一种固态硬盘及闪存芯片的充放电控制方法技术

本发明专利技术适用于存储技术领域，提供了一种固态硬盘及闪存芯片充放电控制方法，该方法包括：将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页，其中一个逻辑页由物理页中的最低有效位映射组成，另一逻辑页由物理页中的最高有效位映射组成；将写入数据进行缓存，并将缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据；根据合并后的数据对物理页的多层存储单元进行充放电控制，使多层存储单元的电压状态表示为合并后的数据的数值。借此，本发明专利技术能够避免对多层存储单元进行重复的充放电，减少了充放电次数及闪存芯片的磨损，提高了闪存芯片的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及存储
，尤其涉及。
技术介绍
NAND型闪存可根据每一存储单元中可储存的位数区分为SLC (Single-LevelCell，单层单元)NAND型闪存与MLC NAND型闪存。SLC NAND型闪存芯片的每个存储单兀可以有两种状态闻电压或低电压,分别表示数据O和1，这样一个存储单元可以表示一个数据bit位。由多个物理存储单元组成一个物理页，该物理页可以表示相同数量的bit位，即逻辑页。MLC NAND型闪存芯片的每个存储单元可以有4种电压状态。MLC根据电压值不同，表示不同的数据。图1是一种MLC NAND型闪存芯片的存储单元的电压分布示意图，当电压处于(TA之间时表示数据11，当电压位于A、之间时表示数据10，当电压位于B飞之间时表示数据01，当电压位于(TD之间时表示数据00。这样一个存储单元可以表示两个数据bit位，MLCNAND型闪存芯片一个物理页为SLC NAND型闪存芯片一个物理页2倍数量的bit 位。一般会分为和物理页相同大小的两个逻辑页，低位的O或I组成LSB(leastsignificant bit,最低有效位)，高位的 O 或 I 组成 MSB(most significant bit,最高有效位)，也即说两个逻辑页(LSB、MSB分别组成的页)共享一个物理页。在图1中，最高有效位(MSB)位于二进制数据的最左侧，最低有效位(LSB)位于二进制数据的最右侧。假设第一个电压状态(11)电子数为O ;第二个电压状态(10)电子数为η ;第三个电压状态(00)电子数为2η ;第四个电压状态(01)电子数为3η。下面以不同顺序为例详细分析对现有技术中对固态硬盘读写的充放电过程1、先写入最低有效位(LSB)，再写入最高有效位(MSB)，其数据变化关系如图2所/Jn ο先写入最低有效位(LSB)，写入数据可能是1，也可能是0，因此数据变化关系为11变为11，或11变为10。其中，从11变为11时，多层存储单元不需要充放电；从11变为10时，需要充电η个电子。再写入最高有效位(MSB)，写入数据可能是1，也可能是0，因此数据变化关系为11变为11，或11变为01，或10变为10，或10变为00。其中，从11变为11，或从10变为 10，实际是没有变化，不需要要充放电；从11变为01，需要充电3n个电子；从10变为00需要充电η个电子。2、先写入最高有效位(MSB)，再写入最低有效位(LSB)，其数据变化关系如图3所/Jn ο先写入最高有效位(MSB)，写入数据可能是1，也可能是0，因此数据变化关系为11变为11，或11变为01。其中，从11变为11时，不需要充放电；从11变为01时，需要充电3η个电子；再写入最低有效位(LSB)，写入数据可能是1，也可能是0，因此数据变化关系为11变为11，或11变为10，或01变为01，或01变为00。其中，从11变为11，或从01变为01，实际是没有变化，不需要要充放电；从11变为10，需要充电η个电子；从01变为00需要放电η个电子。由以上分析可知，当多层存储单元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都写入I时，不需要充放电；当多层存储单元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)有且只有一个写入O时，需要充电I次；当多层存储单元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都写入O时且先写最低有效位(LSB)时，需要充电2次；当多层存储单元的最低有效位(LSB)和最高有效位(MSB)都写入O时且先写最高有效位(MSB)时，需要充电I次，并放电I次。这样，由于MLC型闪存芯片的LSB、MSB共享物理一个物理存储单元，在对LSB或MSB编程时，都需要对物理存储单元充放电，频繁的充放电次数降低了 ML C型闪存芯片的擦除次数，导致闪存芯片的磨损，降低了闪存芯片的使用寿命。综上可知，现有MLC NAND型闪存芯片的充放电控制方法在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
技术实现思路
针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供，能够避免对多层存储单元进行重复的充放电，减少了充放电次数及闪存芯片的磨损，提闻了闪存芯片的使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术提供一种闪存芯片充放电控制方法，用于固态硬盘，所述闪存芯片的物理页包括多个多层存储单元，所述方法包括如下步骤将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页，其中一个逻辑页由所述物理页中的最低有效位映射组成，另一逻辑页由所述物理页中的最高有效位映射组成；将写入数据进行缓存，并将缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据；根据所述合并后的数据对所述物理页的多层存储单元进行充放电控制，使所述多层存储单元的电压状态表示为所述合并后的数据的数值。