CN101105774A

CN101105774A - 一种逻辑与物理地址索引转换管理方法

Info

Publication number: CN101105774A
Application number: CNA2006100633226A
Authority: CN
Inventors: 林清益
Original assignee: FUZHAO TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co Ltd
Current assignee: FUZHAO TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: CN101105774B

Abstract

本发明公开了一种在闪存记忆体存储设备进行资料存取时有关逻辑与物理地址转换的架构与管理方法。根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表(LTP)群，并定义各转换表所属的区段(LTP Section)及建立相关资料表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块(Table Logical Block)区内。在将来每次实际使用时，再根据表格逻辑区块区内之数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTP Section Index)，此区段索引表也记录于表格逻辑区块区内，如此可简化管理提升效能。应用本发明可以在低成本又不牺牲性能之双重优势下，大幅提升所管理的存储媒体容量，不需因容量需求的日益增长而不断更改架构及设计。

Description

一种逻辑与物理地址索引转换管理方法

技术领域本发明属于闪存记忆体存储领域，特别适用于大容量闪存记忆体存储设备领域。

背景技术由于科技的日新月异，人们越来越依赖各类型电子产品作为个人通讯、记事、娱乐、健康及交易等之媒介或工具，且许多已成为每个人生活中不可或缺的必需品。于此同时，众多电子产品亦朝向小型化、个人化、便携式与轻巧等方向发展。除此类小型电子装置的存储媒体使用闪存记忆体，其它电子装置的存储媒体也已经渐渐的从早期的磁带、磁盘片转变成省电轻巧的闪存记忆体所做成的产品所取代。闪存记忆体最主要的优点在于省电、具有较小的体积，其可存储的容量也日益增加。目前市场上的USB存储盘、MP3多媒体随身音乐播放器、PMP个人多媒体播放器与记忆卡等绝大部分都是以闪存记忆体作为存储的媒介。也因为闪存记忆体有上述的优点，市场的接受度与需求量正快速扩大。

由于闪存记忆体之特性，无法在已存在数据的区块上直接覆写，所以必须先找到一个可用区块，将新数据写入，并将未改变的旧数据由原区块搬至此新区块，原旧区块暂时弃置，并于适当时机再擦除成一个可用区块。如此一来，数据对应于闪存记忆体中的实际物理地址将不断地变动，现行闪存记忆体存储装置的逻辑与物理地址直接线性对应转换管理机制，将因容量快速增加导致逻辑与物理地址管理数据或表格之大幅增加而不敷使用，或需耗费较多闪存记忆体，且导致性能降低，甚至需要对应不同容量进行不断修改架构；若欲同时顾及性能，则须增加控制器芯片内部之静态随机存取记忆体(SRAM)，导致成本增加。在闪存记忆体走向大容量且以固态硬盘角色发展的趋势下，故本发明提出了一种诸如上述闪存记忆体等之数据存取时关于逻辑与物理地址转换的架构与管理方法，可解决上述问题。当读写数据时，即透过此机制写入或读取欲存取之正确数据。随着半导体技术快速进步与使用者对闪存记忆体容量需求的快速成长，旧有的逻辑与物理地址直接对应转换管理机制将不敷使用，故本发明提出的逻辑与物理地址索引转换管理机制与方法，可符合未来容量不断增加时使用。

发明内容由闪存记忆体所制成的存储装置能提供数码相机、数码摄像机、移动电话与笔记型计算机等可移动式装置对各种不同档案格式的档案进行存储、删除及编辑等动作。本发明主要目的是提供一种诸如上述闪存记忆体存储装置在进行数据存取时关于逻辑与物理地址转换的架构与方法。首先依各厂家实际擦除区块(Erase Block)单位及本存储设备的闪存记忆体总容量决定适当的数据逻辑区块(Data Logical Block)大小(数据逻辑区块为实体区块的倍数)，计算出总数据逻辑区块数量后，再对每一数据逻辑区块配置所需记录及管理的相关数据表，此类数据表亦利用极少量的闪存记忆体记录，为避免因闪存记忆体区块损坏而导致数据表毁损，所以采用两个表格备份交替更新机制，可在单一数据表区块损坏时做表格重建回复。此方法对于大容量及需较多字节错误修正能力的闪存记忆体(如MLC型的闪存记忆体)，其处理能力优于目前利用冗余闪存记忆体去记录逻辑地址并于每次开机时再建立相关对应表的方法。本发明进一步提出逻辑与物理地址转换表群的区段索引(LTP Section Index)表及管理机制，可不需增加控制器内的静态随机存取记忆体(SRAM)，可以大幅提高大容量闪存记忆体的支持能力。

