跟踪非易失性存储器系统中最不频繁擦除区块技术方案

本发明专利技术揭示一种在一非易失性存储器系统中执行损耗平衡的方法和设备。根据本发明专利技术的一个方面，一种用于处理一存储器系统的非易失性存储器中包括的元件的方法包括获得与复数个擦除元件相关联的擦除计数并且将若干元件组成第一组。每个元件都具有关联擦除计数，所述计数大体指示该元件已经被擦除的次数。将所述第一组的所述若干元件分组通常包括选择所述复数个元件中包括的元件，所述擦除元件具有与所述复数个元件相关联的擦除计数中的最低关联擦除计数。所述方法也包括将与所述第一组关联的所述擦除计数存储到大体位于一表格内的一存储器组件中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大致涉及海量数字数据存储系统。更明确地说，本专利技术涉及使与非易失性存储系统中的存储区域相关联的损耗大体上在所有存储区域中扩展的系统和方法。
技术介绍
归因于存储系统压缩的物理尺寸和非易失性存储器可反复重编程的能力，非易失性存储器系统(例如闪存存储系统)的使用日渐增长。闪存存储系统的压缩的物理尺寸促使在装置中使用所述存储系统变得越来越流行。使用闪存存储系统的装置包括(但不限于)数字相机、数字摄像机、数字音乐播放器、手提式个人计算机和全球定位装置。对闪存存储系统中所含的非易失性存储器进行反复重编的能力使得使用和再使用闪存存储系统成为可能。一般来说，闪存存储系统可包括闪存卡和闪存芯片组。闪存芯片组一般包括闪存组件和控制器组件。通常可配置闪存芯片组组装成一个嵌入式系统。所述组装件或主机系统的制造商通常要求组件形式的闪存以及其它组件，然后将闪存和其它组件组装成一个主机系统。尽管非易失性存储器，或者更具体地说闪存系统中的闪存存储区块，可以反复地编程及擦除，但是该区块损坏之前，也就是存储器开始变小之前每一区块或物理位置仅可擦除一定的次数。即每一区块都具有编写和擦除循环极限。在某些存储器中，在认为区块不能使用之前可以将区块擦除约一万次。在其他存储器中，在认为区块损坏之前该区块可擦除高达约十万次或者甚至一百万次。当一个区块损坏时，由此导致闪存系统的整个存储容量的一部分的使用损失或性能显著下降，例如存储数据损失或不能存储数据可能对闪存系统的用户产生不利影响。在闪存系统内的区块上或物理位置上的损耗根据每一个区块的编写次数而变化。如果将一个区块，更一般地说一个存储元件编写一次就不能再有效地重编程，那么编写和擦除循环的次数以及由此与所述区块相关联的损耗通常相对低。然而，如果重复写入和擦除(例如循环)一个区块，则与所述区块相关联的损耗通常将相对高。当主机(例如访问或使用闪存系统的系统)使用逻辑区块地址(LBA)访问存储在闪存系统中的数据时，所属领域的技术人员已了解如果主机重复地使用相同LBA写入和重写数据，则在闪存系统内的相同物理位置或区块重复地写入和擦除。当某些区块已经实际损坏而其它区块相对地未损耗时，已经损坏区块的存在通常使闪存系统的整体性能大打折扣。除了与损坏的区块自身相关联的性能降级之外，当未损坏区块的数目不足以用于存储所要的数据时，闪存系统的整体性能也会大打折扣。通常，当闪存系统中存在临界数目的损坏区块时，甚至当闪存系统中的许多其它单元相对地未损坏时认为闪存系统已经不可用。当认为包括相对数目的相对损坏的区块的闪存系统已经不可用时，实际上浪费了许多与该闪存系统相关联的资源。为了使闪存系统中的区块尽可能均匀损耗，通常执行损耗平衡操作。所属领域的技术人员将会了解，通常配置损耗平衡操作以允许与特定LBA相关联的物理位置或区块发生改变，使得相同的LBA不总是与相同的物理位置或区块相关联。通过改变LBA的区块关联，就会使一个特定区块在其它区块损坏前就完全损坏的可能性降低。一种常规损耗平衡处理涉及交换用户或主机LBA的两个相对大的部分所映射到的物理位置。即，交换与存储单元的相对大的区相关联的所述LBA。通过来自用户系统的手动指令(例如通过使用主机)来启动这一交换，且因此所述交换对用户不透明。而且，涉及在存储单元的两个相对大的区之间移动数据的交换操作耗时，且因此效率低。此外，通过消耗与整个闪存系统相关的重要资源的相对长持续时间的交换操作，对整个闪存系统的性能会产生不利影响。所属领域的技术人员应了解，从第一位置移动数据通常涉及将所述数据复制到另一位置和从第一位置擦除所述数据。其它常规的损耗平衡处理涉及允许区块损耗。一旦区块已实际损坏，存储有扇区的区块已经损坏或已经变得不可用，通过将与所述扇区相关联的地址映射到备用区域可重新指派已指派到区块的扇区。由于备用区域或区块的数目有限且重要，所以并非始终都存在与不可用区块相关联的扇区可映射的备用区域。另外，仅在区块变得不可用时有效重新映射扇区通常使整个闪存系统的性能降级。因此，需要一种用于有效地且大体上“透明地”(transparently)在闪存存储系统中执行损耗平衡的方法和设备。即，需要一种损耗平衡处理，其促使与闪存存储系统相关联的物理位置的损耗更加平均而不需要显著使用计算资源。
