CN103077121A

CN103077121A - 一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置

Info

Publication number: CN103077121A
Application number: CN2013100048909A
Authority: CN
Inventors: 邓恩华; 尹慧
Original assignee: Shenzhen Netcom Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Netcom Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: CN103077121B

Abstract

本发明适用于存储器的数据存储技术领域，提供了一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置，所述闪存存储设备中包括至少一多层单元闪存，所述方法包括：将所述多层单元闪存中所有最低有效位页和/或所有单层单元闪存页提供的总的存储空间划分一部分区域作为快速数据写入区域；接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入的数据以及待写入数据的写入地址；将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。通过本发明，可有效提高包含多层单元闪存存储设备的数据写入速度，提升闪存存储设备的整体性能。

Description

一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置

技术领域

本发明属于存储器的数据存储技术领域，尤其涉及一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置。

背景技术

闪存按照其内部构架可以分为单层单元闪存（Single-Level Cell，SLC）和多层单元闪存（Multi-Level Cell，MLC）。SLC的每个单元（cell）中存储1个位（bit）的信息；MLC的每个单元（cell）至少存储2个位（bit）的信息，其中，MLC包括2bit/cell、3bit/cell、4bit/cell以及更多位元的闪存。

SLC的数据写入是通过对浮栅的电荷加电压，经过源极将所存储的电荷消除，通过这样的方式，以存储一个信息位（1代表消除，0代表写入）。而MLC则是在浮栅中使用不同程度的电荷，因此能在单一晶体管中存储多个位的信息，并通过单元的写入与感应的控制，在单一晶体管中产生多种状态，对于SLC及MLC而言，同样容量的单元要存储1位与存储多位的稳定度和复杂度不同，SLC比MLC稳定，且SLC写入速度较快。从数据存储机制方面看，闪存内部包含多个存储块，每个存储块由多个页构成。SLC的所有页都是快速且稳定可靠的，而MLC的块内只有一部分页是快速且稳定可靠的，结构跟SLC内的页类似。例如，以2bit/cell的闪存为例，一个单元包含两个位（0，1位），0位称为最低有效位，1位称为非最低有效位，可产生四种状态（00，01，11，10），以写入块内不同的页内，其中，每个单元的两位分别写入块的最低有效位页和非最低有效位页内，其中，最低有效位页为快速且稳定可靠的页，并且同一型号的闪存其最低有效位页在所有的块内的分布都是一样的。同理，3bit/cell的闪存，一个单元包含3个位（0，1，2位），其中0位称为最低有效位，1和2位称为非最低有效位。用最低有效位页来描述MLC中快速且稳定可靠的页，用非最低有效位页来描述MLC中其它页。

现有技术中，单个闪存存储设备常常同时采用SLC和MLC或者只采用MLC以提高闪存存储设备的存储容量，这在一定程度上会影响闪存存储设备的数据读写速度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置，以提高闪存存储设备的数据读写速度。

本发明实施例是这样实现的，一种闪存存储设备中数据管理的方法，所述闪存存储设备中包括至少一多层单元闪存，所述方法包括：

将所述多层单元闪存中所有最低有效位页和/或所有单层单元闪存页提供的总的存储空间划分一部分区域作为快速数据写入区域；

接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入的数据以及待写入数据的写入地址；

将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。

本发明实施例的另一目的在于提供一种闪存存储设备中数据管理的装置，所述闪存存储设备中包括至少一多层单元闪存，所述装置包括：

划分单元，用于将所述多层单元闪存中所有最低有效位页和/或所有单层单元闪存页提供的总的存储空间划分一部分区域作为快速数据写入区域；

指令接收单元，用于接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入的数据以及待写入数据的写入地址；

写入单元，用于将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。

本发明实施例的再一目的在于提供一种闪存存储设备，所述闪存存储设备包括所述闪存存储设备中数据管理的装置。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：由于最低有效位页以及单层单元闪存页的数据写入时间远小于非最低有效位页的数据写入时间，因此本发明实施例通过将多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间作为每次数据的写入区域，从而能够极大的提高包含多层单元闪存存储设备的数据写入速度，提升闪存存储设备的整体性能，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的闪存存储设备中数据管理方法所适用的系统场景示意图

