CN107451073B - 数据储存方法及发生电源中断事件后的系统初始化的方法 - Google Patents

数据储存方法及发生电源中断事件后的系统初始化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种数据储存方法，其适用于数据储存装置。所述数据储存装置包括易失性存储器与非易失性存储器。所述数据储存方法包括步骤：指派数据倾倒区块，此数据倾倒区块为非易失性存储器且不提供数据暂存的功能；判断是否发生电源中断事件；以及当发生电源中断事件时，将易失性存储器所储存的数据复制至数据倾倒区块。此外，本发明亦提出一种发生电源中断事件后的系统初始化的方法。

Description

数据储存方法及发生电源中断事件后的系统初始化的方法
技术领域
本发明涉及一种数据储存的相关技术，尤其是一种数据储存方法及一种发生电源中断事件后的系统初始化的方法。
背景技术
一般的数据储存装置主要由控制单元、降压模块、易失性存储器(VolatileMemory)与非易失性存储器(Non-Volatile Memory)所构成，且控制单元可电性耦接至主机(Host)，例如是电性耦接至计算机或手持式行动装置，并负责与主机进行沟通与数据的传递。在习知的数据储存装置的操作中，控制单元会将主机传来的数据写入非易失性存储器中，但若主机所传来的是数据量很小的随机数据，例如是不足一个数据页(Page)的数据，那么控制单元就会将随机数据先储存在易失性存储器中，待随机数据储存到一定的量的时候，再将易失性存储器中的随机数据搬移至非易失性存储器中进行储存。除了来自于或提供给主机的数据外，控制单元运作所需的系统数据，例如：地址对应表，亦会储存在易失性存储器中。
然而，由于数据储存装置乃是将主机所提供的外部电源经其降压模块转换成不同电压大小的降压电源，然后再将这些降压电源当作控制单元、易失性存储器与非易失性存储器的操作电源，因此若是主机突然关机，发生所谓的突然电源关闭(Suddenly PowerOff)事件，使得数据储存装置顿失电源而发生电源中断事件时，那么易失性存储器中的随机数据就会消失不见。因此，使用者需要一种能够克服或避免突然电源关闭事件的方法。
发明内容
本发明的其一目的在提供一种数据储存方法，采用此方法的数据储存装置只要再搭配升压模块与电荷储存装置，就能在发生电源中断事件时将易失性存储器中的数据妥善保存。
本发明的另一目的在提供一种发生电源中断事件后的系统初始化的方法。
本发明提出一种数据储存方法，其适用于数据储存装置。数据储存装置包括易失性存储器与非易失性存储器。数据储存方法包括步骤：指派数据倾倒区块，数据倾倒区块为非易失性存储器且不提供数据暂存的功能；判断数据储存装置是否发生电源中断事件；以及当发生电源中断事件时，将易失性存储器所储存的数据复制至数据倾倒区块。
本发明另提出一种发生电源中断事件后的系统初始化的方法。系统初始化方法包括步骤：判断是否有电源中断事件；当判断为是时，搜寻数据倾倒区块，数据倾倒区块为非易失性存储器且不提供数据暂存的功能；判断数据倾倒区块是否储存数据；当判断为是时，将数据复制至数据区块；以及依据数据区块所储存的数据重构数据链路。
采用本发明的方法的数据储存装置可额外采用升压模块与电荷储存装置，并在非易失性存储器中额外指派数据倾倒区块，此数据倾倒区块不提供数据暂存的功能，因此只要一发生电源中断事件，电荷储存装置就可延长数据储存装置的供电时间，使得控制单元可在所延长的供电时间中将易失性存储器所储存的数据复制至数据倾倒区块，进而将上述数据妥善保存。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的数据储存装置的示意图。
图2为依照本发明一实施例的数据储存方法的流程图。
图3为依照本发明一实施例的系统初始化的流程图。
