Beschreibung

Titel

Verfahren zur Belegung eines Speichers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belegung eines Speichers, eine Speichereinrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.

Stand der Technik

Auf EEPROM-Speicherbausteinen werden nicht-flüchtige Steuergerätedaten abgelegt. Hierzu werden unterschiedliche Speicherlayouts bzw. Speicherauslegungen verwendet. Eine Layout- Strategie besteht darin, den EEPROM-Speicher in Blöcke gleicher Größe zu unterteilen und in diesen Blöcken die eigentlichen Nutzdaten abzulegen. Zusätzlich zu diesen Nutzdaten wird für jeden Block eine Verwaltungsinformation benötigt. Die Verwaltungsinformation für einen Block kann unter anderem darüber Aufschluss geben, ob ein Block frei oder belegt ist, oder welche Länge die im Block gespeicherten Nutzdaten und welche Prüfdaten, bspw. Checksumme/CRC, diese Nutzdaten haben und dergleichen. In der Regel wird diese Verwaltungsinformation in einem anderen Bereich des EEPROM-Speichers als die Nutzdaten abgelegt. Es gibt also einen Bereich für die Verwaltungsinformationen und einen Bereich für die Nutzdaten. Dies ist vergleichbar mit dem FAT(FiIe Allocation Table bzw. Dateizuordnungstabelle)-Dateisystem für Festplatten unter Windows. Zudem ist bekannt, ein blockorientiertes EEPROM-Dateisystem in unterschiedlichen Steuergeräten einzusetzen.

Mit der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6, ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 vorgestellt.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Belegen einer Speichereinrichtung mit mehreren Blöcken werden Verwaltungsinformationen eines jeden Blocks und die zu dem Block gehörenden Nutzdaten zusammen abgelegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Speichereinrichtung ist derart mit einer Anzahl Blöcken belegt, dass eine Verwaltungsinformation eines jeden Blocks und die zu dem Block gehörenden Nutzdaten gemeinsam abgelegt sind.

Mit dieser Speichereinrichtung sind sämtliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung, ausgeführt wird.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung, ausgeführt wird.

Die Speichereinrichtung kann als EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read- OnIy Memory), also als ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher oder als ein nichtflüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, der unter anderem in Em- bedded Systems (eingebetteten Systemen) eingesetzt wird, ausgebildet sein.

Das Verfahren und somit eine Strategie zum Belegen des Speichers bzw. zur Speicherbelegung erlauben es, einen Kapazitätsverlust zu vermeiden oder zu verringern,

der sich typischerweise bei blockorientierten Speichereinrichtungen oder Dateisystemen durch Verschnitt bei bestimmten EEPROMs typischerweise ergibt.

Die mit der Erfindung vorgestellte Strategie eignet sich somit zur Bereitstellung einer Speicherbelegung bzw. eines Speicherlayouts, einer Speicherplanung oder einer Speicheraufteilung der Speichereinrichtung und kann auf unterschiedlicher EEPROM- Speicher- Hardware eingesetzt werden. Es wird somit eine effiziente Nutzung von Segmenten der Speichereinrichtung durch strukturierte oder blockweise geordnete Ablage bzw. Speicherung von Daten, die sowohl Verwaltungsinformationen als auch Nutzdaten umfassen können, in Blöcken der Speichereinrichtung ermöglicht.

Mit der Erfindung ist somit vorgesehen, die Verwaltungsinformation eines jeden Blocks lokal bei den zu dem Block gehörenden Nutzdaten bzw. Datensätzen gemeinsam abzulegen. Die Nutzdaten eines Blocks können aus Daten, die jeweils mindestens ein Nutz- datum bzw. mindestens einen Datensatz mit Dateiinhalten umfassen, gebildet sein. Es ist nunmehr möglich, sämtliche Dateien des jeweiligen Blocks gemeinsam abzulegen.

