[發明專利]閃存設備和方法

有效

• 申請號: 201310043248.1
• 申請日: 2006-11-13
• 公開（公告）號: CN103236270A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: M.穆里恩;A.埃亞爾
• 申請（專利權）人: 晟碟以色列有限公司
• 主分類號: G11C16/26
• 分類號: G11C16/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

本發明是以下發明專利申請的分案申請：申請號：200680042655.9，申請日：2006年11月13日，發明名稱：閃存設備和方法。

技術領域

本發明涉及閃存設備領域。更具體地說，本發明涉及在閃存設備內使用高速緩存讀取操作。

背景技術

閃存設備已經已知很多年了。現有技術中已知的標準閃存設備在存儲器陣列中存儲數據，成組排列，稱為頁面和/或模塊。

現有技術中已知的NAND閃存設備的實例是Micron?Technologies公司的設備NO.MT29F2G08AABWP。該設備的數據頁（下文縮寫為DS）被合并在本文中用于說明的所有目的。

當閃存設備所連接的主機（例如閃存所連接的計算機、控制器或其他類似設備）和閃存設備交換數據時，通常在一次操作內，將一個完整的數據頁面從稱作頁面緩沖器的內部緩沖器（或寄存器）寫入存儲器陣列內或同時把數據頁面從存儲器陣列中讀出到頁面緩沖器。

當主機發送一個請求以指示閃存設備讀取一頁數據時，該頁數據從存儲器陣列被傳輸到頁面緩沖器。主機被允許發出一個請求，指示閃存設備僅當該頁數據被完全讀入頁面緩沖器之后才啟動一個新操作。

主機和閃存設備之間的數據交換所需時間包括主機緩沖器以及緩沖器存儲器陣列之間的傳輸周期。隨著現有閃存設備的數據頁面大小的增加，主機緩沖器之間的傳輸時間也增加了，并變得可以和緩沖器存儲器陣列傳輸時間相比較。

例如，在現有技術中已知的具有2K字節數據頁面的NAND閃存設備中，主機緩沖器傳輸時間通常是每頁50－100微秒，而緩沖器存儲器陣列讀取時間是每頁20－50微秒，緩沖器存儲器陣列頁面編程（寫）時間是每頁200－800微秒。

因此，為了增加系統的整體吞吐量，一些閃存設備包括一個附加的數據緩沖器－高速緩存緩沖器－用于在主機和該高速緩存緩沖器之間以及在頁面緩沖器和存儲器陣列之間同時進行數據傳輸。

當閃存設備內采用了高速緩存緩沖器時，數據頁面從存儲器陣列被讀入頁面緩沖器，然后立即傳輸到高速緩存緩沖器，因此“釋放”了頁面緩沖器，用于從存儲器陣列接收下一頁數據。換句話說，即使在前一頁數據完全從緩存緩沖器中讀出之前，主機被允許向閃存設備發送一個請求，從存儲器陣列中讀取下一頁數據。

因此，采用高速緩存緩沖器進行頁面讀取操作同時減小了傳輸延遲時間，增加了系統的整體吞吐量。

使用高速緩存緩沖器的讀取操作被稱作“高速緩存讀取”或“用高速緩存讀取”或“高速緩存模式頁面讀取”（完全取決于特定閃存設備經營商）。讀取操作響應于由主機觸發的特殊命令。

實際上，閃存設備用于讀取被順序寫入閃存設備的大量數據。例如包括幾千字節數據的文件系統簇，其總是由操作系統作為一個“塊（chunk）”寫入閃存設備和從中讀出。其他實例包括信息，由多媒體源（例如視頻、音頻記錄系統）進行“流”傳輸，或者數碼相機所拍攝的圖像。

在這些情況下，可能需要從閃存設備讀取下一頁數據，即存儲在存儲器陣列內的物理連續的數據頁面。現有技術中已知的閃存設備假定使用高速緩存緩沖器進行頁面讀取操作。例如，如果當前讀取操作從存儲器陣列的地址N讀取一頁數據，隨后接下來的高速緩存讀取操作總是從存儲器陣列的地址N+1獲取一個數據頁面。

但是，存在“下一個連續頁面”不再有效的可能性。其中一種情況是一種應用程序，其中需要以“反向”順序讀取數據頁面，即例如執行LIFO（后入先出）過程。在以下系統內可能需要執行該應用程序：該系統記錄隨著時間發生的不同類型的事件，并且有時可能需要查閱最近記錄的特定類型的事件。在這樣的系統內，使用最后記錄（例如數據頁面）的地址來快速讀取“之前”的數據頁面可能是非常有利的。

現有的用于高速緩存讀取操作的閃存設備不能夠解決所述需求。換句話說，現有技術中已知的包括一個高速緩存緩沖器的閃存設備不能夠提供“反向”順序（即頁面地址是遞減的）的數據頁面讀取。為了讀取“前一個”數據頁面，現有的方法簡單地應用了“規則的”（不經過高速緩存的）頁面讀取操作，沒有使用高速緩存緩沖器。

但是，與規則的高速緩存讀取操作相比，應用“規則的”頁面讀取操作會降低系統的整體吞吐量。

發明內容

因此，本發明的一個主要目的是通過引入一種閃存設備克服現有技術中的缺陷，其被配置為允許對前一頁數據進行高速緩存讀取操作。本發明的閃存設備還被配置為允許對任意地址執行高速緩存讀取操作。