CN103955430A

CN103955430A - 一种闪存存储设备中数据管理的方法及装置

Info

Publication number: CN103955430A
Application number: CN201410133825.0A
Authority: CN
Inventors: 梁小庆; 李志雄; 邓恩华
Original assignee: Shenzhen Netcom Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Netcom Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-07-30

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：接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入数据以及所述待写入数据写入的目标地址块；将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中；将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。通过本发明，可有效解决MLC型闪存存储设备在以MLC方式进行数据写入时容易出现数据错误、稳定性较差的问题。

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的每个浮动栅中存储1个位（bit）的信息；MLC的每个浮动栅至少存储2个位（bit）的信息。

SLC数据写入的方式是通过对浮动栅的电荷加电压，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数据写入的方式则是在浮动栅中使用不同电位的电荷，一个浮动栅存储至少两个信息位。对于SLC及MLC而言，同样容量的单元要存储一位与存储多位的稳定度和复杂度不同，SLC比MLC更稳定、可靠，且数据写入不容易出错。

另外，对于SLC型闪存和MLC型闪存，SLC型闪存中所有的页都具有写入速度快以及稳定可靠的特性，而MLC型闪存中只有部分页具有写入速度快以及稳定可靠的特性。通常，将数据只写入上述的“具有写入速度快且稳定可靠的特性的页”的写入方式定义为SLC方式写入，将数据写入MLC型闪存的所有页定义为MLC方式写入。

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数据的稳定性及正确性。

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数据的稳定性和正确性。

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：

接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入数据以及所述待写入数据写入的目标地址块；

将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中；

将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

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：

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数据以及所述待写入数据写入的目标地址块；

写入缓存块单元，用于将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中；

写入目标地址块单元，用于将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

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：本发明实施例的闪存存储设备在接收到写指令后，先将写指令中的待写入数据以SLC方式缓存到缓存块，然后再以MLC方式将所述缓存块中的所述待写入数据写入到目标地址块。本发明实施例充分利用了SLC数据写入方式的优势，通过SLC方式将待写入数据先缓存下来，使得包括MLC的闪存存储设备在数据写操作过程中数据较不容易出错，稳定性更高，有效提升闪存存储设备的整体性能，具有较强的易用性和实用性。

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是本发明实施例二提供的闪存存储设备中数据管理的示例图；

图4是本发明实施例三提供的闪存存储设备中数据管理方法的实现流程图；

图5是本发明实施例四提供的闪存存储设备中数据管理装置的组成结构图；

图6是本发明实施例五提供的闪存存储设备的组成结构图。

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为包含有至少一多层单元闪存的闪存存储设备。

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的目标地址块。

所述闪存存储设备2在接收到所述写指令后，为提高闪存存储设备2数据的稳定性和正确性，先将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备2的缓存块，然后再以MLC方式将所述缓存块中的所述待写入数据写入到目标地址块。

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二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S201中，接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入数据以及所述待写入数据写入的目标地址块。

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目标地址块。所述目标地址块是所述闪存存储设备中用于存储所述待写入数据的某一区块。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S202中，将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中。

由于本发明实施例主要解决的是MLC型闪存存储设备在以MLC方式进行数据写入时容易出现数据错误、稳定性差的问题。因此本实施例在将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中之前，可以先判断所述目标地址块是否为MLC中的地址块，若是，再将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中。

需要说明的是，闪存存储设备一般包含多个存储块（block），每个存储块包含多个页（page），每个页包含多个字节（byte），为了便于理解，将所述闪存存储设备中的所有存储块按顺序标示为B0，B1，B2…Bn（n表示所述闪存存储设备中存储块的数量）。

