CN101140805A - 在多层单元闪存中管理坏运行时间块的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种管理多层单元闪存中的坏运行时间块的方法和设备。所述设备包括：缓冲器分配模块，分配临时存储编写到单元的最低有效位(LSB)的数据的缓冲器；数据复制模块，将编写到单元的LSB的数据复制到分配的缓冲器；坏块管理模块，如果在所述单元的页中出现编写错误，则将复制的数据编写到空闲块中。

Description

在多层单元闪存中管理坏运行时间块的方法和设备
本申请要求在2006年9月4日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0084877号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此以资参考。
技术领域
根据本发明的设备和方法涉及在多层单元(MLC)闪存中管理坏运行时间块，更具体地讲，涉及在MLC闪存中管理坏运行时间块。
背景技术
闪存被广泛应用于比如移动电话、个人数据助理(PDA)、MP3播放器、导航装置和数字相机的移动数字装置中，结果对低成本闪存的需求不断增长。
当前闪存是单层单元(SLC)NAND，其中每个单元可包含1比特的信息。然而，MLC NAND闪存的使用不断增长，在MLC NAND闪存中，每个单元可包含多个比特的信息，它在价格和容量上都优于SLC闪存。
例如，在SLC闪存中，一个单元可表示信息“1”或“0”，而在双层MLC闪存中，一个单元可表示信息“00”、“01”、“10”和“11”。
另外，MLC闪存可以以比特分离方式(bit split manner)和页分离方式(page split manner)在一个单元上表示多个比特信息。
具有比特分离方式的MLC闪存可通过使用一个单元来在同一页上指示关于多个比特的信息，而具有页分离方式的MLC闪存可通过使用一个单元来在若干页上指示关于多比特的信息。
闪存可通过擦除或编写来转换单元的状态。如果单元状态没有改变，则产生错误。
作为参考，在本发明示例性实施例中使用的术语“编写”(program)是指MLC闪存中的单元中表示的比特信息的转换(从“0”到“1”或从“1”到“0”)。另外，通过读取闪存的状态寄存器可发现由于删除或者编写错误而出现的错误。
当出现上述错误时，具有页分离方式的MLC闪存对包括在单元中的特定页进行编写，从而可影响包括在同一单元中的其他页。
图1是示出现有技术中闪存的构造的框图。
所述闪存可被划分成用户分区(user partition)110和保留分区(reservedpartition)120，所述保留分区120将替换在用户分区110中产生的坏块111。当在用户分区110的特定块中产生坏块111c时，它被划分到块管理模块130和存储数据的数据缓冲器140，其中，所述块管理模块130用保留分区120的空闲块来代替相应的坏块111c。
例如，在具有允许两比特信息被包括在一个单元中的页分离方式的MLC的情况下，页4N+0(111a)和页4N+2(111c)被包括在同一单元中。因此，如果在对页4N+2(111c)进行编写时出现编写错误，则4N+0(111a)的数据可被破坏。
由于编写错误而出现错误的块被改变为坏运行时间块。
作为参考，页4N+0(111a)被称作单元中的LSB页，而页4N+2(111c)被称作单元中的MSB页。
另外，在MLC闪存的情况下，部分编写的次数(NOP)被限制为1，并且在块中对页进行编写的次序应该从较小数到较大数而被执行。
可由于编写错误或删除错误而产生坏块。
如果由编写错误而导致的坏块111出现在如图1所示的用户分区110中，则块管理模块130在保留分区120中选择没有被使用的空闲块121，并以页为单位将坏块111中的所有数据复制到空闲块121。
在复制了已经出现坏块111的编写错误的页111c之后，存储在数据缓冲器140中的相应数据另外被复制到空闲块121。也就是说，可出现在空闲块121中相同页被复制两次的情况。
具有页分离方式的MLC闪存可用一个单元指示若干页。因此，如果对包括在该单元中的特定页进行编写，则可影响包括在该单元中的其他页。另外，由于MLC闪存的NOP被限制为“1”，所以不能确保数据信任(data trust)。
发明内容
本发明示例性实施例克服了上述的缺点和上面没有描述的其他缺点。另外，本发明不需要克服上述的缺点，并且本发明示例性实施例可不克服上述的任何问题。
本发明提供了一种用于管理MLC闪存中的坏运行时间块的方法和设备其中，在处理坏块的同时通过使包括在同一单元中的多个页之间的冲突最小化来防止其中没有出现错误的页的数据破坏，并且通过考虑NOP来确保数据信任。
根据本发明的一方面，提供了一种用于处理MLC闪存中的坏运行时间块的设备，所述设备包括：缓冲器分配模块，分配临时存储编写到单元的最低有效位(LSB)的数据的缓冲器；数据复制模块，将编写到单元的LSB的数据复制到分配的缓冲器；坏块管理模块，当在所述单元的页中出现编写错误时，将复制的数据编写到空闲块中。