Anstatt das EEPROM in zwei große Bereiche für Verwaltungsinformationen und für Nutzdaten zu unterteilen, kann das Speicherlayout bzw. der Speicheraufbau vorsehen, dass auf die Verwaltungsinformation von Block 1 die Nutzdaten von Block 1 folgen. Dann folgt die Verwaltungsinformation von Block 2, gefolgt von den Nutzdaten von Block 2 usw., so dass der Verwaltungsinformation eines Blocks n jeweils die Nutzdaten dieses Blocks n folgen und somit gemeinsam abgelegt werden. Hierbei ist es jedoch nicht wesentlich, ob jeweils zuerst die Verwaltungsinformationen oder zuerst das min- destens eine Nutzdatum abgelegt werden. Selbst eine Verschränkung zwischen einer Verwaltungsinformation und mindestens einem Nutzdatum eines jeweiligen Blocks ist möglich.

Der Vorteil dieser Aufteilung ergibt sich aus einer technischen Eigenschaft von EEPROM-Speicher-Hardware: Bei jedem EEPROM-Typ ist der Speicher in so genannte Segmente unterteilt. Zur Vermeidung von Datenverlusten durch Spannungseinbrüche beim Schreiben auf das EEPROM bzw. der Speichereinrichtung werden unterschiedliche Daten, die die Verwaltungsinformationen und die Nutzdaten umfassen, an Segmentgrenzen voneinander getrennt. Bei ungünstiger Segmentgröße ergibt sich da-

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her zwischen zwei Nutzdaten ein Verschnitt, falls die Segmente nicht vollständig gefüllt werden können.

Das hier vorgeschlagene Verfahren erlaubt es, diesen "Verschnitt" zu reduzieren und somit die effektiv nutzbare Kapazität des EEPROM-Speichers zu vergrößern. Eine weitere Eigenschaft des Verfahrens ist, dass es für unterschiedliche Segmentgrößen geeignet ist. Damit ist das Verfahren auf verschiedene EEPROM-Speichertypen anwendbar und erleichtert so die Entwicklung einer portablen, wieder verwendbaren Implementierung.

Die typischerweise sensibel einzustufende Abspeicherung nicht-flüchtiger Nutzdaten kann durch das Verfahren, insbesondere bei Steuergeräten mit erfindungsgemäßen Speichereinrichtungen, verbessert werden.

In einem ersten Beispiel sei auf einen Prozessor mit einer Segmentgröße von 4 Bytes (bspw. Freescale HC12) verwiesen, wobei als mögliche Konstellation angenommen ist, dass die Verwaltungsinformation 3 Bytes pro Block belegt. Die Nutzdaten bestehen aus 40 Daten, von denen die längsten eine Länge von 21 Bytes haben.

Damit könnte ein nach dem Stand der Technik aufgebautes Speicherlayout folgendermaßen aussehen: 40 mal 1 Segment, also 40 mal 4 Bytes für die Verwaltungsinformation, so dass sich je Block 3 Bytes für Daten und 1 Byte Verschnitt ergeben. Des weiteren 40 mal 6 Segmente, also 40 mal 24 Bytes für die Nutzdaten, dabei besteht für die längsten Nutzdaten ein Block aus vorzugsweise 21 Bytes für Daten und 3 Bytes für Verschnitt. Bei kürzeren Daten entsteht entsprechend mehr Verschnitt. Insgesamt ergibt sich ein Bedarf von 1120 Bytes.

Unter Anwendung des hier vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Speicherbelegung bzw. das Speicherlayout in diesem Fall folgendermaßen aus: 40 mal 6 Segmente, also 40 mal 24 Bytes für Verwaltungsinformationen und Nutzdaten bzw. Datensätze. Für die längsten Nutzdaten besteht ein Block aus 3 Bytes Verwaltungsinformationen und 21 Bytes Nutzdaten, also 0 Bytes für Verschnitt. Bei kürzeren Daten entsteht auch hier ein Verschnitt. Insgesamt ergibt sich ein Bedarf von nur 960 Bytes. Die Einsparung ergibt sich in diesem Beispiel deshalb, weil der Verschnitt der Verwal-

tungsinformationen und der Verschnitt für die Nutzdaten summiert immer mindestens der Größe eines Segments entsprechen. Durch die erfindungsgemäße Zusammenfassung kann daher für jeden Block ein Segment eingespart werden.

