CN1831780A - 非易失性存储系统、非易失性存储装置、数据读出方法及读出程序 - Google Patents

非易失性存储系统、非易失性存储装置、数据读出方法及读出程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种非易失性存储系统、非易失性存储装置、数据读出方法及读出程序,其中的非易失性存储装置具有控制器和快闪存储器。快闪存储器存储用户数据以及用于纠正用户数据中的错误的纠错码。若存在来自外部的读出命令,则从快闪存储器中读出用户数据以及纠错码。在读出的用户数据中存在错误、但可纠正的情况下,执行纠错后输出。若不能进行纠错,则原样输出该数据。

Description

非易失性存储系统、非易失性存储装置、 数据读出方法及读出程序
技术领域
本发明特别涉及在被写入的文件因数据保持不良等错误而被损坏的情况下,在从非易失性存储装置中读出数据方面具有特征的非易失性存储系统、非易失性存储装置、其数据读出方法以及数据读出程序。
背景技术
近年来,安装了非易失性存储器的非易失性存储装置作为数字照相机和便携式电话的存储卡而扩大了市场。于是,伴随着存储卡存储容量的增加,从数据文件和静止图像等小容量的记录向需要更大容量的活动图像记录的要求及其用途也不断加宽。
但是,存储卡中主要用作非易失性存储器的NAND型快闪存储器本质上具有在数据保持中出现错误的可能性。为此,在应记录的数据内附加纠错码(Error correcting code)(以下称为ECC)后写入快闪存储器内,并在读出时通过基于纠错码执行数据纠正,在发生了数据保持错误时确保数据。
发明内容
但是,在发生了超越ECC的纠正能力的数据保持错误的情况下,不能执行数据纠正。存储卡不仅不输出发生了错误的位,而且也不输出包含该被认为是不正确的位的管理单位的数据。在这种情况下,就丢失了包含该位在内的管理单位的数据。为此,在将非易失性存储器用作数字相机的数据记录的情况下,或者是大大损坏了用户好不容易拍摄到的珍贵的静止图像或活动图像的数据的一部分,或者是丢失了这些数据。但是,实际上,即便静止图像或活动图像的数据中的一部分位发生了错误,大多也可得到接近原始静止图像的图像,对于活动图像而言,大多也只有瞬间的图像紊乱程度。为此,我们考虑到与丢失数据相比,即便是例如发生了位错误的数据,对其进行读出也有很大的意义。
在非易失性存储装置的数据保持块的错误发生位数多于非易失存储装置中所对应的纠错能力的情况下,存在不能按照包含发生了错误的位的数据块单位来读出数据的问题。
为了解决该问题,本发明的非易失性存储系统包括:非易失性存储装置、以及存取所述非易失性存储装置并读出非易失性存储装置的用户数据的存取装置,其中,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,该非易失性存储器具有用以写入用户数据的用户数据区域,以及管理区域,所述管理区域用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码;以及控制器,该控制器包括基于所述管理区域中的纠错码,对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误进行纠正的纠错电路,其中所述控制器进行从所述非易失性存储器中读出用户数据,并在存在错误时利用所述纠错电路来执行纠错、而在没有错误时原样读出数据的纠错读出,和原样输出从所述非易失性存储器中读出的用户数据的原始数据读出;所述存取装置对使用了所述纠错读出的用户数据读出以及所述原始数据读出进行组合后从所述非易失性存储装置中读出用户数据。
为了解决上述课题,本发明的非易失性存储装置包括:非易失性存储器,该非易失性存储器具有用以写入用户数据的用户数据区域,以及管理区域,所述管理区域用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码;和控制器,该控制器包括基于所述纠错码,对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误进行纠正的纠错电路,其中,所述控制器具有:普通读出模式,在没有错误的情况下原样输出用户数据区域的数据、在包含可纠正的错误的情况下对用户数据区域的数据错误进行纠正后输出、而在包含不可纠正的错误的情况下不执行数据输出;以及特殊读出模式,在没有错误的情况下原样输出用户数据区域的数据;在包含可纠正的错误的情况下对用户数据区域的数据错误进行纠正后输出、而在包含不可纠正的错误的情况下原样输出用户数据区域的数据。
