跟踪非易失性存储器系统中最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，一种用于处理存储器系统的非易失性存储器中包括的组件的方法包括获得与复数个擦除组件相关联的擦除计数。所述复数个组件中包括的每个组件都具有关联擦除计数，所述计数指示该组件已经被擦除的次数。所述方法也包括将所述复数个组件中包括的若干擦除组件组成第一组，并且将与所述第一组相关联的擦除次数存储到所述存储器系统的一个存储器组件中。将所述第一组的所述若干组件分组通常包括选择所述复数个组件中包括的擦除组件，所述擦除组件具有与所述复数个组件相关联的擦除计数中的最高关联擦除计数。（*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(flashmemory)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。在其它存储器中，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着下降，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组件编写一次就不能再有效地重编程，那幺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主机文件系统或LBA的两个相对大的部分所映像到的物理位置。即，交换与存储单元的相对大的区相关联的所述LBA。通过来自主机系统的手动指令(例如通过使用主机)来启动这一交换，且因此所述交换对主机系统不透明。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像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像的备用区域。另外，仅在区块变得不可用时有效重新映像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着使用计算资源。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在非易失性存储器系统中执行损耗平衡的系统和方法。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组件的方法包括获得与复数个可擦除组件相关联的擦除计数。复数个组件中包括的每个组件都具有一关联擦除计数，所述计数指示该组件已经被擦除的次数。所述方法也包括将复数个组件中包括的若干擦除组件组成第一组，并将与该第一组相关联的擦除次数存储于所述存储器系统的一存储器组件内。将若干组件组成第一组通常包括选择复数个组件中包括的擦除组件，所述擦除组件具有与复数个组件相关联的擦除计数中的最高关联擦除计数。在一个实施例中，所述方法包括获得与复数个组件相关联的平均擦除计数。在此实施例中，将若干组件分组包括将与复数个组件相关联的擦除计数与平均擦除计数进行比较，并且将擦除组件的数目识别为从所述复数个擦除组件中选择出的组件的数目，所述组件具有比平均擦除计数的一个预定余量大的关联擦除计数。通过维护一组已损耗组件中一非易失性存储器的已损耗组件(例如扩充区块)，即可通过防止已损耗组件被分配使用直到损耗较小的组件最终变得损耗更大来管理已损耗组件的损耗。因为有效地防止了使用并随之再次擦除已频繁擦除的组件直到其它组件被更多地使用和擦除，所以可使所有组件的损耗平均化。如果可防止使用具有相对高的擦除次数的区块直到所述区块不再具有相对高的擦除次数，则可延长一媒体(例如一包含一嵌入式闪存或闪存卡的装置)的整体寿命。根据本专利技术的另一个实施例，一存储器系统包括存储一表格的一第一存储器、一包含存储组件的第二存储器和一处理器。存储于第一存储器中的表格包括与一第一组存储组件相关联的项，所述第一组存储组件被擦除且具有大于与存储器系统相关联的平均擦除计数的关联擦除计数器。第一组存储组件的每个存储组件的关联擦除计数器指示存储组件的被擦除次数。存储组件包括第一组存储组件，并且使用与存储组件相关联的存储计数器判定平均擦除计数。在一个实施例中，使用所述表格大体识别第一组存储组件。根据本专利技术的另一方面，一种用于处理存储器系统的非易失性存储器中包括的组件的方法包括识别第一组组件，所述第一组组件包括与未包含于第一组组件中的擦除组件相比损耗更大的擦除组件。将与第一组组件相关联的项放入数据结构并对其进行分类。最后，使用已分类的项识别第一组组件中的第一组件。第一组件损耗比第一组组件中包括的其它组件少。在一个实施例中，每个组件具有一个相关联的擦除计数，且识别第一组组件包括识别关联擦除计数相对较高的若干擦除组件和将关联擦除计数相对较高的复数个组件组成第一组。在此实施例中，所述方法也可包括使用第一组中每个组件的关联擦除计数判断第一平均擦除计数，判断未包含在第一组中的第二组件的关联擦除计数何时超过第一平均擦除计数，当判断第二组件的关联擦除计数实质上超过第一平均擦除时将第一组件从第一组中移除，并且当判断第二组件本文档来自技高网...

