通过使用关于所存储数据的质量的信息来增加错误校正码的效率和操作多电平存储系统技术方案

通过不同方法来评估存储在存储系统中的数据的质量，并且根据评估得的质量来操作此存储系统。可在Ｉ－ｃａｄ操作期间评估数据质量（ａ）。随后使用错误校正码（ａ）时可利用此质量指示来更有效率地检测和重构数据。或者，可构造关于数据质量的统计资料，并以修改的方式使数字数据值相关联以防止数据破坏。在两种情况下，皆可根据经适当选择的进度更有效率地（归因于由质量指示所提供的知识）特定地对质量不良的数据实施校正行为。这些方法特别适用于由多电平存储单元构成的高密度存储系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管理数据的方法，更具体的说，涉及一种通过利用关于数据质量的指示来增加错误校正码的效能和操作存储系统。
技术介绍
通过减小个别存储单元的尺寸，减小单元间的间隔并在每个单元中使用若干信号电平来存储更多数据，使得数据存储密度不断增加。减小尺寸使这些单元更易受到外部扰动的影响；减小单元间的间隔会在单元间引入有害的干扰；而多电平数据存储使得从优选范围的偏差更有可能造成对数据的错读。增加存储密度的所有这些不利的副作用使得数据更有可能遭到破坏。重构被破坏数据的传统方式包括应用错误校正码(ECC)。简单的错误校正码存储额外的奇偶校验位，其收集了当数据被写入存储系统时字的各个位之和的奇偶性。如果在存储期间这些数据遭到破坏，各个位之和的奇偶性可能改变。当从存储系统读取这些数据时，通过ECC再一次计算出字的各个位之和的奇偶性。由于数据破坏，计算出的奇偶性可能与奇偶校验位的内容不匹配，因而ECC可检测出破坏。现今使用了更高级的错误校正码。但基本概念保持不变当将数据写入存储系统时，ECC计算某些关于数据的概要信息。接着将此概要信息存储于额外的位中。在读出期间，再一次通过ECC计算概要信息，且将结果与存储在额外的位中的结果相比较。如果这两者不一致，则数据在存储期间或存储系统的操作期间遭到了破坏。ECC可具有至少两个功能错误检测和错误校正。后一功能通常更困难。一个早期的例子是(7，4)汉明码(Hamming code)，其有能力于每个字中检测两个错误，但仅在这些字含有单个错误时可以对其加以校正。当今更高级的ECC可在每个字中校正一个以上的错误。但是即使对于高级的ECC，如果每个字中有超过2或3个随机错误，那么重构数据在计算上将变得愈加复杂。一般做法是在不正确恢复的概率为某可接受的小数值时恢复数据。但是，随着错误数增加，可靠的数据恢复的概率也迅速减小，或者用于额外硬件与/或性能方面的相关成本变得惊人的高。因此，需要可在当今的存储系统中增加错误校正码效能的辅助方法。在美国专利第5,657,332号和第6,049,899号(两者皆颁予D.Auclair等人)中已详细描述了一些辅助方法，两案之全文以引用的方式并入本文中。这些专利发展了软件错误处理的概念。在半导体存储装置(包括EEPROM系统)中，数据可由特定门电路的电压来表示。通常，不同的数字数据存储值由截然分开的电压电平来表示。如果在读取操作期间，因为某种原因，电压电平从其优选范围偏移了与电平间隔相当的量，那么错误可由ECC检测到。许多错误逐渐显现出来。存储单元电压可因许多原因而漂移离开优选范围。这些原因包括外部扰动(例如作业环境的变化)以及内部影响(诸如在写入临近存储单元期间产生的干扰)。上文提及的专利技术描述了多种方法，其用于甚至在电压偏移导致实际的ECC检测到的错误之前定期监视存储单元阵列的数据。在监视操作发现电压已开始从优选电压范围发生偏移后，可执行不同校正行为。一种可能的校正行为是“擦洗”此阵列。擦洗可包括将错误存储单元的整个区段写入此阵列的不同区段中。近来，数据存储密度已通过实施多电平存储机制而得以进一步增大，在此机制中单个存储单元不仅存储二进制的“0”和“1”，还存储若干更多电平。通常将电平数选择为4、8或16。在颁予D.Guterman等人的美国专利第6,222,762 B1号和颁予D.Guterman等人的美国专利第6,275,419 B1号中已描述了此等多电平存储系统，此等案之全文以引用的方式并入本文中。在此等多电平系统中，可在相同的总电压范围内区分4、8或16个电压电平。相应地，电压电平的间隔减小，且越来越小的电压偏移可引起错误。因此，需要可增强错误校正码在高密度的多电平存储单元阵列中检测并重构遭破坏数据的能力的辅助方法。
技术实现思路
