CN101281788A

CN101281788A - 闪存系统及其控制方法

Info

Publication number: CN101281788A
Application number: CNA2007100968826A
Authority: CN
Inventors: 张毓安; 欧阳志光; 王智麟
Original assignee: Phison Electronics Corp
Current assignee: Phison Electronics Corp
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-08

Abstract

本发明揭示一种闪存系统，包括一组页数，每页由不同容量的多个存储区域所组成；一读取/写入控制器，用以控制其中一页的数据读取或写入；一错误修正单元，包含至少两个错误修正码(Error Correction Code，ECC)引擎，每个引擎可编码或译码数据用以执行错误检测和错误修正；及一ECC判断单元，用以在预设条件基础上选取一适当ECC引擎。

Description

闪存系统及其控制方法

技术领域

本发明是关于一种闪存，尤指一种闪存系统及其控制方法。

背景技术

在过去的数十年间，错误修正和错误检测的问题有实际可行的重要性。错误检测和修正可在传送方传输到接受方的过程中检测因涂改或其它损伤造成的错误，并同时定位和修正错误。为了解决上述问题而产生了错误修正码(Error Correcting Code，ECC)。ECC使用于如闪存和动态随机存取存储的计算机数据储存设备和数据传输中。例子包含汉明码(Hamming code)、里德所罗门码(Reed-So1omon code)、博斯-查德胡里码(Bose-Chaudhuri-Hocquenham，BCH)、里德米勒码(Reed-Muller code)、二次元格雷码(Binary Golay code)、卷积码(convolutional code)及涡轮码(turbo code)。最简单的错误修正码可修正单一位错误并检测双位错误。其它码则可检测或修正多位错误。ECC通过对抗计算机存储中可能的错误来提高数据准确性和系统正常运行时间。

图1依据先前技术说明快闪文件系统中虚拟对实体地址的转换。实体地址空间13是由实际上是抹除区的实体单元111所组成，意即：可被抹除的最小区块。每一个实体单元111含有一或多个实体页113，而一页是可被写入的最小区块。虚拟地址空间11是由有等同实体单元大小的虚拟单元121所组成。每一虚拟单元含有一或多个虚拟页123，其大小等同实体页113。当一应用为了读取或写入提供一虚拟地址时，虚拟地址所属的虚拟单元数字将从虚拟地址中摘录。同上所述，一实体页是用以程序设计数据读取的最小单元。换言之，先前技术无法处理小于一页大小的储存数据，像是传统闪存的512字节或NAND闪存的2048字节，并相对地影响闪存的整体可靠度和表现。

另外，错误修正所需时间与错误修正位的长度和错误修正循环中处理的数据位长度有关。一般而言，可通过在错误位置中处理更长位长度的ECC来达到高效率，所谓错误位置意即错误最常发生处，反之亦然。然而，先前存储管理电路，像是美国专利申请第5,937,425号的闪存系统，因为ECC位长度和页数大小受工业标准的限制，使错误修正的经常性消耗相对较高。为了克服先前技术的限制，就需要提供一种更有效利用一页的容量并有效配置ECC的闪存系统及其控制方法。

发明内容

本发明发现了现有装置的某些问题。本发明所揭示效率倍增和其它好处的方法克服了现有错误修正电路系统所无法实现的缺点。本发明的目标是提供一种更有效利用一页的容量并有效配置ECC的闪存系统。

依照本发明的一观点，闪存系统包括每页由不同容量的多个存储区域所组成的一组页数、用以控制其中一页的数据读取或写入的读取/写入控制器、包含至少两个ECC引擎且每个引擎可编码或译码数据用以执行错误检测和错误修正的错误修正单元、及用以在预设条件基础上选取一适当ECC引擎的ECC判断单元。

根据本发明构想，预设条件包括考虑所使用存储区域和所放置的数据特性。

根据本发明构想，ECC有不同的位长度。

根据本发明构想，ECC有不同的编码算法。

根据本发明构想，编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码、及涡轮码。

根据本发明构想，每页包含2048字节。

根据本发明构想，每页包含512字节。

根据本发明构想，错误频繁的存储区域搭配更长位长度的ECC。

根据本发明构想，闪存系统能成为USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。

本发明的另一个目标是提供一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法。

依照本发明的另一观点，一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：将每页分割成有不同容量的多个存储区域；取得数据；在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；及储存数据和ECC输出(通称冗位或同位检查数字)。

根据本发明构想，ECC有不同的位长度。

根据本发明构想，ECC有不同的编码算法。

根据本发明构想，编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码及涡轮编码。

根据本发明构想，每页包含2048字节。

根据本发明构想，每页包含512字节。

依照本发明的另一观点，一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：要求存取储存于存储区域的数据；通过闪存系统存取数据；在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；用选取的ECC修正数据；及输出数据。

