專利名稱：一種基于局部采樣的存儲器的磨損平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲器的磨損平衡方法，具體來講，是涉及一種基于局部采用的磨損平衡方法，尤其適用于閃存這樣易受損的存儲器的磨損平衡。
背景技術(shù)：
嵌入式系統(tǒng)是指面向特定應(yīng)用設(shè)計、執(zhí)行專用功能并被內(nèi)部計算機控制的設(shè)備或者系統(tǒng)。近年來，隨著計算機科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用得到飛速發(fā)展和普及。閃存(Flash Memory)存儲介質(zhì)是一種非易失性的存儲器，具有掉電后內(nèi)部信息仍可保留，以及可被反復(fù)擦除再編程等特點。目前，以閃存作為存儲介質(zhì)的嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。
閃存具有如下的物理特性當(dāng)閃存處于干凈的狀態(tài)時(被擦除過，但還未發(fā)生寫操作)，它的每一個位(bit)都是1；閃存上的每一位可以被寫操作置成0，但把0置成1卻不能按寫操作來進行，只能通過擦除操作進行，一般擦除操作只能以塊(Block)為單位進行；閃存的使用壽命是有限的，閃存的使用壽命是由擦寫塊的最大可擦寫次數(shù)來決定的，當(dāng)擦寫塊超過了最大可擦寫次數(shù)，這個擦寫塊就成為壞塊，以后再無法使用。
閃存系統(tǒng)內(nèi)的存儲單元的磨損程度依據(jù)每個存儲單元的被擦除編程的頻率而變化。如果對一個存儲單元進行一次編程寫入數(shù)據(jù)然后實際上永不對其進行再編程，那么該存儲單元的磨損一般較低；而如果反復(fù)地對一個存儲單元進行擦除和編程，那么該存儲單元的磨損一般較高。由于嵌入式系統(tǒng)自身的特點，主機可能需要對固定范圍內(nèi)的邏輯地址區(qū)域進行反復(fù)的寫入數(shù)據(jù)操作，那么便可能對閃存內(nèi)相同區(qū)域的存儲單元進行反復(fù)地寫入及擦除。當(dāng)某些存儲單元因擦寫動作超過最大可擦寫次數(shù)被磨壞而其它存儲單元相對未被磨損時，磨壞單元的存在通常使閃存系統(tǒng)的總體性能受損。通常，當(dāng)閃存系統(tǒng)中存在較多已經(jīng)磨壞的存儲單元，且所占的比例已經(jīng)達到或超過閃存系統(tǒng)能正常使用所允許的極限，即使閃存系統(tǒng)中的許多其它存儲單元相對仍未磨損壞，仍可認(rèn)為所述閃存系統(tǒng)不可用。因此，為了避免某些存儲單元被過度擦寫，以致于它們先于其它的存儲單元達到最大可擦寫次數(shù)，我們應(yīng)該在盡量不影響系統(tǒng)性能的前提下，使擦寫操作盡量均勻地分布在每個存儲單元上。這個過程叫磨損平衡。
目前常規(guī)的磨損平衡方法，是把每個存儲單元的擦寫次數(shù)等信息記錄在每個存儲單元內(nèi)，根據(jù)各個存儲單元的擦寫次數(shù)，在擦寫次數(shù)比較多和擦寫次數(shù)比較少的存儲單元之間作決策，通常是要涉及交換不同的邏輯地址所對應(yīng)的物理單元，并交換這些物理單元對應(yīng)的數(shù)據(jù)，以此來處理存儲單元之間的擦寫均勻度。常規(guī)方法雖然可以滿足基本的磨損平衡要求，但也存在一些缺點和不足(1)一般將存儲單元的擦寫次數(shù)等信息存放在存儲單元的特殊空間內(nèi)，造成存儲空間資源的浪費。
(2)在系統(tǒng)異常掉電的情況下，存儲單元的擦寫次數(shù)等信息容易丟失，造成磨損平衡不徹底。
(3)對擦除次數(shù)等信息在存儲單元中的存放受新型存儲器(如MLC閃存)的特性的制約，給存儲設(shè)備軟硬件對存儲空間的管理造成不便。
