專利名稱：用于合并存貯的數(shù)據(jù)項(xiàng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按塊擦除存儲系統(tǒng)，包括按塊擦除存儲器和，特別是，一種合并存儲在各個按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法。
背景技術(shù)：
一種便攜式的信息處理設(shè)備，例如筆記本電腦，個人數(shù)字助理(PDA)，和數(shù)碼像機(jī)，記錄大量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如在內(nèi)部記錄介質(zhì)上的圖像數(shù)據(jù))。作為記錄介質(zhì)，一種大記錄容量、小型、重量輕是所要求的。特別是一種便攜式信息處理裝置，例如數(shù)字視頻攝象機(jī)(DVC)和音頻播放器，能實(shí)時地在記錄介質(zhì)上記錄或從記錄介質(zhì)上再現(xiàn)大數(shù)量的數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，如以上所提到的記錄介質(zhì)，一種能高速地管理大量數(shù)據(jù)的裝置是所要求的。進(jìn)一步，這種可攜帶的信息處理設(shè)備能只利用本身的內(nèi)部能源(例如電池)長時間操作。相應(yīng)地，如以上所提到的記錄介質(zhì)，該裝置在輸入、輸出和保持?jǐn)?shù)據(jù)時節(jié)省能量消耗是所要求的。另外，便攜式信息處理設(shè)備處理的數(shù)據(jù)和其他各種信息處理裝置之間被交換。例如，以數(shù)字靜態(tài)視頻攝象機(jī)得到的圖象數(shù)據(jù)被打印機(jī)打?。槐粋€人計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理；通過移動電話傳輸；或者在電視機(jī)屏幕上再現(xiàn)。相應(yīng)地，如以上所提到的記錄介質(zhì)，該裝置能在各種信息處理裝置之間共享是所要求的。
半導(dǎo)體存儲器被廣泛應(yīng)用，作為記錄介質(zhì)能滿足以上提到的要求，同樣還有傳統(tǒng)的軟盤、硬盤和光盤也如此。特別是，帶有內(nèi)建的按塊擦除存儲器的卡式記錄介質(zhì)，例如PC卡(以下稱為閃存卡)，是很典型的。閃存卡被插入信息處理裝置的特殊的槽口，并且和信息處理裝置交換數(shù)據(jù)。該特殊的槽口符合用于閃存卡的一個預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。這些帶有特殊的槽口的信息處理裝置能通過同樣的閃存卡相互交換數(shù)據(jù))。
和RAM相比，數(shù)據(jù)一旦被存儲，按塊擦除存儲器能長時間保存該數(shù)據(jù)而沒有能量的消耗。進(jìn)一步，和ROM相比，它能電重寫數(shù)據(jù)。出于這些考慮，按塊擦除存儲器作為以上提到的存儲介質(zhì)具有優(yōu)于RAM和ROM的優(yōu)點(diǎn)。
按塊擦除存儲器一般被分為多個頁面，每個頁面具有固定數(shù)量的存儲單元，并被進(jìn)一步分為多個物理塊，每塊具有固定數(shù)量的頁面。每個存儲單元可取兩個狀態(tài)“1”和“0”。因而，存儲單元中的的一個可以存儲一個數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)。按塊擦除存儲器的存儲單元例如“與非”型按塊擦除存儲器包含下面與兩個狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的特征，“1”和“0”具有“1”狀態(tài)的存儲單元可以一個一個地被改變?yōu)椤?”狀態(tài)。另一方面，具有“0”狀態(tài)的存儲單元只能屬于同一個物理塊的所有的單元整體地被改變成“1”狀態(tài)。因此，存儲在按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)只能在每個物理塊中被整體地刪除。這里數(shù)據(jù)刪除是指初始化所有在物理塊的內(nèi)部的存儲器單元成為“1”狀態(tài)。另一方面允許在數(shù)據(jù)被刪除的頁面把數(shù)據(jù)寫入按塊擦除存儲器。這里數(shù)據(jù)寫入是指使某些存儲單元從“1”狀態(tài)變化到“0”狀態(tài)。
在數(shù)據(jù)已經(jīng)被存儲的頁面，禁用把新的數(shù)據(jù)寫入按塊擦除存儲器。原因如下在NAND類型的按塊擦除存儲器中，例如，處于“0”狀態(tài)存儲器單元不能個別地的改變成“1”狀態(tài)。相應(yīng)地，在同一個頁面中以另外的數(shù)據(jù)覆蓋數(shù)據(jù)需要預(yù)先刪除包含該頁面的整個物理塊中的數(shù)據(jù)。因此，按塊擦除存儲器的重寫持續(xù)時間比RAM的長，通常是由刪除持續(xù)時間。
例如，已發(fā)表的日本專利申請No.H6-301601的公報，披露了一種存儲裝置，達(dá)到對按塊擦除存儲器的高速數(shù)據(jù)寫入。作為一種存儲設(shè)備，傳統(tǒng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)按并行的方式寫入數(shù)據(jù)到多個按塊擦除存儲器或多個物理塊中，因此縮減了寫入的周期。


圖10是一個方框圖，展示了傳統(tǒng)的閃存卡100和信息處理裝置H(以下稱為一個主機(jī))之間的數(shù)據(jù)交換的例子。閃存卡100和主機(jī)H之間的連接是通過，例如，5種類型線；數(shù)據(jù)線DAT，時鐘線CLK，電源線VDD，地線VSS，和命令線CMD。
主機(jī)接口1從主機(jī)通過命令線CMD接受命令并解碼得到命令。如果是寫命令，例如，主機(jī)接口1解碼命令得到由主機(jī)提供的邏輯地址AL作為數(shù)據(jù)寫的目標(biāo)，并且發(fā)送該地址到按塊擦除存儲器控制器30。另一方面，主機(jī)接口1慢慢從數(shù)據(jù)線DAT接收被寫的數(shù)據(jù)對象Da，并且存儲對象到緩沖器2中。
在按塊擦除存儲器控制器30中，地址轉(zhuǎn)換部件30a從主機(jī)接口1饋入邏輯地址AL，表示數(shù)據(jù)對象Da的寫目標(biāo)。地址轉(zhuǎn)換部件30a以通常不止一個區(qū)域的物理地址換成相應(yīng)的一個邏輯地址。這里，一個區(qū)域等同于，例如，在按塊擦除存儲器4的單元陣列4b中的兩頁。特別是，屬于同樣區(qū)域的頁面，各屬于分開的物理塊。地址轉(zhuǎn)換部件30a進(jìn)一步把相應(yīng)于同樣邏輯地址的區(qū)域分成多類，成為三種狀態(tài)空白的、啟用的和禁用的狀態(tài)。每個區(qū)域的狀態(tài)信息存儲在附加在按塊擦除存儲器4的各個頁面的冗余區(qū)域中。這里，冗余區(qū)域包含固定數(shù)量的存儲器單元。進(jìn)一步，在屬于同樣區(qū)域的頁面的冗余區(qū)域中，存儲了關(guān)于區(qū)域狀態(tài)的共同信息?？瞻椎臓顟B(tài)表示在刪除了數(shù)據(jù)之后數(shù)據(jù)還沒有寫入該區(qū)域。另一方面，啟用的和禁用的狀態(tài)是數(shù)據(jù)已被寫入的區(qū)域的狀態(tài)。啟用的和禁用的狀態(tài)分別表示讀部件30b被允許實(shí)行數(shù)據(jù)讀或被禁止實(shí)行數(shù)據(jù)讀。地址轉(zhuǎn)換部件30a，當(dāng)被饋入邏輯地址AL表示數(shù)據(jù)對象Da的寫目標(biāo)時，在單元陣列4b中選擇空白的區(qū)域并且設(shè)置數(shù)據(jù)對象Da的寫目標(biāo)區(qū)域到該空白區(qū)域。地址轉(zhuǎn)換部件30a進(jìn)一步得到相應(yīng)于以上提到的邏輯地址AL的區(qū)域的物理地址AP。
寫部件30c發(fā)送寫目標(biāo)區(qū)域的物理地址AP到按塊擦除存儲器4的地址解碼器4c。與此關(guān)聯(lián)，該部件從緩沖器2發(fā)送被寫的數(shù)據(jù)對象Da到按塊擦除存儲器4的頁面緩沖器4a。
按塊擦除存儲器4包括，例如，兩個頁面緩沖器4a。頁面緩沖器4a的每個能存儲一頁數(shù)據(jù)。換句話說，該兩頁緩沖器4a總共可以存儲一個區(qū)域的數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，被寫的數(shù)據(jù)對象Da從緩沖器2發(fā)送出來，以一個區(qū)域一個區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)地被存儲在頁緩沖器4a中。存儲在兩個頁面緩沖器4a中的一個區(qū)域的數(shù)據(jù)項(xiàng)，并行地寫入由地址解碼器4c指定的兩個頁面。這樣，傳統(tǒng)的閃存卡100實(shí)現(xiàn)了并行地把數(shù)據(jù)寫入到按塊擦除存儲器4的兩個物理塊中，從而縮短了寫入的周期。
