TW565771B - Method, apparatus, and system to enhance an interface of a flash memory device - Google Patents

Description

565771 A7 ____ B7 五、發明説^^ ~ ^ -- 發明的 本發明是有關快閃記憶體領域方面。更特別的是，本發 明提供增強一快閃記憶體裝置之一介面之方法、裝置及系 統。 ’、 背景 快閃記憶體裝置必須是快速的、低功率與完全緊密地儲 存資料以保持其競爭性。該記憶體的實體組態與指令結構 會影響該記憶體的存取速度。記憶體存取速度是以快閃記 十思體處理資料的速度為基礎’在基礎位準上，需要程气^ 計、抹除與讀取該資料。通常以快閃基元碼管理此些基本 程序來討論演算法。其中程式設計增加一電荷到該記情體 單元’抹除從該記憶體單元移除一電荷，而讀取決定儲存 於該記憶體單元的電荷。關於在一記憶體單元上執行一程 序’該記憶體單元的位址必須被鎖存。鎖存是選擇與保留 被程式設計、抹除或讀取的該記憶體單元的位址，以及要 求應用正確電壓的方法。 該快閃記憶體裝置通常合併基本指令碼與快閃基元碼來 鎖存及程式設計、抹除或讀取一記憶體單元。基本指令是 例行程序’其綜合快閃基元的使用，以一較高位準來處理 資料。例如，用以讀取的該基本指令能接收一位址，鎖存 每一電晶體儲存該位址之開始位元的資料，而且啟動用以 讀取每一電晶體的該快閃基元碼。該快閃基元讀取演算法 可簡單地決定任何記憶體單元所鎖存的内容’並且藉由傳 回一狀態來指示該演算法已完成該作業。該基本指令碼能 -4- 565771 五、發明説明（ 夠使該位元在-資料輸人/輸出有效的，而幻㈣—狀雖來 指不該位址的資料在該資料輸入/輸出是有效的。 在快閃記憶體上執行的指令通常比該基本指令更複雜。 此些複雜的指令通常引動一個以上的基本指令或重覆—基 本指令。複雜指令的焦點在處理資料，而不是如何使該二 閃記憶體裝置執行該資料處理。例如，如字處理器的軟# 應用正在編輯-㈣時，能儲存該㈣暫時性的複本^ 軟體應用也會週期性地伴隨改變該暫時性的複本而更新， 原始標案。對於軟體應用各自擁有一驅動器以處理每一類 型的資料儲存裝置是沒效 、 一 J囚此该軟體應用可命令 :媒體官理系統來儲存該資料。該媒體管㈣統能夠擁有 一可用於所有附屬的資料儲存裝置的驅動器。因此，該軟 體應用可命令該媒體管理系統產生該樓案的複本於一特定 目錄中，使該媒體管理系統命令該快閃記憶體裝置來執行 該讀取、程式設計及抹除，以複製 ^ ^ 衣°哀扠案，而且接著該讀 取、抹除及程式設計必須更新該檔案。 八：：用若干的資料結構，卜標頭資料結構，以增強複 的好處。能夠以目錄與建立標頭的㈣來組織一快 =體裝置的内容。標頭可包括參考子目錄、主目錄、 _表單一植案範圍的位址。例如，依可用的記憶體而 二—目%中的此些樓案能被寫入許多位址範圍。藉由讀 =頭玫置此些稽案在適當位置。例如，如刪除參數的 複“日令能取得位於-目錄與子目錄中的參考稽荦。該刪 除參數指令能使用該基本指令讀取找尋該目錄、子目錄與

565771 A7 B7 五、發明説明（

樓案。然後’程式設計或抹除一代表該樓案有效或無效的 位Tt ’能夠使整個檔案中的資料無效。使樓案無效能實際 上刪除該檔案，而避免在整個過程中要求抹除整個檔案。 不管該樓案的大小’該刪除參數程序能及時讀取該樓案標 頭，並程式設計或抹除一位元以完成該刪除。 不同於若干的複合指+，基本指令不能實行功率耗損與 程序中斷的恢復方法。例如，當複製資料，程式設計會誤 入此些記憶體單元如區塊或部分區塊單元。一記憶體暫存一 裔能儲存一指示，例如已程式設計多少此等單元，以及正 在程式設計那一單元。如果功率耗損，當電力中斷時會拋 棄正在程式設计的該資料單元，一功率耗損恢復作業會讀 取。玄。己憶體暫存為，而且在所拋棄的單元上重新開始程式 。又计。遠程序中斷恢復作業也會讀取該記憶體暫存器，以: 决疋哪一點上的作業被中斷，因程序中斷恢復能允許中斷— 如抹除的長作業來伺服如讀取的短作業，而增加記憶體存 取速度。 從一媒體管理系統發出複合指令牽涉到許多的限制。第 一 ’設計可用以所有記憶體裝置的介面會降低其他特性的 發展，而且會限制一產品的大小。第二，執行一複合指令 所需要的時間取決於該快閃記憶體裝置與該媒體管理系統 間介面的速度及所處理的資料量。例如，一找尋指令能定 位資料於一位址範圍内。該媒體管理系統能對該位址範圍、 内的每一位元組傳輸讀取指令’該快閃記憶體裝置内讀取 的基本指令接著能傳輸每一位址的資料給該媒體管理系統 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 565771 五、發明說明（ ’:且該媒體管理系統能將該資料與找尋到的資料相比較 。—旦該搜尋完成，該媒體管理系統會傳回一結果。每一 位=至少需要兩次傳輸，—次傳輸到該快閃記憶體裝置， 义》玄陕閃5己憶體裝置傳輸。第三’在备自的讀取與 ，間’該快閃記憶體裝置與媒體管理系統間的匯流排 二忙彔的。第四’在各自的傳輸與比較期間’該媒體管理 系統是忙碌的。第i ’將該媒體管理系統可用的記憶體分 配給複合指令。最後，當執行該代碼時’連接該複合指令 的記憶體與該媒體管理系統的匯流排是忙碌的。 胤簡要描沭_ 该相關圖示，其中相像的參考指示類似的元件： 圖1-2本發明的範例裝置的實施例。 圖3a-d本發明之實施例的流程圖。 圖4a-d本發明之替代實施例的流程圖。 圖5本發明可讀取機器的實施例。 實施例的詳細描沭 接著將詳細描述附加圖示中所描繪的本發明的實施範例 。以此等實施範例的詳述來明確地傳達本發明。然而，提 供大量的詳細描述，並非想要限制實施例的預期變化。本 發明之實施例的預期變化太多，以致不能各別地討論，因 此設計下面的詳細描述，使熟悉此項技藝之人士能容易明 白此專貫施例。 尤其，接著將描述增強一快閃記憶體裝置之一介面的方 法、裝置及系統的實施例。本發明的實施例能夠藉由增加 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 裝 訂 線 裊 565771

