CN106155581B - 数据储存装置及其数据维护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数据储存装置及其数据维护方法。该数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制器。快闪存储器具有多个单阶储存单元以及多个三阶储存单元。控制器用以对单阶储存单元中的一预定数量的特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以将特定单阶储存单元的数据整理至三阶储存单元中的一特定三阶储存单元，在特定单阶储存单元的数据被整理至特定三阶储存单元后，检查特定三阶储存单元是否可被成功读取，以及当特定三阶储存单元无法被成功读取时，判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。

Description

数据储存装置及其数据维护方法
技术领域
本发明系关于一种数据储存装置的数据维护方法；特别是关于一种三阶储存单元的数据维护方法。
背景技术
快闪存储器为一种普遍的非挥发性数据储存媒体，系以电性方式抹除与程序化。以与非门型的快闪存储器(即NAND FLASH)为例，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)、嵌入式快闪存储器模块(eMMC)…等的储存媒体。
快闪存储器(如，NAND FLASH)的储存阵列包括多个区块(blocks)，而各区块包括多个页(pages)。由于快闪存储器的存取过程中可能会发生数据内容的错误，所以目前在存入数据时是将原始的数据进行编码以及产生对应的校验码后，再储存编码后的数据及校验码至快闪存储器中，而数据读取时则将编码的数据及校验码读出，再解码所读出的编码数据来得到原先的数据。编/解码操作虽然能够进行除错，然而更正能力仍是有个上限。而当发生超过一定程度以上的错误时，快闪存储器控制器在执行完解码操作后将发现无法对编码数据进行有效解码，即发生无法完全更正成原始数据，而造成数据毁损的情况。除了数据毁损外，快闪存储器中无法被成功读取的区块或者页面会被淘汰。因此，存储器容量也会随之减少。
发明内容
本发明所提供的数据储存装置以及数据维护方法可判断被整理为三阶储存单元的单阶储存单元是否曾经读取失败。
本发明提通一种数据储存装置。数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制器。快闪存储器具有多个单阶储存单元以及多个三阶储存单元。控制器用以对单阶储存单元中的一预定数量的特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以将特定单阶储存单元的数据整理(program)至三阶储存单元中的一特定三阶储存单元，在特定单阶储存单元的数据被整理至特定三阶储存单元后，检查特定三阶储存单元是否可被成功读取，以及当特定三阶储存单元无法被成功读取时，判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。
当特定三阶储存单元可被成功读取时，控制器保留特定三阶储存单元。当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，控制器保留特定三阶储存单元。当特定单阶储存单元的数据未曾无法被读取程序成功读取时，控制器将特定三阶储存单元标记为损坏。
在一实施例中，在读取程序中，控制器更用以当特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标。控制器更用以根据旗标判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。
本发明更提供一种数据维护方法，适用于一数据储存装置，其中数据储存装置包含具有多个单阶储存单元以及多个三阶储存单元的一快闪存储器。数据维护方法包括：对单阶储存单元中的一预定数量的特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以将特定单阶储存单元的数据整理(program)至三阶储存单元中的一特定三阶储存单元；检查特定三阶储存单元是否可被成功读取；以及当特定三阶储存单元无法被成功读取时，判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。
在一实施例中，当特定三阶储存单元可被成功读取时，保留特定三阶储存单元。当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，保留特定三阶储存单元。当特定单阶储存单元的数据未曾无法被读取程序成功读取时，将特定三阶储存单元标记为损坏。
在一实施例中，读取程序中更包括当特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标，其中判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取的步骤是根据旗标判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的电子系统的方块图。
