TW440762B - Dynamic allocation for efficient management of variable sized data within a nonvolatile memory - Google Patents

Description

440762 五、發明說明（1) 發明領域 本發明是關於電腦記憶體儲存系統的領域。更明確的 說’本發明疋關於’用於非揮發性記憶體内可變尺寸資料 之有效管理之動態配置。 發明背景 通訊設備比如彳于動電话和呼叫器’需要儲存資料和；5馬兩 者。還有，這些通訊設備一般需要工作記憶體有一些順 序。 這些通設備一般需要去儲存碼和至少一些資料在非揮 發性記憶體裏。例如，.序.號*、授權碼、常撥的號碼、等 等。都是資料可能被儲存在非揮發性記憶體裏的例子。這 些資料和碼以不同頻率被更辦，通訊設備通常使用不同型 式的非揮發性記憶體來儲存資料和碼。如同一個結果，一 個較早技術的通訊設備—般包括，一種型式的非揮發性記 憶體用來儲存碼，3 —種非揮發性記憶體用來儲存資料， 亚有隨機存取記憶體比如靜態隨機存取記憶體被當作工作 記憶體。 ^ = ¾乱拭除式可編程唯讀記憶體EEPR〇m)是 :軍二記憶體的一種型式。Flash EEPR0M (以下，快 ,,又4為早電晶體記憶儲存格的區塊。雖 然快閃記憶體是可重耷认 Λ ,,^ 3 L 里馬的，記憶儲存格不能被再次編程除 ' 遇有，這些儲存格只有在區塊裏是 ..^ ... Α ;拭除一個儲存格，儲存格的整個區塊 必須被拭除。更新栴Μ 民閃兄憶體須要一些型式的媒體管理

第6頁 4 4 0 7 6 2 __ 五、發明說明（2) 去，掌控區塊有效資訊的複製，拭除區塊’以及書寫有效 資訊或更新資訊到相同或另一個區塊。拭除、書寫、等等 疋相對彳&時間的c 另一個型式的非揮發性記憶體是電氣拭除式可編程唯讀 記憶體（EEPR0M)，其含有雙電晶體記憶儲存格β雖然 EEPROM可以被設計成類似快閃記憶體的可拭除區塊，雙電 晶體的E E P R 0 Μ相對的容易更新’並且不須要更新快閃記憶 體所須要之複雜的媒體管理。書寫一個值到雙電晶體的-EEPR0M健存格，卻是，須要時間明顯大於編程一個已拭除 的單電晶體快閃記憶體.。一 * 一個較早技術的通訊設備記憶體架構包括，快閃記憶體 用來儲存碼’ EEPR〇m用來儲存資料，並有隨機存取惰 被當作工作記憶體。 不同型式非揮發性記憶體的使用會傾向增加组成因子尺 ' =及又叶和製造成本。個人通訊設備比如行動電話和 Π:通常根據尺寸、特色、成本、和電源消耗率來做 變還：IK Ϊ = J J Λ碼對資料的比率可能必須改 加設備成本而的非揮發性記憶體，增 碼的非揮發性記憶體的;儲存碑和資料，用於 用的。類似的，用於力，對資料儲存是沒有 力，對碼的儲存是沒有非揮务性記憶體的過量儲存能 、。因此，配置給碼的非揮發性 ¥ 7頁 440762 五、發明說明（3) 記憶體，對配 能夠容易的調 發明概诚 就已知系統 在非揮發性記 發性記憶體儲 驟。資料選定 相關尺寸（z ) 單一代表物的 被儲存在，非 在具體實施 多代表目標物 儲存，如同單 在具體實施 的。然後這些 數個區塊。 如果分段的 表指出，被儲 置。 如果分段的 表的分段和— 群表指出，數 依序指出，非 本發明其他 置給資料的非揮發性記憶體比率的設計，不 整變化。 … 及方法的限制的觀點，提供數個儲存結構， 憶體裏有效的管理大的和小的資料。在非揮 存資料的方法’包括接收被儲存資料的步 儲存結構’是根據相對於數個臨界點的資料 ’臨界點包括：代表物的最少數目（m )、最大 尺寸（s *g )、以及配置的顆粒（g )。接著資料 揮發性記憶.氣裏的所選定結構。 '" 例，如果z小於第一臨界點，資料被 的結構裏、果“、於第二臨界點 一代表目標物。 例，如果Z超過第二臨界點，資料是分段 分段的資料能夠被儲存在非揮發性記憶&體的 數目小於最大順序表的尺寸，會有—個順 存在非揮發性記憶體之資料分段的順序和位 數目超過最大順序表的尺寸，會有數個順 個族群表被儲存在非揮發性記憶體—。一^-個# :順序表分段的順序和位置。這數個順矢 發性記憶體裏資料分段的順序和位置。、 特色和好處將會從附圖和下面詳細的描述被 4407 6 2 五、發明說明（4) 明白呈現出來。 圖式簡述 本發明是藉著例子描繪，而不是限制於附圖的圖式，在 附圖指出參考的類似組成。並且在附圖： 圖1描繪在同一個大非揮發性記憶體設備内，資料和碼 的儲存。 圖2描繪在非揮發性記憶體的一個區塊内，目標物的儲 存。 圖3描繪目標物表頭結構。 圖4描繪多代表物儲泉紱構。 圖5描繪順序表條目和狀態值。 圖6描繪順序表的使用，用來指出相關資料分段的順序 和位置。 圖7描繪族群表的使用，用來指出相關順序表分段的順 序和位置= 圖8描繪建立資料搜尋列表的方法。 圖9描繪選定儲存結構的方法，選定儲存結構是根據相 對於數個臨界點的資料相關尺寸（z )，臨界點包括：代表 物的最少數目（m);配置的顆粒（g );最大單一代表物的尺 寸（s*g);以及最大順序表的尺寸。 圖1 0描繪寫入單一代表目標物的方法。 圖1 1 -1 2描繪寫入數個代表目標物的方法。 圖1 3 -1 5描繪儲存數個資料分段目標物的方法。 圖1 6描繪當最後順序表分段有足夠空間可用時，附加到

