存储装置以及数据保存方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种存储装置以及数据保存方法，该存储装置包括：快闪式存储器阵列以及控制器。快闪式存储器阵列包括多个区块，多个区块的第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为最小抹除次数。当判断多个区块的平均抹除次数与最小抹除次数的差超过冷数据临限值时，控制器选择第一区块作为源区块。当执行均衡磨损程序的数据搬移时，控制器将源区块的数据搬移至目标区块。

Storage device and data storage method

The invention provides a storage device and a data storage method, which comprises a flash memory array and a controller. The flash memory array includes a plurality of blocks, and the erasure times of the first block of the plurality of blocks are the smallest and the smallest erasure times of the above-mentioned blocks. When it is judged that the difference between the average erasure number of blocks and the minimum erasure number exceeds the critical value of cold data, the controller selects the first block as the source block. The controller moves the data from the source block to the target block when the data movement of the balanced wear program is performed.

【技术实现步骤摘要】
存储装置以及数据保存方法
本专利技术涉及一种快闪式存储器及其数据保存方法，特别涉及一种应用于快闪式存储器的静态耗损均衡(staticwear-leveling)方法，进而提高快闪式存储器的使用寿命。
技术介绍
随着工艺尺寸下降及多电压电平存储技术的发展，快闪式存储器的物理区块的抹除次数(EraseCount，EC)的理论值上限不断下降，而且由于使用者数据有冷热属性(即，频繁存取的数据称之为热数据，不常存取的数据称之为冷数据)，所以导致每个物理区块的抹除次数有所差别。由于存放热数据的区块会因频繁抹除与写入使得抹除次数很快达到上限而坏掉，而存放冷数据的区块容量得不到充分利用，为了充分利用有限的快闪式存储器寿命，因而提出了静态耗损均衡(Staticwear-leveling)算法。由于静态耗损均衡算法是软件内部的控制操作，会对主机的性能产生影响，所以不好的选择策略会导致内部的数据搬移没有意义。例如，将一部分特别热的数据搬移到一个抹除次数很大的物理区块上，如此将无法达成防止该区块的抹除次数继续增长的目的；或者，累计使用过程中产生的抹除次数比较小的物理区块总是很难被抹除与写入，导致该区块的抹除次数显著地小于平均抹除次数，也使得该区块的利用率降低。因此，我们有必要针对静态损耗均衡算法进行优化，以利在合适的时机选择最合适的物理区块来进行数据搬移，进而降低成本并有效的控制物理区块的抹除次数。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种存储装置，包括：一快闪式存储器阵列以及一控制器。上述快闪式存储器阵列包括多个区块，上述多个区块的一第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为一最小抹除次数。当上述控制器判断上述多个区块的一平均抹除次数与上述最小抹除次数的差超过一冷数据临限值时，选择上述第一区块作为一源区块，其中当执行一均衡磨损程序的数据搬移时，上述控制器将上述源区块的数据搬移至一目标区块。