专利名称：能够提高存储器使用寿命的电路和方法
技术领域：
本发明涉及计算机存储器技术，尤其涉及一种能够提高内部或外部存储器使用寿命的电 路和方法。
背景技术：
目前非易失性存储器，包括磁、光和半导体存储器的存储技术不断发展，使得硬盘、 可读写光盘、磁光盘、半导体移动存储卡的容量不断增加，功能不断增强，性能不断改进。 但是其使用寿命受到某些因素的限制，影响到在某些方面的应用。
内部和/或外部非挥发性数据文件存储器是指但不局限于使用具有中等或者有较高重复 写入次数限制的光、磁存储器和非挥发性半导体存储器等存储介质的内部和/或外部非挥发性 数据文件存储器。各种磁盘(包括硬盘)其使用寿命相对是比较长的，大约是几年的使用寿
命，但是在其使用寿命期内，由于内部或者外部的原因，其是零道和FAT存储区很容易损坏， 而且一旦这个部位损坏，整个硬盘存储的数据就全部丢失了，造成的损失是很大的。而目前 的可以重复写入的光盘的重复写入次数大约是几千次左右，目前半导体闪存介质(Flash Memory)做成的闪存卡等的重复写入次数大约是106左右，满负荷工作大约只有200小时的使用 寿命。这些内部和/或外部非挥发性数据文件存储器如果是做一般的存储文件是够了，但是如 果是作为需要反复进行读写的地方使用，如作为计算机虚拟存储器或者需要反复进行数据存 储的黑盒子中的数据存储器使用时，就非常容易损坏，需要经常更换。作为使用有中等或者 有较高重复写入次数限制的光、磁和非挥发性半导体存储器等存储介质的内部和/或外部非挥 发性数据文件存储器，其使用寿命受到光盘、磁盘和非挥发性随机存储器的重复写入次数限 制等各种因素的限制。
目前世界上提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器使用寿命的研究，主要在提高其 储介质本身的使用寿命上进行研究。此类研究通常会改变存储介质，改变现有存储器以及计 算机系统硬件构成，往往会大幅度增加新研制的存储器的制造成本和使用成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在不改变现有各种非易失 性存储器的硬件结构、接口类型、封装形式和使用方式的情况下，提高内部和/或外部非挥发 性数据文件存储器使用寿命的电路。同时提供一种对基于此种结构的存储器进行数据存取控
制的方法。
本发明的能够提高存储器使用寿命的电路，包括 主存储介质；
主存储介质控制器，控制主存储介质的数据存取，与主存储介质一起构成主存储器； 长寿命存储介质，存储需要频繁读写的基本信息和/或其他数据；
长寿命存储介质控制器，控制长寿命存储介质的数据存取，与长寿命存储介质一起构成 长寿命储存器。
本发明还提供一种采用上述电路实现提高存储器使用寿命的方法，利用存储控制模块对 存储器进行数据存取时，包括下列步骤-
(1) 初始化长寿命存储器，从主存储器中读取需要频繁读写的基本信息和/或其他数据，存 储到长寿命盘中；
(2) 建立长寿命盘中所存储的需要频繁读写的基本信息/或其他数据的地址和主盘中的地址 之间相关联的对照表；
(3) 在进行数据存取操作时，检索所需要存取的数据地址是否是上述对应表中的地址，如 果是，则在长寿命存储器中存取数据，否则，在主存储器中存取数据。
上述的提高存储器使用寿命的方法中，当主存储器为需要重复更换介质的主存储器，在 关机或取出主存储介质时，还包括下列步骤
(1) 检查电源是否中断，如果中断，启动备用电源供电；
(2) 将长寿命存储器中所存储的需要频繁读写的基本信息/或其他数据数据存储在主存储 介质中。
在进行主存储器分区时可以将各分区的基本信息安装在主存储器中，而以后存取数据文 件时则直接在长寿命存储器中进行基本信息操作和使用。
在进行主盘分区时，还可以直接将各分区的基本信息安装在长寿命存储器中，并且以后 存取数据文件时直接在长寿命盘中进行基本信息操作和使用的方法。
本发明通过使用具有相对于主存储介质的较短读写次数、较短使用寿命的，有较多渎写 次数、较长使用寿命的非挥发性随机存储器，和/或具有较长使用寿命的非挥发性存储器，和 /或挥发性随机存储器，代替内部和/或外部非挥发性数据文件存储器中的具有相对较短使用 寿命的中等重复写入次数限制，或者有较高重复写入次数限制的存储介质中存储读写频率较 高的"基本信息"区，和/或作为虚拟存储器等需要频繁读写数据的存储区域的存储介质，减低
主存储介质的重复写入次数限制，来提高内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的使用寿 命。新增加的由较长使用寿命的存储介质构成的物理存储器，也可以用作各种应用的存储器， 如存储应用数据文件的存储器、和/或暂时存储数据文件的缓冲存储器等等各种根据设计要 求或者使用者要求的存储器。
注释
1. "数据文件"是指包括主机板上安装的基本输入/输出系统(BIOS)等的各种需要存储的 各种类型的数据与数据文件。
2. 内部和/或外部非挥发性数据文件存储器是指为了保存各种类型的数据与数据文件而 在集成电路(如单片机内部)、和/或主机板上、和/或外部设备和主机板之间通过数据通讯 等等为了保存各种类型的数据与数据文件而安装的非挥发性存储介质、和/或非挥发性存储器。
