CN101010668A - 基于易失性存储的掉电恢复机制 - Google Patents

基于易失性存储的掉电恢复机制 Download PDF

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Abstract

根据某些实施例，与一活动的操作有关的掉电恢复信息被存储在易失性存储器中。一旦检测到掉电条件，该掉电恢复信息就被复制到非易失性存储器。一旦电力恢复，就使用该掉电恢复信息来完成或恢复该被中断的操作。

Description

基于易失性存储的掉电恢复机制
现有技术的描述
非易失性存储即使在掉电时也能保留数据。闪存由于其非易失性的固有特性而成为能够用于诸如蜂窝电话、膝上型计算机和个人数字助理等许多便携式和无线设备的技术。
对非易失性存储的例如数据写入操作等操作可能需要许多周期才能完成。除了写入数据之外，在操作期间还经常更新格式信息。例如，闪存介质是包括带有管理并协调各种闪存设备阵列的额外解码逻辑的硬件在内的带各种闪存设备构造的系统。闪存介质的闪存块通常被分为独立的数据单元或扇区，其中每个扇区都具有相关联的首部或标识扇区状态。突然掉电会在例如蜂窝电话掉落且电池断开等活动操作期间发生，从而引起数据或格式信息的丢失。格式信息的丢失对闪存介质来说是灾难性的，并且会导致无法访问存储在闪存介质的特定扇区内的任何数据。
当前的掉电恢复机制包括其中使用状态位来跟踪文件系统操作的位旋移(bittwiddling)。例如，可以将一个位置位以指示写入操作开始，并且可以在写入操作完成时将另一个位置位。于是，发生完整的写入操作以写入一位(或单元)。一旦电力恢复，软件就扫描这些位来确定写入操作是否被中断，以便能对任何错误进行处理和/或校正。位操作在性能和代码复杂性方面相当昂贵。于是就要寻找一种更为有效的掉电恢复解决方案。
附图简述
通过参考附图能够更好地理解本发明，并且本发明的各种特征和优点对本领域普通技术人员来说将变得显而易见。
图1示出了根据本发明一个实施例的计算系统的一部分。
图2示出了根据本发明一个实施例的掉电恢复流程图。
在不同附图中使用相同的参考标号来指示类似或相等的项。
实施例的描述
在随后的描述中将阐明各种具体细节。然而应该理解，无需这些具体细节也可实践本发明。在其他情况中，未示出公知的方法、结构和技术以免淡化对本说明书的理解。
对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”、“各实施例”等的参考指示如此描述的本发明的一个或多个实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包括该特定特征、结构或特性。此外，对短语“在一个实施例中”的重复使用虽然可以但不一定要指代同一实施例。
如此处所使用的，除非另行指出，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述一共同对象仅指示参考了类似对象的不同实例，而不是暗示如此描述的对象必须按照给定的时间或空间顺序、排列或任何其他的方式。
除非另外特别指出，否则如可以从以下讨论中显见的，可以理解，贯穿本说明书使用诸如“处理”、“计算”、“演算”之类的术语的讨论指的是计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或进程，这些动作和/或进程将表示为物理(例如，电子)量的数据处理和/或变换成类似地表示为物理量的其他数据。
类似地，术语“处理器”可以指代处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据转换成可以被存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何设备或设备的一部分。“计算平台”可以包括一个或多个存储器。
图1示出了根据本发明的一个实施例的计算系统100的一部分。处理器102可以经由总线106向存储器系统104发出命令和数据。存储器系统104包括存储器控制器108以及非易失性存储器的一个或多个块110(1)-(N)。存储器控制器108可以接收命令、存储地址指示符、配置控制信号并对块110(1)-(N)中选定的一个执行操作。
存储器系统104还包括易失性存储器122、掉电恢复控制器124、非易失性存储器126和电荷存储128。易失性存储器122可以包括触发器、随机存取存储器(RAM)或者在掉电期间无法持续的其他易失性存储。块110和非易失性存储器126例如可以包括闪存、EEPROM、EPROM、铁磁数字存储器、相变存储器、硫族化合物存储器、聚合物存储器和/或类似物。
在活动的写入操作或其他这样的操作期间，掉电恢复(PLR)信息被存储在易失性存储器122内。一旦检测到掉电条件，掉电恢复控制器124就利用存储在电荷存储128内的电力将来自易失性存储器122的PLR信息写入非易失性存储器126。一旦电力恢复，掉电恢复控制器124就将该PLR信息从非易失性存储器126复制回易失性存储器122。在处理器102上操作的软件使用PLR来跟踪块110中所选块的活动操作的进展，使得如果在活动操作期间掉电，该操作可被完成或在电力恢复时取消。例如，PLR信息可以包括能被置位来指示活动的写入操作并能被清零来指示活动的写入操作的完成的一个或多个位。除此之外或作为代替，PLR信息可以包括与该活动的写入操作有关的地址信息。
