DE10315189B4

DE10315189B4 - Verfahren zur Bestimmung der Anzahl durchgeführter Löschvorgänge eines Speicherblocks einer Speichereinrichtung

Info

Publication number: DE10315189B4
Application number: DE10315189.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Neukam
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE10315189A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Anzahl durchgeführter Löschvorgänge eines Speicherblocks (11) einer Speichereinrichtung (10) mit einer Mehrzahl von N Speicherblöcken, wobei N eine natürliche Zahl größer als 1 ist, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Generationen-Index (13) i_Generation als Zählvariable in einem Datenkopf (12) eines jeden Speicherblocks (11) der N Speicherblöcke (11) der Speichereinrichtung (10), wobei im Anfangszustand, in welchem alle Speicherblöcke (11) der Speichereinrichtung (10) gelöscht sind, der Startwert n₀ der Generationen-Indizes (13) i_Generation zu N gewählt wird;
Schreiben eines neuen Wertes des Generationen-Indizes (13) i_Generation in den Datenkopf (12) des Speicherblocks (11) nach einem Löschvorgang des Speicherblocks (11), wobei der neue Wert des Generationen-Indizes (13) i_Generation um eins größer als der größte Wert der Generationen-Indizes (13) i_Generation der anderen N – 1 Speicherblöcke (11) ist; und
Bestimmen der Anzahl der Löschvorgänge eines Speicherblocks (11) aus dem Wert des Generationen-Index (13) i_Generation im Datenkopf (12) des entsprechenden Speicherblocks (11).

