[發明專利]固態儲存裝置中用于垃圾搜集動作的區塊分組方法

在審

• 申請號: 201310300066.8
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104298605A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 蘇忠益;李嘉倫
• 申請（專利權）人: 光寶科技股份有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明是有關于一固態儲存裝置，且特別是有關于一種固態儲存裝置中用于垃圾搜集動作的區塊分組方法。

背景技術

眾所周知，固態儲存裝置(Solid?State?Drive，SSD)使用與非門閃存(NAND?flash?memory)為主要儲存元件，而此類的儲存裝置為一種非揮發性(non-volatile)的存儲器元件。也就是說，當資料寫入閃存后，一旦系統電源關閉，資料仍保存在固態儲存裝置中。

請參照圖1，其所繪示為已知固態儲存裝置的示意圖。固態儲存裝置10中包括一控制單元101、一緩存單元103與一閃存105?？刂茊卧?01與閃存105之間利用一內部總線107進行資料的存取，而控制單元101利用一外部總線20與主機(host)12之間進行指令與資料的傳遞。再者，緩存單元103可為隨機存取存儲器，用以暫時儲存讀取資料、寫入資料、或者控制單元101所需的暫存參數；再者，外部總線20可為USB總線、IEEE1394總線或SATA總線等等。

一般來說，閃存中105包括許多區塊(block)，而每個區塊中又包括多個頁(page)。例如，一個區塊中有64頁，而每個頁的容量為4K?bytes。再者，由于閃存105的特性，每次資料寫入時是以頁為寫入單位，而每次擦除(erase)時則是以區塊為擦除單位來進行資料擦除。

由于閃存105中每個頁內的資料是無法任意更新的，因此當閃存105接收到更新資料時，必須將更新資料儲存在新頁(空白頁)內，而原來的舊頁中的原始資料會被設定為無效資料。當整個區塊中的每一頁內都是無效資料時，即可將該區塊擦除進而成為一個空白區塊。

然而，由于閃存105經過長時間的存取之后，幾乎每個區塊中都會包含一些有效資料以及一些無效資料。當區塊中還存在有效資料時，該區塊將無法進行擦除，如此，將會造成太多的無效資料占據閃存105的空間，使得閃存105的可寫入空間變少。因此，一種垃圾搜集動作(garbage?collection)即被提出。而以下的范例是以閃存105中有八個區塊(Block_1-Block_8)，每個區塊中有四個頁(Page_1-Page_4)為例來進行說明，但并不限定于此。

請參照圖2A至圖2F，其所繪示為閃存進行資料更新、搬移及擦除的示意圖?；旧?，固態儲存裝置的架構與圖1相同。

如圖2A所示，假設第一區塊(Block_1)與第二區塊(Block_2)中所有的頁內儲存有Data1-Data8的資料。如圖2B所示，當主機12欲將Data1、Data2、Data4、Data6、Data7的資料更新為Data1’、Data2’、Data4’、Data6’、Data7’時，控制單元101會在閃存中尋找空白頁來儲存更新的資料。例如，將Data1’寫在第四區塊(Block_4)第二頁(page_2)；Data2’寫在第五區塊(Block_5)第三頁(page_3)；Data4’寫在第七區塊(Block_7)第二頁(page_2)；Data6’寫在第六區塊(Block_6)第二頁(page_2)；Data7’寫在第六區塊(Block_6)第三頁(page_3)。之后，原儲存Data1、Data2、Data4、Data6、Data7的資料頁將被視為無效資料(以斜線來表示)。

如圖2C所示，當主機12欲將Data1’、Data2’、Data4’、Data6’、Data7’的資料再更新為Data1”、Data2”、Data4”、Data6”、Data7”時，控制單元101同樣地會在閃存中尋找空白頁來儲存更新的資料。例如，將Data1”寫在第五區塊(Block_5)第二頁(page_2)；Data2”寫在第四區塊(Block_4)第一頁(page_1)；Data4”寫在第六區塊(Block_6)第一頁(page_1)；Data6”寫在第三區塊(Block_3)第二頁(page_2)；Data7”寫在第六區塊(Block_6)第四頁(page_4)。之后，原儲存Data1’、Data2’、Data4’、Data6’、Data7’的資料頁將被視為無效資料(以斜線來表示)。

如圖2D所示，當主機12欲將Data7”的資料再更新為Data7”’時，控制單元101同樣地又會在閃存中尋找空白頁來儲存更新的資料。例如，將Data7”’寫在第四區塊(Block_4)第四頁(page_4)。之后，原儲存Data7”的資料頁將被視為無效資料(以斜線來表示)。