CN104750626A - 数据储存装置以及快闪存储器控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效率的数据储存装置以及快闪存储器控制方法。该数据储存装置的一随机存取存储器系配置来提供一收集与更新空间,用作一物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理位置映射表的收集与更新。将尚未出现在该收集与更新空间的一新逻辑-物理地址映射表记录至该物理-逻辑地址映射表上时,该数据储存装置的一微控制器系设置来收集该新逻辑-物理地址映射表至该收集与更新空间,并且在该更新与收集空间上对该新逻辑-物理地址映射表作更新。
Description
技术领域
本发明系有关于快闪存储器(flash memory)实现的数据储存装置以及快闪存储器控制方法。
背景技术
现今数据储存装置常以快闪存储器(flash memory)为储存媒体。例如,快闪存储器常用作存储卡(memory card)、通用序列总线闪存装置(USB flash device)、固态硬盘(SSD)…等产品。另外有一种应用是采多芯片封装、将一与非门型快闪存储器与其控制芯片包装在同一封装中─称为嵌入式快闪存储器模块(如eMMC)。
快闪存储器的实体空间通常包括多个区块(blocks)。各区块包括多个物理页(pages)。针对快闪存储器而设计的抹除操作须以区块为抹除单位,一次释放一区块的储存空间。数据更新时,新数据系写入闲置空间,而非覆写在旧数据上。为了管理快闪存储器,主机端以及快闪存储器之间的映射信息需加以维护。相较于其他传统储存媒体,快闪存储器的管理更为复杂。快闪存储器的映射信息管理需要相当技巧。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用高效率快闪存储器控制技术的数据储存装置以及高效率的快闪存储器控制方法。
根据本案一种实施方式所实现的数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制单元。该快闪存储器系划分为多个区块。各区块包括多个物理页。该控制单元耦接该快闪存储器至一主机,且具有一微控制器、以及一随机存取存储器。该微控制器系设置来在该随机存取存储器上、为该快闪存储器的这些区块中的一数据接收区块建立一物理-逻辑地址映射表。该微控制器系更设置来规划该随机存取存储器为该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所相关的逻辑-物理地址映射表提供一收集以及更新空间。将尚未出现在该收集以及更新空间的一新逻辑-物理地址映射表所对应的逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该微控制器系设置来将该新逻辑-物理地址映射表收集至该收集以及更新空间、并系于该收集以及更新空间上对该新逻辑-物理地址映射表作更新。将已出现在该收集以及更新空间的一已暂存逻辑-物理地址映射表所对应的逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该微控制器系设置来在该收集以及更新空间作该已暂存逻辑-物理地址映射表的更新。该微控制器系设置来基于该收集以及更新空间所收集且更新的逻辑-物理地址映射表对该快闪存储器所载的逻辑-物理地址映射关系作更新。
根据本案一种实施方式所实现的一快闪存储器控制方法包括以下步骤:为一快闪存储器提供一随机存取存储器,该快闪存储器提供划分为多个区块的储存空间,且各区块包括多个物理页;在该随机存取存储器为该快闪存储器的这些区块中的一数据接收区块建立一物理-逻辑地址映射表;配置该随机存取存储器为该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表提供一收集以及更新空间。将尚未出现在该收集以及更新空间的一新逻辑-物理地址映射表所对应的逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该新逻辑-物理地址映射表系收集至该收集以及更新空间,且该新逻辑-物理地址映射系在该收集以及更新空间上作更新。将已出现在该收集以及更新空间的一已暂存逻辑-物理地址映射表的逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该已暂存逻辑-物理地址映射表系在该收集以及更新空间作更新。载于该快闪存储器上的一逻辑-物理地址映射关系可基于该收集以及更新空间所收集以及更新的逻辑-物理地址映射表作更新。
下文特举实施例,并配合所附图示,详细说明本发明内容。
附图说明
图1图解一快闪存储器100的储存空间规划;
图2为方块图,根据本案一种实施方式图解一数据储存装置200;
