CN105930093A - 数据储存设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种数据储存设备包括：非易失性存储装置，包括多个存储区域；以及控制器，被配置为基于存储区域的目标存储区域的偏移值和与目标存储区域对应的标志来将写入数据随机化而产生随机写入数据。

Description

数据储存设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年2月26日提交给韩国知识产权局的申请号为10-2015-0027369的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用整体合并于此。
技术领域
各种实施例涉及一种数据储存设备，且更具体地，涉及一种数据储存设备的数据随机化。
背景技术
数据储存设备响应于来自外部设备的写入请求来储存从外部设备提供的数据。数据储存设备也响应于来自外部设备的读取请求来将储存的数据提供给外部设备。外部设备是能够处理数据的电子设备，并且可以包括计算机、数字照相机和蜂窝电话等。数据储存设备可以被嵌入至外部设备中，或者可以分开制造然后耦接至外部设备。
数据储存设备可以被准备为以下形式：个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、微型快闪存储(CF)卡、智能媒体卡、记忆棒、各种多媒体卡(MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC)、各种安全数字卡(SD、迷你SD和微型SD)、通用快闪储存器(UFS)和固态驱动器(SSD)等。
数据储存设备可以包括用来储存数据的非易失性存储装置。非易失性存储器即使在没有恒定电源时也可以保持储存的数据。非易失性存储器包括快闪存储器(诸如NAND快闪存储器或NOR快闪存储器)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、相变随机存取存储器(PCRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)和电阻型随机存取存储器(ReRAM)等。
发明内容
根据本发明的实施例的数据储存设备可以包括：非易失性存储装置，包括多个存储区域；以及控制器，适用于基于存储区域的目标存储区域的偏移值和与目标存储区域对应的标志来将写入数据随机化而产生随机写入数据。
根据本发明的实施例的一种数据储存设备可以包括：非易失性存储装置，包括多个第一单元区域，其中，第一单元区域对应于相应的种子组；以及控制器，适用于基于与目标区域对应的标志来从多个种子组之中与第一单元区域的目标区域对应的种子组中选择种子，以及基于该种子来将写入数据随机化以产生随机写入数据。
根据本发明的实施例的一种数据储存设备的操作方法可以包括：查阅与多个单元区域中的目标区域对应的标志，基于目标区域的偏移值和标志来从种子表格中选择种子，以及通过使用该种子来将目标区域的写入数据随机化。
附图说明
结合附图来描述特征、方面和实施例，在附图中：
图1是图示根据本发明的实施例的数据储存设备的框图；
图2是图示图1中的转换单元的框图；
图3是用于解释图1中的处理器来设置和管理关于擦除数量的信息和标志信息的方法的示图；
图4A和图4B是用于解释图1中的处理器来选择要被从种子表格提供至转换单元的种子的方法的示图；
图5是用于解释根据本发明的实施例的数据储存设备的标志设置方法的流程图；
图6是用于解释根据本发明的实施例的数据储存设备的随机化方法的流程图；
图7是用于解释根据本发明的实施例的数据储存设备的去随机化方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图通过本发明的示例性实施例来描述根据本发明的数据储存设备及其操作方法。然而，本发明可以以不同形式实施且不应当被解释为局限于本文中所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以详细描述本发明，达到所属领域技术人员能够实施本发明的技术概念的程度。
