[发明专利]存储在NAND存储器设备中的数据的防故障刷新

说明书

相关申请

本申请要求于2013年11月11日提交的题为“Fail Safe Refresh of Data Stored in NAND Memory Device(存储在NAND存储器设备中的数据的防故障刷新)”的美国临时申请No.61/902,394的优先权权益，其全部内容出于所有目的通过援引纳入于此。

背景技术

闪存存储器是可被电擦除和重新编程的非易失性计算机存储芯片。NAND闪存存储器(也被称为“NAND存储器设备”或简称为“NAND”)是可按块或页来编程和读取的高密度类型读写存储器。NAND存储器设备被用在存储卡、USB闪存驱动器、固态驱动器、以及类似产品中以用于数据的通用存储和传输、以及在众多数字设备(包括计算设备)中存储配置数据。NAND的性质是存储在其中的所有或部分数据镜像可被重写并由此被更新。如本文所使用的，术语“数据镜像”指的是存储在NAND的一个或多个存储器单元中的信息。

NAND通常被组织成多个块，其中每块包含多页。“块”在涉及闪存存储器并尤其涉及NAND时包括具有标称长度的存储字节或比特序列。该长度被称为块大小。将数据存储到块中的过程通常每次整页地完成，而擦除数据以块为单位进行。

存储在NAND上的数据镜像通常被划分成多个逻辑存储单元，这些逻辑存储单元被称为“分区”。分区将彼此关联的块编群在一起。对这些块及其相关联分区的组织可由NAND上的分区表(包括映射块地址的指针)来维护。

NAND存储器设备通常被用于存储两种类别的数据，即静态数据和动态数据。静态数据一般被用于配置计算设备(诸如向它赋予某种稳定的功能性)，并且由此静态数据通常从不或很少被修改。与引导加载程序、核心安全、资源连通性以及功率管理相关联的经编译代码是通常被存储在NAND存储器设备中的静态数据的一些示例。相反，动态数据包括通常频繁地改变的数据，诸如应用数据、文件和系统操作数据。

随时间推移，存储在NAND中的数据镜像可能降级，因为用于存储数据的材料状态可能因热扩散过程而改变，这可导致一些数据比特丢失，从而可能导致损坏的数据镜像。为避免丢失数据镜像，NAND存储器设备必须被周期性地重新编程以刷新数据镜像。

概述

各个方面包括用于刷新存储在NAND存储器设备上的数据镜像的方法、系统和设备。存储在NAND存储器设备上的数据可被划分成顺序地存储在该NAND存储器设备中的分区。第一数据分区可以在第一地址开始地存储在该NAND存储器设备中，最后一个数据分区可以在最后一个地址结束地存储在该NAND存储器设备中，并且每个分区的地址被存储在分区表中。存储在NAND存储器设备上的数据可包括被频繁重写或修订的动态数据、以及很少被改变(如果被改变过的话)的静态数据(例如，操作系统软件)。由此，存储在NAND存储器设备上的数据可包括数个动态数据分区继之以(或跟随于)数个静态数据分区。该NAND存储器空间的一些部分可能不包含数据或可包含不再在该分区表中引用的数据；这种未使用的存储器空间可出于刷新数据镜像的目的，并且在本文中一般地被称为“擦写(scrub)部分”。

在一方面，一种用于刷新存储在NAND存储器设备上的静态数据镜像的方法可包括将一系列静态数据分区中的每个分区顺序地复制到该NAND存储器设备的未存储该分区表中标识出的数据镜像分区的擦写部分。在该擦写部分占用比最后一个静态数据分区的最后一个地址更高阶的地址时，顺序复制这一系列静态数据分区中的每个分区开始于该最后一个静态数据分区并顺序地前进至第一静态数据分区，并且在该擦写部分占用比第一静态数据分区的第一地址更低的地址时，顺序复制这一系列静态数据分区中的每个分区开始于第一静态数据分区并顺序地前进至最后一个静态数据分区。而且，在每个静态数据分区被存储至该擦写部分时更新该分区表。

进一步方面包括在刷新该NAND存储器设备上的数据镜像之际读取或启动时钟。在稍后的时间，可作出关于该时钟是否指示应当刷新图像数据的确定，并且可响应于确定该时钟指示应当刷新该数据镜像而执行刷新该NAND存储器设备上的数据镜像的操作。