TWI353518B - - Google Patents

Description

1353518 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種提高反及閘快閃記憶體 Flash)的存取裝置與方法，提供在寫入反及閘快閃記憶體 時，將未滿一個資料頁的資料暫存於鏡射資料區中，以 減少反及閘快閃記憶體内區塊資料重複拷貝_備份和抹 除。 【先前技術】 般作業系統的存取方式，都是以節區(sect〇r)為最 基本單位，而大量資料的存取，則是以多個連續的節區 為單位，例如，串節(duster)。然而，反及閘快閃記憶體 (NAND Flash)的讀取(read)與寫入(write)的單位，是以資 料頁(page)為單位，一個資料頁的大小是以512 bytes為 倍數’例如 512 bytes、1024 bytes、2048 bytes、或 4096 bytes 等。 習知反及閘快閃記憶體係將記憶體分割為數個固定 的區塊(blockl -blockN)，每個區塊切割成數個大小相同的 資料頁(pagel-pageN)，一個資料頁中切割成多個節區(例 如’資料頁page3分配為4個節區(page3J_ page3—4)， 請參閱第-圖所示。其中’反及閘快閃記憶體的抹除 (erase)操作之基本單位是區塊(bl〇ck)，而輸入/輸出(讀取 資料/寫入資料)的操作單位則為資料頁，資料頁也是反及 5 1353518 閘快閃記‘it軸主記‘隨㈣散換的單位。 反及閘&閃5罐體是以資料頁為單位進行讀取和編 程(program)等操作；而抹除則是以區塊為單位。因此在 官理上也就以—個區塊為單位來做管理，當主控端(處理 器)在存取檔案資料時，以祕為單位。但是，節區並不 一定能與反及阶_記憶體畴取單位資料頁(page)對 齊(alignment)’尤其是在作寫入反及閘快閃記憶體的動作 時。 第二A圖為一範例，說明當區塊bi〇ckl内已經寫了 部份的資料頁(pagel-page3)與節區(page4_i與page4_2) 時，當一筆新的資料欲寫入反及閘快閃記憶體，並接續 舊的資料的位置，即新資料準備從區塊bk)cld的節區 page4_3開始寫入。第二B圖說明管理者必須將目前區 塊 blockl 的舊資料(pagel-page3、page4 1 與 page4 2)， 拷貝-備份(copy-back)到一個新的可用自由區塊b】〇ck2 中。第二C圖說明區塊block2的節區(page4__3)寫入2筆 新的資料。最後’並以新的區塊block2取代舊的區塊 blockl ’將舊的區塊blockl的資料抹除掉，才能再重新 寫入新的資料。由於快閃記憶體(flash)本身運作模式的特 性，也就是不能直接對反及閘快閃記憶體做直接覆寫的 動作。 6 雖然反及雜閃記㈣具❹項優點，但有兩項硬 體電氣上的限制，不能直接覆寫和抹除次數限制。而抹 除次數的限制方面’―般而言，反及開快閃記憶體抹除 次數為_〇〇二欠，抹除次數係依製造商而定。所以為 長反及閘决閃5己憶體的壽命，就得減少對反及間快閃 記憶體作抹除的動作。 【發明内容】 本發明提供-種提高反及閘快閃記憶體的存取裝置 與方法。本判提供在—概及驗閃記㈣的存取系 統中，在寫人反及閘快閃記憶體時，將未滿—個資料頁 的i料暫存於-鏡射資料區data area，中， 备下一筆寫入的資料是連續的線性位址時，可以等待整 個頁填滿—併儲存到原來的資料頁中。如此可以減少反 及閘快閃記憶體内區塊資料重複拷貝_備份和抹除，以延 長反及閘快閃記憶體的壽命。 本發明的裝置，其在存取鏡射資料區的資料時，主控 端之處理器(processor)可同時計算處理下一筆資料應當 儲存的最佳位置，以達到最有效率的方式 本發明之提高反及閘快閃記憶體的存取裝置包含至 少一個反及閘快閃記憶體、以及一鏡射資料區。主控端 之處理器將反及閘快閃記憶體之一區塊内的不滿—個資 料頁的資料，暫存於鏡射資料區中。當欲寫人至少—個 Bp區的新資料時，其係接續於前-筆資料的位址時，則 將新的資料接續寫入鏡射資料區内，當鏡射資料區内寫 ’高-個資料頁的資料時，再寫入區塊内的資料頁中。 兹配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範 圍，將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。 【實施方式】 第三圖係本發明之一實施範例，說明提高反及閘快 閃記憶體的存取裝置的一個示意圖。參考第三圖，此反 及閘快閃記憶體存取裝置主要包括至少一個反及閘快閃 記憶體1、以及一鏡射資料區(_八)3。其中，反及閘快 閃δ己憶體切割為多個存取區塊(bi〇ck丨_bi〇ckN)，每一區塊 分配多個資料頁，每一資料頁中再分配多個節區 (sector)。