[發明專利]保護閃存儲存裝置存取的系統及其方法

有效

• 申請號: 200810090357.8
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101546297A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 陳如芃
• 申請（專利權）人: 創惟科技股份有限公司
• 主分類號: G06F12/14
• 分類號: G06F12/14
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 翟 羽

技術領域

本發明有關一種保護閃存儲存裝置存取的系統及其方法，更具體來說，是關于一種限定固定主機存取閃存儲存裝置的系統及其方法。

背景技術

閃存(Flash?Memory)為一非揮發性(non-volatile)內存，在電源關閉時仍可保存先前寫入的數據。與其它儲存媒體(如硬盤、軟盤或磁帶等)比較，閃存有體積小、重量輕、防震動、存取時無機械動作延遲與低耗電等特性。由于閃存的這些特性，因此近年來消費性電子產品、嵌入式系統或可攜式計算機等數據儲存媒體皆大量采用。

閃存主要可分兩種：NOR型閃存與NAND型閃存。NOR型閃存的優點為低電壓、存取快且穩定性高，因此已被大量應用于可攜式電子裝置及電子通訊裝置，諸如個人計算機(Personal?Computer，PC)、行動電話、個人數據助理(Personal?Digital?Assistance，PDA)以及機頂盒(Set-top?Box，STB)等。NAND型閃存是專門為數據儲存用途而設計的閃存，通常應用于儲存并保存大量的數據的儲存媒介，如可攜式記憶卡(SD?Memory?Card，Compact?FlashCard，Memory?Stick等等)。當閃存在執行寫入(Write)、抹除(Erase)及讀取(Read)運作時，可透過內部的電容耦合(Coupling)有效地控制浮動柵極(Floating?Gate)上電荷的移動，進而使得該浮動柵極可根據該電荷的移動而決定下層晶體管的閥值電壓。換言之，當負電子注入該浮動柵極時，該浮動柵極的儲存狀態便會從1變成0；而當負電子從該浮動柵極移走后，該浮動柵極的儲存狀態便會從0變成1。

NAND閃存內部由若干個塊(block)所組成。每一塊包含若干個頁(page)，每一頁則可分為數據儲存區以及備用區(spare?area)，數據儲存區的數據容量可為個字節，用來儲存使用數據，備用區用來儲存錯誤修正碼(Error?CorrectionCode，ECC)。與NOR型閃存不同，NAND型閃存的讀取與寫入單位皆為一個頁，數據讀寫的動作必須先向芯片發出讀取或寫入指令后才可進行。

然而，閃存本身無法原地直接更改數據(update-in-place)，也就是說，若要對已寫過數據位置再次寫入數據時，必須先執行抹除的動作。而且NAND閃存寫入單位為頁，而抹除單位為塊。所以當向芯片發出寫入請求時，必須先抹除一整個塊，才能把資料寫入至該塊的頁。而且一般來說一個塊抹除動作需要的時間約為一個頁寫入動作時間的10～20倍。如果當一個抹除的單位大于寫入的單位，這表示若要執行塊抹除動作，必須先將欲抹除塊中的有效頁搬移至其它塊后才可進行。

再者，閃存的抹除次數(limited?erase?counts)有限制。這是因為當閃存在執行寫入或讀取運作時，由于現實中的電容皆具有漏電的現象，因此當閃存重復寫入或讀取超過十萬次后，就會導致該電容所儲存的電平差不足以使得浮動柵極所儲存的電荷不足，進而造成該閃存所儲存的數據遺失，嚴重者更可能會使該閃存開始衰減且無法執行讀取的運作。也就是說，若某一塊經常被擦除而超過可用次的話，會造成此塊寫入/擦除動作錯誤。

由于上述閃存的特性，因此一能有效管理閃存的管理系統是非常需要的。傳統上，目前閃存作為儲存媒體所設計的檔案系統架構有如Microsoft?FFS、JFFS2與YAFFS等檔案系統。這些檔案系統較有效率，但只能使用在管理以閃存建構的儲存媒體上。另一種作法則是采用閃存轉換層(Flash?TranslationLayer，FTL)，將閃存仿真如硬盤機一般。因此在FTL的上層就可使用一般的檔案系統，如FAT32或EXT3等等，對下層發出區段(sector)讀寫請求，經由FTL來存取閃存內容。使用FTL管理閃存可以將處理的問題集中在閃存的特性上，而不用考慮檔案系統中處理如檔案、目錄等問題，并且可以視應用所需選擇FTL上層的檔案系統。

由于閃存使用的范圍越來越廣泛，諸如數字相機、隨身碟等電子裝置已成為人們日常生活中不可或缺的一部分。但是不論是數字數據的創作者、生產者或是使用者對于數據的保護也是越發重視。隨著復制技術的硬件或是軟件的快速發展，復制的成本不僅大幅降低同時復制設備操作性越來越簡單，也讓有心人士更容易復制他人的數據。因此發展一種保護閃存儲存裝置存取系統是業者努力的目標。

發明內容

因此本發明的主要目的就是提供一種保護閃存儲存裝置存取的系統及其方法，更具體來說，是關于一種限定固定主機存取閃存儲存裝置的系統及其方法。