WO2007077242A1 - Procede de gestion de donnees destinees a etre ecrites et lues dans une memoire - Google Patents

Procede de gestion de donnees destinees a etre ecrites et lues dans une memoire Download PDF

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Thales
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34—Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/349—Arrangements for evaluating degradation, retention or wearout, e.g. by counting erase cycles

Definitions

  • the invention relates to a method for managing data intended to be written and read in a memory.
  • Electronic systems requiring software generally require three types of persistent information for their operation: on the one hand read-only programs and data and on the other hand read-write data.
  • the invention is not interested in dynamic data usually stored in a random access memory well known in the Anglo-Saxon literature under the name of RAM.
  • the invention is concerned with data having a low occurrence of reading, writing and erasure.
  • the principle of the invention is essentially based on a management of particular headers in the memory, headers for each page and for each data within the pages.
  • FIG. 1 represents a header of FIG. a page of a FlashPROM type memory
  • FIG. 2 represents the structure of data intended to be stored on the page represented in FIG. 1
  • Figure 3 shows a flowchart for preparing a page
  • Figure 4 shows a search flowchart of an available page
  • Figure 5 shows a space search flowchart available for writing new data
  • Figure 6 shows a detection flowchart of a full page
  • Figure 7 shows a flowchart for detecting a full memory
  • FIG. 8 represents a flowchart for writing a data item
  • FIG. 9 represents a flowchart for deleting a datum
  • FIG. 10 represents a flowchart for reading a datum
  • FIG. 11 represents a defragmentation flowchart of the memory
  • Figure 12 shows a flowchart for detecting defragmentation in progress
  • FIG. 13 represents a flowchart for checking the coherence of the contents of the memory
  • FIG. 1 represents a page of a FlashPROM type memory in which the invention is implemented. As we have seen previously only a part of the memory can be allocated to the storage of the data. It is nevertheless considered that several pages of the memory are intended to receive data. At the beginning of each page provided for this purpose we reserve a fixed size area to receive the status and number of the page. The status of each page can take a number N of values.
  • a special feature of FlashPROM memory is the ability to write a unitary value once. To change or delete this value it is necessary to delete the entire page in which the value has been stored. To overcome this difficulty, the N values succeed one another sequentially and are coded on N - 1 bits.
  • FIG. 2 represents the structure of data intended to be stored on the page represented in FIG. 1.
  • a fixed size zone is reserved for receiving the status and the size of the data. given.
  • the status of the data is managed in the same way as that of the page.
  • the data status takes for example four values: FREE, IN PROGRESS, BUSY and DELETED. These four values are coded on three bits and follow one another sequentially.
  • FREE FREE
  • IN PROGRESS IN PROGRESS
  • BUSY BUSY
  • DELETED DELETED
  • Figure 3 shows a flowchart for preparing a page. This flowchart is used during the first start of the device containing the memory.
  • the method modifies the status of each page allocated to the data store to place the value AVAILABLE except for the last page that will be used for defragmenting the memory.
  • the method chronologically numbers the different pages. The status and number of the page form the first two words of the page.
  • FIG. 4 represents a search chart of an available page by searching chronologically in the pages allocated for the storage of the data the first page containing the word AVAILABLE.
  • Figure 5 shows a space search flowchart available for writing new data. This research is done in the page selected using the flowchart in Figure 4. As we saw earlier, the pages are initialized by placing all the bits at 1. Taking the example described with reference to Figure 2 where the status of each data can take four values and is therefore encoded on three bits. It will be assumed that the FREE value is coded as 1 1 1. The FREE value represents the first location of the page not yet used after initialization of the page. The search is done by reading the status of each data of the page by jumping the size of each data.
  • Figure 6 shows a detection flowchart of a full page. We can define a threshold occupation not to exceed for each page whose status is AVAILABLE. In addition to that described in FIG. 5, the flowchart allows the declaration of a full page.
  • Figure 7 shows a flowchart for detecting a full memory.
  • the memory is full if no more pages have the value AVAILABLE in its status.
  • Figure 8 shows a flow chart of writing data to the selected location.
  • modifying the status of the data that passes from FREE to IN PROGRESS by modifying a bit of the word containing its status.
  • the name, size and value of the data are then written.
  • we change the status that becomes OCCUPIED always by changing a bit of the word containing the status.