为了解决该课题,本发明的数据读出方法用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,其中,所述数据读出方法包括以下步骤:从所述非易失性存储器中读出用户数据;判别从非易失性存储器中读出的用户数据中有无错误;若用户数据中没有错误,则原样输出该用户数据;若有错误,则使用所述纠错电路来执行纠错后进行输出;以及在不能使用所述纠错电路来纠正错误的情况下,原样输出从所述非易失性存储器中读出的用户数据。
为了解决该课题,本发明的数据读出程序用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,其中:所述控制器利用普通读出模式来读出用户数据,所述普通读出模式是指所述控制器使用所述纠错电路对从所述非易失性存储器中读出的用户数据中的错误进行纠正后,将其输出到所述易失性存储装置外部;以及在所述非易失性存储器内发生了不能利用所述纠错电路来纠正的错误、并判断为不能通过所述普通读出模式进行读出的情况下,所述控制器利用纠错关断读出模式(ECC关断)来读出用户数据,所述纠错关断读出模式是指所述控制器不使用所述纠错电路,而将从所述非易失性存储器中读出的用户数据原样输出到所述易失性存储装置外部。
为了解决该课题,本发明的数据读出程序用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,其中:对于所述非易失性存储装置,利用特殊读出模式来读出用户数据,在所述特殊读出模式下,在包含能够纠正的错误时对从所述非易失性存储器读出的用户数据进行纠正后输出,而在包含不能纠正的错误时输出从所述非易失性存储器中读出的原始数据。
根据本发明的非易失性存储系统、非易失性存储装置及其数据读出方法和数据读出程序,即便在例如非易失性存储装置内部发生了超出了非易失性存储装置所具有的纠错能力的错误、且对错误进行纠正后不能读出该数据的状态下,通过不使用纠错而执行读出,能够读出非易失性存储装置的数据,其结果是,能够以完全或不完全的形式读出数据。
附图说明
图1是本发明实施例1的非易失性存储装置的框图。
图2是本发明实施例1的存取装置的结构的框图。
图3是本发明实施例1的快闪存储器的页的数据结构图。
图4是表示本发明实施例1的存取装置的数据读出的流程图。
图5是表示本发明实施例1的存储卡内的数据读出的流程图。
图6A图示了写入到快闪存储器内的图像。
图6B图示了在产生了该错误时被读出的图像。
图6C图示了实施例1中的数据读出后的图像。
图7是本发明实施例2的非易失性存储装置的框图。
图8是表示本发明实施例2的存取装置的数据读出的流程图。
图9是表示本发明实施例2的存储卡的数据读出的流程图。
具体实施方式
以下,使用附图来说明本发明的实施例1。图1是表示依据本发明实施例1的非易失性存储装置的框图,图2是表示存取装置的一个例子的框图。在图1中,存储卡100A是非易失性存储装置,从存取装置120对存储卡100A执行数据的写入和读出。由该存储卡100A和存取装置120构成非易失性存储系统。存储卡100A包含以下部件而构成:控制器101A;作为非易失性存储器的快闪存储器102。在控制器101A中,主机I/F 111是存取装置120和控制器101A的接口,快闪I/F 112是快闪存储器102和控制器101A的接口。控制电路113对控制器101A内部的各块进行控制,以执行以下控制:时而将来自存取装置120的写入数据写入到快闪存储器102内,时而将快闪存储器102的数据读出到存取装置120内。页缓冲器114是用于暂时存储从存取装置120传送来的、写入到快闪存储器102内的数据、或者从快闪存储器读出的数据的缓冲器。这里,设页缓冲器114的容量为2kB(字节)。ECC电路115是这样一种纠错电路:在将数据从存取装置120写入到快闪存储器102内时,附加基于写入数据而运算出的纠错码,而在将数据从快闪存储器102读出到存取装置120时,利用ECC对暂时读出到页缓冲器114内的数据执行纠错。ECC切换标志116是保持切换以下两种模式的信息的标志:执行纠错后读出数据的ECC接通模式;以及,不执行ECC纠正而读出数据的ECC关断模式。
接下来,使用图2来说明存取装置120。存取装置120具有控制整体的CPU 121、输入装置122、显示装置123、存储装置124以及存储卡I/F 125。存储卡I/F 125具有命令控制部126、写入控制部127、读出控制部128,并用于控制存储卡的接口。例如,在该存取装置120为数字相机的情况下,快门和用户可操作的按钮等以及用于输入图像数据的CCD成为输入装置122,液晶面板成为显示装置123。命令控制部126是向存储卡100A发出命令的部件。写入控制部127、读出控制部128分别用作将数据写入存储卡、以及读出数据时的控制部。