简要地说，通过不同过程来评估存储于存储系统中的数据的质量，且根据评估得的质量来操作此存储系统。可在读取操作期间评估数据质量。随后应用错误校正码(ECC)时可利用这些质量指示来更有效率地检测和校正数据。或者，可构造关于数据质量的统计资料并修改数据的数字表示以减少数据破坏。在两种情况下皆可特定地对质量不良的数据实施校正行为，且(在质量指示的辅助下)其具有提高的效率。这些方法可特别适用于由多电平单元构造而成的高密度存储系统。根据本专利技术的一个方面，可在从一阵列(诸如EEPROM单元的阵列)中的存储单元读取数据存储值期间进行数据质量评估。可以高于数据的最终用户所需的精度进行读取。例如，原定将数据存储于4个位中的数据存储值可以7位精度来读取。接着可将数据存储值的较高精度的读出转换成用户所需的较低精度的数字数据值加上对数据质量的相关指示。如果错误校正码检测到遭破坏的数字数据值，则其将能够利用这些相关质量指示更有效地重构遭破坏的数字数据值数据。例如，如果ECC发现了一遭破坏的数字数据值且相关质量指示显示相应的数据存储值在一优选范围以上，则很有可能此数据存储值从相邻优选范围向下漂移，此相邻优选范围属于高1的数字数据值。本专利技术的实施例将此质量指示中继到ECC，ECC接着可校正遭破坏的数字数据值，在此实例中为将其指向那高1的数字数据值。根据本专利技术的另一方面，即使ECC未指示错误，亦可形成关于数据质量评估的统计资料。可构造关于各区段中多少数据存储电平以多少量进行漂移的分布。在其中此分布显示出系统偏移的区段中，可将数字数据值到数据存储值的指定偏移一相应的量以补偿此系统偏移。在其中分布增加得更宽的区段中，根据此增宽的严重程度，可调度校正行为或可响应执行(perform inresponse)校正行为。这些校正行为可包括具有高或低优先级的重写错误数据或整个相应区段。根据本专利技术的另一方面，可在各区段内计数由ECC检测到的错误。取决于每区段的错误数，可实施具有高或低优先级的不同类型的校正行为。附图说明图1说明一存储系统，其包括一存储单元阵列。图2A和2B说明用于表示数据存储值的不同实施例。图2C说明用于将质量指示与数字数据值相关联的实施例。图3说明一使用质量指示来恢复数据的实例。图4A-C说明在一数据区段内的数据存储值的不同分布。图5说明基于数据区段质量指示的统计资料来操作存储系统的流程图。图6说明基于数据区段中的错误数来操作存储系统的流程图。具体实施例方式当从存储系统(诸如存储单元阵列)读取数据时，其可因多种原因而包含错误。通过应用(例如)错误校正码(ECC)可校正这些错误。通过产生关于数据质量的指示且结合关于数据质量的指示来应用错误校正码，可增强错误校正码的效率。而且，即使ECC不指示有错误，亦可基于质量指示来操作存储系统。本专利技术可实行于任何种类的存储器或存储系统中，诸如(例如)，随机存取存储器、非易失性存储器或快速存储器、磁碟或光碟。存储系统可用两电平或多电平机制来表示数据。作为实例，首先将描述一存储单元阵列，接着将论述用于提高错误校正码的效率的不同方法。图1展示一包括存储元件阵列的存储系统的方块图。大量可个别编址的存储单元排列于由多行和多列组成的常规阵列11中。个别存储单元可由位线、配置于字线中的选择门和导引门来控制。本文中将位线指定为沿阵列11的列延伸，且将字线指定为沿阵列11的行延伸。位线单元13可包括一位线解码器、多个存储元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作一存储系统的方法，其包含：从所述存储系统读取数据存储值和错误校正数据；通过数字数据值和相关的质量指示来表示所述个别的读取数据存储值；和将一错误校正码与质量指示相结合应用于表示了从存储系统读取的数据存储值的数字 数据值。

【技术特征摘要】
US 2002-5-20 10/152,1371.一种操作一存储系统的方法，其包含从所述存储系统读取数据存储值和错误校正数据；通过数字数据值和相关的质量指示来表示所述个别的读取数据存储值；和将一错误校正码与质量指示相结合应用于表示了从存储系统读取的数据存储值的数字数据值。2.如权利要求1所述的方法，其中从复数个非易失性存储单元平行地执行数据存储值的读取。3.如权利要求1所述的方法，其中表示所述个别的读取数据存储值包括根据数据存储值所处在的定义非重叠存储值区间产生数字数据值，其中所述个别存储值区间包括一中心优选范围和邻接于其的至少一个周边范围。4.