  • the status will retain the value IN PROGRESS, meaning that the data has not completed its writing phase and is therefore invalid.
  • FIG. 9 represents a flowchart for deleting a datum. This algorithm is used depending on the application if the value of a data is changed. FlashPROM memory does not allow the update of a value, apart from the change of state of a bit in one direction only, if the value of a data must evolve, we abandon the previous location of the data by changing its status which becomes DELETED by changing a bit of the word containing the status and writing the new value of the data to another available location using the flowchart of Figure 8.
  • Figure 10 shows a flowchart reading a valid data.
  • Valid data are those whose status is occupied. This flowchart returns all the valid data present in the memory by scanning all the pages containing data, pages whose status is AVAILABLE or FULL.
  • Figure 11 represents a flow chart of memory defragmentation. Indeed, as seen with the help of Figure 9, outdated data continues to occupy an area of memory.
  • the flowchart in Figure 1 1 allows to group valid data by eliminating outdated data, the one whose status is DELETED.
  • This chart uses the last page left vacant and whose status is EMPTY to copy a page whose status is FULL valid data whose status is OCCUPIED then we delete the entire page whose status is FULL becomes a new page reserved for defragmentation. More precisely, we modify the EMPTY status which becomes RECOPIE. The number of the selected page whose status is FULL is changed by the number of the page whose status is RECOPIE.
  • Figure 12 shows a flowchart for detecting defragmentation in progress. This flowchart is used when restarting a system operating with the method of the invention. This flow chart shows whether a defragmentation was interrupted during a system shutdown. Defragmentation is detected if the status of a page is RECOPED or DELETED.
  • the occupancy threshold is defined so as to allow the storage of all data written between two system starts. To avoid the case where the memory is full and defragmentation impossible due to lack of outdated data, it is necessary to provide a sufficient number of memory pages to obtain some data out of date before the total occupation of the memory.
  • Figure 13 shows a flowchart for checking the consistency of the contents of the memory.
  • the method checks the coherence of the memory by deleting all the data whose type is UNKNOWN and by setting their size, if this is not indicated, to the maximum size of the data. This deletion is performed by changing the status of the data that becomes DELETED.
  • the method orders a defragmentation if the memory is full or if it was in progress during the last shutdown of the system.
  • the process also erases the content of a page whose number would be identical to that of another. This would be the case when a system shutdown occurs during the preparation of a page.

Landscapes

  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
  • Memory System (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de gestion de données destinées à être écrites et lues dans une mémoire de type FLASHPROM organisée en pages. On stocke plusieurs données par page et le procédé consiste : pour chaque page, à réserver une zone destinée à recevoir le statut et le numéro de la page, pour chaque donnée, à réserver une zone pour le statut et la taille de la donnée. De plus, on réserve au moins une page permettant la défragmentation de la mémoire.

Description

Procédé de gestion de données destinées à être écrites et lues dans une mémoire
L'invention concerne un procédé de gestion de données destinées à être écrites et lues dans une mémoire. Les systèmes électroniques nécessitant un logiciel ont généralement besoin pour leur fonctionnement de trois types d'informations rémanentes : d'une part des programmes et des données accessibles en lecture uniquement et d'autre part de données accessibles en lecture et en écriture.
Une solution consiste à utiliser des mémoires de types différents suivant que les informations doivent être uniquement lues ou bien que les informations doivent être écrites, lues et modifiées. Dans le premier cas, lecture uniquement, on utilise des mémoires en lecture seule programmables rapides bien connues dans la littérature anglo saxonne sons le nom de « FlashPROM ». Les mémoires de type FlashPROM sont particulièrement bien adaptées. Il s'agit de mémoires mortes très rapides et permettant le stockage d'un gros volume d'information sur une faible surface. Ces mémoires consomment peu d'énergie électrique. Ce type de mémoire est organisé en blocs appelés pages et en cours de fonctionnement, il n'est possible d'effacer les informations stockées qu'en effaçant au moins une page entière. Il n'est pas possible d'effacer une partie seulement d'une page. Les mémoires de type FlashPROM ne sont pas adaptées au stockage de données destinées à être modifiées en cours de fonctionnement lorsque ces données sont de taille inférieure à la taille d'une page. On se procure facilement des mémoires de type FlashPROM dont la taille des pages est comprise entre 1 et 10 kilo octets. On comprend donc que ce type de mémoire n'est pas adapté pour des données de quelques octets et destinées à être modifiées.