3. 内部和/或外部非挥发性数据文件存储器进行数据读取、存储时都需要频繁读写的"基 本信息"和/或其它种类数据，以DOS操作系统为例包括Partition Table、 R00T、 MBR、 DBR、 FAT表等等存储器信息和文件存放位置信息，ROOT称做DIR (DIR=DireCtory)是根目录 区R00T区中可记记录目录或档案。其损坏可以引起引导故障MBR(master boot record),即 主引导记录，MBR分成两个部份分别為MBP(主开机程式Master Boot Program)及Part it ion Table(硬盘分割表)，其DBR就是存放DOS的启动程式，主要功能就是用来载入DOS的两个隐藏 文件(IO. SYS、 MSDOS.SYS) : FAT表(File Allocation Table文件分配表),是Microsoft在 FAT文件系统中用于磁盘数据(文件)索引和定位引进的一种链式结构，在不同的操作系统中有 不同的文件分配表，如WIN 98或WIN 2000、 WIN XP就使用FAT32或者NTSF文件分配表。在 本发明说明书中简称为"基本信息"或"基本数据"。
4. 用长寿命或较长寿命非挥发性存储介质制成的存储器简称为长寿命存储器或长寿命
，
5. 用较短寿命存储介质制成的内部或外部主存储介质制成的存储器简称为主存储器或 主盘。
6. 长寿命或较长寿命非挥发性存储介质是指在本发明中长寿命的非挥发性存储介质在 是具有比中等寿命非挥发性存储介质多的重复读写次数的存储介质，中等寿命非挥发性存储
介质是相对于长寿命非挥发性存储介质的存储寿命来说是相对较短的，因此有时叫中等寿命 非挥发性存储介质。在本发明中，长寿命非挥发性存储介质或存储芯片也可以叫相对较长寿 命非挥发性存储介质，或者叫相对较长寿命非挥发性存储芯片。而中等寿命非挥发性存储介 质或存储芯片可以叫相对较短寿命非挥发性存储介质或叫相对较短寿命非挥发性存储芯片。
其相对于主存储介质的较少读写次数的较短使用寿命的非挥发性存储介质而言，具有较 多读写次数的较长使用寿命的非挥发性随机存储器。或者比主存储介质不容易损坏的，如 长寿命或较长寿命非挥发性存储介质就比目前使用的硬盘的磁盘盘片不怕震动，能够承受更 大的震动，而不容易损坏。
7. 长寿命或相对较长寿命非挥发性存储介质，包括了长使用寿命或较长使用寿命的非 挥发性随机存储芯片或者非挥发性非随机存储芯片，或者较短寿命非挥发性随机存储芯片或 者非随机存储芯片，或者长寿命或者较长寿命的各种材料制成的非挥发性存储介质。它们能
提高相对较短寿命的多种内部和/或外部非挥发性存储器中的存储介质使用寿命。在本发明说 明书中简称长寿命的非挥发性存储芯片，或长寿命的非挥发性存储介质。
长寿命的非挥发性存储芯片，长寿命的各种材料制成的非挥发性存储介质可以包括无 限次地重复写入能力的非挥发性随机和/或非随机存储器磁体元件的MRAM存贮器(磁体RAM) 或者RRAM (电阻RAM)，具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，铁磁 随机存储器/铁电存贮器FeRAM存贮器、或使用相变材料的OUM存贮器(相变化内存PRAM)、超 高密度存储芯片(MILLIPEDE)存储器，中等寿命的FlashRom半导体随机或者非随机数据存储器 等等各种类型的具有长寿命或者较长寿命的芯片、或者长寿命或者较长寿命的各种材料制成 的非挥发性存储介质。适用原则是较长寿命的存储介质替代较短寿命的存储介质的频繁使 用(频繁读写部分)的存储介质。
8.相对较短寿命的多种内部和/或外部非挥发性存储器，包括磁盘、光盘、半导体非挥 发性存储器等多种内部和/或外部存储器中的各种较短使用寿命的非挥发性存储介质，在本发
明说明书中简称短寿命的非挥发性存储介质。
图l.是本发明硬件架构电路框图。
图2.是本发明第一实施例硬件架构电路框图。
图3.是本发明第二实施例硬件架构电路框图。
图4.是本发明第三实施例硬件架构电路框图。
图5.是本发明第四实施例硬件架构电路框图。
图6.是本发明第五实施例硬件架构电路框图。
图7.是本发明第六实施例硬件架构电路框图。
图8.是对可更换存储介质存储器的一次完整的存取操作流程图。
图9.是更换存储介质操作或关机操作的程序流程图。
图IO.是安装长寿命盘时的安装程序。
图ll.是对长寿命存储器进行存储操作的流程图(运行程序)。
图12.是本发明的修改后的操作系统对存储器进行存储操作的流程图。
图13描述了本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路框图。
具体实施例方式
本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 图l.是本发明硬件架构电路框图。
本发明的硬件架构电路框图和实施例以及实施例的说明部分，是借用发明名称为"存储控
制芯片及数据存储控制方法"的专利(申请人深圳市朗科科技有限公司，发明人邓国顺、
成晓华、向锋，申请日2003. 7.28，申请号03140023. x，)的硬件架构电路框图和实施例的硬 件结构说明，来进一步说明本发明的发明要点、实现方法和功能特点，本发明实施例中之所 以采用"存储控制芯片及数据存储控制方法"专利的硬件架构，只是为了说明本发明的特点方 便，在应用到各种不同类型、不同种类的内部或者内部和/或外部非挥发性数据文件存储器时， 这种存储器实际所采用的存储控制芯片及数据存储控制方法是根据具体实际电路的需要，而 采用不同的、合适的电路类型和控制方法，如当用在硬盘中的时候，其控制电路要用硬盘的 存储控制芯片和存储控制方法。因为本发明的要点不在上述专利中申请的存储控制芯片和数 据存储控制方法上，在本发明的实施例中只是因用上述专利来重点说明本发明的要点，而关 于的存储控制芯片和数据存储控制方法因为不是本发明的要点，因此不再详述，具体的内容 可以参考上述专利说明书和有关的各种存储器的存储控制芯片的各种资料。
