TW525177B - Compressed event counting technique and application to a flash memory system - Google Patents

Description

525177 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明通常與事件計數技術有關，而且，更明確地說 ，與對於半導體記憶體系統這種技術之應用有關，尤其是 與非揮發性快閃之可電氣抹除式及可程化唯讀記憶體（ EEPROMS)有關。 快閃E E P R〇Μ系統正使用在廣泛之多種應用上， 尤其是當封裝在一可拆卸式地與一主機系統連接之一封裝 插卡中。目前商用記憶插卡格式包含個人電腦記憶插卡國 際協會（P C M C I A )，精巧快閃（C F )，多媒體插 卡〔MMC )及安全數位（S D )。這些插卡之一供應商 本申請專利受託者之SanDisk公司。一起使用這種插卡之主 機系統包含個人電腦，筆記型電腦，手持式計算裝置，相 .機，音訊再生裝置之類者。亦利用快閃E E P R Ο Μ系統 作爲內嵌在主機系統中之大量儲存裝置。 這種非揮發性記憶體系統包含一記憶體晶格陣列’周 邊操作電路及一系統控制器。控制器管理與主機系統之通 訊及記憶體晶格陣列之操作，加以儲存並擷取使用者資料 。記憶體晶格被一起組成晶格區，一晶格區塊爲同時可抹 除之最小晶格組。資料寫入一或更多晶格區塊前，即抹除 那些晶格區塊。使用者資料一向是以區塊在主機與記億體 陣列之間傳輸。一使用者資料區塊可爲便於處理之任何量 ，最好小於或等於記億體區塊之容量，常爲等於5 1 2位 元組之標準磁碟機磁區大小。 在一商用架構中，記憶體系統區塊之大小爲儲存一 {吏 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產笱：貝工消費合作钍印災 525177 A7 _______B7____ 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用者資料區段，加上附加資料，附加資料包含之資訊諸如 供儲存在區塊中之使用者資料之錯誤更正碼（E c C )， 區塊已被抹除並再程式化次數之計數，記憶體晶格區塊之 缺陷及其它實際資訊，及要施加至區塊之程式化及/或抹 除電壓。以下美國專利與審理中之申請案說明這種非揮發 性記憶體系統之各種實施，各項實施在此整體納入參考： 1997年8月7日所申請之專利編號5172338 ， 5602987，531554 1，5200959， 527 0 979 ， 5428621 ， 566390 1 ， 55 3 2962 ，5430859 與 5712180 與專 利申請編號08/ 9 10947，以及1999年6月 3 0日所申請之〇 9/3 4 3 3 2 8。在在另一商用架構 經濟部智慧財產^ai工消f合作社印製 .中，儲存使用者資料之大量區塊附加資料是一起儲存在其 它區塊表中。這附加資料包含個別使用者資料區塊已被抹 除並再程式化次數之計數。2 0 0 0年2月1 7日所申請 之美國專利申請案編號0 9/5 0 5 5 5 5中說明這一種 系統之一實例。還有另一種非揮發性記憶體系統利用儲存 多區段之使用者資料之較大記憶體晶格區塊。 由於一或更多理由，個別記憶體區塊所遭受到之抹除 /再程式化循環次數（其A經驗計數〃）常被保持在一快 閃記憶體系統中。在因區塊過度使用而敗壞前，爲了從系 統將它映射而以另一區塊加以取代，一理由是在決定當一 區塊達到其壽命期結束時。這說明在美國專利編號 5 0 4 3 9 4 0中，例如，此間納入這專利加以參考。目 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨〇><297公釐）~ 525177 A7 B7 五、發明説明（3 ) 前商用浮動閘極記憶體晶格壽命期從數拾萬至〜百萬抹除 /再程式化循環，這常大於任何區塊，並在記憶體之有用 壽命期間之大半應用中加以循環。然而，其它更多再程式 化之集中應用可達到這種數字。爲了在他們達到其壽命期 結束前可甚至破除其磨損作爲延長記憶體系統壽命之方式 ，爲掌握區塊經驗計數之另一理由爲可改變資料映射成各 種區塊。美國專利編號6 0 8 1 4 4 7中說明這種磨損定 位準技術之實例，此處將這專利全體納入參考。還有保持 區塊經驗計數之另一理由爲能調整程式化與其它操作電壓 ，加以考慮當抹除/再程式化循環次數增加時記憶體晶格 特徵所發生之變化。 發明摘要 非掌握各事件之發生，而只注意到每次已發生之大量 事件。一項好處爲，代表已發生事件A次數之壓縮計數R 比假如所計數之各事件較少需要被更新。另一項好處爲在 一二進制計數系統中，要保持代表較大量事件A之計數R 需較少之位元數。用於保持壓縮計數R之一優選技術包含 建立某種槪率P，使得每次監視中之事件發生時將會更新 壓縮計數R。這造成平均每1 / P次實際事件即更新壓縮 計數R —次。最好選擇這槪率與系統操作無關，在該系統 中實際發生事件，使得系統操作對更新壓縮計數R頻率之 影響降至最小。 在此處所說明之特定實例中，利用這種技術加以監視 ^紙張尺度適用中國國家標準（€、5)八4規格（210父297公釐） _ g _ 一 · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產¾員工消費合作钍印¾ 525177 A7 _____B7_ 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發生某些重複事件之次數作爲操作一電子系統之一部份。 最好使用隨機次數產生器加以決定何時更新事件次數之壓 縮計數R，實際上經常使用一假隨機次數產生器。當事件 發生時’最好是每次事件發生時即產生一隨機次數。最好 指定其中之一隨機次數作爲一觸發裝置，造成更新壓縮計 數R ’諸如依序增加至下一次數。這平均每N事件將發生 一次’其中，N爲不同隨機次數之總可能數，不同隨機次 數是由隨機次數產生器隨時間而產生的。非爲所計數事件 之每次發生，因此平均每N次事件更新壓縮計數R —次， 且該計數平均代表已發生之第1 /N次數。或者以不同方 式來說，任一事件發生將導致更新壓縮計數R之槪率P爲 1/N。如有需要的話，R與N之乘積說明已發生之實際 事件次數是在與1 / P成比例之可能誤差內，因P = 1 / N，當N變大時可說是可能之誤差亦變大。 經濟部智慈財/i-^M工消費合作社印災 這些技術對數位記憶體系統具特殊應用。以上背景所 說明，更新如抹除/再程式化事件之壓縮計數R之非揮發 性快閃記憶體系統實例中，需發生頻率較少，故從記憶體 其它操作取走較少時間。這造成如使用者資料程式化之這 種其它操作發生較快。儲存各區塊計數所需之位元數亦顯 著減少。而且，當各發生事件不需計數時即降低操作記憶 體系統之複雜性。 在應用這技術加以保持一快閃記憶體中所發生之抹除 與再程式化循環次數之經驗計數（有時稱爲 '、熱〃計數） 中，選擇次數N爲Μ之一部份，其中，Μ爲依據抹除/再 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）~: 7乂 525177 A7 _ B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 程式化循環之一最大數之預期記憶體壽命，使得在非常無 效率操作或徹底敗壞之危險前可安全遭受到一記憶體晶格 。雖然造成之壓縮計數R不允許真正知道已發生之事件A 之次數，當事件A次數增加時且尤其是當接近記憶體區塊 壽命末端Μ時，其相對正確性增加。經驗計數所儲存空間 之位元組數可顯著降低，因全記憶體壽命Μ之最大壓縮計 數R是除以Ν，而非每次計數抹除事件情況之Μ。因壓縮 計數之更新對許多抹除事件只發生一次，故改善記憶體之 整體效能。而且，快閃記憶體系統較易維護及偵錯。 經濟部智毯財產^肖工消費合作社印製 任何特殊之一這種事件之槪率Ρ將造成要更新之壓縮 計數未必需要在計數中之記憶體或其它電子系統專件之整 個時間中保持相同，而是例如，可如監視中之事件Α次數 函數加以變化。明確地說，如預期保持一快閃記憶體之抹 除/再程式化事件之更準確壓縮計數R在低實際次數A値 ，在操作之初即保持槪率P爲高且因實際計數A變大而在 記憶體壽命期間槪率P降低。作爲一特例，當系統使用壓 縮計數R在其程式化及/或抹除期間控制施加至一特區塊 記憶體晶格之電壓時，這尤其有用。因那些電壓常常以低 位準之實際經驗計數A加以變化。提供這種能力而未爲個 別區塊獻出更多位元給壓縮計數R之儲存。 下列特定代表實施例之說明中包含本發明之額外方面 ，特性與好處。該說明應結合伴圖。 圖式簡述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-8 - 525177 Α7 Β7 五、發明説明（6 ) 第1圖爲包含本發明事件監視之一記憶體系統之一示 意方塊圖； 第2圖爲觀念上說明第1圖中記憶體系統操作之方塊 圖’加以保持在裡面所發生事件之壓縮計數； 第3圖說明根據第2圖中所示技術，在第1圖中記憶 體系統之事件壓縮計數中之一種形式之非揮發性儲存； 第4圖說明根據第2圖中所示技術，在第1圖中記憶 體系統之事件壓縮計數中之另一種形式之非揮發性儲存； 第5圖爲根據第2圖中，第1圖一記憶體系統操作特 例之流程圖； 第6圖爲一與第5圖實例操作使用之表； 第7圖表示第5圖實例中所使用之兩二進位數之比較 .;以及 第8圖爲第5圖實例中所使用之另一表。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 符號說明 11 控制器

