CN101038529A - 用长寿命非挥发性存储芯片提高内或外部存储器使用寿命 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用长寿命的非挥发性存储芯片提高原有的多种内部或外部非挥发性存储器使用寿命的电路和方法，包括：磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等多种内部和/或外部存储器中非挥发性存储介质使用寿命的方法。特别是在不改变现有各种非易失性存储器的硬件结构、接口类型、封装形式和使用方式的情况下，只是在原有硬件结构的基础上通过增加长寿命的非挥发性存储芯片、在存储器主引导记录中原有的存储器存储地址基础上增加长寿命存储器地址，修改原有设备驱动程序或者修改操作系统，就可以大幅度提高使用寿命的电路和方法。

Description

用长寿命非挥发性存储芯片提高内或外部存储器使用寿命

技术领域

本发明涉及一种使用长寿命的非挥发性存储芯片提高原有的多种内部或外部非挥发性存储器使用寿命的电路和方法，包括：磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等多种内部和/或外部存储器中非挥发性存储介质使用寿命的方法。特别是在不改变现有各种非易失性存储器的硬件结构、接口类型、封装形式和使用方式的情况下，只是在原有硬件结构的基础上通过增加长寿命的非挥发性存储芯片、在存储器主引导记录中原有的存储器存储地址基础上增加长寿命存储器存储器地址，修改原有设备驱动程序或者修改操作系统，就可以大幅度提高使用寿命的电路和方法。

背景技术

目前非易失性存储器，包括：磁、光和半导体存储器的存储技术不断发展，使得硬盘、可读写光盘、磁光盘、半导体移动存储卡的容量不断增加，功能不断增强，性能不断改进。但是其使用寿命受到某些因素的限制，影响到在某些方面的应用。

目前世界上提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器使用寿命的研究，主要在提高其存储材料本身的使用寿命上进行研究，而本发明提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器使用寿命所采用的方法不是提高存储材料本身的使用寿命，在不改变现有各种非易失性存储器的硬件结构、接口类型、封装形式和使用方式的情况下，只是在原有硬件结构的基础上通过增加长寿命的非挥发性存储芯片，在存储器硬件设备的主引导记录中原有的存储器存储地址上增加长寿命存储器存储器地址，修改原有设备驱动程序或者修改操作系统。通过使用长寿命非易失性存储器来代替内部和/或外部非挥发性数据文件存储器中的，具有中等或较高重复写入次数限制的主存储介质中的存储有读写频率较高的数据的存储区域的存储介质，减低主存储介质的重复写入次数限制，来提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿命。

因为各种计算机操作系统或者各种专用的操作系统在每次对内部和/或外部非挥发性数据文件存储器进行读写存储数据时，都要首先读写“基本信息”(见：IBM-PC汇编语言程序设计 第十二章 磁盘文件存取技术P 297-342沈美明 温冬婵编著 清华大学出版社1997年8月第16次印刷)，如：DOS、Windows、Windows NT等操作系统所使用的文件管理器(文件管理系统)，如：FAT、FAT32、NTFS，LINUX操作系统所使用的EXT2文件管理系统等等。基本信息”根据操作系统的不同可以有多种不同的内容，其中以DOS为例：包括引导扇区(BOOT)、文件分配表(FAT)、文件目录表(FDT)等等要频繁读取的文件。如果是硬盘，在0柱面0磁头I扇区还存一个由FDISIC分区命令形成的主引导扇区。它由主引导记录+分区表+有效标志组成。(一般要读Partition Table、BOOT、MBR、DBR、FAT、FDT)。而上述存储这些文件和数据的区域的存储介质因为需要频繁读写，因此存储这些数据的存储介质很容易达到读写寿命的最高读写次数，而造成这部分存储介质的损坏，而且它们又是存储这个存储器存储的文件存放位置的信息，因此他们的损坏就造成整个存储器存储数据的丢失，所以它们的寿命直接决定了内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿命。而数据区的存储介质因为频繁读写的次数比较起来不是太多，损坏的情况不是很多，即使损坏也只是个别数据的丢失或者个别文件的损坏，存储容量的减少，造成的损失相对比较小。因此本发明使用具有比较长使用寿命的长寿命的非挥发性存储芯片代替存储器中具有相对比较短使用寿命的存储介质中存储这部分“基本信息”数据存储区，既可以大大延长内部和/或外部非挥发性数据文件存储器以及存储介质的使用寿命，也不会造成因为某一部分存储介质的损坏而引起全部数据丢失。

部分操作系统如WINDOWS等操作系统在内部和/或外部非挥发性数据文件存储器中设立虚拟存储区，需要反复进行数据读写存储，使得所建立的虚拟存储区内的存储介质因为需要频繁读写，因此存储这些数据的存储介质很容易达到读写寿命的最高读写次数，而造成这部分存储介质的损坏。所以内部和/或外部非挥发性数据文件存储器除了硬盘以外，因为重复写入次数的限制，无法应用于需要虚拟存储器的操作系统中代替硬盘使用。

