CN102023925A - 固态硬盘及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种使用固态硬盘的方法，包含：(a)将固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中主分区与副分区各自包含复数个储存单元；(b)建立主分区C的储存单元与副分区中的储存单元的转换关联(transitional association)；(c)接收对应主分区的储存单元的读取指令；(d)根据读取指令以及步骤(b)中的转换关联，读取副分区中的储存单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态硬盘以及一种使用固态硬盘的方法。
背景技术
关于现有固态硬盘以及使用方法，可参考以下文献：
●Nitin Agrawal，et al.，“Design Tradeoffs for SSD Performance”，Proceedings of the 2008USENIX Technical Conference.
●美国专利US Pat.5,404,485以及Pat.5,535,369
●J.Kim，et al.，“A Space-Efficient Flash Translation Layer for compact flash Systems”，IEEE Transactions on Consumer Electronics，May 2002.
●J.Kang，et al.，“A Superblock-based Flash Translation Layer for NAND Flash Memory”，Proc.EMSOFT，Oct.2006.
●S.Lee，et al.，“A Log Buffer-Based Flash Translation Layer Using Fully-Associative Sector Translation”，ACM TECS，2007
●S.Lee，et al.，“LAST：locality-aware sector translation for NAND flash memory-based storage systems”，ACM SIGOPS Operating Systems Review archive，Volume 42，Issue 6，October 2008.
●“RealSSDTM C200 1.8-Inch SATA NAND Flash SSD”，Micron Technology，Inc.(http://download.micron.com/pdf/datasheets/realssd/realssd_C200_1.8.pdf)
●“Wear-Leveling Techniques in NAND Flash Devices”，Micron Technology，Inc.(http://download.micron.com/pdf/technotes/nand/tn2942_nand_wear_leveling.pdf)
发明内容
本发明一方面旨在提供一种固态硬盘以及使用固态硬盘的方法，其中固态硬盘的储存空间分割为两个以上的分区，而根据两分区中储存单元间所建立的转换关联，将原先预定在其中一分区上储存单元所执行的指令，执行于另一分区上储存单元，从而能够不影响在原先分区上所储存的数据，而不论另一分区上的数据如何更动，都能够以原先分区上所储存的数据进行“数据复原”。
本发明的另一方面在于前述两分区储存单元间所建立的转换关联能够加以解除或更新，从而使用者也可对原先分区上所储存的数据进行修改，而在修改后，也可重新建立两分区中储存单元间的转换关联。
在本发明一实施例中，使用固态硬盘的方法，包含：(a)将固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中主分区与副分区各自包含复数个储存单元；(b)建立主分区的储存单元与副分区中的储存单元的转换关联；(c)接收对应主分区的储存单元的读取指令；(d)根据读取指令以及步骤(b)中的关联，读取副分区中的储存单元。
在本发明另一实施例中，使用固态硬盘的方法，包含：(a)将固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中主分区与副分区各自包含复数个储存单元；(b)建立主分区的储存单元与副分区中的储存单元的转换关联；(c)接收对应主分区的储存单元的修改指令；(d)根据修改指令以及步骤(b)中的关联，修改副分区中的储存单元。
