CN109634515A - 一种芯片存储器的读、写数据方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片存储器的读、写数据方法及系统，属于存储技术领域。本发明首先在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域；然后在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据。本发明通过均衡写数据，使得单一存储单元中的数据更新次数，被分摊到了多个存储单元，单个存储单元的写次数被直接稀释，稀释程度取决于N的个数，从而变相地延长了芯片存储器单一存储单元的使用寿命。

Description

一种芯片存储器的读、写数据方法及系统

技术领域

本发明属于存储技术领域，具体涉及一种芯片存储器的读、写数据方法及系统。

背景技术

芯片制造商一般都会提供指定条件下芯片存储器(Flash、EEPROM)的最小保证写次数，诸如5万次、10万次、50万次等。在该最小保证写次数以内，芯片制造商可以保证芯片存储器数据的读写正确性。当芯片存储器中某个存储单元(可能是某字节、某页或某块地址)的写次数达到或超过该最小保证写次数之后，其可靠性会降低，甚至存储操作会失败。

现有智能卡COS(Chip Operating System，芯片操作系统)的设计和实现往往都是被动的接受芯片制造商提供的最小保证写次数，也就是基于芯片存储单元写次数不会超过最小保证写次数，但却未曾考虑写次数达到或超过该次数的情况。在某些应用场景，尤其是M2M(Machine to Machine，设备到设备)环境中，卡片中的应用会对芯片存储器进行频繁的擦写，其写次数很可能会达到或超过最小保证写次数。而基于芯片软、硬件设计和制造成本的考虑，芯片制造商一般不会提供额外的预防措施。那么如何延长这种极限情况下芯片存储器中数据的可靠性，提高芯片存储寿命？

现有的COS层存储方法的设计，是根据芯片制造商提供的读写接口，对需要存储的数据进行直接写数据，也就是所谓的普通写数据。

如图1所示，普通写数据的过程如下：

往目的地址处第一次写数据1；

往目的地址处第二次写数据2，完成数据1更新成数据2的过程。至此，目的地址处的数据1替换成数据2，目的地址处至此被写了2次。

由此可见：在单一存储单元中，数据更新一次，该存储单元就被写了2次，导致频繁更新数据时，该存储单元被频繁写。由于该存储单元的使用寿命有限，只能接近芯片制造商提供的最小保证写次数，并不能延长芯片单一存储单元的使用寿命。

针对这一技术问题，现有技术中存在从文件系统角度设计的延长可擦写芯片寿命的方法。然而在Native应用和Java应用的处理过程中，很多时候并不涉及文件系统，因此从文件系统角度考虑的解决方法具有局限性。如何从应用层角度提供一种好的方法来延长数据存储的可靠性，提高芯片的使用寿命，仍是一个问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在应用层中实现的可延长芯片使用寿命的芯片存储器读、写方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种芯片存储器的写数据方法，包括以下步骤：

在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域，所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2；

在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据。

如上所述的芯片存储器的写数据方法，其中，所述在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域的方法如下：

对于页擦页写芯片，所述划出N个指定大小的空间区域不连续，所述不连续是指N个指定大小的空间区域中任意两个空间区域不在同一页中；

对于字节写芯片，所述划出N个指定大小的空间区域连续或者不连续。

如上所述的芯片存储器的写数据方法，其中，所述在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据的过程包括以下步骤：

遍历所述N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域，所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域；

下一次写数据时，重复以上步骤。

如上所述的芯片存储器的写数据方法，其中，所述遍历的顺序为从前往后或者从后往前。

一种芯片存储器的读数据方法，所述数据是按照上述方法写入芯片存储器中的数据，包括以下步骤：

遍历所述N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域，所述最新数据是指最后存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据；

下一次读数据时，重复以上步骤。

一种芯片存储器的写数据系统，包括在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域的划分装置；所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2；

用于在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据的存储装置。

如上所述的芯片存储器的写数据系统，其中，所述存储装置包括：

用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域的第一遍历单元，所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

用于将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域的写数据单元。

一种芯片存储器的读数据系统，所述数据是按照上述写数据系统写入芯片存储器的数据，包括用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域的第二遍历单元，所述最新数据是指最后存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