4407 6 2 五、發明說明（5) 分段目標物的一個方法。 圖1 7-1 9描繪一個方法用來取代分段目標物的所選分 段。 圖2 0描繪一個方法用來在非揮發性記憶體内回收空間。 詳細描述 圖1描緣在一個大非揮發性記憶體設備Π 0内，資料和碼 兩者的儲存。在具體實施例，非揮發性記憶體包括多個獨 立的可拭除區塊，配置給資料的所有空間和碼的部分可能 跨越一個或更多區塊，而且資料和碼的部分沒有共用相同 的區塊。 ...... 非揮發性記憶體設備1 1 0含有啟動瑪丨丨2的部分、資料儲 存114部分、空區塊116部分，以及碼儲存118部分。空區 塊1 1 6是非揮發性記憶體設備的真正實體區塊。如以下所 =二於J吏用輯區塊號碼，戶斤以空區塊能夠是資料部 分U 4裏的任何實體區塊。 空區塊1 1 6被使用在回收程序抑鬥 釋放無效内容所用空間之V序用期於間^^ 容。因為快閃記憶體的特性以及拭除:區塊的有效内 間，替代資料被寫入非揮發性 目關的長恰 複製區塊的任何有效資料到空區— i固新的位置。在 效，而藉著拭除區塊，無效資舊版貢料變成無 收。拭除之後，已代 β 吏用的I間能夠接著被回 1已栻除區塊變成新的空區％ 圖Η曰出位於圖1 f料儲存114部 鬼 區塊裏，貧料如何被指明和儲立區塊中的一個 &夠被配置的最小空間 4407 6 2 .^ 五 '發明說明（6) —-------- =數’被參考為單位顆粒、或簡單顆粒。被儲存資料被配 ，到獨立1域跨越一個或更多單位顆粒。每個區域被參考 ^個目私物。例如，區塊21 〇包括目標物1、2、和3。藉 著目標物表碩，區塊裏每一個目標物被指出。因此例如， 表頭1(212)指明目標物1 ( 222 );表頭2(214)指明目標物 2 (224 );還有表頭3(216)指明目標物3 ( 226 )。 表頭被寫入所選區塊，從區塊的第—盡頭連續進行到區 塊的第二盡頭。相關於每個表頭的目標物被寫入區塊，從 區塊的第二盡頭連續往前進行到區塊的第一盡頭。如此這 些表頭和目標物往對方.成長_，就如同附加上的目標物和表 頭被儲存在區塊21 0。 每個區塊2 1 0還有一個區塊資訊結構2 4 〇。區塊資訊結構 2 4 0幫Q塊2 1 0維s蔓邏輯區塊號碼2 4 4以及追縱回收 '狀雜 242。使用邏輯區塊號碼允許資訊的儲存在邏輯上連續， 而不必真正實體區塊連續。 回收期間’在被安排為回收的區塊能夠被栻除之前，被 安排為回收區塊的有效内容必須被複製到另—個區塊β在 具體實施例，區塊資訊結構包括實體複製246，在回收期 間用來指出被複製的實體區塊。這在回復程序是有用的， 如果複製被中斷，例如，因為電源失靈。還有，實體複製 2 4 6領域幫助指出，任何區塊的拭除過程可能曾經有栻除 操作被中斷的事件，例如，因為電源失靈。 區塊資sil結構2 4 0退包括完整領域2 4 8 11完整領域被用來 確定區塊資訊結構21 0本身的完整。

^ 4407 6 2 · i ~ I五、發明說明（7) I 圊3描繪表頭資料結構3 00的具體實施例°表頭資料結構 |包括指定器302、狀態304、型式306、尺寸308、以及偏移 3 1 0領域。指定器302指出相關目標物。例如，對資料而言 |

指定器30 2可能是名字或號碼（例如，參數"X"或1' 563 Γ )。 I 狀態3 0 4領域被用來追蹤表頭和目標物的狀態。表頭和 目標物的狀態被使用在，當以底下的討論來建立RAM搜尋 丨 列表，也就是當實施電源失誤的回復時。表3 2 0是對於狀 態領域指出一個指定狀況的具體實施例。 尺寸3 0 8指出在多個配置單元裏的目標物尺寸。因此如 果最小配置單位（例如入.顆.粒）是4Kb，8的尺寸指出目標物 1 尺寸是32Kb。 偏移3 1 0被用來指出區塊内目標物的位置。偏移3 1 0是一 個指標，指出目標物的偏移，就是在顆粒單位裏從區塊底i 部來量測。 在具體實施例，型式3 0 6的第一部份被用來指出預定的 目標物結構。型式3 0 6的第二部份指出預定目標物結構的 _ 内容（例如，結構内所儲存資料的型式）。預定目標物結構 被設計來適合一個範圍的目標物尺寸，也就是預期目標物 1 變化的變化量。 對於應用，資料型式一般而言是特定的。在具體實施 I 例，非揮發性記憶體設備支援無線通訊設備比如行動電話 丨 或呼叫器。用於通訊應用之資料型式的例子包括*資料參 ： j 數值（例如，用來追蹤起源、目的地，以及通訊長度）、資 | 料流、電話號碼、傳真號碼、等等，或其他可定義型式^

第12頁 44 07 6 2 五'發明說明（8) 表號碼312被用虫* 果和表—起使用資料分段，用來追蹤資 :上“X下描述的分段目標物造成改變，表 號碼312的使用被用來最小化必須取代的更新總數。 ϋ在ΐ二^ %例預定目標物結構包括：多代表目標 、早-代表目標物、資料分段、順序表、