因此，需要一種在存儲系統(tǒng)內(nèi)有效地執(zhí)行磨損平衡的方法和裝置。即，需要一種自動磨損平衡處理，在促進存儲系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)存儲單元更均勻磨損的同時，不會不利地影響存儲系統(tǒng)的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及了一種基于局部采樣原理的存儲器的磨損平衡實現(xiàn)方法，具體來講是閃存的磨損平衡方法。本發(fā)明包括建立閃存的生命周期模型；將整個生命周期按具體的使用規(guī)律分成一定個數(shù)的局部生命采樣階段；在某個采樣階段的終點，采集該采樣階段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)并進行分析；某個采樣階段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)能反映該采樣階段內(nèi)對閃存所進行操作的規(guī)律，能找到存儲空間內(nèi)最安靜的區(qū)域以及任務(wù)最繁重的存儲單元；對歷史數(shù)據(jù)進行分析后，進行磨損平衡的決策，將任務(wù)最繁重的存儲單元調(diào)配到最安靜的區(qū)域，將最安靜的區(qū)域?qū)?yīng)的存儲單元調(diào)配到任務(wù)最繁重的存儲單元原先所在的區(qū)域；在某個所述生命采樣階段的起點，閃存系統(tǒng)已經(jīng)基本上處于磨損均勻狀態(tài)，該狀態(tài)是在前一個采樣階段的終點實施的；從整個生命周期來看，閃存均是處于磨損平衡狀態(tài)。
與常規(guī)的存儲器磨損平衡方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、不需要將與磨損平衡算法相關(guān)的特殊信息存放在存儲單元的特殊空間內(nèi)，不占用存儲器的空間資源；。
2、有良好的掉電保護功能，不受系統(tǒng)異常斷電的影響；3、不受新的存儲器特性的制約，適用于所有易受損的存儲器；4、實現(xiàn)機制可靠簡單。
本發(fā)明所述引導(dǎo)方法和裝置可以應(yīng)用于各種存儲器的啟動過程中，下面為了方便說明，僅采用閃存進行描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于所有類型的存儲介質(zhì)。本發(fā)明的核心思想是根據(jù)閃存的具體使用規(guī)律，建立閃存的生命周期模型；在生命周期模型中建立局部采樣點，把整個生命周期分成一定個數(shù)的局部采樣階段；在局部采樣階段的起點，開始采集與存儲單元磨損相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，在局部采樣階段的終點，對該采樣階段內(nèi)采集到的歷史數(shù)據(jù)進行分析；在分析歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進行進一步的決策措施。參照圖1是所建立的閃存生命周期模型。將整個生命周期分為生命初期106、生命中期108和生命晚期109，在閃存出廠后進入生命前期，這期間大部分存儲塊的磨損程度較低，閃存系統(tǒng)的整體性能較好；在經(jīng)過生命中期比較頻繁的磨損后，進入生命晚期，這時大部分存儲塊的磨損程度都比較高，為了盡量延長閃存的使用壽命，磨損平衡的執(zhí)行顯得尤為重要。再將生命周期分成n個局部采樣階段，即在生命初期106所包含的采樣階段1(101)、采樣階段2(102)和采樣階段3(103)，以及在生命晚期所包含的采樣階段n-1(104)、采用階段n(105)等。在第i個采樣階段(107)內(nèi)，當(dāng)該階段開始后，每隔一定的時間周期就采集歷史數(shù)據(jù)，在該采樣階段的終點，對采集到的歷史數(shù)據(jù)進行分析，作進一步的決策，是否要執(zhí)行磨損平衡的措施。在第i個采樣階段已經(jīng)完成，進入第i+1個采樣階段時，此時閃存系統(tǒng)已經(jīng)基本上處于磨損均勻狀態(tài)，即，某個采樣階段內(nèi)的磨損平衡狀態(tài)是在上個采樣階段的終點實施的。