在本发明另一实施例中，使用固态硬盘的方法，包含：(a)将固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中主分区与副分区各自包含复数个储存单元；(b)建立主分区的储存单元与副分区中的储存单元的转换关联；(c)接收对应主分区的储存单元的修改指令；(d)根据修改指令以及步骤(b)中的转换关联，修改副分区中的储存单元；(e)接收对应主分区的储存单元的读取指令；(f)根据读取指令以及步骤(b)中的转换关联，读取副分区中的储存单元。
在本发明一实施例中，固态硬盘包含：储存空间，至少分割为一主分区与一副分区，以及固态硬盘控制器。控制器提供转换表，供记录主分区的储存单元至副分区中的储存单元的转换关联。控制器进一步根据对应该主分区C的该储存单元的读取指令以及转换关联，读取副分区中的储存单元。
在本发明另一实施例中，固态硬盘包含：储存空间，至少分割为一主分区与一副分区，以及固态硬盘控制器。控制器提供转换表，供记录主分区的储存单元至副分区中的储存单元的转换关联。控制器进一步根据对应该主分区C的该储存单元的修改指令以及转换关联，修改副分区中的储存单元。
较佳地，前述储存单元为逻辑区块。较佳地，前述转换表为储存在控制器中的随机存取内存，但也可存放在储存空间中的一区块。
通过以下较佳实施例的叙述并配合图式说明，本发明的目的、特征与优点将更为清楚。
附图说明
图1为本发明实施例的固态硬盘架构图；
图2A显示本发明一实施例中不同分区中区块间的转换关联以及转换表；
图2B显示本发明另一实施例中不同分区中区块间的转换关联以及转换表；以及
图2C显示本发明又一实施例中不同分区中区块间的转换关联以及转换表。
主要组件符号说明
固态硬盘 10
控制器 12
主机 20
微处理器 120
随机存取内存 122
闪存芯片 140
分区 C、F
逻辑区块 0、1、2、3、4、m、m+1、m+2、m+3、m+4
具体实施方式
图1显示本发明中固态硬盘10的基本架构图。在此实施例中，固态硬盘10是作为主机(host)20的储存装置，主机(host)20可为个人计算机或是笔记型计算机，具有中央处理器(未图标)，以及执行操作系统(例如WINDOWS XP或是WINDOWS VISTA)。
固态硬盘10包含控制器12以及闪存装置14。控制器12包含微处理器120(例如ARM7 32Bit微处理器)以及随机存取内存(RAM)122，供储存控制闪存装置14所需的韧体(firmware)，此外亦可包含SATA或是IDE接口(未图标)。简言之，控制器12根据主机(host)20所发出的指令，而对闪存装置14进行读取或写入，此外控制器12也可视情况需要，对内存装置14进行抹除(erase)或是数据搬移或重组。
控制器12与闪存装置14经由多个通道(channel)(例如四个)的其中之一进行数据传输。闪存装置14中每一对(pair)闪存芯片140可连结至其中一个通道，而每一个通道可连结多对闪存芯片140。
关于固态硬盘10的基本架构，可参考现有的固态硬盘，例如Transcend创见公司的64Gb 2.5时SATA接口固态硬盘)，但本发明实施例固态硬盘10与现有固态硬盘不同之处，将说明如下。而在此实施例中，闪存装置14也具有约64Gb的容量，但此仅为说明本发明，不作为本发明的限制。
主机20的操作系统(例如Windows XP)或是磁盘分割程序(例如Symantec公司的Partition Magic)，可先对固态硬盘10进行分割，如同对传统硬盘一样。在一实施例中，可将固态硬盘10分隔为四个分区C、D、E、F，但以下仅以分区C与F说明本发明。
分区C与F各自具有一定的容量，较佳两分区具有相同的容量，但亦可具有不同的容量。分区C与F分别含有复数个区块(block)，例如在两分区具有相同的容量的例子中，分区C具有逻辑区块0至逻辑区块n，分区F具有逻辑区块m至逻辑区块m+n(m、n皆为自然数)，每一区块的容量大小例如为512Kb。在以下说明里，区块系指逻辑区块，而逻辑区块与实体区块可利用已知的方式加以对应，在此不加赘述，进一步细节可参考前述文件“Wear-Leveling Techniques in NAND Flash Devices”，Micron Technology，Inc.。
如图1所示，在控制器12的随机存取内存122(例如一DRAM或是SDRAM)中具有转换表TT，供记录分区C的区块与分区F的区块的转换关联，以下将进一步说明，但转换表TT也可存放在闪存装置14中，供控制器12中的微处理器120存取。此外，转换表TT也可记录分区C的区块中区段(sector)与分区F的区块中区段的转换关联，但此作法将会大幅增加转换表TT的大小。
