CN101968971A - 一种闪存的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用来增进一闪存的效能的方法，该方法包含有：提供一随机存取内存；利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；以及选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。本发明还提供相关的可携式记忆装置及其控制器，其中该控制器包含：一只读存储器，用来存储一程序代码；以及一微处理器，用来执行该程序代码以控制对该闪存的存取。通过该微处理器执行该程序代码的该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

Description

一种闪存的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器

技术领域

本发明涉及闪存(Flash Memory)的存取(Access)，特别涉及一种闪存的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器。

背景技术

近年来由于闪存的技术不断地发展，各种可携式记忆装置(例如：符合SD/MMC、CF、MS、XD标准的记忆卡)被广泛地用于诸多应用中。因此，这些可携式记忆装置中的闪存的存取控制成为相当热门的议题。

以常用的NAND型闪存而言，其主要可区分为单阶细胞(Single Level Cell，SLC)与多阶细胞(Multiple Level Cell，MLC)两大类的闪存。单阶细胞闪存中的每个被当作记忆单元的晶体管只有两种电荷值，分别用来表示逻辑值0与逻辑值1。另外，多阶细胞闪存中的每个被当作记忆单元的晶体管的存储能力则被充分利用，是采用较高的电压来驱动，以通过不同级别的电压在一个晶体管中记录两组位信息(00、01、11、10)；理论上，多阶细胞闪存的记录密度可以达到单阶细胞闪存的记录密度的两倍，这对于曾经在发展过程中遇到瓶颈的NAND型闪存的相关产业而言，是非常好的消息。

相比于单阶细胞闪存，由于多阶细胞闪存的价格较便宜，并且在有限的空间里可提供较大的容量，故多阶细胞闪存很快地成为市面上的可携式记忆装置竞相采用的主流。然而，多阶细胞闪存的不稳定性所导致的问题也一一浮现。例如：依据相关技术，一旦闪存因使用多时而质量变差，使用者的数据就可能随时会遗失。尤其是，相比于单阶细胞闪存，多阶细胞闪存中的每一区块的抹除次数(Erase Count)的上限相对地低，这会使得上述的不稳定性的问题更加被突显。

需要注意的是，闪存的每一区块的抹除次数的上限会随着制程尺度缩小而降低。然而，制程尺度的缩小往往是闪存制造厂商降低成本的重要手段；在此状况下，上述的不稳定性的问题将会更加严重。因此，需要一种新颖的方法来加强控管闪存的数据存取，以确保使用者数据的完整性。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种闪存(Flash Memory)的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器，以解决上述问题。

本发明的另一目的在于提供一种闪存的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器，以在闪存因制程变化(例如制程的尺度缩小)而质量变差的状况下仍能维持资料存取(Access)的效能。

本发明的又一目的在于提供一种闪存的存取方法、一种可携式记忆装置及其控制器，以减缓闪存中的区块的抹除次数(Erase Count)的增加速率。因此，利用本发明所实现的可携式记忆装置会拥有较长的使用寿命。

本发明的较佳实施例中提供一种闪存的存取方法，该方法包含有：提供一随机存取内存(Random Access Memory，RAM)；利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块(Virtual Flash Block)；以及选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

本发明在提供上述方法的同时，也对应地提供一种可携式记忆装置，其包含有：一闪存；一随机存取内存；以及一控制器，用来存取该闪存，其中该控制器利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；其中该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

本发明在提供上述方法的同时，也对应地提供一种可携式记忆装置的控制器，该控制器是用来存取一闪存，该控制器包含有：一只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)，用来存储一程序代码；以及一微处理器，用来执行该程序代码以控制对该闪存的存取；其中通过该微处理器执行该程序代码的该控制器利用一随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；以及通过该微处理器执行该程序代码的该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

附图说明

图1是本发明一第一实施例的一可携式记忆装置的示意图；

图2是发明一实施例的一种用来增进一闪存(Flash Memory)的效能的方法的流程图；

图3与图4是本发明一实施例中关于图2所示的方法的工作流程。

【主要组件符号说明】

100     可携式记忆装置

110     内存控制器

112     微处理器

112C    程序代码

112M    只读存储器

114     控制逻辑

116     缓冲存储器

118     接口逻辑

120     闪存

130     随机存取内存

910              用来增进一闪存的效

                 能的方法

912，914，916    步骤

具体实施方式

请参考图1，图1为依据本发明一第一实施例的一种可携式记忆装置100的示意图，其中本实施例的可携式记忆装置100为一记忆卡(例如：符合SD/MMC、CF、MS、或XD标准的记忆卡)。可携式记忆装置100包含有：一闪存(Flash Memory)120；一随机存取内存(RandomAccess Memory，RAM)130，例如动态随机存取内存(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)；以及一控制器，用来存取闪存120，其中该控制器例如一内存控制器110。依据本实施例，内存控制器110包含一微处理器112、一只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)112M、一控制逻辑114、一缓冲存储器116、与一接口逻辑118。只读存储器是用来存储一程序代码112C，而微处理器112则用来执行程序代码112C以控制对闪存120的存取(Access)。

