CN105468537A - 一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法，其特征在于，是以逻辑与物理地址转换表群的区段索引（LTPSectionIndex）表架构及管理机制取代传统的逻辑与物理地址线性对应的管理机制,将闪存记忆体存储装置的空间主要分为「资料区」及「表格区」等。「资料区」为实际写入或读取数据的区域，其包含但不限于「一般数据存储区」和「数据缓冲区」。本发明的即可以在低成本又不牺牲性能的双重优势之下，大幅度提升所管理的存储媒体容量，不需因容量需求的日益增长而不断更改框架及设计。

Description

一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法

技术领域

本发明涉及一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法。

背景技术

由于科技的日新月异，人们越来越依赖各类型电子产品作为个人通讯、记事、娱乐、健康及交易等之媒介或工具，且许多已成为每个人生活中不可或缺的必需品。于此同时，众多电子产品亦朝向小型化、个人化、便携式与轻巧等方向发展。除此类小型电子装置的存储媒体使用闪存记忆体，其它电子装置的存储媒体也已经渐渐的从早期的磁带、磁盘片转变成省电轻巧的闪存记忆体所做成的产品所取代。闪存记忆体最主要的优点在于省电、具有较小的体积，其可存储的容量也日益增加。目前市场上的USB存储盘、MP3多媒体随身音乐播放器、PMP个人多媒体播放器与记忆卡等绝大部分都是以闪存记忆体作为存储的媒介。也因为闪存记忆体有上述的优点，市场的接受度与需求量正快速扩大。

由于闪存记忆体之特性，无法在已存在数据的区块上直接覆写，所以必须先找到一个可用区块，将新数据写入，并将未改变的旧数据由原区块搬至此新区块，原旧区块暂时弃置，并于适当时机再擦除成一个可用区块。如此一来，数据对应于闪存记忆体中的实际物理地址将不断地变动，现行闪存记忆体存储装置的逻辑与物理地址直接线性对应转换管理机制，将因容量快速增加导致逻辑与物理地址管理数据或表格之大幅增加而不敷使用，或需耗费较多闪存记忆体，且导致性能降低，甚至需要对应不同容量进行不断修改架构；若欲同时顾及性能，则须增加控制器芯片内部之静态随机存取记忆体，导致成本增加。在闪存记忆体走向大容量且以固态硬盘角色发展的趋势下，故本发明提出了一种诸如上述闪存记忆体等之数据存取时关于逻辑与物理地址转换的架构与管理方法，可解决上述问题。当读写数据时，即透过此机制写入或读取欲存取之正确数据。随着半导体技术快速进步与使用者对闪存记忆体容量需求的快速成长，旧有的逻辑与物理地址直接对应转换管理机制将不敷使用，故本发明提出的逻辑与物理地址索引转换管理机制与方法，可符合未来容量不断增加时使用。

发明内容

为解决上述现有的缺点，本发明的主要目的在于提供一种实用的大容量闪存记忆体存储设备的管理方法，即可以在低成本又不牺牲性能的双重优势之下，大幅度提升所管理的存储媒体容量，不需因容量需求的日益增长而不断更改框架及设计。

为达成以上所述的目的，本发明的一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法采取如下技术方案：

一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法，其特征在于，以逻辑与物理地址转换表群的区段索引（LTPSectionIndex）表架构及管理机制取代传统的逻辑与物理地址线性对应的管理机制,将闪存记忆体存储装置的空间主要分为「资料区」及「表格区」等，「资料区」为实际写入或读取数据的区域，其包含但不限于「一般数据存储区」和「数据缓冲区」，「表格区」主要用于放置各类表格，以此区内的各类表格管理「资料区」的数据及记忆体的状态等,根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表群，并定义各表所属的区段及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块区内，每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表,此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内，根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表群，并定义各表所属的区段及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块区内,每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表,此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内。

所述保存在该区内的表格包含但不限于逻辑与物理地址转换表，区段索引表等等，当收到写入或读取数据命令时，先判断此数据的逻辑地址属于哪一逻辑与物理地址转换表区段，再查看此时静态随机存取记忆体内的逻辑与物理地址转换表区段与数据表是否为同一个区段若是则直接取出此区段中该逻辑地址对应的实际物理地址，进行读写；若否则依逻辑与物理地址转换表群之区段索引表，取得此区段资料在闪存记忆体中目前被放置的有效地址，将其加载静态随机存取记忆体,再取出此区段中该逻辑地址对应的物理地址，将数据写入或读出，若为写入动作，则还须更新该区段的逻辑与物理地址转换表，若实际容量经计算所需之逻辑与物理地址转换区段表数量大于系统预设之静态随机存取记忆体化保留值（此值亦可视需要调整），则建立索引表，称为逻辑与物理地址转换表群之区段索引表，此索引表主要记录各逻辑与物理地址各转换表区段在闪存记忆体中的实际位置,因为表格区内表格资料的重要性，对表格区内的资料还采用了用偶数个区块备份交替更新的机制，单一表格逻辑区块损坏时，则可由另一区块记录的序号及相关内容还原及重建,所述的以逻辑与物理地址索引转换管理方法适用于任何的闪存记忆体存储装置。

