CN102043724B - 用于闪存的区块管理方法、控制器与存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于闪存的区块管理方法、控制器与存储系统，其中区块管理方法，用于管理闪存晶片的多个实体区块。本方法包括配置多个逻辑地址，将这些逻辑地址映射至多个逻辑区块，并且将这些逻辑区块映射至上述实体区块。此外，本方法还包括从主机系统中获取关于多个已删除逻辑地址的删除记录，其中存储于这些已删除逻辑地址中的数据于主机系统中被删除。另外，本方法还包括依据此删除记录获取已删除逻辑区块、将映射至此已删除逻辑区块的每一逻辑地址标示为一坏逻辑地址，并将此已删除逻辑区块所映射的实体区块关联为备用区。基此，可有效地延长闪存晶片的寿命。

Description

用于闪存的区块管理方法、控制器与存储系统

技术领域

本发明涉及一种用于闪存的区块管理方法，且特别涉及一种能够有效地延长闪存寿命的区块管理方法以及使用此方法的闪存控制器与闪存存储系统。

背景技术

数码相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对存储媒体的需求也急速增加。由于闪存(Flash Memory)具有数据非挥发性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合可携式应用，最适合使用于这类可携式由电池供电的产品上。固态硬盘(Solid State Drive，以下简称：SSD)就是一种以NAND闪存作为存储媒体的存储装置。由于闪存体积小容量大，所以已广泛用于个人重要数据的存储。因此，近年闪存产业成为电子产业中相当热门的一环。

一般来说，在闪存存储装置中闪存晶片的实体区块会由闪存存储装置的闪存控制器逻辑地分组为系统区(system area)、数据区(data area)、备用区(spare area)与取代区(replacement area)。系统区的实体区块是用以存储闪存存储装置的相关重要信息，而取代区的实体区块是用以取代数据区或备用区中已损坏的实体区块(即，坏实体区块)，因此在一般存取状态下，主机系统是无法存取系统区与取代区中的实体区块。至于归类为数据区的实体区块中会存储由写入指令所写入的有效数据，而备用区中的实体区块是用以在执行写入指令时替换数据区中的实体区块。具体来说，当闪存存储装置接受到主机系统的写入指令而欲对数据区的实体区块进行写入时，闪存存储装置会从备用区中提取一实体区块并且将在数据区中欲写入的实体区块中的有效旧数据与欲写入的新数据写入至从备用区中提取的实体区块中并且将已写入新数据的实体区块逻辑地关联为数据区，并且将原本数据区的实体区块进行抹除并逻辑地关联为备用区。为了能够让主机系统能够顺利地存取以轮替方式存储数据的实体区块，闪存存储装置会提供逻辑区块给主机系统。也就是说，闪存存储装置会通过在逻辑区块-实体区块映射表(logicalblock-physical block mapping table)中记录与更新逻辑区块与数据区的实体区块之间的映射关系来反映实体区块的轮替，所以主机系统仅需要针对所提供逻辑区块进行写入而闪存存储装置会依据逻辑区块-实体区块映射表对所映射的实体区块进行读取或写入数据。

然而，实体区块的抹除次数是有限的(例如，实体区块抹除一万次后就会损坏)。当实体区块被不断进行程序化与抹除而导致损毁时，闪存控制器会将损毁的实体区块标示为坏实体区块而不会再使用，并且从取代区中提取新的实体区块来取代。然而，一旦损毁的实体区块数超过一定数量而使得实体区块的数目不足以提供主机对上述逻辑区块的存取时，此闪存存储装置会被宣告为写入保护(write protect)状态或无法再使用。基此，如何延长闪存存储装置的寿命是此领域技术人员所致力的目标。

发明内容

本发明提供一种区块管理方法，其能够有效地延长闪存的使用寿命。

本发明提供一种闪存控制器，其所执行的区块管理方法能够有效地延长闪存的使用寿命。

本发明提供一种闪存存储系统，其所执行的区块管理方法能够有效地延长闪存的使用寿命。

本发明实施例提出一种区块管理方法，用于管理一闪存晶片的多个实体区块。本区块管理方法包括配置多个逻辑地址，将这些逻辑地址映射至多个逻辑区块，并且将这些逻辑区块映射至上述实体区块。本区块管理方法也包括配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录这些逻辑区块与这些实体区块之间的一映射关系。此外，本区块管理方法还包括从主机系统中获取至少一删除记录，其中此删除记录包括关于这些逻辑地址之中多个已删除逻辑地址的信息，且存储于这些已删除逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除。另外，本区块管理方法还包括依据此删除记录获取一已删除逻辑区块并且将映射至此已删除逻辑区块的每一逻辑地址标示为一坏逻辑地址，其中存储于对应此已删除逻辑区块的逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除，且主机系统无法存取此坏逻辑地址。

本发明实施例提出一种闪存控制器，用于管理一闪存晶片的多个实体区块。本闪存控制器包括微处理器单元、闪存接口单元、主机接口单元与存储器管理单元。闪存接口单元电性连接至微处理器单元，并且用以电性连接至上述闪存晶片。主机接口单元电性连接至微处理器单元，并且用以连接一主机系统。存储器管理单元电性连接至微处理器单元，并且用以配置多个逻辑地址。在此，存储器管理单元将这些逻辑地址映射至多个逻辑区块，将这些逻辑区块映射至上述实体区块，并且配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录这些逻辑区块与这些实体区块之间的映射关系。此外，存储器管理单元通过主机接口单元从主机系统中获取至少一删除记录，其中此删除记录包括关于多个已删除逻辑地址的信息，并且存储于这些已删除逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除。另外，存储器管理单元依据此删除记录获取一已删除逻辑区块并且将映射至此已删除逻辑区块的每一该些逻辑地址标示为一坏逻辑地址，其中存储于对应此已删除逻辑区块的逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除，并且主机系统无法存取已标记的坏逻辑地址。

