CN1180349C - 快闪文件*** - Google Patents

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Abstract

一种快闪文件***，能够在没有单独快闪驱动器或存储设备的情况下独立运转，并以文件为单位在快闪存储器上处理数据(产生、写入、修改、搜索、抹去及恢复)。该***包括：文件信息块，它包括一个状态，一个引导记录以及一个或多个文件信息项；自由擦除块，当文件信息块被再现时，存储在文件信息块中检测到的有效文件信息项；和至少一个或多个数据块，写入具有连续地址的数据。即使该***难以使用单独快闪驱动器或存储设备，也能容易地以文件为单位在快闪存储器中存取数据。

Description

快闪文件***
技术领域
本发明涉及一种快闪(flash)文件***，更具体地讲涉及到不使用单独的快闪驱动器或存储设备而能够以文件为单位对快闪存储器进行存取的快闪文件***。
背景技术
快闪存储器，是一种使用快闪型浮动门晶体管(floating gate transistor)的电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)。快闪存储器广泛地应用于计算机中存储程序和数据的存储设备，以及移动通讯终端等等。
不象普通的存储器，快闪存储器通过一种简单程序的控制能够写和擦除数据，甚至当电源被切断时，快闪存储器也可以保持储存在其中的数据。由于这些特性，快闪存储器的应用领域正在迅速地扩大。
然而，虽然储存在快闪存储器的特定位置的数据能够被随机存取，就像随机存取存储器(RAM)，非易失随机存储器(non-volatile random accessmemory，NVRAM)或磁盘一样，快闪存储器采用的修改或擦除数据的方法是不同于其它存储设备的。即，当写在快闪存储器的数据被改变或擦除时，用户不能只改变或擦除需要的部分，因为改变或删除必须以擦除块单位进行。该擦除块是一种能够被同时擦除的单元。该擦除块由多个块构成。该块能够在快闪存储器上进行逻辑的读或写操作。例如，一个块可以是一个扇区。
因此，为了存取储存在快闪存储器中的数据，一种使用虚拟的映射方法的快闪文件***已经被提出。如美国专利第5,404,485号(1985年4月4日)所述。图1示出了一个虚拟存储器映射的结构，用于说明上述虚拟映射方法在已有快闪文件***中的实现。
参考图1，快闪存储器的每个字节被给予一个物理地址10和一个虚拟地址20。虚拟存储器映射负责物理地址10和虚拟地址20之间的转换。即，虚拟存储器映射存储相应于各自虚拟块的物理地址10，当执行一个存取操作时，使用虚拟地址20，该映射转换此虚拟地址为对应的物理地址10。因此，即使当虚拟块的物理地址10发生改变时，同一个虚拟地址20能被用于存取，因为虚拟存储器映射有改变了的物理地址。
当在使用基于虚拟映射方法的快闪文件***的快闪存储器中执行一个读操作时，通过使用虚拟块号40，用户需要虚拟地址20被转换成对应的逻辑地址50，然后，通过使用逻辑地址50的逻辑单元号30，它又被转换成对应的物理地址10。使用这个物理地址，该读操作被执行。
而且，当在快闪存储器中执行一个写操作时，像读操作一样，通过使用如图1所示的虚拟存储器映射，快闪文件***把虚拟地址20转换为物理地址10。
然而，当数据已经写在数据应该写入的块时，由于快闪存储器的特性，该写入块中的一个擦除块必须被擦除。因此，一个没有写的块将被搜索出来，数据被写到这没有写的块上，而且该块的虚拟地址20会被改变，以便它可以被转换成一个新的物理地址10。因此，当在一个单元中的块号不能增加时，在只是用过的块被移到其他单元之后，该单元将完全被擦除。通过这个过程，该存储器可以被有效地使用。该单元由多个块构成。单元的大小等于或大于擦除块的大小。
上述的美国专利也提供一种方法，使逻辑编号50被赋予到一个单元后，逻辑编号50被转换成物理地址，以便即使单元的数据被移动，同一个单元号也可用于存取写在快闪存储器中的数据。
然而，当在一个单独的存储设备中使用虚拟存储器映射时，上述快闪文件***得以运用，以便于在快闪存储器读写数据。同时，由于只是通过块编号进行存取数据，为了存取以文件为单位的数据，在实际应用中，必须使用一个单独的快闪驱动器。然而，当除了快闪存储器外的存储设备未被使用或者当一个常规文件***的所有功能都不需要时，操作一个单独的快闪驱动器就不是一种有效的方法。
同时，由于快闪存储器拥有相对较长的写时间，在写操作期间误差出现的可能性是较高的。当一个写操作期间误差出现时，该文件***必须重新启动，而且通过一个适当的修复方法，修复不正确的写入数据。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种快闪文件***，该文件***能够在快闪存储器中存取以文件为单位的数据，而不需使用一个单独的快闪驱动器或存储设备。