以及族群表。 〃 β 77 fX 献t : : ί目標物能夠整個放進區塊。單-代表目標物被 、 二^置顆粒。單一代表目標物不允許跨越區塊。 以，去哥回貝就是單—代表目標物只需要測試表頭， 定單一代表目標物的.拉*置，接著尋回單一代表目標物 本身。 · 夕代表物單元被纟又计來儲存相關的小尺寸資料，它能夠 利用原本配置來儲存資料的同一空間，多次更新資料。這 對經常更新資料尤其有用，比如變數。 、 圖4描繪多代表目標物4〇〇的結構。在同一配置空間提供 多個代表物，以減少管理小資料參數的負擔並改善更新效 能。 - ^代表目標物40 〇包括I代表物資訊41 〇指出每個代表物*| 的尺寸以及多代表目標物内代表物的數目。跟著代表物資i 訊410的是數個狀態領’域422、432、442和452。每個狀態、j 領域相對於目標物的一個代表物。如此，例如狀態422適 用於代表物420。狀態43 2適用於代表物43〇、狀態442適用. 於代表物440、而狀態452適用於代表物45〇。指定狀況的 一個具體實施例，其狀態的不同條件被明定 〇。 44 07 6 2 五、發明說明（9) 另一種目標物結構是f料分段。一些目標物必須分段’ :以便儲存在數個區塊的士效空間裏《例如，如果目標物大 於區塊，這可能是必須的^另一方面，如果目標物大於所 給區塊表的剩餘空間，分段可能是必須的。因此任何資料 跨越實體區塊界限將被分段成多個資料分段。這些分段部 一個都被參考如資料分段目標物。資料分段目標物含有肩 始資料的分段’但沒有其他額外資訊《順序表含有f料分 段的順序列表，被用來將數個資料分段重新組合為原始資 料。 圖5描緣順序表分段的·每·個條目結構，以及每個條目的 狀悲值《條目包括的領域有邏輯區塊號碼（5 1 2 )、條目狀 丨 悲（514)、代表物（516)、資料分段尺寸（518) '舊資料分 段尺寸如果適用於此（5 2 〇 )、以及實體索引（5 2 2 )。條目狀| 私使用的狀態值被描繪於表5 6 〇。當相同區塊裏目標物含 有超過一個的資料分段，代表物值被用於指出一個特定的 資料分段。 &圖6描繪順序表6 1 6也就是使用順序表來組合所有資料分 ^的私序。因此例如，參數χ已經被分段成數個資料分段 以及628 ,被放置在實體區塊61◦和62。。而相 、和624有它們各自的表號碼。⑴領域， 被6又疋來指出順序表616。 代=I16列出被用來重新組合成完整參數X的資料分段 號碼。在相同區塊裏的多個參數 肖者區塊裏它們的代表物或存在以及它們使用的

第14頁 "4407 6 2 五、發明說明（ίο) 特定順序表，被區分開來。在順序 =的條目順序，資料分段必須照： = = = 整的參數χ。 似一且口云形成元 頭新組合參數χ目標物，會為參數X順序表表 =一個搜尋(步驟G所指）。在具體實施例，參數χ: d頁”置被儲存在資料搜尋列•，以 的 置子資料搜尋列表指出參數χ順序表表頭 板放置在邏輯區塊0(610)。 !輯區塊0被掃描去定址參數χ順序表表頭。參數x順序 、表頭指出參數χ順序表61儿的位置（如步驟@所指卜順序 的每個條目指出邏輯區塊，以及相關於順序表重建 ，數x所必須的資料分段代表物。 噴序表616指出的第-個資料分段，就是順序表616之參 貧料分段的第一個代表物，放置在邏輯區塊〇。如此藉 者在邏輯區塊〇(61〇)搜尋第一個表頭，表頭指出帶有61 6 ，號碎的參數χ資料分段（如步驟@所指）β在這個例子， 第—個表頭指出順序表6 1 6之位在邏輯區塊〇的參數χ資料 ； 分段就是表頭612。然後表頭612被使用來定址參數χ資料 j 分段6 1 4 (如步驟@所指）^ ! 參考順序表6 1 6 ’下一個參數X資料分段被決定為邏輯區 鬼1的第—個參數χ資料分段。因此能夠搜尋邏輯區塊1來 丨 定址參數χ資料分段表頭的第二個存在（如步驟⑤所指）。 丨 表頭6 2 4指出參數χ資料分段6 2 6的位置’如步驟⑧所指。 | 最後一個參數χ資料分段被決定為邏輯區塊〗（62〇 )的第 i 4407 6 2 —-—1 '· 五、發明說明（11) 個參數X資料分段 因 此搜尋邏輯區塊1來定址參數X資 料分杈录頭的弟一個仔在《在這個例子，參數χ資料分段 表頭的第一個存在就是表頭622，如步驟@所指。參數χ資 料分段表頭622相出第三個也是最後一個參數乂資料分段、 6 2 8的位置，如步驟®所指。 如果參數有很多的資料分段，順序表可能必須跨越實體 區塊界限。也就是t兒，資料分段的數目可能須要尺寸超過 序表。建立另一個順序表，勝過企圖去確護 =數，鄰邏輯或實體區塊，或者允許順序表長大到織 Ϊ目ί 2檻。在具體實施.例*’預定門檻就是允許給單-代 目標物的最大尺寸。如同順序表尺寸的長 ：： 扦，複製順序表所需的時間總數也不同。 東更新 資被順序表如同順序表被用來追縱 管理複製順序表所需的時間彳會傾向去減少 序表成為數個小的順序表分 *有效的分段開大的順 表二合，用，個別的順序二丄 表分段，而順序表°分1本Λ ’次被指定*段就是順序 位置和順序。族群、日疋貝料分段相關目標物的 資料分段族群。群表716的母個條目如此間接的指出-個 要回復參數χ，首先 個例子’參㈣群表先；頭被定址。在這 貝被發現在邏輯區塊0⑺0)。族 44 07 6 2 五、發’明說明（12) ^ ^ ί ΓΓΛ\ΤΛ71ι;^716 ^ ^ ^§ ^ ^ 塊〇’就是位在邏輯區 貞在這個例子，第一個矣薛杜山沾广 序表分段的是表頭718接著表裏參 順序表分段71卜 定址參數Χ 2序表分段7 1 4指出的第一個資料分段，就是順序表7】4 之/數X資料分段的第.一値代表物，放置在邏輯區塊i (J2〇) ^因此搜尋邏輯區塊72 0來定址，含有表號碼設定指 者，序表714之參數X資料分段表頭724的第一個代表物。 被定址表頭指出參數X資料分段73〇的位置。相關於順序表 Π4之第二個和第三個資料分段沒有表示出來。 知群表71 6指出的第二個和第三個順序表分段能夠類似 的來疋址’就是藉由族群表指定的順序尋找表頭（7 2 6， 722) ’然後使用表頭來定址第二個（726)和第三個（732) 順序表分段。在所給順序表的條目只參考到含有指著相同 所給順序表表頭的資料分段代表物。因此例如，一些相關 於不同順序表的資料分段，能夠在同一區塊被定址。當透 過丨員序表去重新組合目“物時，無論如何’這些共用相同 順序表分段之外的代表物會被忽略。 在具體實施例，資料搜尋列表被用來增進處理非揮發性 記憶體設備的效能。當使用在電腦系統，搜尋列表能夠用

