CN102369515A - 用于数据存活性的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于存储数据的系统和方法。受保护存储器系统包括存储器阵列和存储器控制器，存储器阵列包括多个存储器模块，每个存储器模块相对于彼此分开定位，存储器控制器配置成从数据采集单元接收要存储的数据，在多个存储器模块的每个模块中对应的存储器位置中存储接收的数据，其中存储的数据包括检错信息，从所述多个存储器模块的第一模块读取数据，直到在第一存储器位置检测到数据错误，从所述多个存储器模块的第二模块的第二存储器位置读取数据，其中从第二存储器位置读取的数据对应于从第一存储器位置读取的数据，以及将从第一存储器位置读取的数据替代为从第二存储器位置读取的数据。

Description

用于数据存活性的系统和方法
背景技术
本发明的领域一般涉及用于电子组件的保护外壳（enclosure），并且更具体地说，涉及用于保护存储器中记录的数据免受冲撞后影响的系统和方法。
用于飞行数据记录器(FDR)的至少一些已知冲撞保护存储器(CPM)利用固态存储器来保持在交通工具的飞机或其它运输期间记录的数据以用于例如冲撞的事件中的分析。此类CPM一般情况使用单层单元(SLC) NAND闪速存储器装置，其利用50nm或更大光刻（lithography）来满足飞行数据记录器(FDR)的数据存活性要求。确定逻辑“1”或“0”的电荷级别中相对宽的保护带在单元出故障前容忍单元中一定级别的降级。然而，此保护带在光刻减少时几何地减少以便满足制造价格目标和产量。在冲撞保护存储器(CPM)模块中利用的固态存储器装置使用越来越小的光刻时，其在高温保留数据的能力开始减弱。暴露于与冲撞意外的燃烧事件相关联的高温最终产生了随机比特故障，这损坏了CPM内存储的数据。虽然纠错码(ECC)电路的添加及其另外的存储器装置是维持数据完整性的一个可能解决方案，但ECC电路所要求的另外功率也必须在CPM内消散，并且添加到CPM中的热管理问题。最终，SLC NAND闪存技术将不再适合在CPM内使用。
发明内容
在一个实施例中，用于存储数据以便在非正常事件后恢复的受保护存储器系统包括存储器阵列和存储器控制器，存储器阵列包括多个存储器模块，每个模块相对于彼此分开定位，存储器控制器在通信上耦合到数据采集单元和多个存储器模块的每个模块。存储器控制器配置成从所述数据采集单元接收要存储的数据，并在多个存储器模块的每个模块中对应的存储器位置中存储接收的数据，存储的数据包括检错信息。存储器控制器还配置成从多个存储器模块的第一模块读取数据，直至在第一存储器位置检测到数据错误，从所述多个存储器模块的第二模块的第二存储器位置读取数据，其中从第二存储器位置读取的数据对应于从第一存储器位置读取的数据，以及将从第一存储器位置读取的数据替代为从第二存储器位置读取的数据。
在另一个实施例中，一种用于从受保护存储器系统检索数据和存储数据的方法包括在多个存储器模块中对应的存储器位置中存储一系列数据分组的相同副本，其中每个存储器模块与至少一个其它存储器模块分隔，每个存储器模块存储该系列的数据分组的一个或多个副本。该方法还包括从多个存储器模块的一个模块读取该系列的数据分组，直到检测到数据分组中的错误，从所述多个存储器模块的另一模块读取与具有检测到的错误的数据分组对应的数据分组；以及输出无错误的该系列的数据分组。
在仍有的另一个实施例中，一种飞行数据记录器包括：数据采集单元，配置成接收多个数据信号和生成一系列数据分组以用于存储，该系列中数据分组的至少一个包括检错部分；冲撞保护存储器，包括多个存储器模块的存储器阵列，每个存储器模块相对于彼此分开定位；以及存储器控制器，在通信上耦合到所述数据采集单元和多个存储器模块的每个模块。存储器控制器配置成在多个存储器模块中对应的存储器位置存储该系列的数据分组的相同副本，其中每个存储器模块与至少一个其它存储器模块分隔，并且每个存储器模块配置成存储该系列数据分组的一个或多个副本。存储器控制器还配置成从多个存储器模块的一个模块读取该系列的数据分组，直到检测到数据分组中的错误，从所述多个存储器模块的另一模块读取与具有检测到的错误的数据分组对应的数据分组；以及输出无错误的该系列的数据分组。
附图说明
图1-2示出本文所述的系统和方法的示范实施例。
图1是根据本发明一示范实施例的飞行数据记录器的示意框图；以及
图2是根据本发明一示范实施例的从受保护存储器系统检索数据和存储数据的一种示范方法的流程图。
具体实施方式
下面的详细描述以示例而不是限制方式示出本发明的实施例。预期本发明对用于在工业、商业和住宅应用中从恶劣环境保持存储器组件上存储的数据的系统和方法有普遍应用。
