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DE60217883T2 - Verfahren zum schreiben von daten in einen nicht-flüchtigen speicher - Google Patents

Verfahren zum schreiben von daten in einen nicht-flüchtigen speicher Download PDF

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DE60217883T2
DE60217883T2 DE60217883T DE60217883T DE60217883T2 DE 60217883 T2 DE60217883 T2 DE 60217883T2 DE 60217883 T DE60217883 T DE 60217883T DE 60217883 T DE60217883 T DE 60217883T DE 60217883 T2 DE60217883 T2 DE 60217883T2
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DE
Germany
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sector
volatile memory
block
sectors
data
Prior art date
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Application number
DE60217883T
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English (en)
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Inventor
Sergey Anatolievich Gorobets
David Alan BENNETT
Welsh Alan SINCLAIR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micron Technology Inc
Original Assignee
Lexar Media Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schreiben von Daten in einen nicht-flüchtigen Speicher und insbesondere auf ein Verfahren zum Schreiben von Daten in einen Flash-Speicher, um die gleichmäßige Verteilung der Nutzung über einen längeren Betriebszeitraum zu gewährleisten.
  • In bekannten Speichersystemen ist es üblich, dass ein nicht-flüchtiger Speicher wie zum Beispiel der Flash-Speicher der Speichersysteme Verschleißmechanismen innerhalb seiner physikalischen Strukturen aufweist, was bedeutet, dass ein Block in dem Flash-Speicher nach einer kumulierten Anzahl von Operationen ausfallen kann. Bekannte Datenverwaltungsverfahren führen jedoch im Allgemeinen kein Blocklöschen im Flash-Speicher in Echtzeit durch, was zur Ansammlung von Blöcken in dem Flash-Speicher führen kann, die überholte Versionen der Sektoren enthalten. Es ist auch der Fall, dass in bekannten Systemen die physikalische Adresse zum Schreiben eines Sektors von der logischen Adresse des Sektors abhängig ist, so dass logisch nicht zusammenhängende Sektoren in eine nicht zusammenhängende physikalische Adresse und logische auf physikalische Adressen geschrieben werden.
  • Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung der Anzahl von Lese- und Schreibzugriffen auf den nicht-flüchtigen Speicher für Steuerdatenstrukturen, um die Schreibgeschwindigkeit des Speichersystems für Host-Daten zu erhöhen.
  • Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Erzielung einer gleichmäßigen Nutzung der Blöcke in dem nicht-flüchtigen Speicher zum Speichern von Daten über eine längere Betriebszeit und die Vermeidung von „Hot Spots" bei der Nutzung des nicht-flüchtigen Speichers, um die Zuverlässigkeit des Speichersystems zu erhöhen.
  • Aus EP-A-0522780 ist die Bereitstellung eines nicht-flüchtigen Speichersystems bekannt, bei dem die ersten Sektoren jedes Blocks im Flash-Speicher als eine Sektorverwaltungstabelle verwendet werden und eine Steuerung mit dem Flash-Speicher gekoppelt ist, um im RAM Listen von Blöcken in dem der Speicherung logischer Sektordaten zugeordneten Flash-Speicher sowie von in dem Flash-Speicher kürzlich gelöschten Blöcken zu halten.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den anliegenden unabhängigen Ansprüchen festgelegt.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine mit einem nicht-flüchtigen Speicher verbundene Steuerung mit einem flüchtigen Speicher vorgesehen, wobei
    die Steuerung in dem flüchtigen Speicher Listen von Blöcken in dem der Speicherung logischer Sektordaten zugeordneten nicht-flüchtigen Speicher sowie von in dem nicht-flüchtigen Speicher kürzlich gelöschten Blöcken hält und
    die Steuerung Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher in die Steuerdatenstrukturen in dem nicht-flüchtigen Speicher weniger häufig überträgt, als die Inhalte der Listen in dem flüchtigen Speicher geändert werden, so dass die Listen in dem flüchtigen Speicher jederzeit aus existierenden Informationen in dem nicht-flüchtigen Speicher rekonstruiert werden können.
  • Vorzugsweise werden die Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher gleichzeitig mit Informationen für ein logisch/physikalisches Mapping für Sektoren aus anderen Listen in dem flüchtigen Speicher in die Steuerdatenstrukturen in dem nicht-flüchtigen Speicher übertragen.
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen ersichtlich.
  • 1 zeigt ein Host-System und ein Flash-Speichersystem nach der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt die Hardware-Architektur der Steuerung für das System in 1 nach der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt den Schichtaufbau der Firmware, die die Medienmanagement-Operationen nach einer Ausführungsform ausführt.
  • 4a zeigt eine schematische Darstellung der Schreiboperation nach der Ausführungsform.
  • 4B zeigt eine schematische Darstellung der Schreib- und Verschiebeoperationen.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung der dreistufigen Hierarchie der Zuordnungsstrukturen für den Adressübersetzungsprozess.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung der Datenstrukturen in dem Speichersystem nach der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung der Steueroperationen für das Speichersystem.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung des Operationsablaufs für die Adressübersetzungsoperation.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung der Steuer-Schreiboperation für das Speichersystem.
  • 10 zeigt eine schematische Darstellung der EBM-Sektor-Schreibfunktionsoperation für das Speichersystem.
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen zu Beginn einer Map-Schreiboperation.
  • 12 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen nach der CBL-Map-Operation.
  • 13 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen nach der ABL- und CBL-Konsolidierungsoperation.
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen nach der Map-to-CBL-Operation.
  • 15 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen nach der CBL-to-EBL-Operation.
  • 16 zeigt eine schematische Darstellung des Status der Datenstrukturen nach der EBL-to-ABL-Operation.
  • 17 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Host-Systems und Flash-Systems nach der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Flash-Disk-Vorrichtung wie die in 1 ist ein Speichersystem, das die logischen Merkmale eines Plattenlaufwerks für ein Host-System 12 repräsentiert und das Flash-Halbleiterspeicher 20 als sein physikalisches Datenspeichermedium verwendet. Ein Flash-Disk-Speichersystem 10 erfordert eine Steuerung 12 zur Verwaltung des physikalischen Speichermediums des Systems 10 nach Algorithmen, die die logischen Merkmale einer Festplatte schaffen, und in diesem Fall sind es der Flash-Speicher 20 und die Steuerung 16, die durch die physikalische Schnittstelle 18 verbunden sind, die das Speichersystem 10 bilden. Die Steuerung 16 des Speichersystems 10 verbindet das System 10 über die logische Schnittstelle 14 mit dem Host 12.
  • In diesem Fall weist der Flash-Speicher 20 mehrere Flash-Chips auf, die aus mehreren Flash-Blöcken bestehen. Über die logische Schnittstelle 14 zum Speichersystem 10 können Daten in Einheiten mit fester Größe, so genannte Sektoren, die jeweils 512 Datenbytes enthalten und auf die ein direkter Zugriff möglich ist, in das System 10 geschrieben bzw. aus diesem gelesen werden. Jeder Sektor ist durch eine logische Adresse identifiziert, die in diesem Fall eine fortlaufende logische Blockadresse (LBA) ist.
  • In der vorliegenden Anordnung können Daten in einen Sektor geschrieben werden, auch wenn der Sektor bereits Daten enthält. Die Protokolle in der logischen Schnittstelle 14 können in diesem Fall den Lese- oder Schreibzugriff auf das System 10 in Blöcken von mehreren Sektoren mit logisch zusammenhängenden Sektoradressen unterstützen, wobei diese Protokolle Industriestandards wie ATA, CompactFlash oder MultiMediaCard entsprechen, so dass das Speichersystem 10 zwischen verschiedenen Host-Systemen austauschbar und nicht auf die Verwendung mit dem Host 12 beschränkt ist.
  • Über die physikalische Schnittstelle 18 von der Steuerung 16 zum Flash-Speicher 20 können Daten in den Flash-Speicher 20 geschrieben und aus diesem gelesen werden, und zwar in Einheiten mit fester Größe, die in diesem Fall als physikalische Sektoren bezeichnet werden, auf die direkt zugegriffen werden kann und die im Allgemeinen jeweils eine ausreichende Kapazität für 512 Datenbytes von dem Host-System plus 16 Bytes Overhead-Daten haben, die von der Steuerung 16 angehängt werden. Jeder physikalische Sektor ist durch eine physikalische Sektoradresse identifiziert, die normalerweise getrennte Komponenten aufweist, die jeweils den Flash-Chip innerhalb des Speicherteilsystems, den Flash-Block innerhalb des Flash-Chips und den physikalischen Sektor innerhalb des Flash-Blocks des Speichers 20 identifizieren, in den der physikalische Sektor geschrieben wird.
  • In dem gezeigten System 10 können Daten nur in einen physikalischen Sektor geschrieben werden, wenn der Sektor zuvor gelöscht worden ist. Der Flash-Speicher 20 wird als Reaktion auf einen Befehl in der physikalischen Schnittstelle in Einheiten eines Flash-Blocks gelöscht, der typischerweise 32 physikalische Sektoren enthält. Die relativen Zeiten für die Ausführung von Operationen im Flash-System 10 zum Lesen eines physikalischen Sektors, Programmieren eines physikalischen Sektors und Löschen eines Flash-Blocks liegen typischerweise im Verhältnis von 1:20:200.
  • In der Anordnung in 1 ist die Steuerung 16 eine zyklische Speichersteuerung, das heißt eine Flash-Medienmanagementsteuerung, in der ein Verfahren zur Sicherstellung der gleichmäßigen Verteilung der Nutzung implementiert ist, bei dem die Medienmanagement-Algorithmen zur Implementierung dieses Verfahrens als Firmware durch einen Prozessor in der Steuerung realisiert sind.
  • In 2 ist eine optimierte Hardware-Architektur für die zyklische Speichersteuerung 16 gezeigt. In diesem Fall ist die Steuer-Hardware eine spezielle Architektur in einer getrennten integrierten Schaltung.
  • Die Steuerung 16 umfasst einen Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22, einen Mikroprozessor 24, einen Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26, einen ROM 28, einen SRAM 30 und einen Erweiterungsanschluss 32, die jeweils durch den Speicherzugriffs-Steuerbus 34 miteinander verbunden sind.
  • Die Flash-Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung sind durch Firmware implementiert, die auf dem Mikroprozessor 24 läuft, und die Steuerung 16 ist verantwortlich für alle Flash-Medienmanagementfunktionen und für die Merkmale der logischen Schnittstelle 14 gegenüber dem Host 12.
  • Der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 stellt den Pfad für den Datenstrom zum und vom Host-System 12 über die logische Schnittstelle 14 bereit.
  • Da in diesem Fall die Steuerung 16 die Form einer dedizierten integrierten Schaltung aufweist, stellt der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 die logische Schnittstelle 14 bereit, die einem Industrie-Standardprotokoll entspricht, sowie ein Befehlsregister und eine Gruppe von Funktionsdateiregistern, die die Route für den Mikroprozessor 24 zur Steuerung der logischen Merkmale der Schnittstelle 14 bereitstellen.
  • Der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 ermöglicht auch die Übertragung eines Sektors mit Daten in beiden Richtungen über die logische Schnittstelle 14 zwischen dem Host-System 12 und dem SRAM 30 der Steuerung durch eine Direktzugriffsoperation (DMA) ohne Eingreifen seitens des Mikroprozessors 24.
  • Der Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 stellt den Pfad für den Datenstrom zum und vom Flash-Speicher 20 bereit und steuert alle Operationen, die im Flash-Speicher 20 erfolgen. Die Operationen, die im Flash-Speicher 20 erfolgen, werden durch den Mikroprozessor 24 festgelegt und eingeleitet, der Parameter- und Adressinformationen in den Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 lädt.
  • Die Gruppe von Operationen, die im Allgemeinen erfolgen, sind die Übertragung eines physikalischen Sektors an den Flash-Speicher 20, die Übertragung eines physikalischen Sektors aus dem Flash-Speicher 20, das Einschreiben eines physikalischen Sektors in den Flash-Speicher 20, das Löschen eines Flash-Blocks und das Lesen des Status des Flash-Speichers 20.
  • In gleicher Weise kann ein physikalischer Datensektor in beiden Richtungen über die physikalische Schnittstelle 18 zwischen dem Flash-Speicher 20 und dem SRAM 30 der Steuerung durch DMA-Operationen ohne Eingreifen seitens des Mikroprozessors 24 übertragen werden. Die Organisation der 512 Bytes Host-Daten und 16 Bytes Overhead-Daten in einem physikalischen Sektor, der in den Flash-Speicher 20 übertragen wird, wird im Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 unter der Steuerung der durch den Mikroprozessor 24 geladenen Parameter bestimmt.