執行-媒體管理系統每次傳輸的作業量，來增強一快閃記 ^體裝置之-介面。另外’本發明的若干實施例係設計經 由與第二類型的資料健存裝置公用的一互連附屬裝置和/或 驅動為’例如硬驅動器’來介面快閃記憶體裝置與媒體管 理控制器。基本指令可作業於單一電晶體'、字線、或區塊 ’因此將其合併成一複合指令以增加一媒體管珪系統與一 快閃記憶體裝置間每次執行傳輸的作業量，進而增加該介 面的效能。 - 參考圖1，其顯示增強快閃記憶體裝置100之一介面的裝 置的實施例。於本發明的該實施例中，快、閃記憶體裝置100 包括快閃記憶體介面110、碼執行控制器M0與碼記憶體15() 。快閃記憶體介面1 10係設計來插入媒體管理系統18()。媒 體管理系統180係設計來與一硬驅動器連繫，而快閃記憶體二 裝置100係設計經由在碼記憶體150中複合指令的預設，來一 扮演如一硬驅動器。碼記憶體丨50包含微碼，其僅可由快閃一 圯憶體裝置100的内部控制器碼執行控制器i 4〇所執行。碼 s己憶體1 5 0也包括有關該微碼幫助完成由該微碼所代表之指 令的資料。快閃記憶體介面11〇包括位址輸入/輸出n5、指 令輸入120、資料輸入/輸出125與狀態輸出13〇。位址輸入/ 輸出1 15能夠接收一記憶體單元、或者一檔案或目錄的標頭 位元的位址。位址輸入/輸出Π 5耦合到碼執行控制器丨4〇及 媒體管理系統1 80的位址輸出1 84。媒體管理系統丨8〇能傳輸、 有關一複合指令的位址。指令輸入1 2 0係設計來從媒體管理 系統1 80的指令輸入1 86接收一基本指令或複合指令，並且 -8- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) A7 —--—_________B7 五、發明説明（~ "" - 耦α到碼執仃控制器14〇。資料輸入/輸出125可從媒體管理 的㈣輸人/輸出188接收f料，或者傳輸資料到媒 :::糸統1 8 0的資料輸入/輸出1 8 8，而該資料相關於一複 合指令或基本指令。狀態輸出1職合到碼執行控制器⑽ 、 Λ才曰7碼的執行H *且耗合到狀態輸人1 90以傳 輸由媒體管理系統180所啟動的指令狀態。另外，位址輸入 輸出115心令輸入12〇、資料輸入/輸出⑵與狀態輸出 可以是多功能輸入，因此，於此些實施例中，可暫時性地 再刀配匕們’各別經由自己的位址輸出t 84、指令輸入⑻ 、資料輸入/輪出188與狀態輸入19〇接收來自媒體管理系統 刚之複合指令的參數。例如，當從媒體管理系統刚接收 —複合指令時’瑪記憶體1 5 G的快閃記憶體複合指令瑪i 6 〇 可命令碼執行控制器14〇，接受經由輸入和/或輸出所傳輸 的參數，—以減少傳輸時間。媒體管理系統18〇接著搁取由該 $令所產生的資料’而且傳輸該資料給用以一系統的媒體 管理系統180，例如電腦、個人數位助理或行動電話。 碼執2控制器140係設計經由快閃記憶體介面ιι〇接收來 自媒體管理系統18Q的指令。碼執行控制器⑽能夠執行碼 記憶體150中對應的快閃記憶體複合指令碼16〇。當完成該 指令碼的執行時，碼執行控制器14〇能夠將該結果放置在資 料輸入/輸出125，而且修改狀態輸出13〇來指示該指令的結 果是有效的。媒體管理系統180能夠經由狀態輸入19〇接收 狀態輸出130，而且經由資料輸入/輸出U8接枚來自資料輸 入/輸出125所傳輸的資料作為回應。當所執行的執令為一 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)"'~' -----

