[发明专利]NAND闪存存储设备及加速应用程序启动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及NAND闪存技术及其应用领域，尤其涉及一种NAND闪存存储设备及加速应用程序启动的方法。

背景技术

NAND闪存存储设备相对传统磁性存储设备具备质量轻，功耗低，尺寸小，电磁兼容性好，抗物理撞击性好等一系列优点，并且随着半导体工艺的发展，单位存储单元的价格随之下降，得到越来越广泛的应用，大量用于存储卡、U盘、便携音乐播放器、智能手机及台式电脑和笔记本电脑当中。

一个NAND闪存可以分为一定数量的块，每个块可以分为一定数量的页，每个页的大小可以是1K、2K、4K、8K字节或者其它，大小不等。NAND闪存的三种基本操作为：块擦除、页写入和页读取。一个页在写入之前必须将该页所在块擦除，并且三种操作所需要的时间是不均衡的，块擦除和页写入所需要的时间远远超过页读取所需要的时间。

在一个NAND闪存存储设备中，为了实现更大的容量和更快的访问速度，经常采用多个NAND闪存通道，每个通道多个NAND闪存的结构。在NAND闪存存储设备中，要想获得最快的访问速度，就要充分的利用各通道之间的并行，通道内各NAND闪存之间的交叉访问（interleave）。这里对NAND闪存数据的访问可以分为顺序读写和随机读写，顺序读写的一个特点就是从某个逻辑地址（Logical block address，LBA）开始，连续对之后相邻的逻辑块地址进行读写操作，并且总的数据量很大，多至几十兆、几百兆乃至上吉字节或者更多。顺序读写的性能要远远高于随机读写。顺序访问的下一个或多个要访问数据的逻辑块地址可以由当前访问数据逻辑块地址推算出来。在进行读取操作的时候，上层操作系统还没有发出对下一个或多个要读取数据的读请求之前，先将推算要读的数据从NAND闪存中读出来放在缓存中的行为称为预读。

在过去的几十年当中，半导体技术迅猛发展，集成电路的发展遵循摩尔定律，中央计算单元（CPU）的计算能力和接口速度相应提高。但是存储设备访问速度的发展却远远滞后于CPU接口速度，并且这个差距还在不断扩大。反倒存储设备的容量发展较快，操作系统和应用程序所占用的存储空间也越来越大。这样导致了一个问题：虽然集成电路在迅猛发展，但应用程序的启动速度并没有随之收益，得到明显提高。

NAND闪存存储设备具备比传统磁性存储设备更快的访问速度，在一定程度降低了应用程序的启动时间。但由于应用程序启动过程中对数据的读取仍然是一个随机的过程，也就是说，应用程序的启动（如打开电子邮件、打开网页浏览器等）过程仍然存在大量的随机读写，而随机读写的性能比顺序读写的性能要低的多，甚至只有1/10的性能，因此NAND闪存存储设备在应用程序启动中远远没有发挥出性能优势。

发明内容

本发明提供一种NAND闪存存储设备及加速应用程序启动的方法，以解决NAND闪存存储设备在应用程序启动过程中没有发挥出其性能优势的问题。

本发明是这样实现的，一种加速NAND闪存存储设备中应用程序启动的方法，所述方法包括下述步骤：

步骤A，统计应用程序启动需要的所有数据，并记录存储所述所有数据的逻辑块地址；

步骤B，根据应用程序启动需要的所有数据的逻辑块地址，对所述所有数据在NAND闪存存储设备中的物理块地址进行均匀再分布。

进一步地，所述步骤B具体为：将所述应用程序需要的所有数据在所述NAND闪存存储设备的不同通道之间均匀分布，并且在同一通道的不同NAND闪存之间均匀分布。

进一步地，在所述步骤B之后，所述方法还包括下述步骤：步骤C，对所述应用程序启动需要的数据进行预读。

进一步地，所述步骤C还包括下述步骤：在检测到对所述应用程序启动需要的首个或首批数据的逻辑块地址进行读取操作时，预先将所述应用程序启动需要的其他所有数据读取出来放在缓存区中。

进一步地，在所述步骤C之后，所述方法还包括下述步骤：步骤D，当外界发起对所述应用程序启动需要的其他所有数据的读取操作时，直接将所述缓存区中的相应数据返回；当未发起对所述应用程序启动需要的其他所有数据的读取操作时，将所述缓存区中的相应数据丢弃。

本发明还提供了一种NAND闪存存储设备，所述设备包括：NAND闪存控制器、至少一条闪存通道和设置在每个闪存通道中的至少一个闪存；所述NAND闪存控制器，用于统计应用程序启动需要的所有数据，并记录存储所述所有数据的逻辑块地址；根据应用程序启动需要的所有数据的逻辑块地址，对所述所有数据在NAND闪存存储设备中的物理块地址进行均匀再分布。