本发明的另一个目的是提供一种快闪文件***，当从快闪存储器写数据或读数据时出现误差时，该文件***可以用来修复数据。
为了达到本发明的上述目的，本发明提供了一种快闪文件***，它具有：一个文件信息块，这个文件信息块拥有一个状态，用于显示文件信息块的状态信息；一个具有识别信息的引导记录，及其一个或多个文件信息项，用于写与写入到数据块中的文件有关的信息；一个自由擦除块，当文件信息块被再现时，用于存储在文件信息块中检测到的有效的文件信息项，以及用于在文件信息块的所有文件信息被擦除后，修改文件信息块；以及至少一个数据块，用于写入拥有连续地址的数据。
优选的是，当新文件生成并写入时，快闪文件***为文件信息块分配新文件信息项，并设置新文件信息项的状态为“生成进行中”，将有关新文件的信息写入到新文件信息项，分配一个或更多数据块以写入新文件，写入在文件信息项中分配的一个或更多数据块的地址，在一个或更多数据块中写入新文件，然后更新文件信息项的状态为“有效的”。
优选的是，当已有的文件被修改时，快门文件***为文件信息块分配新文件信息项，在所分配的文件信息项的修改文件中写入信息，分配一个或更多数据块以写入修改文件，写入在文件信息项中所分配的一个或多个数据块的地址，在一个或更多数据块中写入修改文件，同时擦除新文件信息项并将文件信息项的状态设置为“擦除”。
优选的是，当文件内容被检索时，快闪文件***在一个或更多文件信息项中，检测相应于对应文件的内容的任意文件信息项，检索写在文件信息项中的一个或更多数据块的地址，然后读出写在该地址的数据块上的数据。
优选的是，当文件被擦除时，快闪文件***检测要擦除文件对应的文件信息项，设置文件信息项的状态为“擦除进行中”，检索与要擦除和写入文件信息项的文件有关的一个或多个数据块的地址，擦除写在该地址的数据块的数据，然后设置文件信息项的状态为“擦除”。
优选的是，在快闪文件***的内容修改期间，当操作被中断时，重新启动快闪文件***的操作，搜索一个或更多文件信息项，在一个或更多文件信息项中检测状态是“擦除进行中”以及“生成进行中”的文件信息项，然后更新所有的检测到的文件信息项状态为“擦除”。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的一个最佳实施例，本发明的上述目的和优点将变得更为明显，附图中：
图1示出了虚拟存储器映射的结构，用于解释在已有快闪文件***中执行的虚拟映射方法；
图2示出了按照本发明的快闪文件***的方块图；
图3示出了一个文件信息块和一个自由擦除块的详细的方块图，两者如图2中所示；
图4示出了如图3所示的文件信息项的详细结构；
图5是根据本发明的快闪文件***，生成和写入一个文件的操作流程图；
图6是根据本发明的快闪文件***，修改一个文件的操作的流程图；
图7是根据本发明的快闪文件***，读一个文件的操作的流程图；
图8是根据本发明的快闪文件***，擦除一个文件的操作的流程图；及其
图9是根据本发明的快闪文件***，修复一个文件的操作的流程图。
具体实施方式
在下文中，参考附图，本发明的实施例将被详细描述。本发明是不受下列实施例限制的，而且在本发明涉及的范围内可能会有许多的变化。本发明的实施例是为了把本发明向本领域技术人员提供更完全的解释。
首先，在使用参考符号的问题上，同一个符号尽量用于同一个元件，即使那些元件示于不同的图中。同时，当相关的说明涉及到已知的功能或结构而不在本发明的要点内时，那些说明被省略了。
根据本发明的快闪文件***，快闪存储器是以擦除块为单位运用的。一个擦除块是可以在快闪存储器被同时擦除的一组连续数据。擦除块的大小可以根据快闪存储器的特性以及用户的需要进行改变。
图2示出了按照本发明的快闪文件***的方块图。该快闪文件***由一个文件信息块101、一个自由擦除块102、以及多个数据块103构成。自由擦除块102是一个用于修改文件信息块101的块。文件数据写在数据块103上。
参考图3，一个状态104、一个引导记录105、以及多个文件信息项106被写在文件信息块101上。信息表明文件信息块101的现阶段的状况被写在文件信息块100的状态104上。表明现阶段的信息包含着表明文件信息块101是否可以被擦除或被写入的信息。文件***的标识符以及其他信息被写在引导记录105上。各自文件上的文件信息被写在多个文件信息项106上。
参考图4，文件信息包括文件状态107、文件信息项的大小108、一个文件名109、文件生成或最后修改的日期和时间110、文件数据的长度111、文件的属性112、以及写有文件数据的数据块103的块号113。
快闪文件***的操作被分成这样的结构：生成，写入，修改，存取，擦除以及从故障中修复。
图5是根据本发明的快闪文件***，生成和写入一个文件的操作的流程图；