Aw.. 經濟部智慧財產-^員工消費合作社印製 4 4 9 ， 4 7 2 接線 7 7 2 3 7，5 5 記憶體 微控制器 39 控制器介面 程式記憶體 控制器R A Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-9- 525177 A7 B7 五、發明説明（7 ) 經濟部智慧財產苟員工消f合作社印製 2 9 隨機存取記憶體 3 1 主機介面 3 1 ，33，39 邏輯電路 3 3 快閃介面 3 5 資料緩衝記憶體 3 7 記憶體晶格陣列及周邊電路 3 8 ，2，1 記憶體晶格區塊 4 1 電路 4 3 電源供應器 4 3 電源控制電路 4 5 資料匯流排 4 7 位址匯流排 5 1 隨機次數產生器 5 2 ，5 5 次數 5 5 儲存裝置 5 4 及閘 5 7 比較器 6 1 非揮發性記錄 6 1 保留區塊 7 1 種子源 7 3 初値種子 7 5 接線 表性實施例說明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -1〇 - 525177 A7 B7 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖爲一典型非揮發性記憶體系統某些主要組件之 圖。控制器1 1在接線1 3上與一主機系統溝通。可能佔 用其本身積體電路晶片之控制器1 1在接線1 5上平行溝 通至一或更多非揮發性記億體，即所說明之一記憶體1 7 。記憶體1 7包含一記億體晶格陣列及相關周邊電路3 7 ，它可與控制器介面3 9 —起形成在一分開之積體電路晶 片上。 在這實例中，在接線1 5上於控制器1 1與記憶體 1 7之間傳輸使用者資料。記憶體1 7以控制器加以定址 。明確地說，接線1 5內之資料匯流排可爲一位元組寬。 第1圖中所示之記憶體系統可內嵌爲主機系統之一部份或 封裝在如遵循先前所提其中之一插卡標準之插卡內。在一 插卡之情況下，接線1 3中止在插卡上之外接端，與一主 機系統內之一互補插座配接。雖然使用一控制器晶片與多 記憶體晶片是典型的，當然趨勢爲對這種系統藉組合其電 路使用較少之分開晶片。所說明記憶體1 7實例之容量爲 經濟部智慧財凌笱員Η消资合作社印製 2 5 6 Μ位元，因此只需要兩這種記憶體晶片，加上控制 器晶片，加以形成資料容量爲6 4百萬位元組之非揮發性 記憶體系統。使用單一較小容量之記億體晶片造成較小容 量之記憶體系統，一可行銷實例之8百萬位元組系統。反 之，在一系統中，使用一較高位元儲存密度之記憶體晶片 及/或使用更多記憶體陣列晶片將造成較高容量之記憶體 。這種記憶體系統實際上高達1 · 3 G位元組且更大。 控制器1 1 一微處理器或經由控制器介面邏輯2 5連 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐）-11 · 525177 A7 ______B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接至內部記憶體與具外接組件之介面之微控制器2 3。一 程式記憶體2 7儲存由微控制器2 3所存取之韌體與軟體 ’加以控制記憶體系統操作，從所連接之記億體陣列讀取 資料並傳輸該資料至主機。從主機寫入資料至記憶體陣列 ’並實施多數其它之監視與控制功能。記憶體2 7可爲一 然後以由某種形式之非揮發性記憶體資料加以初始化之揮 發性再程式化之隨機存取記憶體（R A Μ )，一非可再程 式化之非揮發性記憶體（R 〇 Μ )，——次可程式化之記 憶體（〇Τ Ρ )或一可再程式化之快閃E E P R〇Μ系統 。如記憶體2 7爲可再程式化，則可建置控制器允許主機 系統將它加以程式化。在其它資料之間，即來自由非揮發 性記憶體所讀取表之資料可使用隨機存取記憶體（R A Μ )2 9加以儲存，該非揮發性記憶體是在讀取與寫入操作 期間加以存取的。 經濟部智慧財產¾¾工消#合作社印災 邏輯電路31與主機通訊接線13爲介面’而另一邏 輯電路3 3則經由接線1 5與記憶體陣列爲介面。使用另 一記憶體3 5爲緩衝器’暫時儲存在主機系統與記憶體 1 7之間傳輸之使用者資料。因具快速存取及預期作有效 控制器操作之其它特性之記憶體具那特性’除了儲存操作 韌體者外，控制器中之記憶體通常爲揮發性。數個揮發性 記憶體可便利地被貫際組合成一卓疋丨思目豆。 記憶體1 7之邏輯電路3 9 ,經由接線1 5與控制器爲 介面。邏輯電路3 9之目的在產生訊號給在分開匯流排與 控制線上遞送之記憶體晶格陣列3 7 °接線4 1中提供各 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS〉Α4規格（210Χ 297公釐1 ~-12-~ 525177 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 種控制訊號。資料匯流排4 5攜載被加以程式化成或讀自 非揮發性記憶體之使用者資料。且位址匯流排4 7攜載被 存取加以讀取使用者資料’寫入使用者資料或抹除記憶體 晶格區塊之記憶體部份之位址。爲回應電路4 1中之控制 訊號，電源控制電路4 3如需要提供各種電壓與電流經由 接線4 9操作記憶體晶格陣列3 7。所包含者爲施加至位 元線及記憶體晶格陣列3 7閘極之電壓’這些適合程式規 劃，讀取或抹除由接線4 7中一位址所指定之那些晶格中 之某些晶格。 在一典型快閃記憶體實施中，將陣列之記憶體晶格分 成區塊，當中各區塊爲記憶體晶格之最小可抹除單兀’ 一 個別區塊中之所有晶格是可同時加以抹除的。一向，同時 抹除許多區塊。且程式規劃至記億體陣列內之資料以首先 已被抹除之區塊出現。在一共通實例中，各區塊持有 經濟部智慧財產¾¾工消費合作钍印奴 5 1 2位元組之使用者資料，加上與使用者資料有關連及 /或當中儲存附加資料之記憶體晶格區塊有關連之眾多位 元組附加資料。在一特定電流實施中’這種區塊形成兩列 記憶體晶格。在另一實例中，各區塊持有3 2 7 6 8 (= 6 4 X 5 1 2 )位元組之使用者資料，加上附加資料。作 爲以使用者資料相同區塊之儲存附加資料之替代方式，可 以那目的專用之其它區塊儲存某些或所有附加資料。 在許多快閃E E P R〇Μ系統中，與各區塊之電流快 閃記憶體相關之附加資訊項目之一爲區塊已碰到之抹除/ 再程式化循環次數。對許多目的而言，這區塊經驗計數是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公瘦) :扔- 一 — 525177 A7 _ B7______ 五、發明説明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 有用的，主要者稍早已加以說明。當更新一區塊經驗計數 標註區塊之抹除或再程式化事件時，首先讀取並將爲區塊 儲存在非揮發性記憶體之目前經驗計數儲存在暫時記憶體 中，通常爲控制器內之揮發性記憶體。然後這所讀取之計 數加以更新，表示發生後續事件，如計數增加一，然後將 所更新之計數重新寫回非揮發性記憶體區塊。這包含需時 間之顯著操作次數且這因此負面影響到記憶體系統之效能 〇 經濟部智慧財是笱員工消費合作社印製 根據本發明之一主要實施，每次抹除及再程式規劃其 相關區塊時並未更新經驗計數。而是，較不常以對所計數 之抹除/再程式化事件率有一比例常數關係之平均率加以 更新壓縮計數。例如，如一快閃記憶體具大槪 .1 0 0 0，0 0 0抹除/再程式化循環壽命時，且只以大 槪4 0 0 0循更新一次壓縮計數時，則更新程序只發生大 量循環事件之1 / 4 0 0 0。記憶體操作期間效力於更新 壓縮經驗計數之時間量顯著小於當以各事件更新一經驗計 數時。