在本文使用时，单数形式记载的且前面带有词语“一（a或an）”的要素或步骤应理解为不排除复数个要素或步骤，除非明确记载此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用无意解释为排除也结合所记载的特征的另外实施例的存在。
图1是根据本发明一示范实施例的飞行数据记录器100的示意框图。在示范实施例中，飞行数据记录器100包括数据采集单元102，该单元配置成接收多个数据信号104和生成一系列的数据分组106以便存储。数据分组包括数据部分，并且该系列中数据分组的至少一个包括检错部分。飞行数据记录器100包括冲撞保护存储器108，该存储器包括多个存储器模块112的存储器阵列110。在该示范实施例中，存储器模块112相对于彼此分开地定位。例如，存储器模块112可在单个外壳114中间隔分开定位，可在由分区116细分的单个外壳114中间隔分开，这些分区有利于降低从外壳114的一部分到外壳114的另一部分的热转移。
飞行数据记录器100还包括在通信上耦合到数据采集单元102和多个存储器模块112的每个模块的存储器控制器118。在一个实施例中，存储器控制器118包括编程为执行本文中所述功能的处理器119和用于存储指令以便由处理器119使用的存储器128。存储器控制器118配置成在多个存储器模块112中的对应存储器位置120中存储该系列数据分组106的相同副本。每个存储器模块112与至少另一存储器模块分隔，使得可影响存储器模块112之一的存储器保留能力的环境状况不会对另一分开定位的存储器模块112有相同程度的影响，从而增强了恢复存储器模块112阵列中存储的所有数据的概率。每个存储器模块112配置成存储该系列数据分组106的一个或多个副本。由于因存储器中随机比特故障而造成的数据丢失是随机的，因此，维持存储的数据分组106的冗余副本可通过在单个存储器模块112上存储镜像副本而实现。然而，在示范实施例中，存储的数据分组106保存到分隔有预定距离的存储器模块。在一备选实施例中，存储器模块可位于不同外壳中，外壳可相对于彼此间隔第二预定的距离。
存储器控制器118还配置成从多个存储器模块112之一读取该系列的数据分组106，直至检测到数据分组106中的错误。当从多个存储器模块112之一中的存储器位置120读取数据分组106时，存储器控制器118使用与数据分组106一起保存的检错部分，执行至少一些数据分组106的数据部分的检错。如果存储器控制器118检测到数据分组已损坏（可能由于因例如来自冲撞引发的火的热量所造成的随机比特故障而损坏），则存储器控制器118确定从其读到损坏数据的存储器位置120，并有序检索多个存储器模块120的另一模块中对应存储器位置120中存储的数据分组106，直至存储器控制器118定位了损坏的数据分组106的无错误的替代或失败。如果定位了无错误的替代，则在通过通信接口122向数据读取器124输出该系列数据分组106时，存储器控制器118将损坏的数据分组106替代为无错误的数据分组106。在示范实施例中，在诸如冲撞等非正常事件后，数据读取器124在通信上耦合到冲撞保护存储器108以下载存储的数据来用于调查目的。非正常事件可包括高温事件、冲击事件和潮湿事件，所有这些事件伴随例如飞机等交通工具的冲撞而发生。
图2是根据本发明一示范实施例的从受保护存储器系统检索数据和存储数据的一种示范方法200的流程图。方法200包括在多个存储器模块中对应的存储器位置存储（202）一系列数据分组的相同副本，每个存储器模块与至少一个其它存储器模块分隔，每个存储器模块存储所述系列数据分组的一个或多个副本。在一个实施例中，方法200包括将包括检错部分的该系列数据分组写入多个存储器模块的阵列的第一存储器模块中的相应存储器位置中，以及将该系列的数据分组写入存储器模块阵列的其它存储器模块中的相应存储器位置中。
方法200还包括从多个存储器模块的一个模块读取（204）该系列的数据分组，直至检测到数据分组中的错误，从多个存储器模块的另一模块读取（206）对应于具有检测到的错误的数据分组的数据分组；以及输出（208）无错误的该系列的数据分组。在非正常事件后和在非正常事件的原因调查期间，读取多个存储器模块中存储的数据。读取器可在通信上耦合到通信接口，到存储器控制器，或直接到多个存储器模块。当读取存储器模块中存储的数据时，控制器或读取器使用例如但不限于冗余校验(CRC)等检错码来检查数据完整性，其中，在读取过程期间分析与数据一起存储的校验和以确定在存储期间数据的部分是否已更改。其它检错码可分别地或与CRC组合地实现。当控制器或读取器检测到数据分组中的错误时，读取相同存储器模块中不同存储器位置或多个存储器模块的另一模块中的存储器位置中存储的对应数据分组，在这些位置中存储了对应于损坏数据分组的数据，并且如果确定该数据分组无错误，则将它用于替代损坏的数据分组。如果检测到该数据分组损坏，则控制器或读取器读取另一存储器模块中的对应存储器位置，直至定位了无错误的数据分组。当定位了无错误的数据分组时，控制器或读取器能够从它开始从其读取数据的存储器模块继续读取数据分组，或者可从其中定位了无错误数据分组的存储器模块继续读取数据分组。
