專利名稱：用于存儲器件的磨損均勻化技術(shù)的制作方法
用于存儲器件的磨損均勻化技術(shù)背景技術(shù)
本公開涉及數(shù)據(jù)存儲器件。具體地，本公開涉及用于延長存儲器件(例如基于閃 存的存儲器件)的可用壽命的磨損均勻化技術(shù)。
將基于閃存技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲器件用于數(shù)據(jù)存儲正變得越來越流行。這主要是由于 它們的堅固的結(jié)構(gòu)、較低的功耗和緊湊的設計?；陂W存的存儲器件的通常用途是與諸如 通用串行總線(USB)接口的計算機接口結(jié)合，來提供能夠?qū)?shù)據(jù)以方便用戶的方式讀取和 寫入的快速訪問閃存驅(qū)動器。這種驅(qū)動器通常具有高達大約64千兆字節(jié)的存儲容量，這對 于在不同計算機系統(tǒng)之間存儲和傳輸數(shù)據(jù)是理想的。另外，許多行業(yè)也聚焦于更大的、更持 久的基于閃存的存儲器件，來代替或者補充各種計算機系統(tǒng)中的硬盤。這些固態(tài)驅(qū)動器期 望地具有大的存儲容量并且可以作為計算機系統(tǒng)的主驅(qū)動器，用于保存操作系統(tǒng)、應用程 序、文檔和其他數(shù)據(jù)文件。
基于閃存的存儲器件包括大量的數(shù)據(jù)塊，用于寫入和讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)也可以通過 擦除所述數(shù)據(jù)的先前版本并將新版本寫入相同的或者不同的數(shù)據(jù)塊來被重新寫入。然而， 將數(shù)據(jù)從給定的數(shù)據(jù)塊中擦除通常需要整個數(shù)據(jù)塊的擦除，不管位于所述數(shù)據(jù)塊中的所有 數(shù)據(jù)是否需要被擦除。另外，基于閃存的存儲器件中的數(shù)據(jù)塊在失效之前具有有限數(shù)目的 擦除次數(shù)，其限制了所述存儲器件的總體壽命。相應地，基于閃存的存儲器件的壽命通常受 限于數(shù)據(jù)塊的可用擦除次數(shù)。
用于提升存儲器件的可使用壽命的常用技術(shù)包括磨損均勻化技術(shù)，其中數(shù)據(jù)塊擦 除以均勻的方式分布。這允許數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)以基本上平均的數(shù)量升高，因此提升了總 體可獲得的擦除次數(shù)。然而，諸如固態(tài)驅(qū)動器的較大存儲器件會包括靜態(tài)數(shù)據(jù)，該靜態(tài)數(shù)據(jù) 一般不被擦除或者重寫(例如操作系統(tǒng)和計算機應用程序)。出于保持一致的磨損水平度 的目的，現(xiàn)有的嘗試將這些存儲器件中的磨損水平保持一致或者近似一致的磨損均勻化技 術(shù)實際上將額外的數(shù)據(jù)塊擦除引入給定的器件中。因此，現(xiàn)在正存在對解決此類問題并進 一步提升存儲器件(例如基于閃存的存儲器件)的有用壽命的磨損均勻化技術(shù)的需求。發(fā)明內(nèi)容
本公開的一個方面包括一種用于在具有多個數(shù)據(jù)塊的存儲器件中管理磨損水平 的方法。該方法包括將數(shù)據(jù)從具有第一擦除次數(shù)(例如低擦除次數(shù))的數(shù)據(jù)塊復制到具有 較高擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊，在復制該數(shù)據(jù)之后，將該數(shù)據(jù)從具有最小擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊中擦 除，并將經(jīng)擦除的數(shù)據(jù)塊分配用于后續(xù)的寫入操作。該方法還包括基于靜態(tài)磨損水平上的 限制重復復制、擦除和分配步驟，所述限制在多個數(shù)據(jù)塊的壽命期間收緊。
本公開的另一個方面包括一種用于在具有多個物理數(shù)據(jù)塊的存儲器件中管理磨 損水平的方法，其中該方法包括確定多個數(shù)據(jù)塊的每一個的擦除次數(shù)。