第17頁 •44 07 6 2 I五、發明就~--Γ 來處ϊ里非揮發性記憶體裏的資料儲存。在電腦系統的起始 $間’資料搜尋列表被建立在RAM，並且在寫和拭除的適 當期間被更新^資料搜尋列表對特定區塊提供指標以及相| 關所選表頭的偏移，所選表頭用於含有特定指定器 料。 貝 在具體實施例，資料搜尋列表使用指定器當作資料索 ^而在一個可替代的具體實施例，資料搜尋列表使用指 =器和型式當作資料索引。後一個具體實施例允許使用非 $ $的指定器只要指定器和型式的組合是特殊的□此外， 1個具體實施例允許快I尋找，根據資料型式而 料指定器。 貝 用來建立資料搜尋列表 3。起始開始於步驟8】〇。 尋找有效的單一代表物表 頭、以及族群表表頭β資 分段被忽略。 過程的具體實施例，被描繪在圖 在步驟82 0，實體區塊被掃描， 頭、順序表表頭、多代表物表 料分段被忽略。類似的，順序表 早一代表物表頭 主± / ικ外衣表頭、多代表物表頭、或斿羝 J表頭被找到(步驟83〇)，接著在步驟m，相頭： 2區塊；碼和資料型式(例如，邏輯區塊。、參數X)，： 柏：於搜亏列表二在具體實施例，指定器是數*，這數字 印：表f的位i ’而不是儲存於搜尋列表的-個 B ^ …果1指定器被用來計算搜尋列表裏格 的位置。而相關於這個指定器的邏輯區塊號' 接者會被儲存在搜尋列表的所計算位置。實

第18頁 4407 6 2 I五、發明說明（14) ;施例，型式沒有被儲存於資料搜尋 丨搜尋列表可以明白的儲存，表頭相關^咨^替代的，資料 塊號碍、以及指定器。掃描過程會持婧 '丨料型式' 邏辑區 址，然後過程被終結在步驟8 9 〇 β ”^不再有表頭被定 資料搜尋列表為族群表目標物、壞 目標物、以及單一代表目標物，指出表目標物、多代表 數X ,資料搜尋列表能夠被起始查閱，碩。為了要回復參 性記憶體每個區塊的表頭。各別的資 不产掃描非揮發 不被歸類在搜尋列表。 〃'刀段和順序表分段 為了快速決定區塊裏的灰效空間， I j RAM。邏輯區塊表提供邏輯對實體區 轉°塊表被維護在 在起始期間被建立。在起始期間，每：轉換 決定有效空間總數以及無效空間總數'塊被掃描以 的空間）。每個非揮發性記憶體設備裏區塊 儲存在RM的邏輯區塊狀態表。對隨後 絲 ° ^體设備的操作，邏輯區塊表能夠接著被更 ήνΓ 。 '在具體實施例，寫入資料的儲存結構自動被選擇，能夠 被放ί在f揮發性記憶體的空間最小總數被當做單位顆 粒。含有取大有效空間的區塊被選擇為候選，用來寫入新 目榼物。用於資料儲存之儲存結構的選擇，是根據相對於 數個^，點的資料尺寸（Z)以及候選區塊裏的有效空間。 如果多個代表物的預定最小數目（m)與伴隨負擔能夠被 放進一個顆粒單位（g)，多代表物結構被選擇。也就是

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五 '發明說明（15) 負擔· g ’多代表物資料結構能夠被選擇。因此如果 (g-負擔）/m 2 z，多代表物資料結構將被選擇。 在圖4描繪的具體實施例，負擔包括1位元組代表物尺 寸、1位元組代表物數目、以及每個代表物半個位元組。 在g = 1 2 8位元組和m = 3，多代表物單位結構能夠被選定須要 z小於或等於 (g-負擔）/m = (128-(l+l+. 5(3))/3 = 124. 5/3 = 41, 5位元組。 因此40位元組尺寸的資料，例如，能夠被儲存在多代表物 結構。 在多代表物結構，代表4九的數目不被m限制。當在多代 被選擇，代表物尺寸402就是Z，並且計算代表物 =目404(k)的值小於或等於int((g_負擔）/2)，，，int"表 不玉數函數，比如，，int(x)"會得回x的整數部分。 在這個例+，因為狀態領域，負擔是代表物數目的函 f矣-&^同一個結果，1^的計算就是1111;((&-]?)/(2 + 〇)， 每個不代定部/分，無關代表物的數目，而u示加到 ::且”物負擔的總數。多代表物負擔的固定部分是2位 子%位Λ代表物負擔是.5位元組。因此，在這個例 物。70 且，數在多個代表物結構可以有多到1 6個代表 料能夠被儲存為單一代 一代表物尺寸》在具體 示為最小配置單位的數 元組，4單位/分段的最 如果不適合多個代表物結構，資 表目標物，但是必須沒超過最大單 貫施例，&大單一代表物尺寸被表 目。如此如果單位顆粒（g)是128位