參照圖2，是本發(fā)明所述的閃存型嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它主要包括主機系統(tǒng)206和閃存207。閃存型嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部的主要功能部件及相關(guān)配合如圖2所示。主機系統(tǒng)206，可以集成在IC芯片內(nèi)部，也可以是分離的。圖中雙向箭頭表示flash數(shù)據(jù)流向，包括命令字和flash中具體數(shù)據(jù)內(nèi)容。
在應(yīng)用系統(tǒng)206中，包括只讀存儲器ROM 201、隨機讀寫存儲器RAM 202、微控制器(MCU)203、Flash硬件接口205等。只讀存儲器ROM 201用于存放啟動代碼，可由微控制器203直接取指令執(zhí)行，用于硬件初始化以及從Flash存儲器207讀出后續(xù)的代碼。RAM 202用于存儲臨時數(shù)據(jù)和動態(tài)系統(tǒng)代碼，可由微控制器203直接讀取指令執(zhí)行其中的動態(tài)系統(tǒng)代碼。微控制器203用于直接從ROM 201或RAM 202中讀取代碼執(zhí)行，還具有計算、控制等功能。在主機系統(tǒng)206中，還可以包括FLASH控制器，用于加快flash信號傳輸。當(dāng)然，可以將FLASH控制器集成設(shè)置在微控制器203中，也可以將FLASH控制器和微控制器203設(shè)置為通過接口相連。在應(yīng)用系統(tǒng)206中，還可以包括直接存儲器存取控制器(DMA控制器)204，用于控制Flash存儲器207與RAM202之間的數(shù)據(jù)或系統(tǒng)代碼存取，當(dāng)然，此功能還可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他可行的存取控制方式實現(xiàn)。DMA(Direct MemoryAccess)，即直接存儲器存取，是一種快速傳送數(shù)據(jù)的機制。數(shù)據(jù)傳遞可以從設(shè)備到內(nèi)存，從內(nèi)存到設(shè)備或從一段內(nèi)存到另一段內(nèi)存。Flash接口(flash interface)205為Flash存儲器207與主機系統(tǒng)206的硬件接口，其接口信號皆為Flash存儲器的硬件接口的標(biāo)準(zhǔn)信號，可以在I/O數(shù)據(jù)線上傳輸Flash存儲器的命令字、地址序列、數(shù)據(jù)等信息。
參照圖3是Flash存儲器207具體數(shù)據(jù)的空間分布圖。Flash存儲器在嵌入式系統(tǒng)中既作為程序存儲器，又作為數(shù)據(jù)存儲器。它由物理空間和邏輯空間兩大部分組成。物理空間即301所示，它是在Flash存儲器的地址最起始開始預(yù)留幾個物理塊，主要用于系統(tǒng)的啟動和操作系統(tǒng)的初始化等。邏輯空間由系統(tǒng)代碼區(qū)302和用戶數(shù)據(jù)區(qū)303組成，系統(tǒng)代碼區(qū)302用于存放操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序相關(guān)的代碼和數(shù)據(jù)，用戶看不到這部分空間；用戶數(shù)據(jù)區(qū)303用于存放用戶自己可以訪問的數(shù)據(jù)。
由于Flash存儲器的不穩(wěn)定性，它有一定的使用壽命，以及為了磨損平衡的需要，在實際的閃存型嵌入式系統(tǒng)中，主機訪問閃存時所傳遞的邏輯地址和閃存實際的物理地址并非一一對應(yīng)，而是在邏輯地址和物理地址之間建立一張隨機的映射表，并把相應(yīng)的映射關(guān)系記錄在物理單元的特殊空間。以一個表項表示一個物理塊為例，當(dāng)上層要訪問第0個邏輯塊的數(shù)據(jù)時，要根據(jù)映射表找到第0個表項的內(nèi)容，即實際的物理塊，再對該物理塊進行操作。在圖3所示的閃存空間分布中，所有對邏輯空間302和303的訪問都要經(jīng)過該映射表進行。