BRPI0616357A2 - mÉtodos para gerenciamento de dados em um meio de memària flash - Google Patents
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Abstract
MÉTODOS PARA GERENCIAMENTO DE DADOS EM UM MEIO DE MEMàRIA FLASH. A presente invenção refere-se a um método para gerenciamento de dados em um meio de memória flash que é provido na presente invenção. O método compreende as etapas a seguir: a divisão da pluralidade de blocos do meio de memória flash em duas ou mais seções; a geração de uma tabela de mapeamento de endereço de seção pela varredura de endereços lógicos dos blocos em cada seção; o armazenamento da tabela de mapeamento de endereço de seção em um bloco de backup da respectiva seção; e a realização de uma operação de escrita/leitura pela leitura da tabela de mapeamento de endereço de seção, o armazenamento da tabela de mapeamento de endereço de seção em uma RAM e a realização de uma conversão entre um endereço físico e um endereço lógico, com base na tabela de mapeamento de endereço de seção armazenada na RAM. Uma vez que as tabelas de mapeamento de endereço de seção estão armazenadas no bloco de backup em respectivas seções, quando uma operação de escrita/leitura é realizada e é necessário comutar para uma tabela de mapeamento de endereço de seção para uma próxima seção, os dados armazenados na próxima seção podem ser lidos com base na tabela de mapeamento de endereço de seção armazenada no bloco de backup na próxima seção, sem a necessidade de varredura de cada bloco na próxima seção para a geração de uma nova tabela de mapeamento de endereço de seção dinamicamente. Portanto, o método da presente invenção pode poupar tempo para operação e, assim, obter um gerenciamento efetivo dos dados no meio de memória flash.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOSPARA GERENCIAMENTO DE DADOS EM UM MEIO DE MEMÓRIA FLA-SH".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um método para gerenciamento
de dados em um meio de memória de semicondutor, mais particularmente, aum método para gerenciamento de dados em um meio de memória flash.Antecedentes da Invenção
Hoje em dia, um dispositivo de armazenamento móvel com ummeio de memória flash é amplamente usado como um substituto para discosflexíveis e unidades de disco flexível. Devido à não volatilidade e à capaci-dade de programação, o meio de memória flash é amplamente usado emdispositivos tais como um telefone móvel, um PDA e MP3 ou similares.
O meio de memória flash pode acessar dados randomicamentearmazenados ali de uma maneira similar ao acesso de RAMs, um outro meiode armazenamento volátil e discos magnéticos, mas corrige e apaga os da-dos armazenados de uma forma diferente daqueles existentes. Isto é, quan-do os dados em um certo bloco de meio de memória flash são apagados,uma seção incluindo o referido bloco também é apagada. Aqui, uma plurali-dade de bytes com endereços fisicamente contínuos é conhecida como um"bloco", o qual atua como uma unidade básica a ser operada no meio dememória flash. Além disso, durante a operação de apagamento, a seçãocomposta por uma pluralidade de blocos no meio de memória flash é fisica-mente apagada como uma unidade básica de uma vez.
Um meio de memória flash compreende uma pluralidade de se-ções, cada uma das quais sendo composta por uma pluralidade de blocos.Assim, os dados em um meio de memória flash geralmente são acessadosem termos de outros blocos além de bytes, conforme usado em uma RAM.Um endereço alocado a um bloco é conhecido como um endereço físico. Umendereço virtual de cada bloco em um computador de usuário é conhecidocomo um endereço lógico. O endereço lógico e o endereço físico podem serconvertidos em cada outro através de um mapeamento, tal como através deuma tabela de mapeamento de endereço incluindo uma informação de ma-peamento.