4 4 07 6 2 五、發明說明（16) 大單一代表物尺寸（s)指出’如果資料尺寸超過512位元_ 組，資料必須被分段開如果資料尺寸小於候選區塊襄的 有效空間（z)總數，資料也必須被分段開。如果資料尺寸 (z )小於5 1 2位元組，接著資料能夠被儲存為單一代表物單 位’但是必須有足夠有效空間。數學上表示，單一代表目 標物結構被選擇，但是必須ζ · οι i n ( 2 )，其中如果a · b，m i n (a，b) = a或相反時則為b。 如果資料尺寸大於最大單一代表物尺寸， 分段開β有可能，資料尺寸將和最大單—本' "u '子 , ^ 代表物尺寸一 大。使用資料分段和 '個.順Λ序表來儲存資粗 ’ 生的順序表尺寸不超過最大順序表尺寸/否，必須要所產 會用資料分段、順序表分段和一個族群表。則，儲存資料 在具體實施例，資料結構的使用是自 描繪用來選定儲存之目標物結構的程序，=&擇的。圖9 被使用來在非揮發性記憶體起始之資 =個目標物結構 寫入資料的請求被接收。一般非揮發性：；f ^在步驟9!0 塊。在儲存系統的使用期間，區塊 ^隐體包含數個區 總數。t儲存—個新的資料目標物， =同的有效空間 數的區塊在步驟9 1 2被選定。 攻大有效空間總 是否z客（顆粒-負擔）/代表物 9 2 0/接,在步驟m多代表物結構^皮小目:決定在步驟 則程序繼續步驟9 3 0。 、疋為儲存結構。否 是否z ·最大單一代表物尺 步驟932單一代表物結構被選定皮=:驟930，接著在 代表物結構配置最 4407 6 2 I五、發明說明（π)

第22頁 44〇T 6 2 I 五、發明說明（18) ~~~~~~~—~- 失效》在步驟1 0 6 0，對目標寫入的狀態被改變為"有效"。 最後，資料搜尋列表在步驟1 〇 7 0被更新。 寫入多代表目標物的程序是類似的，被描繪在圖 11-12，開始於步驟ιπο。在步驟1112決定是否有先前存 在有著相同的指定器的多代表目標物。如果是，接著程+序 能夠使用先前存在的多代表目標物裏的條目。 如果先前存在的多代表目標物有著相同的名稱存在，程 序繼續步驟11 1 2。步驟丨丨丨4決定是否】）z ·最大有效空間 總數對每個代表物，以及2 )對於目標物是否最少剩一個條 目可被寫入》如果兩侗條件·符合，接著這個寫入操作能夠 使用多代表目標物條目。否則，在步驟丨i 2 〇 _丨j 32新的多 代表目標物必須被寫入。 藉著搜尋有足夠有效空間去儲存多代表目標物的區塊， 新多代表目標物程序開始在步驟丨丨2 〇 ^在一個可替代的具 體實施例，含有最大的有效自由空間總數被選擇。 士在步驟1 1 2 2多代表目標物表頭被寫入Μ配置中"的狀態 ^ °在步驟1 1 2 4狀態被改變，指出表頭被成功寫入。步驟 1 1 3 0起始寫入多代表物資料結構。 - ^在步驟1 1 4 0多代表物結構的第一個可用條目被選定，用i 來儲存多代表目標物。參考圖1 2，在步驟1 2 1 〇所選條目狀 癌破改為，1配置中，’。步驟丨22〇起始寫入目標物到所選條 目 在步驟1 2 2 2所選條目的狀態被接著改為"有效”。 ，標物的代表物現在已經被儲存β步驟丨2 3 〇決定可用條 目是否就是目前的多代表目標物結構的第一個條目。如果

第23頁 丨五、發明說明（19) 丨 不是，程序繼續步驟1 232去失效多代表目標物之先前的條 目。接著更新多代表目標物的程序被完成在步驟1290 ° | 如果所選條目是多代表目標物的第一個條目，接著附加 | 的步驟1240-1270被使用去失效先前有相同指定器的目標 I 物並且有效新多代表目標物^在步驟1240多代表目標物的i 狀態被改變去指定11配置11狀態。在步驟1 2 5 0任何先前有相 ； 同指定器的目標物被失效（狀態="無效"）。在步驟1 2 6 〇新 多代表目標物的狀態接著被改變為”有效。在步驟127〇 新多代表目標物的建立須要更新搜尋列表。在步驟丨2 9 〇， 儲存多代表目標物的程序被.完成在步驟1 2 9 0。 圖1 3-1 5描繪寫入目標物就是多資料分段的程序，被寫 入資料的尺寸，z，超過可配置到任何分段的最大尺寸 s*g °在具體實施例，s是最大單一代表目標物尺寸表現 同數個顆粒。程序開始於步驟1 3 1 0。 ° 在步驟1320選擇有足夠自由空間的區塊以寫入族群表。i 在具體實施例，沒有目標物被允許超過最大尺寸，s：lcg， 因此任何能夠儲存尺寸s*g目標物的，都能夠被選擇當做. ，存知群表的區塊。在具體實施例，含有最大總數之 . 自由空間的區塊被選定。 有效 在步驟1 322 ’族群表表頭被寫入”配置中"的狀態。 '

