[发明专利]用于数据储存设备的非易失性双存储晶片

说明书

发明领域

本发明涉及存储设备。特别地，本发明涉及双区存储晶片。

发明背景

图1描绘了本领域已知的、包括主机110和非易失性存储器(NVM)数据储存设备120的系统100。诸如数据卡、USB棒或其它储存设备的数据储存设备通常将NVM数据闪存130和控制器140整合到单一封装120中。

当连接到主机设备110，例如个人计算机或笔记本计算机时，数据储存卡和主机设备之间开始通信。数据储存设备120内的控制器140通过作为写入和读出闪存器130的两个数据传输方向上的网关来管理主机和闪存器130之间的数据传输。数据由用户数据和管理数据及文件组成。管理文件包括地址更新和文件命名。使主机和数据储存设备之间能够通信的操作系统是基于DOS(磁盘操作系统)的。

图2示意性地描绘本领域已知的、主机的文件系统的相关元件。它由主引导记录(MBR)、分引导记录(PBR)、文件夹信息、和文件分配表(FAT)组成。MBR包含有关包括FAT位置和尺寸的数据储存设备的信息以及根目录的位置。它的位置始终是逻辑地址0，其由控制器转化成存储晶片中的物理地址。根目录具有恒定的表的尺寸，即包括512行，每行具有对存在于磁盘中的文件或文件夹的描述。它包括文件(文件或目录)的名称、尺寸、第一块位置和类型。

FAT位于存储器阵列130中，但由主机110管辖。它是最初由Bill Gates和Marc McDonald研发的计算机文件系统架构。它是用于包括DR-DOS、OpenDOS、freeDOS、MS-DOS、OS/2(v1.1)和Microsoft Windows(直到Windows Me)的各种操作系统的基本文件系统。对于软盘(没有长文件名支持的FAT12和FAT16)，FAT已被标准化为ECMA-107和ISO/IEC9293。具有FAT的长文件名的使用被部分专利化。FAT文件系统得到了几乎所有现有的、用于个人计算机的操作系统的支持。这使得它成为用于固态存储卡的理想格式，并成为在操作系统之间共享数据的便捷方式。

FAT包括在存储磁盘中的所有块的地址。FAT记录可由16个比特组成，FAT 16(也使用FAT12和FAT32)因此指示最大2₁₆个地址位置。假设磁盘容量＜2GB(16Gb)，每个地址具有最大的2₁₇(64KB)个区块的大小。FAT通过随时具有两个副本FAT1和FAT2来进行备份。指定用于2GB磁盘的情况中的FAT的磁盘大小是2×16×2₁₆＝256KB。

图3示意性地描绘了根据现有技术的、当读取操作开始时发生的事件的顺序的实例。上电时，并且可能地将存储卡连接到主机或每当用户请求访问存储卡时，MBR被寻址，主机在其存储器中产生FAT的副本并靠近根目录，在该根目录中有关文件的信息被提取(或者位于根文件夹本身中，或者更典型地在与出现在根目录中的文件夹相关联的子文件夹中)。一旦所请求的文件的第一块位置被识别，其余的块由FAT顺序指出。FAT由控制器拥有并且它使用逻辑地址，逻辑地址到物理地址的转化由控制器完成，该控制器在存储器阵列内具体物理位置中分配数据和FAT。

块的尺寸通常由主机确定，其具有最小的尺寸以便使得磁盘中块的最大数量不超过2₁₆＝65,536(假设使用FAT16)。

以下部分示意性地描绘通过本领域的方法使用的、FAT条目与阵列中的物理块的关联。当主机110启动读取序列(寻址MBR、根目录，等等)时，它也启动由控制器140执行的例行程序，其中使用存在于控制器中的、逻辑地址到物理地址的映射表读取所需的物理块(在该控制器中存在有限的存储器的容量以用于此目的)。使用适当的协议(SD、MMC、USB，等等)时，控制器允许在主机110和存储晶片130之间的指令和数据传送。在典型的情况中，FAT中的8个条目可被映射到单个擦除扇区(ES)，即存储器阵列中的特定物理位置。通常，对于存储器阵列中的每个物理扇区(PS)，存在至少单个的、被留出空白的备用ES。