L'invention ne s'intéresse pas aux données dynamiques habituellement stockées dans une mémoire à accès aléatoire bien connue dans la littérature anglo saxonne sons le nom de RAM. L'invention s'intéresse aux données ayant une faible occurrence de lecture, écriture et effacement. A titre d'exemple, on peut citer les historiques de pannes survenant dans un système électronique.
Pour de telles données, on peut utiliser des mémoires en lecture seule effaçable électriquement bien connues dans la littérature anglo saxonne sons le nom de « EEPROM ». Ce sont des mémoires mortes permettant le stockage, l'effacement et la réécriture de données individuelles de tailles variables. Par rapport aux mémoires de type FlashPROM, les mémoires de type EEPROM sont moins rapides, de moins grande capacité et consomment plus d'énergie électrique.
L'invention vise à permettre le stockage de données de taille variable que l'on souhaite lire, écrire et effacer ou modifier dans une mémoire de type FlashPROM.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de gestion de données destinées à être écrites et lues dans une mémoire, caractérisé en ce que la mémoire est de type FLASHPROM organisée en pages, en ce qu'on stocke plusieurs données par page et en qu'il consiste :
• pour chaque page, à réserver une zone destinée à recevoir le statut et le numéro de la page, • pour chaque donnée, à réserver une zone pour le statut et la taille de la donnée.
Le principe de l'invention repose essentiellement sur une gestion d'en-têtes particuliers dans la mémoire, en-têtes pour chaque page et pour chaque donnée à l'intérieur des pages.
La mise en œuvre de l'invention permet de supprimer la mémoire de type EEPROM en stockant les données qu'elle contient sur une autre mémoire par exemple déjà partiellement utilisée pour stocker le programme permettant le fonctionnement d'un système électronique. En conséquence, l'invention permet de réduire le nombre de composants présent dans le système électronique et de réduire sa consommation électrique.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente un en-tête d'une page d'une mémoire de type FlashPROM ; la figure 2 représente la structure d'une donnée destinée à être stockée sur la page représentée sur la figure 1 ; la figure 3 représente un organigramme de préparation d'une page ; la figure 4 représente un organigramme de recherche d'un page disponible ; la figure 5 représente un organigramme de recherche de place disponible pour écrire une nouvelle donnée ; la figure 6 représente un organigramme de détection d'une page pleine ; la figure 7 représente un organigramme de détection d'une mémoire pleine ; la figure 8 représente un organigramme d'écriture d'une donnée ; la figure 9 représente un organigramme de suppression d'une donnée ; la figure 10 représente un organigramme de lecture d'une donnée ; la figure 1 1 représente un organigramme de défragmentation de la mémoire ; la figure 12 représente un organigramme de détection d'une défragmentation en cours ; la figure 13 représente un organigramme de vérification de la cohérence du contenu de la mémoire ;
La figure 1 représente une page d'une mémoire de type FlashPROM dans laquelle l'invention est mise en œuvre. Comme on l'a vu précédemment seule une partie de la mémoire peut être allouée au stockage des données. On considère néanmoins que plusieurs pages de la mémoire sont destinées à recevoir des données. Au début de chaque page prévue à cet effet on réserve une zone de taille fixe permettant de recevoir le statut et le numéro de la page. Le statut de chaque page peut prendre un nombre N de valeurs. Une particularité de la mémoire FlashPROM est la possibilité d'écrire une valeur unitairement une seule fois. Pour modifier ou effacer cette valeur il est nécessaire d'effacer la totalité de la page dans laquelle la valeur a été stockée. Pour pallier cette difficulté, les N valeurs se succédant séquentiellement et sont codées sur N - 1 bits. Par exemple, le statut de la page prend cinq valeurs suivantes : VIDE, RECOPIE, EFFACEMENT, DISPONIBLE, PLEINE. On verra par la suite la signification de ces valeurs. Les valeurs sont codées sur quatre bits. Avantageusement une transition entre deux valeurs successives se fait par modification d'un bit sans effacement. A l'initialisation de la mémoire tous les bits sont par exemple à 1 et la valeur « VIDE » s'exprime donc 1 1 11. On peut modifier cette valeur qui devient RECOPIE en modifiant le dernier bit. RECOPIE s'exprime donc 1 1 10. La valeur devient ensuite EFFACEMENT en changeant l'avant dernier bit pour s'exprimer 1 100. De même DISPONIBLE s'exprime 1000 et PLEINE s'exprime 0000. Avantageusement, le numéro de la page peut être structuré comme le statut afin de pouvoir être modifié.
