CN101299349A - 非易失性存储装置的清除操作方法及相关电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种非易失性存储装置的清除操作方法及相关电子装置，该电子装置具有休眠模式以及操作模式，在电子装置进入休眠状态之前会发出清除命令至存储器控制器来控制非易失性存储装置。估计休眠时间与预定临界值进行比较以决定是否进行清除操作来释放非易失性存储装置的空间。此外，当电子装置从休眠模式回到操作模式时，检查清除操作是否完成。如果清除操作还没有完成，则当电子装置要再次进入休眠模式时，发出另一清除命令，以避免中断所造成的干扰，使得电子装置不会在不必要的重复清除与恢复操作上浪费时间，同时可以使用单一存储库闪存作为通信系统的存储装置，有利于降低整体成本。

Description

非易失性存储装置的清除操作方法及相关电子装置
技术领域
本发明是关于管理非易失性存储装置的方法及电子装置，特别是关于一种管理非易失性存储装置的清除操作的方法及电子装置。
背景技术
闪存(flash memory)为允许数据多次写入、读取以及清除操作的存储器装置。且存储在闪存中的数据即使在电源关闭时仍然存在。因为具有这些优点，闪存已广泛地被应用在个人计算机以及手机等电子设备上。闪存能够被设计为具有单一存储库(single-bank)或多重存储库(multiple-banks)的存储装置。图1为相关技术的多重存储库闪存100的示意图。如图1所示，多重存储库闪存100将闪存矩阵划分为多个存储库A～D。在这种设计下，当某些存储库的数据正在被清除或被写入时，其它存储库的数据可以被读取。有时程序代码与数据会被存储在不同的存储库中，以使得程序代码的执行与数据的写入可以同时进行，举例来说，程序代码被存储在具有7MB存储空间的分区(partition)A～C中，数据被存储在有1MB存储空间的分区D内。在本实施例中，如果存储在分区D的数据正在被写入或清除，存储在分区A～C的程序代码仍然可以被读取并执行。
但是，在上述多重存储库闪存的架构中，闪存100被分为多个分区，而这些分区被当作是存取的限制。举例来说，如果6MB的程序代码与2MB的数据需要被存储在多重存储库闪存100中，明显地，多重存储库闪存100会因为每个分区的存储空间限制而不再可用。另外，在多重存储库闪存100中，每一个存储库都会与一个内部状态机(internal state machine，ISM)关联，以通过内部状态机来控制多重存储库闪存100的运作，这样将会导致较高的生产成本。
请参考图2，图2为相关技术的单一存储库闪存200的示意图。如图2所示，单一存储库闪存200没有被分区。因此，当存取单一存储库闪存200时，数据以及程序代码并不会被限制存储在特定空间中。也就是说，只要有闲置空间，数据以及程序代码可以被存储在单一存储库闪存200的任何存储空间。另外，因为单一存储库闪存200只有一个存储库，所以只需要一个内部状态机，因此生产成本也比较低。
但是，单一存储库闪存200也有缺点，也就是说，读取、写入以及清除操作不可以同时进行。这增加了处理上的时间耗费。
请参考图3，图3为图1所示的多重存储库闪存100与图2所示的单一存储库闪存200的运作示意图。如图3所示，对多重存储库闪存100来说，清除与读取操作可以在同时间不同存储库执行；而在单一存储库闪存200中，读取和清除操作则需要轮流执行。一般来说，读取操作所需时间比清除或写入操作所需的时间短，因此，当某些读取操作需要被执行时，正在执行中的清除操作会暂停，直到读取操作完成执行后，该清除操作才可以恢复运行。
通常暂停及恢复操作的时间会有限制。如果暂停时间或恢复操作时间超过了时间限制，则闪存中正在进行暂停操作的存储库会失去作用(fail)。清除间隔时间(清除脉冲周期T)也有限制。一般来说，清除脉冲周期T需要大于10毫秒(ms)。但是，在一些嵌入式系统中通常会产生周期性中断(regularinterrupt)。举例来说，在全球移动通信系统(GSM)/全球卫星定位系统(GPRS)通信系统中，周期性中断的间隔时间为4.615毫秒。4.615毫秒小于10毫秒的限制，这会导致清除脉冲周期T太短，也影响了单一存储库闪存在全球移动通信系统及全球卫星定位系统通信系统中的使用。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种非挥发性存储装置的清除操作方法及相关电子装置。
本发明提供了一种电子装置，其具有休眠模式与操作模式，电子装置包含：非易失性存储装置，例如或非型闪存装置；存储器控制器，用来控制非易失性存储装置的读取操作、写入操作以及清除操作；以及处理器，用来在处理器进入休眠模式之前，发出清除命令至存储器控制器以执行非易失性存储装置的清除操作。
本发明提供了一种非易失性存储装置的清除操作方法，用来处理具有休眠模式与操作模式的电子装置中的非易失性存储装置，非易失性存储装置除了可被清除外，也可被读取以及写入。非易失性存储装置的清除操作方法包含：在使电子装置进入休眠模式之前，发出清除命令至存储器控制器来执行非易失性存储装置上相关的清除操作；以及使电子装置进入休眠模式。