複合指令時，碼執行控制器140決定該指令已完成並按照 該決定改變狀態輸出1 3 0。 仍然參考圖1 ’碼圯憶體150可包括啟動碼155、快閃記憶 體複合指令碼160'基本指令碼165與快閃基元碼17〇。該啟 動碼1 55係設計來啟動快閃記憶體裝置1〇〇的作業。複合指 令碼160包括命令碼執行控制器14〇執行一複合指令的代碼 。快閃記憶體複合指令碼160可常駐於受保護的記憶體或唯 碩記憶體，因此其不會發生意外的訛誤。保護複合指令碼 160，而不是程式設計該唯讀記憶體，使特定的應用能修改 快閃記憶體裝置100。例如，複合指令碼160可包括所有由 媒體管理系統1 80介面的快閃記憶體裝置丨〇〇的可用指令與 資料。於此些實施例中，當媒體管理系統i8〇與快閃記憶體 骏置1 00開啟電力時，在快閃記憶體複合指令碼丨60的該複 合指令碼與資料被複製到快閃記憶體裝置丨〇〇。該新的複合 指令碼能夠被重寫或附加到快閃記憶體複合指令碼160。然 後，當從媒體管理系統1 80接收一複合指令時，快閃記憶體 裝置100能夠執行新的快閃記憶體複合指令碼丨6〇。數個此 些實施例另外包括一隨機存取記憶體佇列來儲存接收自媒 體管理系統1 80的指令。此佇列大約能夠為30千位元組，而 且能夠依序服務該指令。該佇列以固定的資料結構來儲存 遠指令’例如指令、參數一、參數二，而且當執行時，參 數三與快閃記憶體複合指令碼160係設計來擷取該資料結構 的指令。若干實施例也包括作為伺服先前非優先指令的優 先指令。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 565771 A7 ______ B7 五、發明説明（8 ) 基本指令碼165能包括執行如讀取、程式、抹除、鎖定區 塊與保護之指令的代碼與資料。此些指令能由碼執行控制 器140所執行，而且能夠被設計經由記憶體陣列控制器i45 來鎖存記憶體陣列147中的記憶體單元。例如，媒體管理系 統1 8 0能夠傳輸如· W；1]除參數與回收記憶體的指令。快閃記憶 體裝置100經由快閃記憶體介面110接收該指令的指令與參 數。碼執行控制器140執行碼記憶體150的刪除參數指令碼 ，而且將該回收指令經由記憶體陣列控制器145儲存於記憶 體陣列147的優先基本資料結構記憶體佇列中。該刪除參數 指令係設計來找尋位於一檔案的資料，而且編輯該檔案標 頭以指示該資料是無效的。碼執行控制器140接著執行來自 該記憶體佇列的回收指令。 本發明的替代實施例包括一有別於記憶體陣列147的隨機 存取記憶體佇列。而其他的實施例允許使用記憶體陣列147 中一些可用的記憶體單元作為一隨機存取記憶體佇列。 參考圖2 ’其顯示增強快閃記憶體裝置200之一介面的裝 置的實施例。於本發明的該實施例中，快閃記憶體裝置2 〇 〇 包括快閃記憶體介面210、碼執行控制器240與碼記憶體250 。快閃記憶體介面2 10係設計來插入一介面，其用以僅提供 基本指令的快閃記憶體裝置。快閃記憶體介面2 10能包括位 址輸入/輸出215、指令輸入220、資料輸入/輸出225與狀態 輸出230。位址輸入/輸出2 1 5係設計來接收一記憶體單元、 或者一檔案或目錄的標頭位元的位址，而且耦合到碼執行 控制器240。一媒體管理系統能傳輸一複合指令的相關位址 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

線 B7 五、發明説明（ •否則快閃記憶體裝置200為回應該媒體管理系統的指令而 輪出該位址。指令輸入220能夠接收一基本指令或複合指令 1並且耦合到碼執行控制器240。資料輸入/輸出225係設計 =接收或傳輸有關指令的資料。狀態輸出23〇能輸出由該媒 體管理系統所啟動之指令的狀態，例如像回收記憶體的一 "° ^例如，该回收記憶體指令能夠搜尋遍及標頭中 文位元的區塊，而且移動對應的記憶體内容，因此合併 未使用的圮憶體成為連續的區塊，並且合併使用的記憶體 成為連續的區塊。合併使用的記憶體成連續記憶體位置能 夠減少所需要的標頭量，增加資料操作的效率。再者，位 址輪入/輸出215、指令輸入220、資料輸入/輸出225與狀態 輸出230可以是多功能輸入，在若干實施例中，設計可暫時 性地再分配以接收該複合指令的參數。例如，當從該媒體 管理系統一接收一複合指令，碼記憶體25〇中的快閃記憶體複 合指令碼260可命令碼控制器240來接受經由該輸入和/或輸 出所傳輸的參數，以減少傳輸時間。 再參考圖2，碼執行控制器240被設計經由快閃記憶體介 面210接收來自該媒體管理系統的指令，而且執行碼記憶體 250中相對應的快閃記憶體複合指令碼26〇或基本指令碼 。執行該指令碼之後，碼執行控制器240能夠將該結果放置 在輸出’而且經由複合指令狀態輸出247改變狀態輸出23〇 。碼執行控制器240包括複合指令狀態輸出247以保持狀能 輸出230 ’除非快閃記憶體介面210輸出的指令實行結果是 有效的，才用以指示一任務已完成。例如，如果從該媒體 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 565771

