[发明专利]固态硬盘断电保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明有关一种固态硬盘，尤其关于固态硬盘在发生断电时，保护数据不流失的装置与方法。

背景技术

固态硬盘(Solid State Drive，简称SSD)整合数个非挥发性的快闪存储器(Flash Memory)成为单一储存装置。而快闪存储器需要利用电压进行编程以存取数据，一旦发生断电，极易损毁储存的数据。因此，保护数据不遗失成为固态硬盘重要课题。

现有技术的固态硬盘接收主机指令存取数据时，利用快闪存储器转换层(Flash Translation Layer，简称FTL)建立的逻辑-物理映射表(Mapping Table)，将存取数据的逻辑页地址(Logical Page Address,简称LPA)转换为物理页地址(Physical Page Address,简称PPA)，再传输至快闪存储器。如图1所示，为现有技术的快闪存储器1，包含多个物理区块(Block)2，物理区块2内含复数个物理页3，物理区块2的物理页3一写入数据，就形成非空白的数据区块4，而未写入数据的物理区块2为空白区块(Free Block)5，作为写入数据的备用区块。快闪存储器1在写入数据时，以物理页为单位，但抹除数据则需以物理区块为单位才能一整区块抹除数据，恢复为空白区块5。

快闪存储器1在写入空白区块5的物理页的数据前，所有主机储存数据先暂存在固态硬盘的缓冲存储器。再由固态硬盘选取空白区块5的空白物理页3，将缓冲存储器的数据写入，更改逻辑-物理映射表的对应地址，并记录废弃原对应物理数据区块4的该逻辑页地址为无效物理页3，以待固态硬盘执行回收垃圾区块程序(Garbage Collection，简称GC)再回收利用。

现有技术的固态硬盘开始执行回收垃圾区块程序时，首先搜集数据区中超过预定数目废弃无效物理页3的数据区块4，如图示灰色数据区块作为垃圾区块6，复制垃圾区块6中有效物理页3的数据，写入至选取的空白区块5的空白物理页，复制完成后，抹除垃圾区块6中的全部数据，回收成新的空 白区块5供写入数据备用。

固态硬盘另根据缓冲存储器的存储容量，设置足够备份的电容作为储备电力，以进行断电保护(Power Lost Protection，简称PLP)。如图2所示，为现有技术的快闪存储器1的数据存取过程。在固态硬盘存取过程中，例如使用快闪存储器1的空白区块写入数据A后，发生断电时，固态硬盘立即停止与主机作业，及停止进行中的回收垃圾区块程序。并在储备电力耗竭前，维持缓冲存储器的数据未消失时，将固态硬盘的缓冲存储器中的未写入的数据，写入选取快闪存储器1的空白区块形成断电备份A，并记录逻辑-物理映射表。

然而，在断电频繁的状态下，固态硬盘回收垃圾区块程序一再受到断电干扰而中止，无法正常回收垃圾区块增加空白区块备用。而空白区块(图示灰色数据区块)又被例如多次断电的写入数据A、B、C及断电备份A、B所占满时，将导致下次开电后没有空白区块可供写入，造成固态硬盘宕机。因此，固态硬盘在断电保护上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的提供一种固态硬盘断电保护的装置，借由在快闪存储器阵列中设置不受快闪存储器转换层管制的断电专区，保留断电备份独立的储存空间，以避免数据流失。

本发明另一目的在提供一种固态硬盘断电保护的方法，当断电或复电时，在断电专区直接读取或写入断电备份，以提高固态硬盘的作业效率。

本发明再一目的在提供一种固态硬盘断电保护的方法，在断电时，将断电备份写入断电专区，并设置辅助记号作为确认最新断电备份，以利固态硬盘正确恢复断电前的状态。

为了达到前述发明的目的，本发明固态硬盘断电保护的装置，利用控制器接收存取命令及写入数据，并控制缓冲存储器暂存数据，及控制快闪存储器阵列储存数据，快闪存储器阵列包含复数个非挥发性的快闪存储器，快闪存储器具有复数个数据区块，用以储存用户数据，并利用回收垃圾区块程序回收的空白区块，供写入数据备用，及由数个断电区块构成的断电专区，保留作为断电备份的独立储存空间。固态硬盘断电时，在储备电力耗竭前，由控制器控制将缓冲存储器暂存的数据，直接写入断电专区的空白断电区块， 形成断电备份。复电时，直接至断电专区读取断电备份，恢复固态硬盘断电前原来缓冲存储器的状态。

本发明固态硬盘断电保护的装置，将断电专区设在各快闪存储器、部分的快闪存储器或单一的快闪存储器。断电专区另在断电区块物理页的备用字段设置辅助记号作为确认最新断电备份。