CN101443739B

CN101443739B - 数据存储装置及其初始化方法

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Publication number: CN101443739B
Application number: CN2007800175733A
Authority: CN
Inventors: 荒川忠史
Original assignee: Buffalo Inc
Current assignee: Buffalo Inc
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: JP4663577B2; TW200819975A; EP2031515A1; US20090164538A1; EP2031515A4; JP2007310447A; WO2007132931A1; TWI344084B; CN101443739A

Abstract

数据存储装置包括USB连接器、USB控制电路、闪存控制器、以及闪存。当被主机装置格式化后重新接通电源时，闪存控制器将存储在BIOS参数块区域中的FAT数目数据强制性地从“2”改写为“1”。由此，主机装置就会认为只存在一个FAT区域，因此可提高通过被主机装置进行格式化处理而生成多个管理表的数据存储装置的数据写入效率。

Description

数据存储装置及其初始化方法

技术领域

本发明涉及数据存储装置的初始化技术，该数据存储装置存储从主机装置传送过来的数据。

背景技术

作为存储从计算机等主机装置传送过来的数据的存储装置，有硬盘驱动、存储卡、或USB闪存等各种装置。一般将被称作FAT的文件系统作为应用于这些存储装置的文件系统。在基于该FAT文件系统进行的初始化(格式化)处理中，将被称作文件分配表的管理表存储在数据存储装置内。在该文件分配表中，就作为管理对象的每个文件，记录了表示该文件的簇结构和存储位置的管理信息。

如上所述，在文件分配表中记录非常重要的信息。因此，主机装置通常在对数据存储装置进行初始化时，在数据存储装置中存储两个内容相同的文件分配表。由此，即使一个文件分配表损坏，还可以用另一个文件分配表来正常地进行数据的读写(参见日本专利文献特开平11-249968号公报)。

然而，近几年的数据存储装置很多都仅凭其单个装置就能够基于ECC数据等进行纠错，从而提高了存储数据的可靠性。因此，即使通过主机装置的格式化处理而准备了两个内容相同的文件分配表，第二个文件分配表被使用的情况也极其少。在这种情况下，对准备两个的文件分配表分别记录管理信息的做法就会成为导致文件写入效率下降的主要原因。这种问题不限于FAT文件系统，在采用了需要记录两个内容相同的管理表的其他文件系统的数据存储装置中也存在同样的问题。

发明内容

考虑以上问题，本发明要解决的问题是提高通过主机装置的格式化处理而生成多个管理表的数据存储装置的数据写入效率。

为了解决上述问题，本发明一个方面的数据存储装置是一种存储从主机装置传来的数据的数据存储装置，其包括：

存储设备，通过由所述主机装置进行的格式化处理，来确保用于存储所述数据的数据存储区域，并且存储多个相同内容的管理表和表示该管理表的数目的表数目数据，所述多个相同内容的管理表用于管理存储在所述数据存储区域内的每个数据的记录位置；

改写单元，在由所述主机装置进行所述格式化处理之后，将存储在所述存储设备中的所述表数目数据改写为比通过所述格式化处理而存储的值小的值；以及

输出单元，在从所述主机装置传送所述数据之前，响应于来自所述主机装置的请求，将所述改写的表数目数据输出给所述主机装置。

根据如上结构的数据存储装置，即使通过由主机装置进行的格式化处理而存储了多个相同内容的管理表，通过改写表数目数据，也能够实际上强制性地减少所述管理表的数目。因此，主机装置能够以比通常少的次数完成对管理表中写入数据的位置的记录，从而可提高数据存储装置的写入效率和动作速度。特别是，近几年的存储设备，例如闪存或硬盘等，很多都能够独立于主机装置基于ECC数据等进行纠错。从而，即使通过如上构成而减少了管理表的数目，数据存储可靠性受损的可能性也很小。

