[發(fā)明專利]固態(tài)儲存裝置及其損耗平均控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110244764.1
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102955743A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 李世強;陳凌風
• 申請（專利權）人: 建興電子科技股份有限公司
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發(fā)明是有關于一種固態(tài)儲存裝置及其控制方法，且特別是有關于一種固態(tài)儲存裝置及其損耗平均(wear?leveling)控制方法。

背景技術

眾所周知，固態(tài)儲存裝置(Solid?State?Drive，SSD)使用與非門閃存(NAND?flash?memory)為主要存儲元件，而此類的閃存為一種非易失性(non-volatile)的存儲器元件。也就是說，當數(shù)據(jù)寫入閃存后，一旦系統(tǒng)電源關閉，數(shù)據(jù)仍保存在閃存中。

請參照圖1，其所繪示為已知固態(tài)儲存裝置的示意圖。固態(tài)儲存裝置10中包括一控制單元101與一閃存105。控制單元101與閃存105之間利用一內(nèi)部總線107進行數(shù)據(jù)的存取，而控制單元101利用一外部總線20與主機(host)12之間進行指令與數(shù)據(jù)的傳遞。其中，外部總線20可為USB總線、IEEE?1394總線或SATA總線等等。

一般來說，閃存中105包括許多區(qū)塊(block)，而每個區(qū)塊中又包括多個頁(page)或稱為段(sector)。例如，一個區(qū)塊中有64頁，而每個頁的容量為4K?bytes。再者，由于閃存105的特性，每次數(shù)據(jù)寫入時是以頁為最小單位，而每次抹除(erase)時則是以區(qū)塊為單位進行數(shù)據(jù)抹除。

由于閃存105中每個區(qū)塊的抹除次數(shù)有限，因而發(fā)展出一種損耗平均(wear?leveling)操作。損耗平均操作是為了平均地使用閃存105中的每個區(qū)塊，避免特定區(qū)塊使用過度(抹除次數(shù)過多)而變成壞區(qū)塊(bad?block)而無法使用，并且可延長閃存的壽命(life?span)。

基本上，較常被抹除的區(qū)塊，表示其區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)常常被更換，所以區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一般被視為熱數(shù)據(jù)(hot?data)；反之，不常被抹除的區(qū)塊，表示其區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)很少更動，所以其區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)一般被視為冷數(shù)據(jù)(cold?data)。

在已知固態(tài)儲存裝置10內(nèi)皆會記錄所有區(qū)塊的抹除次數(shù)(erase?count)。而已知固態(tài)儲存裝置10在進行損耗平均操作時，主要是根據(jù)每個區(qū)塊的抹除次數(shù)(erase?count)來判斷區(qū)塊的數(shù)據(jù)是屬于熱數(shù)據(jù)或者冷數(shù)據(jù)。而抹除次數(shù)也是已知固態(tài)儲存裝置10進行判斷的唯一指標。

也就是說，損耗平均操作是利用固態(tài)儲存裝置10中的控制單元101檢測閃存105中每個區(qū)塊的抹除次數(shù)(erase?count)，并將抹除次數(shù)較少的區(qū)塊與抹除次數(shù)較多的區(qū)塊進行數(shù)據(jù)交換操作(data?swap)。亦即，將在抹除次數(shù)較多的區(qū)塊內(nèi)的熱數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于抹除次數(shù)較少的區(qū)塊，而將在抹除次數(shù)較少的區(qū)塊內(nèi)的冷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于抹除次數(shù)較多的區(qū)塊。

請參照圖2，其所繪示為已知損耗平均操作的控制流程圖。在開始執(zhí)行損耗平均操作時，在閃存中決定一具有高抹除次數(shù)的一第一區(qū)塊，且第一區(qū)塊中儲存有第一數(shù)據(jù)(步驟S310)；由閃存中決定一具有低抹除次數(shù)的一第二區(qū)塊，且第二區(qū)塊中儲存有第二數(shù)據(jù)(步驟S320)；接著，將第一區(qū)塊中的第一數(shù)據(jù)與第二區(qū)塊中第二數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)交換操作(步驟S330)。

由以上的說明可知，已知的損耗平均操作是根據(jù)每個區(qū)塊的抹除次數(shù)來決定欲進行數(shù)據(jù)交換的區(qū)塊后，進而執(zhí)行數(shù)據(jù)交換操作，其企圖將冷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于抹除次數(shù)較多的區(qū)塊，以降低該區(qū)塊之后被抹除頻率。

請參照圖3A至圖3G，其所繪示為已知的損耗平均操作的數(shù)據(jù)交換流程示意圖。如圖3A所示，閃存105中包括三個區(qū)塊，其中，第一區(qū)塊(Block1)的抹除次數(shù)為hi，以Block1_hi來表示；第二區(qū)塊(Block2)的抹除次數(shù)為lo，以Block2_lo來表示；以及，第三區(qū)塊(Block3)的抹除次數(shù)為n，以Block3_n來表示，并且為空白區(qū)塊(blank?block)。再者，上述三個區(qū)塊的抹除次數(shù)大小為hi＞n＞lo。

通過比較上述三個區(qū)塊的抹除次數(shù)大小，控制單元101會將具有高抹除次數(shù)的第一區(qū)塊(Block1)內(nèi)的數(shù)據(jù)判定為熱數(shù)據(jù)，以Data_hot來表示；而具有低抹除次數(shù)的第二區(qū)塊(Block2)內(nèi)的數(shù)據(jù)則判定為冷數(shù)據(jù)，以Data_cold來表示。而當欲進行損耗平均操作時，控制單元101會決定對第一區(qū)塊(Block1)以及第二區(qū)塊(Block2)進行數(shù)據(jù)交換。

當控制單元101執(zhí)行損耗平均操作并決定對第一區(qū)塊(Block1)以及第二區(qū)塊(Block2)進行數(shù)據(jù)交換時，如圖3B所示，將第二區(qū)塊中的數(shù)據(jù)(Data_cold)復制到第三區(qū)塊(Block3)。接著，如圖3C所示，將第二區(qū)塊(Block2)中的數(shù)據(jù)抹除并成為空白區(qū)塊，此時抹除次數(shù)增加1，以Block2_(lo+1)來表示。