TWI355668B - - Google Patents

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1355668 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於儲存裝置，尤其更有關於伊 憶體儲存裝置。 裡陝閃纪 【先前技術】 L年來快閃記憶體（Flash mem ) 速，其於儲存裝置上之運用亦曰新月異，各==迅

Mem〇ry㈣）、隨身碟（Flash drive )之普及已: 下’然而隨著快閃記憶體之技:水:: 低，各广敞商亦開始投入大量資源研上記 ( Solid-State Disk,SSD ) ^ 係為以快閃記憶體做儲存媒體之純電子式硬磾機1 S] 舊保有快閃記憶體存取速度快、低耗2硬·，而以 量輕、低震動與耐震動等特性，二低發熱量、1 無法勝任之Λ 於傳統磁性硬碟木 潛力。兄中，甚至具有取代傳統磁性硬碟機々 快閃記憶體本身具有一明蹲 -定限制，係對應於其抹除二壽命“ ::己憶體之可抹除次數因製造廠商之不同而略：出目⑽ 資：在10萬次左右，且抹除次數 二千 :料越不穩定。因此，若不能延長快閃記:=f之 命，將會為制快億體 t=用哥 置換成本。而以卜、+. β π 子戒置產生極大的限制及 上边之固態硬碟為例，若用以儲存作業系 1355668 統（Operating SyStem，OS )，則其資料 將比沒有儲存0S之儲存裝置例如取量及傳輪量又 上許多，抹除次數亦會增加，因此，碟、記憶卡）大 製程尚未有突破性進步的前提下， 快閃記憶體的硬體 之儲存方法’才能有效將抹除次數降到Z改良現已存在 體之運用更為寬廣且不受限制。 低，使快閃記憶 快閃記憶體的最小單位是頁面（p 成一個區塊（胸k)。而對快閃記憶體面組 皆是以頁面為單位，而抹除則是以區塊為c買取 體卜著名之特色，即是寫人前抹除（Em e、閃⑽ 喊〇 只有被抹除過的空白區塊 可被寫入新的資料。 /、Μ 4的頁面才 當 係 該 “口的快閃記憶體儲存裳置儲存方法如圖 叫諸存裝置接收到-由外部主機所傳送之儲存指令時 同時接收到一邏輯區塊位址（LBA ) 7 夕V b i 1 ) ，士卜g本 :存裝置藉由一邏輯與實體位址對應表單（匕㈣t〇 =r=eL2PTable)，尋找出該儲存裝置内之一快閃記 “ ’其内部對應於該LBA之實體區塊位址（犯） =將對應至該LBA之區塊當做舊區塊，並找到—個空白 =區塊（S13) ’先執行第一次反向複製“-back) 4如下述）（S14)，接著將該主機傳送過來的資料寫 入該新區塊後（S15 )，再執行第二次. (S16 )。當新區塊寫入完畢後，即修改該表單 (S17 )，使該LBA對應至該新區塊，接著將該舊區塊抹 1355668 除:使其，為一空白之區塊（sl8)，以便後續其它資料 之儲存。最後，判斷該主機欲傳輪之資料是否全部傳送完 畢，直到全部資料皆傳送完畢為止，始可停止。（si9 ^ 例如’-區塊具有64個頁面，而該儲存裝置所接收之 LBA ’係對應至該快閃記憶體中之區塊1〇内的頁面u到頁 面42。該儲存襄置係先於該快閃記憶體中找到一個完全空 白之新區塊’例如區塊100，此時，因為該儲存裝置無： •判斷該區塊10中之頁面〇至頁面1〇是否存有資料，故，需 先進行第-次Copy back ’即將該區塊10内之頁面〇至頁： 0内之資料’複製至该區塊100之頁面〇至頁面内。複 .製完畢後，再將主機傳幸命過來的資料，寫人該區塊⑽内 之頁面11至頁面42的位置。接著，因該儲存裝置亦無法判 斷該區塊10内之頁面43至頁面63内是否存有資料，故需進 行第二次的Copy back，將該區塊10内之頁㈣至頁面的内 =資料，寫入該區塊1〇〇内之頁面43至頁面63。而於寫入 _完畢後，將舊的區塊，即該區塊1〇抹除，成為一個完全空 白之新區塊，供後續其它資料寫入時運用。 工 上述之習知儲存方法具有一相當重大之缺點，使用該 種方法，只要寫入-筆資料至快閃記憶體，即需抹除—個 區塊一次，故將會使得快間記憶體之抹除次數嚴重浪費。 例如，若該儲存裝置先後收到三筆資料，分別對應至該快 閃記憶體内之區塊10的頁面n至頁面15、頁面16至頁面、 2〇，及頁面21至頁面26時，雖然該三筆資料係為連續性的 貝料，但因該三筆資料係分開傳送，故該儲存裝置並無法 !355668 得知該三筆資料係為連續 -一 —-干只 yl'T Tf 一 •焉 ，即需重覆執行上述夕、、ώ ίο 一 仏仃上述之机私二次，即，需先後抹 地 iL 二-Λ» · μ m … m 5¾ 入，因此 — ---a W，禹无设秣 示三個區塊，'三次。但因該三筆資料係為連續之資料，故 若能使該三筆連續資料循序寫入後再執行Co—，則口 需抹除H❹兩次抹除次數之浪f。而若 之連續性資料資料量非常大，則浪f掉的抹除次數即非 的可觀。 —有鑑於上述缺懷，本發明人仍潛心研究，終於規Μ -種儲存方法’可有效區分連續性資料與隨機資料並加以 儲存，徹底改善浪費快閃記憶體之抹除次數之現象。 【發明内容】 的’係在於提供-種快閃記憶體儲存 4置之貝㈣存方法’使一儲存裝置於寫入 判斷資料為連輕㈣錢機㈣，若料㈣—連= 之資料，且後面尚有接續之資料 = 反向複製（copyback)之動作，係於今箸：”後立刻做 你於5亥筆連續性資料全部 =完畢後再執行藉以避免該快閃記憶體之抹除次數之 為達上述目的，本發明係於一儲存裂置内之 中規劃-位址暫存區，用以儲存資 體 機儲？：筆料至該儲存裝置時，二過二 區判斷°亥筆資料是否為一連續資料的爱中一筆斗 表示該筆資料傳輪完畢後還有接續之第二資料：㈡資： 1355668 * S二，該筆第—資料存人該儲存裝置内之—快閃記 ^ =中％，立刻進行重整，而係等待該筆連續資料全部傳 輸完畢，再進行重整。 【實施方式】 詳細說明如 茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式 後。

