压缩事件计数技术方法及系统技术方案

一个非挥发性闪速系统通过在发生多次事件时只更新一个压缩计数一次，来对该事件的发生，例如单个块被擦除和重写的次数，进行计数。一个随机或伪随机数生成器响应单个事件发生输出一个新的数字，当随机数生成器的输出与预定数字匹配时，更新压缩计数。随机数生成器响应单个事件生成预定数字的概率可作为某些其他因素的函数变化，其他因素可以是压缩计数的值，当其提供对于事件数的更有用的跟踪时。这些技术也可用于监控闪存系统或其他类型的电子系统中的其他类型的重现事件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及事件计数技术，特别涉及这种技术在半导体存储系统中的应用，尤其是在非挥发性闪速电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)中的应用。
技术介绍
闪速EEPROM系统具有广泛的应用，尤其是当它被封装在可移除地连接到主机系统的封闭卡中时。当前的商业存储卡格式包括个人计算机存储卡国际联合会(PCMCIA)，高密度闪存(CF)，多媒体卡(MMC)和安全数字(SD)。这些卡的一个供应商是SanDisk公司，即本申请的受让人。使用这些卡的主机系统包括个人计算机、笔记本计算机、手提计算设备、照相机、音频再现设备及类似的系统。闪速EEPROM系统还用作嵌入到主机系统中的大体积存储。这种非挥发性存储系统包括一个存储单元阵列、外围操作电路和一个系统控制器。控制器管理与主机系统的通信和存储单元阵列的操作，以存储和取出用户数据。存储单元分组成单元块，其中一个单元块就是可同时擦除的单元的最小的群组。在向一个或多个单元块写入数据前，这些单元块被擦除。用户数据通常分成段在主机和存储阵列间传输。一段用户数据可以是任何方便处理的量，最好小于或等于一个存储块的容量，通常等于标准磁盘驱动器扇区的大小，即512字节。在某种商业结构中，存储系统块的大小为存储一段用户数据以及附加数据，附加数据包括诸如下列信息存储在块中的用户数据的纠错码(ECC)，对块擦除和重新编程的次数计数，该存储单元块的缺陷以及其他物理信息，以及要加到块上的编程和/或擦除电压。这种类型的非挥发性存储系统的不同应用在下列美国专利和审理中的申请中说明，它们中的每一个在这里都被整个包括进来，作为参考，它们是专利号5172338、5602987、5315541、5200959、5270979、5428621、5663901、5532962、5430859和5712180，以及1997年8月7日提出申请的专利申请序列号08/910947和1999年6月30日提出申请的专利申请序列号09/343328。在另一种商业结构中，许多个存储用户数据的块的附加数据存储在其他块的表内。此附加数据包括对单个用户数据块被擦除和重新编程的次数的计数。这种系统的一个例子在2000年2月17日提出申请的美国专利申请序列号09/505555中有说明。还有另一种类型的非挥发性存储系统，其存储单元块大小更大，存储了多段用户数据。单个存储块经历的擦除/重编周期的次数(其“经历计数”)常常保持在闪存系统中，这是因为一个或多个原因。一个原因是为了判定块何时到达其寿命终点，以便在其因使用过度而失效前通过将其映射出系统用另一个块替换它。这在美国专利号5043940中有说明，该专利在这里被结合进来作为参考。当前的商业浮栅存储单元的寿命为几十万到一百万个擦除/重编周期，这通常比大多数应用中任何块在存储器的有用寿命期间循环的周期都要多。但是，其他更多重编的应用可达到这样的数字。跟踪块经历计数的另一个原因是为了改变不同块中的数据映射，以便在它们达到寿命终点前平衡其磨损，以作为延伸存储系统的寿命的一种方法。这种磨损均衡技术的例子在美国专利号6081447中说明，该专利这里被整个结合进来作为参考。保持块经历计数还有一个原因是能够调整编程和其他操作的电压，以考虑到随着擦除/重编周期的增加存储单元特征发生的变化。
技术实现思路
不是跟踪每个事件的发生，而只关注每次已经发生大量事件时。一个优点是表示已发生的事件数A的压缩的计数R比起每个事件都被计数时需要的更新频率更低。另一个优点是，在二进制计数系统中，保持表示大量事件数目A的计数R所需的比特数更少。保持压缩计数R的首选技术包括建立每次被监控的事件发生时压缩计数R会被更新的概率P。其结果是平均起来每发生1/P个实际事件更新压缩计数R一次。此概率最好选择为在实际允许的情况下尽可能与发生事件的系统的操作独立，以便使系统操作对压缩计数R的更新频率的影响最小。在这里所说明的特定例子中，此技术被用于监控某些作为操作电子系统的一部分发生的重复事件的次数。宜采用一个随机数生成器来判定何时更新事件数目的压缩计数R，实际中通常采用一个伪随机数生成器。事件发生时，最好是每次事件发生时，生成一个随机数。