在存取装置120从存储卡100读出数据时,基于安装在CPU 121内的数据读出程序,使用命令控制部126和读出控制部128从存储卡中读出数据。在存取装置120向存储卡100内写入数据时,基于安装在CPU 121内的数据写入程序,使用命令控制部126和写入控制部127向存储卡中写入数据。
快闪存储器102是保持用户数据的非易失性存储器,它由作为删除单位的多个物理块构成。各物理块由多个页构成。图3图示了作为快闪存储器102的写入、读出单位的页单位的数据结构。各页由具有2kB(字节)容量的用户数据区域201和具有64B容量的管理区域202构成。用户数据区域201是原样写入从存取装置120送来的用户数据的区域。管理区域202是写入用户数据的管理信息的区域,它包含对用户数据执行纠错的ECC 203。将用户数据按用户数据区域(2kB)单位进行分割而写入快闪存储器102内。尽管这里将分割单位设为2kB,但并不是特别限定,一般来说,既可以使用作为从存取装置120进行存取的存取单位的512B,也可以使用其他容量。
首先,使用图4、图5,对存取装置120从存储卡100A中读出数据的情况进行说明。图4是表示存取装置120的操作的流程图,图5是表示了存储卡100A的动作的流程图。首先一开始,在使存储卡100A连接到存取装置120上并接通电源的状态下,控制电路113将ECC切换标志116设定为ECC接通模式。此为标准状态。存取装置120对存储卡100A指定逻辑地址,并发出读出命令。这里,将数据读出单位设定为扇区单位,将变量m和n设为扇区单位的变量。扇区既可以具有与前述物理块相同的容量,也可以具有与之不同的容量。然后,在步骤S01中,将变量m设定为应读出的数据的起始扇区,将变量n设定为0。接下来,在步骤S02中,在ECC接通模式下读出扇区m的数据。
另一方面,在存储卡100A中,从存取装置120接收读出命令(步骤S11)。主机I/F 111向控制电路113通知命令是读出命令以及来自存取装置120的逻辑地址的信息。控制电路113确定写入了该逻辑地址的数据的快闪存储器102的物理地址,并将该信息和读出执行命令通知给快闪I/F 112。快闪I/F 112对快闪存储器102发出读出命令。以这种方式,从快闪存储器102的对象扇区中读出数据(步骤S12)。将其中的用户数据区域201的数据传送到页缓冲器114和ECC电路115内。之后,快闪I/F 112将管理区域202内所包含的ECC 203仅仅发送到ECC电路115。在传送结束后,控制电路113从ECC电路115得到有关错误的信息,以判断有无错误(步骤S13)。在没有错误的情况下,经由主机I/F 111向存取装置120原样输出页缓冲器114的数据(步骤S17)。在存在可纠正的错误的情况下,利用ECC电路115来纠正页缓冲器114中的错误(步骤S14、S15)。之后,转到步骤S17,经由主机I/F 111,向存取装置120输出页缓冲器114的数据。以这种方式,存取装置120能够从存储卡100A读出数据。
另一方面,在产生了不能纠正的错误的情况下,控制电路113在步骤S16中判断ECC切换标志116。由于该标志最初为ECC接通,因此,不输出数据而结束读出处理,并且不向存取装置120输出页缓冲器114的数据。
另一方面,存取装置120在图4所示的判断步骤S03中判定在扇区m的数据内是否产生了不能纠正的ECC错误。如前所述,若从存储卡100A输出了数据,则判断为无错误,而在没有输出数据时,通过向存储卡100A询问状态来判定错误。
存储卡100A的控制电路113经主机I/F 111传达发生了不能纠正的ECC错误。接受该信息后,存取装置120发出不使用纠正命令,以便不对存储卡100A执行纠错就执行输出。在接受了该命令后,控制电路113将ECC切换标志116设定为不执行纠错地读出数据的ECC关断模式。
在该状态下,存取装置120为了读出在步骤S04中因发生错误而没有读出的数据,而再次发出读出命令。在存储卡100A一侧,针对存取装置120的读出命令,重复执行图5中步骤S11-S14的处理,并在步骤S16中执行ECC切换标志116的判定。由于该标志是关断(OFF),因此控制电路113不执行数据纠正,而将页缓冲器114的数据经主机I/F 111原样输出到存取装置120(步骤S17)。这被称之为ECC关断读出。
以这种方式,无论有无错误,数据都得以输出。在存取装置120中,在步骤S05中,将此前紧挨着读出的数据存储到图像文件Im(n)中。接下来,在步骤S06中,判定在此前紧挨着处理的扇区是否是应读出的数据的最终扇区。在判断为是最终扇区的情况下,结束文件获取处理,在判断为不是最终扇区的情况下,转到步骤S07。在步骤S07中,在分别使变量m、n加1后,返回步骤S02,重复执行同样的处理。通过以上的处理,能够以完全或不完全的形式读出数据,并能够识别包含了错误的扇区。
