[發(fā)明專利]用較大容量DRAM參與閃存介質(zhì)管理構(gòu)建高速固態(tài)存儲(chǔ)盤的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810218321.3
• 申請(qǐng)日: 2008-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN101552032A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市晶凱電子技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G11C7/10
• 分類號(hào): G11C7/10;G11C29/00;G11C5/14;G06F12/02
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務(wù)所
• 代理人: 陳鴻蔭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可擦除可編程序只讀存儲(chǔ)器，特別是涉及在存儲(chǔ)器系統(tǒng)或者體系 結(jié)構(gòu)內(nèi)的存取、尋址或分配，尤其是涉及用動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM復(fù)合到Flash管理構(gòu)建 固態(tài)存儲(chǔ)硬盤的方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中央處理器(CPU)速度和內(nèi)存(Memory)速度的不斷發(fā) 展，傳統(tǒng)的機(jī)械式硬盤(硬盤驅(qū)動(dòng)器英文為hard?disk?drives，用于指這類硬盤，以下簡(jiǎn)稱： HHD)越來(lái)越成為數(shù)據(jù)輸入/輸出(I/O)的瓶頸，雖然硬盤緩存(Cache)技術(shù)和接口 (PATA，SATA等)技術(shù)不斷改進(jìn)使得HHD的速度得到了很大提升，但仍不能滿足CPU和總 線對(duì)進(jìn)一步提升I/O速度的要求。

閃存介質(zhì)(Flash)技術(shù)的迅速發(fā)展，在容量不斷提升，成本逐步降低的情況下，提 供給硬盤制造一種新型的非易失性固體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如圖2所示的(solid-state?drives， 簡(jiǎn)稱SSD)開始出現(xiàn)。此類型的SSD，由于考慮到Flash寫入次數(shù)的限制，為增加穩(wěn)定性 往往采用單層單元結(jié)構(gòu)(single-level?cell，簡(jiǎn)稱SLC)的Flash，但其成本高，制造該 硬盤價(jià)格昂貴，目前多層單元結(jié)構(gòu)(Multi-Level?Cell，簡(jiǎn)稱MLC)高容量低成本都開始 進(jìn)入批量生產(chǎn)，為減少寫入次數(shù)而加入了Cache處理的空間，為提高Flash的使用壽命而 采用了進(jìn)階動(dòng)態(tài)損耗均衡(Advanced?Dynamic?Wear?Leveling，簡(jiǎn)稱ADWL)算法，為提高 寫入速度而采用了多通道、數(shù)據(jù)寬帶、以及并行作業(yè)(Concurrent?Operations，簡(jiǎn)稱CO) 等措施。此種解決方案低溫低噪聲，能提供個(gè)人計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器重量輕、低耗電及速 度快的存儲(chǔ)解決方案。

但受限于I/O的速度提升及I/O速度的不對(duì)稱性(Flash的寫入速度要比讀出速度慢 許多)、制造成本過(guò)高、硬盤的耐久性和穩(wěn)定性等諸多因素的影響，使用這類固態(tài)硬盤難 于廣泛地推向市場(chǎng)。造成這種結(jié)果的主要原因來(lái)自于Flash的技術(shù)本身，由于采用了區(qū)塊 (Block)和頁(yè)面(Page)的管理模式，F(xiàn)lash寫入前要把整塊內(nèi)容讀出備份，加入要更改 的內(nèi)容，再用該內(nèi)容對(duì)擦除操作完成的塊進(jìn)行寫入編程。這種整塊寫入的方式和機(jī)理決定 了是有寫入次數(shù)限制的，特別是為了增加容量而開發(fā)的MLC集成度提高了，單位容量的 成本較SLC大大縮減，但同時(shí)寫入編程的時(shí)間也相對(duì)延長(zhǎng)了，有效寫入次數(shù)也大幅度降低。 再加上晶片Wafer制成的不斷縮進(jìn)(從70nm，到56nm，再到50nm，43nm，甚至為34nm)，容 量提升的同時(shí)，壞點(diǎn)區(qū)域在增加，寫入編程有效次數(shù)在縮減。等等這些都為有效的把新的 制成和新的低成本的型號(hào)應(yīng)用到SSD使用制造中，帶來(lái)了是否可行的問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(Dynamic?Random?Access?Memory，簡(jiǎn)稱DRAM)技術(shù)是為CPU提供 存儲(chǔ)Memory的過(guò)程中速度和容量不斷被訴求進(jìn)步而目前活躍發(fā)展著的一種技術(shù)。一些接 口形式(如接口PCI-E和SATA-II及PATA形式等)的純DRAM形式的SSD也相繼出現(xiàn) (如圖3所示)，容量由于價(jià)格等的限制大多在4GB，8GB，16GB的范圍內(nèi)，該形式由于要 持續(xù)提供電源才能保持內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，所以只應(yīng)用于一些特殊速度要求較高的場(chǎng) 合，為保證數(shù)據(jù)不丟失，掉電或者關(guān)機(jī)時(shí)要在軟件層面設(shè)置數(shù)據(jù)回寫到后備式硬盤中或者 直接將數(shù)據(jù)通過(guò)接口掛在后備式硬盤上。由于價(jià)格和不能掉電保存數(shù)據(jù)等原因，單獨(dú)作為 后備存儲(chǔ)硬盤存在困境。