CN106484630A - 快闪存储器的存取方法及相关的存储器控制器与电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快闪存储器的存取方法以及相关的存储顺控制器与电子装置，该方法包含有：发送一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的一快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的一第二实体页面时；将该数据写入该第二实体页面；以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

Description

快闪存储器的存取方法及相关的存储器控制器与电子装置

技术领域

本发明有关于快闪存储器，尤指一种快闪存储器的存取方法及相关的存储器控制器与电子装置。

背景技术

目前的电子装置中通常包含了快闪存储器以储存所需的数据，以目前的智慧电视来说，其中的快闪存储器会记录使用者的操作纪录，如前一次的选台资讯、或是应用程式(APP)的相关纪录…等等，因此，快闪存储器会遭遇频繁的写入与抹除操作。

然而，一个快闪存储器包含了多个区块(block)，而每一个区块则包含了多个页面(page)，其中“区块”是最小的抹除单位，因此，当一区块中仅有部分的数据需要更新时，存储器控制器并无法直接对该部分的内容进行更新，而是先将该区块的内容读取出来，连同需要更新的数据一并写入到新的空白区块中，并抹除原有的该区块内容。如上所述，由于快闪存储器中的数据更新需要较复杂的步骤，因此，若是数据更新频繁的话，会严重降低快闪存储器的效能。

另外，由于消费者操作电子装置因而产生的数据是随机的，因此在一区块内部的页面未全部被写满前就需要被写入新数据，因而需要执行上述的数据搬移以及区块抹除的操作是不可避免的。如此一来，一方面写入数据的速度会因为抹除操作而变慢，另一方面区块常态地在数据未满之前就抹除，亦不利于快闪存储器使用寿命有限的特性。所谓快闪存储器使用寿命，指的是每一区块皆有抹除、写入次数的限制，针对同一个区块进行重复抹除、写入，将会造成读取速度变慢，甚至损坏而无法使用。目前虽然有耗损平均技术(Wear Leveling)可以运用，目的在于平均使用快闪存储器中的每个区块，以避免某些特定区块因过度使用而形成永久性毁损，导致电子装置无法运作，然而，设计不良的软体管理方式，导致过于频繁的抹除、写入，仍将导致快闪存储器的寿命减短。

发明内容

因此，本发明提出了一种快闪存储器的存取方法，其可以大幅降低快闪存储器的抹除次数，以增进使用效能并延长快闪存储器的寿命。

依据本发明一实施例，一种快闪存储器的存取方法包含有：发送一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的一快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的一第二实体页面时；将该数据写入该第二实体页面；以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

依据本发明另一实施例，一种电子装置包含一处理器、一快闪存储器以及一存储器控制器，其中该存储器控制器耦接于该处理器与该快闪存储器之间，且用以控制该快闪存储器的存取。该处理器发送一写入命令及相对应的一数据，其中该数据系用来更新一逻辑页面所对应的该快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；以及该存储器控制器依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的一第二实体页面，并将该数据写入该第二实体页面，以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

依据本发明另一实施例，揭露了一种存储器控制器，其用以接收一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的一快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；依据该写入命令搜寻该实体区块中具有可供写入的一第二实体页面，并将该数据写入该第二实体页面；以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的电子装置的示意图。

