TWI381391B - 可自我檢測使用狀態的儲存裝置及其檢測方法 - Google Patents

Description

可自我檢測使用狀態的儲存裝置及其檢測方法

本發明是有關於一種使用狀態的檢測方法，且特別是有關於一種儲存裝置的使用狀態檢測方法。

非揮發性記憶體在不提供電能的狀態下，依然可以長時間的儲存記憶資料，因此隨著科技產品的普及化，許多種類的非揮發性記憶體已經被應用在各式各樣的產品上，例如唯讀記憶體(ROM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)、電能抹除寫入唯讀記憶體(EEPROM)以及快閃記憶體(Flash Memory)。此外，磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)、相變化記憶體(PRAM)、強介電記憶體(FeRAM)等非揮發性記憶體也已經小量商品化。目前快閃記憶體因為有防震、低耗電、體積小、重量輕，存取速度快等吸引人的特性，所以常應用於電腦設備，例如網路盒、螢幕、記憶卡的寫入系統以及電腦的輸入/輸出系統。

非揮發性記憶體中，如快閃記憶體其儲存區域包含許多區塊，用來儲存記憶資料。而這些記憶體區塊，可以利用陣列的方式排列，因此又可以稱為記憶體區塊陣列，且每一記憶體區塊都具有一定容量的儲存空間。而由於記憶體在操作過程中，會利用電性來達成寫入、讀取與抹除的機制，因此記憶體在操作一段時間後，會有一些位元發生錯誤，而這些發生錯誤的位元可以被稱為錯誤位元。在習知的技術中，當發現記憶體區塊中出現錯誤位元時，可以利用位 元校正的方式來校正錯誤位元，並且將校正過後的錯誤位元標示為錯誤校正位元或是錯誤校正碼(Error Correct Code，簡稱ECC)。

習知之記憶體區塊管理方法便是根據記憶體區塊中錯誤校正碼之數目來判斷。例如快閃記憶體便是將其記憶體區塊的位址分為正常區域與失能區域。當判斷一記憶體區塊的錯誤位校正元的數目低於一預設值(N-Bit ECC；N大於等於1)時，可以將此記憶體區塊的位址放置(如歸類)在正常區塊區域中。藉此，快閃記憶體就可以對正常區塊區域中記載的記憶體區塊位址所對應的記憶體區塊正常地進行資料的寫入與讀取。相對地，當判斷一記憶體區塊中的錯誤校正位元的數目高於預設值，代表此記憶體區塊在儲存資料時發生錯誤的機率會很高。因此，便將此記憶體區塊的位址放置在失能區塊區域，使得下次在儲存資料時，不會再儲存到位在失能區塊區域中記載的記憶體區塊位址所對應的記憶體區塊。當失能區塊區域沒有可用的空間時，則快閃記憶體將會被鎖住，而無法正常寫入新的資料。

一般而論，在一快閃記憶體儲存裝置中，有愈多的記憶體區塊出現錯誤校正位元，代表此快閃記憶體儲存裝置的使用狀態愈低。然而，一般使用者是無法獲得儲存裝置的使用狀態資訊。

因此，本發明提供一種儲存裝置的使用狀態檢測方法，可以讓使用者了解其儲存裝置的使用狀態。

另外，本發明提供一種具有自我使用狀態檢測功能的儲存裝置，具有多個儲存區域(即位址表；block table)。

本發明提供一種儲存裝置的使用狀態檢測方法，包括在儲存裝置中提供多個記憶體區塊。另外，本發明也可以在儲存裝置中提供多個儲存區域。其中，每一儲存區域可以儲存具有相同校正位元數的記憶體區塊的位址。此外，本發明也可以對每一儲存區域設定對應的權值，並且依據每一記憶體區塊的位址所在之儲存區域的位置，而計算儲存裝置的使用狀態。

在本發明之一實施例中，計算使用狀態步驟可以包括將儲存裝置中記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值，而獲得一理想值。另外，將每一儲存區域內所放置之記憶體區塊的位址的數目，乘以各儲存區域所對應的權值，而獲得多個第一子運算值，並且加總所有的子運算值而獲得一實際值。藉此，將實際值除以理想值就可以獲得使用狀態。