需要理解的是本发明的实施例不局限于在附图中所示出的细节，附图不一定按比例，在一些例子中，可能已经夸大比例以更清楚地描述实施例的特定特征。在使用特定术语时，需要理解的是所使用的术语仅用于描述特定实施例，而不意在限制本发明的范围。
图1是图示根据本发明的实施例的数据储存设备10的框图。
数据储存设备10可以包括控制器100和非易失性存储装置200。
控制器100可以包括处理器110、存储器120和转换单元130。
处理器110可以控制数据储存设备10的常规操作。处理器110可以响应于外部设备的写入请求或读取请求来控制非易失性存储装置200的写入操作或读取操作。处理器110可以产生用于控制非易失性存储装置200的操作的命令，并将产生的命令传送至非易失性存储装置200。处理器110可以在存储器120上运行软件程序以控制数据储存设备10的操作。
存储器120可以起到处理器110的操作存储器、缓冲存储器和高速缓冲存储器等的作用。例如，作为操作存储器，存储器120可以储存由处理器110驱动的软件程序和各种编程数据片段(诸如关于擦除数量的信息122、标志信息124和种子表格126)。储存在存储器120中的各种类型的信息和各种数据片段可以由非易失性存储装置200备份，并在需要时被加载至存储器120来使用。
转换单元130可以使要被写入非易失性存储装置200的数据(即，写入数据)随机化，从而产生随机写入数据。转换单元130可以将从非易失性存储装置200读取的数据(即，随机读取数据)去随机化，，从而产生读取数据。转换单元130可以将随机读取数据去随机化，以恢复被随机化之前的写入数据。
在控制器100的控制下，非易失性存储装置200可以储存从转换单元130输出的随机写入数据，以及读取储存的随机写入数据作为随机读取数据，并将随机读取数据传送至控制器100。
非易失性存储装置200可以包括多个存储块BLK0至BLKn。存储块BLK0至BLKn中的每个可以包括多个页。例如，第一存储块BLK0可以包括页P0至Pm。页P0至Pm中的每个可以具有对应的偏移值并且可以基于对应的偏移值来接收地址。例如，第一页P0可以具有偏移值“0”，而第二页P1可以具有偏移值“1”。页可以是非易失性存储装置200的写入操作或读取操作执行的基本单位。存储块可以是非易失性存储装置200的擦除操作执行的基本单位。
图1图示了一个非易失性存储装置200被包括在数据储存设备10中；然而，包括在数据储存设备10中的非易失性存储装置的数量不局限于此。
处理器110可以关于预定单元的存储区域(例如，第一单元区域和通过分组第一单元区域得到的第二单元区域)来管理关于擦除数量的信息122、标志信息124和种子表格126。第二单元区域可以包括多个第一单元区域。例如，第一单元区域可以是页，而第二单元区域可以是存储块；然而，本发明不局限于此。
处理器110可以将已经对预定存储区域中的每个执行的擦除操作的次数(即，擦除数量)管理为信息122。例如，当存储区域被擦除时，处理器110可以更新被擦除的存储区域的擦除数量。当非易失性存储装置200对作为基本单位的每个存储块执行擦除操作时，处理器110可以基于存储块来管理擦除数量；然而，本发明不局限于此。处理器110可以管理关于擦除数量的信息122，以均匀地使用所有存储区域而防止由于特定存储区域的集中使用造成的磨损集中(abrasion concentration)。
处理器110可以基于关于擦除数量的信息122来设置与预定存储区域对应的标志，并将该标志管理为标志信息124。详细地，处理器110可以基于对应的存储区域的擦除数量来设置与特定存储区域对应的标志。每当特定存储区域的擦除数量被更新时，处理器110可以再次设置与存储区域对应的标志。例如，当基于存储块来管理擦除数量时，处理器110可以基于存储块的擦除数量来设置与存储块对应的一个标志，而包括在存储块中的页可以共同对应于该一个标志。
例如，处理器110可以将通过将特定存储区域的擦除数量除以2n而得到的余数设置为与该存储区域对应的标志。在这种情况下，该标志具有二进制中的n位值。换句话说，处理器110可以将特定存储区域的擦除数量(以二进制呈现)的n个较低位设置为与该存储块对应的n位标志。如果每当擦除数量被更新时标志是可变的，则可以以除前述设置方法以外的各种方法来设置该标志。