該方法還包括至少部分地基于所確定的擦除次數(shù)的最大擦除次數(shù)確定參數(shù)，并確 定限制閾值，該限制閾值定義了靜態(tài)磨損水平的限制，該限制在多個數(shù)據(jù)塊的整個壽命期 間發(fā)生變化。該方法進一步包括以保持該參數(shù)受限制閾值限制的方式將數(shù)據(jù)從具有第一擦除次數(shù)(例如低擦除次數(shù))的第一數(shù)據(jù)塊移動到具有較高擦除次數(shù)的第二數(shù)據(jù)塊。
本公開的另一個方面包括一種用于在具有多個物理塊的存儲驅(qū)動器中管理磨損 水平的方法，其中該方法包括至少部分地基于多個數(shù)據(jù)塊的最大擦除次數(shù)確定參數(shù)，并至 少部分地基于多個數(shù)據(jù)塊的最小擦除次數(shù)確定限制閾值。該方法還包括以保持該參數(shù)受該 限制閾值限制的方式將數(shù)據(jù)從第一數(shù)據(jù)塊復制到具有較高擦除次數(shù)的第二數(shù)據(jù)塊。
定義
除非另外指定，這里所使用的下述術(shù)語具有下面的意義
術(shù)語“靜態(tài)數(shù)據(jù)”指代通常不頻繁重寫或者刪除，并且會保留幾個月甚至幾年不改 變的數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)的示例可以包括操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)、計算機應用數(shù)據(jù)等。
術(shù)語“動態(tài)數(shù)據(jù)”指代經(jīng)常重寫或者刪除的數(shù)據(jù)，例如每周、每天或者每小時都重 寫或刪除的數(shù)據(jù)。動態(tài)數(shù)據(jù)的示例可以包括文件分配表數(shù)據(jù)、頁面交換文件數(shù)據(jù)、注冊表和 期刊數(shù)據(jù)、用于文檔文件的數(shù)據(jù)(例如文字處理文件、電子郵件和數(shù)字照片)等。
術(shù)語數(shù)據(jù)塊的“擦除次數(shù)”指代在數(shù)據(jù)塊上已經(jīng)執(zhí)行的數(shù)據(jù)擦除次數(shù)。
術(shù)語“最大擦除次數(shù)”指代在存儲器件的所有數(shù)據(jù)塊中現(xiàn)有的擦除次數(shù)的最高數(shù) 值。
術(shù)語“最小擦除次數(shù)”指代在存儲器件的所有數(shù)據(jù)塊中現(xiàn)有的擦除次數(shù)的最低數(shù)值。
術(shù)語“壽命終止(EOL)擦除次數(shù)”指代存儲器件的數(shù)據(jù)塊在由于過度擦除而失效 之前能夠達到的預計的或者預定的擦除次數(shù)的平均次數(shù)。


圖1為與主計算機一起使用的存儲器件的示意圖，其中存儲器件被配置為執(zhí)行本 公開的磨損均勻化技術(shù)。
圖2為存儲器件的閃存的示意圖。
圖3為存儲器件的最小擦除次數(shù)與最大擦除次數(shù)的關(guān)系示意圖，示出了本公開的 磨損均勻化技術(shù)與常規(guī)的磨損均勻化技術(shù)的對比。
圖4為用于執(zhí)行本公開的磨損均勻化技術(shù)的方法流程圖。
詳細描述
本公開涉及靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化技術(shù)，該技術(shù)通過靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化減小 塊擦除次數(shù)，從而提升了存儲器件能夠達到的有用數(shù)據(jù)塊的總擦除次數(shù)。該技術(shù)最初在存 儲器件的早期壽命期間提供對靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損水平的寬松的限制。這個寬松的限制允許 在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化之前達到最大和最小擦除次數(shù)之間的很大的差距。然而，隨 著存儲器件的老化，所述限制收緊，因此減少了在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的額外的磨損均勻化之前 可獲得的最大和最小擦除次數(shù)之間的差距。這樣確保了所有數(shù)據(jù)塊的EOL擦除次數(shù)都被使 用，存儲器件的有用壽命提升——更理想地是被最大化。