In einem zweiten Beispiel soll zusätzlich die Option betrachtet werden, dass Nutzdaten über mehr als einen Block verteilt werden. Es sei wieder ein HC12 Prozessor zugrunde gelegt, wobei die Verwaltungsinformationen 3 Bytes pro Block betrage. Das EEPROM besitze eine Gesamtkapazität von 1024 Bytes. Um dieses Kapazität vollständig auszunutzen, könnte beispielsweise eine Aufteilung in 32 Blöcke mit jeweils insgesamt 32 Bytes für Verwaltungsinformationen und Nutzdaten gewählt werden. Damit sieht der Speicherbedarf für ein Nutzdatum einer Länge von 29 Bytes nach dem Stand der Technik derart aus, dass sich 32 Bytes für jeden Block in einem Segment mit 4 Bytes für die Verwaltungsinformation und 7 Segmente mit 28 Bytes für die Nutzdaten unterteilen. Das Nutzdatum wird über zwei Blöcke verteilt, wobei sich in einem ersten Block die ersten 28 Bytes befinden, das letzte Byte wird im zweiten Block abgelegt.

Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich folgendes Bild: Die 32 Bytes für jeden Block unterteilen sich in 3 Bytes für die Verwaltungsinformation und 29 Bytes für die Nutzdaten. Ein Nutzdatum bzw. ein Datensatz kann somit in einem einzelnen Block untergebracht werden. Die Einsparung beträgt einen kompletten Block und ergibt sich in diesem Beispiel daraus, dass das eine Byte Verschnitt innerhalb der Verwaltungsinformation, das sich nach dem Stand der Technik ergibt, mit dem hier vorgestellten Verfahren zur Aufnahme von Datenbytes genutzt werden kann.

Die Erfindung, insbesondere die EEPROM-Speichereinrichtung, kann in Rechensystemen, wie bspw. in eingebetteten Systemen wie sog. Bodycomputern, eingesetzt werden, dies gilt auch für zukünftige Bodycomputer mit einem EEPROM zur Abspeicherung nicht-flüchtiger Nutzdaten. Die Erfindung kann in Fahrzeugen mit Steuergeräten umgesetzt werden. Mit der hier vorgestellten Erfindung ist eine Weiterentwicklung von blockorientierten EEPROM-Dateisystemen möglich, da eine gute übertragbarkeit auf unterschiedliche EEPROM-Hardware mit unterschiedlichen Eigenschaften gewährleistet ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu- ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein erstes Beispiel für eine Speicherbelegung nach Stand der

Technik.

Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel für eine erfindungsgemäße Speicherbelegung.

Figur 3 zeigt ein zweites Beispiel für eine Speicherbelegung nach Stand der

Technik.

Figur 4 zeigt ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemäße Speicherbelegung.

Ausführungsform der Erfindung

Bei einer blockorientierten Speicherbelegung nach dem Stand der Technik sind in einem in Figur 1 gezeigten EEPROM-Speicher 100 Verwaltungsinformationen 102, 104, 106 und Nutzdaten 108, 110, 112 in zwei Bereichen 114, 116 abgelegt, wobei ein erster Bereich 114 die Verwaltungsinformationen 102, 104, 106 für alle Blöcke umfasst, ein zweiter Bereich 116 umfasst die Nutzdaten 108, 110, 112 für alle Blöcke. Eine Reihenfolge dieser beiden Bereiche 114, 116 ist egal. Bei dem EEPROM-Speicher 100, der n Blöcke enthält, sieht eine Struktur oder ein Speicheraufbau im Detail wie in Figur 1 gezeigt aus, wobei Speicheradressen von links nach rechts aufsteigen, dabei ist Vx die