在本發明之一實施例中，也可以在儲存裝置於出廠前，針對每個記憶體區塊的原始設定值，與其記憶體區塊位址所在之儲存區域相對應的權值而獲得一初始值。另外，將每一儲存區域內所放置之記憶體區塊的位址的數目，乘以各儲存區域所對應的權值，而獲得多個第一子運算值，並且加總所有的子運算值而獲得一實際值。藉此，將實際值除以初始值而獲得使用狀態。

另外，本發明也可以偵測每一記憶體區塊的位址被進行抹除或寫入的次數，而獲得多個抹寫值。

在本發明另一實施例中，上述獲得使用狀態的步驟，也包括將該些記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值，並乘以預設值而獲得一理想值。當每次進行抹除或寫入操作時，依據每一記憶體區塊的位址所在之儲存區域所對應的權值，而獲得多個記錄值。分別將每一記憶體區塊的位址之不同記錄值與對應的權值相乘後再加總，而獲得多個第二子運算值，並且加總該些第二子運算值而獲得該實際值。藉此，將實際值除以理想值就可以獲得儲存裝置之使用狀態。另外，在儲存裝置於出廠前針對每個記憶體區塊的原始設定值，與其記憶體區塊位址所在之儲存區域相對應的權值而獲得一初始值。將實際值除以初始值就可以獲得儲存裝置的使用狀態。

在本發明一實施例中，上述之儲存區域具有不同的資料存取優先權，其權值愈高的儲存區域所放置的記憶體區塊位址具有愈高的資料存取優先權。另外，具有愈少錯誤校正位元的記憶體區塊的位址，會被存放在具有愈高權值的儲存區域中。

在本發明另一實施例中，上述使用狀態檢測方法，其中儲存裝置為非揮發性記憶體，且該非揮發性記憶體可以為快閃記憶體。

從另一觀點來看，本發明提供一種具有自我使用狀態檢測功能的儲存裝置，包括多個儲存區域、多個記憶體區塊、多個記憶體區塊的位址與使用狀態檢測單元。儲存區域分別具有對應的權值，記憶體區塊用以儲存資料，而具 有相同錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址將被放置在相同的儲存區域中。使用狀態檢測單元則根據每一儲存區域中存放記憶體區塊的位址數目和各儲存區域所對應的權值，計算出儲存裝置的使用狀態。

在本發明一實施例中，上述之儲存區域可以分為多數個正常儲存區域與一失能區塊區域。正常儲存區域內所存放的記憶體區塊的位址所具有的錯誤校正位元數目，都不大於一預設位元。而失能區塊區域內所存放的記憶體區塊的位址所具有的錯誤校正位元數目都大於預設位元值。因此待存放在儲存裝置中的資料不考慮存放在失能區塊區域中。

由於本發明可以根據儲存區域中，記憶體區塊的位址之數目和各儲存區域對應的權值所算出的實際值來和初始值/理想值比較，而計算出儲存裝置的使用狀態，讓使用者了解儲存裝置的使用狀態。另外，本發明也可以偵測寫入與抹除的操作次數，以抹寫值算出的實際值再和理想值比較，因此使用者可以藉由計算出的結果，清楚的了解操作時儲存裝置的使用狀態。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種具有使用狀態檢測功能的儲存裝置內部功能方塊圖。請參照圖 1，本發明所提供的儲存裝置100，如一快閃記憶體儲存裝置，可以包括使用狀態檢測單元102、記憶體區塊104、106、108、多個儲存區域110、112、114、116、118、和120，以及記憶體區塊的位址122、124、126、128、130、132、134、136、138和140。其中，使用狀態檢測單元102可以耦接所有的儲存區域110、112、114、116、118、和120。另外，每一記憶體區塊的位址122、124、126、128、130、132、134、136、138和140可以存放在對應的儲存區域中。