根据本发明的另一方面，提供了一种处理MLC闪存中的坏运行时间块的方法，所述方法包括：分配临时存储单元的最低有效位(LSB)中的数据的缓冲器；将编写到单元的LSB的数据复制到分配的缓冲器；在所述单元的页中出现编写错误时，将复制的数据编写到空闲块中。
附图说明
通过结合附图，对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其他方面和优点将会更清楚，其中：
图1是示出现有技术中的闪存的构造的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的用于处理MLC闪存中的坏运行时间块的设备的构造的框图；
图3示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中当编写被改变到10状态时单元状态的转变；
图4示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中当编写被改变到00状态时单元状态的转变；
图5示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中当编写被改变到01状态时单元状态的转变；
图6是示出根据本发明示例性实施例的管理MLC闪存中的坏运行时间块的方法的流程图。
具体实施方式
将参照附图更全面地描述本发明，本发明的示例性实施例被显示在附图中。
通过参照下面对示例性实施例和附图的详细描述，可更容易地理解本发明的各方面的优点和特征以及实现其方法。然而，可以以多种不同的形式来实现本发明的各方面，而不应理解为限于这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例以便于本公开将会是彻底和完整的，并将本发明的构思全面传达给本领域的技术人员，并且本发明由权利要求限定。贯穿说明书，相同的标号指相同的部件。
此外，流程图中的每一块和流程图中块的结合可由计算机程序指令来实现。
可将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，从而经过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建实现在流程图中的一个块或多个块中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令还可被存储在可指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，从而存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令产生一件包括实现在流程图中的一个块或多个块中指定的功能的指令装置的产品。
计算机程序指令还可被加载到计算机或其他可编程数据处理设备以产生一系列的在计算机或其他可编程设备中执行的操作，以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备中执行的指令提供用于实现在流程图中的一个块或多个块中指定的功能的操作。
另外，流程图中的每个块可表示包括一个或多个实现特定逻辑功能的可执行指令的模块、代码段或部分代码。
还应该注意，在一些可选择的实施例中，在块中表示的功能可不按顺序出现。
例如，根据涉及的功能，接连显示的两个块可以基本上同时被执行，或者有时以相反的顺序而被执行。
图2是示出根据本发明示例性实施例的处理MLC闪存中的坏运行时间块的设备的构造的框图。
处理MLC闪存中的坏运行时间块的设备200包括：缓冲器201a和201b，在编写到与单元的LSB相应的页的数据被临时存储在201a和201b中；缓冲器分配模块202，分配缓冲器201a和201b；数据复制模块203，将编写到单元的最低有效位(LSB)的数据复制到分配的缓冲器；坏块管理模块204，当编写错误出现在单元的该页中时，将复制的数据编写在与坏块相应的空闲块中；数据缓冲器205，存储将编写在单元的该页中的数据；数据编写模块206，将存储在数据缓冲器205中的数据编写到该页中。
这里使用的术语“模块”指的是，但并不限于，执行特定任务的软件或硬件组件，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块可被构造为驻留在可寻址存储介质上，以及在一个或多个处理器上执行。因而，举例来说，模块可包括：组件(例如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件)、进程、函数、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。在组件和模块中设置的功能可被组合成更少的组件和模块，或者进一步分为另外的组件和模块。
缓冲器分配模块202分配缓冲器201a和201b，其中，编写到与单元的LSB相应的页的数据被临时存储在201a和201b中。