图2是本发明的一种实施例的快闪存储器的示意图。
图3是本发明的一种实施例的储存单元的示意图。
图4是本发明的一种实施例的数据维护方法的流程图。
【附图标记说明】
100 电子系统；
120 主机；
140 数据储存装置；
160 控制器；
162 运算单元；
164 永久存储器；
166 随机存取存储器；
168 错误校正引擎；
180 快闪存储器；
SLC_1～SLC_N 单阶储存单元；
TLC_1～TLC_N 三阶储存单元；
S400～S408 步骤。
具体实施方式
以下将详细讨论本发明各种实施例的装置及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的装置及使用方法，但非用于限定本发明的范围。
图1为本发明所提供的一电子系统的一种实施例的方块图。电子系统100包括一主机120以及一数据储存装置140。数据储存装置140包括一快闪存储器180以及一控制器160，且可根据主机110所下达的命令操作。控制器160包括一运算单元162、一永久存储器(如，只读存储器ROM)164、随机存取存储器(RAM)166以及一错误校正引擎168。永久存储器164与所载的程序码、数据组成固件(firmware)，由运算单元162执行，使控制器160基于该固件控制该快闪存储器180。随机存取存储器(RAM)166用以载入程序码与参数以提供控制器160根据所载入的程序码与参数动作。错误校正引擎168用以对所读取的数据进行错误校正(ErrorCorrection)，以及对写入的数据进行编码以获得校验码(parity)。
快闪存储器180具有多个单阶储存单元SLC_1～SLC_N以及多个三阶储存单元TLC_1～TLC_N，如图2所示。值得注意的是，每一单阶储存单元SLC_1～SLC_N以及每一三阶储存单元TLC_1～TLC_N可为一页面、一区块或者多个页面，本发明不限于此。值得注意的是，本发明所揭露的快闪存储器180为操作于三阶储存单元(Triple-Level Cell，TLC)模式的存储器，并且包括单阶储存单元(Single-Level Cell，SLC)，其中数据储存至三阶储存单元TLC_1～TLC_N之前，需要先将数据储存至相应的多个单阶储存单元SLC_1～SLC_N。在数据的储存过程中，控制器160被设置为用以对单阶储存单元SLC_1～SLC_N中的一预定数量的特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以将特定单阶储存单元的数据整理(program)至三阶储存单元中TLC_1～TLC_N的一特定三阶储存单元。详细而言，当控制器160需要将数据写入快闪存储器180中的一特定三阶储存单元时，控制器160会先将数据写入单阶储存单元SLC_1～SLC_N中的一预定数量的特定单阶储存单元。接着，控制器160对特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以分别根据所读取的数据整理(program)特定三阶储存单元，进而将数据储存至特定三阶储存单元中。
在一实施例中，预定数量可为3，但本发明不限于此。举例而言，控制器160需要将数据写入快闪存储器180中的一特定三阶储存单元TLC_1，如图3所示。控制器160会先将数据写入3个的特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3。接着，控制器160分别对特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3进行第一次读取程序，以根据特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3中的数据对特定三阶储存单元TLC_1进行第一次整理。接着，控制器160分别对特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3进行第二次读取程序，以根据特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3中的数据对特定三阶储存单元TLC_1进行第二次整理。最后，控制器160分别对特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3进行第三次读取程序，以根据特定单阶储存单元SLC_1～SLC_3中的数据对特定三阶储存单元TLC_1进行第三次整理。经由上述的三次整理，单阶储存单元SLC_1～SLC_3中的数据已被写入特定三阶储存单元TLC_1中。
值得注意的是，在上述的读取程序中，控制器160更用以当特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标。换言之，控制器160若在对特定单阶储存单元所进行的任一读取程序的过程中无法成功读取任一特定单阶储存单元的数据时，控制器160即将既定值写入一旗标。详细而言，控制器160对特定单阶储存单元的数据进行读取并且致使错误校正引擎168对所读取的数据进行错误校正(Error Correction)，以整理特定三阶储存单元。当错误校正引擎168无法成功校正所读取的数据时，特定单阶储存单元则无法被成功读取，并且控制器160则将既定值写入旗标，其中旗标可在初始状态具有一初始值。举例而言，初始值可为0，既定值可为1，但本发明不限于此。在一实施例中，旗标是被控制器160的永久存储器164或者随机存取存储器中，以记录特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。换言之，旗标是被设置于固件中，但本发明不限于此。在其他实施例中，旗标亦可被设置于快闪存储器180中。