系统主机l是指但不局限于个人电脑.笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PDA)、数码 相册、数码相机、数码摄像机、数码录音机、数码录像机、MP3录音、播放器、MP4录音、录 像、播放器等等各种需要安装内部和/或外部非挥发性数据文件存储器的电子产品和/或机电 产品。存储控制芯片中用协议实现控制器2与系统主机1连接并进行数据传输。
从功能模块上分，包括由处理器(MCU)3、歷A控制器4、协议实现控制器2、数据校验模 块5、内部存储模块6、 PLL模块8、寄存器组7等构成的存储控制模块，供电模块14、外部存 储介质控制器IO、外部主存储介质13，本发明的重点在新增了外部长寿命的非挥发性存储 介质控制器9、外部长寿命的非挥发性存储介质ll、外部长寿命的非挥发性存储介质12、外部 长寿命的随机存储介质控制器14、外部长寿命的随机存储介质15外部存储介质控制器10、外 部主存储介质13。
处理器3可以采用可编程单片机(微控制器)作为整个存储控制芯片的控制器，还可以采用 DSP控制器、Risc控制器.X86控制器、可编程控制器、门阵列芯片制成的控制器等各种类型的 处理器(MCU)。通过访问控制上述的DMA控制器4、协议实现控制器2、数据校验模块5、内部 存储模块6、 PLL模块8、寄存器组7、外部存储介质控制器IO、外部长寿命的非挥发性存储介 质控制器9、外部长寿命的随机存储介质控制器14等，实现控制上述功能模块、参数配置等功 能。
所述的外部存储介质控制器9、 10、 14是用来控制外部存储介质的读写时序.可以是(但不 限于)长寿命的非挥发性存储介质控制器、闪存介质控制器，MRAM控制器、RRAM (电阻RAM) 控制器、铁磁随机存储器/铁电存贮器FeRAM控制器、使用相变材料的OUM (相变化内存PRAM) 控制器等等根据设计要求设定的各种类型的存储介质控制器。
存储控制芯片具有两种操作模式处理器模式和腿A模式，通过对应寄存各的相应参数来 决定采用何种操作模式，其中，处理器模式是由处理器3对整个芯片的数据线和地址线进行控 制，处理器3可以通过指令访问内部存储模块6、协议实现控制器2、外部存储介质控制器9、 10、 14等，该处理器模式主要用于对协议实现控制器2的配置DMA模式是由DMA控制器4对整
个芯片的数据线和地址线进行控制，主要是根据相关寄存器的不同参数及参数值来建立DMA数 据传输通道，完成不同类型的DMA数据传输，所述的DMA数据传输类型包括但不限于从协议 实现控制器到外部存储介质控制器、协议实现控制器到内部存储模块、内部存储模块到协议 实现控制器、内部存储模块到外部存储介质控制器、外部存储介质控制器到内部存储模块、 外部存储介质控制器到内部存储模块、外部存储介质控制器到协议实现控制器的数据传输， 以及对外部存储介质的擦除，外部存储介质的编程等等。
本发明主要通过使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发 性存储介质ll，替代具有外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13构成的存储器中存 储需要频繁读写的"基本信息"和/或其它数据的存储区的存储介质部分，来提高外部存储介质 控制器10控制的外部主存储介质13的使用寿命。
本发明通过使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储 介质12，和/或外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，作 为虚拟存储器，替代在外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13上，所建立的虚拟存 储器的存储区的存储介质使用寿命。这个外部长寿命的非挥发性存储介质12、外部长寿命的 随机存储介质15，可依据设计要求决定是否需要安装，以及安装后的使用目的，不一定只能 做虚拟存储器使用，也可以作为其它各种类型、各种使用目的的存储器使用。
外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制的外部长寿命的非挥发性存储介质ll、 12， 可以根据设计要求决定l.是否使用相同的存储介质，或者不同的存储介质。2.是否将两个 存储介质合二为一，只使用一个较大容量的存储介质。3.是否全部安装，是否只安装其中的 一项，
外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，可以根据设计要 求决定是否需要安装。
使用具有无限次地重复写入能力的长寿命的非挥发性存储芯片、或长寿命的非挥发性存 储介质，包括FlashRom半导体随机或者非随机数据存储器等。也可以使用具有无限次地重 复写入能力的非挥发性随机存储器如磁体元件的MRAM (磁体RAM) 、 RRAM (电阻RAM)等，代 替具有较高重复写入次数限制的非挥发性随机或者非随机存储器，如铁磁随机存储器/铁电 存贮器FeRAM、和使用相变材料的OUM (相变化内存PRAM)、超高密度存储芯片(MILLIPEDE)等 存储器等。
供电模块14,可以根据设计要求决定是否采用，可以使用电池或者蓄电池供电，也可以 采用电容储存电储能供电。可以用于当电源关机时或者当存储器接收到主机l发出关机的指 令，存储器根据设计要求决定将控制外部长寿命的非挥发性存储介质ll的存储的数据写入外 部主存储介质13中的时候的存储器的电源共给，也可以预防因为突然中断外部电源供给时的 存储器可以及时保存未写完的数据，避免数据丢失时的电源供给等等意外事件发生时的存储 器继续工作所需要的短时间的电源供给。