  • Der Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 erzeugt auch einen Fehlerkorrekturcode (ECC) mit 12 Bytes, der in den Flash-Speicher 20 übertragen wird und als Overhead-Daten in jeden physikalischen Sektor geschrieben wird; er wird außerdem verifiziert, wenn ein physikalischer Sektor aus dem Flash-Speicher 20 übertragen wird.
  • Der Mikroprozessor 24 steuert den Strom der Datensektoren durch den Speicherzugriffs-Steuerbus 34 oder Datenpfad oder der Steuerung 16, implementiert die Flash-Medienmanagement-Algorithmen, die die Sektor- und Steuerdaten-Speicherorganisation im Flash-Speicher 20 definieren, und definiert die Merkmale der logischen Schnittstelle 14 zum Host-System 12. In diesem Fall ist der Mikroprozessor 24 ein 32-Bit-RISC-Prozessor.
  • Der Speicherzugriffs-Steuerbus 34 ermöglicht die Übertragung von Informationen zwischen dem Mikroprozessor 24, dem Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 und dem Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 sowie zwischen dem Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22, dem Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 und einem Speicherblock 30.
  • Der Mikroprozessor 24, der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 und der Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 können jeweils der Master für eine Transaktion auf dem Speicherzugriffs-Steuerbus 34 sein. Der Buszugriff wird den anfordernden Master-Systemen zyklusweise gewährt.
  • Der SRAM-Block 30 speichert alle vorläufigen Informationen in der Steuerung 16, wobei diese Speicherfunktion das Puffern der Sektordaten und das Speichern der Steuerdatenstrukturen und Variablen sowie des Firmware-Codes umfasst.
  • Der ROM 28 ist in der Steuerung 16 enthalten, um Code für die Ausführung durch den Mikroprozessor 24 oder von anderen Hardware-Blöcken in der Steuerung benötigte Informationen zu speichern.
  • Die Einbeziehung eines Erweiterungsanschlusses 32 in die Steuerarchitektur ermöglicht den Zugriff auf externe Hardware-Funktionen, RAM- oder ROM-Speicher von dem Speichersystem 10.
  • Beim Betrieb der Steuerung werden alle zwischen der logischen Schnittstelle 14 zum Host-System 12 und der physikalischen Schnittstelle 18 zum Flash-Speicher 20 übertragenen Sektordaten im SRAM 30 zwischengespeichert. Ausreichend Kapazität ist im SRAM 30 zur Zwischenspeicherung von zwei Datensektoren zugewiesen, um die gleichzeitige Übertragung von aufeinander folgenden Sektoren in den Host- und Flash-Schnittstellen zu ermöglichen. Die Datenübertragung zwischen der logischen Host-Schnittstelle 14 und dem SRAM 30 erfolgt durch DMA, wobei der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 als Bus-Master fungiert. Die Datenübertragung zwischen der physikalischen Flash-Schnittstelle 18 und dem SRAM 30 erfolgt durch DMA, wobei der Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt 26 als Bus-Master fungiert.
  • Da die Steuerung 16 die Form einer dedizierten integrierten Schaltung aufweist, stellt der Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt 22 eine logische Schnittstelle bereit, die einem Industrie-Standardprotokoll entspricht, und ein Befehlsregister und eine Gruppe von Funktionsdateiregistern stellen die Route für den Mikroprozessor 24 zur Steuerung der logischen Merkmale der Schnittstelle 14 bereit. Befehls-, Adress- und Parameterinformationen werden vom Host 12 in diese Funktionsdateiregister geschrieben und vom Mikroprozessor 24 zur Ausführung des Befehls gelesen. Informationen werden außerdem vom Mikroprozessor 24 in die Register geschrieben, um sie an den Host 12 zu übermitteln.
  • In 3 ist der Schichtaufbau der Firmware gezeigt, die die Flash-Medienmanagement-Operationen für die zyklische Speicherung ausführt. Die Firmware weist drei Schichten auf, wobei die erste die Host-Schnittstellenschicht 40 ist, die zweite Schicht 42 die Sektorübertragungs-Ablaufsteuerung 42a und die Medienmanagementschicht 42b umfasst und die dritte die Flash-Steuerschicht 44 ist.
  • Diese drei Firmware-Schichten 40, 42 und 44 steuern die Übertragung der Datensektoren zwischen der logischen Schnittstelle 14 zum Host 12 und der physikalischen Schnittstelle 18 zum Flash-Speicher 20. Die Firmware-Schichten geben die Daten jedoch nicht direkt weiter; stattdessen werden Datensektoren durch die Hardware-Blöcke der Steuerung 16 übertragen und gehen daher nicht durch den Mikroprozessor 24.
  • Die Host-Schnittstellenschicht 40 unterstützt den vollen Befehlssatz für das Host-Protokoll. Sie interpretiert die Befehle in der Host-Schnittstelle 14, steuert das logische Verhalten der Schnittstelle 14 entsprechend den Host-Protokollen, führt die Host-Befehle aus, die nichts mit der Übertragung von Daten zu tun haben, und gibt die Host-Befehle weiter, die sich auf die Daten im Flash-Speicher beziehen, die in den Schichten darunter aufgerufen werden sollen. Beispiele für diese Befehle sind:
    Logischen Sektor (einen oder mehrere) lesen,
    logischen Sektor (einen oder mehrere) schreiben,
    logischen Sektor (einen oder mehrere) löschen sowie sonstige Befehle zum Formatieren der Platte und zur Identifizierung.
  • Die Sektorübertragungs-Ablaufsteuerung 42a empfängt interpretierte Befehle für logische Datensektoren von der Host-Schnittstellenschicht 40 und ruft damit die Flash-Medienmanagementschicht 42b für logisch/physikalische Transformationsoperationen auf sowie die Flash-Steuerschicht für physikalische Sektorübertragungen zum oder vom Flash-Speicher. Die Sektorübertragungs-Ablaufsteuerung 42a führt auch die Sektor-Pufferspeicherverwaltung durch. Eine weitere Funktion der Ablaufsteuerung 42a ist die Einrichtung einer Reihe von Sektorübertragungen in der Host-Schnittstelle 14 und der Flash-Speicher-Schnittstelle 18 sowie einer Reihe von Operationen in der Medienmanagementschicht 42b entsprechend dem vom Host 12 erhaltenen Befehl und der für den Flash-Speicher 20 konfigurierten Stufe der parallelen Operationen.
  • Die Medienmanagementschicht 42b führt die logisch/physikalischen Transformationsoperationen aus, die zur Unterstützung des Schreibens, Lesens oder Löschens eines einzelnen logischen Sektors erforderlich sind.
  • Diese Schicht ist verantwortlich für die Implementierung der Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung.
  • Die Flash-Steuerschicht 44 konfiguriert die Hardware des Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitts 26 zur Ausführung von Operationen entsprechend den Aufrufen von der Sektorübertragungs-Ablaufsteuerung 42a oder der Medienmanagementschicht 42b.
  • Die Medienmanagementfunktionen, die in der Medienmanagementschicht 42b der Steuer-Firmware implementiert sind, erzeugen die logischen Merkmale eines Plattenlaufwerks in dem Speichersystem 10, das den Flash-Halbleiterspeicher 20 als physikalisches Datenspeichermedium verwendet.
  • Die Effektivität des von den Medienmanagementfunktionen der Medienmanagementschicht 42b durchgeführten Medienmanagements wird anhand ihrer Geschwindigkeit für die Durchführung eines kontinuierlichen Schreibens von Daten in das Speichersystem 10, ihrer Effizienz bei der Aufrechterhaltung ihres Leistungsniveaus beim Betrieb mit verschiedenen Dateisystemen und in diesem Fall im Host 12 sowie der Langzeitzuverlässigkeit des Flash-Speichers 20 gemessen.
  • Die Datenschreibgeschwindigkeit ist definiert als die Geschwindigkeit, die beim Schreiben einer großen Menge zusammenhängender Daten in das Speichersystem 10 aufrechterhalten werden kann. In einigen Fällen, wenn die kontinuierliche Datenschreibgeschwindigkeit eines Speichersystems getestet wird, kann das Volumen der zu schreibenden Daten die Kapazität des Speichersystems 10 überschreiten, und daher können logische Adressen wiederholt werden.
  • Die kontinuierliche Schreibgeschwindigkeit wird durch die Sektordatenübertragungsgeschwindigkeit an der logischen Schnittstelle 14 zum Host 12 und der physikalischen Schnittstelle 18 zum Flash-Speicher 20 bestimmt sowie durch den Overhead-Anteil der Zugriffe auf den Flash-Speicher 20 an der physikalischen Schnittstelle 18 für Flash-Seitenlese- und -schreiboperationen und für Flash-Blocklöschoperationen, die nicht direkt mit der Speicherung der vom Host 12 geschriebenen Datensektoren in der logischen Schnittstelle 14 verbunden sind. In diesem Fall sollten die verwendeten Steuerdatenstrukturen und Algorithmen sicherstellen, dass der Zugriff auf den Flash-Speicher 20 für Steuerfunktionen mit einer deutlich niedrigeren Frequenz als für das Schreiben von Host-Sektoren erforderlich ist. Die kontinuierliche Schreibgeschwindigkeit wird auch durch die Verarbeitungszeit in der Steuerung 16 für Medienmanagement-Operationen, die Seitenlese- und -schreibzeiten und die Blocklöschzeiten im Flash-Speicher 20 bestimmt.
  • Damit das Speichersystem mit Dateisystemen mit unterschiedlichen Merkmalen effizient arbeiten kann, werden die Medienmanagement-Algorith men für die Organisation der Host-Daten- und Steuerdatenstrukturen im Flash-Speicher 20 entsprechend definiert, und die Datenschreibleistung wird in jeder Umgebung aufrechterhalten.
  • Bei einer ersten Ausführungsform sind die Dateisysteme, die den MS-DOS-Standard implementieren, mit mindestens einem der folgenden Merkmale versehen: Der Host 12 schreibt Datensektoren in Clustern mit mehreren Sektorschreibbefehlen, der Host 12 schreibt Datensektoren mit einzelnen Sektorschreibbefehlen, der Host 12 schreibt einige Sektoren mit einzelnen Sektorschreibbefehlen in einen Adressbereich, der gemeinsam mit Cluster-Dateidaten genutzt wird, der Host 12 schreibt nicht zusammenhängende Sektoren für MS-DOS-Verzeichnis- und FAT-Einträge mit einzelnen Sektorschreibbefehlen, der Host 12 schreibt nicht zusammenhängende Sektoren für MS-DOS-Verzeichnis- und FAT-Einträge durchsetzt mit zusammenhängenden Sektoren für Dateidaten und/oder der Host kann Sektoren für MS-DOS-Verzeichnis- und FAT-Einträge häufig neu schreiben.
  • Es ist ein Merkmal des Flash-Speichers, und in diesem Fall des Flash-Speichers 20 des Speichersystems 10, dass er einen Verschleißmechanismus innerhalb der physikalischen Struktur seiner Zellen aufweist, wodurch ein Block des Flash-Speichers nach einer kumulierten Anzahl von Operationen ausfallen kann. Im Allgemeinen liegt dies im Bereich von 100.000 bis 1.000.000 Schreib/Löschzyklen. In Anbetracht dessen implementiert die zyklische Speichersteuerung 16 in der vorliegenden Anordnung einen Prozess des Verschleißausgleichs, um sicherzustellen, dass im physikalischen Adressbereich des Flash-Speichers 20 keine „Hot Spots" auftreten und dass die Nutzung der Flash-Blöcke über eine längere Betriebszeit gleichmäßig verteilt ist.
  • Die Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung sind in dem Speichersystem 10 implementiert und führen die Medienmanagement-Operation für den physikalischen Flash-Speicher 20 im System 10 durch. Die Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung umfassen vier separate Algorithmen, nämlich den Datenschreibalgorithmus, der die Position zum Einschreiben von Host-Informationen steuert, den Blocklöschalgorithmus, der das Löschen von Bereichen im Flash-Speicher 20 steuert, die überholte Informationen enthalten, den Blocksequenzalgorithmus, der die Reihenfolge der Benutzung von Flash-Blöcken zum Speichern von Informationen steuert, und den Adressübersetzungsalgorithmus, der das Mapping der logischen Host-Adressen auf die physikalischen Speicheradressen steuert.
  • Das mit diesen Algorithmen implementierte Verfahren des Medienmanagements für die zyklische Speicherung arbeitet nach dem Prinzip, dass Daten an physikalischen Sektorpositionen in den Flash-Speicher 20 geschrieben werden, die derselben Reihenfolge folgen, in der die Daten geschrieben wer den. Dies wird erreicht, indem jeder logische Datensektor an einer physikalischen Sektorposition geschrieben wird, die durch einen zyklischen Schreibzeiger festgelegt ist.
