TWI515737B - 資料儲存裝置以及其資料抹除方法 - Google Patents

Description

資料儲存裝置以及其資料抹除方法

本發明係關於一種資料儲存裝置，特別係關於可加速資料抹除之工作時間之資料儲存裝置。

快閃記憶體係為一種可以被電抹除並且重新寫入的非易失性記憶體，並且主要係應用在記憶卡、USB隨身碟、eMMC以及固態硬碟(Solid-State Disk)中，藉以作為一般的儲存與電腦裝置和數位產品間的資料之轉運。

快閃記憶體係包括眾多的記憶區塊(block)，並且每一記憶區塊具有複數個用以儲存資料的儲存頁面(page)。快閃記憶體係以記憶區塊為單元進行抹除，而以儲存頁面為單位進行寫入。當快閃記憶體接收到將區塊全部抹除的命令時，快閃記憶體會逐一對每一區塊中之每一頁面進行抹除的動作。然而，對每一頁面進行處理的時間較長，因此造成使用者在進行資料抹除上的不便。

本發明所提供之資料儲存裝置以及資料抹除方法，可藉由修改映射表減少資料抹除之時間。本發明提供一種資料儲存裝置。資料儲存裝置包括一快閃記憶體以及一控制器。快閃記憶體包括複數區塊，並且每一區塊包括複數頁面。控制器用以接收一抹除訊號，以致使快閃記憶體對上述區塊中 之至少一第一區塊進行一資料抹除動作，其中當快閃記憶體對上述第一區塊進行資料抹除動作後，第一區塊中之一特定頁面被存入一既定值，並且第一區塊中特定頁面外之其它頁面皆被抹除。另外，當快閃記憶體進行資料抹除動作後，映射表所紀錄之第一區塊中每一頁面的邏輯位址係分別映射至所屬的第一區塊中之特定頁面的實體位址。在本發明之一實施例中，抹除訊號係由一硬體開關所產生的。另外，抹除訊號亦可為一清除命令或者一強化抹除命令。

本發明另提供一種資料抹除方法，適用於一資料儲存裝置，其中資料儲存裝置包括一快閃記憶體，快閃記憶體包括複數區塊。資料抹除方法包括：根據一抹除訊號，將區塊中之一第一區塊之複數頁面的資料抹除；當第一區塊之所有頁面的資料都被抹除後，將一既定值寫入第一區塊中之複數頁面中之一特定頁面；以及當既定值寫入特定頁面後，修改映射表，以將第一區塊中每一頁面的邏輯位址映射至特定頁面的實體位址，其中資料抹除方法更包括依序對第一區塊之其它區塊相應地重複執行抹除資料、寫入既定值以及修改映射表之步驟，直到快閃記憶體中之所有區塊皆被執行過為止。

100‧‧‧電子系統

120‧‧‧主機

140‧‧‧資料儲存裝置

160‧‧‧控制器

162‧‧‧運算單元

164‧‧‧永久記憶體

180‧‧‧快閃記憶體

FPage0-FPage255‧‧‧實體頁面

HPage0-HPage255‧‧‧邏輯頁面

S400-S408‧‧‧步驟

第1圖為本發明所提供之一電子系統之方塊圖。

第2圖為本發明所提供之實體頁面之示意圖。

第3圖為本發明所提供之一映射表之示意圖。

第4圖為本發明所提供之一資料抹除方法的流程圖。

以下將詳細討論本發明各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本發明所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本發明之裝置及使用方法，但非用於限定本發明之範圍。

第1圖係本發明之一種實施例之電子系統之方塊圖。電子系統100包括一主機120以及一資料儲存裝置140。資料儲存裝置140包括一快閃記憶體180以及一控制器160，且可根據主機120所下達的命令操作。控制器160包括一運算單元162以及一永久記憶體(如，唯讀記憶體ROM)164。永久記憶體164與所載之程式碼、資料組成韌體(firmware)，由運算單元162執行，使控制器160基於該韌體控制該快閃記憶體180。快閃記憶體180包括複數區塊，並且每一區塊包括複數頁面。

另外，每一區塊中之每一頁面分別具有一邏輯位址以及一實體位址，並且資料儲存裝置140更包括至少一映射表，用以儲存每一區塊中每一頁面之邏輯位址以及實體位址之對應關係。舉例而言，映射表可儲存於永久記憶體164中。另外，映射表可包括至少一區塊映射表以及複數頁面映射表。舉例而言，控制器160可藉由邏輯位址計算出邏輯位址所相應的邏輯區塊以及邏輯頁面，並且根據區塊映射表，獲得相應於邏輯區塊的實體區塊。接著，根據相應於邏輯區塊的頁面映射表，獲得相應於邏輯頁面之實體頁面，但本發明不限於此。可藉由查表找出相應於邏輯位址的頁面之實體位址皆為本發明之範疇。