Description

STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl durchgeführter Löschvorgänge eines Speicherblocks einer Speichereinrichtung, und insbesondere eines Flash-Speichers zur EEPROM-Emulation.
Obwohl die vorliegende Erfindung nachstehend mit Bezug auf Flash-Speicher insbesondere zur Emulation von EEPROMs beschrieben wird, lässt sie sich grundsätzlich auf beliebige Speichereinrichtungen anwenden. Beim Einsatz eines Flash-Speichers beispielsweise bei der Emulation eines EEPROM-Speichers müssen Daten, welche mit fortschreitender Zeit an den Speicher angelegt werden, in mehreren in der Regel alternierend genutzten Blöcken in dem Flash-Speicherbaustein gespeichert werden. Im wesentlichen bleibt dabei das Gesamtaufkommen der zu speichernden ”aktuellen” Daten konstant. In einem Flash-Speicherbaustein können allerdings im Gegensatz zu einem EEPROM veraltete Daten eines Datensatzes nicht einfach mit neuen Werten bzw. Daten überschrieben werden, so dass bei jeder Änderung eines Datensatzes neue Daten an einem bisher nicht genutzten Speicherort zu speichern sind, und die alten Daten erst zu einem geeigneten Zeitpunkt gelöscht bzw. verworfen werden können.
Die Notwendigkeit einer alternierenden Speicherung liegt darin begründet, dass ein mit Daten gefüllter Speicherblock bei Flash-Speicherbausteinen vor einer erneuten Aufnahme von neuen Daten gelöscht werden muss. Bei einem solchen Löschvorgang, welcher unter Umständen zeitintensiv ist, müssten im Falle einer nicht alternierenden Speicherung die vorher in diesem Block gespeicherten Daten in einem RAM zwischengespeichert werden, wobei es sich dabei allerdings nur um die aktuellsten Datenwerten eines jeden Datensatzes handelt würde. Hinsichtlich der Datensicherheit, insbesondere bei einer Unterbrechung der Betriebsspannung während dieses Zwischenspeichervorgangs, stellt dies eine suboptimale Lösung dar, so dass sich folglich eine alternierende Speicherung in mehreren Blöcken durchgesetzt hat.
Bei einer derartigen alternierenden Speicherung von Daten in mehreren Blöcken in der Speichereinrichtung ist es erforderlich, sichergestellt und auf Basis der Betrachtung von im Flash-Speicherbaustein gespeicherten Daten zu erkennen, welcher der zur Datenspeicherung eingesetzten Blöcke die aktuellen Daten enthält. Zustandsvariable in einem RAM, welche diese Information bereitstellen, sind in der Regel nicht gegen ein Löschen bei einem Ausfall der Spannungsversorgung gesichert und somit dafür ungeeignet. Um die eindeutige Erkennung des aktuellen Datenblocks bei alternierender Speicherung der Daten in mehreren Blöcken zu gewährleisten, besteht die Möglichkeit einer Indizierung der zur Datenspeicherung verwendeten Speicherblöcke mit einem Generationen-Index. Dadurch wird jedem Block ein eindeutiges, relatives ”Alter” zugeordnet.
Problematisch bei bisher bekannten Verfahren einer alternierenden Speicherung beispielsweise in Flash-Speicherbausteinen ist, dass die Anzahl der Löschvorgänge eines Flash-Blocks, sogenannte Zyklen, für einen Flash-Speicherbaustein aus physikalischen Gründen begrenzt ist. Wird ein Flash-Block zu oft gelöscht, sinkt die Fähigkeit des entsprechenden Speicherblocks, die in ihm abgelegten Daten über lange Zeit sichergestellt im einprogrammierten Zustand zu erhalt, d. h. die Haltezeit sinkt. Somit ist die Anzahl der Löschvorgänge eines Flash-Blocks ein direktes Maß für die Abnutzung dieser Speicher-Blöcke.
Aus der DE 69 430 668 T2 und der DE 69 226 847 T2 sind bereits Verfahren zur direkten Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge eines Speicherblocks und Speicherung dieser Anzahl für den betreffenden Speicherblock bekannt.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge in Datenblöcken einer Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die Anzahl der Löschvorgänge eines Blocks jederzeit bestimmt werden können und überwachbar sind. Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, welches eine einfache Bestimmung des Nutzungsgrades des beispielsweise zu einer EEPROM-Emulation verwendeten Speichers ermöglicht. Von Vorteil beim erfindungsgemäßen Verfahren ist darüber hinaus, dass es sich lediglich auf Größen stützt, welche in einem nicht flüchtigen Speicher wie beispielsweise einem Flash-Speicherbaustein gespeichert sind, da ein solcher Speicher seinen Inhalt auch ohne angelegte Versorgungsspannung hält und damit zur Datensicherheit beiträgt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundliegende Idee besteht im wesentlichen darin, zur Bestimmung der Anzahl der Löschzyklen eines Blocks einer Speichereinrichtung einen Generationen-Index eines Blocks heranzuziehen. Insbesondere bei der Verwendung von Flash-Speicherbausteinen, bei welchen die Anzahl der Löschvorgänge eines Blocks beschränkt ist, bietet sich durch eine solche Zyklen-Messung die Möglichkeit einer Diagnose und Frühwarnung bei zu häufig auftretenden und dadurch den Baustein gefährdenden Schreib- und somit auch Löschvorgängen.
Mit anderen Worten wird ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl durchgeführter Löschvorgänge eines Speicherblocks einer Speichereinrichtung mit einer Mehrzahl von N Speicherblöcken, wobei N eine natürliche Zahl größer als 1 ist, mit den Schritten bereitgestellt Bereitstellen eines Generationen-Index als Zählvariable in einem Datenkopf eines jeden Speicherblocks der N Speicherblöcke der Speichereinrichtung, wobei im Anfangszustand, in welchem alle Speicherblöcke der Speichereinrichtung gelöscht sind, der Startwert n₀ der Generationen-Indizes i_Generation zu N gewählt wird; Schreiben eines neuen Wertes des Generationen-Indizes i_Generation in den Datenkopf des Speicherblocks nach einem Löschvorgang des Speicherblocks, wobei der neue Wert des Generationen-Indizes i_Generation um eins größer als der größte Wert der Generationen-Indizes i_Generation der anderen N – 1 Speicherblöcke ist; und Bestimmen der Anzahl der Löschvorgänge eines Speicherblocks aus dem Wert des Generationen-Index i_Generation im Datenkopf des entsprechenden Speicherblocks.