CN1871588A - 在按块可擦的存储器中写存储器扇区的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明讲述了一种用于在单个可擦的存储器块(SB)中写存储器扇区的方法，所述存储器块包含多个存储器扇区，其中分别借助一个将逻辑地址(LA)进行地址转换成实际块地址(RBA)和实际扇区地址(RSA)的分配表(ZT)来访问实际扇区，且当要执行一个涉及已被写过的扇区的扇区写指令时，分别通过一种改变的地址转换来写入备用存储器块(AB)，其中顺序地进行对所述备用存储器块(AB)的扇区写入过程，并且备用块(AB)中相应扇区的位置被存储在一个扇区表中。

Description

在按块可擦的存储器中写存储器扇区的方法
本发明讲述了一种用于在单个可擦的存储器块中写存储器扇区的方法，所述存储器块包含许多存储器扇区，其中分别借助一个将逻辑地址进行地址转换成实际块地址和实际扇区地址的分配表来访问实际扇区，且当要执行一个涉及已被写过的扇区的扇区写指令时，分别通过一种改变的地址转换来写入备用存储器块。
广为流行的非易失半导体存储器(闪存)是以块被组织的，而该块又是以扇区被组织的，其中一个块例如包括分别具有512字节的256个扇区。该存储器具有以下特性：新的信息只能按扇区被写入事先被擦除的扇区中。对于一个块，这种擦除总是针对所有扇区共同地进行。写存储器中的扇区比读取要持续更长的时间，并且块的擦除操作需要长的时间，例如几个毫秒。
在专利申请DE 10227256.5中讲述了如何为写一个扇区而查询备用块和将新信息写入到其扇区中的方法。这里，在作为扇区掩模(Sektormaske)的比特列表中标记了哪些扇区已重新被写入相应的备用块。如果现在必须第二次写一个扇区，则查询一个新的备用块并写入该备用块。该方法的缺点是，即便在对一个备用块进行仅少数几个写过程之后就必须查询一个新的备用块和复制扇区。另外，较新的存储芯片具有以下特性：一个块内的扇区只能顺序递增地被写。也即，如果不应该写依次相连的扇区，也必须查询一个新的备用块和拷贝已经被写的扇区。拷贝过程是相当慢的写过程，其损害了存储器系统的速度。从US专利5,835,935已知，在写请求时每次使用一个块中的下一个空闲扇区。因此，虽然是顺序地写块，但每次要匹配逻辑和物理扇区地址之间的分配表，这总是需要另一个写过程。
本发明的任务是披露一种方法，它避免了所说的缺点并改善了存储器系统的速度。
该任务通过以下方式解决，即顺序地进行对所述备用存储器块的扇区写入过程，并且备用块中相应扇区的位置被存储在一个扇区表中。
优选的实施方案在从属权利要求中被给出。
在写一个扇区时，该扇区通过逻辑地址被寻址。该地址可以被划分为一个逻辑扇区地址和一个逻辑块地址。所述存储器系统是以可以被一起擦除的实际存储器块和可以被单个写入的实际扇区而组织的。逻辑块地址在分配表中被分配给实际存储器块地址。逻辑扇区地址在没有地址转换的情况下被直接用作实际扇区地址。几个存储器块可以被预留作为能在写操作时被使用的备用块。为每次要被写入的存储器块分配一个备用块，并在属于该存储器系统的存储控制器的内部标志存储器中管理备用块的地址和所属的列表，看已经向哪些扇区进行了写入。此时有利的是，一个块的被改变的扇区被顺序地写入所属的备用块，并且所述列表被作为扇区表来管理，该扇区表给出了相关的存储器扇区已被写入备用块的哪个扇区。
对此，所述扇区表在一个实施方案中被构造为索引表，利用实际扇区地址(其等于逻辑扇区地址)访问该索引表。该位置处的相应表格条目给出了备用块内的已被写入相应存储器扇区的那个扇区。
所述索引表在开始时利用最高可能的值(FF)被初始化。该值给出了所属的扇区仍不变地位于原存储器块中。
在扇区表的另一实施方案中，所述扇区表被构造为查询表，其中在每个表格条目中给出了实际扇区地址，该实际扇区地址具有在备用块内的相应有效扇区地址。这里优选的是，所述查询表按照实际扇区地址排列，以便快速地找到存储器扇区的实际位置。
在该扇区表的两种实施方案中有利的是，扇区在备用块内的位置也被一同存储在该扇区的管理区中。由此，该扇区表可以在存储器系统再运行时根据被存储在存储控制器的标志存储器内的管理区中的扇区位置而被重新建立。于是，在这种再运行时，所属的扇区的最高位置号被存入到所述扇区表中。
在该方法的实施方案中，一个存储器块的典型扇区数量为256个扇区。于是在该具有索引表的实施方案中，该索引表为256字节长。在具有查询表的实施方案中，该查询表于是为32字节长。在表格具有32字节的实施方案中，用于256个扇区的扇区掩模可以与用于16个扇区的查询表重叠。
通过对一个备用块的不同写入过程，所属的扇区表被填满。一旦达到扇区表的末尾，便查询一个新的备用块，并且在该新的备用块中一起拷入原存储器块和目前的备用块中的有效扇区。据此，该块通过以下方式采取原存储器块的位置，即相应地更新分配表中的条目。目前的存储器块和备用块被释放以用于擦除，并在擦除之后被用作新的备用块。
为了给相应的存储器块设置最有效的写入管理，在所述分配表中针对每个逻辑块地址设置一个策略标志。该策略标志给出了是否在写操作时已最后一次利用比特方式的扇区掩模或字节方式的扇区表进行了工作。备用块的这种管理方式也被保持用于接下来的写操作。所述策略标志有利地首先利用“扇区掩模”信息被初始化，因为大多写操作是纯粹顺序地运行的，并于是通过扇区掩模最快地实现管理。
但在“FAT文件系统”的存储器系统中有利的是，包含FAT的存储器块立即利用策略标志“扇区表”被初始化，因为在这种存储器系统中会导致对相同存储器扇区的太频繁的写操作。从而该存储器系统的速度从一开始就被提高。
