[發明專利]存儲設備及其數據讀寫方法

有效

• 申請號: 201410562409.2
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104317753B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王月青;陳小剛;蔡道林;宋志棠;李喜;陳一峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G06F13/28
• 分類號: G06F13/28;G06F12/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及微納電子學技術領域，特別是涉及一種存儲設備及其數據讀寫方法。

背景技術

相變存儲器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)是一種新型非易失隨機存儲器，其基本原理是以硫系化合物作為存儲介質，通過電能或熱能的作用使相變材料在多晶(低阻)與非晶(高阻)狀態之間相互轉化，并利用兩種狀態之間的差值來表征二進制數據。PCRAM在工藝上與CMOS標準工藝完全兼容，并且具有操作速度快，抗疲勞特性好和微縮性等特點，在低壓、低功耗、高速、高密度和嵌入式存儲等方面有非常廣闊的商業前景。PCRAM被認為是最有可能取代閃存(FLASH)的下一代非易失性存儲器，其相較于FLASH在隨機讀寫和抗疲勞性(耐寫能力為10⁶次)方面具有優勢。

SD卡(Secure Digital Memory Card，安全數碼卡)是基于SD接口技術和FLASH存儲技術的一種非易失性存儲卡。SD卡具有體積小、功耗低、口線少、操作方便等特點，是目前消費數碼產品應用最廣泛的存儲卡。SD卡的主要存儲介質為Nand FLASH，其具有高密度、寫帶寬大等特點，但是Nand FLASH讀寫均以塊為單位，在寫入數據前必須進行塊擦除操作，無法實現“重寫”(將“0”或“1”寫入任意單元，而不管單元的初始狀態)，且抗疲勞特性較差(耐寫能力為10⁴次)。

因此，現在亟需一種能夠改善SD卡寫入數據前必須進行塊擦除操作、無法實現“重寫”等缺陷的存儲設備。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種存儲設備及其數據讀寫方法，用于解決現有技術中SD卡寫入數據前必須進行塊擦除操作、無法實現“重寫”的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種存儲設備，其中，所述存儲設備至少包括：

相變存儲器芯片；

耦合到所述相變存儲器芯片的相變存儲器接口控制模塊，用于控制對所述相變存儲器芯片的操作；

耦合到外部設備的SD接口控制模塊，用于處理所述存儲設備與所述外部設備之間的數據通信；

耦合到所述相變存儲器接口控制模塊和所述SD接口控制模塊的存儲控制器，用于響應來自于所述SD接口控制模塊的數據讀取或寫入命令，并通過所述相變存儲器接口控制模塊控制對所述相變存儲器芯片的讀取或寫入。

優選地，所述存儲控制器至少包括：

內部存儲器，用于緩存寫入所述相變存儲器芯片的數據；

耦合到所述內部存儲器的內部存儲器控制模塊，用于根據需要寫入所述相變存儲器芯片的數據來控制所述內部存儲器資源的分配；

耦合到所述內部存儲器控制模塊的ECC模塊，用于對所述相變存儲器芯片讀取或寫入數據的編解碼進行數據糾錯；

DMA控制模塊，用于控制所述存儲設備內部數據的讀取或寫入；

耦合到所述內部存儲器控制模塊、所述ECC模塊和所述DMA控制模塊的MCU，用于控制所述內部存儲器控制模塊、所述ECC模塊和所述DMA控制模塊的各種操作。

優選地，所述SD接口控制模塊通過外部總線耦合到所述外部設備，所述存儲設備與所述外部設備采用串行或并行的方式進行數據通信。

優選地，所述外部總線為外部SD數據總線或外部MMC數據總線。

本發明還提供一種如上所述的存儲設備的數據讀寫方法，其中，所述存儲設備的數據讀寫方法至少包括：

對相變存儲器芯片的存儲空間進行劃分，至少形成索引區和數據區；其中，所述數據區至少包括若干個相同長度的物理扇區，對所述數據區按扇區進行讀取或寫入；

在所述索引區內預設一相變存儲器轉換層，用于記錄邏輯扇區地址與所述數據區中實際的物理扇區地址之間的映射關系，并在對所述相變存儲器芯片進行數據讀取或寫入時實現邏輯扇區地址和物理扇區地址的轉換；

在所述數據區內預設一動態交換塊，用于緩存寫入所述相變存儲器芯片的數據；其中，所述動態交換塊映射到所述數據區的一個物理塊，所述物理塊至少包括一個物理扇區；