数据储存装置以及快闪存储器控制方法

摘要

本发明提供一种数据储存装置以及快闪存储器控制方法，该装置所采用的快闪存储器规划有回放保护存储区块。快闪存储器的实体空间包括多个区块，各区块更划分为多个页。所揭露的数据储存装置内的控制器与该快闪存储器耦接，管理该快闪存储器中至少一回放保护存储区块。该控制器将两页数据程序化至上述至少一回放保护存储区块，并于上述两页数据各程序化上述回放保护存储区块的写入计数。

权利要求

1.一种数据储存装置，包括：

一快闪存储器，所提供的储存空间划分为多个区块，各区块更划分为多个页；以及一控制器，耦接该快闪存储器以管理该快闪存储器的至少一回放保护存储区块；

其中，该控制器将两页内容程序化至上述至少一回放保护存储区块，且上述两页中，各页程序化有上述回放保护存储区块的写入计数；

在一复电过程，该控制器检查上述回放保护存储区块，以辨识是否曾发生突发掉电事件；

在该复电过程，该控制器检查上述回放保护存储区块的程序化页数；且在该复电过程，该控制器在上述回放保护存储区块具有奇数页的程序化页数时将上述回放保护存储区块最末程序化的一页忽略。

2.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于：该控制器所程序化的上述两页载有同样的写入计数。

3.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于：该控制器所程序化的上述两页的第一页是以一闲置空间载有上述写入计数。

4.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于：当一主机所下达要程序化至上述回放保护存储区块的数据不满两页的储存能力时，该控制器以虚置数据充填之，使其符合两页的储存能力。

5.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于：在该复电过程，该控制器在上述回放保护存储区块具有偶数页的程序化页数时认可上述回放保护存储区块最末程序化的双页。

6.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于：在该复电过程，该控制器在上述回放保护存储区块具有偶数页的程序化页数时确认上述回放保护存储区块为数据同步。

7.一种快闪存储器控制方法，包括：

管理一快闪存储器的至少一回放保护存储区块；以及将两页内容程序化至上述至少一回放保护存储区块，并使上述两页中，各页程序化有上述回放保护存储区块的写入计数；

在一复电过程检查上述回放保护存储区块，以辨识是否曾发生突发掉电事件；

在该复电过程检查上述回放保护存储区块的程序化页数；且在该复电过程中，于上述回放保护存储区块具有奇数页的程序化页数时将上述回放保护存储区块最末程序化的一页忽略。

8.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，其特征在于：在每次程序化的两页中，所载的写入计数相同。

9.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，其特征在于：每次程序化的两页中的第一页是以一闲置空间载有上述写入计数。

10.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，其特征在于：当一主机所下达要程序化至上述回放保护存储区块的数据不满两页的储存能力时，以虚置数据充填之，使其符合两页的储存能力。

11.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，其特征在于：在该复电过程中，于上述回放保护存储区块具有偶数页的程序化页数时认可上述回放保护存储区块最末程序化的双页。

12.如权利要求7所述的快闪存储器控制方法，其特征在于：在该复电过程中，于上述回放保护存储区块具有偶数页的程序化页数时确认上述回放保护存储区块为数据同步。

说明书

数据储存装置以及快闪存储器控制方法

技术领域

[0001] 本发明有关于数据储存装置，特别有关于快闪存储器(FLASH memory)控制方法。

背景技术

[0002] 快闪存储器是一种常见的非挥发性存储器，采电性抹除与程序化。以与非门型的快闪存储器(即NAND FLASH)为例，常用作存储卡(memory card)、通用序列总线闪存装置(USB flash device)、固态硬盘(SSD)…等产品，或实现成一嵌入式快闪存储器模块(eMMC)。快闪存储器所提供的储存阵列呈多个区块(blocks)。各区块包括多个页(pages)。若欲释放一区块为闲置区块(spare block)，整个区块的所有页都必须一同抹除(erase)。

[0003] 关于数据安全(data security)，快闪存储器部分区块可配置为回放保护存储区块(replay-protected memory block，简称RPMB)，以较高安全层级管理之。这些回放保护存储区块的数据管理尤为重要。

发明内容

[0004] 本发明揭露一种数据储存装置以及一种快闪存储器控制方法。

[0005] 根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置包括一快闪存储器以及一控制器。该快闪存储器的储存空间划分为多个区块，各区块更划分为多个页。该控制器耦接该快闪存储器，以管理该快闪存储器上至少一回放保护存储区块。该控制器将两页数据程序化至上述至少一回放保护存储区块，并于上述两页数据各程序化上述至少回放保护存储区块的写入计数。