本范例例提出一种闪存存储系统，其包括闪存晶片、连接器与闪存控制器。闪存晶片具有多个实体区块。连接器用以电性连接一主机系统。闪存控制器电性连接至此闪存晶片与连接器，并且用以配置多个逻辑地址。在此，闪存控制器将这些逻辑地址映射至多个逻辑区块，将这些逻辑区块映射至上述实体区块，并且配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录这些逻辑区块与这些实体区块之间的一映射关系。此外，闪存控制器通过连接器从主机系统中获取至少一删除记录，其中此删除记录包括关于多个已删除逻辑地址的信息，并且存储于这些已删除逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除。另外，闪存控制器依据此删除记录获取一已删除逻辑区块并且将映射至此已删除逻辑区块的每一逻辑地址标示为一坏逻辑地址，其中存储于对应此已删除逻辑区块的逻辑地址中的数据已于主机系统中被删除，并且主机系统无法存取已标记的坏逻辑地址。

本实施例提出一种区块管理方法，用于管理闪存晶片的多个实体区块。本区块管理方法包括配置多个逻辑地址，以及将实体区块至少分组为一数据区与一备用区，其中该备用区中的实体区块是用以于执行主机写入指令时替换该数据区中的实体区块，且每一逻辑地址映射至数据区的实体区块的其中之一。本区块管理方法也包括将映射至数据区的至少一逻辑地址标示为至少一坏逻辑地址，并将此坏逻辑地址所映射至的实体区块关联为备用区。

基于上述，本发明实施例能够有效地延长闪存的使用寿命。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明第一实施例所绘示的使用闪存存储装置的主机系统。

图1B为本发明实施例所绘示的电脑、输入/输出装置与闪存存储装置的示意图。

图1C为本发明另一实施例所绘示的主机系统与闪存存储装置的示意图。

图1D为绘示图1A所示闪存存储装置的概要方块图。

图2为本发明另一实施例所绘示的闪存控制器的概要方块图。

图3A为本发明第一实施例所绘示的闪存晶片的方块图。

图3B为本发明第一实施例所绘示的记录逻辑区块与实体区块之间的映射关系的运作示意图。

图4A与图4B为本发明第一实施例所绘示的更改坏逻辑区块的映射关系的区块整理。

图5为本发明第一实施例所绘示的区块管理方法的流程图。

图6为本发明第二实施例所绘示的记录逻辑区块与实体区块之间的映射关系的运作示意图。

图7A与图7B为本发明第二实施例所绘示的重新映射逻辑地址与更改坏逻辑区块的映射关系的区块整理实施例。

图8为本发明第二实施例所绘示的区块管理方法的流程图。

主要元件符号说明：

1000：主机系统                 1100：电脑

1102：微处理器                 1104：随机存取存储器

1106：输入/输出装置            1108：系统总线

1110：数据传输接口             1202：鼠标

1204：键盘                     1206：显示器

1208：打印机                   1212：随身碟

1214：记忆卡                   1216：固态硬盘

1310：数码相机                 1312：SD卡

1314：MMC卡                    1316：CF卡

1318：记忆棒                   1320：嵌入式MMC

100：闪存存储装置              102：连接器

104：闪存控制器                106：闪存晶片

122-(0)～122(N)：实体区块      202：微处理器单元

204：存储器管理单元            206：主机接口单元

208：闪存接口单元               240：第一转换层

242：运算单元                   250：第二转换层

260：逻辑区块-实体区块映射表    292：错误校正单元

294：电源管理单元               296：缓冲存储器

302：系统区                     304：数据区

306：备用区                     308：取代区

350-(0)～350-(H)：逻辑区块      360-(0)～360-(K)：逻辑地址

602：逻辑地址-逻辑区块映射表    S501、S503、S505、S507、S509、

                                S511：区块管理步骤

S801、S803、S805、S807、S809、

S811、S813、S815、：区块管理步

骤

具体实施方式

闪存存储装置一般而言包括闪存晶片与控制器(还称，控制电路)。通常闪存存储装置会与主机系统一起使用，以使主机系统可将数据写入至闪存存储装置或从闪存存储装置中读取数据。另外，还有闪存存储装置是包括嵌入式闪存与可执行于主机系统上以实质地作为此嵌入式闪存的控制器的软件。

第一实施例

图1A为本发明第一实施例所绘示的使用闪存存储装置的主机系统。

请参照图1A，主机系统1000包括电脑1100与输入/输出(Input/Output，以下简称：I/O)装置1106。电脑1100包括微处理器1102、随机存取存储器(random access memory，以下简称：RAM)1104、系统总线1108以及数据传输接口1110。图1B为本发明实施例所绘示的电脑、输入/输出装置与闪存存储装置的示意图，输入/输出装置1106包括如图1B所示的鼠标1202、键盘1204、显示器1206与打印机1208。必须了解的是，图1B所示的装置非限制输入/输出装置1106，输入/输出装置1106可还包括其他装置。

在本发明实施例中，闪存存储装置100是通过数据传输接口1110与主机系统1000的其他元件电性连接。通过微处理器1102、随机存取存储器1104与输入/输出装置1106的处理，主机系统1000可将数据写入至闪存存储装置100或从闪存存储装置100中读取数据。图1C为本发明另一实施例所绘示的主机系统与闪存存储装置的示意图。

