快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統的製作方法

2023-05-20 19:42:41

專利名稱：：快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及半導體存儲介質領域，更具體地說，涉及一種快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統。
背景技術：
：快閃記憶體(FlashMemory)是一種持續供電的非易失性存儲器，可以以塊為單位對其進行刪除和重新編程。快閃記憶體是EEPROM(電子可擦除只讀存儲器)的變形，EEPROM以字節為單位進行擦除和重寫，快閃記憶體以塊為單位進行擦除和重寫，因此快閃記憶體的速度比EEPROM快，其被廣泛應用為數位相機、掌上電腦、MP3等小型數碼產品中的存儲介質。圖l示出了快閃記憶體的內部結構。參照圖l，快閃記憶體包括多個塊，如塊0、塊l、塊2......塊1024，每個塊包括多個頁，而每個頁又包括多個扇區。傳統技術中，對快閃記憶體進行訪問時，例如，需要寫入兩頁數據，則對第一頁發送命令、地址和數據，等待第一頁數據寫完時才能繼續寫第二頁數據。這種技術需要一定的等待時間，因此性能較差。隨著快閃記憶體技術的發展，對快閃記憶體的性能要求越來越高，現有技術為提高快閃記憶體的性能，採用綁定加速技術對快閃記憶體進行管理，例如2Plane、Interleave、DualBank等技術，其中，2Plane技術可對快閃記憶體中的兩個plane中(將快閃記憶體中的多個物理塊分為幾個plane,可稱之為"區域")的不同物理塊同時進行訪問，Interleave技術(交錯技術)可將多個快閃記憶體晶片平行連接成一塊快閃記憶體晶片，從而實現並行訪問多個快閃記憶體晶片。綁定加速技術的方法可歸納為(1)將快閃記憶體中的多個物理塊分為兩個或兩個以上區；(2)將不同區中對應的兩個物理塊進^f亍綁定；(3)通過綁定加速的讀寫命令對綁定塊進行訪問。例如，在一片快閃記憶體中，共有2048個物理塊，其中，塊0塊1023作為一個區，塊1024塊2047作為另一個區，綁定時將塊0與塊1024進行綁定，塊1與塊1025進行綁定......依次類推，最後通過綁定加速的讀寫命令對綁定塊進行訪問。這樣，對快閃記憶體進行讀寫時，可同時對不同區中的兩個物理塊(即綁定塊)進行讀寫。現有技術由於能同時對兩個物理塊進行訪問，因而提高了快閃記憶體的性能。但是，由於快閃記憶體不可避免的會存在一些不能使用的壞塊，綁定加速技術很可能增加壞塊的數目。例如，在上述例子中，若塊O是壞塊，由於綁定加速技術無法單獨訪問一個塊，則與其綁定的塊1024也淨皮迫標為壞塊，這樣，綁定的越多，壞塊的數量也越多，使得快閃記憶體的可用容量下降。因此需要一種新的快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統，在保證快閃記憶體訪問效率的基礎上，能提高快閃記憶體的可用容量。
發明內容本發明的目的之一在於提供一種快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統，旨在解決現有技術中快閃記憶體的可用容量較低的問題。為了實現發明目的，所述快閃記憶體管理方法包:fe以下步驟A.根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；B.基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。所述步驟A中建立零碎塊記錄表的過程包括根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄，提取所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊，建立零碎塊記錄表。所述步驟B中對快閃記憶體進行訪問之前包括對所述物理塊綁定表中的綁定塊編號，得到綁定塊的地址邊界，以及對所述零碎塊記錄表中的零碎塊編號。優選地，對所述零碎塊進行編號的方式是將物理塊綁定表中含有壞塊的綁定塊編號作為所述零碎綁定塊的編號，或在物理塊綁定表中綁定塊的編號後進行順序編號。所述步驟B包括Bl.根據邏輯地址與物理地址的映射關係，獲取需訪問的扇區地址；B2.根據所述需訪問的扇區地址和快閃記憶體的配置信息，計算得到需訪問的綁定塊地址和綁定塊內的扇區地址；B3.判斷需訪問的綁定塊地址是否小於所述綁定塊的地址邊界，若是，則執行步驟B4，否則，執行步驟B5;B4.通過綁定加速的讀寫命令對物理塊進4亍訪問；B5.通過原始讀寫命令對物理塊進行訪問。