高可靠度和低成本效益快閃記憶體管理模式FlashMemoryManagementModelwithHighReliabilityandLowCost-Benefit黃文增*陳彥勝陳俊達鄭重志W.T.Huang*,Y.S.Chen,C.T.Chen,C.C.Cheng國立台北科技大學電子工程系摘要快閃記憶體可說是目前嵌入式系統記憶體的主流，而其有效的管理方式已被提出，其中以Kim和Lee所提出的管理方式最具代表性，我們簡稱為KimLee演算法[8]。本論文主要是以KimLee演算法為基礎，提出一個改良式的有效管理方法。我們的方法主要是針對快閃記憶體區塊作均勻抹除和減少抹除的動作；因此，快閃記憶體不但可以提升系統的效能降低清除成本而且能延長使用壽命。然而，快閃記憶單元的降低清除成本與均勻抹除兩者是相互衝突的；如何兩全其美取得一平衡點，是本論文的重點。首先，我們的方法是藉由動態的分析資料屬性，分離成冷資料與熱資料，並將其重寫於不同區段屬性中，以達到降低無意義的搬移動作，更進一步，能降低成本及提高系統壽命。第二目標是採用一種動態的均勻抹除策略，來提昇可靠度；而此方法最大效益是只需要犧牲少量的成本，便可達到延長快閃記憶體的壽命與使用的高可靠度。關鍵詞：嵌入式計算系統、快閃記憶體、儲存系統、檔案系統、清除策略、動態均勻抹除。高可靠度和低成本效益快閃記憶體管理模式1投稿受理時間:92年10月15日審查通過時間:92年12月24日ABSTRACTAmongthevariouslyeffectivemanagementsoftheflashmemory,themajorrepresentativemethodisproposedbyKimandLee[8],whosemethodisdenotedbyKimLeealgorithminthispaper.BasedontheKimLeealgorithm,weproposeamoreeffectivemanagementthanthatofKimLeealgorithm.Inourmethod,wedothecycle-levelingactioninabalancedmethodandreducethewritingactiontotheflashmemoryblock.Therefore,wenotonlycanpromotetheeffectofthesystembutalsocanprolongtheservicelifeinthisflashmemory.However,fortheflashmemorycell,itismutuallyconflictbetweentoreducethecostoftheclearanceandtodothecycle-levelingaction.First,wedynamicallyanalyzethestateofthedataattribution.Accordingtothedataattribution,wedividethisdataintocoldorhotdataandrewriteittothedifferentblockforreducingthenonsensicalactions.Further,wecanreducethecostandpromotetheperformanceofthesystem.Then,weadoptadynamiccycle-levelingstrategytoextendthelifeofflashmemory.Itonlyneedstosacrificeajotcostforextendingthelifeofflashmemoryandpromotingthehighusage.Keywords:Embeddedcomputingsystem,Flashmemory,Storagesystem,Filesystem,Cleaningstrategy,DynamicallyCycle-leveling.壹、導論隨者科技的進步，越來越多的電子產品都必須內建OS與記憶體。例如，個人數位助理、手機、數位相機、MP3隨身聽、和錄音筆。這些電子產品對於記憶體都有相同的需求，那就是必須體積小、容量大、省電、非揮發性和耐震等特性。傳統式的硬碟與記憶體已不能適用於這些新系統，因為EEPROM速度不夠快及容量有限，而DRAM與SRAM必須靠電力來維持記憶，硬碟則體積大、耗電又怕震動。因此，嵌入式系統的最佳解決方案直到快閃記憶體的問世，才解決這些問題。快閃記憶體和一般DRAM或SRAM最大不同是不需電源還能將資料保存的非揮發性記憶體[4]。它在體積方面，比一個容量相等的DRAM儲存格小，且隨者半導體製程的進步，其單位面積的儲存容量已經越來越大，存取速度也持續成長中，在用途上也漸漸取代移動式硬碟。並且它還具備移動式裝置最重視的兩種性能，省電及耐震。快閃記憶體將成為各種嵌入式計算系統的最佳記憶體解決方案。2臺北科技大學學報第三十七之一期雖然快閃記憶體擁有多項優點，但卻有兩個硬體電氣上的限制[5,6,15]；那就是不能直接覆寫和抹除(Erase)次數的限制。首先，不能直接覆寫，在新資料儲存之前，原位置的資料區段必須先被抹除後，才能讓新資料重新寫入。而抹除運算重新設定所有記憶單元，所需要的時間比讀取或寫入運算的時間長。舉例，ToshibaTH58NVG1S3AFT052Gbit其讀的速度為50ns、寫的速度為200us、和抹除時間為2ms[15]。而...