本发明的内部和/或外部非挥发性数据文件存储器实际有多个物理分区，可以分别将每个物 理分区，可以按实际物理分区定义成不同的逻辑分区，或者将几个物理分区定义成一个或者 多个逻辑分区。可以在规定在"虚拟盘"的物理分区上建立虚拟盘，也可以在主存储介质的物 理分区上建立虚拟盘，这个虚拟盘也可以作为各种类型的存储盘使用，如作为缓冲存储器 使用等等。在"长寿命盘"的物理分区上记录"基本信息"存储到在主存储介质盘中记录要存取 的主文件数据。而尽量不在主存储介质的物理分区上建立"基本信息"频繁读写区，因为这样 将减低主存储介质的使用寿命，使得本发明的所起的作用减少。可以在主存储介质的物理分 区上建立"基本信息"，目的是为了备份和防止主存储介质从驱动器中取出后造成"基本信息" 丢失。主文件数据时从中等寿命的主存储器介质上开始记录。最好每次往主存储介质上记录 新的数据的时候，能按照删除的时间顺序依次往下纪录，而不是每次记录数据的时候，都是 从起始位置依次査找是否有空的位置而记录数据。这样容易因为每次纪录的时候都是从起始 位置记录，而造成主存储介质的起始位置因为频繁读写，而造成这一部分存储介质损坏。
本发明的存储器可以根据设计要求进行分区，如
1. 按实际物理结构进行分区，可分成
a. 由外部长寿命的非挥发性存储介质ll构成的物理分区，在这个分区中进行的数据存取， 是为了代替具有外部主存储介质13构成的存储器中存储需要频繁读写的数据文件的储存区的 存储介质部分。这个分区在本发明说明书中简称"长寿命盘"
b. 由外部长较寿命的非挥发性随机或者非随机存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发 性随机或者非随机存储介质12，外部长寿命的随机存储介质控制器14控制外部长寿命的随机 存储介质15构成的物理分区，这个分区可以作为虚拟存储器，来提高由外部存储介质控制器 10控制的外部主存储介质13作为虚拟存储器时的使用寿命。这个分区在本发明说明书中简称 "虚拟盘"，在内部或外部存储器中是否需要安装"虚拟盘"可以根据设计要求来决定，如这个 存储器只是为了存储文件，就可以不一定需要安装，如果作为需要虚拟存储器操作系统使用 的存储设备，就可能需要安装"虚拟盘"。也可以作为为其它各种使用目的所建立的存储器使 用，如作为缓冲存储器使用。外部长寿命的非挥发性存储介质或非挥发性存储介质构成的物 理村出区，、根据设计者或用户的使用要求，也可以作为各种用途的纯初期使用，如存储各种 数据文件、虚拟存储器、缓冲存储器的等等各种用途的存储器存储器使用。
c. 由外部存储介质控制器10控制的外部主存储介质13构成的物理分区，在这个分区中主要 存取数据文件。这个分区在本发明说明书中简称"主盘"
2. 将几个物理盘合成一个大的分区。但是规定村主文件数据时从中等寿命的主存储器介质上 开始记录。最好每次往主存储介质上记录新的数据的时候，能按照删除的时间顺序依次往下 纪录，而不是每次记录数据的时候，都是从起始位置依次查找是否有空的位置而记录数据。 这样容易因为每次纪录的时候都是从起始位置记录，而造成主存储介质的起始位置因为频繁 读写，而造成这一部分存储介质损坏。而由外部长寿命的非挥发性存储介质ll构成的物理分
区的地址中存取存储器进行数据存储时需要频繁读写的某些存储器信息和存储的文件信息的 数据。由外部长寿命的非挥发性存储介质12，和/或由外部长寿命的随机存储介质15构成的物 理分区的地址区域，在这个地址区中可以作为虚拟存储器进行数据存取。
d.可以将外部长寿命的非挥发性存储介质ll、 12合并成一个芯片，当然也可以是多个芯片， 当时一个芯片的时候，在这个芯片构成的物理分区上既可以作为"长寿命盘使用"，也可以作 为"虚拟盘"使用。
e.在"内部初始化参数表"或叫"内部初始化参数集"禾口/或MBR(master boot record)中写入
存储器中包括长寿命盘和主盘的信息。这个"内部初始化参数表"或"内部初始化参数集" 通常写在控制外部存储器的CPU的BIOS中，如果使用在主机内部的长寿命非挥发性内存，则 需要在主板的"BIOS"中也需要写入非挥非挥发性存储器包括长寿命非挥发性存储介质和非 长寿命非挥发性存储介质的信息。当然在不是硬盘的其它种类的内部和/或外部存储器中，内 部"内部初始化参数表"或叫"内部初始化参数集"也可以有其它不同的的名字，f口.是和"初 始化参数表"起的功能和作用是一样的就可以了。
本发明的长寿命非挥发性存储器硬件需要配合将主存储器的"基本信息"写入长寿命盘 中的软件(程序)，并在以后进行主盘的读写操作时，长寿命盘中存储的主盘"基本信息"中 进行操作的存储器设备驱动程序或者存储器操作系统程序。两者结合在一起应用。
本发明的长寿命闪存存储器如果用在计算机中替代的硬盘存储器，这个长寿命存储器的 "内部初始化参数集"信息应该可以被主板BIOS硬盘自动检测(IDE HDD AUTO DETECTION)功能能够检测到。也可以通过专用的程序和/或操作系统通过控制硬盘的CPU, 根据BIOS程序的需要，依次读出。应该在其中写入存储器中包括长寿命盘和主盘的信息。本 发明所说的"初始化参数集"也可以包括有存储在存储介质中的MBR(masterbootrecord)等需 要识别的信息。
例如硬盘中如果加入长寿命非挥发性存储介质，就需要在硬盘的"初始化参数集"("初 始化参数集"可以包括存储在存储介质中的MBR(master bootrecord)等需要识别的信息)中。 加入长寿命盘的信息。这个信息应该可以被主板BIOS硬盘自动检测(IDE HDD AUTO DETECTION)功能能够检测到。也可以通过专用的程序和/或操作系统通过控制硬盘的CPU, 根据BIOS程序的需要，依次读出。