而在某些容易造成硬盘损坏的工作条件下，如在震动较大的工作环境下应用的工业控制计算机、汽车上应用的计算机，军用笔记本计算机等等因为无法使用硬盘只能使用其它存储器，如使用FlashRom的半导体数据存储器，就无法长期应用于使用虚拟存储器的操作系统，即使勉强应用也会使有操作系统设置的虚拟存储区域的存储介质寿命大大缩短，而使这些内部和/或外部非挥发性数据文件存储器损坏。因此本发明使用具有比较长使用寿命的非挥发性随机存储器或者挥发性随机存储器代替存储器中具有相对比较短使用寿命的有重复写入次数限制的存储介质存储这部分数据，既可以大大延长内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿命。

目前本发明可以用于各种类型的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器，其中大部分用于各种类型的计算机主机系统使用，但是也可以应用于各种需要使用的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的地方。其中计算机主机系统是指但不局限于个人电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PDA)、数码相册、数码相机、数码摄像机等使用各种类型中央处理器作为控制、运算和/或数据处理的系统。

在部分主机系统中也使用内部非挥发性存储器，如：数码相机、可以照相的手机等等置于机身内的用于存储图片用的内部FlashRom半导体非挥发性存储器。

内部和/或外部非挥发性数据文件存储器是指但不局限于使用具有中等或者有较高重复写入次数限制的光、磁存储器和非挥发性半导体存储器等存储介质的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器。各种磁盘(包括硬盘)其使用寿命相对是比较长的，大约是几年的使用寿命，但是在其使用寿命期内，由于内部或者外部的原因，其是零道和FAT存储区很容易损坏，而且一旦这个部位损坏，整个硬盘存储的数据就全部丢失了，造成的损失是很大的。而目前的可以重复写入的光盘的重复写入次数大约是几千次左右，目前半导体闪存介质(Flash Memory)做成的闪存卡等的重复写入次数大约是10⁶左右，满负荷工作大约只有200小时的使用寿命。这些内部和/或外部非挥发性数据文件存储器如果是做一般的存储文件是够了，但是如果是作为需要反复进行读写的地方使用，如作为计算机虚拟存储器或者需要反复进行数据存储的黑盒子中的数据存储器使用时，就非常容易损坏，需要经常更换。作为使用有中等或者有较高重复写入次数限制的光、磁和非挥发性半导体存储器等存储介质的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器，其使用寿命受到光盘、磁盘和非挥发性随机存储器的重复写入次数限制等各种因素的限制，因此提高其使用寿命是本发明的主要目的。

发明内容

根据本发明的一个技术方案，提供了1.一种用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，包括由存储控制芯片存储控制电路，和外部主存储介质控制器和外部主存储介质构成的存储器，其特征在于：包括由长寿命的非挥发性芯片控制器，和长寿命的非挥发性存储芯片。特别是，包括由长寿命的非挥发性存储芯片控制器，和长寿命的非挥发性存储芯片构成的存储器。特别是，包括由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器。特别是，由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器应用于ATA、或SATA、或SCSI、或存储卡、或USB、或蓝牙、或IEEE 1394接口的磁存储器、光存储器、磁光存储器、内部和/或外部非挥发性半导体存储器。特别是，由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器应用于ATA、或SATA、或SCSI、或存储卡、或USB、或蓝牙、或IEEE 1394接口的磁盘驱动器、可读写光盘驱动器、磁光盘驱动器、内部和/或外部非挥发性半导体存储器、内部和/或外部非挥发性半导体存储卡、存储盘。特别是，包括由主机的内部数据、地址、控制总线，控制的由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器，作为存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据文件的存储器。

7.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，由主机的外部接口总线控制器，控制的由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器，作为存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据文件的存储器。特别是，包括使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘程序的原理和处理方法，包括如下处理过程：

当电源中断、和/或接到关机命令、和/或接到从取出存储设备中主存储介质的命令、和/或按下取出开关的时候，将长寿命盘中的“基本信息”存储到在主存储介质盘中。9.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，长寿命的非挥发性存储芯片控制器包括无限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器：具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器。特别是，长寿命的非挥发性存储芯片：包括无限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器：磁体元件的MRAM存贮器(磁体RAM)或者RRAM(电阻RAM)，具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM存贮器、或使用相变材料的OUM存贮器(相变化内存PRAM)、或超高密度存储芯片(MILLIPEDE)存储器。特别是，包括使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：在主盘中读各个分区中的“基本信息”存储到长寿命盘中：.建立长寿命盘中所存储的所有存储的各个主盘分区的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相互对应关系的对照表。特别是，包括使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘程序的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：