参考图5，在步骤S1中检测是否新文件信息项106可以分配给文件信息块101。如果在步骤S2中判定存在一个可以分配给新文件信息项106的空间，在步骤S3便分配一个空间给新文件信息项106。在步骤S4中，文件状态107设置为“生成进行中”。在步骤S5中，文件信息项106的文件信息被写入。文件信息项106包含包括，例如，一个状态、名称、日期、大小、属性等等。
接下来，在步骤S6至S8中，未使用的数据块103被分配。在步骤S9中，分配数据块103的地址被写在文件信息项106中。在步骤S10中，文件数据写在对应的数据块103上。在这时，为了即使由于***故障而导致***不正常也能够修复数据，拥有文件信息项106的文件数据的数据块103的块号113被首先写入，然后对应的文件数据才被写在数据块103中。
在所有数据块103的地址和有关文件的文件数据被写入之后，在步骤S11中，剩余文件信息才被写入。剩余文件信息包括名称、文件大小等等，在这时，如果需要或文件大小可以预先知道时，文件信息项106的大小可以首先写入。在所有写入工作完成后，在步骤S12中，文件状态107改变为有效。
同时，一个块映射被使用以便可以轻易地找到未使用的数据块103。通常，块映射(block-use map)采用位映象(bit map)格式。块映射的位表明对应的块是否被使用。因此，文件***可以通过块映射的位，简单地检验对应的块是否被使用。
在步骤S2中，当判定可以分配给新文件信息项106的空间不存在时，在步骤S13中，文件信息块101被再现。再现过程如下。文件信息块101中的每个文件信息项106的文件状态107被检验。所有文件状态107是“有效”的文件信息项被移到自由擦除块102。相应地，自由擦除块102改变为文件信息块，而且对应的文件信息块101改变为自由擦除块。
在文件信息块101的再现完成后，像步骤S1一样，在步骤S14中，文件信息块101被检测。如果在步骤S15中，检验的结果表明存在一个可以分配给新文件信息项106的空间，上面描述的步骤S3被执行。然而，如果在步骤S15中，检验的结果表明不存在可以分配给新文件信息项106的空间，在步骤S16中，文件生成和写入工作被当做一个错误处理。
图6是根据本发明的快闪文件***，修改一个文件的操作的流程图；参考图6，在步骤S17至S19，像步骤S1至S3一样，一个用于新文件信息项106的空间被分配。然后，在步骤S20至S24中，像在步骤S4至S8一样，未使用的数据块103被分配。在步骤S25至S27中，像在步骤S9至S11中，与最近分配的数据块103有关的信息和数据被写入，然后，在步骤S28中，新文件信息项106和前面的文件信息项106的文件状态107被改变。即，前面的文件信息项106被改变为“擦除”，而新文件信息项106被改变为“有效”。
图6的步骤S29至S32像图5的步骤S13至S16一样。
图7是图解根据本发明的快闪文件***，读文件的操作的一个流程图。参考图7，在步骤S33中，文件信息块101的每个文件信息项106被检测。如果判定在步骤S34中存在一个需要进行读操作的文件信息项106，在步骤S35中，对应的文件信息项106的数据块号113被检测，在快闪存储器(图中未示)中对应的数据块103的数据被读出。如果检验每个文件信息项106的结果表明不存在所需的文件信息项106，在步骤S36中，文件读操作被当做一个错误处理并完成。
图8是图解根据本发明的快闪文件***，擦除一个文件的操作的流程图。参考图8，在步骤S37中，文件信息项106的文件状态107设置为“擦除进行中”。在步骤S38中，所有属于文件的数据块103被擦除。在步骤S39，对应数据块103的块映射被更新。然后，在步骤S40中，文件状态107设置为“擦除”以表明对应的文件已经擦除。
图9是图解根据本发明的快闪文件***，修复一个文件的操作的流程图。参考图9，在步骤S41中，通过检验文件信息项106的文件状态107，检验是否存在文件状态107为“生成进行中”或“擦除进行中”的文件信息项。如果当该文件***的内容被改变时，***失常或出现故障，文件***的结构在***重新启动后处于损坏状态。因此，每当文件***第一次使用或重新启动，文件***的结构必须被首先检验。
如果在步骤S42的检验结果表明文件状态107是“生成进行中”，则意味着在文件的生成期间出现了故障。因此，在步骤S44中，文件信息项106的文件状态107被改变为“擦除进行中”如果在步骤S43的检验结果表明文件状态107是“擦除进行中”，则意味着在文件的擦除期间出现了故障。在“生成进行中”和“擦除进行中”的情况下，所有的对应文件成为无用的文件。因此，在步骤S45中，所有对应文件信息项106的数据块103被擦除。在擦除完成后，在步骤S46中，对应的文件状态107被改变为“擦除”。在步骤S47中，检验是否文件信息块101的所有文件信息项106都被检验。如果结果表明所有文件信息项106已经被检验，该过程结束。然而，如果结果表明不是所有的文件信息项106已被检验，执行步骤S41。
