[發(fā)明專利]直接存儲數(shù)據(jù)文件的存儲器區(qū)塊的管理

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680028003.X
• 申請日: 2006-08-01
• 公開（公告）號: CN101233479A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 艾倫·韋爾什·辛克萊;巴里·賴特
• 申請（專利權）人: 桑迪士克股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 劉國偉

技術領域

本申請案涉及例如半導體快閃存儲器的可重新編程的非易失性存儲器系統(tǒng)的操作，且更具體地說，涉及主機裝置與存儲器之間的接口的管理。

背景技術

對通過主機系統(tǒng)、存儲器系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)的外部接口通信的數(shù)據(jù)進行尋址主要有兩種技術。在其中的一種技術中，將系統(tǒng)產生或接收到的數(shù)據(jù)文件的地址映射到針對所述系統(tǒng)建立的連續(xù)邏輯地址空間的不同范圍中。地址空間的廣度通常足以覆蓋系統(tǒng)能夠處置的整個地址范圍。在一個實例中，磁盤存儲驅動器通過此邏輯地址空間與計算機或其它主機系統(tǒng)通信。此地址空間具有足以尋址磁盤驅動器的整個數(shù)據(jù)存儲容量的廣度。在所述兩種技術中的第二種技術中，唯一地識別電子系統(tǒng)產生或接收到的數(shù)據(jù)文件，且通過所述文件內的偏移量來邏輯地尋址其數(shù)據(jù)。一種形式的這種尋址方法在計算機或其它主機系統(tǒng)與被稱為“智能卡”的可移除存儲卡之間使用。智能卡通常由消費者用來進行識別、銀行業(yè)務、銷售點購買、ATM接入和類似活動。

在早一代的商用快閃存儲器系統(tǒng)中，將矩形存儲器單元陣列分成大量單元群組，每個單元群組存儲標準磁盤驅動器扇區(qū)的數(shù)據(jù)量，即512字節(jié)。額外量的數(shù)據(jù)(例如16個字節(jié))通常也包含在每個群組中，以存儲誤差校正碼(ECC)以及可能其它與用戶數(shù)據(jù)且/或與里面存儲有相關聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)的存儲器單元群組有關的額外開銷數(shù)據(jù)。每個此群組中的存儲器單元是可一起擦除的最小數(shù)目的存儲器單元。即，擦除單位實際上是存儲一個數(shù)據(jù)扇區(qū)和所包含的任何額外開銷數(shù)據(jù)的若干存儲器單元。這種類型的存儲器系統(tǒng)的實例在第5,602,987號和第6,426,893號美國專利中描述。在使存儲器單元重新編程有數(shù)據(jù)之前對其進行擦除是快閃存儲器的特征。

快閃存儲器系統(tǒng)最常見的是以可移除地與多種主機(例如個人計算機、相機或類似物)連接的存儲卡或快閃驅動器的形式提供，但也可嵌入在此類主機系統(tǒng)內。當將數(shù)據(jù)寫入到存儲器時，主機通常將唯一邏輯地址指派給扇區(qū)、群集或存儲器系統(tǒng)的連續(xù)虛擬地址空間內的其它數(shù)據(jù)單位。與磁盤操作系統(tǒng)(DOS)類似，主機將數(shù)據(jù)寫入到存儲器系統(tǒng)的邏輯地址空間內的地址并從所述地址讀取數(shù)據(jù)。存儲器系統(tǒng)內的控制器將從主機接收到的邏輯地址轉換成實際存儲數(shù)據(jù)的存儲器陣列內的物理地址，且所述控制器接著記住這些地址轉換。存儲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲容量至少與可在針對存儲器系統(tǒng)界定的整個邏輯地址空間上尋址的數(shù)據(jù)的量一樣大。

在后面幾代快閃存儲器系統(tǒng)中，擦除單位的大小增加到足以存儲多個數(shù)據(jù)扇區(qū)的存儲器單元的區(qū)塊。即使與存儲器系統(tǒng)連接的主機系統(tǒng)可以最小單位(例如扇區(qū))編程和讀取數(shù)據(jù)，但大量扇區(qū)存儲在快閃存儲器的單個擦除單位內。以下情況是常見的：當主機更新或替換邏輯數(shù)據(jù)扇區(qū)時，區(qū)塊內的一些數(shù)據(jù)扇區(qū)變成廢棄的。由于在區(qū)塊中所存儲的任何數(shù)據(jù)可被重寫之前，必須擦除整個區(qū)塊，所以新的或經更新的數(shù)據(jù)通常存儲在已經被擦除且具有用于所述數(shù)據(jù)的剩余容量的另一區(qū)塊中。這個過程留下具有廢棄數(shù)據(jù)的原先區(qū)塊，所述廢棄數(shù)據(jù)占用存儲器內的寶貴空間。但如果所述區(qū)塊中還有任何有效數(shù)據(jù)留在里面，那么就不能擦除所述區(qū)塊。

因此，為了更好地利用存儲器的存儲容量，常見的是通過將有效部分區(qū)塊量的數(shù)據(jù)復制到經擦除的區(qū)塊中來對其進行合并或收集，使得從中復制這些數(shù)據(jù)的區(qū)塊接著可被擦除，且其整個存儲容量可再用。還希望復制所述數(shù)據(jù)，以便以其邏輯地址的次序對區(qū)塊內的數(shù)據(jù)扇區(qū)進行分組，因為這會提高讀取所述數(shù)據(jù)和將所讀取的數(shù)據(jù)傳遞到主機的速度。

如果此數(shù)據(jù)復制發(fā)生得太頻繁，那么存儲器系統(tǒng)的操作性能可能降級。這尤其會影響存儲器系統(tǒng)的操作，其中存儲器的存儲容量幾乎與可由主機通過系統(tǒng)的邏輯地址空間尋址的數(shù)據(jù)的量沒有差別(典型情況)。在這種情況下，在可執(zhí)行主機編程命令之前，可能需要數(shù)據(jù)合并或收集。于是編程時間因而增加。

在相繼幾代存儲器系統(tǒng)中，區(qū)塊的大小已經逐漸增加，以便增加可以存儲在給定半導體區(qū)域中的數(shù)據(jù)位的數(shù)目。存儲256個數(shù)據(jù)扇區(qū)和更多扇區(qū)的區(qū)塊正變得越來越常見。另外，不同陣列或子陣列的兩個、四個或更多區(qū)塊通常邏輯上一起連接成元區(qū)塊，以便提高數(shù)據(jù)編程和讀取中的并行度。伴隨此類大容量操作單位而來的是對其進行高效操作的難題。

用于此類存儲器系統(tǒng)的常見主機接口是與通常與磁盤驅動器一起使用的接口類似的邏輯地址接口。存儲器連接到的主機所產生的文件被指派有所述接口的邏輯地址空間內的唯一地址。存儲器系統(tǒng)接著通常在邏輯地址空間與存儲器的物理區(qū)塊或元區(qū)塊之間映射數(shù)據(jù)。存儲器系統(tǒng)記住邏輯地址空間如何映射到物理存儲器中，但主機不知道這個。主機記住其數(shù)據(jù)文件在邏輯地址空間內的地址，但存儲器系統(tǒng)在不知道此映射的情況下操作。