La figure 2 représente la structure d'une donnée destinée à être stockée sur la page représentée sur la figure 1. Au début de la zone permettant de recevoir la donnée on réserve une zone de taille fixe permettant de recevoir le statut et la taille de la donnée. Le statut de la donnée est géré de la même façon que celui de la page. A titre d'exemple, le statut de la donnée prend par exemple quatre valeurs suivantes : LIBRE, EN COURS, OCCUPE et SUPPRIME. Ces quatre valeurs sont codées sur trois bits et se succèdent séquentiellement. A la suite de la taille, on peut prévoir une zone permettant de stocker le nom de la donnée. Dans l'exemple donné sur la figure 1 ce nom est formé de deux informations : type et numéro. Enfin à la suite du nom de la donnée une zone est prévue pour recevoir la valeur de la donnée.
La figure 3 représente un organigramme de préparation d'une page. Cet organigramme est utilisé lors du premier démarrage du dispositif contenant la mémoire. Le procédé modifie le statut de chaque page allouée au stockage de donnée pour y placer la valeur DISPONIBLE à l'exception de la dernière page qui sera utilisée pour la défragmentation de la mémoire. De plus le procédé numérote chronologiquement les différentes pages. Le statut et le numéro de la page forment les deux premiers mots de la page.
La figure 4 représente un organigramme de recherche d'un page disponible en recherchant chronologiquement dans les pages allouées au stockage des données la première page contenant le mot DISPONIBLE. la figure 5 représente un organigramme de recherche de place disponible pour écrire une nouvelle donnée. Cette recherche se fait dans la page sélectionnée à l'aide de l'organigramme de la figure 4. Comme on l'a vu précédemment, les pages sont initialisées en plaçant tous les bits à 1 . En prenant l'exemple décrit à l'aide de la figure 2 où le statut de chaque donnée peut prendre quatre valeurs et est donc codé sur trois bits. On prendra comme convention que la valeur LIBRE est codée 1 1 1 . La valeur LIBRE représente donc le premier emplacement de la page pas encore utilisé après initialisation de la page. La recherche se fait en lisant le statut de chaque donnée de la page par saut de la taille de chaque donnée. Si la place disponible en fin de page « B - A », est inférieure à la taille « Taille max donnée » de la donnée à écrire, on déclare la page pleine et on modifie le statut de la page qui passe de DISPONIBLE à PLEINE par changement d'état d'un bit du statut de la page.
La figure 6 représente un organigramme de détection d'une page pleine. On peut définir un seuil d'occupation à ne pas dépasser pour chaque page dont le statut est DISPONIBLE. L'organigramme permet en complément de celui décrit sur la figure 5, de déclarer une page pleine.
La figure 7 représente un organigramme de détection d'une mémoire pleine. La mémoire est dite pleine si plus aucune page ne comporte la valeur DISPONIBLE dans son statut. La figure 8 représente un organigramme d'écriture d'une donnée à l'emplacement retenu. A fin de sécuriser l'écriture de l'objet, on commence par modifier le statut de la donnée qui passe de LIBRE à EN COURS par modification d'un bit du mot contenant son statut. On écrit ensuite le nom , la taille et la valeur de la donnée. Puis on modifie le statut qui devient OCCUPE toujours par modification d'un bit du mot contenant le statut. Ainsi, si un problème intervient en cours d'écriture de la donnée, le statut, conservera la valeur EN COURS, signifiant que la donnée n'a pas terminé sa phase d'écriture et est donc non valide. A titre d'alternative, il est également possible d'utiliser l'information type de la donnée, illustrée sur la figure 2, pour s'assurer de l'écriture correcte de la donnée. Le type prend par exemple une valeur « INCONNU » en début d'écriture et est modifié par changement d'un bit en fin d'écriture si celle ci a été correctement faite.
