CN112786097B - 一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，本方法首先确定其他因素对擦除时间的干扰，根据确定的其他因素，设置不同的对照组。对不同对照组进行多次擦写操作，每次的写入量保持与之前的写入量相同，并记录擦除时间。将每个对照组，多次擦写的擦除时间计算平均值，并记录数据整理到表格里。基于表格，分析写入量对擦除时间的影响，判断NAND Flash自身是否对浅擦除的块先写无效数据再擦除。本发明可以判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部是否对浅擦除的块进行写无效数据的处理，用户可根据结论判断是否还需要对浅擦除的块写无效数据，从而避免无效冗余操作，提升NAND访问效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，属于存储器技术领域。
背景技术
NAND Flash是非易失性存储器，掉电数据不丢失，体积小，可以实现廉价高效的大容量存储，因此受到广泛应用。
一片NAND Flash一般是由许多块（Block）组成，每个块（Block）又包含许多字线（Word line），每个字线（Word line）又包含若干页（Page）。用户可以对NAND Flash进行擦除、写入和读取操作，其中，块（Block）一般是擦除操作的最小寻址单元，字线（Word line）一般是写入操作的最小寻址单元，页（Page）一般是读取操作的最小寻址单元。
任何NAND Flash的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除操作。对未写满的Block进行擦除操作称为浅擦除（Shallow Erase），对已经写满的Block进行擦除操作称为正常擦除（Normal Erase）。
NAND Flash由于内部原理和制作工艺限制，在使用过程中会出现位（Bit）反转的情况，即写入的数据在读出时有些位由1变0，有些位由0变1。部分NAND 厂商担心多次Shallow Erase操作会造成更多的位反转，所以在用户进行Shallow Erase操作时，部分NAND厂商设计NAND内部要先对要擦除的块（Block）用无效数据填充，然后再擦除。
如果NAND内部对Shallow Erase的块进行写无效数据的处理，那么用户便不再需要写无效数据。因此，我们需要判断NAND内部是否对Shallow Erase的块进行写满无效数据的处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种NAND Flash内部是否对Shallow Erase的块（Block）先写无效数据再擦除的判断方法，并告知该种判断方法的具体操作步骤。
因为写无效数据会消耗时间，因此本方法判断NAND Flash内部是否对ShallowErase的块（Block）先写无效数据再擦除的方法为:基于擦除时间来判断。
由于擦除时间受多种因素影响，所以我们要做的是，排除其他因素的干扰，测试写操作停止在不同Word Line的擦除时间。
一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，包括以下步骤：
S01）、确定n个对擦除时间存在干扰的因素S1、S2、…、Sn，n为正整数；
S02）、基于步骤S01）确定的n个因素，对要判断的NAND Flash的块进行n级分组，一级分组按因素S1进行分组，二级分组按因素S2对一级分组的结果进行分组，依次类推，n级分组按因素Sn对n-1级分组的结果进行分组，n级分组的结果称为对照组，每个对照组要保证有足够多的NAND Flash的块。
S03）、对不同对照组的NAND Flash的块进行多次擦写操作，对于每个对照组，其每次的写入量与之前的写入量相同，并记录擦除时间；
S04）、将每个对照组多次擦写的擦除时间计算平均值，并记录到表格中；
S05）、基于表格，分析写入量对擦除时间的影响，从而判断NAND Flash对浅擦除处理方式；具体为：如果在不同因素下，写入量在某个比例以下时的擦除时间比写满Block所用擦除时间多，则判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部对写入量低于该比例的Block，消耗时间进行了内部写无效数据的处理，然后再执行擦除命令；如果在不同因素下，写入量在某个比例以下的擦除时间小于或等于写满Block所用擦除时间，则判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部对写入量低于该比例的Block，内部没有进行写无效数据的处理，而是直接执行擦除命令。
进一步的，步骤S01确定的n个因素为磨损程度、写入量和温度，一级分组时根据磨损程度将NAND Flash分为i个一级分组，二级分组时，根据写入量将每个一级分组再分为j个二级分组，三级分组时，根据温度将每个二级分组再分为k个三级分组，通过三级分组，共得到i*j*k个对照组。
进一步的，一级分组时，将NAND Flash按照磨损程度从PE0到NAND Flash生命末期按照1000次擦写为间隔划分为i组。
进一步的，二级分组时，按照写入量从空到满，以20%为间隔，将每个一级分组划分为j个二级分组。
进一步的，三级分组时，按照温度从室温到NAND Flash最高工作温度，以5℃为间隔，将每个二级分组划分为k组。
进一步的，NAND Flash最高工作温度为NAND手册给出的最高工作温度。
本发明的有益效果：本方法可以判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部是否对Shallow Erase的块（Block）进行写无效数据的处理，用户可根据结论判断是否还需要对NAND Flash的Shallow Erase的块（Block）写无效数据。从而避免无效冗余操作，提升NAND访问效率。
附图说明
图1为擦除时间记录表格参考示例图；
图2为本方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，如图2所示，包括以下步骤：
S01）、确定n个对擦除时间存在干扰的因素S1、S2、…、Sn，n为正整数；
本实施例中，确定3个对擦除时间存在干扰的因素，分别为磨损程度PE、写入量和温度。
