CN102246151B - 存储器装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及存储器装置及其控制装置。一种存储器装置，包括：具有存储区的存储器；以及具有第一模式和第二模式的控制器。一旦接收到写数据，所述控制器将数据写入在所述存储区中同时管理写数据的逻辑地址与存储对应写数据的存储区之间的对应关系。多个存储区构成管理单元。处于所述第一模式的控制器能够在各存储区中写入数据段，并被配置为维持包含有待更新的数据的一个管理单元中的存储区中的数据。处于所述第二模式的控制器以各数据段的逻辑地址的升序次序在各存储区中写入数据段，并使得包含已更新数据的一个管理单元中的存储区中的数据无效。

Description

存储器装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及存储器装置和存储器的控制方法，更具体地，涉及存储器装置非易失性半导体存储器。

背景技术

诸如存储器卡的存储器装置被用作于存储音乐数据或视频数据的介质。这些装置使用诸如闪速存储器的非易失性半导体存储器。存储器装置典型地包括用于控制存储器的控制器。插入有这样的存储器装置的主机的文件系统为数据分派逻辑地址，并请求存储器装置写入该数据。控制器指示闪速存储器在空闲存储区域中存储该写入数据。此外，控制器管理由文件系统分派给数据的逻辑地址与存储该对应数据的闪速存储器的存储区域之间的关系。

用于存储器装置的闪速存储器的典型实例包括NAND闪速存储器。在NAND闪速存储器中，数据以称为页的单位写入，页由多于一个的位构成。NAND闪速存储区可以仅仅以称为块的单位来擦除数据，块由多于一个的页构成。

用户可能想要通过主机装置了解存储器装置的性能。这样的性能包括记录速度、记录需要的时间、可记录的时间等等。在日本专利申请KOKAI公开No.2006-178923中描述了用于预测这样的性能的技术。该技术使用下列原理。

如上所述，NAND闪速存储器仅以块为单位来擦除数据。也就是，它不可以改写(overwrite)数据。为了更新存储器中的数据，需要准备一个新块，不需更新的数据需要被复制到该新块中，有待更新的数据需要被写入在该新块中。出于该原因，闪存中的数据可以被快速写入连续的空闲页中，而被缓慢地写入到包括存储数据的页和没有数据的页的块中。也就是，数据写入速度根据块中的被写入的页(存储碎片(fragmentation))的分布而变化。使用这些，计算每个块的数据写入速度，并通过满足主机中的应用所要求的写入速度的块的数目来计算存储器装置的可记录时间，其中该主机将在存储器装置中存储数据。然而，这样的使用存储碎片的技术需要复杂的性能计算以及长时间的执行。出于该原因，需要允许较简单的性能预测的存储器装置。

此外，增加的存储器容量、改善的存储器装置性能以及用户需要记录的多样化的内容产生了各种类型的存储器装置用途。例如，存在记录诸如两个TV节目的两个视频的要求，或在记录视频的同时还记录图片的要求。然而，由于不能对数据进行改写而需要上述的数据复制，而该数据复制需要花费长的时间，从而导致伴随数据复制的低速写入，因此不能实现实时地将多个文件的数据并行写入到存储器装置中的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种存储器装置，包括：存储器，具有存储区；以及控制器，被配置为，一旦接收到写数据，将数据写入在所述存储区中同时管理写数据的逻辑地址与存储对应写数据的存储区之间的对应关系，并且所述控制器具有第一模式和第二模式，其中，多个所述存储区构成管理单元，处于所述第一模式的所述控制器能够在各存储区中写入数据段，并被配置为维持包含有待更新的数据的一个管理单元中的一个或多个存储区中的数据，处于所述第二模式的所述控制器被配置为以数据段的逻辑地址的升序次序在各存储区中写入数据段，并被配置为使得包含已更新数据的一个管理单元中的一个或多个存储区中的数据无效。

根据本发明的另一方面，提供了一种存储器装置，包括：存储器，具有存储区；以及控制器，被配置为，一旦接收到写数据，将数据写入在所述存储区中同时管理所述写数据的逻辑地址与存储对应写数据的存储区之间的对应关系，被配置为识别由连续逻辑地址构成的逻辑地址组，并被配置为，一旦接收到第一命令，转换到实时写使能模式，其中一旦接收到数据写入指令，处于所述实时写使能模式的所述控制器以多段写数据的逻辑地址的升序次序将数据写入到为包含所述写数据的逻辑地址的逻辑地址组而临时准备的工作区中，并在完成对所述工作区的最后存储区的数据写入之后，向所述工作区分派逻辑地址。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制包括存储区的存储器装置的方法，所述方法包括：一旦接收到写数据，将数据写入在所述存储区中同时管理所述写数据的逻辑地址与存储对应写数据的存储区之间的对应关系；在第一模式中，在各存储区中写入数据段，并维持包含有待更新的数据的一个管理单元中的一个或多个存储区中的数据，其中多个所述存储区构成一个管理单元；在第二模式中，以数据段的各段的逻辑地址的升序次序在各存储区中写入各数据段，并使得包含已更新数据的一个管理单元中的一个或多个存储区中的数据无效。

附图说明

图1示例了具有主机装置的功能块的根据第一实施例的存储器卡的主功能块；

图2示例了寄存器的细节；

图3示例了存储器空间的配置；

图4示例了由主机识别的存储区和存储器卡的存储区；

图5示例了第一实施例的存储器卡的模式转移；

图6示例了用于第一实施例的第一实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图7示例了图6之后的状态；

图8示例了图7之后的状态；

图9示例了图8之后的状态；

图10示例了第一实施例的存储器卡接收的命令和数据的第一实例；

图11示例了用于第一实施例的第一实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图12示例了图11之后的状态；

