CN101192195B - 电子硬盘的存储空间的分组管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电子硬盘的存储空间的分组管理方法，将电子硬盘的快闪存储器的一定数量的块设定为一组，且所述设定的一组的块的数量写入只读存储器，所述电子硬盘与外部的数据处理装置连接并初始化，当电子硬盘读取数据时，所述固件程序在静态随机存储器内建立当前需要读写的块所在的一组的查找表，所述查找表对应建立该组内的块的逻辑地址与物理块号的对应关系。由上所述，本发明将电子硬盘的快闪存储器的块进行分组管理的方式，仅需在静态随机存储器内建立一组快闪存储器的块的查找表，即可进行该组内的块进行便捷的数据读写操作，占用系统资源少，简化电子硬盘的数据读写操作。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种存储装置的存储空间的管理方法，尤其涉及一种电子硬盘的存储空间的分组管理方法。
【背景技术】
电子硬盘采用快闪存储器(Flash Memory)作为存储介质，因其数据安全性和低成本，且便于携带，在消费类电子产品中得到广泛应用。然而，在大容量的电子硬盘中，数据读取的操作时间长，降低了电子硬盘的数据存储效率，且大容量的电子硬盘的每一次数据读取操作需占用大量的系统资源，从而降低电子硬盘的使用性能。
一般，在现有的电子硬盘的应用中，采用增加电子硬盘的内部的静态随机存储器(SRAM，Static Random AccessMemory)的容量，从而增加电子硬盘的处理能力的方式来提高电子硬盘的读取速度。
上述解决方案必然导致电子硬盘的成本增加，从而不利于电子硬盘的推广应用。
从而，提供一种适宜广泛应用的低成本的电子硬盘的存储空间的管理方法，提高电子硬盘的读写性能，则成为当前电子硬盘发展的迫切需要。
【发明内容】
本发明提供一种电子硬盘的存储空间的分组管理方法，占用系统资源少，提高数据读写的操作效率，降低成本。
为实现上述发明目的，本发明提供一种电子硬盘的存储空间的分组管理方法，所述电子硬盘包括中央处理器、只读存储器、接口控制器、静态随机存储器及快闪存储器，所述中央处理器与只读存储器、静态随机存储器及接口控制器连接，所述只读存储器存储电子硬盘的固件程序并控制电子硬盘的数据读写，所述接口控制器与外部的数据处理装置连接并传输数据。所述快闪存储器包括若干的块，所述快闪存储器的一定数量的块设定为一组，且所述的一组的快闪存储器的块的容量写入只读存储器，所述电子硬盘与外部的数据处理装置连接并初始化，当电子硬盘读取数据时，包括如下的步骤：
(1)所述固件程序在静态随机存储器内建立当前需要读写的块所在的一组的查找表，所述查找表对应建立该组内的块的逻辑地址与物理块号的对应关系，所述固件程序根据该查找表来实现所需读写的块的逻辑地址与物理块号的动态映射；
(2)需读写的数据是否存在当前组内的块？若是，则进行该数据的读写操作，当读写的块不存在当前的查找表内所建立的组内时，进入下一步骤；
(3)所述固件程序在静态随机存储器内重新建立所需读取的块所在的第二组的查找表，并对第二组内的块进行数据读写操作。
由上述可知，本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法，通过 将电子硬盘的快闪存储器的块进行分组管理的方式，仅需在静态随机存储器内建立一组快闪存储器的块的查找表，即可进行该组内的块进行便捷的数据读写操作，占用系统资源少，简化电子硬盘的数据读写操作，当需读写的块不在该组内时，再重新建立第二组的块的查找表，每次仅仅需在静态随机存储器内存储一组的快闪存储器的块的查找表的信息，从而有效利用静态随机存储器的有限存储空间而不增加电子硬盘的成本，提高电子硬盘的使用性能的同时降低电子硬盘的成本。
【附图说明】
图1是本发明的电子硬盘的结构示意图。
图2是本发明电子硬盘与外部数据处理装置连接并进行数据读写操作的方法流程。
图3是本发明电子硬盘的快闪存储器的块划分为组及一组内的块所对应建立的查找表。
【具体实施方式】