在典型状况下，闪存120包含多个区块(Block)，而该控制器(例如：通过微处理器112执行程序代码112C的内存控制器110)对闪存120进行抹除数据的运作是以区块为单位来进行抹除。另外，一区块包含且可记录特定数量的页(Page)，其中该控制器(例如：通过微处理器112执行程序代码112C的内存控制器110)对闪存120进行写入数据的运作是以页为单位来进行写入。

实作上，通过微处理器112执行程序代码112C的内存控制器110可利用其本身内部的组件来进行诸多控制运作，例如：利用控制逻辑114来控制闪存120的存取运作(尤其是对至少一区块或至少一页的存取运作)、利用缓冲存储器116进行所需的缓冲处理、以及利用接口逻辑118来与一主装置(HostDevice)沟通。

依据本实施例，该控制器(尤其是通过微处理器112执行程序代码112C的内存控制器110)可利用随机存取内存130暂时地存储至少一虚拟快闪区块(Virtual Flash Block)；例如：一个虚拟快闪区块。然而，这仅为了说明目的而已，并非对本发明的限制；依据本实施例的一变化例，上述的至少一虚拟快闪区块可包含多个虚拟快闪区块。

另外，该控制器也可选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存、或是选择性地将该虚拟快闪区块的数据复制到该闪存，以在闪存120中写入至少一新页。因此，一旦遇到频繁的随机存取命令，本发明能维持数据存取的效能；万一闪存120因制程变化(例如制程的尺度缩小)而质量变差，本发明仍能维持数据存取的效能。

由于本实施例设置有随机存取内存130，该控制器能凭借在随机存取内存130存取虚拟快闪区块即可进行抹除或写入管理，而不需要如相关技术一般地凭借在闪存120存取暂时性的区块来进行抹除或写入管理。因此，本发明能有效地减缓闪存中的区块的抹除次数(Erase Count)的增加速率。

图2为依据本发明一实施例的一种用来增进一闪存的效能的方法910的流程图。该方法可应用于图1所示的可携式记忆装置100或者通过可携式记忆装置100来实施，尤其是上述的控制器(例如：通过微处理器112执行程序代码112C的内存控制器110)。该方法说明如下：

在步骤912中，提供一随机存取内存，尤其是在图1所示的可携式记忆装置100中提供随机存取内存130；例如：上述的动态随机存取内存。

在步骤914中，上述的控制器利用随机存取内存130暂时地存储至少一虚拟快闪区块。

在步骤916中，该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到闪存120，以在闪存120中写入至少一新页或至少一区块。

虽然在步骤916中所述的运作是以移动数据来说明，这仅为了说明目的而已，并非对本发明的限制。实作上，该控制器也可选择性地将该虚拟快闪区块的数据复制到闪存120，以在闪存120中写入至少一新页或至少一区块。

依据本实施例，当该控制器侦测到该主装置进行档案结束运作、或接收到来自该主装置的一睡眠(Sleep)命令或关机命令时，就立即将该虚拟快闪区块的数据复制或移动到该闪存，以在闪存120中写入至少一新页。凭借这样的保护机制，本发明可避免该虚拟快闪区块的数据由于档案结束或睡眠/关机而遗失。

依据本实施例的一特例，闪存130是由利用小于60纳米(Nanometer，nm)的制程所制造；例如：闪存130是由利用新一代的50纳米的制程所制造。一旦闪存120的质量变得比60纳米或70纳米的制程的产品的质量更差，本发明仍能维持数据存取的效能。

图3与图4是本发明一实施例中关于图2所示的方法910的工作流程920，其中本实施例为图2所示的实施例的一变化例。首先请参考图3。

在步骤922中，微处理器112接收到主装置写入数据需求(Host Write DataRequest)，该主装置写入数据需求是要针对闪存中一区块(称为母区块)进行数据更新或写入。

在步骤924中，该控制器检查随机存取内存130中是否存储有映射到母区块的一区块，称为子区块(Child Block)。在此，子区块代表本实施例的虚拟快闪区块。当该控制器检查到随机存取内存130中存储有映射到写入命令的子区块时，进入步骤926；否则，进入步骤928。