接受主机1发出的存储文件指令和存取地址和存取数据：存取文件时检索需要存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建立的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表中的地址：在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的“基本信息”：在主盘中存取非“基本信息”文件数据：系统读写这个驱动设备的“基本信息”都在长寿命盘上读取。特别是，包括本发明的修改后的操作系统对长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘程序的原理和处理方法，包括如下处理过程：操作系统检查存储设备设置：发现存储设备类型和存在长寿命盘：d.调用此种存储设备驱动程序：e.格式化存储设备：f.将长寿命盘作为基本信息盘：g.将这个存储设备的所有的分区表和“基本信息”写入长寿命盘。特别是，包括本发明在使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘，提高较短寿命的磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等可取出存储介质的外部非挥发性数据文件存储器的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：从主盘中读“基本信息”到长寿命盘中；调用建立的长寿命盘中所存储的所有存储器的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表文件；接受主机1发出的存储文件指令；存取文件时检索需要存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建立的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表中的地址；在主盘中存取非“基本信息”文件数据；h.在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的“基本信息”。特别是，包括本发明在使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘，提高较短寿命的磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等可取出存储介质的外部非挥发性数据文件存储器，关机或者退出非挥发性存储介质的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：包括：检查是否接到是否接到关机命令；搜索是否收到从取出存储设备中主存储介质的命令或者按下取出开关；接到关机和/或取出存储介质的命令；检查电源供电情况；电源是否中断；如果电源中断启用备用电源供电；将长寿命盘中的“存储器和所存储的文件基本信息数据”存储到在主存储介质盘中；存储完毕；是否接到从取出存储设备中主存储介质的命令或者按下取出开关；如果没有接到则关机；如果接到则退出主存储介质；等待装入新的主存储介质；如果装入新的主存储介质则返回重新进行此流程操作。

而本发明通过使用具有较长使用寿命的非挥发性随机存储器，和/或具有较长使用寿命的非挥发性存储器，和/或挥发性随机存储器，代替内部和/或外部非挥发性数据文件存储器中的具有相对较短使用寿命的中等重复写入次数限制，或者有较高重复写入次数限制的存储介质中存储读写频率较高的“基本信息”区，和/或作为虚拟存储器等需要频繁读写数据的存储区域的存储介质，减低主存储介质的重复写入次数限制，来提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿命。

由于在进行数据存储的过程中存储器需要反复记录“基本信息”的存储区，和/或作为虚拟存储器频繁读写所建立的虚拟存储区等等，“基本信息”存储区具有比主文件数据存储区，有相对较高的使用频率。在这些存储区因为需要经常进行频繁读写，造成存储这部分数据的存储介质很快就达到极限使用寿命，而容易损坏这部分存储区的存储介质部分，而造成整个存储器的损坏，如在光盘、磁盘和非挥发性半导体存储器等等主存储介质中，需要存储经常进行反复重复读写“基本信息”的那部分存储介质，包括存储器信息和文件存放位置信息，以及WINDOWS操作系统在操作系统所设立的虚拟存储区反复进行虚拟数据存储等等，通过使用长寿命非挥发性存储介质存储这些数据，就可以大大延长内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿命。当然也可以利用这个另外安装的长寿命的非挥发性存储器部分存放其它各种类型的数据。用于替代各种具有中等或者有较高重复写入次数限制的存储介质的内部或者内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的需要频繁读写存储这些数据的存储介质，以及用更高使用寿命的非挥发性随机存储器替代较低一些使用寿命的非挥发性随机存储器制成的内部或者内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的需要频繁读写的部分存储介质。

长寿命的存储介质是指但不局限于各种长寿命非挥发性随机或者非随机存储器，包括：1.具有无限次地重复写入能力的非挥发性随机存储器如磁体元件的MRAM(磁体RAM)、RRAM(电阻RAM)等，2.具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，如：铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM、和使用相变材料的OUM(相变化内存PRAM)、超高密度存储芯片(MILLIPEDE)等存储器等，但是这些具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器相对于具有无限次地重复写入能力的非挥发性随机存储器或者挥发性随机存储器使用寿命相对来说还是比较短的。3.SDRAM、DRAM、静态随机存取存储器(SRAM)等具有无限次地重复写入能力的挥发性随机存储器等。

中等寿命的非挥发性存储器是指但不局限于具有中等重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，如：FlashRom半导体随机或者非随机数据存储器等。

非挥发性的磁性随机存储器，所谓“非挥发性”是指关掉电源后，仍可以保持记忆完整，功能与FLASHROM大致相同；而“随机存取”是指中央处理器读取资料时，不一定要从头开始，随时可用相同的速率，从内存的任何部位读写信息。