本发明提供的非易失性存储装置的清除操作方法及相关电子装置，通过在电子装置进入休眠模式之前发出清除命令至存储器控制器，以在电子装置进入休眠模式后执行非易失性存储装置上相关的清除操作；以避免中断所造成的干扰，使得电子装置不会在不必要的重复清除与恢复操作上浪费时间，同时可以使用单一存储库闪存作为通信系统的存储装置，有利于降低整体成本。
附图说明
图1为相关技术的多重存储库闪存的示意图。
图2为相关技术的单一存储库闪存的示意图。
图3为图1所示的多重存储库闪存与图2所示的单一存储库闪存的运作示意图。
图4为本发明一实施例的手机的简单功能方框图。
图5为本发明一实施例的管理单一存储库闪存的流程图。
具体实施方式
本发明的第一较佳实施例提供了具有休眠模式(sleep mode)与操作模式(operation mode)的电子装置。与停留在操作模式相比较，电子装置为了省电会在休眠模式时关机或暂时关闭一些电路。电子装置具有非易失性存储装置、存储器控制器以及处理器。存储器控制器是用来控制非易失性存储装置，可以是有限状态机(finite state machine)的内部简单电路或是执行相关程序代码的复杂控制电路。处理器被设计为当要进入休眠模式时，能够发出清除命令到存储器控制器。依据清除命令，存储器控制器在非易失性存储装置上执行相关的清除操作。
一般来说，当接收到中断信号时，处理器会从休眠模式回到操作模式。当中断事件发生时，清除操作(例如清除100个数据区块(block))可能没有完成(例如只有40个数据区块被清除)。如果发生这种情况，处理器会记录此状态并当处理器再次进入休眠模式时，发出另一清除命令至存储器控制器。另外，可以用一个清除队列来存储要执行的清除任务。清除队列的项目(entry)可以指出非易失性存储装置上需要被清除的某些数据区块。当非易失性存储装置因为数据区块还没有释放完而造成存储器空间不足时，会维持“虚拟(shadow)”内存空间以供使用。当非易失性存储装置通过清除操作得到足够的数据存储空间之后，虚拟内存空间的内容会更新到非易失性存储装置。
此外，清除操作会有多个步骤，包括初始化、由电荷泵产生电流、以及将电流应用到指定的存储单元上。这些步骤会花费较多时间(例如10毫秒)，而且可能会因为处理其它事件而中断。如果处理器在进入休眠模式之前先估计处理器将停留在休眠模式的时间，则估计的休眠时间会与临界值(例如以上所述的10毫秒)比较，以决定是否发出清除命令至存储器控制器。通过上述方法，处理器就不会在不必要的重复清除与恢复操作上浪费时间。
上述电子装置的设计适用于便携式装置的设计，特别适合应用在接收周期性中断信号的移动电话中。举例来说，在全球移动通信系统下的移动电话，在操作模式下每4.615毫秒便接收一次中断信号，在本例中，如果存储在或非型闪存装置(NOR flash)的相同存储库的程序代码以及用户数据(例如照片图像)需要进行清除操作以释放存储器空间，则会因为在操作模式下清除操作常常被中断而很难有效地完成清除操作。在本发明的设计下，清除操作可以在休眠模式下执行，在休眠模式下，全球移动通信系统的移动电话就不需要处理周期性中断。因此，即使使用具有单一存储库的非易失性存储装置来存储程序代码及用户数据，通过有效清除操作释放出的存储器空间仍然是足够的。
上述实施例可以通过不同方式来加以实现。举例来说，非易失性存储装置的驱动程序可发出清除命令以指示相对应的存储器控制器(其可由内部有限状态机来实现)来执行非易失性存储装置上的清除操作。以下将详细说明此实施例的多个例子。
请参考图4，图4为本发明一实施例的手机400的简单功能方框图。如图4所示，手机400包含中央处理器(central process unit，CPU)420、单一存储库闪存410、随机存取存储器(random access memory，RAM)430以及总线(bus)。单一存储库闪存410存储数据414以及程序代码411、412、413。单一存储库闪存410具有足够的容量存储更多的数据以及程序代码。中央处理器420可执行程序代码并通过总线从单一存储库闪存410提取数据以执行某些预定的功能，例如允许用户接听电话或选择某些功能、以及与基地台通信。一般来说，随机存取存储器430具有比单一存储库闪存410更佳的存取效率。因此，在一些应用上，存储在单一存储库闪存410上的程序代码先通过总线被加载到随机存取存储器430中，然后由中央处理器420执行，这样就可以达到较佳的效率。请注意，在本实施例中，随机存取存储器430为可选(optional)装置。换句话说，中央处理器420也可以直接执行单一存储库闪存410内的程序代码，这也包含在本发明的范围内。
另外，图4所示的程序代码411～413是用来管理单一存储库闪存410。其它用途的程序代码(例如用以支持上述手机400与基地台的间通信的程序代码)是所属技术领域中的技术人员所知道的，因此在图4中不再介绍。另外，这些装置的操作以及程序代码描述如下。
请参考图5，图5为本发明一实施例的管理图4所示的手机400中的单一存储库闪存410的流程图，其包含以下步骤：
