[發明專利]一種磨損均衡處理時減少內存開銷的方法

有效

• 申請號: 201310026618.0
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103092770A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 高美洲;李峰;張洪柳
• 申請（專利權）人: 山東華芯半導體有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06;G06F11/10
• 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

本發明涉及一種磨損均衡執行過程中減少內存開銷的方法。

背景技術

在所應用領域中，由于內存開銷與磨損均衡相關，因此，在這里首先說明一下磨損均衡，其屬于存儲管理技術領域，主要應用于當前主流閃存，也就是與非閃存（NAND?Flash）。

隨著數碼技術的迅猛發展，應用于數碼設備且具有非易失性、編程速度快、擦出時間段、省電且體積小特點的與非閃存得到了廣泛的應用。現今，與非閃存是嵌入式系統中一種常用的存儲介質，具有體積小、容量大、成本低、掉電數據部丟失等一系列優點。目前已經逐步取代其它半導體存儲元件，成為嵌入式系統中的主要數據和程序載體。

公知的，與非閃存的讀(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）。這里主要涉及磨損均衡方法。

發明人注意到，與非閃存擦寫次數越多，其數據操作出錯的概率就越大；閃存的擦寫次數和糾錯碼的糾錯位數息息相關，24bits/1KB糾錯碼糾錯時，1KB的數據允許出錯小于等于24bits，如果出錯超過24bits，那么存放在閃存里面的數據就沒法正確的讀出來，即使它的擦寫次數很低。

并且公知的，與非閃存在出廠時就含有允許比例的壞塊，也就是還沒有進行一次擦寫，某些塊就已經是壞塊。據此可知，單純使用擦寫次數來評價塊的狀態是不合適的。相比而言，出錯概率更具代表性。

中國CN102789423A號發明專利申請公開整體引用至此，其在背景技術中對當前主要的磨損均衡方法進行了相對較為詳細的描述，其共性不可避免的都與塊的擦寫次數直接關聯，顯然所對應的磨損均衡方法都是存在瑕疵的。

上述CN102789423A號發明專利申請首次提出了利用糾錯碼控制磨損均衡的策略，但其方案仍然需要使用塊的可擦寫次數，與所述及的現有技術存在同樣的問題。

與非閃存根據類型不同，可擦寫次數會有比較大的差異，大多在1000次和10萬次間，在其有的磨損均衡算法中，需要建立塊擦寫次數表，或者說磨損均衡表，記錄每一個可用塊及擦寫次數。使用時把所述磨損均衡表調入內存，以控制磨損均衡。與非閃存在執行磨損均衡時，主要的內存開銷就是磨損均衡表，表項或者說數據結構含有物理塊標識及對應的物理塊擦寫次數，擦寫次數需要比較大的數據進行支持，勢必會造成內存很大的開銷。

經研究發現，如果增加閃存主控芯片糾錯碼的糾錯位數，那么閃存的擦寫次數的上限也會相應的提高。為了更真實的體現閃存儲數據的可靠性，提高整個閃存的讀寫效率和性能，以及磨損均衡執行時的減少內存開銷。因此，需要設計高效的磨損均衡處理策略，盡可能讓各閃存塊保持相近的損耗以延長閃存的使用壽命的同時，減少內存的開銷。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種在磨損均衡處理時能夠有效降低內存開銷的方法。

本發明采用以下技術方案：

一種磨損均衡處理時減少內存開銷的方法，創建一個磨損均衡表，記錄與非閃存中每一個可用塊及每一可用塊之糾錯碼的糾錯位數，并在對與非閃存操作時更新該磨損均衡表；

在磨損均衡處理時，優先使用糾錯位數少的可用塊。

從以上方案可以看出，依據本發明的磨損均衡處理時減少內存開銷的方法采用糾錯位數取代擦除次數用于評價可用塊的當前狀況，不僅比擦寫次數更能客觀的反應可用塊的使用狀況，而且糾錯位數遠小于擦寫次數，相比而言，信息量很小，從而，在對與非閃存進行操作時，內存映射磨損均衡表所消耗的內存會明顯減少，從而對可以有效提高與非閃存的操作速度。