鏡射資料區3係可以為硬體模組，如隨機存取 記憶體(Random Access Memory，RAM)，或是軟體的緩 衝區(buffer·)，而鏡射資料區3的大小係至少為反及閘快 閃記憶體内的一資料頁的大小。 處理器5用以控制反及閘快閃記憶體丨與鏡射資料 區3的資料存取。處理器5將反及閘快閃記憶體之一區 塊内的不滿一個資料頁的資料，暫存於鏡射資料區3 中。當寫入至少一個節區的新資料時，其係接續於前一 筆資料的位址時，則將新的資料接續寫入鏡射資料區 内，當鏡射資料區内寫滿一個資料頁的資料時，再寫入 區塊内的資料頁中。 值得一提的是’當在存取鏡射資料區3的資料時’ 資料流(data stream)與指令流(c〇mmand stream)是可以平 行工作，因此，處理器5可以獨立計算處理下一筆資料 應當儲存的最佳位置，以達到最有效率的方式。 以下將以兩個工作範例來加以說明： 第四A圖為一工作範例(working example)，說明處理 器5將區塊中不滿一個資料頁的資料暫存於鏡射資料區 中。參考第四A圖’區塊blockl内的每一資料頁 (pagel-page9)分別切割為4個節區(sect〇r)，每一節區大 小為512 bytes ’每一資料頁大小為2K bytes ;鏡射資料 區3的大小等於一資料頁的大小2K bytes，且分配為4 個節區(M1-M4) ’每一個節區(M1_M4)的大小為512 bytes。當區塊blockl内的儲存資料為5 Kbytes，其位址 位於資料頁pagel、师2、與節區(page3J、page3_2) 申。其中，處理器5將不滿—個資料頁(师3)的節區資 料(page3」、page3_暫細_鏡難舰3的節區 (Ml 與 M2)中。 第四B圖說明當欲寫人2個節區的新資料時，其係 接續於舊的節區資料(page3J、page3_2)的位置時，則將 新的資料接續寫入鏡射資料區3的節區(M3與M4)内。 當鏡射資料區3内寫滿一個資料頁的資料時，再寫入區 塊blockl内的資料頁(page3)中，請參閱第四c圖。 第五圖為另一工作範例，接續說明上述的工作範例 中，人寫入的新資料大於2個節區時，則將新資料中 前2個節區資料暫存於鏡射資料區，然後，寫入區塊 blockl内的資料頁(page3)中，而剩餘的資料則接續從區 塊blockl的資料頁(page4)中寫入，當寫入的資料中有不 滿一個資料頁的大小，例如，原本要儲存於節區page6J 的資料，處理器5同樣的將有不滿一個資料頁的節區 page6_l資料暫存於鏡射資料區的節區mi中。 上述的兩個工作範例中，若新的資料與舊的資料不 是連續的線性位址時，則在新資料寫入反及閘快閃記憶 體時’將鏡射資料區的資料(Ml與M2)回存至區塊bbckl 節區（page3—卜page3—2)中。如此，並不會影響原來資 料的正4性以及存取的效率。 第六圖為本發明提高反及閘快閃記憶體的存取方法 的一個工作流程圖。判斷一區塊内是否有不滿一個資料 頁的資料内容，如步驟6〇1所示。是的話，處理器將不 滿一個資料頁的資料内容則暫存於鏡射資料區内，如步 1353518 驟602示。當欲寫入—新的資料，判斷新資料的位址是 否接續舊的資料’如步戰⑽示^是的話，新資料接續 寫入鏡射資料區内’如步驟6G4示。當鏡射資料區内寫 滿-個資料頁的資料時，再寫人區塊内的原來資料頁 中，如步驟605示。 上述的步驟603中，當新的資料位址並無接續舊的 貝料位址時，則將鏡射資料區内資料存回原來的資料頁 中，並直接對反及閘快閃記憶體寫入新的資料，如步驟 605所示。 惟，以上所述者，僅為發明之最佳實施例而已，當不 能依此限定本發明實施之範圍，即大凡一本發明申請專 利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵 蓋之範圍内。 1353518 【圖式簡單說明】 第一圖為一示意圖，說明習知反及閘快閃記憶體的分配。 第一 A圖為—範例，說明一新資料準備寫入區塊的節區 中。 第二B圓說明一區塊的舊資料，拷貝_備份到一個新的可 用自由區塊的一個示意圖。 第二C圖說明寫入2筆新的資料至區塊的一個示意圖。 第二圖為本發明之一實施範例，說明一種反及閘快閃記 憶體存取裝置的一個示意圖。 第四A圖為一工作範例，說明處理器將區塊中不滿一個資 料頁的資料暫存於鏡射資料區中。 第四B圖說明將新的資料接續寫入鏡射資料區的節區内的 一個示意圖。 第四C圖說明鏡射資料區内寫滿一個資料頁的資料，寫回 區塊的一個示意圖。 第五圖為另一工作範例，說明當寫入的新資料大於2個 節區時的一個示意圖。 第六圖為本發明一種反及閘快閃記憶體存取方法的一個 工作流程。 【主要元件符號說明】 blockl-blockN 區塊 pageΙ-pageN 資料頁 page3_l-page3_4資料頁的節區 12 1353518