图6A、图6B、图6C图示了该实施例的效果。设图6A是写入到快闪存储器内的、没有错误的图像数据。在该图像数据的一部分数据因位错误而被损坏的情况下,在以往的存储卡中仅能读出错误发生之前的数据。因此,在显示该图像时,就会成为图6B所示的样子,图像大大受损。对此,如本实施例所示,不管有无错误发生,都进行数据的读出,从而即便在发生了错误的部分不能被纠正的情况下,也只有例如如图6C中编码300所示的一部分图像受损,基本上能够再现原图像。另外,在该数据是活动图像数据时,可得到以下效果:即便在发生了错误而且不能纠正该错误的情况下,也仅仅造成了瞬间图像的紊乱,基本上能够再现原活动图像。
(实施例2)
下面就本发明的实施例2进行说明。图7是表示本实施例的非易失性存储装置的结构的框图。对与实施例1相同的部分赋予相同的标记。在该实施例中,非易失性存储装置100B由存储器控制器101B和快闪存储器102构成。在存储器控制器101B中,设ECC输出许可标志131为表示对允许和不允许不执行基于纠错码的纠错地输出数据进行切换的标志。控制电路132是保持执行后述处理的程序的电路。在本实施例2中,通过在不使用ECC纠错时也允许输出数据,将ECC输出许可标志131设定为:在存储卡100B内,在能够自动使用ECC纠正功能的情况下,在执行ECC纠正之后进行输出,而在不能执行ECC纠正时,进行原样输出。
接下来,使用图8、图9的流程图来说明实施例2的操作。在存取装置的数据读出处理中,如图8所示,为了读出数据,首先,在步骤S21中,将变量m设定为应读出数据的起始扇区,将变量n设定为0。变量m和n是扇区单位的变量。接下来,在步骤S22中,读出扇区m的数据。这里,假设允许无纠错读出。于是,在步骤S23中,将从扇区m读出的数据存储到图像文件Im(n)中。在步骤S24中,判定在此前紧挨着处理的扇区是否是应读出数据的最终扇区。在判断为是最终扇区的情况下,结束数据的读出处理。在判断为不是最终扇区的情况下,转到步骤S25,在使变量m、n分别加1后,转到步骤S22。
另一方面,在存储卡100B中,如图9所示,从存取装置120接收读出命令(步骤S31)。主机I/F 111向控制电路132通知命令是读出命令、以及来自存取装置120的逻辑地址的信息。控制电路132确定写入了该逻辑地址的数据的快闪存储器102的物理地址,并将该信息和读出执行命令通知给快闪I/F 112。快闪I/F 112对快闪存储器102发出读出命令。以这种方式,从快闪存储器102的对象扇区中读出数据(步骤S32)。将其中的用户数据区域201的数据传送到页缓冲器114和ECC电路115。之后,快闪I/F 112将管理区域202内所包含的ECC203仅仅传送给ECC电路115。在传送结束后,控制电路132从ECC电路115得到有关错误的信息,以判别有无错误(步骤S33)。在没有错误的情况下,将页缓冲器114的数据经主机I/F 111原样输出到存取装置120(步骤S37)。在存在可纠正的错误的情况下,利用ECC电路115来纠正页缓冲器114中的错误(步骤S34、S35)。之后,转到步骤S37,将页缓冲器114的数据经由主机I/F 111输出到存取装置120。
在步骤S34中,在不可纠正的情况下,转到步骤S36。于是,参照ECC输出许可标志131来判别是否允许无纠正输出。在允许无纠正输出的情况下,转到步骤S37以输出数据,而在不允许无纠正输出的情况下,不读出数据而结束读出处理。在不允许无纠正输出的情况下,与以往的存储卡一样,而在允许无纠正输出的情况下,能够以完全或不完全的形式从存储卡100B中读出数据。
本发明实施例中的非易失性存储系统、非易失性存储装置、数据读出方法以及读出程序对同一扇区而言,除了具有执行纠错的普通读出模式外,还具有不执行纠错地进行读出的特殊读出模式这2种读出模式,因此,能够强有力地读出数据。
如上所述,依据本发明的非易失性存储装置的数据读出方法和读出程序能够适用于在处理静止图像数据和活动图像数据的数字相机和数字摄像机等便携式设备中所使用的非易失性存储装置。

Claims (12)

1.一种非易失性存储系统,包括:非易失性存储装置、以及对所述非易失性存储装置进行存取并读出非易失性存储装置的用户数据的存取装置,其中,
所述非易失性存储装置包括:
非易失性存储器,该非易失性存储器具有用以写入用户数据的用户数据区域,以及管理区域,所述管理区域用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码;以及