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例的数据储存装置的示意图。如图1所示，数据储存装置100电性耦接主机200。数据储存装置100包括升压模块110、电荷储存装置120、降压模块130、控制单元140、易失性存储器150与非易失性存储器160。升压模块110用于接收主机200所提供的外部电源EP，例如5伏特，并用于用于提高外部电源EP的电压准位而产生升压电源HV，例如12伏特。电荷储存装置120电性耦接于升压电源HV与参考电位REF之间。在此例中，电荷储存装置120可以采用电容器(Capacitor)来实现。
此外，降压模块130用于接收升压电源HV，并用于降低其所接收的电源的电压准位而产生至少一个降压电源。在此例中，降压模块130具有降压电路132、134、136与138，而这些降压电路132、134、136与138用于分别产生降压电源V1(例如5伏特)、V2(例如3.3伏特)、V3(例如1.5伏特)与V4(例如1.2伏特)。控制单元140用于接收降压电源V1、V2、V3与V4以将所接收的降压电源V1、V2、V3与V4当作其内部各构件的操作电源。此外，控制单元140还用于将所接收到的降压电源V1、V2、V3与V4至少其中之一转传至易失性存储器150与非易失性存储器160，例如将降压电源V3转传至易失性存储器150，并将降压电源V4转传至非易失性存储器160，以将这二个降压电源V3与V4分别当作易失性存储器150与非易失性存储器160的操作电源。在另一实施例中，部份降压电源V1、V2、V3与V4可直接提供给易失性存储器150与非易失性存储器160。例如：降压电源V2与V3可直接提供给非易失性存储器160，降压电源V3可直接提供给易失性存储器150，此实施例可降低控制单元140的负担并降低其内部电路的大小，其缺点为控制单元140缺乏对易失性存储器150与非易失性存储器160的电源管理的能力。
上述的易失性存储器150例如可采用动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)来实现，而上述的非易失性存储器160则例如可采用闪存(FlashMemory)、磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive RAM)、相变存储器(Phase-ChangeMemory)、或铁电随机存取存储器(Ferroelectric RAM)等具有长时间数据保存的内存装置来实现。
在此例中，非易失性存储器160包括数据暂存区162、数据储存区164、数据倾倒(Flush)区块166与备用区块(Spare Data Block)池168。数据储存区164较佳具有多个第一数据区块(Block)，每一个第一数据区块中的每一个记忆单元(Memory Cell)可储存M个比特(Bit)的数据。数据暂存区162与数据倾倒区块166分别具有多个以及一个第二数据区块且上述的每一个第二数据区块中的每一个记忆单元可储存N个比特的数据，其中N与M皆为正整数，且N小于M。此外，备用区块池168具有多个第一数据区块。在另一实施例中，备用区块池168更具有多个第二数据区块。在正常操作下数据倾倒区块166不提供数据暂存的功能，自来于主机200的数据会储存至数据暂存区162。控制单元140仅有在紧急状态的下才会对数据倾倒区块166进行数据的存取。例如：当发生电源中断事件时，控制单元140会将储存于易失性存储器150的数据倾倒至数据倾倒区块166，或将控制单元140内部数据缓存器中所储存的数据倾倒至数据倾倒区块166。于电力回复供应后，系统进入电源中断回复程序时，控制单元140读取数据倾倒区块166以取回原易失性存储器150或内部数据缓存器所储存的数据，以进行数据链路的重建。