在本發明之一實施例中，控制器160用以接收一抹除訊號，以致使快閃記憶體180對至少一區塊依序進行一資料抹除動作。值得注意的是，抹除訊號可為一清除命令(purge command)或者規定於ATA規範書(Working Draft Project American National T13/2015-D Standard)中的強化抹除命令(enhanced erase command)，但本發明不限於此。在本發明之另一實施例中，抹除訊號亦可係由一硬體開關所產生的訊號。在本發明之一實施例中，抹除訊號更可包括一既定值，用以寫入快閃記憶體180中。舉例而言，既定值可為0x21，但本發明不限於此。

在資料抹除動作中，控制器160根據抹除訊號抹除(erase)區塊中每一頁面之資料，並且將一既定值寫入區塊中之一特定頁面，如第2圖所示。值得注意的是，特定頁面可為區塊中之第一個頁面，或者其他任一頁面，本發明不限於此。第2圖係為本發明所提供之實體頁面之示意圖，其中第2圖係為一第一區塊中之實體頁面FPage0-FPage255。在第2圖中，第一區塊中除了特定頁面FPage0被寫入既定值0x21外，其它頁面FPage1-FPage255皆被抹除，呈現抹除狀態，數值為0xFF，但本發明不限於此。

在本發明之其它實施例中，控制器160根據抹除訊號抹除(erase)區塊中每一頁面之資料後，可將既定值寫入區塊中之複數特定頁面。舉例而言，控制器160可將既定值寫入每一區塊中之偶數頁面、奇數頁面、第一個以及最後一個頁面等，本發明不限於此。

當快閃記憶體180進行資料抹除動作後，控制器160修改映射表，將映射表所紀錄之特定頁面外之其它頁面的邏輯位址分別映射至所屬的區塊中之特定頁面的實體位址。換言之，區塊中之所有頁面的邏輯位址，皆係映射至特定頁面的實體位址，如第3圖所示。第3圖係為本發明所提供之一映射表之示意圖，其中第3圖係所有區塊中之一第一區塊的頁面映射表。在第3圖中，第一區塊中之所有頁面的邏輯位址HPage0-HPage255皆映射至特定頁面的實體位址FPage0，但本發明不限於此。舉例而言，區塊中之頁面數量可大於或者小於256。

另外，控制器160接收到抹除訊號後，先將快閃記憶體180中之第一區塊的資料抹除，並將既定值寫入第一區塊中之一特定頁面。接著，控制器160修改映射表，將映射表所紀錄之第一區塊中所有頁面的邏輯位址皆映射至第一區塊中特定頁面的實體位址。接著，控制器160再將快閃記憶體180中之第二區塊的資料抹除，並將既定值寫入第二區塊中之一特定頁面。在既定值寫入第二區塊中之特定頁面後，控制器160修改映射表，將映射表所紀錄之第二區塊中所有頁面的邏輯位址皆映射至第二區塊中特定頁面的實體位址。依此類推，直到快閃記憶體180中之所有區塊中的資料皆被抹除，每一區塊中之特定頁面皆被寫入既定值，並且所有區塊中之頁面的邏輯位址皆映射至所屬區塊之特定頁面的實體位址為止。

換言之，在當快閃記憶體180進行資料抹除動作後，每一區塊中之特定頁面皆被存入一既定值，並且每一區塊 中特定頁面外之其它頁面皆被抹除。另外，映射表所紀錄之每一區塊中每一頁面的邏輯位址皆係分別映射至所屬的區塊中之特定頁面的實體位址。因此，主機120可對快閃記憶體180進行讀取，並根據所讀取之既定值，判斷資料抹除動作已成功執行完畢。換言之，當主機120讀取快閃記憶體180時，每一區塊中之每一頁面的資料皆為既定值，但實際上，快閃記憶體僅需對每一區塊中之特定頁面進行寫入，大幅降低了資料抹除動作所需的工作時間。

第4圖為本發明所提供之一資料抹除方法的流程圖，適用於第1圖所示之資料儲存裝置140。流程開始於步驟S400。

在步驟S400中，資料儲存裝置140判斷是否接收到一抹除訊號。若是，流程進行至步驟S402。若否，資料儲存裝置140繼續判斷是否接收到一抹除訊號。值得注意的是，抹除訊號可為一清除命令(purge command)或者規定於ATA規範書(Working Draft Project American National T13/2015-D Standard)中的強化抹除命令(enhanced erase command)，但本發明不限於此。在本發明之另一實施例中，抹除訊號亦可係由一硬體開關所產生的訊號。

在步驟S402中，控制器160將快閃記憶體180中之一區塊中所有複數頁面的資料抹除。換言之，控制器160開始依序對快閃記憶體中之區塊進行資料抹除動作。

接著，在步驟S404中，控制器160致使快閃記憶體180將一既定值寫入在步驟S402中已被抹除之區塊中的一特定 頁面。在本發明之一實施例中，抹除訊號更可包括一既定值，用以寫入快閃記憶體180中。舉例而言，既定值可為0x21，但本發明不限於此。

