专利名称：电子硬盘的存储空间的管理方法
电子硬盘的存储空间的管理方法
所属技术领域
本发明涉及一种存储装置的存储空间的管理方法，尤其涉及一种 电子硬盘的存储空间的管理方法。
背景技术：
电子硬盘，是以固态电子存储器作为存储介质，由存储控制器控 制存储操作的存储装置。目前最常见的电子硬盘是以闪存存储器
(Flash Memory )作为存储介质的电子硬盘。
一般，作为电子硬盘的存储介质的闪存存储器中，NAND型(非 与型)闪存存储器因其存储密度和低成本，越来越多的应用于移动存 储设备上，从而使得NAND型闪存存储器也较适合作为电子硬盘的 存储介质。
在电子硬盘的应用中，目前实现电子硬盘的控制器进行控制有两 种方案第一种是多芯片控制器方案，是由中央处理器芯片、只读存 储芯片、静态随才踏储器(SRAM)和现场可编程门阵列存储器组成 系统作为电子硬盘的控制器；第二种是由中央处理器、只读存储器、 静态随机读写存储器、接口控制器和存储控制器集成为片内系统芯片 (SystemOn Chip)作为电子硬盘的控制器，并在只读存储器写入固 化程序来完成电子硬盘的控制。 上述的第 一种电子硬盘的控制器方案中，采用多芯片对电子硬盘
的存储空间进行管理，使得成本增加，不利于电子硬盘的普及；第二 种电子硬盘的控制器方案中，因采用芯片集成方案对电子硬盘的存储 空间进行管理，使得系统的可用资源受到芯片面积和复杂性限制，进 而影响系统的数据读写性能。
从而，提供一种适宜广泛应用的低成本的电子硬盘的存储空间的 管理方法，提高电子硬盘的读写性能，则成为电子硬盘发展的迫切需 要。
发明内容
本发明提供一种电子硬盘的存储空间的管理方法，提高数据读写 的操作效率，提高使用性能，降低成本。
为实现上述发明目的，本发明提供一种电子硬盘的存储空间的管 理方法，包括中央处理器、接口控制器、静态随机存储器、闪存存储 器，所述中央处理器内部设有存储电子硬盘读写控制数据和程序的固 件存储器，所述接口控制器与中央处理器连接并与外部的数据处理装 置连接进行数据传输及读写，所述存储器包括若千存储块，每一存储 块分为数据区和状态标识区，状态标识区包括逻辑地址区、数据状态 标识区、存储块标识区，所述数据状态标识区存储数据区是否写入数 据的状态，所述逻辑地址区记录数据区写入数据后建立的该数据区的 逻辑地址，所述电子硬盘通过接口控制器与外部数据处理装置连接， 电子硬盘初始化，静态随机存储器内建立存储块的存储块标识与存储
块的物理地址之间--对应的查找表。
本发明的另一目的是提供一种对上述电子硬盘进行数据写入操
作的方法，包括如下步骤
1)、根据查找表找到数据所需写入的存储块，若该存储块的数据 状态标识为存储，则将该存储块的存储块标识映射至查找表的空闲块 队列的最后位置，执行步骤2);若该存储块的数据状态标识为空，则 将数据写入该存储块，执行步骤3);
2、 )查询查找表，将数据写入查找表中空闲块队列第一位置的存 储块；
3、 )建立写入数据的步骤2)中的存储块的逻辑地址，将该逻辑 地址标识及对应的存储块标识写入至查找表中的数据状态标识为存 储的数据区队列中存储块标识信息的第一位置；
4)、数据写入操作完成。
本发明还进一步提供上述数据写入操作的方法的改进技术方案， 当所述电子硬盘处于数据的非读写操作状态时，所述存储控制器将查 找表中的数据状态标识为存储的存储块进行擦除操作，同时释放逻辑 地址。
由上述技术方案可知，本发明电子硬盘的存储空间的管理方法及 该电子硬盘的数据写入操作方法，通过在静态随机存储器中建立有限 的存储块标识与存储块的物理地址一一对应的查找表的方式，占用系 统资源少，简化电子硬盘的数据读写管理，提高电子硬盘的使用性能。
图1是本发明电子硬盘的结构示意图。
图2是本发明电子硬盘的存储块的结构示意图。