图13示例了图12之后的状态；

图14示例了图13之后的状态；

图15示例了图14之后的状态；

图16示例了第一实施例的存储器卡接收的命令和数据的第二实例；

图17示例了用于第一实施例的第二实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图18示例了图17之后的状态；

图19示例了图18之后的状态；

图20示例了图19之后的状态；

图21示例了图20之后的状态；

图22示例了第一实施例的存储器卡接收的命令和数据的第三实例；

图23示例了用于第一实施例的第三实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图24示例了图23之后的状态；

图25示例了图24之后的状态；

图26示例了图25之后的状态；

图27示例了图26之后的状态；

图28示例了第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第一实例；

图29示例了用于第二实施例的第一实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图30示例了图29之后的状态；

图31示例了图30之后的状态；

图32示例了图31之后的状态；

图33示例了图32之后的状态；

图34示例了第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第二实例；

图35示例了用于第二实施例的第二实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图36示例了图35之后的状态；

图37示例了图36之后的状态；

图38示例了图37之后的状态；

图39示例了图38之后的状态；

图40示例了第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第三实例；

图41示例了用于第二实施例的第三实例的在写入期间的存储器卡中的状态；

图42示例了图41之后的状态；

图43示例了图42之后的状态；

图44示例了图43之后的状态；

图45示例了图44之后的状态；

图46示例了图45之后的状态；以及

图47示例了图46之后的状态。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的实施例。在下面，遍及附图，通过相同的参考标号指示相同的部件，并且仅当需要时给出重复的描述。注意，附图仅仅是示例性的。

下面，将采用存储器卡，特别地SD卡作为实例，给出根据本发明的实施例的存储器装置的描述。然而，这里所描述的具有存储器和用于控制存储器的控制器的任何存储器装置均包括在本发明的范围内。

(第一实施例)

[1]配置

将参考图1到4描述根据本发明的第一实施例的存储器卡的配置。图1示例了根据第一实施例的存储器卡的主功能块。图1还示例了连接到该存储器卡的主机装置的功能块。每个功能块可以被实施为硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地示例该硬件和软件的互换性，一般性地就其功能性给出描述。这样的功能性被实施为硬件还是软件依赖于施加于整个系统的特定的应用和设计限制。本领域的技术人员可以针对每个特定应用以各种方式来实施所述功能性，但所有变化均包括在本发明的范围内。

主机装置(此后，称为主机)1具有软件11，例如，应用和/或操作系统。软件11由用户指示以将数据写入到存储器卡2或从其读取数据。软件11指示文件系统12写入/读出数据12。文件系统12为用于管理存储介质中存储的文件数据的机制，在该存储介质中的存储区中记录管理信息，并使用该管理信息管理该文件数据。

主机1具有SD接口13。SD接口13由硬件和软件构成以允许主机1与存储器卡2连接。主机1与存储器卡2通过SD接口13通信。SD接口13指定用于主机1与存储器卡2之间的通信的各种协议。SD接口13和存储器卡2的SD接口31(稍后将描述)提供可由这两个接口识别的各种类型的命令。SD接口13还包括可连接到SD接口31的硬件配置(例如，管脚设置，管脚的数目等)。

存储器卡2具有NAND闪速存储器21和用于控制存储器21的控制器22。存储器卡2在被连接到主机1时或在插入有存储器卡2的主机1开启时开始接收电力，以执行初始化和之后根据来自主机1的存取的处理。

存储器21非易失性地存储数据，并以称为页的单位来写入和读取数据，页由多个存储器基元构成。页具有页所独有的物理地址。存储器21以称为物理块(擦除块)的单位擦除数据，物理块由多个页构成。物理地址被分派给物理块。

控制器22管理存储器21中的数据存储状态。存储状态的管理包括，在页(或物理块)的物理地址与该页中存储的数据的逻辑地址之间进行管理，其中所述页(或物理块)不包含数据或包含无效数据。

控制器22包括SD接口31，、微处理单元(MPU)32、只读存储器(ROM)33、随机存取存储器(RAM)34以及NAND接口35。SD接口31由硬件和软件构成以允许主机装置1与控制器22连接。

SD接口31指定使与SD接口13的通信成为可能的协议，包括各种类型的命令，以及包括硬件配置(例如，管脚设置，管脚的数目等)，与SD接口13一样。存储器卡2(控制器22)与主机1通过SD接口31通信。SD接口31包括寄存器36。

MPU32管理存储器卡2的总操作。当例如存储器卡2开始接收电力时，MPU32将存储在ROM33中的固件(控制程序)读取到RAM34以执行预定的处理。MPU32根据控制程序在RAM34上产生各种表(将在稍后描述)并根据从主机1接收的命令来执行对存储器21的预定处理。

ROM33存储用于MPU32等等的控制程序。RAM34被用作MPU32的工作区，并临时存储控制程序和各种表。表包括页的物理地址的转译表(逻辑/物理表)，页中储存了具有由文件系统12分派的逻辑地址的数据。NAND接口35允许控制器22与存储器21连接。

存储器12中的存储区包括根据存储的数据类型而限定的例如系统数据区、安全性数据区、被保护的数据区、用户数据区等等。系统数据区被控制器22保留以存储其操作所需的数据。安全性数据区存储用于加密的密钥信息和用于认证的安全性数据，并是主机1所不能存取的。被保护的数据区存储重要数据和安全数据。用户数据区可由主机1存取和使用，并存储例如AV内容文件和图像数据的用户数据。当使用描述“存储器21”指代存储器21的存储器空间时，其指代用户数据区。控制器22保留用户数据区的一部分，在该处存储其自身操作所需的控制数据(例如，逻辑/物理表)。