本发明可以用于各种具有中等或者有较高重复写入次数限制的光存储器(如各种DVD-RW驱动器、CD-RW驱动器、可重写蓝光光盘驱动器等等)、磁存储器(如各种硬磁盘驱动器、软磁盘驱动器等等)、光磁存储器(如磁光盘MO驱动器、MD驱动器等等)和非挥发性半导体存储器(各种类型的FlashRom存储卡如SD卡、CF卡等等、DOM FlashRom存储盘等等)等各种具有中等或者有较高重复写入次数限制的存储介质制成的内部或者内部和/或外部非挥发性数据文件存储器，提高其使用寿命是本发明的主要目的。

注释：

1.“数据文件”是指除了主机板上安装的基本输入/输出系统(BIOS)以外的其余各种类型的需要存储的各种类型的数据与数据文件。

2.内部和/或外部非挥发性数据文件存储器是指除了主机板上安装的内部存储模块ROM、SRAM、DRAM等存储器(包括主机内安装的运行程序的随机存储器DRAM等存储器)，以外的为了保存各种类型的数据与数据文件而安装的非挥发性存储器。

3.内部和/或外部非挥发性数据文件存储器进行数据读取、存储时都需要频繁读写的“基本信息”和/或其它种类数据，以DOS操作系统为例包括：Partition Table、ROOT、MBR、DBR、FAT表等等存储器信息和文件存放位置信息，ROOT稱做DIR(DIR＝Directory)是根目錄區ROOT區中可記錄目錄或檔案。其损坏可以引起引导故障：MBR(master boot record)，即主引导记录，MBR分成兩個部份；分别爲MBP(主開機程式：Master Boot Program)及Partition Table(硬碟分割表)，其DBR就是存放DOS的啟動程式，主要功能就是用來载入DOS的兩個隱藏文件(IO.SYS、MSDOS.SYS)：FAT表(File Allocation Table文件分配表)是Microsoft在FAT文件系统中用于磁盘数据(文件)索引和定位引进的一种链式结构，在不同的操作系统中有不同的文件分配表，如：WIN 98或WIN 2000、WIN XP就使用FAT32或者NTSF文件分配表。在本发明说明书中简称为：“基本信息”。

4.用长寿命或较长寿命非挥发性存储芯片制成的存储器简称为：长寿命盘，

5.用较短寿命存储介质制成的内部或外部存储器简称为：主盘。

6.长寿命或较长寿命非挥发性存储芯片是指：其使用寿命比作为内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的存储介质使用寿命长的或者比这些存储介质不容易损坏的，如：长寿命或较长寿命非挥发性存储芯片就比目前使用的硬盘的磁盘盘片不怕震动，能够承受更大的震动，而不容易损坏。

7.长寿命或相对较长寿命非挥发性存储介质，包括：长使用寿命或较长使用寿命的非挥发性随机存储芯片或者非随机存储芯片，或者较短寿命非挥发性随机存储芯片或者非随机存储芯片，或者长寿命或者较长寿命的各种材料制成的非挥发性存储介质。它们能提高相对较短寿命的多种内部和/或外部非挥发性存储器中的存储介质使用寿命。在本发明说明书中简称：长寿命的非挥发性存储芯片，或长寿命的非挥发性存储介质。

长寿命的非挥发性存储芯片，长寿命的各种材料制成的非挥发性存储介质可以包括：无限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器：磁体元件的MRAM存贮器(磁体RAM)或者RRAM(电阻RAM)，具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM存贮器、或使用相变材料的OUM存贮器(相变化内存PRAM)、超高密度存储芯片(MILLIPEDE)存储器，中等寿命的FlashRom半导体随机或者非随机数据存储器等等各种类型的具有长寿命或者较长寿命的芯片、或者长寿命或者较长寿命的各种材料制成的非挥发性存储介质。适用原则是：较长寿命的存储介质替代较短寿命的存储介质的频繁使用(频繁读写部分)的存储介质。

8.相对较短寿命的多种内部和/或外部非挥发性存储器，包括：磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等多种内部和/或外部存储器中的各种较短使用寿命的非挥发性存储介质，在本发明说明书中简称：短寿命的非挥发性存储介质。