參照圖4為以物理塊為表項的映射表建立的流程示意圖，401會執(zhí)行系統(tǒng)初始化的動作，設(shè)置一些系統(tǒng)參數(shù)；402對各個物理塊逐個掃描，得到相關(guān)的信息；403和404會根據(jù)402的掃描結(jié)果，判斷當(dāng)前物理的使用狀態(tài)，是否好塊，是否系統(tǒng)預(yù)留塊等，如果壞塊，則將壞塊剔除，如果是預(yù)留塊，則跳過預(yù)留的物理塊，繼續(xù)對剩下的物理塊逐個掃描；405判斷當(dāng)前物理塊中是否已經(jīng)有對應(yīng)的邏輯表的映射信息，如果有，則在407中建立該物理單元和對應(yīng)邏輯單元的映射關(guān)系。在掃描完閃存的所有物理單元后，一張邏輯映射表就建立了。
參照圖5是一張邏輯塊和物理塊的映射表，假設(shè)閃存共有1024個物理塊，那么這張映射表總共有1024個表項。假設(shè)映射給邏輯塊的有1000個物理塊，即501所示的這張表的前1000項，如果上層訪問閃存的邏輯地址位于第0個邏輯塊單元，那么根據(jù)索引可以在501中找到對應(yīng)的物理單元是物理塊1(504)。502表示的一些塊是備用塊，用于前1000個表項中對應(yīng)的物理塊損壞時的替換使用。另外還有一個臨時備份塊503，進行寫操作時，要寫入的數(shù)據(jù)和邏輯表中對應(yīng)目標(biāo)塊的內(nèi)容都寫入備份邏輯塊，并將備份邏輯塊和目標(biāo)塊的位置交換。
所以進行寫操作時，邏輯表的內(nèi)容會發(fā)生變化。參照圖6表示對連續(xù)對邏輯塊0和邏輯塊1進行寫操作時邏輯表的具體變化情況。601表示對邏輯塊0進行寫之前邏輯表的內(nèi)容，從604可以看出邏輯塊0和邏輯塊1分別對應(yīng)的表項是物理塊A和物理塊B，從605可知此時的臨時備份塊是物理塊Z。在對邏輯塊0的寫操作完成后，需要將臨時備份塊和邏輯表中對應(yīng)目標(biāo)決的位置交換。602表示對邏輯塊0寫操作完成后，在對邏輯塊1寫操作之前邏輯表的內(nèi)容，此時邏輯塊0對應(yīng)邏輯表項已經(jīng)變成物理塊Z，而臨時備份塊是物理塊A。在對邏輯塊1進行寫操作后，同樣需要將臨時備份塊和邏輯表中對應(yīng)目標(biāo)塊的位置交換。603表示對邏輯塊1寫操作完成后邏輯表的內(nèi)容，此時邏輯塊1對應(yīng)邏輯表項已經(jīng)變成物理塊A，而臨時備份塊是物理塊B。由示意圖6也可以看出，邏輯塊2對應(yīng)的表項始終為物理塊C，沒有發(fā)生變化。所以，在一定的采樣階段內(nèi)，如果沒有對某一區(qū)域進行擦寫操作，則該區(qū)域?qū)?yīng)的邏輯表內(nèi)容不會發(fā)生變化。
同時可以看出，一定采樣時間段內(nèi)，如果邏輯表內(nèi)容的變化發(fā)生的越劇烈，說明該時間段內(nèi)對Flash存儲器的操作越頻繁。因此，可以把存儲空間對應(yīng)的映射表作為本發(fā)明在各個局部采樣階段內(nèi)所需要采集的數(shù)據(jù)，在各個采樣階段的終點對采集到的該階段內(nèi)的所有歷史數(shù)據(jù)，即映射表進行分析，然后作進一步的決策。對數(shù)據(jù)進行分析時，根據(jù)映射表的動態(tài)活躍屬性，找到異常活躍的區(qū)域和比較安靜的區(qū)域，然后再在異常活躍的區(qū)域中找到操作比較頻繁的物理塊，將這些物理塊與比較安靜的區(qū)域?qū)?yīng)的物理塊進行位置調(diào)配，并互相交換數(shù)據(jù)。參照圖7是對采集到的歷史數(shù)據(jù)進行分析后得到的閃存區(qū)域磨損程度示意圖。701表示比較吵鬧的區(qū)域，702表示最安靜的區(qū)域，703表示任務(wù)最輕松的物理單元，704表示任務(wù)最繁重的物理單元。如果在該局部采樣階段內(nèi)，存儲器沒有受到磨損操作或受到的磨損操作分布比較均勻，相應(yīng)地在對歷史數(shù)據(jù)進行分析時，沒有找到比較活躍的區(qū)域，所以區(qū)域都相對比較安靜，則不需要采取進一步措施實現(xiàn)磨損平衡，直接進入下個采樣階段，在下個采樣階段的終點再做分析和決策。因此在每個采樣階段的起點，存儲系統(tǒng)都是處于較好的磨損均勻狀態(tài)，這一狀態(tài)是在上一個采樣階段的終點實施的，以此來一個局部采樣階段內(nèi)的磨損平衡。總體的來看，通過一個采樣階段內(nèi)實現(xiàn)的磨損平衡，來保證整個生命周期內(nèi)存儲器的整體磨損平衡。