控制器,该控制器包括基于所述管理区域中的纠错码,对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误进行纠正的纠错电路,其中所述控制器进行从所述非易失性存储器中读出用户数据,并在存在错误时利用所述纠错电路来执行纠错、而在没有错误时原样读出该数据的纠错读出,和原样输出从所述非易失性存储器中读出的用户数据的原始数据读出;
所述存取装置对使用了所述纠错读出的用户数据读出以及所述原始数据读出进行组合后从所述非易失性存储装置中读出用户数据。
2.如权利要求1所述的非易失性存储系统,其中,所述存取装置通过向所述非易失性存储装置进行指示来使用所述纠错读出,并在不能执行所述纠错时切换到所述原始数据读出以读出用户数据。
3.如权利要求1所述的非易失性存储系统,其中,在使用了所述纠错读出的用户数据读出中,所述存取装置根据没有从所述非易失性存储装置输出数据,来判断发生了所述纠错电路不能纠正的错误。
4.如权利要求2所述的非易失性存储系统,其中,所述控制器具有用以识别是否执行使用了纠错码的纠正的标志,利用所述标志来切换所述纠错读出和所述原始数据读出。
5.一种非易失性存储装置,包括:
非易失性存储器,该非易失性存储器具有用以写入用户数据的用户数据区域,以及管理区域,所述管理区域用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码;和
控制器,该控制器包括基于所述纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据中的错误进行纠正的纠错电路,
其中,所述控制器具有:
普通读出模式,在没有错误的情况下原样输出用户数据区域的数据、在包含可纠正的错误的情况下对用户数据区域的数据错误进行纠正后输出、而在包含不可纠正的错误的情况下不执行数据输出;以及
特殊读出模式,在没有错误的情况下原样输出用户数据区域的数据;在包含可纠正的错误的情况下对用户数据区域的数据错误进行纠正后输出、而在包含不可纠正的错误的情况下原样输出用户数据区域的数据。
6.如权利要求5所述的非易失性存储装置,其中,所述控制器具有识别是否允许不使用纠错即可输出数据的标志,所述控制器利用该标志的值来执行所述普通读出模式和所述特殊读出模式的切换。
7.如权利要求5所述的非易失性存储装置,其中,所述标志从所述非易失性存储装置外部被切换。
8.一种数据读出方法,用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,
其中,所述数据读出方法包括以下步骤:
从所述非易失性存储器中读出用户数据;
判别从非易失性存储器中读出的用户数据中有无错误;
若用户数据中没有错误,则原样输出该用户数据;
若有错误,则使用所述纠错电路来执行纠错后进行输出;以及
在不能使用所述纠错电路来纠正错误的情况下,原样输出从所述非易失性存储器中读出的用户数据。
9.一种数据读出程序,用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,其中:
所述控制器利用普通读出模式来读出用户数据,所述普通读出模式是指所述控制器使用所述纠错电路对从所述非易失性存储器中读出的用户数据中的错误进行纠正后,将其输出到所述易失性存储装置外部;以及
在所述非易失性存储器内发生了不能利用所述纠错电路来纠正的错误、并判断为不能通过所述普通读出模式进行读出的情况下,所述控制器利用ECC关断读出模式来读出用户数据,所述ECC关断读出模式是指所述控制器不使用所述纠错电路,而将从所述非易失性存储器中读出的用户数据原样输出到所述易失性存储装置外部。
10.如权利要求9所述的数据读出程序,按扇区单位来切换使用所述普通读出模式和所述ECC关断读出模式。
11.如权利要求9所述的数据读出程序,其中,在使用了所述普通读出模式的读出过程中,在没有从所述非易失性存储装置输出数据的情况下,判断为在所述非易失性存储器内发生了不能利用所述纠错电路来纠正的错误,并且不能利用所述普通读出模式来进行读出。
12.一种数据读出程序,用于从非易失性存储装置中读出用户数据,所述非易失性存储装置包括:非易失性存储器,具有用以写入用户数据的用户数据区域、以及用以存储对写入到所述用户数据区域内的数据执行纠错的纠错码的管理区域;以及,控制器,包含基于所述管理区域内的纠错码来对从所述非易失性存储器中读出的用户数据的错误执行纠正的纠错电路,其中:
对于所述非易失性存储装置,利用特殊读出模式来读出用户数据,在所述特殊读出模式下,在包含能够纠正的错误时对从所述非易失性存储器读出的用户数据进行纠正后输出,而在包含不能纠正的错误时输出从所述非易失性存储器中读出的原始数据。
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