  • Eine schematische Darstellung der Schreiboperation des Medienmanagementverfahrens für die zyklische Speicherung ist in 4A gezeigt. Der Schreibzeiger, in diesem Fall der Datenschreibzeiger (DWP) 46, bewegt sich sequenziell durch die Sektorpositionen von Flash-Block X in Flash-Speicher 20 und weiter durch die Kette der Blöcke Y und Z in einer Weise, die durch den Blocksequenzalgorithmus festgelegt ist. Jeder Block X, Y und Z ist eine physikalische Struktur im Flash-Speicher 20, der in diesem Fall 32 Sektorpositionen aufweist, die in einer einzelnen Operation gelöscht werden können.
  • Logische Datensektoren werden im Allgemeinen durch ein Dateisystem im Host 12 in Dateien geschrieben, und der Datenschreibalgorithmus für die zyklische Speicherung lokalisiert den ersten Sektor einer Datei an der nächsten freien physikalischen Sektorposition nach dem letzten Sektor der vorhergehenden Datei. Wenn eine Datei vom Host 12 mit logischen Sektoren geschrieben wird, für die bereits gültige Daten in der Vorrichtung existieren, werden die vorherigen Versionen der Sektoren überholt, und die sie enthaltenden Blöcke werden entsprechend dem Blocklöschalgorithmus gelöscht. Um einen Block mit überholten Dateisektoren zu löschen, ist es in bestimmten Fällen nötig, einige gültige Sektoren in eine andere Datei zu verschieben. Dies geschieht im Allgemeinen, wenn ein Block Sektoren des Anfangs einer Datei enthält sowie Sektoren mit nicht verbundenen logischen Adressen vom Ende einer anderen Datei.
  • Ein zweiter Schreibzeiger, in diesem Fall der Datenverschiebezeiger DRP 47, wird zum Schreiben verlagerter Sektoren verwendet, um zu verhindern, dass Sektoren einer Datei einen Block mit Sektoren einer anderen Datei fragmentieren. Die Verwendung eines getrennten Verschiebezeigers verringert die Fragmentierung von Blöcken, die eine Datei enthalten, erheblich, was zu einem minimalen Bedarf hinsichtlich der Verschiebung von Sektoren und folglich einer maximalen Dateischreibleistung führt.
  • Ein Host-Dateisystem wird verwendet, das ebenfalls Sektoren mit Systeminformationen schreibt, zum Beispiel Verzeichnis- oder FAT-Sektoren im DOS-Dateisystem, und diese werden im Allgemeinen unmittelbar vor und nach einer Gruppe von Sektoren geschrieben, die eine Datei bilden. Ein getrennter Systemzeiger, der Systemschreibzeiger SWP 48, wird für dieses Host-Dateisystem verwendet, um die physikalische Schreibposition für die Systemsektoren festzulegen, die durch ihre logische Adresse identifiziert sind, um die Systemsektoren von Datei-Datensektoren zu trennen und zu verhindern, dass sie auf dieselbe Weise behandelt werden. Dadurch wird vermieden, dass eine kleine Gruppe von Systemsektoren zwischen dem Ende einer Datei und dem Anfang einer anderen im Sandwich eingeschlossen wird. Diese Systemsektoren enthalten Informationen über viele Dateien und werden im Allgemeinen viel häufiger neu geschrieben als die Daten für eine Datei. Im Sandwich eingeschlossene Systemsektoren würden ein häufiges Verschieben von Datei-Datensektoren verursachen, weshalb die Verwendung des Systemzeigers SWP 48 den Bedarf hinsichtlich der Verschiebung von Datensektoren minimiert und die Dateischreibleistung maximiert.
  • Ein vierter Zeiger, der Systemverschiebezeiger SRP 49, wird zum Verschieben von Systemsektoren verwendet, analog zu dem Verschiebezeiger DRP 47 für Datei-Datensektoren.
  • Die vier Schreibzeiger lassen sich wie folgt zusammenfassen:
    Der Datenschreibzeiger DWP 46 wird verwendet, um die physikalische Position zum Schreiben der von einem Host-System übermittelten Datei-Datensektoren festzulegen.
  • Der Systemschreibzeiger SWP 48 wird verwendet, um die physikalische Position zum Schreiben der von einem Host-System übermittelten Systemsektoren festzulegen, wobei die Systemsektoren durch ihre logische Adresse identifiziert sind, entsprechend den Merkmalen des verwendeten Host-Dateisystems.
  • Der Datenverschiebezeiger DRP 47 wird verwendet, um die physikalische Position zum Schreiben von Datei-Datensektoren festzulegen, die gelegentlich vor einem Blocklöschen verschoben werden müssen, um die von überholten Datei-Datensektoren belegte Kapazität wieder verfügbar zu machen.
  • Der Systemverschiebezeiger SRP 49 wird verwendet, um die physikalische Position zum Schreiben von Systemsektoren festzulegen, die vor einem Blocklöschen verschoben werden, um die von überholten Systemsektoren belegte Kapazität wieder verfügbar zu machen.
  • Ein Block darf nur Daten enthalten, die mit einem einzigen Schreibzeiger verbunden sind, und daher gibt es vier getrennte Ketten von Blöcken, eine für jeden Schreibzeiger, wie in 4B gezeigt. Für jeden Schreibzeiger 46, 47, 48 und 49 gelten jedoch dieselben Schreib- und Verschiebealgorithmen der zyklischen Speicheralgorithmen.
  • Dieses Verfahren zum Positionieren eines zu schreibenden Sektors an der ersten freien Position nach dem vorhergehenden Sektor, verbunden mit der Verwendung von mehreren Schreibzeigern, ist sehr flexibel und bietet eine hohe Leistung und umfassende Kompatibilität für alle Host-Schreibkonfigurationen, einschließlich einzelner Sektordaten und Daten in Clustern beliebiger Größe.
  • Das Medienmanagementverfahren für die zyklische Speicherung ist jedoch so definiert, dass es das Vorhandensein einer großen Anzahl von überholten Datensektoren nicht zulässt und dass keine Hintergrundoperationen für Funktionen wie die Speicherbereinigung implementiert sind. Im Allgemeinen sind nur zwei Blöcke mit überholten Sektoren für jeden der Datenschreibzeiger DWP 46 und Systemschreibzeiger SWP 48 erlaubt, und das Blocklöschen wird als Vordergrundoperation während der Sektorschreibsequenzen ausgeführt.
  • Dieses Managementverfahren bedeutet, dass die logische Kapazität des Flash-Speichers nicht verringert werden muss, um das Vorhandensein einer größeren Menge überholter Daten zu ermöglichen, dass die Datenintegrität durch das Fehlen von Hintergrundoperationen, die anfällig für Unterbrechungen durch vom Host ausgehende Abschaltvorgänge sind, wesentlich verbessert ist und dass die Pausen in Datenschreibsequenzen kurz sind, weil Löschoperationen jeweils nur für einen einzelnen Block erforderlich sind.
  • Wenn ein überholter Datensektor in einem neuen Block angelegt wird, der mit einem der Schreibzeiger verbunden ist, wird der vorhandene „überholte Block" durch Löschen beseitigt, gefolgt von einem Verschieben des Sektors innerhalb der Blöcke, falls erforderlich.
  • Von einem Host 12 gesendete Sektorlöschbefehle werden unterstützt, indem der Zielsektor als überholt markiert wird und indem sein Löschen entsprechend dem Blocklöschalgorithmus zugelassen wird.
  • Der Blocksequenzalgorithmus für die zyklische Speicherung bestimmt die Reihenfolge, in der Blöcke in dem Flash-Speicher 20 zum Schreiben neuer oder verschobener Daten verwendet werden, und ist daher verantwortlich dafür, sicherzustellen, dass kein Block einer Anzahl von Schreib/Löschzyklen ausgesetzt wird, die den für das verwendete Flash-Speichersystem 20 festgelegten Haltbarkeitsgrenzwert überschreitet.
  • Wenn ein logischer Sektor vom Host geschrieben wird, wird eine frühere Version, die in dem Speichersystem vorhanden ist, als überholte Daten behandelt. Der Blocklöschalgorithmus sorgt dafür, dass Blöcke mit überholten Datensektoren sofort gelöscht werden, um die von diesen Sektoren belegte Kapazität wieder verfügbar zu machen. Die physikalische Speicherkapazität des Systems 10 ist daher von gültigen Daten für vom Host geschriebene logische Sektoren belegt, plus einer geringen Anzahl von proprietären Steuerdatenstrukturen für die zyklische Speicherung und einer Reihe von gelöschten Blöcken. Unmittelbar nach der Initialformatierung des Flash-Speichers 10 besteht die Kapazität des Speichers 10 fast ausschließlich aus gelöschten Blöcken. Wenn der Host 12 mindestens einmal in alle Sektoren in seinem logischen Adressbereich geschrieben hat, wird die Vorrichtung als logisch voll angesehen, und ihre physikalische Kapazität ist fast vollständig durch gültige Datensektoren belegt, mit einer geringen Anzahl von gelöschten Blöcken, die für den einwandfreien Betrieb der Vorrichtung geführt werden. Eine größere Anzahl von gelöschten Blöcken wird nur erzeugt, wenn der Host 12 Befehle zum Löschen von logischen Sektoren ausführt.
  • Gelöschte Blöcke, die zur Verwendung durch einen der Schreibzeiger oder zur Speicherung von Steuerdatenstrukturen zugeordnet sind, werden aus einem Pool freier gelöschter Blöcke entnommen. Ein Block wird nie als Reaktion auf einen Wunsch zur Ausführung einer Schreiboperation in den betreffenden Block gelöscht, denn der Blocksequenzalgorithmus bestimmt die Reihenfolge der Zuordnung für Datenschreiboperationen für Blöcke in dem gelöschten Pool. Der nächste freie Block entsprechend dem Algorithmus wird zugewiesen, unabhängig davon, ob die Anforderung für die Verwendung durch einen der Schreibzeiger oder für eine Steuerdatenstruktur gilt.
  • Die Implementierung dieser Algorithmen, die das Medienmanagement für die zyklische Speicherung ausführen, erlaubt eine höhere Systemflexibilität durch die Bearbeitung einzelner Sektoren des Flash-Speichers 20 und die getrennte Verfolgung des logisch/physikalischen Adress-Mappings jedes Sektors in seinem logischen Adressbereich. Im Flash-Speicher 20 wird eine Sektoradressentabelle geführt, die die physikalische Adresse für jeden logischen Sektor enthält. Darüber hinaus wird jeder Sektor mit einem Header geschrieben, der seine logische Adresse enthält und ein Mittel zur Verifizierung der Identität des Sektors und Gewährleistung einer maximalen Datenintegrität darstellt.
  • Der Datenschreibalgorithmus, mit seiner Verwendung der zyklischen Schreibzeiger, bietet die Möglichkeit zur Kontrolle der Reihenfolge des Schreibens der Sektoren mit den logischen Adressen in den Headern der Sektoren in aufeinander folgenden physikalischen Positionen. Dieses Merkmal bietet eine totale Datensicherheit, auch wenn die Datensätze für das logisch/physikalische Adress-Mapping für kürzlich geschriebene Sektoren vorübergehend im flüchtigen Speicher SRAM 30 der Steuerung und nicht im Flash-Speicher enthalten sind. Solche vorübergehenden Datensätze können aus den Datensektoren im Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden, wenn ein System 10, in dem die zyklischen Speicheralgorithmen implementiert sind, initialisiert wird. Daher ist es möglich, die Sektoradressentabelle im Flash-Speicher 20 weniger häufig zu aktualisieren, was zu einem niedrigen Anteil an Overhead-Schreiboperationen für Steuerdaten und einer hohen kontinuierlichen Datenschreibgeschwindigkeit führt.
  • In 5 ist eine schematische Darstellung des Adressübersetzungsprozesses gezeigt, der eine dreistufige Hierarchie von Zuordnungsstrukturen 50 verwendet und im Speichersystem 10 ausgeführt wird.
  • Die drei Hierarchiestufen sind die Sektoradressentabelle 52, die temporäre Sektoradressentabelle 54 und der Sektoradressdatensatz 56.
  • Die oberste Hierarchiestufe der Zuordnungsstrukturen ist die Sektoradressentabelle 52, das heißt eine Master-Tabelle mit einer physikalischen Adresse für jeden logischen Sektor im System 10, die im Flash-Speicher 20 gespeichert ist. Strukturen in den beiden unteren Hierarchiestufen 54 und 56 bilden die Einrichtungen zur Verringerung der Häufigkeit, mit der Schreiboperationen in der Sektoradressentabelle ausgeführt werden müssen.