所述缓存块是指预先选定的除所述目标地址块之外的一个或多个存储块。如当前的所述目标地址块为B0，则可以选择除了B0以外的其他存储块作为缓存块，如B10、B11等。

假设所述待写入数据的数据大小刚好占用一个存储块（如目标地址块为B0块），选择两个非目标地址块（如B10、B11）作为缓存块。如图3所示，将B10中包含的所有页用P100，P101，P102…P10（n）标示，B11包含的所有页用P110，P111，P112…P11（n-1），P11(n)标示，B0包含的所有页用P00，P01，P02…P0（n-1），P0(n)标示，通过所述SLC编程方式将所述待写入数据写入所述缓存块中，图3中灰色标记的页（B10中P100、P102、P10（n）标示的页以及B11中P111、P11（n-1）标示的页）即为缓存所述待写入数据的页。

在步骤S203中，将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

在本实施例中，通过所述MLC方式将所述缓存块中的所述待写入数据按顺序写入所述目标地址块的页中，如图3所示，将P100、P102、P10（n）标示的页中的数据按照顺序写入目标地址块B0的P00、P01、P02中，再将P111、P11（n-1）标示的页中的数据按照顺序写入目标地址块B0的P0（n-1）、P0(n)中。

本发明实施例利用MLC型闪存存储设备中的部分具有写入速度快且稳定可靠的页的特性，同时结合使用SLC方式，对MLC型闪存存储设备的数据写操作进行改进，使得MLC型闪存存储设备在数据写操作过程中数据较不容易出错，稳定性更高，有效提升闪存存储设备的整体性能。

实施例三：

图4示出了本发明实施例三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S401中，接收主机系统发送的写指令，所述写指令包含有待写入数据以及所述待写入数据写入的目标地址块；

在步骤S402中，将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中；

在步骤S403中，将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

本实施例步骤S401～步骤S403的具体实施过程如实施例二所述，在此不再赘述。

在步骤S404中，读取所述目标地址块中的所述待写入数据，并对读取的所述待写入数据进行错误检查和纠正（Error Checking and Correction，ECC）校验；

在步骤S405中，判断读取的所述待写入数据中错误数据的字节数是否超过ECC阈值，若判断结果为“是”，则执行步骤S406，若判断结果为“否”，则执行步骤S407；

在步骤S406中，擦除所述目标地址块中的所述待写入数据，并返回执行步骤S403；

或者选取空块作为所述目标地址块的替换块，并将所述目标地址块标记为无效块，重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述替换块，并返回执行步骤S403。

具体的，所述空块为没有写入数据的块，所述无效块可以作为坏块不再使用，也可作为备用块后续再次使用。

在步骤S407中，擦除所述缓存块中的所述待写入数据。

在本实施例中，可通过寄存计数器等记录所述待写入数据中错误数据的字节数，当对目标地址块中的页完成ECC解码时，可以直接从所述寄存计数器获取所述目标地址块的错误字节数。

其中，所述ECC阈值为ECC码能检测并纠正的最大字节（bit）数。

在本实施例中，每份存储的数据都包含一个ECC码，为了检测输出数据是否存在错误，系统在数据读取时，先生成正确的ECC码，并将该ECC码与读取的数据的ECC码进行比较验证，如果比较结果相同，则说明读取的数据正确。如果比较结果不相同，则说明读取的数据存在错误。

作为本发明的另一示例，本实施例还可以包括：在系统生成的ECC码与读取数据的ECC码比较结果不相同时，对该读取数据中错误数据的大小进行检测，在所述错误数据的字节数等于或者小于预设的阈值时（例如：1比特），通过ECC码对所述错误数据进行纠正，在所述错误数据纠正不成功时，再对存储所述数据的目标地址块进行检测；在所述错误数据大于预设的阈值时，直接进行坏块检测。

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”、“坏块”等。

本发明实施例为解决MLC型闪存存储设备在以MLC方式进行数据写入时容易出现数据错误、稳定性较差的问题，将SLC数据写入的方式运用到MLC型闪存存储设备中，即在MLC型闪存存储设备接收到写指令时，先将写指令中的待写入数据以SLC方式缓存到缓存块，然后再以MLC方式将所述缓存块中的所述待写入数据写入到目标地址块，并经过多次ECC校验，直至写入目标地址块的数据完全正确，从而保证MLC型闪存存储设备在数据写操作过程中数据的准确性和稳定性，有效提升闪存存储设备的整体性能。

