TWI795974B - 資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法 - Google Patents

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Abstract

一種資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法包括：寫入資料至資料儲存裝置的資料區塊；讀取資料區塊的寫入資料為讀取資料；比對資料區塊中每一資料行的讀取資料與寫入資料以計算每一資料行的錯誤位元數，並據以計算分別包含多條資料行的每一大塊的錯誤位元數；選取具有最大錯誤位元數的大塊以記錄此大塊中具有最大錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行；計算此大塊的錯誤位元數與第一門檻值的差值以儲存此差值至一錯誤容忍度列表中直到損壞資料行的數量等於第二門檻值；以及選擇此錯誤容忍度列表中具有最大正整數的差值以作為錯誤容忍度。

Description

資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法
本發明有關一種資料儲存裝置的存取技術，尤其是一種資料儲存裝置的錯誤容忍度的篩選方法。
次級品的資料儲存裝置(Downgrade Flash)都存在著為數眾多的損壞資料行(bad column)。當損壞資料行沒有被偵測到以及移除，則會消耗資料儲存裝置大部分的錯誤更正碼(Error correction code)可更正錯誤的更正能力(例如，可更正位元數)，甚至有可能超過錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力，導致資料儲存裝置開卡時的可儲存容量變低，以及容易造成資料儲存裝置讀寫上的失敗。其中損壞資料行的數量與錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力是相抵觸的；也就是說，損壞資料行的數量越多，錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力會越低；因此，需要一種在損壞資料行的數量與錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力之間找到平衡的錯誤容忍度的篩選方法。
本發明提供一種資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法，可在損壞資料行的數量與錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力之間找到平衡，以找出錯誤更正碼可更正錯誤的最大更正能力下的損壞資料行的數量。
本發明所提供的錯誤容忍度的篩選方法，適用於資料儲存裝置。其中資料儲存裝置包括控制單元及資料儲存媒體，且資料儲存媒體包括多個資料區塊，每一資料區塊包括多個資料行，而資料行被劃分為多個大塊。控制單元至少執行一次錯誤容忍度的篩選方法包括：寫入資料至多個資料區塊；讀取多個資料區塊的寫入資料為讀取資料；比對多個資料區塊中每一資料行的讀取資料與寫入資料以計算每一資料行的錯誤位元數，並據以計算每一大塊的錯誤位元數；選取具有最大錯誤位元數的一大塊以記錄此大塊中具有最大錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行；計算此大塊的錯誤位元數與第一門檻值的差值以儲存此差值至錯誤容忍度列表中直到損壞資料行的數量等於第二門檻值；以及選擇錯誤容忍度列表中具有最大正整數的差值以作為錯誤容忍度並獲取對應的損壞資料行的數量；其中，第一門檻值係資料儲存裝置的錯誤更正碼可更正的錯誤位元數；其中，第二門檻值係資料儲存裝置可記錄的損壞資料行的總數。
本發明所提供的資料儲存裝置包括資料儲存媒體以及連接資料儲存媒體的控制單元。資料儲存媒體包括多個資料區塊，其中每一資料區塊包括多個資料行，而這些資料行被劃分為多個大塊。控制單元用以執行錯誤容忍度的篩選方法。此篩選方法包括：寫入資料至多個資料區塊；讀取多個資料區塊的寫入資料為讀取資料；比對多個資料區塊中每一資料行的讀取資料與寫入資料以計算每一資料行的錯誤位元數，並據以計算每一大塊的錯誤位元數；選取具有最大錯誤位元數的一大塊以記錄此大塊中具有最大錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行；計算此大塊的錯誤位元數與第一門檻值的差值以儲存此差值至錯誤容忍度列表中直到損壞資料行的數量等於第二門檻值；以及選擇錯誤容忍度列表中具有最大正整數的差值以作為錯誤容忍度並獲取對應的損壞資料行的數量；其中，第一門檻值係資料儲存裝置的錯誤更正碼可更正的錯誤位元數；其中，第二門檻值係資料儲存裝置可記錄的損壞資料行的總數。