  • Der Sektoradressdatensatz 56 ist eine im flüchtigen Speicher SRAM 30 der Steuerung gespeicherte Liste von logisch zusammenhängenden Sektoren, die in das System 10 geschrieben worden sind. Diese Liste ermöglicht die Bestimmung der physikalischen Adresse jedes logischen Sektors, den sie enthält, ohne dass ein Zugriff auf den Flash-Speicher 20 nötig ist. Bei der Initialisierung der Vorrichtung kann sie auch aus der Sequenz der kürzlich geschriebenen Sektoren, die im Flash-Speicher 20 verfolgbar sind, rekonstruiert werden. Die temporäre Sektoradressentabelle 54 ist im Flash-Speicher 20 enthalten und wird mit dem Inhalt des Sektoradressdatensatzes 56 aktualisiert, wenn die Liste voll wird. Die temporäre Sektoradressentabelle 54 hat dasselbe Format wie die Sektoradressentabelle 52 und erlaubt das Sammeln von physikalischen Adressdaten-Aktualisierungen für bestimmte Blöcke in der Sektoradressentabelle 52, um ein effizienteres Schreiben der Tabelle zu ermöglichen. Die temporäre Tabelle 54 ermöglicht die Bestimmung der physikalischen Adresse jedes logischen Sektors, den sie enthält, ohne dass ein Zugriff auf die Sektoradressentabelle 52 nötig ist.
  • Diese Hierarchie von Zuordnungsstrukturen 50 wird verwaltet, wobei sie nur selten Schreiboperationen in den Flash-Speicher erfordert und effizient die logisch/physikalische Adressübersetzung so unterstützt, dass eine totale Sicherheit der Sektoradressinformationen gegeben ist, auch wenn die Stromversorgung unerwartet von dem System 10 abgetrennt wird.
  • Die erforderlichen Datenstrukturen zur Unterstützung der Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung sind hauptsächlich im Flash-Speicher 20 gespeichert, zusammen mit den Host-Datensektoren, wobei nur eine sehr begrenzte Menge Steuerdaten vorübergehend im flüchtigen RAM 30 des Steuerprozessors enthalten ist. Die Informationen im flüchtigen Speicher 30 sind nicht kritisch und können bei einer Unterbrechung der Stromversorgung aus dem Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden.
  • Alle Host-Daten und Steuerdatenstrukturen im Flash-Speicher 20 werden als physikalische Sektoren mit identischem logischen Format geschrieben und gelesen, das 512 Informations-Bytes plus einen 4-Byte-Header umfasst, der den Sektortyp definiert, plus andere typabhängige Informationen, geschützt durch 12 Bytes ECC.
  • In dieser Beschreibung bedeutet ein physikalischer Sektor eine Datenstruktur mit 528 Bytes, die von der Steuerung in den Flash-Speicher geschrieben wird. Der Begriff bezeichnet keine Gruppe von Speicherzellenpositionen in dem Flash-Speicher.
  • Physikalische Sektoren des gleichen Typs sind in dedizierten Blöcken zusammengefasst, wobei ein Block eine grundlegende physikalische Struktur im Flash-Speicher 20 ist, die in diesem Fall 16 physikalische Sektorpositionen umfasst, die mit einer einzigen Operation gelöscht werden können. Sektoren unterschiedlicher Typen können nicht im selben Block enthalten sein.
  • Die Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung arbeiten mit virtuellen Blöcken, wobei ein virtueller Block eine Gruppe von einem oder mehreren Flash-Blöcken im Flash-Speicher 20 ist. Die zyklischen Speicheralgorithmen behandeln einen virtuellen Block so, als sei er ein einzelner Flash-Block.
  • In Tabelle 1 ist eine Auswahl von Blocktypen im Flash-System 10 gezeigt. Der erste davon ist der Datenblock 60, der Host-Datensektoren enthält, die ausschließlich einem einzigen Schreibzeiger (DWP 46, DRP 47, SWP 48 oder SRP 49) zugeordnet sind, wobei jeder physikalische Datensektor ursprünglich vom Host-System eingeschriebene Informationen enthält.
  • Die Sektoradressentabelle 52 ist eine Liste von Adressen von physikalischen Sektoren im Flash-Speicher, die allen Sektoren im System 10 entsprechen, die über mehrere SAT-Blöcke 62 verteilt ist. Die SAT 52 enthält einen Eintrag für jeden Sektor, fortlaufend geordnet nach den logischen Adressen. Der n-te Eintrag in der SAT 52 enthält die physikalische Adresse für den Sektor mit der logischen Adresse n. Ein SAT-Block 62 enthält Einträge für eine logisch zusammenhängende Gruppe von Sektoren in einem Bereich des logischen Adressbereichs.
  • Jeder SAT-Block 62 ist in zwei gleiche Partitionen unterteilt, von denen eine für SAT-Einträge und die andere für temporäre SAT-Einträge (TSAT) reserviert ist. Die TSAT-Partition des Blocks ist ein Bereich, in dem TSAT-Sektoren, die bei einer Steuer-Schreiboperation geschrieben werden, vorübergehend gespeichert werden, ehe sie in die SAT-Partition des Blocks 62 geschrieben werden. Ein Index der gültigen TSAT-Sektoren und ihrer Position in der TSAT-Partition wird im Feld TSAT-Index (TSATI) in dem zuletzt geschriebenen TSAT-Sektor geführt.
  • Wenn ein TSAT-Sektor geschrieben wird, wird er an der ersten freien Sektorposition in der TSAT-Partition des SAT-Blocks 62 angeordnet, zu dem der Sektor gehört. Ein SAT-Block 62 wird neu geschrieben, wenn seine TSAT- Partition voll ist. Gültige TSAT-Sektoren in der vorherigen TSAT-Partition ersetzen die entsprechenden SAT-Sektoren in der SAT-Partition, und die TSAT-Partition wird leer gelassen.
  • Jeder SAT-Sektor enthält SAT-Einträge für eine logisch zusammenhängende Gruppe von Sektoren und umfasst 128 Einträge von je 3 Bytes.
  • Jeder TSAT-Sektor ist ein Sektor in der TSAT-Partition eines SAT-Blocks 62 und weist dasselbe Format wie ein SAT-Sektor auf. Der TSAT-Sektor enthält SAT-Einträge für eine logisch zusammenhängende Gruppe von Sektoren und umfasst 128 Einträge von je 3 Bytes.
  • Der TSATI jeder TSAT enthält einen Index auf die Adressen aller gültigen TSAT-Sektoren in dem SAT-Block 62, in dem er sich befindet. Ein TSATI wird bei jeder TSAT-Schreiboperation in jeden TSAT-Sektor geschrieben, aber nur der zuletzt geschriebene TSATI in einem SAT-Block ist gültig.
  • Der Map-Block 64 enthält Map-Sektoren, die die gelöschten Blöcke im System 10 definieren, sowie in diesem Fall gelöschte Blockmanagement-Sektoren (EBM). Nur der zuletzt geschriebene EBM-Sektor ist gültig.
  • In dieser Anordnung ist der Map-Block 64 eine Bitmap-Struktur mit einem Bit für jeden Block im System 10. Diese Bits werden verwendet, um den Löschstatus jedes Blocks anzugeben. Jedes Bit im Map-Block 64 ist auf logisch „0" gesetzt, wenn der entsprechende Block im gelöschten Zustand ist. Die Bits, die den Blöcken in der Zuordnungsblockliste oder der Liste der gelöschten Blöcke entsprechen, sind im Map-Block 64 immer auf logisch „1" gesetzt. Der Map-Block 64 für das System 10 kann mehr als einen Map-Sektor belegen, je nach Größe des Systems 10. In diesem Fall enthält jeder Map-Sektor den Löschstatus von 4.096 Blöcken innerhalb eines bestimmten physikalischen Adressbereichs. Die Bitmap in einem Map-Sektor 646 ist in 16 Zonen unterteilt, und Flags werden verwaltet, um das Vorhandensein von gelöschten Blöcken in jeder Zone anzugeben.
  • Jeder Block, der keine gültigen Datenstrukturen enthält und nicht in einem Map-Sektor, der Zuordnungsblockliste oder der Liste der gelöschten Blöcke enthalten ist, wird nie von dem Blockzuordnungsalgorithmus verwendet und ist daher nicht zugreifbar für die Speicherung von Host- oder Steuerdatenstrukturen. Dies bietet einen einfachen Mechanismus, um Blöcke mit defekten Positionen aus dem zugreifbaren Flash-Speicher-Adressbereich auszuschließen.
  • Das Feld Map-Zonen-Flag (MZF) des Map-Blocks 64 ist eine Bitmap, die das Vorhandensein von gelöschten Blöcken in jeder Zone einer Map-Sektorbitmap definiert, und befindet sich im Header des Map-Sektors, dem es entspricht.
  • Der Sektor Management der gelöschten Blöcke (EBM) des Map-Blocks 64 enthält Informationsfelder, die für die Verwaltung der gelöschten Blöcke benö tigt werden. Nur der zuletzt geschriebene EBM-Sektor in dem Map-Block ist gültig.
  • Das Feld Liste der gelöschten Blöcke (EBL) des EBM-Sektors ist eine Liste von gelöschten Blockadressen, die festlegt, welche Blöcke zur Zuordnung für die Benutzung verfügbar sind. Das Feld EBL ist eine zyklische Liste innerhalb eines festen Bereichs des EBM-Sektors 64a, und seine Grenzen sind durch die Felder EBL-Start (EBLS) und EBL-Länge (EBLL) des EBM-Sektors festgelegt.
  • Das Feld EBLS ist ein Zeiger, der die Adresse innerhalb des EBM-Sektors des ersten Eintrags in der EBL definiert. Das Feld EBLL definiert die Länge der EBL. Das Feld Anzahl der gelöschten Blöcke (EBC) definiert die Gesamtzahl der gelöschten Blöcke im Speichersystem 10 zu dem Zeitpunkt, an dem der EBM-Sektor geschrieben wird.
  • Das Feld Map-Anzahl des Map-Blocks 64 definiert die Anzahl der gelöschten Blöcke, die in jedem Map-Sektor identifiziert sind. Das Feld Map-Index enthält einen Index auf die Adressen aller gültigen Map-Sektoren im Map-Block 64. In dieser Anordnung wird der aktuelle MAP-Index mit jedem EBM-Sektor geschrieben.
  • Das Feld Map-Austausch-Quellzeiger (MSP) ist ein Zeiger auf einen Map-Sektor, der in der nächsten Map-Austauschoperation als Quellsektor verwendet werden soll.
  • Das Feld Map-Austausch-Zielzeiger (MDP) ist ein Zeiger auf einen Map-Sektor, der in der nächsten Map-Austauschoperation als Zielsektor verwendet werden soll.
  • Jede der Datenstrukturen (DCOB1, DCOB2, SCOB1 und SCOB2) für momentan überholte Blöcke (COB) im Feld COB des Map-Blocks definiert die Adresse eines von vier Blöcken, die überholte Datensektoren enthalten dürfen, zusammen mit einer Bitmap für den Map-Block, die die überholten Sektoren darin identifiziert. Maximal je zwei Blöcke dürfen überholte Sektoren enthalten, die durch Schreiboperationen am DWP 46 bzw. Schreiboperationen am SWP 48 erzeugt wurden. Überholte Sektoren werden nie durch Schreiboperationen an Verschiebezeigern erzeugt. Die COB-Datenstrukturen im EBM-Sektor sind eine Kopie der COBs im SRAM 30.
  • Das Feld Schreibzeiger des EBM-Sektors im Map-Block enthält die physikalischen Adressen, die jeweils einem der Schreibzeiger DWP, DRP, SWP und SRP unmittelbar nach dem Ende des letzten Datensatzes für den betreffenden Schreibzeiger entsprechen. Das Feld Schreibzeiger enthält auch die Blockverknüpfungen für jeden Schreibzeiger DWP, DRP, SWP und SRP seit dem Ende seines letzten Datensatzes. Diese Informationen sind nötig, um eine Rekon struktion der Datenstrukturen DWSL, SWSL, ABL, CBL und COB im SRAM 30 bei der Initialisierung des Speichersystems 10 zu ermöglichen.
  • Das Feld letzte TSAT definiert die vollständige physikalische Adresse des zuletzt geschriebenen TSAT-Sektors.
  • Das Feld SATA-Adresse definiert die Adresse des SATA-Blocks im Speicher 20.
  • Das Feld Sektoradressentabelle-Adressindex (SATAI) ist ein Index auf die Adressen aller gültigen SATA-Sektoren im SATA-Block.
  • Der SAT-Adressblock (SATA) 66 enthält SATA-Sektoren, die die Adressen aller SAT-Blöcke im Speicher 20 definieren.
  • Der SATA-Sektor 66a enthält die physikalischen Adressen der Blöcke im Speicher 20, die die SAT 52 enthält. Bei einer Vorrichtung mit hoher Kapazität kann es mehr als einen gültigen SATA-Sektor 66a geben, die sich jeweils auf einen logisch zusammenhängenden Bereich von SAT-Blöcken 62 beziehen. Der Bereich ist im Header des SATA-Sektors angegeben. Nur das letzte Auftreten eines SATA-Sektors für einen bestimmten Bereich ist gültig.