技术实现思路
本专利技术揭示一种在一非易失性存储器系统中执行损耗平衡的方法和设备。根据本专利技术的一个方面，一种用于处理存储器系统的非易失性存储器中包括的元件的方法包括获得与复数个擦除元件相关联的擦除计数并且将若干元件组成第一组。每个元件都具有关联擦除计数，所述计数大体指示该元件已经被擦除的次数。将所述第一组的所述若干擦除元件分组通常包括选择所述复数个元件中包括的元件，所述擦除元件具有与所述复数个元件相关联的擦除计数中的最低关联擦除计数。所述方法也包括将与所述第一组关联的所述擦除计数存储到大体位于一表格内的存储器组件中。在一个实施例中，根据与每个元件关联擦除计数将第一组中的元件分类。在此实施例中，所述方法也可以包括识别具有与第一组关联的最低擦除计数的第一组中包括的擦除元件，从所述第一组中分离所述元件，并且使复数个元件的不同擦除元件与所述第一组关联。为了维护一组损耗元件中非易失性存储器的已损耗的元件(例如扩充区块)，通过防止已损耗元件被分配使用直到损耗较小的元件最终变的损耗更大来管理已损耗元件的损耗。因为有效地防止了擦除更频繁的元件的使用及由此再次擦除直到其它元件被更多地使用和擦除，所以可使所有元件的损耗平均化，当一个含有无效数据的区块被擦除时或者当需要一个区块代替大体已损耗区块时，如果将具有相对低的擦除计数的区块用作备用区块，那么通常可延长媒体的整体寿命。在使用存储于系统存储器中的表格有效跟踪的一组最小擦除区块中维持备用区块有助于分配损耗较小的区块覆盖损耗较大的区块。根据本专利技术的另一方面，存储器系统包括一个存储表格的第一存储器，配置所述表格以包括与具有小于平均擦除计数的关联擦除计数的第一组擦除存储元件关联的项。配置第一组存储单元的每个存储单元的关联擦除计数器以大体指示存储单元擦除的次数。所述存储器系统也包括一个包括复数个存储元件的第二存储器，所述复数个元件包括所述第一组存储元件。使用与所述复数个存储元件关联的擦除计数器判断平均擦除计数。最后，存储器系统包括可以访问第一存储器和第二存储器的处理器。在一个实施例中，使用所述表格可识别第一组存储单元。根据本专利技术的又一个方面，一种用于管理包括复数个区块的存储器的方法包括识别所述复数个区块中包含的一组擦除区块，并且识别所述擦除区块组中包含的第一组擦除区块。第一组擦除区块包括具有与所述擦除区块组中大体所有其它存储区块相比较低擦除计数的擦除区块。在一个存储器组件中创建一个包含复数个项的结构。所述项包括第一组中包含的擦除区块的擦除计数。使用所述已分类项存储所述项并且识别第一区块。在第一组擦除区块中包含的其它擦除区块之前配置第一区块以从第一组擦除区块中移除。换句话说，如果需要所述第一区块可为从第一组中换出的第一区块。在一个实施例中，将所述复数个项分类包括使用所述第一组中包含的擦除区块的擦除计数将所述复数个项分类。在此实施例中，使用已分类项识别第一区块可包括识别具有与第一组中包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理一存储器系统的一非易失性存储器中包括的元件的方法，所述方法包含：获得与复数个元件相关联的擦除计数，其中所述复数个元件中包括的每个元件都具有一关联擦除计数，每个元件的所述关联擦除计数经配置以指示所述元件被擦除的次数；将所述复数个元件中包括的若干元件组成第一组，其中将若干擦除元件组成所述第一组包含选择所述复数个元件包括的元件，其具有与所述复数个擦除元件相关联的所述擦数计数的最低关联擦除计数；和将与所述第一组相关联的擦除计数存储到大体位于一表格内的一存储器组件中，其中所述存储器组件与所述存储器相关联。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特C张，巴赫曼卡瓦迈，法施德萨伯特沙吉，
申请(专利权)人：桑迪士克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]