本方法于闪存记忆体存储媒体设备出厂前做先期格式化(Preformat)时，根据该设备所使用闪存记忆体的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表(LTP)群，并定义各表所属的区段(LTP Section)及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块(Table Logical Block)区内。先期格式化完成后，每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTP Section Index)，此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内，如此可简化管理提升效能。应用此逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTPSection Index)架构及方法，即可以在低成本又不牺牲性能的双重优势之下，大幅提升所管理的存储媒体容量，不需因容量需求的日益增长而不断更改架构及设计。

附图说明

图1：闪存记忆体使用规划示意图。

图2：逻辑与物理址转换表N及运作示意图。

图3：逻辑与物理地址转换表群的区段索引表图。

图4：使用「逻辑与物理地址转换表群之区段索引表」及「逻辑与物理地址转换表」，获取物理地址的流程图。

图5：获取物理地址并完成数据写入后，更新「逻辑与物理地址转换表」及「逻辑与物理地址转换表群之区段索引表」的流程图。

图6：更新「逻辑与物理地址转换表N及其序号」的流程图。

【主要组件符号说明】

100：闪存记忆体内的表格区。

101：闪存记忆体内的资料区。

102：逻辑与物理地址转换表群，各转换表记录该区段的逻辑与物理地址转换记录及序号。

103：逻辑与物理地址转换表群的区段索引表。记录各区段逻辑与物理地址转换表的更新记录，供各区段转换表索引各表的有效记录地址。

104：数据缓冲区。

105：一般数据存储区。

具体实施方式为达成上面的目的和功效，本发明的方法以及流程利用绘图并加以详述。

本发明将闪存记忆体主要分为「资料区」及「表格区」等，如图1。「数据区」为实际写入或读取数据的区域，当收到写入或读取命令时，会将数据写入「资料区」或从「资料区」读取资料。「表格区」主要用于放置各类表格，以此区内的各类表格管理「资料区」的数据及记忆体状态等，因闪存记忆体不可直接覆写的特性，数据的实际存储位置会随每次的数据写入不断地变动，表格区内的表格数据亦有同样特性，故表格区内之表格数据本身亦需被管理，采用双表备份交替更新机制，如图2。当接到写入或读取数据的命令时，由此数据逻辑地址判断此数据的逻辑与物理地址转换表所属区段(LTP Section)，再由逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTP Section Index)直接索引该区段之逻辑地址与物理地址转换表内所记录的实际地址，如图3，如此即可正确写入或读取数据。

「表格区」本身也是使用闪存记忆体来记录，所以此「表格区」的管理数据与「数据区」的资料有一样的特性，在管理资料不断更新的同时，其实际物理位置亦不断变动，为避免因「表格区」的闪存记忆体区块损坏而导致整个存储设备无法使用，故表格设计采用偶数个区块或其倍数为单位，称为表格逻辑区块(Table Logical Block)，实际大小依各存储设备的需要作调整，数据记录则以奇偶表格逻辑区块交替使用方式写入，如此单一表格逻辑区块损坏时，则可由另一区块记录的序号及相关内容还原及重建。以下是对数据写入及读取时，表格运作及管理流程进行的说明：