硬盘的"初始化参数集"按模块大部分是分别存放了 69个不同的文件，文件名也与BIOS 程序中调用到的参数名称一致。其中部分参数模块的简要说明如下DM硬盘内部的基本钤理 程序PL永久缺陷表TS缺陷磁道表HS实际物理磁头数及排列顺序 SM最高级加密
状态及密码 SU用户级加密状态及密码 CI硬件信息，包括所用的CPU型号，BI0S版本， 磁头种类，磁盘碟片种类等 FI生产厂家信息 WE写错误记录表 RE读错误记录表 SI 容量设定，指定允许用户使用的最大容量(MAXLBA)，转换为外部逻辑磁头数(一般为16)和 每磁道扇区数(一般为63) ZP区域分配信息，将每面盘片划分为十五个区域，各个区域 上分配的不同的扇区数量，从而计算出最大的物理容量等等。
图2.是本发明第一实施例硬件架构电路框图。
图2中描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是磁盘或磁光盘或光盘等 存储器的存储控制芯片的电路。
在这个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是ATA 或SATA或SCSI或存储卡等的协议实现控制器2b，用来为外部磁盘驱动器(HD)、或磁光盘驱 动器(M0或MD)、或光盘驱动器(DVD-RW、 DVD-RAM等等)的存储介质控制器10a控制的外部磁 盘或磁光盘或光盘存储介质13a，传输存取信息和存取数据。
在这个电路中
使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质ll的 数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性存储器中存储需要频繁读写 的"基本信息"和/或其它数据存储区的存储介质部分。
使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使 用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚 拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性存储器(主盘)中存储需要频繁读写 的"虚拟"存储区的存储介质部分。
图3.是本发明第二实施例硬件架构电路框图。
图3描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是中等寿命的非挥发性半导 体盘等存储器的存储控制芯片的电路。
在这个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器用作 ATA或SATA或SCSI或存储卡等的协议实现控制器2b，用来为外部中等寿命的非挥发性半导体存 储介质控制器10b控制的外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质13b传输存取信息和存取数 据。这个电路可以用于各种由非挥发性半导体存储介质做成的存储卡或者存储盘，如CF卡、 存储盘(D0M盘)等等。
在这个电路中
使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质ll的 数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频 繁渎写的"基本信息"和/或其它数据存储区的存储介质部分。
使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，禾P/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚 拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主盘)中存储需要频 繁读写的"虚拟"存储区的存储介质部分。
图4.是本发明第三实施例硬件架构电路框图。
图4中描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是磁盘或磁光盘或光盘等 存储器的存储控制芯片的电路。
在这个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是USB、 或蓝牙、或IEEE 1394、或存储f 的协议实现控制器2b，用来为外部磁盘或磁光盘或光盘存储 介质控制器10a控制的外部磁盘或磁光盘或光盘存储介质13a，传输存取信息和存取数据。
在这个电路中
使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质ll的 数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性存储器中存储需要频繁读写 的"基本信息"和/或其它数据存储区的存储介质部分。
使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存储介质15，和/或使 用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚 拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性存储器(主盘)中存储需要频繁读写 的"虚拟"存储区的存储介质部分。
图5.是本发明第四实施例硬件架构电路框图。
图5描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是中等寿命的非挥发性半导 体盘等存储器的存储控制芯片的电路。