电荷存储128可以包括一个或多个电容器。可用PLR信息的位数受到为在掉电之后将这些位复制到非易失性存储器内而存储的电荷量的限制。电荷存储128还为易失性存储器122提供电力，直到掉电恢复信息被存储在非易失性存储器126中。另外，一旦电力恢复，在处理器102上操作的软件就可检查存储在易失性存储器122内的掉电恢复信息并采取适当的行动来完成或校正被中断的操作。通过直到完成被中断的操作之后才清除非易失性存储器126就能应对多次掉电。电荷存储128可以被集成在组成存储器系统104的单片硅内，可以在存储器系统104的封装的内部或者可以是由例如原始设备制造商(OEM)提供的外部部件。
易失性存储器122能够提供快速写入能力、无限循环和低能耗写入。在本发明的一个实施例中，PLR信息可以包括在掉电时必须被保留的任何类型的经常被重写的信息。例如，存储的PLR信息可以包括安全应用程序内的当前随机数，其中随机数是连续生成的并且前一个数被用作生成下一随机数的种子。其他类型的信息可以包括调用定时器信息、主机服务器的会话密钥、最近无线电设置、用于存储在该系统内的另一设备内的数据的掉电恢复位、单调计数器的当前值等等。
在本发明的一个实施例中，PLR信息可以包括指示该PLR信息是使用中还是空闲中的状态位。在掉电且PLR信息在使用中的情况下，则包含状态位在内的PLR信息的内容就被复制到非易失性存储器126，并在那里被存储直到电力恢复。一旦通电，如果状态位指示该PLR信息在使用中，则该PLR信息就被复制到易失性存储器122，其中软件能够利用该PLR信息来从掉电事件中恢复。
虽然示为分开的部件，但是应该理解易失性存储器122可以是掉电恢复控制器124的一部分。此外，掉电恢复控制器124可以是存储器控制器108的一部分。另外，非易失性存储器126还可以是存储器块110的一部分。本发明在这一上下文中不受限制。
应该理解，除了写入操作之外，处理器102还可经由总线106将诸如块擦除、读取数据、读取状态等的各种其他命令发送给存储器系统104。掉电检测可以在这些其他命令以及写入操作期间执行，或者在这些其它命令而不在写入操作期间执行。本发明在这一上下文中不受限制。
计算系统100旨在表示任何数目的计算和通信系统，包括但不限于大型机、小型机、服务器、工作站、个人计算机、记事本、个人数字助理、蜂窝电话、包括一根或多根天线112和嵌入式系统的各种无线通信设备(以上仅举几个例子)。
图2示出了根据本发明一个实施例的掉电恢复流程图。在正常系统操作期间，在框202处将与当前操作(例如，写入操作)有关的掉电恢复信息存储在易失性存储中。在框204处，监视掉电条件。如果未检测到掉电条件，则继续框202处的正常操作。一旦检测到掉电条件，就在框206处使用存储的能量源将掉电恢复信息从易失性存储复制到非易失性存储。一旦电力恢复，就在框208处将掉电恢复信息从非易失性存储复制到易失性存储。软件确定是否有一活动的操作被中断，并且如果有的话，就在框210处采取行动来完成或校正该操作。
在本发明的一替换实施例中，一旦掉电，首先检查存储在易失性存储中的掉电恢复信息以确定是否有一活动的操作被中断，如果有，就把掉电恢复信息复制到非易失性存储。如果没有，则不发生任何动作。本发明在这一上下文中不受限制。
在本发明的另一替换实施例中，一旦电力恢复，就确定是否有一活动的操作被中断。如果有，就把掉电恢复信息复制到易失性存储。如果没有，则不发生任何动作。本发明在这一上下文中不受限制。
在本发明的另一替换实施例中，一旦电力恢复，软件就直接从非易失性存储器中读取PLR信息，从而无需将该信息复制回该易失性存储器。软件可在采取完成或校正该操作的行动之后清除该非易失性存储器。本发明在这一上下文中不受限制。
在此涉及的操作可以是模块或模块的一部分(例如，软件、固件或硬件模块)。例如，在此讨论的软件模块可以包括脚本、批数据或其他可执行文件或者这些文件的组合和/或部分。软件模块可以包括在计算机可读介质上被编码计算机程序或其子例程。
此外，本领域普通技术人员将会认识到，模块间的边界仅是说明性的，并且替换实施例合并模块或者对这些模块进行另外的功能分解。例如，在此讨论的模块可以被分解成要作为多个计算机进程来执行的子模块。此外，替换实施例可以组合一特定模块或子模块的多个实例。另外，本领域普通技术人员还将认识到，在各实施例中描述的操作仅是出于说明目的。根据本发明，这些操作可以被组合，或者这些操作的功能可以分布在其它操作中。
已经在具体实施例的上下文中讨论了根据本发明的实现。这些实施例只是说明性而非限制性的。许多变化、修改、添加和改进都是可能的。因此，可以为在此被描述为单个实例的各部件提供多个实例。各部件、操作和数据存储之间的边界多少有些任意，并且在具体的说明性配置的上下文中示出了特定操作。可以想像这些功能的其他分配，并且这些分配也落入所附权利要求书的范围内。最后，在各配置中呈现为分立部件的结构和功能也可以作为组合的结构或部件来实现。这些和其他变化、修改、添加和改进都落在由所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

