TWI639946B - 資料儲存裝置及其資料維護方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種資料儲存裝置。資料儲存裝置包括一快閃記憶體以及一控制器。快閃記憶體包括複數區塊，並且每一區塊包括複數頁面。控制器將一資料寫入一特定區塊之一特定頁面，在資料被寫入特定頁面後，判斷特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件。控制器更用以根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。

Description

資料儲存裝置及其資料維護方法
本發明係關於一種資料儲存裝置，特別係關於可維持寫入效能之資料儲存裝置。
快閃記憶體為一種普遍的非揮發性資料儲存裝置，係以電性方式抹除與程式化。以非及閘型的快閃記憶體(即NAND FLASH)為例，常用作記憶卡(memory card)、通用序列匯流排閃存裝置(USB flash device)、固態硬碟(SSD)、嵌入式快閃記憶體模組(eMMC)…等使用。
快閃記憶體(如，NAND FLASH)的儲存陣列包括複數個區塊(blocks)，其中浮置閘極電晶體可用以構成快閃記憶體。浮置閘極電晶體中之浮置閘極，可捕捉的電荷以儲存資料。另外，快閃記憶如何將資料寫入影響了整體的寫入效能。因此，如何設計一個有效率又安全的資料寫入方法是重要的課題。
本發明所提供之資料儲存裝置以及資料維護方法可根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇性地執行讀取確認程序，以增進資料儲存裝置之寫入效能。
本發明提供一種資料儲存裝置。資料儲存裝置包括一快閃記憶體以及一控制器。快閃記憶體包括複數區塊，並且每一區塊包括複數頁面。控制器將一資料寫入一特定區塊之一特定頁面，在資料被寫入特定頁面後，判斷特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件。控制器更用以根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。
在一實施例中，當特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，控制器自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。
在另一實施例中，當特定區塊在寫入資料時沒有遭受斷電事件時，控制器更判斷特定區塊之一抹除次數是否超過一既定值，其中抹除次數代表特定區塊曾經被抹除之次數。當特定區塊之抹除次數超過既定值時，控制器更用以自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。當特定區塊之抹除次數沒有超過既定值時，控制器不自特定頁面讀取資料並且接著處理下一個任務。
本發明另提供一種資料維護方法，適用於具有一快閃記憶體之一資料儲存裝置。資料維護方法包括：將一資料寫入快閃記憶體中之一特定區塊中之一特定頁面；在資料被寫入特定頁面後，判斷特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件；以及根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。
在一實施例中，根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料的步驟更包括：當特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。
在另一實施例中，根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料的步驟更包括：當特定區塊在寫入資料時沒有遭受斷電事件時，判斷特定區塊之一抹除次數是否超過一既定值；當特定區塊之抹除次數超過既定值時，自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面；以及當特定區塊之抹除次數沒有超過既定值時，控制器不自特定頁面讀取資料並且接著處理下一個任務。
100‧‧‧電子系統
120‧‧‧主機
140‧‧‧資料儲存裝置
160‧‧‧控制器
162‧‧‧運算單元
164‧‧‧永久記憶體
166‧‧‧隨機存取記憶體
180‧‧‧快閃記憶體
S200~S208、S300~S310‧‧‧步驟
第1圖為本發明所提供之一電子系統之一種實施例的方塊圖。
第2圖為本發明所提供之一資料維護方法之一種實施例的流程圖。
第3圖為本發明所提供之一資料維護方法之另一種實施例的流程圖。
以下將詳細討論本發明各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本發明所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本發明之裝置及使用方法，但非用於限定本發明之範圍。
