[發明專利]通過邏輯地址空間且以直接數據文件為基礎操作的介接系統

無效

• 申請號: 200680028297.6
• 申請日: 2006-07-25
• 公開（公告）號: CN101233481A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 瑟吉·阿納托利耶維奇·戈羅別茨
• 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
• 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

本申請案大體涉及具有不同接口的電子系統之間的數據通信，且更具體來說涉及例如具有可移除存儲器卡或另外形式的可再編程非易失性半導體快閃存儲器的存儲器系統的操作，以上兩方面是通過存儲器系統與存儲器連接到或可連接到的主機裝置之間的接口的管理來進行的。

背景技術

關于對通過主機系統、存儲器系統和其它電子系統的外部接口傳送的數據進行尋址存在兩種主要技術。其中一種是將系統產生或接收的數據文件的地址映射到為系統建立的連續邏輯地址空間的相異范圍中。地址空間的范圍通常足以覆蓋系統能夠處理的地址的整個范圍。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通信。此地址空間具有足以對磁盤驅動器的整個數據存儲容量進行尋址的范圍。在所述兩種技術中的第二種技術中，由電子系統產生或接收的數據文件經唯一識別，且通過文件內的偏移量來對其數據進行邏輯尋址。在計算機或其它主機系統與稱為“智能卡”的可移除存儲器卡之間使用一種形式的這種尋址方法。消費者通常使用智能卡用于識別、銀行業、銷售點購買、ATM存取等。

這兩種不同的尋址技術是不相容的。也就是說，使用其中一種技術的系統無法與使用另一種技術的系統通信數據。本發明的目的是消除這種隔閡并允許在邏輯地址空間與基于文件的系統之間通信數據。以下描述提供在主機與存儲器系統之間進行數據通信的實例，其中主機系統利用邏輯地址空間接口且存儲器系統具有基于文件的接口。所描述的示范性存儲器系統是可再編程非易失性半導體快閃存儲器。

在早一代商業快閃存儲器系統中，將矩形存儲器單元陣列劃分為大量單元群組，每一者存儲標準磁盤驅動器扇區的數據量，即512字節。每個群組中還通常包含例如16個字節的額外數據量，以存儲錯誤校正碼(ECC)和可能的與用戶數據和/或其中存儲用戶數據的存儲器單元群組相關的其它開銷數據。每個此群組中的存儲器單元是可共同擦除的最小數目的存儲器單元。也就是說，擦除單位有效地是存儲一個數據扇區和所包含的任何開銷數據的大量存儲器單元。此類型的存儲器系統的實例描述于第5,602,987號和第6,426,893號美國專利中。需要在用數據對其再編程之前擦除存儲器單元是快閃存儲器的特性。

最常見以存儲器卡或快閃驅動器的形式提供快閃存儲器系統，所述存儲器卡或快閃驅動器與例如個人計算機、相機等多種主機可移除地連接，但也可嵌入在這些主機系統內。當向存儲器寫入數據時，主機通常向存儲器系統的連續虛擬地址空間內的扇區、群集或其它數據單位指派唯一的邏輯地址。類似于磁盤操作系統(DOS)，主機向存儲器系統的邏輯地址空間內的地址寫入數據以及從其讀取數據。存儲器系統內的控制器將從主機接收的邏輯地址轉譯為實際存儲數據的存儲器陣列內的物理地址，且接著跟蹤這些地址轉譯。存儲器系統的數據存儲容量至少與在為存儲器系統界定的整個邏輯地址空間上可尋址的數據量一樣大。

在較晚的幾代快閃存儲器系統中，擦除單位的大小增加到足夠的存儲器單元的區塊以存儲多個數據扇區。盡管與存儲器系統連接的主機系統可以例如扇區的較小的最小單位來編程和讀取數據，但大量扇區存儲在快閃存儲器的單個擦除單位中。常見的是區塊內的一些數據扇區在主機更新或替換邏輯數據扇區時變過時。由于必須在可對區塊中存儲的任何數據進行覆寫之前擦除整個區塊，因此新的或更新的數據通常存儲在已經擦除且具有用于數據的剩余容量的另一區塊中。此過程清空了帶有占據存儲器內有價值的空間的過時數據的原始區塊。但如果其中保留有任何有效數據，那么無法擦除所述區塊。

因此，為了更好地利用存儲器的存儲容量，常常合并或收集有效部分區塊數據量，這通過以下方式完成：將數據復制到經擦除的區塊中使得這些復制的數據所來自的區塊接著可經擦除且其整個存儲容量可再使用。還期望對數據進行復制以便按區塊內數據扇區的邏輯地址的次序對其進行分組，因為這增加讀取數據并將讀取的數據傳送到主機的速度。如果這種數據復制的發生過于頻繁，那么存儲器系統的操作性能可能降級。在存儲器的存儲容量稍大于主機通過系統的邏輯地址空間可尋址的數據量的情況下(典型情況)，這尤其影響存儲器系統的操作。在此情況下，在可執行主機編程命令之前可能需要進行數據合并或收集。因此編程時間增加。

在連續幾代存儲器系統中，區塊的大小逐漸增加，以便增加給定半導體面積中可存儲的數據位的數目。存儲256個數據扇區和更多數據扇區的區塊變得常見。另外，常常將不同陣列或子陣列的兩個、四個或更多區塊邏輯上鏈接在一起成為元區塊，以便增加數據編程和讀取時的并行性程度。與這種大容量操作單位一起出現的是有效地對其進行操作的挑戰。