根据本发明构想，ECC有不同的位长度。

根据本发明构想，ECC有不同的编码算法。

根据本发明构想，每页包含2048字节。

根据本发明构想，每页包含512字节。

依照本发明的另一观点，一种闪存系统包括每页由相同容量的多个存储区域所组成的一组页数、用以控制其中一页的数据读取或写入的读取/写入控制器、包含至少两个ECC引擎且每个引擎可编码或译码数据用以执行错误检测和错误修正的错误修正单元、及用以在预设条件基础上选取一适当ECC引擎的ECC判断单元。

根据本发明构想，ECC有不同的位长度。

根据本发明构想，ECC有不同的编码算法。

根据本发明构想，编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码涡轮码。

根据本发明构想，每页包含2048字节。

根据本发明构想，每页包含512字节。

根据本发明构想，多个存储区域各有n×512字节的容量，而n是一个自然数。

根据本发明构想，闪存系统包含USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。

依照本发明的另一观点，一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：将每页分割成有相同容量的多个存储区域；取得数据在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；及储存数据和ECC输出(通称冗位或同位检查数字)。

附图说明

熟悉本技术的人员将在阅读结合附图所作的对本发明具体实施方式的详细说明后，将可更清楚了解本发明的上述目的和优点，其中：

图1是现有的在快闪文件系统中实体地址的示意图；

图2是根据本发明的闪存系统的内部结构示意图；

图3是一页的示意图；

图4是根据本发明的数据输入路径的示意图；

图5根据本发明说明数据输入方法的步骤流程；

图6是根据本发明的数据输出路径的示意图；及

图7根据本发明说明数据输出方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明揭示一种闪存系统及其控制方法。熟悉本技术的人员将在通过阅读接以下结合附图对本发明的具体实施方式的详细说明后，将可更了解本发明的上述目的和优点，但本发明并不是被接下来的实施例所限制。

请参考图2，其根据本发明说明闪存系统的较佳内部结构。如图2所示，闪存系统含有一组页数(为了示范用途，所以在附图中只以页20来呈现)、用以控制其中一页数据读取或写入的一读取/写入控制器21、一ECC判断单元22、及一错误修正单元23。错误修正单元23进一步包括ECC引擎231、232、及233。

每页的容量为2112(2048数据域位+64备用字段)字节，及进一步组成不同容量的多个存储区域用以储存数据。储存的数据分割成数段以符合分别的存储区域。替代实施例也可在闪存系统使用不同容量大小的一页。如图2的页20所示，为了清楚说明，存储区域被分别给予区号。如图3所示，每一存储区域可储存带有ECC的数据段，意即，描述在数据段中位序列的冗余信息。另外，分别数据段的ECC也可一并放在每页页尾的冗余部份。根据在预设条件基础上ECC判断单元22的选取，例如考虑所使用的存储区域和所放置的数据特性，错误修正单元23的ECC引擎231、232或233将编码输入的数据及产生冗位。搭配的ECC可以有不同的位长度，如果有检测到错误的话，可用增加额外信息到数据段的方式允许数据段的修正。此外，ECC引擎231、232及233可采纳一些不同的编码算法，例如汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码、及涡轮码等。错误修正单元23是专用以ECC判断单元22方式选取的ECC来编码或译码数据。

请参考图4和图5，其根据本发明说明一种用以控制数据输入方法的步骤。步骤S31是在写入数据到错误修正循环期间的页数之前实施。2112字节容量的页20是被分割成有不同容量的多个存储区域。在此实施例中，共有8个存储区域，区1、区2、区3、...、及区8，且替代实施例也可分割额外的存储区域以进行操作。分割过的每页容量分别是522字节、8字节、522字节、4字节、522字节、4字节、522字节、及8字节。输入的数据也是依照每个存储区域的大小去分割。在图5中步骤S32，输入的数据是传送到ECC判断单元22以从错误修正单元23的ECC引擎231、232、及233中选取适当的ECC引擎。基于考虑所使用的存储区域和所放置的数据特性，此实施例中，里德所罗门码和博斯-查德胡里码是被选取做为编码数据。在步骤S33中，错误修正单元23中ECC引擎231、232及233的其中一个被指示产生有分别冗位的8个不同编码数据段。

每个ECC引擎利用一个特殊的编码算法把数据段重组及编码成冗余格式。更具体而言，编码算法可以依据错误位置在位或符号层作业。因此，通过里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德所罗门码、及博斯-查德胡里码将数据编码，并分割成8段后落在对应的存储区域，而它们对应的ECC分别如下：4个符号、4个位、4个符号、5个位、4个符号、5个位、4个符号、及4个位。在步骤S34，算法基础冗余信息是通过读取/写入控制器21与数据段一起记录，并同时增加到预先定义存储区域的冗余部分，在此部份中，ECC含有可被译码以检测及修正可能因数据传输造成的错误有效冗余信息。