Verwaltungsinformation 102, 104, 106 von Block x und Dx das Nutzdatum 108, 110, 112 von Block x:

Vl 102, V2 104, ..., Vn 106, Dl 108, D2 110, ..., Dn 112

Im Gegensatz hierzu sieht die in Figur 2 vorgestellte Speicherbelegung einer als EEPROM-Speicher ausgebildeten Speichereinrichtung 200 bei einem ersten Beispiel einer Anwendung der Erfindung nur einen Bereich vor, bei dem die Verwaltungsinformationen 202, 204, 206 und mindestens ein Nutzdatum 208, 210, 212 für einen Block jeweils zusammen abgelegt werden. Bei einem EEPROM-Speicher, der n Blöcke enthält, ergibt sich nachfolgende Aufteilung, wobei Vx die Verwaltungsinformation 202, 204, 206 von Block x und Dx das mindestens eine Nutzdatum 208, 210, 212 von Block x ist:

Vl 202, Dl 208, V2 204, D2 210, ..., Vn 206, Dn 212

Hierbei kommt es nicht darauf an, ob jeweils zuerst die Verwaltungsinformationen 202, 204, 206 oder zuerst das mindestens eine Nutzdatum 208, 210, 212 abgelegt werden, es wäre sogar eine Verschränkung zwischen einer Verwaltungsinformation 202, 204, 206 und mindestens einem Nutzdatum 208, 210, 212 eines jeweiligen Blocks möglich.

Der Vorteil dieser Aufteilung ergibt sich aus einer Segmentierung der Speichereinrichtung 200. Ein Segment ist dadurch definiert, dass Speicherzellen innerhalb des Segments beschrieben werden können, ohne dass Daten, die hier die Verwaltungsinforma- tionen 202, 204, 206 und die Nutzdaten 208, 210, 212 umfassen, in anderen Segmenten dadurch beeinflusst werden. Die Daten innerhalb desselben Segments dagegen sind voneinander nicht völlig unabhängig.

Für den Fall, dass der vorliegende EEPROM-Speicher einen Prozessor mit einer Seg- mentgröße von 4 Byte hat, kann jedes Segment unabhängig von jedem anderen Segment verändert werden. Die 4 Bytes innerhalb desselben Segments müssen dagegen jeweils gemeinsam behandelt werden. Aus dieser Segmentstruktur der Speichereinrichtung 200 ergeben sich Auswirkungen auf den Speicheraufbau oder ein entsprechendes Speicherlayout bei Belegung der Speichereinrichtung 200 mit den Daten. Es ist beim

Schreiben auf die Speichereinrichtung 200 stets mit einem Abbruch zu beliebigen Zeitpunkten zu rechnen, beispielsweise durch Unterbrechung der Stromversorgung. Dabei ist es unvermeidbar, dass bei einem derartigen Schreib- Abbruch die gerade geschriebenen Daten verloren gehen.

Mit der Erfindung wird vermieden, dass weitere Daten oder Blöcke, die jeweils eine Verwaltungsinformation 202, 204, 206 und das mindestens eine Nutzdatum 208, 210, 212 umfassen, dadurch ebenfalls beschädigt werden. Es ist vorgesehen, dass sich zwei unterschiedliche Daten niemals ein Segment teilen dürfen. Wird ein Datum der beiden Daten geschrieben und deshalb das gemeinsame Segment verändert, wird somit verhindert, dass ein Schreib- Abbruch beim Schreiben des gemeinsamen Segments auch beide Daten beschädigt. Folglich endet jedes einzelne Datum auf der Speichereinrichtung 200 an einer Segmentgrenze. Hierdurch kann sich ein Verschnitt ergeben, wenn ein Datum seine Segmente nicht vollständig ausfüllt. Ein Datum der Länge 9 Bytes würde beispielsweise beim HC 12 drei Segmente mit jeweils 4 Bytes belegen, wobei das dritte Segment nur mit einem Byte belegt wäre und sich somit ein Verschnitt von 3 Bytes ergäbe.