本發(fā)明的客觀依據(jù)是從一個事物的整個生命周期模型來看，在兩個相鄰的局部采樣階段內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)，它們所表現(xiàn)的該事物的特征規(guī)律基本是相近的。以此類推，在局部采樣階段所體現(xiàn)的事物特征規(guī)律大體上可以反映整個生命周期內(nèi)的事物特征規(guī)律。因此，在兩個相鄰的局部采樣階段內(nèi)所找到的區(qū)域磨損程度特征是相近的，在整個生命周期內(nèi)這些特征的變化是連續(xù)的，所以在連續(xù)的局部采樣階段內(nèi)實施的磨損平衡算法，能保證存儲器在整個生命周期內(nèi)處于磨損平衡的狀態(tài)。
本發(fā)明涉及了一種基于局部采樣原理的存儲器的磨損平衡實現(xiàn)方法，它可以避免對某些存儲單元的過度擦寫操作，以致于它先于其它存儲單元到達最大可擦寫次數(shù)，從而達到磨損平衡，提高存儲器的使用壽命，提高系統(tǒng)的性能，且它的實現(xiàn)機制可靠簡單。同時，本發(fā)明可以克服常規(guī)的存儲器磨損平衡方法存在的缺點，不占用存儲器的空間資源；有良好的掉電保護功能，不受系統(tǒng)異常斷電的影響；不受新的存儲器特性的制約，適用于所有易受損的存儲器。


圖1是所建立的閃存生命周期模型的示意圖；圖2是本發(fā)明所述的閃存型嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，；圖3是Flash存儲器存儲數(shù)據(jù)的空間分布圖；圖4是Flash存儲器的邏輯映射表建立的流程示意圖；圖5是Flash存儲器的邏輯映射表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是對Flash存儲器進行寫操作時邏輯表的變化示意圖；圖7是對歷史數(shù)據(jù)進行分析后得到的閃存區(qū)域磨損程度示意圖；圖8是整個生命周期內(nèi)的磨損平衡算法的運行流程圖；具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和一個具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀說明書可以理解，具體實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的具體限制。
為了清楚說明本發(fā)明的思想和實現(xiàn)步驟，現(xiàn)舉例說明該磨損平衡算法的實現(xiàn)操作方法。假設(shè)當(dāng)前閃存處于生命周期的第i個局部采樣階段的起點，它已經(jīng)基本上處于各物理單元的磨損均勻狀態(tài)，該狀態(tài)是在第i-1個局部采樣階段的終點實施的。從該狀態(tài)點開始，一直到該采樣階段的終點，按一定的采樣率逐點采集各個采樣時刻對應(yīng)的當(dāng)前歷史數(shù)據(jù)，即閃存的邏輯映射表。為了便于說明，現(xiàn)在在第i個采樣階段內(nèi)設(shè)點5個采樣點。表1表示在第i個采樣階段起點采集到的歷史數(shù)據(jù)，此時閃存已經(jīng)處于比較好的磨損平衡狀態(tài)。

表1表2是在第i個采樣階段的第2個數(shù)據(jù)采集點采到的歷史數(shù)據(jù)，對比表1可以看出，閃存的某些區(qū)域發(fā)生了擦寫操作。

表2表3是在第i個采樣階段的第3個數(shù)據(jù)采集點采到的歷史數(shù)據(jù)，對比表2可以看出，閃存的某些區(qū)域發(fā)生了擦寫操作。

表3