用于从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据的读数据单元。

一种芯片存储器的读、写数据系统，包括上述的写数据系统，以及上述的读数据系统。

本发明所述方法及系统，通过应用层均衡写数据，使得单一存储单元中的数据更新次数，被分摊到了多个存储单元，单个存储单元的写次数被直接稀释，稀释程度取决于分摊的存储单元个数，从而变相地延长了芯片存储器单一存储单元的使用寿命。

附图说明

图1是背景技术中普通写数据的示意图；

图2是具体实施方式中芯片存储器读、写系统的结构框图；

图3是具体实施方式中写数据系统的结构框图；

图4是具体实施方式中存储装置的结构框图；

图5是具体实施方式中读数据系统的结构框图；

图6是具体实施方式中写数据的方法流程图；

图7是具体实施方式中在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据的方法流程图；

图8是具体实施方式中读数据的方法流程图。

具体实施方式

本发明是从应用侧提出的一种均衡读、写方法及系统来预防芯片存储器存储失败，进而延长芯片使用寿命。其核心思想是：使用多个存储单元，轮流存储需要频繁更新的数据，并通过逻辑来控制当前哪个存储单元中的数据真正有效。对于待写数据，应用侧首先区分数据类型，判断是否需要均衡处理。如果不需要均衡处理，那么应用侧进行普通访问，也就是普通的空间分配、写数据、读数据。如果需要均衡处理，先判断COS(芯片操作系统)侧是否提供相关的均衡接口供应用侧调用。如果COS侧提供了相关接口，那么应用侧直接调用COS侧均衡接口来实现均衡处理，否则便采用本发明所述方法及系统进行均衡处理。应用侧很容易判断哪些数据是属于需要均衡处理的数据，诸如应用计数器counter、交易流水号等数据，属于需要频繁更新的数据，就有必要采用均衡处理，其他不需要频繁更新的数据就没有必要采用均衡处理。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图2所示，本实施方式中芯片存储器的读、写数据系统包括写数据系统1和读数据系统2。所述写数据系统1用于将数据写入芯片存储器的存储单元中，所述读数据系统2用于读取写数据系统1写入芯片存储器的存储单元中的数据。

如图3所示，写数据系统1包括划分装置11和存储装置12。所述划分装置11用于在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域，所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2。所述存储装置12用于在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据。

如图4所示，存储装置12包括第一遍历单元121和写数据单元122。所述第一遍历单元121用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域，所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据。所述写数据单元122用于将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域。

如图6所示，采用上述写数据系统向芯片存储器写数据的方法，包括以下步骤：

步骤S1：划分装置11在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域，所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2。

N个指定大小的空间区域实际上就是总大小为(指定大小×均衡系数N)的空间区域，并对此总空间区域内的值做初始化。该总空间区域中的均衡系数N个指定大小空间区域可能两两连续，也可能两两不连续。均衡系数值N完全取决于具体应用需要来设定，可以是2个，也可以是多个。

对于页擦页写芯片，在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域时要求任意两个空间区域远距离间隔开来，至少要保证不能在同一页中，防止逻辑上轮流分摊写，物理上却是在同一页上写了两次的情况。芯片只支持页擦页写，如果两个指定大小数据空间区域1和2连续，则当存储的数据没有超过一页大小时，空间区域1和2大概率会在同一页数据中，或当存储的数据超过一页大小时，空间区域1和2大概率会有部分数据存在于同一页中。此时，逻辑上写完空间区域1再写空间区域2，写了2个空间区域，逻辑上实现了均衡写，但是物理上，实际上却是对一页存储区域进行了2次写操作，并没有真正达到均衡写的目的。因此，针对此类只支持页擦页写的芯片，在应用侧应当采用远距离间隔的方法来实现均衡分配应用数据空间。

字节写芯片的均衡分配不存在任何限制，可以随意定义分配用于均衡访问的均衡系数N个指定大小的分摊空间。因此对于字节写芯片，划出的N个指定大小的空间区域可以连续存在于同一页中，也可以不连续存在于不同页中。对于字节写芯片，写完空间区域1再写空间区域2，写了2个空间区域，逻辑上和物理上都实现了均衡写，因此，本实施方式针对此类支持字节写的芯片，在应用侧提出了随意定义分配的方法来实现均衡分配应用数据空间。

