[发明专利]闪存写入方法及使用此方法的储存系统与控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种闪存写入方法，特别涉及一种能够依据闪存中每一逻辑区块先前储存数据的状态，以不同方式写入数据的闪存写入方法，及使用此方法来写入数据的闪存储存系统与闪存控制器。 

背景技术

数字相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对数字内容的储存需求也急速增加。由于闪存(Flash Memory)具有数据非挥发性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合使用者随身携带作为数字档案传递与交换的储存媒体。 

传统上，闪存储存装置的用途主要是储存使用者数据。例如，使用者会使用随身碟来储存数字档案，或者使用记忆卡作为数字相机、MP3播放器等可携式装置的储存媒体，此类闪存储存装置主要储存较大量的数据(例如，数据量为64Kb或128Kb以上的数据)。 

随着闪存技术的发展，使得闪存储存装置的储存容量越来越大且成本越来越低，因此许多计算机制造商开始以闪存作为储存媒体的固态硬盘(Solid State Drive，SSD)用作为计算机系统的主要磁盘。由计算机系统的操作系统会经常性地在主要磁盘中反复地写入与更新数据量较小的数据(例如，数据量为4Kb或8Kb以下的数据)。 

基于闪存的物理特性，在闪存单元仅能进行单向的程序化(即，闪存单元中的位仅能从1程序化为0)，因此在闪存单元中写入数据时必须先将闪存单元中先前所储存的数据抹除后方能重新写入新数据。 

在闪存储存系统的设计上，一般来说，闪存储存系统的闪存实体区块分组为多个实体单元，该实体单元中具有至少一闪存单元(flashmemory cell)，每一单元由至少一晶体管组成，如MOSFET或其它晶体管或逻辑电路，各单元可储存至少一个位，并且这些实体单元分组为数据区(data area)与备用区(spare area)。归类为数据区的实体单元中储存由写入指令所写入的有效数据，而备用区中的实体单元是用以在执行写入指令时替换数据区中的实体单元。具体来说，当闪存储存系统接受到主机的写入指令而欲对数据区的实体单元进行写入时，闪存储存系统从备用区中提取一实体单元并且将在数据区中欲写入的实体单元中的有效旧数据与欲写入的新数据写入至从备用区中提取的实体单元并且将已写入新数据的实体单元关联为数据区，并且将原本数据区的实体单元进行抹除并关联为备用区。为了能够让主机能够顺利地存取以轮替方式储存数据的实体单元，闪存储存系统提供逻辑单元给主机。也就是说，闪存储存系统采用在逻辑地址-实体地址映射表(logicaladdress-physical addres mapping table)中记录与更新逻辑单元与数据区的实体单元之间的映射关系，来反映实体单元的轮替，所以主机仅需要针对所提供逻辑单元进行写入，而闪存储存系统依据逻辑地址-实体地址映射表对所映射的实体单元进行读取或写入数据。 

基于上述闪存储存系统的运作架构下，在将闪存储存系统应用作为计算机系统的主硬盘时，由于计算机系统经常性地反复地写入与更新数据量较小的数据，所以闪存储存系统的实体单元被频繁地进行抹除动作来以上述轮替方式写入计算机系统所更新的数据。然而，组成实体单元的实体区块的抹除次数是有限的(例如实体区块抹除一万次后就会损坏)，因此在频繁地抹除实体单元时将大幅缩短闪存储存装置的寿命。 

发明内容 

本发明提供一种数据写入方法，其能够提升数据写入的效率并延长闪存储存系统的寿命。 

本发明提供一种闪存控制器，其能够提升数据写入的效率并延长闪存储存系统的寿命。 

本发明提供一种闪存储存系统，其能够提升数据写入的效率并延长其使用寿命。 

本发明提出一种闪存写入方法，实施于一闪存储存系统中，其中此闪存储存系统包括多个逻辑单元及的多个实体单元并且每一逻辑单元映射至少一个实体单元，其中实体单元具有至少一闪存单元(flash memory cell)。此闪存写入方法包括计数每一逻辑单元的一大数据使用计数与一小数据使用计数，其中这些大数据使用计数分别地记录每一逻辑单元已被写入一大数据的次数，且这些小数据使用计数分别地记录每一逻辑单元已被写入一小数据的次数，其中大数据的数据长度是大于一数据量阈值，且小数据的数据长度不大于此数据量阈值。此方法还包括当主机系统在逻辑单元之中的一对应逻辑单元中写入一新数据时，依据对应逻辑单元的大数据使用计数与小数据使用计数所对应的一数据，写入流程在闪存储存系统中写入此新数据。