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例，对本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1，本发明的电子硬盘包括设有数据接口的接口控制器、快闪存储器、中央处理器、只读存储器和静态随机存储器。只读存储 器内部设有固件程序，该固件程序存储电子硬盘读写控制数据和程序。接口控制器的接口可以采用通用的串行数据接口规范，如SATA接口、USB接口规范等。在具体实施例中，本发明电子硬盘设有若干的快闪存储器，每一快闪存储器包括若干的块，每一个块包括用于存储数据的数据存储区、标识每一个块的物理块号及相应分配给该块的逻辑地址，当数据存储区存储有数据时，该数据存储区标识为数据块，当数据存储区未存储数据而等待数据写入时，该数据存储区标识为空闲块，此时，该空闲块不分配逻辑地址。
在本发明的具体实施例中，快闪存储器采用NAND型快闪存储器，每一个快闪存储器分为若干个块，块是快闪存储器擦除时的最小单位，通常包括16页或32页，或者因不同型号的快闪存储器而不同。页是快闪存储器编程和读出的最小单位，通常是(512+16)字节或(2048+64)字节，或者因不同型号的快闪存储器而不同。在本具体实施例中，一个块的容量大小是64K字节，
本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法基于现有电子硬盘的存储空间的结构，将快闪存储器内的块划分为若干的组进行管理，在具体实施例中，可根据静态随机存储器的存储空间大小进行设定，如，可设定为每组1024个块，或设定为每组256块，在本具体实施例中，设定每组为2048个块，从而每组的容量为2048×64K字节，即128M字节的容量。所设定的每组的块的数量写入只读存储器的固件程序中，从而固件程序在电子硬盘的初始化后即控制电子硬盘的每组的块的数量。每组的容量为每组内设定的块的数量如表1所示：
表1
| 总块数(每组) | 256 | 512 | 1024 | 2048 |
| 数据块(最大) | 250 | 500 | 1000 | 2000 |
| 空闲块(最小) | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 失效块(最大) | 5 | 11 | 23 | 47 |
在表1中，每组内的块包括数据块，空闲块或者失效块。若数据存储区损坏不能进行数据的读写操作，则该数据存储区就成为了失效块，当空闲块的数量达到上述表1中的最大值时，则快闪存储器的管理就会失效。为了方便处理失效块，本发明的电子硬盘的固件程序不给该失效块分配一个固定的物理块号，而数据块都会将组内的逻辑地址存放在块内第一页里的附加空间内，并不是所有的逻辑块都指定了对应的物理地址，只有存储有数据的块的逻辑地址会被分配给对应的物理块号。当然，每组内的块的容量时，则需要增加静态随机存储器的容量。
以每组内的快闪存储器的块的数量是2048个(2048块/组)为例，则每个块在组内的逻辑地址的最大值是1999，每个块在组内的物理地址的最大值是2047。当然，也可以采用每组1024或256个块，这样可以占用更少的静态随机存储器的资源。
请同时参阅图2及图3，本发明电子硬盘与外部的数据处理装置连接后，固件程序进行初始化，当需进行数据读写时，固件程序将所要读写的块所在的一组内的快闪存储器的块的逻辑地址与物理块号读入静态随机存储器内，并在静态随机存储器内建立一个逻辑地址与物理块号的对应关系的查找表。在系统需要读写该组内的块的数据时， 通过查找表即可查找要读写的块的逻辑地址所对应的物理块号，从而方便地进行数据的读写操作。当需要进行数据读写操作的块不在当前的组内时，静态随机存储器需重新建立需要访问的块所在的第二组的逻辑地址与物理块号一一对应的查找表。在具体实施例中，本发明每一个块在查找表中的占用空间2字节，因此，设定一个组内有2048个块，则查找表的大小是2×2048＝4K字节；如果一个组内有1024个块，查找表的大小就是2K字节，由此可知，仅占用2K的静态随机存储器的容量空间即可对2048个块进行数据读写操作。由此，一个16G字节容量的电子硬盘，包括256K个块，则仅需要建立2×256K＝512K个字节的查找表就可对该16G字节的电子硬盘进行数据读写操作，占用较少的系统资源即可进行便捷的电子硬盘的存储空间的管理。