寄存器36具有各种寄存器，例如，卡状态寄存器、CID、RCA、DSR、CSD、SCR以及OCR，如图2所示。这些寄存器存储错误信息、存储器卡2的个体数目、相对卡地址、存储器卡2的总线驱动电力、存储器卡2的特性参数值、数据设置以及由存储器卡2的操作电压范围限定的操作电压(如果存在)等。

寄存器36(例如，CSD)存储存储器卡2的类(class)、数据复制所需的时间、AU尺寸等等。类是由属于该类的存储器卡所确保的最小写入速度来限定。由该类确定最高写入速度。因此，主机1可以从寄存器36读取指示AU尺寸的数据以将该信息用于存储器卡2的管理，并从寄存器36读取指示类的数据以了解存储器卡2的最大写入性能。此外，CSD还存储性能信息，诸如在日本专利申请KOKAI公开号No.2006-178923中描述的性能信息。

图3示例了存储器21的存储器空间的配置。如图3所示，存储器21具有通常存储区41和页缓冲器42。存储区41包括多个物理块BLK。每个物理块BLK由多个页PG构成。每个页PG包括串联连接的存储器基元晶体管。

每个存储器基元由所谓的层叠栅极金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构成。每个存储器基元晶体管根据其阈值电压存储信息，该阈值电压根据在浮置栅极电极中俘获的电子的数目而变化。存储器21被配置为使存储器基元晶体管具有多于两个不同的阈值电压，也就是，存储器基元可以存储多个电平(level)(多个位)。

属于同一行的存储器基元晶体管的控制栅极电极被连接到同一字线。在属于同一列的串联连接的存储器基元晶体管的链的两端中提供选择栅极晶体管。选择栅极晶体管中的一个被连接到位线。以串联连接的存储器基元晶体管的组为单位写入或读取数据。由该存储器基元晶体管的组构成的存储区对应于一个页。

在图3的实例中，每个页具有2112B，例如，以及每个块52由128个页构成。以块BLK为单位擦除数据。页缓冲器34从存储器21输入数据或向其输出数据，并临时保持数据。页缓冲器42能够保持的数据尺寸与页PG的尺寸相同，即，2112B(2048B+64B)。

如图4和上述内容所示，存储器21以页PG为单位写入或读取数据，并以块BLK为单位擦除数据。另一方面，文件系统12以记录单元(RU)为单位管理数据。也就是，文件系统12根据RU的尺寸将软件11请求写入的数据分割为适宜尺寸的片段，并向每个片段分派逻辑地址。RU等价于通过一个多块写命令被写入的数据段。在写命令之后，文件系统12将被分派了独有逻辑地址的数据作为写数据提供到存储器卡2。控制器22将写数据写入到适宜的页中。RU的尺寸为页容量的整数倍。因此，存储器卡2在具有顺序物理地址的页中写入该RU尺寸的写数据。注意，因为RU具有与文件系统所管理的独有逻辑地址的对应关系，将数据分派到RU意味着向该数据分派逻辑地址。文件系统12使用表来管理数据的片段的连接关系，并使用该关系通过连接这些片段来恢复原始数据。控制器22使用转译表(逻辑/物理表)来管理存储该逻辑地址的数据的页的地址(物理地址)与逻辑地址之间的对应关系。

文件系统12还使用AU(分配单元)的概念，AU由属于预定范围的预定数目的连续RU构成。控制器22可以通过找到数据的逻辑地址的高位来识别AU的边界。AU尺寸为块(物理块)容量的整数倍。由此，RU尺寸等于组合的页的尺寸，AU尺寸等于组合的块的尺寸。出于该原因，下面将通过被用作存储器卡2中的数据的读取和写入的单位的RU和AU进行说明。也就是，用于存储器卡2的“RU”意义为与RU相同尺寸的组合的连续页，用于存储器卡2的“AU”意义为与AU相同尺寸的组合的连续块。具体地，文件系统12分派给RU的数据被存储在存储器卡2的RU中，存储器卡2通过表来管理文件系统12分派给数据的RU(逻辑地址)和存储该写数据的存储器21中的RU。

[2]操作

[2-1]第一实例

参考图5到14，将首先描述存储器卡2的一部分操作。图5示例了根据第一实施例的存储器卡采用的转移模式。如图5所示，存储器卡2具有随机写模式和顺序写模式。控制器22根据两个模式中的当前的一个操作。存储器卡2在来自主机1的电源开动时处于随机写模式。当接收到顺序写开始命令时或通过检测写数据的非连续逻辑地址而检测到随机写入指令时，处于随机写模式的存储器卡2转换到顺序写模式。另一方面，处于顺序写模式的存储器卡2在接收到顺序写入结束命令之后将转换到随机写模式。SD接口31被配置为识别顺序写开始命令和顺序写入结束命令。

参考图6到9，现在将描述随机写模式。图6到9依次示例了在随机写模式的写入期间的一个状态。图6到9中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。

首先，存储器卡2中属于AU1的第一到第NRU存储数据1到N。在该状态下，主机1希望在AU1中的第四到第六RU中写入数据20到22。然而，由于闪速存储器21不能直接通过改写数据来执行该更新指令，因此存储器21进行下列操作。首先，如图7所示，存储器卡2(控制器22)准备用于临时工作使用的AU(工作AU)。然后，存储器卡2分别将数据1到3复制到工作AU中的第一到第三RU中，这些RU与AU1中其数据不需更新的RU相同。