官理糸統傳輸如複製的複合指令，則在執行該複製指令之 後，但该媒體官理系統傳輸例如可呼叫該複合指令複製與 複合指令刪除參數的移動指令時，在此兩指令執行之後， 複合指令狀態輸出247會改變該狀態來指示完成。碼執行控 制器240也包括複合指令執行控制器245，以執行快閃記憶 體複合指令碼260。 碼記憶體250包括啟動碼255、快閃記憶體複合指令碼26〇 、基本指令碼265與快閃基元碼27〇。啟動碼255係設計來啟一 動快閃記憶體裝置200的作業。複合碼260包括命令碼執行 控制器240執行一複合指令的代碼。快閃記憶體複合指令碼 260常駐於受保護的記憶體，因此不會發生意外的訛誤，但 能夠被更新或取代一或更多次。藉由要求指令的特定順序 來鎖存該記憶體單元，而完成保護複合碼26〇免於意外的訛: 誤。另外一，保護複合碼260也可使快閃記憶體裝置2〇〇適合二 於特定的使用。例如，複合碼260可包括演算法與資料，以 處理複合指令，例如複製；移動；找尋；包括附加、取代 、保留與修改的參數的寫入；刪除參數；讀取參數；以及 回收記憶體。複合碼260的移動指令，例如執行該複製指令 ’接著使該原始位置的標頭無效而幫助該回收指令。該回 枚指令可被要求用於大量未使用的記憶體單元，例如記憶 體區塊，而且可移動所使用之記憶體單元的内容離開一區— 塊，以建立未使用的記憶體單元。而在另一方面，該找尋， 指令可接收包括找尋起始位址與資料的動態參數及包含遞 增或跨越的組態參數，一遮罩過濾器可濾除不恰當的資料 -13- 565771 A7 ______R7 ____ 五、發明説明（1：Γ ) ^~" ，當處於不合的狀態時，一停止值中斷該搜尋，一停止遮 罩忽略正確停止值的發生，一結束期來停止未成功的搜尋 ，以及一實例計數以找尋該資料處於不合狀態的第η實例。 該找尋指令也能包括當發現該資料時，用以傳回一或更多 位址的代碼。 基本指令碼265包括執行如讀取、程式設計·、抹除、鎖定 區塊與保護之指令的代媽與資料。此些指令能由碼執行控 制器240所執行，而且能夠被設計來鎖存由快閃基元碼270 所代表之指令的記憶體單元。例如，該媒體管理系統可傳 輸一讀取得基本指令給快閃.記憶體介面2 1 0。快閃記憶體介 面2 10可接收以代表位址輸入/輸出2 15的一記憶體單元的位 址資料，並且以在指令輸入220上該讀取指令的代表為格式 的指令。對一讀取指令，碼執行控制器240能夠擷取來自快 閃記憶體介面2 1 0之指令與位址，而且執行基本指令碼2 6 5 。碼執行运制器240能夠以該位址鎖存該記憶體單元，而且 以快閃基元碼2 7 0啟動該讀取演算法。當由碼執行控制器 2 4 0執行時’快閃基元碼2 7 0決定該資料儲存於被鎖存的記 憶體單元，而且將該資料應用於資料輸入/輸出225。一旦 该資料應用於資料輸入/輸出2 2 5 ’能修改狀態輸出2 3 〇以指 示完成該讀取指令。 本發明的替代實施例包括複合碼260，保護唯讀記憶體中 的代碼免於訛誤。若干實施例包括預定一固定記憶體量的 標頭，能夠包含更多的指令。其他的實施例包括一位於受 保護記憶體的標頭’允許一些可用的記憶體能被用於儲存 -14- 本紙張尺度適用中® g家標準(CNS) Α4规格(21G X的7公釐)一"一' ----------— 565771

更多複合指令。 參考圖3a-b，其顯示-實施例的流程圖。該流程圖包括 接收一複合指令300、由快閃記憶體複合指+碼執行該複合 指令330、以及輸出該複合指令的結果35〇。接收一複合指 令綱包括接收-使用與第二類型儲存裝置公料格式的複 合指令305。例如，該結果合併一快閃記憶體裝置，也能有 -硬驅動器與快閃記憶體裝£，可被用於儲存恰好諸如該 硬驅動器的資料。因此，接收一複合指令3〇〇可接收複合指 令1由可調適的標準介面或設計新的介面，由該媒體管 理系統的觀點，設計使該快閃記憶體裝置能扮演如一硬驅 動器。此些指令可被設計以模擬其他的儲存裝置，例如設 計該複合指令來匹配該磁帶驅動器的磁帶驅動器指令集。 以此方法，該媒體管理系統軟體或韌體被減到最少。此等 指令也可具有動態參數與組態參數，以執行與另一類型之 儲存裝置公用的功能。例如，一移動指令可複製一記憶體 單元、遮罩該單^的正確部分、抹除位於_舊標頭的有^ 位兀，而且程式設計一位元於新的標頭。為了減輕此等功 能的困難，該移動指令可具有動態參數與組態參數，該動 態參數包括來源位址、目的位址與位元組或字計數的動能 芩數，而組態參數包括跨著遮罩、跨越偏移量與跨越長产 以期望資料不被複製。此外，若干實施例也具有相同的= 連附屬裝置作為另一儲存裝置，例如一磁碟驅動器或—硬 驅動器，以連接該快閃記憶體裝置到該媒體管理系統。 現在參考圖3a與3c，其顯示藉由執行快閃記憶體複合指 -15-

565771 五、發明説明（ 令==行該複合指令330的詳細流程圖。關於此實施 ’糟由執㈣閃記憶體複合指令碼來執 、 括設計執行碼來說明於H 3 3 〇包 率，亚且降低該媒體管理系統與該快閃記情辦壯置門〉 因於該快閃記憶體裝置與該媒體 ；二：’（ 位址之傳輸的延遲。該快閃記憶體複與 ，可由-快閃記憶體裝置的碼執行控制;戶== :閃記憶體複合指令碼可徹底執行於該快閃記；：置 ”在该媒體管理系統中執行該複合指令碼 憶體裝置能夠非常快速地執行 广己 合指令碼執行於該快閃記情體”，由广快閃5己憶體複 +且名令由快閃記憶體複合指 二¥ 兒明該跳越率。因而能夠減少該媒 統往返的傳輸量。料，使所有的快閃記憶體複 “曰“I，如願地分解基本指令碼成個別的子程式。例如 ’-抹除記憶體單元的基本指令可要求負電荷樣 而且以該負電荷”的第二電壓證明該記憶體單 皮抹除。當在一或更多區塊中的記憶體單元耗合到該 負電㈣筒要求被絲，該基本指令碼可對某區__ 除並證實已抹除，而且接著對其他的區塊執行抹除並證實 已抹除'然而’如果該抹除的基本指令係分割成抹除演算 法與證實演算法，&變該負電荷唧筒的輸出可僅發生一次 ’以減少執行該抹除所需要的時間。 人 再次參考圖域3。，藉由執行快閃記憶體複合指令碼來 執仃該複合指令33G可包括將該複合指令轉化為基本指令 裝 訂 線 -16- 565771