在本發明的一實施例中，上述每一大塊包括一資料區以及一備用區。
在本發明的一實施例中，上述每一資料區塊包括多個資料頁，每一資料頁包括位於同一列的多個資料行。
在本發明的一實施例中，上述每一資料頁包括一資料區及一備用區，且這些大塊位於資料區。
在本發明的一實施例中，上述第一門檻值與損壞資料行的數量係負相關。
在本發明的一實施例中，上述錯誤容忍度列表更儲存損壞資料行的數量、大塊的錯誤位元數及第一門檻值。
本發明提供的資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法，因可在損壞資料行的數量與錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力之間找到平衡，因此可找出錯誤更正碼可更正錯誤的最大更正能力下的損壞資料行的數量，同時也避免錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力大幅下降。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照圖1，為本發明一實施例所提供的資料儲存裝置的示意圖。資料儲存裝置1包括有資料儲存媒體10與控制單元20，而控制單元20連接至資料儲存媒體10，以對資料儲存媒體10存取資料。
請參照圖2，為本發明一實施例所提供的資料儲存媒體的示意圖。此資料儲存媒體10包括多個資料區塊(Block，如標示B0到BZ-1所示)。每一資料區塊包括多個資料行11，而置於同一列的資料行稱之為資料頁（Page，如標示P0至PN-1所示）。此外，依據使用者的需求，可將資料行11劃分為M個大塊（Chunk，如標示C0至CM-1），每一個大塊C0至CM-1包含多個資料行11。上述中的Z、N、及M皆為正整數。在本實施例中，資料儲存媒體10包括以非揮發性記憶體來實現，例如是以快閃記憶體（Flash memory）、磁阻式隨機存取記憶體（Magnetoresistive RAM）、鐵電隨機存取記憶體（Ferroelectric RAM）等具有長時間資料保存之記憶體裝置來實現。此外，一實施例中，每一頁資料頁可劃分為資料區以及備用區，而M個大塊位於資料區中。另一實施例中，每一個大塊C0至CM-1可劃分為資料區以及備用區。其中資料區用以儲存資料（或使用者資料），備用區用以儲存同位碼（Parity Code），同位碼可用以更正資料區的資料的錯誤位元（Error Bit）。
由於損壞資料行存在於資料儲存媒體10之中，在將資料儲存媒體10劃分為資料區與備用區之前，利用本發明之錯誤容忍度的篩選方法可有效地判斷並記錄資料儲存媒體10之損壞資料行。當損壞資料行的位置確定之後，再進行資料區與備用區的劃分。另外，資料區與備用區的劃分乃是基於資料管理的邏輯性劃分，因此，使用者亦可先進行資料區與備用區的劃分，再可利用本發明之錯誤容忍度的篩選方法來判斷並記錄損壞資料行的位置，最後，調整資料區與備用區的劃分。上述二種資料劃分方式的精神相仿，執行步驟的先後順序略有不同，為了簡化本發明之說明，僅以第二種實施方式進行說明，但不以此為限。
接下來要說明的是，本發明之錯誤容忍度的篩選方法（下稱篩選方法），可用於篩選資料儲存媒體10的損壞資料行。另外，本實施例是隨機挑選資料儲存媒體10的其中一個資料區塊B0至BZ-1，當作一樣本區塊來執行此篩選方法，而不使用到所有的資料區塊B0至BZ-1。可以注意的是，本領域技術人員可根據資料儲存媒體10的容量選擇樣本區塊的不同數量來執行篩選方法，如選擇16個樣本區塊來執行篩選方法，因此本發明並不限制樣本區塊的數量。另一實施例中，本發明也可以對所有資料區塊B0至BZ-1執行此篩選方法。
