非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法
2023-05-30 14:30:11 1
專利名稱：：非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法
技術領域：
：本發明涉及一種非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法，且特別涉及一種能夠在非易失性存儲器存儲裝置斷電時將緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊的非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法。
背景技術：
：數字相機、手機與MP3在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對存儲介質的需求也急速增加。由於非易失性存儲器具有數據非揮發性、省電、體積小與無機械結構等的特性，適合可攜式應用，最適合使用於這類可攜式由電池供電的產品上。隨身碟就是一種以NAND快閃記憶體(FlashMemory)作為存儲介質的存儲裝置。例如，通過通用串行總線(UniversalSerialBus，USB)，使用者輕易地將隨身碟插拔於主機，以進行數字數據的傳遞。由於寫入數據至快閃記憶體的速度遠低於與主機連接的USB的傳輸速度，因此，一般來說，緩衝存儲器會被配置在非易失性存儲器存儲裝置中，以暫存來自於主機的數據。特別是，當主機下達寫入指令與欲寫入的數據給非易失性存儲器存儲裝置時，存儲器控制電路(亦稱為存儲器控制器)會在將數據暫存於緩衝存儲器後即將指示已完成寫入指令的訊息回復給主機，以使主機能夠繼續執行下一個運作，由此提升運作效率。然而，由於隨身碟是通過USB操作於主機所提供的電源，因此，倘若在緩衝存儲器中仍存有數據的情況下使用者將隨身碟從主機中拔除時，暫存於緩衝存儲器中的數據將會遺失。基此，如何在非易失性存儲器存儲裝置斷電時將暫存於緩衝存儲器中的數據寫入至快閃記憶體中，是此領域技術人員所致力的課題。
發明內容本發明提供一種存儲器存儲系統、存儲器控制器與數據存儲方法，其能夠在斷電時將暫存於緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊中。本發明範例實施例提出一種非易失性存儲器存儲裝置，其包括連接器、儲能電路、電源轉換與供應電路、非易失性存儲器模塊、存儲器控制器與緩衝存儲器。連接器用以電性連接至主機系統。儲能電路用以接收輸入電壓並且提供輸出電壓。電源轉換與供應電路電性連接儲能電路並且用以將輸出電壓轉換成第一電壓與第二電壓。非易失性存儲器模塊電性連接電源轉換與供應電路並且操作於第一電壓。存儲器控制器電性連接連接器、儲能電路與電源轉換與供應電路並且操作於第二電壓。緩衝存儲器用以暫存數據。存儲器控制器用以在接收到信號時將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊，其中此信號為用以指示上述輸入電壓在一段預設時間內持續小於預設電壓的檢測信號或為用以指示連接器的非激活(inactive)狀態的檢測信號或為從主機系統中所接收的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號。本發明範例實施例提出一種存儲器控制器，其包括主機接口、存儲器接口、存儲器管理電路與緩衝存儲器。主機接口用以電性連接至主機系統。存儲器接口用以電性連接至非易失性存儲器模塊。存儲器管理電路電性連接主機接口與存儲器接口。緩衝存儲器電性連接存儲器管理電路並且用以暫存來自於主機系統的數據。存儲器管理電路用以在接收到信號時將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊。此外，其中存儲器管理電路還用以開啟包括在儲能電路中的開關。本發明範例實施例提出一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中。此數據存儲方法包括判斷來自於主機系統的輸入電壓是否在預設時間內持續小於預設電壓；以及當來自於主機系統的輸入電壓在預設時間內持續小於預設電壓時，將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊。本發明範例實施例提出一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中。此數據存儲方法包括判斷是否檢測到連接器的非激活狀態；以及當檢測到連接器的非激活狀態時，將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊。本發明範例實施例提出一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中。此數據存儲方法包括判斷是否從主機系統中接收到暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號；以及當從主機系統中接收到暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號時，將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊。基於上述，本發明範例實施例的存儲器存儲系統、存儲器控制器與數據存儲方法能夠在非易失性存儲器存儲裝置斷電時將暫存於緩衝存儲器中的數據寫入至快閃記憶體中。為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。圖IA是根據本發明範例實施例繪示的主機系統與非易失性存儲器存儲裝置。圖IB是根據本發明範例實施例所繪示的計算機、輸入/輸出裝置與非易失性存儲器存儲裝置的示意圖。圖IC是根據本發明另一範例實施例所繪示的主機系統與非易失性存儲器存儲裝置的示意圖。圖2是繪示圖IA所示的非易失性存儲器存儲裝置的概要方塊圖。圖3是根據本發明範例實施例所繪示的存儲器控制器的概要方塊圖。