CN103678144B - 数据储存装置与快闪存储器控制方法 - Google Patents

数据储存装置与快闪存储器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数据储存装置与快闪存储器控制方法。所述数据储存装置以快闪存储器储存数据、逻辑‑物理位址映射表、及写入保护标示表。写入保护标示表标示各逻辑位址为写入保护与否。数据储存装置的一控制器根据一主机发送的一动态容量管理要求所指示的一段空间释出逻辑位址修改该逻辑‑物理位址映射表，以断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑‑物理位址对应关系。该控制器更将该写入保护标示表中对应该段空间释出逻辑位址的旗标切换为写入保护状态、且对应修正一寿命终了判断参数，以使得该快闪存储器跳脱一寿命终了状态，允许数据写入操作。

Description

数据储存装置与快闪存储器控制方法
技术领域
本发明有关于一种数据储存装置以及快闪存储器控制方法。
背景技术
快闪存储器(FLASH memory)为常见的一种非挥发性储存技术，牵涉电性抹除与编程技术。
以非及闸型的快闪存储器(NAND FLASH)为例，主要用作存储卡(memorycard)、通用序列汇流排闪存装置(USB flash device)、固态硬碟(SSD)…等产品。采多芯片封装，将NAND Flash芯片与控制芯片包成一颗芯片者则称为嵌入式快闪存储器模组(eMMC)。
非及闸型的快闪存储器的储存阵列包括多个区块(blocks)，各区块的空间更可划分为多个“页”(pages)；作数据储存用的区块称为数据区块(data blocks)，且另有闲置区块(spare blocks)待配置使用。视使用状况，储存空间可能会有损毁发生。由于损坏的区块需排除不再使用，闲置区块的数量会随之减少。一旦闲置区块的数量低于一临界量，整个快闪存储器通常需切换成一寿命终了(End-of-Life，ELF)状态，只允许读取而不能再写入数据。
本领域一项重要课题即如何延长快闪存储器的使用寿命，允许使用者正常读写之。
发明内容
本发明揭露一种数据储存装置以及一种快闪存储器控制方法。
根据本发明一种实施方式所实现的数据储存装置包括：快闪存储器以及控制器。快闪存储器提供空间储存数据、逻辑-物理位址映射表、以及写入保护标示表。写入保护标示表用于标示各逻辑位址为写入保护与否。控制器根据主机发送的一动态容量管理要求所指示的一段空间释出逻辑位址修改该逻辑-物理位址映射表，以断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系。此外，该控制器更将该写入保护标示表中对应该段空间释出逻辑位址的旗标切换为写入保护状态、且对应修正一寿命终了判断参数，以使该快闪存储器跳脱一寿命终了状态，允许数据写入操作。
根据本发明一种实施方式所实现的快闪存储器控制方法，包括：根据主机发送的一动态容量管理要求所指示的一段空间释出逻辑位址修改一快闪存储器所储存的一逻辑-物理位址映射表，以断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系；将该快闪存储器所储存的一写入保护标示表中对应该段空间释出逻辑位址的旗标切换为写入保护状态，该写入保护标示表以旗标标示各逻辑位址为写入保护与否；以及，根据该写入保护标示表的各旗标的状态对应修正一寿命终了判断参数，以使该快闪存储器跳脱一寿命终了状态，允许数据写入操作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，详细说明如下。
附图说明
图1为一方块图，图解有根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100；
图2以流程图图解根据本发明一种实施方式所实现的一种快闪存储器控制方法；且
图3以流程图图解关于一复电状况的快闪存储器控制方法。
【主要元件符号说明】
100~数据储存装置；102~快闪存储器；
104~控制器；106~随机存取存储器；
112~数据区块；114~闲置区块；
120~主机；
Blk1…BlkN…BlkN+l…BlkM~区块；
H2F~逻辑-物理位址映射表；
H2F[Hi:Hj]~逻辑-物理位址映射表H2F中对应逻辑位址Hi~Hj的栏位；
PoPk~断电保护表PoffProt中对应该段空间释放逻辑位址Hi~Hj的一旗标；
PoffProt~断电保护表；
S202~接收一主机120发送的动态容量管理要求；
S204~将断电保护表PoffProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的一旗标PoPk设定为”ON”状态；