图3是本发明电子硬盘的存储块写入数据后的示意图。
图4是本发明电子硬盘的存储块进行擦除操作后的示意图。
图5是本发明电子硬盘的数据写入操作的流程图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以 下结合附图及实施例，对本发明电子硬盘的存储空间的管理方法的具 体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图l，本发明电子硬盘的存储空间的管理方法，包括设有 数据接口的接口控制器、闪存存储器、中央处理器和静态随机存储器， 闪存存储器包括若干存储块，中央处理器内部设有固件存储器，该固 件存储器存储电子硬盘读写控制数据和程序，即称为"Firmware"(固 件)，存储器包括若干存储块，每一存储块分为数据区和状态标识区， 状态标识区包括逻辑地址标识区、数据状态标识区、存储块标识区。 数据状态标识区存储数据区是否写入数据的状态。逻辑地址区标识数 据区写入数据后建立的该数据区的逻辑地址。当本发明电子硬盘与外 部数据处理装置连接，电子硬盘上电初始化，静态随机存储器建立存 储块的存储块标识与存储块的物理地址之间——对应的查找表。
如图2所示，本发明电子硬盘的每一存储块分为数据区及状态标
识区。数据区存储数据，状态标识区用于记录对应的数据区的数据存 储状态的信息，状态标识区分为逻辑地址区、数据状态标识区及存储 块标识区。逻辑地址区记录数据区存储数据后，系统建立该数据区的 逻辑地址。数据状态标识区存储数据区的数据存储状态，当数据区存
储有数据时，数据状态标识区的标识为存储；当数据区未存储数据时， 数据状态标识区的标识为空。存储块标识区存储数据区的唯一识别标 识，即，对应于每一存储块中的每一数据区均有唯一固定的识别标识， 该识别标识成为系统对存储块的不同数据区进行数据读写操作的标 识，故，每一数据区的唯一固定的识别标识存储至存储块标识区。
为具体说明本发明电子硬盘的存储块的结构，以下具体结合附图 2、 3中的存储块为例进行说明。
再如图2所示，在本实施例的图示中，为简明描述本发明电子硬' 盘的存储块的结构及工作原理，针对存储块的每一数据区均采用不同 的编号，用字母A1、 A2、 A3……表示，逻辑地址区的逻辑地址采用 字母B1、 B2、 B3……表示，存储块标识区采用字母C1、 C2、 C3......
表示，对应存储块的每一数据区查找表一一建立物理地址，上述的字 母标记仅为便于说明本发明电子硬盘的存储块的结构特点而标识，非 用以限制本发明。
每一^t据区均有唯一的识别标识，该识别标识存储至存储块标识 区，例如，存储块Al的数据区存储有数据时，系统建立数据区Al 逻辑地址B1，数据状态标识区标识为存储，存储块A4、 A5的数据 区均未存储数据，数据状态标识区的标识均为空，逻辑地址区未记录 表示系统未分配逻辑地址，存储块标识区的标识C4、 C5用于标识区 分数据区A4、 A5。
结合参阅图4,当本发明电子硬盘与外部数据处理装置(如计算 机)连接时，电子硬盘上电，进行初始化，静态随机存储器内部建立 存储块的存储块标识与存储块的物理地址之间的——对应的查找表， 当本发明电子硬盘接收数据写入操作指令，数据写入操作包括如下步 骤
1) 根据查找表中的存储块标识Cl,找到数据需写入的存储块 Al的物理地址B1对应的凝:据区；
2) 判断存储块Al的数据区的数据状态标识区标识是否为空， 若存储块Al的数据状态标识区为存储，则进行下一步骤3);若存储 块Al的数据状态标识区为空，进行步骤2.1);
2.1) 写入数据至存储块Al的数据区，将存储块Al的数据状态 标识区标识为存卡者；
2.2) 分配逻辑地址给存储块Al，将存储块A1的逻辑地址及存 储块标识写入查找表的数据区队列(存储块的数据区对应的数据状态 标识区为存储的数据区依照先入后出的原则进行排序所形成的队列) 的第一位置，执行步骤7);