335,以及執行該基本指令碼來實行該基本指令（34〇)。關於 該複合指令與實行該複合指令所需要之參數的接收，該快 閃記憶體複合指令碼能夠被徹底地執行於該快閃記憶體農 置。而將複合指令轉化為基本指令335能被設計來產生一系 列具有參數的基本指令以執行該複合指令。例如，該複合 指令為一複製指令。該複合指令附有許多參數，其包括複 製的原始㈣與已複製之樓案的參考樓案。將該複合指令 轉化為該基本指令335能產生讀取的基本指令以找尋被複製-檔案的標頭，以讀取從該檔案獲得資料，以程式設計建立 該檔案的複製，並且以程式設計改變已複製檔案與原始檔 案的標頭。回收髒的空間也需要抹除指令，例如，包含無 效資料的空間。執行該基本指令碼以執行該基本指令3叫能 執行由該快閃記憶體複合指令碼所決定的基本指令。於若__ 干貫施例中’第一複合指令的基本指令放置於緩衝器，因— 此執行該基本指令碼以執行該基本指令34〇包括從一緩衝器 擷取該基本指令。於此些實施例中，當等待一來自第一複 合指令的所有基本指令的結果時，第二複合指令的快閃記 憶體複合指令碼能開始產生基本指令。 現在參考圖3a與3d，其顯示輸出該複合指令的一結果35〇 的詳細流程圖。輸出該複合指令的一結果350包括在執行該 複合指令之後，輸出一狀態3 55。在完成一快閃記憶體複合 指令之後’該快閃記憶體裝置能將該代碼的任何執行結果 ， 放置在一輸出，而且能藉由驅動一輸出為高的狀態，來指 示該複合指令結果是有效的。例如，該找尋指令的結果可 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)

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線 A7 B7 五、發明説明（15) 為/位址，而且可應用於該快閃記憶體裝置的位址輸入/輸 出。在另一方面’該指令可要求一讀取而該輸出可為一 或更多的資料位元。根據該資料内的位元量，藉由該快閃 記憶體裝置的輸入/輪出來平行傳輸該資料。 於右干實施例中，該快閃記憶體複合指令碼係儲存於唯 讀記憶體巾，以保護該代碼免於錢。例如，如數位攝影 機，使用快閃記憶體裝置產品的許多製造業者，可提供選 擇以升級嵌入該攝影機的作業系統。於若干實施例中使 用峰讀記憶體，如讀—次的記憶冑，因此使用快閃記憶體 衣置產。。的衣作業者在銷售該產品之前，即儲存快閃記憶 體複合指令碼。雖然一或更多的複合指令能被寫入唯讀記 憶體’許多實施例允許將更多的複合指令儲存於該快閃記 憶體裝置受保護的記憶體中。藉由允許更多或制訂的複合 指令儲存於該快閃裝置’該媒體管理系統能制訂快閃記憶 體裝置的使用。例士。，該快閃記憶體裝置可便用於一膝上 裂電腦與一軟體應用’例如一特定用途的資料庫儲存固定 結構的資料。制定結構由一標頭位址與特定偏移量所定 義二以增加該資料健存與操取的效率，該應用設計者也能 -又十或更夕複口扣令’用以儲存及從該資料結構擷取資 料。該複合指令能執行多基本指+，因此將該快閃記憶體 裝置的指令與資料傳輸量降到最少。當盡量減少該媒體管 理:糸統與該快閃記憶體裝置間的傳輸時，該快閃記憶體裝 置能更快速地完成該複合指令的執行。此外冑該快閃記 憶體裝置執行一複合指令，料庫應用能執行更多的作 -18 - 565771 A7 B7 業’因而增加該軟體應用的速度。 於替代實施例中’該複合指令係儲存於受保護的記情體 中。當儲存於受保護的記憶體中’該複合指令能被週期性 地更新。為了設計此等實施，例如電腦產品，可週期性地 更新該產品的作業系統。當它們的作業系統被更新，用以 儲存資料的格式也被更新。因此，於此等實施例中，該保 護能被移動，而該複合指令能被修改或取代，以符合新作 業系統的需求。 一 現在參考圖4a-d，顯示一增強快閃記憶體裝置介面的替 代實施例。設計該實施例可容易地適用於任何媒體管理系 統。該實施例包括接收一複合指令4〇〇、藉由執行一快閃記 憶體複合指令碼執行該複合指令43〇、輸出該複合指令的一 結果450、及以用第二快閃記憶體複合指令碼取代該快閃記· 憶體複合指令碼460。接收一複合指令4〇〇包括從快閃記憶一 體複合指令碼的一複合指令集接收一複合指令。在啟動的 電腦上，可從電腦的作業系統下載該快閃記憶體複合指令 馬 4新的複合‘令集能被合併和/或附加到存在於該快閃 圮憶體複合指令碼。於本實施例中，接收一複合指令4〇〇， 另外包括接收一具有一些可變參數的複合指令405。當一複 合指令有一些可變參數，該快閃記憶體複合指令碼可被設 計來解釋在該快閃記憶體裝置上的記憶體佇列，以先進先-出方式處理具有參數的複合指令。例如，該媒體管理裝置、 能傳輸一複合指令到該快閃記憶體裝置，而該快閃記憶體 裝置直接儲存該傳輸到緩衝器的頂端。一指標可指出該緩 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2\〇x 297公董)_-

裝 訂

線 沁5771 五 、發明說明（17) 衝-的頂端與下—被執行的複合指令。 置準備好要執行該複合指令時，可=亥快閃記憶體裝 的第一部分，即第 貝 < 蝮合指令記憶體 扣人 弟一個子，以決定執行該体鬥 牦令碼。一但執 _ .. ^ ^ 决閃記憶體複合 οσ , 仃，5亥快閃圮憶體複合指八派 '中來自該第-部分之參數的偏移量。…決定緩衝 再次參考圖4,4c ’顯示藉由執 令石馬執行該複合指令4爛詳細流程圖憶體複合指 憶體複合指令石馬執行該複合指令4曰:二快間記 乍業將—合指令轉化為基本指令…、用 作業將該複合指令變化為基本指令44。 ；：： =行該基本一用—程序中斷恢復:=; 人7化為基本指令435與用一功率損耗恢復作業將該複 3指令變化為基本指令44G能將—複合指令分解成一或更多 的基本‘一令，该基本指令有一程序以幫助追縱該複合指令 的執仃程式。於本實施例中，該追蹤程序合併功率損耗與 私序中斷恢復兩者。例如，一移動指令期間，位址範圍内 的為料被複製到新的位置，而且修改原始位址範圍内的資 料標頭位元，以指示位於原始位址範圍内的資料是無效的 。該複製程序每次可執行一檔案的複製，而且各個檔案有 一標頭’其具有指示有效或無效的位元。於此範例中，每 一樓案被複製之前先改變自己的標頭位元，由於改變標頭 位元需要程式設計，而該程式設計會因在區塊轉變期間需 要電壓而發生時間延遲。當第一檔案是包括第二檔案之區 塊的部分，轉變該電壓來程式設計一標頭位元’而且轉變 -20- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210 X 297公I) 565771 A7 B7