地址轉(zhuǎn)換部件30a，當(dāng)被饋入邏輯地址AL表示數(shù)據(jù)對象Da的寫目標(biāo)時，在相應(yīng)于邏輯地址AL的物理地址中，和以上提到的操作一起，檢索啟用的區(qū)域。如果主機(jī)要求的寫操作是覆蓋操作，在具有和表示數(shù)據(jù)對象Da的寫目標(biāo)的邏輯地址AL對應(yīng)的物理地址的區(qū)域中，一般存在一個啟用的區(qū)域。此時，一個在按塊擦除存儲器控制器30內(nèi)部的頁—禁用部件30e，將如以下所描述讓啟用的區(qū)域?yàn)榻?，從而禁止讀部件30b訪問該區(qū)域。頁—禁用部件30e在相應(yīng)于啟用頁面的冗余區(qū)域內(nèi)重寫數(shù)據(jù)，從而使該頁為禁用。例如，當(dāng)在冗余區(qū)域內(nèi)預(yù)定的位(以下稱之為標(biāo)志)分別是“1”和“0”時，部件定義頁的狀態(tài)為啟用的和禁用的。由于標(biāo)志相應(yīng)于啟用的頁是“1”，頁—禁用部件30e把標(biāo)志從“1”改變成“0”。換句話說，該部件寫“0”到冗余區(qū)域的標(biāo)志中。從而該頁面為禁用的。
如上所述，傳統(tǒng)的閃存卡100，當(dāng)主機(jī)要求重寫數(shù)據(jù)時，是在另一個新的區(qū)域?qū)懭胄聰?shù)據(jù)而沒有刪除原始的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，該卡使寫入新數(shù)據(jù)的區(qū)域的物理地址和表示寫目標(biāo)的邏輯地址相對應(yīng)。另外，該卡使存儲了原始數(shù)據(jù)的區(qū)域?yàn)榻玫臓顟B(tài)。從而，當(dāng)從主機(jī)接收到針對邏輯地址的讀命令時，讀部件30b在眾多的相應(yīng)于該邏輯地址的區(qū)域中訪問存儲有最近的數(shù)據(jù)項(xiàng)的區(qū)域。這樣，在同樣的邏輯地址上的重寫被實(shí)現(xiàn)而沒有刪除按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)。因此，重寫周期縮短了一個刪除周期。
在如上所述的傳統(tǒng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)中，每個在同樣邏輯地址的重寫操作都伴有使存儲有原始數(shù)據(jù)的啟用的區(qū)域成為禁用的，并且使禁用的區(qū)域數(shù)量增加。相應(yīng)地，當(dāng)在同樣的邏輯地址重復(fù)多次重寫操作時，禁用區(qū)域的數(shù)量相對于啟用的區(qū)域?qū)?yán)重地增加。在傳統(tǒng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)中，能管理屬于分離的物理塊之間的鏈接的系統(tǒng)，分割例如文件的數(shù)據(jù)流成為區(qū)域，并且離散地、隨機(jī)地把它們寫入空白的區(qū)域，分散跨越在各個物理塊內(nèi)。特別是，在這種按塊擦除存儲系統(tǒng)中，因?yàn)橹貜?fù)的重寫操作，每物理塊的禁用的區(qū)域?qū)⒂玫膮^(qū)域的比率一般是高的。
在按塊擦除存儲器中，數(shù)據(jù)項(xiàng)只能被整體地在每個物理塊中被刪除。因此，對于在刪除目標(biāo)的物理塊內(nèi)部的許多禁用的區(qū)域，當(dāng)這些物理塊哪怕只包含一個啟用的區(qū)域時，傳統(tǒng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)對這樣禁用的區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刪除。相應(yīng)地，禁用區(qū)域?qū)⒂脜^(qū)域的比率不能被降低。作為以上討論的結(jié)果，在傳統(tǒng)的按塊擦除存儲系統(tǒng)中，相對于按塊擦除存儲器的存儲容量而言，重復(fù)的重寫操作嚴(yán)重地降低了能存儲在按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)的數(shù)量。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種按塊擦除存儲系統(tǒng)，它降低禁用頁面對啟用頁面的比率，從而達(dá)到增加能夠存儲在其中的數(shù)據(jù)的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)于本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)包括(A)按塊擦除存儲器包括多個物理塊，包含多個頁面，頁面具有(a)固定的存儲容量，并且(b)三個狀態(tài)即空白，啟用和禁用狀態(tài)；(B)一個地址轉(zhuǎn)換部件，把從外部輸入的邏輯地址轉(zhuǎn)換成為一個相應(yīng)的頁面的物理地址；
(C)一個獨(dú)部件，從啟用頁面讀取數(shù)據(jù)；(D)一個寫部件，寫數(shù)據(jù)到每個空白頁面；(E)一個刪除部件，整體地刪除在每個物理塊上的數(shù)據(jù)；(F)一個頁-禁用部件，把啟用頁面成為禁用；和(G)一個合并控制部件，用來(a)在物理塊內(nèi)選擇源，和(b)使用讀和寫部件，在預(yù)定數(shù)量的屬于源物理塊的啟用頁面上復(fù)制數(shù)據(jù)到空白頁面上。
這里，頁面的三個狀態(tài)定義如下空白狀態(tài)表示在擦除數(shù)據(jù)之后數(shù)據(jù)沒有寫入頁面。另一方面，啟用的和禁用的狀態(tài)是頁面的狀態(tài)，其中數(shù)據(jù)已被寫入。啟用的和禁用的狀態(tài)分別表示允許讀部件從該頁面讀或者禁止讀數(shù)據(jù)。
上述按塊擦除存儲系統(tǒng)特別地在從外部得到的邏輯地址上實(shí)現(xiàn)重寫數(shù)據(jù)，過程如下在寫操作時，地址轉(zhuǎn)換部件把以上提到的邏輯地址轉(zhuǎn)換成為空白頁面的物理地址。寫部件把從外部接受到的新數(shù)據(jù)寫到該物理地址的頁面。另一方面，頁-禁用部件使在其上存有原始數(shù)據(jù)的啟用頁面成為禁用。從而，當(dāng)從上面提到的邏輯頁面讀取數(shù)據(jù)時，讀部件訪問頁面，在該頁面上新數(shù)據(jù)被寫入以替代上面提到的禁用頁面。這樣，上述按塊擦除存儲系統(tǒng)在同樣的邏輯地址實(shí)現(xiàn)重寫，而沒有進(jìn)行刪除數(shù)據(jù)。因此，重寫周期縮短了一個刪除周期。
進(jìn)一步，在上述按塊擦除存儲系統(tǒng)中，合并控制部件從一個預(yù)定的物理塊的啟用頁面上用讀部件讀取數(shù)據(jù)，并且用寫部件在分開的空白頁面上寫數(shù)據(jù)。從而，在預(yù)定的物理塊內(nèi)部的啟用頁面上的數(shù)據(jù)能夠被復(fù)制到其他物理塊。特別是，當(dāng)在預(yù)定的物理塊內(nèi)部的所有的啟用頁面上的數(shù)據(jù)拷貝結(jié)束時，刪除部件整體地刪除物理塊上地數(shù)據(jù)。以后，在啟用頁面上的數(shù)據(jù)的復(fù)制和隨后在物理塊中數(shù)據(jù)的刪除被稱為合并過程。以上描述的按塊擦除存儲系統(tǒng)能夠通過合并過程在物理塊的禁用頁面上刪除數(shù)據(jù)，該物理塊相對傳統(tǒng)系統(tǒng)而言包含啟用頁面。相應(yīng)地，以上所述按塊擦除存儲系統(tǒng)能減小禁用頁面對啟用頁面的比率。結(jié)果，在重寫被重復(fù)時，能夠存儲數(shù)據(jù)的數(shù)量比傳統(tǒng)系統(tǒng)大。
以下是以上描述的按塊擦除存儲系統(tǒng)的特點(diǎn)當(dāng)寫部件寫新數(shù)據(jù)時，合并控制部件(A)計算只包括空白頁面的物理塊的數(shù)量；(B)當(dāng)獲得的計數(shù)等于或小于第一個閾值時，選擇源物理塊；(C)作為源頁面選擇啟用頁面(a)屬于源物理塊和(b)至少，在其上寫有新數(shù)據(jù)的多個頁面；(D)復(fù)制在源頁面上的數(shù)據(jù)到空白頁面；(E)用頁-禁用部件使源頁面禁用；和(F)用刪除部件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的刪除，實(shí)現(xiàn)不包括啟用頁面的物理塊的數(shù)據(jù)的刪除。如果合并過程在每次寫新數(shù)據(jù)時被執(zhí)行，寫周期由于合并過程的持續(xù)期，和傳統(tǒng)按塊擦除存儲系統(tǒng)相比加大了。這樣，當(dāng)新數(shù)據(jù)被寫入上述按塊擦除存儲系統(tǒng)時，合并控制部件計算只包括空白頁面的物理塊的數(shù)量(以后，他們被看作為空白物理塊)。當(dāng)計數(shù)值小于第一閾值時，也就是，寫數(shù)據(jù)有效的區(qū)域小于預(yù)定的大小，合并控制部件執(zhí)行合并過程。這樣，上述按塊擦除存儲系統(tǒng)通過限制合并過程的執(zhí)行時間，能夠減少由于合并過程而擴(kuò)展的寫周期。
進(jìn)一步，被寫入的數(shù)據(jù)對象的量，其數(shù)量級通常等于相當(dāng)于集成的多重物理塊之類的存儲器容量。然后，合并控制部件調(diào)整源頁面的數(shù)量到等于或大于被寫入新數(shù)據(jù)的頁面的數(shù)量。從而，當(dāng)數(shù)據(jù)在同樣的邏輯地址上重寫時，通過合并過程被刪除的物理塊的數(shù)量被調(diào)整到數(shù)量級等于或多于由于寫入新數(shù)據(jù)而被消耗的空白物理塊的數(shù)量。結(jié)果，上述按塊擦除存儲系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)重寫被重復(fù)時，避免了禁用頁面對啟用頁面比率的增加。