Claims (45)

1.一种方法，包括：
响应于检测到掉电条件而将与活动的操作有关的掉电恢复信息存储在非易失性存储中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述活动的操作期间将所述掉电恢复信息存储在易失性存储中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在非易失性存储中存储所述掉电恢复信息包括从所述易失性存储中复制所述掉电恢复信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
一旦电力恢复，把所述掉电恢复信息从所述非易失性存储复制到所述易失性存储。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述掉电条件之前存储电荷，以便为提供用于把所述掉电恢复信息复制到非易失性存储的电力。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活动的操作包括对大型非易失性存储器阵列的块写入操作。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作尚未完成的状态位。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息包括所述活动的操作的一个或多个地址位。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作的完成状态的状态位。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息包括由安全应用程序生成的当前随机数。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息包括在正常操作期间经常被更新并且在检测到所述掉电条件时必需被保留的信息。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非易失性存储器包括闪存阵列。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非易失性存储器包括聚合物存储器阵列。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非易失性存储器包括相变存储器阵列。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一旦电力恢复就利用所述掉电恢复信息来完成所述活动的操作。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述掉电恢复信息是直接从所述非易失性存储器中读取的。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在利用所述掉电恢复信息之前，一旦电力恢复就把所述掉电恢复信息从所述非易失性存储复制到易失性存储。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活动的操作是格式信息写入操作。
19.一种装置，包括：
存储与活动的操作有关的掉电恢复信息的易失性存储；
非易失性存储；以及
一旦检测到掉电条件就把所述掉电恢复信息从所述易失性存储复制到所述非易失性存储的控制器。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括：
在检测到所述掉电条件之前存储电荷的电荷存储，所述电荷在所述掉电条件期间向所述控制器供电。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述控制器还在电力恢复时把所述掉电恢复信息从所述非易失性存储复制到所述易失性存储。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述活动的操作包括对大型非易失性存储器阵列的块写入操作。
23.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作尚未完成的状态位。
24.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息包括所述活动的操作的一个或多个地址位。
25.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作的完成状态的状态位。
26.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息包括由安全应用程序生成的当前随机数。
27.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息包括在正常操作期间经常被更新并且在检测到所述掉电条件时必需被保留的信息。
28.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述非易失性存储器包括闪存阵列。
29.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述非易失性存储器包括聚合物存储器阵列。
30.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述掉电恢复信息用于在电力恢复时完成所述活动的操作。
31.如权利要求29所述的装置，其特征在于，用于完成所述活动的操作的所述掉电恢复信息是直接从所述非易失性存储器中读取的。
32.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述活动的操作是格式信息写入操作。
33.一种系统，包括：
处理器；以及
耦合至所述处理器的存储器设备，所述存储器设备包括：
存储与活动的操作有关的掉电恢复信息的易失性存储；
非易失性存储；以及
一旦检测到掉电条件就把所述掉电恢复信息从所述易失性存储复制到所述非易失性存储的控制器。
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述存储器设备还包括：
在检测到所述掉电条件之前存储电荷的电荷存储，所述电荷在所述掉电条件期间向所述控制器供电。
35.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述控制器还在电力恢复时把所述掉电恢复信息从所述非易失性存储复制到所述易失性存储。
36.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述活动的操作包括对大型非易失性存储器阵列的块写入操作。
37.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作尚未完成的状态位。
38.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述掉电恢复信息包括所述活动的操作的一个或多个地址位。
39.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述掉电恢复信息包括指示所述活动的操作的完成状态的状态位。
40.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述掉电恢复信息包括由安全应用程序生成的当前随机数。
41.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述非易失性存储器包括闪存阵列。
42.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述非易失性存储器包括聚合物存储器阵列。
43.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述掉电恢复信息用于在电力恢复时完成所述活动的操作。
44.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述活动的操作是格式信息写入操作。
45.如权利要求33所述的系统，其特征在于，还包括耦合至所述处理器的天线。
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