例如，闪存存储装置100可以是如图1B所示的随身碟1212、记忆卡1214或固态硬盘(Solid State Drive，以下简称：SSD)1216。

一般而言，主机系统1000为可存储数据的任意系统。虽然在本实施例中，主机系统1000是以电脑系统来作说明，然而，在本发明另一实施例中，主机系统1000还可以是数码相机、摄影机、通信装置、音乐播放器或视频播放器等系统。例如，在主机系统1000为数码相机1310时，闪存存储装置100则为其所使用的SD卡1312、MMC卡1314、CF卡1316或记忆棒(memory stick)1318(如图1C所示)，或者还可为配置于数码相机1310内的嵌入式MMC(Embeded MMC，eMMC)1320。

图1D为绘示图1A所示的闪存存储装置100的概要方块图。

请参照图1D，闪存存储装置100包括连接器102、闪存控制器104与闪存晶片106。

连接器102是电性连接至闪存控制器104并且用以电性连接至主机系统1000。在本实施例中，连接器102为串行高级技术附件(SerialAdvanced Technology Attachment，以下简称：SATA)连接器。然而，必须了解的是本发明不限于此，连接器102还可以是平行先进附件(Parallel Advanced Technology Attachment，以下简称：PATA)、通用序列总线(Universal Serial Bus，以下简称：USB)连接器、电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers，以下简称：IEEE)1394连接器、高速周边零件连接接口(PeripheralComponent Interconnect Express，以下简称：PCI Express)连接器、安全数码(secure digital，以下简称：SD)接口连接器、记忆棒(MemorySick，以下简称：MS)接口连接器、多媒体存储卡(Multi Media Card，以下简称：MMC)接口连接器、小型快闪(Compact Flash，以下简称：CF)接口连接器、整合式驱动电子接口(Integrated Device Electronics，以下简称：IDE)连接器或其他适合的连接器。

闪存控制器104会执行以硬件型式或固件型式实作的多个逻辑闸或控制指令，并且根据主机系统1000的指令在闪存晶片106中进行数据的写入、读取与抹除等运作。闪存控制器104包括微处理器单元202、存储器管理单元204、主机接口单元206与闪存接口单元208。

微处理器单元202为闪存控制器104的主控单元，用以与存储器管理单元204、主机接口单元206与闪存接口单元208等协同合作以进行闪存存储装置100的各种运作。

存储器管理单元204是电性连接至微处理器单元202，用以执行根据本实施例的数据读取机制与区块管理机制，存储器管理单元204的运作将于以下配合图式作详细说明。

在本实施例中，存储器管理单元204是以一固件型式实作在闪存控制器104中。例如，将包括多个控制指令的存储器管理单元204刻录至一程序存储器(例如，只读存储器(Read Only Memory，以下简称：ROM))中并且将此程序存储器嵌入在闪存控制器104中，当闪存存储装置100运作时，存储器管理单元204的多个控制指令会由微处理器单元202来执行以完成根据本发明实施例的数据读取机制与区块管理机制。

在本发明另一实施例中，存储器管理单元204的控制指令还可以程序码型式存储于闪存晶片106的特定区域(例如，闪存晶片中专用于存放系统数据的系统区)中。同样的，当闪存存储装置100运作时，存储器管理单元204的多个控制指令会由微处理器单元202来执行。此外，在本发明另一实施例中，存储器管理单元204还可以一硬件型式实作在闪存控制器104中。

主机接口单元206是电性连接至微处理器单元202并且用以接收与识别主机系统1000所传送的指令与数据。也就是说，主机系统1000所传送的指令与数据会通过主机接口单元206来传送至微处理器单元202。在本实施例中，主机接口单元206可支援全速命令队列(Native CommandQueuing；以下简称：NCQ)协定且对应连接器102为SATA接口。然而，必须了解的是本发明不限于此，主机接口单元206还可以是PATA接口、USB接口、IEEE 1394接口、PCI Express接口、SD接口、MS接口、MMC接口、CF接口、IDE接口或其他适合的数据传输接口。

闪存接口单元208是电性连接至微处理器单元202并且用以存取闪存晶片106。也就是说，欲写入至闪存晶片106的数据会经由闪存接口单元208转换为闪存晶片106所能接受的格式。

在本发明另一实施例中，闪存控制器还可还包括其他功能模组。图2为本发明另一实施例所绘示的闪存控制器的概要方块图。

请参照图2，除了微处理器单元202、存储器管理单元204、主机接口单元206与闪存接口单元208之外，闪存控制器104还包括错误校正单元292、电源管理单元294与缓冲存储器296。

错误校正单元292是电性连接至微处理器单元202并且用以执行一错误校正程序以确保数据的正确性。具体来说，当存储器管理单元204从主机系统1000中接收到主机写入指令时，错误校正单元292会为对应此主机写入指令的写入数据产生对应的错误检查与校正码(ErrorChecking and Correcting Code，以下简称：ECC Code)，并且存储器管理单元204会将此写入数据与对应的错误校正码写入至闪存晶片106中。而，当存储器管理单元204从主机系统1000中接收到主机读取指令时，存储器管理单元204会从闪存晶片106中读取对应此主机读取指令的数据及其错误校正码，并且错误校正单元292会依据此错误校正码对所读取的数据执行错误校正。