為了更好地實現發明目的，所述快閃記憶體管理系統包括主機、控制單元和快閃記憶體，所述主^U與所述控制單元相連並進行數據交互，所述控制單元訪問和控制所述快閃記憶體，所述主機根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；所述控制單元基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。所述零碎塊記錄表中記錄了所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊。優選地所述快閃記憶體與所述主機及控制單元相連並進行數據交互，用於存儲所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表。為了更好地實現發明目的，所述快閃記憶體設備包括控制器和快閃記憶體介質，所述快閃記憶體設備在接入主機時，所述控制器基於主機建立的物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體介質進行訪問。所述零碎塊記錄表中記錄了所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊。由上可知，本發明在快閃記憶體管理過程中，與現有技術的區別在於將物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊提取出來並建立了零碎塊記錄表，通過訪問零碎塊記錄表中的零碎綁定塊，將與壞塊綁定的好塊利用起來，從而提高了快閃記憶體的可用容量。圖l是快閃記憶體的內部結構示意圖2是本發明的一個實施例中快閃記憶體管理系統的結構示意圖；圖3是本發明的一個實施例中快閃記憶體管理系統的內部結構圖；圖4是本發明的一個實施例中數據表構建模塊的內部結構圖；圖5是本發明的一個實施例中快閃記憶體i更備的結構示意圖圖6是本發明的一個實施例中快閃記憶體管理方法的流程圖圖7是本發明的一個實施例中快閃記憶體管理方法的流程圖圖8是本發明的一個實施例中控制單元訪問快閃記憶體的方法流程圖為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。具體實施例方式在本發明中，通過提取物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊，建立了零碎塊記錄表，實現訪問與壞塊綁定的好塊，從而提高了快閃記憶體的可用容量。圖2示出了本發明的一個實施例中快閃記憶體管理系統的結構，該系統包括主機100、控制單元200和快閃記憶體300。應當說明的是，本發明所有圖示中各設備之間的連接關係是為了清楚闡釋其信息交互及控制過程的需要，因此應當視為邏輯上的連接關係，而不應僅限於物理連接。另外需要說明的是，各功能模塊之間的通信方式可以採取多種，本發明的保護範圍不應限定為某種特定類型的通信方式。其中主機IOO，與控制單元200相連並進行數據交互，用於根據快閃記憶體300的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表。其典型是個人計算機。控制單元200,與主機100相連並進行數據交互，以及訪問和控制快閃記憶體300,用於基於物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體300進行訪問。其典型是樣i控制器或單片機。快閃記憶體300，與主才幾100和控制單元200相連並進行數據交互，可用於存〗諸物理塊綁定表和零碎塊記錄表。圖3示出了本發明的一個實施例中快閃記憶體管理系統的內部結構，該系統包括主機IOO、控制單元200和快閃記憶體300。其中主機100包括信息交互模塊101、數據表構建模塊102和配置表存儲模塊103，其中信息交互模塊101與數據表構建模塊102及配置表存儲模塊103相連並進行數據交互，用於發送掃描指令和快閃記憶體300的配置信息給控制單元200，並接收控制單元200反饋的物理塊好壞記錄。數據表構建模塊102與信息交互模塊101及配置表存儲模塊103相連並進行數據交互，用於4艮據物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表。圖4示出了本發明的一個實施例中悽t據表構建^t塊102的內部結構，其包括物理塊綁定表生成模塊1021和零碎塊記錄表生成模塊1022，其中物理塊綁定表生成模塊1021與零碎塊記錄表生成模塊1022相連並進行數據交互，用於根據快閃記憶體300的配置信息，將不同區中的對應物理塊進行綁定，建立物理塊綁定表。零碎塊記錄表生成模塊1022與物理塊綁定表生成模塊1021相連並進行數據交互，用於根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄，提取物理塊綁定表中與壞塊綁定的好壞，建立零碎塊記錄表。