此外，儲存要保持計數所需位元數明顯從要保持實 際計數所需者減小，所以要保持這計數在非揮發性記憶體 中所需空間即明顯減小。例如，如保持1 0 0 〇 ，0 0 0 循環之一實際計數，要從1至1 ，0 0 0，0 0 0計數各 次數，每一區塊約需3位元組。另一方面，如平均爲只計 數每一第4000事件，則最大計數約250，且這可被 保持在一位元組中。在這賨例中，附加記憶體空間中所節 省的因此爲每區塊兩位元組。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） . ^4 - 525177 A7 B7 -----—~^ 五、發明説明（12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在這實例中將所保持之計數乘以4 0 0 0永遠可表示 一區塊所經歷事件之實際次數，但儲存在控制器記憶體 2 7中之記憶體系統操作靭體，如個別區塊之使用表示， 最好直接進行壓縮計數。藉降低更新監視發生任何其它事 件計數之頻率，不管是在一非揮發性記憶體或某些其它電 子系統內皆形成改善效能與降低記憶體空間需求之相同好 處。 經濟部智慧財產¾肖工消費合作社印製 爲保持壓縮計數一優選技術包含產生一系列隨機數， 其中，爲回應各新事件，產生一新次數且每次所產生之隨 機次數等於那些次數中一預選次數時即更新壓縮計數。例 如，如使用隨機次數從1至4 0 0 0之產生器時，每次事 件發生時即生一新次數，且當它發生時即選取一特定數， 如2 7 5 0加以更新所保持之計數，每次隨機次數產生器 輸出等於2 7 5 0時將會更新壓縮計數。平均每4 0 0 0 事件發生一次。雖然已發生事件次數與壓縮計數間沒有一 精確關係，卻有一緊密相互關係，尤其是在已發生一大量 事件後。爲了說明之實例起見，已經發現壓縮計數之準確 度已足夠，尤其是在已發生數拾萬事件後。在所說明：實 例應用中，這是當經驗計數資訊在決定何時需替換個別記 憶體區塊時變得十分有用。 作爲一實例，第2圖觀念上說明在第1圖之非揮發性 記憶體系統中所實施之這種程序。每次在接線5 3中施加 一增加脈衝時，隨機次數產生器5 1即在接線5 2輸出一 新隨機次數。當接線4 1之一命令指定一抹除操作時，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -15 - 525177 A7 ________B7___ 五、發明説明（13 ) 接線4 9 一電壓脈衝之初即發生增加脈衝。說明這訊號組 合。由一及閘5 4所確認。在這種抹除電壓脈衝期間同時 抹除如接線4 7中一位址所指定之記憶體3 7之一或更多 δ己fe體晶格區塊3 8。在一特定實施中，同時抹除1 6個 區塊。向來，施加一單抹除電壓脈衝。與隨機次數產生器 相關之次數組中所含之一次數是儲存在以非揮發性方式如 5 5所表示之系統內之一預定位置。接線5 2中由隨機次 數產生器5 1所產生之各新次數以比較器5 7與記億體 5 5中所儲存之次數比較。當兩數符合時，接線5 9中之 一訊號使壓縮計數R爲目前抹除之各區塊而更新。當比較 爲負時（即兩數不符合），大半時間爲這種情況，則未發 生這種更新。這種比較可以使用邏輯閘之硬體，依速度要 求之軟體或韌體，以彈性及成本考量之要求加以實施。 在一實施例中，以如保留區塊6 1之許多保留區塊中 之一單區塊爲許多使用者資料區塊保持計數。第3圖中略 述這種保留區塊之資料結構。數位元組之附加資料是保持 在對儲存使用者資料之各大量其它區塊之這一種區塊中， 該大量數依各種區塊容量而定。例如記億體晶格區塊2之 附加（ '' 〇Η 〃 ）資料包含一壓縮計數之位元組6 3，當 在隨機次數產生器輸出5 2與儲存次數5 5間產生合時即 更新壓縮計數。 在另一實施例中，取代在一分開之保留區塊6 1中所 保持之計數，將其儲存爲區塊之一部份’其中’該計數是 爲這區塊而保持的。例如’參考第4圖’將壓縮計數位元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（2ΐ〇χ 297公釐）-16 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 聲 經濟部智慧財產：uT a(工消費合作社印製 525177 A7 B7 五、發明説明（14 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 組6 5儲存爲記憶體晶格區塊1附加資料6 7之一部份’ 即儲存使用者資料區塊中之主要晶格。因此，當一起抹除 許多區塊時，在抹除操作時，當隨機次數5 2符合儲存在 5 5之次數時即更新各區塊之壓縮計數。此時在未抹除其 它區塊之壓縮計數下，未做任何事。 還有，在另一實施例中，將計數儲存存在特別致力於 儲存計數而沒有其它種附加資料之區塊中。 經濟部智慧財/i^g(X消费合作社印製 根據許多已知硬體及/或軟體技術中任一項技術可實 施隨機次數產生器5 1。然而，在一特定實施中，以記憶 體控制器1 1之微控制器2 3 (第1圖）加以實施隨機次 數產生器5 1之功能。在抹除脈衝期間，微控制器2 3通 常是閒置的，故在這種脈衝期間可利用它實施產生一新隨 機次數5 2並比較該次數與預定次數5 5加以決定是否存 在符合之功能。使用一標準位移及互斥或演算，其中，回 應各抹除命令，從這演算將一 3 2位元組儲存在控制器 RA M2 9中並在接線5 2中產生一 1 2位元之隨機（藉 此技術，實際上爲假隨機）次數。一 1 2位元之次數提供 4 0 9 6個不同可能組合。如記憶體之壽命期約一百萬循 環’則一位元組將儲存代表實際事件次數之壓縮計數。在 發生各抹除事件時符合儲存在5 5中次數之所產生之隨機 次數5 2之槪率P爲40 9 6分之一。 爲提供更多細節，隨機次數產生器使用一控制器 RAM2 9 (第1圖）中所形成之3 2位元位移暫存器。 對位移暫存器之第二及第三最低有效位元重複實施互斥或 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公董） 525177 A7 _____ B7 五、發明説明（15 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 運算’並在位移暫存器所有3 2位元之位移運算期間將因 而產生之位兀饋入位移暫存器之最高有效位元而產生每一 新隨機次數。爲產生一新1 6位元之隨機次數，重複這種 運算1 6次。然後在位移暫存器之1 6最低有效位元與 16主位數OFFFh (二進位形式爲 〇〇〇〇 1111 1111 1 1 1 1 )之間實施 AND運算罩住位移暫存器16最低有效位元中之4最高 有效位元。故每次位移暫存器之1 2最低有效位元變成 000h(0000 0000 0000之二進位形式 )’邏輯AND運算之輸出變成一，且在這種情況，意爲 擊中（符合），而增加壓縮計數R。如位移暫存器之所有 3 2位元確變成一樣是.零則那點後，所有隨後產生隨機次 數亦將爲零。故，這真的發生，則將隨機次數產生器重新 當作種子產生器。 經濟部智慧財4¾員工消費合作T1印製 將留意到利用以上明確說明之隨機次數產生器5 1以 外之某些裝置可產生槪率P。實例包含利用系統雜訊，單 電子裝置中之控隧道事件，某一時間期之無線電主動衰退 ，及隨機發生在某些硬體，韌體或軟體裝置之其它事件。 以下額外說明其它適當之隨機次數產生技術，用於發展一 種子將隨機次數產生器5 1加以初始化。 由於從一無供電狀況下開機，一旦將記憶體系統初始 化後，爲開始進行程序需設定隨機次數產生器5 1 —初値 。這由一以接線7 5中一初始訊號所觸發之種子源7 1所 完成，加以提供一初値種子7 3洽隨機次數產生器5 1。