如上面所討論的，在存儲器件的早期壽命期間，僅僅出于保持一致的磨損水平度 的目的，靜態(tài)數(shù)據(jù)的移動和擦除實際上會導致額外的數(shù)據(jù)塊擦除。靜態(tài)數(shù)據(jù)的早期磨損均 勻化在許多通常的工作負載下是沒有必要的，因為數(shù)據(jù)特性從驅(qū)動器壽命的早期部分期間 為靜態(tài)變成在仍然沒有接近驅(qū)動器的壽命終止部分的后期為動態(tài)數(shù)據(jù)。然而，本公開的磨5損均勻化技術(shù)減少了或者限制了在存儲器件的早期壽命中這些數(shù)據(jù)塊的不必要的擦除。于 是，隨著存儲器件的老化，靜態(tài)磨損水平度的限制收緊，因此如動態(tài)數(shù)據(jù)和它們相關(guān)聯(lián)的較 高擦除頻率所需要的包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的低擦除次數(shù)數(shù)據(jù)塊。隨著存儲器件的老化而收緊的限 制不僅基本上避免了對以后變成動態(tài)的靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化，而且還減少了對靜態(tài)數(shù)據(jù) 進行磨損均勻化的總次數(shù)。這增加了存儲器件能夠達到的有用數(shù)據(jù)塊的總擦除次數(shù)，其相 應地延伸了存儲器件的有用壽命。
圖1為與主計算機12 —起使用的存儲器件10的示意圖，其中存儲器件10可以是 各種不同的存儲器件(例如基于閃存的存儲器件)，并被配置為利用本公開的磨損均勻化 技術(shù)讀取和寫入數(shù)據(jù)。如下面所討論的，該磨損均勻化技術(shù)合乎需要地在存儲器件10的早 期壽命期間提供對包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊的磨損水平的寬松的限制，但是隨著存儲器件10 的老化，所述限制收緊。這減少了出于保持均勻的或者近似均勻的磨損水平度而以其他方 式引起的存儲器件10的額外的磨損。
如圖1所示，存儲器件10包括控制器14和閃存16，其中控制器14包括主界面18、 處理器20、隨機存取存儲器(RAM)模塊22、只讀存儲器(ROM)模塊Μ、閃存接口沈和數(shù)據(jù) 總線觀，每個都是基于閃存的存儲器件(例如閃存驅(qū)動器和固態(tài)驅(qū)動器)的常規(guī)組件。相 應地，主界面18、處理器20、RAM模塊22、ROM模塊M和閃存接口沈可以通過數(shù)據(jù)總線28 彼此通信，閃存16可以通過閃存接口沈與控制器14通信。另外，控制器14可以通過主界 面18與主計算機12通信，其中主界面18可以是任何合適的界面，例如通用串行總線(USB) 界面、串行ATA界面等。
在操作過程中，主計算機12可以與存儲器件10通信以從閃存16中讀取數(shù)據(jù)和將 數(shù)據(jù)寫入閃存16中。用于執(zhí)行讀取和寫入操作的固件可以存儲于存儲器件10中任何適合 的存儲介質(zhì)上(例如ROM模塊M和閃存16)和/或主計算機12中，并可以由處理器20執(zhí) 行。另外，用于實現(xiàn)本公開的磨損均勻化技術(shù)的固件也可以存儲于存儲器件10中任何適合 的存儲介質(zhì)上(例如ROM模塊M和閃存16)和/或主計算機12中，并也可以由處理器20 執(zhí)行。存儲器件10和/或主計算機12也可以包括多個額外的固件指令，用于操作存儲器 件10 (例如錯誤檢測和糾錯命令)。
圖2為存儲器件10的閃存16的簡化示意圖。在所示實施例中，閃存16是包括多 個數(shù)據(jù)塊30的非易失性存儲介質(zhì)。數(shù)據(jù)塊30是閃存16的可擦除數(shù)據(jù)塊，用于寫入、重寫、 存儲和讀取數(shù)據(jù)。在所示的實施例中，數(shù)據(jù)塊30被分為通用數(shù)據(jù)塊32、空閑數(shù)據(jù)塊34和元 數(shù)據(jù)塊36。被分為閃存16的多個獨立區(qū)域的通用數(shù)據(jù)塊32、空閑數(shù)據(jù)塊34和元數(shù)據(jù)塊36 的圖示僅僅為了討論的方便。相反，數(shù)據(jù)塊30可以動態(tài)地分配來使用，當可用于重用時，其 可以被放回到空閑池中(例如通過修改邏輯塊地址映射)。