S02）、根据步骤S01的其他因素，设置不同的对照组。比如，一级分组时根据磨损程度将NAND Flash分为i个一级分组，二级分组时，根据写入量将每个一级分组再分为j个二级分组，三级分组时，根据温度将每个二级分组再分为k个三级分组，通过三级分组，共得到i*j*k个对照组。
具体的，一级分组时，将NAND Flash按照磨损程度从PE0到NAND Flash生命末期按照1000次擦写为间隔划分为i组，分别为：PE0、PE1000、PE2000、PE3000、······。
二级分组时，按照写入量从空到满，以20%为间隔，将每个一级分组划分为j个二级分组。本实施例中，写入量从0到100%，每个一级分组被划分为6个二级分组。
三级分组时，按照温度从室温到NAND Flash最高工作温度，以5℃为间隔，将每个二级分组划分为k组。室温为30°C，本实施例中， NAND Flash最高工作温度为85°C，则每个二级分组被划分为11个三级分组。
由于Block差异，各Block之间的擦除时间有差别，所以要保证i*j*k组的Block有足够的样本量。本实施例中，每个对照组的样本量为100个Block。
S03）、对步骤S02的不同对照组（i*j*k组）进行多次擦写操作，对于每个对照组，其每次的写入量保持与之前的写入量相同，并记录擦除时间。多次擦写是由于相同的Block相同的写入量每次的擦除时间也不一定相同，我们需要通过多次擦写来计算平均值。
S04）、使用脚本将每个对照组（相同磨损程度、相同写入量和相同温度下），多次擦写的擦除时间计算平均值，并记录数据整理到表格里，表格示例见图1，图1表示了磨损程度PE0、30°C到85°C、0到100%写入量，对应的每个对照组多次擦写的平均擦除时间；
S05）、基于表格，分析写入量对擦除时间的影响，判断NAND Flash内部是否对Shallow Erase的块（Block）先写无效数据再擦除的处理。基于表格，我们可以看出不同磨损程度、不同温度下，擦除时间随写入量的变化关系。
如果在不同磨损程度、不同温度下，写入量在某个比例以下时的擦除时间，比写满Block所用时间多，比如多出300us。则判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部对写入量低于该比例的Block，消耗时间进行了内部写无效数据的处理，然后再执行擦除命令。
反之，如果在不同磨损程度、不同温度下，写入量在某个比例以下时的擦除时间，小于或等于写满Block所用时间，如图1的示例时间。则判断在用户下发擦除命令后，NANDFlash内部对写入量低于该比例的Block，内部没有进行写无效数据的处理，而是直接执行擦除命令。
通过本发明描述的判断方法，可以判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部是否对Shallow Erase的块（Block）进行写无效数据的处理。假如NAND内部对写入量低于某个比例的Block进行先写无效数据的处理，则用户进行Shallow Erase操作时，无需先写满无效数据，直接擦除即可；反之，用户进行Shallow Erase操作时，建议用户先写满无效数据，然后再擦除。
由上述可知，用户可根据结论判断是否还需要对NAND Flash的Shallow Erase的块（Block）写无效数据。从而避免无效冗余操作，提升NAND访问效率。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01）、确定n个对擦除时间存在干扰的因素S1、S2、…、Sn，n为正整数；
S02）、基于步骤S01）确定的n个因素，对要判断的NAND Flash的块进行n级分组，一级分组按因素S1进行分组，二级分组按因素S2对一级分组的结果进行分组，依次类推，n级分组按因素Sn对n-1级分组的结果进行分组，n级分组的结果称为对照组；
S03）、对不同对照组的NAND Flash的块进行多次擦写操作，对于每个对照组，其每次的写入量与之前的写入量相同，并记录擦除时间；
S04）、将每个对照组多次擦写的擦除时间计算平均值，并记录到表格中；
S05）、基于表格，分析写入量对擦除时间的影响，从而判断NAND Flash对浅擦除处理方式；具体为：如果在不同因素下，写入量在某个比例以下时的擦除时间比写满Block所用擦除时间多，则判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部对写入量低于该比例的Block，消耗时间进行了内部写无效数据的处理，然后再执行擦除命令；如果在不同因素下，写入量在某个比例以下的擦除时间小于或等于写满Block所用擦除时间，则判断在用户下发擦除命令后，NAND Flash内部对写入量低于该比例的Block，内部没有进行写无效数据的处理，而是直接执行擦除命令。
2.根据权利要求1所述的基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：步骤S01确定的n个因素为磨损程度、写入量和温度，一级分组时根据磨损程度将NANDFlash分为i个一级分组，二级分组时，根据写入量将每个一级分组再分为j个二级分组，三级分组时，根据温度将每个二级分组再分为k个三级分组，通过三级分组，共得到i*j*k个对照组。
3.根据权利要求2所述的基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：一级分组时，将NAND Flash按照磨损程度从PE0到NAND Flash生命末期按照1000次擦写为间隔划分为i组。
4.根据权利要求2所述的基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：二级分组时，按照写入量从空到满，以20%为间隔，将每个一级分组划分为j个二级分组。
5.根据权利要求2所述的基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：三级分组时，按照温度从室温到NAND Flash最高工作温度，以5℃为间隔，将每个二级分组划分为k组。
6.根据权利要求5所述的基于擦除时间判断NAND Flash对浅擦除处理的方法，其特征在于：NAND Flash最高工作温度为NAND手册给出的最高工作温度。
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