步骤S2：存储装置12在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据。

如图7所示，该步骤具体包括以下步骤：

S21：第一遍历单元121遍历所述N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域。所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据。所述遍历的顺序可以从前往后，也可以从后往前。

S22：写数据单元122将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域。

下一次写数据时，重复以上步骤。

以下以页擦页写芯片且以应用数据中的应用计数器counter为例对上述写数据过程进行举例说明。

应用计数器counter的存储，采用远距离间隔的方法来实现划分出N个指定大小的空间区域。本实例中均衡系数N为3，均衡分配空间之后，改为由不连续的空间区域counter1、counter2、counter3来均衡写。3个空间区域两两之间保证不在一个存储单元中，也就是在3个不同页中。假设counter1为0x1234，counter2为0x1235，counter3为0x1236，通过遍历counter1、counter2、counter3，找出counter1为最旧，即最先存储的数据，此处可以通过值的大小来区分应用计数器counter的新旧。新数据(即待写数据)0x1237写到counter1中，counter1由0x1234改为0x1237，counter1作为新的counter。

如图5所示，读数据系统2包括第二遍历单元21和读数据单元22。所述第二遍历单元21用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域，所述最新数据是指最后存储在N个指定大小的空间区域中的数据。读数据单元22用于从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据。

如图8所示，读数据系统2读取数据的方法包括以下步骤：

S31：第二遍历单元21遍历N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域；

S32：从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据；

下一次读数据时，重复以上步骤。

以下以页擦页写芯片且以应用数据中的应用计数器counter为例对上述读数据过程进行举例说明。

假设不连续的3个空间区域counter1为0x1237，counter2为0x1235，counter3为0x1236，则通过遍历counter1、counter2、counter3，找出counter1为最新值，即最后存储的数据，读取counter1的值。此处可以通过值的大小来区分应用计数器counter的新旧。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种芯片存储器的写数据方法，包括以下步骤：

在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域，所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2；

在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据。

2.如权利要求1所述的芯片存储器的写数据方法，其特征在于，所述在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域的方法如下：

对于页擦页写芯片，所述划出N个指定大小的空间区域不连续，所述不连续是指N个指定大小的空间区域中任意两个空间区域不在同一页中；

对于字节写芯片，所述划出N个指定大小的空间区域连续或者不连续。

3.如权利要求1或2所述的芯片存储器的写数据方法，其特征在于，所述在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据的过程包括以下步骤：

遍历所述N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域，所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域；

下一次写数据时，重复以上步骤。

4.如权利要求3所述的芯片存储器的写数据方法，其特征在于：所述遍历的顺序为从前往后或者从后往前。

5.一种芯片存储器的读数据方法，所述数据是按照权利要求3所述的方法写入芯片存储器中的数据，包括以下步骤：

遍历所述N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域，所述最新数据是指最后存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据；

下一次读数据时，重复以上步骤。

6.一种芯片存储器的写数据系统，包括在应用数据空间中划出N个指定大小的空间区域的划分装置(11)；所述N为均衡系数，N为正整数，N≥2；

用于在N个指定大小的空间区域中轮流存储数据的存储装置(12)。

7.如权利要求6所述的芯片存储器的写数据系统，其特征在于，所述存储装置(12)包括：

用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最旧数据所在的指定大小的空间区域的第一遍历单元(121)，所述最旧数据是指最先存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

用于将待写数据写入所述最旧数据所在的指定大小的空间区域的写数据单元(122)。

8.一种芯片存储器的读数据系统，所述数据是按照权利要求7所述的写数据系统写入芯片存储器的数据，包括用于遍历N个指定大小的空间区域，找到最新数据所在的指定大小的空间区域的第二遍历单元(21)，所述最新数据是指最后存储在N个指定大小的空间区域中的数据；

用于从所述最新数据所在的指定大小的空间区域中读取数据的读数据单元(22)。

9.一种芯片存储器的读、写数据系统，包括权利要求6或7中所述的写数据系统(1)，以及权利要求8中所述的读数据系统(2)。