根据本专利技术的充放电控制方法，并将缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据的步骤包括判断写入数据对应的逻辑页的耦合逻辑页是否已经写入数据至缓存中；若是则将该逻辑页与所述耦合逻辑页对应的数据合并为一份与物理页对应的数据，否则继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入。根据本专利技术的充放电控制方法，所述继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入之后还包括若等待超时且当前逻辑页的耦合逻辑页已经写入过数据，则将该耦合逻辑页的数据读入缓存，并将其与当前逻辑页的缓存数据合并为一份与物理页对应的数据。根据本专利技术的充放电控制方法，所述继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入之后还包括若等待超时且当前逻辑页的耦合逻辑页未写入过数据，则将该耦合逻辑页的数据设置为全1，并将其与当前逻辑页的缓存数据合并为一份与物理页对应的数据。根据本专利技术的充放电控制方法，所述将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页的步骤中，所述闪存芯片的每个多层存储单元具有4种电压状态，4种电压状态表示为4个二进制数据11、10、00、01 ;所述最高有效位位于二进制数据的最左侧，最低有效位位于二进制数据的最右侧。本专利技术相应提供一种固态硬盘，所述固态硬盘包括多个闪存芯片，所述闪存芯片的物理页包括多个多层存储单元，所述固态硬盘还包括映射模块，用于将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页，其中一个逻辑页由所述物理页中的最低有效位映射组成，另一逻辑页由所述物理页中的最高有效位映射组成；缓存，用于缓存写入数据；数据合并模块，用于将缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据；充放电控制器，用于根据所述合并后的数据对所述物理页的多层存储单元进行充放电控制，使所述多层存储单元的电压状态表示为所述合并后的数据的数值。根据本专利技术的固态硬盘，所述固态硬盘还包括判断模块，所述判断模块用于判断写入数据对应的逻辑页的耦合逻辑页是否已经写入数据至缓存中，若是则将该逻辑页与所述耦合逻辑页对应的数据合并为一份与物理页对应的数据，否则继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入。根据本专利技术的固态硬盘，若等待超时且当前逻辑页的耦合逻辑页已经写入过数据，则所述固态硬盘将该耦合逻辑页的数据读入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪存芯片充放电控制方法，用于固态硬盘，所述闪存芯片的物理页包括多个多层存储单元，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页，其中一个逻辑页由所述物理页中的最低有效位映射组成，另一逻辑页由所述物理页中的最高有效位映射组成；将写入数据进行缓存，并将所述缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据；根据所述合并后的数据对所述物理页的多层存储单元进行充放电控制，使所述多层存储单元的电压状态表示为所述合并后的数据的数值。

【技术特征摘要】
1.一种闪存芯片充放电控制方法，用于固态硬盘，所述闪存芯片的物理页包括多个多层存储单元，其特征在于，所述方法包括如下步骤 将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页，其中一个逻辑页由所述物理页中的最低有效位映射组成，另一逻辑页由所述物理页中的最高有效位映射组成； 将写入数据进行缓存，并将所述缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据； 根据所述合并后的数据对所述物理页的多层存储单元进行充放电控制，使所述多层存储单元的电压状态表示为所述合并后的数据的数值。2.根据权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，并将缓存中与两个相互耦合的逻辑页对应的数据根据所述物理页与相互耦合的两个逻辑页的映射关系合并为一份与物理页对应的数据的步骤包括 判断写入数据对应的逻辑页的耦合逻辑页是否已经写入数据至缓存中； 若是则将该逻辑页与所述耦合逻辑页对应的数据合并为一份与物理页对应的数据，否则继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入。3.根据权利要求2所述的充放电控制方法，其特征在于，所述继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入之后还包括 若等待超时且当前逻辑页的耦合逻辑页已经写入过数据，则将该耦合逻辑页的数据读入缓存，并将其与当前逻辑页的缓存数据合并为一份与物理页对应的数据。4.根据权利要求2所述的充放电控制方法，其特征在于，所述继续等待下一数据写入缓存直至所述耦合逻辑页对应的数据写入之后还包括 若等待超时且当前逻辑页的耦合逻辑页未写入过数据，则将该耦合逻辑页的数据设置为全1，并将其与当前逻辑页的缓存数据合并为一份与物理页对应的数据。5.根据权利要求1所述的充放电控制方法，其特征在于，所述将同一物理页映射至相互耦合的两个逻辑页的步骤中，所述闪存芯片的每个多层存储单元具有4种电压状态，4种电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明，
申请(专利权)人：记忆科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：