步骤500：开始；
步骤502：是否有足够时间执行清除操作？如果时间足够，执行步骤504；否则，执行步骤506；
步骤504：发出清除/恢复命令；
步骤506：将系统切换到休眠模式；
步骤508：是否有中断信号或休眠逾时？如果有中断信号或休眠逾时，执行步骤510；否则，持续等待直到有中断信号或休眠逾时的触发；
步骤510：将系统由休眠模式切换到操作模式；
步骤512：清除操作是否完成？如果清除操作完成，执行步骤516；否则，执行步骤514；
步骤514：发出暂停命令；
步骤516：结束。
当手机400处于闲置状态一段时间后，手机400会从操作模式切换到休眠模式。首先，在手机400切换到休眠模式前，中央处理器420执行程序代码411以检测休眠模式下的休眠持续时间(步骤502)。如上所述，清除脉冲周期有10毫秒的限制。很明显，如果休眠持续时间小于10毫秒，则休眠持续时间就不足以执行任何清除操作。因此，如果休眠持续时间超过10毫秒，则中央处理器420执行程序代码412以发出清除/恢复命令。请注意，产生清除命令的原因是单一存储库闪存410中的数据区块需要被清除。产生恢复命令的原因是前一休眠持续时间的清除操作还没有完成。接着，中央处理器420执行程序代码413以将手机400切换到休眠模式(步骤506)。因此，在接下来的休眠模式中，单一存储库闪存410的至少一个数据区块会被清除。
另一方面，如果休眠持续时间不足，则中央处理器420会直接执行程序代码413以将手机400切换至休眠模式(步骤506)。在本例中，如果接下来的休眠持续时间小于10毫秒，单一存储库闪存410在接下来的休眠模式将不会进行任何的清除操作。
接着，手机400会在两种情况下退出休眠模式：第一种情况是手机400接收到中断信号(例如，用户按下手机400的按钮，手机400需要产生响应)；第二种情况是已经超过了休眠持续时间。
如果满足上述两种情况之一，中央处理器410会执行程序代码413以将手机400从休眠模式切换回操作模式(步骤510)。如前所述，当手机400运行在操作模式时，手机400接收周期性的中断信号，因此单一存储库闪存410无法被清除。因此当手机400回到操作模式时，就需要暂停剩余的清除操作。
在本实施例中，中央处理器410执行程序代码以发出暂停命令来暂停清除操作(步骤514)，剩余的清除操作会在接下来的一次或多次的休眠持续时间完成(步骤516)。当然，如果全部的清除操作在前一次的休眠期间已经执行完毕，则手机400会正常地运作直到需要另一次的清除操作。
从以上描述的内容中，可以清楚了解本发明可以清除手机内的单一存储库闪存。换句话说，本发明使得单一存储库闪存的使用不会受到中断信号的干扰。
一般来说，因为闪存的清除操作复杂而且需要较多的操作时间，存储在闪存内的数据并不是真的被清除。而是闪存利用旗标(flag)来标示出需要被清除的数据在存储器空间的位置。依照此方法，数据就不需要立刻被清除，而是在闪存可以被清除的时候再进行清除操作。
显然，这些将要被清除的数据在被清除之前仍然会占据闪存很大的存储空间。但是在某些情况中，可能会有其它数据被写入单一存储库闪存，而被写入的数据大小可能会大于单一存储库闪存中剩余的存储空间。也就是说，单一存储库闪存中的数据需要先被清除以便有足够空间存储新的数据。因此，在本实施例中，欲写入的数据会先被存储在虚拟内存中以作为缓冲。例如，数据首先被存储在随机存取存储器430中，然后，如果单一存储库闪存410中有足够的数据区块被清除，则数据便被写入到单一存储库闪存410中。
此外，本发明并不限制程序代码411～413的执行方式，换句话说，中央处理器420可以直接在单一存储库闪存410中执行程序代码411～413；或中央处理器420首先从单一存储库闪存410中加载程序代码411～413到随机存取存储器430，接着在随机存取存储器430内执行程序代码411～413。这些设计变化均在本发明的范围内。
请注意，在以上揭露的内容中，清除操作只是作为较佳实施例，也就是说，本发明也可以适当地在休眠模式下程序化单一存储库闪存，以避免中断所造成的干扰。这种设计变化属于本发明的范围内。
此外，请注意手机只是作为本发明的一个较佳实施例，其不是本发明的限制。换句话说，本发明的非易失性存储器的清除操作方法以及单一存储库闪存可以用在多种无线通信系统上。例如，本发明可以用在全球移动通信系统或全球卫星定位通信系统中。
此外，闪存也是作为本发明的一个较佳实施例，其不是本发明的限制。也就是说，本发明的方法可以用在管理(清除或是程序化)其它类型的非易失性存储器中，而这些也属于本发明的范围内。
与相关技术比较，本发明可以适当地管理单一存储库闪存以使得单一存储库闪存在运行时不被通信系统的干扰所影响。换句话说，本发明可以使用单一存储库闪存来作为通信系统(例如手机)的存储装置。因此，手机的整体成本可以下降。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围应与权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种电子装置，其具有休眠模式与操作模式，其特征在于，所述电子装置包含：