族群#•主-X @入 I 井、表頭之後，在步驟1 324狀態被改變為”表頭寫入。! j驟133G决定目前的區塊是否有足夠空間，去建立1 ' 順库矣八1Ιέ] 认广刀#又。如果這對目標物是第一個順序表分段，目4 i

的區堍铋θ步丄 曰刖 I 就疋建立族群表的同一個區塊。否則，目前的區塊 07 6 2 五、發明說明（20) ‘丨 :就是寫入最後資料分段的區塊。 I 如果目前的區塊沒有足夠空間’有最多有效空間的區塊| I被選擇為順序表區塊，用來在步驟1 3 3 2寫入下一個顺序表I 分段。否則，目前的區塊被選擇，用來在步驟1 334寫入下 一個順序表分段。 | ί 一旦順序表區塊已經被選擇，在步驟1 3 4 0順序表分段被i 寫入11配置中11的狀態。成功寫入表頭之後’在步驟1 3 4 2狀 I態被改變為"表頭寫入"。 圖1 4描繪寫入每個資料分段的程序。在具體實施例，儲 I 存資料是借著儘可能選擇.大*的分段，直到目標物完全被儲 存。這有三種可能性：ζ ，g<z ’或z>s*g。 步驟1 4 1 0從剩餘資料遠擇尺寸k的分段，此處k是以下兩 者中較小的，1 )最大分段尺寸，s ’或2 )剩餘被儲存 資料總數，z。

步驟1 420決定寫入最後資料分段的區塊是否有足夠空 間。如果剩餘被儲存資料總數小於最小分段尺寸（例如，. 一個顆粒單位，g )，則資料分段仍然須要一個顆粒單位用 來儲存，既使z · g。如果g<z · S*g。則必定有最少j個顆 粒單位可用來儲存，此處j為整數且Z •jjfcg .sjjcg。如果 I 2>S*g ’則必定有可用足夠空間去儲存尺寸5；(^的資料分 | 段。 丨

I 如果真是這樣則寫入最後資料分段的區塊被選擇，用來| 在步驟1422寫入下〜個實料分段。（如果對所給目標物這 是第—個資料分段，則砸序表分段所在區塊被考慮成為 • 6 2 五 '發明說明（21) · i

”寫入最後資料分段”的區塊）否則有足夠空間用來寫入下 丨 一個資料分段的另一個區塊被選擇在步驟丨424。 I 在步驟1 4 3 0，資料分段表頭被寫入，，配置中μ的狀態。在I 步驟1 4 3 2狀態被改變為"表頭寫入"^步驟1 4 4 0起始寫入資i 料分段。寫入資料分段之後，在步驟丨442資料分段的狀態 被改變為"配置"。接著資料分段的順序表條目被寫入"有 致”的狀態。程序接著繼續在圖1 5。 如果是 夠被加 滿，程 資料。 目前順 圖1 3的 建立一 在步 !53〇 目 點所有 和順序 關之每 接著 失效。 少段， 標物的 圖1 5 1步驟1 5 1 〇決 ，程序繼續於步驟 入目前的順序表分 序能夠繼續於圖1 4 如果目前的順序表 序表分段表頭的狀 步驟1 3 3 0之後，程 個新的順序表分段 驟1510如果沒有任 前順序表分段表頭 目標物的資料分段 表分段表頭所定址 個資料分段的狀態 在步驟1 5 4 0任何目 在步驟1 5 4 2相關於 將它們的狀態改變 目前版本之族群表 定是否任何剩餘資料要被儲存。 1 5 2 0，去決定是否另一個條目能 .段*。如果目前的順序表分段未 的步驟1 4 1 〇 ’來繼續分段和儲存 分段沒有多餘空間則在步驟157〇 態被設定為"配置"。接著在回到 序繼續分段和儲存資料分段，去 〇 何剩餘資料要被儲存，在步驟 的狀態被改變為"配置"。在這個 已經被儲存，並且能夠被族群表 。步驟1532改變目標物族群表相 為”有效”。 標物之先前存在的"彳效，『版本被 目標物的目前版本之所有順序表 為"有效"β接著在步驟1 5 5 0對目 狀態改變為Μ有效著在步驟 440162 I五、發明說明（22) , 1 5 6 0搜尋列表（例如，資料搜尋列表）被更新3接著在步驟 1 59 0寫入數個資料分段的目標物程序被完成。 失效有效目標物之先前版本的程序，就如同圖1〇的步驟 1050，圖12的步驟1250，圖15的步驟154〇的設定會因目护 物結構而不同。去認可有效之先前版本，目標物的表頭必 須有有效的狀態以及最少—個指定器指出資料被寫入。如 果目標物的兩個版本有不同目標物結構，前一個版本必須 全部被失效。 丨標 \ 效 ,段 U 致 修 標 表 導 響 和 何 失效多代表目標物或 t無效"。失 分段，每個 後的族群表 物狀態為 每個資料 ，以及最 建立和更 標物之先 單一代表 改多代表 物結構的 目標物或 致先前版 分段目標 —些資料 族群表必 ，在特定 達成這個 單一代表目標物只須要改變這些目 效-目標物，無論如何，須要失 順序表分段條目’每個順序表分 新單一代表 前版本。因 目標物先前 目標物將導 失效，以便 多代表目標 本或相關目 物的修改可 分段s改變 須被級聯》 位置順序表 目的的一個 目標物及多 此例如，修 版本的失效 致不管是先 寫入新版本 物之被選擇 標物之代表 以只影響一 ，無論如何 因為快閃記 分段和族群 方法，是每 代表目標物一般是取代 改單一代表 *並建立新 前條目或甚 的目標物。 代表物的修 物的摧毀。 個特定資料 ’對被影響 憶體的特性 表不能被修 —次都去重 目標物將導 的目標物。 至多代表目 因此單一代 改，一般將 分段或只影 順序表分段 ，無論如 改。 新寫入目標

