[發(fā)明專利]存儲(chǔ)器的分塊管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310078623.6
• 申請(qǐng)日: 2013-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103123609A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周密;陳小剛;李順?lè)?/a>;陳一峰;李鴿子;陳后鵬;宋志棠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F12/02
• 分類號(hào): G06F12/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)領(lǐng)域，特別是涉及一種存儲(chǔ)器的分塊管理方法。

背景技術(shù)

存儲(chǔ)器內(nèi)部包括存儲(chǔ)體、各種邏輯部件以及控制電路等。存儲(chǔ)體是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要部分，其工作時(shí)首先將內(nèi)部劃分成很多存儲(chǔ)單元（即存儲(chǔ)塊），每個(gè)存儲(chǔ)塊又包含若干個(gè)存儲(chǔ)元件（或稱存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元），每個(gè)存儲(chǔ)元件能寄存一位二進(jìn)制代碼“0”或“1”。存儲(chǔ)器內(nèi)部的分塊機(jī)制對(duì)存儲(chǔ)器的性能體現(xiàn)有很大的影響。根據(jù)各種存儲(chǔ)器特點(diǎn)的不同采用不同的分塊機(jī)制可以對(duì)存儲(chǔ)器的使用壽命和磨損情況有較大的改善。

在當(dāng)前的非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)中，F(xiàn)LASH一直占據(jù)統(tǒng)治地位。FLASH都是采用固定分塊的管理策略，其具體實(shí)施方案為：將FLASH存儲(chǔ)體分為容量固定大小一致的若干塊，每個(gè)塊又分為若干個(gè)物理頁(yè)；FLASH的讀和寫(xiě)都是以頁(yè)為單位進(jìn)行；但塊是FLASH擦除操作的最小單位，對(duì)一個(gè)物理頁(yè)進(jìn)行重寫(xiě)之前，必須先對(duì)該頁(yè)所在的塊執(zhí)行擦除操作。這樣的機(jī)制會(huì)導(dǎo)致當(dāng)某個(gè)有空閑頁(yè)的塊需要被更新時(shí)，雖然空閑頁(yè)沒(méi)有被更新，但是其寫(xiě)次數(shù)也會(huì)增加1，這樣就浪費(fèi)了一次寫(xiě)機(jī)會(huì)，使該空閑頁(yè)不能被充分利用，增加了存儲(chǔ)器的磨損程度。同時(shí)由于FLASH采用的是異地更新的方式，即在擦寫(xiě)過(guò)程中其并不在原數(shù)據(jù)塊上進(jìn)行更新，而是另找一個(gè)新的數(shù)據(jù)塊重新寫(xiě)入，導(dǎo)致原數(shù)據(jù)塊上的數(shù)據(jù)失效，數(shù)據(jù)塊由有效變?yōu)闊o(wú)效。當(dāng)無(wú)效數(shù)據(jù)塊過(guò)多導(dǎo)致空閑空間不足時(shí)，就需要進(jìn)行垃圾回收，即選出一些數(shù)據(jù)塊，將其中的有效頁(yè)面復(fù)制到其他位置，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)塊進(jìn)行擦除操作，以回收這些數(shù)據(jù)塊占用的空間，因此固定分塊的管理策略需要更加有效的垃圾回收算法來(lái)支持。

雖然FLASH的固定分塊策略實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，然而，基于電荷存儲(chǔ)機(jī)制的FLASH存儲(chǔ)器隨工藝技術(shù)的拓展遇到了嚴(yán)重的技術(shù)瓶頸：由于FLASH存儲(chǔ)器是利用浮柵中的電荷來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，因此在讀寫(xiě)過(guò)程中的高能熱電阻可能會(huì)引起存儲(chǔ)器本身的損壞，大大影響器件的可靠性；同時(shí)，為避免器件之間的串?dāng)_，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器需要對(duì)某一位數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除時(shí)，需要將整個(gè)數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)擦除，這大大影響了存儲(chǔ)器的速度，并且導(dǎo)致在65nm節(jié)點(diǎn)以下很難繼續(xù)將器件縮小。DRAM存儲(chǔ)器也面臨著同樣的問(wèn)題。這些缺點(diǎn)大大限制了FLASH和DRAM在下一代非易失性存儲(chǔ)器中的應(yīng)用。下一代存儲(chǔ)器需要滿足以下條件：更快的讀寫(xiě)速度、更大的存儲(chǔ)容量以及更低的功耗。下一代非易失性存儲(chǔ)器的候選技術(shù)分別為：鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）、磁性存儲(chǔ)器（MRAM）和相變存儲(chǔ)器（PCRAM）。