接著，在步驟S406中，控制器160修改映射表，以將在步驟S402中已被抹除之區塊中之所有頁面的邏輯位址映射至特定頁面的實體位址。舉例而言，每一區塊中之每一頁面分別具有一邏輯位址以及一實體位址，並且資料儲存裝置140更包括至少一映射表，用以儲存每一區塊中每一頁面之邏輯位址以及實體位址之對應關係。映射表可包括至少一區塊映射表以及複數頁面映射表。控制器160可藉由邏輯位址計算出邏輯位址所相應的邏輯區塊以及邏輯頁面，並且根據區塊映射表，獲得相應於邏輯區塊的實體區塊。接著，根據相應於邏輯區塊的頁面映射表，獲得相應於邏輯頁面之實體頁面，但本發明不限於此。可藉由查表找出相應於邏輯位址的頁面之實體位址皆為本發明之範疇。

接著，在步驟S408中，控制器160或者主機120判斷快閃記憶體180中之所有區塊是否皆被抹除並寫入既定值。若否，流程回到步驟S402，控制器160接著對下一個區塊進行抹除。否則流程結束於步驟S408。

在當快閃記憶體180進行資料抹除動作後，每一區塊中之特定頁面被存入一既定值，並且每一區塊中特定頁面外之其它頁面皆被抹除。另外，映射表所紀錄之每一區塊中每一頁面的邏輯位址皆係分別映射至所屬的區塊中之特定頁面的實體位址。因此，主機120可對快閃記憶體180進行讀取，並根 據所讀取之既定值，判斷資料抹除動作已成功執行完畢。換言之，當主機120讀取快閃記憶體180時，每一區塊中之每一頁面的資料皆為既定值，但實際上，快閃記憶體僅需對每一區塊中之特定頁面進行寫入，大幅降低了資料抹除動作所需的工作時間。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可儲存於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100‧‧‧電子系統

120‧‧‧主機

140‧‧‧資料儲存裝置

160‧‧‧控制器

162‧‧‧運算單元

164‧‧‧永久記憶體

180‧‧‧快閃記憶體

Claims (17)

1. 一種資料儲存裝置，包括：一快閃記憶體，包括複數區塊，並且每一上述區塊包括複數頁面；以及一控制器，用以接收由一主機所傳送的一抹除訊號，並根據上述抹除訊號對上述區塊中之至少一第一區塊進行一資料抹除動作和一資料寫入動作，其中上述第一區塊進行上述資料抹除動作和上述資料寫入動作後，上述第一區塊中之一特定頁面具有一既定值，並且上述第一區塊中上述特定頁面外之其它頁面皆為抹除狀態，其中上述既定值係包含於抹除訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中每上述區塊中之每一上述頁面分別具有一邏輯位址以及一實體位址，並且上述資料儲存裝置更包括至少一映射表，用以儲存上述區塊中每一上述頁面之上述邏輯位址以及上述實體位址之對應關係。
3. 如申請專利範圍第2項所述之資料儲存裝置，其中當上述快閃記憶體進行上述資料抹除動作後，上述映射表所紀錄之上述第一區塊中之每一上述頁面的邏輯位址係分別映射至所屬的上述第一區塊中之上述特定頁面的上述實體位址。
4. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中上述抹除訊號係由一硬體開關所產生的。
5. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中上述抹 除訊號係為一清除命令(purge command)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中上述抹除訊號係為一強化抹除命令(enhanced erase command)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中上述既定值係用以判斷上述資料抹除動作是否執行完畢。
8. 如申請專利範圍第7項所述之資料儲存裝置，其中上述既定值係為0x21。
9. 一種資料抹除方法，適用於一資料儲存裝置，其中上述資料儲存裝置包括一快閃記憶體，上述快閃記憶體包括複數區塊，並且上述資料抹除方法包括：根據一抹除訊號，將上述區塊中之一第一區塊之複數頁面的資料抹除；以及根據上述抹除訊號，在上述第一區塊之所有上述頁面的資料都被抹除後，僅將一既定值寫入上述第一區塊中之上述複數頁面中之一特定頁面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，其中上述第一區塊中之每一頁面具有一邏輯位址以及一實體位址，並且上述資料儲存裝置更包括至少一映射表，用以儲存上述第一區塊中每一頁面之上述邏輯位址以及上述實體位址之對應關係。
11. 如申請專利範圍第10項所述之資料抹除方法，更包括當上述既定值寫入上述特定頁面後，修改上述映射表，以將上述第一區塊中每一頁面的上述邏輯位址映射至上述特定頁面的上述實體位址。
12. 如申請專利範圍第11項所述之資料抹除方法，更包括依序對上述第一區塊之其它區塊相應地重複執行上述資料抹除、寫入上述既定值以及修改上述映射表之步驟，直到上述快閃記憶體中之所有區塊皆被執行過上述資料抹除、寫入上述既定值以及修改上述映射表之步驟為止。
13. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，其中上述抹除訊號係由一硬體開關所產生的。
14. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，其中上述抹除訊號係為一清除命令(purge command)。
15. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，其中上述抹除訊號係為一強化抹除命令(enhanced erase command)。
16. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，更包括根據上述既定值判斷上述資料抹除動作是否執行完畢。
17. 如申請專利範圍第9項所述之資料抹除方法，其中上述既定值係為0x21。