电源管理单元294是电性连接至微处理器单元202并且用以控制闪存存储装置100的电源。

缓冲存储器296是电性连接至微处理器单元202并且用以暂存来自于主机系统1000的数据与指令或来自于闪存晶片106的数据。

闪存晶片106是电性连接至闪存控制器104并且用以存储数据。闪存晶片106具有实体区块122-(0)～122-(N)。实体区块为抹除的最小单位。还即，每一实体区块含有最小数目之一并被抹除的记忆胞。每一实体区块具有数个实体页面(page)。在本实施例中，实体页面为程序化的最小单元。换言之，实体页面为写入数据或读取数据的最小单元。每一实体页面通常包括使用者数据区与冗余区。使用者数据区用以存储使用者的数据，而冗余区用以存储系统的数据(例如，错误检查与校正码)。在本范例实施例中，闪存晶片106为多层记忆胞(Multi Level Cell，MLC)NAND闪存模组。然而，本发明不限于此，闪存晶片106还可是单层记忆胞(Single Level Cell，SLC)NAND闪存模组。

图3A为本发明第一实施例所绘示的闪存晶片的方块图。

请参照图3A，闪存晶片106的记忆胞仅能从“1”程序化为“0”，因此要更新实体区块内的数据时必须先抹除实体区块内的数据。然而，闪存的写入是以页面为单位，而抹除是以实体区块为单位，所以在本实施例中，实体区块会以轮替方式来存储数据。

具体来说，存储器管理单元204会将实体区块122-(0)～122-(N)逻辑地分组为系统区(system area)302、数据区(data area)304、备用区(spare area)306与取代区(replacement area)308，其中分组为系统区302的实体区块是用以存储闪存存储装置的相关重要信息，而分组为取代区308的实体区块是用以取代数据区304或备用区306中的坏实体区块，因此在一般存取状态下，主机系统1000是无法存取系统区302与取代区308中的实体区块。至于分组为数据区304的实体区块会存储由主机写入指令所写入的数据，而备用区306中的实体区块是用以在执行主机写入指令时替换数据区304中的实体区块。例如，当闪存存储装置100接收到主机系统1000的主机写入指令而欲更新(或写入)数据至数据区304中某一实体区块的某一页面时，存储器管理单元204会从备用区306中提取一实体区块并且将欲被更新的实体区块中的有效旧数据与欲写入的新数据写入至从备用区306中提取的实体区块的页面中，并且将已写入有效旧数据与新数据的实体区块逻辑地关联为数据区304，并且将数据区304中欲被更新的实体区块进行抹除并逻辑地关联为备用区306。

为了能够让主机系统1000能够顺利地存取以轮替方式存储数据的实体区块，闪存存储装置100会配置多个逻辑地址及其映射的逻辑区块以供主机系统1000存取，并且记录逻辑区块与实体区块之间的映射关系。也就是说，在此描述闪存实体区块的运作时，以“提取”、“交换”、“替换”、“轮替”、“分组”、“关联”等词来操作闪存模组的实体区块是逻辑上的概念，闪存的实体区块的实际位置并未更动，而是通过更新逻辑区块与实体区块之间的映射关系来反映对实体区块的操作。

图3B为本发明第一实施例所绘示的记录逻辑区块与实体区块之间的映射关系的运作示意图。

请参照图3B，闪存控制器104会配置多个逻辑地址360-(0)～360-(K)，并且提供第一转换层240与第二转换层250来将逻辑地址360-(0)～360-(K)映射至逻辑区块350-(0)～350-(H)，并将逻辑区块350-(0)～350-(H)映射至闪存晶片106的实体区块122-(0)～122-(N)，其中这些逻辑地址360-(0)～360-(K)是对应主机系统1000的存取单位(例如，扇区)。

第一转换层240配置有运算单元242，其用以将逻辑地址360-(0)～360-(K)映射至逻辑区块350-(0)～350-(H)。例如，运算单元242为一余数运算器，并且存储器管理单元204将逻辑地址的编号进行一余数运算，由此依据所计算的余数来将逻辑地址映射至逻辑区块，其中每一逻辑地址是映射逻辑区块350-(0)～350-(H)的其中之一。第二转换层250具有逻辑区块-实体区块映射表(logical block-physical blockmapping table)260，其用以记录逻辑区块所映射的实体区块。

具体来说，每一逻辑区块350-(0)～350-(H)会包括多个逻辑页面，且每一逻辑页面是由数个逻辑地址所组成，因此当主机系统1000在逻辑地址360-(0)～360-(K)中存取数据时，闪存控制器104就可依据所存取的逻辑地址所属的逻辑区块来在实体区块中实际地读取或写入数据。例如，假设逻辑地址360-(0)是映射逻辑区块350-(0)并且逻辑区块350-(0)是映射实体区块122-(0)的例子中，当主机系统1000在逻辑地址360-(0)中存取数据时，存储器管理单元204会经由第一转换层240计算出所存取的逻辑地址360-(0)所映射的逻辑区块350-(0)，并且第二转换层250的依据逻辑区块-实体区块映射表260来在所映射的实体区块122-(0)中实际地存取数据。

此外，值得一提的是，逻辑区块-实体区块映射表260会被存储于闪存晶片106中(例如，系统区302中)，并且在闪存存储装置100运作期间，逻辑区块-实体区块映射表260会被载入至缓冲存储器296中以使得存储器管理单元204能够读取与更新逻辑区块-实体区块映射表260。然而，在缓冲存储器296的存储空间较小的例子中，缓冲存储器296可能无法暂存记录所有逻辑区块的映射关系的逻辑区块-实体区块映射表260。因此，在本发明另一实施例中，存储器管理单元204会将逻辑区块350-(0)～350-(H)分组为多个逻辑区域(logical zone)，并且为每一逻辑区域独立地配置一逻辑区块-实体区块映射表260。也就是说，每一逻辑区块会属于其中一个逻辑区域，并且存储器管理单元204将逻辑区块的映射关系分别地记录在其所属的逻辑区域的逻辑区块-实体区块映射表260中。基此，当主机系统1000欲存取某一逻辑区块时，存储器管理单元204会依据欲存取的逻辑区块所属的逻辑区域来从闪存晶片106中载入对应的逻辑区块-实体区块映射表260至缓冲存储器296，并且依据对应的逻辑区块-实体区块映射表260来进行数据的存取。之后，当需存取另一逻辑区域的逻辑区块时，存储器管理单元204会将目前使用的逻辑区块-实体区块映射表260回存至闪存晶片106中并载入对应的另一逻辑区块-实体区块映射表260至缓冲存储器296。基此，可避免缓冲存储器296无法存储所有逻辑区块的映射关系的问题。