請參照圖3，為本發明一實施例所提供的資料儲存裝置的錯誤容忍度的篩選方法的流程示意圖。控制單元20執行本發明的錯誤容忍度的篩選方法包括以下操作。步驟S1中，控制單元20寫入資料至多個資料區塊。步驟S3中，控制單元20讀取多個資料區塊的寫入資料為讀取資料。步驟S5中，控制單元20比對多個資料區塊中每一資料行的讀取資料與寫入資料以計算每一資料行的錯誤位元數，並據以計算每一大塊的錯誤位元數。步驟S7中，控制單元20選取具有最大錯誤位元數的大塊以記錄此大塊中具有最大錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行。步驟S9中，控制單元20計算具有最大錯誤位元數的大塊的錯誤位元數與第一門檻值的差值以儲存該差值至一錯誤容忍度列表中直到損壞資料行的數量等於第二門檻值，其中第一門檻值係資料儲存裝置的一錯誤更正碼可更正的一錯誤位元數，第二門檻值係資料儲存裝置可記錄的損壞資料行的總數。步驟S11中，控制單元20選擇錯誤容忍度列表中具有最大正整數的差值以作為錯誤容忍度並獲取對應的損壞資料行的數量。
一示例中，資料儲存媒體10包括17472條資料行11，每條資料行有2560位元，這些資料行分成16個大塊，每個大塊包括1024條資料行11，則備用區為17472-(16*1024)=1088個資料行11，亦即每個大塊可以分配到68個資料行11，如此錯誤更正碼對應這些備用區的資料行11提供可更正錯誤的36位元數的更正能力。其中，本示例中的該些數值會隨著資料儲存媒體10的容量改變而改變，本發明並不以上述數值為限。
首先，控制單元20選取一資料區塊(例如資料區塊B0)作為樣本區塊並寫入資料至樣本區塊中，讀取樣本區塊的寫入資料以作為讀取資料，比對樣本區塊中每一資料行11的讀取資料與寫入資料以計算每一資料行11的錯誤位元數，同時據以計算樣本區塊中每一大塊的錯誤位元數。例如，資料儲存媒體10包括10個資料區塊，則每一資料區塊的每一資料行11可分配到2560/10=256位元，控制單元20比對每一資料行11的這256位元的寫入資料與讀取資料以計算每一資料行11的這256位元的錯誤位元數，以及每一大塊的1024個資料行11的總錯誤位元數。
接著，控制單元20選取具有最大錯誤位元數的一大塊(例如資料區塊B0中的大塊C0具有最大錯誤位元數的47個錯誤位元)，並找出這大塊C0中具有最大錯誤位元數的一第一資料行11(例如某一資料行具有最大錯誤位元數的8個錯誤位元)並記錄此第一資料行為一損壞資料行於資料儲存裝置1的一損壞資料行總表中。需要注意的是，資料儲存裝置1的損壞資料行總表所記錄的損壞資料行的總數是一上限值，即第二門檻值，在本示例中為備用區的1088個資料行，同時資料儲存裝置1的錯誤更正碼可更正的錯誤位元數，即第一門檻值，與損壞資料行的數量呈現負相關。也就是說，隨著損壞資料行總表所記錄的損壞資料行越多，第一門檻值則會逐漸下降，如表1的錯誤容忍度列表。 表1
損壞資料行的數量 第一門檻值 最大錯誤位元數的大塊的錯誤位元數 差值
0 36位元 (大塊C0)47位元 -11
1 35位元 (大塊C0)39位元 -4
2 35位元 (大塊C1)33位元 2
3 35位元 (大塊C1)29位元 6
4 34位元 (大塊C4)28位元 6
5 34位元 (大塊C5)26位元 8
6 34位元 (大塊C10)18位元 16
7 32位元 (大塊C0)17位元 15
. . . . . . . . . . . .
200 10位元 (大塊C5)9位元 1
. . . . . . . . . . . .
1088 0位元 (大塊C6)7位元 -7
接著，記錄大塊C0中第一資料行為損壞資料行於損壞資料行總表之後，控制單元20再次找出所有大塊中具有最大錯誤位元數的大塊以及此大塊中具有最大錯誤位元數的一第二資料行11(例如大塊C0具有最大錯誤位元數的37個錯誤位元，某一資料行具有最大錯誤位元數的10個錯誤位元)並記錄此第二資料行為一損壞資料行於損壞資料行總表中。接著，記錄大塊C0中第二資料行為損壞資料行於損壞資料行總表之後，控制單元20再次找出所有大塊中具有最大錯誤位元數的大塊以及此大塊中具有最大錯誤位元數的一第三資料行11(例如大塊C1具有最大錯誤位元數的33個錯誤位元，其中某一資料行具有最大錯誤位元數的4個錯誤位元)並記錄此第三資料行為一損壞資料行於損壞資料行總表中。以此類推，直到資料儲存裝置1的1088個可記錄的損壞資料行的數量用完為止。
最後，控制單元20可計算具有最大錯誤位元數的大塊與第一門檻值的差值以儲存該些差值於錯誤容忍度列表直到損壞資料行的數量等於第二門檻值，即1088個資料行。並且選擇具有最大正整數的差值以作為最佳的錯誤容忍度，如錯誤容忍度列表的差值欄位中的數值16。換句話說，通過本發明的篩選方法可以獲得額外的16位元的更正能力。同時，更可對應找出損壞資料行的數量為6個，即可用的備用區的資料行為1088-6=1082個資料行。