附图说明

图1.是本发明硬件架构示意图。

图2.是本发明第一实施例硬件架构示意图。

图3.是本发明第二实施例硬件架构示意图。

图4.是本发明第三实施例硬件架构示意图。

图5.是本发明第四实施例硬件架构示意图。

图6.是本发明第五实施例硬件架构示意图。

图7.是本发明第六实施例硬件架构示意图。

图8a.图8b是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作程序流程图。

图9.是安装长寿命盘时的安装程序。

图10.是对长寿命存储器进行存储操作的流程图(运行程序)。

图11.是本发明的修改后的操作系统对存储器进行存储操作的流程图。

本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

图1.是本发明硬件架构示意图。

本发明的硬件架构示意图和实施例以及实施例的说明部分，是借用发明名称为“存储控制芯片及数据存储控制方法”的专利(申请人：深圳市朗科科技有限公司，发明人：邓国顺、成晓华、向锋，申请日2003.7.28，申请号03140023.x，)的硬件架构示意图和实施例的硬件结构说明，来进一步说明本发明的发明要点、实现方法和功能特点，本发明实施例中之所以采用“存储控制芯片及数据存储控制方法”专利的硬件架构，只是为了说明本发明的特点方便，在应用到各种不同类型、不同种类的内部或者内部和/或外部非挥发性数据文件存储器时，这种存储器实际所采用的存储控制芯片及数据存储控制方法是根据具体实际电路的需要，而采用不同的、合适的电路类型和控制方法，如当用在硬盘中的时候，其控制电路要用硬盘的存储控制芯片和存储控制方法。因为本发明的要点不在上述专利中申请的存储控制芯片和数据存储控制方法上，在本发明的实施例中只是因用上述专利来重点说明本发明的要点，而关于的存储控制芯片和数据存储控制方法因为不是本发明的要点，因此不再详述，具体的内容可以参考上述专利说明书和有关的各种存储器的存储控制芯片的各种资料。

系统主机1是指但不局限于个人电脑。笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PDA)、数码相册、数码相机、数码摄像机、数码录音机、数码录像机、MP3录音、播放器、MP4录音、录像、播放器等等各种需要安装内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的应用系统。存储控制芯片中用协议实现控制器2与系统主机1连接并进行数据传输。

从功能模块上分，包括处理器(MCU)3、DMA控制器4、协议实现控制器2、数据校验模块5、内部存储模块6、PLL模块8、寄存器组7、供电模块14、外部存储介质控制器10、外部主存储介质13，本发明的重点在：新增了外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9、外部长寿命的非挥发性存储介质11、外部长寿命的非挥发性存储介质12、外部长寿命的随机存储介质控制器14、外部长寿命的随机存储介质15外部存储介质控制器10、外部主存储介质13。其作用和处理方法在“存储控制芯片及数据存储控制方法”的专利中详细论述过了，本发明说明书中就不再进一步论述了。

处理器3可以采用可编程单片机(徽控制器)作为整个存储控制芯片的控制器，还可以采用DSP控制器、Risc控制器。X86控制器、可编程控制器、门阵列芯片制成的控制器等各种类型的处理器(MCU)。通过访问控制上述的DMA控制器4、协议实现控制器2、数据校验模块5、内部存储模块6、PLL模块8、寄存器组7、外部存储介质控制器10、外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9、外部长寿命的随机存储介质控制器14等，实现控制上述功能模块、参数配置等功能。

所述的外部存储介质控制器9、10、14是用来控制外部存储介质的读写时序。可以是(但不限于)长寿命的非挥发性存储介质控制器、闪存介质控制器，MRAM控制器、RRAM(电阻RAM)控制器、铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM控制器、使用相变材料的OUM(相变化内存PRAM)控制器等等。

存储控制芯片具有两种操作模式：处理器模式和DMA模式，通过对应寄存各的相应参数来决定采用何种操作模式，其中，处理器模式是由处理器3对整个芯片的数据线和地址线进行控制，处理器3可以通过指令访问内部存储模块6、协议实现控制器2、外部存储介质控制器9、10、14等，该处理器模式主要用于对协议实现控制器2的配置；DMA模式是由DMA控制器4对整个芯片的数据线和地址线进行控制，主要是根据相关寄存器的不同参数及参数值来建立DMA数据传输通道，完成不同类型的DMA数据传输，所述的DMA数据传输类型包括但不限于：从协议实现控制器到外部存储介质控制器、协议实现控制器到内部存储模块、内部存储模块到协议实现控制器、内部存储模块到外部存储介质控制器、外部存储介质控制器到内部存储模块、外部存储介质控制器到内部存储模块、外部存储介质控制器到协议实现控制器的数据传输，以及对外部存储介质的擦除，外部存储介质的编程等等。

本发明主要通过使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质11，替代具有外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13构成的存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据的存储区的存储介质部分，来提高外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13的使用寿命。

本发明通过使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，和/或外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，作为虚拟存储器，替代在外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13上，所建立的虚拟存储器的存储区的存储介质使用寿命。

使用具有无限次地重复写入能力的长寿命的非挥发性存储芯片、或长寿命的非挥发性存储介质，包括：FlashRom半导体随机或者非随机数据存储器等。也可以使用具有无限次地重复写入能力的非挥发性随机存储器如磁体元件的MRAM(磁体RAM)、RRAM(电阻RAM)等，代替具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，如：铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM、和使用相变材料的OUM(相变化内存PRAM)、超高密度存储芯片(MILLIPEDE)等存储器等。