如上所述，当闪存控制器104执行来自于主机系统1000的主机写入指令时，存储器管理单元204是以轮替方式来使用数据区304与备用区306的实体区块。特别是，在本实施例中，当备用区306中的实体区块都已成为坏实体区块或无法正常使用(例如，所存储的数据具有错误检查和纠正(Error Checking and Correcting；以下简称：ECC)错误或曾发生程序化错误(program fail))，并且取代区308中还无可正常使用的实体区块时，或者当闪存晶片106中的坏实体区块的数目已达一门槛值(例如，此门槛值为原本属于备用区306的实体区块的数目的80％)时，存储器管理单元204会执行区块整理机制，以整理出主机系统1000“未使用”或“仍可正常使用”的逻辑区块所映射的实体区块来作为备用区306的实体区块。

例如，在主机系统1000的操作系统的档案管理机制中操作系统是通过档案配置表来管理存储于存储装置中的数据，其中，在操作系统执行数据的删除运作的例子中，操作系统仅会于档案配置表中注记欲删除的逻辑地址中的数据已为无效，即完成删除数据的运作，而不会实际地将所存储的数据进行删除。之后，当操作系统欲在这些逻辑地址中写入数据时，操作系统会将数据直接写入。值得一提的是，在主机系统1000的操作系统执行删除运作时，主机系统1000的操作系统会传送删除记录，以告知闪存控制器104哪些逻辑地址中的数据已被删除(即，对于主机系统1000来说，哪些逻辑地址为已删除逻辑地址)，基此，存储器管理单元204会依据此删除记录来整理逻辑区块。例如，在本实施例中，主机系统1000的操作系统为微软视窗操作系统，并且微软视窗操作系统是通过整理(trim)指令来传送删除记录，而主机接口单元206与存储器管理单元204可支援与识别此整理指令。值得一提的是，本发明不限于此，任何可传送删除记录的指令都可应用于本发明。

特别是，在本实施例中，当备用区306中的实体区块都成为坏实体区块或无法正常使用，并且取代区308中还无正常的实体区块时，存储器管理单元204会依据所接收的整理指令内的删除记录来整理出哪个逻辑区块内的逻辑地址中的数据都已被主机系统1000删除，并且将至少部份此逻辑区块标记为坏逻辑区块，以禁止主机系统1000再使用。例如，存储器管理单元204可直接修改上述档案配置表中的信息，以将此逻辑区块标示为坏逻辑区块，或者，存储器管理单元204还可于主机系统1000欲写入数据至此逻辑区块时告知主机系统1000的操作系统此逻辑区块为坏逻辑区块，并由主机系统1000的操作系统来修改档案配置表。此外，存储器管理单元204会更新逻辑区块-实体区块映射表260，将此坏逻辑区块所映射的实体区块逻辑地关联为备用区306，并且此坏逻辑区块将不再映射任何实体区块。

图4A与图4B为本发明第一实施例所绘示的更改坏逻辑区块的映射关系的区块整理。

请参照图4A，在实施例中，逻辑区块350-(0)是映射实体区块122-(S+1)，逻辑区块350-(1)是映射实体区块122-(S+2)，且逻辑区块350-(H)是映射实体区块122-(D)。尽管在图4A中未绘示其他逻辑区块的映射关系，但必须了解的是，其他逻辑区块还是类似地映射实体区块。在此，假设主机系统1000已删除存储于逻辑区块350-(0)的所有逻辑地址的数据，即仅于档案配置表中注记逻辑区块350-(0)中的数据已为无效，而未实际地将所存储于实体区块122-(S+1)的数据删除。

此时，倘若实体区块122-(D+1)已成为坏实体区块而无法再存储数据，且在取代区308中已无正常的实体区块可用于取代实体区块122-(D+1)时，如图4B所示，存储器管理单元204会依据所接收的删除记录将逻辑区块350-(0)识别为已删除逻辑区块并且将其标示坏逻辑区块。此外，存储器管理单元204会在逻辑区块-实体区块映射表260中将此已删除逻辑区块(即，逻辑区块350-(0))所映射的实体区块(即，实体区块122-(S+1))中的数据删除并关联为备用区。也就是说，实体区块122-(S+1)会被用作为备用区306的实体区块，以在存储器管理单元204执行主机系统指令时用于轮替数据区304的实体区块。因此，备用区306的实体区块的数目仍会被维持，且存储器管理单元204能够完成以上述轮替方式所进行的数据写入运作，由此，可有效地延长闪存存储装置100的寿命。

图5为本发明第一实施例所绘示的区块管理方法的流程图。

请参照图5，当发生实体区块损坏时，首先，在步骤S501中闪存控制器104的存储器管理单元204会判断取代区308中是否存有正常的实体区块。倘若取代区308中存有正常的实体区块时，则在步骤S503中存储器管理单元204会以取代区308中正常的实体区块来取代已损坏的实体区块并更新逻辑区块-实体区块映射表260。在步骤S503之后，图5的流程会被结束。值得一提的是，在本实施例中是以取代区308中是否存有正常的实体区块来决定是否来取代损坏的实体区块，然而，本发明不限于此，在本发明另一实施例中，还可以判断取代区308中的正常实体区块的数目是否低于一门槛值来替换步骤S501，其中当取代区308中的正常的实体区块的数目不低于一门槛值当则执行步骤S503，反之则执行下述步骤S505。