在这个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中协议实现控制器是USB、 或蓝牙、或IEEE139、或存储P的协议实现控制器2b，用来为外部中等寿命的非挥发性半导体 存储介质控制器10b控制的外部中等寿命的非挥发性半导体存储介质13b传输存取信息和存取 数据。
在这个电路中
使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性存储介质ll的 数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频 繁读写的"基本信息"和/或其它数据存储区的存储介质部分。
可以根据设计要求使用外部长寿命的随机存储介质控制器14，控制外部长寿命的随机存 储介质15，和/或使用外部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制外部长寿命的非挥发性 存储介质12，作为虚拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主 盘)中存储需要频繁读写的"虚拟"存储区的存储介质部分。
图6.图7是本发明第五、第六实施例硬件架构电路框图。
图6描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路，这是内部中等寿命的非挥发性
半导体存储器等的半导体存储器存储控制芯片的电路。
在这两个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中没有协议实现控制器 和主机l，图6直接由主机的内部数据、地址、控制总线，或者由图7的主机的外部接口总线控 制器16，如PCI总线控制器等，可以直接控制控制由内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9 控制的内部长寿命的非挥发性存储介质ll、 12，由内部长寿命的随机存储介质控制器14控制 的内部长寿命的随机存储介质15,也可以由图2所不通过ATA或SATA或SCSI或存储卡等的I办议 实现控制器2b进行控制的由内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9控制的内部长寿命的非 挥发性存储介质ll、 12，和/或由内部长寿命的随机存储介质控制器14控制的内部长寿命的随 机存储介质15，由中等寿命的非挥发性半导体存储介质控制器10b控制的内部中等寿命的非挥 发性半导体存储介质13b的数据存取。由主机的外部接口总线控制器，控制的由内部长较寿命 的非挥发性随机或者非随机存储介质控制器，和内部长寿命的非挥发性存储介质构成的存储 器，作为存储需要频繁读写的数据文件的存储器。和/或作为虚拟盘存储器。
在这个电路中
使用内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制内部长寿命的非挥发性存储介质ll的 数据存取，作为长寿命盘存储器，代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器中存储需要频 繁读写的"基本信息"和/或其它数据存储区的存储介质部分。
使用内部长寿命的随机存储介质控制器14，控制内部长寿命的随机存储介质15，和/或使 用内部长寿命的非挥发性存储介质控制器9，控制内部长寿命的非挥发性存储介质12，作为虚 拟盘存储器(虚拟盘)。代替具有中等寿命的非挥发性半导体存储器(主盘)中存储需要频 繁读写的"虚拟"存储区的存储介质部分。
图8和图9是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作程序流程图。
图8.是本发明使用可更换存储介质的存储器存储操作的操作程序的原理和处理方法，包括 如下处理过程。
程序原理和处理方法。
a.开始b.从存储器中读取可以被主板BIOS硬盘自动检测(IDE HDD AUTO
DETECTION )功能能够检测到。也可以通过专用的程序和/或操作系统通过控制存储器的CPU， 程序的需要，依次渎出的"初始化参数集"或者调用主机的硬件安装信息c.识别存储器"初 始化参数集中是否包括存在长寿命盘和主盘的信息d.存在长寿命盘和主盘则进行下一步处 理，没有则退出结束e.从主盘中读"基本信息"到长寿命盘中f.调用建立的长寿命盘中所 存储的所有存储器的"基本信息"的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表文件g.接受 主机l发出的存储文件指令h.存取文件时检索需要存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建 立的"基本信息"的地址和主盘中的地址之间的相关联的对应表中的地址i.在主盘中存取非
"基本信息"文件数据j.在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的"基本信息"k.结束。
图9是本发明使用可更换存储介质的存储器关机或取出存储介质操作程序的操作程序原
理和处理方法。a.开始b.是否接到是否接到关机命令、和/或者到达事先规定的时间c.搜 索是否收到从取出存储设备中主存储介质的命令或者按下取出开关、和/或者到达事先规定的 时间d.接到关机和/或取出存储介质的命令、禾口/或者到达事先规定的时间e.检查电源供电 情况f.电源是否中断g.如果电源中断启用备用电源供电h.将长寿命盘中的"存储器和所 存储的文件基本信息数据"存储到在主存储介质盘中i.存储完毕j.是否接到从取出存储设 备中主存储介质的命令或者按下取出开关k.如果没有接到则关机l.如果接到则退出主存 储介质m.等待装入新的主存储介质n.如果装入新的主存储介质则返回重新进行此流程操 作0.结束