表4是在第i個采樣階段的第4個數(shù)據(jù)采集點采到的歷史數(shù)據(jù)，對比表3可以看出，閃存的某些區(qū)域發(fā)生了擦寫操作。

表4表5是在第i個采樣階段的第5個數(shù)據(jù)采集點采到的歷史數(shù)據(jù)，對比表4可以看出，閃存的某些區(qū)域發(fā)生了擦寫操作。

表5根據(jù)表1-5所示的數(shù)據(jù)，我們對歷史數(shù)據(jù)進行具體的分析，分析第i個采樣階段內(nèi)閃存各個區(qū)域的磨損情況，再決定進一步的磨損平衡措施。針對表1-5所示的歷史數(shù)據(jù)，為了找到過去一個采樣階段內(nèi)閃存各區(qū)域的磨損程度，分別主要進行兩個方面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一方面對各個位置上的表項內(nèi)容的變化情況進行統(tǒng)計，從而找到過去一個時間段內(nèi)閃存中最安靜和最吵鬧的區(qū)域；另一方面對具體每個表項的位置跳躍情況進行統(tǒng)計，從而找到過去一個時間段內(nèi)閃存中任務(wù)最繁重和最輕松的物理單元。
首先，對各個位置的表項內(nèi)容的變化情況進行統(tǒng)計。遍歷整個邏輯映射表的各個位置，比較它們在各個歷史數(shù)據(jù)采樣點所采集到的表項內(nèi)容，計算出過去一個歷史采樣階段該位置上對應(yīng)的表項變化的次數(shù)。變化次數(shù)越少，則所在的區(qū)域越安靜；變化此時越多，則所在的區(qū)域越吵鬧。由表1-表5可以得知，邏輯地址最前面的十幾個邏輯塊所作區(qū)域相對比較吵鬧，而邏輯地址靠后的幾十個邏輯塊所在區(qū)域相對比較安靜。
接著，對具體每個表項的位置跳躍情況進行統(tǒng)計。按物理地址從小到大遍歷整個閃存的物理塊，根據(jù)邏輯映射表反向查找該物理塊對應(yīng)的區(qū)域位置，比較它在各個歷史數(shù)據(jù)采樣點所采集到的映射位置，計算出過去一個歷史采樣階段內(nèi)該物理塊在邏輯映射表內(nèi)的位置跳躍次數(shù)。跳躍次數(shù)越多，則該物理單元任務(wù)越繁重；跳躍次數(shù)越少，則該物理單元任務(wù)越輕松。
根據(jù)以上兩個方面的統(tǒng)計結(jié)果，可以找到過去一個歷史采樣階段內(nèi)最安靜的區(qū)域和任務(wù)最繁重的物理塊集合。然后，進行具體的磨損平衡的實施措施，將任務(wù)最繁重的物理塊由邏輯映射表當(dāng)前的區(qū)域調(diào)到最安靜的區(qū)域，再將最安靜的區(qū)域原先對應(yīng)的表項調(diào)到任務(wù)最繁重的物理塊原先所在的區(qū)域，然后再進行區(qū)域之間的數(shù)據(jù)交換。在實施完前面所述的磨損平衡措施后，此時的邏輯映射表如表6所示。因為在兩個相鄰的局部采樣階段內(nèi)所找到的區(qū)域磨損程度特征是相近的，在第i個采樣階段的終點實施的磨損平衡算法，能保證存儲器在經(jīng)過第i+1個采樣階段的磨損，在第i+1個采樣階段終點實施磨損平衡措施后，仍能保持存儲器磨損均勻的狀態(tài)，從而保證在整個存儲器的生命周期內(nèi)都能保持磨損平衡的狀態(tài)。

表6參照圖8是整個生命周期內(nèi)的磨損平衡算法的運行流程圖。從采樣階段的起點801開始，802就會按一定的采樣頻率在各個采樣點實時采集歷史數(shù)據(jù)，一直到采樣階段的終點803；采集完歷史數(shù)據(jù)后，804會對歷史數(shù)據(jù)進行具體分析，根據(jù)804的分析結(jié)果，再作進一步的決策和措施；805和806會判斷過去一個局部采樣階段內(nèi)是否存在磨損操作或存在不均勻的磨損操作，如果不存在磨損操作或不存在不均勻的磨損操作，則不進行磨損平衡的實施措施，進入下個采樣階段；否則將會實施807的磨損平衡措施。
權(quán)利要求