圖4與圖5是根據本發明範例實施例所繪示的管理存儲器模塊的範例示意圖。圖6圖8是根據本發明範例實施例所繪示的寫入數據至非易失性存儲器模塊的範例。圖9是根據本發明範例實施例所繪示的儲能電路的示意圖。圖10是根據本發明範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。圖11是根據本發明另一範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。圖12是根據本發明另一範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。主要元件符號說明1000主機系統1100:計算機1102:微處理器1104:隨機存取存儲器1106:輸入/輸出裝置IlO8:系統總線1110:數據傳輸接口1202:滑鼠1204鍵盤1206顯示器1208印表機1212:隨身碟1214存儲卡1216:固態硬碟1310數字相機1312=SD卡1314:MMC卡1316記憶棒1318:CF卡1320嵌入式存儲裝置100非易失性存儲器存儲裝置102連接器104存儲器控制器106非易失性存儲器模塊108儲能電路110電源轉換與供應電路202:存儲器管理電路204:主機接口206:存儲器接口208緩衝存儲器210錯誤檢查與校正電路304(0)304(R)物理區塊402數據區404:備用區406系統區408取代區510(0)510(H)邏輯區塊Vin:輸入電壓Vout:輸出電壓D二極體Rl第一電阻R2:第二電阻S開關C電容組GND接地端具體實施例方式一般而言，非易失性存儲器存儲裝置(亦稱，非易失性存儲器存儲系統)包括非易失性存儲器模塊與存儲器控制器(亦稱，存儲器控制電路)。通常非易失性存儲器存儲裝置是與主機系統一起使用，以使主機系統可將數據寫入至非易失性存儲器存儲裝置或從非易失性存儲器存儲裝置中讀取數據。圖IA是根據本發明範例實施例所繪示的主機系統與非易失性存儲器存儲裝置。請參照圖1A，主機系統1000—般包括計算機1100與輸入/輸出(input/output，I/O)裝置1106。計算機1100包括微處理器1102、隨機存取存儲器(randomaccessmemory,RAM)1104、系統總線1108與數據傳輸接口1110。輸入/輸出裝置1106包括如圖IB的滑鼠1202、鍵盤1204、顯示器1206與印表機1208。必須了解的是，圖IB所示的裝置非限制輸入/輸出裝置1106，輸入/輸出裝置1106可還包括其他裝置。在本發明實施例中，非易失性存儲器存儲裝置100是通過數據傳輸接口1110與主機系統1000的其他元件電性連接。通過微處理器1102、隨機存取存儲器1104與輸入/輸出裝置1106的運作可將數據寫入至非易失性存儲器存儲裝置100或從非易失性存儲器存儲裝置100中讀取數據。例如，非易失性存儲器存儲裝置100可以是如圖IB所示的隨身碟1212、存儲卡1214或固態硬碟(SolidStateDrive，SSD)1216等的非易失性存儲器存儲裝置。一般而言，主機系統1000可實質地為可存儲數據的任意系統。雖然在本範例實施例中，主機系統1000是以計算機系統來作說明，然而，在本發明另一範例實施例中主機系統1000可以是數字相機、攝像機、通信裝置、音頻播放器或視頻播放器等系統。例如，在主機系統為數字相機(攝像機)1310時，非易失性存儲器存儲裝置100則為其所使用的SD卡1312、MMC卡1314、記憶棒(memorystick)1316、CF卡1318或嵌入式存儲裝置1320(如圖IC所示)。嵌入式存儲裝置1320包括嵌入式多媒體卡(EmbeddedMMC,eMMC)。值得一提的是，嵌入式多媒體卡是直接電性連接於主機系統的基板上。圖2是繪示圖IA所示的非易失性存儲器存儲裝置的概要方塊圖。請參照圖2，非易失性存儲器存儲裝置100包括連接器102、存儲器控制器104、非易失性存儲器模塊106、儲能電路108以及電源轉換與供應電路110。連接器102電性連接至存儲器控制器104，並且用以電性連接至主機系統1000。也就是說，非易失性存儲器存儲裝置100是通過連接器102與主機系統1000上的對應連接埠相連。在本範例實施例中，連接器102為通用串行總線(UniversalSerialBus,USB)連接器。然而，必須了解的是，本發明不限於此，在本發明另一範例實施例中，連接器102也可以是電氣和電子工程師協會(InstituteofElectricalandElectronicEngineers,IEEE)1394連接器、高速外圍零件連接接口(PeripheralComponentInterconnectExpress,PCIExpress)連接器、串先進附件(SerialAdvancedTechnologyAttachment,SATA)連接器、安全數字(SecureDigital,SD)接口連接器、記憶棒(MemoryStick,MS)接口連接器、多媒體存儲卡(MultiMediaCard,MMC)接口連接器、小型快閃(CompactFlash,CF)接口連接器、整合式驅動電子接口(IntegratedDeviceElectronics,IDE)連接器或其他適合的連接器。存儲器控制器104用以執行以硬體形式或固件形式實作的多個邏輯門或控制指令，並且根據主機系統1000的指令在非易失性存儲器模塊106中進行數據的寫入、讀取與擦除等運作。特別是，存儲器控制器104會執行本範例實施例的數據存儲方法與存儲器管理方法來對非易失性存儲器模塊106中進行數據的寫入、讀取、擦除以及區塊管理等運作。根據本發明範例實施例的數據存儲方法與存儲器管理方法將於以下配合附圖作詳細說明。非易失性存儲器模塊106是電性連接至存儲器控制器104，並且用以存儲主機系統1000所寫入的數據。非易失性存儲器模塊106包括多個物理區塊。各物理區塊分別具有多個頁面，其中屬于于同一個物理區塊的物理頁面可被獨立地寫入且被同時地擦除。更詳細來說，物理區塊為擦除的最小單位。亦即，每一物理區塊含有最小數目之一併被擦除的記憶胞。物理頁面為可編程的最小單元。即，物理頁面為寫入數據的最小單元。