該電壓回到讀取下一檔案會發生不必要的延遲。然而，+ 田

完成複製該檔案時，程式設計新位置的標頭位元來指示^ 才當案已元成複製。在;f當案一被袓製之後，但正在複製梓汽 三時’發生功率損耗或程序中斷’但當複製時因該標頭位 元仍然指示該檔案是有效的，所以功率損耗或程序中斷恢 復作業會讀取位於原始位置的第一標頭，以決定發生功率 損耗或程序中斷。然後，該功率損耗或程序中斷恢復程序 會讀取已複製檔案一、檔案二與檔案三的標頭位元，以決 定已複製樓案一與已複製檔案二的標頭指示檔案是有效的 ’但已複製樓案二的標頭指示彳當案是無效的。因此，兮功 裝 率損耗或程序中斷恢復會對複製的檔案三重新開始執行移 動指令。 訂

線 關於本實施範例，藉由執行一快閃記憶體複合指令碼執 行該複合指令430包括直接從受保護的記憶體執行一快閃記 憶體複合1旨令碼。該快閃記憶體複合指令碼係儲存於一受 保護記憶體的位置’以建立對該快閃記憶體裝置而言更呈 彈性的介面。由於該介面允許以第二快閃記憶體複合指令 碼取代該快閃記憶體複合指令碼460而更具彈性。在正規作 業條件下，快閃記憶體裝置的設計已持續十年或更久，因 此該裝置可支援後續產品的作業系統。例如，各種個人數 位助理群已被製造超過十年，改變一精簡指令集（RI S C )曰 片成另一。該精簡指令集晶片的指令集範圍對管理儲存裝 置之媒體管理系統的設計有直接的影響’也對管理健存裝 置之最高效率的複合指令有直接的影響，例如該快閃記情 -21 -

565771 A7 R7 五、發明説明（19 ) 體裝置。因此，儲存於受保護記憶體的複合指令能藉由以 弟一快閃記憶體複合指令碼取代该快閃記憶體複合指令碼 460而週期性地更新或取代該複合指令。 現在參考圖4a與4d，輸出該複合指令的一結果450可適用 於確認該媒體管理系統，指示該複合指令已被執行。當正 在執行一複合指令，該媒體管理系統能執行其他的任務， 因此在執行該複合指令（445)之後’輸出一狀態之前，該複 合指令傳輸的參考與複合指令的一結果，能被應用於該快 二 閃3己憶體裝置的輸出。一旦輸出該狀態，該複合指令傳輸 的結果與參考能由該媒體管理系統所擷取。 於替代的實施例中，能設計用以該快閃記憶體裝置的新 實體介面。因為有多參數平行輸入此些實施例，所以能更 快速地傳輸與接收複合指令。例如，能設計該複合指令，_ 使該快閃記憶體裝置能在媒體管理系統的第一傳輸時，啟 動一複合指令。因此，該快閃記憶體裝置能完成該複合指二 令，而不會因多傳輸而引起延遲。設計該實體介面允許在 第一傳輸時啟動一個以上的複合指令，或者最佳化該介面 空間的使用，爭取減少因傳輸指令與資料往返該媒體管理 系統所引起的延遲時間。 .....^广、似·，丨叫丨，入°人。丨白％用辦的實體介面時 能與標準介面保持相容，而提供更多的好處。例如，能在快閃 έ己憶體裝置未來插腳保留區增加一組新的插腳。所辦加的插胎 能夠與該標準介面平行作更多的輸入。、、 ^ ^ 田使用新的插腳 傳輸一複合指令給快閃記憶體裝置時，該快 才於閃圮憶體裝置能 -22- 20565771 A7 B7 句偵測或則另一選擇係設定使用該附加插腳。該附加 插腳，夠傳輪該複合指令一或更多的參數，因而減少傳 ^的h間。當傳回該複合指令的結果時’戶斤減少的傳輸 才間也月匕H現。隨著指令的快速傳輸，該快閃記憶體裝 置能啟動該複合指令，伴隨起因於該傳輸的較小延遲。 该媒體管理系統由於能更快速地啟動其他的任務，所以 也能貫現該減少的傳輸時間。 現在參考圖5，顯示本發明的一可讀取機器媒體實施例。- 可視取機為媒體包括由一機器，以可讀取形式提供資訊 的任何機械裝置，能執行於此所描述的功能。例如，一可 讀取機器媒體可包括唯讀記憶體（R〇M);隨機存取記憶體 (RAM);磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置 ;電子，光學，聲學或其它形式的傳播信號（例如，載波、二 紅外線信號、數位信號，等等）；等等···。本發明的許一 多實施例根據該機器的設計，可包括超過一個以上的可讀 取機器媒體。 5玄可璜取機器媒體實施例包括包含代碼的可讀取機器媒 體5 0 0 ’當接收一複合指令5 1 〇執行完成時，藉由執行一快 閃5己i思體複合指令碼執行該複合指令5 3 0，而且輸出該複合 指令的一結果550。接收一複合指令5 1〇可被設計來監控該 指令輸入’用以指示來自該媒體管理系統的指令傳輸的改 變。接收一複合指令5 10可包括接收具有一些可變參數的一， 複合指令5 1 5。該實施例包括一用以儲存複合指令直到該指 令被完成前的緩衝器。例如’該複合指令係由該媒體管理 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐)