通用數(shù)據(jù)塊32包括數(shù)據(jù)塊30的第一部分，并期望地成為用于將數(shù)據(jù)寫入和從中 讀取數(shù)據(jù)的主數(shù)據(jù)塊?？臻e數(shù)據(jù)塊34包括數(shù)據(jù)塊30的第二部分，其可以被保持為用于后 續(xù)的重寫入操作的可用數(shù)據(jù)塊的池。元數(shù)據(jù)塊36包括數(shù)據(jù)塊30的第三部分，其期望地包 含與數(shù)據(jù)塊30相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如每個數(shù)據(jù)塊30的擦除次數(shù)。數(shù)據(jù)可以按照與通用數(shù)據(jù)塊 32和空閑數(shù)據(jù)塊34相同的方式寫入、重寫入元數(shù)據(jù)塊36以及從元數(shù)據(jù)塊36中擦除。這 樣，應用到數(shù)據(jù)塊30的磨損均勻化技術(shù)也可以應用到元數(shù)據(jù)塊36。
在和主計算機12 (示于圖1) 一起使用之前，通用數(shù)據(jù)塊32和空閑數(shù)據(jù)塊34期望地是未寫入并經(jīng)擦除的，且元數(shù)據(jù)塊36可以保持對于每個數(shù)據(jù)塊30的擦除次數(shù)，其中對于 每個數(shù)據(jù)塊30的原始擦除次數(shù)典型地為零。在和主計算機12的初始操作期間，來自元數(shù) 據(jù)塊36的擦除次數(shù)可以被載入RAM模塊22 (示于圖1)中和/或主計算機12中的適合的 位置，從而允許監(jiān)控所述擦除次數(shù)。
在圖2所示的例子中，靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)可以被寫入一個或者多個通用數(shù)據(jù)塊32。 寫入操作可以由處理器20執(zhí)行，其可以將數(shù)據(jù)塊30的位置映射到保留在RAM模塊22中的 邏輯地址。當一組給定的動態(tài)數(shù)據(jù)需要從先前寫入的數(shù)據(jù)塊32中被重寫時，所述動態(tài)數(shù)據(jù) 可以被寫入一個或者多個空閑數(shù)據(jù)塊34，然后包含先前版本的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊32可以被擦 除。例如，當重寫保留在數(shù)據(jù)塊38中的數(shù)據(jù)時，更近的版本可以被寫入空閑數(shù)據(jù)塊34中的 可用數(shù)據(jù)塊中(稱為數(shù)據(jù)塊40)。從空閑數(shù)據(jù)塊34中被選為動態(tài)數(shù)據(jù)的目的地的數(shù)據(jù)塊通 常為在空閑數(shù)據(jù)塊34的組中具有最低或者相對較低擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊。相應地，數(shù)據(jù)塊38 然后可以被擦除，這樣將數(shù)據(jù)塊38的擦除次數(shù)增加了一次。另外，被寫入的數(shù)據(jù)塊40于是 如箭頭41所示地被包括在通用數(shù)據(jù)塊32中，且被擦除的數(shù)據(jù)塊38如箭頭42所示地被包 括在空閑數(shù)據(jù)塊34中。在操作中，這可以由處理器20執(zhí)行，其中處理器20可以將邏輯地 址重映射到數(shù)據(jù)塊30的位置。
將新數(shù)據(jù)寫入通用數(shù)據(jù)塊32、將數(shù)據(jù)重寫入低擦除次數(shù)的空閑數(shù)據(jù)塊34和將先 前的數(shù)據(jù)從通用數(shù)據(jù)塊32擦除的該過程于是可以被重復，以提供基于動態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均 勻化的第一次序，其延伸了存儲器件10的有用壽命。相應地，隨著動態(tài)數(shù)據(jù)繼續(xù)被重寫，用 于為動態(tài)數(shù)據(jù)而循環(huán)的各個數(shù)據(jù)塊30的擦除次數(shù)增加。