如权利要求1所述的方法，其中通过相关的质量指示来表示所述个别的读取数据存储值包括产生相关的质量指示，以指示所述数据存储值是处于其所在的所述存储值区间的所述优选范围中还是处于其所在的所述存储值区间的所述邻接范围中，藉此当所述数据存储值处于所述优选范围内时指示出质量良好数据，以及当所述数据存储值处于所述邻接范围内时指示出质量不良数据。5.如权利要求4所述的方法，其中所述个别存储值区间包括所述中心优选范围和邻接在所述优选范围每一侧的一个周边范围，且另外其中产生所述相关的质量指示包括产生一指示，其指示当一质量不良指示与所述数据存储值相关联时所述数据存储值处在所述周边范围中的哪些范围中。6.如权利要求5所述的方法，其中产生一指示了所述数据存储值处在所述周边范围中的哪些范围中的指示包括当所述数据存储值处在从上方邻接于所述中心优选范围的所述周边范围中时，指示高位异常数据；和当所述数据存储值处在从下方邻接于所述中心优选范围的所述周边范围中时，指示低位异常数据。7.如权利要求6所述的方法，其中通过数字数据值和相关的质量指示来表示所述个别数据存储值包括通过所述相关的数字数据值，通过其相关的质量良好或质量不良指示的一数字表示和通过其相关的低位异常或高位异常指示的一数字表示来表示所述个别数据存储值。8.如权利要求7所述的方法，其中将一错误校正码应用于所述数字数据值包括当所应用的错误校正码能够重构至少一个遭破坏的数字数据值时，通过应用所述错误校正码来重构所述至少一个遭破坏的数字数据值，藉此所述至少一个遭破坏的数字数据值已由所述错误校正码检测到；和当所应用的错误校正码不能够重构至少一个遭破坏的数字数据值时，通过将所述错误校正码与所述相关的质量指示结合应用来重构所述至少一个遭破坏的数字数据值，藉此所述至少一个遭破坏的数字数据值已由所述错误校正码检测到。9.如权利要求8所述的方法，其中重构至少一个遭破坏的数字数据值包括使用一相关的质量不良指示来修改至少一个数字数据值。10.如权利要求9所述的方法，其中修改至少一个数字数据值包括根据所述相关指示修改至少一个数字数据值，该相关指示指示了对应的数据存储值处在所述周边范围中的哪个范围中，藉此当指示高位异常时增大所述至少一个数字数据值而当指示低位异常时减小所述至少一个数字数据值。11.如权利要求10所述的方法，其中将所述错误校正码与所述相关质量指示结合应用包括根据所述相关质量指示修改至少一个数字数据值；和重复修改至少一个数字数据值的行为直到所述错误校正码能够校正所述数字数据值。12.一种操作一存储系统的方法，其包含从所述存储系统读取复数个数据存储值；通过数字数据值和相关的质量指示来表示所述个别的读取数据存储值；构造一与所述复数个数据存储值相关联的复数个质量指示的统计资料；和利用相关的质量指示的所述统计资料来操作所述存储系统。13.如权利要求12所述的方法，其中从复数个非易失性存储单元平行地执行所述数据存储值的读取。14.如权利要求12所述的方法，其中表示所述个别的读取数据存储值包括根据所述数据存储值所处在的定义非重叠存储值区间产生数字数据值，其中所述个别存储值区间由分离点分开；和根据所述数据存储值处在所述存储值区间中的位置产生所述相关的质量指示。15.如权利要求14所述的方法，其中利用复数个相关质量指示的所述统计资料来操作所述存储系统包括根据复数个相关质量指示的所述统计资料来修改所述分离点。16.如权利要求15所述的方法，其中构造复数个相关质量指示的一统计资料包括确立处在存储值区间的个别子区间中的数据存储值的数目，其中所述个别存储值区间包括复数个非重叠子区间；和识别分离间隙作为所述一个或多个子区间，其中数据存储值的数目小于一预定值。17.如权利要求16所述的方法，其中根据所述复数个相关质量指示的所述统计资料来修改所述分离点包括修改至少一个分离点，使其处于一相应的分离间隙中。18.一种操作一存储系统的方法，其包含从所述存储系统读取数据存储值；通过数字数据值和相关质量指示来表示所述个别的读取数据存储值；分类所积累的与复数个存储单元的所述数据存储值相关联的质量指示；和利用对所积累的质量指示的所述分类来操作所述存储系统。19.如权利要求18所述的方法，其中从非易失性存储单元平行地执行所述数据存储值的读取。20.如权利要求18所述的方法，其中表示所述个别的读取数据存储值包括根据所述数据存储值所处在的定义非重叠存储值区...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔C古特曼，斯蒂芬J格罗斯，杰弗里S冈沃尔，
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]