1.一種基于局部采樣原理的存儲器的磨損平衡實現(xiàn)方法，其特征在于，包括(1)、建立存儲器的生命周期模型；(2)、在生命周期的某個局部采樣階段內(nèi)，從采樣階段起點開始一直到采樣階段終點，采集當(dāng)前局部采樣階段內(nèi)的所有歷史數(shù)據(jù)；(3)、在當(dāng)前采樣階段的終點，分析采集到的所有歷史數(shù)據(jù)，；(4)、根據(jù)分析結(jié)果，在某個局部采樣階段的終點實施磨損平衡算法后，存儲器就進入磨損均勻狀態(tài)，下個采樣階段在當(dāng)前采樣階段實施的磨損平衡算法的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進行同樣的磨損平衡算法，由此在各個局部采樣階段內(nèi)實施磨損平衡算法，保證了在整個生命周期內(nèi)存儲器處于磨損均勻狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)一定的采樣頻率，從采樣階段起點開始一直到采樣階段終點，采集當(dāng)前局部采樣階段內(nèi)的所有歷史數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所采集的歷史數(shù)據(jù)反映該采樣階段內(nèi)對存儲器所進行操作的規(guī)律；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，采集的歷史數(shù)據(jù)可以看到磨損操作所在的區(qū)域，當(dāng)對存儲器的某一物理單元進行磨損操作時，歷史數(shù)據(jù)中該物理單元所對應(yīng)的部分會發(fā)生變動，這種變動越頻繁，說明磨損操作的程度越高；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過對采集的歷史數(shù)據(jù)進行具體分析，找到過去一個采樣階段內(nèi)存儲器的各個區(qū)域的磨損操作程度的分布曲線，再根據(jù)該分布曲線進行磨損平衡的決策和實施措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在局部采用階段的終點，根據(jù)反映磨損操作程度的所述分布曲線，找到該采樣階段內(nèi)任務(wù)最繁重的單元和最安靜區(qū)域，將最安靜的區(qū)域?qū)?yīng)的存儲單元調(diào)配到任務(wù)最繁重的存儲單元原先所在的區(qū)域，并進行存儲單元間的數(shù)據(jù)交換；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，兩個相鄰的局部采樣階段內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)，它們所表現(xiàn)的各自采用階段內(nèi)的存儲器磨損的特征上基本上是相近的，在連續(xù)的局部采樣階段內(nèi)實施的磨損平衡算法，能保證存儲器在整個生命周期內(nèi)處于磨損平衡的狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，所述存儲器為閃存存儲器。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種基于局部采樣原理的存儲器的磨損平衡實現(xiàn)方法，具體來講是閃存的磨損平衡方法。本發(fā)明包括建立閃存的生命周期模型；將整個生命周期按具體的使用規(guī)律分成一定個數(shù)的生命采樣階段；在某個采樣階段的終點，采集該采樣階段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)并進行分析，將任務(wù)最繁重的存儲單元調(diào)配到最安靜的區(qū)域，將最安靜的區(qū)域?qū)?yīng)的存儲單元調(diào)配到任務(wù)最繁重的存儲單元原先所在的區(qū)域。本發(fā)明可以達到磨損平衡，提高存儲器的使用壽命，適用于所有易受損的存儲器。
文檔編號G06F12/02GK101067800SQ20071012745
公開日2007年11月7日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者陳黎明, 陳誠 申請人:炬力集成電路設(shè)計有限公司