Uma vez que o firmware do meio de memória flash é limitado e acapacidade de RAM é relativamente pequena, a informação de mapeamentoarmazenada na RAM é apenas uma tabela de mapeamento de seção - en-dereço correspondente a uma certa seção. Cada seção do meio de memóriaflash corresponde a uma respectiva tabela de mapeamento de seção - en-dereço. Quando um arquivo armazenado em mais de uma seção do meio dememória flash é lido, as tabelas de mapeamento de seção - endereço cor-respondentes são freqüentemente comutadas na RAM e uma nova tabela demapeamento de seção - endereço deve ser estabelecida para cada comuta-ção. Quando uma nova tabela de mapeamento de seção - endereço é esta-belecida, cada bloco naquelas seções lidas é varrido de modo que uma ta-bela de mapeamento de seção - endereço correspondente seja gerada di-namicamente, com base no endereço físico de cada bloco varrido. Portanto,gasta-se muito tempo para que o meio de memória flash leia um arquivo ar-mazenado em mais de uma seção, resultando em uma eficiência baixa degerenciamento de dados no meio de memória flash.
Sumário da Invenção
Um método para gerenciamento de dados em um meio de me-mória flash é provido na invenção, para melhoria da eficiência de leitu-ra/escrita de dados.
A presente invenção provê um método para gerenciamento dedados em um meio de memória flash, o meio de memória flash compreen-dendo uma pluralidade de blocos, cada um dos quais compreendendo umapluralidade de páginas, cada página compreendendo bits de armazenamen-to de dados e bits de redundância, o método compreendendo as etapas aseguir:
1) divisão da pluralidade de blocos do meio de memória flash emduas ou mais seções;
2) geração de uma tabela de mapeamento de seção - endereçopela varredura de endereços lógicos dos blocos em cada seção;3) armazenamento da tabela de mapeamento de seção - ende-reço em um bloco de backup da respectiva seção; e
4) realização de uma operação de leitura/escrita pela leitura databela de mapeamento de seção - endereço, armazenamento da tabela de
mapeamento de seção - endereço em uma RAM e realização de uma con-versão entre um endereço físico e um endereço lógico com base na tabelade mapeamento de seção - endereço armazenada na RAM.
Quando o meio de memória flash realiza a operação de leitu-ra/escrita, sempre que for necessário comutar para uma tabela de mapea-mento de seção - endereço para uma próxima seção, a operação pode serrealizada com base na tabela de mapeamento de seção - endereço arma-zenada no bloco de backup da próxima seção, sem a necessidade de varrercada bloco na próxima seção para a geração de uma tabela de mapeamentode seção - endereço de acordo com endereços físicos de todo bloco para oestabelecimento de uma nova tabela de mapeamento de seção - endereço.
Quando o meio de memória flash realiza a operação de escrita,sempre que é necessário gerar uma nova seção - endereço - seção, é ne-cessário apenas armazenar a nova tabela de mapeamento de seção - ende-reço no bloco de backup da seção atual para a atualização da antiga. Tam-bém, quando uma outra operação é realizada e uma comutação para a tabe-la de mapeamento de seção - endereço na referida seção é necessária, nãoé necessário varrer todo bloco na referida seção para a geração de uma ta-bela de mapeamento de seção - endereço. Ao invés disso, é necessárioapenas ler a tabela de mapeamento de seção - endereço atualizada a partirdo bloco de backup e armazenar a tabela na RAM.
Se comparada com a técnica anterior, a presente invenção temas vantagens a seguir. De acordo com a presente invenção, as tabelas demapeamento de seção - endereço são armazenadas no bloco de backupem respectivas seções. Quando uma operação de escrita/leitura é realizadae uma comutação para uma tabela de mapeamento de seção - endereçopara uma próxima seção é necessária, os dados podem ser lidos com basena tabela de mapeamento de seção - endereço armazenada no bloco debackup na próxima seção, sem a necessidade de varrer cada bloco na pró-xima seção para a geração de uma nova tabela de mapeamento de seção -endereço. Portanto, o método da presente invenção pode poupar tempo pa-ra a operação de dados e, assim, obter um gerenciamento efetivo de dadosno meio de memória flash.