根据实施例，处理器110可以不单独地处理标志信息124，而每当需要时还可以产生与特定存储区域对应的关于存储区域的擦除数量的标志。
基于要被访问的存储区域(即，目标存储区域)的偏移值和与目标存储区域对应的标志，处理器110可以从种子表格126中选择种子。目标存储区域可以是页。处理器110可以控制转换单元130来使用选中种子执行随机化操作和去随机化操作。之后将参照图4详细描述处理器110来从种子表格126中选择种子的方法。
根据本发明，数据储存设备10基于目标存储区域的偏移值来选择种子，使得能够保证相邻存储区域之间的均匀使用。此外，数据储存设备10基于与目标存储区域对应的标志来选择种子，使得能够通过在目标存储区域中连续储存类似的数据模式来防止目标存储区域的存储特性退化。
图2是图示图1中的转换单元130的框图。
转换单元130可以包括随机模式发生部132和运算部134。
随机模式发生部132可以接收由处理器110选中的种子SEED，并基于所述种子SEED来产生和输出随机模式RDPT。例如，随机模式发生部132可以用线性反馈移位寄存器来实施。
运算部134可以对随机模式RDPT和写入数据WDATA执行逻辑运算，从而产生和输出随机写入数据WDATA_RD。运算部134可以对随机模式RDPT和随机读取数据RDATA_RD执行逻辑运算，从而产生和输出读取数据RDATA。当随机写入数据WDATA_RD被输入至转换单元130作为随机读取数据RDATA_RD时，运算部134可以恢复写入数据WDATA。例如，运算部134可以通过异或运算(exclusive OR)来执行随机化操作或去随机化操作。
图3是用于解释图1中的处理器110来设置和管理关于擦除数量的信息122和标志信息124的方法的示图。在下文中，作为一个示例来描述处理器110基于存储块来管理关于擦除数量的信息122和标志信息124。在图3中，擦除数量在十进制中呈现，而标志在二进制中呈现。
处理器110可以将已经对存储块BLK0至BLKn中的每个执行的擦除操作的次数管理为关于擦除数量的信息122。每当存储块被擦除时，处理器110可以增加被擦除存储块的擦除数量。基于存储块BLK0至BLKn的擦除数量，处理器110可以设置与存储块BLK0至BLKn对应的标志，并将标志管理为标志信息124。例如，处理器110可以将通过将特定存储块的擦除数量除以4得到的余数设置为与该存储块对应的标志。在这种情况下，该标志具有2位值。
图4A和图4B是用于解释图1中的处理器110来选择被从种子表格126提供至转换单元130的种子的方法的示图。在下文中，将参照图4A和图4B来详细描述处理器110的种子选择方法。
例如，种子表格126可以包括与包括在一个存储块中的页的数量对应的多个种子SEED0至SEEDm。多个种子SEED0至SEEDm可以用被包括在一个存储块中的页(例如，P0至Pm)的偏移值来索引。
处理器110可以基于要被访问的页(即，目标页)的偏移值和标志来选择要被从种子表126提供至转换单元130的种子。详细地，处理器110可以例如通过目标页的地址来识别目标页的偏移值，以及可以查阅标志信息124中的与包括目标页的存储块对应的标志。处理器110可以在种子表格126中选择由通过将标志添加至偏移值而得到的值所指示的种子。换句话说，处理器110可以选择通过标志而与由目标页的偏移值指示的种子分离的种子。
参照图4A，例如，当目标页是第三存储块BLK2的第二页P1时，处理器110可以参考标志信息124来确认与第三存储块BLK2对应的标志是“01”。处理器110可以在种子表格126中选择由通过将标志“01”添加至第二页P1的偏移值“1”而得到的值所指示的种子SEED2。
选中种子可以被提供给转换单元130，以及转换单元130将输入的写入数据WDATA随机化，或将输入的随机读取数据RDATA_RD去随机化。