另外，控制器160更用以在特定单阶储存单元的数据被整理至特定三阶储存单元后，检查特定三阶储存单元是否可被成功读取。当特定三阶储存单元可被成功读取时，控制器160保留特定三阶储存单元。当特定三阶储存单元无法被成功读取时，控制器160判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。详细而言，控制器160对特定三阶储存单元的数据进行读取并且致使错误校正引擎168对所读取的数据进行错误校正(Error Correction)，当错误校正引擎168无法成功校正所读取的数据时，特定三阶储存单元则无法被成功读取。在一实施例中，控制器160是根据上述的旗标判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。详细而言，当旗标被设置为既定值时，控制器160判断特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取。当旗标为预设值时，控制器160判断特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取。
当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，控制器160保留特定三阶储存单元。详细而言，当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，表示特定三阶储存单元无法被成功读取的原因可能是由损坏的特定单阶储存单元所造成的。因此，控制器160保留特定三阶储存单元。当特定单阶储存单元的数据未曾无法被读取程序成功读取时，控制器160将特定三阶储存单元标记为损坏。详细而言，当特定单阶储存单元的数据未曾无法被读取程序成功读取时，表示无法被成功读取的特定三阶储存单元损坏。因此，控制器160将特定三阶储存单元标记为损坏并且淘汰。
图4是本发明的一种实施例的数据维护方法的流程图。数据维护方法适用于图1所示的数据储存装置140。流程开始于步骤S400。
在步骤S400中，控制器160被设置为用以对单阶储存单元SLC_1～SLC_N中的一预定数量的特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以将特定单阶储存单元的数据整理(program)至三阶储存单元中TLC_1～TLC_N的一特定三阶储存单元。详细而言，当控制器160需要将数据写入快闪存储器180中的一特定三阶储存单元时，控制器160会先将数据写入单阶储存单元SLC_1～SLC_N中的一预定数量的特定单阶储存单元。接着，控制器160对特定单阶储存单元进行一预定次数的读取程序，以分别根据所读取的数据整理(program)特定三阶储存单元，进而将数据储存至特定三阶储存单元中。在一实施例中，预定数量可为3，但本发明不限于此。整理的流程可参考上述说明，在此不再赘述。
值得注意的是，在上述的读取程序中，控制器160更用以当特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标。换言之，控制器160若在对特定单阶储存单元所进行的任一读取程序的过程中无法成功读取任一特定单阶储存单元的数据时，控制器160即将既定值写入一旗标。详细而言，控制器160对特定单阶储存单元的数据进行读取并且致使错误校正引擎168对所读取的数据进行错误校正(Error Correction)，以整理特定三阶储存单元。当错误校正引擎168无法成功校正所读取的数据时，特定单阶储存单元则无法被成功读取，并且控制器160则将既定值写入旗标，其中旗标可在初始状态具有一初始值。举例而言，初始值可为0，既定值可为1，但本发明不限于此。
在步骤S402中，控制器160更用以在特定单阶储存单元的数据被整理至特定三阶储存单元后，检查特定三阶储存单元是否可被成功读取。当特定三阶储存单元可被成功读取时，流程进行至步骤S408；否则，流程进行至步骤S404。
在步骤S404，控制器160判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。详细而言，控制器160对特定三阶储存单元的数据进行读取并且致使错误校正引擎168对所读取的数据进行错误校正(Error Correction)，当错误校正引擎168无法成功校正所读取的数据时，特定三阶储存单元则无法被成功读取。在一实施例中，控制器160是根据上述的旗标判断特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被读取程序成功读取。详细而言，当旗标被设置为既定值时，控制器160判断特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取。当旗标为预设值时，控制器160判断特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取。当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，流程进行至步骤S408；否则，流程进行至步骤S406。