配置表存儲模塊103與信息交互模塊101及數據表構建模塊102相連並進行數據交互，用於存儲各種快閃記憶體的配置信息表，配置信息表中記錄了各種快閃記憶體的配置信息。在一實施例中，配置信息表如表l所示tableseeoriginaldocumentpage7控制單元200包括信息交互模塊201、數據表處理模塊202、配置信息存儲-漠塊203和地址映射^;莫塊204，其中信息交互模塊201與數據表處理模塊202、配置信息存儲模塊203及地址映射才莫塊204相連並進行數據交互，用乎接收掃描指令和配置信息，掃描快閃記憶體300,獲取物理塊好壞記錄。數據表處理模塊202與信息交互模塊201、配置信息存儲模塊203及地址映射才莫塊204相連並進行數據交互，用於對物理塊綁定表中的綁定塊進行編號，以及對零碎塊記錄表中的零碎塊編號。在一優選實施例中，數據表處理模塊202對物理塊綁定表中的綁定塊進行順序編號。對零碎綁定塊的編號有兩種方式。在一實施例中，將物理塊綁定表中含有壞塊的綁定塊的編號作為零碎塊的編號。在另一實施例中，在物理塊綁定表中綁定塊的編號後對零碎塊進行順序編號。配置信息存儲模塊203與信息交互模塊201、數據表處理模塊202及地址映射才莫塊204相連並進行數據交互，用於存儲快閃記憶體300的配置信息。地址映射模塊204與信息交互模塊201、數據表處理模塊202及配置信息存儲模塊203相連並進行數據交互，用於建立邏輯地址與物理地址的映射關係。快閃記憶體300與主機100及控制單元200相連並進行數據交互，用於存儲物理塊綁定表和零碎塊記錄表。在一實施例中，控制單元200可連接有外部存儲器，用於存儲物理塊綁定表和零碎塊記錄表。圖5示出了本發明的一個實施例中的快閃記憶體設備，該快閃記憶體設備包括控制器IO和快閃記憶體介質20。快閃記憶體設備在介入主機100時，控制器10基於主機100建立的物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體介質20進行訪問。在一個實施例子中，零碎塊記錄表中記錄了物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊。圖6示出了本發明的一個實施例中快閃記憶體管理的方法流程，該方法流程基於圖2所示的系統結構，具體過程如下在步驟S601中，主機100根據快閃記憶體300的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表。在步驟S602中，控制單元200基於物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體300進行訪問。圖7示出了本發明的一個實施例中快閃記憶體管理的方法流程，該方法流程基於圖3所示的系統結構，具體過程如下在步驟S701中，控制單元200掃描快閃記憶體300,獲取快閃記憶體300的物理塊好壞記錄。在一實施例中，步驟S701的具體過程為(1)當快閃記憶體300與控制單元200連接時，信息交互模塊201讀取快閃記憶體300的ID號並反饋給主機100，主機100根據快閃記憶體300的ID號從配置表存儲模塊103存儲的配置信息表中查找該快閃記憶體300的配置信息，例如若快閃記憶體300的ID號為123456789，則查找到快閃記憶體300的配置信息為表l中的類型l;(2)主機100的信息交互模塊101發送掃描指令和快閃記憶體300的配置信息給控制單元200，控制單元200的信息交互模塊201接收掃描指令開始掃描快閃記憶體300，獲取物理塊好壞記錄；(3)信息交互模塊201接收的配置信息存儲在配置信息存儲模塊203中，控制單元200可根據該配置信息訪問和控制快閃記憶體300。在步驟S702中，主機100根據快閃記憶體300的配置信息，建立物理塊綁定表。在一實施例中，步驟S702的具體過程為控制單元200獲取物理塊好壞記錄後，信息交互模塊201將物理塊好壞記錄反饋給主機100，數據表構建模塊102根據快閃記憶體300的配置信息，建立物理塊綁定表。在一實施例中，物理塊綁定表生成模塊1021根據快閃記憶體300的配置信息，將不同區中的對應物理塊進行綁定，建立物理塊綁定表。在一示例方案中，快閃記憶體300的配置信息如表2所示tableseeoriginaldocumentpage9表2由表2可知，以2Plane技術為例，該快閃記憶體300有2個plane，並且每個plane之間相差1個塊，即偶數塊為一個plane，奇數塊為另一個plane,由於綁定的兩個物理塊必須位於不同的區域，因此綁定時將塊0與塊1綁定、塊2與塊3綁定......依次類推，得到如表3所示的物理塊綁定表。tableseeoriginaldocumentpage9表3需說明的是，上述表2和表3僅用於說明物理塊綁定表的建立過程，配置信息與物理塊綁定表並不限於表2和表3中的表格形式。