如图2A显示一实施例中，分区C的区块与分区F的区块之转换关联(以箭号代表)以及转换表TT。如图所示，分区C的区块2与分区F的区块m具有转换关联，而分区C的区块4与分区F的区块m+1具有转换关联。换言之，分区F中的区块按照其区块地址依序与分区C中的某些区块具有转换关联。在此实施例中，转换表TT系采用数组法(Left Alignment)，转换表TT的字段依序对应分区F中的区块地址，而其字段所记录的值(例如以两位记录)，则代表此分区F中的区块其转换关联中的分区C的区块，值为0表示分区F中的这些区块表示尚未具有转换关联。
如图2B显示另一实施例中，分区C的区块与分区F的区块的转换关联以及转换表TT。如图所示，分区C的区块2与分区F的区块m+2具有转换关联，分区C的区块4与分区F的区块m+4具有转换关联，换言之，分区F中的区块与分区C中的区块基于相对应的区块地址而具有转换关联。在此实施例中，转换表TT系采用全映射法(Full Mapping)，转换表TT的字段依序对应分区F中的区块地址，而其字段所记录的值(例如以一位记录的0(否)或1(是))；若为0(否)，则代表此字段对应的分区F中的区块尚未具有转换关联，若为1(是)，则代表此字段对应的分区F中的这些区块与其对应的分区C中的区块具有转换关联。
如图2C显示另一实施例中，分区C的区块与分区F的区块的之转换关联以及转换表TT。如图所示，分区C的区块2与分区F的区块m具有转换关联，分区C的区块4与分区F的区块m+1具有转换关联。在此实施例中，转换表TT系采用最省空间法(Space Optimization)，转换表TT中每一字段所记录的值(例如以4个位记录)，则代表一组分区C的区块与分区F的区块具有转换关联，例如“分区C的区块2与分区F的区块m”，“分区C的区块4与分区F的区块m+1”。
以下结合上述图2A，进一步说明本发明。在一实施例中，主机(host)20发出一读取指令而送出逻辑区块地址(Logic Block Address，LBA)给控制器12，而控制器12根据随机存取内存(RAM)122中的韧体，决定出要读取的区块为分区C的区块2(或是分区C的区块4)，但根据记录在转换表TT的转换关联(如图2A所示)，控制器12实际上会被导向至分区F，而读取区块m(或是区块m+1)。而在此实施例中，分区C的区块2(或是分区C的区块4)可储存有一些原始的数据，而分区F的区块m(或是分区F的区块m+1)则储存有更新过的数据，而通过此作法，可读取更新过的数据，但仍能保有原始的数据，以备数据复原的不时之需。
以下配合上述图2B，进一步说明本发明。在一实施例中，主机(host)20先发出修改指令(例如写入或是删除或是数据搬移)而送出逻辑区块地址给控制器12，而控制器12根据随机存取内存(RAM)122中的韧体，决定出要修改的区块为分区C的区块2(或是分区C的区块4)，但根据记录在转换表TT的转换关联(如图2B所示)，控制器12实际上会被导向至分区F，而修改区块m+2(或是区块m+4)。而在此实施例中，分区C的区块2(或是分区C的区块4)可储存有欲保留的数据，而通过此作法，可保持分区C的区块2(或是分区C的区块4)的数据的完整。
以下结合上述图2C，进一步说明本发明。在一实施例中，主机(host)20发出修改指令(例如写入或是删除或是数据搬移)而送出逻辑区块地址给控制器12，而控制器12根据随机存取内存122中的韧体，决定出要修改的区块为分区C的区块2(或是分区C的区块4)，但根据记录在转换表TT的转换关联(如图2C所示)，控制器12实际上会被导向至分区F，而修改区块m(或是区块m+1)。接着，主机(host)20再发出读取指令而送出逻辑区块地址给控制器12，而控制器12根据随机存取内存122中的韧体，决定出要读取的区块为分区C的区块2(或是分区C的区块4)，但再次根据记录在转换表TT的转换关联(如图2C所示)，控制器12实际上会被导向至分区F，而读取先前被修改过的区块m(或是区块m+1)。因此，任何对于分区C的区块2(或是分区C的区块4)所要进行的指令，都会被导向至分区F的区块m(或是分区F的区块m+1)，而分区C的区块2(或是分区C的区块4)上的数据皆完整保留，可供日后进行数据复原。
此外，值得说明的是，上述实施例中所建立的转换关联，能够全部或部份地加以解除(例如将转换表TT中的值设为0)，或是全部或部份地更新。当需要进行数据复原而解除转换关联，若主机(host)20发出的读取或修改指令，而决定出所要读取或修改的区块位于分区C，就不会被另外导向至分区F的区块，而直接会对分区C中区块上的原始数据进行读取或修改。而在解除转换关联后，也可重新建立转换关联。