根据本发明，虽然基本上相同的写入数据被重复地储存在基本上相同的页中，但是每当写入数据被储存时不同的种子基于重置的标志而被选中，而转换单元130产生不同的随机写入数据。参照图4B，当基本上相同的写入数据被再次储存在第二页P1中时，目标页的偏移值按原样还是“1”，但是因为包括第二页P1的第三存储块BLK2的擦除数量增加，所以标志被再次设置，从“01”至“10”。因此，处理器110可以在种子表格126中选择由通过将标志“10”添加至第二页P1的偏移值“1”而得到的值所指示的新种子SEED3。
根据实施例，处理器110可以被实施为通过使用偏移值和标志的各种运算以及将标志添加至偏移值的添加运算来从种子表格126选择特定种子。
此时，关于特定目标页，基于n位标志而可从种子表格126选择的种子可以是有限的。即，关于特定目标页，处理器110可以选择共计2n个彼此不同的种子，包括种子表格126中的由目标页的偏移值指示的种子。例如，参照图4A，当目标页是第二页P1时，处理器110可以基于查阅的2位标志来选择种子SEED1至SEED4中的任意一个。关于特定目标页而可选的预定数量的种子可以形成种子组。例如，第二页P1可以对应于包括种子SEED1至SEED4的种子组。
从这个角度来说，根据实施例，处理器110可以管理分别与存储区域对应的种子组。种子组可以包括用标志来索引的多个种子。处理器110可以从与目标存储区域对应的种子组选择用与目标页对应的标志来索引的种子。
图5是用于解释根据实施例的数据储存设备10的标志设置方法的流程图。
在步骤S110中，可以擦除存储区域。非易失性存储装置200可以在处理器110的控制下对存储区域执行擦除操作。在步骤S120中，处理器110可以更新被擦除的存储区域的擦除数量。在步骤S130中，基于被擦除的存储区域的擦除数量，处理器110可以再次设置与被擦除的存储区域对应的标志。
图6是用于解释根据实施例的数据储存设备的随机化方法的流程图。
在步骤S210中，转换单元130可以接收写入数据。在步骤S220中，处理器110可以查阅标志信息124中与目标存储区域对应的标志。在步骤S230中，基于目标存储区域的偏移值和查阅的标志，处理器110可以从种子表格126选择种子。在步骤S240中，处理器110可以通过使用该种子来将写入数据随机化。
图7是用于解释根据实施例的数据储存设备的去随机化方法的流程图。
在步骤S310中，转换单元130可以接收随机读取数据。在步骤S320中，处理器110可以查阅标志信息124中的与目标存储区域对应的标志。在步骤S330中，基于目标存储区域的偏移值和查阅的标志，处理器110可以从种子表格126选择种子。在步骤S340中，处理器110可以通过使用该种子来将随机读取数据去随机化。
虽然以上已经描述了特定实施例，但是本领域技术人员将理解的是所描述的实施例仅是示例。因此，本文中所描述的数据储存设备及其操作方法不应当基于所描述的实施例而受到限制。相反，本文中所描述的数据储存设备及其操作方法应当仅基于所附权利要求书结合以上的描述和附图来限制。
通过以上实施例可以看出，本申请提供了以下的技术方案：
技术方案1.一种数据储存设备，包括：
非易失性存储装置，包括多个存储区域；以及
控制器，适用于基于存储区域的目标存储区域的偏移值和与目标存储区域对应的标志来将写入数据随机化而产生随机写入数据。
技术方案2.根据技术方案1所述的数据储存设备，其中，控制器基于对目标存储区域执行的擦除操作的次数来设置标志。
技术方案3.根据技术方案2所述的数据储存设备，其中，每当擦除操作被执行的次数更新时，控制器再次设置标志。
技术方案4.根据技术方案1所述的数据储存设备，其中，控制器基于偏移值和标志来从多个种子中选择种子，以及使用所述种子来将写入数据随机化。
技术方案5.根据技术方案4所述的数据储存设备，其中，所述多个种子用存储区域的偏移值来索引。
技术方案6.根据技术方案1所述的数储存设备，其中，非易失性存储装置对目标存储区域执行用于储存随机写入数据的写入操作。
技术方案7.根据技术方案1所述的数据储存设备，其中，控制器基于偏移值和标志来将从目标存储区域读取的随机读取数据去随机化以产生读取数据。
技术方案8.一种数据储存设备，包括：
非易失性存储装置，包括多个第一单元区域，其中第一单元区域对应于相应的种子组；以及