如果在存储器系统工作期间确定出单个存储器扇区被较频繁地重写，那么有利的是，备用块的管理从扇区掩模被转换到扇区表。于是这里也相应地跟踪分配表内的策略标志。如果没有扇区的备份，则有利地转换到扇区掩模来管理存储器块。
本发明的扩展方案在附图中被示例性地描述。
图1示出了存储器块到逻辑地址的分配，
图2示出了借助于索引表的写管理，
图3示出了借助于查询表的写管理，
图4示出了将存储器块与备用块组合成一个新的存储器块。
在图1中示出了逻辑地址LA，它由逻辑块地址LBA和逻辑扇区地址LSA组成。利用逻辑块地址LBA访问存储有所属实际地址RA的分配表ZT。实际地址RA由实际块地址RBA和实际扇区地址RSA组成。这里不存储实际扇区地址RSA，因为逻辑扇区地址LSA也被用作实际扇区地址RSA。另外在分配表ZT中存储了分别属于逻辑块地址的策略标志SF，该策略标志给出了是否利用扇区掩模或扇区表工作。属于逻辑地址LA的实际地址RA指向一个存储器块SB，该存储器块SB被用于利用逻辑地址LA的存储器操作。
在图2中示出了一个存储器块SB和一个所属的备用块AB，其中存储器操作通过一个索引表IT被控制。通过实际扇区地址RSA访问索引表IT。表格条目给出了所属扇区在备用块AB中的实际位置，或者指示出存储器块SB中的相应扇区还是有效的(G)。为此在索引表IT中的该位置录入一个最高值(FF)。在存储器块SB中用(X)示出了更新的扇区内容位于备用块内的不再有效的扇区。在备用块AB内顺序地写入扇区，这通过箭头示出。属于一个逻辑扇区地址LSA的多个扇区内容可以位于该备用块内。在该例子中涉及扇区0，其在位置0和2被录入备用块AB中。索引表IT内的所属位置0标记了有效的扇区。为了在系统运行时能正确地重构该表，遵循扇区的递增顺序。若在读取备用块时多次找到一个扇区(此例中为扇区0)，则在该块中具有最高位置的扇区是有效扇区。
在图3中示出了与图2相同的具有查询表ST的情形。它按照逻辑扇区地址LSA排列，这里是扇区0，2，5。在每个表格条目中，按照分配而在备用块AB中存在有效扇区。另外，未在查询表ST中被登记的扇区位于存储器块SB中，在这里用G标明。
在图4中示出了一个存储器块SB与一个备用块AB组合成一个新的存储器块NB。登记在备用块AB中的被改变的扇区被拷贝到新的存储器块NB的相应扇区中。其余扇区从原存储器块SB被拷贝到该新的存储器块NB中。该新的存储器块因此只含有这里用G标明的有效扇区。
附图标记
AB备用块
FF最高值
G有效扇区
IT索引表
LA逻辑地址
LBA逻辑块地址
LSA逻辑扇区地址
NB新的存储器块
RBA实际块地址
RSA实际扇区地址
SB存储器块
SF策略标志
ST查询表
X无效扇区
ZT分配表
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.在单个可擦的存储器块(SB)中写存储器扇区的方法，所述存储器块包含多个存储器扇区，其中分别借助一个将逻辑地址(LA)进行地址转换成实际块地址(RBA)和实际扇区地址(RSA)的分配表(ZT)来访问实际扇区，且当要执行一个涉及已被写过的扇区的扇区写指令时，分别通过一种改变的地址转换来写入备用存储器块(AB)，其特征在于：
依次地对所述备用存储器块(AB)的依次排列的扇区进行扇区写入过程，并且备用块中相应扇区的位置被存储在一个扇区表中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述被改变的地址转换通过存储控制器的内部标志存储器内的具有实际块地址(RBA)和扇区表的数据组来实现。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述扇区表被构造为索引表(IT)，其中实际扇区地址(RSA)被用作索引，并且在相应的表位置上给出备用块(AB)内的有效扇区位置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：对于一个扇区地址(RSA)，所述索引表(IT)内的最高可能的值给出了所属的扇区不变地位于原存储器块(SB)中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述扇区表被构造为查询表(ST)，其中在每个表格条目中给出了实际扇区地址(RSA)，该实际扇区地址具有在备用块(AB)内的相应有效扇区位置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述查询表(ST)按照实际扇区地址(RSA)排列。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：扇区在备用块(AB)内的位置也被一同存储在该扇区的管理区中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：一个块的扇区表在存储器系统再运行时根据被存储在管理区中的扇区位置而被重新建立。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在多次出现一个扇区位置时，具有最高位置号的位置被存入到所述扇区表中。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：一个存储器块包含256个扇区，所属的索引表(IT)为256字节长。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于：一个存储器块包含256个扇区，所属的查询表(ST)为32字节长。