[发明专利]一种NAND闪存的转换层读写方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统存储器读写技术领域，具体来说涉及一种NAND闪存的转换层读写方法。

背景技术

目前的随身电子产品，如手机、随身听所用的储存装置大都是闪存(以下称flashmemory或者直接称为flash)，但flash的特性是无法重复在同一块内存位置做写入的动作，必须事先擦除该块内存位置，亦即将其充电，才能再做写入的动作，因此一般使用的文件系统，如FAT16、FAT32、NTFS、ext2等将无法直接用在flash memory上。如果想要沿用这些文件系统，则必须透过一层转换层(以下称为Translation Layer)来将逻辑块地址(以下称为Logical BlockAddress)对应到实体的flash memory的位置(以下简称为物理地址)，这种映射关系称之为逻辑到物理的映射关系，并透过一些机制能让系统能把flash memory当作一般的硬盘一样处理，我们称这层为NAND闪存的转换层(即NAND Flash Translation Layer，以下简称为NFTL)。

在目前一些现有NFTL，也简称为存储技术设备层(即Memory Technology Drivers，简称为MTD层)，都使用逻辑到物理的一对一的映射关系，即，当系统格式化时，先建立映射关系，并将这些映射关系写入到NAND闪存的SPARE区，因为NAND闪存的数据块一般分为两个区域：数据区(即DATA区)和文件系统信息区(即SPARE区)，以便掉电后再上电时的信息还原。如果以后对相同的逻辑页进行操作时，会先拿另外一个备用块来先做数据交换。如果切换到其它块写操作，将这两块的数据进行合并，擦除原来老的块，然后重新组合。如此循环更替，经过长时间使用后，备用块全部变成坏块后，系统将无法工作。

另外，现有技术方法无法使用NAND闪存的新特性——多平面(MULTIPLANE)方式。由于现在市场上主流的多级单元(multi level cell，简称MLC)NAND闪存都有单平面(即单plane)操作和双平面(即双plane)操作两种模式，双plane又可以称为2plane操作。

如图l所示为一款MLC NAND闪存：Samsung K9LBG08U0M的PLANE切分图，单片的K9LBG08U0M共有8192个block，被切分为4个plane。Plane 0包括了block 0、block 2、……、block 4094，Plane 1包括了block 1、block 3、……、block 4095，Plane2包括了block 4096、block 4098、……、block 8190，Plane 3包括了block 4097、block4099、……、block 8191。Plane 0与plane 1互为奇偶交替，plane 2和plane 3也互为奇偶交替，如上的这样奇偶交替的一对plane称为paired plane。

NAND闪存的普通操作，如擦除(erase)、写(program)、读(read)、页对拷(copyback)，都是单plane的操作，即erase只能够擦除某个plane的一个block，program只能够写某个plane的一个page，其他操作依此类同。

MLC NAND闪存除了提供单plane的操作，还提供2plane的操作选择，这里的2plane只能互为paired plane。如双平面擦除(2plane-erase)，可对plane 0的block 2和plane 1的block 3同时进行擦除。双平面写(2plane-program)或双平面读(2plane-read)，则可对block 2和block 3的page126同时进行写或读，其他操作依此类同。

2 plane的操作，大大减少了NAND闪存的操作时间。相同数据量的操作中，写速度可以提高到原来的1.5倍，擦速度可以提高到原来的1.5倍。因此，合理地利用NAND闪存的2plane操作将有助于提高NAND闪存的读写时间。

综上，现有技术存在以下缺点：第一、当系统格式化时就建立起映射关系，这样会增加系统的格式化的时间，而且浪费了一次写NAND闪存；第二、当坏块数目大于备用块时，系统将无法启动；第三、没有实现擦写的均衡；第四、对逻辑地址的跳写时会发生块的数据搬移，从而此时效率低下；第五、无法使用NAND闪存的新特性多平面(MULTIPLANE)方式写；第六、在发生数据搬移时，无法使用页对拷(COPYBACK)功能，使得数据搬移时效率过低。

发明内容