图2A为快闪存储器中一实体区块的范例示意图。

图2B为逻辑实体页面映射表的示意图。

图3为依据本发明一实施例的建立逻辑实体页面映射表的流程图。

图4为依据本发明一实施例的快闪存储器存取方法的流程图。

图5所示为经过上述图4所示的流程之后，实体区块与其逻辑实体页面映射表的示意图

图6为依据本发明一实施例的读取实体页面的方法的流程图。

图7依据本发明一实施例的实体区块与其逻辑实体页面映射表的示意图。

符号说明

100 电子装置

110 系统单芯片

112 中央处理器

114 快闪存储器控制器

116 动态随机存取存储器控制器

120 快闪存储器

130 动态随机存取存储器

200、710、720 实体区块

250、550、750 逻辑实体页面映射表

300～312、400～410、600～610步骤

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图1，图1为依据本发明一实施例的电子装置100的示意图。如图1所示，电子装置100包含了一系统单芯片110、一快闪存储器(Flash memory)120以及一动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)130，其中系统单芯片110包含了一中央处理器112、一快闪存储器控制器114以及一DRAM控制器116，快闪存储器控制器114用来控制快闪存储器120的存取，而DRAM控制器116则是用来控制DRAM 130的存取。在本实施例中，电子装置100为一电视或是电视盒，然而，本发明并不以此为限，电子装置100亦可为任何包含快闪存储器的电子装置，例如数位摄影机、行动通讯装置、桌上型电脑、笔记型电脑或外接式储存装置…等等。

快闪存储器120可包含一或多个快闪存储器芯片，一个快闪存储器芯片包含了多个实体区块，而每一个实体区块则包含了多个实体页面。每一实体区块的每一实体页面皆有一对应的实体页面地址，换言之，每一实体页面地址皆对应至某一特定实体区块的某一特定实体页面。请参考图2A，图2A为快闪存储器120中一实体区块200的示意图，其中在以下的说明及附图中，以“编号”来描述“实体页面地址”，然而，“实体页面地址”为页面在快闪存储器120中的地址，且“实体页面地址”不会重复，因此以下使用编号来描述“实体页面地址”只是为了方便说明，而并非用来表示实体页面地址的真正内容”。如图2A所示，实体区块200中只有编号0～7的8个实体页面有储存数据，而其余的实体页面(编号8～N)则尚未储存数据，此外，实体区块200中也同时记录了每个实体页面对应的逻辑页面编号，例如实体页面地址0对应到逻辑页面编号7、实体页面地址1对应到逻辑页面编号3、实体页面地址2对应到逻辑页面编号4…等等；而这些对应的逻辑页面编号可以被记录在每一个实体页面的备用/剩余区域(spare area)中，或是其他任何适合的地方。此外请注意，前述实体页面地址的编号只是为了方便描述而已，实际上每一编号代表一实体页面所对应的一实体页面地址。

在电子装置100开机的时候，中央处理器112或是透过快闪存储器控制器114读取快闪存储器120的每一个实体区块的内容以建立出一逻辑实体页面映射表，并将该逻辑实体页面映射表储存在一存储器中，图2B绘示了一逻辑实体页面映射表250的示意图，其中逻辑实体页面映射表250包含了每一个区块的逻辑页面编号及其对应的实体页面地址，而为了简洁起见，图2B所示的逻辑实体页面映射表250仅绘示了图2A的区块200的部分内容。在本实施例中，该逻辑实体页面映射表透过DRAM控制器116储存在DRAM 130中，但本发明并不以此为限，该逻辑实体页面映射表亦可存在系统单芯片110中或是快闪存储器控制器114中的记忆单元中。详细来说，参考图3，图3为依据本发明一实施例建立逻辑实体页面映射表的流程图。在图3中，首先，在步骤300，流程开始。接着，在步骤302中，选择第一个实体区块；在步骤304中，选择第一个实体区块中的第一个实体页面，并在步骤306中建立所选择的实体页面与其相对应逻辑页面的映射关系(例如，图2B所示的逻辑实体页面映射表250)。接着，在步骤308中，判断是否是最后一个实体页面，若是，则流程进入步骤310；若否，则流程回到步骤304以选择出下一个实体页面。在步骤310中，判断是否是最后一个实体区块，若是，则流程进入步骤312以及结束本流程；若否，则流程回到步骤302以选择出下一个实体区块。