以下是上述按塊擦除存儲系統(tǒng)的特征當(dāng)寫入部件寫入新數(shù)據(jù)時，合并控制部件(A)計算只包括空白頁面的物理塊的數(shù)量(即空白物理塊)；(B)當(dāng)獲得的計數(shù)等于或小于第二閾值時，禁止寫部件寫入新數(shù)據(jù)并且選擇源物理塊；(C)復(fù)制屬于源物理塊上啟用頁面的所有的數(shù)據(jù)到屬于不同于源物理塊的物理塊的空白頁面上；和(D)用刪除部件刪除源物理塊上的數(shù)據(jù)。當(dāng)剩余的物理塊的數(shù)量小于第二閾值時，這個按塊擦除存儲系統(tǒng)以比寫新數(shù)據(jù)操作高的優(yōu)先權(quán)提供合并過程。從而，禁用頁面對啟用頁面的比率被減小，使空白的物理塊的數(shù)量保證能達(dá)到或超過相當(dāng)于第二閾值。結(jié)果，上述按塊擦除存儲系統(tǒng)能增加可存儲數(shù)據(jù)的數(shù)量。
當(dāng)上述按塊擦除存儲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述兩種操作時，第二閾值小于第一個閾值，兩種操作指在余留的空白物理塊的數(shù)量等于或小于第一閾值情況下的操作和在余留的空白物理塊的數(shù)量等于或小于第二閾值情況下的操作。從而，合并過程并不采取跨入新數(shù)據(jù)寫操作的進(jìn)程，直到空白數(shù)據(jù)塊數(shù)量太小才允許新數(shù)據(jù)的寫入。結(jié)果，寫周期的擴(kuò)展由于合并過程而能被減少。
上述按塊擦除存儲系統(tǒng)能進(jìn)一步包含一個地址存儲器，用來存儲物理塊的地址表和屬于物理塊的禁用頁面的數(shù)量。合并控制部件，在選擇源物理塊時，訪問地址存儲器并參考上面提到的表。從而，該部件能容易、快速地選擇源物理塊，以減少物理塊包含的禁用頁面的數(shù)量級。結(jié)果，由于其中數(shù)據(jù)應(yīng)該被復(fù)制的啟用頁面數(shù)量的最小化，上述合并過程所需要的時間能被縮短。
以下是上述按塊擦除存儲系統(tǒng)的特征(A)一個預(yù)定的屬于每一個分開的物理塊的頁面數(shù)被指定給一個區(qū)域；(B)讀部件從屬于同一個區(qū)域的多個啟用頁面并行地讀取數(shù)據(jù)；(C)寫部件從屬于同一個區(qū)域的多個空白頁面并行地寫入數(shù)據(jù)；和(D)頁-禁用部件使屬于同一區(qū)域的所有的啟用頁面成為禁用。這個按塊擦除存儲系統(tǒng)始終以區(qū)域到區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)地(也就是并行地、多個頁面地)實(shí)現(xiàn)到按塊擦除存儲器的輸入和從按塊擦除存儲器的輸出。相應(yīng)地，系統(tǒng)操作的速度比按塊擦除存儲系統(tǒng)以頁面到頁面為基礎(chǔ)地到(和從)按塊擦除存儲器輸入(和輸出)數(shù)據(jù)更快。
以下是上述按塊擦除存儲系統(tǒng)的進(jìn)一步的特征(A)按塊擦除存儲系統(tǒng)包含兩個或更多的按塊擦除存儲器；和(B)至少兩個讀部件、寫部件、刪除部件、頁-禁用部件和合并控制部件，彼此為各自的按塊擦除存儲器并行地操作。在這個按塊擦除存儲系統(tǒng)中，例如，寫部件在一個按塊擦除存儲器中寫新的數(shù)據(jù)。與此并行，合并控制部件在另一個按塊擦除存儲器中實(shí)現(xiàn)合并過程。從而，相對于只包含有一個按塊擦除存儲器的按塊擦除存儲系統(tǒng)比較而言，寫周期的擴(kuò)展由于合并過程而被縮短。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種合并在按塊擦除存儲器中存儲的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，該方法合并存儲在包含多個物理塊的按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，這些物理塊包含多個頁面，具有(a)固定的存儲容量和(b)三種狀態(tài)，即為空白的，啟用的和禁用的狀態(tài)，和包含以下步驟(A)在物理塊中選擇一個源；(B)按照預(yù)定的屬于源物理塊的啟用頁面的數(shù)量復(fù)制數(shù)據(jù)到空白頁面；和(C)在每個物理塊中刪除數(shù)據(jù)。這個用于合并的方法把在預(yù)定的物理塊內(nèi)部的啟用頁面上的數(shù)據(jù)復(fù)制到其他物理塊內(nèi)并整體地刪除在該物理塊中的數(shù)據(jù)。通過這樣的合并過程，在包含啟用頁面的物理塊的禁用頁面上的數(shù)據(jù)能被刪除。因此，上述合并的方法能減小禁用頁面對啟用頁面的比率。結(jié)果，被存儲到按塊擦除存儲器中數(shù)據(jù)的量能增加。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于合并存儲在按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，該方法用于合并包含多個物理塊的按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，該物理塊包含多個頁面，具有(a)固定的存儲容量和(b)三種狀態(tài)名為空白的，啟用的和禁用的狀態(tài)，并且包含以下步驟(A)計算只包含空白頁面的物理塊的數(shù)量；(B)和第一個閾值比較記數(shù)值；(C)當(dāng)記數(shù)值等于或小于第一個閾數(shù)值時，執(zhí)行新數(shù)據(jù)寫入和獲得寫入目標(biāo)頁面的數(shù)量；(D)在物理塊中選擇一個源。
(E)作為源頁面，選擇啟用頁面(a)屬于源物理塊，和(b)至少，與在其上寫有新數(shù)據(jù)的頁面一樣多的頁面；(F)復(fù)制在源頁面上的數(shù)據(jù)到空白頁面；(G)使源頁面禁用；(H)選擇不包含啟用頁面的物理塊作為刪除目標(biāo)物理塊；和(I)刪除在刪除目標(biāo)物理塊中的數(shù)據(jù)。當(dāng)空白物理塊的數(shù)量小于第一個閾值時，也就是說，當(dāng)可用于數(shù)據(jù)寫入的區(qū)域小于預(yù)定的大小時，這個用于合并的方法執(zhí)行合并過程。相應(yīng)地，該合并過程執(zhí)行時間上的限制可以縮短寫由于合并過程造成的周期的擴(kuò)展。
進(jìn)一步，被寫入的數(shù)據(jù)對象的量的數(shù)量級一般等于集成的多個物理塊的存儲容量。在上述合并方法中，源頁面的數(shù)量等于或大于寫入新數(shù)據(jù)的目標(biāo)頁面的數(shù)量。相應(yīng)地，通過在啟用頁面上數(shù)據(jù)的復(fù)制而使物理塊成為可刪除，在數(shù)量上能增加到等于或大于由于寫入新數(shù)據(jù)而消耗的空白物理塊的數(shù)量，特別是在同一個邏輯地址上數(shù)據(jù)被重寫時。結(jié)果，當(dāng)數(shù)據(jù)被重復(fù)重寫時，上述合并的方法能夠避免禁用頁面對啟用頁面比例的增加。
仍然根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種合并在按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，該方法合并包含多個物理塊的按塊擦除存儲器，該物理塊包含多個頁面具有(a)一個固定的存貯容量和(b)三個狀態(tài)，即空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)，包括以下步驟(A)計算只包括空白頁面的物理塊的數(shù)量(即空白物理塊)；(B)與第二閾值比較計數(shù)值；(C)當(dāng)獲得的計數(shù)等于或小于第二閾值時，禁止寫入新數(shù)據(jù)；(D)在物理塊中選擇源；(E)作為源頁面，選擇屬于源物理塊中的啟用頁面上的所有的數(shù)據(jù)項(xiàng)；(F)復(fù)制源頁面上的數(shù)據(jù)項(xiàng)到屬于不同于源物理塊的物理塊的空白頁面上；和(G)刪除源物理塊上的數(shù)據(jù)。當(dāng)剩余的空白物理塊的數(shù)量小于第二閾值時，這個合并的方法以比寫新數(shù)據(jù)操作高的優(yōu)先權(quán)提供合并過程。從而，禁用頁面對啟用頁面的比率被減小，使空白的物理塊的數(shù)量保證能達(dá)到或超過相當(dāng)于第二閾值數(shù)量級。結(jié)果，按上述合并的方法能增加在按塊擦除存儲器中可存儲數(shù)據(jù)的數(shù)量。
當(dāng)上述合并的方法包含上述兩種合并過程時，第二閾值小于第一個閾值，兩種合并過程指在余留的空白物理塊的數(shù)量等于或小于第一閾值情況下的過程和在余留的空白物理塊的數(shù)量等于或小于第二閾值情況下的過程。從而，合并過程并不采取跨入新數(shù)據(jù)寫操作的進(jìn)程，直到空白數(shù)據(jù)塊數(shù)量太小才允許新數(shù)據(jù)的寫入。結(jié)果，由于合并過程的寫周期的擴(kuò)展而能被減少。
在上述合并的方法中，選擇源物理塊的步驟也包括參照物理塊地址表和屬于物理塊的禁用頁面的數(shù)量的子步驟。從而，能容易、快速地選擇源物理塊，以減少物理塊包含的禁用頁面的數(shù)量。結(jié)果，由于其中數(shù)據(jù)應(yīng)該被復(fù)制的啟用頁面數(shù)量的最小化，上述合并過程所需要的時間能被縮短。
