一种利用mram处理频写文件的方法及存储结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用MRAM技术处理频繁进行写操作的文件的方法及存储结构。
【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]另一方面而随着互联网行业的发展，越来越多的应用使用频繁进行写操作的文件。比如微信聊天记录，频繁地更新，每次只有很少量的数据，却可能导致NAND —个page甚至一个block要重写。因此微信等应用的普及，已导致手机的故障率上升，成为各个厂家头疼的问题。
[0015]因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用MRAM处理频写文件的方法，以延长NAND的使用寿命，降低手机等设备的故障率。
【发明内容】
[0016]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利用MRAM处理频写文件的方法，以延长NAND的使用寿命。
[0017]频写文件是指需要频繁地进行写操作，通常每次写操作只是添加一小部分数据的文件，实际例子包括:系统中的各种log文件，微信、QQ等网上聊天记录。一台手机、计算机中频写文件数量并不多，却贡献了系统绝大部分写操作。
[0018]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。
[0019]如果利用MRAM处理频写文件，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。
[0020]本发明提供一种利用MRAM处理频写文件的方法，包括以下步骤:
[0021](I)应用程序通过应用程序接口请求操作系统的文件系统处理频写文件；
[0022](2)操作系统的文件系统在MRAM的频写文件区储存并处理频写文件。
[0023]本发明提供的利用MRAM处理频写文件的方法，在MRAM的频写文件区处理频写文件，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。
[0024]由于读写MRAM的速度，会比读写NAND快十到数百倍。降低读写NAND的频率，将有利于提高系统的运行速度。
[0025]进一步地，应用程序接口包括频写文件选项，使得应用程序能够通过应用程序接口，请求操作系统的文件系统进行频写文件操作，这样既能够延长NAND的使用寿命，又能够提高系统的运行速度。
[0026]进一步地，处理为创建、打开、读、写或关闭频写文件。
[0027]进一步地，处理为创建频写文件时，步骤(2)包括以下步骤:
[0028](21)文件系统在频写文件区中分配一个空闲的MRAM页给频写文件；
[0029](22)如果频写文件区中空闲的MRAM页的数量小于第一预警值，文件系统将频写文件区中上次写入时间最早的MRAM页转移到NAND或下一级缓存中。
[0030]进一步地，处理为写频写文件时，步骤(2)包括以下步骤:
[0031](23)文件系统收到写频写文件指令；
[0032](24)使用写频写文件指令中的数据，更新频写文件对应的MRAM页，并记录上次写入时间；
[0033](25)如果频写文件在频写文件区中的大小超过一个MRAM页的大小，将频写文件对应的MRAM页转移到NAND或下一级缓存中，并分配一个空闲的MRAM页给频写文件；
[0034](26)如果频写文件区中空闲的MRAM页的数量小于第一预警值，文件系统将频写文件区中上次写入时间最早的MRAM页转移到NAND或下一级缓存中。
[0035]进一步地，处理为打开、读或关闭频写文件时，步骤(2)包括以下步骤:
[0036](27)打开、读或关闭所述频写文件不影响频写文件在MRAM中的存储。
[0037]本发明还提供一种利用MRAM处理频写文件的存储结构，利用MRAM处理频写文件的存储结构包括NAND与MRAM，MRAM包括频写文件区，频写文件区用于存储频写文件的活动页，NAND用于存储非频写文件以及频写文件的非活动页。
[0038]进一步地，MRAM通过DDR DRAM接口与主控芯片或CPU连接。
[0039]进一步地，MRAM设置于固态硬盘中。
[0040]与现有技术相比，本发明提供的利用MRAM处理频写文件的方法及存储结构具有以下有益效果:
[0041](I)在MRAM的频写文件区处理频写文件，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；
[0042](2)读写MRAM的速度，会比读写NAND快十到数百倍，降低读写NAND的频率，将有利于提高系统的运行速度；
[0043](3)将写缓存中上次写入时间最早的MRAM页的数据写入NAND页或下一级缓存，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；
[0044](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操作，在开机和加电时不需要重新载入，进一步提高系统的运行速度。
[0045]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】
[0046]图1是现有技术中用于计算机的固态硬盘结构示意图；
[0047]图2是现有技术中用于手机、平板电脑的存储结构示意图；
[0048]图3是现有技术中文件操作流程图；
[0049]图4是本发明的一个实施例的利用MRAM处理频与文件的存储结构不意图；
[0050]图5是使用图4所示的存储结构，创建频写文件的流程图；
[0051]图6是使用图4所示的存储结构，写频写文件的流程图；
[0052]图7是本发明的另一个实施例的利用MRAM处理频写文件的存储结构示意图。
【具体实施方式】
[0053]如图4所示，本发明的一个实施例的利用MRAM处理频写文件的存储结构，包括NAND与MRAM，MRAM包括频写文件区，MRAM用于存储频写文件的活动页，NAND用于存储非频写文件以及频写文件的非活动页。
[0054]MRAM通过DDR DRAM