请参考图4，图4为依据本发明一实施例的快闪存储器存取方法的流程图。在本实施例中，假设中央处理器112需要更新快闪存储器120中的部分数据。首先，在步骤400中，流程开始。接着，在步骤402中，中央处理器112发出一写入命令及相对应的一数据至快闪存储器控制器114中，其中该数据用来更新快闪存储器120中一实体区块中一实体页面的至少一部份内容。在本实施例中，为了方便说明，以下的叙述假设该数据用来更新图2A所示的具有编号2的实体页面的至少一部份内容。接着，在步骤404中，快闪存储器控制器114依据该写入命令寻找实体区块200中可供写入的实体页面，亦即，寻找可用的空白页面，而在本实施例中，由于快闪存储器的数据写入必须顺着页面循序写入，因此是寻找到实体区块200中具有编号8的实体页面。在步骤406，快闪存储器控制器114将该数据写入到具有编号8的实体页面中，在本步骤中，若是来自中央处理器112的该数据仅是用来更新具有实体页面地址2的页面的一部份内容，则快闪存储器控制器114需要读取实体页面地址2中不需要更新的其他内容，以连同该数据一并写入到实体页面地址8的页面中。在步骤408中，中央处理器112(或是透过快闪存储器控制器114)更新逻辑实体页面映射表，以将逻辑页面编号4更新至对应到实体页面地址8。

另外，在图4的步骤404中，若是实体区块200中的每一个实体页面均已经有储存数据，而无法寻找到可用的实体页面时，则此时快闪存储器控制器114会将该数据以及实体区块200中至少一部份的数据搬移到另一实体页面中，并抹除实体区块200。另外，需注意的是，上述提到的“抹除实体区块200”并非表示要立刻将实体区块200中的数据全部删除，而是可以先标记实体区块200为一删除状态，等到快闪存储器控制器114的空闲期间或是有数据需要写入实体区块200时，再清除实体区块200中的数据内容。

图5所示的是，在经过上述图4所示的流程之后，实体区块200与逻辑实体页面映射表550的示意图。

请参考图6，图6为依据本发明一实施例的读取实体页面的方法的流程图。在本实施例中，假设中央处理器112需要读取图5所示具有编号4的逻辑页面的数据。首先，在步骤600中，流程开始。接着，在步骤602中，中央处理器112发送一读取请求至快闪存储器控制器114以要求读数据。接着，在步骤604中，快闪存储器控制器114根据该读取请求以及逻辑实体页面映射表来取得对应的实体页面地址，以本实施例来说，快闪存储器控制器114会取得实体页面地址8。接着，快闪存储器控制器114读取快闪存储器120中实体页面地址8的实体页面的数据。在步骤608中，快闪存储器控制器114将所读取的数据回传到中央处理器112。最后，流程进入步骤610以结束此读取操作。此外请注意，如前所述，实际上每一实体编号代表一实体页面所对应的一实体页面地址。

另外，以图5的例子来说，在电子装置100重新开机而需要重新建立出逻辑实体页面映射表时，中央处理器112透过快闪存储器控制器114循序读取实体区块200中的每个实体页面及所记录的对应逻辑页面编号，例如说读取每个实体页面的备用/剩余区域(spare area)，以建立出逻辑实体页面映射表，然而，由于实体页面地址2、8均对应到相同的逻辑页面编号4，因此，在本实施例中，由于实体页面地址2的页面所储存的是旧有的数据，故逻辑实体页面映射表仅会记录逻辑页面编号4对应到实体页面地址8，图5绘示了上述在电子装置100重新开机后所重新建立出的逻辑实体页面映射表550，与图2B的逻辑实体页面映射表250相比，可以发现逻辑页面编号4已经改为对应到实体页面地址8。换句话说，若是在建立出逻辑实体页面映射的过程中发现多个实体页面地址均对应到相同的一逻辑页面编号，则由于实体页面地址越大的其数据越新，故中央处理器112透过快闪存储器控制器114只将该逻辑页面编号映射到该多个实体页面地址中数值最大的实体页面地址。此外请注意，前述实体页面地址的编号只是为了方便描述而已，实际上每一编号的大小与实体页面所对应的实体页面地址有关，例如在本实施例中，编号越大代表实体页面地址越后面，但不限于此。