每一物理頁面通常包括數據位區與冗餘位區。數據位區用以存儲使用者的數據，而冗餘位區用以存儲系統的數據(例如，錯誤檢查與校正碼)。數據位區與冗餘位區的配置為此領域技術人員所知的一般知識，在此不詳細描述。在本範例實施中，非易失性存儲器模塊106為多層記憶胞(MultiLevelCell，MLC)NAND快閃記憶體模塊。然而，本發明不限於此，非易失性存儲器模塊106也可是單層記憶胞(SingleLevelCell,SLC)NAND快閃記憶體模塊、其他快閃記憶體模塊或其他具有相同特性的存儲器模塊。儲能電路108電性連接至存儲器控制器104。在本範例實施例中，非易失性存儲器存儲裝置100運作所需的電源是通過連接器102由主機系統1000所提供。在此，儲能電路108用以通過連接器102從主機系統1000中接收輸入電壓並且提供輸出電壓，以供應給非易失性存儲器存儲裝置100的存儲器控制器104與非易失性存儲器模塊106。特別是，在本範例實施例中，儲能電路108還用以存儲一備用電能，並且當主機系統1000中斷供電時，儲能電路108會提供此備用電能作為輸出電壓，以供應給存儲器控制器104與非易失性存儲器模塊106作為短暫運作之用。電源轉換與供應電路110電性連接至儲能電路108並且用以控制非易失性存儲器存儲裝置100的電源。具體來說，電源轉換與供應電路110會將所接收到的電壓(即，儲能電路108所提供的輸出電壓)轉換為第一電壓與第二電壓，將第一電壓提供給非易失性存儲器模塊106，並且將第二電壓提供給存儲器控制器104。圖3是根據本發明範例實施例所繪示的存儲器控制器的概要方塊圖。請參照圖3，存儲器控制器104包括存儲器管理電路202、主機接口204、存儲器接口206與緩衝存儲器208。存儲器管理電路202用以控制存儲器控制器104的整體運作，以進行數據的寫入、讀取、擦除等運作。例如，存儲器管理電路202具有多個控制指令，並且在可攜式非易失性存儲器存儲裝置100運作時，這些控制指令會被執行以根據本範例實施例的數據存儲方法與存儲器管理方法。例如，在本範例實施例中，存儲器管理電路202的控制指令是以固件形式來實作。例如，存儲器管理電路202具有微處理器單元(未繪示)與只讀存儲器(未繪示)，並且這些控制指令是被燒錄至此只讀存儲器中。當可攜式非易失性存儲器存儲裝置100運作時，這些控制指令會由微處理器單元來執行以完成根據本發明實施例的數據存儲方法與存儲器管理方法。在本發明另一範例實施例中，存儲器管理電路202的控制指令也可以程序代碼形式存儲於非易失性存儲器模塊106的特定區域(例如，存儲器模塊中專用於存放系統數據的系統區)中。此外，存儲器管理電路202具有微處理器單元(未繪示)、只讀存儲器(未繪示)及隨機存取存儲器(未繪示)。特別是，此只讀存儲器具有驅動代碼段，並且當存儲器控制器104被致能時，微處理器單元會先執行此驅動代碼段來將存儲於非易失性存儲器模塊106中的控制指令載入至存儲器管理電路202的隨機存取存儲器中。之後，微處理器單元會運轉這些控制指令以執行本發明範例實施例的數據存儲方法與存儲器管理方法。此夕卜，在本發明另一範例實施例中，存儲器管理電路202的控制指令也可以一硬體形式來實作。主機接口204是電性連接至存儲器管理電路202並且用以接收與識別主機系統1000所傳送的指令與數據。也就是說，主機系統1000所傳送的指令與數據會通過主機接口204來傳送至存儲器管理電路202。在本範例實施例中，主機接口204是對應連接器102為USB接口。然而，必須了解的是本發明不限於此，主機接口204也可以是PATA接口、IEEE1394接口、PCIExpress接口、SD接口、MS接口、MMC接口、CF接口、SATA接口、IDE接口或其他適合的數據傳輸接口。存儲器接口206是電性連接至存儲器管理電路202並且用以存取非易失性存儲器模塊106。也就是說，欲寫入至非易失性存儲器模塊106的數據會經由存儲器接口206轉換為非易失性存儲器模塊106所能接受的格式。緩衝存儲器208是電性連接至存儲器管理電路202並且用以暫存來自於主機系統1000的數據與指令或來自於非易失性存儲器模塊106的數據。在此，緩衝存儲器208為靜態隨機存取存儲器(StaticRandom-AccessMemory,SRAM)。然而，必須了解的是，本發明不限於此，在另一範例實施例中，緩衝存儲器208也可是動態隨機存取存儲器(DynamicRandomAccessMemory,DRAM)或其他適合的存儲器。此外，在本範例另一實施例中，緩衝存儲器208也可獨立於存儲器控制器104來配置。也就是說，緩衝存儲器208可配置在存儲器控制器104的外部，並且通過總線與存儲器控制器104電性連接。在本發明一範例實施例中，存儲器控制器104還包括錯誤檢查與校正電路210。錯誤檢查與校正電路210是電性連接至存儲器管理電路202並且用以執行錯誤檢查與校正程序以確保數據的正確性。例如，當存儲器管理電路202從主機系統1000中接收到寫入指令時，錯誤檢查與校正電路210會為對應此寫入指令的數據產生對應的錯誤檢查與校正碼(ErrorCheckingandCorrectingCode,ECCCode)，並且存儲器管理電路202會將對應此寫入指令的數據與對應的錯誤檢查與校正碼寫入至非易失性存儲器模塊106中。之後，當存儲器管理電路202從非易失性存儲器模塊106中讀取數據時會同時讀取此數據對應的錯誤檢查與校正碼，並且錯誤檢查與校正電路210會依據此錯誤檢查與校正碼對所讀取的數據執行錯誤檢查與校正程序。圖4與圖5是根據本發明範例實施例所繪示的管理存儲器模塊的範例示意圖。必須了解的是，在此描述非易失性存儲器模塊106的物理區塊的運作時，以「提取」、「交換」、「分組」、「輪替」等詞來操作物理區塊是邏輯上的概念。也就是說，存儲器模塊106的物理區塊的實際位置並未更動，而是邏輯上對非易失性存儲器模塊106的物理區塊進行操作。請參照圖4，存儲器管理電路202會將非易失性存儲器模塊106的物理區塊304(0)304(R)邏輯地分組為數據區402、備用區404、系統區406與取代區408。數據區402與備用區404的物理區塊是用以存儲來自於主機系統1000的數據。