此时，缓冲器分配模块202在编写到页的数据集被完成之前一直保持相应的缓冲器201a和201b。
这里，数据集是指数据的开始和结束。例如，如果通过三页来对一个数据进行编写，则这三页被改变为数据集。
通常，从单元中的LSB到MSB来处理MLC闪存中编写的性能。如果在将数据编写到单元的LSB之后在将数据编写到MSB时出现错误，则甚至可能破坏存在于同一单元中的LSB的数据。因此，缓冲器分配模块202临时将将被编写到与单元的LSB相应的页中的数据存储在缓冲器201a和201b中。
下面将通过图3到图5来理解当在具有两层页分离方式的MLC闪存中出现页错误时在同一单元中包括的页之间出现的冲突(interference)。
这里，假定LSB和MSB的最初比特是1，并且它们被包括在同一单元中。
图3示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中在编写被改变到状态“10”时的单元状态的转变。
为了将MSB:LSB＝(1:1)转换为MSB:LSB＝(1:0)，只对LSB进行编写，而且因为可从开始对其他块进行编写，所以即使在对LSB进行编写时出现错误，也是可接受的。结果，LSB的数据不会出现。
图4示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中在编写被改变到状态“00”时的单元状态的转变。
在从MSB:LSB＝(1:1)编写为MSB:LSB＝(0:0)的过程中，单元状态被改变到中间状态MSB:LSB＝(1:0)。
如果单元状态没有从MSB:LSB＝(1:0)被改变为最终状态MSB:LSB＝(0:0)，则它以MSB:LSB＝(1:0)结束，从而出现编写错误。
在这种情况下，LSB编写处理是成功的。然而，可认为在对MSB编写的过程中出现了错误。由于MSB的编写错误，可产生这样的情况：LSB的初始状态“1”被破坏为“0”。
图5示出在具有两层页分离方式的MLC闪存中在编写被改变到状态“01”时的单元状态的转变。
在从MSB:LSB＝(1:1)编写为MSB:LSB＝(0:1)的过程中，单元状态被改变到中间状态MSB:LSB＝(1:0)和MSB:LSB＝(0:0)。
如果单元状态没有从MSB:LSB＝(1:0)和MSB:LSB＝(0:0)被改变为最终状态MSB:LSB＝(0:1)，则它以MSB:LSB＝(1:0)或MSB:LSB＝(0:0)结束，从而出现编写错误。
如果在对最终状态MSB:LSB＝(0:1)编写时出现错误，并以状态MSB:LSB＝(1:0)或MSB:LSB＝(0:0)结束，则由于编写错误，LSB的初始状态“1”可被破坏为“0”，而MSB的初始状态“1”也可能被破坏为“0”。
如上所述，对于LSB被破坏的情况，缓冲器分配模块202分配其中临时存储编写到与单元的LSB相应的页的数据的缓冲器201a和201b。
如果编写的页对应于单元的LSB，则数据复制模块203将数据复制到通过缓冲器分配模块202分配的缓冲器201a和201b。
通过检查在页中是否出现编写错误，坏块管理模块204在出现错误时被分配有与坏块相应的空闲块，然后为了将页复制到分配的空闲块而初始化索引。
在编写错误出现在单元的页中时，坏块管理模块204将通过数据复制模块203复制到缓冲器201a和201b中的数据编写到与坏块相应的空闲块。
坏块管理模块204检查包括在坏块中的页是LSB还是MSB。如果在图5中示出的MSB的数据被破坏，也就是说，如果出现错误的页对应于MSB，则参照数据缓冲器205，出现编写错误的页的数据被编写到空闲块中。
MLC的NOP是1，这不同于SLC的NOP。因此，不是像现有技术那样直接复制出现错误的页的数据，而是考虑存储相应数据的数据缓冲器205来将出现错误的页的数据复制到空闲块中。
图6是示出根据本发明示例性实施例的管理MLC闪存中的坏运行时间块的方法的流程图，为便于描述将使用图2所示的设备。
作为参考，将做如下假定：MSB和LSB的所有数据被破坏，示出的闪存被划分成用户分区210和将替换在用户分区210中出现的坏块211的保留分区220，页4N+0(211a)、4N+1(211b)、4N+2(211c)和4N+3(211d)被包括在同一单元中。
另外，当假定页4N+0(211a)和4N+1(211b)是LSB，4N+2(211c)和4N+3(211d)是MSB，错误出现在页4N+2(211c)并且在图6中N是M/4时，N和M是可选数量的整数。
缓冲器分配模块202分别为包括在单元的LSB中的页分配缓冲器201a和201b(S601)。
在操作S601之后，数据编写模块206将存储在数据缓冲器205中的数据编写到页M(S602)。
在操作S602之后，数据复制模块203确定页M是否是4N+0，也就是说，是否是单元的LSB(S603)。如果确定页M是4N+0，则存在于数据缓冲器205中的相应数据被复制到缓冲器(S604)。