百請參閱第二圖，係本發明之儲存裝置之架構圖，該 儲:子：置（"係主要包括一處理器（11)，一隨機存取 纪’丨思體（Random Access Mem〇ry，RAM )( ]2 )、一快閃記愤 體㈤S，m〇ry) (13) ’及-程式單元（14):其；Γ ί式單元（14 )係為—初體程式’儲存於該儲存裝置 (1 )内之一唯頃5己憶體（Read 〇★ Μ_城⑽）或該快 閃記憶體（13 )中，但不可加以限定。 次當：外部主機（2 )連接該儲存裝置（"，欲儲存 貪料至該儲存裝置（1 )時，該處理器（η)係、接收該主 機所發出之-贿指令及—邏輯區塊位址α〇_

Block Address,LBA )，該虚理哭、，！，、， ’茨爽理裔（11)收到該儲存指令後， 啟動該程式單元⑼，該程式單元（M)分析該筆資料 之資訊後’係透過該記憶體（12)内之該位址暫存區 (121 )中所儲存之各資料之資訊，將該筆資料以最合適 之方式，寫入該快閃記憶體（13)中，對應至該⑶ 體區塊位址。 第三圖為本發明之記憶體内部配置圖，該儲存裝置 13556½

(1 )内之該記憶體（RAM) ( 12)，其内部主要規割有 位址暫存區（121 )’.而該位址暫存區（mi )係可規 劃為複數由一 LBA攔位（12a )、一區段數攔位（12b ) 及一使用攔位（12c )所組成之表單，每一表單分別用以 對應一筆大小為一區段之資料。該LBA欄位（12& )係用 以儲存資料之LBA，該區段數攔位（12b )係儲存資料之 總區段數，而該使用攔位（12c )係用以儲用一判斷參 數’藉以判斷此一表單是否已被參考過。 ， 快閃§己憶體寫入的最小單位為頁面，而頁面之大小係 與半導體之顆粒大小有關，下述將以一頁面大小5ΐ2Β^α 為，nj好等於-個區段之大小，而區段即為電腦傳輸時 之最小單位。例如，當一第一資料被寫入時，該程式單元 (Μ )分析邊第一育料之資訊，發現該第一資料之為 100 ’總區段數為128，即於該記憶體（12)内之該位址 暫存區（m )内’新增一表單，將該筆資料之⑶:與總 區段數’寫人該表單中之服欄位（l2a )及區段數棚位 (Ub )，並將使用攔位（12c )設為〇。接著，當再有 一第二資料寫入，且該程式單元〇4)分析出該第1資料 凡A為228日t，因為上述第一資料之LBA為，而區 t數為128 ’即，該第-資料係由LBA100的位置開始，連 了 128 i ’而該第二資料之脱* 228，因此，該程 二早兀04 )即判斷該第二資料係為該第-資料之-後續 二料’亚在儲存與c〇pyback動作執行完成後，把對應至該 弟二貧料之表單’即該第—資料之表單内之使用攔位 (12c )設為 1， 收到該第—^ ㈣已被參考過’即’已接 搜料表。。 接續資料。下次搜尋動作開始，即不再 技如玄表早，藉以加快搜尋之動作。 +再 數，判斷ί之儲存方法，主要係藉由寫入資料之總區段 〈貝料疋否為一連續性資料之最後—筆 = = 續性資料之最後-筆，則表示該筆連；