在步骤S406中，控制器160将特定三阶储存单元标记为损坏。详细而言，当特定单阶储存单元的数据未曾无法被读取程序成功读取时，表示无法被成功读取的特定三阶储存单元损坏。因此，控制器160将特定三阶储存单元标记为损坏并且淘汰。流程结束于步骤S406。
在步骤S408中，控制器160保留特定三阶储存单元。详细而言，当特定单阶储存单元的数据曾经无法被读取程序成功读取时，表示特定三阶储存单元无法被成功读取的原因可能是由损坏的特定单阶储存单元所造成的。因此，控制器160保留特定三阶储存单元。流程结束于步骤S408。
如上所述，本发明所提供的数据储存装置140以及数据维护方法可判断用以整理为三阶储存单元的单阶储存单元是否曾经无法被成功读取，并借此判断无法被成功读取的三阶储存单元是否损坏。
本发明的方法，或特定型态或其部分，可以以程序码的型态存在。程序码可储存于实体媒体，如软盘、光盘片、硬盘、或是任何其他机器可读取(如电脑可读取)储存媒体，亦或不限于外在形式的电脑程序产品，其中，当程序码被机器，如电脑载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序码也可通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序码被机器，如电脑接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实作时，程序码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (6)

1.一种数据储存装置，包括：
一快闪存储器，具有多个单阶储存单元以及多个三阶储存单元；以及
一控制器，用以对该多个单阶储存单元中的一预定数量的多个特定单阶储存单元进行一预定次数的多个读取程序，以将该多个特定单阶储存单元的数据整理至该多个三阶储存单元中的一特定三阶储存单元；在该多个特定单阶储存单元的数据被整理至该特定三阶储存单元后，并用以检查该特定三阶储存单元是否可被成功读取；当该特定三阶储存单元可被成功读取时，该控制器保留该特定三阶储存单元；当该特定三阶储存单元无法被成功读取时，判断该多个特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被该多个读取程序成功读取，其中，当该多个特定单阶储存单元的数据曾经无法被该多个读取程序成功读取时，该控制器保留该特定三阶储存单元；当该多个特定单阶储存单元的数据未曾无法被该多个读取程序成功读取时，该控制器将该特定三阶储存单元标记为损坏。
2.根据权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，在该多个读取程序中，该控制器更用以当该多个特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标。
3.根据权利要求2所述的数据储存装置，其特征在于，该控制器更用以根据该旗标判断该多个特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被该多个读取程序成功读取。
4.一种数据维护方法，适用于一数据储存装置，其特征在于，该数据储存装置包含具有多个单阶储存单元以及多个三阶储存单元的一快闪存储器，该数据维护方法包括：
对该多个单阶储存单元中的一预定数量的多个特定单阶储存单元进行一预定次数的多个读取程序，以将该多个特定单阶储存单元的数据整理至该多个三阶储存单元中的一特定三阶储存单元；
检查该特定三阶储存单元是否可被成功读取；以及
当该特定三阶储存单元可被成功读取时，保留该特定三阶储存单元；当该特定三阶储存单元无法被成功读取时，判断该多个特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被该多个读取程序成功读取，其中，当该多个特定单阶储存单元的数据曾经无法被该多个读取程序成功读取时，保留该特定三阶储存单元；当该多个特定单阶储存单元的数据未曾无法被该多个读取程序成功读取时，将该特定三阶储存单元标记为损坏。
5.根据权利要求4所述的数据维护方法，其特征在于，该多个读取程序中更包括当该多个特定单阶储存单元的数据无法被成功读取时，将一既定值写入一旗标。
6.根据权利要求5所述的数据维护方法，其特征在于，判断该多个特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被该多个读取程序成功读取的步骤是根据该旗标判断该多个特定单阶储存单元的数据是否曾经无法被该多个读取程序成功读取。
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