如图8所示，存储器卡2将数据20到22写入在工作AU的第四到第六RU中，这些RU与AU1中的数据有待更新的RU相同。

如图9所示，存储器卡2分别将AU1的数据7到N复制到工作AU中与未更新RU相同的第七到第NRU。然后，存储器卡2对工作AU1执行封闭(closing)处理。该封闭处理指将工作AU设定为AU1，更具体地，将工作AU设定为存储由文件系统12识别的AU1中的数据的AU，或重写逻辑/物理表。同时，丢弃旧AU1。换言之，旧AU1将被处理为具有无效数据的AU。在预定的时机(timing)擦除旧AU中的数据以使其成为新空闲AU。

下面将参考图10到14描述顺序写模式。图10示例了在顺序写模式期间以及之前和之后的在主机1与存储器卡2之间传递的命令和数据的第一实例。图11到14每一个依次示例了在顺序写模式的第一实例的写入期间的状态。图11到14中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。

首先，存储器卡2处于随机写模式，并且如图11所示，AU1中的第一到第八RU分别存储数据1到8，AU2中的第一到第八RU分别存储数据9到16。在该状态中，如图10所示，主机1向存储器卡2提供顺序写开始命令。一旦接收到该命令，存储器卡2转变到顺序写模式。

如图11所示，主机1希望将数据20到22写入在AU1中的第四到第六RU中。也就是，主机1希望用数据20到22更新第四到第六RU。为了执行该写入，如图10所示，主机1向存储器卡2提供写入命令，以及与AU1中的第四到第六RU相关联的数据20到22。如图11所示，一旦接收到该写请求，存储器卡2准备用于AU1的工作AU1。工作AU仅由空闲块RU构成，并被存储器卡2临时用于内部使用。在顺序写模式中，存储器卡2响应于该写请求，总是准备空闲工作AU并在其中写入数据。因为工作AU的原始AU1仍然有效，即使在该阶段由于一些原因而出现写入错误，也可以恢复在该写入之前的状态。

在顺序写模式中，不需更新的RU的数据没有被复制到工作AU中的RU。因此，如图12所示，存储器卡2将数据20到22分别写入到工作AU中的第四到第六RU，这些RU与AU1中的被分给数据20到22的RU相同。

如图12所示，主机1希望用数据23和24更新AU1中的第七和第八RU中的数据7和8，并用数据25到27更新AU2中的第一到第三RU中的数据9到11。为了进行该更新，如图10所示，主机1向存储器卡2提供写命令、与AU1中的第七和第八RU相关的数据23和24以及与AU2中的第一到第三RU相关的数据25到27。一旦接收到该写请求，如图13所示，存储器卡2将数据23和24分别写入在工作AU中的第七到第八RU中，其与AU1中的被指示为存储数据23和24的RU相同。由于此时数据已经被写入工作AU1中的最后RU，如图14所示，存储器卡2对工作AU执行封闭处理，然后，存储器卡2准备用于AU2的新工作AU。

如图15所示，存储器卡2分别将数据25和27写入到工作AU中的第一到第三RU，这些RU与AU2中的被指示为存储数据25到27的RU相同。

由于完成了该写请求，如图10所示，主机1向存储器卡2提供顺序写入结束命令。一接收到该命令，如图15所示，存储器卡2对工作AU执行封闭处理而不将存储在AU2中的第四到第八RU中的数据12到16复制到工作AU，之后转变到随机写模式。顺序写入结束命令不是必须的，当检测到具有非连续逻辑地址的写数据时可以终止顺序写模式。

[2-2]第二实例

现在将参考图16到21描述使用第一实例并行记录多个文件的数据。图16示例了根据第一实施例的存储器卡接收的命令和数据的第二实例。图17到21依次示例了存储器卡2的第二实例的写入期间的一个状态。图17到21中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。第二实例仅仅涉及顺序写模式的操作，并且剩余的操作与第一实例相同。

首先，存储器卡2处于随机写模式。如图16所示，当接收到来自主机1的顺序写开始命令时，存储器卡2将转换到顺序写模式。

如图17所示，主机1希望将数据A1到A5写入在AU1中的第一到第五RU中。为了执行该写入，如图16所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU1的第一到第五RU相关的数据A1到A5。

处于顺序写模式的存储器卡2，响应于写请求，总是准备空闲工作AU并在其中写入数据，如上所述。因此，如图18所示，存储器卡2分别将数据A1和A5写入在工作AU1中的第一到第五RU中，这些RU与AU1中的被指示为存储数据A1到A5的RU相同。

如图18所示，主机1希望在AU2的第一到第三RU中写入数据B1到B3。为了执行该写入，如图16所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及与AU2中的第一到第三RU相关的数据B1到B3。数据B1到B3属于与数据A1到A3不同的AU，因此数据B1到B3构成与数据A1到A3构成的文件不同的文件。作为例子，数据B1到B3为视频数据的一部分，数据A1到A5为其他视频数据的一部分。存储器卡2(控制器22)通过找到其AU(即，其逻辑地址的高位)可以确定数据B1到B3构成了与数据A1到A5构成的文件不同的文件。

一旦接收到数据B1到B3的写请求，存储器卡2确定数据B1到B3构成了与上述先前请求从其AU写入的数据A1到A5不同的文件。作为该确定的结果，如图19所示，存储器卡2准备用于AU2的新工作AU2，并分别将数据B1到B3写入到工作AU2中的第一到第三RU中，其与AU2中的被指示为存储数据B1到B3的RU相同。

此外，如图19所示，主机1希望在AU1的第六和第七RU中写入数据A6和A7。为了执行该写入，如图16所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU1中的第六和第七RU相关的数据A6和A7。数据A6和A7属于AU1，AU1包含先前请求写入的数据A1到A5。因此，一旦接收到该写请求，如图20所示，存储器卡2分别将数据A6和A7写入工作AU1中的第六和第七RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A6和A7的RU相同。