  • Der Block MAP-Adresse (MA) 68 enthält MAP-Adresssektoren, wobei der MA-Sektor die Adresse jedes der Map-Blöcke 64 enthält. Der Block Liste der defekten Blöcke (BBL) 70 enthält BBL-Sektoren 70a, wobei der BBL-Sektor 70a eine Bitmap aller virtuellen Blöcke im Flash-Speicher 20 enthält, um diejenigen zu identifizieren, die defekte Positionen aufweisen und daher unbrauchbar sind. Diese Informationen werden nur von einem externen Formatierprogramm verwendet, wenn die Vorrichtung neu formiert wird. Die BBL wird aktualisiert, wenn während der Betriebslebensdauer des Systems 10 ein Blockfehler auftritt.
  • Der Boot-Block (BB) 72 ist ein spezieller Block, der im Header seines ersten Sektors, der von der Steuerung 16 mit einem Suchverfahren bei der Initialisierung des Systems 10 im Speicher 20 lokalisiert wird, einen eindeutigen Identifizierungscode enthält. Der Boot-Block 72 enthält die nötigen Informationen über die Systemkonfiguration und Zeiger auf den MAP-Adressblock 68 im Flash-Speicher 20, um eine Initialisierung des Systems zu ermöglichen. Außerdem enthält er Informationen, die als Antwort auf eine Anfrage in den Host-Schnittstellenprotokollen an ein Host-System 12 zurückgegeben werden. Informationen sind in verschiedenen Sektortypen im Boot-Block 72 enthalten, wobei nur das letzte Auftreten eines bestimmten Sektortyps gültig ist. Zur Sicherheit sind nahe dem Anfang des Adressbereichs der physikalischen Blöcke zwei identische Kopien des Boot-Blocks 72 vorgesehen, wobei jedoch nur eine der Kopien mit geänderten MAP-Adresszeigern aktualisiert wird.
  • Der Boot-Blockparametersektor (BBP) 72b des Boot-Blocks 72 ist eine Liste von festen Parametern, die die Gerätekonfiguration definieren.
  • Der Informationsstruktursektor des Boot-Blocks 72 enthält Informationen, die für den Zugriff durch ein Host-System 12 in einen flüchtigen Speicher in der Steuerung 16 geladen werden. Dies kann die Karteninformationsstruktur (CIS) in den PC Card- oder CompactFlash-Protokollen sein.
  • Der Identifikationssektor des Boot-Blocks 72 enthält Informationen, die als Antwort auf einen Befehl zur Anforderung von Identifikationsinformationen an das Host-System 12 gegeben werden. Dieser Befehl kann der Befehl „Laufwerk identifizieren" nach dem ATA-Protokoll sein.
  • Der MA-Addresssektor (MAA) 72a des Boot-Blocks 72 enthält die physikalische Adresse des MA-Blocks 68, der bei der Initialisierung der Vorrichtung und dem Boot-Vorgang angeordnet werden muss. Wird der MA-Block 68 verschoben, so wird eine neue Kopie des MAA-Sektors 72a geschrieben.
  • Der Firmware-Block 67 enthält Firmware-Sektoren, die jeweils eine Firmware-Codeseite enthalten. An den niedrigsten fehlerfreien virtuellen Blockadressen im Flash-Speicher 20 können mehrere Firmware-Blöcke vorhanden sein.
  • Der Prozessor 24 der Steuerung 16 ist mit einem flüchtigen RAM-Speicher ausgerüstet, und in Tabelle 2 sind die Datenstrukturen in dem flüchtigen RAM des Prozessors gezeigt.
  • Die Datenschreibsektorliste (DWSL) und die Datenverschiebesektorliste (DRSL) sind Listen von Sektoren, die an den Schreibzeigern DWP und DRP geschrieben worden sind, mit denen die virtuellen Adressen für jeden darin enthaltenen Sektor berechnet werden können. Die DWSL und die DRSL können bei der Systeminitialisierung aus den Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden. Die DWSL und die DRSL bestehen aus jeweils einem Datensatz, und dies sind Datensätze von geschriebenen logisch zusammenhängenden Datensektoren. Jeder Datensatz enthält die folgenden Felder:
    LBA: Logische Adresse des ersten Sektors in dem Datensatz.
    Datensatzlänge: Länge des Datensatzes in Sektoren.
    Sektoradresse: Virtuelle Adresse des ersten Sektors in dem Datensatz.
    Blockadresse: Liste der virtuellen Blockadressen, die die Sektoren des Datensatzes enthalten.
  • Beim Schreiben jedes Sektors innerhalb eines Datensatzes wird das Feld Datensatzlänge um eins erhöht, und wenn sich ein zugehöriger Schreibzeiger auf einen neuen zugeordneten Block bewegt, wird die Blockadresse zum Blockadressenfeld hinzugefügt. Ein DWSL- oder DRSL-Datensatz endet bei Vorliegen einer der folgenden Bedingungen.
  • Ein zu schreibender Sektor ist nicht logisch zusammenhängend mit dem vorherigen Sektor, der am gleichen Schreibzeiger geschrieben worden ist.
  • Die logische Adresse eines zu schreibenden Sektors ist so, dass SAT-Einträge für Sektoren in dem Datensatz in mehr als vier SAT-Sektoren enthalten wären. Dadurch ist sichergestellt, dass bei langen Sequenzen von zusammenhängenden Sektorschreiboperationen der letzte Sektor eines Datensatzes dem letzten Eintrag in einer SAT-Seite entspricht. Dies minimiert die Anzahl der TSAT-Sektor-Schreiboperationen.
  • Die logische Adresse eines zu schreibenden Sektors entspricht einem anderen SAT-Block aus den anderen Sektoren in dem Datensatz. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einer Steuer-Schreiboperation nur eine einzelne SAT-Block-Schreiboperation angefordert werden kann.
  • Die logische Adresse eines zu dem DWSL-Datensatz hinzuzufügenden Sektors ist bereits in dem DRSL-Datensatz enthalten oder umgekehrt.
  • Die DWSL- und DRSL-Datensätze werden normalerweise zusammen beendet, und die Beendigung der Datensätze löst eine Steuer-Schreiboperation aus, die an Sektoren in beiden Datensätzen ausgeführt wird, woraufhin die DWSL- und DRSL-Datensätze gelöscht werden.
  • Die Systemschreibsektorliste (SWSL) und die Systemverschiebesektorliste (SRSL) sind Listen von Sektoren, die an den Schreibzeigern SWP und SRP geschrieben worden sind, mit denen die virtuellen Adressen für jeden darin enthaltenen Sektor berechnet werden können. Die SWSL und die SRSL können bei der Systeminitialisierung aus den Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden. Die SWSL und die SRSL bestehen jeweils aus einer Reihe von Datensätzen, meist vier, die mit den entsprechenden Schreibzeigern verbunden sind, und jeder dieser Datensätze ist ein Datensatz von geschriebenen logisch zusammenhängenden Datensektoren, und sie weisen dasselbe Format wie die Datensätze für die DWSL und DRSL auf. Jeder Datensatz enthält die folgenden Felder:
    LBA: Logische Adresse des ersten Sektors in dem Datensatz.
    Datensatzlänge: Länge des Datensatzes in Sektoren.
    Sektoradresse: Virtuelle Adresse des ersten Sektors in dem Datensatz.
    Blockadresse: Liste der virtuellen Blockadressen, die die Sektoren des Datensatzes enthalten.
  • Beim Schreiben jedes Sektors innerhalb des Datensatzes wird das Feld Datensatzlänge um eins erhöht.
  • Bei Vorliegen einer der folgenden Bedingungen wird ein SWSL- oder SRSL-Datensatz eingefroren und ein neuer erzeugt. Ein zu schreibender Sektor ist nicht logisch zusammenhängend mit dem vorherigen Sektor, der am gleichen Schreibzeiger geschrieben worden ist.
  • Die logische Adresse eines zu dem SWSL-Datensatz hinzuzufügenden Sektors ist bereits in dem SRSL-Datensatz enthalten oder umgekehrt.
  • Wenn die maximale Anzahl von SWSL- oder SRSL-Datensätzen überschritten ist, wird eine Steuer-Schreiboperation ausgelöst. Eine Steuer-Schreiboperation wird gleichzeitig an allen Datensätze in der SWSL und SRSL ausgeführt, woraufhin die beendeten Datensätze gelöscht werden.
  • Jede COB-Datenstruktur (DCOB1, DCOB2, SCOB1 und SCOB2) definiert die Adresse eines von vier Blöcken, die überholte Datensektoren enthalten dürfen, zusammen mit einer Bitmap für den Block, die die überholten Sektoren darin identifiziert. Maximal je zwei Blöcke dürfen überholte Sektoren enthalten, die durch Schreiboperationen am Schreibzeiger DWP bzw. Schreiboperationen am Schreibzeiger SWP erzeugt wurden. Überholte Sektoren werden nie durch Schreiboperationen an Verschiebezeigern erzeugt. Die COB-Datenstrukturen im SRAM 30 werden in den EBM-Sektor kopiert, wenn der EBM-Sektor geschrieben wird.
  • Das Schreibzeiger-Feld enthält die virtuellen Adressen, die jeweils den Schreibzeigern DWP, DRP, SWP und SRP entsprechen.
  • Die Zuordnungsblockliste (ABL) ist eine Liste von Adressen von gelöschten Blöcken, die derzeit für die Zuordnung zu einem Schreibzeiger oder für das Neuschreiben einer Steuerstruktur verfügbar sind. Die ABL enthält keinen Datensatz aller gelöschten Blöcke in der Vorrichtung. In diesem System kann die ABL zum Beispiel die Kapazität für bis zu 16 Blöcke aufweisen. Die Reihenfolge der Zuordnung der Blöcke aus der ABL entspricht ihrer Reihenfolge in der ABL. Die ABL kann bei der Systeminitialisierung aus den Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden.
  • Die Liste der gelöschten Blöcke (CBL) ist eine Liste von Adressen von gelöschten Blöcken, die durch eine Blocklöschoperation bei der letzten Operation der Vorrichtung erzeugt worden sind. Die CBL kann die Kapazität für bis zu 16 Blöcke aufweisen. Die Reihenfolge der Blöcke in der CBL entspricht der Reihenfolge, in der sie gelöscht werden. Die Blocklöschrate und die Rate der Einbeziehung in die CBL müssen nicht der Blockzuordnungsrate aus der ABL entsprechen. Die CBL kann bei der Systeminitialisierung aus den Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 rekonstruiert werden.
  • Der SAT-Cache im Prozessor-RAM ist ein temporärer Datensatz der nächsten Gruppe von Einträgen in der SAT nach dem letzten Eintrag für einen Datensektor, der aus einem SAT-Sektor oder einem TSAT-Sektor im Flash-Speicher gelesen wurde. Er kann zum Beispiel 16 Einträge enthalten. Er dient dazu, die Anforderungen für einen Zugriff auf den Flash-Speicher bei der Adressübersetzungsoperation zu verringern. Der SAT-Cache wird nicht gefüllt, wenn ein Eintrag für einen Systemsektor aus einem TSAT- oder SAT-Sektor gelesen wird.
  • Datenstrukturpositionen im Flash-Speicher 20 sind durch Einträge und Felder in anderen Datenstrukturen definiert, und eine schematische Darstellung derselben ist in dem Referenzbaum in 6 gezeigt, der die Datenblöcke illustriert, die jenen entsprechen, die anhand von Tabelle 1 beschrieben worden sind.
  • Der Boot-Block 72 kann bei der Systeminitialisierung durch ein Verfahren zur Suche seiner eindeutigen Signatur im Header seines ersten MAA-Sektors 72a identifiziert werden.
  • Die Steueroperationen, die die Durchführung der zyklischen Speicherung von Daten ermöglichen, werden nachstehend beschrieben. In 7 sind der Ablauf von Operationen, die aus einem Sektorschreibbefehl resultieren, und ihre relative Häufigkeit der Ausführung gezeigt, wobei N die physikalische Blockgröße des Flash-Speichers in Sektoren und F die Größe einer geschriebenen Datei in Sektoren ist.
  • In diesem Ablauf ist kein Schreiben von Steuerdatenstrukturen in den Flash-Speicher 20 erforderlich, was ein wesentlicher Faktor ist, der zu einer hohen Datenschreibleistung beiträgt. Wenn Steuerstrukturen im Flash-Speicher 20 geändert werden müssen, wird eine Steuer-Schreiboperation durchgeführt.