3 )存储块Al的数据区已经存储有数据，故，将存储块Al的数 据区的存储块标识Cl依先进先出的堆栈顺序排列到查找表的空闲区 队列(存储块的数据区对应的数据状态标识区为空的存储块依照先进 先出的堆栈顺序进行排列所形成的队列)的最末端位置，在本具体实
施例中，将存储块Al的数据区对应的存储块标识Cl排列到存储块 A5的数据区对应的存储块标识C5的后面；
4) 查询查找表，找到位于空闲区队列(还未分配逻辑地址的存 储块依先进先出的堆栈顺序所形成的队列)第一位置的存储块A2， 即，数据状态标识区为空的数据区的队列；
5) 将数据写入排在空闲区队列第一位置的存储块标识为C4对 应的存储块A4的数据区，数据写入该数据区后，相应地，将数据状 态标识区标识为存4诸；
6 )分配逻辑地址B4给数据区A4,将逻辑地址B4及对应的存 储块标识C4写入到查找表中数据区队列中存储块标识信息的第 一位 置，在本具体实施例中，将逻辑地址B4、存储块标识C4分别写入查 找表中逻辑地址B2、存储块标识C2的前面，同时，查找表对应记录 存储块A4的数据区对应的物理地址D4;
7)数据写入操作完成。
如图4所示，当上述数据写入操作完成后，若本发明电子硬盘处 于数据的非读写才喿作状态时，中央控制器将查找表中的空闲区队列中 的数据存储状态为空的数据区进行擦除操作，在本具体实施例中，擦 除存储块A1的数据区，释放数据区的逻辑地址B1,并将存储块A1 的数据存储状态标识更改为空，以进行数据的下次写入操作。
本发明电子硬盘的查找表中存储不同存储块与电子硬盘的存储 空间的物理地址之间的对应关系信息，且查找表中存储的对应关系信 息为一定容量，在具体实施中，存储器分为不同的组并对应存储各组
的信息，例如，每组包括128M的存储空间，查找表中一次存储一组 存储器的对应关系信息，当系统所查找的存储块的对应关系信息超过 查找表中该组的存储容量时，中央处理器根据所要查找的存储块的信 息，重新建立该存储块所在的组的所有存储块的对应关系信息，从而， 遵循上述的存储空间的管理方法，本发明电子硬盘同样对重新建立的 查找表的组的对应关系信息进行管理。
综上所述，本发明电子硬盘的存储空间的管理方法，通过在静态 随机存储器内部建立存储块的存储块标识与存储块的物理地址相对 应的查找表，并根据逻辑地址的分配状态将查找表分为数据区队列及 空闲区队列两种状态区，从而，根据查找表中的存储块标识找到需写 入数据的存储块标识，从而对应找到相对应的数据区，如果该数据区 存储有数据，则从空闲区队列中找到排在第一位置的存储块标识，从 而将数据写入该存储块标识对应的数据区中，简化存储块的数据区管 理，仅仅通过存储块标识建立的查找表，节省数据操作时间，提升电 子硬盘的管理效率。
本发明电子硬盘通过中央处理器、只读存储器、静态随机读写存 储器、接口控制器和存储控制器集成为片内系统芯片(System On Chip)作为电子硬盘的控制器，且查找表每次仅需建立一组存储块的 对应信息关系，占用静态随机存储器的较少资源就可方便地进行数据 写入操作，充分利用本发明电子硬盘的集成的片内系统芯片的资源， 便于系统的集成度，降低电子硬盘的成本的同时提高电子硬盘的读写 性能，符合当前电子硬盘的发展需要。 此外，本发明电子硬盘的数据写入搡作的方法，基于简单的存储 块的先进先出的排序对存储块进行擦除操作，均衡闪存存储器的读写 磨损，延长电子硬盘的使用周期，从而提高本发明电子硬盘的使用性 能，降低使用成本。
权利要求