在步骤926中，将主装置写入数据(Host Write Data)更新到随机存取内存130的子区块中。例如：主装置写入数据需求原本是要更新或写入母区块中第10～20页的数据，而在一实施例中，控制器是将主装置写入数据(HostWrite Data)更新或写入到随机存取内存130的子区块的第10～20页中，即，更新或写入到与母区块中相同地址的记忆区中。

在步骤928中，该控制器清除随机存取内存130，并依据主装置写入数据需求提取(Pop)闪存120中的母区块的数据，并将数据复制到随机存取内存130中做为子区块的数据。当步骤928执行完毕之后，进入步骤926。

在步骤930中，当该控制器检查到该主装置进行档案结束运作、或送出睡眠命令或关机命令时，进入步骤932；否则，进入步骤934。

在步骤932中，该控制器将随机存取内存130中的数据(子区块中的数据)更新回闪存120。

在步骤934中，该控制器等待下一主装置写入数据需求(Host Write DataRequest)。当步骤934执行完毕之后，进入图4所示的步骤940。

在步骤940中，当该控制器依据新的主装置写入数据需求(Host Write DataRequest)检查到主装置写入数据是映射到相同的子区块时，亦即，主装置写入数据需求(Host Write Data Request)是要针对相同的母区块进行写入或更新时，进入步骤942；否则，进入步骤944。

在步骤942中，该控制器依据主装置写入数据需求采用主装置写入数据(Host Write Data)更新随机存取内存130的数据。

在步骤944中，该控制器清除随机存取内存130，并依据主装置写入数据需求提取(Pop)闪存120中的另一母区块的数据，以便将数据复制到随机存取内存130中做为子区块的数据。当步骤944执行完毕之后，进入步骤942。

在步骤946中，当该控制器检查到主装置进行档案结束运作、或送出睡眠命令或关机命令时，进入步骤948；否则，重新进入图3所示的步骤934。

在步骤948中，该控制器将数据更新回闪存120。

请注意，设置随机存取内存130或许会增加些许材料成本，但在制程尺度缩小的状况下，设置随机存取内存130以维持数据存取的效能是值得的。尤其是，本实施例的运作对随机存取内存130的存储容量的要求不高，例如：随机存取内存130仅仅提供一个或数个区块的存储容量均可；设置有这小小的随机存取内存130，对于闪存中的每一区块的抹除次数的上限一旦随着制程尺度缩小而由早期的10000次降至5000次以下的恶劣状况，甚至是低于3000次的极度恶劣状况，都会有极大的帮助。

相比于公知技术，一旦闪存因制程变化(例如制程的尺度缩小至小于60纳米)而质量变差，本发明的方法、可携式记忆装置、及其控制器仍能维持数据存取的效能。

本发明的另一好处是，本发明的方法、可携式记忆装置、及其控制器能减缓闪存中的区块的抹除次数的增加速率。因此，凭借利用本发明所实现的可携式记忆装置会拥有较长的使用寿命。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种闪存的存取方法，其特征在于，该方法包含有：

提供一随机存取内存；

利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；以及

选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存以在该闪存中写入该至少一新页的步骤还包含有：

选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新区块。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含有：

选择性地将该虚拟快闪区块的数据复制到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，选择性地将该虚拟快闪区块的数据复制到该闪存以在该闪存中写入该至少一新页的步骤还包含有：

选择性地将该虚拟快闪区块的数据复制到该闪存，以在该闪存中写入至少一新区块。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含有：

当侦测到一主装置进行档案结束运作、或接收到来自该主装置的一睡眠命令或关机命令时，立即将该虚拟快闪区块的数据复制或移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该闪存是利用小于60纳米的制程所制造。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该闪存是设置在一可携式记忆装置中；以及提供该随机存取内存的步骤还包含有：

在该可携式记忆装置中提供该随机存取内存。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块的步骤系包含：

依据一主装置写入数据需求将一主装置写入数据存储到该虚拟快闪区块中，其中该主装置写入数据需求是针对该闪存中一母区块进行数据更新或写入。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，更包含：

依据该主装置写入数据需求将该主装置写入数据更新或写入到该虚拟快闪区块中与该母区块中相同地址的记忆区中。

10.一种可携式记忆装置，其特征在于，包含有：

一闪存；

一随机存取内存；以及

一控制器，用来存取该闪存，其中该控制器利用该随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；

其中该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

11.一种可携式记忆装置的控制器，该控制器系用来存取一闪存，其特征在于，该控制器包含有：

一只读存储器，用来存储一程序代码；以及

一微处理器，用来执行该程序代码以控制对该闪存的存取；

其中通过该微处理器执行该程序代码的该控制器利用一随机存取内存暂时地存储至少一虚拟快闪区块；以及通过该微处理器执行该程序代码的该控制器选择性地将该虚拟快闪区块的数据移动到该闪存，以在该闪存中写入至少一新页。

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