1反及閘快閃記憶體 3鏡射資料區 5處理器 M1-M4鏡射資料區内的節區 601-606步驟流程 13

Claims (1)

1353518 十、申請專利範圍： [^和丨日修正本 1· 一種提高反及閘快閃記憶體(NAND Flash)的存取裝 置，該裝置至少包含： 至少一個反及閘快閃記憶體，每一該反及閘快閃記憶 體切割為多個存取區塊(b丨ock)，每一該區塊分配多個 資料頁(page)，每一該資料頁中再分配多個節區 (sector);以及 一鏡射資料區； 其中，當一區塊内的部分資料不滿一資料頁時，將不 滿該資料頁的資料暫存於該鏡射資料區中；當欲寫入 至少一個節區的新資料，其係接續於前一筆資料的位 置時’則將新的資料接續寫入該鏡射資料區内，當該 鏡射資料區内寫滿一個資料頁的資料時，再寫入該區 塊内的該資料頁中。 2.如申請專利範圍第1項所述之提高反及閘快閃記憶體 的存取裝置，其中每一該反及閘快閃記憶體與該鏡射 資料區的存取動作係由一處理器所控制。 3·如申請專利範圍第1項所述之提高反及閘快閃記憶體 •的存取裝置，其中該鏡射資料區係為硬體模組之隨機 存取記憶體(RAM)。 4.如申請專利範圍第1項所述之提高反及閘快閃記憶體 的存取裝置，其中該鏡射資料區係為軟體緩衝區。 5·如申請專利範圍第1項所述之提高反及閘快閃記憶體 的存取裝置，其中該鏡射資料區大小係至少等於該資 14 1353518 料頁的大小。 6. 如申請專利範圍第1項所述之提高反及閘快閃記憶體 的存取裝置，其中新的資料與舊的資料不是連續的線 性位址時，則在新資料寫入該反及閘快閃記憶體時， 將該鏡射資料區的資料回存至該資料頁中。 7. —種提高反及閘快閃記憶體(NANr) nash)的存取方 法，其_該反及閘快閃記憶體切割為多個存取區塊， 每一該區塊分配多個資料頁，每一該資料頁中再分配 多個節區，該方法包含下列步驟： A. 判斷一區塊内是否有不滿一資料頁的資料内容； B. 是的話，將不滿一個資料頁的資料内容則暫存於_ 鏡射資料區内； C. 當欲寫入一新貝料時，判斷s玄新資料的位址是否接 續舊的資料； D. 是的話’該新資料接續寫入該鏡射資料區内；以及 E. 當該鏡射資料區内寫滿一個資料頁的資料時，再寫 入該區塊内的原來該資料頁中。 8. 如申請專利範圍第7項所述之提高反及閘快閃記憶體 的存取方法’其中該步驟C中，該新資料的位址並無 接續舊的資料時，將該鏡射資料區内資料存回原來的 該資料頁中，並直接對該反及閘快閃記憶體寫入該新 資料。 15