如图20所示，主机1希望在AU2的第四到第六RU中写入数据B4到B6。为了执行该写入，如图16所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU2中的第四到第六RU相关的数据B4到B6。数据B4到B6属于AU2，AU2包含数据B1到B3的。因此，如图20所示，存储器卡2分别将数据B4到B6写入到工作AU2中的第四到第六RU中，其与AU2中的被指示为存储数据B4到B6的RU相同。

由于已经完成了该写请求，如图16所示，主机1向存储器卡2提供顺序写入结束命令。一接收到该命令，如图21所示，存储器卡2对所有工作AU执行封闭处理，然后转换到随机写模式。

注意，第二实例示例了用于两个文件的数据组，即，包括数据A1到A7的文件和数据B1到B6的另一文件的两个流(stream)。然而，根据说明书中描述的原理，本发明还可以应用于三个或更多的流。存储器卡2可以同时写入多少个数据流，这依赖于存储器卡2可以准备多少个工作AU。根据存储器卡2的写入速度和/或存储容量或规定来确定同时准备的工作AU的数目。

[2-3]第三实例

现在将参考图22到27描述在要求的时机处封闭工作AU的技术。图22示例了第一实施例的存储器卡接收的命令和数据的第三实例。图23到27依次示例了存储器卡2的第三实例的写入期间的一个状态。图23到27中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。第三实例仅仅涉及顺序写模式的操作，并且剩余的操作与第一实例相同。

首先，存储器卡2处于随机写模式。在该状态下，如图22所示，当接收到来自主机1的顺序写开始命令时，存储器卡2将转换到顺序写模式。

如图23所示，主机1希望将数据A1到A5写入在AU1中的第一到第五RU中。为了执行该写入，如图22所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU1的第一到第五RU相关的数据A1到A5。

一旦接收该写请求，如图24所示，存储器卡2准备用于AU1的新工作AU1，存储器卡2分别将数据A1到A5写入工作AU1中的第一到第五RU中，这些RU与AU1中的被指示为存储数据A1到A5的RU相同。

如图24所示，主机1希望在AU2的第一到第三RU中写入数据B1到B3。为了执行该写入，如图22所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及与AU2中的第一到第三RU相关的数据B1到B3。如图25所示，由于数据B1到B3构成与数据A1到A3构成的文件不同的文件，存储器卡2准备用于AU2的新工作AU2。存储器卡2分别将数据B1到B3写入到工作AU2中的第一到第三RU中，这些RU与AU2中的被指示为存储数据B1到B3的RU相同。

然后，为了完成由数据B1到B3构成的文件的写入同时继续部分由数据A1到A5构成的文件的写入，主机1向存储器卡2提供工作AU封闭命令。一接收到该命令，存储器卡2对于恰恰在该命令之前已经写入数据的工作AU执行封闭处理。结果，可以提供又一工作AU替代工作AU2。例如，如果存储器卡2可以并行写入两个文件，它将准备好在对工作AU2的封闭处理之后写入文件数据。还可以在顺序写入结束命令中指定要求封闭处理的自变量(argument)来实现封闭命令。

封闭命令具有指定了封闭处理的目标工作AU的自变量。该自变量可以指定上述已经被写入数据的最后工作AU、多个工作AU中的任何工作AU或所有工作AU。

如图26所示，主机1希望将数据6和7写入AU1的第六和第七RU中。为了执行该写入，如图22所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU1的第六到第七RU相关的数据A6和A7。一接收到该写请求，如图27所示，存储器卡2分别将数据A6和A7写入在工作AU1中的第六和第七RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A6到A7的RU相同。

因为写请求已经完成，如图22所示，主机1向存储器卡2提供顺序写入结束命令。一旦接收该命令，如图21所示，存储器卡2对所有工作AU(在本实施例中，仅工作AU1)进行封闭处理，然后转变为随机写模式。

如上所述，根据第一实施例的存储器卡具有随机写模式和顺序写模式。在顺序写模式中，响应于数据的更新请求，以下RU中的数据不被复制到新AU，上述RU属于包含了不需更新的RU的AU。因此，在顺序写模式中，数据总被写入连续的空闲块。这样的写入速度是闪速存储器21可实现的最大写入速度。允许以最大的写入性能写入数据对于主机1极为有利。最大写入速度依赖于闪速存储器21的内在性能并几乎是恒定的。出于该原因，可以通过最大写入速度和从主机1要求写入的数据尺寸得到的AU(RU)的数目来简单地计算完成指示的写入所需的时间。这样的计算很简单，需要短的时间。

此外，在存储器卡2中，以写数据的逻辑地址的次序在连续的RU页中写入数据。这样的数据写入可以使最大写入速度超过存储器21。此外，存储器卡在顺序写模式中不复制数据，它可以响应于写请求而保持写入。如上所述，因为这样的写入速度对于存储器卡2是最大的，存储器卡2可以在顺序写模式中保持以最大写入速度写入。

由于存储器卡2在顺序写模式中保持最大写入速度，为两个或更多的单独文件中的每一个文件的数据提供专有工作AU允许并行存储两个或更多文件的数据，如关于第二实例所描述的。

此外，根据第一实施例的存储器卡，提供工作AU封闭命令。通过该命令，正并行写入多个文件的数据的存储器卡2可以对选择的工作AU进行封闭处理，而无需等待顺序写入结束命令的提供。结果，可以释放用于完成了写入的文件数据的工作AU以便为其他文件数据提供新工作AU。当通过硬件实现该功能时，这是有用的，因为可以并行写入多少流是受限制的。