倘若在步骤S501中判断取代区308中无存有正常的实体区块时，则在步骤S505中存储器管理单元204会依据来自于主机系统1000的删除记录判断是否逻辑区块之中存有已被删除逻辑区块(例如，图4B中的逻辑区块350-(0))。

倘若逻辑区块之中存有已被删除逻辑区块时，则在步骤S507中将已被删除逻辑区块标记为坏逻辑区块，并且在步骤S509中将已被删除逻辑区块所映射的实体区块逻辑地关联为备用区306，并且更新逻辑区块-实体区块映射表260，其中此已被删除逻辑区块将不再映射任何实体区块。在步骤S509之后，图5的流程会被结束。

倘若逻辑区块之中无存有已被删除逻辑区块时，则在步骤S511中存储器管理单元204会向主机系统1000宣告闪存存储装置100为写入保护(write protect)状态，并且图5的流程会被结束。

第二实施例

本发明第二实施例的闪存存储装置与主机系统本质上是相同于第一实施例的的闪存存储装置与主机系统，其中差异在于第二实施例的存储器管理单元会将逻辑地址重新映射至逻辑区块，以将多个已删除逻辑地址集中至同一逻辑区块中。以下将使用第一实施例的图1A、图1D与图3A来描述第二实施例。

在第一实施例中，当备用区306中的实体区块都已成为坏实体区块或无法正常使用，并且取代区308中还无正常的实体区块时，闪存控制器104的存储器管理单元204会依据删除记录寻找已删除逻辑区块。也就是说，存储器管理单元204会判断哪一个逻辑区块所映射的所有逻辑地址所存储的数据都已被主机系统1000删除。然而，在一些例子中，虽然存储器管理单元204无法找到任何已删除逻辑区块，但已删除逻辑地址的大小是相同或超过一个逻辑区块的大小。也就是说，在此例子中，已删除逻辑地址是分散地映射于多个逻辑区块，因此存储器管理单元204无法找到任何已删除逻辑区块。在本实施例中，闪存控制器104会重新映射逻辑地址与逻辑区块的映射关系，以将已删除逻辑地址重新映射为同一个逻辑区块。由此，存储器管理单元204就能够执行如第一实施例的区块整理机制，以将主机系统1000实际上未使用的逻辑区块所映射的实体区块来作为备用区306的实体区块。

图6为本发明第二实施例所绘示的记录逻辑区块与实体区块之间的映射关系的运作示意图。

图6所示的映射运作本质上是相同于图3B的映射运作，以下仅描述图6与图3B的差异处。在图6中第一转换层240包括逻辑地址-逻辑区块映射表602，并且逻辑地址-逻辑区块映射表602是用以取代第一实施例的运算单元242来记录逻辑地址与逻辑区块的映射关系。详细来说，由于在本实施例中逻辑地址与逻辑区块的映射关系会被重新映射，因此重新映射后的逻辑地址与逻辑区块的映射关系可能无法简单以运算器来计算。因此，在本发明实施例中，第一转换层240包括逻辑地址-逻辑区块映射表602，并且存储器管理单元204会更新逻辑地址-逻辑区块映射表602来记录重新映射的结果。

图7A与图7B为本发明第二实施例所绘示的重新映射逻辑地址与更改坏逻辑区块的映射关系的区块整理实施例。

请参照图7A，在实施例中，逻辑地址360-(0)～360-(2)是映射逻辑区块350-(0)，逻辑地址360-(3)～360-(5)是映射逻辑区块350-(1)，且逻辑地址360-(K-2)～360-(K)是映射逻辑区块350-(0)。尽管图7A中未绘示其他逻辑地址的映射关系，但必须了解的是，其他逻辑地址还是类似地映射逻辑区块。另外，逻辑区块350-(0)是映射实体区块122-(S+1)，逻辑区块350-(1)是映射实体区块122-(S+2)，且逻辑区块350-(H)是映射实体区块122-(D)。同样的，尽管在图7B中未绘示其他逻辑区块的映射关系，但必须了解的是，其他逻辑区块还是类似地映射实体区块。此外，在本实施例中，是以3个逻辑地址是映射1个逻辑区块来作说明，然而，本发明不限于此，1个逻辑区块所映射的逻辑地址的数目可以是任意数目。

在此实施例中，假设主机系统1000已删除存储于逻辑地址360-(0)、逻辑地址360-(1)与逻辑地址360-(4)的数据。

此时，倘若实体区块122-(D+1)已成为坏实体区块而无法再存储数据，且取代区308无可用的实体区块可取代实体区块122-(D+1)时，如图7B所示，存储器管理单元204会依据所接收的删除记录识别出逻辑地址360-(0)、逻辑地址360-(1)与逻辑地址360-(4)为已删除逻辑地址。特别是，存储器管理单元204会判断逻辑地址360-(0)、逻辑地址360-(1)与逻辑地址360-(4)的大小是相同于1个逻辑区块，并且执行重新映射。例如，存储器管理单元204会逻辑地址360-(0)、逻辑地址360-(1)与逻辑地址360-(4)重新映射至逻辑区块350-(0)，并且将逻辑地址360-(2)、逻辑地址360-(3)与逻辑地址360-(5)重新映射至逻辑区块350-(1)。基此，逻辑区块350-(0)内的所有逻辑地址皆为已删除逻辑地址，所以存储器管理单元204会将逻辑地址360-(0)、逻辑地址360-(1)与逻辑地址360-(4)标示坏逻辑地址。同时，存储器管理单元204会将逻辑区块350-(0)识别为已删除逻辑区块，并且将其标示坏逻辑区块。