图2是本发明实施例二提供的闪存存储设备中数据管理方法的实现流程图；

图3是本发明实施例三提供的闪存存储设备中数据管理装置的组成结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的闪存存储设备中数据管理方法所适用的系统场景示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

如图1所示，该系统包括主机系统1以及闪存存储设备2。

其中，所述主机系统1为电脑系统，包括微处理器11、随机存取存储器（RAM）12、数据传输接口13以及输入或输出装置14。所述闪存存储设备2为包含有快速数据写入区域的闪存存储设备，所述快速数据写入区域为闪存存储设备2中多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间。

所述主机系统1通过所述数据传输接口13与所述闪存存储设备2连接。用户通过输入/输出装置14发出写指令给所述微处理器11，所述微处理器11通过数据传输接口13将所述写指令发送所述闪存存储设备2，所述写指令中包含所述RAM12中的待写入数据以及所述待写入数据写入闪存存储设备2的地址。

所述闪存存储设备2在接收到所述写指令后，将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。由于所述快速数据写入区域为闪存存储设备2中多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间，从而能够极大的提高包含多层单元闪存存储设备的数据写入速度。

在本实施例中，所述主机系统为可存储数据的任意系统，例如电脑系统、数码相机、摄影机、通信装置、音讯播放器、视讯播发器等系统。

需要说明的是，本实施例提供的系统场景只用于解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例二：

图2示出了本发明实施例一提供的闪存存储设备中数据管理方法的实现流程，该方法的执行主体为图1所示系统中的闪存存储设备2，该方法过程详述如下：

在步骤S101中，将所述闪存存储设备中多层单元闪存中所有最低有效位页和/或所有单层单元闪存页提供的总的存储空间划分一部分区域作为快速数据写入区域。

在本实施例中，所述快速数据写入区域为所述多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间，且所述快速数据写入区域的存储空间小于多层单元闪存中所有最低有效位页和所有单层单元闪存页提供的总的存储空间。例如，所述闪存存储设备只包含一4G的2bit/cell的多层单元闪存，则所述多层单元闪存中所有最低有效位页提供的总的存储空间为2G，所述快速数据写入区域的存储空间需小于2G；如果所述闪存存储设备还包含一1G的单层单元闪存，则所述闪存存储设备所有最低有效位页和所有单层单元闪存页提供的总的存储空间为3G，则所述快速数据写入区域的存储空间需小于3G。

需要说明的是，所述快速数据写入区域是固定的，即将所述闪存存储设备中固定的存储块作为所述快速数据写入区域的存储块。

在步骤S102中，接收主机系统发送的写指令。

在本实施例中，所述写指令包括但不限于以下信息：待写入的数据以及所述待写入数据写入闪存存储设备的地址。所述主机系统为可存储数据的任意系统，例如电脑系统、数码相机、摄影机、通信装置、音讯播放器、视讯播发器等系统。

在步骤S103中，将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。

在本实施例中，由于所述快速数据写入区域为闪存存储设备中多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间，从而能够极大的提高数据的写入速度，提升闪存存储设备的整体性能。

进一步的，为了避免所述快速数据写入区域写满数据后影响到后续数据的写入，本实施例还包括：

在所述闪存存储设备处于空闲状态和/或所述快速数据写入区域的剩余存储空间小于或等于预设的第一门限值时，将所述快速数据写入区域中的数据存储（即转存）至所述闪存存储设备中与所述写入地址对应的存储区域。

