CN103927128B - 数据储存装置以及快闪存储器控制方法 - Google Patents

数据储存装置以及快闪存储器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种数据储存装置以及快闪存储器控制方法。是以快闪存储器实现的数据储存装置的损坏标示技术。耦接该快闪存储器的一控制器于储存数据至该快闪存储器时还将数据对应的至少一时间标签也储存至该快闪存储器。于识别损坏区块时，该控制器根据上述时间标签将非确实物理损坏的区块排除。快闪存储器因而免于过早被限定为写入保护，使用寿命显着延长。

Description

数据储存装置以及快闪存储器控制方法
技术领域
本发明涉及以快闪存储器(FLASH memory)实现的一种数据储存装置，还涉及一种快闪存储器控制方法。
背景技术
现今数据储存装置常以快闪存储器(FLASH memory)为储存媒体，常用作：存储卡(memory card)、通用序列总线闪存装置(USB flash device)、固态硬盘(SSD)…等产品。另外有一种应用是采多芯片封装、将快闪存储器芯片与控制芯片包成一颗芯片─称为嵌入式快闪存储器模块(eMMC)。
快闪存储器的储存空间划分为多个区块(blocks)，各区块包括多页(pages)。擦除操作(erase operation)是以区块为单位。整个区块的内容完整擦除后，该个区块方能释出待下次配置使用。快闪存储器操作技术会将擦除次数太多导致不堪使用的区块标示为损坏。损坏的区块越多，快闪存储器内可用的闲置区块就越少。一旦闲置区块的数量低于一下限，此快闪存储器就进入写入保护(write protected)，只能读取，不能写入数据。
发明内容
本发明揭示一种以快闪存储器实现的数据储存装置，并且揭示一种快闪存储器的控制方法，其中提供了精准的损坏区块识别技术。
根据本发明一种实施方式所实现的一种数据储存装置包括一快闪存储器以及耦接该快闪存储器的一控制器。该快闪存储器的储存空间划分为多个区块。各区块包括多页。该控制器于储存数据至该快闪存储器时还将数据对应的至少一时间标签也储存至该快闪存储器。于识别储存该数据的区块是否为损坏区块时，控制器是根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。仅因数据过于老旧(非确实物理损坏)而造成读取困难的区块不再被误判为损坏。快闪存储器的闲置区块数量不再无谓下降。快闪存储器因而免于过早被限定为写入保护，使用寿命有效延长。
根据本发明一种实施方式所实现的快闪存储器控制方法包括以下步骤：于储存数据至一快闪存储器时，还将数据对应的至少一时间标签也储存至该快闪存储器，上述快闪存储器的储存空间划分为多个区块；以及，于识别储存该数据的区块是否为损坏区块时根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。
下文特举实施例，并结合附图详细说明本发明内容。
附图说明
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100，其中包括一快闪存储器(FLASH memory)102以及一控制器104；且
图2以流程图更详细图解根据本发明一种实施方式所实现的快闪存储器102损坏空间识别方法。
附图符号说明
100～数据储存装置；
102～快闪存储器；
104～控制器；
106～主机；
108～***信息空间；
110～闲置空间；
112～损坏记录；
114～时间参考；
Data_Blk1、Data_Blk2～数据区块；
S202…S214～步骤。
具体实施方式
以下叙述列举本发明的多种实施例。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照本发明的权利要求界定。
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100，其中包括一快闪存储器(FLASH memory)102以及一控制器104。控制器104可根据主机106的要求，下达指令操作该快闪存储器102。
快闪存储器102的储存空间划分为多个区块(blocks)，更近一步地，各区块包括多页(pages)。擦除操作(erase operation)是以区块为单位。整个区块的内容完整擦除后，该区块方能释出待下次配置使用。参考图1，在一实施例中，快闪存储器102中部分区块是作为***信息空间108使用，储存数据的区块则有Data_Blk1、Data_Blk2…等，闲置没有使用的区块则可属闲置空间110。控制器104在***信息空间108作一损坏记录112，标记不堪使用的区块。损坏的区块越多，可释放作闲置空间110的闲置区块的区块就越少。一旦闲置空间110的区块数量低于一下限，此快闪存储器102就整体进入写入保护(write protected)，只能读取，不能写入数据。