記憶體區塊104、106和108用以儲存資料，而具有相同錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址將被放置在相同的儲存區域中。例如，區域區塊110中所存放的記憶體區塊的位址122、124和126，皆具有0位元的錯誤校正位元；而記憶體區塊的位址128具有1位元的錯誤校正位元，所以被置於儲存區域112中。儲存區域則根據其不同的錯誤校正位元而被設定對應的權值。在本實施例中，錯誤校正位元愈低則權值可以設定愈高，且權值越高的儲存區域可以具有愈高的資料存取優先權。因此，由於儲存區域110其錯誤校正位元為最低，因此設定其權值可以設為最高，例如是5，而其餘以此類推。所以使用狀態檢測單元102可依據該儲存區域中存放記憶體區塊的位址的數目和各該儲存區域所對應的權值，而計算出該儲存裝置的使用狀態。

雖然在本實施例中，每一儲存區域都有對應的權值，然而並不是用來限定本發明。本領域具有通常知識者當 知，儲存區域的權值可以依據實際的狀況而決定。

另外，於本實施例中，儲存區域可以分為正常儲存區域110、112、114、116和118，以及失能區塊區域120。正常儲存區域110、112、114、116和118其儲存區域內記憶體區塊的位址，例如記憶體區塊的位址122、124、126、128、130、132、134、136、138，其所具有的錯誤校正位元數目，都不大於一預設值，例如是4。相對地，失能區塊區域120其儲存區域內記憶體區塊的位址140所具有的錯誤校正位元數目，則大於預設值，以致於待存放在該儲存裝置中的資料不考慮存放在該失能區塊區域120內記憶體區塊的位址140。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種使用狀態檢測方法之步驟流程圖。圖3A繪示為依照本發明之一較佳實施例的錯誤位元統計表。請合併參照圖2與圖3A，當使用狀態檢測單元102要計算儲存裝置之使用狀態時，可以如步驟S202所述，計算儲存裝置使用狀態之理想值。理想值之計算方法為，可以將儲存裝置內之記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值。例如圖3A中，記憶體區塊的位址122、124、126、128、130、132、134、136、138和140的總數為10。假設，在理想的狀況下，所有的記憶體區塊的位址都沒有錯誤校正位元。因此將所有記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值，例如是5，則獲得理想值50。

接著進行使用狀態實際值的計算，如步驟S204所述， 計算每一儲存區域之子運算值。在本實施例中，計算各儲存區域之子運算值的步驟，是將每一儲存區域內所放置之記憶體區塊的位址的數目乘以各該儲存區域所對應的權值。如圖3A所示，儲存區域110其權值假設是5，而有3個記憶體區塊的位址122，124及126儲存在其內，因此儲存區域110之子運算值即為3*5=15。另外，儲存區域112其權值假設是4，並且內有1個記憶體區塊的位址128，因此其子運算值為1*4=4。以此類推，儲存區域114、116、118與120之子運算值分別為6、2、2以及0。

計算完各儲存區域之子運算值後，可以如步驟S206所述，加總所有子運算值而獲得實際值。因此，將以上的子運算值15、4、6、2、2、0相加後，可以獲得實際值為29。接著，如步驟S208所述，將實際值除以理想值就可以得到相關儲存裝置的使用狀態。從以上可知，本實施例中之儲存裝置的實際值為29，而理想值則是50，因此所以本實施例中之儲存裝置之使用狀態為29÷50=58%。

另外，裝置之使用狀態除了可以如上述實際值與理想值來計算。本實施例也可以藉由實際值與初始值(initial value)來計算儲存裝置之使用狀態。所謂初始值可以算是產品剛出廠時的真正值，由於產品會受到環境或是製程的影響，所以初始值會比理想值低。因此，在本實施例中假設此儲存裝置於出廠前針對每個記憶體區塊的原始設定值，與其記憶體區塊位址所在之儲存區域相對應的權值而獲得一初始值，詳細說明請參照圖3B與下列敘述。圖3B繪示為依 照本發明之一較佳實施例之產品出廠前的錯誤校正位元統計圖，若是理想的狀況下，記憶區塊的位址應該全部都位於儲存區域110。但是由於製程或是環境的影響，部分記憶區塊的位址會有錯誤校正位元的產生，如圖3B之記憶區塊的位址130、132與140。因此，分別將儲存區域所對應的權值乘上該儲存區域內之記憶區塊的位址個數，在將所有計算後的值相加，便可以得到初使值。所以，初始值則為6*5+4*2+3*1=45，而儲存裝置的使用狀態則為實際值除以初始值可得29÷45=64.4%。