在此实施例中，第一数据区块较佳可采用三阶储存单元(Triple-Level Cell，TLC)型态的闪存来实现，并利用软件方式来将部份的第一数据区块的记忆单元规划成多阶储存单元(Multi-Level Cell，MLC)或单阶储存单元(Single Level Cell，SLC)，或切换至MLC或SLC的模式，并成为第二数据区块。而在另一实施例中，非易失性存储器160可采用多阶储存单元型态的闪存来实现，并利用软件方式来将部份的第一数据区块的记忆单元规划成单阶储存单元或切换至SLC的模式，并成为第二数据区块。在另一实施例中，第一数据区块为TLC型态的闪存，第二数据区块为SLC型态的闪存。在另一实施例中，第一数据区块为MLC型态的闪存，第二数据区块为SLC型态的闪存。
请再参照图1，在此例中，控制单元140透过通讯接口170电性耦接主机200，并透过通讯接口170来与主机200进行沟通与传递数据。此通讯接口170例如可采序列式ATA(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)、序列式小型计算机系统接口(SerialAttached SCSI，SAS)、高速外围组件互连(Peripheral Component InterconnectExpress，PCI-E)、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)等连接接口来实现。控制单元140在透过通讯接口170接收到主机200所传来的数据后，便会将接收到的数据先写到数据暂存区162中的第二数据区块而予以暂存，然后在适当的时机再将暂存在数据暂存区162中的数据搬移至数据储存区164的第一数据区块中。而若主机200所传来的是数据量很小的随机数据，例如是不足一个数据页(Page)的数据，那么控制单元140就会将随机数据先储存在易失性存储器150中，待随机数据储存到一定的量的时候，再将易失性存储器150中的随机数据搬移至非易失性存储器160中进行储存。
此外，控制单元140选择性地具有通用输入/输出(General Purpose Input/Output，GPIO)脚位142与电压侦测单元144的至少其中之一。在此例中，控制单元140系具有GPIO脚位142与电压侦测单元144这二者。电压侦测单元144系用于接收主机200所提供的外部电源EP，并判断外部电源EP的电压是否小于第一电压临界值，例如判断外部电源EP的电压是否小于4V。一旦判断为是，那么控制单元140便可知道外部电源EP中断或消失了。另外，GPIO脚位142用于接收主机200所提供的关机通知讯号IR，并判断此关机通知讯号IR的电压是否小于第二电压临界值，例如判断关机通知讯号IR的电压是否小于0.8V。一旦判断为是，那么控制单元140可知道外部电源EP即将中断或消失了。
当外部电源EP即将中断或消失时，可依照本发明一实施例的数据储存方法进行数据的储存。图2为依照本发明实施例数据储存方法的流程图。请同时参照图1与图2，在图2所示的方法中，首先是系统初始化(如步骤S202所示)。系统初始化可区分成二种，即一般的初始化以及发生电源中断事件后的初始化，其差别在于发生电源中断事件后，系统初始化更包括执行电源中断回复程序。
于系统初始化后，控制单元140会指派数据倾倒区块166(如步骤S204所示)。控制单元140会依据GPIO脚位142与电压侦测单元144的判断结果来判断数据储存装置100是否发生电源中断事件(如步骤S206所示)。另外，由于电压准位的波动或异常乃是正常现象，因此，执行步骤S204的判断时，外部电源EP的电压小于第一电压临界值或关机通知讯号IR的电压小于第二电压临界值较佳超过时间设定值，例如1ms(微秒)，方判断为发生电源中断事件，如此一来可避免电压准位的波动或异常所造成的错误判断。
在步骤S206中，当判断为否时，控制单元140重复步骤S206以持续性地监控外部电源EP及关机通知讯号IR的电压准位。反之，当判断为是时，控制单元140便停止接收主机200传来的数据并停止通讯接口170的操作，以避免通讯接口170继续耗电(如步骤S208所示)。在步骤S208执行完后，控制单元140便将易失性存储器150所储存的数据复制或搬移至数据倾倒区块166，或将控制单元140内部数据缓存器中所储存的数据倾倒至数据倾倒区块166(如步骤S210所示)。接着，使控制单元140进入待机(Stand by)模式(如步骤S212所示)。
