一种利用MRAM保护NAND的方法及存储结构技术

本发明专利技术提供一种利用MRAM保护NAND的方法，包括以下步骤：(1)收到写NAND页指令，在MRAM中的写缓存表中查找MRAM中的写缓存中是否存在NAND页对应的MRAM页，如果不存在，执行步骤(2)；如果存在，执行步骤(3)；(2)在写缓存中查找空闲的MRAM页，作为NAND页对应的MRAM页；(3)将写NAND页指令中的数据写入NAND页对应的MRAM页，在清理写缓存时，将数据写入NAND页。本发明专利技术还提供一种利用MRAM保护NAND的存储结构。本发明专利技术将写入NAND的数据缓存在MRAM中，在清理写缓存时才将数据写入NAND，减少擦写NAND的次数，延长NAND的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态硬盘，尤其涉及一种利用MRAM保护NAND的方法及存储结构。
技术介绍
现在的智能手机、平板电脑，以及越来越多的计算机中，用户数据、文件被存在NAND闪存芯片中。NAND是一种整块读写的存储设备，最小可读取的单元叫page，最小可擦除的单元叫block，一个block往往由很多page组成，block擦除后里面的page可以进行单独的写入操作。NAND闪存技术的发展推动了固态硬盘(SSD)产业的发展。如图1所示，现有的计算机存储结构用于存储数据的一组NAND芯片，用于支持计算和缓存数据的DDRDRAM(内存)，以及一个主控芯片(SSDController)组成。有时候还需要断电保护系统。与主机之间通过高速串行接口如SATA，PICe等技术。如图2所示，现有的手机、平板电脑存储结构包括：用于存储代码和用户数据的NAND以及用于计算的DDR内存(双倍速率动态随机存储器，为DDRDRAM的简称，DoubleDataRateDynamicRandomAccessMemory)，分别连接主机芯片。如图3所示，手机与计算机的文件操作方式如下：(1)应用软件向操作系统发出打开、关闭、读、写文件指令；(2)操作系统中的文件系统部分把读、写文件的指令转化为读、写存储块的指令；(3)NAND驱动与管理软件接受读写存储块区的指令，进行缓存、写均衡等优化，向芯片发出读page，写block等指令。在手机中，NAND驱动与管理软件通常作为与操作系统紧密相关的软件模块，在主机芯片上运行；在计算机中，NAND驱动与管理软件通常在固态硬盘的主控芯片上运行。使用NAND闪存遇到的一个问题是NAND具有有限的寿命。里面的每一个block经过一定次数的擦写以后，就会永久失效不能继续使用。目前的产业发展趋势是NAND的容量和数据密度增长非常快，但却是以降低寿命为代价。可擦写次数从最初的10万次降低到目前的3000次左右。其结果是，固态硬盘在经过一段时间的使用后必须更换，手机则可能会提前报废。因此，本领域的技术人员致力于开发一种保护NAND的方法和装置，以延长NAND的使用寿命。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种保护NAND的方法，以延长NAND的使用寿命。本专利技术的背景是MRAM技术的发展，MRAM是一种新的内存和存储技术，可以像SRAM/DRAM一样快速随机读写，还可以像Flash闪存一样在断电后永久保留数据。不像NAND可擦写次数有限，MRAM可以无限多次地擦写。但预计未来相当长一段时间内，MRAM的容量比NAND低，成本比NAND高。如果利用MRAM，将MRAM作为写缓存，就能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命。本专利技术提供一种利用MRAM保护NAND的方法，包括以下步骤：(1)收到写NAND页指令，在MRAM中的写缓存表中查找MRAM中的写缓存中是否存在NAND页对应的MRAM页，如果不存在，执行步骤(2)；如果存在，执行步骤(3)；(2)在写缓存中查找空闲的MRAM页，作为NAND页对应的MRAM页；(3)将写NAND页指令中的数据写入NAND页对应的MRAM页，在清理写缓存时，将NAND页对应的MRAM页的数据写入NAND页。采用本专利技术提供的方法，将写入NAND的数据缓存在MRAM中，在清理写缓存时才将缓存的数据最终写入NAND，能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命。进一步地，步骤(1)中的写缓存表包括NAND页的地址以及与NAND页对应的MRAM页的地址。进一步地，步骤(2)查找空闲的MRAM页作为NAND页对应的MRAM页还包括步骤：(21)将NAND页的地址与NAND页对应的MRAM页的地址构成的记录写入写缓存表。进一步地，步骤(3)中清理写缓存，在写缓存中空闲的MRAM页的数量小于第一预警值的条件下启动，关机时不需要清理写缓存，写入的内容仍然保留在所述MRAM页中，在开机和加电时不需要重新载入写缓存，进一步提高系统的运行速度。