在步驟S703中，主機100根據物理塊好壞記錄，提取物理塊綁定表中與壞綁定的好塊，建立零碎塊記錄表。在一實施例中，零碎塊記錄表生成衝莫塊1022提取物理塊綁定表中與壞塊綁定的好壞，建立零碎塊記錄表。例如，如表3所示的物理塊綁定表，假設塊79、塊IOO、塊203和塊796是壞塊，與其綁定的好壞分別為塊78、塊IOI、塊202和塊797,零碎塊記錄表生成模塊1022提取塊78、塊IOI、塊202和塊797,建立零碎塊記錄表。可採用數據或鍊表的方式記錄零碎塊。在一實施例中，零碎塊記錄表生成模塊1022採用如下數組記錄零碎塊(即塊78、塊IOI、塊202和塊797):WORDsheet[1000];Shee則=78;Sheet[l]=101;Sheet[2]=202;Sheet[3]=797。建立的物理塊綁定表和零碎塊記錄表可以存儲在快閃記憶體300中，也可以存儲在與控制單元200連接的外部存儲器中。在步驟S703中，控制單元200基於物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體300進行訪問。圖8示出了本發明的一個實施例中控制單元200訪問快閃記憶體300的方法流程，其具體過程如下在步驟S801中，數據表處理模塊202對物理塊綁定表中的綁定塊進行編號，得到綁定塊的地址邊界，以及對零碎塊記錄表中的零碎塊編號。在一優選實施例中，步驟S801的具體過程為數據表處理模塊202對物理塊綁定表中的綁定塊進行順序編號，例如，對表3所示的物理塊綁定表中的綁定塊進行順序編號為塊0與塊1綁定後的塊記為綁定塊0、塊2與塊3綁定後的塊"^己為綁定塊l......依次類推，則最後一個綁定塊為綁定塊4095。數據表處理才莫塊202對零碎塊記錄表中的零碎塊進行綁定，如上述數組中所記錄的零碎塊，其中，塊78與塊101進行綁定，塊202與塊797進行綁定。對零碎綁定塊的編號有兩種方式。在一實施例中，將物理塊綁定表中含有壞塊的綁定塊的編號作為零^5f塊的編號，如表3所示的物理塊綁定表，〗艮i殳塊79、塊IOO、塊203和塊796是壞塊，則綁定了這些壞塊的綁定塊為綁定塊39、綁定塊50、綁定塊101和綁定塊398,零碎塊的編號為塊78與塊101作為一個零碎綁定塊記為塊39，塊202和塊797作為一個零碎綁定塊記為塊50。在另一實施例中，在物理塊綁定表中的綁定塊的編號後對零碎塊進行順序編號，如表3所示的物理塊綁定表，對所有物理塊綁定後為綁定塊04095,則零碎塊的編號為塊78與塊101作為一個零碎綁定塊記為塊4096，塊202和塊797作為一個零碎綁定塊記為塊4097。下面以零碎塊的順序編號為實施例對本發明訪問快閃記憶體300的過程進行詳細闡述。在步驟S802中，地址映射模塊204建立邏輯地址與物理地址的映射關係，獲取需要訪問的扇區地址。下面將以訪問扇區4194316為例對快閃記憶體300的訪問過程進行詳細闡述。在步驟S803中，才艮據快閃記憶體300的配置信息，計算得到需訪問的綁定塊地址和綁定塊內的扇區地址。在一實施例中，快閃記憶體300的配置信息如表2所示，根據該配置信息可知，快閃記憶體300有8192個物理塊，每個物理塊有128頁，每個物理頁有4個扇區，由於一個綁定塊由兩個物理塊組成，則扇區4194316為綁定塊4096的第12個扇區。在步驟S804中，判斷需訪問的綁定塊地址是否小於綁定塊的地址邊界。若是，則執行步驟S806,否則執行步驟S805。在該實施例中，需訪問的綁定塊是綁定塊4096，而根據表2所示的物理塊綁定表可知，最後一個綁定塊為綁定塊4095,即綁定塊的地址邊界是4096。則進入步驟S805。在步驟S805中，控制單元200通過原始讀寫命令對物理塊進行訪問。在該實施例中，步驟S805的過程具體為由於上述已計算得到需訪問的是綁定塊4096中的第12個扇區，而物理塊綁定表中的最大綁定塊是綁定塊4095,零碎綁定塊是緊接綁定塊4096後進行順序編號的。由此可知，需訪問的實際是零碎綁定塊4096的第12個扇區，由於一個物理塊有128頁，每頁有4個扇區，因此綁定塊4096的第12個扇區實際是塊4096所包含的第一個物理塊，即物理塊78。則通過原始讀寫命令對物理塊78進行訪問，原始讀寫命令即單獨對一個物理塊進行訪問的命令，關於原始讀寫命令訪問快閃記憶體是現有技術，在此不再贅述。若需訪問的綁定塊地址小於綁定塊的地址邊界，則ii^步驟S806。在步驟S806中，控制單元200通過綁定加速的讀寫命令對物理塊進行訪問。在一實施例中，若需訪問的綁定塊小於地址邊界4096,則所訪問的綁定塊為物理塊綁定表中的綁定塊，則通過綁定加速的讀寫命令對物理塊進行訪問，關於綁定加速的讀寫命令訪問快閃記憶體是現有技術，在此也不再贅述。根據快閃記憶體標準，可以有4%的壞塊，在上述描述的實施例中，則8192個物理塊有327個可以是壞塊，若採用現有技術的綁定加速技術，則與這327個壞塊綁定的好塊也被標為壞塊而不能使用。