發(fā)明的新的特征特別地在所附的權(quán)利要求中闡述，通過以下和例圖結(jié)合的詳細(xì)的描述，發(fā)明在組織和內(nèi)容兩個方面都將被很好地理解和估價，從而也包括其它的對象和特征。
例圖的簡要描述圖1是方框圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的閃存卡10和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換；圖2是原理圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的按塊擦除存儲器4內(nèi)部的單元陣列4b的結(jié)構(gòu)；
圖3是相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的合并控制部件3f的操作的流程圖；圖4是相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的合并控制部件3f操作之一，第一合并過程S3的流程圖；圖5是原理圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的第一合并過程S3期間按塊擦除存儲器4內(nèi)部頁面狀態(tài)的變化；圖6是相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的合并控制部件3f的另一個操作，第二合并過程S4的流程圖；圖7是原理圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的第二合并過程S4期間按塊擦除存儲器4內(nèi)部頁面狀態(tài)的變化；圖8是方框圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例2的閃存卡10A和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換；圖9是方框圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例3的閃存卡10B和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換；圖10是方框圖，顯示傳統(tǒng)閃存卡100和主機(jī)H之間數(shù)據(jù)交換的例子。
應(yīng)該認(rèn)識到某些或全部的例圖是以例證為目的的原理性圖示，沒有必要描述實(shí)際的相對尺寸或者元件展示的定位。
實(shí)行本發(fā)明的最佳模式以下通過某些較佳實(shí)施例的描述和參照例圖來解釋實(shí)行本發(fā)明的最佳模式。
《實(shí)施例1》圖1是顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的閃存卡10和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換的方框圖。閃存卡10通過以下5種類型的線和主機(jī)H相連。這些線由總共9根線組成；四根數(shù)據(jù)線DAO-3，一根時鐘線CLK，一根電源線VDD，兩根地線VSS1和VSS2，以及一根命令線CMD。
主機(jī)接口1是通過以上提到的9根線直接和主機(jī)H實(shí)現(xiàn)通信的線路。主機(jī)接口1通過命令線CMD從主機(jī)H接收命令，并且解碼該命令。然后，主機(jī)接口實(shí)現(xiàn)，例如，以下的操作作為對命令的響應(yīng)。當(dāng)從主機(jī)H來的命令是讀命令時，主機(jī)接口1解碼該命令得到讀目標(biāo)的邏輯地址AL，并且發(fā)送該地址到按塊擦除存儲控制器3。當(dāng)從主機(jī)H來的命令是寫命令時，主機(jī)接口1解碼該命令得到寫目標(biāo)的邏輯地址AL，并且發(fā)送該地址到按塊擦除存儲控制器3。另一方面，主機(jī)接口1從數(shù)據(jù)線DAO-3讀取寫入的數(shù)據(jù)對象，按照從時鐘線CLK接收的傳輸時鐘進(jìn)行同步，并且在緩沖器2中存儲該數(shù)據(jù)對象。當(dāng)從主機(jī)H來的命令是刪除命令時，主機(jī)接口1解碼該命令得到刪除目標(biāo)的邏輯地址AL，并且發(fā)送該地址到按塊擦除存儲控制器3。
緩沖器2最好是SRAM，并且臨時地存儲在主機(jī)接口1和按塊擦除存儲控制器3之間交換的數(shù)據(jù)對象Da。從而，主機(jī)接口1和按塊擦除存儲控制器能相互交換數(shù)據(jù)對象Da，而沒有因?yàn)椴僮魉俣鹊牟煌?，也就是從主機(jī)H來的傳輸時鐘CLK和閃存卡10的內(nèi)部時鐘之間頻率的差異而阻塞。另外，緩沖器2提供給主機(jī)接口1和按塊擦除存儲控制器3各自的工作存儲空間。
按塊擦除存儲器4最好是NAND型EEPROM(電可擦除可編程ROM)，并且包括頁緩沖器4a，單元陣列4b，地址譯碼器4c，和刪除電路4d。
圖2是顯示單元陣列4b的結(jié)構(gòu)的原理圖。單元陣列4b是多個物理塊B0、B1、B2...的集合，每個物理塊是以下很多存儲單元的兩維布局八個存儲單元按照NAND方式連接組成-行，512行組成一頁。進(jìn)一步，由16行組成的冗余的區(qū)域附加到每一頁。帶有附加的冗余區(qū)域的一頁的布局組成一個單元，并且32個單元組成一個物理塊。例如，第一個物理塊包含32個頁面P0-P31。16個字節(jié)的冗余區(qū)域Pr0-Pr31的每一個分別被附加到頁面P0-P31。類似地，第二個物理塊B1包含32個頁面Q0-Q31，并且冗余區(qū)域Qr0-Qr31被分別附加到頁面Q0-Q31。其他物理塊B2，B3，…依次類推。
由于一個存儲單元存儲一位數(shù)據(jù)，在單元陣列4b中，每一行存儲8位＝1個字節(jié)，每一頁512個字節(jié)，和每一個物理塊512字節(jié)×32＝16kB。進(jìn)一步，在實(shí)施例1中，單元陣列4b包含210＝1024個物理塊，這樣就包含了16kB×1024＝16MB存儲容量。
例如，按塊擦除存儲器4由兩個頁面緩沖器4a組成。每個頁面緩沖器4a能存儲一頁數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入單元陣列4b時，從按塊擦除存儲控制器來的數(shù)據(jù)項(xiàng)Da按照2×512字節(jié)的組被臨時地存儲在兩頁緩沖器4a中。進(jìn)一步，數(shù)據(jù)項(xiàng)被并行地從各個頁面緩沖器4a寫到在單元陣列4b中的兩個分離的頁面上。當(dāng)數(shù)據(jù)從單元陣列4b讀出時，數(shù)據(jù)項(xiàng)被并行地從單元陣列4b中的兩個分離的頁面中讀出，并且臨時地存儲在兩個各自的頁面緩沖器中。進(jìn)一步，數(shù)據(jù)項(xiàng)被并行地從兩個頁面緩沖器4a作為串行數(shù)據(jù)Da傳送到按塊擦除存儲控制器3。
從分離的物理塊中選擇兩個讀或?qū)懙哪繕?biāo)頁。例如，兩個頁面在圖2中畫成陰影，也就是，第一物理塊B0和第二物理塊Q0的第一個頁面P0和Q0，分別地被選中。類似地，從奇數(shù)的物理塊之一和偶數(shù)的物理塊之一，在相應(yīng)位置的各自的頁面被選中。此時，地址譯碼器4c根據(jù)從按塊擦除存儲控制器3接收的物理地址AP完成選擇。在單元陣列內(nèi)部的以這種方式被選擇的該兩頁面對以下被稱作為一個區(qū)域。
刪除電路4d對相應(yīng)于從按塊擦除存儲控制器3接收到的物理地址AP的物理塊施加一個高電壓，從而整體地刪除存儲在物理塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)。為了此時能實(shí)現(xiàn)刪除分離在各個物理塊中的數(shù)據(jù)，在單元陣列4b內(nèi)部的物理塊是彼此電隔離的。
按塊擦除存儲控制器3，采用如下描述的部件實(shí)現(xiàn)對按塊擦除存儲器4的輸入和輸出。
一個地址轉(zhuǎn)換部件3a接收從主機(jī)接口1來的邏輯地址AL。進(jìn)一步，該部件選擇區(qū)域，該區(qū)域與按塊擦除存儲器4的單元陣列4b內(nèi)部來的邏輯地址AL相對應(yīng)，并且轉(zhuǎn)換邏輯地址成為該區(qū)域的物理地址AP。地址轉(zhuǎn)換部件3a通常對一個邏輯地址AL設(shè)置多個區(qū)域的物理地址AP。進(jìn)一步，該部件對相應(yīng)于同樣的邏輯地址AL的多個區(qū)域進(jìn)行分類成三種狀態(tài)，即，空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)，并且根據(jù)各自的狀態(tài)選擇區(qū)域的物理地址。
空白狀態(tài)表示在刪除數(shù)據(jù)之后區(qū)域還沒有寫入數(shù)據(jù)。另一方面，啟用的和禁用的狀態(tài)是數(shù)據(jù)已經(jīng)被寫入的區(qū)域的狀態(tài)。啟用的和禁用的狀態(tài)分別表示讀部件3b允許從該區(qū)域讀和禁止從該區(qū)域讀數(shù)據(jù)。
每個區(qū)的狀態(tài)的信息被存儲在附加到按塊擦除存儲器4的每個頁面的冗余區(qū)域(例如相應(yīng)于頁面P0的冗余區(qū)域Pr0)。特別是，關(guān)于區(qū)域狀態(tài)的公共信息被存儲在屬于同樣區(qū)域的頁面的冗余區(qū)域中。