Breve Descrição do Desenho
A figura 1 é um fluxograma de um método para gerenciamentode dados em um meio de memória flash de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada
A presente invenção será descrita em detalhes com referênciaàs modalidades a seguir.
Em uma modalidade da presente invenção, um meio de memó-ria flash compreende uma pluralidade de blocos, cada um dos quais aindacompreendendo uma pluralidade de páginas. Cada página compreende bitsde armazenamento de dados e bits de redundância. Um fluxograma do mé-todo para gerenciamento de dados de acordo com a presente invenção émostrado na figura 1, compreendendo as etapas a seguir:
1) acionamento de um dispositivo contendo um meio de memó-ria flash;
2) divisão dos blocos do meio de memória flash em duas oumais seções;
3) varredura de todos os blocos contidos em todas as seçõessob o controle de um firmware, e geração de uma pluralidade de tabelas demapeamento de seção - endereço, cada uma das quais correspondendo auma das seções, respectivamente, onde todas as tabelas de mapeamentode seção - endereço constituem uma tabela de mapeamento de endereçora o meio de memória flash;
4) armazenamento de cada uma das tabelas de mapeamento deação - endereço em um bloco de backup na respectiva seção;
5) determinar se uma operação de leitura/escrita de dados existeam uma seção atual.6) determinar se é necessário comutar da tabela de mapeamen-to de seção - endereço para a seção atual para a tabela de mapeamento deseção - endereço para a próxima seção, quando a operação de leitu-ra/escrita existir; se não for necessário, realizar a operação de leitura/escritadiretamente; e
7) determinar se a tabela de mapeamento de seção - endereçoda seção atual precisa ser mudada devido a uma operação de escrita, se acomutação for necessária; se a mudança for necessária, armazenar a tabelade mapeamento de seção - endereço mudada no bloco de backup na seção
atual para atualização da tabela de mapeamento de seção - endereço paraa seção atual; e se nenhuma mudança for necessária, a leitura da tabela demapeamento de seção - endereço para a próxima seção em um bloco debackup correspondente da próxima seção e o armazenamento da tabela emuma RAM, e a realização de uma conversão entre um endereço físico e umendereço lógico, com base na tabela de mapeamento de seção - endereçoarmazenada na RAM, de modo a se realizar a operação de leitura/escrita.
Os blocos de backup mencionados acima para armazenamentodas tabelas de mapeamento de seção - endereço são determinados rando-micamente e especificados com uma variável pelo firmware, e varridos nomomento em que o dispositivo contendo um meio de memória flash é acio-nado.
O meio de memória flash realiza a operação de leitura/escritaem uma visualização de blocos. Se uma comutação para uma tabela de ma-peamento de seção - endereço para uma próxima seção for necessária, aoperação poderá ser realizada com base na tabela de mapeamento de se-ção - endereço armazenada no bloco de backup da próxima seção, semnecessitar varrer cada bloco na próxima seção para a geração de uma tabe-la de mapeamento de seção - endereço correspondente de acordo com oendereço físico de todo bloco para o estabelecimento de uma nova tabela demapeamento de seção - endereço.
Se a tabela de mapeamento de seção - endereço da seção atu-al for mudada devido a uma operação de escrita na seção atual, o que é pa-ra ser feito é armazenar uma nova tabela de mapeamento de seção - ende-reço no bloco de backup na seção atual para atualização da antiga. Tam-bém, quando uma outra operação é realizada e uma comutação para a tabe-la de mapeamento de seção - endereço na referida seção é necessária, nãoé necessário varrer todo bloco na referida seção para a geração de uma ta-bela de mapeamento de seção - endereço correspondente de acordo com oendereço físico de todo bloco. Ao invés disso, o que é necessário é ler a ta-bela de mapeamento de seção - endereço atualizada a partir do bloco debackup correspondente e armazená-la na RAM.
