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        閃存磨損均衡技術(shù)分析

        2015-11-04 00:06:57國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心武漢430070
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期
        關(guān)鍵詞:專利審查存儲器專利申請

        阮 圓(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心,武漢 430070)

        閃存磨損均衡技術(shù)分析

        阮 圓
        (國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心,武漢 430070)

        閃存存儲器(Flash Memory)簡稱閃存,是一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的非易失性存儲器。閃存中數(shù)據(jù)的寫入是基于先擦除后寫入的方式,擦除以塊為單位,每個數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù)有限,因擦除次數(shù)過多而被磨損的塊,影響了整個存儲器的生命周期,為了提高閃存存儲器的壽命,使得每塊的擦除均衡,磨損均衡技術(shù)成為flash存儲中研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文從專利技術(shù)方面分析磨損均衡的發(fā)展趨勢。

        閃存;磨損均衡;擦除;冷熱數(shù)據(jù)

        1 前言

        東芝公司于1984年提出了閃存的概念,與傳統(tǒng)電腦內(nèi)存不同,閃存的特點是存儲的數(shù)據(jù)在主機掉電后不會丟失,其記錄速度也非???。Intel是世界上第一個生產(chǎn)閃存并將其投放市場的公司,該公司的第一款產(chǎn)品為容量為256Kbit閃存芯片。后來,Intel發(fā)明的這類閃存被統(tǒng)稱為NOR型閃存。第二種閃存稱為NAND型閃存,它由日立公司研制成功,并被認為是NOR型閃存的理想替代者。NAND型閃存主要用來存儲資料,我們常用的閃存產(chǎn)品,如u盤、SD卡等數(shù)碼存儲卡都是用NAND型閃存。

        由于閃存中每個區(qū)塊的擦除次數(shù)有限,因而發(fā)展出一種磨損均衡操作,磨損均衡[1,2]是為了平均地使用閃存中的每個塊,避免特定區(qū)塊使用過度,也就是說,避免每塊的擦除次數(shù)過多而變成壞區(qū)塊而無法使用,降低了閃存的壽命。

        2 桑迪士克公司關(guān)于閃存磨損均衡技術(shù)脈絡(luò)分析

        第一篇專利申請為1991年申請,為了保證數(shù)據(jù)塊的擦除平衡,采用了閾值的方式,交換最大擦除次數(shù)塊和最小擦除次數(shù)塊之間的數(shù)據(jù)。

        接著以第一篇專利申請為基礎(chǔ)提交了幾篇系列申請,接著又開始采用不同的手段進行磨損均衡操作,其在2001年6月1日提交了一篇公開號為US2002184432A1的美國申請,該申請同時在臺灣,日本,澳大利亞,韓國等多個國家具有同族。該申請為了提高靜態(tài)區(qū)的磨損均衡,通過采取在在閃存存儲器剛剛寫入或擦除大量數(shù)據(jù)的時,將靜態(tài)區(qū)的數(shù)據(jù)進行主動更新,從而實現(xiàn)磨損均衡。

        隨后又在2002年10月28日提出了一件US28182402B1申請,通過對所有的區(qū)塊進行擦除計數(shù),并將區(qū)塊進行分類,分為最頻繁擦除區(qū)塊表和最不頻繁擦除區(qū)塊表,訪問某個區(qū)塊的擦除次數(shù),判斷其擦除次數(shù)是不是明顯小于平均擦除次數(shù),則將區(qū)塊識別為靜態(tài)區(qū)塊,然后從最頻繁擦除區(qū)塊表中獲得區(qū)塊,并進行數(shù)據(jù)的交換。并以此專利為基礎(chǔ),提交了一系列的系列申請。

        在2004年11月15日提交的公開號為US2006106972A1的專利申請,其采用設(shè)置擦除池的方式,從擦除池中選擇數(shù)據(jù)塊進行擦除。

        從上面可以看出,桑迪士克公司對磨損均衡這塊技術(shù)的研究一直在探索和研發(fā),沒有中斷,從各個方面進行了嘗試,說明技術(shù)的發(fā)展雖然有它既定的脈絡(luò),但是在發(fā)展初期,還是需要經(jīng)過多方面的探索與試驗。

        接著,隨著互聯(lián)網(wǎng)大潮的興起,處于技術(shù)變革時期,桑迪士克要更好的走在技術(shù)前列,必然需要加大多閃存技術(shù)的研究。如下有進行了一系列的專利申請。

        2005年11月29日,提交了公開號為US2006203546A1的專利申請,現(xiàn)有技術(shù)的大多數(shù)擦除算法都需要計算數(shù)據(jù)塊的擦除次數(shù),需要開辟存放擦除計數(shù)的空間,本發(fā)明采用的技術(shù)手段是通過計算每個塊已被擦除的次數(shù)和至少一個其它塊已被擦除的次數(shù)的函數(shù)的數(shù),以及將所述數(shù)存儲到所述存儲器裝置中。

        2008年1月31日,提交了公開號為US2009198869A1的專利申請,其改進點在于由于系統(tǒng)斷電導(dǎo)致了數(shù)據(jù)塊的擦除值丟失,通過原先記載的各個數(shù)據(jù)塊的擦除值通過計算平均值或者最大值的方式,重新給該丟失擦除計數(shù)值的數(shù)據(jù)塊賦值。

        2011年12月19日,提交公開號為US2013159600 A1的專利申請,為了達到閃存的磨損均衡,其使用的技術(shù)手段是通過把一個數(shù)據(jù)塊分成兩個部分,當?shù)谝粎^(qū)塊生命周期用盡后,然后把數(shù)據(jù)存儲到第二區(qū)塊的方式,來減少數(shù)據(jù)塊的擦除。

        2012年11月15日,提交公開號為WO2013095819 A1的專利申請,通過寫入的數(shù)據(jù)與該塊的相關(guān)程度,選擇數(shù)據(jù)塊的擦除。

        3 總結(jié)

        通過分析可知,閃存的飛速發(fā)展,未來有一天應(yīng)該會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬盤。而生命周期的問題,肯定是研究的重點??梢钥闯?,國外對這塊的技術(shù)研究的比較靠前,依據(jù)桑迪士克的發(fā)展經(jīng)歷,站在技術(shù)的前沿,才能更好的占據(jù)市場。

        [1]邢春波.閃存磨損均衡算法研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2008.

        [2]高立森.固態(tài)硬盤控制器磨損均衡算法研究[D].上海交通大學(xué),2011.

        阮圓(1989-),女,碩士,研究實習(xí)員,研究方向:存儲器領(lǐng)域-專利審查。

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.017

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