一种利用mram保护nand的方法及存储结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态硬盘，尤其涉及一种利用MRAM保护NAND的方法及存储结构。
【背景技术】
[0002]现在的智能手机、平板电脑，以及越来越多的计算机中，用户数据、文件被存在NAND闪存芯片中。
[0003]NAND是一种整块读写的存储设备，最小可读取的单元叫page，最小可擦除的单元叫block，一个block往往由很多page组成，block擦除后里面的page可以进行单独的写入操作。
[0004]NAND闪存技术的发展推动了固态硬盘(SSD)产业的发展。
[0005]如图1所示，现有的计算机存储结构用于存储数据的一组NAND芯片，用于支持计算和缓存数据的DDR DRAM(内存)，以及一个主控芯片(SSD Controller)组成。有时候还需要断电保护系统。与主机之间通过高速串行接口如SATA，PICe等技术。
[0006]如图2所示，现有的手机、平板电脑存储结构包括:用于存储代码和用户数据的NAND以及用于计算的DDR内存(双倍速率动态随机存储器，为DDR DRAM的简称，DoubleData Rate Dynamic Random Access Memory)，分别连接主机芯片。
[0007]如图3所示，手机与计算机的文件操作方式如下:
[0008](I)应用软件向操作系统发出打开、关闭、读、写文件指令；
[0009](2)操作系统中的文件系统部分把读、写文件的指令转化为读、写存储块的指令；
[0010](3)NAND驱动与管理软件接受读写存储块区的指令，进行缓存、写均衡等优化，向芯片发出读page，写block等指令。
[0011]在手机中，NAND驱动与管理软件通常作为与操作系统紧密相关的软件模块，在主机芯片上运行；在计算机中，NAND驱动与管理软件通常在固态硬盘的主控芯片上运行。
[0012]使用NAND闪存遇到的一个问题是NAND具有有限的寿命。里面的每一个block经过一定次数的擦写以后，就会永久失效不能继续使用。
[0013]目前的产业发展趋势是NAND的容量和数据密度增长非常快，但却是以降低寿命为代价。可擦写次数从最初的10万次降低到目前的3000次左右。其结果是，固态硬盘在经过一段时间的使用后必须更换，手机则可能会提前报废。
[0014]因此，本领域的技术人员致力于开发一种保护NAND的方法和装置，以延长NAND的使用寿命。
【发明内容】
[0015]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种保护NAND的方法，以延长NAND的使用寿命。
[0016]本发明的背景是MRAM技术的发展，MRAM是一种新的内存和存储技术，可以像SRAM/DRAM—样快速随机读写，还可以像Flash闪存一样在断电后永久保留数据。不像NAND可擦写次数有限，MRAM可以无限多次地擦写。但预计未来相当长一段时间内，MRAM的容量比NAND低，成本比NAND高。
[0017]如果利用MRAM，将MRAM作为写缓存，就能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命。
[0018]本发明提供一种利用MRAM保护NAND的方法，包括以下步骤:
[0019](I)收到写NAND页指令，在MRAM中的写缓存表中查找MRAM中的写缓存中是否存在NAND页对应的MRAM页，如果不存在，执行步骤⑵；如果存在，执行步骤(3);
[0020](2)在写缓存中查找空闲的MRAM页，作为NAND页对应的MRAM页；
[0021](3)将写NAND页指令中的数据写入NAND页对应的MRAM页，在清理写缓存时，将NAND页对应的MRAM页的数据写入NAND页。
[0022]采用本发明提供的方法，将写入NAND的数据缓存在MRAM中，在清理写缓存时才将缓存的数据最终写入NAND，能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命。
[0023]进一步地，步骤(I)中的写缓存表包括NAND页的地址以及与NAND页对应的MRAM页的地址。
[0024]进一步地，步骤(2)查找空闲的MRAM页作为NAND页对应的MRAM页还包括步骤:
[0025](21)将NAND页的地址与NAND页对应的MRAM页的地址构成的记录写入写缓存表。
[0026]进一步地，步骤(3)中清理写缓存，在写缓存中空闲的MRAM页的数量小于第一预警值的条件下启动，关机时不需要清理写缓存，写入的内容仍然保留在所述MRAM页中，在开机和加电时不需要重新载入写缓存，进一步提高系统的运行速度。
[0027]进一步地，步骤(3)中的清理写缓存的方法包括以下步骤:
[0028](31)将写缓存中MRAM页的数据写入对应的NAND页，并更新写缓存表；
[0029](32)如果写缓存中MRAM页的数量大于或等于第二预警值，停止清理写缓存。
[0030]进一步地，步骤(31)将写缓存中MRAM页的数据写入对应的NAND页，并更新写缓存表的方法包括以下步骤:
[0031](311)写缓存表包括还包括写计数和/或上次写入时间，将写缓存中写计数最少和/或上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页；
[0032](312)释放所述MRAM页，删除写缓存表中MRAM页的地址与对应的NAND页的地址对应的记录。
[0033]进一步地，步骤(311)中将写缓存中写计数最少和上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页的方法包括以下步骤:
[0034](3111)将写缓存中写计数最少的MRAM页的数据写入对应的NAND页；
[0035](3112)当MRAM页的写计数相等时，将上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页。
[0036]本发明还提供一种利用MRAM保护NAND的存储结构，包括NAND与MRAM，NAND用于数据存储，MRAM用于NAND的写缓存。
[0037]进一步地，MRAM包括写缓存与写缓存表，写缓存用于缓存对应的NAND页，写缓存表用于存储写缓存中MRAM页地址与对应的NAND页地址。
[0038]进一步地，MRAM通过DDR DRAM接口与主控芯片或CPU连接，或者MRAM设置于固态硬盘中，通过DDR DRAM接口与固态硬盘的主控芯片连接。
[0039]与现有技术相比，本发明提供的利用MRAM保护NAND的方法及存储结构具有以下有益效果:
[0040](I)将写入NAND的数据缓存在MRAM中，在清理写缓存时才将缓存的数据最终写入NAND,能够极大减少擦写NAND的次数，从而保护NAND，延长NAND的使用寿命；
[0041](2)写入MRAM的速度，比写入NAND快上百倍，降低写入NAND的频率，有利于提高系统的运行速度；
[0042](3)将写缓存中写计数最少和/或上次写入时间最早的MRAM页的数据写入对应的NAND页，需要频繁写入的存储块，都留在了 MRAM中进行写入操作，进一步提高系统的运行速度；
[0043](4)由于MRAM与NAND—样在断电后可以保持内容，因而在关机和断电时不需要清理写缓存，在开机和加电时不需要重新载入写缓存，进一步提高系统的运行速度。
[0044]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0045]图1是现有技术中用于计算机的固态硬盘结构示意图；
[0046]图2是现有技术中用于手机、平板电脑的存储结构示意图；
[0047]图3是现有技术中文件操作流程图；
[0048]图4是本发明的一个实施例的利用MRAM保护NAND的存储结构示意图；
[0049]图5是使用图4所示的存储结构，使用MRAM作为写缓存写入NAND的流程图；
[0050]图6是使用图4所示的存储结构，清理写缓存的流程图；
[0051 ] 图7是本发明的另一个实施例的利用MRAM保护NAND的存储结构示意图。
【具体实施方式】
[0052]如图4所示，本发明的一个实施例的利用MRAM保护NAND的存储结构，包括NAND与MRAM，其中NAND用于数据存储，MRAM用于NAND的写缓存。
[0053]MRAM设置于固态硬盘中，通过DDR DRAM接口与固态硬盘的主控芯片连接，也就是固态硬盘的主控芯片通过DDR DRAM接口操作MRAM中的写缓存。
[0054]本实施例中的利用MRAM保护NAND的存储结构为用于计算机的固态硬盘。
[0055]本实施例