此外，类似第一实施例，存储器管理单元204会在逻辑区块-实体区块映射表260中将此已删除逻辑区块(即，逻辑区块350-(0))所映射的实体区块(即，实体区块122-(S+1))关联为备用区。也就是说，备用区306的实体区块的数目仍会被维持，且存储器管理单元204能够完成以上述轮替方式所进行的数据写入运作，由此，可有效地延长闪存存储装置100的寿命。

图8为本发明第二实施例所绘示的区块管理方法的流程图。

请参照图8，当发生实体区块损坏时，首先，在步骤S801中闪存控制器104的存储器管理单元204会判断取代区308中是否存有正常的实体区块。倘若取代区308中存有正常的实体区块时，则在步骤S803中存储器管理单元204会以取代区308中正常的实体区块来取代已损坏的实体区块并更新逻辑区块-实体区块映射表260。在步骤S803之后，图8的流程会被结束。

倘若在步骤S801中判断取代区308中无存有正常的实体区块时，则在步骤S805中存储器管理单元204会依据来自于主机系统1000的删除记录判断是否逻辑区块之中存有已被删除逻辑区块。

倘若逻辑区块之中存有已被删除逻辑区块时，则在步骤S807中将已被删除逻辑区块标记为坏逻辑区块，并且在步骤S809中将已被删除逻辑区块所映射的实体区块逻辑地关联为备用区306，并且更新逻辑区块-实体区块映射表260，其中已被删除逻辑区块将不再映射任何实体区块。在步骤S809之后，图8的流程会被结束。

倘若在步骤S805中判断逻辑区块之中无存有已被删除逻辑区块时，则在步骤S811中存储器管理单元204会依据来自于主机系统1000的删除记录判断已删除逻辑地址的大小是否等于或超过1个逻辑区块的大小。

倘若已删除逻辑地址的大小等于或超过1个逻辑区块的大小时，则在步骤S813中存储器管理单元204会将足以构成1个已删除逻辑区块的已删除逻辑地址重新映射至同一个逻辑区块(如图7B的逻辑区块350-(0))，并且执行步骤S805。

倘若在步骤S811中判断已删除逻辑地址的大小非等于或超过1个逻辑区块的大小(即，已删除逻辑地址不足以构成1个已删除逻辑区块)时，则在步骤S815中存储器管理单元204会向主机系统1000宣告闪存存储装置100为写入保护状态，并且图8的流程会被结束。

综上所述，当发生备用区的实体区块的数目不足以完成数据写入运作时，上述实施例的区块管理方法会依据主机系统所传送的删除记录搜寻那个逻辑区块中的所有数据已被主机系统删除，并且将所搜寻到的逻辑区块所映射的实体区块作为备用区的实体区块，由此，有效地延长闪存存储装置的寿命。此外，在无存有已被主机系统删除所有数据的逻辑区块时，上述实施例的区块管理方法会重新映射逻辑地址与逻辑区块的映射关系，由此整理出所有数据都已被主机系统删除的逻辑区块，并且将此逻辑区块所映射的实体区块作为备用区的实体区块，由此，有效地延长闪存存储装置的寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种区块管理方法，用于管理一闪存晶片的多个实体区块，所述区块管理方法包括：

将所述多个实体区块至少分组为一数据区与一备用区；

配置多个逻辑地址；

将所述多个逻辑地址映射至多个逻辑区块，并且将所述多个逻辑区块映射至所述数据区的实体区块，其中每一所述多个逻辑区块映射所述数据区的实体区块的其中之一；

配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录所述多个逻辑区块与所述数据区的实体区块之间的一映射关系；

从一主机系统中获取至少一删除记录，其中所述至少一删除记录包括关于所述多个逻辑地址之中多个已删除逻辑地址的信息，并且存储于所述多个已删除逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除；

依据所述至少一删除记录获取所述多个逻辑区块之中的一已删除逻辑区块，其中存储于对应所述已删除逻辑区块的所述多个逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除；

修改一档案配置表以将映射至所述已删除逻辑区块的每一所述多个逻辑地址标示为一坏逻辑地址，其中所述坏逻辑地址将不再被所述主机系统使用；以及

将所述坏逻辑地址所映射至的实体区块关联为所述备用区，其中所述坏逻辑地址不再映射任何实体区块。

2.根据权利要求1所述的区块管理方法，还包括：

更新所述逻辑区块-实体区块映射表，其中在所述逻辑区块-实体区块映射表中所述已删除逻辑区块无映射任何实体区块。

3.根据权利要求1所述的区块管理方法，还包括：

依据所述至少一删除信息将所述多个逻辑地址重新映射至所述多个逻辑区块，其中所述多个已删除逻辑地址之中的至少一部份已删除逻辑地址会被重新映射至所述多个逻辑区块的其中之一，其中存储于重新映射所述至少一部份已删除逻辑地址的逻辑区块中的数据已被所述主机系统删除；以及