S206~根据该段空间释出逻辑位址Hi~Hj修改逻辑-物理位址映射表H2F的栏位H2F[Hi:Hj]，以断开该段空间释出逻辑位址Hi~Hj原本的逻辑-物理位址对应关系；
S208~将写入保护标示表WriteProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的标签WPGk设定为一写入保护状态；
S210~根据该写入保护标示表WriteProt中为写入保护状态的旗标数量修正上述寿命终了判断参数EOL_para；
S212~将断电保护表PoffProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的旗标PoPk复原为”OFF”状态；
S302~扫描该断电保护表PoffProt；
S304~判定无未完成的动态容量管理要求存在，故等待主机120端其他控制信号；
S306~根据”ON”状态的旗标所对应的逻辑位址重启其动态容量管理要求(即执行图2的程序)；
WPGk~写入保护标示表WriteProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的旗标；
WriteProt~写入保护标示表。
具体实施方式
图1为一方块图，图解有根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100。
数据储存装置100包括：一快闪存储器(Flash memory)102、一控制器104以及一随机存取存储器(RAM)106。快闪存储器102的储存空间可以区块(block)划分，使用过的区块需整个区块一同抹除(erase)后方能视为闲置空间待配置使用。如图所示，用于数据储存的区块称为数据区块112(包括区块Blk1…BlkN…BlkN+l…BlkM)；尚待配置使用的区块归类成闲置区块114；更有多个区块用来储存映射表─包括一逻辑-物理位址映射表H2F、一写入保护标示表WriteProt以及一断电保护表PoffProt。断电保护表PoffProt为选用设计，使用方式稍后讨论。逻辑-物理位址映射表H2F标示逻辑位址至物理空间的映射；一种实施方式以集合页(superpage)为映射单位─各逻辑端索引会映射到物理端的一集合页(superpage，占多页(pages)空间)。写入保护标示表WriteProt可以旗标(flags)标示各逻辑位址为写入保护与否；在一种实施方式中，写入保护标示表WriteProt各索引对应一写入保护群组(writeprotect group，尺寸可达多个集合页)。控制器104用于控制该快闪存储器102，且更可根据一主机120所发来的指令操作该快闪存储器102。随机存取存储器106用于暂存该控制器104运算中所产生的数据─例如，关于上述表格H2F、WriteProt或PoffProt的更新─控制器104先将更新内容暂存于随机存取存储器106，再择时一并更新至快闪存储器102。
在一种实施方式中，数据储存装置100可为一嵌入式快闪存储器模组(eMMC)，主机120可为一行动通讯装置或一平板电脑…等类似装置。主机120的设计允许发出一动态容量管理(Dynamic Capacity Management)要求，其中指示有一段空间释放逻辑位址Hi~Hj。如图所示，该段空间释放逻辑位址原本映射至区块BlkN~BlkN+l，其内容可为主机120端的系统信息(虽写入该快闪存储器102但无关实际欲以快闪存储器102储存的数据)。控制器104根据该段空间释出逻辑位址Hi~Hj修改该逻辑-物理位址映射表H2F，以断开该段空间释出逻辑位址Hi~Hj原本的逻辑-物理位址对应关系(如图所示，修正H2F中索引Hi~Hj的内容H2F[Hi:Hj])。如此一来，区块BlkN~BlkN+l不与任何逻辑位址相关，可归类为闲置区块114。此外，该控制器104更将该写入保护标示表WriteProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的旗标WPGk切换为写入保护状态。如此一来，该段空间释放逻辑位址Hi~Hj所对应的系统信息为写入保护，无须再于该快闪存储器102规划空间储存之，可更节省使用该快闪存储器102的储存空间。随着以上设计，控制器104得以一并修正一寿命终了判断参数(以下标号为EOL_para)，使该快闪存储器102跳脱一寿命终了状态，允许数据写入操作。