在如上构成的数据存储装置中，所述主机装置可基于FAT文件系统进行所述格式化处理。此时，所述存储设备存储基于所述FAT文件系统的文件分配表，以作为所述管理表。另外，所述存储设备将所述文件分配表的数目作为所述表数目数据存储到基于所述FAT文件系统而在所述存储设备中确保的BIOS参数块(bios parameter block)区域中。

根据如此构成，可提高根据通用的FAT文件系统被格式化的数据存储装置的速度，从而能够提高用户的使用便利性。

在如上构成的数据存储装置中，所述存储设备可以是非易失性半导体存储器。

根据如上构成，可提供便于便携的小型数据存储装置。作为非易失性半导体存储器，例如可利用NAND型或NOR型的各种闪存、EEPROM、自备电池的DRAM等。作为存储设备，除了半导体存储器之外，例如还可以采用硬盘驱动器或可改写的光盘等。

在如上构成的数据存储装置中，所述主机装置和所述数据存储装置可以通过USB接口相连。

根据如上构成，通过将本发明的数据存储装置连接到主机装置已有的USB接口上，就能够容易地利用本发明的数据存储装置。因此，可提高用户的使用便利性。另外，除了USB接口之外，例如还可以通过PCMCIA接口、串行ATA接口、IEEE1394接口等来连接。

本发明除了可作为上述的存储装置实现之外，还可作为数据存储装置的初始化方法实现。

附图说明

图1是表示数据存储装置和主机装置的简要结构的说明图；

图2是表示数据存储装置的数据结构的说明图；

图3是主处理的流程图；

图4是FAT数目改写处理的流程图；

图5是写处理的流程图；

图6是读处理的流程图。

具体实施方式

下面，为了明确上述本发明的作用和效果，基于实施例按照如下的顺序说明本发明的实施方式。

A.数据存储装置的简要结构：

B.主处理：

C.FAT数目改写处理：

D.写处理：

E.读处理：

F.效果：

G.变形例：

A.数据存储装置的简要结构：

图1是表示作为实施例的数据存储装置10和主机装置20的简要结构的说明图。主机装置20是所谓的个人计算机，如图1所示，其包括：CPU200、RAM210、硬盘驱动器220、USB接口230，其中硬盘驱动器220安装有操作系统、以及用于控制与数据存储装置10之间的通信的驱动器。另一方面，数据存储装置10包括：USB连接器110、USB控制电路120、闪存控制器130、以及闪存FL。

USB连接器110暴露在数据存储装置10的壳体之外，并与主机装置20的USB接口230连接。在本实施例中，用于驱动数据存储装置10的电力由主机装置20经由该USB连接器110提供。当然，电力也可以由连接在数据存储装置10上的没有图示的AC适配器等来提供。

USB控制电路120连接在USB连接器110和闪存控制器130上。USB控制电路120是用于使该数据存储装置10作为USB大容量存储类设备而工作的电路，并且也是基于USB协议来控制与主机装置20之间的通信的电路。该USB控制电路120还具有将从主机装置20接收的USB指令转换为ATA指令或SCSI指令、或者将从闪存控制器130接收的数据或状态信号转换为USB指令的功能。ATA指令和SCSI指令是由ANSI(AmericanNational Standard Institute，美国国家标准学会)进行了标准化的指令，这些指令是除本实施例的数据存储装置10之外还用于对硬盘或PC卡型内存等各种数据存储装置进行数据读写控制的具有通用性的指令。

闪存控制器130是解释从USB控制电路120传来的ATA指令并控制从闪存FL的数据读出或向闪存FL的数据写入的集成电路。闪存控制器130为了进行相关控制，在其内部具有CPU和ROM、RAM等。在所述ROM中记录了用于控制数据存储装置10的动作的程序。CPU通过以RAM为工作区域执行该程序来控制数据存储装置10整体的动作。

闪存控制器130具有EEPROM137。EEPROM137中存储了用于控制在闪存FL内提供的FAT区域的数目的FAT控制标志(control flag)。该FAT控制标志的作用将在后面进行详细说明。