依据所述重新映射更新记录在所述逻辑区块-实体区块映射表中的所述映射关系。

4.根据权利要求3所述的区块管理方法，还包括：

更新所述逻辑区块-实体区块映射表，其中在所述逻辑区块-实体区块映射表中所述已删除逻辑区块无映射任何实体区块。

5.根据权利要求1所述的区块管理方法，其中从所述主机系统中获取所述至少一删除记录的步骤包括：

从所述主机系统接收至少一整理指令；以及

识别所述至少一整理指令以获取所述至少一删除记录。

6.一种闪存控制器，用于管理一闪存晶片的多个实体区块，所述闪存控制器包括：

一微处理器单元；

一闪存接口单元，电性连接至所述微处理器单元，用以电性连接至所述闪存晶片；

一主机接口单元，电性连接至所述微处理器单元，用以连接一主机系统；以及

一存储器管理单元，电性连接至所述微处理器单元，用以将所述多个实体区块至少分组为一数据区与一备用区并且配置多个逻辑地址，

其中所述存储器管理单元将所述多个逻辑地址映射至多个逻辑区块，将所述多个逻辑区块映射至所述数据区的实体区块，并且配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录所述多个逻辑区块与所述数据区的实体区块之间的一映射关系，其中每一所述多个逻辑区块映射所述数据区的实体区块的其中之一，

其中所述存储器管理单元通过所述主机接口单元从所述主机系统中获取至少一删除记录，其中所述至少一删除记录包括关于所述多个逻辑地址之中多个已删除逻辑地址的信息，并且存储于所述多个已删除逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除，

其中所述存储器管理单元依据所述至少一删除记录获取所述多个逻辑区块之中的一已删除逻辑区块，修改一档案配置表以将映射至所述已删除逻辑区块的每一所述多个逻辑地址标示为一坏逻辑地址，并且将所述坏逻辑地址所映射至的实体区块关联为所述备用区，

其中存储于对应所述已删除逻辑区块的所述多个逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除，并且所述坏逻辑地址将不再被所述主机系统使用，

其中所述坏逻辑地址不再映射任何实体区块。

7.根据权利要求6所述的闪存控制器，其中所述存储器管理单元更新所述逻辑区块-实体区块映射表，并且在所述逻辑区块-实体区块映射表中所述已删除逻辑区块无映射任何实体区块。

8.根据权利要求6所述的闪存控制器，其中所述存储器管理单元还依据所述至少一删除信息将所述多个逻辑地址重新映射至所述多个逻辑区块，并且依据所述重新映射更新记录在所述逻辑区块-实体区块映射表中的所述映射关系，

其中所述多个已删除逻辑地址之中的至少一部份已删除逻辑地址会被重新映射至所述多个逻辑区块的其中之一，并且存储于重新映射所述至少一部份已删除逻辑地址的逻辑区块中的数据已被所述主机系统删除。

9.根据权利要求8所述的闪存控制器，其中所述存储器管理单元更新所述逻辑区块-实体区块映射表，

其中在所述逻辑区块-实体区块映射表中所述已删除逻辑区块无映射任何实体区块。

10.根据权利要求6所述的闪存控制器，其中所述主机接口单元从所述主机系统接收至少一整理指令，并且所述存储器管理单元识别所述至少一整理指令以获取所述至少一删除记录。

11.一种闪存存储系统，包括：

一闪存晶片，具有多个实体区块；

一连接器，用以电性连接一主机系统；以及

一闪存控制器，电性连接至所述闪存晶片与所述连接器，用以将所述多个实体区块至少分组为一数据区与一备用区并且配置多个逻辑地址，

其中所述闪存控制器将所述多个逻辑地址映射至多个逻辑区块，将所述多个逻辑区块映射至所述数据区的实体区块，并且配置一逻辑区块-实体区块映射表以记录所述多个逻辑区块与所述多个实体区块之间的一映射关系，其中每一所述多个逻辑区块映射所述数据区的实体区块的其中之一，

其中所述闪存控制器通过所述连接器从所述主机系统中获取至少一删除记录，其中所述至少一删除记录包括关于所述多个逻辑地址之中多个已删除逻辑地址的信息，并且存储于所述多个已删除逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除，

其中所述闪存控制器依据所述至少一删除记录获取所述多个逻辑区块之中的一已删除逻辑区块，修改一档案配置表以将映射至所述已删除逻辑区块的每一所述多个逻辑地址标示为一坏逻辑地址，并且将所述坏逻辑地址所映射至的实体区块关联为所述备用区，

其中存储于对应所述已删除逻辑区块的所述多个逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除，并且所述坏逻辑地址将不再被所述主机系统使用，

其中所述坏逻辑地址不再映射任何实体区块。

12.根据权利要求11所述的闪存存储系统，其中所述闪存控制器更新所述逻辑区块-实体区块映射表，

其中在所述逻辑区块-实体区块映射表中所述已删除逻辑区块无映射任何实体区块。

13.一种区块管理方法，用于管理一闪存晶片的多个实体区块，所述区块管理方法包括：

配置多个逻辑地址；

将所述多个实体区块至少分组为一数据区与一备用区，其中所述备用区中的实体区块是用以于执行一主机写入指令时替换所述数据区中的实体区块，且每一所述多个逻辑地址映射至所述数据区的实体区块的其中之一；以及

修改一档案配置表以将映射至所述数据区的至少一逻辑地址标示为至少一坏逻辑地址，并将所述至少一坏逻辑地址所映射至的实体区块关联为所述备用区，其中所述至少一坏逻辑地址将不再被使用，且所述坏逻辑地址不再映射任何实体区块。

14.根据权利要求13所述的区块管理方法，还包括：

从所述主机系统中获取至少一删除记录，其中所述至少一删除记录包括关于所述多个逻辑地址之中至少一个已删除逻辑地址的信息，并且存储于所述多个已删除逻辑地址中的数据已于所述主机系统中被删除。

15.根据权利要求13所述的区块管理方法，其中被标示为所述至少一坏逻辑地址的所述至少一逻辑地址是所述至少一删除记录中所提供的逻辑地址。