(第二实施例)

在第二实施例中，提供了用于转换到特定写入预备状态的专有命令。根据第二实施例的存储器卡具有与第一实施例(图1到5)相同的配置而在操作上与第一实施例不同。

[1]第一实例

将参考图28到34描述第二实施例的第一实例的操作。图28示例了根据第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第一实例。图29到33依次示例了存储器卡2的第一实例的写入期间的一个状态。图29到33中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。

首先，如图29所示，AU1中的第一到第八RU存储数据1到8，AU2中的第一到第八RU存储数据9到16。然后，如图28所示，主机1向存储器卡2提供写准备命令。一接收该命令，存储器卡2执行用于转换到可以立即开始写入的状态的准备。存储器卡2通过传送例如指示繁忙状态的信号通知主机1其正在准备中同时执行到实时写入预备(立即写)状态模式(实时写入使能模式)的转换处理。

如图29所示，主机1希望将数据20到22写入AU1中的第四到第六RU中。为了执行该写入，如图28所示，主机1向存储器卡2提供写命令，以及之后的与AU1中的第四到第六RU相关的数据20到22.

一接收该写请求，处于实时写使能状态的存储器卡2准备用于写目标AU(AU1)的工作AU，除非其预先已经接收到继续命令(将在稍后描述)，如图29所示。

该写请求请求从AU中的非头部(non-leading)RU写入。处于该立即写入状态的存储器卡2不将比写数据所属于的AU(AU1)中的写数据RU(该实例中的第四到第六RU)更低的RU(第一到第三RU)中的数据复制到工作AU。因此，如图30所示，存储器卡2分别将数据20到22写入到工作AU中的第四到第六RU中，其与AU1中的被指示为存储数据20到22的RU相同。

主机1希望用数据23和24更新AU1中的第七和第八RU的数据7和8，并用数据25到27更新AU2中的第一到第三RU的数据9到11。为了进行该更新，如图28所示，主机1向存储器卡2提供写命令、与AU1中的第七和第八RU相关的数据23和24以及与AU2中的第一到第三RU相关的数据25到27。一接收到该写请求，如图32所示，存储器卡2分别将数据23和24写入到工作AU中的第七和第八RU中，其与AU1中的被指示为存储数据23到24的RU相同。此时，由于已经在工作AU的最后RU中写入了数据，存储器卡2对工作AU执行封闭处理。然后，存储器卡2准备用于AU2的新工作AU。

如图33所示，存储器卡2分别将数据25和27写入到工作AU中的第一到第三RU中，其与AU2中的被指示为存储数据25到27的RU相同。

由于写请求已经完成，如图28所示，主机1向存储器卡2提供封闭命令。封闭命令具有与第一实施例相同的指定了封闭处理的目标工作AU的自变量，并具有指定了存在复制或不存在复制的自变量。在图28提供的封闭命令中，指定不存在复制。一旦接收该命令，如图33所示，存储器卡2对工作AU进行封闭处理，而作为最后的写命令的写目标的AU(AU2)中的非更新RU(第三到第八RU)的数据12到16没有被复制到工作AU。

在第二实施例中，除了实时写使能状态中的操作之外的操作保持与第一实施例的随机写模式中的操作相同。

[2]第二实例

现在，将参考图34到39描述使用第一实例并行记录多个文件的数据。如图34示例了根据第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第二实例。图35到39依次示例了存储器卡2的第二实例的写入期间的一个状态。图35到39中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，以及还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。

如图34所示，通过从主机1接收的写准备命令，存储器卡2转换到实时写使能状态。

如图35所示，主机1希望将数据A1到A5写入在AU1中的第一到第五RU中。为了执行该写入，如图34所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU1中的第一到第五RU相关的数据A1到A5。AU1中的第一到第八RU存储数据X1到X8。

如上所述，处于实时写使能状态的存储器卡2准备新工作AU，除非其预先已经接收到继续命令(将在稍后描述)。出于该原因，如图36所示，存储器卡2准备用于AU1的工作AU1。然后，存储器卡2分别将数据A1和A5写入在工作AU1中的第一到第三RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A1到A5的RU相同。

主机1希望并行写入与部分由数据A1到A5构成的文件不同的文件的数据。出于该原因，希望稍后在工作AU1中写入数据。出于该原因，如图34所示，主机1向存储器卡2提供继续命令。通过在封闭命令中提供指定了封闭处理的指令或用于保留工作AU的指令的自变量来实现该继续命令。备选地，可以提供除了封闭命令之外的命令。一接收到继续命令，如图36所示，存储器卡2维持恰恰在该继续命令之前的作为写请求的写目标的AU1的工作AU1，而不对工作AU1执行封闭处理。

如图36所示，主机1希望将数据B1到B3写入到AU1中的第一到第三RU。为了进行该写入，如图34所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU2中的第一到第三RU相关的数据B1到B3。

如上所示，一旦接收到写命令，处于实时写使能状态的存储器卡2创建新工作AU，除非该继续命令要求继续使用现有的工作AU。由于数据B1到B3属于的AU(AU2)不同于数据A1到A3所属于的AU(AU1)，如图37所示，存储器卡2一接收到写数据B1到B3就准备工作AU2。存储器卡2分别将数据B1到B3写入到工作AU2中的第一到第三RU中，这些RU与AU2中的被指示为存储数据B1到B3的RU相同。

然后，为了写入在数据A5之后的数据，如图34所示，主机1向存储器卡2提供继续命令。一接收到该继续命令，如图37所示，存储器卡2将维持恰恰在该命令之前作为写请求的目标的AU的工作AU2。