图3为流程图,根据本案一种实施方式图解逻辑-物理地址映射关系(H2F)的即时下载以及更新技术,其中,写入数据系写入该数据接收区块214;且
图4为流程图,图解如何更新该逻辑-物理地址映射关系H2F。
【附图标记说明】
100~快闪存储器; 102~物理页;
104、106、108以及110~区段;
200~数据储存装置; 202~主机;
204~快闪存储器; 206~控制单元;
208~系统内程序区块; 210~系统信息区块;
212~闲置区块; 214~数据接收区块;
216~数据集合; 220~微控制器;
222~随机存取存储器; 224~只读存储器;
BLK4、BLK2…BLKN~区块;
F2H~物理-逻辑地址映射表;
H1、H2…Hk…Hm~逻辑地址;
H2F~逻辑-物理地址映射关系;
H2F_H1、H2F_H2…H2F_Hk…H2F_Hm~逻辑-物理地址映射表。
Hm(LBAk0~LBAk0+7)、Hm+1(LBAk1~LBAk1+7)、Hm+2(LBAk2~LBAk2+7)、Hm+3(LBAk3~LBAk3+7)~主机页;
S302…S310、S402…S406~步骤。
具体实施方式
以下叙述列举本发明的多种实施例。以下叙述介绍本发明的基本概念,且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照权利要求书界定之。
图1图解一快闪存储器100的储存空间规划。快闪存储器100所供应的储存空间系划分为多个区块(blocks)BLK1、BLK2…BLKN…等。各区块包括多个物理页(pages)。各物理页包括多个区段(sectors)。例如,区块BLKN上的物理页102包括四个区段104、106、108以及110。
若各区段系配置储存一主机页的使用者数据(对应一串逻辑地址,如LBAk~LBAk+7),各物理页系配置给四个主机页使用。例如,区段104、106、108以及110系分别对应主机页Hm(即,LBAk0~LBAk0+7)、Hm+1(即,LBAk1~LBAk1+7)、Hm+2(即,LBAk2~LBAk2+7)、Hm+3(即,LBAk3~LBAk3+7)。若一区块包括128个物理页,则系有128x4个主机页对应一区块的128x4个区段。针对各区块,如此128x4个区段以及128x4个主机页之间的映射信息需记录下来,供管理储存空间使用;为极大数据量。
图2为方块图,根据本案一种实施方式图解一数据储存装置200。数据储存装置200系根据主机202所下达的数据运作,包括一快闪存储器204以及一控制单元206。快闪存储器204的多个区块(blocks)系配置作多种用途。部分区块208系用于储存系统内程序码(in-system programs,简称ISPs)。部分区块210储存系统信息(system information),包括一逻辑-物理地址映射关系H2F。部分区块212为闲置区块。数据接收区块214系配置自这些闲置区块,用以写入数据,且将推入数据集合216作为数据区块。快闪存储器204可更包括未作任何配置使用的区块(free blocks),未显示于图示中。
控制单元206耦接该快闪存储器204至该主机202,且包括一微控制器220、一随机存取存储器222以及一只读存储器224。只读程序码系储存于只读存储器224中。微控制器220包括执行该只读存储器224内的只读程序码(ROM code)或/以及执行该快闪存储器204的这些区块208内的系统内程序码,据以操作该快闪存储器204。微控制器220系设置来执行该快闪存储器204的区块配置(如图2所示),并于该随机存取存储器222上建立一物理-逻辑地址映射表F2H,并于该快闪存储器204内储存逻辑-物理地址映射关系H2F。物理-逻辑地址映射表F2H系建立在随机存取存储器220上,动态记载数据接收区块214的物理地址所对应的逻辑地址。如图所示,主机页H1、H2…Hk…Hm系循序对应数据接收区块214的多个区段。逻辑-物理地址映射关系H2F显示主机202地址(即逻辑地址)以及快闪存储器204之间的映射,系载于快闪存储器204上作非挥发性储存。逻辑-物理地址映射关系H2F可以多个逻辑-物理地址映射表呈现。如图所示,对应主机页H1、H2…Hk…Hm…的逻辑-物理地址映射表H2F_H1、H2F_H2…H2F_Hk…H2F_Hm可自逻辑-物理地址映射关系H2F取得。各逻辑-物理地址映射表可包含一串逻辑地址的映射信息。