[0006] 本发明另一种实施方式更实现一快闪存储器控制方法，包括以下步骤：管理一快闪存储器的至少一回放保护存储区块；且将两页数据程序化至上述至少一回放保护存储区块，并于上述两页数据各程序化上述回放保护存储区块的写入计数。

[0007] 下文特举实施例，并配合所附图示，详细说明本发明内容。

附图说明

[0008] 图1A以方块图图解根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100；

[0009] 图1B根据本发明一种实施方式图解一档案配置表(FAT)区块RPMB_FAT各页的配置格式；

[0010] 图1C根据本发明另一种实施方式图解一FAT区块RPMB_FAT各页的配置格式；

[0011] 图2图解主机106所发下的回放保护数据要求是如何由控制器104处理，其中是设定一变数N为2；

[0012] 图3为流程图，对应图2所示的回放保护数据更新程序标示可能的突发掉电事件SPO_1、SPO_2与SPO_3；以及

[0013] 图4为流程图，对应图3图解一电源回复程序。

[0014] 【附图标记说明】

[0015] 100～数据储存装置；

[0016] 102～快闪存储器；

[0017] 104～控制器；

[0018] 106～主机；

[0019] 112、114～写有“写入计数”信息的有效页；

[0020] RPMB_1…RPMB_N～回放保护存储区块；

[0021] RPMB_FAT～档案配置表格(FAT)区块；以及

[0022] RPMB_Partition～一空间，包括回放保护存储区块RPMB_1…RPMB_N；

[0023] S302、S304、S402、S404、S406～步骤；

[0024] SPO_1…SPO_3～第一…第三突发掉电事件。

具体实施方式

[0025] 以下叙述列举本发明的多种实施例。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照权利要求书界定之。

[0026] 图1A以方块图图解根据本发明一种实施方式所实现的一数据储存装置100。数据储存装置100包括一快闪存储器(FLASH memory)102以及一控制器104。控制器104耦接快闪存储器102，且可根据主机106所下达的指令操作该快闪存储器102。

[0027] 快闪存储器102的储存空间划分为多个区块(blocks)，且各区块更划分为多个页(pages)。简化之，图中仅显示与回放保护存储区块(RPMB)技术相关的这些区块。如图所示，快闪存储器102包括回放保护存储区块RPMB_1至RPMB_N所形成的空间RPMB_Partition。存取回放保护存储区块RPMB_1至RPMB_N需要认证密钥(authentication key)。RPMB为回放保护存储区块的简写。主机(如106)可视所欲更新的RPMB数据(回放保护数据)的长度以单一帧(a single frame)或多个帧(multiple frames)下达回放保护数据更新指令。自一认证密钥所估算出的MAC数值附加在最末帧上，交由控制器104辨识。MAC数值吻合方能进行回放保护数据更新。若MAC数值不正确，则忽略该回放保护数据更新指令。

[0028] 图中实施例特别配置档案配置表(FAT)区块RPMB_FAT缓冲回放保护数据。主机106下达的回放保护数据先缓冲于FAT区块RPMB_FAT。填满数据的FAT区块RPMB_FAT将被视为回放保护区块，纳入空间RPMB_Partition，继而，快闪存储器102其他闲置区块会被配置作新的FAT区块RPMB_FAT。

[0029] 根据所揭露的技术，不论欲更新的回放保护数据尺寸为何，对应各回放保护数据更新要求，控制器104都是在快闪存储器102的FAT区块RPMB_FAT配置N页对应的。N值视主机106单次指令所能下达的最长RPMB更新数据而定。在一种实施方式中，各帧(frame)用于传输256字节的回放保护数据以及256字节的更新信息(如，4字节的写入计数、2字节的更新地址、2字节的错误感测码、32字节的MAC数值…等)。若指令要求更新的回放保护数据尺寸为
256字节，主机106以单一帧下达回放保护数据更新要求。若指令要求更新的回放保护数据尺寸为512字节，大于单一帧的传输力，主机106以两帧下达回放保护数据更新要求。在回放保护数据的最长更新尺寸为512字节的状况下，N值应当设定为2。控制器104将针对每次回放保护数据更新都在FAT区块RPMB_FAT配置两页空间，无论所要求更新的回放保护数据为
256字节或512字节。若主机106仅要求256字节的回放保护数据更新，控制器104会以虚置数据(dummy data)搭配该256字节的回放保护数据将所对应配置的两页空间填满。如此一来，每次成功完成的回放保护数据更新应当在FAT区块RPMB_FAT对应有两页有效页(N=2)。