  • Die Adressübersetzungsoperation 76 implementiert eine logisch/physikalische Adressübersetzung und wird vor jeder Sektorschreiboperation durchgeführt, um die bestehende physikalische Position des logischen Sektors, der geschrieben werden soll, festzulegen oder um den Sektor für eine Leseoperation zu lokalisieren. In allen Fällen, in denen eine gültige Version des Sektors im Flash-Speicher 20 vorhanden ist, kann die logische Zieladresse optional im Header des Sektors durch eine Sektorleseoperation verifiziert werden. Die Adressübersetzung ist getrennt ausführlich beschrieben.
  • Die Blockzuordnungsoperation erfolgt, wenn eine Sektorschreiboperation bewirkt, dass einer der Schreibzeiger auf einen neuen Block springt, oder wenn ein neuer Block für eine Steuerstruktur bereitgestellt werden muss. Die Operation 78 ermöglicht die Zuordnung des neuen Blocks mit dem obersten Eintrag in der Zuordnungsblockliste (ABL).
  • Nur zwei Blöcke mit überholten Sektordaten dürfen mit jedem der Schreibzeiger DWP und SWP verbunden sein. Wenn ein Datensektor geschrieben werden soll, der überholte Daten in einem dritten Block erzeugen würde, wird eine COB-Änderungsoperation 77 ausgeführt, um diesen dritten Block als einen der beiden zulässigen COB-Blöcke zuzuweisen und eine Blocklöschoperation an dem einen der beiden momentanen COB-Blöcke durchzuführen. Der ausgewählte COB-Block, der geändert wird, ist im Allgemeinen der Block mit der kleineren Anzahl gültiger Sektoren, die verschoben werden müssen, kann aber auch der ältere der beiden COB-Blöcke sein. Enthält der ausgewählte COB-Block einen Schreibzeiger, wird alternativ der andere COB-Block für die Blocklöschoperation ausgewählt. Die entsprechende COB-Datenstruktur im Prozessor-RAM wird aktualisiert.
  • Eine Datenblocklöschoperation 79 bewirkt, dass ein einzelner Block im physikalischen Speicher des Flash-Speichers 20 gelöscht wird. COB-Datenstrukturen im Prozessor-RAM werden verwendet, um festzustellen, ob der Block gültige Datensektoren enthält, die zuerst verschoben werden müssen. Die Sektoren werden verschoben, indem sie an den Zeigern DRP bzw. SRP geschrieben werden.
  • Wenn ein überholter Block infolge einer COB-Änderungsoperation 78 gelöscht werden soll, muss eine Sektorverschiebeoperation durchgeführt werden, wenn der Block gültige Sektoren enthält. Die gültigen Sektoren müssen aus dem überholten Block gelesen und an der entsprechenden DRP- oder SRP-Schreibzeigeradresse geschrieben werden, bevor der überholte Block gelöscht wird.
  • Wenn die Sektorlisten-Aktualisieroperation 80 ausgeführt wird, wird ein Datensatz in der DWSL, SWSL, DRSL oder SRSL, soweit zutreffend, geändert oder erzeugt, um den Sektor aufzunehmen, der geschrieben oder verschoben wird. Wird die maximale Anzahl von Datensätzen in der Sektorliste überschritten, wird eine Steuer-Schreiboperation 84 ausgelöst.
  • Bei der ABL-Aktualisieroperation 82 wird die ABL modifiziert, um die Adresse eines gelöschten Blocks, der zur Verwendung zugeordnet worden ist, zu entfernen. Wird die ABL leer, wird eine Steuer-Schreiboperation 84 ausgelöst.
  • Bei der CBL-Aktualisieroperation 81 wird die CBL modifiziert, um die Adresse eines Blocks, der während des Betriebs der Vorrichtung gelöscht worden ist, hinzuzufügen. Wird die CBL voll, wird eine Steuer-Schreiboperation 84 ausgelöst.
  • In 8 ist die Adressübersetzungsoperation 76 ausführlich gezeigt und insbesondere der Ablauf der erforderlichen Operationen zur Durchführung der Funktion zur Sektor-Adressübersetzung.
  • Die Merkmale der einzelnen Operationen, die bei der Adressübersetzungsoperation 76 ausgeführt werden müssen, werden nachstehend ausführlich beschrieben.
  • Ein Sektor wird identifiziert, so dass er sich entweder auf Benutzerdaten oder auf Systemdaten bezieht, und eine Sektorschreiblisten-Suche (WSL) 86 nach Datensätzen wird entsprechend entweder in der DWSL und DRSL oder in der SWSL und SRSL durchgeführt. Eine Datensatzsuche erfordert eine Kon trolle, ob die Zieladresse innerhalb des Adressbereichs für den Datensatz liegt, der durch die Datensatzstartadresse und die Datensatzlänge bestimmt wird.
  • Eine SAT-Cache-Suchoperation 87 wird nur für Datensektoren durchgeführt. Sie erfordert eine Kontrolle, ob die Zieladresse innerhalb des Adressbereichs für den SAT-Cache liegt, der durch die Cache-Startadresse und die Cache-Länge von 16 Sektoren bestimmt wird. Für Operationen an einer logisch zusammenhängenden Datei resultieren 15 von 16 Sektoren in einem SAT-Cache-Treffer. Wird kein Treffer erzielt, wird der Cache mit den folgenden 16 Sektoradressen neu gefüllt, wenn die TSAT- oder SAT-Seite anschließend gelesen wird.
  • Eine TSATI-Leseoperation 89 erfordert ein Lesen des TSATI-Feldes aus dem zuletzt geschriebenen TSAT-Sektor im SAT-Zielblock und eine Suche in seinen Indexeinträgen für die SAT-Sektorzieladresse. Ein Lesen und Suchen des TSATI kann nur nach einem Fehlschlag bei einer SAT-Cache-Suche 87 erforderlich sein, das heißt für einen von 16 Sektoren für eine sequenzielle Datei. Der Prozessor hält im Prozessor-RAM jedoch die logische Adresse des zuletzt aufgerufenen SAT-Sektors 62c und die physikalische Position des entsprechenden TSAT-Sektors 62a oder SAT-Sektors 62c, und wenn diese dem SAT-Zielsektor entspricht, ist eine TSATI-Suche nicht nötig. Daher ist ein Lesen des TSATI nur einmal pro 128 Sektoren für eine sequenzielle Datei erforderlich, weil ein SAT-Sektor Adressen für 128 Datensektoren aufweist.
  • Die SAT-Lese/SAT-Cache-Fülloperation 91 und die TSAT-Lese/SAT-Cache-Fülloperation 90 sind identisch und erfordern das Lesen eines SAT-Sektors 62c oder eines TSAT-Sektors 62a oder 62b sowie das Laden von 16 SAT-Einträgen in den SAT-Cache im Prozessor-RAM. Der Prozessor hält im Prozessor-RAM die Adresse des zuletzt aufgerufenen SAT-Blocks. Daher ist ein Lesen eines SATA-Sektors 66a oder eines EBM-Sektors 64a zum Bestimmen der physikalischen Adresse eines SAT-Blocks 62 nur nötig, wenn sich der SAT-Block 62 gegenüber dem geändert hat, der bei der vorherigen Adressübersetzungsoperation verwendet wurde.
  • Die Berechnung 88 der physikalischen Adresse wird durchgeführt, wenn für eine Sektorzieladresse festgestellt wird, dass sie in einem Sektorlistendatensatz liegt, und die Berechnung 92 ermöglicht die Bestimmung ihrer Position relativ zu der logischen Startadresse sowie die Berechnung ihrer virtuellen Adresse aus den Sektoradressen- und Blockadressenfeldern des Datensatzes.
  • Die typischen Abläufe für die Adressübersetzung für logisch aufeinanderfolgende Datensektoren sind wie folgt:
    15 von jeweils 16 Sektoren für die Sektorlisten-Suchoperation 86, gefolgt von der SAT-Cache-Suchoperation 87,
    1 von jeweils 16 Sektoren für die Sektorlisten-Suchoperation 86, gefolgt von der SAT-Cache-Suchoperation 87 und der TSAT- oder SAT-Lese/SAT-Cache-Fülloperation 90 oder 91.
    1 von jeweils 128 Sektoren für die Sektorlisten-Suchoperation 86, gefolgt von der SAT-Cache-Suchoperation 87, der TSATI-Leseoperation 89 und der TSAT- oder SAT-Lese/SAT-Cache-Fülloperation 90 oder 91.
  • Der Ablauf für die Adressübersetzung für Systemsektoren in einem typischen Fall ist die Sektorlisten-Suchoperation 86, gefolgt von der physikalischen Adress-Berechnungsoperation 88 bei Erkennen einer Sektorzieladresse in einem Sektorlistendatensatz.
  • In einem Worst-Case-Szenario besteht der Ablauf jedoch aus der Sektorlisten-Suchoperation 86, gefolgt von der TSATI-Leseoperation 89 und der TSAT- oder SAT-Lese/SAT-Cache-Fülloperation 90 oder 91.
  • Die Steuer-Schreiboperation 84 implementiert eine Steuer-Schreiboperation, die die Steuerdatenstrukturen im Flash-Speicher 20 aktualisiert. Die Abläufe bei der Steuer-Schreiboperation 84 sind in 9 gezeigt.
  • Jede der Operationen, die ein Schreiben von Steuerdaten darstellen, besteht aus zwei Komponenten. Die erste Komponente bezieht sich auf Datenstrukturen, die ein logisch/physikalisches Adress-Mapping für die von einem Host-System 12 gelieferten Datensektoren ermöglichen, und die zweite Komponente bezieht sich auf Datenstrukturen, die gelöschte Blöcke im Flash-Speicher 20 und deren Planung für die Benutzung beim Schreiben von Daten- oder Steuerstrukturen verwalten.
  • Die Sektorlisten-Freigabeoperation 94 wird an der DWSL und DRSL zusammen oder der SWSL und SRSL zusammen durchgeführt, wenn die momentane Steuer-Schreiboperation durch Beendigung eines Datensatzes in einer Sektorliste ausgelöst wurde. Wurde die Steuer-Schreiboperation durch eine CBL- oder ABL-Aktualisieroperation ausgelöst, werden alle Sektorlisten beendet. Eine Sektorlistenfreigabe bewirkt, dass alle erforderlichen Informationen im Hinblick auf Sektoren und Blöcke in der Liste in Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 übertragen werden und die Sektorlisten-Datenstruktur im flüchtigen Prozessor-RAM gelöscht wird.
  • Die TSAT-Schreiboperation 96 wird bei einer Sektorlistenfreigabe durchgeführt, um im Flash-Speicher 20 die virtuellen Adressen für Sektoren in den Datensätzen in der DWSL und DRSL oder in den Datensätzen in der SWSL und SRSL zu speichern. Wenn ein TSAT-Sektor 62a oder 62b geschrieben wird, wird er an der ersten freien Sektorposition in der TSAT-Partition des SAT-Blocks angeordnet, auf die sich der Sektor bezieht. Ist die TSAT-Partition voll, muss eine SAT-Block-Schreiboperation durchgeführt werden.
  • Die SAT-Schreiboperation 98 erfordert die Änderung eines oder mehrerer Sektoren eines einzelnen SAT-Blocks 62, um neue Einträge für alle Sektoren einzuarbeiten, die durch gültige TSAT-Sektoren 62c in dem SAT-Block 62 angesprochen werden. Sie wird durchgeführt, wenn die TSAT-Partition in einem SAT-Block voll wird. Alle Sektoren des SAT-Blocks werden mit oder ohne Änderung in einen neu zugeordneten SAT-Block neu eingeschrieben. Die vorherige Position des SAT-Blocks wird gelöscht, und ein geänderter SATA-Sektor wird geschrieben.
  • Die SATA-Schreiboperation 100 erfordert das Schreiben eines aktualisierten SATA-Sektors 66a, um eine geänderte Adresse für einen SAT-Block 62 festzuhalten. Der EBM-Sektor 64a wird mit aktualisierten SATA-Indexinformationen geschrieben.
  • Wenn ein SATA-Sektor 66a geschrieben werden muss und kein gelöschter Sektor im SATA-Block 66 vorhanden ist, wird eine Blockzuordnungsoperation durchgeführt, und der SATA-Sektor wird mit einer SATA-Block-Verschiebeoperation 102 in seinen ersten Sektor geschrieben. Der EBM-Sektor 64a wird mit einer aktualisierten SATA-Adresse und SATA-Indexinformationen geschrieben. Die vorherige Position des SATA-Blocks 66 wird gelöscht, und seine Adresse wird zur CBL hinzugefügt.
  • Die EBM-Sektor-Schreiboperation 95 aktualisiert die Datenstrukturen für das Management der gelöschten Blöcke im Flash-Speicher 20 und die ABL und CBL im Prozessor-RAM.
