[发明专利]辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的装置

说明书

技术领域

本发明属于闪存（Flash Memory，简称Flash，全称Flash EEPROM Memory）数据存储与管理技术领域。

背景技术

Flash的读(Read)、写(Program)和擦除(Erase)操作中读和写的基本单位是页，擦除的基本单位是块。对flash的写操作只能在尚未写入的空闲页上进行，并且只能按照从低地址页到高地址页顺序写。如果想要修改某个已经写过的页，只能先擦除整个物理块，然后再写入。

然而Flash的物理特征决定了它的可擦写次数是有限的，当前技术条件下块的擦除次数多在10万次到100万次之间，只要有一个块的擦除次数达到了上限，数据存储就变得不可靠，会影响整个闪存的读写效率和性能。为延长flash的使用寿命目前我们主要采用两者策略，一种是应尽量减少对块的擦除次数，即当整个块中的页都被标记为空闲页时再擦除。另一种策略是采用高效的磨损均衡处理（wear-levling）。这里主要涉及减少对块的擦除次数的策略。

基于Flash的上述特点，需要进一步了解逻辑物理地址映射策略，地址映射包括块映射和页映射，以及以这两种地址映射为基础的混合映射策略。页映射单元块是特指flash中用于使用页映射进行组织的块。因Flash中块数量固定，块映射可以使用SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存储器）实现一一对应的逻辑物理地址映射。而针对于页映射，因每个块中包含许多页，从而，若对每个块都进行固定的一一对应的页映射则需要占用大量内存。在减少擦除块的条件下，能够为系统所使用是非空闲块，因此，只需要将非空闲的块的页映射保存在内存中即可。类似于windows的碎片整理， 空闲块的页映射区域可以作为新的块映射地址用，这样可以保证在宝贵的SRAM存储空间当中动态随机实现非空块的页映射。

当前Flash的存储管理主要集中在文件系统的应用中，对空闲块的管理采用软件形式。通常的做法是在Flash上建立闪存物理特性开发的文件系统，让该文件系统通过硬件驱动程序直接管理Flash上的数据。据以产生存储管理手段都是采用日志记录的方法来管理闪存设备。其工作原理是党项闪存写入新数据时，系统并不立即将原来的数据直接就擦除，而是写入闪存的空闲块中生成新的数据节点，并且每次写入的操作都将进入日志，原有的数据节点变成过时的或者无效的，此方法被称为非本地更新。影响其效率的因素之一是空闲块的查找和管理，日志记录提高闪存文件系统健壮性的同时，上位机通过按位运算进行多次的循环比较获取空闲块。该工作需要耗费大量的时钟周期，导致整体擦写时间延长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的基于硬件实现的装置，使得对空闲块的管理效率大大提高。

为了解决上述问题，所采用的技术方案为：

一种辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的装置，包括：

寄存器组，用于存放页映射单元块空闲标志位；

检索器，为总线设备，连接所述寄存器组，依据空闲标志位检索空闲块。

依据本发明的辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的装置通过硬件方式实现对页映射单元块中空闲块进行管理，使用寄存器存放页映射单元块的状态，然后通过检索器检索该状态，如1为非空闲，0表示空闲，则检索时检索到第一个0值即结束，保存在0值对应的页映射空闲块地址。较之软件方式实现的或者说文件系统中实现的检索方式速度大约有几十倍的提升，使得对空闲块的管理效率有大幅提升。

另一方面，关于成本控制，由于Flash中页映射单元块的数量并不多，只需要消耗极少的寄存器，对芯片面积几乎不构成影响，成本增加极其有限，综合速度的提升，使用成本大幅下降。

上述辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的装置，所述检索器包括：

数据读取单元，连接所述寄存器组，取出所述空闲标志位；

比较器，连接所述数据读取单元，用于生成空闲标志位的状态；

状态机，连接所述数据读取单元，在比较器检得一页映射单元块为空闲块时，状态机保存该空闲块地址；

AHB设备接口，用于检索器挂到AHB总线上；以及

控制寄存器，连接所述AHB设备接口及所述状态机，用于配置检索器且控制状态机内寄存信息的传输。

上述辅助上位机检索页映射单元块中空闲块的装置，所述检索器还包括一计数单元，连接所述比较器，以对比较器检得非空状态的寄存器数目进行累加；且该计数单元还连接所述控制寄存器。