[發明專利]輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的裝置

有效

• 申請號: 201210030836.7
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN102591793A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張洪柳;李峰;陸崇心
• 申請（專利權）人: 山東華芯半導體有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 丁修亭

技術領域

本發明屬于閃存（Flash?Memory，簡稱Flash，全稱Flash?EEPROM?Memory）數據存儲與管理技術領域。

背景技術

Flash的讀(Read)、寫(Program)和擦除(Erase)操作中讀和寫的基本單位是頁，擦除的基本單位是塊。對flash的寫操作只能在尚未寫入的空閑頁上進行，并且只能按照從低地址頁到高地址頁順序寫。如果想要修改某個已經寫過的頁，只能先擦除整個物理塊，然后再寫入。

然而Flash的物理特征決定了它的可擦寫次數是有限的，當前技術條件下塊的擦除次數多在10萬次到100萬次之間，只要有一個塊的擦除次數達到了上限，數據存儲就變得不可靠，會影響整個閃存的讀寫效率和性能。為延長flash的使用壽命目前我們主要采用兩者策略，一種是應盡量減少對塊的擦除次數，即當整個塊中的頁都被標記為空閑頁時再擦除。另一種策略是采用高效的磨損均衡處理（wear-levling）。這里主要涉及減少對塊的擦除次數的策略。

基于Flash的上述特點，需要進一步了解邏輯物理地址映射策略，地址映射包括塊映射和頁映射，以及以這兩種地址映射為基礎的混合映射策略。頁映射單元塊是特指flash中用于使用頁映射進行組織的塊。因Flash中塊數量固定，塊映射可以使用SRAM（Static?Random?Access?Memory，靜態隨機存儲器）實現一一對應的邏輯物理地址映射。而針對于頁映射，因每個塊中包含許多頁，從而，若對每個塊都進行固定的一一對應的頁映射則需要占用大量內存。在減少擦除塊的條件下，能夠為系統所使用是非空閑塊，因此，只需要將非空閑的塊的頁映射保存在內存中即可。類似于windows的碎片整理，?空閑塊的頁映射區域可以作為新的塊映射地址用，這樣可以保證在寶貴的SRAM存儲空間當中動態隨機實現非空塊的頁映射。

當前Flash的存儲管理主要集中在文件系統的應用中，對空閑塊的管理采用軟件形式。通常的做法是在Flash上建立閃存物理特性開發的文件系統，讓該文件系統通過硬件驅動程序直接管理Flash上的數據。據以產生存儲管理手段都是采用日志記錄的方法來管理閃存設備。其工作原理是黨項閃存寫入新數據時，系統并不立即將原來的數據直接就擦除，而是寫入閃存的空閑塊中生成新的數據節點，并且每次寫入的操作都將進入日志，原有的數據節點變成過時的或者無效的，此方法被稱為非本地更新。影響其效率的因素之一是空閑塊的查找和管理，日志記錄提高閃存文件系統健壯性的同時，上位機通過按位運算進行多次的循環比較獲取空閑塊。該工作需要耗費大量的時鐘周期，導致整體擦寫時間延長。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的基于硬件實現的裝置，使得對空閑塊的管理效率大大提高。

為了解決上述問題，所采用的技術方案為：

一種輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的裝置，包括：

寄存器組，用于存放頁映射單元塊空閑標志位；

檢索器，為總線設備，連接所述寄存器組，依據空閑標志位檢索空閑塊。

依據本發明的輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的裝置通過硬件方式實現對頁映射單元塊中空閑塊進行管理，使用寄存器存放頁映射單元塊的狀態，然后通過檢索器檢索該狀態，如1為非空閑，0表示空閑，則檢索時檢索到第一個0值即結束，保存在0值對應的頁映射空閑塊地址。較之軟件方式實現的或者說文件系統中實現的檢索方式速度大約有幾十倍的提升，使得對空閑塊的管理效率有大幅提升。

另一方面，關于成本控制，由于Flash中頁映射單元塊的數量并不多，只需要消耗極少的寄存器，對芯片面積幾乎不構成影響，成本增加極其有限，綜合速度的提升，使用成本大幅下降。

上述輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的裝置，所述檢索器包括：

數據讀取單元，連接所述寄存器組，取出所述空閑標志位；

比較器，連接所述數據讀取單元，用于生成空閑標志位的狀態；

狀態機，連接所述數據讀取單元，在比較器檢得一頁映射單元塊為空閑塊時，狀態機保存該空閑塊地址；

AHB設備接口，用于檢索器掛到AHB總線上；以及

控制寄存器，連接所述AHB設備接口及所述狀態機，用于配置檢索器且控制狀態機內寄存信息的傳輸。

上述輔助上位機檢索頁映射單元塊中空閑塊的裝置，所述檢索器還包括一計數單元，連接所述比較器，以對比較器檢得非空狀態的寄存器數目進行累加；且該計數單元還連接所述控制寄存器。