同时，当文件信息块101的许多项被擦除时，快闪存储器的使用效率降低。因此，使用一个自由擦除块102以便文件信息项106可以被重新分配。即，在检验每个文件信息项106的文件状态107之后，只有那些文件状态107是“有效”的文件信息项106被搜索并移到自由擦除块102中。然后，文件信息块101中的每个文件信息项106被擦除。自由擦除块102被改变为文件信息块101。本过程被称为再现。当改变的文件信息块的许多项被擦除时，对这些改变文件信息块执行再现过程。当擦除文件信息项106的数目很大时，文件信息块101被再现，而只有当文件被擦除或修改时，数据块103才被再现。
同时，为了改变文件信息块101的状态，可以建立一个修改状态值的过程，以便数据块不需要每次都被擦除。例如，文件信息块101的状态104可以在一个过程中改变：不判定(FF)-＞擦除(8F)-＞修复(4F)-＞擦除进行中(2F)-＞可以写入(OF)-＞全部(08)。
同样地，为了改变文件信息项106的文件状态107，可以建立一个修改状态值的过程，以便新文件信息项106不需要每次都生成，或全部文件信息块101不需要被擦除。例如，文件信息项106的文件状态107可以在一个过程中改变：未使用(FF)-＞生成进行中(8F)-＞有效(4F)-＞擦除进行中(2F)-＞擦除(OF)。
如上所述，本发明的快闪文件***可以轻易地以文件为单位在快闪存储器上存取数据，即使难以使用一个单独的存储设备或快闪驱动器的时候也是这样。
同时，即使当在快闪存储器上读数据或写数据期间出现故障时，也可以使用该文件***的状态信息轻易地恢复破坏的文件***。

Claims (8)

1.一种快闪文件***，包括：
一个文件信息块，包括一个状态，用于表明文件信息块的状态信息，一个拥有识别信息的引导记录，以及一个或更多文件信息项，用于写与写入到数据块中的文件有关的信息；
一个自由擦除块，当文件信息块被再现时，用于存储在文件信息块中检测到的有效的文件信息项，以及用于在文件信息块的所有文件信息被擦除后，修改文件信息块；和
至少一个数据块，用于写入拥有连续地址的数据。
2.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，当一个新文件被生成并写入时，快闪文件***为文件信息块分配一个新文件信息项，并设置新文件信息项的状态为“生成进行中”，将有关新文件的信息写入到新文件信息项，分配一个或更多数据块以写入新文件，写入文件信息项所分配的一个或更多数据块的地址，在一个或更多数据块中写入新文件，然后更新文件信息项的状态为“有效”。
3.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，当一个已有的文件被修改时，快闪文件***分配一个新文件信息项给该文件信息块，在分配的文件信息项的修改文件上写入信息，分配一个或更多数据块以写入修改的文件，写入在文件信息项中所分配的一个或更多数据块的地址，在一个或更多数据块中写入修改的文件，同时擦除新文件信息项并将文件信息项的状态设置为“擦除”。
4.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，当文件内容被检索时，快闪文件***在一个或更多文件信息项中，检测相应于对应文件的内容的任意文件信息项，检索写在文件信息项中的一个或更多数据块的地址，然后读出写在该地址的数据块上的数据。
5.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，当文件被擦除时，快闪文件***检测要擦除文件对应的文件信息项，设置文件信息项的状态为“擦除进行中”，检索与要擦除和写入文件信息项的文件有关的一个或多个数据块的地址，擦除写在该地址的数据块的数据，然后设置文件信息项的状态为“擦除”。
6.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，在快闪文件***的内容修改期间，当操作被中断时，重新启动快闪文件***的操作，搜索一个或更多文件信息项，在一个或更多文件信息项中检测状态是“擦除进行中”以及“生成进行中”的文件信息项，然后更新所有的检测到的文件信息项状态为“擦除”。
7.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，文件信息项包括：
一个状态，用于显示对应文件的现阶段的状况；
该文件的名称；以及
被写入文件的一个或更多数据块的地址。
8.根据权利要求1所述的快闪文件***，其中，数据块包括一个位映象形式的块映射，用于显示数据块是否被用。
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