  • Wenn der Map-Block 64 gefüllt ist, werden alle gültigen Map-Sektoren gemäß Angabe im Map-Index in dem EBM-Sektor mit einer Map-Block-Verschiebeoperation 97 in einen neu zugeordneten Block neu eingeschrieben, zusammen mit einem EBM-Sektor. Die vorherige Position des Map-Blocks 64 wird gelöscht, und ein geänderter MA-Sektor 68a wird geschrieben.
  • Die MA-Schreiboperation 99 stellt sicher, dass dieser modifizierte MA-Sektor 68a geschrieben wird, wenn der neue Map-Block geschrieben wird.
  • Wenn ein MA-Sektor 68a geschrieben werden muss und kein gelöschter Sektor im MA-Block 64 vorhanden ist, wird eine Blockzuordnungsoperation durchgeführt, und der MA-Sektor 68a wird mit einer MA-Block-Verschiebeoperation 101 in den ersten Sektor 64b des MA-Blocks 64 geschrieben. Die vorherige Position des MA-Blocks 64 wird gelöscht, und seine Adresse wird zum MAA-Sektor 72a im Boot-Block 72 hinzugefügt.
  • Ändert sich die Adresse des MA-Blocks 68 als Ergebnis einer MA-Block-Verschiebeoperation 101, wird mit einer MAA-Schreiboperation 103 ein aktualisierter MAA-Sektor 72a in den Boot-Block 72 geschrieben.
  • Wenn ein MAA-Sektor geschrieben werden muss und kein gelöschter Sektor im Boot-Block 72 vorhanden ist, wird eine Boot-Block-Neuschreibopera tion 104 durchgeführt. Eine zweite Kopie des Boot-Blocks existiert und enthält nur die BBP-, Informationsstruktur- und Identifikationssektoren. Der momentane MAA-Sektor 72a wird in diese zweite Boot-Blockkopie geschrieben, und die erste Boot-Blockkopie wird gelöscht. Danach werden die BBP-, Informationsstruktur- und Identifikationssektoren aus der zweiten Kopie in die erste Kopie zurückgeschrieben. Die zweite Kopie wird dann zur aktiven Kopie, und die erste Kopie wird als Sicherheitskopie gehalten. Später folgende MAA-Sektoren werden nur in die erste Kopie geschrieben.
  • Die EBM-Sektor-Schreiboperation 95 wird nachstehend ausführlich anhand von 10 beschrieben, die die erforderlichen Abläufe zur Durchführung der EBM-Sektor-Schreibfunktion zeigt.
  • Das Ablaufdiagramm in 10 definiert den Blocksequenzalgorithmus 115 für die Zuordnung gelöschter Blöcke zur Verwendung beim Schreiben von Daten- oder Steuerstrukturen. Ist das Speichersystem 10 nicht voll, das heißt es gibt gelöschte Blöcke, die in Bitmaps in einem oder mehreren Map-Sektoren 64b markiert sind, beziehen sich die Datenblöcke, die am Ende der Datenstruktur für die Liste der gelöschten Blöcke, die nur Blöcke für die Zuordnung und Verwendung definiert, hinzugefügt werden, auf eine Kombination von Blöcken aus Map-Sektoren und Blöcken aus der CBL, die kürzlich gelöscht worden sind. Ist das Speichersystem voll, das heißt es gibt keine gelöschten Blöcke, die in Map-Sektoren markiert sind, beziehen sich die am Ende der Liste der gelöschten Blöcke hinzugefügten Blockadressen nur auf Blöcke aus der EBL, die kürzlich gelöscht worden sind. In diesem Fall werden die gelöschten Blöcke in exakt der Reihenfolge wiederverwendet, in der sie gelöscht wurden.
  • Vor einer Map-Schreiboperation wird die EBL im EBM-Sektor 64a durch die Zeiger EBLS und EBLL definiert. Die ersten 16 Einträge in der EBL sind Adressen von Blöcken in der ABL im SRAM 30 unmittelbar nach der vorherigen Map-Schreiboperation. Die Adressen in der ABL im SRAM 30 können sich auf Blöcke beziehen, die seit der vorherigen Map-Schreiboperation zur Verwendung zugeordnet worden sind, oder auf gelöschte Blöcke, die zur Zuordnung verfügbar sind. Die ABL und CBL können zu Beginn einer Map-Schreiboperation beide voll, teilweise gefüllt oder leer sein. Eine schematische Darstellung dieser Operation ist in 11 gezeigt.
  • Die Map-Quellsektor-Wahloperation 105 wählt einen Quellsektor in der Map zum Lesen von gelöschten Blockadressen durch eine Vorwärtssuche ab der Position des Zeigers MSP bei Abschluss der vorherigen Map-Schreiboperation. Der MSP verhält sich wie ein zyklischer Zeiger, der durch den physikalischen Adressbereich wandert. Werden keine gelöschten Blöcke in einem Map-Sektor angezeigt, wie anhand des Parameters Map-Anzahl bestimmt, entfallen die Austauschoperationen mit Map-Sektoren.
  • Die Map-Zielsektor-Wahloperation 106 findet einen Zielsektor in der Map zum Schreiben gelöschter Blockadressen durch Prüfung der Blockadressen in der CBL. Nur ein Zielsektor wird ausgewählt.
  • Die CBL2Map-Operation 107 sorgt dafür, dass alle Blockadressen in der CBL, die sich auf den ausgewählten Map-Zielsektor beziehen, gelöscht werden, und die entsprechenden Bits im Map-Zielsektor werden auf den gelöschten Status gesetzt. Der Map-Sektor wird neu in den Flash-Speicher geschrieben, sofern derselbe Sektor nicht auch der Map-Quellsektor ist. Die CBL muss durch diese Operation 107 nicht geleert werden und kann restliche gelöschte Blöcke enthalten, die nicht in den Map-Zielsektor geschrieben werden konnten. Der Status der Datenstrukturen nach dieser Operation ist in 12 gezeigt.
  • Die ABL- und CBL-Konsolidierung 108 sorgt dafür, dass die CBL komprimiert wird, indem die Einträge für restliche gelöschte Blöcke an den Anfang der CBL verschoben werden, und dass die ABL komprimiert wird, indem die Einträge für zugeordnete Blöcke, die mit der während derselben Steuer-Schreiboperation durchgeführten Sektorlistenfreigabe verbunden sind, gelöscht werden und verbleibende Einträge an den Anfang der ABL verschoben werden. Der Status der Datenstrukturen nach dieser Operation ist in 13 gezeigt.
  • Die Map2CBL-Operation 110 sorgt dafür, dass die Blockadressen, entsprechend den Bits im Map-Quellsektor zwischen dem Zeiger MSP und dem Ende des Sektors, die im gelöschten Status sind, in die CBL geschrieben werden und dass die Bits im Map-Quellsektor auf den nicht gelöschten Status geändert werden. Bei dieser Operation werden möglichst viele Blöcke geschrieben, die die CBL nach Möglichkeit füllen, wobei die CBL bei dieser Operation als Schreibpuffer verwendet wird. Der Map-Sektor wird neu in den Flash-Speicher 20 geschrieben, und der Zeiger MSP wird geändert, um auf den letzten in die CBL geschriebenen Block zu verweisen. Der Status der Datenstrukturen nach dieser Operation ist in 14 gezeigt.
  • Die CBL2EBL-Operation 111 sorgt dafür, dass die in der CBL 117 gepufferten Blockadressen am Ende der EBL hinzugefügt werden und die CBL gelöscht wird. Die in der EBL hinzugefügten Blöcke sind eine Kombination von recycelten Blöcken aus der CBL, bei denen es sich um nach der CBL2Map-Operation verbleibende restliche Blöcke handelt, und von durch den zyklischen Zeiger MSP definierten Blöcken, die bei der Map2CBL-Operation 110 geladen wurden. Der Status der Datenstrukturen nach dieser Operation ist in 15 gezeigt.
  • Die EBL2ABL-Operation 112 sorgt dafür, dass die ABL gefüllt wird, indem so viele Blockadressen wie nötig ab dem Anfang der EBL 118 oder ab Positionen 118a in der EBL 118 unmittelbar nach freien Blöcken geschrieben werden, die bereits in der ABL 116 enthalten sind. Die Adressen der nicht freigegebe nen zugeordneten Blöcke am Anfang der ABL werden an den Anfang der EBL kopiert. Der Zeiger EBLS wird aktualisiert, damit die ersten Blockadressen in der ABL und EBL übereinstimmen, und die EBLL wird modifiziert. Der Status der Datenstrukturen nach dieser Operation ist in 16 gezeigt.
  • Die EBM-Schreiboperation 113 sorgt dafür, dass alle erforderlichen Felder im EBM-Sektor, der in der Steuerung 16 zwischengespeichert ist, aktualisiert werden und der Sektor in den Map-Block 64 geschrieben wird.
  • Die zyklische Speicheroperation erreicht ihre hohe Leistung zum Teil durch Nutzung der einzigartigen kontrollierbaren Eigenschaften der im Flash-Speicher 20 gespeicherten Datenstrukturen, damit der flüchtige SRAM 30 in der Steuerung 16 für die Kurzzeitspeicherung von Steuerdatenstrukturen verwendet werden kann. Dies kann ohne die Gefahr eines Verlusts von Informationen beim Ausschalten der Steuerung erfolgen.
  • Ein entscheidender Schritt bei der Initialisierung des Systems 10 nach dem Einschalten durch einen Host 12 ist die Rekonstruktion der Datenstrukturen im SRAM 30 aus denen im Flash-Speicher 20. Alle Steuerdatenstrukturen im Flash-Speicher müssen gefunden werden, und danach müssen die zuletzt geschriebenen Host-Datenstrukturen abgesucht werden, um die Datenstrukturen im SRAM 30 zu rekonstruieren.
  • Die Datenstrukturen im Flash-Speicher 20 werden mit dem folgenden Prozess rekonstruiert, der nach dem in 6 gezeigten Referenzbaum für Datenstrukturen abläuft.
  • Der Boot-Block 72 wird durch Absuchen von Sektoren ab der niedrigsten physikalischen Adresse im Flash-Speicher 20 gefunden. Der BBP-Sektor 72b ist immer der erste Sektor des Boot-Blocks 72 und enthält eine eindeutig identifizierbare Signatur in seinem Header, die seine Identifizierung ermöglicht. Nur Sektoren, die der erste Sektor von Blöcken mit der kleinsten unterstützten Blockgröße sein können, müssen gelesen werden. Blöcke an den niedrigsten Adressen im Flash-Speicher 20, die so definiert sein können, dass sie immer Firmware-Code enthalten, müssen nicht abgesucht werden. Der Scan-Prozess zur Identifizierung des Boot-Blocks ist sehr kurz, da der Boot-Block im ersten freien Block am Anfang des Flash-Speichers angeordnet ist, hinter eventuellen Blöcken für die Speicherung von Firmware.
  • Der BBP-Sektor 72b und der gültige MAA-Sektor 72a im Boot-Block 72 werden gefunden, gelesen und verifiziert.
  • Die zweite Kopie des Boot-Blocks wird gefunden und verifiziert, und zwar an der im BBP-Sektor 72b definierten Adresse.
  • Der Map-Adressblock 68 wird gefunden, wie im MAA-Sektor 72a definiert, und sein gültiger MA-Sektor 68a wird gefunden und verifiziert.
  • Der Map-Block 64 wird gefunden und verifiziert, wie im MA-Sektor 68a definiert.
  • Der gültige EBM-Sektor 64a im Map-Block 64 wird gefunden und verifiziert.
  • Die ABL, Schreibzeiger, Sektorlisten und COBs werden initialisiert, entsprechend den Feldern im EBM-Sektor 64a.
  • Der SATA-Block 66 und der gültige SATA-Sektor 66a werden gefunden und verifiziert, wie im EBM-Sektor 64a definiert.
  • Die Datenstrukturen im flüchtigen RAM werden danach mit dem folgenden Prozess rekonstruiert. Die ersten 16 Einträge in der EBL im EBM-Sektor 64a werden gelesen, um den ABL-Inhalt nach der unmittelbar vorhergehenden Steuer-Schreiboperation zu ermitteln.
  • Das Feld Schreibzeiger im EBL-Sektor 64a wird gelesen. Dies definiert die Position der Zeiger DWP, DRP, SWP und SRP unmittelbar nach der letzten Steuer-Schreiboperation, bei der Sektorlistendatensätze beendet wurden, und definiert außerdem die Reihenfolge der Blöcke, sofern zutreffend, die durch jeden Zeiger zwischen dieser Steuer-Schreiboperation und der unmittelbar vorhergehenden Steuer-Schreiboperation geschrieben wurden.
  • Die Sektoren werden aus allen so identifizierten Blöcken gelesen, um eine Kette von verknüpften logischen Sektoren am DWP festzulegen. Diese Informationen werden verwendet, um den DWSL-Datensatz zu erzeugen.