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens zur Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge in Speicherblöcken einer Speichereinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die Anzahl der Löschvorgänge aus dem abgerundeten Quotienten des Generationen-Index i_Generation durch die Anzahl der Speicherblöcke N bestimmt. Auf diese Weise wird vorteilhaft und einfach der Nutzungsgrad eines Speicherblocks bestimmbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der erste Löschvorgang bei der Ablage der Speicherblöcke in der Speichereinrichtung direkt nach der Herstellung bei der Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge der Speicherblöcke der Speichereinrichtung mitgezählt. Dies birgt den Vorteil einer präzisen Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge unter Einbeziehen des im Werk des Speicherbausteinherstellers durchgeführten ersten Löschvorgangs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Verfahren bei einer Speichereinrichtung zur Emulation eines EEPROMs vorgesehen. Ein vorteilhafter Einsatz des Verfahrens gerade bei der Nachbildung eines EEPROMs als Speichereinrichtung kann somit gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Speichereinrichtung ein Flash-Speicher. Auf diese Weise wird der voraussichtlich gängigste Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung vorteilhaft definiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen die Kopfdaten der Speicherblöcke an einer vorbestimmten Stelle jeweils gleich strukturierte Informationen inklusive dem Generationen-Index auf. Der Generationen-Index ist somit einfach in den Kopfdaten identifizierbar.
ZEICHNUNG
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In 1 ist eine Speichereinrichtung 10, vorzugsweise ein Flash-Speicher, dargestellt, welcher über N Speicherblöcke 11 verfügt (N ≥ 2). Jeder Speicherblock weist in einem Abschnitt Kopfdaten 12 auf, welche vorzugsweise jeweils alle an derselben Position im Speicherblock angeordnet sind. Teil dieser Kopfdaten 12 ist ein Generationen-Index 13, der das ”Alter” der Daten im Speicherblock im Verhältnis zu den Daten der N – 1 anderen Speicherblöcke 11 definiert. Es gibt keine zwei Generationen-Indizes 13 der Speicherblöcke 11 der Speichereinrichtung 10, welche einen gleichen Wert aufweisen.
Zur alternierenden Abspeicherung von Daten werden N unabhängig voneinander löschbare Blöcke 11 eingesetzt, wobei N ≥ 2 ist. Zur Verwaltung dieser Blöcke 11 werden vorzugsweise an einer zuvor festgelegten Stelle jeweils gleichstrukturierte Informationen, im folgenden Kopfdaten 12 genannt, in jedem Block abgelegt. Ein für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlicher Kopfdatensatz 12 weist einen Generationen-Index auf. Nach dem Löschen eines Blocks 11 wird nun in die jeweiligen zugehörigen Kopfdaten 12 ein Generationen-Index 13 geschrieben, dessen Wert um 1 höher ist als der größte Generationen-Index 13 der anderen N – 1 Blöcke 11 und damit als der ”jüngste” Block 11 gilt.
Mittels dieses Generationen-Indizes 13 ist eine einfache Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge eines Blockes 11 möglich. Wählt man im noch nicht mit zu speichernden Daten versehenen Zustand, in welchem alle Blöcke 11 gelöscht sind, als Startwert n_o für die Generationen-Indizes 13 N, so lässt sich jederzeit bei Einhaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anzahl n_LÖSCHEN der Löschvorgänge eines Blockes 11 bestimmen zu: n_LÖSCHEN = floor(i_GENERATION/N), wobei i_GENERATION der Wert des Generationen-Index 13 des betrachteten Blocks 11 und N die Anzahl der alternierend belegten Blöcke definiert. Der bei Ablage der Blöcke in einem Flash-Speicherbaustein bei der Herstellung im Werk durchgeführte Löschvorgang ist dabei mitberücksichtigt. Somit steht ein einfaches Maß für die Zyklenzahl und damit für den Grad der Nutzung beispielsweise eines zur EEPROM-Emulation verwendeten Blocks 11 eines Flash-Speichers 10 zur Verfügung.
So sind insbesondere andere Startwerte und entsprechend abgewandelte Berechnungsformeln für die Anzahl der durchgeführten Löschungen der Speicherblöcke der Speichereinrichtung vorstellbar.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Anzahl durchgeführter Löschvorgänge eines Speicherblocks (11) einer Speichereinrichtung (10) mit einer Mehrzahl von N Speicherblöcken, wobei N eine natürliche Zahl größer als 1 ist, mit den Schritten: Bereitstellen eines Generationen-Index (13) i_Generation als Zählvariable in einem Datenkopf (12) eines jeden Speicherblocks (11) der N Speicherblöcke (11) der Speichereinrichtung (10), wobei im Anfangszustand, in welchem alle Speicherblöcke (11) der Speichereinrichtung (10) gelöscht sind, der Startwert n₀ der Generationen-Indizes (13) i_Generation zu N gewählt wird; Schreiben eines neuen Wertes des Generationen-Indizes (13) i_Generation in den Datenkopf (12) des Speicherblocks (11) nach einem Löschvorgang des Speicherblocks (11), wobei der neue Wert des Generationen-Indizes (13) i_Generation um eins größer als der größte Wert der Generationen-Indizes (13) i_Generation der anderen N – 1 Speicherblöcke (11) ist; und Bestimmen der Anzahl der Löschvorgänge eines Speicherblocks (11) aus dem Wert des Generationen-Index (13) i_Generation im Datenkopf (12) des entsprechenden Speicherblocks (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Löschvorgänge aus dem abgerundeten Quotienten des Generationen-Index (13) i_Generation durch die Anzahl der Speicherblöcke (11) N bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Löschvorgang bei der Ablage der Speicherblöcke (11) in der Speichereinrichtung (10) direkt nach der Herstellung bei der Bestimmung der Anzahl der Löschvorgänge der Speicherblöcke (11) der Speichereinrichtung (10) mitgezählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Speichereinrichtung (10) zur Emulation eines EEPROMs vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (10) ein Flash-Speicher ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfdaten (12) der Speicherblöcke (11) an einer vorbestimmten Stelle jeweils gleich strukturierte Informationen inklusive dem Generationen-Index (13) aufweisen.