图2是表示数据存储装置10的数据结构的说明图。通过主机装置20基于FAT文件系统对数据存储装置10进行格式化处理，该数据存储装置10生成图左侧所示的各区域。具体来说，从闪存FL的首地址依次生成主引导记录区域(master boot record area，以下称为“MBR区域”)、BIOS参数块区域(bios parameter block area，以下称为“BPB区域”)、FAT1区域、FAT2区域、根目录区域(root directory area)、用户区域。

MBR区域是在数据存储装置10与主机装置20连接后最先被读取的区域。该区域中记录引导代码或分区表等信息(以下称为“MBR信息”)。分区表中记录了所生成的分区的数目、各分区的起始扇区和的结束扇区、偏移量(offset)、总扇区数目等信息。在本实施例中假设仅生成了一个分区。

BPB区域被提供于各分区的首扇区，在该BPB区域中记录该分区的格式化类型和扇区数目、指示后述的文件分配表的数目的FAT数目数据等(以下，将这些信息统称为“BPB信息”)。在FAT文件系统中通常准备两个文件分配表，因此在被主机装置20进行格式化处理之后，FAT数目数据被设定为“2”。一旦数据存储装置10连接到USB接口230上，主机装置20就参考该BPB区域内的FAT数目数据来确认数据存储装置10所具有的文件分配表的数目。然后，根据确认的数目，向文件分配表中写入管理信息。

在FAT1区域及FAT2区域中记录文件分配表，该文件分配表示出了用户数据区域中写入的各文件的位置及其簇结构。基于FAT文件系统进行的通常的格式化处理在FAT1区域和FAT2区域中准备内容相同的文件分配表。

根目录区域是记录用户数据区域中所记录的文件的文件名、扩展名、属性、以及构成该文件的首簇号等的区域。

用户数据区域是记录从主机装置20传来的文件的实质内容的区域。

数据存储装置10具有在被主机装置20进行格式化处理之后重新接通电源等时将BPB区域中设定为“2”的FAT数目数据如图2的右侧所示那样改写为“1”的功能。当通过相对于USB接口230拔出插入数据存储装置10等而数据存储装置10的电源重新被接通时，主机装置20在进行文件传送等实际的文件存取之前，先向数据存储装置10请求读取包括该FAT数目数据在内的BPB信息和MBR信息。然后，基于所读入的这些信息来决定此后的存取方式。即，当由于重新接通数据存储装置10的电源而FAT数目数据从“2”被改写为“1”时，该值被主机装置20读取，从而以后的文件存取在假定只存在一个文件分配表的情况下执行。从而，若FAT数目数据被改写为“1”，则即使实际上存在两个FAT区域，也只对其中一个FAT区域进行存取。

为了便于说明，在图2的右侧删掉了FAT2区域，但实际上只改写FAT数目数据，并保留FAT2区域并不特意进行删除等。即使留下FAT2区域，只要FAT数目数据为“1”，主机装置20原则上如上述那样只对FAT1区域进行存取，而不对FAT2区域进行存取。在本实施例中，虽然如上所述保留FAT2区域，但也可以在改写FAT数目数据的同时删除FAT2区域本身。此时，如果将根目录区域之后的区域与FAT1区域连接起来，则可将FAT2区域的容量作为用户数据区域等来有效地利用。

B.主处理：

图3是由数据存储装置10执行的主处理的流程图。该处理是在数据存储装置10连接到主机装置20上从而被提供电源的同时由闪存控制器130开始执行的处理。

在该处理开始之后，首先，闪存控制器130进行用于根据需要将FAT数目数据从“2”改写为“1”的FAT数目改写处理(步骤S100)。对于该FAT数目改写处理，将在后面进行详细叙述。