具體來說，數據區402是已存儲數據的物理區塊，而備用區404的物理區塊是用以替換數據區402的物理區塊。因此，備用區404的物理區塊為空或可使用的物理區塊，即無記錄數據或標記為已沒用的無效數據。也就是說，在備用區中的物理區塊已被執行擦除運作，或者當備用區中的物理區塊被提取用於存儲數據之前所提取的物理區塊會被執行擦除運作。因此，備用區的物理區塊為可被使用的物理區塊。邏輯上屬於系統區406的物理區塊是用以記錄系統數據，其中此系統數據包括關於存儲器晶片的製造商與型號、存儲器晶片的物理區塊數、每一物理區塊的物理頁面數等。邏輯上屬於取代區408中的物理區塊是替代物理區塊。例如，非易失性存儲器模塊106於出廠時會預留4%的物理區塊作為更換使用。也就是說，當數據區402、備用區404與系統區406中的物理區塊損毀時，預留於取代區408中的物理區塊是用以取代損壞的物理區塊(即，壞物理區塊(badblock))。因此，倘若取代區408中仍存有正常的物理區塊且發生物理區塊損毀時，存儲器管理電路202會從取代區408中提取正常的物理區塊來更換損毀的物理區塊。倘若取代區408中無正常的物理區塊且發生物理區塊損毀時，則存儲器管理電路202會將整個非易失性存儲器存儲裝置100宣告為寫入保護(writeprotect)狀態，而無法再寫入數據。特別是，數據區402、備用區404、系統區406與取代區408的物理區塊的數量會依據不同的存儲器規格而有所不同。此外，必須了解的是，在非易失性存儲器存儲裝置100的運作中，物理區塊關聯至數據區402、備用區404、系統區406與取代區408的分組關係會動態地變動。例如，當備用區中的物理區塊損壞而被取代區的物理區塊取代時，則原本取代區的物理區塊會被關聯至備用區。請參照圖5，如上所述，數據區402與備用區404的物理區塊是以輪替方式來存儲主機系統1000所寫入的數據。在本範例實施例中，存儲器管理電路202會配置邏輯地址給主機系統1000以利於在以上述輪替方式來存儲數據的物理區塊中進行數據存取。特別是，存儲器管理電路202會將所提供的邏輯地址分組為邏輯區塊510(0)510(H)，並且將邏輯區塊510(0)510(H)映射至數據區402的物理區塊。例如，當非易失性存儲器存儲裝置100被主機系統1000的作業系統以文件系統(例如，FAT32)格式化時，邏輯區塊510(0)510(H)分別地映射至數據區402的物理區塊304(0)304(D)。也就是說，一個邏輯區塊會映射數據區402中的一個物理區塊。在此，存儲器管理電路202會建立邏輯區塊-物理區塊映射表(logicalblock-physicalblockmappingtable)，以記錄邏輯區塊與物理區塊之間的映射關係。11圖6圖8是根據本發明範例實施例所繪示的寫入數據至非易失性存儲器模塊的範例。請同時參照圖6圖8，例如，在邏輯區塊510(0)是映射至物理區塊304(0)的映射狀態下，當存儲器控制器104從主機系統1000中接收到寫入指令而欲寫入數據至屬於邏輯區塊510(0)的邏輯地址時，存儲器管理電路202會依據邏輯區塊-物理區塊映射表識別邏輯區塊510(0)目前是映射至物理區塊304(0)並且從備用區404中提取物理區塊304(D+1)作為替換物理區塊來輪替物理區塊304(0)。然而，當存儲器管理電路202將新數據寫入至物理區塊304(D+1)的同時，存儲器管理電路202不會立刻將物理區塊304(0)中的所有有效數據搬移至物理區塊304(D+1)而擦除物理區塊304(0)。具體來說，存儲器管理電路202會將物理區塊304(0)中欲寫入物理頁面之前的有效數據(即，物理區塊304(0)的第0物理頁面與第1物理頁面中的數據)複製至物理區塊304(D+1)的第0物理頁面與第1物理頁面中(如圖6所示)，並且將新數據寫入至物理區塊304(D+1)的第2物理頁面與第3物理頁面中(如圖7所示)。此時，存儲器管理電路202即完成寫入的運作。因為物理區塊304(0)中的有效數據有可能在下個操作(例如，寫入指令)中變成無效，因此立刻將物理區塊304(0)中的有效數據搬移至物理區塊304(D+1)可能會造成無謂的搬移。此夕卜，數據必須依序地寫入至物理區塊內的物理頁面，因此，存儲器管理電路202僅會先搬移欲寫入物理頁面之前的有效數據。在本範例實施例中，暫時地維持此等母子暫態關係(即，物理區塊304(0)與物理區塊304(D+1))的運作稱為開啟(open)母子區塊，並且原物理區塊稱為母物理區塊而替換物理區塊稱為子物理區塊。之後，當需要將物理區塊304(0)與物理區塊304(D+1)的內容真正合併時，存儲器管理電路202才會將物理區塊304(0)與物理區塊304(D+1)的數據整並至一個物理區塊，由此提升物理區塊的使用效率。在此，合併母子區塊的運作稱為關閉(close)母子區塊。例如，如圖8所示，當進行關閉母子區塊時，存儲器管理電路202會將物理區塊304(0)中剩餘的有效數據(即，物理區塊304(0)的第4物理頁面第(K)物理頁面中的數據)複製至替換物理區塊304(D+1)的第4物理頁面第(K)物理頁面中，然後將物理區塊304(0)擦除並關聯至備用區404，同時，將物理區塊304(D+1)關聯至數據區402。也就是說，存儲器管理電路202會在邏輯區塊-物理區塊映射表中將邏輯區塊510(0)重新映射至304(D+1)。此外，在本範例實施例中，存儲器管理電路202會建立備用區物理區塊表(未繪示)來記錄目前被關聯至備用區的物理區塊。值得一提的是，在開啟母子區塊時存儲器管理電路202需使用更多緩衝存儲器252的存儲空間來存儲管理變數，以記錄更詳細的存儲狀態。例如，這些管理變數會記錄屬於邏輯區塊510(0)的有效數據被分散地存儲在物理區塊304(0)與物理區塊304(D+1)的哪些物理頁面中(如圖7所示)。基此，在可攜式非易失性存儲器存儲裝置100運作期間，母子區塊的組數是有限的。因此，當可攜式非易失性存儲器存儲裝置100接收到來自於主機系統1000的寫入指令時，倘若已開啟母子區塊的組數達到上限時，存儲器管理電路202需關閉至少一組目前已開啟的母子區塊(S卩，執行關閉母子區塊運作)以執行此寫入指令。在此，圖6圖8所示的寫入運作稱為一般寫入模式。圖9是根據本發明範例實施例所繪示的儲能電路的示意圖。