地址轉(zhuǎn)換部件3，在閃存卡10啟動時，檢查按塊擦除存儲器4的單元陣列4a內(nèi)部的所有區(qū)域的狀態(tài)。進(jìn)一步，該部件的在緩沖器2的內(nèi)部建立關(guān)于各個區(qū)域的狀態(tài)的表2a(以下被稱為狀態(tài)表)。例如，狀態(tài)表2a是區(qū)域的物理地址的表，相應(yīng)于區(qū)域的邏輯地址，和關(guān)于區(qū)域的狀態(tài)的信息。
當(dāng)邏輯地址AL表示讀數(shù)據(jù)的目標(biāo)時，地址轉(zhuǎn)換部件3a參照狀態(tài)表2a，從而從對應(yīng)于邏輯地址AL的單元陣列4b內(nèi)部的區(qū)域中選擇一個啟用的區(qū)域。讀部件3b發(fā)送啟用區(qū)域的物理地址AP到按塊擦除存儲器4。地址解碼器4c解碼進(jìn)入到按塊擦除存儲器4的物理地址AP。從而，數(shù)據(jù)項(xiàng)并行地從相應(yīng)于物理地址AP的屬于單元陣列4b內(nèi)部的區(qū)域的各個頁面讀出到兩頁緩沖器4a中。讀部件3b傳送數(shù)據(jù)項(xiàng)Da從頁緩沖器到緩沖器2。
當(dāng)邏輯地址AL表示寫數(shù)據(jù)的目標(biāo)時，地址轉(zhuǎn)換部件3a參照狀態(tài)表2a，從而從單元陣列4b內(nèi)部選擇空白的區(qū)域。進(jìn)一步，該部件對寫目標(biāo)的邏輯地址AL指定空白區(qū)域的物理地址AP。寫部件3c傳送被寫的數(shù)據(jù)對象Da，以2×512字節(jié)為組，從緩沖器2到按塊擦除存儲器4內(nèi)部的頁緩沖器4a。與此關(guān)聯(lián)，該部件發(fā)送由地址轉(zhuǎn)換部件3a選擇的空白區(qū)域的物理地址AP到按塊擦除存儲器4。地址解碼器4c解碼進(jìn)入到按塊擦除存儲器4的物理地址AP。從而，數(shù)據(jù)項(xiàng)被并行地從不同的頁緩沖器4a寫入相應(yīng)于物理地址AP的屬于單元陣列4b內(nèi)部的區(qū)域的各個頁面。進(jìn)一步，在數(shù)據(jù)寫的最終，地址轉(zhuǎn)換部件3更新狀態(tài)表2a，并且重寫有關(guān)寫目標(biāo)區(qū)域的狀態(tài)項(xiàng)從“空白”到“啟用”。
如上所述，向或從按塊擦除存儲器4寫或讀數(shù)據(jù)是通過以一個區(qū)域接一個區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)的兩頁緩沖器實(shí)現(xiàn)的，也就是，從兩個分離的物理塊的每個一個塊平行地取一頁。這樣，依照實(shí)施例1的閃存卡10為按塊擦除存儲器4縮短了寫和讀的周期。
當(dāng)邏輯地址AL表示刪除數(shù)據(jù)的目標(biāo)時，地址轉(zhuǎn)換部件3a識別相應(yīng)于邏輯地址AL的物理塊的物理地址。刪除部件3d發(fā)送由地址轉(zhuǎn)換部件識別的刪除目標(biāo)的物理地址AP到按塊擦除存儲器4內(nèi)部的刪除電路4d。該刪除電路4停止地址譯碼器4c，并且對相應(yīng)于接收的物理地址AP的物理塊使用預(yù)定的高電壓，從而實(shí)現(xiàn)對物理塊數(shù)據(jù)的刪除。進(jìn)一步，在數(shù)據(jù)刪除的最終，地址轉(zhuǎn)換部件3更新狀態(tài)表2a，并且重寫“啟用”到該刪除目標(biāo)的物理塊內(nèi)部的所有區(qū)域的狀態(tài)項(xiàng)。
在數(shù)據(jù)寫入時，地址轉(zhuǎn)換部件3a在上述操作的同時參照狀態(tài)表2a，并且在相應(yīng)于寫目標(biāo)的邏輯地址AL的物理地址的區(qū)域中檢索一個啟用的區(qū)域。當(dāng)主機(jī)H的寫請求是數(shù)據(jù)重寫時，一般地在相應(yīng)于邏輯地址AL的物理地址的區(qū)域中存在啟用的區(qū)域。然后，頁禁用部件3e使以下描述的啟用區(qū)域?yàn)榻?。進(jìn)一步，地址轉(zhuǎn)換部件3更新狀態(tài)表2a，并且重寫有關(guān)區(qū)域狀態(tài)的項(xiàng)從“啟用”到“禁用”。從而，讀部件3b被禁止訪問該區(qū)域。
頁禁用部件3e重寫相應(yīng)于啟用頁面的冗余區(qū)域的數(shù)據(jù)，從而使頁面禁用。例如，用在冗余區(qū)域內(nèi)部預(yù)定的一位(標(biāo)志)分別為“1”和“0”來定義一個頁面是啟用的和禁用的。由于相應(yīng)于啟用頁面的標(biāo)志是“1”，該頁禁用部件3e改變標(biāo)志從“1”到“0”，換句話說，寫“0”到冗余區(qū)域中的標(biāo)志，從而使頁面禁用。
如上所述，閃存卡10根據(jù)實(shí)施例1，當(dāng)由主機(jī)H請求數(shù)據(jù)重寫時，在另一個區(qū)域中寫新數(shù)據(jù)而沒有刪除原始的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，該卡指定寫入新數(shù)據(jù)的區(qū)域的物理地址為寫入目標(biāo)的邏輯地址。另外，該卡把相應(yīng)于邏輯地址的另外的物理地址的區(qū)域設(shè)置為禁用狀態(tài)。從而，當(dāng)從主機(jī)接收一個針對邏輯地址的讀命令，讀部件3b只能訪問在相應(yīng)于邏輯地址的多區(qū)域中的存儲了最近的數(shù)據(jù)項(xiàng)的區(qū)域。這樣，在同一個邏輯地址的重寫數(shù)據(jù)被實(shí)現(xiàn)而不需要在按塊擦除存儲器中加以刪除數(shù)據(jù)。因此，重寫周期縮短了一個刪除周期。
根據(jù)實(shí)施例1閃存卡10在按塊擦除存儲控制器內(nèi)部進(jìn)一步包含一個合并控制部件3f。如上所述，數(shù)據(jù)的重寫產(chǎn)生禁用頁面。相應(yīng)地，禁用區(qū)域?qū)⒂脜^(qū)域的比率在重復(fù)地重寫數(shù)據(jù)時在增加。合并控制部件3f控制讀部件3b，寫部件3c，刪除部件3d，和頁禁用部件3e如下，從而把預(yù)定的物理塊內(nèi)部的啟用頁面上的物理數(shù)據(jù)復(fù)制到其他物理塊中的空白頁面上。進(jìn)一步，合并控制部件刪除在物理塊中的原始數(shù)據(jù)，從而增加只包含空白頁面的物理塊的數(shù)量(空白物理塊)。結(jié)果，禁用區(qū)域?qū)⒂脜^(qū)域的比率能夠被減小。
圖3是合并控制部件3f的操作的流程圖。
合并控制部件3f在把數(shù)據(jù)寫入到按塊擦除存儲器4時被啟動。
步驟S1合并控制部件3f參照在緩沖器2中的狀態(tài)表2b，并且計算空白物理塊的數(shù)量N。
步驟S2在步驟1中計算的空白物理塊的數(shù)量N與第一閾值th1和第二閾值th2的每一個都比較。這里，第一閾值th1和第二閾值th2，例如，各自大約等于單元陣列4b內(nèi)的空白物理塊的總數(shù)量的50％和20％。進(jìn)一步，合并控制部件3f使過程根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)入以下分枝(1)當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N等于或大于第一閾值th1(N≥th1)時，合并控制部件3f停止。(2)當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N小于第一閾值th1并且等于或大于第二閾值th2(th2≤N＜th1)時，合并控制部件3f實(shí)行第一合并過程S3。(3)當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N小于第二閾值th2并且等于或大于第二閾值th2(N＜th2)時，合并控制部件3f實(shí)行第二合并過程S4。
通過步驟S1和步驟S2，合并控制部件3f只有當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N小于第一閾值th1時，才實(shí)行以下合并過程，換句話說，只有當(dāng)能用于數(shù)據(jù)寫入的有效的剩余區(qū)域比較少時才實(shí)行。這樣，按照實(shí)施例1的閃存卡10限制了由于合并過程引起的寫周期的擴(kuò)展。
<第一合并過程S3>
圖4是關(guān)于第一合并過程S3的流程圖。圖5是原理圖，顯示第一合并過程S3期間單元陣列4b內(nèi)部頁面狀態(tài)的變化。在實(shí)施例1中，在奇數(shù)物理塊之一和在偶數(shù)物理塊之一中相應(yīng)的頁面屬于同樣的區(qū)域。進(jìn)一步，數(shù)據(jù)輸入/輸出操作是按區(qū)域到區(qū)域并行地實(shí)行。相應(yīng)地，頁面狀態(tài)的變化在奇數(shù)物理塊和偶數(shù)物理塊之間基本上是共同的。因而，圖5只顯示單元陣列4b中的奇數(shù)物理塊。
圖5表示存儲在各個區(qū)域P0，P1，P2，...中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，寫在表示各個區(qū)域的以符號D0，D1，D2，...表示的方塊中。另外，區(qū)域的狀態(tài)用表示相應(yīng)于冗余區(qū)域Pr0，Pr1，Pr2，...的方塊內(nèi)部的數(shù)字1和0表示。這里，數(shù)字1和0分別表示啟用和禁用狀態(tài)。進(jìn)一步，當(dāng)表示區(qū)域的方塊是空白時該區(qū)域的狀態(tài)為空白。