待-它二此時即直接進行C。一而不再等 匕保件或指令，詳細說明如下。 傳輸明2力實驗過後，發現對電腦主機而言，在 ==:::::輸=度’每筆傳輸資料之總 J下述稱為一 g品界值（Threshold )。帷， 於不同的作業系統、或作業系統下之不同格式 同之臨界值，因此，該臨界值必須經由統計並校正來^不

方法係於一勃體内設置—變數，當該主機傳 = <貝抖日寸’該儲存裝置係得到該筆資料之咖及總區 段數’此時，係比較該變數與該筆資料之總區段數，若該 變數小於該總區段數’即表示該變數所記載之數值並非是 該系統下之-臨界值，即將該變數之數值更改為該總區段 數。而經過多次之校正之後，即會得到—穩定的臨界值。 但此僅為-較佳的實施方式’不加以限定。例如在微軟公 司的WmdowsXP作業系、统下使用32位元資料配置表…e

Mocation Tabie — 32bit，則2 )格式之主機下，每筆傳輸資料 之總區段數皆維持在128個區段；而在使用新的技術播案 系統（New Technology File System，NTFS )袼式之主機下，每 $ I!

Claims (1)

1355668 年~丨°月日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1. 一種快閃記憶體儲存裝置之資料儲存方法，係包括： a) 於一儲存裝置内之一記憶體内，規劃一位址暫存區， 该位址暫存區内部規劃為複數由一邏輯區塊位址 (Logical Block Address，LBA )欄位、一區段數欄位及一 使用攔位所組成之表單，該LBA攔位用以儲存資料之LBA， 該區段數攔位用以儲存資料之總區段數，而該使用攔位用 以儲存一判斷參數； b) —外部主機發出至少一具有一筆資料之一LBA及一 總區段數之儲存指令至該儲存裝置，並儲存於該位址暫存 區内； c) 藉由該筆資料之LBa及總區段數，判斷該筆資料是 否為一連續性資料之其中一筆； d) 若該筆資料為連續性資料之其中一筆，係更新該位 址暫存區中，對應於該筆資料之表單，並將該筆資料寫入 該儲存裝置内之一快閃記憶體内之空白區塊，等待該連續 性資料全部寫入後’再執行反向複製； e) 若该筆資料並非一連續性資料之其中一筆，係於該 筆資料寫入該快閃記憶體内之空白區塊後即進行反向複製； f) ‘ 4儲存裝置之硬體條件符合，或收到該外部主機 之控制指令時，對該快閃記憶體執行反向複製。 2. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存方法，其中步驟 f中，係於έ玄外部主機發出反向複製指令時對該快閃記 憶體執行反向複製。 20 年丨’〇月（!曰修正替換買 年丨’〇月（!曰修正替換買 ，其中步驟 資料之存放 ，其中步驟 資料超過預 ，其中步驟 ，其中步驟 資料被進行 ，其中該步 3.如申請專利範圍第1項所述之資料財、、 f中之該硬體條件，係於該快閃記憶法 時間超出預設值時符合。 ^内之 4·如申請專概E第U騎述之:#料储 f中之該硬錄件，胁該㈣記 之 設之數量時符合。 Μ之 5·如申請專利範圍第丨項所述之:#料儲存方法 f中之該硬體條件，係於斷電時符合。/ 6.如申請專利範圍第丨項所述之:#料; j中之該硬體條件，係於該快閃記憶體内之 讀取、修改、搜尋或管理等等動作時符人。 入如申請專利範圍第i項所述之資料儲存綠 驟c係包括下列步驟： ' cl)判斷該外部主機所傳送之該筆資料之總區段數， 是否符合一臨界值； C2)於步驟cl之後’搜尋該位址暫存區内是否具有對 應於該筆資料之LBA之一第一表單。 8,如申請專利範圍第7項所述之資料儲存方法，其中該步 驟d係包括下列步驟： dl)若該筆資料之總區段數符合該臨界值，且該位址 暫存區内具有對應於該筆資料之LBA之第一表單， 即新增一第二表單，將該筆資料之LBA存入該第 二表單之LBA攔位’總區段數存入該第二表單之 區段數欄位，並將該第二表單之使用襴位設為〇 ; j010年（β月化 d2)於步驟dl之後，將對應於該筆資料之LBA之該第 —表單，其内部之使用欄位修改為1，藉以表示 該第一表單已被參考過，下次搜尋時將不再參考； d3)於步驟d2之後’將該筆資料寫入該儲存裝置内之 —快閃記憶體中，該筆資料所參考之該第一表單 所對應之資料所在之區塊； d4)若έ亥筆資料之總區段數符合該臨界值，但該位址 暫存區内不具有對應於該筆資料之LBA之第一表 單，即於該位址暫存區内新增一第三表單，將該 筆資料之LBA存入該第三表單之lba欄位，總區 #又數存入邊第二表單之區段數攔位，並將該第三 表單之使用欄位設為0; d5)於步驟私之後，於該快閃記憶體中，搜尋一已被 抹除過之空白區塊，將該筆資料寫入； 你）若該筆資料之總區段數不符合該臨界值，但該位 址暫存區内具有對應於該筆資料之lba之第一表 單，即新增一第四表單，將該筆資料之LBA存入 該第四表單之LBA欄位，總區段數存入該第四表 單之區段數欄位，並將該第四表單之使用攔位設 為0 ; d7)於步驟此之後’將對應於該筆資料之LBA之該第 —表單，其内部之使用攔位修改為i ; 8)於步.驟d7之後’將该筆資料寫入該快閃記憶體中， δ亥筆資料所參考之該第一表單所對應之資料所在 22 " 1355668

