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基于虚拟扇区的Flash存储管理技术

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:首先,针对闪存Flash的存储编程特点,提出一种基于虚拟扇区的闪存管理技术,使系统对Flash的擦写次数大大降低,从而提高Flash的使用寿命和整个系统的性能。然后,通过嵌入式系统电子名片管理器,介绍这一技术的使用。随着闪存的广泛应用,对Flash的有效存储管理将有很大的实用意义和社会效益。

    关键词:闪存Flash 虚拟扇区VSS 存储管理 扇区分配表SAT

引言

随着嵌入式系统的迅速发展和广泛应用,大量需要一种能多次编程,容量大,读写、擦除快捷、方便、简单,外围器件少,价格低廉的非易挥发存储器件。闪存Flash存储介质就是在这种背景需求下应运而生的。它是一种基于半导体的存储器,具有系统掉电后仍可保留内部信息,及在线擦写等功能特点,是一种替代EEPROM存储介质的新型存储器。因为它的读写速度比EEPROM更快,在相同容量的情况下成本更低,因此闪存Flash将是嵌入式系统中的一个重要组成单元。

然而,由于Flash读写存储的编程特点,有必要对其进行存储过程管理,以使整个系统性能得以改善。

1 闪存Flash的存储编程特点

Flash写:由1变为0,变为0后,不能通过写再变为1。

Flash擦除:由0变为1,不能只某位单元进行擦除。

Flash的擦除包括块擦除和芯片擦除。块擦除是把某一擦除块的内容都变为1,芯片擦除是把整个Flash的内容都变为1。通常一个Flash存储器芯片,分为若干个擦除block,在进行Flash存储时,以擦除block为单位。

当在一个block中进行存储时,一旦对某一block中的某一位写0,再要改变成1,则必须先对整个block进行擦除,然后才能修改。通常,对于容量小的block操作过程是:先把整个block读到RAM中,在RAM中修改其内容,再擦除整个block,最后写入修改后的内容。显然,这样频繁复杂的读-擦除-写操作,对于Flash的使用寿命以及系统性能是很不好的,而且系统也常常没有这么大的RAM空间资源。一种基于虚拟扇区的管理技术可以有效地控制Flash的擦写次数,提高Flash的使用寿命,从而提高系统性能。

2 基本原理

2.1概念

VSS(Visual Small Sector),虚拟小扇区:以它为单位读写Flash内容。

VSS ID(Visual Small Sector Identity),虚拟小扇区号:只通过虚拟扇区号进行存储,不用考虑它的真实物理地址。

SI(Sector Identity),分割号:一个擦写逻辑块中物理扇区的顺序分割号。

BI(Block Identity),块号:Flash芯片中按擦除进行划分的块号。

SAT(Sector Allocate Table),扇区分配表:一个擦写逻辑块中的扇区分配表。一个SAT由许多SAT单元组成,一个SAT表对应一个Block,一个SAT单元对应一个VSS。

每个SAT单元最高两位为属性位,后面各位为VSS ID号。如果一个SAT单元由16位组成,则VSS ID最大可以达到16×1024;而如果SAT单元由8位组成,则VSS ID最大可以达到64,具体约定由应用情况而定。

2.2 实现原理

把每个block分为更小的虚拟逻辑块(visual small sector),称为虚拟扇区,扇区大小根据应用而定。每个block前面的一固定单元用于记录本block中扇区分配的使用情况(即扇区分配表),包括扇区属性及扇区逻辑号。图1为逻辑扇区划分示意图。

在进行数据读写和修改时,以虚拟扇区块的大小为单位。要修改某一扇区的数据时,先读出这个扇区的内容,重新找一个未使用的扇区,把修改后的内容写入这个新扇区。然后,修改原来扇区的属性值为无效,修改这个新扇区的属性为有效,拷贝VSS ID号到新扇区对应的SAT单元中。

这样,当某一个block

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