接着，闪存控制器130判断是否经由USB控制电路120从主机装置20接收了任何指令(步骤S110)。当没有接收到指令时(步骤S110：“否”)，通过循环进行该处理来进行等待直到接收到指令为止。另一方面，当接收到指令时(步骤S110：“是”)，判断该指令的种类(步骤S120)。

在上述步骤S120中，当判断出所接收的指令是进行数据写入的指令时(步骤S120：“写”)，闪存控制器130进行后述的写处理(步骤S130)。另一方面，当判断出所接收的指令是进行数据读取的指令时(步骤S120：“读”)，闪存控制器130进行后述的读处理(步骤S140)。然后，待这些处理结束之后，将处理返回到上述的步骤S110。根据以上说明的主处理，响应于从主机装置20接收到的指令的处理一直被执行，直到停止供电。

C.FAT数目改写处理：

图4是在上述主处理的步骤S100中执行的FAT数目改写处理的流程图。该处理是用于将FAT数目数据从“2”改写为“1”的处理。该处理例如在以下情况下执行，即：在数据存储装置10连接在主装置20的状态下主装置20的电源被切断，之后又重新接通电源的情况，或者诸如通过相对于主机装置20的USB接口230拔出插入数据存储装置10而数据存储装置10的电源重新被接通的情况。

当由于数据存储装置10的电源被接通而启动FAT数目改写处理时，首先，闪存控制器130读取闪存FL的MBR区域和BPB区域(步骤S200)。然后，判断这些区域是否已经被写入了MBR信息和BPB信息(步骤S210)。

在上述步骤S210中，当判断出没有写入MBR信息和BPB信息时(步骤S210：“否”)，表示数据存储装置10处在还未根据FAT文件系统被格式化的状态，因此，闪存控制器130将FAT控制标志设置为“0”，并将该值记录在EEPROM137内(步骤S220)。若FAT控制标志为“1”，则表示FAT数目数据从“2”被改写成了“1”，若为“0”，则表示没有被改写。

在上述步骤S210中，当判断出已写入了MBR信息和BPB信息时(步骤S210：“是”)，可判断出数据存储装置10处于已被主机装置20根据FAT文件系统进行了格式化的状态。因此，闪存控制器130参考BPB信息中所记录的FAT数目数据，判断该FAT数目数据是否为“2”(步骤S230)。进行所述判断的结果，若FAT数目数据为“2”(步骤S230：“是”)，则闪存控制器130将BPB区域的FAT数目数据改写为“1”(步骤S240)。与此相对，若FAT数目数据已经为“1”(步骤S230：“否”)，则不进行所述改写。

当在上述步骤S230中判断出FAT数目数据已经为“1”时(步骤S230：“否”)，或者在通过上述步骤S240将FAT数目数据改写为“1”之后，闪存控制器130将FAT控制标志设置为“1”，并将该值记录在EEPROM137内(步骤S250)。

根据以上说明的FAT数目改写处理，在被主机装置20格式化之后第一次接通电源时，FAT数目数据通过上述步骤S240而从“2”被改写为“1”。从而，即使实际上存在两个文件分配表，在进行所述改写之后，可使主机装置20认为只有一个文件分配表。

在本实施例中，是在上述的步骤S230中根据记录在BPB区域中的FAT数目数据的值来判断FAT数目数据是否从“2”被改写为“1”的。但是，也可以在步骤S210中判定为“是”时，不进行有关FAT数目数据的上述判断，而总是将“1”作为FAT数目数据写入EEPROM137内。在上述的说明中，当FAT数目数据为“2”时改写为“1”，当FAT数目数据为“1”时不进行改写而保持“1”。也就是说，FAT数目数据的数最终总为“1”。如此，若每次写入“1”，则可以省略条件分支处理，因此能够简化处理。