裝 訂

線 565771 A7 — … _B7 五、發明説明（17^----—^ ’T、統所傳輸’而且由一碼執行控制器識別該複合指令。談 碼執:丁控制器能由快閃記憶體複合指令碼來決定有多少參 數與違複合指令相關，並儲存此些參數於一緩衝器，例如 ’-:進先出隨機存取記憶體佇列，直到該複合指令被處 理。當稭由執行一快閃記憶體複合指令碼執行該複合指5 D30。亥决閃，己憶體裝置能接收一具有參數的後續複合指八 ，並儲存該後續複合指令於該緩衝ϋ。藉由執行-快閃^己 憶體複合指令碼執行該複合指令530可包括執行-快閃記情〜， 體複合指令碼將該複合指令轉化為基本指令53 5，以及執^ 該基本指令碼來執行該基本指令54〇。於許多實施例中，執 行一快閃記憶體複合指令碼將該複合指令轉化為基本指令 53 5包括從該緩衝器轉化該具有參數的複合指令，玫置對應 的複合指令碼，並啟動該複合指令碼。許多實施例中，執 打該基本^指令碼來執行該基本指令54〇包括根據該快閃記憶〜 體複合指令碼執行一系列的基本指令，修改該緩衝器以指-不已執行該複合指令，而且移動該緩衝器的指標到一後續 複合指令。以此方法，該媒體管理系統可自由地執行其他 的任務，不需引動位於該快閃記憶體裝置的特定資料儲存 程序。例如，當一媒體管理系統從第二資料儲存裝置複製 資料，而該媒體管理系統執行該第二資料儲存裝置的讀取 時，本實施例可執行寫入一快閃記憶體。許多實施例中， §彳之泫第二資料儲存裝置所讀取的一複合指令與資料正儲 存於該隨機存取記憶體緩衝器時，繼續執行寫入快閃記憶 體。 ° -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公董）-----—-----—

裝 訂-

線 五、發明説明（22) 本實施例另外包括輸出該複合指令的一結果550。所輸出 結果的類型視複合指令的類型而定。例如，當在快閃—己e 體的位置找尋資料，輸出該複合指令的一結果55〇可包括輸 出一包含在該位置30th發生的資料位址，以及執行該複合 指令之後，輸出一狀態5 55。在另一方面，在一位置讀取^ 料時，執行該複合指令之後，輸出一狀態555可包括輸出對 應於從該位置所讀取之資料的資料，而且在執行該複合指 令之後，輸出一狀態5 5 5。於若干案例中，輸出資料進一步 包括解壓縮從該記憶體位置所讀取的資料。執行該複合指 々之後，輸出一狀態5 5 5可包括驅動一低輸出狀態來指示节 快閃記憶體複合指令碼已完成執行該複合指令，如同相關 的參數所規定的。 於若干替代的實施例中，該實施例可繼續接收參數，直 到一或更多的傳輸位元指示已接收最後的參數。許多實施 例中’該It某體管理系統可驅動一指令的低輸出來指示一指 令正在被傳輸，而且當最後的參數已被傳輸，則驅動一指 々的南輸出。許多此類的實施例包括使用多功能的輸入。 使用多功能的輸入可包括經由該指令輸入，接收一複合指 令參數’另外經由一快閃記憶體裝置的位址輸八/輸出與資 料輸入/輸出來接收一複合指令參數。此些實施例也能將各 自具有一些可變參數的複合指令複製到該緩衝器，當複合 指令開始’讓該快閃記憶體複合指令碼來決定前面複合指 令與後續複合指令之參數的結束位置。 -25- 本紙張尺度適财a a家標ifi(CNS) M規格x 297公寶)

Claims (1)

1. 565771 A8 B8 C8 D8 第0911〇5227號專利申請案 中文申請專利範圍替^本^92年10月） 申清專利祀圍 1 ·種用以增強快閃記憶體裝置之快閃記憶體介面之系統 ，包括： 一媒體管理系統；以及 快閃記憶、體裝置輕合到該媒體管理系統， 其包括： 快閃記憶體介面； 一碼執行控制器耦合到該快閃記憶體介面； :記：體陣列控制器耦合到碼執行控制器； ^憶體陣_合到該記憶體陣列控制器；以及 、、、隐體，其包括一耦合到該碼執行控制器的快閃 記憶體複合指令碼。 2. 申月專利範圍第!項之系統，其中該媒體管理系統 一位址輪出麵合到該快閃記憶體裝置； 一指令輸出耦合到該快閃記憶體裝置； 3. 資，輸入/輸出麵合到該快閃記憶體裝置；以及 狀心輸出耦合到該快閃記憶體裝置。 如申请專利範图笛1苔 么 括-驅動器，4:複4:，其中該媒體管理系統包 二類型的資料儲存;置:“以相同的格式傳輪給-第 4.如申請專利範圍黛！涵 > 么μ 括一咳媒I#总裡/ .....先，其中快閃記憶體介面包 …里糸統與-第二類型的資料儲存妒置公用 的互連附屬裝置。 仔展置a用 5 ·如申请專利範圍第1頂夕备μ .....先，其中該快閃記憶體裝置 -1 -