图10、图ll.是本发明的现有操作系统对存储器存储进行存储操作的流程图。 这是在进行主盘分区时将各分区的"基本信息"安装在主盘中，并且以后存取数据文件时直 接在长寿命盘中进行"基本信息"操作和使用时，本发明的使用长寿命的非挥发性随机存储
器的长寿命盘程序的原理和处理方法，是在操作系统的文件钤理程序和磁盘i/o程序之间插入
本发明的使用长寿命的非挥发性随机存储器的长寿命盘的存储文件管理程序的原理和处理方 法。包括长寿命盘安装程序和运行程序两部分，包括如下处理过程
图IO.是安装长寿命盘时的安装程序的原理和处理方法，包括如下处理过程-
a.开始b.从存储器中读取可以被主板BIOS硬盘自动检测(IDE HDD AUTO DETECTION)
功能能够检测到。也可以通过专用的程序和/或操作系统通过控制存储器的CPU，依次读出的 "初始化参数集"或者调用主机的硬件安装信息c.识别存储器"初始化参数集"中是否包
括存在长寿命盘和主盘的信息d.存在长寿命盘和主盘则进行下一步处理，没有则退出结束-e.检索操作系统类型和版本f.安装相应驱动程序g.格式化长寿命盘h.从主盘中读各个 分区中的"基本信息"存储到长寿命盘中i.建立长寿命盘中所存储的所有存储的各个主盘分 区的"基本信息"的地址和主盘中的地址之间的相互对应关系的对照表j.存盘k.结束。
图ll.是对长寿命存储器进行存储操作程序的原理和处理方法，包括如下处理过程(运 行程序)。
a.开始b.接受主机l发出的存储文件指令和存取地址和存取数据C.存取文件时检索需要 存取的数据地址是否是在长寿命盘中所建立的"基本信息"的地址和主盘中的地址之间的相关 联的对应表中的地址d.在长寿命盘中存取长寿命盘中所建立的"基本信息"e.在主盘中存 取非"基本信息"文件数据f.系统读写这个驱动设备的"基本信息"都在长寿命盘上读取g. 结束
各个盘就是各个独立的盘，但是可以将存储数据文件的主盘建立盘符为C:V D:\、 E:\、… 盘符，而存储"基本信息"的长寿命存储盘的存储"基本信息"区所在的盘符可以为C1A、 D:\、 E:\、...盘符，以使两者有所区别，但是这一切可以根据设计要求加以改变。 图12.是本发明的修改后的操作系统对存储器进行存储操作的流程图。 使用长寿命的非挥发性存储器时，在进行主盘分区时直接将各分区的"基本信息"安装在长
寿命盘中，并且以后存取数据文件时直接在长寿命盘中进行"基本信息"操作和使用时，安 装和使用的长寿命盘程序的操作程序原理和处理方法，包括如下处理过程
a.开始b.操作系统检查存储设备设置C.从存储器中读取存储器的可以被渎出的"初始化 参数集"或者调用主机的硬件安装信息d.识别存储器"初始化参数集"中是否包括存在长 寿命盘和主盘的信息e.调用此种存储设备驱动程序e.格式化存储设备f.将长寿命盘作 为基本信息盘g.将这个存储设备的所有的分区表和"基本信息"写入长寿命盘h.结束。以 后在运行操作系统进行存储操作时，直接在长寿命盘中存取"基本信息"。 图13描述了的本发明硬件架构的一种实施例硬件架构电路框图。 这是中等寿命的非挥发性半导体盘等存储器的存储控制芯片的电路。
在这个实施例中的硬件架构和图l基本相同，只是在这个实施例中使用了和主存储介质相 同类型的非挥发性存储介质，但是其有较长读写次数的使用寿命(比主存储介质的'虔写次数 寿命较多读写次数寿命)，由这种具有较多读写次数使用寿命的存储介质来作为长寿命存储介 质，这样外部主非挥发性半导体存储介质控制器10就控制了的外部长寿命命的非挥发性半导 体存储介质ll、 12和中等寿命的主非挥发性半导体存储介质13分别构成的存储器。外部长寿
命命的非挥发性半导体存储介质ll、 12可以使用同一个存储介质，也可以使用多个存储介质， 外部长寿命的非挥发性半导体存储介质12也可以不使用。在存储器中的供主板设备识别和操 作系统设备识别所使用的"初始化参数集"中写入存储器中包括长寿命盘和主盘的信息。
目前虽然市场上虽然有一个存储介质控制器控制多个相同类型的存储介质的存储器，如
CF卡、SD卡、D0Mp等等，其中每个存储介质的读写次数寿命也不尽相同，可是他们并没有将 主存储介质的"基本信息"写入到有较多读写次数的寿命中，因此也就不能提高受主存储介 质的读写次数限制的使用寿命。而本发明的长寿命非挥发性存储器硬件再结合将主存储器的 "基本信息"写入长寿命盘中，并在以后进行主盘的读写操作时，在长寿命盘中的存储的主 盘"基本信息"中进行的存储器设备驱动程序或者存储器操作系统程序。两者结合在一起， 就赋予主存储介质的读写寿命一个质的提高。
例如使用具有使用寿命为l万次或者一万次以上读写次数的闪存芯片作主存储芯片制成 的主盘，而使用具有使用寿命为10万次或者是万次以上读写次数的闪存芯片作为长寿命非挥 发性存储介质制成的长寿命盘，结合将主存储器的"基本信息"写入长寿命盘中，并在以后 进行主盘的读写操作时，在长寿命盘中的存储的主盘"基本信息"中进行的存储器设备驱动 程序或者存储器操作系统程序。就可以将低成本的读写次数少使用寿命短的的主盘的读写寿 命提高到长寿命盘的读写寿命上。
本发明的存储器在进行数据文件存取操作时，可以根据系统设计要求，可以根据将整个 盘的存储区域看成是一个整体的存储区，存储时先将整个盘按照先后顺序存满，即使中间已 经有大量的信后删除的文件的空置区域，然后依据"先删除文件的存储区、先存入新的文件， 后删除文件的存储区、后存入新的文件"，的原则进行数据文件写入存储盘的操作， 一直到整