D.写处理：

图5是在上述主处理的步骤S130中执行的写处理的流程图。该写处理是用于将从主机装置20接收的数据写入闪存FL中的处理。

当执行该处理时，闪存控制器130首先将从主机装置20经由USB控制电路120接收的数据写入闪存FL内被指定的地址(步骤S300)。

接着，闪存控制器130参考EEPROM137，判断FAT控制标志FC是否为“1”(步骤S310)。进行所述判断的结果，若FAT控制标志FC为“0”(步骤S310：“否”)，则表示目前FAT数目数据还未从“2”被改写为“1”，或者没有根据FAT文件系统被格式化。从而，有时在按照上述步骤S300进行写入处理的同时需要改写FAT数目数据，因此执行与图4所示的FAT数目数据改写处理相同的处理(步骤S320)，之后结束该写处理。另一方面，在上述步骤S310中，若判断出FAT控制标志FC为“1”(步骤S310.“是”)，则表示FAT数目数据已被设定为“1”，已实现了高速的数据写入。因此，此时不执行FAT数目改写处理，直接结束该写处理。

在以上说明的写处理中，当在上述步骤S300中向闪存FL的MBR区域和BPB区域中经写入了MBR信息和BPB信息时，表示已基于FAT文件系统被主机装置20进行了格式化。因此，此时通过进行与图4所示的FAT数目改写处理相同的处理，能够在格式化处理后立即将FAT数目数据从“2”改写为“1”。即，根据该写处理，可在被主机装置20格式化之后立即将FAT数目数据从“2”改写为“1”，而不用等到重新接通电源。

E.读处理：

图6是在上述的主处理的步骤S140中执行的读处理的流程图。该读处理是响应于来自主机装置20的请求而从闪存FL读出数据的处理。

当执行该处理时，闪存控制器130解析从主机装置20经由USB控制电路120接收的读指令，并从闪存FL内被指定的地址读取数据(步骤S400)。然后，将读取的数据传送给主机装置(步骤S410)。通过以上的处理，完成本实施例的读处理。

主机装置20在数据存储装置10的电源被接通等的情况下，为了适当地对数据存储装置10的存储区域进行文件存取，在进行用户数据的读写之前，请求读取包含FAT数目数据的BPB信息和MBR信息。当执行该读入请求时，数据存储装置10通过上述读处理将FAT数目数据等输出给主机装置20。主机装置通过如此从数据存储装置10接收FAT数目数据等，可恰当地识别数据存储装置10所具有的FAT的数目和数据容量等。此时，若从数据存储装置10输出的FAT数目数据为“1”，则主机装置20认为数据存储装置10所具有的FAT的数目为“1”，从而使用一个FAT来进行之后的数据读写处理。由此，可实现快速的文件存取。

F.效果：

根据以上说明的本实施例的数据存储装置10，即使通过主机装置20的格式化处理生成了两个文件分配表(FAT区域)，通过将FAT数目数据从“2”改写为“1”，也能够实质上将文件分配表的数目减少为一个。因此，主机装置20能够将向文件分配表的管理信息的写入从通常情况下的两次减少为一次，因而能够极大地提高数据写入效率。其结果是，能够提高数据存储装置10的动作速度。

G.变形例：

上面虽然对本发明的各种实施例进行了说明，但不用说，本发明不限于这些实施例，可在不脱离其宗旨的范围内采用各种结构。例如，可进行如下的变形。

(G1)变形例1：

在上述的实施例中，数据存储装置10具备闪存，以作为存储设备。与此相对，也可以使用其他的存储设备，例如，硬盘驱动器或可改写的光盘等。

(G2)变形例2：

在上述的实施例中，数据存储装置10是根据FAT形式被格式化的。但是，格式化形式并不局限于此，也可以根据写入多个相同内容的管理表的其他形式来格式化。

(G3)变形例3：

在上述的实施例中，主机装置20和数据存储装置10是通过USB接口连接的。但是，接口类型不限于此。例如，既可以通过PCMCIA接口来连接，也可以通过串行ATA接口、IEEE1394接口等来连接。