   、申請專利範園 6. 包括一多功能輸入。 如申請專利範圍第1項之系 包括： ’、 其中該碼執行控制器 -複合指令執行控制器耦 該快閃記憶體介面；以及 ^设δ碼，並且耦合到 一複合指令狀態輸出耦合 如申請專利範圍第㈤之系純咖介面。 包括·· 、、、先’其中該碼記憶體進 一啟動碼耦合到該碼執行控制器； ==令碼輕合到該瑪執行:制器； 一-快閃基，合到該碼執行控制器。 一種用以增強快閃記憶體 ，包括·· 罝之陕閃記憶體介面之裝 碼έ己憶體包括一 ,1½ pn Ur -, U决閃5己憶體複合指令碼； -碼執行控制器輕合到該碼記憶體；以及 快閃5己憶體介_合到該碼執行控制器。 如申請專利範圍第8項之裝置，進—步包括： j -記憶體陣列控制㈣合到該碼執二制器；以 A憶體陣列耦合到該記憶體陣列控制器。 i〇.如申請專利範圍第8項之裝置，其中該碼記憶體進 包括： 步 8. 9. 一啟動碼耦合到該碼執行控制器； 一基本指令碼耦合到該碼執行控制器； 一快閃基70碼耦合到該碼執行控制器。 置 及 步 -2- 565771 A8 B8 C8 D8 化修正 補充 六、申請專利範圍 1 1 ·如申請專利範圍第 保護的記憶體單元。 其中該碼記憶體包括3 12· 1: 了專利犯圍第8項之裝置，其中該碼執行控㈣ 該快閃記憶體到該複合碼’並且耦合至 料儲存裝置公用之格式與咖 稷合指令狀態輪出耦合到 13. 如申請專利範圍第8 甘-似立；| 包括： 、戒置，其中該快閃記憶體介3 輪出耦合到該碼執行控制器； —:2到該碼執行控制器； 二出輕合到該瑪執行控制器；以及 14 士 胃合到該碼執行控制器。 14. 如申鮰專利範圍第8項 包括-該媒體管理/其中該快閃記憶體介面 用的互連附屬裝置:、〜、—弟二類型的資料儲存裝置公 如申請專利範圍第8項之 包括-多功能輸入。、，/、中遠快閃記憶體介面 一:W裝置之怏閃記憶雜介面之方法 接收一複合指令； 以：由執行一快閃記憶體複合指令碼執行該複合指令； -3 X 297公釐）

   ⑽771 年/^%雙正 補充 申請專利範園 輪出該複合指令的一結果。 17二申請專利範圍第16項：方法，進一步包括 18 1憶體複合指令碼取代該快閃記憶體複合指令碼 8.如申請專利範圍第17項之方法，其中 =合指令碼取代該快閃記憶體複合指令碼包括選;: 19.Γϊ憶體ί合指令碼以執行一個以上的基本指令 °明專利範圍第16項之方法，：a中哕接收V 使用公用於第二類型儲存== 20. tut利範圍第16項之方法，其中該接收一複合指令 匕括接收一具有一些可變參數的複合指令。 21·如：請專利範圍第16項之方法，其中該藉由執行一 €憶體複合指令碼執行該複合指令包括·· 、 將該複合指令變化為基本指令；以及 執订该基本指令碼來執行該基本指令。 化 變 22.=Lt利範圍第21項之方法，其中將該複合指令變 括用一功率損耗恢復作業將該複合指令 化 變 23· 2=範圍第21項之方法，其令將該複合指令變 括用一程序中斷恢復作業將該複合指令 的 24·如=利範圍第16項之方法，其中該輪出複合指令 〜果包括執行複合指令之後，輪出-狀能。 25. -種包含指令之機器可讀取媒體，當由—機器所執行時 4- 本紙張尺姐财® s家標準(C^s) Μ規格公董） 、申請專利範圍 ，將導致該機器執行作業，包括： 接收一複合指令； 以^由執行—快閃記憶體複合指令碼執行該複合指令； 輸出該複合指令的一結果。 26. 27. 28· 29· 30· :::專利祀圍第25項之機器可讀取媒體，進一步包括 指令碼。 7碼取代该快閃記憶體複合 如申睛專利範圍第2 $ jg $诚t 一满人3… 械為可讀取媒體，其中該接收 禝5扎令包括接收使用公用 式的該複合指令。 用於第-類型儲存裝置的格 由 第25項之機器可讀取媒體，其中該接收 口曰α括接收一具有一些可變參數的複合指令 '申請專利範圍第25項之機器可讀取媒體，其中該藉 執仃：：閃記憶體複合指令碼執行該複合指令包括： 將该複合指令變化為基本指令；以及 執行該基本指令碼來執行該基本指令。 出：：f利靶圍第25項之機器可讀取媒體，其中該輸 狀：：指令的一結果包括執行複合指令之後，輸出一 ，，:以增強快閃記憶體裝置之快閃記憶體介面之裝置 快閃記憶體以接收一複合指令； 一快閃記憶體裳置控制器麵合該介面以執行相關於該 31. 冰5771 彳修正 補充

   申叫專利範圍 複合指令的代碼；以及 碼記憶體耦合該控制器以儲存相關於該複合指令的代 32· t申請專利範圍第31項之裝置，其中該控制器包括-結 3 。该復合指令與快閃基元碼的複合指令執行控制哭。 •=申請專利範圍第31項之裝置，其中該記憶體包;；_相 3關於該複合指令的快閃基元碼。 34.如=請專利範圍第31項之裝置，其中該介面包括與 35體官理系統通信的快閃記憶體介面。 ’、 裝 ，種用以增強快閃記憶體裝置之快閃記憶體介面之系統 包括· :媒體管理系統以存取具有一複合指令的快閃記憶 隨展置； 快閃記憶體以接收該複合指令； Φ 控制器耦合該介面以執行相關於該複合指代瑪 ;以及 記憶體耦合該控制器以儲存相關於該複合指令的代 石馬。 :明專利範圍第35項之系統，其中該媒體管理系統包 驅動為，冑该複合指♦與相關於該複合指令的代石馬 間的關聯性儲存於該記憶體中。 37·=請專利範圍第35項之;統，其中該媒體管理系統包 38」由=動器以存取具有該複合指令的快閃記憶體。 明專利靶圍第35項的系統，其中該控制器包栝， 本紙張尺^ -6 - 565771 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 複合指令執行控制器來結合該複合指令與快閃基元碼。 39·如申請專利範圍第35項之系統，其中該介面包括一與媒 體管理系統通信的快閃記憶體介面。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)