在一种实施方式中，该寿命终了判断参数EOL_para正相关于该快闪存储器102中可用的闲置区块数量，而该控制器104根据该写入保护标示表WriteProt中处于上述写入保护状态的旗标的数量对应修正该寿命终了判断参数EOL_para。举例来说，寿命终了判断参数EOL_para可代表该快闪存储器102中闲置且非损坏的区块数量。若该写入保护标示表WriteProt的旗标状况扫描结果显示有数量Release_Blk的区块经由本案所揭露的技术释放为闲置区块，则旧有的EOL_para数值加上区块数量Release_Blk即可用来作为新的寿命终了判断参数EOL_para。若该寿命终了判断参数EOL_para低于一临界量，控制器104设定该快闪存储器102为寿命终了状态；反之，控制器104设定该快闪存储器102不为寿命终了状态，允许写入操作。经由本案所揭露的技术所释放出来的区块数量Release_Blk即用来提升该寿命终了判断参数EOL_para，使之超越该临界量。如此一来，该快闪存储器102得以跳脱该寿命终了状态，允许数据写入操作。特别声明之，区块数量Release_Blk不限定由扫描该写入保护标示表WriteProt的旗标状况取得。区块数量Release_Blk可常态储存在快闪存储器102中，凡写入保护标示表WriteProt有新设定为“写入保护状态”的旗标即递增其数值。
在一种实施方式中，该逻辑-物理位址映射表H2F各栏位储存一物理位址指标，指示一物理区块位址以及一物理页编号。为了断开一段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系，控制器104可将该逻辑-物理位址映射表H2F中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标皆填入数值零，或者，控制器104可修正该逻辑-物理位址映射表H2F中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标，使之全指向一无效物理空间。
此段落讨论选用的上述断电保护表PoffProt。断电保护表PoffProt可以旗标标示各逻辑位址是否有未完成的动态容量管理要求。参考图1，控制器104接收到该动态容量管理要求后即可将该断电保护表PoffProt中对应该段空间释放逻辑位址Hi~Hj的一旗标PoPk设定为”ON”状态，直至映射表H2F与WriteProt以及寿命终了判断参数EOL_para更新完毕后方将该旗标PoPk切换为”OFF”状态。如此一来，若该动态容量管理要求执行过程中有断电发生，控制器104只要在复电时检查该断电保护表PoffProt，即可发现旗标PoPk仍为”ON”状态，因而得以将中断的动态容量管理程序重新启动。
图2以流程图图解根据本发明一种实施方式所实现的一种快闪存储器控制方法。所述控制方法可以固件方式烧录于图1的控制器104的只读存储器中、或程序化于图1的快闪存储器102中，由控制器104内的运算单元执行实现；或者，任何应用所述控制方法控制一快闪存储器的技术也属于本案所欲保护范围。以下为了说明方便，搭配图1说明各步骤。
步骤S202接收主机120发送的动态容量管理要求。该动态容量管理要求指示一段空间释出逻辑位址Hi~Hj，所对应的是该主机120的系统信息。步骤S204将断电保护表PoffProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的一旗标PoPk设定为”ON”状态。步骤S206根据该段空间释出逻辑位址Hi~Hj修改该逻辑-物理位址映射表H2F的栏位H2F[Hi:Hj]，以断开该段空间释出逻辑位址Hi~Hj原本的逻辑-物理位址对应关系。步骤S208则是将写入保护标示表WriteProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的标签WPGk设定为一写入保护状态。步骤S210根据该写入保护标示表WriteProt中为写入保护状态的旗标数量修正上述寿命终了判断参数EOL_para。步骤S212将断电保护表PoffProt中对应该段空间释出逻辑位址Hi~Hj的旗标PoPk复原为”OFF”状态。通过以上寿命终了判断参数EOL_para修正技术，快闪存储器102得以脱离寿命终了状态，允许写入操作。步骤S204以及S212所揭露的断电保护设计(可视使用者需求选用)可更确保装置的可靠度。
图3以流程图图解关于一复电状况的快闪存储器控制方法。步骤S302扫描该断电保护表PoffProt。若无”ON”状态的旗标存在，流程进入步骤S304，由于无未完成的动态容量管理要求存在，所述控制程序将等待主机120端其他控制信号。若侦测到”ON”状态的旗标，流程则进入步骤S306，根据”ON”状态的旗标所对应的逻辑位址重启其动态容量管理要求(即执行图2的程序)。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种数据储存装置，包括：