然而，相比之下，包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù)塊不經(jīng)常被重寫，從而對于各個數(shù)據(jù)塊30的擦除次數(shù)沒有增加。這樣，在對于包含動 態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)繼續(xù)增加的同時，對于包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)保持 很低，甚至可能為零。這樣增加了數(shù)據(jù)塊30的最大擦除次數(shù)與最小擦除次數(shù)之間的差距。
圖3為存儲器件(例如存儲器件10)的最小擦除次數(shù)與最大擦除次數(shù)的關(guān)系示意 圖，其中最小擦除次數(shù)和最大擦除次數(shù)都歸一化為所述存儲器件的EOL擦除次數(shù)。這樣， 1.0的最大擦除次數(shù)是存儲器件的壽命終止點(即最大擦除次數(shù)等于EOL擦除次數(shù))。圖 3包括基線44 (以虛線示出)，在常規(guī)的磨損均勻化技術(shù)下所獲得的閾值曲線45、以及在本 公開的磨損均勻化技術(shù)下所獲得的閾值曲線46a、46b、47a和47b。
給定的存儲器件的最小擦除次數(shù)不能大于所述存儲器件的最大擦除次數(shù)。這樣， 最小和最大擦除次數(shù)的操作點必須落在低于基線44并且位于基線44右邊的區(qū)域中，其中 基線44具有一定斜率，其中最小擦除次數(shù)等于最大擦除次數(shù)(即斜率為1. 0)?；€44相 應地定義了其中在靜態(tài)磨損水平度上沒有呈現(xiàn)限制的一種情況，其中只要有需要就移動和 擦除靜態(tài)數(shù)據(jù)來將最大和最小擦除次數(shù)之間的差距最小化(即均勻的磨損水平)。
閾值曲線45是基于常規(guī)的磨損均勻化技術(shù)的曲線，所述常規(guī)的磨損均勻化技術(shù) 對靜態(tài)磨損水平度上施加限制，其靜態(tài)磨損水平度在存儲器件的整個壽命期間是恒定的。 在操作中，隨著最大擦除次數(shù)增加，操作點從基線44移動至右邊，直到其達到閾值曲線45。 在那個點，靜態(tài)數(shù)據(jù)被移動，相應的數(shù)據(jù)塊被擦除并對后續(xù)的寫入操作可用。這樣可以增加 最小擦除次數(shù)，其向上移動操作點并使其遠離閾值曲線45。這個過程于是可以在存儲器件 的整個壽命期間重復，從而將操作點保持在基線44和閾值曲線45之間。
如圖3所示，對靜態(tài)磨損水平的恒定限制導致閾值曲線45具有與基線44相同的斜率。這樣，在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化之前將獲得的最大和最小擦除次數(shù)之間的差距 在存儲器件的整個壽命期間保持恒定。例如，參見圖3中閾值線45和基線44之間的差距 45,,45π和45m，其沿著最大擦除次數(shù)在后續(xù)點處都是相同的。雖然從基線44的偏移提供 相對于靜態(tài)數(shù)據(jù)的持續(xù)移動和擦除的適度緩沖，但恒定的限制會導致在存儲器件的早期壽 命期間的大擦除次數(shù)。如上面所討論的，這減少了有用的數(shù)據(jù)塊的總擦除次數(shù)，從而減少了 存儲器件的有用壽命。另外，在存儲器件的壽命終點，恒定的限制防止最小擦除次數(shù)達到最 大擦除次數(shù)，如閾值曲線45的下臨界點所示出的那樣。這排除了在存儲器件的壽命終點才 將數(shù)據(jù)塊釋放。
相比之下，本公開的磨損均勻化技術(shù)可以基于不恒定而是在存儲器件的整個壽命 期間會變化的對靜態(tài)磨損水平度的限制。在一個實施例中，該限制中的這種變化可以在存 儲器件的整個壽命期間具有線性的或者基本線性的趨勢。這提供了線性的閾值曲線，所述 閾值曲線的斜率大于基線44和閾值曲線45(即閾值曲線46a和46b)的斜率。如圖所示， 在這個實施例中，對數(shù)據(jù)塊的靜態(tài)磨損水平的限制在存儲器件的早期壽命期間是比較寬松 的，從而允許在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化之前，將獲得的最大和最小擦除次數(shù)之間有很 大的差距。例如，閾值曲線46a和46b分別允許最大擦除次數(shù)在對靜態(tài)數(shù)據(jù)執(zhí)行磨損均勻 化之前達到存儲器件的EOL擦除次數(shù)的約35%至50%。