在另一实施例中，主机(host)20上的操作系统或软件，可发出控制指令给控制器12，进而将分区C在“可直接修改”与“对应分区F”这两种模式中进行切换。当分区C被设定为“可直接修改”模式时，转换表TT就暂时失效(disable)，此时分区C与分区F将不会有任何的关联，而使用者可新增安装软件到分区C。而当分区C被设定为“对应分区F”模式，则转换表TT生效(active)，使得分区C中的分区与分区F中的分区具有如上述图2A-2C的转换关联，而此后分区C的内容就不会被变动，成为某种形式的只读状态，而使用者就不会不小心更动到分区C上的数据。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何具有本发明所属技术领域的常识者，在不脱离本发明之精神和范围内，可进行各种更动与润饰，并可思揣其它不同的实施例，因此本发明的保护范围当以后附申请专利范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种使用固态硬盘的方法，包含以下步骤：
(a)将所述固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中所述主分区与所述副分区各自包含复数个储存单元；
(b)建立所述主分区的储存单元与所述副分区中的储存单元的转换关联；
(c)接收对应所述主分区的所述储存单元的读取指令；
(d)根据所述读取指令以及步骤(b)中的该转换关联，读取所述副分区中的所述储存单元。
2.一种使用固态硬盘的方法，包含以下步骤：
(e)将所述固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中所述主分区与所述副分区各自包含复数个储存单元；
(f)建立所述主分区的储存单元与所述副分区中的储存单元的转换关联；
(g)接收对应所述主分区的所述储存单元的修改指令；
(h)根据所述修改指令以及步骤(b)中的所述转换关联，修改所述副分区中的所述储存单元。
3.一种使用固态硬盘的方法，包含以下步骤：
(i)将所述固态硬盘的储存空间分割为主分区与副分区，其中所述主分区与所述副分区各自包含复数个储存单元；
(j)建立所述主分区的储存单元与所述副分区中的储存单元的转换关联；
(k)接收对应所述主分区的所述储存单元的修改指令；
(l)根据所述修改指令以及步骤(b)中的所述转换关联，修改所述副分区中的所述储存单元；
(m)接收对应所述主分区的所述储存单元的读取指令；以及
(n)根据所述读取指令以及步骤(b)中的所述转换关联，读取所述副分区中的所述储存单元。
4.如权利要求第1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)包含：
建立转换表，以记录所述的转换关联。
5.如权利要求第1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤后，还包含：
更新所述的转换关联。
6.如请求项第1-3项中任一项所述的方法，其特征在于，在所述述步骤后，还包含：
解除所述的转换关联。
7.一种固态硬盘，包含：
储存空间，该储存空间分割为主分区与副分区；
固态硬盘控制器，该控制器提供转换表，供记录所述主分区的储存单元至所述副分区中的储存单元的转换关联；
其中，所述控制器根据对应所述主分区的所述储存单元的读取指令以及所述转换关联，读取所述副分区中的所述储存单元。
8.一种固态硬盘，包含：
储存空间，该储存空间分割为主分区与副分区；
固态硬盘控制器，该控制器提供转换表，供记录所述主分区的储存单元至所述副分区中的储存单元的转换关联；
其中，所述控制器根据对应所述主分区的所述储存单元的修改指令以及所述转换关联，修改所述副分区中的所述储存单元。
9.如权利要求7-8中任一项所述的固态硬盘，其特征在于，所述控制器还用以解除所述的转换关联。
10.如权利要求第7-8中任一项所述的固态硬盘，其特征在于，所述控制器还用以更新所述的转换关联。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107665097A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-02-06 | 深圳市硅格半导体股份有限公司 | 一种固态硬盘分区的方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN113778338A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 北京东方金信科技股份有限公司 | 分布式存储数据读取效率优化方法、系统、设备和介质 |
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2009
- 2009-09-23 CN CN2009101782467A patent/CN102023925A/zh active Pending
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