Figur 3 zeigt ein zweites Beispiel für einen Speicheraufbau nach dem derzeitigen Stand der Technik bei einem EEPROM-Speicher 300, wobei die Verwaltungsinformationen 302, 304, 306 und die Nutzdaten 308, 310, 312 jeweils eines Blocks voneinander getrennt werden. Hier tritt an doppelt so vielen Stellen als bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ein Verschnitt 314 auf dem EEPROM-Speicher 300 und somit einem Medium auf, da kein Segment die Verwaltungsinformationen 302, 304, 306 von mehr als einem Block enthalten darf. Anderenfalls würde ein Schreib- Abbruch bei der Aktualisierung der Verwaltungsinformation 302, 304, 306 eines Blocks auch die Verwaltungsinformation 302, 304, 306 eines anderen Blocks beeinflussen. Somit kann zwischen zwei benachbarten Verwaltungsinformationen 302, 304, 306 jeweils ein Verschnitt 314 entstehen. Außerdem darf kein Segment Nutzdaten 308, 310, 312 von mehr als einem Block enthalten, auf diese Weise kann auch zwischen zwei benachbarten Nutzdaten 308, 310, 312 Verschnitt 314 entstehen.

Um dieses zu verdeutlichen, ist im folgenden die Speicheraufteilung für n Blöcke dargestellt, diesmal im Vergleich zur Figur 1 zusätzlich mit allen Stellen, an denen Ver-

schnitt 314 entstehen kann, mit von links nach rechts aufsteigenden Speicheradressen, wobei Vx für eine Verwaltungsinformation 302, 304, 306 von Block x und Dx für ein Nutzdatum 308, 310, 312 von Block x steht, S steht für einen möglichen Verschnitt 314:

Vl 302, S 314, V2 304, S 314,..., S 314, Vn 306, S 314, Dl 308, S 314, D2 310, S 314,..., S 314, Dn 310, S 314

Figur 4 zeigt ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Speicherbelegung für eine als EEPROM-Speicher ausgebildete Speichereinrichtung 400. Hier sind für von links nach rechts aufsteigende Speicheradressen, Vx für eine Verwaltungsinformation 402, 404, 406 von Block x und Dx für mindestens ein Nutzdatum 408, 410, 412 von Block x gezeigt, S steht für einen möglichen Verschnitt 414.

Auch bei diesem Beispiel der Erfindung werden die Verwaltungsinformationen 402, 404, 406 und das mindestens eine Nutzdatum 408, 410, 412 eines einzelnen Blocks zusammenhängend abgespeichert, so tritt ein eventueller Verschnitt 414 nur noch zwischen den gemeinsamen Daten, also Verwaltungsinformationen 402, 404, 406 und Nutzdaten 408, 410, 412, der unterschiedlichen Blöcke auf: Die Verwaltungsinformationen 402, 404, 406 und das mindestens eine Nutzdatum 408, 410, 412 desselben BIo- ckes nutzen gemeinsam jeweils ein Segment.

Vl 402, Dl 410, S 414, V2 404, D2 410, S 414,..., S 414, Vn 406, Dn 412, S 414

Somit kann diese Erfindung eine effektiv nutzbare Kapazität der Speichereinrichtung 400 erhöhen. Dies ist dann der Fall, wenn durch die Zusammenlegung der Verwaltungsinformationen 402, 404, 406 und Nutzdaten 408, 410, 412 ein um mindestens die Segmentgröße geringerer Verschnitt 414 als bei getrennter Ablage nach dem Stand der Technik entsteht.