然而，隨著存儲器件的老化，所述限制收緊，其減少了在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻 化之前可獲得的最大和最小擦除次數(shù)之間的差異。例如，參見圖3中閾值線46b和基線44 之間的差距461^、4613 和46bm，其沿著最大擦除次數(shù)在后續(xù)點處減少。另外，與閾值曲線 45相比，在這個實施例中線性閾值曲線的斜率(例如閾值曲線46a和46b)期望地允許數(shù)據(jù) 塊的最小擦除次數(shù)在存儲器件的壽命終止時基本上達到數(shù)據(jù)塊的最大擦除次數(shù)。
在第二實施例中，對靜態(tài)磨損水平的限制的變化在存儲器件的整個壽命期間可 具有指數(shù)增長。這提供了具有初始切線斜率的閾值曲線，該斜率小于基線44和閾值曲線 45 (即閾值曲線47a和47b)的斜率。然而，閾值曲線的切線斜率隨著存儲器件的老化而增 加，直到并最終所述切線斜率大于基線44和閾值曲線45的斜率。這個實施例也提供了在 存儲器件的早期壽命期間對靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損水平的寬松的限制，并隨著器件的老化收緊該 限制。例如，參見圖3中閾值線47b和基線44之間的差距AlbiAlbii和47bm，其也沿著最 大擦除次數(shù)在后續(xù)點處減小。另外，隨著存儲器件的老化，該閾值曲線的切線斜率如所期望 地增加，直到所述切線斜率允許數(shù)據(jù)塊的最小擦除次數(shù)在存儲器件的壽命終點基本達到數(shù) 據(jù)塊的最大擦除次數(shù)。
閾值曲線47a和47b的對比示出了指數(shù)增長趨勢的變化，該變化可以在本公開的 磨損均勻化技術(shù)下獲得。例如，閾值曲線47a可以在存儲器件的早期壽命期間產(chǎn)生對靜態(tài) 數(shù)據(jù)的微小量的磨損均勻化。為了避免這個現(xiàn)象，指數(shù)增長趨勢可以沿著存儲器件的壽命 偏移至一個給定的開始點，如閾值趨勢47b所示，其偏移至最大擦除次數(shù)的約50%。
閾值曲線46a、46b、47a和47b是適合的線性和指數(shù)增長趨勢的示例，其可以利用 在存儲器件的整個壽命期間變化的對靜態(tài)磨損水平的限制獲得。在可選擇的實施例中，本 公開的磨損均勻化技術(shù)可以基于在存儲器件的整個壽命期間改變對靜態(tài)磨損水平度的限 制的各種函數(shù)。變化的限制排除了靜態(tài)數(shù)據(jù)在存儲器件的早期壽命期間不必要的移動和擦 除，如上所討論的，這樣延長了存儲器件的可用壽命。另外，在存儲器件的整個壽命期間收緊限制允許包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊根據(jù)需要及時釋放以可用于動態(tài)數(shù)據(jù)。
圖4為用于在基于閃存的存儲器件(例如存儲器件10)中管理磨損水平的方法48 的流程圖。方法48的下面的討論是參考存儲器件10作出的，并且理解到方法48適合于和 各種存儲器件(例如基于閃存的存儲器件)一起使用。如圖所示，方法48包括步驟50-68， 初始地包括確定用于閃存的16的限制閾值(步驟50)。如上面所討論的，對靜態(tài)磨損水平 的限制在存儲器件10的整個壽命期間改變，并可以提供基本上線性和/或基本上非線性的 趨勢(例如指數(shù)增長的趨勢)，所述趨勢如所期望地不與基線44共線或平行。
限制閾值可以至少部分地基于數(shù)據(jù)塊30的擦除次數(shù)，例如最小擦除次數(shù)。例如， 在涉及線性趨勢的實施例中，所述限制閾值可以是數(shù)據(jù)塊30的最小擦除次數(shù)的斜率函數(shù)， 其也可以在執(zhí)行靜態(tài)數(shù)據(jù)的磨損均勻化之前偏移數(shù)據(jù)塊30的初始最大擦除次數(shù)。在這個 實施例中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)塊30的當前擦除次數(shù)確定最大擦除次數(shù)和最小擦除次數(shù)(例如利 用處理器20或主計算機1 ，且該最大擦除次數(shù)和最小擦除次數(shù)也可以存儲在RAM模塊22 中(示于圖1)。