如图37所示，主机1希望将数据A6到A7写入到AU1中的第六和第七RU中。为了进行该写入，如图34所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU1中的第六和第七RU相关的数据A6和A7。

由于存储器卡2维持用于AU1的工作AU1，如图38所示，存储器卡2并不会响应于写命令而创建新工作AU。而是，存储器卡2分别将数据A6和A7写入到工作AU1中的第六和第七RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A6和A7的RU相同。

然后，为了写入在数据B3之后的数据，如图34所示，主机1向存储器卡2提供继续命令。一接收到该继续命令，如图38所示，存储器卡2将维持恰恰在该命令之前作为写请求的目标的AU的工作AU1。

如图38所示，主机1希望将数据B4和B5写入到AU2中的第四和第五RU中。为了进行该写入，如图34所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU2中的第四和第五RU相关的数据B4和B5。

如图39所示，因为存储器卡2维持用于AU2的工作AU2，存储器卡2分别将数据B4和B5写入到工作AU2中的第四和第五RU中，其与AU2中的被指示为存储数据B4和B5的RU相同。

如图38所示，主机1希望将数据B6写入在AU2中的第六RU中。当主机1希望对包括已经向其最后写入了数据的RU的AU中的RU进行写入时，主机1可通过仅仅提供写命令而不提供继续命令来实现这一点。为了执行该写入，如图34所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU2中的第六RU相关的数据B6。一接收到该写请求，存储器卡2将数据B6写入到工作AU2中的第六RU中，其与AU2中的被指示为存储数据B6的RU相同。

由于已经完成了写请求，如图34所示，主机1向存储器卡2提供封闭命令。在图34的实例中，封闭命令中的用于指定封闭目标AU的自变量指定了所有工作AU，以及在另一自变量中还指定了不存在复制。一接收该命令，如图39所示，存储器卡2对工作AU1和AU2进行封闭处理，而没有将AU1中的非更新RU(第八RU)的数据X8复制到工作AU1。

[第三实例]

现在将参考图40到47描述另一示例性的使用第一实例并行记录多个文件的数据。图40示例了根据第二实施例的存储器卡接收的命令和数据的第三实例。图41到47依次示例了存储器卡2的第三实例的写入期间的一个状态。在这些图中的数据A1到A7典型地为视频数据，数据B1到B3和数据C1到C3为图像数据。图41到48中的除了工作AU之外的AU表示由文件系统12识别的AU，以及还表示存储了由文件系统12识别的AU中的数据的存储器卡2的AU。

同样如图40所示，通过从主机1接收的写准备命令，存储器卡2转换到实时写使能状态。

如图41所示，主机1希望将数据A1到A5写入在AU1中的第一到第五RU中。为了执行该写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU1中的第一到第五RU相关的数据A1到A5。AU1中的第一到第八RU存储数据X1到X8。

如上所述，由于处于实时写使能状态的存储器卡2准备新工作AU，除非其预先已经接收到继续命令，因此存储器卡2准备用于AU1的工作AU1，如图42所示。存储器卡2分别将数据A1到A5写入到工作AU1中的第一到第五RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A1到A5的RU相同。

主机1希望并行写入与部分由数据A1到A5构成的文件不同的文件的数据。出于该原因，如图40所示，主机1向存储器卡2提供继续命令。一接收到继续命令，如图42所示，存储器卡2维持工作AU1。

如图42所示，主机1希望将数据B1到B3写入到AU2中的第一到第三RU。为了进行该写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供写命令、以及之后的与AU2中的第一到第三RU相关的数据B1到B3。AU2中的第一到第八RU存储数据Y1到Y8。

由于数据B1到B3属于的AU不同于之前已经写入数据的AU1，如图43所示，存储器卡2一接收到写数据B1到B3就准备工作AU2。存储器卡2分别将数据B1到B3写入到工作AU2中的第一到第三RU中，其与AU2中的被指示为存储数据B1到B3的RU相同。

由于已经完成了对由数据B1到B3构成的文件的写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供封闭命令。该封闭命令具有指定了不存在复制的自变量。一接收到该命令，如图44所示，存储器卡2对工作AU2进行封闭处理，而没有将作为最后的写命令的写入目标的AU2中的非更新RU(第四到第八RU)的数据Y4到Y8复制到工作AU2。

如图44所示，主机1希望将数据A6和A7写入到AU1中的第六和第七RU中。为了进行该写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU1中的第六和第七RU相关的数据A6和A7。

由于存储器卡2维持用于AU1的工作AU1，如图44所示，存储器卡2并不会响应于写命令而创建新工作AU。而是，存储器卡2分别将数据A6和A7写入到工作AU1中的第六和第七RU中，其与AU1中的被指示为存储数据A6和A7的RU相同。

当已经完成了由数据A1到A7构成的文件的写入时，如图45所示，主机1希望在AU3中的第一到第三RU中写入数据C1到C3。为了进行该写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供写命令，然后提供与AU3中的第一到第三RU相关的数据C1到C3。AU3中的第一到第八RU存储数据Z1到Z8。

数据C1到C3属于的AU与已经进行了之前的写入的AU1不同。此外，AU1仍包括非更新的数据X8。在该状态下已经接收写命令而没有接收继续命令的存储器卡2将已经进行了最后写入的AU1中的非更新数据复制到工作AU中。也就是，如图46所示，存储器卡2将数据X8复制到工作AU中的第八RU，其与AU1中分派有数据X8的RU相同。然后，由于存储器卡2没有接收到指示对工作AU1进行封闭处理的封闭命令，存储器卡2不对工作AU1进行封闭处理。注意，由于该复制在实时写入结束之后，因此，其既不影响写入，也不影响写入时间的计算。可通过封闭命令指定将AU1中的数据X8复制到工作AU1。也就是，在提供写入数据C1到C3的写命令之前，主机1向存储器卡2提供具有指定了存在复制的自变量的封闭命令。一接收到这样的封闭命令，存储器卡2将目标AU(AU1)中的比最后写入的RU(第七RU)高的RU(第八RU)的数据复制到工作AU1中的相同的第八RU。