而下一代非易失性存儲(chǔ)器同樣面臨分塊管理問(wèn)題，因而，如何提出一種新的分塊管理方法，既能適應(yīng)不同非易失性存儲(chǔ)器的使用要求，又能有效提高存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)利用率，同時(shí)減少存儲(chǔ)碎片的產(chǎn)生，實(shí)為本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種存儲(chǔ)器的分塊管理方法，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的磨損均衡，提高存儲(chǔ)器中空閑頁(yè)的利用率，減少存儲(chǔ)碎片，進(jìn)而提高芯片的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器的分塊管理方法，其至少包括步驟：

將存儲(chǔ)器包含的各存儲(chǔ)塊均分為至少兩個(gè)子存儲(chǔ)塊，并在每一子存儲(chǔ)塊中設(shè)置一記錄空間；

基于每一子存儲(chǔ)塊的記錄空間中的寫(xiě)次數(shù)來(lái)確定是否對(duì)子存儲(chǔ)塊進(jìn)行拆分和/或?qū)Υ鎯?chǔ)塊進(jìn)行合并；

對(duì)已確定拆分的子存儲(chǔ)塊進(jìn)行拆分和/或?qū)σ汛_定合并的存儲(chǔ)塊進(jìn)行合并。

優(yōu)選地，基于一存儲(chǔ)塊的第一寫(xiě)次數(shù)不均衡性與拆分閾值的比較來(lái)確定是否對(duì)該存儲(chǔ)塊進(jìn)行拆分；更為優(yōu)選地，存儲(chǔ)塊的第一寫(xiě)次數(shù)不均衡基于該存儲(chǔ)塊包含的各子存儲(chǔ)塊的寫(xiě)次數(shù)中的最大者及最小者來(lái)確定。

優(yōu)選地，基于存儲(chǔ)塊的第二寫(xiě)次數(shù)不均衡性與合并閾值的比較來(lái)確定是否對(duì)相鄰存儲(chǔ)塊進(jìn)行合并；更為優(yōu)選地，存儲(chǔ)塊的第二寫(xiě)次數(shù)不均衡性基于該存儲(chǔ)塊與相鄰存儲(chǔ)塊的寫(xiě)次數(shù)差異來(lái)確定，其中，存儲(chǔ)塊的寫(xiě)次數(shù)等于該存儲(chǔ)塊中的各子存儲(chǔ)塊的寫(xiě)次數(shù)中的最大者。

優(yōu)選地，同一存儲(chǔ)塊中的各子存儲(chǔ)塊的存儲(chǔ)容量相同。

優(yōu)選地，存儲(chǔ)器包括非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器等。

如上所述，本發(fā)明的存儲(chǔ)器的分塊管理方法，具有以下有益效果：可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)存儲(chǔ)塊進(jìn)行合并，又可對(duì)存儲(chǔ)塊進(jìn)行拆分；實(shí)現(xiàn)靈活分塊的管理，使空閑頁(yè)被充分利用，防止空閑頁(yè)的浪費(fèi)，同時(shí)有效控制存儲(chǔ)碎片的產(chǎn)生，提高芯片的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明的存儲(chǔ)器的分塊管理方法的一種優(yōu)選流程圖。

圖2顯示為本發(fā)明的存儲(chǔ)器的分塊管理方法的存儲(chǔ)塊拆分示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明的存儲(chǔ)器的分塊管理方法的另一種優(yōu)選流程圖。