該限制閾值也可以部分地基于所有數(shù)據(jù)塊30的EOL擦除次數(shù)，從而將該限制閾值 歸一化至如圖3所示的EOL擦除次數(shù)。例如，存儲器件10的線性趨勢的限制閾值可以由如 下公式確定
權(quán)利要求
1.一種用于在具有多個數(shù)據(jù)塊的存儲器件中管理磨損水平的方法，所述方法包括(a)將數(shù)據(jù)從具有第一擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊復制到具有比所述第一擦除次數(shù)更高的擦除 次數(shù)的數(shù)據(jù)塊；(b)在復制所述數(shù)據(jù)之后，將所述數(shù)據(jù)從具有所述第一擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊中擦除；(c)將經(jīng)擦除的數(shù)據(jù)塊分配用于后續(xù)的寫入操作；以及(d)基于對靜態(tài)磨損水平的限制重復步驟(a) (c)，所述限制在所述多個數(shù)據(jù)塊的壽 命期間收緊。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個數(shù)據(jù)塊的壽命至少部分地基于從 由所述多個數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)、所述多個數(shù)據(jù)塊的錯誤率及其組合組成的組中選擇的因素。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括至少部分地基于所述多個數(shù)據(jù)塊的最大擦除次數(shù)確定參數(shù)；以及 至少部分地基于所述多個數(shù)據(jù)塊的最小擦除次數(shù)確定限制閾值，其中所述數(shù)據(jù)以保持 所述參數(shù)由所述限制閾值所限制的方式被復制。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述限制閾值由所述最小擦除次數(shù)和所述 最大擦除次數(shù)的基本線性的函數(shù)定義。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述限制閾值由所述最小擦除次數(shù)和所述 最大擦除次數(shù)的基本指數(shù)的函數(shù)定義。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 更新所述最小擦除次數(shù)；更新所述最大擦除次數(shù)；至少部分地基于已更新的最大擦除次數(shù)更新所述參數(shù)；以及 至少部分地基于已更新的最小擦除次數(shù)更新所述磨損水平閾值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述靜態(tài)磨損水平的限制禁止數(shù)據(jù)的復 制，直到所述多個數(shù)據(jù)塊的最大擦除次數(shù)為所述多個數(shù)據(jù)塊的壽命終止擦除次數(shù)的至少約 25%。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述靜態(tài)磨損水平的限制禁止數(shù)據(jù)的復制， 直到所述最大擦除次數(shù)為所述壽命終止擦除次數(shù)的至少約35%。
9.一種用于管理具有多個數(shù)據(jù)塊的存儲器件中的磨損水平的方法，所述方法包括 確定所述多個數(shù)據(jù)塊中的每一個的擦除次數(shù)；至少部分地基于所確定的擦除次數(shù)中的最大擦除次數(shù)確定參數(shù)； 確定限制閾值，所述限制閾值定義了靜態(tài)磨損水平的限制，所述限制在所述多個數(shù)據(jù) 塊的整個壽命期間變化；以及以保持所述參數(shù)由所述限制閾值所限制的方式將數(shù)據(jù)從具有第一擦除次數(shù)的第一數(shù) 據(jù)塊移動到具有比所述第一擦除次數(shù)更高的擦除次數(shù)的第二數(shù)據(jù)塊。