專利名稱：一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash閃存優(yōu)化管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存的內(nèi)部數(shù)據(jù)管理方法，尤其涉及的是一種基于數(shù)據(jù) 交換區(qū)的NAND Flash閃存優(yōu)化管理方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的閃存已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動存儲裝置中，如U盤，SD卡， SSD固態(tài)硬盤；NOR和NAND Flash閃存是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失 閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NORFlash技術(shù)，徹底改變了原先由 EPROM和EEPROM —統(tǒng)天下的局面。1989年，東芝公司發(fā)表了 NAND Flash結(jié)構(gòu)，強調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盤一樣可以通 過接口輕松升級。由于大多數(shù)情況下閃存只是用來存儲少量的代碼，這時 NORFlash閃存更適合一些，而NAND Flash閃存則是大容量數(shù)據(jù)存儲的理 想解決方案，因此很多硬件工程師常不能分辨兩者之間的根本區(qū)別。
NOR Flash的特點是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP， eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序 可以直接在Flash閃存內(nèi)運行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR Flash 的傳輸效率很高，在1-4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低 的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。NAND Flash結(jié)構(gòu)能提供極高的單 元密度，并且寫入和擦除的速度也很快，但應(yīng)用NAND Flash的困難在于閃 存內(nèi)部的操作與管理并需要特殊的系統(tǒng)接口 。
NAND Flash閃存是非易失存儲器，可以對稱為BLOCK塊的存儲器單 元塊進行擦寫和再編程。任何NAND Flash器件的寫入操作只能在空或已擦 除的單元內(nèi)進行，所以大多數(shù)情況下，在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦
除的操作。
如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)寫入操作過程，假如塊120和塊130 都為閃存中的一個標(biāo)準(zhǔn)大小的BLOCK塊(塊的定義可以參見圖3),其中 BLOCK 120為已有數(shù)據(jù)存放區(qū)域，BLOCK 130為一個空置的區(qū)域，現(xiàn)要將 數(shù)據(jù)塊110 (大小應(yīng)該是小于或等于一個BLOCK)寫入到BLOCK 120中 的邏輯A地址區(qū)域(就是數(shù)據(jù)塊110的大小)，在現(xiàn)有技術(shù)的NAND Flash 閃存芯片中，在A區(qū)域的起始邏輯地址寫入數(shù)據(jù)時，其操作過程包括
A0、找到一個新的空置的BLOCK 130,將BLOCK 120的A區(qū)域以外 的數(shù)據(jù)拷貝到BLOCK 130中相應(yīng)位置；
B0、將要寫入的數(shù)據(jù)塊IIO直接寫到BLOCK130的A區(qū)域。
以上步驟也可以先執(zhí)行步驟B0，后執(zhí)行步驟A0。 也可以部分執(zhí)行步 驟A0，然后執(zhí)行步驟B0，再執(zhí)行步驟AO剩下的步驟。
在AO的步驟中，即先拷貝BLOCK 120的B區(qū)域到BLOCK 130的B 區(qū)域，再拷貝BLOCK 120的C區(qū)域到BLOCK 130的C區(qū)域。
隨著NAND閃存供應(yīng)商采用越來越小的工藝尺寸， 一些較小尺寸的 SLC NAND閃存的可擦除次數(shù)則從10萬次降低到了 5萬次，MLC NAND 閃存的可擦除次數(shù)從1萬次下降到5千次(某些情況下甚至降低到3千次)。