实施例四：

图5示出了本发明实施例四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指令接收单元51、写入缓存块单元52以及写入目标地址块单元53。其中，各单元的具体功能如下：

指令接收单元51，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数据以及所述待写入数据写入的目标地址块；

写入缓存块单元52，用于将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中；

写入目标地址块单元53，用于将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

进一步的，所述装置还包括：

校验单元54，用于读取所述目标地址块中的所述待写入数据，并对读取的所述待写入数据进行ECC校验。

重新写入单元55，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过ECC阈值时，擦除所述目标地址块中的所述待写入数据，并重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块；

或者所述重新写入单元55，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过ECC阈值时，还可以选取空块作为所述目标地址块的替换块，并将所述目标地址块标记为无效块，重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述替换块。

擦除单元56，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数未超过ECC阈值时，擦除所述缓存块中的所述待写入数据。

进一步的，所述写入缓存块单元52用于：

判断所述目标地址块是否为MLC中的地址块，若是，将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中。

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。

实施例五：

图6示出了本发明实施例五提供的闪存存储设备的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图6所示，该闪存存储设备2包含主控芯片21，所述主控芯片21上集成有实施例四所述的闪存存储设备中数据管理装置211、至少一多层单元闪存22和/或单层单元闪存23。

在本实施例中，所述主控芯片21通过所述闪存存储设备2中数据管理装置211接收写指令，并将所述写指令中的待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备2的缓存块中，将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。其中，所述缓存块为多层单元闪存22或单层单元闪存23中的缓存块，所述目标地址块为多层单元闪存22中的存储块。

所述闪存存储设备中数据管理装置211的具体实施过程如上所述，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的组成结构并不构成对闪存存储设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

综上所述，本发明实施例为解决MLC型闪存存储设备在以MLC方式进行数据写入时容易出现数据错误、稳定性较差的问题，将SLC数据写入的方式运用到MLC型闪存存储设备中，即在MLC型闪存存储设备接收到写指令时，先将写指令中的待写入数据以SLC方式缓存到缓存块，然后再以MLC方式将所述缓存块中的所述待写入数据写入到目标地址块，并经过多次ECC校验，直至写入目标地址块的数据完全正确，从而保证MLC型闪存存储设备在数据写操作过程中数据的准确性和稳定性，有效提升闪存存储设备的整体性能，具有较强的易用性和实用性。

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：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

读取所述目标地址块中的所述待写入数据，并对读取的所述待写入数据进行ECC校验；

当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过ECC阈值时，擦除所述目标地址块中的所述待写入数据，并重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过了ECC阈值时，选取空块作为所述目标地址块的替换块，并将所述目标地址块标记为无效块，重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述替换块。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数未超过ECC阈值时，擦除所述缓存块中的所述待写入数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待写入数据以SLC方式写入到所述闪存存储设备的缓存块中包括：

6.一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：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

校验单元，用于读取所述目标地址块中的所述待写入数据，并对读取的所述待写入数据进行ECC校验；

重新写入单元，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过ECC阈值时，擦除所述目标地址块中的所述待写入数据，并重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述目标地址块；

擦除单元，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数未超过ECC阈值时，擦除所述缓存块中的所述待写入数据。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

重新写入单元，用于当读取的所述待写入数据中错误数据的字节数超过ECC阈值时，选取空块作为所述目标地址块的替换块，并将所述目标地址块标记为无效块，重新将所述缓存块中的所述待写入数据以MLC方式写入所述替换块;

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述写入缓存块单元用于：

10.一种闪存存储设备，其特征在于，所述闪存存储设备包括权利要求6至9任一项所述的闪存存储设备中数据管理的装置。