供电模块14，可以根据设计要求决定是否采用，可以使用电池或者蓄电池供电，也可以采用电容储存电储能供电。可以用于当电源关机时或者当存储器接收到主机1发出关机的指令，存储器根据设计要求决定将控制外部长寿命的非挥发性存储介质11的存储的数据写入外部主存储介质13中的时候的存储器的电源共给，也可以预防因为突然中断外部电源供给时的存储器可以及时保存未写完的数据，避免数据丢失时的电源供给等等意外事件发生时的存储器继续工作所需要的短时间的电源供给。

本发明的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器实际有多个物理分区，可以分别将每个物理分区，可以按实际物理分区定义成不同的逻辑分区，或者将几个物理分区定义成一个或者多个逻辑分区。可以在规定在“虚拟盘”的物理分区上建立虚拟盘，也可以在主存储介质的物理分区上建立虚拟盘，这个虚拟盘也可以作为各种类型的存储盘使用，如：作为缓冲存储器使用等等。在“长寿命盘”的物理分区上记录“基本信息”存储到在主存储介质盘中记录要存取的主文件数据。而尽量不在主存储介质的物理分区上建立“基本信息”频繁读写区，因为这样将减低主存储介质的使用寿命，使得本发明的所起的作用减少。可以在主存储介质的物理分区上建立“基本信息”，目的是为了备份和防止主存储介质从驱动器中取出后造成“基本信息”丢失。主文件数据时从中等寿命的主存储器介质上开始记录。最好每次往主存储介质上记录新的数据的时候，能按照删除的时间顺序依次往下纪录，而不是每次记录数据的时候，都是从起始位置依次查找是否有空的位置而记录数据。这样容易因为每次纪录的时候都是从起始位置记录，而造成主存储介质的起始位置因为频繁读写，而造成这一部分存储介质损坏。

本发明的存储器可以根据设计要求进行分区，如：

1.按实际物理结构进行分区，可分成：

a.由外部长寿命的非挥发性存储介质11构成的物理分区，在这个分区中进行的数据存取，是为了代替具有外部主存储介质13构成的存储器中存储需要频繁读写的数据文件的储存区的存储介质部分。这个分区在本发明说明书中简称“长寿命盘”

b.由外部长较寿命的非挥发性随机或者非随机存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性随机或者非随机存储介质12，外部长寿命的随机存储介质控制器14控制外部长寿命的随机存储介质15构成的物理分区，这个分区可以作为虚拟存储器，来提高由外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13作为虚拟存储器时的使用寿命。这个分区在本发明说明书中简称“虚拟盘”，在内部或外部存储器中是否需要安装“虚拟盘”可以根据设计要求来决定，如：这个存储器只是为了存储文件，就可以不需要安装，如果作为需要虚拟存储器操作系统使用的存储设备就需要安装“虚拟盘”。也可以作为为其它各种使用目的所建立的存储器使用，如作为缓冲存储器使用。

c.由外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13构成的物理分区，在这个分区中主要存取数据文件。这个分区在本发明说明书中简称“主盘”。

2.将几个物理盘合成一个大的分区。但是规定村主文件数据时从中等寿命的主存储器介质上开始记录。最好每次往主存储介质上记录新的数据的时候，能按照删除的时间顺序依次往下纪录，而不是每次记录数据的时候，都是从起始位置依次查找是否有空的位置而记录数据。这样容易因为每次纪录的时候都是从起始位置记录，而造成主存储介质的起始位置因为频繁读写，而造成这一部分存储介质损坏。而由外部长寿命的非挥发性存储介质11构成的物理分区的地址中存取存储器进行数据存储时需要频繁读写的某些存储器信息和存储的文件信息的数据。由外部长寿命的非挥发性存储介质12，和/或由外部长寿命的随机存储介质15构成的物理分区的地址区域，在这个地址区中可以作为虚拟存储器进行数据存取。

d.可以将外部长寿命的非挥发性存储介质11、12合并成一个芯片，当然也可以是多个芯片，当时一个芯片的时候，在这个芯片构成的物理分区上既可以作为“长寿命盘使用”，也可以作为“虚拟盘”使用。

图2.是本发明第一实施例硬件架构示意图。

图2中描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是磁盘或磁光盘或光盘等存储器的存储控制芯片的电路。

在这个实施例中的硬件架构和图1基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是ATA或SATA或SCSI或存储卡等的协议实现控制器2b，用来为外部磁盘驱动器(HD)、或磁光盘驱动器(MO或MD)、或光盘驱动器(DVD-RW、DVD-RAM等等)的存储介质控制器10a控制的外部磁盘或磁光盘或光盘存储介质13a，传输存取信息和存取数据。

在这个电路中：

使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质11的数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据存储区的存储介质部分。

使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性存储器(主盘)中存储需要频繁读写的“虚拟”存储区的存储介质部分。