目前基于NAND Flash的文件系統(tǒng)中要寫入一段數(shù)據(jù)時，首先要頻繁的 修改它的系統(tǒng)文件。例如普遍使用的FAT文件系統(tǒng)要寫入一個文件，必須 要先修改FAT表，F(xiàn)DT表，最后才是數(shù)據(jù)。事實上FAT表修改只是一個扇 區(qū)，而FDT表也只是修改8個扇區(qū)，而且是連續(xù)修改幾次后才寫入真實數(shù) 據(jù)，由于NAND Flash的特性，不能對同一頁進行重復(fù)編程，必須整塊先擦 除后再編程(編程即數(shù)據(jù)寫入)。但是在擦除一個BLOCK塊時，必須先把 塊上的其他數(shù)據(jù)保存到新的(空置塊)地址。
拷貝 一個文件操作命令的數(shù)據(jù)流程如下代碼所示 CDB 2a 00 00 00-00 20 00 00-01 00 FAT 71us
CDB2a 00 00 00 -02 20 00 00-08 00FDT78us
CDB2a 00 00 00國02 20 00 00-08 00FDTllOus
CDB2a 00 00 00國00 26 00 00-01 00FAT39us
CDB2a 00 00 00 -01 23 00 00-01 00FAT76us
CDB2a 00 00 00 -02 20 00 00-08 00FDT64us
CDB2a 00 00 00-02 40 00 00-17 00DATA184us
CDB2a 00 00 00 -02 20 00 00-08 00FDT78us
CDB2a 00 00 00-02 20 00 00-08 00FDT97us
CDB2a 00 00 00 -00 20 00 00-01 00FAT914ms
CDB2a 00 00 00 -00 26 00 00-01 00FAT51us
CDB2a 00 00 00 -01 23 00 00-01 00FAT444us
需做說明的是，上述文件操作流程是通過監(jiān)測程序獲得，其中的加下
劃線用語為添加說明，不是命令本身；CDB 2a 00 00 00 -aa bb 00 00 -cnt 00 指的是在aa+bb*256的邏輯地址寫入長度為cnt的數(shù)據(jù)。
這樣，在現(xiàn)有技術(shù)的操作中當(dāng)只拷貝一個文件時，文件系統(tǒng)卻修改了 12次，也就是說執(zhí)行了 12次如圖1所示的操作過程，即不停的在搬運數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)文件區(qū)在這個過程被修改了 11次，但是實質(zhì)的數(shù)據(jù)區(qū)只修改了一次。 這樣由于系統(tǒng)文件區(qū)不停的反復(fù)被讀寫，就造成一種嚴(yán)重的磨損不平衡， 導(dǎo)致NAND Flash壽命縮短，大大降低了產(chǎn)品的壽命。
由于NAND Flash的性能優(yōu)勢，目前已經(jīng)開始大范圍應(yīng)用于各種存^t裝 置，并可能取代傳統(tǒng)的硬盤成為下一代技術(shù)飛躍的核心。但目前大容量 NAND Flash在低緩存消耗的情況下小文件拷貝速度過慢，以及由于FAT表 區(qū)域在每次數(shù)據(jù)的傳輸時對每個頁的數(shù)據(jù)讀寫都要在該區(qū)反復(fù)多次讀寫， 導(dǎo)致其被快速磨損而容易造成NAND Flash文件系統(tǒng)損壞，降低整個芯片的 壽命。因此，現(xiàn)有讀寫NAND Flash的技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理 方法，特別是基于NAND Flash的文件系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進，解決了由于系 統(tǒng)文件區(qū)域的快速磨損而導(dǎo)致NAND Flash的文件系統(tǒng)損壞所造成的壽命 縮減的問題，以及大大提高了大容量NAND Flash在低緩存消耗的情況下文 件拷貝的速度。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash閃存優(yōu)化管理方法，其包括閃存 控制器執(zhí)行的以下步驟
A、 在NAND Flash閃存上設(shè)置至少2個BLOCK塊作為數(shù)據(jù)交換區(qū)；
B、 加入一個動態(tài)的數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識表項，用于記錄所述數(shù)據(jù)交換區(qū)中 數(shù)據(jù)的新舊程度，當(dāng)數(shù)據(jù)塊在設(shè)定時間內(nèi)再沒有被修改時，則把最近寫入 到數(shù)據(jù)交換區(qū)的數(shù)據(jù)塊拷貝到邏輯地址重新映射后的閃存真實物理地址 內(nèi)。