Uma vez que uma operação de escrita resultará na mudança databela de mapeamento de seção - endereço, a presente invenção utiliza umprocesso para atualização da tabela de mapeamento de seção - endereçopor meio de um bloco de comutação, o qual pode eliminar os danos ao meiode memória flash, compreendendo:
1) a escrita da tabela de mapeamento de seção - endereço ge-rada em um bloco de comutação;
2) a correlação do endereço físico do bloco de comutação com oendereço lógico do bloco de backup armazenando a tabela de mapeamentode seção - endereço antiga; e
3) a correlação do endereço físico do bloco de backup armaze-nando a tabela de mapeamento de seção - endereço antiga com o endereçológico do bloco de comutação; e a rotulação do bloco de backup armaze-nando a tabela de mapeamento de seção - endereço antiga como um blocode comutação.
De acordo com a presente invenção, a tabela de mapeamentode seção - endereço é armazenada no bloco de backup. Quando o meio dememória flash realiza uma operação de leitura/escrita em um arquivo o qualé maior do que uma seção e, assim, é necessária uma comutação para atabela de mapeamento de seção - endereço em uma próxima seção, a ope-ração pode ser realizada com base na tabela de mapeamento de seção -endereço armazenada no bloco de backup da próxima seção, sem uma var-redura de todo bloco na próxima seção para a geração de tabelas de mape-amento de seção - endereço correspondentes dinamicamente, de acordocom o endereço físico de todo bloco para o estabelecimento de uma novatabela de mapeamento de seção - endereço. Portanto, a presente invençãoé capaz de reduzir o tempo para operação de leitura/escrita de modo a me-lhorar a eficiência de gerenciamento de dados em um meio de memória flash.
O efeito vantajoso da presente invenção, conforme mencionadoacima, torna-se mais apreciável quando o meio de memória flash está emum estado de proteção de escrita. Quando um meio de memória flash estáno estado de proteção de escrita e um arquivo é para ser lido, o nome dearquivo do arquivo e o endereço de arquivo para armazenamento do arquivodevem ser pesquisados. A pesquisa é realizada a partir do diretório de raizestágio por estágio, até o nome de arquivo e o endereço de arquivo seremencontrados. Se uma operação para leitura/escrita for feita tendo em vistaum arquivo grande, a comutação da tabela de mapeamento de seção - en-dereço de uma seção para aquela da próxima seção é necessária. Assim, abusca a partir do diretório de raiz é feita estágio por estágio para a geraçãodinâmica das novas tabelas de mapeamento de seção - endereço que deveser feita, o que gasta uma grande quantidade de tempo. Quando se aplica apresente invenção ao meio de memória flash no estado de proteção de es-crita, sempre que houver uma comutação da tabela de mapeamento de se-ção - endereço de uma seção para aquela da próxima seção, a operação deescrita/leitura é realizada de acordo com a tabela de mapeamento de seção- endereço armazenada no bloco de backup da próxima seção. Quando abusca é feita a partir do diretório de raiz, não é necessário gerar uma novatabela de mapeamento de seção - endereço sucessivamente. Assim, o con-sumo de tempo para a busca é significativamente reduzido e a eficiência degerenciamento de dados em um meio de memória flash é melhorada.
De acordo com a invenção, o bloco de backup para armazena-mento da tabela de mapeamento de seção - endereço pode ser especifica-do. O bloco de backup pode ser disposto em cada uma das seções ou loca-lizado em outras posições disponíveis no meio de memória flash. Os blocosde backup podem ser regulados com um rótulo em particular em bits de re-dundância ou ser identificados de outra forma.
De acordo com a invenção, quando o dispositivo contendo omeio de memória flash é acionado, as tabelas de mapeamento de seção -endereço para todas as seções podem ser estabelecidas, respectivamente.De forma alternativa, apenas uma tabela de mapeamento de seção - ende-reço para uma certa seção ou tabelas de mapeamento de seção - endereçopara algumas seções podem ser estabelecidas. As seções restantes podemestabelecer suas respectivas tabelas de mapeamento de seção - endereçoquando a comutação for necessária. Desta maneira, as tabelas de mapea-mento de seção - endereço correspondentes a todas as seções são estabe-lecidas gradualmente.