根据本发明所揭示的技术，控制器104是耦接快闪存储器102，其于储存数据至该快闪存储器102时还将数据对应的至少一时间标签(time stamp)也储存至该快闪存储器102，并于识别储存该数据的区块是否为损坏区块时将上述时间标签考虑于其中，根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。如此一来，仅因数据过于老旧(非确实物理损坏)而造成读取困难的区块不再被误判为损坏。快闪存储器102的闲置区块数量不再无谓下降。快闪存储器102免于过早被限定为写入保护，寿命有效延长。
参阅数据区块Data_Blk2，根据本发明所揭示的技术，每页数据对应一时间标签，且各页数据的时间标签是与该页数据(data)与该页数据相关信息(info)一同储存于该页物理空间。在一优选实施例中，各页数据的时间标签是储存于该页的标头(header)中。所述时间标签可为标准时间，标示“日期”、甚至详细时刻。或者，成本考量下，所述时间标签可简单根据***一上电计数(power-on count)设置。所述上电计数是计数数据储存装置100上电次数。控制器104将数据写入快闪存储器102时，是将***当下的上电计数的数值作为该数据的时间标签。如此一来，将来在核对数据时间标签时，与***上电计数差距越大者代表数据越老旧。
于图1所示实施方式，控制器104是在***信息空间108记录一时间参考114，表征当前***所处的时间以助于评量先前所储存的时间标签，即，比较时间参考114与时间标签以判断储存对应时间标签的数据的区块是否确实物理损坏。此外，当控制器104于储存数据至快闪存储器102时，是根据那时的时间参考114设定数据对应的时间标签。一种实施方式是将标准时间填入作为该时间参考114。或者，成本考量下，***上电计数也可被用来记录作该时间参考112。或者，数据储存装置100自身可还设计有一时钟，即可用来作为时间参考。
在一种实施方式中，控制器104是于读取该快闪存储器102一空间的数据发生困难时判断该空间的数据所对应的时间标签是否超越时间参考114一阈值，以判断该空间所对应的区块是否确实物理损坏。若超越该阈值，则代表该空间的数据读取困难有可能是源自于数据过于老旧，而非该空间所对应的区块发生物理损坏。若未超越该阈值，则代表该空间的数据并非老数据，因此该空间的数据读取困难可判定为该空间所对应的区块发生物理损坏。该空间可能是小于一个区块的存储空间，例如多页的存储空间；也可能是多个区块的存储空间，而在一实施例中，损坏识别是以区块为单位，即是说，即使一个区块中仅部分的空间发生物理损坏，该空间所在的这个区块都会被标记为损坏。
图2以流程图还详细图解根据本发明一种实施方式所实现的快闪存储器102损坏空间识别方法。所述损坏空间识别可在读取该快闪存储器102内数据时实施。或者，另有实施方式是定时扫描该快闪存储器102作损坏空间识别。在一实施例中，于储存数据至快闪存储器102时，还将数据对应的至少一时间标签也储存至快闪存储器102，快闪存储器102的储存空间划分为多个区块；之后，当识别储存该数据的一区块是否为损坏区块时，根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。详言之，即于读取快闪存储器102一空间的数据发生困难时，判断该空间的数据所对应的时间标签是否超越一时间参考一阈值，以判定该空间所对应的区块是确实物理损坏。以下参考图2详细叙述。
若于步骤S202判定读取一空间的数据发生困难时(例如，无法读取数据，或者，重复读取动作多次方读出数据)，程序进行步骤S204，将该空间的数据备份(如，复制到其他区块，英文称reclaim)。在某些实施例中，步骤S204还包括在备份处储存备份版本的时间标签，是与当前***的时间参考114同步。又或者，若步骤S202判定数据读取正常，程序进行步骤S206，判定该空间正常。