所述邏輯地址重新映射后的真實物理地址指的是一個可存儲的區(qū)域，它 是一個空置塊中的一個地址區(qū)域，也是數(shù)據(jù)塊從邏輯地址要寫入到的一個 物理地址區(qū)域， 一個邏輯地址在一個時刻只對應(yīng)一個物理地址，但是在不 同時間可能對應(yīng)不同的物理地址。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
當(dāng)數(shù)據(jù)交換區(qū)中的任意一個BLOCK塊填滿之后，則可以開始把最近寫 入到這個BLOCK塊中的數(shù)據(jù)塊或部分數(shù)據(jù)塊寫入到邏輯地址重新映射后 的閃存的真實物理地址內(nèi)。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
所述閃存控制器再設(shè)置一地址映射表項用于記錄所述數(shù)據(jù)交換區(qū)內(nèi)數(shù) 據(jù)塊的邏輯地址與數(shù)據(jù)交換區(qū)物理地址的對應(yīng)關(guān)系以及數(shù)據(jù)塊所占用的扇
區(qū)數(shù)。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
在所述閃存控制器處于相對閑置狀態(tài)時或者上位機接口數(shù)據(jù)傳輸階段 性完成時，優(yōu)先將所述數(shù)據(jù)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)塊寫入到邏輯地址重新映射后 的閃存的真實物理地址中。
所述的方法，其中，所述上位機結(jié)構(gòu)為USB接口或SATA接口或SD 接口或MMC接口。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
Bl、在所述NANDFlash中找到一空置的BLOCK塊，將原來邏輯地址 映射BLOCK塊中要寫入的數(shù)據(jù)塊所對應(yīng)此BLOCK塊中物理地址區(qū)域以外 的數(shù)據(jù)塊拷貝到所述空置BLOCK塊中的相應(yīng)位置；
B2、將所述數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到所述空置BLOCK塊的 對應(yīng)邏輯地址重新映射后的真實物理地址中。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
對寫入數(shù)據(jù)時所需的對系統(tǒng)文件修改》文在NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū) 中進行。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括
對寫入數(shù)據(jù)時所需的對用戶數(shù)據(jù)修 文;故在NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū) 中進行。
所述的方法，其中，用作所述數(shù)據(jù)交換區(qū)的BLOCK塊數(shù)設(shè)置為3個以上。
所述的方法，其中，所述步驟B還包括在寫滿ft據(jù)交換區(qū)中的任意 一個BLOCK塊后，則開始向彩:據(jù)交換區(qū)中的下一個BLOCK塊寫入；閃存 控制器可開始將已填滿塊的數(shù)據(jù)拷貝到邏輯地址重新映射后的真實物理地 址，并擦除該已填滿的塊。
本發(fā)明所提供的一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理方法，由
于采用了通過閃存控制器在NAND Flash芯片中設(shè)置多個BLOCK塊作為數(shù) 據(jù)交換區(qū)，將讀寫中的中間過程數(shù)據(jù)進行緩沖存儲，減少了對NANDFlash 芯片的系統(tǒng)文件區(qū)的寫入頻度，提高了芯片的讀寫速度，同時均衡了芯片 的磨損，延長了 NAND Flash的使用壽命。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的NAND Flash的數(shù)據(jù)讀寫過程的示意圖； 圖2為本發(fā)明基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理方法數(shù)據(jù)讀寫過 程的示意圖3為本發(fā)明方法的NAND Flash內(nèi)部閃存存儲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，將對本發(fā)明的各較佳實施例進行更為詳細的說明。 本發(fā)明方法實現(xiàn)需要依賴于現(xiàn)有的NAND Flash閃存存儲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如 圖3所示的內(nèi)部閃存存儲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡要示意，外部由一閃存控制器實現(xiàn)對 NAND Flash的操作，該閃存控制器通常內(nèi)部會嵌入有CPU或微處理器， 如8051， ARM系列等，本發(fā)明方法需要通過控制器的指令來控制實現(xiàn)。 NAND Flash的操作特性是以頁page為單位來寫(或編程)或者讀， 一個 頁page不能重復(fù)的寫，重復(fù)寫之前必須先擦除。而擦除是以BLOCK塊為 單位進行的(原因是寫操作可以使存儲單元由1變成O,但是不能由0變成 1;要使0變成1，只有擦除操作)。