綜上所述，本發明所提供的資料儲存裝置及其錯誤容忍度的篩選方法，在損壞資料行的數量與錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力之間找到平衡，因此可找出錯誤更正碼可更正錯誤的最大更正能力以及損壞資料行的數量，以避免錯誤更正碼可更正錯誤的更正能力大幅下降。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。
1:資料儲存裝置 10:資料儲存媒體 11:資料行 20:控制單元 B0,B1,BZ-1:資料區塊 C0,C1,CM-1:大塊 P0,P1,PN-1:資料頁 S1,S3,S5,S7,S9,S11:步驟
圖1為本發明一實施例所提供的資料儲存裝置的示意圖； 圖2為本發明一實施例所提供的資料儲存媒體的示意圖；以及 圖3為本發明一實施例所提供的資料儲存裝置的錯誤容忍度的篩選方法的流程示意圖。
S1,S3,S5,S7,S9,S11:步驟

Claims (12)

  1. 一種錯誤容忍度的篩選方法，適用於一資料儲存裝置，其中該資料儲存裝置包括一控制單元及一資料儲存媒體，且該資料儲存媒體包括多個資料區塊，每一該些資料區塊包括多個資料行，而該些資料行被劃分為多個大塊，該控制單元至少執行一次該錯誤容忍度的篩選方法包括： 寫入資料至該些資料區塊； 讀取該些資料區塊的寫入資料為讀取資料； 比對每一該些資料行的該讀取資料與該寫入資料以計算每一該些資料行的一錯誤位元數，並據以計算每一該些大塊的一錯誤位元數； 選取具有最大該錯誤位元數的一大塊以記錄該大塊中具有最大該錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行； 計算該大塊的該錯誤位元數與一第一門檻值的一差值以儲存該差值至一錯誤容忍度列表中直到該損壞資料行的數量等於一第二門檻值；以及 選擇該錯誤容忍度列表中具有最大正整數的一差值以作為該錯誤容忍度並獲取對應的該損壞資料行的數量； 其中，該第一門檻值係該資料儲存裝置的一錯誤更正碼可更正的一錯誤位元數； 其中，該第二門檻值係該資料儲存裝置可記錄的該損壞資料行的總數。
  2. 如請求項1所述之錯誤容忍度的篩選方法，其中每一該些大塊包括一資料區以及一備用區。
  3. 如請求項1所述之錯誤容忍度的篩選方法，其中每一該些資料區塊包括多個資料頁，每一該些資料頁包括位於同一列的該些資料行。
  4. 如請求項3所述之錯誤容忍度的篩選方法，其中每一該些資料頁包括一資料區及一備用區，且該些大塊位於該資料區。
  5. 如請求項1所述之錯誤容忍度的篩選方法，其中該第一門檻值與該損壞資料行的數量係負相關。
  6. 如請求項5所述之錯誤容忍度的篩選方法，其中該錯誤容忍度列表更儲存該損壞資料行的數量、該大塊的該錯誤位元數及該第一門檻值。
  7. 一種資料儲存裝置，包括： 一資料儲存媒體，包括多個資料區塊，其中每一該些資料區塊包括多個資料行，而該些資料行被劃分為多個大塊；以及 一控制單元，連接該資料儲存媒體，並用以執行錯誤容忍度的篩選方法，該篩選方法包括： 寫入資料至該些資料區塊； 讀取該些資料區塊的寫入資料為讀取資料； 比對每一該些資料行的該讀取資料與該寫入資料以計算每一該些資料行的一錯誤位元數，並據以計算每一該些大塊的一錯誤位元數； 選取具有最大該錯誤位元數的一大塊以記錄該大塊中具有最大該錯誤位元數的一資料行為一損壞資料行； 計算該大塊的該錯誤位元數與一第一門檻值的一差值以儲存該差值至一錯誤容忍度列表中直到該損壞資料行的數量等於一第二門檻值；以及 選擇該錯誤容忍度列表中具有最大正整數的一差值以作為該錯誤容忍度並獲取對應的該損壞資料行的數量； 其中，該第一門檻值係該資料儲存裝置的一錯誤更正碼可更正的一錯誤位元數； 其中，該第二門檻值係該資料儲存裝置可記錄的該損壞資料行的總數。
  8. 如請求項7所述之資料儲存裝置，其中每一該些大塊包括一資料區以及一備用區。
  9. 如請求項7所述之資料儲存裝置，其中每一該些資料區塊包括多個資料頁，每一該些資料頁包括位於同一列的該些資料行。
  10. 如請求項9所述之資料儲存裝置，其中每一該些資料頁包括一資料區及一備用區，且該些大塊位於該資料區。
  11. 如請求項7所述之資料儲存裝置，其中該第一門檻值與該損壞資料行的數量係負相關。
  12. 如請求項11所述之資料儲存裝置，其中該錯誤容忍度列表更儲存該損壞資料行的數量、該大塊的該錯誤位元數及該第一門檻值。
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