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-18 - 525177 A7 B7 五、發明説明（16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有許多可使用之替代種子源。以非揮發性方式，其中 之一爲初始化前之記憶體系統操作期間加以儲存隨機次數 產生器5 1之末値5 2。然後迫使隨機次數產生器5 1由 該儲存次數開始。但使用一隨機次數或非相關次數源爲種 子亦實施得令人滿意。在含一時鐘之系統中，所產生之時 間爲一假隨機次數列，初始化時所存在之次數被作爲隨機 次數產生器5 1之種子用。替代性地，可使用相同或異於 隨機次數產生器51設計之一第二隨機次數產生器加以選 擇一種子。對於以上明確說明之隨機次數產生器，重新當 作種子包含位移暫存器所有3 2位元之初始化。 經濟部智慈財產局員工消費合作钍印製 還有用於產生一種子之另一替代技術包含在一可以正 常方式讀取一區塊記憶體中讀取使用者資料。但萬一在初 始化之間資料未變更時爲確保較高度之隨機性，在一特定 實施中採取那種讀取，其由量所分開之界限臨界値位準遠 超過那些讀取資料時所正常使用的。由於讀取界限，最好 以至少某些相同資料是以不同次數加以不同讀出方式，這 預期確保在讀取那資料時會發生許多誤差。爲進而增加種 子之隨機性，可從這有意弄錯之讀取資料產生一第二區塊 之位址，並以可能錯誤讀取資料之相同方式讀取第二區塊 中之資料。如預期要確保隨機性則這可對進一步之循環次 數加以延讀。 在以上說明中，已經假設發生符合之槪率P在記憶體 系統整個壽命中保持相同。然而，在如回應變化之某些相 關狀況或發生之相關事件之某些方式中，有預期要改變槪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19 - 525177 A7 __ _B7_ 五、發明説明（Ί7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產^工消費合作社印製 率P之應用。如想要的話，藉改變儲存裝置5 5中預定數 之次數可改變槪率，其中，來自產生器5 1之各隨機次數 5 2是與儲存裝置5 5比較。每次所產生之隨機次數有與 儲存裝置5 5中任一，二或甚至更多預定次數符合時即更 新壓縮計數。當可用於比較產生器5 1之隨機次數輸出之 儲存裝置5 5內之預定次數之數改變時，對任何指定隨機 次數發生符合之槪率P即改變。在一數位系統中，作爲改 變爲了改變槪率而被加以比較之所儲存預定次數之數之替 代方法’可改變儲存裝置5 5中一單次數之位元數及所比 較之個別隨機次數。例如，如隨機次數產生器5 1之隨機 次數輸出5 2爲1 2位元且儲存在5 5之預定次數亦爲 1 2位元，則當需要所有1 2位元之正比較時即發生最低 符合槪率（1 / 4 0 9 6 )。但如另一實例，如只比較各 相同位置中之兩位元則各比較結果之符合有更高之槪率（ 1 / 4 )。事實上，這改變可能以隨機次數產生器產生之 可能不同隨機次數之總數，且以那方式，改變了任一隨機 次數將符合預定次數之槪率。在韌體或軟體控制下回應一 使用者之選擇可輕易改變所比較兩數之位元數，且因此爲 可能隨機次數之總數’或回應在記憶體系統之某些其它狀 況或事件中所偵測之變化而自動加以改變。 針對第5圖：流程圖說明在改變發生符合之槪率之一 快閃記憶體系統中之一特定應用。這種操作方法在通常等 於實際計數A之較低次數R下比較高次數更頻於增加壓縮 計數R，因此造成壓縮計數R更準確代表較低次數下之實 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -20- 525177 Α7 Β7 五、發明説明（18 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 際計數A。因此改善較低次數下壓縮計數R之解決方法。 藉起初利用低値R下之一高値P並以較高値R進行至較低 値P ( P可變成低於1 / 4 0 9 6且事實上變成低如1 / 32768)，這可不必增加儲存壓縮計數R所需之位元 數而加以完成。利用這種方法，範圍從0至2 5 5之一整 數R可代表高計數範圍之高如1百萬之計數，及代表最低 δ十數範圍中低如單一計數之計數。在此處所i兌明之特定快 閃E E P R〇Μ系統實例中，可將與預定次數之相同位元 數比較之二進位隨機次數總數設計成一種各區塊之壓縮計 數R値會被抹除之功能。 在針對第5至8圖所說明加以圖解這種特性之特定實 例中，產生器5 1 (第2圖）所產生之隨機次數5 2及所 儲存之預定次數5 5兩者之長度各爲1 6位元。依壓縮計 數R値而定，以比較器5 7比較不同之各位元數。較低値 之壓縮計數R比較高値（發生符合之槪率較低）之R比較 較少位元（因此有發生符合之較高槪率）。壓縮計數R儲 存在範圍爲〇 — 2 5 5之一位元組中。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 參考第5圖，程序摘要中之第一步驟7 1在決定何時 實施抹除作業。在步驟7 3當這發生時，使隨機次數產生 器51產生一隨機次數52 (亦見第7圖）。在下一步驟 7 5中，從其非揮發性記錄6 1中讀取目前定址加以抹除 之區塊之壓縮計數R。如前述，這並未表示在第2圖中， 但會了解到是以最好亦實施第2圖中所說明之處理之微控 制器2 3 (第1圖）所加以執行的。將諸如第6圖中所說 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X297公釐） · 21 - 525177 A7 ________ B7 五、發明説明（19 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) M t —表儲存在控制器之非揮發性記憶體中，俾能在下一 步驟7 7中加以使用。這表所代表之邏輯可以硬體，韌體 ’或軟體加以實施。 藉著在第6圖之表中所讀取之壓縮計數R中找尋其左 邊欄位中所抹除區塊以及藉著在其中間欄位讀取要比較之 位元數加以決定要比較之次數5 2與5 5 (第7圖）之位 元數。如這說明之資訊，第6圖之右邊欄位提供在所比較 之次數5 2與5 5位元間會發生符合之槪率P。注意到不 會比較R最低値〇 - 1 5之位元，因其等於A實際計數値 〇 - 1 5之個別位元。在每次發生之區塊區塊事件，其R 爲小或等於1 5 ，因此，R增加1。但在下一範圍中，R 在1 6 — 3 1中，比較各次數之一位元，如各次數5 2與 5 5相同位元位置之位元7 9與8 1。因此，各例中發生 符合之槪率爲0 . 5。在R爲3 2 — 47間之下一範圍中 ’比較兩位元，諸如次數5 2之位元7 9與8 3以及次數 5 5之位元8 1與8 5，造成在任一例中會發生符合之槪 率爲0 · 25。比壓縮計數R增加到其最高範圍2 4 0 — 經濟部智慧財產笱員工消f合作社印製 2 5 5時，比較1 6位元中之1 5位元，造成從任一比較 中會形成1 6位元中符合1 5位元之槪率非常低（1 / 3 2 7 6 8 )。 在第6圖之表中找尋次數5 2與5 5之位元數，即步 驟8 7 (第5圖）中發生之比較。下一步驟8 9中決定根 據一個別區塊是否有符合。如果有，則在步驟9 1中，將 只有那些於步驟7 5中所讀取之定址區塊中已滿足符合之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22 - 525177 A7 _B7___ 五、發明説明（20 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 個別區塊之壓縮計數R增加1。如區塊組中被抹除之區塊 未產生符合，則對於被抹除區塊結束其程序並由步驟7 1 等待收到另一抹除命令。 