一种基于块序列表的NAND 闪存垃圾回收电路制造技术

一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路。该基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，可用于大容量固态硬盘控制器，在各种信息计算和处理领域具有广泛的应用，能够有效改善固态硬盘读写时的内存消耗，提高块擦除效率。所述的基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路由控制电路、块序列表、存储器状态监测电路、垃圾回收管理电路、数据更新电路和块序列表更新电路组成。本实用新型专利技术提供的基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，利用块序列表来记录数据块的擦除次数、块相对更新时间和数据块中无效页的比例，对存储空间的垃圾回收进行管理，具有内存开销小、垃圾回收效率高和均衡磨损性能好等特点。

A NAND flash garbage collection circuit based on block sequence list

【技术实现步骤摘要】
一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路
本技术涉及NAND闪存控制器及其应用领域，涉及家用、商用和企业级计算机所需要的高性能固态硬盘存储器的控制器专用芯片，特别涉及到一种基于块序列表的高效率固态硬盘控制器芯片的设计与应用。
技术介绍
随着信息技术的发展，大容量信息存储技术面临着巨大的挑战。由于传统的机械硬盘具有数据稳定性差、数据传输速率低、机械噪声大等缺点，已经不能适应大数据时代的信息存储发展的需求。近十年来快速发展的固态硬盘，在数据传输速率高、数据不易失、功耗低、无噪声、体积小等方面具有明显的优势，在各种计算机和移动存储等领域得到了广泛的应用。目前主流的固态硬盘均采用NAND型闪存作为存储介质。在向非空白的NAND闪存写入数据时，需要先将该数据块中的有效数据拷贝到其他空白数据页，再将该数据块进行擦除，之后才能写入新的数据。所以，目前所有的NAND闪存控制器，都使用另位更新的方式控制闪存的读写。在这种更新方式中，数据块中的有效数据被拷贝到其他空白数据块中，并不是直接进行擦除，而是把这种数据块标记为无效数据块。当这种无效数据块越来越多时，固态硬盘的可写入空间越来越少，就需要擦除操作来回收这些数据块。因此，垃圾回收已成为NAND闪存固态硬盘控制器的一个关键技术。传统的垃圾回收方法，包括基于写顺序的垃圾回收方法和基于逻辑区间热度的垃圾回收方法等消耗内存大，需要大量的附加读写擦除操作，耗时长、效率低、能耗大。所以开发高效率的NAND闪存垃圾回收技术，对于大容量高速固态硬盘控制器芯片的设计具有重要的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，采用块序列表来管理无效数据块的写入和擦除操作。利用数据块擦除次数、数据块的相对更新时间、无效数据在整个存储空间所占的数量比例来计算待回收数据块的指数，对指数小的数据块优先进行擦除操作，对存储空间的垃圾回收操作进行管理，具有内存开销小和垃圾回收效率高等特点。具有很好的应用前景。本技术提供的基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，由控制电路、块序列表、存储器状态监测电路、垃圾回收管理电路、数据更新电路和块序列表更新电路组成。所述的控制电路有三个输入端和五个输出端，其中两个输入端分别与外部信号(CONT和DATA)相连，另一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，其中有两个输出端分别与数据更新电路的两个输入端相连，另外三个输出端分别与块序列表、垃圾回收管理电路、块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与控制电路的一个输出端相连，另一个输入端与块序列表更新电路的输出端相连；所述的存储器状态监测电路有一个输入端和两个输出端，其输入端与块序列表的输出端相连，其一个输出端与控制电路的一个输入端相连，另一个输出端与垃圾回收管理电路的一个输入端相连；所述的垃圾回收管理电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与数据更新电路的一个输入端相连；所述的数据更新电路有三个输入端和一个输出端，其一个输入端与垃圾回收管理电路的输出端相连，另两个输入端均与控制电路的输出端相连，其输出端与块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表更新电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与数据更新电路的输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与块序列表的一个输入端相连。所述的控制电路，由地址映射表更新电路、写数据控制电路、数据缓存电路和ECC校验电路组成；其中，地址映射表更新电路有一个输入端与写数据控制电路的一个输出端相连；写数据控制电路有两个输入端和六个输出端，其两个输入端均与外部相连，其一个输出端与数据缓存电路的一个输入端相连，另外一个输出端与地址映射表更新电路的输入端相连，其余的四个输出端均与外部相连；数据缓存电路有两个输入端和一个输出端，其中，一个输入端与外部相连，另一个输入端与写数据控制电路的一个输出端相连，其输出端与ECC校验电路的输入端相连；ECC校验电路有一个输入端和一个输出端，其输入端与数据缓存电路的输出端相连，其输出端与外部信号相连。所述的存储器状态监测电路，由块序列表分析电路、存储空间数据块数量计数器、存储空间空白块数量计数器和比较器电路组成；其中，块序列表分析电路有一个输入端和三个输出端，其输入端与外部相连，其一个输出端与存储空间数据块数量计数器的输入端相连，另一个输出端与存储空间空白块数量计数器的输入端相连，第三个输出端与外部相连；存储空间数据块数量计数器的输入端与块序列表分析电路的一个输出端相连，其输出端与比较器电路的一个输入端相连；存储空间空白块数量计数器的输入端与块序列表分析电路的一个输出端相连，其输出端与比较器电路的一个输入端相连；比较器电路有两个输入端和一个输出端，其一个输入端与存储空间数据块数量计数器的输出端相连，另一个输入端与存储空间空白块数量计数器的输出端相连，其输出端与外部相连。所述的垃圾回收管理电路，由垃圾回收指令控制电路、数据块擦除次数计算电路、数据块相对更新时间计算电路、数据块中的无效页统计电路、数据块综合得分计算电路和回收块擦除电路组成；垃圾回收指令控制电路的两个输入端均与外部相连，其输出端有三个，分别与数据块擦除次数计算电路、数据块相对更新时间计算电路和数据块中的无效页统计电路的输入端相连；数据块擦除次数计算电路的输入端与垃圾回收指令控制电路的一个输出端相连，输出端与数据块综合得分计算电路的一个输入端相连；数据块相对更新时间计算电路的输入端与垃圾回收指令控制电路的一个输出端相连，输出端与数据块综合得分计算电路的一个输入端相连；数据块中的无效页统计电路的输入端与垃圾回收指令控制电路的一个输出端相连，输出端与数据块综合得分计算电路的一个输入端相连；数据块综合得分计算电路有三个输入端和一个输出端，其三个输入端分别与数据块擦除次数计算电路、数据块相对更新时间计算电路、数据块中的无效页统计电路的输出端相连，其输出端与回收块擦除电路的输入端相连；回收块擦除电路的输入端与数据块综合得分计算电路的输出端相连，其输出端与外部相连。本技术的优点和积极效果：本技术提供的基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，采用块序列表来管理无效数据块的写入和擦除操作。利用数据块擦除次数、数据块的相对更新时间、无效数据在整个存储空间所占的数量比例来计算待回收数据块的指数得分，对指数得分小的数据块优先进行擦除和垃圾回收操作，使数据块相对擦除次数明显减小。可用于计算机的固态硬盘、移动计算系统和其他数据存储系统，具有内存开销小、垃圾回收效率高、均衡磨损性能好等特点。附图说明图1是基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路结构图；图2是控制电路原理框图；图3是存储器状态监测电路原理框图；图4是垃圾回收管理电路原理框图。具体实施方式实施例1、基于块序列表的N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，其特征在于：该电路由控制电路、块序列表、存储器状态监测电路、垃圾回收管理电路、数据更新电路和块序列表更新电路组成；/n所述的控制电路有三个输入端和五个输出端，其中两个输入端分别与外部信号CONT和DATA相连，另一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，其中有两个输出端分别与数据更新电路的两个输入端相连，另外三个输出端分别与块序列表、垃圾回收管理电路、块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与控制电路的一个输出端相连，另一个输入端与块序列表更新电路的输出端相连；所述的存储器状态监测电路有一个输入端和两个输出端，其输入端与块序列表的输出端相连，其一个输出端与控制电路的一个输入端相连，另一个输出端与垃圾回收管理电路的一个输入端相连；所述的垃圾回收管理电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与数据更新电路的一个输入端相连；所述的数据更新电路有三个输入端和一个输出端，其一个输入端与垃圾回收管理电路的输出端相连，另两个输入端均与控制电路的输出端相连，其输出端与块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表更新电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与数据更新电路的输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与块序列表的一个输入端相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，其特征在于：该电路由控制电路、块序列表、存储器状态监测电路、垃圾回收管理电路、数据更新电路和块序列表更新电路组成；
所述的控制电路有三个输入端和五个输出端，其中两个输入端分别与外部信号CONT和DATA相连，另一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，其中有两个输出端分别与数据更新电路的两个输入端相连，另外三个输出端分别与块序列表、垃圾回收管理电路、块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与控制电路的一个输出端相连，另一个输入端与块序列表更新电路的输出端相连；所述的存储器状态监测电路有一个输入端和两个输出端，其输入端与块序列表的输出端相连，其一个输出端与控制电路的一个输入端相连，另一个输出端与垃圾回收管理电路的一个输入端相连；所述的垃圾回收管理电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与存储器状态监测电路的一个输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与数据更新电路的一个输入端相连；所述的数据更新电路有三个输入端和一个输出端，其一个输入端与垃圾回收管理电路的输出端相连，另两个输入端均与控制电路的输出端相连，其输出端与块序列表更新电路的一个输入端相连；所述的块序列表更新电路有两个输入端和一个输出端，其中一个输入端与数据更新电路的输出端相连，另一个输入端与控制电路的一个输出端相连，其输出端与块序列表的一个输入端相连。