表格运作流程：当收到写入或读取数据命令时，先判断此数据的逻辑地址属于哪一逻辑与物理地址转换表区段(LTP Section)，再查看此时静态随机存取记忆体(SRAM)内的逻辑与物理地址转换表区段(LTP Section)与数据表是否为同一个区段(LTP Section)，若是则直接取出此区段(LTP Section)中该逻辑地址对应的实际物理地址，进行读写；若否则依逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTP Section Index)，取得此区段(LTP Section)资料在闪存记忆体中目前被放置的有效地址，将其加载静态随机存取记忆体(SRAM)，再取出此区段(LTP Section)中该逻辑地址对应的物理地址，将数据写入或读出，如图4。若为写入动作，则须更新该区段的逻辑与物理地址转换表(LTP)，此表的更新采用奇偶表格逻辑区块交替方式写入，每次大小以512字节的倍数为单位，视实际存储设备容量而调整。若实际容量经计算所需之逻辑与物理地址转换区段(LTP Section)表数量大于系统预设之静态随机存取记忆体(SRAM)保留值(此值亦可视需要调整)，则建立索引表，称为逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTP Section Index)，此索引表主要记录各逻辑与物理地址各转换表区段(LTPSection)在闪存记忆体中的实际位置，如图5所示。

Claims

1.一种闪存记忆体存储装置在进行数据存取时关于逻辑与物理地址转换的架构与方法。具体来说是以逻辑与物理地址转换表群的区段索引(LTP SectionIndex)表架构及管理机制取代传统的逻辑与物理地址线性对应的管理机制。

2.如权利要求1所述的闪存记忆体存储装置，其特征在于：将闪存记忆体存储装置的空间主要分为「资料区」及「表格区」等。「资料区」为实际写入或读取数据的区域，其包含但不限于「一般数据存储区」和「数据缓冲区」。「表格区」主要用于放置各类表格，以此区内的各类表格管理「资料区」的数据及记忆体的状态等。

3.如权利要求1所述的逻辑与物理地址转换表群的区段索引(LTP Section Index)表架构，其特征在于：根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表(LTP)群，并定义各表所属的区段(LTP Section)及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块(Table Logical Block)区内。每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTP Section Index)，此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内。根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表(LTP)群，并定义各表所属的区段(LTP Section)及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块(Table Logical Block)区内。每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表(LTP Section Index)，此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内。

4.如权利要求2所述的「表格区」，其特征在于：保存在该区内的表格包含但不限于逻辑与物理地址转换表(LTP)，区段索引表(LTP Section Index)等等。

5.如权利要求1所述的逻辑与物理地址转换表群的区段索引(LTP Section Index)表管理机制，其特征在于：当收到写入或读取数据命令时，先判断此数据的逻辑地址属于哪一逻辑与物理地址转换表区段(LTP Section)，再查看此时静态随机存取记忆体(SRAM)内的逻辑与物理地址转换表区段(LTP Section)与数据表是否为同一个区段(LTP Section)，若是则直接取出此区段(LTPSection)中该逻辑地址对应的实际物理地址，进行读写；若否则依逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTP Section Index)，取得此区段(LTP Section)资料在闪存记忆体中目前被放置的有效地址，将其加载静态随机存取记忆体(SRAM)，再取出此区段(LTP Section)中该逻辑地址对应的物理地址，将数据写入或读出。若为写入动作，则还须更新该区段的逻辑与物理地址转换表(LTP)。若实际容量经计算所需之逻辑与物理地址转换区段(LTP Section)表数量大于系统预设之静态随机存取记忆体(SRAM)保留值(此值亦可视需要调整)，则建立索引表，称为逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTPSection Index)，此索引表主要记录各逻辑与物理地址各转换表区段(LTPSection)在闪存记忆体中的实际位置。

6.如权利要求2所述的「表格区」，其特征在于：因为表格区内表格资料的重要性，对表格区内的资料还采用了用偶数个区块备份交替更新的机制，单一表格逻辑区块损坏时，则可由另一区块记录的序号及相关内容还原及重建。

7.如权利要求1至6所述的以逻辑与物理地址索引转换管理方法适用于任何的闪存记忆体存储装置，例如：U盘(包含但不限于USB Pendriver 1.1/2.0)、Solid State Disk、PMP Player、存储卡和MP3 Player等。