請參照圖9，儲能電路1110包括二極體D、第一電阻R1、第二電阻R2、開關S與電容組C。二極體D的陽極用以接收來自於主機系統1000的輸入電壓Vin，並且二極體D的陰極用以提供輸出電壓Vout。第一電阻Rl的第一端和第二電阻R2的第一端電性連接至二極體D的陰極。開關S的第一端電性連接至第二電阻R2的第二端，並且開關S的控制端電性連接至存儲器控制器104。電容組C的第一端電性連接至開關S的第二端且電性連接至第一電阻Rl的第二端，並且電容組C的第二端電性連接至接地端。在本範例實施例中，電容組C可包括並聯的多個電容。在本範例實施例中，當非易失性存儲器存儲裝置100電性連接至主機系統1000時，電容組C會存儲備用電能。電容組C所存儲的備用電能是於主機系統1000所提供的輸入電壓不足時用以維持存儲器控制器104與非易失性存儲器模塊106的短暫運作。在本範例實施例中，例如，電容組的容量為4702200微法拉(uF)。值得一提的是，在本範例實施例中，第一電阻Rl是為了避免當非易失性存儲器存儲裝置100電性連接至主機系統1000時電容組C所造成的大量吸入電流(inrushcurrent)。例如，第一電阻Rl的電阻值為200歐姆。特別是，第一電阻Rl會造成輸出電壓Vout偏低而使存儲器控制器104與非易失性存儲器模塊106無法正常地運作。基此，在本範例實施例中，在第一次接收到來自於主機系統1000的小型計算機標準接口(SmallComputerStandardInterface,SCSI)時，存儲器控制器104(或存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會開啟(turnon)開關S，以使開關S閉合來並聯第二電阻R2，由此增加輸出電壓Vout。例如，第二電阻R2的電阻值為1歐姆。基此，在開關S被開啟的狀態下，存儲器控制器104與非易失性存儲器模塊106就能夠在正常的操作電壓下根據主機系統1000的指令來運作。必須了解的是，在本發明範例實施例中，存儲器控制器104(或存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會在被致能後第一次接收到來自於主機系統1000的SCSI指令時，開啟開關S。然而，本發明不限於此，在本發明另一範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)也可在被致能後第一次接收到來自於主機系統1000的寫入指令時，開啟開關S。或者，在在本發明另一範例實施例中，存儲器控制器104(或存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會被致能且等待一延遲時間後，開啟開關S。例如，此延遲時間為3秒鐘。在本發明範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會檢測對應輸入電壓Vin的檢測信號。並且，當檢測信號指示輸入電壓Vin在一預設時間(例如，10秒鐘)內持續小於一預設電壓(例如，4伏特(V))時，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會啟動特殊寫入模式將暫存於緩衝存儲器208中的數據寫入至非易失性存儲器模塊106中。特別是，在特殊寫入模式中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會從備用區404中提取一個物理區塊，並且將暫存於緩衝存儲器208中的數據在所提取的物理區塊的物理頁面中依序地寫入。具體來說，暫存於緩衝存儲器208中的數據會從所提取的物理區塊的第0個物理頁面開始依序地被寫入。也就是說，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)不會依據邏輯存取地址的對應關係來寫入數據(即，如圖6圖8所示的一般寫入模式)。基此，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)可以較少的時間將暫存於緩衝存儲器208中的數據寫入至非易失性存儲器模塊106中。在特殊寫入模式中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會在所提取的物理區塊的物理頁面的冗餘位區中記錄特殊標記，以將以特殊寫入模式來運作的物理區塊和其他物理區塊來區別。此外，對應暫存於緩衝存儲器208中的數據的邏輯地址(即，映射信息)亦會被記錄在所提取的物理區塊的物理頁面的冗餘位區中，以利於非易失性存儲器存儲裝置100被重新啟動時存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)能夠正確地將以特殊寫入模式所寫入的數據搬移(即，重新寫入)至所映射的物理區塊中。必須了解的是，在本範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)是在所提取的物理區塊的物理頁面的冗餘位區中記錄特殊標記與對應暫存於緩衝存儲器208中的數據的映射信息。然而，本發明不限於此，在本發明另一範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)也可從備用區404中提取另一個物理區塊作為特殊物理區塊，來記錄哪些物理區塊的哪些物理頁面被用來以特殊寫入模式來寫入暫存於緩衝存儲器208中的數據以及對應暫存於緩衝存儲器208中的數據的映射信息。之後，當非易失性存儲器存儲裝置100被重新啟動時，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會從此特殊物理區塊中讀取相關的映射信息，由此將以特殊寫入模式所寫入的數據正確地搬移至所映射的物理區塊中。值得一提的是，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會預先設定某些物理區塊可被用來作為特殊物理區塊。例如，在一範例實施例中，物理區塊304(D+1)物理區塊304(D+10)會被用來作為特殊物理區塊。