第27頁 44 07 6 2 I五、發明說明（23) —-—- 物。這樣的技術，無論如何，是没有效率的，即使口有很 少總數的資料必須被更新。快閃記憶體的特性傾向鼓勵更 |新儘可能少的資料，以避免拭除和複製的時間消耗。在具 丨體實施例，只有受影響順序表分段，族群表，和 分段 i被取代。 ' 對於目標物的典型修改包括附加到目標物結尾和取代目 標物的一些部分《圖16描繪用來附加到目標物結尾的程 序。在這個目標物，最後順序表分段有足夠條目空間去容 納更多資料分段。 在步驟1 6 1 0定址目標物.的·最後資料分段。步驟1 6丨2附加 從剩餘資料選擇尺寸k的分段（z)。在步驟162〇定址有足夠 儲存空間容納分段的區塊。步驟1 6 1 2和1 6 2 0在相同限制下 實行如同圖14的步驟1410和1424。 I 步驟1 6 2 2在所選區塊相關於順序表的被附加有效分段的 數目被計數。在步驟1 6 3 0接著順序表條目被寫入”配置中11 的狀態。在步驟1 6 3 2接著順序表條目狀態被改變為》條目 |寫人"。 在步轉1 6 3 4 ’資料分段表頭被寫入，指出資料分段的狀 態是11配置中"。在步驟1 6 3 6狀態被改變為'，表頭寫入"。步 驟1 64 0起始寫入資料分段本身。 寫入資料分段之後’在步驟1 6 4 2資料分段的狀態被改變 為π配置11。接著,在步驟1 6 4 4資料分段的狀態被改變為11有 效"的狀態。 步驟1 6 5 0決定是否有任何剩餘資料要被附加。如果有，

第28頁 ^ 44 07 6 2 五、發明說明（24) —--；- 步驟1 61 2 -】6 4 2被重藉亩&丨，力士 / , . 後直到，又有任何剩餘資料要被附加。 在賁料已經被储存之後，在步驟167()新順序表條目的狀態 被改f為。g目前的順序表存在有足夠空間時附加 的程序被結束在步驟1 6 9 〇。 圖1 7 -〗8描續'以一個a 〜、 σ 、 個刀奴對一個分段的方式（例如，只以 二:個：段取代一個分段)取代部分分段目標物的程序。 夺二么：：：代的資料分段將被失⑯。它們相關的順序 ί二新寫入取代資料分段的位置。類似的，族 料必須被重新寫人以反映順序表分段的新位置。 有ί : : 5 Ϊ取代與相對暮序表分段被定址在步驟171 °。 =夠工間去儲存新族群表的區塊被定址在步驟⑺2 =714新族群表表頭被寫入，，配置中”的狀態。在 1 71 6新族群表的狀態被改變為，，表頭寫入"。 厂 ^驟1720從舊族群表複製不受 含有順序表分段之代表物資訊的新族群表到不 鲆表條目产曰出沒有改變位置的順序表分段響的族 有超過-個的順序表分段被定址在同一田目同目標物 消除-個順序表分段，，必須對位於同 所：取代程序 連續順序表分段改變代表物資訊(例如 又有目標物的 :2 :指出沒有改變之順序表分段的其他的因此步驟 目，更新代表物資訊。 爻的私群表條 :730到1 844被應用到每個 173〇為所選舊順序表分段，定址含有=。步驟 表分段的區塊。在牛妒]鉍 間去寫入順序 在步則732新順序表分段表頭被寫入"配 4407 S 2 五、發明說明（25) ' ! 置中M的狀態。在步驟1734新順序表分段的狀態被改變為"i 表頭寫入"。在步驟1736複製指著資料分段不變之舊順序 」 表條目（不含代表物資訊）到新順序表。接著在步驟丨738這 些條目更新它們的代表物資訊。當對不變之資料分段計算 代表物資訊時’對於各別順序表條目之代表物資訊的更 新’沒有計數被取代的資料分段。

I 藉著在步驟1 8 1 0選擇一個取代資料分段程序繼續於圖 1 8。在步驟1 81 2選擇有足夠空間去寫入取代資料分段的區 塊。在步驟1 8 1 4資料分段表頭被寫入”配置中Η的狀態。在 步驟1 814和新順序表分铁二起處理資料分段之表號^ (312)也被寫入，就如同表頭的一部分。在步驟丨^^資料 分段的狀態被改變為Μ表頭寫入"。 步驟1 820起 就是將代表物 前，步驟1822 步驟1 8 3 0決 且所選擇順序 去繼讀取代相 選擇順序表分 序表分段之前 (1 842 )，並且 資訊更新新族 如果不再有 序表分段的狀 始取代資料分段的寫入 資訊寫入指著這個資料 會接著計算這個分段之 定是否有任何附加資料 表分段沒有滿（1 8 4 〇 )， 關於所選擇順序表分段 段滿了（ 1 840 ),在回^ ’新順序表分段的狀態 在步驟1 844，相對這個 群表。 資料分段要被儲存，在 態被接著改變為'，配置„ °在步驟1 824之前’ 分段的順序表條目之 代表物號碼。 要被儲存。如果有而 程序回到步驟1 8 1 〇， 的資料分段。如果所 步驟1 7 4 Q去建立新順 被接著改變為"配置” 順序表分段，以這個 圖1 9的步驟I 9 1 0新順 ，並且在步驟1 9 2 0，

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4407 6 2 丨五、發明說明（26) ' | 丨相對這個順序表分段，以這個資訊更新新族群表。在步驟 i i 1 930全部被取代的資料分段、順序表分段、以及舊族群表 I |的狀態接著被改變為"無效在步驟1990的完成程序之 I |前，在步驟1940新的資料分段、順序表分段、以及族群表 j 的狀態接著被改變為”有效"β ! 上面描述的寫入和修改資料之具體實施例使用一些狀態