控制器，适用于基于与目标区域对应的标志来从多个种子组之中与第一单元区域的目标区域对应的种子组中选择种子，并且基于所述种子来将写入数据随机化以产生随机写入数据。
技术方案9.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，种子组包括由标志索引的多个种子。
技术方案10.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，控制器基于对目标区域执行的擦除操作的次数来设置标志。
技术方案11.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，第一单元区域被分组为第二单元区域，以及非易失性存储装置对第二单元区域中的每个执行擦除操作，以及控制器对每个第二单元区域设置一个标志。
技术方案12.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，控制器基于所述种子产生随机模式，并且对写入数据和随机模式执行逻辑运算以产生随机写入数据。
技术方案13.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，非易失性存储装置对目标区域执行用于储存随机写入数据的写入操作。
技术方案14.根据技术方案8所述的数据储存设备，其中，控制器基于所述种子来将从目标区域读取的随机读取数据去随机化以产生读取数据。
技术方案15.一种数据储存设备的操作方法，包括：
查阅与多个单元区域中的目标区域对应的标志；
基于目标区域的偏移值和标志来从种子表格中选择种子；以及
通过使用所述种子来将目标区域的写入数据随机化。
技术方案16.根据技术方案15所述的操作方法，还包括：
擦除目标区域；
更新目标区域被擦除的次数；以及
基于目标区域被擦除的次数来再次设置标志。
技术方案17.根据技术方案15所述的操作方法，其中选择所述种子包括：
计算偏移和标志的总和；以及
从种子表格中选择由所述总和指示的种子。
技术方案18.根据技术方案15所述的操作方法，其中，将写入数据随机化包括：通过使用所述种子来产生随机模式；以及
对写入数据和随机模式执行逻辑运算而产生随机写入数据。
技术方案19.根据技术方案15所述的操作方法，还包括：
通过使用所述种子来将从目标区域读取的随机读取数据去随机化。

Claims (10)

1.一种数据储存设备，包括：
非易失性存储装置，包括多个存储区域；以及
控制器，适用于基于存储区域的目标存储区域的偏移值和与目标存储区域对应的标志来将写入数据随机化而产生随机写入数据。
2.根据权利要求1所述的数据储存设备，其中，控制器基于对目标存储区域执行的擦除操作的次数来设置标志。
3.根据权利要求2所述的数据储存设备，其中，每当擦除操作被执行的次数更新时，控制器再次设置标志。
4.根据权利要求1所述的数据储存设备，其中，控制器基于偏移值和标志来从多个种子中选择种子，以及使用所述种子来将写入数据随机化。
5.根据权利要求4所述的数据储存设备，其中，所述多个种子用存储区域的偏移值来索引。
6.根据权利要求1所述的数储存设备，其中，非易失性存储装置对目标存储区域执行用于储存随机写入数据的写入操作。
7.根据权利要求1所述的数据储存设备，其中，控制器基于偏移值和标志来将从目标存储区域读取的随机读取数据去随机化以产生读取数据。
8.一种数据储存设备，包括：
非易失性存储装置，包括多个第一单元区域，其中第一单元区域对应于相应的种子组；以及
控制器，适用于基于与目标区域对应的标志来从多个种子组之中与第一单元区域的目标区域对应的种子组中选择种子，并且基于所述种子来将写入数据随机化以产生随机写入数据。
9.根据权利要求8所述的数据储存设备，其中，种子组包括由标志索引的多个种子。
10.一种数据储存设备的操作方法，包括：
查阅与多个单元区域中的目标区域对应的标志；
基于目标区域的偏移值和标志来从种子表格中选择种子；以及
通过使用所述种子来将目标区域的写入数据随机化。
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