)據(jù)動作后，將兩個存儲器的數(shù)據(jù)進行對比，如果不一致 則廢棄存儲器該地址空間，替換另一段地址空間再次寫入。相比上面提到的技術方案，如果在存儲器和RAM數(shù)據(jù)不一致時發(fā)生掉電，因為存儲器的值錯誤，RAM掉電后數(shù)據(jù)消失，則要寫入的數(shù)據(jù)將會丟失。而且此種方案是在存儲器真實失效后才備份或替換，相比本發(fā)明的預警方式，本發(fā)明的可靠度和可采用的方法更靈活。
再例如為了實現(xiàn)存儲器在意外掉電時的數(shù)據(jù)恢復，本發(fā)明為每個頁面在影子區(qū)中設置掉電保護數(shù)據(jù)單元，并增加若干個備份頁面。掉電保護數(shù)據(jù)單元用于存儲該頁面的地址等信息，用于掉電保護控制，備份頁面用于掉電保護輪替。此種硬件級的自動掉電保護策略，對于軟件和用戶透明，減少用戶開發(fā)復雜度，相比軟件級性能提升2倍以上。
綜上舉例，說明本發(fā)明提供的具有分級結構的存儲器，因為在每一級都設有影子區(qū)，故可根據(jù)需要，結合一定存儲管理方法，便可實現(xiàn)存儲器高可靠性、高安全性、高訪問速度的要求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的一種具有分級結構的存儲器的結構示意圖。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例和技術方案，下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案進行更詳細的說明，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
圖1為本發(fā)明提供的一種具有分級結構的存儲器的結構示意圖，如圖1所示，該存儲器包括：L個大小相同的頁面(Page)，其中，
L1個頁面組成第一數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)；剩下的L2個頁面組成第一影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
每個頁面包括M個大小相同的數(shù)據(jù)單元Data Unit，其中M1個數(shù)據(jù)單元組成第二數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)；剩下的M2個數(shù)據(jù)單元組成第二影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
每個數(shù)據(jù)單元包括N個字節(jié)，其中N1個字節(jié)組成第三數(shù)據(jù)區(qū)，用于存儲有效數(shù)據(jù)，剩下的N2個字節(jié)組成第三影子區(qū)，用于擴展存儲器可靠性的功能；
這里，L＝L1+L2，M＝M1+M2，N＝N1+N2；L、L1、L2、M、M1、M2、N、N1和N2均為大于1的正整數(shù)。
進一步的，上述存儲器中，所述第一影子區(qū)包括：
備份頁面，用于備份第一數(shù)據(jù)區(qū)的頁面中存儲的信息，以替換壞頁或進行掉電保護。
進一步的，上述存儲器中，所述第二影子區(qū)可包括：
壽命管理數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的壽命信息。
進一步的，上述存儲器中，所述第二影子區(qū)可包括：
掉電保護數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的備份頁面地址信息。
進一步的，上述存儲器中，所述第二影子區(qū)可包括：
校驗數(shù)據(jù)單元，用于記錄所在頁面的校驗信息。
進一步的，上述存儲器中，所述第二影子區(qū)可包括：
備份數(shù)據(jù)單元，用于備份第二數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)單元中存儲的信息，以替換出錯的數(shù)據(jù)單元或進行掉電保護。
上述壽命管理數(shù)據(jù)單元、掉電保護數(shù)據(jù)單元、校驗數(shù)據(jù)單元和備份數(shù)據(jù)單元中的全部或部分可同時包含在所述第二影子區(qū)中，每種類型的數(shù)據(jù)單元的數(shù)量可以是一個或一個以上。