雖然說明中之實例包含增加各種次數’也可改而從一 高値至一低値減少一或更多。如何更新壓縮計數R加以記 錄次數5 2與5 5間之比較爲正之事實，例如，是否每次 增加一或更多，每次減少一或更多，或藉某些其它技術， 通常是不重要的，只要以必要時可讀取一有意義値之方式 更新R即可。 經濟部智慧財產笱g (工消費合作社印製 在需知道估計値A之那些情況中’爲了使壓縮計數R 與實際計數A有關，亦選擇性地包含如第8圖中所說明之 一表，作爲故障分析工程師所使用軟體套裝之一部份。（ 在大半情況中，因記憶體系統韌體對計數A之關係爲已知 故其可從計數R本身加以操作）。對於左邊欄位中第一組 9 3之壓縮計數R之値，中間欄位中所示之實際計數A相 同。這組在右邊欄位中R與A間之統計標準錯誤偏差爲零 。相當於第6圖中表之第2行之第8圖中表之下一組9 5 ，R値不等於A値。而是，因對每兩事件A，這組中之各 R計數約增加一次，加上左邊欄位中大於1 5之計數R次 數之兩倍，A値大致爲1 5 ，是第一組9 3中之最高値。 類似地，對相當於第6圖中表之第三行之下一組9 7中之 任一 R値，A値爲最後一組9 5中最高R値3 1之A値， 加上大於前組9 5最高計數3 1 R計數之大槪4倍。這種 關係在計數R之所有可能値中繼續。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2[0X297公麓）-23 - 525177 A7 _ B7 五、發明説明（21 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於前組9 3 ，9 5 ，9 7等所代表之不同範圍R中 不同槪率値效果所組合之增加所致，計數r與A間之關係 通常非那些如上所大致決定者，尤其是當r値變高時。結 果’第8圖中表之中間欄位包含一額外未知項X。雖然R 與A間之關係近似於包含X値之數學模式，對於第8圖中 表之中間欄位之各指定R，通常最好靠經驗產生A之期望 値（即平均値）。當中實施這程序之記憶體系統最好藉著 使至少一組區塊受到不管是實際或模擬之某次數之抹除事 件加以操作，其中之次數從0延伸至預期爲那種記憶體所 遭受之最大次數。在這測試期間監視由系統所保持之壓縮 計數R及抹除循環次數之實際計數A兩者。後者說明第8 圖中間欄位之値。利用實際記憶體系統產生相當於壓縮計 數R之實際計數A，考慮到隨機次數產生器5 1之各種缺 點，系統其它選項及程序。就數學上而言，將所有這種因 素加以正確模式化是困難的。 經濟部智慈財/4芍肖工消費合作社印災 第8圖右邊欄位中之錯誤次數當預期要包含他們時， 也最好以這種經驗性技術加以決定。在許多記憶體區塊之 大量循環次數期間保持計數R與A，統計上以諸如藉這種 差異群數之標準偏差之某些方式加以表示不同區塊間之差 異。爲了評估預期精確度以及要儲存計數與記憶體系統使 用者所診斷所需之必要記憶體空間之間之各種交易，這欄 位是有用的，但在系統作業期間，通常不爲控制器1 1所 使用。 雖然此處所說明之實例是爲了保持以快閃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -24- 525177 A7 B7 五、發明説明（22 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) E E P R〇Μ系統之區塊所受到之抹除/重寫次數計數， 亦可以類似好處將這些技術應用到如特別是當對記憶體晶 格之每一區塊組區塊保持一事件之分開計數之這種系統中 加以計數其它事件。一實例爲如表示那些區塊之某些問題 ’加以計數個別區塊受到界限掃描資料復原技術之次數。 爲了復原在不同狀態下不可讀取區段之使用者資料，另一 實例在計數錯誤修正碼（E C C )所實際進行之次數。爲 了補償隨時間已發生之干擾，另一實例在保持區塊藉擦洗 要使裡面資料重淸至其適當界限位準之次數。在這些與其 它情況中，一區塊，一子區塊（區段），或一組區塊所遭 受之大量這種事件表示他們具某些問題。記憶體控制器可 使用這資訊取代這區塊，子區塊，或這組問題區塊或採取 某些其它補救行動。 而且，上述計數技術不限於與快閃E E P R〇Μ或其 它非揮發性記憶體系統使用。這些技術已應用在必要或預 期保持發生在作業或使用系統期間之一或更多事件之計數 之任何電子系統。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 雖然本發明各方面已針對特定典範實施例加以說明， 要了解的是本發明有保護附加申請專利項目所有範圍內之 權利。 附錄 一種新的壓縮推測整數之事件計數器設計 這種觀念適用於當必須保持某事件已發生次數之記錄 ^紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公H - 25 - 525177 A7 B7 _ 五、發明説明（23 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時之任何情況。保持一事件已發生次數之通常方式在分開 每次發生一事件時增加計數之計數器。如可能發生事件之 最大次數爲Μ次，則要儲存這資訊時計數器需N二 1 〇 g 2 Μ位元。故作爲一實例’如一計數器要保持多 達1百萬事件時，則迫使計數器獻出2 0位元=3位元組加 以儲存這計數。注意到2 0位元=2 · 5位元組=2 0位 元，且2 2Q = 1 0 4 8 5 7 6。現在，如需要許多這種事 件計數器，則要儲存所有計數所需之總記億體是實際存在 的。一根據一區段一計數器之原則’這正是在快閃記憶體 中要執行熱計數之情況。而且，根據記憶體效能速度及常 常更新各區段熱計數所產生之損耗，在區段被程式化或抹 除之每一場合下更新各區段之熱計數可是一種負擔。已包 .含熱計數之各5 1 2位元組區段，傳統上已需要3個額外 位元組加以儲存區段已被循環（程式化與抹除）之次數。 使用固定增量槪率之簡單方法 經濟部智慧財產¾¾工消費合作社印製 新觀念允許壓縮每區段3熱計數位元組至每區段1熱 計數位元組。如熱計數願放棄精確度，則以其最簡單之形 式，新熱計數設計如下：使用一 1 2位元之假隨機次數產 生器，熱計數可產生之槪率爲P (在這情況下，p = 1 / 4096=0.〇〇〇2441)。產生這槪率之一種方 式爲在一區段被程式化，或抹除之每一場合產生一隨機 1 2位元之二進位制整數。如這1 2位元整數符合一特定 12位元整數（比方說是10 1111010001)貝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-26 - 525177 A7 _________B7_ 五、發明説明（24 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’且只有則將相當於要被寫入之區段之計數器予以增加。 注意到2 1 2二4 〇 9 6。每次程式規劃一區段時，這區段 之計數器增加整數値1之槪率爲.P。平均而言，每 4 〇 9 6程式化事件會增加計數器一次。 現，在我們必須區別一指定區段已被程式化之實際次 數之實際計數A及大致爲小於A 4 0 9 6倍之這計數代表 R °我們所記錄且保持者爲R = !·。在任何指定時間之R 値將不會恰決定A = a之値，但將估算A値之停球。當R 爲小時，R爲A之一非常差之指標，但當R變得較大時， 在相對意義之R變成A之一較正確指標。此處之'、R 〃與 '' A 〃代表隨機變數，但是，r 〃與'' a 〃代表這些隨 機變數可取得之某一整數値。 我們可定義E爲增量中之事件R。然後：槪率（E ) =P r (E)=p，且槪率（非 E)=Pr (E)=l — P '' r 〃 = E嘗試發生'' a 〃次之次數=槪率密度函數f (r | a )由二名制分佈所指定之隨機變數：

