[發明專利]用于快閃存儲器的區塊管理方法及其存儲系統與控制器

有效

• 申請號: 200910009851.1
• 申請日: 2009-01-24
• 公開（公告）號: CN101788954A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 葉志剛
• 申請（專利權）人: 群聯電子股份有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 蒲邁文

技術領域

本發明涉及一種用于快閃存儲器的區塊管理方法，且特別涉及一種能 夠平均快閃存儲器實體區塊的磨損的區塊管理方法及使用此方法的快閃存 儲器存儲系統與快閃存儲器控制器。

背景技術

數字相機、手機相機與MP3在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者 對存儲介質的需求也急速增加。由于快閃存儲器(Flash?Memory)具有數據非 易失性、省電、體積小與無機械結構等的特性，適合可攜式應用，最適合 使用于這類可攜式由電池供電的產品上。存儲卡就是一種以NAND快閃存 儲器作為存儲介質的存儲裝置。由于存儲卡體積小容量大且攜帶方便，所 以已廣泛用于個人重要數據的存儲。因此，近年快閃存儲器產業成為電子 產業中相當熱門的一環。

一般來說，快閃存儲器存儲系統的快閃存儲器實體區塊會分組為多個 實體單元并且這些實體單元會分組為數據區(data?area)與備用區(spare area)。歸類為數據區的實體單元中會存儲由寫入指令所寫入的有效數據， 而備用區中的實體單元是用以在執行寫入指令時替換數據區中的實體單 元。具體來說，當快閃存儲器存儲系統接受到主機的寫入指令而欲對數據 區的實體單元進行寫入時，快閃存儲器存儲系統會從備用區中提取一實體 單元并且將在數據區中欲寫入的實體單元中的有效舊數據與欲寫入的新數 據寫入至從備用區中提取的實體單元并且將已寫入新數據的實體單元關聯 為數據區，并且將原本數據區的實體單元進行擦除并關聯為備用區。為了 能夠讓主機能夠順利地存取以輪替方式存儲數據的實體單元，快閃存儲器 存儲系統會提供邏輯單元給主機。也就是說，快閃存儲器存儲系統會通過 在邏輯地址-實體地址映射表(logical?address-physical?address?mapping?table) 中記錄與更新邏輯單元與數據區的實體單元之間的映射關系來反映實體單 元的輪替，所以主機僅需要針對所提供邏輯單元進行寫入而快閃存儲器存 儲系統會依據邏輯地址-實體地址映射表對所映射的實體單元進行讀取或 寫入數據。

然而，組成實體單元的實體區塊的擦除次數是有限的(例如實體區塊擦 除一萬次后就會損壞)。倘若一個實體單元僅被程序化(programming)一次， 而后未被再程序化時，則此實體單元中的實體區塊的磨損是相對地低，反 之，如果一個實體單元被重復地程序化與擦除時，則此實體單元中的實體 區塊的磨損就會相對地高。因此，所謂的磨損就是每一實體單元被程序化 或擦除的次數。

當實體區塊磨損程度過高而導致損毀時，系統會將損毀的實體區塊放 置于壞區塊區而不會再使用，并且從取代區中提取新的實體區塊來取代。 然而，取代區中的新實體區塊都是未被使用的，因此當實體單元中的其中 一個實體區塊損壞而以取代區中的實體區塊來取代時，新實體區塊的磨損 與此實體單元中其他的實體區塊的磨損會不平均。特別是，一旦損毀的實 體區塊數超過一定數量而使得實體單元的數目不足以提供主機對上述邏輯 單元的存取時，即使仍有其他實體區塊磨損程度仍低，此快閃存儲器存儲 系統依然會被判定為無法再使用?；?，此領域技術人員需不斷研發能夠 平均地使用快閃存儲器存儲系統中所有實體區塊的區塊管理方法，以有效 地延長快閃存儲器存儲系統的壽命。

發明內容

本發明提供一種區塊管理方法，其能夠平均地使用快閃存儲器實體區 塊，進而有效地延長其使用壽命。

本發明提供一種快閃存儲器存儲系統，其使用上述區塊管理方法來平 均地使用其快閃存儲器實體區塊，進而有效地延長其使用壽命。

本發明提供一種快閃存儲器控制器，其使用上述區塊管理方法來平均 地使用快閃存儲器實體區塊，進而有效地延長期使用壽命。

本發明提出一種區塊管理方法，用于管理多個快閃存儲器實體區塊。 此區塊管理方法包括將快閃存儲器實體區塊分組為多個實體單元(physical unit)，并且將實體單元邏輯地分組為一數據區(data?area)、一備用區(spare area)與一取代區(replace?area)。此區塊管理方法也包括在數據區與備用區之 間執行一第一實體單元交換，以及在備用區與取代區之間執行一第二實體 單元交換，其中第二實體單元交換是用以交換在備用區與取代區中好的實 體單元(good?physical?unit)。