在两个或更多独立存储器模块内相同数据分组将变得损坏的概率可确定是低的。因此，为相同数据使用多个存储位置使CPM存储器保留率恢复到飞行数据记录器(FDR)的行业标准规范中允许的整体错误率，而不必求助于纠错码(ECC)电路和算法。甚至在光刻继续缩小到小于50nm时，这也允许继续使用SLC NAND闪存技术。该实现对正常使用中的CPM的性能或数据带宽也几乎没有影响。
术语处理器在本文中使用时指中央处理单元、微处理器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路及能够执行本文中所述功能的任何其它电路或处理器。
在本文中使用时，术语“软件”和“固件”是可交换的，并且包括在存储器中存储以便由处理器119执行的任何计算机程序。
在本文中使用时，术语存储器可包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器及非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型只是示范性的，并且因此对于可用于飞行数据记录器100的存储器的类型不是限制性的。
正如基于上述说明书将理解的，公开的上述实施例可使用计算机编程或工程设计技术来实现，包括计算机软件、固件、硬件或其任何组合或子集，其中，技术效果是甚至在光刻继续缩小到小于50nm，也允许在暴露于恶劣环境的重要存储器系统中继续使用SLC NAND闪存技术。具有计算机可读代码部件的任何此类结果程序可在一个或多个计算机可读媒体内实施或提供，由此形成根据公开的讨论的实施例的计算机程序产品，即制造的物品。计算机可读媒体例如可以但不限于是固定（硬）驱动器、磁盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)等半导体存储器和/或诸如因特网或其它通信网络或链路等任何传送/接收媒体。通过从一个媒体直接执行代码、通过将代码从一个媒体复制到另一媒体、或者通过在网络上传送代码，可形成和/或使用包含计算机代码的制造的物品。
用于存储数据以用于在非正常事件后恢复的受保护存储器系统的上述实施例提供了一种具成本效益和可靠的方式，以便允许恢复受高温、冲击和潮湿影响的热敏存储器组件中存储的数据。更具体地说，本文中所述的系统和方法有利于改进从飞行数据记录器恢复无错误数据的概率。另外，上述系统和方法有利于在冲撞后从存储器读取数据，其中，机械冲击、起火和/或潮湿的不利环境能够损坏存储器存储组件。因此，本文中所述的系统和方法以具成本效益和可靠的方式有利于在其中热敏组件可暴露于高温、冲击和潮湿环境的非正常事件期间和之后的数据存活性。
上面详细描述了用于自动定位受恶劣环境影响的存储器系统中存储的无错误数据的系统和方法。所示系统不限于本文所述的特定实施例，相反，每个系统的组件可与本文所述的其它组件独立、分开地利用。每个系统组件也能够与其它系统组件组合使用。
此书面描述使用示例公开了本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域的技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统并执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求来定义，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括具有与权利要求字面语言的非实质不同的等效结构要素，则它们旨在位于权利要求的范围内。

Claims (20)

1. 一种用于存储数据以用于非正常事件后的恢复的受保护存储器系统，所述系统包括：
存储器阵列，包括多个存储器模块，每个存储器模块相对于彼此分开定位；
存储器控制器，在通信上耦合到数据采集单元和所述多个存储器模块的每个模块，所述控制器配置成：
从所述数据采集单元接收要存储的数据；
在所述多个存储器模块的每个模块中对应的存储器位置中存储所接收的数据，所存储的数据包括检错信息；
从所述多个存储器模块的第一模块读取数据，直到在第一存储器位置检测到数据错误；
从所述多个存储器模块的第二模块的第二存储器位置读取数据，其中从所述第二存储器位置读取的数据对应于从所述第一存储器位置读取的数据；以及
用从所述第二存储器位置读取的数据来替代从所述第一存储器位置读取的数据。
2. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中在所述多个存储器模块的一个存储器模块中存储的数据是所述多个存储器模块的任何其它模块中存储的所接收的数据的冗余。
3. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中所述多个存储器模块在单个外壳中分隔开预定的距离。
4. 如权利要求3所述的受保护存储器系统，其中所述单个外壳包括冲撞保护外壳。
5. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中来自所述多个存储器模块的第一模块的第一存储器位置与所述多个存储器模块的第二模块中的第二存储器位置具有相同地址。
6. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中所述控制器配置成
输出从所述多个存储器模块的随后模块中对应于所述第一存储器位置的第三存储器位置读取的数据，直到从所述第三存储器位置读取的数据无错误；以及
用从所述第三存储器位置读取的数据来替代从所述第一存储器位置读取的数据。
7. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中所述非正常事件包括高温事件、冲击事件及潮湿事件的至少一种。
8. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中所述控制器配置成仅输出无错误的数据。
9. 如权利要求1所述的受保护存储器系统，其中所述控制器配置成在所述多个存储器模块的所述第一模块中存储数据，所述数据是所述多个存储器模块的每个其它模块中存储的数据的镜像映像。
10. 一种从受保护的存储器系统检索和存储数据的方法，所述方法包括：
在多个存储器模块中对应的存储器位置存储一系列数据分组的相同副本，每个存储器模块与至少一个其它存储器模块分隔，每个存储器模块存储所述系列的数据分组的一个或多个副本；
从所述多个存储器模块的一个模块读取所述系列的数据分组，直到检测到数据分组中的错误；
从所述多个存储器模块的另一模块读取与具有所检测到的错误的数据分组对应的数据分组；以及
输出无错误的所述系列的数据分组。
11. 如权利要求10所述的方法，其中存储一系列数据分组的相同副本包括：
将包括检错部分的一系列数据分组写入多个存储器模块的阵列的第一存储器模块中的相应存储器位置中；以及
将所述系列的数据分组写入存储器模块的所述阵列的其它存储器模块中的相应存储器位置中。
12. 如权利要求10所述的方法，其中读取所述系列的数据分组包括从所述第一存储器模块中的相应存储器位置读取所述系列的数据分组，直到检测到数据分组中的错误。
13. 如权利要求10所述的方法，其中从所述多个存储器模块的另一模块读取数据分组包括：按顺序读取所述存储器模块的其它模块中对应于具有所述错误的数据分组的存储器位置，直到读取到无错误的数据分组。
14. 如权利要求10所述的方法，还包括继续从所述第一存储器模块中的相应存储器位置读取所述系列的数据分组，直到检测到下一个数据分组中的错误。
15. 如权利要求10所述的方法，还包括从其中读取了无错误的数据分组的存储器模块中的相应存储器位置读取所述系列的数据分组。
16. 一种飞行数据记录器，包括：
数据采集单元，配置成接收多个数据信号和生成一系列的数据分组以用于存储，所述系列中的数据分组的至少一个包括检错部分；
冲撞保护存储器，包括多个存储器模块的存储器阵列，每个存储器模块相对于彼此分开定位；以及
存储器控制器，在通信上耦合到所述数据采集单元和所述多个存储器模块的每个模块，所述控制器配置成：
在所述多个存储器模块中对应的存储器位置存储所述系列的数据分组的相同副本，每个存储器模块与至少一个其它存储器模块分隔，每个存储器模块存储所述系列的数据分组的一个或多个副本；
从所述多个存储器模块的一个模块读取所述系列的数据分组，直到检测到数据分组中的错误；
从所述多个存储器模块的另一模块读取与具有所检测到的错误的数据分组对应的数据分组；以及
输出无错误的所述系列的数据分组。
17. 如权利要求16所述的飞行数据记录器，其中所述冲撞保护存储器包括配置成在非正常事件期间保持所述冲撞保护存储器的外壳，所述非正常事件包括高温事件、冲击事件和潮湿事件的至少一种。
18. 如权利要求17所述的飞行数据记录器，其中高温事件、冲击事件和潮湿事件的所述至少一种与飞机的冲撞相关联。
19. 如权利要求16所述的飞行数据记录器，其中所述高温事件与火灾相关联。
20. 如权利要求16所述的飞行数据记录器，其中所述多个存储器模块在单个外壳中分隔开预定的距离。
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