[發明專利]一種降低閃存芯片數據寫操作功耗的方法

無效

• 申請號: 201110146489.X
• 申請日: 2011-06-02
• 公開（公告）號: CN102231284A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 孫飛;張彤
• 申請（專利權）人: 孫飛
• 主分類號: G11C16/02
• 分類號: G11C16/02;G11C16/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于存儲器與計算機體系結構技術領域，特別涉及一種降低閃存芯片數據寫操作功耗的方法。

背景技術

作為唯一主流的固態非揮發數據儲存技術，閃存已經成為了全球半導體產業體系中發展最為迅速的一環。2010年市場研究報告顯示，閃存產品的市場已突破200億美元。使用閃存作為存儲介質的固態存儲系統比傳統硬盤的速度可提高10至100倍。除了速度上的優勢，由于完全沒有機械結構，固態存儲系統在抗震性能、發熱功耗、使用噪音和體積重量方面都有著顯著的優勢。固態存儲系統主要包含一個固態存儲系統控制器和多個閃存芯片。

浮柵金屬氧化物半導體晶體管是閃存芯片的基本信息存儲單元。浮柵金屬氧化物半導體晶體管的閾值電壓可以通過注射一定數量的電子進入浮柵而改變。因此，通過對浮柵內電子數目的精確控制，每個存儲單元，即浮柵金屬氧化物半導體晶體管，可儲存多個比特信息。精確控制浮柵內電子數目的過程通常被稱為編程。在每一個存儲單元可以被編程之前，其浮柵內的所有電子必須被移走，從而使得其閾值電壓被置為最低，這個過程被稱為擦除。在對信息存儲單元編程的過程中，業界通常使用一種漸進式的“編程-校驗-再編程”的方法以實現對浮柵內電子數目的精確控制。由于閃存芯片使用漸進式的“編程-校驗-再編程”的方法完成數據寫操作，并且每一輪“編程-校驗”操作會引發大量的位線充電/放電，所以閃存芯片數據寫操作消耗相對較大的能量，并且整個閃存芯片數據存儲系統的功耗基本上由數據寫操作功耗所決定，目前還沒有有效地解決降低該操作功耗的方法。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種降低閃存芯片數據寫入功耗的方法，利用閃存芯片的數據寫入功耗與所寫數據內容直接相關的特點，非常有效地降低了閃存芯片寫操作功耗。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種降低閃存芯片數據寫入功耗的方法，首先固態存儲系統控制器將每幀用戶數據寫入閃存芯片時，將每幀用戶數據先進行預編碼處理，該預編碼處理是將該幀用戶數據分解為一個以上的數據塊，再由固態存儲系統控制器設定預編碼冗余容量大小以及糾錯碼冗余容量大小，該預編碼冗余容量大小不大于預設的預編碼冗余量限定值，該糾錯碼冗余容量大小不大于待寫入的閃存芯片頁面的固定冗余存儲空間容量大小除去預編碼冗余容量大小的值，隨后對每個數據塊進行編碼得到帶有預編碼冗余容量大小的預編碼冗余的編碼數據塊，然后對此帶有預編碼冗余的編碼數據塊進行糾錯碼編碼操作，這樣得到帶有預編碼冗余的編碼數據塊及其糾錯碼冗余容量大小的糾錯碼冗余，最后將帶有預編碼冗余的編碼數據塊及其糾錯碼冗余寫入閃存芯片中的指定頁面中，其中的預編碼冗余和糾錯碼冗余寫入該頁面的固定冗余存儲空間內。

所述的固態存儲系統控制器設定預編碼冗余容量大小以及糾錯碼冗余容量大小的方法為：首先由固態存儲系統控制器設置閃存芯片可靠率與糾錯碼冗余容量映射表，該閃存芯片可靠率與糾錯碼冗余容量映射表內的每個條目為預設的閃存芯片可靠率范圍和其對應的糾錯碼冗余容量值，隨后固態存儲系統控制器驅動閃存芯片可靠率導出模塊導出實時的閃存芯片可靠率，固態存儲系統控制器驅動糾錯碼冗余容量定位模塊將該閃存芯片可靠率和閃存芯片可靠率與預編碼冗余容量映射表中各條目內的閃存芯片可靠率范圍進行對照，如果該閃存芯片可靠率屬于其中一個條目內的閃存芯片可靠率范圍，該條目內的閃存芯片可靠率范圍所對應的糾錯碼冗余容量值就為固態存儲系統控制器設定的糾錯碼冗余容量大小，而預編碼冗余容量大小就為隨機選取的一個不大于待寫入的閃存芯片頁面的固定冗余存儲空間容量大小除去糾錯碼冗余容量大小的值。

所述的對每個數據塊進行編碼的步驟如下：

步驟1：首先固態存儲系統控制器設定預編碼冗余容量大小的第一變量存儲單元的值為0，同時設定預編碼冗余容量大小的第二變量存儲單元的值為0，另外設定第三變量存儲單元的值為機器數的最大值；

步驟2：固態存儲系統控制器控制數據塊的每一段連續的預編碼冗余容量大小的數據同第一變量存儲單元的值進行異或二進制運算以得到異或運算后數據塊；

步驟3：固態存儲系統控制器通過功耗模塊導出將異或運算后數據塊和第一變量存儲單元的值寫入閃存芯片所需的功耗，如果所需的功耗小于第三變量存儲單元的值，將第三變量存儲單元的值變為所需的功耗值，并將第二變量存儲單元的值變為第一變量存儲單元的值；