[发明专利]存储设备及其数据读写方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳电子学技术领域，特别是涉及一种存储设备及其数据读写方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)是一种新型非易失随机存储器，其基本原理是以硫系化合物作为存储介质，通过电能或热能的作用使相变材料在多晶(低阻)与非晶(高阻)状态之间相互转化，并利用两种状态之间的差值来表征二进制数据。PCRAM在工艺上与CMOS标准工艺完全兼容，并且具有操作速度快，抗疲劳特性好和微缩性等特点，在低压、低功耗、高速、高密度和嵌入式存储等方面有非常广阔的商业前景。PCRAM被认为是最有可能取代闪存(FLASH)的下一代非易失性存储器，其相较于FLASH在随机读写和抗疲劳性(耐写能力为10⁶次)方面具有优势。

SD卡(Secure Digital Memory Card，安全数码卡)是基于SD接口技术和FLASH存储技术的一种非易失性存储卡。SD卡具有体积小、功耗低、口线少、操作方便等特点，是目前消费数码产品应用最广泛的存储卡。SD卡的主要存储介质为Nand FLASH，其具有高密度、写带宽大等特点，但是Nand FLASH读写均以块为单位，在写入数据前必须进行块擦除操作，无法实现“重写”(将“0”或“1”写入任意单元，而不管单元的初始状态)，且抗疲劳特性较差(耐写能力为10⁴次)。

因此，现在亟需一种能够改善SD卡写入数据前必须进行块擦除操作、无法实现“重写”等缺陷的存储设备。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种存储设备及其数据读写方法，用于解决现有技术中SD卡写入数据前必须进行块擦除操作、无法实现“重写”的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种存储设备，其中，所述存储设备至少包括：

相变存储器芯片；

耦合到所述相变存储器芯片的相变存储器接口控制模块，用于控制对所述相变存储器芯片的操作；

耦合到外部设备的SD接口控制模块，用于处理所述存储设备与所述外部设备之间的数据通信；

耦合到所述相变存储器接口控制模块和所述SD接口控制模块的存储控制器，用于响应来自于所述SD接口控制模块的数据读取或写入命令，并通过所述相变存储器接口控制模块控制对所述相变存储器芯片的读取或写入。

优选地，所述存储控制器至少包括：

内部存储器，用于缓存写入所述相变存储器芯片的数据；

耦合到所述内部存储器的内部存储器控制模块，用于根据需要写入所述相变存储器芯片的数据来控制所述内部存储器资源的分配；

耦合到所述内部存储器控制模块的ECC模块，用于对所述相变存储器芯片读取或写入数据的编解码进行数据纠错；

DMA控制模块，用于控制所述存储设备内部数据的读取或写入；

耦合到所述内部存储器控制模块、所述ECC模块和所述DMA控制模块的MCU，用于控制所述内部存储器控制模块、所述ECC模块和所述DMA控制模块的各种操作。

优选地，所述SD接口控制模块通过外部总线耦合到所述外部设备，所述存储设备与所述外部设备采用串行或并行的方式进行数据通信。

优选地，所述外部总线为外部SD数据总线或外部MMC数据总线。

本发明还提供一种如上所述的存储设备的数据读写方法，其中，所述存储设备的数据读写方法至少包括：

对相变存储器芯片的存储空间进行划分，至少形成索引区和数据区；其中，所述数据区至少包括若干个相同长度的物理扇区，对所述数据区按扇区进行读取或写入；

在所述索引区内预设一相变存储器转换层，用于记录逻辑扇区地址与所述数据区中实际的物理扇区地址之间的映射关系，并在对所述相变存储器芯片进行数据读取或写入时实现逻辑扇区地址和物理扇区地址的转换；

在所述数据区内预设一动态交换块，用于缓存写入所述相变存储器芯片的数据；其中，所述动态交换块映射到所述数据区的一个物理块，所述物理块至少包括一个物理扇区；