基此，當非易失性存儲器存儲裝置100被重新啟動時，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)僅需確認物理區塊304(D+1)物理區塊304(D+10)中的數據，就可獲知在前次關機時暫存於緩衝存儲器208中的數據是否是以特殊寫入模式被寫入的至非易失性存儲器模塊106中，由此判斷是否需執行搬移數據的運作。此外，在本發明另一範例實施例中，在特殊寫入模式中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)還可僅使用所提取的物理區塊的物理頁面之中屬於下頁面的物理頁面來寫入暫存於緩衝存儲器208中的數據。具體來說，NAND型快閃記憶體可根據每一記憶胞中可存儲的位數區分為SLCNAND型快閃記憶體與MLCNAND型快閃記憶體。在對SLCNAND型快閃記憶體的記憶胞進行寫入(亦稱為可編程(program))時僅能執行單階的可編程，因此每一記憶胞僅能存儲一位的數據。而MLCNAND型快閃記憶體的物理區塊的可編程可分為多階段。例如，以4層記憶胞為例，物理區塊的可編程可分為2階段。第一階段是下頁面(lowerpage)的寫入部分，其物理特性類似於單層記憶胞(SingleLevelCell，SLC)NAND快閃記憶體。第二階段為可編程上頁面(upperpage)，其中下頁面的寫入速度會快於上頁面。因此，每一物理區塊的頁面可區分為慢速頁面(即，上頁面)與快速頁面(即，下頁面)。類似地，在8層記憶胞或16層記憶胞的案例中，記憶胞會包括更多個頁面並且會以更多階段來寫入。在此，將寫入速度最快的頁面稱為下頁面，其他寫入速度較慢的頁面統稱為上頁面。例如，上頁面包括具有不同寫入速度的多個頁面。此外，在其他實施例中，上頁面也可為寫入速度最慢的頁面，或者寫入速度最慢與部分寫入速度快於寫入速度最慢頁面的頁面。例如，在4層記憶胞中，下頁面為寫入速度最快與寫入速度次快的頁面，上頁面則為寫入速度最慢與寫入速度次慢的頁面。在本範例實施例中，物理區塊的物理頁面可根據其寫入特性區分為屬於上頁面或下頁面。基此，通過僅使用所提取的物理區塊的物理頁面之中屬於下頁面的物理頁面來寫入暫存於緩衝存儲器208中的數據，可更縮短寫入暫存於緩衝存儲器208中的數據所需的時間。此外，在本發明範例實施例中，非易失性存儲器存儲裝置100配置有存取指示燈(未繪示)，以顯示非易失性存儲器存儲裝置100正在進行存取運作。例如，此存取指示燈為LED燈。特別是，在本發明另一範例實施例中，在特殊寫入模式中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)更會關閉存取指示燈以減少耗電。值得一提的是，在本範例實施例中，當檢測信號指示輸入電壓Vin在預設時間內持續小於預設電壓時，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會啟動特殊寫入模式。然而，本發明不限於此，例如，在本發明另一範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)也可根據指示連接器102的非激活狀態的檢測信號來啟動特殊寫入模式。具體來說，在連接器102為USB3.0的例子中，當非易失性存儲器存儲裝置100與主機系統1000之間的超速(superspeed)連接失敗時，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會檢測到連接器102的非激活(SS.Inactive)狀態，由此判定非易失性存儲器存儲裝置100可能被不正常地從主機系統1000中被拔除。此外，在本發明另一範例實施例中，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)也可根據來自於主機系統1000的暫停模式(suspendmode)信號、暖重置(warmreset)信號或熱重置(hotreset)信號來啟動特殊寫入模式，其中暖重置信號是用以在電壓不下降的狀態下重新驅動系統的信號，熱動置信號則是使系統重新整理數據且使系統在系統起始點(startingpoint)啟動的信號。圖10是根據本發明範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。請參照圖10，在非易失性存儲器存儲裝置100運作期間，在步驟S1001中來自於主機系統1000的輸入電壓會被判斷是否在預設時間內持續小於預設電壓。具體來說，在步驟S1001，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會持續檢測來自於主機系統1000的輸入電壓，以判斷此輸入電壓是否在預設時間內持續小於預設電壓。倘若來自於主機系統的輸入電壓在預設時間內持續小於預設電壓時，在步驟S1003中會判斷緩衝存儲器208中是否暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據。倘若緩衝存儲器208中暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，在步驟S1005中暫存於緩衝存儲器208中的數據會以特殊寫入模式來被寫入至非易失性存儲器106中。倘若來自於主機系統的輸入電壓未在預設時間內持續小於預設電壓或緩衝存儲器208中無暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，則步驟S1001會被執行以繼續檢測來自於主機系統的輸入電壓。在本範例實施例中，圖10所示的流程會於非易失性存儲器存儲裝置100致能後持續的運作直到非易失性存儲器存儲裝置100中止運作為止。圖11是根據本發明另一範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。請參照圖11，在非易失性存儲器存儲裝置100運作期間，在步驟SllOl中會判斷是否檢測到連接器102的非激活狀態。具體來說，在步驟S1101，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會判斷是否檢測到連接器102的非激活狀態。