个磁盘写满为止，再进行从头开始的新的存储操作。这样进行数据文件存取操作的好处是可 以防止一个存储区域，被短时间内反复进行写入的文件存储操作，而影响使用寿命。
本发明所使用的各个模块和各个元器件可以根据设计要求增减，各种功能也可以根据设 计要求添加或者减少。本发明的各个附图所标示的电路图和程序流程图可以根据设计要求以 及使用的元件不同而加以改变。
如上所述，己经参照各附图，详细描述了本发明的最佳实施例，但是，不应认为本发明 的构思仅仅限于上述的各个实施例。本领域的技术人员，通过上述各实施例构思的启迪，不 难对本发明的长寿命非挥发性存储芯片提高内部或外部存储器使用寿命系统作出各种改进、 改变或替换，以及应用于各种存储器系统中。因此，这些改进、改变或替换，不应认为已脱 离了本发明的构思或所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种能够提高存储器使用寿命的电路，包括主存储介质；主存储介质控制器，控制主存储介质的数据存取，与主存储介质一起构成主存储器；其特征在于，还包括长寿命存储介质，存储需要频繁读写的基本信息和/或其他数据；长寿命存储介质控制器，控制长寿命存储介质的数据存取，与长寿命存储介质一起构成长寿命储存器。
2. 根据权利要求l所述的电路，其特征在于，所述主存储器为外部存储器或内部存储器。
3. 根据权利要求l所述的电路，其特征在于，所述长寿命存储介质为非挥发性存储介质 或随机存储介质。
4. 根据权利要求l所述的电路，其特征在于，所述长寿命存储介质为磁体RAM、电阻RAM， 铁磁随机存储介质、铁电存贮器FeRAM存贮介质、使用相变材料的OUM存贮介质、或超高密 度存储介质。
5. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主存储器为应用于ATA、或SATA、或SCSI、 或存储卡、或USB、或蓝牙、或IEEE 1394接口的光存储器、磁光存储器、内部或外部非挥 发性半导体存储器。
6. —种根据权利要求l所述的电路实现提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，在利 用对存储器进行数据存取时，包括下列步骤(1 )初始化长寿命存储器，从主存储器中读取需要频繁读写的基本信息和/或其他数据， 存储到长寿命盘中；(2) 建立长寿命盘中所存储的需要频繁读写的基本信息/或其他数据的地址和主盘中的 地址之间相关联的对照表；(3) 在进行数据存取操作时，检索所需要存取的数据地址是否是上述对应表中的地址， 如果是，则在长寿命存储器中存取数据，否则，在主存储器中存取数据。
7. 根据权利要求6所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，当主存储器为需要 重复更换介质的主存储器，在关机或取出主存储介质时，还包括下列步骤(1) 检査电源是否中断，如果中断，启动备用电源供电；(2) 将长寿命存储器中所存储的需要频繁读写的基本信息/或其他数据存储在主存储介 质中。
8. 根据权利要求6所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，在进行主存储器分 区时将各分区的基本信息安装在主存储器中，而以后存取数据文件时则直接在长寿命存储 器中进行基本信息操作和使用。
9. 根据权利要求8所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，包括下列安装步骤:1) 安装相应驱动程序；2) 格式化长寿命存储器；3) 从主存储器中读取所述的需要频繁读写的基本信息/或其他数据,并将其存储到长寿 命存储器；4) 建立长寿命存储器中所存储的数据的地址和主盘中的地址之间的相互对应关系的对 照表并存入长寿命存储器。
10. 根据权利要求6所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，在进行主盘分区时 直接将各分区的基本信息安装在长寿命盘中，并且以后存取数据文件时直接在长寿命盘中 进行基本信息的操作和使用。
11. 根据权利要求9所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，包括下列安装歩骤1) 格式化主存储器；2) 将该主存储器的所有分区表和需要频繁读写的基本信息存储到长寿命存储器。
12. 根据权利要求6所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，当主存储器或长寿 命存储器的存储介质为非挥发性存储介质时，还包括下列歩骤在控制外部存储器的CPU 的BI0S中，写入相应存储器里存储的数据。
13. 根据权利要求6所述的提高存储器使用寿命的方法，其特征在于，在控制外部存储 器的内部初始化参数表中写入所述的长寿命存储器和/或所述的主存储器中的基本信息。
全文摘要
本发明涉及一种使用长寿命的非挥发性存储芯片提高原有的多种内部或外部非挥发性存储器使用寿命的电路和方法。本发明在不改变现有各种非易失性存储器的硬件结构、接口类型、封装形式和使用方式的情况下，只是在原有硬件结构的基础上通过增加长寿命的非挥发性存储芯片、在存储器主引导记录中原有的存储器存储地址基础上增加长寿命存储器存储器地址，修改原有设备驱动程序或者修改操作系统，就可以大幅度提高使用寿命的电路和方法。
文档编号G06F12/00GK101176075SQ200680016865
公开日2008年5月7日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年5月18日
发明者程滋颐 申请人:程滋颐