為方便描述，本發(fā)明申請文件中將擦除操作的一個單位稱為BLOCK 塊，是一種NAND Flash的物理存儲結(jié)構(gòu)單元；對BLOCK中的部分數(shù)據(jù)稱 為數(shù)據(jù)塊,但數(shù)據(jù)塊是小于或等于BLOCK塊的，即數(shù)據(jù)塊是在一個BLOCK 塊中實際數(shù)據(jù)存儲的連續(xù)區(qū)域，也有可能是一個完整的BLOCK塊。
本發(fā)明基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理方法，通過閃存控制器 在目前通用的NAND Flash中設(shè)置2個以上的BLOCK塊固定用于數(shù)據(jù)交 換，其物理地址可知。在其表項中記錄數(shù)據(jù)交換區(qū)內(nèi)的邏輯地址與物理地 址的對應(yīng)關(guān)系以及該數(shù)據(jù)塊所占用的扇區(qū)個數(shù)，在收到相同的邏輯地址的 數(shù)據(jù)塊時，只要將對應(yīng)的物理地址做修改，就可以將以前在交換區(qū)的數(shù)據(jù) 自動放棄，而數(shù)據(jù)就會存放到新的物理地址。
每一數(shù)據(jù)塊，需要加入動態(tài)標(biāo)識表項表示該數(shù)據(jù)塊的生存時間，作為 數(shù)據(jù)塊的有效性標(biāo)識，以記錄其數(shù)據(jù)塊的新舊程度，當(dāng)數(shù)據(jù)越被頻繁修改 時，表示數(shù)據(jù)就越年輕；如數(shù)據(jù)在寫入后很久都沒被修改，則代表數(shù)據(jù)很 老。 一旦閃存控制器處于相對空閑IDLE模式或者上位機接口包括但不限于 如USB接口或SATA接口或SD接口或MMC接口等，階段性的沒有數(shù)據(jù) 傳輸時，則優(yōu)先將數(shù)據(jù)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)塊寫入到邏輯地址重新映射后的閃 存真實物理地址。當(dāng)凄t據(jù)交換區(qū)的任意BLOCK塊填滿后，則將數(shù)據(jù)向其邏 輯地址重新映射后的真實物理地址中寫入。
本發(fā)明的上述處理方式可以使數(shù)據(jù)快速從PC上通過上位機接口如 USB接口或SATA接口或SD接口或MMC接口寫入到NAND Flash中，避 免了數(shù)據(jù)在NAND Flash上實時空間分配所耗的時間過長從而導(dǎo)致拷貝過
L曰
本發(fā)明所述NAND Flash在讀數(shù)據(jù)的時候，可以先查找其表項是否有對 應(yīng)的邏輯地址，有就直接在NAND Flash的交換區(qū)中直接讀取數(shù)據(jù)，以加快 速度，沒有則^使用以前流程到真實的物理地址中去查找。當(dāng)?shù)綦姾笤偕想?時，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)交換區(qū)表項會重建，同時擦除數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊。由 于數(shù)據(jù)交換區(qū)數(shù)據(jù)寫入也是按頁(page)為單位來進行， 一旦該數(shù)據(jù)交換區(qū) 的任一 BLOCK塊填滿后，而且又把此BLOCK中的最新的凄t據(jù)塊拷貝到真 實物理地址之后，則進行塊擦除。然后可再從第一個頁(page)開始寫，或 者寫入數(shù)據(jù)交換區(qū)的下一個BLOCK塊的第 一個頁，這樣就可以依次使用各
個數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊，不會只對系統(tǒng)文件的BLOCK塊進行讀寫，可利 用整體NAND Flash來實現(xiàn)平衡磨損。
針對一個文件拷貝，本發(fā)明方法把對系統(tǒng)文件的修改變成把最終修改 的結(jié)果寫入到邏輯地址重新映射后的真實物理地址，而中間的臨時操作僅 在NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū)中進行，并沒有頻繁寫入到邏輯地址所對應(yīng)的 一系列物理地址中。系統(tǒng)在需要數(shù)據(jù)時就可直接在數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊中 找尋，這樣系統(tǒng)文件區(qū)的磨損次數(shù)將會大大降低，從而提高NAND Flash 的可用性。