必）於步驟cJ8之後，對該快閃記憶體執行反向複製。 - 9.如申請專利範圍第7項所述之資料儲存方法，其中該步 驟e係包括下列步驟： el)右该筆資料不符合該臨界值，且該位址暫存區内 亦不具有對應於該筆資料之LBA之第一表單’即 於該儲存裝置内之一快閃記憶體中，搜尋一空白 之新區塊’將該筆資料寫入； 切於步驟ei之後’對該快閃記憶體執行反向複製。 _ 1〇·如申請專利範圍第7項所述之資料儲存方法，其中步驟 ^之後更包括-步驟c3 ··若該筆資料之總區段數大於該 臨界值’係將該臨界值之數值更改為該筆資料之總區段 數之數值，藉以校正該臨界值。 11. 如申請專利範圍第7項所述之資料儲存方法，其中步驟 :中之该臨界值，於使用微軟公司之作業 系統之32位元資料配置表（FileA1I〇cati〇nTable —3顺， FAT32 )格式之主機下，係為⑶區段。 籲 12. 如申請專利範圍第7項所述之資料儲存方法，其中步驟 :中之該臨界值’於使用微軟公司之WindowsXP作業 系統之新的技術標案系統（NewTeehnGbgyFneSys她， NTFS )格式之主機下，係為64區段。 13. -種㈣儲縣置之資料儲存方法，係包括： a)-儲存裝置接收來自—外部主機所發出之複數儲存 指令，該些儲存指令相包括—邏難塊紐（丨 1355668 1〜年月U曰修正替換頁 . Block Address，LBA )及一總區段數； _ b)儲存該些儲存指令之LBA及總區段數； c)依該些儲存指令之LB A及總區段數判斷該些儲存指 令為一連續資料之儲存指令或一隨機資料之储存指令； Φ依該連續資料之儲存指令將該連續資料以不執行反 向複製的方式逐一寫入該儲存裝置内之一記憶體内。-14·如申請專利範圍第13項所述之資料儲存方法，尚包括： • 於該記憶體内之一位址暫存區儲存該些儲存指令之LBA 及總區段數。 •如申凊專利範圍第13項所述之資料儲存方法，尚包括： 依該些儲存指令之總區段數計算出一最大總區段數，據 以判斷該些儲存指令中包含該連續資料之儲存指令。 24 1355668 開始 ” f ~ I ....

S21^^收到一儲存指令及一LBA

第四圖A 1355668 _—· a k nmm

第四圖B 第>%頁 13.55668

第 頁 13-55668

第頁 第七圖B