进一步地，步骤(3)中的清理写缓存的方法包括以下步骤：(31)将写缓存中MRAM页的数据写入对应的NAND页，并更新写缓存表；(32)如果写缓存中MRAM页的数量大于或等于第二预警值，停止清理写缓存。进一步地，步骤(31)将写缓存中MRAM页的数据写入对应的NAND页，并更新写缓存表的方法包括以下步骤：(311)写缓存表包括还包括写计数和/或上次写入时间，将写缓存中写计数最少和/或上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页；(312)释放所述MRAM页，删除写缓存表中MRAM页的地址与对应的NAND页的地址对应的记录。进一步地，步骤(311)中将写缓存中写计数最少和上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页的方法包括以下步骤：(3111)将写缓存中写计数最少的MRAM页的数据写入对应的NAND页；(3112)当MRAM页的写计数相等时，将上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页。本专利技术还提供一种利用MRAM保护NAND的存储结构，包括NAND与MRAM，NAND用于数据存储，MRAM用于NAND的写缓存。进一步地，MRAM包括写缓存与写缓存表，写缓存用于缓存对应的NAND页，写缓存表用于存储写缓存中MRAM页地址与对应的NAND页地址。进一步地，MRAM通过DDRDRAM接口与主控芯片或CPU连接，或者MRAM设置于固态硬盘中，通过DDRDRAM接口与固态硬盘的主控芯片连接。与现有技术相比，本专利技术提供的利用MRAM保护NAND的方法及存储结构具有以下有益效果：(1)将写入NAND的数据缓存在MRAM中，在清理写缓存时才将缓存的数据最终写入NAND，能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命；(2)写入MRAM的速度，比写入NAND快上百倍，降低写入NAND的频率，有利于提高系统的运行速度；(3)将写缓存中写计数最少和/或上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页，需要频繁写入的存储块，都留在了MRAM中进行写入操作，进一步提高系统的运行速度；(4)由于MRAM与NAND一样在断电后可以保持内容，因而在关机和断电时不需要清理写缓存，在开机和加电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用MRAM保护NAND的方法，包括以下步骤：(1)收到写NAND页指令，在MRAM中的所述写缓存表中查找所述MRAM的写缓存中是否存在所述NAND页对应的MRAM页，如果不存在，执行步骤(2)；如果存在，执行步骤(3)；(2)在所述写缓存中查找空闲的MRAM页，作为所述NAND页对应的MRAM页；(3)将所述写NAND页指令中的数据写入所述NAND页对应的MRAM页，在清理写缓存时，将NAND页对应的MRAM页的数据写入NAND页。

【技术特征摘要】
1.一种利用MRAM保护NAND的方法，包括以下步骤：
(1)收到写NAND页指令，在MRAM中的所述写缓存表中查找所述MRAM的写缓
存中是否存在所述NAND页对应的MRAM页，如果不存在，执行步骤(2)；如
果存在，执行步骤(3)；
(2)在所述写缓存中查找空闲的MRAM页，作为所述NAND页对应的MRAM页；
(3)将所述写NAND页指令中的数据写入所述NAND页对应的MRAM页，在清理
写缓存时，将NAND页对应的MRAM页的数据写入NAND页。
2.如权利要求1所述的利用MRAM保护NAND的方法，其特征在于，步骤(1)
中的写缓存表包括NAND页的地址以及与所述NAND页对应的MRAM页的地址。
3.如权利要求2所述的利用MRAM保护NAND的方法，其特征在于，步骤(2)
查找空闲的MRAM页作为所述NAND页对应的MRAM页还包括步骤：
(21)将所述NAND页的地址与所述NAND页对应的MRAM页的地址构成的记录
写入所述写缓存表。
4.如权利要求3所述的利用MRAM保护NAND的方法，其特征在于，步骤(3)
中清理写缓存，在写缓存中空闲的MRAM页的数量小于第一预警值的条件下启
动，关机时不需要清理写缓存，写入的内容仍然保留在所述MRAM页中。
5.如权利要求4所述的利用MRAM保护NAND的方法，其特征在于，步骤(3)
中的清理写缓存的方法包括以下步骤：
(31)将写缓存中MRAM页的数据写入对应的NAND页，并更新写缓存表；
(32)如果写缓存中MRAM页的数量大于或等于第二预警值，停止清理写缓存。
6.如权利要求5所述的利用MRAM...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴瑾，
申请(专利权)人：上海磁宇信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31