本發(fā)明方法的操作如圖2所示，其包括以下步驟
A、 在NAND Flash上設(shè)置2個或以上BLOCK塊固定用于數(shù)據(jù)交換； 當(dāng)有數(shù)據(jù)要求寫入某物理地址時，如圖2中所示的邏輯A地址，可以是系 統(tǒng)文件區(qū)地址或者用戶數(shù)據(jù)區(qū)地址，就先寫入NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū) BLOCK塊210中，并記下數(shù)據(jù)交換區(qū)的物理地址；
本發(fā)明方法主要是設(shè)置一個地址映射表項來記錄數(shù)據(jù)交換區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)塊 的邏輯地址與物理地址的對應(yīng)關(guān)系以及數(shù)據(jù)塊所占用的扇區(qū)個數(shù)。在收到 相同的邏輯地址時，只要將其對應(yīng)的數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊中的物理地址做 修改，就可以將以前在緩沖的數(shù)據(jù)自動放棄，數(shù)據(jù)依次存放到所述數(shù)據(jù)交 換區(qū)中新的物理地址上；
B、 在寫數(shù)據(jù)的過程中，尤其對系統(tǒng)文件區(qū)的數(shù)據(jù)，會反復(fù)多次在同一 地址位置進行讀寫數(shù)據(jù)；當(dāng)每次有數(shù)據(jù)要求寫入邏輯A地址時，都依次在 數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊中寫入，直至寫滿一個BLOCK塊為止，然后可轉(zhuǎn)向 下一 BLOCK塊來寫入，同時修改邏輯A地址所對應(yīng)的數(shù)據(jù)交換區(qū)的相應(yīng) 地址，即根據(jù)更新的數(shù)據(jù)交換區(qū)地址保持映射到該物理A地址；
C、 同時設(shè)置一動態(tài)的數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識表項，當(dāng)對應(yīng)A地址的數(shù)據(jù)在預(yù) 定設(shè)置的時間內(nèi)再沒有被寫入(修改)時，表明對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊需要被寫入 到邏輯地址重新映射后的閃存真實物理地址中；
D、 在所述NAND Flash中找到一新BLOCK塊230，將BLOCK塊220 中的A地址以上部分數(shù)據(jù)塊B拷貝到空置的BLOCK塊230的B中；
E、 將所述數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識對應(yīng)需要寫入的數(shù)據(jù)塊AN寫入到所述新 BLOCK塊230中A地址中；
F、 將BLOCK塊220的其他數(shù)據(jù)塊C拷貝到該空置的BLOCK塊230 的相應(yīng)位置C。上述步驟D、 E、 F完全是現(xiàn)有技術(shù)中NAND Flash數(shù)據(jù)寫 入的必須過程，每更改一次數(shù)據(jù)都要執(zhí)行步驟D、 E、 F，只是他們的先后 執(zhí)行次序可以改變或調(diào)整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法減少了頻繁對系 統(tǒng)文件區(qū)BLOCK塊進行此種操作，提高了 NAND Flash所帶來的壽命和速 度問題。
本發(fā)明方法可以在NAND Flash芯片上設(shè)置更多的BLOCK塊作為數(shù)據(jù) 交換區(qū)，例如設(shè)置NAND Flash的一半作為數(shù)據(jù)交換區(qū)的BLOCK塊，這樣， 數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊將作為主要的頻繁寫入?yún)^(qū)域，但由于數(shù)據(jù)交換區(qū) BLOCK塊可以依次順序被使用，即寫滿一個BLOCK塊后再寫入相鄰的下 一個數(shù)據(jù)交換區(qū)BLOCK塊中，從而將NAND Flash芯片中的多個BLOCK 塊依次使用，避免對一個固定BLOCK塊的反復(fù)頻繁讀寫，由此均衡磨損， 提高整個芯片的使用壽命。