圖4繪示為依照本發明另一實施例之使用狀態檢測方法步驟流程圖，圖5繪示為依照本發明另一實施例之記憶體區塊的位址操作時的錯誤校正位元統計表。請合併參照圖4和圖5，本實施所提供的使用狀態檢測方法，可以如上一實施例般，先計算儲存裝置使用狀態之理想值，就如步驟S402所述。本實施例中的理想值計算步驟，可以將儲存裝置中記憶體區塊的位址總數乘以最高的權值，並乘以操作次數預設值而獲得一理想值。其中，上述之操作次數預設值即為寫入與抹除之總操作次數。如本實施例圖5中，儲存裝置具有記憶體區塊的位址A、B、C、D，而每個記憶體區塊的位址假設共有5次的總操作次數，因此操作次數預設值等於5。另外，本實施例之最高權值設定為5，因此本實施例之儲存裝置的理想值為4*5*5=100。

接著如步驟S404，在每次進行抹除或寫入操作時，紀錄每一記憶體區塊的位址所在之儲存區域所對應的權值， 而獲得多個紀錄值。以下以記憶體區塊的位址A為例來敘述步驟S404，假設記憶體區塊的位址A在最近5次的抹寫操作過程中，分別有2次0位元的錯誤校正位元的紀錄，並且還各有1次的1位元、2位元與3位元錯誤校正位元的紀錄。因此，依據校正位元的位元數，記憶體區塊的位址A在每次進行抹寫操作時都會被存放在對應的儲存區域中。其中，每一儲存區域都有對應的權值，而本實施例在步驟S404中，會將每次抹寫操作時，記憶體區塊的位址A所在之儲存區域的權值紀錄下來，並且當做紀錄值。因此，記憶體區塊的位址A在最近5次抹寫操作所獲得的紀錄值是5、5、4、3、2，而其餘記憶體區塊的位址之紀錄值可以以此類推。

當獲得各記憶體區塊的位址之紀錄值之後，本實施例還可以如步驟S406，將每一記憶體區塊的位址之所有的記錄值加總，獲得多個第二子運算值。例如，記憶體區塊的位址A之第二子運算值為5+5+4+3+2=19。另外，在本實施例中，記憶體區塊的位址B、C和D所對應的第二子運算值分別是21、25及23。接著，本實施例可以如步驟S408所述，將所有第二子運算值加總，獲得實際值，也就是19+21+25+23=88。最後，本實施例如步驟S410所述，將實際值除以理想值就可以獲得儲存裝置的使用狀態。而以照上述所獲得的參數，本實施例之儲存裝置的使用狀態應為88÷100=88%。

綜合上述，由於本發明可以依據記憶體區塊的位址中錯誤校正位元的數目，來決定合適的儲存區域以存放記憶體區塊的位址，且對每個儲存區域設定相對應的權值，因此使用狀態檢測單元便可完整的紀錄儲存裝置發生錯誤的歷史並考慮記憶體區塊的位址在寫入與抹除的操作情況下，發生錯誤的情況，進而計算出儲存裝置的使用狀態。因此本發明可用以預測失效的記憶體區塊的位址並降低儲存裝置失效的機率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧儲存裝置

102‧‧‧使用狀態檢測單元

104、106、108‧‧‧記憶體區塊

110、112、114、116、118、120‧‧‧儲存區域

122、124、126、128、130、132、134、136、138、140‧‧‧記憶體區塊的位址

S202、S204、S206、S208‧‧‧使用狀態檢測方法之步驟

S402、S404、S406、S408、S410‧‧‧使用狀態檢測方法之步驟

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種具有使用狀態檢測功能的儲存裝置內部功能方塊圖。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種使用狀態檢測方法之步驟流程圖。