如果确定页M不是4N+0，则数据复制模块203检查页M是否是4N+1，也就是说，它是否是单元的LSB(S605)。如果确定页M是4N+1，则存在于数据缓冲器205中的相应数据被复制到缓冲器(S606)。
在操作S604和S606之后或者如果确定页M不是4N+1，则坏块管理模块204检查页M的编写错误(S607)。
在操作S607之后，如果没有编写错误，则坏块处理完成。如果有编写错误，则通过坏块管理模块204来从保留分区220分配一个空闲块211(S608)。
在操作S608之后，坏块管理模块204将用于复制页的索引(i)初始化为0(S609)。
在操作S609之后，坏块管理模块204确定页M是否是4N+2并且页i是否是4N+0(S610)。如果确定页M是4N+2并且页i是4N+0，则存储在缓冲器1201a中的数据被编写到空闲块221的页i(S611)。
如果确定页M不是4N+2并且页“i”不是4N+0，则坏块管理模块204确定页M是否是4N+3以及页“i”是否是4N+1(S612)。如果确定页M是4N+3并且页“i”是4N+1，则存储在缓冲器2 201b中的数据被编写到空闲块221的页“i”(S613)。
如果确定页M不是4N+3并且页“i”不是4N+1，则坏块管理模块204确定页“i”是否是页M(S614)。如果确定页“i”是页M，则存储在数据缓冲器205中的数据被编写到空闲块221的页“i”(S615)并且完成坏块处理。
如果确定页“i”不是页M，则坏块管理模块204将坏块210的页“i”复制到空闲块220的页“i”(S616)。
在操作S616、S611或S613之后，坏块管理模块204确定页“i”是否是块的最后页(S617)。如果确定页“i”不是最后页，则“i”增加1(S618)，然后操作S610被再次执行。
如果在操作S617确定页“i”是块的最后页，则块处理完成。
如上所述，管理MLC闪存中的坏运行时间块的方法和设备产生下述效果中的一个或多个。
本发明的示例性实施例通过下述方法允许坏块被正常处理，所述方法为：在处理坏块的同时通过使包括在同一单元中的页之间出现的冲突最小化来防止没有出现错误的页的数据的破坏，并通过考虑允许的NOP来确保数据信任。

Claims (16)

1.一种用于管理多层单元闪存中的坏运行时间块的设备，所述设备包括：
缓冲器分配模块，分配临时存储编写到单元的最低有效位的数据的缓冲器；
数据复制模块，将编写到单元的最低有效位的数据复制到由缓冲器分配模块分配的缓冲器；
坏块管理模块，如果在所述单元的页中出现编写错误，则将由数据复制模块复制的数据编写到空闲块中。
2.如权利要求1所述的设备，还包括：数据缓冲器，存储编写到所述单元的页的数据。
3.如权利要求1所述的设备，其中，通过确定在页中是否已经出现了编写错误，如果出现错误，则坏块管理模块被分配空闲块。
4.如权利要求1所述的设备，其中，坏块管理模块对用于复制页的索引初始化。
5.如权利要求1所述的设备，其中，坏块管理模块通过确定包括在坏块中的页是最低有效位还是最高有效位来对数据进行编写。
6.如权利要求2所述的设备，其中，通过参照数据缓冲器，坏块管理模块将其中已经出现编写错误的页的数据复制到空闲块。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述其中已经出现编写错误的页是所述单元的最高有效位。
8.如权利要求1所述的设备，其中，缓冲器分配模块保持缓冲器直到由坏块管理模块编写的数据被完成编写为止。
9.一种管理多层单元闪存中的坏运行时间块的方法，所述方法包括：
分配临时存储编写到单元的最低有效位的数据的缓冲器；
将编写到单元的最低有效位的数据复制到分配的缓冲器；
在所述单元的页中出现编写错误时，将复制到缓冲器的数据编写到空闲块中。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在编写期间，通过确定在页中是否已经出现了编写错误，如果出现错误，则分配空闲块。
11.如权利要求9所述的方法，其中，在编写期间对用于复制页的索引初始化。
12.如权利要求9所述的方法，其中，在编写期间，通过确定包括在坏块中的页是最低有效位还是最高有效位来对数据进行编写。
13.如权利要求9所述的方法，其中，在编写期间，通过参照数据缓冲器，将其中已经出现编写错误的页的数据复制到空闲块。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在编写期间，所述其中已经出现编写错误的页是所述单元的最高有效位。
15.如权利要求9所述的方法，其中，保持缓冲器直到完成了数据的编写。
16.一种其上记录有用于执行下述方法的程序的计算机可读记录介质，所述方法用于管理多层单元闪存中的坏运行时间块，所述方法包括：
分配临时存储编写到单元的最低有效位的数据的缓冲器；
将编写到单元的最低有效位的数据复制到分配的缓冲器；
如果所述单元的页中出现编写错误，则将复制到缓冲器的数据编写到空闲块中。
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