第1圖為本發明所提供之一電子系統之一種實施例的方塊圖。電子系統100包括一主機120以及一資料儲存裝置140。資料儲存裝置140包括一快閃記憶體180以及一控制器160，且可根據主機120所下達的命令操作。控制器160包括一運算單元162、一永久記憶體(如，唯讀記憶體ROM)164以及隨機存取記憶體(RAM)166。永久記憶體164與所載之程式碼、資料組成韌體(firmware)，由運算單元162執行，使控制器160基於該韌體控制該快閃記憶體180。隨機存取記憶體(RAM)166用以載入程式碼與參數以提供控制器160根據所載入的程式碼與參數動作。快閃記憶體180包括複數區塊，每一區塊包括複數頁面。值得注意的是，快閃記憶體180以區塊為最小單位進行抹除，並且頁面為最小單位進行寫入。
在一實施例中，控制器160會在隨機存取記憶體166中建立一實體轉邏輯對應表以紀錄頁面之實體位址與資料之頁面的邏輯位址的對應關係。當發生一斷電事件時，隨機存取記憶體166中所儲存之實體轉邏輯對應表及暫時區塊表會因為電力消失而丟失。因此當發生一斷電事件並且資料儲存裝置140恢復電力後，控制器160需要依序讀取區塊中之頁面以重新在隨機存取記憶體166中建立一實體轉邏輯對應表。另外，在寫入過程中遭受斷電事件之頁面以及其附近的頁面可能會因斷電事件而損壞。
有鑑於此，在一實施例中，為了確保頁面沒有損壞，每當資料寫入快閃記憶體180中之頁面，控制器160都會自快閃記憶體180讀取剛被寫入之資料，並且根據資料是否可被成 功讀取來判斷所寫入之頁面是否損壞，其中藉由讀取資料確認頁面使否損壞的動作，稱為讀取檢查程序。在本實施例中，快閃記憶體180中之所有頁面被寫入後都會進行讀取檢查程序。因此，資料儲存裝置140會花費很長的時間在做背景處理工作，而影響資料儲存裝置140之效能，其中讀取檢查程序屬於背景處理工作。
因此，在另一實施例中，控制器160僅會在一既定條件下對頁面進行讀取檢查程序。值得注意的是，在其他實施例中，讀取檢查程序的單位可以為一個以上之頁面，本發明不限於此。在一實施例中，既定條件為資料所寫入之頁面為被遭斷電事件之區塊中的頁面，但本發明不限於此。在其他實施例中，既定條件可為資料所寫入之頁面為抹除次數超過一既定值之區塊中的頁面，其中抹除次數為區塊曾經被執行抹除程序之次數，並且既定值可由電路設計者依照快閃記憶體180之特性決定。舉例而言，當快閃記憶體180中之區塊平均在被抹除N次後會損壞，既定值則可為2/3*N，其中N為一正整數。值得注意的是，在本實施例中，除了滿足既定條件之頁面外，快閃記憶體180中之所有頁面在被寫入資料後，皆須經過讀取檢查程序，以確認頁面是否被損壞。
詳細而言，控制器160根據主機120之命令或者其他整理程序，將一資料寫入快閃記憶體180中之一特定區塊之一特定頁面。在資料被寫入特定頁面後，控制器160判斷特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，其中當斷電事件發生在對特定區塊中之任一頁面時，控制器160都會判斷特定區塊 曾遭受過斷電事件。接著，控制器160更根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面，其中資料若被成功寫入特定頁面代表特定頁面並沒有損壞。當特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，控制器160自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面(讀取檢查程序)。當特定區塊中之所有頁面在寫入資料時都不曾遭受斷電事件時，控制器160則不會進行讀取檢查程序。換言之，當特定區塊中之所有頁面在寫入資料時都不曾遭受斷電事件時，控制器160不自特定頁面讀取資料並且接著處理下一個任務，但本發明不限於此。在另一實施例中，當特定區塊在寫入資料時都不曾遭受斷電事件時，控制器160更判斷特定區塊之一抹除次數是否超過既定值。當特定區塊之抹除次數超過既定值時，控制器160更用以自特定頁面讀取資料，以確認資料是否被成功寫入特定頁面。當特定區塊之抹除次數沒有超過既定值時，控制器160則不會進行讀取檢查程序。換言之，當特定區塊之抹除次數沒有超過既定值時，控制器160不自特定頁面讀取資料並且接著處理下一個任務，其中下一個任務可為讀取資料、寫入資料、整理資料或者閒置。
在一實施例中，當特定頁面損壞時，控制器160會將資料重新寫入特定區塊中其他不具有有效資料的頁面，但本發明不限於此。在其他實施例中，控制器160亦可將資料重新寫入其他區塊中之其他頁面。
第2圖為本發明所提供之一資料維護方法之一種 實施例的流程圖。資料維護方法適用於第1圖所示之資料儲存裝置140，以根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否對特定頁面執行讀取確認程序。流程開始於步驟S200。
在步驟S200中，控制器160將一資料寫入快閃記憶體180中之一特定區塊之一特定頁面。詳細而言，控制器160根據主機120之命令或者其他整理程序，將一資料寫入快閃記憶體180中之一特定區塊之一特定頁面。
接著，在步驟S202中，控制器160判斷特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件。詳細而言，當斷電事件發生在對特定區塊中之任一頁面時，控制器160都會判斷特定區塊曾遭受過斷電事件。當特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，流程進行至S204；否則，流程結束於步驟S202。
在步驟S204中，控制器160自特定頁面讀取資料。