然后，存储器卡2准备用于AU3的工作AU3。由于对数据C1到C3的写入对应于从AU3中的头部RU的写入，因此其复制是不必要的。因此，如图47所示，存储器卡2分别将数据C1到C3写入到工作AU3中的第一到第三RU中，其与AU3中被指示为存储数据C1到C3的RU相同。

由于已经完成了对于由数据A1到A7构建的文件的数据和由数据C1到C3构建的文件的数据的写入，如图40所示，主机1向存储器卡2提供封闭命令。该封闭命令具有指定了不存在复制的自变量和指定了对所有AU(该实例中的工作AU1和AU3)进行封闭处理的另一自变量。因此，一接收到该命令，如图47所示，存储器卡2对工作AU1进行封闭处理，并对工作AU3进行封闭处理，而不将AU3中的非更新RU(第四到第八RU)的数据Z4到Z8复制到工作AU3。

如上所述，根据第二实施例的存储器卡，限定了实时写入状态。一旦接收到写命令，处于实时写入状态的存储器卡准备仅仅由空闲RU构成的工作AU并以该写数据的逻辑地址的次序在工作AU的RU中写入数据。写入到这样的连续空闲块的速度是闪存21实现的最大值。该最大写入速度依赖于闪存21的内在性能并几乎是恒定的。出于该原因，可以容易地通过该最大写入速度和由主机1请求写入的数据尺寸得到的AU(RU)的数目来计算完成指示的写入所需的时间。这样的计算很容易，并需要短的时间。

此外，在根据第二实施例的存储器卡中提供继续命令。通过该继续命令，并不必须对工作AU进行封闭处理以准备另一工作AU。出于该原因，为两个或更多的单独文件中的每一个文件的数据提供独有的工作AU，这允许并行记录两个或更多的文件的数据。

注意，所有继续命令指令会将写入到创建的工作AU的工作进行悬置。出于该原因，即使存储器卡像在第二实例中一样接收到继续命令，存储器卡也仅在空闲RU中写入数据而不会像第一实例一样悬置写入。

本领域的技术人员将容易地获得附加的优点和修改。因此，本发明在其宽泛方面不受本文示出并描述的具体细节和代表性实施例的限制。因此，可以进行各种修改而不背离由所附权利要求及其等价物限定的一般发明概念的精神和范围。

Claims (8)

1.一种存储器装置，包括：

存储器，具有存储区，所述存储区的一部分被分配给用户区，所述用户区包括管理单元；以及

控制器，其中，

多个所述存储区构成管理单元，该管理单元包括多个记录单元，

所述控制器被配置为：

接收来自主机装置的开始命令，以及在所述开始命令后的对第一管理单元的第一写入命令，以执行以顺序模式对所述第一管理单元的顺序写入；以及

接收对第二管理单元的第二写入命令，以执行对第二管理单元的写入，不保持所述第一管理单元中的、没有通过对第一管理单元的写入而更新的数据，并且通过将所述第二管理单元中的记录单元中的数据复制到工作管理单元中的相同记录单元，来保持所述第二管理单元中的、没有通过对第二管理单元的写入而更新的数据，以及

所述第一管理单元的地址和所述第二管理单元的地址是非连续的。

2.根据权利要求1的装置，其中

所述控制器包括寄存器，所述寄存器保持关于数据写入到所述存储区的速度的信息。

3.根据权利要求1的装置，其中

一旦接收到跟随所述开始命令的写入命令，所述控制器准备空闲管理单元，所述空闲管理单元将包含写入数据，以及

所准备的管理单元仅由包含无效数据的未写入存储区构成。

4.根据权利要求3的装置，其中

所述控制器：

通过跟随开始命令的写入命令的地址，将管理单元与地址组相关联；以及

向管理单元写入其地址位于所述地址组之内的写入命令的数据。

5.一种控制存储器装置的方法，所述存储器装置包括存储器和控制器，所述存储器具有存储区，所述存储区的一部分被分配给用户区，所述用户区包括管理单元，多个所述存储区构成管理单元，该管理单元包括多个记录单元，所述方法包括：

接收来自主机装置的开始命令，以及在所述开始命令后的对第一管理单元的第一写入命令，以执行以顺序模式对所述第一管理单元的顺序写入；

接收对第二管理单元的第二写入命令，以执行对第二管理单元的写入，不保持所述第一管理单元中的、没有通过对第一管理单元的写入而更新的数据，并且通过将所述第二管理单元中的记录单元中的数据复制到工作管理单元中的相同记录单元，来保持所述第二管理单元中的、没有通过对第二管理单元的写入而更新的数据，

其中所述第一管理单元的地址和所述第二管理单元的地址是非连续的。

6.根据权利要求5的方法，其中

所述控制器包括寄存器，所述寄存器保持关于数据写入到所述存储区的速度的信息。

7.根据权利要求5的方法，其中

一旦接收到跟随所述开始命令的写入命令，所述控制器准备空闲管理单元，所述空闲管理单元将包含写入数据，以及

所准备的管理单元仅由包含无效数据的未写入存储区构成。

8.根据权利要求7的方法，其中

所述控制器：

通过跟随开始命令的写入命令的地址，将管理单元与地址组相关联；以及

向管理单元写入其地址位于所述地址组之内的写入命令的数据。