本专利技术更提出一种数据保存方法，适用于一快闪式存储器阵列，包括：判断上述快闪式存储器阵列的多个区块的一平均抹除次数以及一最小抹除次数的差是否超过一冷数据临限值，其中上述快闪式存储器阵列的一第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为上述最小抹除次数；以及当判断到上述平均抹除次数与上述最小抹除次数超过上述冷数据临限值时，选择上述第一区块作为一源区块，其中当执行一均衡磨损程序的数据搬移时，上述控制器将上述源区块的数据搬移至一目标区块。本专利技术的数据保存方法根据不同的情况，选择抹除次数最小或写入序号最小的区块作为均衡磨损程序的数据搬移的源区块。若是选择抹除次数最小的区块作为源区块的话，能够提高抹除数据次数最小的区块被使用的机会，使得快闪式存储器阵列的整体抹除次数能够均衡，不会出现抹除次数过小的区块。若是选择写入序号最小的区块，代表将最早被写入的数据(亦即，冷数据)搬移至频繁被抹除与写入的区块，使得该目标区块的抹除次数得以冻结，避免快闪式存储器阵列的最大抹除次数增加的过快，进而均衡整体的抹除次数。本专利技术的数据保存方法根据所有的区块的当前抹除状态合理地照顾到分离的冷数据和冷块(即抹除次数较小的块)，使得源区块的选择更有针对性。附图说明图1是显示根据本专利技术的一实施例所述的存储装置的方块图；图2A和2B是显示根据本专利技术的一实施例所述数据保存方法的流程图；图3是显示根据本专利技术的一实施例所述的快闪式存储器阵列的抹除次数的分布图；图4是显示根据本专利技术的一实施例所述的快闪式存储器阵列的抹除次数的分布图；图5是显示根据本专利技术的另一实施例所述的快闪式存储器阵列的抹除次数的分布图；以及图6是显示根据本专利技术的一实施例所述的均衡磨损程序的数据搬移的示意图。【符号说明】100存储装置110快闪式存储器阵列120控制器200数据保存方法310第一区块320第二区块410第三区块420第四区块510第五区块520第六区块611第一源区块612第二源区块613第三源区块620目标区块ECave平均抹除次数ECmin最小抹除次数ECmax最大抹除次数SNmin最小写入序号WSN1第一写入序号WSN2第二写入序号WSN3第三写入序号WSND目标写入序号TH目标临限值THC冷数据临限值ECmin+1第二最小抹除次数S210～S280步骤流程具体实施方式以下说明为本专利技术的实施例。其目的是要举例说明本专利技术一般性的原则，不应视为本专利技术的限制，本专利技术的范围当以权利要求书所界定者为准。值得注意的是，以下所公开的内容可提供多个用以实践本专利技术的不同特点的实施例或范例。以下所述的特殊的元件范例与安排仅用以简单扼要地阐述本专利技术的精神，并非用以限定本专利技术的范围。此外，以下说明书可能在多个范例中重复使用相同的元件符号或文字。然而，重复使用的目的仅为了提供简化并清楚的说明，并非用以限定多个以下所讨论的实施例和/或配置之间的关系。此外，以下说明书所述的一个特征连接至、耦接至和/或形成于另一特征之上等的描述，实际可包含多个不同的实施例，包括该等特征直接接触，或者包含其它额外的特征形成于该等特征之间等等，使得该等特征并非直接接触。图1是显示根据本专利技术的一实施例所述的存储装置的方块图。如图1所示，存储装置100包括快闪式存储器阵列110以及控制器120，其中快闪式存储器阵列110包括多个区块。根据本专利技术的一实施例，快闪式存储器阵列110为非及快闪式存储器(NANDflash)。根据本专利技术的另一实施例，快闪式存储器阵列110为或非快闪式存储器(NORflash)。控制器120控制快闪式存储器阵列110，用以进行各种操作。图2A和2B是显示根据本专利技术的一实施例所述的数据保存方法的流程图。根据本专利技术的一实施例，控制器120用以对快闪式存储器阵列110执行数据保存方法200，以下将结合图1以及图2A和2B，以利详细说明。首先，控制器120对快闪式存储器阵列110的一抹除区块进行抹除操作(步骤S210)。根据本专利技术的一实施例，当控制器120完成抹除存储于抹除区块的数据时，控制器120将快闪式存储器阵列110的总抹除次数加1，并且利用总抹除次数以及快闪式存储器阵列110的区块的数量，计算快闪式存储器阵列110的平均抹除次数ECave。当控制器120完成抹除操作时，控制器120维护快闪式存储器阵列110的最小抹除次数ECmin以及最小抹除数量EC_NUM(步骤S220)，其中快闪式存储器阵列110的区块中抹除次数为最小抹除次数ECmin的区块的数量定义为最小抹除数量EC_NUM。根据本专利技术的一实施例，每当前述抹除区块为一个具有最小抹除次数ECmin的区块时，控制器120将最小抹除数量EC_NUM减1。当最小抹除数量EC_NUM为0时，控制器120将最小抹除次数ECmin加1，并重新扫描快闪式存储器阵列110的每一区块的抹除次数，并根据快闪式存储器阵列110的所有区块的抹除次数，重新决定上述最小抹除数量EC_NUM。