[发明专利]应用于NAND Flash损耗均衡的优化方法

说明书

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种应用于NAND Flash损耗均衡的优化方法。与现有技术相比较，本发明的优化方法以芯片中闪存块的磨损程度划分闪存芯片的寿命阶段，推迟了损耗均衡处理的开始时间，减少了一定的损耗均衡处理到来的额外开销。动态阈值计算单元的加入可以确保闪存芯片在擦除次数处于不同数值范围对磨损不均衡度有不同程度的控制，而不是只能控制在一个固定的较大的范围内，提高了闪存芯片在使用后期时的利用率。此外，数据迁移单元提供的数据迁移机制可以保护擦除次数较大的闪存块，降低它们被垃圾回收模块选中擦除的概率。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种应用于NAND Flash 损耗均衡的优化方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，以闪存为存储介质的固态存储设备以其 优良的性能逐渐取代了传统的机械存储设备，NAND Flash被广泛应 用于数码产品和嵌入式的开发。

由于Flash存储单元的工艺问题和自身物理特性，Flash存储设备 采用先擦后写和异地更新的机制，并且Flash存储单元有限次的擦除次 数限制了Flash存储设备的使用寿命。理想的情况下，每个闪存块在使 用过程中时刻都应保持相同的擦除次数，这样所有的闪存块就可以同 时达到擦除上限，闪存芯片的存储寿命也就在最大限度上得到了延伸。但实际上，由于数据更新频率的不同会导致有个别闪存块会被频 繁擦除而提前到达可擦除上限，当闪存芯片中完全磨损的闪存块达到 一定的数目时，整个闪存芯片的性能就会将大大折扣，甚至将无法再 继续使用，为了解决这一问题就有了损耗均衡。

损耗均衡处理的目的就是推迟闪存块到达擦除次数上限的时间， 尽可能的在使用过程中让闪存芯片中每个块都被高效的利用，各个块 的擦除次数更均匀化，减少不必要的数据迁移操作和块擦除操作，延 长Flash存储设备可靠工作的时间。

目前，在嵌入式开发领域，损耗均衡处理大多采用易于实现的阈 值触发机制，通过将闪存块之间擦除次数之差和给定的阈值相比较来 触发损耗均衡操作，在存有高频更新数据的闪存块和存有低频更新数 据的闪存块之间进行数据交换。在这一过程中，会带来额外的读写及 擦除开销。

损耗均衡处理的根本目的是充分利用闪存芯片内的各个闪存块， 使闪存块的擦除次数尽可能的平均化，保证芯片中不会出现局部块被 频繁擦除提前“出局”；采用的基本思想是将擦除次数较大的块合理 的保护起来，把冷数据存放到上面抑制无效页的产生或是直接控制这 些块不被使用。

目前采用阈值触发机制的损耗均衡处理往往是从Flash存储设备 投入使用时就实时监控，并且阈值固定不变，也就是说触发损耗均衡 处理的阈值决定了芯片使用过程中闪存块之间损耗程度差距的大小。 阈值设计的过大，损耗均衡处理触发的次数就会相对较少，而损耗程 度的差距也会相对较大；阈值设计的过小就会导致损耗均衡处理被频 繁触发，虽然各个块之间的擦除次数会相对更加均匀化，但是算法的 频繁触发也会带来额外的开销。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种应用于NAND Flash 损耗均衡的优化方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于NAND Flash损耗 均衡的优化方法，所述方法基于损耗均衡系统来实施，所述损耗均衡 系统包括：数据维护单元、寿命阶段判定单元、动态阈值计算单元、 比较单元、

所示方法包括如下步骤：

步骤1：闪存设备上电后，数据维护单元维护一个闪存块的擦除 次数表，并在每次擦除操作后更新数据；

步骤2：寿命阶段判定单元根据擦除次数表来判断闪存芯片当前 使用寿命，若判断结果为磨损过度则向动态阈值计算单元发出损耗均 衡预处理信号；