Pr ( R=r I A=a) = f(r | a) = (a! / (r! (a - r)!)) ρΓ (1 - p) ^ 經濟部智慧財4¾¾ Μ 4費合汴钍印製 {R平均値} =Exp (R) =a · p，以及 {R 標準偏差} = SD (R) = V〔—a.P.( 1 -pH 以上公式以二名制分佈很有名。爲了這熱計數設計，我們 需知所指定某已知値R之期望値A，以及所指定某已知値 R之標準偏差。這是因爲在任何時候只儲存並擷取R値， 且未知已保持之正確A値。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 525177 經濟部智慧財產笱貨工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（25 ) 誘使去寫Exp (A | R=r) =r/p。雖然這可 ㊣正確’爲能確定，必須援用具式（B a y e s )定理，得出 Pr (R二r |A二a)=f (a I r)式，且然後可使 用這槪率密度函數加以計算E χ p ( A丨R = r )，及 S D ( A I R )。具式定理說明下列： [Pr(A = a| η 叫]=「Pi—(上= a) · Pr ( A = a, 一 Pr(R = r) _ 利用以下等式可改寫以上方程式右邊之分母： Μ

Pr (R = r) = X Pr ( R = r & A = s) »-r 其中，我們知道實際計數A永遠不小於R之表示（因此總 和起自r )，且我們假設實際計數A永不超過某大次數Μ (比方說是Μ=100〇000或Μ=1〇〇〇〇000 )〇 因此，{ A = r ，A=r + l ，A=r + 2 .......... ，A = Μ }形成一分區。而且，依條件槪率之定義： Μ Μ [Pr ( R = r & A = s)三[Pr ( R = r I A = s) . Pr (A = s) s-r *-» 統計學中有一定理稱爲''見式估算之均衡分佈允許〃 ，其說明在如我們此處所具有之情況中，可安全假設隨機 變數A爲均衡分佈的。另言之’如我們假設實際計數永不 超過Μ，且我們不知代表R之値，則依時間之某些隨機例 之Α値可爲從0至Μ之任何整數。其中之各整數値與任何 其它整數有相同可能性。因此，p r ( Α二s )=常數= 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡）-28 - -----ί ： „IT (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 525177 A7 B7 五、發明説明（26 )(1 / ( Μ + 1 ))，且我們從總和中拉出這常數： [^Pr(R=：rl A = s) - Pr(A = s)1 = fpr(A = s) - |：Pr(R = r| A-s)^ 且因A爲均衡分佈，故我們知道對任何値s ，及任何値a ，Pr (A^s) = Pr ( A = a ): [Pr (A = a| R==r)]·