随机数之一宜被指定为引起压缩计数R更新的触发，其中更新可以通过顺次增加到下一个数字实现。平均起来，每N个事件发生一次更新，其中N是随机数生成器随着时间流逝可能生成的不同随机数的总数目。因此，不是对每次事件的发生计数，而是平均每N个事件更新压缩计数R一次，平均起来，该计数表示已发生的事件数的1/N。或者，换种方式来讲，任何一个事件发生会令压缩计数R更新的概率P为1/N。如果需要，R和N的积可给出已发生的实际事件A的数目，可能的误差容限与1/P成正比，即可能的误差随着N的增加而增加，因为P＝1/N。这些技术尤其应用在数字存储系统中。在上述专利技术背景中说明的非挥发性闪存系统的例子中，需要更新事件(如擦除/重编事件)的压缩计数R的频率减少，以便占用的存储器的其他操作的时间更少。这使得其他操作，如用户数据编程，发生得更快。存储每个块的计数所需的比特数也显著减少。另外，当不需要对每次事件发生计数时，存储器系统的操作复杂度也减少了。在此技术用于保持发生在闪存中的擦除和重编周期数的经历计数(有时称为“热”计数)的应用中，选择数字N为M的一小部分，其中M是存储器的预期寿命，这里存储器的预期寿命是根据存储单元面临进行效率非常低的操作或彻底失效的危险前可安全经历的擦除/重编周期的最大数目。虽然从产生的压缩计数R不能确切知道已发生的事件数目A，但其相对精确度却随着事件数目A的增长而增长，尤其是当接近存储块寿命M的末期时。经历计数所需要的存储空间的字节数可显著减少，因为存储器的寿命期间的最大压缩计数R为M除以N，而不像在每个擦除事件都被计数的情况中那样是M。由于对于多次擦除事件只发生一次压缩计数的更新，存储器的整体性能提高了。另外，闪存系统更易维护和调试。任何这样的事件中的某一个会引起压缩计数更新的概率P不需要在对存储器或其他电子系统的事件计数的整个期间保持相同，而是可以作为被监控的事件数目A的函数而变化。特别地，如果需要在实际计数A的值较小时，保持对闪存的擦除/重编事件的更精确的压缩计数R，则在操作开始时，概率P保持较高，并且在存储器的寿命期间随着实际计数A变大而降低。作为一个特殊例子，当压缩计数R被系统用于控制在特定块的编程和/或擦除时期加到其存储单元上的电压时，这一点是尤其有用的，因为这些电压在实际经历计数A较低时常常是变化的。此能力是在不必投入更多比特来存储单个块的压缩计数R的情况下提供的。本专利技术的其他方面、功能和优点包含在下列对特定代表性实施方式的说明中，这些说明应结合附图理解。附图说明图1是一个结合了本专利技术的事件监控的存储系统的示意性框图；图2是从概念上说明图1的存储系统对发生在其内的事件进行压缩计数的操作的框图；图3说明了图1的存储系统内的根据图2所示的技术的事件压缩计数的非挥发性存储的一种形式；图4说明了图1的存储系统内的根据图2所示的技术的事件压缩计数的非挥发性存储的另一种形式；图5是根据图2的图1的存储系统的操作的一个具体例子的流程图；图6是图5的示例操作使用的一个表； 图7显示了图5的例子中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个保持对在一个电子系统的操作期间反覆出现的事件的发生次数的压缩计数的方法，包括：响应所述系统事件的各次发生，判定另一个具有随机或伪随机发生概率Ｐ的事件是否发生，以及当该随机或伪随机发生的事件发生时，更新所述系统事件的发生次数的压缩 计数。

【技术特征摘要】
US 2000-9-14 09/662,0321.一个保持对在一个电子系统的操作期间反覆出现的事件的发生次数的压缩计数的方法，包括响应所述系统事件的各次发生，判定另一个具有随机或伪随机发生概率P的事件是否发生，以及当该随机或伪随机发生的事件发生时，更新所述系统事件的发生次数的压缩计数。2.一个保持对在一个电子系统的操作期间反覆出现的事件的发生次数的压缩计数的方法，包括在每次发生事件时生成一个随机数，判定生成的伪随机数何时与至少一个预定的值匹配，以及响应生成的随机数与所述至少一个预定值之间的匹配，更新电子系统内的所述事件发生次数的压缩计数。3.权利要求2的方法，其中所述至少一个预定值是可能生成的N个不同的随机数值中的一个，电子系统中允许事件发生的最大期望次数为M，以及压缩计数至少可保持至达到等于M除以N的数值。4.权利要求2的方法，进一步包括在电子系统初始化时用一个第二随机数生成器生成的数字作为随机数生成器的种子。5.权利要求2的方法，其中判定生成的随机数何时与所述的至少一个预定值匹配考虑到了已经发生的所述事件的累积次数，以便随着所述事件的累积...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼玛莫克莱斯，
申请(专利权)人：三因迪斯克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]