圖3A繪示為依照本發明之一較佳實施例之錯誤校正位元統計圖

圖3B繪示為依照本發明之一較佳實施例之產品出廠前的錯誤校正位元統計圖

圖4繪示為依照本發明之一較佳實施例之使用狀態檢測方法步驟流程圖。

圖5繪示為依照本發明另一實施例之記憶體區塊的位 址操作時的錯誤校正位元統計圖

100‧‧‧儲存裝置

102‧‧‧使用狀態檢測單元

104、106、108‧‧‧記憶體區塊

110、112、114、116、118、120‧‧‧儲存區域

122、124、126、128、130、132、134、136、138、140‧‧‧記憶體區塊的位址

Claims (13)

1. 一種儲存裝置的使用狀態檢測方法，包括下列步驟：在該儲存裝置中提供多個記憶體區塊，用以儲存資料；在該儲存裝置中提供多個儲存區域，使得具有相同錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址被放置在同一儲存區域；對每一儲存區域設定對應的權值，其中具有愈少錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址，被放置至具有愈高權值的儲存區域中；將該些記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值，而獲得一理想值；將每一該些儲存區域內所放置之記憶體區塊的位址的數目乘以各該儲存區域所對應的權值，而獲得多個第一子運算值；加總所有的該些第一子運算值而獲得一實際值；以及將該實際值除以該理想值而獲得該儲存裝置的使用狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之使用狀態檢測方法，其中該儲存裝置為非揮發性記憶體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之使用狀態檢測方法，其中該非揮發性記憶體為快閃記憶體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之使用狀態檢測方法，其中該些儲存區域具有不同的資料存取優先權，而權值愈高的儲存區域具有愈高的資料存取優先權。
5. 一種具有自我使用狀態檢測功能的儲存裝置，包括：多個記憶體區塊，用以儲存資料；多個儲存區域，分別具有對應的權值；多個記憶體區塊的位址，而具有相同錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址被放置在相同的儲存區域中；一使用狀態檢測單元，依據每一該些儲存區域中存放記憶體區塊的位址的數目和各該儲存區域所對應的權值，而獲得該儲存裝置的使用狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之儲存裝置，其中該些儲存區域包括：多數個正常儲存區域，而每一該些儲存區域內的位址所對應之記憶體區塊所具有的錯誤校正位元數目，都不大於一預設位元值；以及一失能區塊區域，而該失能區塊區域內的記憶體區塊的位址所具有的錯誤校正位元數都大於該預設位元值，以致於待存放在該儲存裝置中的資料不考慮存放在該失能區塊區域內記載的記憶體區塊位址所對應的記憶體區塊中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之儲存裝置，其中該預設位元值大於等於1。
8. 如申請專利範圍第5或6項所述之儲存裝置，該儲存裝置為非揮發性記憶體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之儲存裝置，其中該非揮發性記憶體為快閃記憶體。
10. 一種儲存裝置的使用狀態檢測方法，包括下列步 驟：在該儲存裝置中提供多個記憶體區塊，用以儲存資料；在該儲存裝置中提供多個儲存區域，使得具有相同錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址被放置在同一儲存區域；對每一儲存區域設定對應的權值，其中具有愈少錯誤校正位元數的記憶體區塊的位址，被放置至具有愈高權值的儲存區域中；將該些記憶體區塊的位址的總數乘以最高的權值，並乘以一抹除或寫入操作次數預設值而獲得一理想值；當每次進行抹除或寫入操作時，則記錄每一該些記憶體區塊的位址所在之儲存區域所對應的權值，而獲得多個記錄值；將每一記憶體區塊的位址之所有的記錄值加總，而獲得多個第二子運算值；加總該些第二子運算值而獲得該實際值；以及將該實際值除以該理想值而獲得該使用狀態。
11. 如申請專利範圍第10項所述之使用狀態檢測方法，其中該儲存裝置為非揮發性記憶體。
12. 如申請專利範圍第11項所述之使用狀態檢測方法，其中該非揮發性記憶體為快閃記憶體。
13. 如申請專利範圍第10項所述之使用狀態檢測方法，其中該些儲存區域具有不同的資料存取優先權，而權值愈高的儲存區域具有愈高的資料存取優先權。