進一步的，上述存儲器中，所述第三影子區(qū)可包括：
校驗字節(jié)，用于存儲所在數(shù)據(jù)單元的校驗信息。
上述第三影子區(qū)可包含一個或一個以上的校驗字節(jié)。
進一步的，上述存儲器中，每個字節(jié)中包括：
校驗位，用于存儲所在字節(jié)的校驗信息。
每個字節(jié)中可包含一個或一個以上的校驗位。
本發(fā)明提供的上述具有分級結構的存儲器，因為在每一級存儲結構中均設立了輔助存儲器管理的影子區(qū)，因而使得該存儲器可以分級實現(xiàn)各種存儲管理功能，進而可實現(xiàn)存儲器高可靠性、高安全性、高訪問速度的要求。
例如為了實現(xiàn)存儲器出錯時的報錯或自糾錯功能，本發(fā)明為若干個數(shù)據(jù)單元增加校驗/糾錯位，比如頁面大小為512Byte，數(shù)據(jù)單元大小為32bit的存儲器，以2個數(shù)據(jù)單元即64bit增加校驗/糾錯位。而現(xiàn)有的有技術方案采用在每個Page后增加校驗/糾錯位的方式，對整個Page的數(shù)據(jù)做一定運算后的值存儲到校驗/糾錯位；當讀出時對Page數(shù)據(jù)做相同運算，得到的值與存儲在校驗/糾錯位的值對比，發(fā)現(xiàn)不一致則報警或自糾錯。相比這種現(xiàn)有的技術方案：每次讀1個數(shù)據(jù)單元，需要將整個頁面(128個數(shù)據(jù)單元)全部讀出不同，而本發(fā)明只需讀取2個數(shù)據(jù)單元即可，大大減少讀取數(shù)據(jù)量，提高整體讀出速率。另一方面，對整頁面做運算的復雜度和時間，相對于對2個數(shù)據(jù)單元做運算，也高的多，在運算時間開銷上，也大幅降低。
又例如為了實現(xiàn)存儲器壽命管理，本發(fā)明為每個頁面在第二影子區(qū)中設置 壽命管理數(shù)據(jù)單元，用于記錄該頁面是否已經接近壽命極限。比如每次擦寫時在壽命管理數(shù)據(jù)單元記錄已經被擦寫的次數(shù)，每擦寫一次加1，當次數(shù)接近預定值時啟動備份或替換方案?；蛘呙看尾翆懞蠹訃阑刈x，如加嚴讀失敗，則表示已接近壽命極限，在壽命管理數(shù)據(jù)單元記錄標志，后續(xù)擦寫時啟動備份或替換方案。而現(xiàn)有的技術方案是：采用先將要寫入存儲器的數(shù)據(jù)先寫入到RAM，在完成目標存儲器寫數(shù)據(jù)動作后，將兩個存儲器的數(shù)據(jù)進行對比，如果不一致則廢棄存儲器該地址空間，替換另一段地址空間再次寫入。相比上面提到的技術方案，如果在存儲器和RAM數(shù)據(jù)不一致時發(fā)生掉電，因為存儲器的值錯誤，RAM掉電后數(shù)據(jù)消失，則要寫入的數(shù)據(jù)將會丟失。而且此種方案是在存儲器真實失效后才備份或替換，相比本發(fā)明的預警方式，本發(fā)明的可靠度和可采用的方法更靈活。
再例如為了實現(xiàn)存儲器在意外掉電時的數(shù)據(jù)恢復，本發(fā)明為每個頁面在影子區(qū)中設置掉電保護數(shù)據(jù)單元，并增加若干個備份頁面。掉電保護數(shù)據(jù)單元用于存儲該頁面的地址等信息，用于掉電保護控制，備份頁面用于掉電保護輪替。此種硬件級的自動掉電保護策略，對于軟件和用戶透明，減少用戶開發(fā)復雜度，相比軟件級性能提升2倍以上。
綜上舉例，說明本發(fā)明提供的具有分級結構的存儲器，因為在每一級都設有影子區(qū)，故可根據(jù)需要，結合一定存儲管理方法，便可實現(xiàn)存儲器高可靠性、高安全性、高訪問速度的要求。
本發(fā)明提供的上述任一種存儲器可以由FLASH、EEPROM等存儲介質實現(xiàn)。
本領域內的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本發(fā)明可采用硬件實施例、軟件實施例、或結合軟件和 硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器和光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。
本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。