此外，本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法是将每一快闪存储器作为独立的单元进行管理，即，本发明的分组管理方法，仅将独立的一个快闪存储器的块进行分组管理，而不会出现一组的查找表内建立的块的对应信息包括两个快闪存储器的块的情况。在具体实施例中，根据每一快闪存储器的容量的大小进行分组区分，静态随机存储器的容量需能存储每一组的容量根据大小，如，一快闪存储器的大小为128M，则将该快闪存储器区分为一组即可。
在本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法中，存储于静态随机存储器内的每一组的块的查找表是采用动态磨损平衡算法(WearLeveling)将逻辑地址动态的映射到物理块号的块。动态磨损耗算法 保证快闪存储器内所有单元的被擦写次数在一个相同的水平上，能避免应用软件重复擦写快闪存储器内某一固定物理块而导致的快闪存储器损坏。
综上所述，本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法，通过在静态随机存储器内建立的一组的块的物理块与物理块号相对应的查找表，从而仅仅通过该查找表而对该组内的块进行数据读写操作，简化存储块的管理，仅仅通过存储块的标识建立的查找表，节省数据操作时间，提升电子硬盘的管理效率。
本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法，适用于大容量的电子硬盘，提高电子硬盘的数据读写性能。本发明电子硬盘的存储空间的分组管理方法利用电子硬盘的内部的静态存储器的有限存储空间，仅仅在静态随机存储器内存入一组的快闪存储器的块即可便捷地进行针对该组内的块进行数据读写操作，提高电子硬盘的读写性能的同时而不增加电子硬盘的成本，符合当前电子硬盘的发展需要，便于电子硬盘的推广应用。
Claims (8)
1.一种电子硬盘的存储空间的分组管理方法，所述电子硬盘包括中央处理器、只读存储器、接口控制器、静态随机存储器及快闪存储器，所述中央处理器与只读存储器、静态随机存储器及接口控制器连接，所述只读存储器存储电子硬盘的固件程序并控制电子硬盘的数据读写，所述接口控制器与外部的数据处理装置连接并传输数据，所述快闪存储器包括若干的块，所述快闪存储器的一定数量的块设定为一组，且所述设定的一组的块的数量写入只读存储器，所述电子硬盘与外部的数据处理装置连接并初始化，当电子硬盘读取数据时，包括如下的步骤：
(1)所述固件程序在静态随机存储器内建立当前需要读写的块所在的一组的查找表，所述查找表对应建立该组内的块的逻辑地址与物理块号的对应关系，所述固件程序根据该查找表来实现所需读写的块的逻辑地址与物理块号的动态映射；
(2)需读写的数据是否存在当前组内的块？若是，则进行该数据的读写操作，当读写的块不存在当前的查找表内所建立的组内时，进入下一步骤；
(3)所述固件程序在静态随机存储器内重新建立所需读取的块所在的第二组的查找表，并对第二组内的块进行数据读写操作。
2.根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的快闪存储器为NAND型快闪存储器。
3.根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的快闪存储器的一个块在所述查找表中的建立的查找信息占用2字节容量的存储空间。
4.根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的一组的块的存储容量为128M字节的容量。
5.根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的一组是以每一快闪存储器作为独立的一个单元进行管理。
6.根据权利要求5所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的一组的容量小于所述电子硬盘的静态随机存储器的容量。
7.根据权利要求6所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述的一组包括所述快闪存储器的2048个块。
8.根据权利要求7所述的电子硬盘的存储空间的分组管理方法，其特征在于：所述2048个块最大包括2000个已写入数据的数据块，至少包括1个未写入数据的空闲块，最大包括47个失效块。
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