子步驟S31如同在圖5的(a)中所示，新的數(shù)據(jù)項(xiàng)(例如，d1，d2，和d3)被寫入空白區(qū)域。然后，合并控制部件3f獲得寫入新數(shù)據(jù)的空白區(qū)域的號碼k(例如，3)。
子步驟S32合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的地址表2b，按照禁用區(qū)域數(shù)量的降序選擇作為復(fù)制源的物理塊BL，包含有最大量的禁用區(qū)域的物理塊被首先取。這里，地址表2b是一個屬于物理塊的地址和禁用頁面的數(shù)量的清單。例如，在圖5的(a)中頂部物理塊BL被選作為源物理塊。
子步驟S33合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a，并且選擇和子步驟S31中獲得的數(shù)量相同數(shù)量的源物理塊BL中的啟用區(qū)域，也就是，首先是頂部區(qū)域P0的可用的k個區(qū)域。例如，在圖5的(a)中三個啟用區(qū)域P0，P1，和P3被選中。這里，當(dāng)源物理塊BL內(nèi)部的啟用區(qū)域的數(shù)量小于k時，子步驟S32再一次被執(zhí)行，并由此另一個物理塊被選擇作為源物理塊，并且余下的啟用區(qū)域從該物理塊中選擇。
子步驟S34
合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a，并且選擇和子步驟S31中獲得的數(shù)量相同數(shù)量的空白區(qū)域，也就是，從和源物理塊BL不同的一個物理塊中的k個區(qū)域。例如，在圖5的(a)中三個空白區(qū)域CP0，CP1，和CP3被選中。
子步驟S35合并控制部件3f從在子步驟S33中選擇的啟用區(qū)域用讀取部件3b讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)。被讀取的數(shù)據(jù)項(xiàng)被臨時存放在緩沖器2中。進(jìn)一步，合并控制部件3f把臨時存放在緩沖器2中的數(shù)據(jù)項(xiàng)用寫部件3c寫入到在子步驟S34中選擇的各個空白區(qū)域中。這樣，在源物理塊BL內(nèi)部的k個啟用區(qū)域上的數(shù)據(jù)項(xiàng)被復(fù)制到另外的物理塊的各個空白區(qū)域中。例如，在源物理塊BL內(nèi)部三個啟用區(qū)域P0，P1，和P3中的數(shù)據(jù)項(xiàng)D0，D1，和D3被各自地復(fù)制到在圖5的(a)中的三個空白區(qū)域CP0，CP1，和CP3中。
子步驟S36合并控制部件3f使用頁禁用部件3e使BL內(nèi)部的k個啟用區(qū)域成為禁用。在圖5的(b)中，例如，在相應(yīng)于源物理塊BL內(nèi)部的三個啟用區(qū)域P0，P1，和P3的冗余區(qū)域Pr0，Pr1，和Pr3中的數(shù)據(jù)從“1”改變到“0”。進(jìn)一步，合并控制部件3f更新緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a，并且在源物理塊BL內(nèi)部的k個啟用區(qū)域的狀態(tài)項(xiàng)寫入從“啟用”到“禁用”。與此關(guān)聯(lián)，合并控制部件3f基于更新的狀態(tài)表2a更新緩沖器2內(nèi)部的地址表2b。
子步驟S37合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a和選擇只包含禁用區(qū)域的物理塊，或者替換方案，只是大數(shù)量的禁用區(qū)域和小數(shù)量的空白區(qū)域，并且指定物理塊作為刪除目標(biāo)物理塊BE。在圖5的(c)中，例如，由于在物理塊BE內(nèi)部所有區(qū)域的狀態(tài)都是禁用的，頂部物理塊BE被選作為刪除目標(biāo)。
子步驟S38在子步驟37中檢查是否能選擇一個刪除目標(biāo)。當(dāng)刪除目標(biāo)物理塊BE存在時，合并控制部件3f使過程轉(zhuǎn)到子步驟39，并且在其他時間結(jié)束第一個合并過程S3。
子步驟S39合并控制部件3F使用刪除部件3d實(shí)行對刪除目標(biāo)物理塊BE的數(shù)據(jù)的刪除。在圖5的(d)中，例如，表示刪除目標(biāo)物理塊BE內(nèi)部的區(qū)域的所有的方塊都畫成空白方塊，因此要求所有區(qū)域的狀態(tài)改變成空白狀態(tài)。在數(shù)據(jù)刪除結(jié)束之后，合并控制部件3f更新緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a，并且把刪除目標(biāo)物理塊BE的所有區(qū)域的狀態(tài)的有關(guān)項(xiàng)重寫成“啟用”。與此關(guān)聯(lián)，合并控制部件3f基于更新的狀態(tài)表2a更新在緩沖器2內(nèi)部的地址表2b。然后，合并控制部件3f重復(fù)從子步驟S37開始的過程。
如上所述，當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N小于第一閾值th1時在每一次數(shù)據(jù)寫時，第一合并過程S3實(shí)行。一般地要寫入的數(shù)據(jù)對象的數(shù)量等于被集成的多個物理塊的存儲容量的數(shù)量級。另一方面，在子步驟S33中，合并控制部件3f選擇和新數(shù)據(jù)要寫入的區(qū)域一樣多的啟用區(qū)域。相應(yīng)地，通過第一合并過程S3成為可刪除的物理塊的數(shù)量一般能被調(diào)整為相當(dāng)于由于新數(shù)據(jù)寫入而消耗的空白物理塊的數(shù)量級。結(jié)果，根據(jù)實(shí)施例1的閃存卡10，在重復(fù)重寫數(shù)據(jù)時，能夠抑制禁用區(qū)域?qū)⒂脜^(qū)域比率的增加。
<第二合并過程S4>
圖6是關(guān)于第二合并過程S4的流程圖。圖7是表示第二合并過程S4期間單元陣列4b內(nèi)部頁面狀態(tài)變化的原理圖。圖7按照類似于圖5的方式只顯示單元陣列4b內(nèi)部的奇數(shù)物理塊。進(jìn)一步，存儲在區(qū)域中的數(shù)據(jù)項(xiàng)和區(qū)域的狀態(tài)顯示為類似于圖5中那些參照的符號。
子步驟S41合并控制部件3f，在和第一合并過程S3時間相反時，禁止寫部件寫入新數(shù)據(jù)。
子步驟S42按照類似于第一合并過程S3的子過程S32的方式，合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的地址表2b，按照禁用區(qū)域數(shù)量的降序選擇源物理塊BL，包含有最大量的禁用區(qū)域的物理塊被首先選取。例如，在圖7的(a)中頂部物理塊BL被選作為源物理塊。
子步驟S43合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a和選擇在源物理塊BL內(nèi)部的所有的啟用區(qū)域。在圖7的(a)中，例如，在物理塊BL內(nèi)部的所有的啟用區(qū)域P0和P3被選中。
子步驟S44合并控制部件3f參照在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a和選擇空白區(qū)域，數(shù)量和在子步驟S43中從不同于源物理塊BL的一個物理塊中選擇的啟用區(qū)域一樣多。在圖7的(a)中，例如，在空白物理塊之一Bn內(nèi)部的頂部兩個區(qū)域CP0和CP1被選中。
子步驟S45合并控制部件3f使用讀部件3b從由子步驟S43選擇的啟用區(qū)域中讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)。讀取的數(shù)據(jù)項(xiàng)被臨時的存儲在緩沖器2中。進(jìn)一步，合并控制部件3f使用寫部件3c把臨時存儲在緩沖器2中的數(shù)據(jù)項(xiàng)寫入子步驟S44所選擇的各個空白區(qū)域。這樣，在源物理塊BL內(nèi)部的所有啟用區(qū)域的數(shù)據(jù)項(xiàng)被復(fù)制入另一個物理塊的各自的空白區(qū)域。在圖7的(a)中，例如，在源物理塊BL內(nèi)部啟用區(qū)域P0和P3中的數(shù)據(jù)項(xiàng)D0和D3分別復(fù)制到空白物理塊Bn的兩個空白區(qū)域CP0和CP1。
子步驟S46合并控制部件3f選擇源物理塊BL作為一個刪除目標(biāo)物理塊BE，如圖7中的(b)所示。進(jìn)一步，該部件使用刪除部件3d實(shí)現(xiàn)刪除目標(biāo)物理塊BE中數(shù)據(jù)的刪除。在圖7的(c)中，例如，表示在刪除目標(biāo)物理塊BE內(nèi)部的區(qū)域的所有的方塊被畫成空白的方塊，從而表示所有區(qū)域的狀態(tài)被改變成空白狀態(tài)。數(shù)據(jù)刪除結(jié)束之后，合并控制部件3f更新在緩沖器2內(nèi)部的狀態(tài)表2a并且重寫“啟用”到與刪除目標(biāo)物理塊BE內(nèi)部的所有區(qū)域的狀態(tài)有關(guān)的項(xiàng)。與此關(guān)聯(lián)，合并控制部件3f基于更新的狀態(tài)表2a更新在緩沖器2內(nèi)部的地址表2b。