Pr ( R = r I A = a) * Pr ( A = a) Pr (R = r)

Pr ( R = r I A = a) · Pr (A = a) — ^][Pr (R = r & A = s)]

Pr ( R = r j A = a) * Pr ( A = a) Pr(R = r| A = a) M [Pr(A = s)]^[Pr (R = r | A = s)] - *=r - M ^[Pr(R=r| A = s)] _ s=r . ΣI ΡΓ(ΐ-Ρ)(β·Γ) s=r V*/

Pr(l- P) (e~r) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中： a] a! 、rj r!(a- r)! 因此： a) pr(i-p) (a-rl a! [Pr (A = a|R = r)]： r!(a-r)! pr(i-p) (a-r) a! r!(a-r)!

Prd~P)(^r) M s! 經濟部智慧財/1¾¾工消費合作社印製 a! a-r+l ) (a —r)! pr(i-p) (a^r) Π(卜〇 pr(i-p) (a-r)

Prd-P) («-0 M c I m3(H)! t (卜P) (a-r) (»-* + 0 π(卜丨)

Pr0-P)(s'r) ΡΓΣ (*-*+0 ]>-〇 (1 一 p) (*-r) (wl) (1 —P)(s -Γ) 假設（R = r )時（A = a )之槪率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -29 - 525177 A7 ----______ 五、發明説明（27 ) 假設R > r時，Α之平均値爲： Μ

Exp(A| R- r) = ^a. f(a|r)

A

R )之變量爲： (A| R = r) = Exp (A21R = r) -[Exp (Aj R = r)]2 假設R = r時A之標準偏差爲： SD (A I R = r) = ,/Exp (A2 I R = r) - [Exp (A | R = r)]2 ί>2.物 £a-f(a|r) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產.¾¾工消費合作社印製 明顯地從以上公式，甚至在這P =常數之情況下’計 算亦需要電腦程式。然而，可使用華德方程式（Wald’s Equation )(見約翰維萊 & 聖子（John Wiley & Sons )( 1983)出版，雪爾登羅斯（Sheldon M. Ross )所著推 測程序一書第5 9頁）隨即作出下列表示式·· E x p ( A I R:]：) = Exp (R | A==a)/p=r/p。因此 ，在 P = l/ 4096 之情況下，Exp (A I R=r) =4 0 9 5 · r o 假設某些値之R=r ，計算A之期望値與標準偏差之 另一方法爲實施蒙地卡羅（Monte Carlo )模擬。當採用如 下節中所討論之 ''與r具相依性之p値演算〃之更複雜演 算時，這些模擬尤其有用。而且因任何隨機次數產生設計 真的產生可能未具完美均衡分佈之一假隨機次數，在上面 實施蒙地卡羅模擬之最佳平台包含將量產之相同處理器與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-3〇 - 525177 A7 B7 五、發明説明（28 ) 韌體。依此方式，也可將隨機次數產生設計之缺點納入模 擬。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 這簡單情況之蒙地卡羅模擬將包含兩階段。第一階段 句含兩迴圏，一迴圈巢迴在另一迴圈內部。每通過一次， 內迴圈將增加實際計數、、a 〃一次。而且每次整數a 〃 增加時即產生1 2位元之隨機二進位整數b ，如果且僅如 這整數變成等於1 0 1 1 1 1 0 1 0 0〇1 〃 ，則增加 表示數r 〃。如先前所討論，這種符合之槪率爲1 / 4 0 9 6。注意到在外迴圈內及內迴圈外，設定v' a 〃與 ''r 〃爲零。這允許每一次嘗由a = 0與r = 〇開始。只 經濟部智慧財產^a(x消費合作钍印製 要r < 2 5 6即重複內迴圏。平均內迴圈將跑1百萬次。 當區段循環大致上爲一百萬次時（直到r飽和在 255 10 = 111111112)內迴圈即模擬對一單 區段之熱計數所發生者。這可被稱爲單一嘗試。另一方面 ，外迴圈模擬許多嘗試。外迴圈可跑1 0 0 0 0次，產生 統計上許多嘗試之明顯樣本。爲將第一階段期間必須儲存 二資料減至最小，我們只需記錄那些相當於增加'' r 〃之 A a 〃値。一檔案可致力於'' r 〃之各固定値。故例如’ 檔名r 123。out將包含10000個整數，這 10000個整數爲經過10000次嘗試時，每次 〃剛變成1 2 3之'' a 〃値。我們將產生2 5 5個輸出檔 案。在第2階段，處理各2 5 5個輸出檔得到各2 5 5個 非零r 〃値之平均値與標準偏差。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐）-31 - 525177 A7 B7 五、發明説明（29 ) 使用變化增量槪率値之更複雜方法 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了對不同、、r 〃値保持（假設R = r時；A之標準 偏差）對（假設R二r時，A之期望値）之比率幾乎爲常 數可採用一種更複雜之演算。這是有用的，因它根據'' r 〃値所知，限制、、a 〃値之相對不確定性。在這新設計中 ’增加、r 〃之槪率P 〃與目前之r 〃値有關。 如 r<16,則 p = l/ 2Q = 1.0 如 16$ r<32,則 ¢) = 1/ 2^1/2 = 0.5 如 32$ r<48,則 P=1/22=1/4 = 0.25 如 48 $ Γ<6 4,貝ij p = l/23 = l/8 = 0.125 如 240 $ γ<256,貝[jp = l/215 = l/32768 = 0.000305 '' r 〃可以二進制形式表示爲一簡單計數，從 〇〇0〇〇〇0 0至1 1 1 1 1 1 1 1 ，相當於十進制從 經濟部智慧財產^B (工消費合作社印製 〇至2 5 5。以1 6進制，r 〃値範圍可從〇 〇 h至 F F h。熱計數''Γ 〃之各使用者將備有一對各2 5 6不 同〃値提供一 A之均値，及一 A之標準偏差之表。另 外，如稍後之討論，x' r 〃以4位元之對數假數與一 4位 元指數形式表示。但稍後之表示不過也是麻煩的。 對這設計之蒙地卡羅模擬非常類似於先前討論之簡單 設計，如上面之說明，其差異爲現在之p 〃値將依目前 之'' r 〃値而定。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32 - 525177 A7 __________ B7 五、發明説明（3〇 ) 對一特定記憶體之新熱計數與計數器設計 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 各分頁（6 4區段）將具有從分頁本身加以儲存並儲 存在另一分頁一表中之一單，位元組長，熱計數。每次決 定熱計數之計數需增加時即在控制器R A Μ中將它更新。 每次抹除一分頁時即決定是否增加相應之熱計數。在這種 設計中，增加熱計數之機會將大致與計數現値成反比例。 經濟部智慧財產；1ITS工消費合作钍印災 爲了包含約5 0 0 0分頁之熱計數，包含熱計數之表 將必須爲約5 0 0 0位元組。假設2 3 Q = 1 G位元，則要 有1G位元之使用者容量需4 0 9 6分頁。只包含1 〇區 段之表將可包含整顆晶片之熱數。這表之各後續位元組相 當於下一實際分頁之熱計數。當正寫入數分頁時，可在 R A Μ中更新熱計數。直到碰到一分區邊界，在該點上一 次更新相當於這分區之包含熱計數表之區段。我們可定義 一熱計數表爲包含6 4位元組，各位元組爲一單分頁之熱 計數，該分頁屬於相同分區。一熱計數表並未分割跨在兩 區段上，即，各 ''熱計數表區段〃包含8個整體 ''熱計數 表"）。 每次一讀取或寫入作業跨一分區邊界時，即更新一熱 計數表區段，並讀取及處理所有熱計數表區段使現在能實 施損耗測量位準，搓磨，及除退活動。熱計數位元組之邏 輯位階代表相應分頁之實際位階。而且，熱計數表之邏輯 位階代表相應分區之實際位階。 更新一熱計數區段通常甚至不需抹除，因如同與任何 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -33 - 525177 Α7 Β7 五、發明説明（31 ) 其它區段，更新一區段只需在一新預抹除區段中寫入區段 資料’並更新圖表反應最新版資料存在之處。因一分區包 含6 4分頁’相當於這分區之熱計數將只爲6 4位元。在 這設計中，於一百萬循環時間，各分頁之單位元組熱計數 只增加2 5 6次。故只要一增加，甚至假如我們更新各分 頁熱計數時，包含5 1 2分頁熱計數之區段永不會移動， 則熱計數表區段將會被更新5 1 2 X 2 5 6 = 1 3 1 0 7 2次。這假設各與每一 5 1 2分頁已被循環一 百萬次。如使用者區段可容許一百萬循環，則熱計數區段 也可容許13萬1千循環。 熱計數設計 相當各分頁之8位元計數將包含4位元之對數假數Μ ，及4位元之指數Ε。故如熱計數讀値爲： 01〇1〇〇1〇，則M=〇l〇l2=5i〇且Ε = 0 0 1 0 2 = 2 i。。因在此實例中，指數爲2 i。，我們必 須加入修正頁，A二1 1 0 0 2至對數之假數產生一有效假 數N,其中，N = N (E)，且A = A (E)皆爲正之函 數。現在底數爲10之實際熱計數爲：N (E) 1Q*2i〇 **Ει〇 = 〔M+A (Ε) 〕* (2**E)另外’底數 爲2之熱計數爲：Ν (Ε) * (10) **Ε對於從〇至 1 5計數’分頁之每一次抹除將1 0 確定增加熱計數 。對於從1 6至4 6之計數’每一次抹除具5 〇 %增加熱 計數之機會。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公* ) -34- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財/i^a(工消费合作社印製 525177 A7 _B7______-五、發明説明（32 ) 通常增加之槪率p爲E之函數，設爲p = l/ (2* * E )以下爲A ( E )値： A(0000)=0000， A(0001)=1000， A(0010)=l100, A(001 1) = 1110， A(0100) = l11 1， A(0101) = l 1 1 1， A(0110)=llll， A(01 1 1) = 1 1 1 1， I HI n LI HI 〆 n m. n u I (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 經濟部智慧財4¾員工消骨合作社印製 A(1 1 11) = 11 1 1 假設M=1111，且E=1111時最大可能數L爲： L=(llll+llll)*((l〇)**(lill)=l〇l5792i〇最小之p=l/32768 這相同方法論亦可應用至計數器活動之計數。這_設 計之細節請先所附之E X c e 1工作表。與壽命期之初比 較，因當他們已被循環許多次時，所循環之晶格老得更慢 ’對於損耗測量位準與除退起見，這成比例之熱計數將具 足夠之解決辦法。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐〉-35 - 、1Τ