如上所述，在本发明的上述实施例中，由于当实体区块中有数据需要更新时，快闪存储器控制器114可以直接将更新的页面数据储存到同一个实体区块的可用页面中，因此，可以大幅度地降低区块数据搬移以及区块抹除操作的次数，进而增进使用效能并延长快闪存储器的寿命。

另外，在上述的实施例中，一个实体区块都是由一逻辑实体页面映射表记录其中多个实体页面地址与逻辑页面编号的对应关系，然而，为了进一步降低区块数据搬移以及区块抹除操作的次数，一逻辑实体页面映射表更可以记录两个实体区块中多个实体页面地址与逻辑页面编号的对应关系(当然亦不限于两个实体区块)，以使得储存、更新数据时有更多实体页面得以灵活运用。举例来说，请参考图7，两个实体区块710、720由同一个逻辑实体页面映射表记录其实体页面与逻辑页面的对应关系，其中在以下的说明及图式中，以“编号”来描述“实体页面地址”，然而，“实体页面地址”为页面在快闪存储器中的地址，且“实体页面地址”不会重复，因此以下使用编号来描述“实体页面地址”只是为了方便说明，而并非用来表示实体页面地址的真正内容”。在第7图的例子中，当实体区块710、720中有实体页面需要更新时，其操作完全相同于上述图4～5的实施例所述，亦即当实体区块710中的实体页面地址1的页面需要更新时，快闪存储器控制器114会将更新的数据储存到实体区块710中实体页面地址8的实体页面，并记录对应的逻辑页面编号3；而当实体区块720中实体页面地址(n+5)的实体页面需要更新时，快闪存储器控制器114会将更新的数据储存到实体区块720中实体页面地址(n+8)的实体页面(假设实体页面地址(n+8)的实体页面为空白页面)，并记录对应的逻辑页面编号12。或者，例如说当实体区块710中实体页面地址6的实体页面需要更新、且实体区块710已没有空白实体页面时，快闪存储器控制器114可以将更新的数据储存到实体区块720中空白的实体页面，并记录其对应的逻辑页面编号为13。

简要归纳本发明，在本发明的快闪存储器的存取方法及相关的存储器控制器与电子装置中，当实体区块中有数据需要更新时，快闪存储器控制器可以直接将更新的页面数据储存到同一个实体区块的可用页面中，因此，可以大幅度地降低区块数据搬移以及区块抹除操作的次数，进而增进使用效能并延长快闪存储器的寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种快闪存储器的存取方法，包含：

发送一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的一快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；

依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的一第二实体页面；

将该数据写入该第二实体页面；以及

记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

2.如权利要求1所述的存取方法，其中该依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的该第二实体页面的步骤包含：

搜寻该实体区块中具有最小实体页面地址的空白实体页面作为该第二实体页面。

3.如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，将该数据写入该第二实体页面的步骤包含：

读取该第一实体页面中不需要更新的内容，并连同该数据一并写入该第二实体页面中。

4.如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，另包含：

当该实体区块中不具有可供写入的实体页面时，将该数据以及读取自该实体区块中至少一部份的数据写入另一实体页面中，并抹除该实体区块中的内容。

5.如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，另包含：

于一逻辑实体页面映射表中将该逻辑页面更新为对应到该第二实体页面，该逻辑实体页面映射表用以记录不同逻辑页面与不同实体页面的对应关系。

6.如权利要求5所述的存取方法，其特征在于，另包含：

发送另一写入命令及相对应的另一数据，其中该另一数据用来更新另一逻辑页面所对应的该快闪存储器中另一实体区块中一第三实体页面的一部份内容；

依据该另一写入命令搜寻该另一实体区块中可供写入的一第四实体页面；

将该另一数据写入该第四实体页面；

记录该第四实体页面对应至该另一逻辑页面：以及

于该逻辑实体页面映射表中将该另一逻辑页面更新为对应到该第四实体页面。

7.如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，另包含：

当该实体区块中不具有可供写入的实体页面时，依据该写入命令搜寻另一实体区块中可供写入的一第三实体页面，将该数据写入该第三实体页面，以及记录该第三实体页面对应至该逻辑页面。