图3.是本发明第二实施例硬件架构示意图。

图3描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是中等寿命的非挥发性半导体盘等存储器的存储控制芯片的电路。

在这个实施例中的硬件架构和图1基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器用作ATA或SATA或SCSI或存储卡等的协议实现控制器2b，用来为外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质控制器10b控制的外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质13b传输存取信息和存取数据。这个电路可以用于各种由非挥发性半导体存储介质做成的存储卡或者存储盘，如：CF卡、存储盘(DOM盘)等等。

在这个电路中：

使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质11的数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据存储区的存储介质部分。

使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主盘)中存储需要频繁读写的“虚拟”存储区的存储介质部分。

图4.是本发明第三实施例硬件架构示意图。

图4中描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是磁盘或磁光盘或光盘等存储器的存储控制芯片的电路。

在这个实施例中的硬件架构和图1基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是USB、或蓝牙、或IEEE 1394、或存储卡的协议实现控制器2b，用来为外部磁盘或磁光盘或光盘存储介质控制器10a控制的外部磁盘或磁光盘或光盘存储介质13a，传输存取信息和存取数据。

在这个电路中：

使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质11的数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据存储区的存储介质部分。

使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性存储器(主盘)中存储需要频繁读写的“虚拟”存储区的存储介质部分。

图5.是本发明第四实施例硬件架构示意图。

图5描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是中等寿命的非挥发性半导体盘等存储器的存储控制芯片的电路。

在这个实施例中的硬件架构和图1基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是USB、或蓝牙、或IEEE139、或存储卡的协议实现控制器2b，用来为外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质控制器10b控制的外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质13b传输存取信息和存取数据。

在这个电路中：

使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质11的数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据存储区的存储介质部分。

可以根据设计要求使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主盘)中存储需要频繁读写的“虚拟”存储区的存储介质部分。

图6.图7是本发明第五、第六实施例硬件架构示意图。

图6描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是内部中等寿命的非挥发性半导体存储器等的半导体存储器存储控制芯片的电路。

在这两个实施例中的硬件架构和图1基本相同，只是在这个实施例中没有协议实现控制器和主机1，图6直接由主机的内部数据、地址、控制总线，或者由图7的主机的外部接口总线控制器16，如PCI总线控制器等，可以直接控制控制由内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9控制的内部长寿命的非挥发性存储介质11、12，由内部长寿命的随机存储介质控制器14控制的内部长寿命的随机存储介质15，也可以由图2所示通过ATA或SATA或SCSI或存储卡等的协议实现控制器2b进行控制的由内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9控制的内部长寿命的非挥发性存储介质11、12，和/或由内部长寿命的随机存储介质控制器14控制的内部长寿命的随机存储介质15，由中等寿命的非挥发性半导体存储介质控制器10b控制的内部中等寿命的非挥发性半导体存储介质13b的数据存取。由主机的外部接口总线控制器，控制的由内部长较寿命的非挥发性随机或者非随机存储介质控制器，和内部长寿命的非挥发性存储介质构成的存储器，作为存储需要频繁读写的数据文件的存储器。和/或作为虚拟盘存储器。

在这个电路中：

使用内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制内部长寿命的非挥发性存储介质11的数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据存储区的存储介质部分。

使用内部长寿命的随机存储介质控制器14，控制内部长寿命的随机存储介质15，和/或使用内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制内部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主盘)中存储需要频繁读写的“虚拟”存储区的存储介质部分。

图8a.图8b是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作程序流程图。

图8a.是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作程序流程图。

图8b是本发明使用可更换存储介质的存储器关机或取出存储介质操作程序流程图。

本发明在使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘，提高较短寿命的磁盘、光盘、半导体非挥发性存储器等可取出存储介质的外部非挥发性数据文件存储器的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：

图8a.是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作的操作程序原理和处理方法。

a.开始；b.从主盘中读“基本信息”到长寿命盘中；c.调用建立的长寿命盘中所存储的所有存储器的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表文件；e.接受主机1发出的存储文件指令；f.存取文件时检索需要存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建立的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表中的地址；g.在主盘中存取非“基本信息”文件数据；h.在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的“基本信息”；i.结束。

图8a.是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作的操作程序原理和处理方法。

a.开始；b.是否接到是否接到关机命令；c.搜索是否收到从取出存储设备中主存储介质的命令或者按下取出开关；d.接到关机和/或取出存储介质的命令；e.检查电源供电情况；f.电源是否中断；g.如果电源中断启用备用电源供电；h.将长寿命盘中的“存储器和所存储的文件基本信息数据”存储到在主存储介质盘中；i.存储完毕；j.是否接到从取出存储设备中主存储介质的命令或者按下取出开关；k.如果没有接到则关机；l.如果接到则退出主存储介质；

m.等待装入新的主存储介质；n.如果装入新的主存储介质则返回重新进行此流程操作；o.结束

图9、图10.是本发明的现有操作系统对存储器存储进行存储操作的流程图。

这是在不修改现有操作系统程序的情况下，本发明的使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘程序的原理和处理方法，是在操作系统的文件管理程序和磁盘I/O程序之间插入本发明的使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘的存储文件管理程序的操作程序原理和处理方法。包括长寿命盘安装程序和运行程序两部分，包括如下处理过程：