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)從所述第一數(shù)據(jù)塊移動到所述 第二數(shù)據(jù)塊包括將所述數(shù)據(jù)從所述第一數(shù)據(jù)塊復制到所述第二數(shù)據(jù)塊； 將所述數(shù)據(jù)從第一數(shù)據(jù)塊擦除；以及將經(jīng)擦除的所述第一數(shù)據(jù)塊分配用于后續(xù)的寫入操作。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述限制閾值由從由所確定的擦除次數(shù)的 最小擦除次數(shù)和最大擦除次數(shù)的基本線性的函數(shù)、所述最小擦除次數(shù)和所述最大擦除次數(shù) 的基本指數(shù)的函數(shù)及其組合組成的組中選擇的至少一個函數(shù)定義。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述限制閾值至少部分地基于所確定的擦 除次數(shù)中的最小擦除次數(shù)來確定。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述限制閾值進一步地基于所述多個數(shù) 據(jù)塊的壽命終止擦除次數(shù)來確定。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述限制閾值進一步地基于所述多個數(shù) 據(jù)塊的至少一個可量化的性質(zhì)來確定。
15.一種用于管理具有多個數(shù)據(jù)塊的存儲器件中的磨損水平的方法，所述方法包括 至少部分地基于所述多個數(shù)據(jù)塊的最大擦除次數(shù)確定參數(shù)；至少部分地基于所述多個數(shù)據(jù)塊的最小擦除次數(shù)的限制閾值；以及 以保持所述參數(shù)由所述限制閾值所限制的方式將數(shù)據(jù)從第一數(shù)據(jù)塊復制到具有較高 擦除次數(shù)的第二數(shù)據(jù)塊。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 在復制所述數(shù)據(jù)之后擦除第一數(shù)據(jù)塊；至少部分地基于已擦除的所述第一數(shù)據(jù)塊更新所述最小擦除次數(shù)和所述最大擦除次數(shù)；至少部分地基于已更新的最大擦除次數(shù)更新所述參數(shù)；以及 至少部分地基于已更新的最小擦除次數(shù)更新所述限制閾值。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述限制閾值在所述多個數(shù)據(jù)塊的至少 一部分壽命期間變化。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述限制閾值和所述參數(shù)中的每一個進 一步基于所述多個數(shù)據(jù)塊的壽命終止擦除次數(shù)來確定。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使所述參數(shù)受限于所述限制閾值的方式 防止數(shù)據(jù)從所述第一數(shù)據(jù)塊被移動到所述第二數(shù)據(jù)塊，直到所述最大擦除次數(shù)是所述多個 數(shù)據(jù)塊的壽命終止擦除次數(shù)的至少約25%。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)被防止從所述第一數(shù)據(jù)塊移動 到所述第二數(shù)據(jù)塊，直到所述最大擦除次數(shù)是所述壽命終止擦除次數(shù)的至少約35%。
全文摘要
一種用于管理具有多個數(shù)據(jù)塊(32)的存儲器件(16)中的磨損水平的方法，該方法包括基于靜態(tài)磨損水平的限制將數(shù)據(jù)移動到具有較高擦除次數(shù)的數(shù)據(jù)塊中，該限制在多個數(shù)據(jù)塊的至少一部分壽命期間收緊。
文檔編號G06F12/02GK102037520SQ201080001596
公開日2011年4月27日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者J·海恩斯, T·費爾德曼 申請人:希捷科技有限公司