本發(fā)明方法中在拷貝一個文件時，其文件系統(tǒng)也是修改了 12次，但是 并沒有像之前的方法那樣對NAND Flash的BLOCK塊需要擦除12次，而 只是把最終結(jié)果寫入到相應(yīng)物理地址中即可，也就是只操作了 3個BLOCK 塊。數(shù)據(jù)每修改一次，本發(fā)明方法的系統(tǒng)文件也只修改兩次。真正達到了 NAND Flash的磨損平衡，同時提高了寫入速度。
本發(fā)明基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理方法，主要對寫入的數(shù) 據(jù)進行了分別處理，區(qū)分文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。系統(tǒng)文件的修改由于 在大部分的情況下是臨時的，當(dāng)數(shù)據(jù)量不大的時候，可適量放在閃存控制 器內(nèi)存中。但是用戶數(shù)據(jù)是一定要寫入的，沒必要占用寶貴的閃存控制器
存儲空間。
當(dāng)更新一次用戶數(shù)據(jù)時，F(xiàn)AT表同一地址就更新了 4次，但是每次都 是兩個扇區(qū)，就可以把數(shù)據(jù)放在閃存控制器的內(nèi)存中，處理方式同放在 NAND Flash數(shù)據(jù)交換區(qū)一樣。但是FDT表一次更新8個扇區(qū)，如果把它 也放在控制器內(nèi)存中則占用大量空間，所以放在NAND Flash中的數(shù)據(jù)交換 區(qū)是合適的，當(dāng)閃存控制器內(nèi)存空間寬裕的情況下，也可考慮放在其內(nèi)存 中。
本發(fā)明方法中動態(tài)數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識可用于表示數(shù)據(jù)更新狀況，但是其 思想還是在于保證數(shù)據(jù)在設(shè)定時間沒被修改或者一直沒^皮修改的狀況下就 可被寫入到真實物理地址中，以保證數(shù)據(jù)交換區(qū)利用率。
本發(fā)明基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash優(yōu)化管理方法，極大提高NAND Flash的文件讀寫速度與NAND Flash的使用壽命。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的效率對比說明如下現(xiàn)有技術(shù)中拷貝 一個文件原來所消耗時間為Tl:
T1=A+ (B + C + D + E) *10N;
而本發(fā)明方法改進后所消耗時間T2為
T2 = A+ (B + C + 2*D + E) *N;
其中，A為USB (假設(shè)的上位才幾接口 )傳輸?shù)介W存控制器的時間；B 為空置塊分配系統(tǒng)消耗時間；C為拷貝舊塊數(shù)據(jù)到空置塊的消耗時間；D 為新數(shù)據(jù)的寫入時間；E為舊塊的擦除時間；N為寫入文件個數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)的用戶可^L時間Til: Tll-T;而本發(fā)明方法改進后用戶的 可視時間T21為T21=A + D。
現(xiàn)有技術(shù)的磨損密度COl為C01 = (CI+C2 + C3) *10N;而本發(fā) 明方法改進后磨損密度C02為C02- (C1+2*C2 + C3) *N;其中，CI: 為拷貝舊塊中的數(shù)據(jù)到新塊中造成的磨損；C2:為新數(shù)據(jù)寫入新塊造成的 磨損；C3:為舊塊擦除造成的磨損。
本發(fā)明方法所增加的閃存控制器內(nèi)存消耗包括 一個交換塊最大內(nèi)存 需要1280byte，最小內(nèi)存需要為30byte。
由此可知，本發(fā)明方法確實實現(xiàn)了一種能夠提高NANDFlash使用壽命 和讀寫速度的NANDFlash操作方案，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對本發(fā)明較 佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的 限制，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash閃存優(yōu)化管理方法，其包括閃存控制器執(zhí)行的以下步驟:A、在NAND Flash閃存上設(shè)置至少2個BLOCK塊作為數(shù)據(jù)交換區(qū)；B、加入一個動態(tài)的數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識表項，用于記錄所述數(shù)據(jù)交換區(qū)中數(shù)據(jù)塊的新舊程度，當(dāng)數(shù)據(jù)塊在設(shè)定時間內(nèi)再沒有被修改時，則把最近寫入到數(shù)據(jù)交換區(qū)的數(shù)據(jù)塊拷貝到邏輯地址重新映射后的閃存真實物理地址內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 