图9.是安装长寿命盘时的安装程序。

a.开始：b.检索操作系统类型和版本：c.安装相应驱动程序：d.格式化长寿命盘：e.从主盘中读各个分区中的“基本信息”存储到长寿命盘中：f.建立长寿命盘中所存储的所有存储的各个主盘分区的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相互对应关系的对照表：h.存盘：i.结束。

图10.是对长寿命存储器进行存储操作的流程图(运行程序)。

a.开始：b.接受主机1发出的存储文件指令和存取地址和存取数据：c.存取文件时检索需要存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建立的“基本信息”的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表中的地址：d.在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的“基本信息”：e.在主盘中存取非“基本信息”文件数据：f.系统读写这个驱动设备的“基本信息”都在长寿命盘上读取：g.结束：

各个盘就是各个独立的盘，但是可以将存储数据文件的主盘建立盘符为C:\、D:\、E:\、...盘符，而存储“基本信息”的长寿命存储盘的存储”基本信息”区所在的盘符可以为C1:\、D:\、E:\、...盘符，以使两者有所区别，但是这一切可以根据设计要求加以改变。

图11.是本发明的修改后的操作系统对存储器进行存储操作的流程图。

使用长寿命的非挥发性存储器时，操作系统安装和使用的长寿命盘程序的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程：

a.开始：

b.操作系统检查存储设备设置：c.发现存储设备类型和存在长寿命盘：d.调用此种存储设备驱动程序：e.格式化存储设备：f.将长寿命盘作为基本信息盘：g.将这个存储设备的所有的分区表和“基本信息”写入长寿命盘：h.结束。以后在运行操作系统进行存储操作时，直接在长寿命盘中存取“基本信息”。

本发明所使用的各个模块和各个元器件可以根据设计要求增减，各种功能也可以根据设计要求添加或者减少。本发明的各个附图所标示的电路图和程序流程图可以根据设计要求以及使用的元件不同而加以改变。

如上所述，已经参照各附图，详细描述了本发明的最佳实施例，但是，不应认为本发明的构思仅仅限于上述的各个实施例。本领域的技术人员，通过上述各实施例构思的启迪，不难对本发明的长寿命非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命系统作出各种改进、改变或替换，以及应用于各种存储器系统中，因此，这些改进、改变或替换，不应认为已脱离了本发明的构思，或所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，包括由存储控制芯片存储控制电路，和外部主存储介质控制器和外部主存储介质构成的存储器，其特征在于：包括由长寿命的非挥发性芯片控制器，和长寿命的非挥发性存储芯片。

2.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，包括由长寿命的非挥发性存储芯片控制器，和长寿命的非挥发性存储芯片构成的存储器。

3.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，包括由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器。

4.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器应用于ATA、或SATA、或SCSI、或存储卡、或USB、或蓝牙、或IEEE 1394接口的磁存储器、光存储器、磁光存储器、内部和/或外部非挥发性半导体存储器。

5.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器应用于ATA、或SATA、或SCSI、或存储卡、或USB、或蓝牙、或IEEE 1394接口的磁盘驱动器、可读写光盘驱动器、磁光盘驱动器、内部和/或外部非挥发性半导体存储器、内部和/或外部非挥发性半导体存储卡、存储盘。

6.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，包括由主机的内部数据、地址、控制总线，控制的由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器，作为存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据文件的存储器。

7.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，由主机的外部接口总线控制器，控制的由长寿命的随机存储芯片控制器控制长寿命的随机存储芯片构成的存储器，作为存储需要频繁读写的“基本信息”和/或其它数据文件的存储器。

8.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，包括使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘程序的原理和处理方法，包括如下处理过程：

当电源中断、和/或接到关机命令、和/或接到从取出存储设备中主存储介质的命令、和/或按下取出开关的时候，将长寿命盘中的“基本信息”存储到在主存储介质盘中。

9.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，长寿命的非挥发性存储芯片控制器包括无限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器：具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器。

10.根据权利要求1所述的用长寿命的非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命的电路和方法，其特征在于，长寿命的非挥发性存储芯片：包括无限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器：磁体元件的MRAM存贮器(磁体RAM)或者RRAM(电阻RAM)，具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM存贮器、或使用相变材料的OUM存贮器(相变化内存PRAM)、或超高密度存储芯片(MILLIPEDE)存储器。

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