Claims (1)

1. 525177 A8 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種保持在電子系統操作期間再發生一事件次數 之壓縮計數之方法，包含： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 決定回應該系統事件之個別發生，發生一隨機或假隨 機槪率P之另一事件是否已發生，以及 根據當隨機或假隨機發生事件已發生之那些場合加以 更新該系統事件發生次數之壓縮計數。 2 · —種保持在電子系統操作期間再發生一事件次數 之壓縮計數之方法，包含： 根據事件之個別發生產生一隨機次數， 決定一產生之隨機次數何時符合至少一預定値，以及 回應符合該至少一預定値之所產生之隨機次數，更新 電子系統內事件發生次數之壓縮計數。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中，該至少一 預定値爲可能產生之N個不同隨機次數値之一，在電子系 統中允許發生事件之最大期望次數Μ，且壓縮計數可保持 在高達至少一等於Μ除以Ν之次數。 暖濟郎智慧財4笱員1.消費合阼钍印製 4 ·如申請專利範圍第2項之方法，額外包含依電子 系統初始化，具一由第二隨機次數產生器所產生之次數時 將隨機次數產生器當作種子產生器。 5 .如申請專利範圍第2項之方法，其中，當該事件 之累積次數增加時爲了降低個別產生之隨機次數發生符合 之槪率，決定所產生之隨機次數何時符合該至少一預定値 時即考慮到該事件之次數。 6 .如申請專利範圍第2 — 5項中任一項之方法，其 本紙张尺度逍用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） · 36 - 525177 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中，包含非揮發性快閃記憶體與再發事件之一電子系統中 所實施之方法包含抹除快閃記憶體之定址部份。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中，在施加至 快閃記憶體系統之該定址部份之一個別抹除電壓脈衝期間 ，發生產生隨機次數以及決定所產生之隨機次數何時等於 該至少一預定値。 8 · —種快閃E E P R〇Μ系統，包含： 眾多非揮發性記憶體晶格區塊，其中，可同時抹除別 區塊內之晶格， 一控制器，該控制器包含一控制將資料程式規劃成記 憶體晶格之定址區塊之微處理器，該控制器從記憶體晶格 之定址區塊讀取資料並從記憶體晶格之一或更多定址區塊 一次抹除資料， 在保持計數之眾多記憶體晶格區塊內所提供之儲存裝 置，其中之計數與記憶體晶格區塊之個別區塊有關連， 回應抹除中之一或更多定址區塊，隨機產生一次數之 一次數產生器，以及 經濟邹智慧財4局員JL消費合阼社印製 當產生一隨機次數符合由隨機次數產生器所產生之一 預定之至少一可能次數時，使與抹除中之一或更多定址區 塊有關連之至少一計數被加以更新之一比較器。 9 .如申請專利範圍第8項之系統，其中之次數產生 器特徵爲產生所控制之可能不同隨機次數之總個數之一’ 且其中，可能不同隨機次數之該總個數中該至少之一計數 所控制，該計數與抹除中之一或更多定址區塊有關連。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4说格（210X297公釐） -37 - ：