需要说明的是，主机系统发送的写指令中包含的写入地址为所述待写入数据实际要写入的地址（所述写入地址可能位于快速写入区域中也可能位于其他区域），而不是待写入数据写入所述快速数据写入区域的地址，待写入数据写入所述快速数据写入区域的地址是闪存存储设备中主控接收到主机系统的写指令之后再分配的，例如，可以提供一张地址映射表记录待写入数据在快速数据写入区域的地址和其实际写入地址的映射关系，也可以以其他方式记录这种映射关系，以为后面的数据转存和/或数据还没有转存就被读出做依据；本实施例提供在进行数据写入时，不管写指令中包含的地址是否位于快速数据写入区域，都先写入快速数据写入区域，待闪存存储设备处于空闲状态和/或所述快速数据写入区域的剩余存储空间小于或等于预设的第一门限值时，再将快速数据写入区域的数据转存到实际要写入的地址，以提高数据写入速度。

进一步的，由于闪存存储设备中存储块的寿命有限，频繁的数据写入会降低存储块的寿命，从而降低闪存存储设备的寿命，为了解决这一问题，本实施例还包括：

预先设定写次数阈值，在所述快速数据写入区域中存储块的写次数达到所述写次数阈值时，将新的存储块替换所述写次数达到所述写次数阈值的存储块，所述新的存储块为所述总的存储空间中剩余区域（即所述总的存储空间中快速数据写入区域以外的区域）中的存储块。

在本实施例中，可通过计数器等记录所述快速数据写入区域中存储块的使用次数，即所述存储块每进行一次擦除或者读写操作，计数器加1。

进一步的，为了避免只使用多层单元闪存中最低有效位页，影响到其他非最低有效位页的使用，进而降低所述闪存存储设备的存储容量的问题，本实施例还包括：

根据所述闪存存储设备中空闲存储块的数量，按预设规则动态调整所述快速数据写入区域的存储空间大小，并在所述空闲存储块的数量小于或等于预设的第二门限值时，将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零。

在本实施例中，所述快速数据写入区域的存储空间大小根据所述闪存存储设备中空闲存储块的数量按预设规则动态调整，即所述快速数据写入区域的大小根据所述闪存存储设备中空闲存储块的数量确定。所述规则包括同比例调整规则等，例如当所述空闲存储块多时，增大所述快速数据写入区域的存储空间；当所述空闲存储块少时，减小所述快速数据写入区域的存储空间；当所述空闲存储块的数量减少到第二门限值时，将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零，即所述闪存存储设备按照正常的数据写入方式写入数据，所有数据一开始就写入其实际写入地址。

需要说明的是，本实施例中所述第一门限值和第二门限值为一比例值，“比例”值与“个数”值是存在不同的，“个数”值是一个静态的值，而“比例”值是一个动态的值，例如如果设置的是“个数”值，“个数”值为6，而某闪存存储设备存储空间较小，其存储块只有5个，则无法满足将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零的条件。而如果设置的是“比例”，例如“比例”为20%，如果存储块只有5个，那么只要空闲存储块为1个时，即将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零。

另外，为了更好的区分所述存储块，本实施例还包括对所述存储块的状态进行标识，所述状态标识包括“忙”、“空闲”和“丢弃”等。

本发明实施例通过将多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间作为每次数据的写入区域，从而能够极大的提高包含多层单元闪存存储设备的数据写入速度，提升闪存存储设备的整体性能，具有较强的实用性。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的闪存存储设备中数据管理装置的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该闪存存储设备中数据管理装置可以应用于闪存存储设备中，可以是运行于闪存存储设备内的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到闪存存储设备中或者运行于闪存存储设备的应用系统中。

该闪存存储设备中数据管理装置包括划分单元31、指令接收单元32以及写入单元33。其中，各单元的具体功能如下：

划分单元31，用于将所述多层单元闪存中所有最低有效位页和/或所有单层单元闪存页提供的总的存储空间划分一部分区域作为快速数据写入区域；

指令接收单元32，用于接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入的数据以及待写入数据的写入地址；