倘若檢測到連接器102的非激活狀態時，在步驟S1103中會判斷緩衝存儲器208中是否暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據。倘若緩衝存儲器208中暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，在步驟S1105中暫存於緩衝存儲器208中的數據會以特殊寫入模式來寫入至非易失性存儲器106中。倘若未檢測到連接器102的非激活狀態或緩衝存儲器208中無暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，則步驟SllOl會被執行以繼續檢測來自於主機系統的輸入電壓。同樣的，在此一範例實施例中，圖11所示的流程會於非易失性存儲器存儲裝置100致能後持續的運作直到非易失性存儲器存儲裝置100中止運作為止。圖12是根據本發明另一範例實施例所繪示的數據存儲方法的流程圖。請參照圖12，在非易失性存儲器存儲裝置100運作期間，在步驟S1201中會判斷是否接收到來自於主機系統1000的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號。具體來說，在步驟S1201，存儲器控制器104(例如，存儲器控制器104的存儲器管理電路202)會判斷是否接收到來自於主機系統1000的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號。倘若接收到來自於主機系統1000的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號時，在步驟S1203中會判斷緩衝存儲器208中是否暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據。倘若緩衝存儲器208中暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，在步驟S1205中暫存於緩衝存儲器208中的數據會以特殊寫入模式來寫入至非易失性存儲器106中。倘若未接收到來自於主機系統1000的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號或緩衝存儲器208中無暫存有尚未寫入至非易失性存儲器106中的數據時，則步驟S1201會被執行以繼續判斷是否接收到來自於主機系統1000的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號。同樣的，在此一範例實施例中，圖11所示的流程會於非易失性存儲器存儲裝置100致能後持續的運作直到非易失性存儲器存儲裝置100中止運作為止。綜上所述，本發明範例實施例的非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法能夠避免因不正常的斷電所造成的緩衝存儲器內的數據的遺失。雖然本發明已以實施例公開如上，然其並非用以限定本發明，本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視所附權利要求書所界定者為準。權利要求1.一種非易失性存儲器存儲裝置，包括一連接器，用以電性連接至一主機系統；一儲能電路，用以接收一輸入電壓並且提供一輸出電壓；一電源轉換與供應電路，電性連接該儲能電路並且用以將該輸出電壓轉換成一第一電壓與一第二電壓；一非易失性存儲器模塊，電性連接該電源轉換與供應電路並且操作於該第一電壓；一存儲器控制器，電性連接該連接器、該儲能電路與該電源轉換與供應電路並且操作於該第二電壓；以及一緩衝存儲器，電性連接該存儲器控制器，用以暫存一數據，其中該存儲器控制器用以在接收到一信號時將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊，其中該信號為用以指示該輸入電壓在一預設時間內持續小於一預設電壓的一檢測信號或用以指示該連接器的一非激活狀態的一檢測信號或為從該主機系統中所接收的一暫停模式信號、一暖重置信號或一熱重置信號。2.如權利要求1所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該儲能電路包括一二極體，具有一陽極與一陰極，該陽極用以接收該輸入電壓，該陰極用以提供該輸出電壓；一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極並且該第二電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極；一開關，該開關的一第一端電性連接至該第二電阻的一第二端並且該開關的一控制端電性連接至該存儲器控制器；以及一電容組，該電容組的一第一端電性連接至該第一電阻的一第二端與該開關的一第二端並且該電容組的一第二端電性連接至一接地端，其中該存儲器控制器還用以在被致能後第一次接收到來自於該主機系統的一小型計算機標準接口SCSI指令時，開啟該開關。3.如權利要求1所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該儲能電路包括一二極體，具有一陽極與一陰極，該陽極用以接收該輸入電壓，該陰極用以提供該輸出電壓；一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極並且該第二電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極；一開關，該開關的一第一端電性連接至該第二電阻的一第二端並且該開關的一控制端電性連接至該存儲器控制器；以及一電容組，該電容組的一第一端電性連接至該第一電阻的一第二端與該開關的一第二端並且該電容組的一第二端電性連接至一接地端，其中該存儲器控制器還用以在被致能後第一次接收到來自於該主機系統的一寫入指令時，開啟該開關。4.