采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果：

本发明即可以在低成本又不牺牲性能的双重优势之下，大幅度提升所管理的存储媒体容量，不需因容量需求的日益增长而不断更改框架及设计。

附图说明

图1：闪存记忆体使用规划示意图。

图2：逻辑与物理址转换表N及运作示意图。

图3：逻辑与物理地址转换表群的区段索引表图。

图4：使用「逻辑与物理地址转换表群之区段索引表」及「逻辑与物理地址转换表」，获取物理地址的流程图。

图5：获取物理地址并完成数据写入后，更新「逻辑与物理地址转换表」及「逻辑与物理地址转换表群之区段索引表」的流程图。

图6：更新「逻辑与物理地址转换表N及其序号」的流程图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

如图1所示，本发明的一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法,将闪存记忆体主要分为「资料区」及「表格区」等，如图1。「数据区」为实际写入或读取数据的区域，当收到写入或读取命令时，会将数据写入「资料区」或从「资料区」读取资料。「表格区」主要用于放置各类表格，以此区内的各类表格管理「资料区」的数据及记忆体状态等，因闪存记忆体不可直接覆写的特性，数据的实际存储位置会随每次的数据写入不断地变动，表格区内的表格数据亦有同样特性，故表格区内之表格数据本身亦需被管理，釆用双表备份交替更新机制，如图2。当接到写入或读取数据的命令时，由此数据逻辑地址判断此数据的逻辑与物理地址转换表所属区段（LTPSection)，再由逻辑与物理地址转换表群的区段索引表（LTPSectionIndex）直接索引该区段之逻辑地址与物理地址转换表内所记录的实际地址，如图3，如此即可正确写入或读取数据。

「表格区」本身也是使用闪存记忆体来记录，所以此「表格区」的管理数据与「数据区」的资料有一样的特性，在管理资料不断更新的同时，其实际物理位置亦不断变动，为避免因「表格区」的闪存记忆体区块损坏而导致整个存储设备无法使用，故表格设计采用偶数个区块或其倍数为单位，称为表格逻辑区块（TableLogicalBlock），实际大小依各存储设备的需要作调整，数据记录则以奇偶表格逻辑区块交替使用方式写入，如此单一表格逻辑区块损坏时，则可由另一区块记录的序号及相关内容还原及重建。以下是对数据写入及读取时，表格运作及管理流程进行的说明：

表格运作流程：当收到写入或读取数据命令时，先判断此数据的逻辑地址属于哪一逻辑与物理地址转换表区段（LTPSection），再查看此时静态随机存取记忆体(SRAM)内的逻辑与物理地址转换表区段（LTPSection）与数据表是否为同一个区段（LTPSection)，若是则直接取出此区段（LTPSection）中该逻辑地址对应的实际物理地址，进行读写；若否则依逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTPSectionIndex)，取得此区段(LTPSection)资料在闪存记忆体中目前被放置的有效地址，将其加载静态随机存取记忆体(SRAM)，再取出此区段（LTPSection）中该逻辑地址对应的物理地址，将数据写入或读出，如图4。若为写入动作，则须更新该区段的逻辑与物理地址转换表（LTP），此表的更新采用奇偶表格逻辑区块交替方式写入，每次大小以512字节的倍数为单位，视实际存储设备容量而调整。若实际容量经计算所需之逻辑与物理地址转换区段(LTPSection)表数量大于系统预设之静态随机存取记忆体(SRAM)保留值（此值亦可视需要调整），则建立索引表，称为逻辑与物理地址转换表群之区段索引表(LTPSectionIndex)，此索引表主要记录各逻辑与物理地址各转换表区段(LTPSection）在闪存记忆体中的实际位置，如图5所示。

Claims (2)

1.一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法，其特征在于，以逻辑与物理地址转换表群的区段索引（LTPSectionIndex）表架构及管理机制取代传统的逻辑与物理地址线性对应的管理机制,将闪存记忆体存储装置的空间主要分为「资料区」及「表格区」等，「资料区」为实际写入或读取数据的区域，其包含但不限于「一般数据存储区」和「数据缓冲区」，「表格区」主要用于放置各类表格，以此区内的各类表格管理「资料区」的数据及记忆体的状态等,根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表群，并定义各表所属的区段及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块区内，每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表,此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内，根据闪存记忆体存储设备的总容量计算及规划逻辑与物理地址转换表群，并定义各表所属的区段及建立相关数据表格，最后记录于规划好的表格逻辑区块区内,每一次实际使用时，初始动作将根据表格逻辑区块区内的数据建立该逻辑与物理地址转换表群的区段索引表,此区段索引表亦记录于表格逻辑区块区内。

2.根据权利要求1所述的一种大容量闪存记忆体存储设备的管理方法，其特征在于，所述保存在该区内的表格包含但不限于逻辑与物理地址转换表，区段索引表等等，当收到写入或读取数据命令时，先判断此数据的逻辑地址属于哪一逻辑与物理地址转换表区段，再查看此时静态随机存取记忆体内的逻辑与物理地址转换表区段与数据表是否为同一个区段若是则直接取出此区段中该逻辑地址对应的实际物理地址，进行读写；若否则依逻辑与物理地址转换表群之区段索引表，取得此区段资料在闪存记忆体中目前被放置的有效地址，将其加载静态随机存取记忆体,再取出此区段中该逻辑地址对应的物理地址，将数据写入或读出，若为写入动作，则还须更新该区段的逻辑与物理地址转换表，若实际容量经计算所需之逻辑与物理地址转换区段表数量大于系统预设之静态随机存取记忆体化保留值（此值亦可视需要调整），则建立索引表，称为逻辑与物理地址转换表群之区段索引表，此索引表主要记录各逻辑与物理地址各转换表区段在闪存记忆体中的实际位置,因为表格区内表格资料的重要性，对表格区内的资料还采用了用偶数个区块备份交替更新的机制，单一表格逻辑区块损坏时，则可由另一区块记录的序号及相关内容还原及重建,所述的以逻辑与物理地址索引转换管理方法适用于任何的闪存记忆体存储装置。