一種固態硬盤及閃存芯片的充放電控制方法技術

本發明專利技術適用于存儲技術領域，提供了一種固態硬盤及閃存芯片充放電控制方法，該方法包括：將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁，其中一個邏輯頁由物理頁中的最低有效位映射組成，另一邏輯頁由物理頁中的最高有效位映射組成；將寫入數據進行緩存，并將緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據；根據合并后的數據對物理頁的多層存儲單元進行充放電控制，使多層存儲單元的電壓狀態表示為合并后的數據的數值。借此，本發明專利技術能夠避免對多層存儲單元進行重復的充放電，減少了充放電次數及閃存芯片的磨損，提高了閃存芯片的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及存儲
，尤其涉及。
技術介紹
NAND型閃存可根據每一存儲單元中可儲存的位數區分為SLC (Single-LevelCell，單層單元)NAND型閃存與MLC NAND型閃存。SLC NAND型閃存芯片的每個存儲單兀可以有兩種狀態聞電壓或低電壓,分別表示數據O和1，這樣一個存儲單元可以表示一個數據bit位。由多個物理存儲單元組成一個物理頁，該物理頁可以表示相同數量的bit位，即邏輯頁。MLC NAND型閃存芯片的每個存儲單元可以有4種電壓狀態。MLC根據電壓值不同，表示不同的數據。圖1是一種MLC NAND型閃存芯片的存儲單元的電壓分布示意圖，當電壓處于(TA之間時表示數據11，當電壓位于A、之間時表示數據10，當電壓位于B飛之間時表示數據01，當電壓位于(TD之間時表示數據00。這樣一個存儲單元可以表示兩個數據bit位，MLCNAND型閃存芯片一個物理頁為SLC NAND型閃存芯片一個物理頁2倍數量的bit 位。一般會分為和物理頁相同大小的兩個邏輯頁，低位的O或I組成LSB(leastsignificant bit,最低有效位)，高位的 O 或 I 組成 MSB(most significant bit,最高有效位)，也即說兩個邏輯頁(LSB、MSB分別組成的頁)共享一個物理頁。在圖1中，最高有效位(MSB)位于二進制數據的最左側，最低有效位(LSB)位于二進制數據的最右側。假設第一個電壓狀態(11)電子數為O ;第二個電壓狀態(10)電子數為η ;第三個電壓狀態(00)電子數為2η ;第四個電壓狀態(01)電子數為3η。下面以不同順序為例詳細分析對現有技術中對固態硬盤讀寫的充放電過程1、先寫入最低有效位(LSB)，再寫入最高有效位(MSB)，其數據變化關系如圖2所/Jn ο先寫入最低有效位(LSB)，寫入數據可能是1，也可能是0，因此數據變化關系為11變為11，或11變為10。其中，從11變為11時，多層存儲單元不需要充放電；從11變為10時，需要充電η個電子。再寫入最高有效位(MSB)，寫入數據可能是1，也可能是0，因此數據變化關系為11變為11，或11變為01，或10變為10，或10變為00。其中，從11變為11，或從10變為 10，實際是沒有變化，不需要要充放電；從11變為01，需要充電3n個電子；從10變為00需要充電η個電子。2、先寫入最高有效位(MSB)，再寫入最低有效位(LSB)，其數據變化關系如圖3所/Jn ο先寫入最高有效位(MSB)，寫入數據可能是1，也可能是0，因此數據變化關系為11變為11，或11變為01。其中，從11變為11時，不需要充放電；從11變為01時，需要充電3η個電子；再寫入最低有效位(LSB)，寫入數據可能是1，也可能是0，因此數據變化關系為11變為11，或11變為10，或01變為01，或01變為00。其中，從11變為11，或從01變為01，實際是沒有變化，不需要要充放電；從11變為10，需要充電η個電子；從01變為00需要放電η個電子。由以上分析可知，當多層存儲單元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都寫入I時，不需要充放電；當多層存儲單元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)有且只有一個寫入O時，需要充電I次；當多層存儲單元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都寫入O時且先寫最低有效位(LSB)時，需要充電2次；當多層存儲單元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都寫入O時且先寫最高有效位(MSB)時，需要充電I次，并放電I次。這樣，由于MLC型閃存芯片的LSB、MSB共享物理一個物理存儲單元，在對LSB或MSB編程時，都需要對物理存儲單元充放電，頻繁的充放電次數降低了 ML C型閃存芯片的擦除次數，導致閃存芯片的磨損，降低了閃存芯片的使用壽命。綜上可知，現有MLC NAND型閃存芯片的充放電控制方法在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
技術實現思路