8.如权利要求1所述的存取方法，其特征在于，该实体区块包含一备用区域，该记录该第二实体页面对应至该逻辑页面的步骤记录于该备用区域，该存取方法另包含：

读取该实体区块中的每个实体页面及该备用区域中所记录的该每个实体页面所对应的逻辑页面；以及

依据一读取结果建立一逻辑实体页面映射表，该逻辑实体页面映射表用以记录不同逻辑页面与不同实体页面的对应关系，其中

当该读取结果指示存在多个实体页面对应同一逻辑页面，则于该逻辑实体页面映射表中记录该逻辑页面对应到该些实体页面中具有最大实体页面地址的实体页面。

9.一种电子装置，用以存取一快闪存储器，包含有：

一处理器，发送一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的该快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；以及

一存储器控制器，耦接于该处理器与该快闪存储器之间，依据该写入命令搜寻该实体区块中可供写入的一第二实体页面，并将该数据写入该第二实体页面，以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。

10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该第二实体页面为该实体区块中具有最小实体页面地址的空白实体页面。

11.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该存储器控制器更读取该第一实体页面中不需要更新的内容，并连同该数据一并写入该第二实体页面中。

12.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，当该实体区块中不具有可供写入的实体页面时，该存储器控制器将该数据以及读取自该实体区块中至少一部份的数据写入另一实体页面中，并抹除该实体区块中的内容。

13.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该处理器更新一逻辑实体页面映射表，该逻辑实体页面映射表用以记录不同逻辑页面与不同实体页面的对应关系，以将该逻辑页面更新为对应到该第二实体页面。

14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，该处理器发送另一写入命令及相对应的另一数据至该存储器控制器，其中该另一数据用来更新该另一逻辑页面所对应的该快闪存储器中另一实体区块中一第三实体页面的一部份内容；该存储器控制器依据该另一写入命令搜寻该另一实体区块中可供写入的一第四实体页面，将该另一数据写入该第四实体页面，并记录该第四实体页面对应至该另一逻辑页面；以及该处理器于该逻辑实体页面映射表中将该另一逻辑页面更新为对应到该第四实体页面。

15.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，另包含有：

当该实体区块中不具有可供写入的实体页面时，该存储器控制器依据该写入命令搜寻另一实体区块中可供写入的一第三实体页面，并将该数据写入该第三实体页面，以及记录该第三实体页面对应至该逻辑页面。

16.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该实体区块包含一备用区域，该存储器控制器更读取该实体区块中的每个实体页面及该备用区域中所记录的该每个实体页面所对应的逻辑页面以产生一读取结果，以及该处理器依据该读取结果建立一逻辑实体页面映射表，该逻辑实体页面映射表用以记录不同逻辑页面与不同实体页面的对应关系，当该读取结果指示存在多个实体页面对应同一逻辑页面，则该处理器于该逻辑实体页面映射表中记录该逻辑页面对应到该些实体页面中具有最大实体页面地址的实体页面。

17.一种存储器控制器，用以接收一写入命令及相对应的一数据，其中该数据用来更新一逻辑页面所对应的一快闪存储器中一实体区块中一第一实体页面的一部份内容；依据该写入命令搜寻该实体区块中具有可供写入的一第二实体页面，并将该数据写入该第二实体页面；以及记录该第二实体页面对应至该逻辑页面。