採用本發明，可以將與327個壞塊綁定的好塊也利用上，以表2的快閃記憶體300為例，一個物理塊是256KB,327個物理塊則是83MB，採用本發明，可以將現有技術無法使用的83MB的也利用上，因此可將快閃記憶體300的容量最大可擴展83MB。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。權利要求1、一種快閃記憶體管理方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟A.根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；B.基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。2、根據權利要求l所述的快閃記憶體管理方法，其特徵在於，所述步驟A中建立零碎塊記錄表的過程包括根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄，提取所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊，建立零碎塊記錄表。3、根據權利要求l所述的快閃記憶體管理方法，其特徵在於，所述步驟B中對快閃記憶體進行訪問之前包括對所述物理塊綁定表中的綁定塊編號，得到綁定塊的地址邊界，以及對所述零碎塊記錄表中的零碎塊編號。4、根據權利要求3所述的快閃記憶體管理方法，其特徵在於，對所述零碎塊進行編號的方式是將物理塊綁定表中含有壞塊的綁定塊編號作為所述零碎綁定塊的編號，或在物理塊綁定表中綁定塊的編號後進行順序編號。5、根據權利要求l所述的快閃記憶體管理方法，其特徵在於，所述步驟B包括Bl.衝艮據邏輯地址與物理地址的映射關係，獲取需訪問的扇區地址；B2.才艮據所述需訪問的扇區地址和快閃記憶體的配置信息，計算得到需訪問的綁定塊地址和綁定塊內的扇區地址；B3.判斷需訪問的綁定塊地址是否小於所述綁定塊的地址邊界，若是，則執行步驟B4，否則，執行步驟B5;B4.通過綁定加速的讀寫命令對物理塊進行訪問；B5.通過原始讀寫命令對物理塊進行訪問。6、一種快閃記憶體管理系統，包括主機、控制單元和快閃記憶體，所述主機與所述控制單元相連並進行數據交互，所述控制單元訪問和控制所述快閃記憶體，其特徵在於所述主機根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；所述控制單元基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。7、根據權利要求6所述的快閃記憶體管理系統，其特徵在於，所述零碎塊記錄表中記錄了所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊。8、根據權利要求6或7所述的快閃記憶體管理系統，其特徵在於，所述快閃記憶體與所述主機及控制單元相連並進行數據交互，用於存儲所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表。9、一種快閃記憶體設備，包括控制器和快閃記憶體介質，其特徵在於，所述快閃記憶體設備在接入主機時，所述控制器基於主機建立的物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體介質進行訪問。10、根據權利要求9述的快閃記憶體設備，其特徵在於，所述零碎塊記錄表中記錄了所述物理塊綁定表中與壞塊綁定的好塊。全文摘要本發明涉及半導體存儲介質領域，提供了一種快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統。所述方法包括以下步驟A.根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；B.基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。本發明還提供了一種快閃記憶體管理系統，包括主機、控制單元和快閃記憶體，所述主機與所述控制單元相連並進行數據交互，所述控制單元用於訪問和控制所述快閃記憶體，所述主機根據快閃記憶體的物理塊好壞記錄和配置信息，建立物理塊綁定表和零碎塊記錄表；所述控制單元基於所述物理塊綁定表和零碎塊記錄表對快閃記憶體進行訪問。本發明還提供了一種快閃記憶體設備，採用本發明提供的快閃記憶體設備、快閃記憶體管理方法及系統，能提高快閃記憶體的可用容量。文檔編號G11C29/00GK101645310SQ200810131278公開日2010年2月10日申請日期2008年8月5日優先權日2008年8月5日發明者鍾智淵申請人:深圳市朗科科技股份有限公司