值得一提的是，在其他一些实施例中，使用者可依据实际的设计需求而决定是否采用步骤S208，且使用者亦可依据实际的设计需求而决定仅停止接收主机200传来的数据，或仅停止通讯接口170的操作。
图3为依照本发明一实施例的发生电源中断事件后的系统初始化方法的流程图。请同时参照图1与图3，在图3所示的方法中，首先是数据储存装置100上电后执行初始化(如步骤S302所示)。接着，判断是否发生电源中断事件(如步骤S304所示)。如果是则控制单元140搜寻数据倾倒区块166(如步骤S306所示)。如果否则结束系统初始化(如步骤S316所示)。然后，控制单元140判断数据倾倒区块166是否储存有数据(如步骤S308所示)。
在步骤S308中，当判断为是时，控制单元140便将数据倾倒区块166所储存的数据复制或搬移至备用区块池168的第一数据区块的其中之一，并重建数据链路(如步骤S310所示)。在另一实施例中，控制单元140可将数据倾倒区块166所储存的数据复制或搬移至备用区块池的第二数据区块的其中之一，并重建数据链路。而在执行完步骤S310后，控制单元140指派数据倾倒区块166(如步骤S312所示)，其中，数据倾倒区块166较佳为备用区块池168中的第二数据区块，亦可为备用区块池168中的第一数据区块；如果原数据倾倒区块并未储存数据，亦可指派原数据倾倒区块为数据倾倒区块166。此外，在步骤S308中，当判断为否时，控制单元140便直接执行步骤S312。而在执行完步骤S312后，控制单元140便进入待机模式以准备接收来自于主机200的指令或数据(如步骤S314所示)。
此外，以图1所示的电路来看，其电荷储存装置120的电容值可采用下式(1)来进行计算：
Figure BDA0001112185050000091
其中T表示所延长的供电时间，C表示电荷储存装置120的电容值大小，HV表示升压模块110所产生的升压电源的电压大小，VD表示降压电路132～138的失效(Disable)电压，V1～V4分别表示降压电路132～138所产生的降压电源的电压大小，而I1～I4则分别表示降压电路132～138所产生的降压电源的电流大小。用户可依据其电路的设计，包括，非易失性存储器160执行一笔数据写入所需的时间、写入的数据量、控制单元140、易失性存储器150与非易失性存储器160的工作电压及电流等参数计算出C的大小，故不多作说明。
综上所述，采用本发明的方法的数据储存装置可额外采用升压模块与电荷储存装置，并在非易失性存储器中额外指派数据倾倒区块，而此数据倾倒区块不提供数据暂存的功能，因此只要一发生电源中断事件，电荷储存装置就可延长数据储存装置的供电时间，使得控制单元可在所延长的供电时间中将易失性存储器所储存的数据复制至数据倾倒区块，进而将上述数据妥善保存。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种数据储存方法，适用于数据储存装置，所述数据储存装置包括升压模块、电荷储存装置、降压模块、易失性存储器、非易失性存储器与控制单元，其特征在于，所述升压模块用于接收外部电源并用于提高所述外部电源的电压准位而产生升压电源，所述电荷储存装置电性耦接于所述升压电源与参考电位之间，所述降压模块用于接收所述升压电源并用于降低所述升压电源的电压准位而产生至少一个降压电源，所述至少一个降压电源用于作为所述易失性存储器与所述非易失性存储器的操作电源，所述非易失性存储器包括数据储存区，所述数据储存方法包括通过所述控制单元执行以下步骤：
于所述非易失性存储器中指派数据倾倒区块，其中，所述数据倾倒区块的储存单元的阶层数小于所述数据储存区的储存单元的阶层数，且在正常操作下所述数据倾倒区块不提供数据暂存的功能；