【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组件的方法，所述方法包含：获得与复数个组件相关联的擦除计数，其中所述复数个组件中包括的每个组件都具有一关联擦除计数，每个组件的所述关联擦除计数经配置以指示所述组件的被擦除次数；　 　将所述复数个组件中包括的若干组件组成第一组，其中将所述若干组件组成所述第一组包含选择所述复数个擦除组件中包括的擦除组件，其具有与所述复数个擦除组件相关联的所述擦除计数的最高关联擦除计数；和将与所述第一组相关联的擦除计数存储到大体位 于一表格内的存储器组件中，其中所述存储器组件与所述存储器系统相关联。

【技术特征摘要】
US 2002-10-28 10/281,6701.一种用于处理一存储器系统的一非易失性存储器中包括的组件的方法，所述方法包含获得与复数个组件相关联的擦除计数，其中所述复数个组件中包括的每个组件都具有一关联擦除计数，每个组件的所述关联擦除计数经配置以指示所述组件的被擦除次数；将所述复数个组件中包括的若干组件组成第一组，其中将所述若干组件组成所述第一组包含选择所述复数个擦除组件中包括的擦除组件，其具有与所述复数个擦除组件相关联的所述擦数计数的最高关联擦除计数；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存储器组件中，其中所述存储器组件与所述存储器系统相关联。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述若干组件分组包括比较与所述复数个组件相关联的所述擦除计数；和将组件的一预定数目识别为从所述复数个擦除组件中选择出的擦除组件的数目，所述擦除组件具有与所述复数个擦除组件相关联的所述擦除计数的最高关联擦除计数。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括获得一个与所述复数个组件相关联的平均擦除计数。4.根据权利要求3所述的方法，其中将所述若干组件分组包括将与所述复数个组件相关联的所述擦除计数与所述平均擦除计数进行比较；和将所述组件数目识别为从所述复数个擦除组件中选择出的组件的数目，其具有比所述平均擦除计数大出一预定余量的关联擦除计数。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括根据与每个组件相关联的所述擦除计数将所述第一组中的所述组件分类。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述第一组中的所述组件分类包括将所述表格内的所述擦除计数分类。7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括识别所述第一组中包括的一第一组件，所述第一组件具有与所述第一组相关联的最低擦除计数。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括解除所述第一组中与所述第一组件的关联；和使所述复数个组件的一第二组件与所述第一组相关联，其中与所述第二组件相关联的所述擦除计数高于与所述第一组件相关联的所述擦除计数。9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括计算一个与所述第一组相关联的平均擦除计数；判定与所述复数个组件中包括的第二擦除组件相关联的所述擦除计数何时大于所述平均擦除计数；当判定与所述第二组件相关联的所述擦除计数大于所述平均擦除计数时，解除所述第一组件与所述第一组的关联；和当判定与所述第二组件相关联的所述擦除计数大于所述平均擦除计数时，使所述第二组件与所述第一组相关联。10.根据权利要求9所述的方法，其中判定与复数个组件中包括的所述第二组件相关联的所述擦除计数何时大于所述平均擦除计数包括判定与所述第二组件相关联的擦除计数何时大于所述平均擦除计数的一预定百分比。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述非易失性存储器为闪存。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述复数个组件为区块，且所述第一组为一组最频繁擦除区块。13.根据权利要求12所述的方法，其中获得所述擦除计数包括从所述擦除计数区块获得所述擦除计数。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述闪存为NAND闪存。15.一种用于处理存储器系统的非易失性存储器中包括的组件的存储器管理系统，所述存储器管理系统包含用于获得与复数个组件相关联的擦除计数的编码装置，其中所述复数个组件中包括的每个组件都具有一关联擦除计数，每个组件的所述关联擦除计数经配置以指示所述组件的被擦除次数；用于将所述复数个组件中包括的若干擦除组件组成第一组的编码装置，其中将所述若干组件组成所述第一组包括选择所述复数个组件中包括的擦除组件，其具有与所述复数个擦除组件相关联的所述擦数计数的最高关联擦除计数；和用于将与所述第一组相关联的所述擦除计数存储为一存储器组件中数据结构的一部分的编码装置，所述存储器组件与所述存储器系统相关联。16.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其中用于将若干组件分组的所述编码装置包括用于比较与所述复数个组件相关联的所述擦除计数的编码装置；和用于将组件的一预定数目识别为从所述复数个组件中选择出的组件数目的编码装置，所述组件具有与所述复数个擦除组件相关联的所述擦除计数的最高关联擦除计数。17.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其进一步包括用于获得一个与所述复数个组件相关联的平均擦除计数的编码装置，其中用于将所述若干组件分组的所述编码装置包括用于将与所述复数个组件相关联的所述擦除计数与所述平均擦除计数进行比较的编码装置，和用于将所述擦除组件数目识别为从所述复数个组件中选择出的组件数目的编码装置，所述组件具有比所述平均擦除计数大出一预定余量的关联擦除计数。18.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其进一步包括用于根据与每个组件相关联的所述擦除计数将所述第一组中的所述组件分类的编码装置；用于识别所述第一组中包括的一第一组件的编码装置，所述第一组件具有与所述第一组相关联的最低擦除计数；用于解除所述第一组与所述第一组件的关联的编码装置；和用于使所述复数个组件的一第二擦除组件与所述第一组相关联的编码装置，其中与所述第二组件相关联的所述擦除计数高于与所述第一组件相关联的所述擦除计数。19.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其中所述非易失性存储器为闪存。20.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其中所述复数个组件为区块，且所述第一组为一最频繁擦除区块表。21.根据权利要求15所述的存储器管理系统，其中所述闪存为NAND闪存。22.一种存储器系统，其包含一第一存储器，所述第一存储器经配置以存储一个表格，所述表格经配置以包括与第一组擦除存储组件相关联的项，所述擦除存储组件具有大于与所述存储器系统相关联的平均擦除计数的关联擦除计数，所述第一组存储组件的每个存储组件的所述关联擦除计数器经配置以大体指示所述存储组件的被擦除次数；一第二存储器，所述第二存储器经配置以包括复数个擦除存储组件，所述复数个存储组件包括所述第一组存储组件，其中使用与所述复数个存储组...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特张，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]