如上所述，當(dāng)空白物理塊的數(shù)量N小于第二閾值th2時第二合并過程S3被執(zhí)行。此時，新數(shù)據(jù)寫被禁止，并且通過子步驟S42-S46，空白物理塊數(shù)目N的增加按比較高的優(yōu)先級產(chǎn)生。從而，禁用區(qū)域?qū)⒂脜^(qū)域的比率被減小，因此空白物理塊的數(shù)量保證能保持或超過第二閾值th2。結(jié)果，按照實(shí)施例1，閃存卡10增加了其中能夠存儲的數(shù)據(jù)量。
在實(shí)施例1中按塊擦除存儲器4由兩頁面緩沖器4a組成。作為選擇，按塊擦除存儲器也可以由僅僅一個頁緩沖器組成，或者三個、或更多頁緩沖器組成。
《實(shí)施例2》圖8是顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例2的閃存卡10A和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換方框圖。相應(yīng)于實(shí)施例2的閃存卡10A和實(shí)施例1(圖1)中的對應(yīng)部分10對比由兩個按塊擦除存儲器組成。在圖8中，類似于實(shí)施例1中的那些組件被標(biāo)識為類似于實(shí)施例1中的那些參照符號。進(jìn)一步，實(shí)施例1中有關(guān)這些類似的組件的描述將被引用。
按照實(shí)施例2一個按塊擦除存儲控制器3A和兩個按塊擦除存儲器4A和4B在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上確實(shí)類似于在實(shí)施例1中的他們各自的對應(yīng)部分3和4，因此關(guān)于他們圖1被引用。
在按塊擦除存儲控制器3A和頁緩沖器4a內(nèi)部的按塊擦除存儲器4A和4B之間數(shù)據(jù)傳送的周期一般在幾十個納秒(nsec)的數(shù)量級。另一方面，將數(shù)據(jù)從頁面緩沖器(page buffer)4a寫到單元陣列內(nèi)的持續(xù)時間是在幾百的納秒(nsec)的數(shù)量級。利用這些處理時間之間的差異，相應(yīng)于實(shí)施例2的按塊擦除存儲控制器3A實(shí)現(xiàn)到按塊擦除存儲器之一的數(shù)據(jù)的寫操作，并且并行地在其他的按塊擦除存儲器中實(shí)現(xiàn)一個合并過程，如以下所述。從而，和相應(yīng)于實(shí)施例1的閃存卡10比較而言，由于合并過程寫周期的擴(kuò)展能夠被縮短。
例如，當(dāng)對第一按塊擦除存儲器4A寫數(shù)據(jù)時，在按塊擦除存儲控制器3A內(nèi)部的一個寫部件3c傳送被寫入的數(shù)據(jù)對象Da從區(qū)域到區(qū)域地到第一按塊擦除存儲器4A中，按照和實(shí)施例1類似的方式。在按塊擦除存儲控制器3A內(nèi)部的合并控制部件3f，在每次傳送一個區(qū)域時，按照實(shí)施例1類似的方式為第二按塊擦除存儲器4B啟動和實(shí)行步驟S1和S2。根據(jù)步驟S2中比較的結(jié)果并按照與實(shí)施例1類似的方式，合并控制部件3f進(jìn)一步實(shí)行第一合并過程S3或者第二合并過程S4。
<第一合并過程S3>
按照實(shí)施例2在第一合并過程S3中，與實(shí)施例1相對照，合并控制部件3f在子步驟S31中獲取在第一按塊擦除存儲器4A內(nèi)部的寫入新數(shù)據(jù)的區(qū)域的數(shù)量。在子步驟S33中，和在第一按塊擦除存儲器4A內(nèi)部的寫入新數(shù)據(jù)的區(qū)域一樣多的啟用區(qū)域，從第二按塊擦除存儲器4B內(nèi)部的源物理塊中被選擇。從而，第二按塊擦除存儲器4B的一個區(qū)域被復(fù)制到另一個區(qū)域同時并行地把該區(qū)域的數(shù)據(jù)寫入到第一按塊擦除存儲器4A中。進(jìn)一步，在第二按塊擦除存儲器4B中的第一合并過程S3的目標(biāo)區(qū)域的數(shù)量等于第一按塊擦除存儲器4A寫目標(biāo)區(qū)域的數(shù)量。相應(yīng)地，在第二按塊擦除存儲器4B中的第一合并過程S3所需要的持續(xù)期接近等于在第一按塊擦除存儲器4A中的寫持續(xù)期。上述操作的結(jié)果，和實(shí)施例1中的情況比較，在實(shí)施例2中由于第一合并過程S3使寫周期的擴(kuò)展能夠被縮短。
<第二合并過程S4>
按照實(shí)施例2在第二合并過程S4中，與實(shí)施例1相對照，合并控制部件3f允許把數(shù)據(jù)寫入到第一按塊擦除存儲器4A中。從而，第一按塊擦除存儲器4A中數(shù)據(jù)的寫入能夠和在第二按塊擦除存儲器4B中的第二合并過程S4并行地完成。因此，和實(shí)施例1中的情況比較，在實(shí)施例2中由于第二合并過程S4使寫周期的擴(kuò)展能夠被縮短。
《實(shí)施例3》圖9是方框圖，顯示相應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例3的閃存卡10B和主機(jī)H之間的數(shù)據(jù)交換。按照實(shí)施例3該存卡10B由兩個按塊擦除存儲器按照實(shí)施例2(圖8)的對應(yīng)部分10A類似的方式所組成。在圖9中，類似于實(shí)施例1中的那些組件被標(biāo)識為與實(shí)施例1中相同的那些參照符號。進(jìn)一步，實(shí)施例1中有關(guān)這些類似的組件的描述將被引用。
按照實(shí)施例3兩個按塊擦除存儲器4A和4B在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上確實(shí)類似于在實(shí)施例1中的對應(yīng)部分4，因此關(guān)于他們圖1被引用。
按照實(shí)施例3按塊擦除存儲控制器3B實(shí)質(zhì)上包含兩個內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每一個類似于按照實(shí)施例1它的對應(yīng)部分3。按照實(shí)施例1類似于按塊擦除存儲控制器3的該內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一個被連接到第一按塊擦除存儲器4A，而分開地，另一個被連接到第二按塊擦除存儲器4B。進(jìn)一步，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)被分開地通過分開的數(shù)據(jù)總線連接到緩沖器2B。由于這樣的組合，按照實(shí)施例3閃存卡10B能夠以類似于實(shí)施例2中的方式對兩個按塊擦除存儲器4A和4B并行地實(shí)行寫操作和合并過程。特別地，與實(shí)施例2相對比，在緩沖器2B和按塊擦除存儲控制器3B之間的數(shù)據(jù)傳輸以及在按塊擦除存儲控制器3B和按塊擦除存儲器4A與4B之間的數(shù)據(jù)傳輸也是并行地實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，和實(shí)施例2相比，寫周期能夠被進(jìn)一步縮短數(shù)據(jù)傳送周期。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)可以復(fù)制在預(yù)定物理塊內(nèi)部啟用頁面上的數(shù)據(jù)到其他物理塊中。進(jìn)一步，在預(yù)定物理塊內(nèi)部所有啟用頁面上的數(shù)據(jù)復(fù)制結(jié)束時，系統(tǒng)能夠整體地刪除該物理塊中的數(shù)據(jù)。和傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比較，通過這樣的合并過程，根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)能夠刪除包含啟用頁面物理塊內(nèi)部的禁用頁面上的數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)能夠減小禁用頁面對啟用頁面的比率。結(jié)果，在重復(fù)地重寫數(shù)據(jù)時能夠存儲的數(shù)據(jù)的數(shù)量比傳統(tǒng)系統(tǒng)中的數(shù)量大。
當(dāng)新數(shù)據(jù)被寫入和空白物理塊的數(shù)量小于第一閾值時，根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述合并過程。這樣，上述按塊擦除存儲系統(tǒng)能夠?qū)⒂捎趶?fù)制數(shù)據(jù)造成的寫周期的擴(kuò)展了合并過程的執(zhí)行時間的限制。
根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)可以調(diào)整源頁面的數(shù)量到等于或大于寫入新數(shù)據(jù)的頁面的數(shù)量。從而，當(dāng)在同樣的邏輯地址處重寫數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)能調(diào)整在上述合并過程中被刪除的物理塊的數(shù)量為相當(dāng)于或超過由于新數(shù)據(jù)寫入而消耗的空白物理塊的數(shù)量。結(jié)果，系統(tǒng)能避免在重復(fù)地重寫數(shù)據(jù)時禁用頁面對啟用頁面比率的增加。因此，系統(tǒng)能增加能被存儲的數(shù)據(jù)的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)，當(dāng)空白物理塊的數(shù)量小于第二閾值時，能夠以比新數(shù)據(jù)寫入操作更高的優(yōu)先權(quán)提供上述合并過程。從而，系統(tǒng)能夠減小禁用頁面對啟用頁面的比率，以保證空白物理塊的數(shù)量相當(dāng)于或超過第二閾值。結(jié)果，系統(tǒng)能增加能寫入的數(shù)據(jù)的數(shù)量。