1、一种电子硬盘的存储空间的管理方法，包括中央处理器、接口控制器、静态随机存储器、存储器，所述中央处理器内部设有存储电子硬盘读写控制数据和程序的固件存储器，所述接口控制器与中央处理器连接并与外部的数据处理装置连接进行数据传输及读写，所述存储器包括若干存储块，其特征在于每一存储块分为数据区和状态标识区，状态标识区包括逻辑地址标识区、数据状态标识区、存储块标识区，所述数据状态标识区存储数据区是否写入数据的状态，所述逻辑地址区记录数据区写入数据后建立的该数据区的逻辑地址，所述电子硬盘通过接口控制器与外部数据处理装置连接，电子硬盘初始化，静态随机存储器内建立存储块的存储块标识与存储块的物理地址之间一一对应的查找表。
2 、根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的管理方法，其 特征在于所述的接口控制器设有IDE接口 。
3 、根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的管理方法，其 特征在于所述的存储器采用闪存存储器。
4 、根据权利要求3所述的电子硬盘的存储空间的管理方法，其 特征在于所述的存储器采用的闪存存储器为NAND型闪存存储器。
5、 根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的管理方法，其 特征在于所述存储控制器设有静态随机存储单元，所述查找表存储 于该静态随机存储单元内。
6、 根据权利要求1所述的电子硬盘的存储空间的管理方法，其 特征在于所述存储控制器内还包括固件存储器，该固件存储器存储 所述存储器所需的控制数据和程序。
7、 一种基于权利要求l所述的电子硬盘的数据写入操作方法，包 括如下步骤1)、根据查找表找到数据所需写入的存储块，若该存储块的数据 状态标识为存储，则将该存储块的存储块标识排列至查找表的空闲块 队列的最后位置，执行步骤2);若该存储块的状态标识为空，则将数 据写入该存储块，执行步骤3);2、 )查询查找表，将数据写入查找表中空闲块队列第一位置的存 储块；3、 )建立写入数据的步骤2)中的存储块的逻辑地址，将该逻辑 地址标识及对应的存储块标识写入至查找表中的数据状态标识为存 储的数据区队列中存储块标识信息的第 一位置；4)、数据写入操作完成。
8、 根据权利要求7所述的电子硬盘的数据写入操作方法，还包括如下步骤当所述电子硬盘操作处于数据的非读写操作状态时，所述存储控 制器将查找表中的数据状态标识为存储的存储块进行擦除操作，并相 应地释》1逻辑地址。
9、 根据权利要求7所述的电子硬盘的数据写入操作方法，其特 征在于所述存储有数据的存储块标识排列至空闲区队列釆用先进先 出的堆栈排序方法。
10、 根据权利要求7所述的电子硬盘的数据写入操作的方法，其 特征在于所述中央处理器将查找表中空闲区队列的数据状态标识为 存储的存储块依序进行擦除操作。
全文摘要
本发明公开一种电子硬盘的存储空间的管理方法，包括中央处理器、接口控制器、静态随机存储器和存储器，所述存储器包括若干存储块，每一存储块分为数据区和状态标识区，状态标识区包括逻辑地址标识、数据存储状态标识、存储块标识，所述数据存储状态存储数据区是否写入数据的状态，所述逻辑地址标识在数据区写入数据后建立该数据区的逻辑地址，所述电子硬盘与外部数据处理器连接，电子硬盘初始化，静态随机存储器建立存储块的存储块标识与存储块之间一一对应的查找表。本发明电子硬盘通过存储块标识建立的查找表对需进行数据读写操作的存储块进行操作，节省数据操作时间，提高电子硬盘的管理效率。
文档编号G06F12/06GK101169760SQ200610114068
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月26日 优先权日2006年10月26日
发明者周朝晖, 姜玉龙 申请人:北京华旗资讯数码科技有限公司;北京华旗数码技术实验室有限责任公司