I 值’以便在寫入和修改操作期間發生電源失靈的情況時， 能夠回復到先前的狀態。在寫入和修改程序期間，順序表 |本身、在順序表指定的每個資料分段、族群表、以及順序 i表的每個條目的狀態在特定.點被改變D這數個狀態值能夠 !決定疋否其中一個程序被中斷以及在那一個點被中斷。如 丨 果寫入和修改程序沒有被完成，非揮發性記憶體能夠被儲 I存在已知的狀況。如果電源失靈回復是不須要的，中間步丨 驟就不須要被追縱。 最終非揮發性記憶體會到達相對於無效資料總數的預定 臨界點。在具體實施例，.臨界點是根據所給區塊裏的無效. 資料總數。可替代的，臨界點可以根據非揮發性記憶體裏 所有無效資料總數。 丨 經過回收”程序無效資料使用的空間能夠被回復，益且 丨使它有效而使用在儲存。圖2〇描繪回收程序。在具體實施； 丨例，一旦有效空間的總數掉到低於預定臨界點，回收程序 丨 被觸發C步驟20 20 )。否則如步驟20 22指示回收不被觸發，丨 在具體實施例，藉著從含有無效資料區塊的集合選擇有j 最多無效資料總數的區塊，回收程序排列回收區塊的優先；

第31頁 44Q7Q2 五、發明說明（27) 順序（步驟2 0 3 0 )。在步驟2 0 3 2 ’所選區塊裏的有效目標物 從所選區塊被複製到空區塊U 6。 正當在複製有效目標物時，無效目標物先前使用的空間 被壓掉，因為有效目標物的表頭是相鄰的，並且目標物本 身也類似的被放置而和其它目標物相鄰如圖2所描緣β因 此無效目標物（以及它們相對的表頭）先前使用的空間被回 復，導致範圍2 3 0的尺寸增加。 在步驟2040以所選區塊的邏輯區塊號碼更新空區塊丨16 的區塊資訊結構2 4 0。接著在步驟2 〇 42所選區塊被拭除並 且變成新的空區塊，當.回另—區塊時會被使用。 口 =具體實施例，如步驟2010所指示，回收程序的被觸發 收r I應寫人或修改的命令。—旦被觸發在步驟2020，回 複步：203。—20 5。直到有足夠自由空間去實行要 久的4M乍，如步驟2〇50所決定。 在别面詳細的描诚，★益_ 描述。可以針盆I 本發月以特定範例的具體實施例被 廣精神# &圊;门=同的修改和變化而不偏離本發明的寬 明竹和靶圍如同申嗜皇 配合，冬傲筇π &明專利靶圍所設定。規格和圖式是， 田做S兄明而不是限制的想法。

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Claims (1)

1. 44076 2_ i六、申請專利範圍 | 1. 一種在非揮發性記憶體儲存目標物的方法，包括下列 步驟： a) 配置在非揮發性記憶體之可拭除區塊裏的空間給 目標物，其中所配置空間是在單一區塊； b) 儲存目標物之第一個代表物在所配置空間；並且 c) 儲存目標物之替代的第二個代表物在該配置空 間，而沒有拭除所配置空間裏的任何東西，其中目標物之 每個代表物有固定尺寸，其中所配置空間超過數個的固定 尺寸。 2. 如申請專利範圍第1.項_之方法，還包括下列步驟： d) 更新所配置空間裏的狀態資訊去反映第二個代表 物替代了第一個代表物。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，還包括下列步驟： d)儲存表頭在所配置空間的同一區塊裏，其中該表 頭指定同一區塊裏所配置空間的位置。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該非揮發性記憶 體是快閃電氣拭除式可編程唯讀記憶體。 5. —種方法，包括下列步驟： a) 接收資料，用來儲存在包括數個區塊的非揮發性 記憶體； b) 選擇資料儲存結構是根據資料尺寸（z )、代表物 的最少數目（m)、最大單一代表物的尺寸（s*g)、以及配置 的顆粒（g ); c) 儲存資料在非揮發性記憶體裏的所選結構。

   第33頁 44 07 6 2 I六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該步驟b)還包括 下列步驟： i )選擇多代表物結構，如果z S (g-負擔）/m，其中 該負擔是多代表物結構裏m個代表物的負擔所須空間總 數。 7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該步驟b)還包括 下列步驟： i )選擇單一代表物結構，如果z · s * g，s表示單位 顆粒的數目。 8. 如申請專利範圍第丄現之方法，其中該步驟b)還包括 下列步驟： i )將資料分段成數個資料分段，如果z>s*g，s表示 單位顆粒的數目。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該步驟c)還包括 下列步驟： i )儲存資料使用順序表指出資料分段的順序和位 置，如果順序表尺寸沒有超過最大順序表尺寸；並且 ! i i )為每個資料分段和順序表儲存表頭，其中該表 ! '頭位於和它相關之資料分段和順序表的同一區塊，其中在

   第34頁 i六、申請專利範圍 ί括下列步驟： i )使用順序表分段和族群表儲存資料，如果順序表 |尺寸超過最大順序表尺寸，其中該順序表分段指出資料分 i ：段的順序和位置，其中該族群表指出順序表分段的順序和 i 位置；並且 i i )為每個資料分段、順序表分段、和族群表儲存 表頭，其中該表頭位於和它相關之資料分段、順序表分 段、和族群表的同一區塊*其中在所給區塊裏，表頭被連 續的儲存從所給區塊的第一盡頭進行到所給區塊的第二盡 頭，其中該表頭指出的目.標.物被連續的儲存，從所給區塊 的第二盡頭進行到所給區塊的第一盡頭。

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