于步骤S204后，程序进行步骤S208，把损坏识别待确定的该处空间的数据所对应的时间标签拿来与时间参考114作比较。若该空间的数据所对应的时间标签不超越时间参考114一阈值，即非老数据，则程序进行步骤S210，将该空间所对应的区块标记为损坏。若该空间的数据所对应的时间标签超越时间参考114该阈值，即老数据，则程序进行步骤S212，对损坏识别待确定的该处空间作耐受度测试(stress confirm)。若步骤S212判定该处空间不通过上述耐受度测试，则程序进行步骤S210，将该处空间的区块标示为损坏区块。反之，若步骤S212判定该处空间通过上述耐受度测试，则程序进行步骤S214，判定该空间的数据读取困难是源自于数据过于老旧，并非物理损坏。步骤S214还包括将通过上述耐受度测试的该处空间的区块释出，待后续配置使用。
步骤S212所作的耐受度测试可包括：将该处空间所对应的区块一一完整擦除后再写入测试数据；以及，于上述测试数据得以被正确读出时判定该该处空间通过上述耐受度测试，反之，则判定该处空间不通过上述耐受度测试。
上述实施方式所述的控制器104除了可为特别设计的芯片外，也可以运算单元与只读存储器(ROM)组合实现。以上所揭示的技术步骤可以固件实现，相关程序码载于控制器内的只读存储器，由控制器内的运算单元执行。此外，凡采用同样概念控制一快闪存储器的技术都属于本发明所欲保护的范围。本发明还涉及快闪存储器的控制方法，不限定以特定架构的控制器实现。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (12)

1.一种数据储存装置，包括：
一快闪存储器，其储存空间划分为多个区块；以及
耦接该快闪存储器的一控制器，于储存数据至该快闪存储器时还将该数据对应的至少一时间标签也储存至该快闪存储器，并于识别储存该数据的一区块是否为损坏区块时根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。
2.如权利要求1所述的数据储存装置，其中：
该控制器还在该快闪存储器的上述区块之中的一***区块记录一时间参考，用于与上述时间标签比较以判断该区块是否确实物理损坏；且
该控制器于储存数据至该快闪存储器时，根据上述时间参考设定上述时间标签。
3.如权利要求1所述的数据储存装置，其中：
该控制器于读取该快闪存储器一空间的数据发生困难时，判断该空间的数据所对应的至少一个时间标签是否超越一时间参考达到一阈值，以判定该空间所对应的区块是否确实物理损坏。
4.如权利要求1所述的数据储存装置，其中：
上述时间标签储存于页的标头。
5.一种快闪存储器控制方法，包括：
于储存数据至一快闪存储器时，还将该数据对应的至少一时间标签也储存至该快闪存储器，上述快闪存储器的储存空间划分为多个区块；以及
于识别储存该数据的一区块是否为损坏区块时根据上述时间标签判断该区块是否确实物理损坏。
6.如权利要求5所述的快闪存储器控制方法，包括：
于读取该快闪存储器一空间的数据发生困难时，判断该空间的数据所对应的至少一个时间标签是否超越一时间参考达到一阈值，以判断该空间所对应的区块是否确实物理损坏。
7.如权利要求5所述的快闪存储器控制方法，包括：
于读取该快闪存储器一空间的数据发生困难时，备份该空间的数据，然后判断该空间的数据所对应的至少一个时间标签是否超越一时间参考达到一阈值；
于判定该空间的数据所对应的至少一个时间标签未超越上述时间参考达到上述阈值时，将该空间所对应的区块标记为损坏；
于判定该空间的数据所对应的至少一个时间标签超越上述时间参考达到上述阈值后还对该空间作耐受度测试；
于该空间通过上述耐受度测试时，判定该空间的数据读取困难是源自于数据过于老旧；并且
于该空间不通过上述耐受度测试时，将该空间所对应的区块标记为损坏。
8.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，包括：
于对数据读取发生困难的该空间的数据作备份时，将备份处的时间标签同步为上述时间参考。
9.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，包括：
将通过上述耐受度测试的该空间的区块释出，待后续配置使用。
10.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，包括：
于耐受度测试中，将受测该空间的区块一一完整擦除后再写入测试数据，并且，于上述测试数据得以被正确读出时判定该空间通过上述耐受度测试，反之，则判定该空间不通过上述耐受度测试。
11.如权利要求5所述的快闪存储器控制方法，包括：
上述快闪存储器的各区块包括多页，每页对应一个时间标签。
12.如权利要求5所述的快闪存储器控制方法，包括：
定时扫描该快闪存储器，以识别损坏区块。
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