除了在随机存取存储器222上为数据接收区块214建立物理-逻辑地址映射表F2H,微控制器220可更设置来配置该随机存取存储器222供应一收集以及更新空间H2F_M_A给该物理-逻辑地址映射表F2H所载的逻辑地址H1、H2…Hk…Hm对应的逻辑-物理地址映射表H2F_H1、H2F_H2…H2F_Hk…H2F_Hm,实现即时的逻辑-物理地址映射关系H2F的下载以及更新。将尚未出现在该收集以及更新空间H2F_M_A的一新逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址更新至该物理-逻辑地址映射表F2H时,该微控制器220系设置来自该快闪存储器204所载的该逻辑-物理地址映射关系H2F获取该新逻辑-物理地址映射表,并将该新逻辑-物理地址映射表收集至该收集以及更新空间H2F_M_A。该为控制器220系设置来在该收集以及更新空间H2F_M_A实施该新逻辑-物理地址映射表的更新。将已出现在该收集以及更新空间H2F_M_A的一已暂存逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址记载至该物理-逻辑地址映射表F2H时,该微控制器220不再次读取该快闪存储器204收集该已暂存逻辑-物理地址映射表。该微控制器220系设置来在该收集以及更新空间H2F_M_A上实施该已暂存逻辑-物理地址映射表的更新。该收集以及更新空间H2F_M_A所收集以及更新的该已暂存逻辑-物理地址映射表更会由该微控制器222读取,以写入该快闪存储器204更新该逻辑-物理地址映射关系H2F。
根据前述技术,频繁变动的数据所对应的逻辑-物理地址映射表不会反复自该快闪存储器204下载做修正再上传回该快闪存储器204。写入序列数据(具连续逻辑地址)至快闪存储器204时,一序列的写入逻辑地址可能对应同样的逻辑-物理地址映射表。因此,需求的逻辑-物理地址映射表仅一次下载至该收集以及更新空间H2F_M_A,随一序列写入操作后最终方上传回该快闪存储器204。
图3为流程图,根据本案一种实施方式图解逻辑-物理地址映射关系(H2F)的即时下载与更新,其中写入数据系写入该数据接收区块214。步骤S302检查逻辑写入页HPage_Write所对应的逻辑-物理地址映射表H2F_Hpage_Write是否已存入该收集以及更新空间H2F_M_A。若否,步骤S304检查该收集以及更新空间H2F_M_A是否还足以容纳该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write。若该收集以及更新空间H2F_M_A不足以储存该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write,步骤S306令该收集以及更新空间H2F_M_A上的数据无效。若该收集以及更新空间H2F_M_A尚有空间储存该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write,步骤S308以及S310自该快闪存储器204将该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write载入该收集以及更新区域H2F_M_A,并在该收集以及更新空间H2F_M_A上作该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write的更新。特别是,当步骤S302判定对应该逻辑写入页HPage_Write的该逻辑-物理地址映射表H2F_HPage_Write已储存于该收集以及更新空间H2F_M_A,流程将省略步骤S304以及S308而进行步骤S310,在该收集以及更新空间H2F_M_A上对已经储存于该收集以及更新空间H2F_M_A的该逻辑-物理地址映射表HPage_Write作更新。
图4为流程图,图解该逻辑-物理地址映射关系H2F系如何更新。步骤S402检查该收集以及更新空间H2F_M_A。若该收集以及更新空间H2F_M_A的数据有效,步骤S404将该收集以及更新空间H2F_M_A所收集且更新的逻辑-物理地址映射表上传至该快闪存储器204更新该逻辑-物理地址映射关系H2F。该收集以及更新空间H2F_M_A上的数据为无效时,表示该收集以及更新空间H2F_M_A上的数据必须被舍弃,步骤S406因而执行,扫描该物理-逻辑地址映射表F2H,将该物理-逻辑地址映射表F2H所载的逻辑地址对应的逻辑-物理地址映射表自该随快闪存储器204随着该物理-逻辑地址映射表F2H的扫描下载至该随机存取存储器222、并在该随机存取存储器222上进行更新再上传回该快闪存储器204。
其他采用上述概念控制一快闪存储器的技术都属于本案所欲保护的范围。基于以上技术内容,本案更涉及快闪存储器的控制方法,不限定以特定架构的控制单元实现。
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权利要求书所界定者为准。
Claims (14)
1.一种数据储存装置,包括:
一快闪存储器,划分为多个区块,且上述区块各自包括多个物理页;以及
一控制单元,耦接该快闪存储器至一主机,且包括一微控制器以及一随机存取存储器;
其中:
该微控制器系设置来在该随机存取存储器上为该快闪存储器的该多个区块中的一数据接收区块建立一物理-逻辑地址映射表;