判断所述数据储存装置是否发生电源中断事件，所述电源中断事件包括所述外部电源的电压准位小于电压临界值达到时间设定值；以及
当发生所述电源中断事件时，将所述易失性存储器所储存的第一数据复制至所述数据倾倒区块。
2.如权利要求1所述的数据储存方法，其特征在于，将所述易失性存储器所储存的所述第一数据复制至所述数据倾倒区块的步骤包括：
停止接收主机传来的第二数据。
3.如权利要求1所述的数据储存方法，其特征在于，将所述易失性存储器所储存的所述第一数据复制至所述数据倾倒区块的步骤包括：
停止通讯接口的操作，其中所述通讯接口电性耦接于主机与所述数据储存装置的所述控制单元之间。
4.一种发生电源中断事件后的系统初始化的方法，适用于数据储存装置，所述数据储存装置包括升压模块、电荷储存装置、降压模块、非易失性存储器与控制单元，其特征在于，所述升压模块用于接收外部电源并用于提高所述外部电源的电压准位而产生升压电源，所述电荷储存装置电性耦接于所述升压电源与参考电位之间，所述降压模块用于接收所述升压电源并用于降低所述升压电源的电压准位而产生至少一个降压电源，所述至少一个降压电源用于作为所述易失性存储器与所述非易失性存储器的操作电源，所述电源中断事件包括所述外部电源的电压准位小于电压临界值达到时间设定值，所述非易失性存储器包括数据储存区，所述系统初始化方法包括通过所述控制单元执行以下步骤：
判断是否有所述电源中断事件；
当判断为否时，结束系统初始化；
当判断为是时，搜寻数据倾倒区块，所述数据倾倒区块是于所述非易失性存储器中指派的，其中，所述数据倾倒区块的储存单元的阶层数小于所述数据储存区的储存单元的阶层数，且在正常操作下所述数据倾倒区块不提供数据暂存的功能；
判断所述数据倾倒区块是否储存数据；
当判断为是时，将所述数据复制至所述非易失性存储器中的备用区块池；
依据所述备用区块池的所述数据重构数据链路；以及
指派另一数据倾倒区块。
5.如权利要求4所述的系统初始化的方法，其特征在于，所述备用区块池包括第一数据区块以及第二数据区块，所述第一数据区块的储存单元的阶层数大于所述第二数据区块的储存单元的阶层数，其中，所述数据是复制至所述第一数据区块。
6.如权利要求4所述的系统初始化的方法，其特征在于，所述备用区块池包括第一数据区块以及第二数据区块，所述第一数据区块的储存单元的阶层数大于所述第二数据区块的储存单元的阶层数，其中，所述数据是复制至所述第二数据区块。
7.一种数据储存方法，适用于数据储存装置，所述数据储存装置包括升压模块、电荷储存装置、降压模块、易失性存储器、非易失性存储器与控制单元，其特征在于，所述升压模块用于接收外部电源并用于提高所述外部电源的电压准位而产生升压电源，所述电荷储存装置电性耦接于所述升压电源与参考电位之间，所述降压模块用于接收所述升压电源并用于降低所述升压电源的电压准位而产生至少一个降压电源，所述至少一个降压电源用于作为所述易失性存储器与所述非易失性存储器的操作电源，所述非易失性存储器包括数据储存区，所述数据储存方法包括通过所述控制单元执行以下步骤：
于所述非易失性存储器中指派数据倾倒区块，其中，所述数据倾倒区块的储存单元的阶层数小于所述数据储存区的储存单元的阶层数，且在正常操作下所述数据倾倒区块不提供数据暂存的功能；
判断所述数据储存装置是否发生电源中断事件，所述电源中断事件包括所述外部电源的电压准位小于电压临界值达到时间设定值；以及
当发生所述电源中断事件时，将内部数据缓存器所储存的数据复制至所述数据倾倒区块。
8.如权利要求7所述的数据储存方法，其特征在于，所述内部数据缓存器置于所述数据储存装置的所述控制单元中。
CN201610812733.4A 2016-05-30 2016-09-09 数据储存方法及发生电源中断事件后的系统初始化的方法 Active CN107451073B (zh)

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