[實(shí)用新型]可靠性閃存存儲裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820215149.1
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN201527800U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊志青;黃明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州亮智科技有限公司
• 主分類號: G11C7/10
• 分類號: G11C7/10;G11C29/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域，更具體的來講，是一種閃存存儲裝置，它能使基于閃存的固態(tài)盤的可靠性得到顯著的提高。

背景技術(shù)

閃存因?yàn)槠渚哂懈呙芏取⒋笕萘俊⑤^低的讀寫操作耗時(shí)，非易失性等特點(diǎn)而越來越廣泛地被應(yīng)用于各種領(lǐng)域；和機(jī)械磁盤相比，閃存固態(tài)盤優(yōu)點(diǎn)在于它本身的優(yōu)越的抗震動性，更快的隨機(jī)存取速度(每秒10兆字節(jié))，更低的耗電量，更大的工作溫度范圍。但是，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，由于閃存芯片單片密度(通常只有幾千個(gè)兆字節(jié))還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)械磁盤(通常幾十萬個(gè)兆字節(jié))，所以大容量的閃存盤必須由很多閃存芯片(閃存陣列)組成，才可以用來作為主要數(shù)據(jù)存儲器，以替代機(jī)械磁盤。

盡管現(xiàn)有閃存盤的存取速度已經(jīng)比機(jī)械磁盤快了很多，但單片閃存芯片或單個(gè)閃存總線的讀寫速度大約受限于每秒25兆字節(jié)，同存儲媒體的接口技術(shù)(光纖接口每秒200至400兆字節(jié)，串行ATA接口每秒150至300兆字節(jié)，串行SCSI接口每秒300至600兆字節(jié))相比，還相差甚遠(yuǎn)。另外，在寫閃存芯片之前，閃存芯片必須被擦除并確認(rèn)其成功的擦除，寫閃存芯片相對比較慢，這也會顯著的降低系統(tǒng)的性能。

閃存芯片由多個(gè)塊存儲單元組成，而每個(gè)塊存儲單元由多個(gè)頁存儲單元組成。閃存芯片的擦除以閃存塊為單元，而讀寫則以閃存頁為單元。每個(gè)閃存塊單元只有有限的擦除和寫入的次數(shù)，這次數(shù)基本上決定了閃存盤的壽命。所以，一個(gè)閃存系統(tǒng)通常采用一種均衡算法，致使閃存芯片內(nèi)的所有閃存塊具有大約一致的擦除和寫入次數(shù)，以避免過分擦除和寫入部分閃存塊，從而達(dá)到延長閃存盤壽命的目的。

閃存芯片的某些塊單元可能在閃存廠家出廠時(shí)已受到損壞，不能用來存儲數(shù)據(jù)，在閃存芯片的使用過程中，也可能受到損壞，所以，一個(gè)閃存系統(tǒng)通常需要管理受到損壞的閃存塊單元。

總上，一個(gè)閃存系統(tǒng)需要有效的管理閃存陣列，以提高閃存盤的性能和容量，并同時(shí)提高可靠性和壽命。

本專利的申請者正在申請的美國專利(60，875，328)提供了一種有效的閃存陣列管理辦法。該專利系統(tǒng)主要包括一個(gè)微處理器、閃存陣列控制器、內(nèi)部高速緩存和閃存芯片陣列。不同的閃存控制器用來控制不同的閃存列，而每一閃存控制器用一個(gè)共享的閃存總線，通過芯片片選來控制這列之內(nèi)的所有行閃存芯片。

該管理系統(tǒng)采用了諸多的閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格，這包括以下表格：

1、邏輯地址到物理地址之影射表

2、物理地址表，用于管理閃存塊單元的均衡算法

3、閃存塊擦除隊(duì)列，用于存儲將需要擦除的閃存塊單元

4、閃存塊就緒隊(duì)列，用于存儲可以寫入新數(shù)據(jù)的閃存塊單元

5、冗余閃存塊清單，用于替換損壞的閃存塊單元

6、損壞的閃存塊單元清單，用于管理已損壞的閃存塊單元

由于主機(jī)用邏輯地址對數(shù)據(jù)進(jìn)行塊操作，閃存管理系統(tǒng)對主機(jī)的文件系統(tǒng)沒有任何知識，所以，閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格任何損壞，可能損壞諸多的系統(tǒng)或用戶文件。所以在一個(gè)閃存管理系統(tǒng)中，一個(gè)很重要的任務(wù)就是維護(hù)好閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格，使之不受到損壞，或是如果受到損壞，閃存管理系統(tǒng)應(yīng)該提供一種辦法可以恢復(fù)受到損壞的表格。維護(hù)好閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格，對提高閃存盤的可靠性起著決定性的作用。

中國專利200710072980.6等提供的閃存管理辦法，可以保證閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格被正確的寫入閃存，但如果閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格在寫入之后受到損壞，而不能正確的讀出，這些專利未能提供辦法來避免閃存數(shù)據(jù)損壞。

對于U盤一類的閃存盤，維護(hù)好閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格并沒有很重要的意義，因?yàn)閁盤是可移動盤，人們并不依賴于它來存儲重要的系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)。然而，為了能夠替代機(jī)械磁盤，其可靠性的設(shè)計(jì)必須超過或達(dá)到機(jī)械磁盤的標(biāo)準(zhǔn)。

眾所周知，存儲冗余的閃存數(shù)據(jù)管理表格是提高閃存盤的可靠性簡單而有效的辦法，如果單個(gè)閃存芯片的出錯(cuò)率是1/10000，那么，采用在另一閃存芯片上存儲冗余閃存數(shù)據(jù)管理表格的辦法，會將出錯(cuò)率降至1/10000000。

現(xiàn)有的技術(shù)中，主要由嵌入式軟件來管理閃存閃存數(shù)據(jù)管理表格，因此，如果由軟件來管理冗余的閃存數(shù)據(jù)管理表格，將會增加嵌入式軟件的復(fù)雜度，并降低系統(tǒng)的性能。

與本申請一同申請的中國專利“新穎的閃存控制器與閃存芯片之間連接方式”顯示了一種閃存陣列的管理結(jié)構(gòu)，其每行每列上的基本存儲單元由二片閃存獨(dú)立的芯片組成，這二片芯片被用于存儲偶數(shù)字節(jié)和奇數(shù)字節(jié)。本專利將這一結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步的改進(jìn)，致使這二片芯片可用于自動復(fù)制生成冗余的閃存數(shù)據(jù)管理表格。

發(fā)明內(nèi)容