该微控制器系更设置来配置该随机存取存储器为该物理-逻辑地址映射表上所记载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表供应一收集以及更新空间;以及
将尚未出现在该收集以及更新空间的一新逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该微控制器系更设置来将该新逻辑-物理物址映射表收集至该收集以及更新空间,并在该收集以及更新空间上对该新逻辑-物理地址映射表作更新。
2.如权利要求1所述的数据储存装置,其特征在于:
将已出现在该收集以及更新空间的一已暂存逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该微控制器系更设置来在该收集以及更新空间上对该已暂存逻辑-物理地址映射表作更新。
3.如权利要求2所述的数据储存装置,其特征在于:
该微控制器系设置来根据该收集以及更新空间所收集以及更新的逻辑-物理地址映射表更新该快闪存储器所载的一逻辑-物理地址映射关系。
4.如权利要求2所述的数据储存装置,其特征在于:
该微控制器系设置来在该收集以及更新空间不足以记录该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表时,令该收集以及更新空间无效。
5.如权利要求4所述的数据储存装置,其特征在于:
该微控制器系设置来在该收集以及更新空间非无效时,将该收集以及更新空间内所收集以及更新的逻辑-物理地址映射表上传至该快闪存储器,以更新该快闪存储器所载的一逻辑-物理地址映射关系。
6.如权利要求5所述的数据储存装置,其特征在于:
该微控制器系设置来在该收集以及更新空间无效时,舍弃该收集以及更新空间中的数据。
7.如权利要求6所述的数据储存装置,其特征在于:
该收集以及更新空间中的数据被舍弃时,该微控制器系设置来扫描该物理-逻辑地址映射表,据以将该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表自该快闪存储器载入该随机存取存储器;以及
随着扫描该物理-逻辑地址映射表而下载至该随机存取存储器的逻辑-物理地址映射表系在该随机存取存储器上更新,继而上传回该快闪存储器。
8.一种快闪存储器控制方法,包括步骤:
为一快闪存储器供应一随机存取存储器,该快闪存储器的储存空间系划分为多个区块,且上述区块各自包括多个物理页;
在该随机存取存储器上为该快闪存储器的该多个区块中的一数据接收区块建立一物理-逻辑地址映射表;以及
配置该随机存取存储器为该物理-逻辑地址映射表上所记载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表供应一收集以及更新空间;
其中,将尚未出现在该收集以及更新空间的一新逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,将该新逻辑-物理物址映射表收集至该收集以及更新空间,并在该收集以及更新空间上对该新逻辑-物理地址映射表作更新。
9.如权利要求8所述的快闪存储器控制方法,其特征在于:
将已出现在该收集以及更新空间的一已暂存逻辑-物理地址映射表所对应的一逻辑地址载入该物理-逻辑地址映射表时,该已暂存逻辑-物理地址映射表的更新系于该收集以及更新空间上执行。
10.如权利要求9所述的快闪存储器控制方法,其特征在于,更包括:
根据该收集以及更新空间所收集以及更新的逻辑-物理地址映射表,更新该快闪存储器所载的一逻辑-物理地址映射关系。
11.如权利要求9所述的快闪存储器控制方法,其特征在于,更包括:
在该收集以及更新空间不足以记录该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表时,令该收集以及更新空间无效。
12.如权利要求11所述的快闪存储器控制方法,其特征在于,更包括:
在该收集以及更新空间非无效时,将该收集以及更新空间内所收集以及更新的逻辑-物理地址映射表上传至该快闪存储器,以更新该快闪存储器所载的一逻辑-物理地址映射关系。
13.如权利要求12所述的快闪存储器控制方法,其特征在于,更包括:
在该收集以及更新空间无效时,舍弃该收集以及更新空间中的数据。
14.如权利要求13所述的快闪存储器控制方法,其特征在于:
该收集以及更新空间中的数据被舍弃时,该物理-逻辑地址映射表系经扫描,以将该物理-逻辑地址映射表所载的逻辑地址所对应的逻辑-物理地址映射表自该快闪存储器载入该随机存取存储器;且
随着扫描该物理-逻辑地址映射表而下载至该随机存取存储器的逻辑-物理地址映射表系在该随机存取存储器上更新,继而上传回该快闪存储器。
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