[0030] 特别是，参照图示页空间112或114，所配置N页各自写有对应更新的回放保护存储区块的写入计数(write count)。因为各回放保护存储区块的写入计数更新与回放保护数据的数据缓冲(借FAT页缓冲)整合在一起，各回放保护存储区块的写入计数相当可靠。图1B根据本发明一种实施方式图解FAT区块RPMB_FAT各页的配置格式。关于所配置的N页，各页的部分闲置空间利用来储存写入计数。在图1B所示实施方式，各FAT页的闲置字节缩减至6字节，以提供空间(4字节)记录写入计数，其余16KB则作数据储存空间。图1C根据本发明另一种实施方式图解FAT区块RPMB_FAT各页的配置格式。关于所配置的N页，各页的部分数据空间挪用来配置作写入计数的储存。在图1C所示的实施方式，各FAT页的数据储存空间缩减至(16KB-4B)，以提供4字节的空间储存写入计数，并准备充裕的10字节空间储存其他信息。

[0031] 一复电过程中，控制器104将检查该FAT区块RPMB_FAT，以辨别先前是否有掉电事件发生；若有，则更判该掉电事件发生的时间点。在复电过程中，当控制器104判断FAT区块RPMB_FAT的有效页数量为N的倍数，控制器104确认RPMB数据每次更新都数据同步，不因突发断电事件导致新、旧数据混淆。反之，当控制器104判定FAT区块RPMB_FAT的有效页数量不为N的倍数，控制器104忽略最末次的RPMB数据更新。

[0032] 图2图解主机106下达的RPMB数据更新如何由控制器104执行，其中N设定为2。当主机106以单一帧下达较短的RPMB更新数据(如，256字节)，控制器104于快闪存储器102上执行一第一写入程序，于该FAT区块RPMB_FAT上的第一配置页写入该主机106所下达的RPMB数据以及对应的回放保护区块的写入计数。接着，控制器对快闪存储器102作一第二写入程序，于该FAT区块RPMB_FAT上的第二配置页写入虚置数据(甚至，可更将写入计数一并写入，数值与第一写入时相同)。若主机106以两帧下达较长的RPMB数据更新要求，控制器104将两帧内的RPMB数据分开作写入。如图所示，第一帧所下达的RPMB数据以及对应的回放保护存储区块的写入计数是借第一写入程序写入FAT区块RPMB_FAT上的一第一配置页，第二帧所下达的RPMB数据以及对应的回放保护存储区块的写入计数是借第二写入程序写入FAT区块RPMB_FAT上的一第二配置页。如此一来，每次成功的RPMB数据更新会在FAT区块RPMB_FAT上形成两个有效页。

[0033] 图3为流程图，标示RPMB数据更新程序(参照图2)中所可能发生的突发掉电事件SPO_1、SPO_2与SPO_3位置。如图所示，第一写入程序于步骤S302执行，第二写入程序于步骤S304执行。步骤S302作一第一页的程序化，该页的程序化包含一第一写入计数。步骤S304作一第二页的程序化，该页的程序化包含一第二写入计数。RPMB数据更新程序可在步骤S304后结束。如图3所示，突发掉电事件可能发生在任何时间点。例如，第一突发掉电事件SPO_1发生在第一写入程序S302之前，第二突发掉电事件SPO_2发生在第一写入程序S302以及第二写入程序S304之间，第三突发掉电事件SPO_3发生在第二写入程序S304之后。基于FAT区块RPMB_FAT之内容，即可区别不同的突发掉电事件。

[0034] 相对图3的RPMB更新程序，图4以流程图图解一复电过程。步骤S402检查FAT区块RPMB_FAT。当FAT区块RPMB_FAT的有效页页数为奇数，则代表先前发生的是突发掉电事件SPO_2，继而执行步骤S404，视FAT区块RPMB_FAT最末程序化该页为无效，可忽略之。当步骤S402判定FAT区块RPMB_FAT的有效页页数为偶数，则代表先前发生的是突发掉电事件SPO_1或SPO_3。因为突发掉电事件SPO_1发生时数据尚未更新，而突发掉电事件SPO_3发生时数据更新已完成，故突发掉电事件SPO_1与SPO_3不会引发数据不同步问题。因此，RPMB数据各次更新可确认皆是数据同步，无新、旧数据夹杂问题。继而，施行步骤S406，不改变FAT区块RPMB_FAT任何页的状态即操作快闪存储器。

[0035] 在某些实施方式中，控制器104可包括一运算单元以及一只读存储器(ROM，载有ROM码)。所述ROM码基于所揭露内容编码，由该运算单元执行。所揭露的回放保护存储区块管理技术因而可以固件方式实现。此外，任何采用所揭露的回放保护存储区块管理技术而实现的快闪存储器控制方法都有可能涉及本案范围。

[0036] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。