如權利要求1所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該儲能電路包括一二極體，具有一陽極與一陰極，該陽極用以接收該輸入電壓，該陰極用以提供該輸出電壓；一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極並且該第二電阻的一第一端電性連接至該二極體的該陰極；一開關，該開關的一第一端電性連接至該第二電阻的一第二端並且該開關的一控制端電性連接至該存儲器控制器；以及一電容組，該電容組的一第一端電性連接至該第一電阻的一第二端與該開關的一第二端並且該電容組的一第二端電性連接至一接地端，其中該存儲器控制器還用以在被致能且等待一延遲時間之後，開啟該開關。5.如權利要求1所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該非易失性存儲器模塊包括多個物理區塊並且這些物理區塊至少被分組為一數據區與一備用區，其中該存儲器控制器在接收到該信號時從該備用區中提取一物理區塊並且將暫存於該緩衝存儲器中的該數據寫入至該物理區塊中。6.如權利要求5所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該存儲器控制器在接收到該信號時僅使用從該備用區中所提取的該物理區塊的多個物理頁面之中屬於一下頁面的物理頁面來寫入暫存於該緩衝存儲器中的該數據。7.如權利要求5所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該存儲器控制器還用以在接收到該信號時在該物理區塊的一冗餘位區中記錄對應該數據的一映射信息。8.如權利要求5所述的非易失性存儲器存儲裝置，其中該存儲器控制器還用以在接收到該信號時從該備用區中提取另一物理區塊並且在所提取的該另一物理區塊中記錄對應該數據的一映射信息。9.如權利要求5所述的非易失性存儲器存儲裝置，還包括一存取指示燈，其中該存儲器控制器還用以在接收到該信號時關閉該存取指示燈。10.一種存儲器控制器，包括一主機接口，用以電性連接至一主機系統；一存儲器接口，用以電性連接至一非易失性存儲器模塊；一存儲器管理電路，電性連接該主機接口與該存儲器接口；以及一緩衝存儲器，電性連接該存儲器管理電路並且用以暫存來自於該主機系統的一數據，其中該存儲器管理電路用以在接收到一信號時將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊，其中該信號為用以指示該輸入電壓在一預設時間內持續小於一預設電壓的一檢測信號或用以指示該連接器的一非激活狀態的一檢測信號或為從該主機系統中所接收的一暫停模式信號、一暖重置信號或一熱重置信號，其中該存儲器管理電路還用以開啟包括在一儲能電路中的一開關。11.一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中，該數據存儲方法包括判斷來自於該主機系統的一輸入電壓是否在一預設時間內持續小於一預設電壓；以及當來自於該主機系統的該輸入電壓在該預設時間內持續小於該預設電壓時，將暫存在一緩衝存儲器中的一數據寫入至該非易失性存儲器模塊。12.如權利要求11所述的數據存儲方法，其中該非易失性存儲器模塊具有多個物理區塊並且這些物理區塊至少被分組為一數據區與一備用區，其中將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊的步驟包括從該備用區中提取一物理區塊；以及將暫存於該緩衝存儲器中的該數據寫入至該物理區塊中。13.如權利要求12所述的數據存儲方法，其中每一這些物理區塊包括多個物理頁面並且這些物理頁面分別地屬於一下頁面與一上頁面並且寫入數據至屬於該下頁面的物理頁面的速度快於寫入數據至屬於該上頁面的物理頁面的速度，其中將暫存於該緩衝存儲器中的該數據寫入至該物理區塊中的步驟包括僅使用從該備用區中所提取的該物理區塊的這些物理頁面之中屬於該下頁面的物理頁面來寫入暫存於該緩衝存儲器中的該數據。14.如權利要求12所述的數據存儲方法，其中將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊的步驟還包括在該物理區塊的一冗餘位區中記錄對應該數據的一映射信息。15.如權利要求12所述的數據存儲方法，其中將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊的步驟還包括從該備用區中提取另一物理區塊並且在所提取的該另一物理區塊中記錄對應該數據的一映射信息。16.如權利要求12所述的數據存儲方法，其中將暫存在該緩衝存儲器中的該數據寫入至該非易失性存儲器模塊的步驟還包括關閉一存取指示燈。17.一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中，該數據存儲方法包括判斷是否檢測到一連接器的一非激活狀態；以及當檢測到該連接器的該非激活狀態時，將暫存在一緩衝存儲器中的一數據寫入至該非易失性存儲器模塊。18.一種數據存儲方法，用於一非易失性存儲器模塊中，該數據存儲方法包括判斷是否從該主機系統中接收到一暫停模式信號、一暖重置信號或一熱重置信號；以及當從該主機系統中接收到該暫停模式信號、該暖重置信號或該熱重置信號時，將暫存在一緩衝存儲器中的一數據寫入至該非易失性存儲器模塊。全文摘要一種非易失性存儲器存儲裝置、存儲器控制器與數據存儲方法。該非易失性存儲器存儲裝置包括連接器、儲能電路、電源轉換與供應電路、非易失性存儲器模塊、存儲器控制器與緩衝存儲器。電源轉換與供應電路用以將來自於儲能電路的輸出電壓轉換成用於非易失性存儲器模塊的第一電壓與用於存儲器控制器與緩衝存儲器的第二電壓。存儲器控制器用以在接收到指示輸入電壓在一段預設時間內持續小於預設電壓的檢測信號或指示連接器的非激活狀態的檢測信號或從主機系統中所接收的暫停模式信號、暖重置信號或熱重置信號時以特殊寫入模式將暫存在緩衝存儲器中的數據寫入至非易失性存儲器模塊。文檔編號G11C16/06GK102456404SQ20101052792公開日2012年5月16日申請日期2010年10月21日優先權日2010年10月21日發明者沈育仲,遊祥雄,陳耘頡,魏大泉申請人:群聯電子股份有限公司