写入单元33，用于将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。

进一步的，为了避免所述快速数据写入区域写满数据后影响到后续数据的写入，所述装置还包括：

转存单元34，用于在所述闪存存储设备处于空闲状态和/或所述快速数据写入区域的剩余存储空间小于或等于预设的第一门限值时，将所述快速数据写入区域中的数据存储至所述闪存存储设备中与所述写入地址对应的存储区域。

进一步的，由于闪存存储设备中存储块的寿命有限，频繁的数据写入会降低存储块的寿命，从而降低闪存存储设备的寿命，为了解决这一问题，所述装置还包括：

设定单元35，用于预先设定写次数阈值;

替换单元36，用于在所述快速数据写入区域中存储块的写次数达到所述设定单元35设定的写次数阈值时，将新的存储块替换所述写次数达到所述写次数阈值的存储块，所述新的存储块为所述总的存储空间中快速数据写入区域以外区域中的存储块。

进一步的，为了避免只使用多层单元闪存中最低有效位页，影响到其他非最低有效位页的使用，进而降低所述闪存存储设备的存储容量的问题，所述装置还包括：

调整单元37，用于根据所述闪存存储设备中空闲存储块的数量，按预设规则动态调整所述快速数据写入区域的存储空间大小，并在所述空闲存储块的数量小于或等于预设的第二门限值时，将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例通过将多层单元闪存中最低有效位页提供的存储空间和/或单层单元闪存页提供的存储空间作为每次数据的写入区域，从而能够极大的提高包含多层单元闪存存储设备的数据写入速度，提升闪存存储设备的整体性能，具有较强的实用性。而且本实施例还可以根据所述闪存存储设备中空闲存储块的数量，按预设规则动态调整所述快速数据写入区域的存储空间大小，从而有效避免只使用多层单元闪存中最低有效位页，影响到其他非最低有效位页的使用，进而降低所述闪存存储设备的存储容量的问题。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种闪存存储设备中数据管理的方法，所述闪存存储设备中包括至少一多层单元闪存，其特征在于，所述方法包括：

将所述待写入数据写入所述快速数据写入区域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述闪存存储设备处于空闲状态和/或所述快速数据写入区域的剩余存储空间小于或等于预设的第一门限值时，将所述快速数据写入区域中的数据存储至所述闪存存储设备中与所述写入地址对应的存储区域。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先设定写次数阈值;

在所述快速数据写入区域中存储块的写次数达到所述写次数阈值时，将新的存储块替换所述写次数达到所述写次数阈值的存储块，所述新的存储块为所述总的存储空间中快速数据写入区域以外区域中的存储块。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据闪存存储设备中空闲存储块的数量，按预设规则动态调整所述快速数据写入区域的存储空间大小，并在所述空闲存储块的数量小于或等于预设的第二门限值时，将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零。

5.一种闪存存储设备中数据管理的装置，所述闪存存储设备中包括至少一多层单元闪存，其特征在于，所述装置包括：

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

转存单元，用于在所述闪存存储设备处于空闲状态和/或所述快速数据写入区域的剩余存储空间小于或等于预设的第一门限值时，将所述快速数据写入区域中的数据存储至所述闪存存储设备中与所述写入地址对应的存储区域。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

设定单元，用于预先设定写次数阈值;

替换单元，用于在所述快速数据写入区域中存储块的写次数达到所述设定单元设定的写次数阈值时，将新的存储块替换所述写次数达到所述写次数阈值的存储块，所述新的存储块为所述总的存储空间中快速数据写入区域以外区域中的存储块。

8.如权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

调整单元，用于根据闪存存储设备中空闲存储块的数量，按预设规则动态调整所述快速数据写入区域的存储空间大小，并在所述空闲存储块的数量小于或等于预设的第二门限值时，将所述快速数据写入区域的存储空间大小调整为零。

9.一种闪存存储设备，其特征在于，所述闪存存储设备包括权利要求5至8任一项所述的闪存存储设备中数据管理的装置。