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：一旦所述扇区表被填满，便查询一个新的备用块，并且在该新的备用块中一起拷入原存储器块和目前的备用块中的有效扇区。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述新的备用块作为原存储器块被录入到所述分配表中，并且释放目前的存储器块和备用块以用于擦除。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述分配表中针对每个逻辑块地址设置一个策略标志，该策略标志给出了是否已针对该逻辑块地址最后一次使用了一个扇区掩模或一个扇区表。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述策略标志利用“扇区掩模”信息被初始化。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：在格式化作为FAT文件系统的存储器系统时，该FAT的存储器块的策略标志利用“扇区表”信息被初始化。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于：如果备用块中只有少量扇区被写和应再次写该扇区中的一个，则备用块的策略标志置入到“扇区表”。

Claims (17)

1.在单个可擦的存储器块(SB)中写存储器扇区的方法，所述存储器块包含多个存储器扇区，其中分别借助一个将逻辑地址(LA)进行地址转换成实际块地址(RBA)和实际扇区地址(RSA)的分配表(ZT)来访问实际扇区，且当要执行一个涉及已被写过的扇区的扇区写指令时，分别通过一种改变的地址转换来写入备用存储器块(AB)，其特征在于：
顺序地进行对所述备用存储器块(AB)的扇区写入过程，并且备用块中相应扇区的位置被存储在一个扇区表中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述被改变的地址转换通过存储控制器的内部标志存储器内的具有实际块地址(RBA)和扇区表的数据组来实现。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述扇区表被构造为索引表(IT)，其中实际扇区地址(RSA)被用作索引，并且在相应的表位置上给出备用块(AB)内的有效扇区位置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：对于一个扇区地址(RSA)，所述索引表(IT)内的最高可能的值给出了所属的扇区不变地位于原存储器块(SB)中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述扇区表被构造为查询表(ST)，其中在每个表格条目中给出了实际扇区地址(RSA)，该实际扇区地址具有在备用块(AB)内的相应有效扇区位置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述查询表(ST)按照实际扇区地址(RSA)排列。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：扇区在备用块(AB)内的位置也被一同存储在该扇区的管理区中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：一个块的扇区表在存储器系统再运行时根据被存储在管理区中的扇区位置而被重新建立。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在再运行时，具有最高位置号的扇区的位置被存入到所述扇区表中。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：一个存储器块包含256个扇区，所属的索引表(IT)为256字节长。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于：一个存储器块包含256个扇区，所属的查询表(ST)为32字节长。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：一旦所述扇区表被填满，便查询一个新的备用块，并且在该新的备用块中一起拷入原存储器块和目前的备用块中的有效扇区。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述新的备用块作为原存储器块被录入到所述分配表中，并且释放目前的存储器块和备用块以用于擦除。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述分配表中针对每个逻辑块地址设置一个策略标志，该策略标志给出了是否已针对该逻辑块地址最后一次使用了一个扇区掩模或一个扇区表。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述策略标志利用“扇区掩模”信息被初始化。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：在格式化作为FAT文件系统的存储器系统时，该FAT的存储器块利用“扇区表”信息被初始化。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：如果备用块中只有少量扇区被写和应再次写该扇区中的一个，则备用块的管理从扇区掩模被转换到扇区表。
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