接著，在步驟S206中，控制器160根據讀取結果判斷資料是否被成功寫入特定頁面。換言之，控制器160對特定頁面執行讀取檢查程序，以確認特定頁面是否損壞。詳細而言，當資料可自特定頁面成功讀取時，控制器160判斷資料已被成功寫入特定頁面，流程結束於步驟S206。當資料無法自特定頁面成功讀取時，控制器160判斷資料沒有被成功寫入特定頁面並且特定頁面可能損壞。當資料無法自特定頁面成功讀取時，流程進行至步驟S208。
在步驟S208中，控制器160將資料重新寫入其他頁面。詳細而言，當特定頁面損壞時，控制器160會將資料重新 寫入特定區塊中其他不具有有效資料的頁面，但本發明不限於此。在其他實施例中，控制器160亦可將資料重新寫入其他區塊中之其他頁面。流程結束於步驟S208。
第3圖為本發明所提供之一資料維護方法之一種實施例的流程圖。資料維護方法適用於第1圖所示之資料儲存裝置140，以根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否對特定頁面執行讀取確認程序。第3圖之資料維護方法相似於第2圖之資料維護方法，除了第3圖之資料維護方法多了步驟S310。第3圖之資料維護方法中之步驟S300~S308可參考步驟S200~S208之說明，在此不再贅述。
在步驟S310中，當特定區塊在寫入資料時都不曾遭受斷電事件時，控制器160更判斷特定區塊之一抹除次數是否超過既定值。既定值可由電路設計者依照快閃記憶體180之特性決定。舉例而言，當快閃記憶體180中之區塊平均在被抹除N次後會損壞，既定值則可為2/3*N，其中N為一正整數。當特定區塊之抹除次數超過既定值時，流程進行至步驟S304；否則，流程結束於步驟S310。
本發明所提供之資料儲存裝置140以及資料維護方法可根據特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇性地執行讀取確認程序，以增進資料儲存裝置之寫入效能。
本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可儲存於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器， 如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

Claims (8)

  1. 一種資料儲存裝置，包括：一快閃記憶體，包括複數區塊，並且每一該等區塊包括複數頁面；以及一控制器，將一資料寫入一特定區塊之一特定頁面，在該資料被寫入該特定頁面後，判斷該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，其中該控制器更用以根據該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面；其中當該特定區塊在寫入資料時沒有遭受斷電事件時，該控制器更判斷該特定區塊之一抹除次數是否超過一既定值，當該特定區塊之該抹除次數超過該既定值時，該控制器更用以自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面。
  2. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中當該特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，該控制器自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面。
  3. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中該抹除次數代表該特定區塊曾經被抹除之次數。
  4. 根據申請專利範圍第1項之資料儲存裝置，其中當特定區塊之該抹除次數沒有超過該既定值時，該控制器不自該特定頁面讀取該資料並且接著處理下一個任務。
  5. 一種資料維護方法，適用於具有一快閃記憶體之一資料儲存裝置，包括： 將一資料寫入該快閃記憶體中之一特定區塊中之一特定頁面；在該資料被寫入該特定頁面後，判斷該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件；以及根據該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面；當該特定區塊在寫入資料時沒有遭受斷電事件時，判斷該特定區塊之一抹除次數是否超過一既定值；以及當該特定區塊之該抹除次數超過該既定值時，自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面。
  6. 根據申請專利範圍第5項之資料維護方法，其中該根據該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自該特定頁面讀取該資料的步驟更包括：當該特定區塊在寫入資料時曾遭受斷電事件時，自該特定頁面讀取該資料，以確認該資料是否被成功寫入該特定頁面。
  7. 根據申請專利範圍第5項之資料維護方法，其中該抹除次數代表該特定區塊曾經被抹除之次數。
  8. 根據申請專利範圍第5項之資料維護方法，其中該根據該特定區塊是否在寫入資料時曾遭受斷電事件，選擇是否自該特定頁面讀取該資料的步驟更包括： 當特定區塊之該抹除次數沒有超過該既定值時，該控制器不自該特定頁面讀取該資料並且接著處理下一個任務。
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