  • Die ersten Sektoren in Blöcken in der rekonstruierten ABL werden nacheinander gelesen, um die mit dem DWP verbundenen Blöcke aus den in den Blöcken enthaltenen Sektor-Headern zu identifizieren. Wenn ein solcher Block identifiziert wird, werden alle seine Sektoren gelesen, und die Erzeugung des DWSL-Datensatzes, wie in Schritt 3, ist abgeschlossen.
  • Mit dem DWP verbundene Blöcke, identifiziert in Schritt 4, werden in der ABL als zugeordnet markiert, um die momentane Version der ABL zu erzeugen, wie sie vor dem vorherigen Abschalten der Stromversorgung existiert hat.
  • Diese Schritte werden für den DRP, SWP und SRP wiederholt, um die DRSL, SWSL und SRSL zu rekonstruieren. Damit ist auch die Rekonstruktion der ABL abgeschlossen.
  • Die Datenstrukturen DCOB1, DCOB2, SCOB1 und SCOB2, so wie sie nach dem unmittelbar vorhergehenden Schreiben von Steuerdaten existiert haben, werden aus dem EBM-Sektor gelesen.
  • Die Adressübersetzung erfolgt nacheinander für die Sektoren in den DWSL-, DRSL-, SWSL- und SRSL-Datensätzen, die bereits rekonstruiert worden sind, um die Folge von Sektoren und Blöcken zu identifizieren, die seit dem unmittelbar vorhergehenden Schreiben von Steuerdaten überholt worden sind. Dies erlaubt die Rekonstruktion der Entwicklung der COBs und die Er zeugung der CBL. Alle so identifizierten überholten Sektoren, die in rekonstruierten SWSL-Datensätzen auftreten, werden aus diesen Datensätzen entfernt. Durch Schreiboperationen am DRP und SRP werden keine überholten Sektoren erzeugt, und mit ihnen verbundene Datensätze können in diesem Schritt vernachlässigt werden.
  • Diese rekonstruierten Versionen der DWSL, DRSL, SWSL, SRSL, ABL, CBL, DCOB1, DCOB2, SCOB1 und SCOB2 werden für die anschließenden Geräteoperationen verwendet.
  • Eine Reihe von Stromausfall-Wiederherstellfunktionen kann verwendet werden, um Datenstrukturen zu reparieren, wenn diese entweder beschädigt sind oder aufgrund eines Stromausfalls während des Normalbetriebs nicht miteinander übereinstimmen.
  • Diese Funktionen nutzen dieselben Merkmale der Rückverfolgbarkeit in Medienmanagement-Operationen für die zyklische Speicherung, die die Rekonstruktion der Datenstrukturen im flüchtigen RAM bei der Initialisierung ermöglichen, wie vorstehend beschrieben.
  • Verschiedene Modifikationen können an der vorstehend beschriebenen Anordnung vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann ein System mit einer Flash-Disk-Vorrichtung physikalisch auf verschiedene Weise partitioniert sein, entsprechend der Systemarchitektur, wobei jedoch alle Systeme allgemein der vorstehend beschriebenen Struktur entsprechen. Der Flash-Speicher 20 ist zum Beispiel in 1 als Teil eines Speichersystems 10 gezeigt, aber er kann sich alternativ auf einer herausnehmbaren Karte befinden und über eine logische Schnittstelle 14, die wie vorstehend beschrieben Industrie-Standardprotokollen entspricht, mit einem Host-System verbunden werden. Beispiele für solche Industriestandards sind unter anderem PCMCIA ATA, CompactFlash und MultiMediaCard. Bei einer solchen Anordnung kann sich die Steuerung auf einer herausnehmbaren Karte befinden, wobei die Steuerung typischerweise eine einzelne integrierte Schaltung ist. Der Flash-Speicher 10 kann aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen bestehen, und die Steuerung kann auf derselben integrierten Schaltung wie der Flash-Speicher vorgesehen sein.
  • Es könnte auch sein, dass der Host und das Flash-System physikalisch so partitioniert sind, dass sich nur der Flash-Speicher auf einer herausnehmbaren Karte befindet, die eine physikalische Schnittstelle zum Host-System aufweist. Eine Hierarchie dieser Anordnung ist in 17 gezeigt. Ein Beispiel für eine solche herausnehmbare Flash-Speicherkarte ist eine SmartMedia-Karte. Die Steuerung ist innerhalb des Host-Systems 11 angeordnet und kann die Form einer integrierten Schaltung oder von Firmware annehmen, die von einem Prozessor im Host-System ausgeführt wird.
  • Alternativ kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung in einem eingebetteten Speichersystem implementiert werden, dass nicht physikalisch aus einem Host-System entnommen werden kann. Ein solches System kann dieselbe Partitionierung wie ein Speichersystem auf einer herausnehmbaren Karte aufweisen, wobei die Steuerung die Form einer integrierten Schaltung aufweist und eine logische Schnittstelle nach Industrie-Standardprotokollen umfasst. Die Steuerung kann jedoch auch mit anderen Funktionen im Host-System integriert sein.
  • Bei der beschriebenen Anordnung ist jeder Sektor durch eine LBA identifiziert, kann jedoch auch durch eine Adresse im Zylinder/Kopf/Sektor-Format (CHS) identifiziert werden, das ursprünglich für Magnetplattenvorrichtungen verwendet wird. Außerdem weist die Steuer-Hardware bei der beschriebenen Anordnung eine dedizierte Architektur in einer getrennten integrierten Schaltung auf, aber Elemente der Steuer-Hardware, zum Beispiel der Mikroprozessor, können auch gemeinsam mit anderen Funktionen im Host-System genutzt werden. Darüber hinaus können die Management-Algorithmen für die zyklische Speicherung in einem Mikroprozessor im Host-System implementiert sein oder der Prozess kann über die Ein/Ausgangsanschlüsse eines normalen Mikroprozessors ohne spezielle Steuer-Hardware ausgeführt werden. Ist die Steuerung Teil eines eingebetteten Speichersystems und teilt sie sich die Nutzung des Mikroprozessor mit anderen Funktionen eines Host-Systems, kann die logische Schnittstelle für die Steuerung des Speichersystems direkt in der von dem Prozessor ausgeführten Firmware implementiert werden, was bedeutet, dass Hardware-Register entfallen können und Variablen direkt an eine Steuerfunktion weitergegeben werden können, die durch eine Host-Funktionen im Firmware-Code aufgerufen werden kann.
  • In dem vorstehend beschriebenen Flash-Speichersystem erfolgt die Datenübertragung zwischen den Host- oder Flash-Schnittstellen und dem SRAM durch DMA, aber in einer alternativen Ausführungsform könnte ein separater Speicherblock exklusiv für die Pufferung von Sektordaten verwendet werden. Typischerweise könnte dieser Speicherblock ein Dual-Port-RAM sein, wobei die Anschlüsse den unabhängigen Zugriff durch den Host-Schnittstellen-Steuerabschnitt und den Flash-Schnittstellen-Steuerabschnitt ermöglichen.
  • Bei der beschriebenen Anordnung wurden die Speicherblöcke, in denen die Speichersektoren angeordnet sind, als eine physikalische Struktur im Flash-Speicher mit 32 Sektorpositionen beschrieben, aber es ist auch möglich, dass diese Speicherblöcke 16 Sektorpositionen aufweisen. Außerdem können die Speicherblöcke alternativ virtuelle Blöcke mit physikalischen Blöcken sein, die über mehrere Flash-Chips oder mehrere unabhängige Anordnungen im selben Chip verteilt sind, die mit einer einzigen Operation durch die Steuerung gelöscht werden. Umfasst ein virtueller Block M physikalische Blöcke, jeweils mit einer Kapazität für N Sektoren, hat der virtuelle Block eine Kapazität für M × N Sektoren. Ein virtueller Block wird von den Medienmanagement-Algorithmen für die zyklische Speicherung in genau der gleichen Weise behandelt wie ein physikalischer Block.
  • Zu beachten ist, dass der ROM und der Erweiterungsanschluss der Steuerung lediglich optionale Merkmale sind und zur Durchführung der Operationen für die zyklische Speicherverwaltung nicht in der Steuerung enthalten sein müssen.
  • Die vorliegende Erfindung kann mit einem Computerprogramm realisiert werden, das auf einem Mikroprozessor läuft. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt damit ein Speichermedium mit prozessor-implantierbaren Instruktionen zur Steuerung eines Prozessors bereit, um das vorstehend beschrieben Verfahren durchzuführen.
    Figure 00340001
    Tabelle 1
    Figure 00350001
    Tabelle 2

Claims (9)

  1. Nicht-flüchtiges Speichersystem (10) mit einem flüchtigen Speicher (30), einem Steuerdatenstrukturen (118) enthaltenden nicht-flüchtigen Speicher (20) und einer mit dem nicht-flüchtigen Speicher gekoppelten Steuerung (16) mit einer Einrichtung, die dazu dient, in dem flüchtigen Speicher Listen (116, 117) von Blöcken in dem der Speicherung logischer Sektordaten zugeordneten nichtflüchtigen Speicher sowie von in dem nicht-flüchtigen Speicher kürzlich gelöschten Blöcken zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Übertragungseinrichtung (24, 26) aufweist, um Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher in die Steuerdatenstrukturen in dem nicht-flüchtigen Speicher weniger häufig zu übertragen, als es der Frequenz entspricht, mit der die Inhalte der Listen in dem flüchtigen Speicher geändert werden, so dass die Listen in dem flüchtigen Speicher jederzeit aus existierenden Informationen innerhalb des nicht-flüchtigen Speichers rekonstruiert werden können, wobei die Anzahl von Lese- und Schreibzugriffen auf den nicht-flüchtigen Speicher für Steuerdatenstrukturen reduziert ist, um die Schreibgeschwindigkeit des Speichersystems für Host-Daten zu erhöhen.
  2. Nicht-flüchtiges Speichersystem nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinrichtung so betreibbar ist, dass sie die Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher in die Steuerdatenstrukturen in dem nicht-flüchtigen Speicher gleichzeitig mit Informationen für logisch/physikalisches Mapping für Sektoren aus anderen Listen in dem flüchtigen Speicher überträgt.
  3. Nicht-flüchtiges Speichersystem nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Einrichtung, die in jeden Sektor beim Einschreiben in den nicht-flüchtigen Speicher einen Header einfügt, der seine logische Adresse wiedergebende logische Adressinformationen enthält.
  4. Nicht-flüchtiges Speichersystem nach Anspruch 3 mit einer Einrichtung zum Rekonstruieren der Listen in dem flüchtigen Speicher aus existierenden Informationen innerhalb des nicht-flüchtigen Speichers, wobei die existierenden Informationen die logischen Adressinformationen in den Headern kürzlich eingeschriebener Sektoren enthalten.
  5. Verfahren zum Betreiben eines nicht-flüchtigen Speichersystems (10), der aufweist: einen flüchtigen Speicher (30), einen Steuerdatenstrukturen (118) enthaltenden nicht-flüchtigen Speicher (20) und eine mit dem nicht-flüchtigen Speicher gekoppelte Steuerung (16), wobei die Steuerung in dem flüchtigen Speicher Listen (116, 117) von Blöcken in dem der Speicherung logischer Sektordaten zugeordneten nicht-flüchtigen Speicher sowie von in dem nicht-flüchtigen Speicher kürzlich gelöschten Blöcken hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher in die Steuerdatenstrukturen in dem nichtflüchtigen Speicher weniger häufig zu überträgt, als es der Frequenz entspricht, mit der die Inhalte der Listen in dem flüchtigen Speicher geändert werden, so dass die Listen in dem flüchtigen Speicher jederzeit aus existierenden Informationen innerhalb des nicht-flüchtigen Speichers rekonstruiert werden können, wobei die Anzahl von Lese- und Schreibzugriffen auf den nicht-flüchtigen Speicher für Steuerdatenstrukturen reduziert ist, um die Schreibgeschwindigkeit des Speichersystems für Host-Daten zu erhöhen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Informationen aus den Listen in dem flüchtigen Speicher in Steuerdatenstrukturen in dem nicht-flüchtigen Speicher gleichzeitig mit Informationen für logisch/physikalisches Mapping für Sektoren aus anderen Listen in dem flüchtigen Speicher übertragen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei in jeden Sektor beim Einschreiben in den nicht-flüchtigen Speicher ein Header eingefügt wird, der seine logische Adresse wiedergebende logische Adressinformationen enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Listen in dem flüchtigen Speicher aus existierenden Informationen innerhalb des nicht-flüchtigen Speichers rekonstruiert werden, wobei die existierenden Informationen die logischen Adressinformationen in den Headern kürzlich eingeschriebener Sektoren enthalten.
  9. Speichermedium, das Prozessor-implementierbare Instruktionen zur Steuerung eines Prozessors enthält, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 durchzuführen.
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