一快闪存储器，提供空间储存数据以及一逻辑-物理位址映射表以及一写入保护标示表，该写入保护标示表标示各逻辑位址为写入保护与否；以及
一控制器，根据一主机发送的一动态容量管理要求所指示的一段空间释出逻辑位址修改该逻辑-物理位址映射表，以断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系，且更将该写入保护标示表中对应该段空间释出逻辑位址的旗标切换为写入保护状态标示不再于该快闪存储器为该段空间释出逻辑位址规划储存空间、且对应修正一寿命终了判断参数。
2.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该寿命终了判断参数正相关于该快闪存储器中可用的闲置区块数量，而该控制器根据该写入保护标示表中处于上述写入保护状态的旗标的数量对应修正该寿命终了判断参数。
3.如权利要求2所述的数据储存装置，其特征在于，该控制器根据该寿命终了判断参数是否低于一临界量设定该快闪存储器是否为寿命终了状态。
4.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，于断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系时，该控制器将该逻辑-物理位址映射表中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标皆填入数值零。
5.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，于断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系时，该控制器修正该逻辑-物理位址映射表中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标皆指向一无效物理空间。
6.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该控制器更于该快闪存储器储存一断电保护表，标示各逻辑位址是否有未完成的动态容量管理要求。
7.如权利要求6所述的数据储存装置，其特征在于，该控制器于复电时包括检查该断电保护表，使未完成的动态容量管理要求重新启动。
8.一种快闪存储器控制方法，包括：
根据一主机发送的一动态容量管理要求所指示的一段空间释出逻辑位址修改一快闪存储器所储存的一逻辑-物理位址映射表，以断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系；
将该快闪存储器所储存的一写入保护标示表中对应该段空间释出逻辑位址的旗标切换为写入保护状态标示不再于该快闪存储器为该段空间释出逻辑位址规划储存空间，该写入保护标示表以旗标标示各逻辑位址为写入保护与否；以及
根据该写入保护标示表的各旗标的状态对应修正一寿命终了判断参数。
9.如权利要求8所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，根据该写入保护标示表中处于上述写入保护状态的旗标的数量对应修正该寿命终了判断参数，该寿命终了判断参数正相关于该快闪存储器中可用的闲置区块数量。
10.如权利要求9所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，更根据该寿命终了判断参数是否低于一临界量设定该快闪存储器是否为寿命终了状态。
11.如权利要求8所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，于断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系时将该逻辑-物理位址映射表中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标皆填入数值零。
12.如权利要求8所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，于断开该段空间释出逻辑位址原本的逻辑-物理位址对应关系时修正该逻辑-物理位址映射表中该段空间释出逻辑位址所对应的物理位址指标皆指向一无效物理空间。
13.如权利要求8所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，更于该快闪存储器储存一断电保护表，标示各逻辑位址是否有未完成的动态容量管理要求。
14.如权利要求13所述的快闪存储器控制方法，其特征在于，更于复电时检查该断电保护表使未完成的动态容量管理要求重新启动。
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