La figure 9 représente un organigramme de suppression d'une donnée. Cet algorithme est utilisé en fonction de l'application si la valeur d'une donnée est modifiée. La mémoire FlashPROM ne permettant pas la mise à jour d'une valeur, à part le changement d'état d'un bit dans un sens seulement, si la valeur d'une donnée doit évoluer, on abandonne l'emplacement précédent de la donnée en modifiant son statut qui devient SUPPRIME par modification d'un bit du mot contenant le statut et on écrit la nouvelle valeur de la donnée à un autre emplacement disponible au moyen de l'organigramme de la figure 8.
La figure 10 représente un organigramme de lecture d'une donnée valide. Les données valides sont celles dont le statut est occupé. Cet organigramme renvoi l'ensemble des données valides présentes dans la mémoire en balayant l'ensemble des pages contenant des données, pages dont le statut est DISPONIBLE ou PLEINE.
La figure 1 1 représente un organigramme de défragmentation de la mémoire. En effet, comme on l'a vu à l'aide de la figure 9, une donnée périmée continue d'occuper une zone de la mémoire. L'organigramme de la figure 1 1 permet de regrouper les données valides en éliminant les données périmées, celle dont le statut est SUPPRIME. Cet organigramme utilise la dernière page laissée libre et dont le statut est VIDE pour recopier d'une page dont le statut est PLEINE les données valides dont le statut est OCCUPE puis on efface la totalité de la page dont le statut est PLEINE qui devient une nouvelle page réservée à la défragmentation. Plus précisément, on modifie le statut VIDE qui devient RECOPIE. On modifie le numéro de la page sélectionné dont le statut est PLEINE par le numéro de la page dont le statut est RECOPIE. On recopie de la page dont le statut est PLEINE, les données dont le statut est OCCUPE vers la page dont le statut est RECOPIE. On modifie le statut RECOPIE en EFFACEMENT. On efface la totalité de la page dont le statut est PLEINE. Enfin on modifie le statut EFFACEMENT en DISPONIBLE.
La figure 12 représente un organigramme de détection d'une défragmentation en cours. Cet organigramme est utilisé lors de la remise en route d'un système fonctionnant avec le procédé de l'invention. Cet organigramme permet de savoir si une défragmentation a été interrompue lors d'un arrêt du système. Une défragmentation est détectée si le statut d'une page est RECOPIE ou EFFACEMENT.
Il est possible d'éviter les défragmentations en cours d'opération et par exemple imposer une défragmentation en début d'opération en définissant un seuil d'occupation d'une page au-delà duquel le statut de d'une page passe de DISPONIBLE à PLEINE. Le seuil d'occupation est défini de telle sorte à permettre le stockage de toutes les données écrites entre deux allumages du système. Pour éviter le cas où la mémoire est pleine et la défragmentation impossible par absence de donnée périmée, il est nécessaire de prévoir un nombre suffisant de pages mémoire pour obtenir quelques données périmées avant l'occupation totale de la mémoire.
La figure 13 représente un organigramme de vérification de la cohérence du contenu de la mémoire. A chaque démarrage du système, le procédé vérifie la cohérence de la mémoire en supprimant toutes les données dont le type est INCONNU et en fixant leur taille, si celle-ci n'est pas renseignée, à la taille maximale des données. Cette suppression est réalisée en modifiant le statut de la donnée qui devient SUPPRIME. Le procédé ordonne une défragmentation si la mémoire est pleine ou si celle ci était en cours lors de la dernière extinction du système. Le procédé efface également le contenu d'une page dont le numéro serait identique à celui d'une autre. Cela serait le cas quand une extinction du système intervient lors de la préparation d'une page.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de gestion de données destinées à être écrites et lues dans une mémoire, caractérisé en ce que la mémoire est de type FLASHPROM organisée en pages, en ce qu'on stocke plusieurs données par page et en ce qu'il consiste :
• pour chaque page, à réserver une zone destinée à recevoir le statut et le numéro de la page,
• pour chaque donnée, à réserver une zone pour le statut et la taille de la donnée. et en ce qu'on réserve au moins une page permettant la défragmentation de la mémoire.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lors d'une défragmentation, on recopie les données valides (OCCUPE) d'une page pleine dans la page réservée à la défragmentation puis on efface la totalité de la page pleine qui devient une nouvelle page réservée à la défragmentation.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le statut de chaque page ou de chaque donnée peut prendre un nombre N de valeurs, en ce que les valeurs se succèdent séquentiellement et sont codées sur N - 1 bits.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une transition entre deux valeurs successives se fait par modification d'un bit sans effacement.
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