當(dāng)數(shù)據(jù)交換區(qū)中的任意一個BLOCK塊填滿之后，則可以開始把最近寫入到這個BLOCK塊中的數(shù)據(jù)塊寫入到邏輯地址重新映射后的閃存所對應(yīng) 的真實物理地址內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 所述閃存控制器再設(shè)置一地址映射表項用于記錄所述數(shù)據(jù)交換區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)塊的邏輯地址與數(shù)據(jù)交換區(qū)物理地址的對應(yīng)關(guān)系以及數(shù)據(jù)塊所占用的扇 區(qū)數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 在所述閃存控制器處于相對閑置狀態(tài)時或者上位機接口數(shù)據(jù)傳輸階段性完成時，優(yōu)先將所述數(shù)據(jù)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)塊寫入到邏輯地址重新映射后 的閃存的真實物理地址中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述上位機接口為USB 接口或SATA接口或SD接口或MMC接口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 Bl、在所述NANDFlash中找到一空置的BLOCK塊，將原來邏輯地址映射BLOCK塊中要寫入的數(shù)據(jù)塊所對應(yīng)此BLOCK塊中物理地址區(qū)域以外 的數(shù)據(jù)塊拷貝到所述空置BLOCK塊中的相應(yīng)位置；B2、將所述數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識所對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊寫入到所述空置BLOCK 塊中邏輯地址重新映射后的的真實物理地址中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 對寫入數(shù)據(jù)時所需的對系統(tǒng)文件修改放在NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū)中進行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 對寫入數(shù)據(jù)時所需的對用戶數(shù)據(jù)修改放在NAND Flash的數(shù)據(jù)交換區(qū)中進行。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，用作所述數(shù)據(jù)交換區(qū)的 BLOCK塊數(shù)設(shè)置為3個或以上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟B還包括 在寫滿數(shù)據(jù)交換區(qū)中的任意 一個BLOCK塊后，則開始向數(shù)據(jù)交換區(qū)中的下 一個BLOCK塊寫入；閃存控制器可開始將已填滿塊的彰:據(jù)拷貝到邏輯地址 重新映射后的閃存真實物理地址，并擦除該已填滿的塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)據(jù)交換區(qū)的NAND Flash閃存優(yōu)化管理方法，其包括以下步驟在NAND Flash上設(shè)置至少2個BLOCK塊作為數(shù)據(jù)交換區(qū)；加入一個動態(tài)的數(shù)據(jù)有效性標(biāo)識表項，記錄所述數(shù)據(jù)交換區(qū)中數(shù)據(jù)塊的新舊程度；在數(shù)據(jù)塊在設(shè)定時間內(nèi)還沒有被修改時，寫入到邏輯地址重新映射后的閃存真實物理地址內(nèi)。本發(fā)明方法由于采用了通過閃存控制器在NAND Flash芯片中設(shè)置的多個BLOCK塊的數(shù)據(jù)交換區(qū)，將讀寫中的中間過程數(shù)據(jù)進行緩沖存儲，減少了對NAND Flash芯片的系統(tǒng)文件區(qū)的寫入頻度，提高了芯片的讀寫速度，同時均衡了芯片的磨損，延長了NAND Flash的使用壽命。
文檔編號G06F12/06GK101382918SQ200810142659
公開日2009年3月11日 申請日期2008年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月26日
發(fā)明者勝 羅, 譚四方 申請人:深圳市硅格半導(dǎo)體有限公司