请参考图6及图7，其根据本发明说明一种用以控制数据输出方法的步骤。如图7的步骤S41，当要求读取储存的数据时，连同ECC的数据段由页20的存储区域取得并通过读取/写入控制器21传送到ECC判断单元22，如图6所示。同样地，在图7的步骤S42，ECC判断单元22根据冗余信息决定哪个ECC引擎有使用过。基于ECC判断单元22的选取，产生的ECC通过原本所使用的算法再次计算和译码储存的数据及数据段，意即，如图7步骤S43所示的里德所罗门码和博斯-查德胡里码。接着是步骤S44，在检测出错误，且可被错误修正的情况下，错误修正单元23检测错误存在与否并对页20的储存数据段进行适当修正，如果通过译码ECC的方式没检测出错误的话，代表数据没错误且将被读出，如图7的步骤S45所示。否则，遗漏或错误的位会通过译码的ECC决定，并通过步骤S46所设定的算法方式提供或修正单一位或数个位，并在图7最后一个步骤S47输出修正的数据。

本发明的特性特别适合应用于USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。另外，每页也可被分割成数个相同容量的存储区域，每区有n×512字节的容量，而n是一个自然数。无疑地，替代实施例可能采纳多样性的编码算法或更长位长度的ECC以进行一页的错误修正操作。换言之，为了达到ECC的有效利用和配置，更长位长度或较佳修正能力的ECC可配合来使用及分配其预设条件，例如错误频繁的存储区域，或储存容许零位错误的重要数据。

总而言之，本发明提供一种闪存系统及其控制方法。闪存系统含有分割成不同容量存储区的多页，且此方法在一页中使用多个ECC来控制闪存系统，如在错误位置应用更长位长度的ECC，意即，错误最常发生处，反之也然。不同于传统闪存管理系统，本发明提供一ECC判断单元，依据所使用存储区域和所放置的数据特性，选取适当的ECC。本闪存系统为有效利用ECC进一步纳入至少两个ECC引擎。鉴于ECC位长度和页数大小受工业标准的限制，本发明通过提供一种更有效利用一页的容量、有效配置ECC的闪存系统及其控制方法，并整合完整的闪存系统来成功克服先前技术的限制。

Claims

1. 一种闪存系统，包括：

一组页数，每页由不同容量的多个存储区域所组成；

一读取/写入控制器，用以控制其中一页的数据读取或写入；

一错误修正单元，包含至少两个错误修正码(ECC)引擎，每个引擎可编码或译码数据用以执行错误检测和错误修正；及

一ECC判断单元，用以在预设条件基础上选取一适当ECC引擎。

2. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于预设条件包括考虑所使用存储区域和所放置的数据特性。

3. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于ECC有不同的位长度。

4. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于ECC有不同的编码算法。

5. 根据权利要求4所述的闪存系统，其特征在于编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码及涡轮码。

6. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于每页包含2048字节或512字节。

7. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于错误频繁的存储区域搭配更长位长度的ECC。

8. 根据权利要求1所述的闪存系统，其特征在于闪存系统包括USB随身碟、安全数字(SD)卡、多媒体(MM)卡及快闪随身碟。

9. 一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：

将每页分割成有不同容量的多个存储区域；

取得数据；

在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；及

储存数据和ECC输出。

10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于预设条件包括考虑所使用存储区域和所放置的数据特性。

11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于ECC有不同的位长度。

12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于预设ECC有不同的编码算法。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码及涡轮码。

14. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于每页包含2048字节或512字节。

15. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于错误频繁的存储区域搭配更长位长度的ECC。

16. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于闪存系统包括USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。

17. 一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：

要求存取储存于存储区域的数据；

通过闪存系统存取数据；

在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；

用选取的ECC修正数据；及

输出数据。

18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于预设条件包括考虑所使用存储区域和所放置的数据特性。

19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于ECC有不同的位长度。

20. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于预设ECC有不同的编码算法。

21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码及涡轮码。

22. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于每页包含2048字节或512字节。

23. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于错误频繁的存储区域搭配更长位长度的ECC。

24. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于闪存系统包括USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。

25. 一种闪存系统包括：

一组页数，每页由相同容量的多个存储区域所组成；

一读取/写入控制器，用以控制其中一页的数据读取或写入；

一错误修正单元，包含至少两个ECC引擎，每个引擎可编码或译码数据用以执行错误检测和错误修正；及

一ECC判断单元，用以在预设条件基础上选取一适当ECC引擎。

26. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于预设条件包括考虑所使用存储区域和所放置的数据特性。

27. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于ECC有不同的位长度。

28. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于ECC有不同的编码算法。

29. 根据权利要求28所述的闪存系统，其特征在于编码算法包括汉明码、里德所罗门码、博斯-查德胡里码、里德米勒码、二次元格雷码、卷积码及涡轮码。

30. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于每页包含2048字节或512字节。

31. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于多个存储区域各有n×512字节的容量，而n是一个自然数。

32. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于错误频繁的存储区域搭配更长位长度的ECC。

33. 根据权利要求25所述的闪存系统，其特征在于闪存系统包括USB随身碟、SD卡、MM卡、及快闪随身碟。

34. 一种用以控制有一组页数的闪存系统的方法，包括以下步骤：

将每页分割成有相同容量的多个存储区域；

取得数据；

在预设条件基础上由多个ECC引擎中选取一个适当的ECC；及

储存数据和ECC输出。