非易失性存储装置；
存储器控制器，其用来控制所述非易失性存储装置的读取操作、写入操作以及清除操作；以及
处理器，其用来在所述处理器进入所述休眠模式之前，发出清除命令到所述存储器控制器以执行所述非易失性存储装置的清除操作。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述处理器从所述休眠模式回到所述操作模式时，所述处理器在进入所述休眠模式之前检查与发出的所述清除命令有关的所述清除操作是否已经完成；以及如果所述清除操作未完成，则当所述处理器再次进入所述休眠模式之前，所述处理器发出另一清除命令以继续所述清除操作。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述处理器是依据估计休眠时间是否大于预定临界值来决定在进入所述休眠模式前是否发出所述清除命令。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，进行所述非易失性存储装置的清除操作的时间大于所述处理器所接收及处理一个周期性中断的时间。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述处理器处理无线通信，以及所述周期性中断是用于所述无线通信。
6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述无线通信包含全球移动通信系统。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述非易失性存储装置为或非型闪存装置，用来存储供所述处理器执行的多个程序代码，且所述多个程序代码中的驱动程序包含所述清除命令。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述驱动程序维持一个清除队列，用来记录在所述非易失性存储装置中需要被清除的数据区块。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述驱动程序在另一存储装置中维持虚拟内存空间，以在所述非易失性存储装置的必需空间被所述清除操作释放前使用。
10.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述非易失性存储装置为单一存储库存储装置。
11.一种非易失性存储装置的清除操作方法，其用来处理具有休眠模式与操作模式的电子装置中的所述非易失性存储装置，所述非易失性存储装置除了可被清除外，也可被读取及写入，其特征在于，所述方法包含：
在使所述电子装置进入所述休眠模式之前，发出清除命令至存储器控制器来执行所述非易失性存储装置的相关的清除操作；以及
使所述电子装置进入所述休眠模式。
12.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述方法进一步包含：
估计所述电子装置停留在所述休眠模式的估计休眠时间；以及
根据所述估计休眠时间是否大于预定临界值来决定是否发出所述清除命令。
13.如权利要求12所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述方法进一步包含：
当所述电子装置从所述休眠模式回到所述操作模式时，检查在所述电子装置进入所述休眠模式之前，与所发出的所述清除命令有关的所述清除操作是否已经完成；以及
如果所述清除操作未完成，则当所述处理器再次进入所述休眠模式之前，发出另一清除命令。
14.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，进行所述非易失性存储装置的清除操作的时间大于所述电子装置所接收及处理一个周期性中断的时间。
15.如权利要求14所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述电子装置是无线通信装置。
16.如权利要求15所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述无线通信装置兼容于全球移动通信系统标准。
17.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述非易失性存储装置是或非型闪存装置。
18.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述方法进一步包含：
在另一存储装置中维持虚拟内存空间，以在所述非易失性存储装置的必需空间被所述清除操作释放前使用。
19.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述非易失性存储装置是单一存储库存储装置。
20.如权利要求11所述的非易失性存储装置的清除操作方法，其特征在于，所述存储器控制器包含状态机电路。
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