簡介

當快閃記憶體仍然在嵌入式系統的儲存裝置上佔有一席之地的同時，它的應用已超出其原本的設計。近年來，它已經成為許多系統設計中重要的一環，其中著名的例子有英特爾提出使用快閃記憶體來當作硬碟快取記憶體的架構，還有微軟提出Windows Vista系統的快速開機服務 [1, 6, 9]，此類的應用對快閃記憶體的使用壽命及可靠性造成極大的挑戰；更甚者，在低價快閃記憶體市場日益擴大的趨勢之下，對快閃記憶體可靠性所造成的衝擊是更加嚴重。例如：傳統的SLC (Single-Level Cell，代表每個儲存資料的單位可存一個位元的資料) 快閃記憶體的每個區塊可被抹除的限制為100,000次，而現在的MLCx2 (Multi-Level Cell，代表每個儲存資料的單位可儲存兩個位元的資料) 快閃記憶體的每個區塊的抹除限制降至10,000次，未來隨著每個 Cell可存放的位元數的增加，快閃記憶體的使用壽命將勢必減短。這樣的觀察點出了快閃記體上資料可靠性的問題。然而，在實用及市場上不太可能接受大幅提高系統硬體效能及成本的做法，因此提出並研發一個既省主記憶體又能與當前系統相容的方法來有效提昇快閃記憶體壽命的方法實為一重要的課題。

一個NAND型快閃記憶體晶片含多個區塊，每個區塊包含多個頁面，一個區塊是抹除動作的最小單位，而讀寫的最小單位是一個頁面。大區塊的SLC快閃記憶體中，每個頁面(page)通常包含2KB的空間外加64B額外空間，而每個區塊(block)包含64個頁面；小區塊的SLC快閃記憶體中，每個頁面通常包含512B的空間外加16B的額外空間，而每個區塊包含32頁面。另外，MLCx2快閃記憶體，每個頁面通常包含2KB的資料外加64B的額外空間，而每個區塊包含 128 個頁面。通常快閃記憶體會被一個「區塊裝置轉換層」所管理，著名的管理方法有Flash Translation Layer協定 (FTL)及NAND Flash Translation Layer (NFTL)協定，這樣的管理層通常是由主機上的軟體來實作，或是實作在裝置內部以硬體或韌體的形式存在。在過去的研究中，有許多關於快閃記憶體的傑出研究或實作，它們主要是用來提升快閃記憶體的讀寫效能 [2, 3, 4, 5, 11, 12, 17, 18]，另外有一些則是研究快閃記憶體可以被應用的其它層面，例如：大容量的儲存系統及資料壓縮 [11, 17, 18]。
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