O método de acordo com a invenção pode ser usado em umatécnica hiperestável para se garantir a estabilidade do meio de memória fla-sh, embora uma quebra ilegal aconteça. A técnica hiperestável compreendea regulagem de um rótulo de estado em bits de redundância em pelo menosuma página em pelo menos um bloco; a regulagem do rótulo de estado co-mo "inacabado" quando uma operação de escrita/leitura for realizada no re-ferido bloco; e a regulagem do rótulo de estado como "acabado", uma vezque a operação seja completada. Uma vez que uma quebra ilegal aconteça,o estado de cada um dos blocos é determinado pela checagem do rótulo deestado. Assim, os dados a serem salvos podem ser recuperados e uma ope-ração para retomada dos dados é realizada, de modo a se obter um geren-ciamento estável do meio de memória flash. A técnica hiperestável pode serreferida no pedido de patente chinesa N5 03104983.4.
O método mencionado acima para gerenciamento de dados emum meio de memória flash pode ser amplamente usado em dispositivos por-táteis contendo um meio de memória flash, tal como um dispositivo de arma-zenamento móvel, um tocador de áudio (por exemplo, MP3, MP4, etc.), umacâmera digital, uma calculadora, um tocador de jogos, um telefone móvel,um notebook, uma impressora portátil, etc. para aceleração da operação deleitura/escrita.
Claims (9)
1. Método para gerenciamento de dados em um meio de memó-ria flash, o meio de memória flash compreendendo uma pluralidade de blo-cos, cada um dos quais compreendendo uma pluralidade de páginas, cadapágina compreendendo bits de armazenamento de dados e bits de redun-dância, o método compreendendo:- 1) a divisão da pluralidade de blocos em duas ou mais seções;- 2) a geração de uma tabela de mapeamento de endereço deseção pela varredura de endereços lógicos dos blocos em cada seção;- 3) o armazenamento da tabela de mapeamento de endereço deseção em um bloco de backup da respectiva seção; e- 4) a realização de uma operação de leitura/escrita pelo carrega-mento da tabela de mapeamento de endereço de seção em uma RAM paramapeamento dos endereços lógicos para endereços físicos correspondentes.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que ainda compre-ende:- 5) a geração de uma nova tabela de mapeamento de endereçode seção com base em novos endereços lógicos de blocos em uma certaseção;- 6) o armazenamento da nova tabela de mapeamento de endere-ço de seção em um bloco de backup na certa seção para atualização da ta-bela de mapeamento de endereço de seção armazenada no bloco de bac-kup; e- 7) a realização da operação de leitura/escrita pela realização deuma conversão entre endereços físicos e endereços lógicos com base nanova tabela de mapeamento de endereço de seção.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, onde a referida atu-alização é realizada por um bloco de comutação e compreende as etapas aseguir:- 1) armazenamento da nova tabela de mapeamento de endereçode seção no bloco de comutação;2. correlação de um endereço físico do bloco de comutação comum endereço lógico do bloco de backup, o qual armazena a tabela de mape-amento de endereço de seção; e3. correlação de um endereço físico do bloco de backup com umendereço lógico do bloco de comutação e rotulação do bloco de backup co-mo um novo bloco de comutação.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde o blocode backup é posicionado nas respectivas seções.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde a tabelade mapeamento de endereço de seção é gerada pela varredura dos blocosem pelo menos uma seção.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde o blocode backup é determinado randomicamente.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, onde o bloco debackup é especificado com variáveis por um firmware.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, onde o bloco debackup é identificado por um rótulo regulado em bits de redundância.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde um rótulode estado é configurado nos bits de redundância em pelo menos uma páginaem pelo menos um bloco de uma forma tal que, quando a operação de leitu-ra/escrita for realizada, o rótulo de estado seja regulado como "não acabado"e, após a operação ser completada, o rótulo de estado seja regulado como"acabado".
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