針對上述的缺陷，本專利技術的目的在于提供，能夠避免對多層存儲單元進行重復的充放電，減少了充放電次數及閃存芯片的磨損，提聞了閃存芯片的使用壽命。為了實現上述目的，本專利技術提供一種閃存芯片充放電控制方法，用于固態硬盤，所述閃存芯片的物理頁包括多個多層存儲單元，所述方法包括如下步驟將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁，其中一個邏輯頁由所述物理頁中的最低有效位映射組成，另一邏輯頁由所述物理頁中的最高有效位映射組成；將寫入數據進行緩存，并將緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據；根據所述合并后的數據對所述物理頁的多層存儲單元進行充放電控制，使所述多層存儲單元的電壓狀態表示為所述合并后的數據的數值。根據本專利技術的充放電控制方法，并將緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據的步驟包括判斷寫入數據對應的邏輯頁的耦合邏輯頁是否已經寫入數據至緩存中；若是則將該邏輯頁與所述耦合邏輯頁對應的數據合并為一份與物理頁對應的數據，否則繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入。根據本專利技術的充放電控制方法，所述繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入之后還包括若等待超時且當前邏輯頁的耦合邏輯頁已經寫入過數據，則將該耦合邏輯頁的數據讀入緩存，并將其與當前邏輯頁的緩存數據合并為一份與物理頁對應的數據。根據本專利技術的充放電控制方法，所述繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入之后還包括若等待超時且當前邏輯頁的耦合邏輯頁未寫入過數據，則將該耦合邏輯頁的數據設置為全1，并將其與當前邏輯頁的緩存數據合并為一份與物理頁對應的數據。根據本專利技術的充放電控制方法，所述將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁的步驟中，所述閃存芯片的每個多層存儲單元具有4種電壓狀態，4種電壓狀態表示為4個二進制數據11、10、00、01 ;所述最高有效位位于二進制數據的最左側，最低有效位位于二進制數據的最右側。本專利技術相應提供一種固態硬盤，所述固態硬盤包括多個閃存芯片，所述閃存芯片的物理頁包括多個多層存儲單元，所述固態硬盤還包括映射模塊，用于將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁，其中一個邏輯頁由所述物理頁中的最低有效位映射組成，另一邏輯頁由所述物理頁中的最高有效位映射組成；緩存，用于緩存寫入數據；數據合并模塊，用于將緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據；充放電控制器，用于根據所述合并后的數據對所述物理頁的多層存儲單元進行充放電控制，使所述多層存儲單元的電壓狀態表示為所述合并后的數據的數值。根據本專利技術的固態硬盤，所述固態硬盤還包括判斷模塊，所述判斷模塊用于判斷寫入數據對應的邏輯頁的耦合邏輯頁是否已經寫入數據至緩存中，若是則將該邏輯頁與所述耦合邏輯頁對應的數據合并為一份與物理頁對應的數據，否則繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入。根據本專利技術的固態硬盤，若等待超時且當前邏輯頁的耦合邏輯頁已經寫入過數據，則所述固態硬盤將該耦合邏輯頁的數據讀入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種閃存芯片充放電控制方法，用于固態硬盤，所述閃存芯片的物理頁包括多個多層存儲單元，其特征在于，所述方法包括如下步驟：將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁，其中一個邏輯頁由所述物理頁中的最低有效位映射組成，另一邏輯頁由所述物理頁中的最高有效位映射組成；將寫入數據進行緩存，并將所述緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據；根據所述合并后的數據對所述物理頁的多層存儲單元進行充放電控制，使所述多層存儲單元的電壓狀態表示為所述合并后的數據的數值。

【技術特征摘要】
1.一種閃存芯片充放電控制方法，用于固態硬盤，所述閃存芯片的物理頁包括多個多層存儲單元，其特征在于，所述方法包括如下步驟 將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁，其中一個邏輯頁由所述物理頁中的最低有效位映射組成，另一邏輯頁由所述物理頁中的最高有效位映射組成； 將寫入數據進行緩存，并將所述緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據； 根據所述合并后的數據對所述物理頁的多層存儲單元進行充放電控制，使所述多層存儲單元的電壓狀態表示為所述合并后的數據的數值。2.根據權利要求1所述的充放電控制方法，其特征在于，并將緩存中與兩個相互耦合的邏輯頁對應的數據根據所述物理頁與相互耦合的兩個邏輯頁的映射關系合并為一份與物理頁對應的數據的步驟包括 判斷寫入數據對應的邏輯頁的耦合邏輯頁是否已經寫入數據至緩存中； 若是則將該邏輯頁與所述耦合邏輯頁對應的數據合并為一份與物理頁對應的數據，否則繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入。3.根據權利要求2所述的充放電控制方法，其特征在于，所述繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入之后還包括 若等待超時且當前邏輯頁的耦合邏輯頁已經寫入過數據，則將該耦合邏輯頁的數據讀入緩存，并將其與當前邏輯頁的緩存數據合并為一份與物理頁對應的數據。4.根據權利要求2所述的充放電控制方法，其特征在于，所述繼續等待下一數據寫入緩存直至所述耦合邏輯頁對應的數據寫入之后還包括 若等待超時且當前邏輯頁的耦合邏輯頁未寫入過數據，則將該耦合邏輯頁的數據設置為全1，并將其與當前邏輯頁的緩存數據合并為一份與物理頁對應的數據。5.根據權利要求1所述的充放電控制方法，其特征在于，所述將同一物理頁映射至相互耦合的兩個邏輯頁的步驟中，所述閃存芯片的每個多層存儲單元具有4種電壓狀態，4種電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金明，
申請(專利權)人：記憶科技深圳有限公司，
類型：發明
國別省市：