當(dāng)上述按塊擦除存儲系統(tǒng)執(zhí)行在空白物理塊數(shù)量等于或小于第一閾值時的操作，和在數(shù)量等于或小于第二閾值時的操作時，第二閾值都是小于第一閾值。從而，合并過程沒有取比新數(shù)據(jù)寫入操作更高的優(yōu)先級，直到數(shù)量上太小不允許其中新數(shù)據(jù)寫入的空白物理塊為止。結(jié)果，由于合并過程寫周期的擴(kuò)展能被縮短。
根據(jù)本發(fā)明的按塊擦除存儲系統(tǒng)包含一個物理塊的地址表和屬于該物理塊的禁用頁面的數(shù)量。以上提到的表在上述合并過程中選擇源物理塊時被參照。從而，源物理塊能夠按照禁用區(qū)域數(shù)量的降序方便和快速地被選擇，包含最大數(shù)量禁用區(qū)域的物理塊被首選。結(jié)果，上述合并過程所需要的時間由于作為上述合并過程的目標(biāo)的啟用頁面數(shù)量的最小化而被縮短。
上述從目前較佳的實(shí)施例方面來看，發(fā)明所展示的并不被解釋成預(yù)期的限制。對于熟悉本領(lǐng)域的人們，在閱讀本文之后，各種變換和修改無疑是明顯地適合于本發(fā)明。作為其必然的結(jié)果，這樣的變換和修改明顯地落入本發(fā)明的實(shí)際本質(zhì)和范圍之內(nèi)。進(jìn)一步，應(yīng)被理解為附加的權(quán)利要求書旨在覆蓋變化和修改。
產(chǎn)業(yè)的可用性根據(jù)本發(fā)明，對于按塊擦除存儲器，禁用頁面對啟用頁面的每物理塊比率能夠被維持足夠低。從而，對于按塊擦除存儲器能夠獲得存儲容量的實(shí)在的增長。因此，本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)上的可用性非常高。
權(quán)利要求
1.一種按塊擦除存儲系統(tǒng)，其特征在于包括(A)一個由多個包含多個頁面的物理塊組成的按塊擦除存儲系統(tǒng)，頁面具有(a)固定的存儲容量和(b)三種狀態(tài)，即，空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)；(B)一個地址轉(zhuǎn)換部件，用于轉(zhuǎn)換從外部進(jìn)入的邏輯地址成為一個與所述頁面相應(yīng)的物理地址；(C)一個讀部件，用于從所述啟用頁面讀取數(shù)據(jù)；(D)一個寫部件，用于在每個所述空白頁面上寫入數(shù)據(jù)；(E)一個刪除部件，用于整體地刪除在每個所述物理塊中的數(shù)據(jù)；(F)一個頁禁用部件，用于使所述啟用的頁面成為禁用；(G)一個合并控制部件，用于(a)在所述物理塊中選擇源，和(b)使用所述讀和寫部件，復(fù)制屬于所述源物理塊的所述啟用的預(yù)定數(shù)量頁面上的數(shù)據(jù)到所述空白頁面上；
2.按照權(quán)利要求1的按塊擦除存儲系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述寫部件寫新數(shù)據(jù)時，所述合并控制部件(A)計算僅包含所述空白頁面的所述物理塊的數(shù)量；(B)當(dāng)獲得的計數(shù)值等于或小于第一閾值時，選擇所述源物理塊；(C)作為源頁面，選擇所述啟用頁面(a)屬于所述源物理塊和(b)至少，和其上寫入所述新數(shù)據(jù)的所述頁面一樣多；(D)復(fù)制所述源頁面上的數(shù)據(jù)到所述空白頁面上；(E)使用所述頁禁用部件使所述源頁面禁用；和(F)使用所述刪除部件對不包含所述啟用頁面的物理塊的數(shù)據(jù)實(shí)行刪除。
3.按照權(quán)利要求1的按塊擦除存儲系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述寫部件寫新數(shù)據(jù)時，所述合并控制部件(A)計算只包含所述空白頁面的所述物理塊的數(shù)量；(B)當(dāng)獲得的計數(shù)值等于或小于第二閾值時，禁止所述寫部件寫入新數(shù)據(jù)并且選擇所述源物理塊；(C)復(fù)制屬于所述源物理塊的啟用頁面上的所有的數(shù)據(jù)到屬于一個所述物理塊而不同于所述源物理塊的所述空白頁面上；和(D)使用所述刪除部件刪除所述源物理塊中的數(shù)據(jù)。
4.按照權(quán)利要求1直到3，按塊擦除存儲系統(tǒng)進(jìn)而包含一個用于存儲所述物理塊的地址和屬于該物理塊的禁用頁面的數(shù)量的列表的存儲器。
5.按照權(quán)利要求1的按塊擦除存儲系統(tǒng)，其特征在于(A)屬于每個所述分開的物理塊的所述頁面的一個預(yù)定的數(shù)量被分配給一個區(qū)域；(B)所述讀部件從屬于所述同樣區(qū)域的多個啟用頁面并行地讀取數(shù)據(jù)；(C)所述寫部件在屬于所述同樣區(qū)域的多個所述空白頁面上并行地寫入數(shù)據(jù)；(D)所述頁禁用部件使屬于所述同樣區(qū)域的所有的所述啟用頁面成為禁用。
6.按照權(quán)力要求1的按塊擦除存儲系統(tǒng)，其特征在于所述塊閃存儲系統(tǒng)包含兩個或更多按塊擦除存儲器；和至少兩個所述讀部件，所述寫部件，所述刪除部件，所述頁禁用部件，和所述合并控制部件對所述各個按塊擦除存儲器相互并行地操作。
7.一種合并存儲在由包含多個頁面的物理塊組成的按塊擦除存儲器中數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，頁面具有(a)一個固定的存儲容量和(b)三個狀態(tài)，即，空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)，該方法包括以下步驟(A)選擇在所述物理塊中的源；(B)復(fù)制屬于所述源物理塊的預(yù)定數(shù)量的所述啟用頁面上的數(shù)據(jù)到所述空白頁面；和(C)刪除每一個所述物理塊中的數(shù)據(jù)。
8.一種合并存儲在由包含多個頁面的多個物理塊組成的按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，頁面具有(a)一個固定的存儲容量和(b)三個狀態(tài)，即，空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)，該方法包括以下步驟(A)計算只包括所述空白頁面的所述物理塊的數(shù)量；(B)比較該計數(shù)值和第一閾值；(C)在所述計數(shù)值等于或小于該第一閾值的情況下，執(zhí)行新數(shù)據(jù)的寫入和獲得所述寫目標(biāo)頁面的數(shù)量；(D)在所述物理塊中選擇源；(E)選擇，作為源頁面，所述啟用頁面(a)屬于所述源物理塊，并且(b)至少，和其上寫入所述新數(shù)據(jù)的所述頁面一樣多；(F)復(fù)制所述源頁面上的數(shù)據(jù)到所述空白頁面上；(G)使所述源頁面禁用；(H)選擇不包含所述啟用頁面的所述物理塊作為刪除目標(biāo)物理塊；和(I)在所述刪除目標(biāo)物理塊中刪除數(shù)據(jù)。
9.一種合并存儲在由包含多個頁面的多個物理塊組成的按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的方法，頁面具有(a)一個固定的存儲容量和(b)三個狀態(tài)，即，空白的，啟用的，和禁用的狀態(tài)，該方法包括以下步驟(A)計算只包括所述空白頁面的所述物理塊的數(shù)量；(B)比較所述計數(shù)值和第二閾值；(C)在所述計數(shù)值等于或小于第二閾值的情況下，禁止新數(shù)據(jù)寫入；(D)在所述物理塊中選擇源；(E)作為源頁面，選擇屬于所述源物理塊的所述啟用頁面的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)；(F)復(fù)制在所述源頁面上的數(shù)據(jù)項(xiàng)到屬于所述物理塊但不同于所述源物理塊的所述空白頁面上；和(G)刪除所述源物理塊中的數(shù)據(jù)。
10.按照權(quán)利要求7到9之一的該合并存儲在按塊擦除存儲器中的數(shù)據(jù)的方法，該選擇所述源物理塊的步驟包括參照所述物理塊的地址和屬于該物理塊的所述禁用頁面的數(shù)量的列表的子步驟。
全文摘要
在本發(fā)明的塊閃存儲系統(tǒng)中，合并控制部件(3f)使用讀部件(3b)從預(yù)定的物理塊的啟用頁面上讀取數(shù)據(jù)，和使用寫部件(3c)在空白頁面上寫數(shù)據(jù)，從而復(fù)制啟用頁面上的數(shù)據(jù)到空白頁面上。然后，合并控制部件使用頁禁用部件(3e)使源，啟用部件成為禁用。當(dāng)在預(yù)定的物理塊中的所有啟用頁面上的數(shù)據(jù)復(fù)制結(jié)束時，合并控制部件使用刪除部件(3d)整體地刪除在物理塊中的所有的數(shù)據(jù)。
文檔編號G11C16/02GK1537277SQ0281498
公開日2004年10月13日 申請日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者巖田和也, 小來田重一, 重一, 夫, 竹內(nèi)昭夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社