(G4)变形例4：

在上述的实施例中，数据存储装置10在被主机装置20格式化后，无条件地将FAT数目数据从“2”改写为“1”。与此相对，也可以在数据存储装置10中设置用于设定是否进行改写的机械开关。在这样的结构下，数据存储装置10在被接通电源时检测上述开关的状态，并根据其状态，将FAT数目数据从“2”改写为“1”，或者维持“2”。如果采用这种结构，则用户能够容易地选用使用两个文件分配表的普通模式、和将文件分配表减少为一个来实现高速文件存取的模式。

但是，一旦将FAT数目变为一个，则在上述实施例中所说明的各种处理都无法将其变回两个。因此，在转换开关来将FAT数目从“1”改为“2”时，假定数据存储装置10在其电源被接通时，将FAT数目数据重新设定为“2”，同时将记录在FAT1区域中的数据复制到FAT2区域中。由此，即使曾将FAT数目设定为“1”，也能够恰当地准备两个文件分配表。

(G5)变形例5：

上述的实施例在主处理和写处理两个处理中执行FAT数目改写处理。与此相对，也可以只在写处理时进行FAT数目改写处理，而省略主处理中的FAT数目改写处理。另外，相反地可以省略写处理时的FAT数目改写处理，只在主处理时进行FAT数目改写处理。根据前者，能够在格式化处理之后立即改写FAT数目数据；而根据后者，则要等待重新接通电源后才改写FAT数目数据，因此可期待主机装置20稳定地动作。当然，也可以如实施例所述，执行上述两者，此时可确切地将FAT数目数据从“2”改写为“1”。

(G6)变形例6：

在上述的实施例中，使用“地址”这一术语描述了闪存内存储数据的场所，但是所述术语可根据所应用的文件系统、操作系统或存储设备的类型而替换为“扇区(sector)”、“簇(cluster)”或“块(block)”。

本发明不应根据上述的实施例、变形例和其他方式而被限制性地解释，本发明的保护范围应当根据权利要求书和本发明的基本思想进行解释。

Claims

1.一种数据存储装置，存储从主机装置传来的数据，其特征在于，包括：

存储设备，通过由所述主机装置进行的格式化处理，而确保用于存储所述数据的数据存储区域，并且所述存储设备存储多个相同内容的管理表和表示该管理表的数目的表数目数据，所述多个相同内容的管理表用于管理存储在所述数据存储区域内的每个数据的记录位置；

2.如权利要求1所述的数据存储装置，其中，

所述主机装置基于FAT文件系统进行所述格式化处理。

3.如权利要求2所述的数据存储装置，其中，

所述存储设备存储基于所述FAT文件系统的文件分配表，作为所述管理表。

4.如权利要求3所述的数据存储装置，其中，

所述存储设备将所述文件分配表的数目作为所述表数目数据存储到基于所述FAT文件系统而在所述存储设备中确保的BIOS参数块区域中。

5.如权利要求1至4中任一项所述的数据存储装置，其中，

所述存储设备为非易失性半导体存储器。

6.如权利要求5所述的数据存储装置，其中，

所述非易失性半导体存储器是闪存。

7.如权利要求1至4中任一项所述的数据存储装置，其中，

所述主机装置和所述数据存储装置通过USB接口相连。

8.一种数据存储装置的初始化方法，所述数据存储装置将从主机装置传来的数据存储在所述数据存储装置的存储设备中，所述初始化方法的特征在于，包括以下步骤：

经过由所述主机装置进行的格式化处理，在所述存储设备内确保用于存储所述数据的数据存储区域，并且所述存储设备存储多个相同内容的管理表和表示该管理表的数目的表数目数据，所述多个相同内容的管理表用于管理存储在该数据存储区域内的每个数据的记录位置；

在由所述主机装置进行所述格式化处理之后，将存储在所述存储设备中的所述表数目数据改写为比通过所述格式化处理而存储的值小的值；和

在从所述主机装置传送所述数据之前，响应于来自所述主机装置的请求，将所述改写的表数目数据输出给所述主机装置。