2.根据权利要求1所述的一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，其特征在于：所述的控制电路由地址映射表更新电路、写数据控制电路、数据缓存电路和ECC校验电路组成；其中，地址映射表更新电路有一个输入端与写数据控制电路的一个输出端相连；写数据控制电路有两个输入端和六个输出端，其两个输入端均与外部相连，其一个输出端与数据缓存电路的一个输入端相连，另外一个输出端与地址映射表更新电路的输入端相连，其余的四个输出端均与外部相连；数据缓存电路有两个输入端和一个输出端，其中，一个输入端与外部相连，另一个输入端与写数据控制电路的一个输出端相连，其输出端与ECC校验电路的输入端相连；ECC校验电路有一个输入端和一个输出端，其输入端与数据缓存电路的输出端相连，其输出端与外部信号相连。


3.根据权利要求1所述的一种基于块序列表的NAND闪存垃圾回收电路，其特征在于：所述的存储器状态监测电路由块序列表分析电路、存储空间数据块数量计数器、存储空间空白块数量计数器和比较器电路组成；其中，块序列表分析电路有一个输入端和三个输出端，其输入端与外部相连，其一个输出端与存储空间数据块数量计数器的输入端相连，另一个输出端与存储空间空白块数量计数器的输入端相连，第三个输出端与外部相连；存储空间数据块数量计数器的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿卫东，曾广鹏，刘远泽，陈志博，王国栋，王思雨，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：新型
国别省市：天津;12