在一实施例中，前述扫描操作确定抹除次数为新的ECmin的区块的数量，以作为新的最小抹除数量EC_NUM；在另一实施例中，前述扫描操作比较所有区块的抹除次数以确定此时新的最小抹除次数ECmin，并确定抹除次数为该新的ECmin的区块数量作为最小抹除数量EC_NUM。在一实施例中，存储装置100出厂时，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储装置，包括：快闪式存储器阵列，包括多个区块，其中上述多个区块的第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为最小抹除次数；以及控制器，其中当上述控制器判断到上述多个区块的平均抹除次数与上述最小抹除次数的差超过冷数据临限值时，选择上述第一区块作为源区块，其中当执行均衡磨损程序的数据搬移时，上述控制器将上述源区块的数据搬移至目标区块。

【技术特征摘要】
1.一种存储装置，包括：快闪式存储器阵列，包括多个区块，其中上述多个区块的第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为最小抹除次数；以及控制器，其中当上述控制器判断到上述多个区块的平均抹除次数与上述最小抹除次数的差超过冷数据临限值时，选择上述第一区块作为源区块，其中当执行均衡磨损程序的数据搬移时，上述控制器将上述源区块的数据搬移至目标区块。2.如权利要求1所述的存储装置，其中当上述控制器抹除上述多个区块的第二区块的数据后，如果上述控制器判断到上述第二区块的目前抹除次数与上述最小抹除次数的差超过目标临限值时，上述控制器选择上述第二区块作为上述目标区块。3.如权利要求1所述的存储装置，其中上述第一区块具有第一写入序号，上述多个区块中的第三区块具有最大写入序号，上述第一写入序号以及上述最大写入序号分别代表上述第一区块以及上述第三区块被写满的顺序，上述第三区块为上述多个区块中最晚被写满的区块，其中上述控制器还判断上述最大写入序号与上述第一写入序号的差是否超过第一临限值，其中当上述最大写入序号与上述第一写入序号的差不超过上述第一临限值时，上述控制器不执行上述均衡磨损程序的数据搬移。4.如权利要求1所述的存储装置，其中当上述平均抹除次数与上述最小抹除次数的差不超过上述冷数据临限值时，上述控制器选择第四区块作为上述源区块，其中上述第四区块具有最小写入序号。5.如权利要求4所述的存储装置，其中上述第四区块为上述多个区块中抹除次数小于上述平均抹除次数的区块之中最早被写满的区块。6.如权利要求4所述的存储装置，其中上述多个区块的第三区块具有最大写入序号，上述第三区块为上述多个区块中最晚被写满的区块，上述控制器还判断上述最大写入序号与上述最小写入序号的差是否超过第二临限值，其中当上述最大写入序号与上述最小写入序号的差不超过上述第二临限值时，上述控制器不执行上述均衡磨损程序的数据搬移。7.如权利要求1所述的存储装置，其中当上述均衡磨损程序的数据搬移执行完毕之后，上述控制器将上述目标区块的写入序号更新为上述源区块的写入序号。8.如权利要求1所述的存储装置，其中当执行上述均衡磨损程序的数据搬移时，上述控制器仅将上述源区块的有效数据搬移至上述目标区块，其中上述源区块的数量为至少一。9.如权利要求1所述的存储装置，其中上述控制器选择上述第一区块以及第二区块作为上述源区块，上述第一区块具有第一写入序号，上述第二区块具有第二写入序号，其中当上述控制器将上述第一区块以及上述第二区块的有效数据皆搬移至上述目标区块之后，上述目标区块的写入序号被赋值为上述第一写入序号，其中上述第一写入序号大于上述第二写入序号。10.如权利要求1所述的存储装置，其中上述控制器选择上述第一区块以及第二区块作为上述源区块，上述第一区块具有第一写入序号，上述第二区块具有第二写入序号，其中当上述控制器将上述第一区块以及上述第二区块的有效数据皆搬移至上述目标区块之后，上述目标区块的写入序号被赋值为上述第一写入序号，其中上述第一区块的有效数据多于上述第二区块的有效数据。11.一种数据保存方法，适用于快闪式存储器阵列，包括：判断上述快闪式存储器阵列的多个区块的平均抹除次数以及最小抹除次数的差是否超过冷数据临限值，其中上述快闪式存储器阵列的第一区块的抹除次数在上述多个区块的抹除次数中最小，为上述最小抹除次数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高忠义，杨小玉，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71