[發明專利]用于非易失性內存的數據寫入方法、控制器與儲存裝置

有效

• 申請號: 201110041979.3
• 申請日: 2011-02-18
• 公開（公告）號: CN102646448A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 陳慶聰;蔡來福
• 申請（專利權）人: 群聯電子股份有限公司
• 主分類號: G11C16/06
• 分類號: G11C16/06;G11C16/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明是有關于一種用于可復寫式非易失性內存模塊的數據寫入方法及使用此方法的內存控制器與內存儲存裝置。

背景技術

數字相機、手機與MP3在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對儲存媒體的需求也急速增加。由于可復寫式非易失性內存(rewritablenon-volatile?memory)具有數據非易失性、省電、體積小、無機械結構、讀寫速度快等特性，最適于可攜式電子產品，例如筆記型計算機。固態硬盤就是一種以閃存作為儲存媒體的儲存裝置。因此，近年閃存產業成為電子產業中相當熱門的一環。

閃存儲存系統具有多個實體區塊(physical?block)，且每一實體區塊具有多個實體頁面(physical?page)，其中在實體區塊中寫入數據時必須依據實體頁面的順序依序地寫入數據。此外，已被寫入數據的實體頁面必需先被抹除后才能再次用于寫入數據。特別是，實體區塊為抹除的最小單位，并且實體頁面為程序化(也稱寫入)的最小單元。因此，在閃存儲存系統的管理中，實體區塊會被區分為數據區與閑置區。

數據區的實體區塊是用以儲存主機系統所儲存的數據。具體來說，內存管理電路會將主機系統所存取的邏輯存取地址轉換為邏輯區塊的邏輯頁面并且將邏輯區塊的邏輯頁面映像至數據區的實體區塊的實體頁面。也就是說，閃存模塊的管理上數據區的實體區塊是被視為已被使用的實體區塊(例如，已儲存主機系統所寫入的數據)。例如，內存管理電路會使用邏輯區塊-實體區塊映像表來記載邏輯區塊與數據區的實體區塊的映像關系，其中邏輯區塊中的邏輯頁面是依序的對應所映像的實體區塊的實體頁面。

閑置區的實體區塊是用以輪替數據區中的實體區塊。具體來說，如上所述，已寫入數據的實體區塊必須被抹除后才可再次用于寫入數據，而閑置區的實體區塊是被設計用于寫入更新數據以替換原先映像邏輯區塊的實體區塊。基此，在閑置區中的實體區塊為空或可使用的區塊，即無記錄數據或標記為已沒用的無效數據。特別是，在閃存儲存系統是由多個閃存子模塊所組成的例子中，屬于不同閃存子模塊的實體區塊會被分組為多個實體單元并且閃存模塊的管理會以實體單元為單位，由此提升數據存取的速度。具體來說，一個實體單元是由屬于不同閃存子模塊的多個實體區塊所組成，因此，位于不同閃存子模塊的實體區塊可以平行或交錯方式來寫入數據，由此可大幅提升寫入數據的速度。

如上所述，由數據區的實體單元與閑置區的實體單元是以輪替方式來以儲存主機系統所寫入的數據。為了能夠讓主機系統能夠順利地存取以輪替方式儲存數據的實體單元，閃存儲存系統會提供邏輯單元并且將主機系統所存取的邏輯存取地址對應至這些邏輯單元內的邏輯區塊的邏輯頁面。具體來說，閃存儲存系統會將主機所存取的邏輯存取地址轉換至對應的邏輯單元，并且通過在邏輯單元-實體單元映像表(logical?unit-physical?unitmapping?table)中記錄與更新邏輯單元與數據區的實體單元之間的映像關系來反映實體單元的輪替。所以，主機僅需依據邏輯存取地址進行存取，而閃存儲存系統會依據邏輯單元-實體單元映像表在所映像的實體單元上進行數據的讀取或寫入。

具體來說，當主機系統欲將數據儲存于一邏輯存取地址時，閃存儲存系統的控制電路會識別此邏輯存取地址所屬的邏輯單元，從閑置區中提取一實體單元并且將新數據會寫入至從閑置區中提取的實體單元(也稱為子實體單元)，以替換原先映像此邏輯單元的實體單元(也稱為母實體單元)。在此，一個邏輯單元映像母實體單元和子實體單元的運作稱為開啟母子區塊。之后，當主機系統欲寫入數據至另一個邏輯單元時，閃存儲存系統必須進行數據合并程序，以將目前映像母實體單元和子實體單元的邏輯單元的有效數據合并(即，將屬于此邏輯單元的數據都合并至一個實體單元中)。

例如，在數據合并過程中，閃存儲存系統會將母實體單元內的有效數據復制到子實體單元，并且將此邏輯單元重新映像至子實體單元(即，此子實體單元將被關聯至數據區)。此外，閃存儲存系統會將原本數據區的母實體單元進行抹除并關聯至閑置區。

隨著一個邏輯單元的容量越來越大并且主機系統頻繁地僅更新一個邏輯單元的前面部分邏輯頁面的數據時，閃存儲存系統必須花費很長的時間來進行上述數據合并程序以執行下一個寫入指令，由此，會造成延遲執行寫入指令的時間并且閃存儲存系統的效能低落。因此，如何縮短執行寫入指令所需的時間，是此領域技術人員所致力的目標。

發明內容

本發明提供一種數據寫入方法、控制器與內存儲存裝置，其能夠根據不同的數據傳輸速度模式來使用不同的數據寫入模式，以縮短執行寫入指令的時間。