數(shù)據(jù)儲存裝置以及快閃存儲器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種數(shù)據(jù)儲存裝置以及快閃存儲器控制方法。在所揭露的數(shù)據(jù)儲存裝置中，主緩沖區(qū)塊自快閃存儲器的多個區(qū)塊中選出，用以緩沖儲存主機(jī)下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)。若該主緩沖區(qū)塊滿載，則控制器以分開的多個更新子區(qū)間為該主緩沖區(qū)塊更新一邏輯-物理地址映射表?？刂破骺衫迷摱鄠€分開的更新子區(qū)間之間回應(yīng)主機(jī)下達(dá)的指令。如此一來，主機(jī)下達(dá)的指令將被即時回應(yīng)，不受緩沖區(qū)塊耗時的完整映射表更新拖累。
【專利說明】數(shù)據(jù)儲存裝置以及快閃存儲器控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種數(shù)據(jù)儲存裝置，特別有關(guān)于快閃存儲器控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]快閃存儲器為常用的非揮發(fā)性存儲器，是經(jīng)電性方式抹除以及程序化。以與非門快閃存儲器(NAND FLASH)為例，主要用來實(shí)現(xiàn)存儲卡(memory card)、通用序列總線閃存裝置(USB FLASH device)、固態(tài)硬盤(SSD)、嵌入式快閃存儲器模塊(eMMC)…等產(chǎn)品。
[0003]快閃存儲器可耦接一主機(jī)作為一數(shù)據(jù)儲存媒體。因此，主機(jī)與快閃存儲器之間需要建立一邏輯-物理地址映射表。該邏輯-物理地址映射表的維護(hù)是本【技術(shù)領(lǐng)域】一項(xiàng)重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)據(jù)儲存裝置以及一種快閃存儲器控制方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式所實(shí)現(xiàn)的一數(shù)據(jù)儲存裝置包括一快閃存儲器以及一控制器。該快閃存儲器用于供應(yīng)儲存空間，劃分為多個區(qū)塊。各區(qū)塊包括多個頁。該控制器根據(jù)一主機(jī)下達(dá)的指令操作該快閃存儲器。若一主緩沖區(qū)塊滿載，該控制器以分開的多個更新子區(qū)間為該主緩沖區(qū)塊更新一邏輯-物理地址映射表。該主緩沖區(qū)塊自該快閃存儲器的這些區(qū)塊選出，用以對該主機(jī)所下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)作緩沖儲存在這些分開的更新子區(qū)間之間，該控制器更回應(yīng)主機(jī)指令。如此一來，主機(jī)下達(dá)的指令將被即時回應(yīng)，不受緩沖區(qū)塊耗時的完整映射表更新拖累。
[0006]根據(jù)本發(fā)明另外一種實(shí)施方式所揭露的快閃存儲器控制方法包括以下步驟:以一快閃存儲器提供儲存空間，其中劃分為多個區(qū)塊，且各區(qū)塊包括多個頁；根據(jù)一主機(jī)下達(dá)的指令操作該快閃存儲器；當(dāng)一主緩沖區(qū)塊滿載時，以分開的多個更新子區(qū)間為該主緩沖區(qū)塊更新一邏輯-物理地址映射表，該主緩沖區(qū)塊自該快閃存儲器的多個區(qū)塊選出，用以對主機(jī)所下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)作緩沖儲存。這些分開的更新子區(qū)間之間是規(guī)劃來回復(fù)主機(jī)指令。如此一來，主機(jī)下達(dá)的指令將被即時回應(yīng)，不受緩沖區(qū)塊耗時的完整映射表更新拖延。
[0007]本發(fā)明一種實(shí)施方式更自該快閃存儲器的這些區(qū)塊中選出副緩沖區(qū)塊，以緩沖儲存主機(jī)于上述這些分開的更新子區(qū)間之間所下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)。如此一來，主機(jī)所下達(dá)的寫入指令被即時回應(yīng)，不受主緩沖區(qū)塊耗時的完整映射表更新拖延。
[0008]在一種實(shí)施方式中，整個主緩沖區(qū)塊的邏輯-物理地址映射關(guān)系在這些分開的更新子區(qū)塊中是分“段”作更新(segment by segment)。
[0009]在本發(fā)明另一種實(shí)施方式中，整個主緩沖區(qū)塊的邏輯-物理地址映射關(guān)系在這些分開的更新子區(qū)塊中是依照邏輯地址分“群組”作更新(group by group)。
[0010]下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖示，詳細(xì)說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為方塊圖，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式圖解一數(shù)據(jù)儲存裝置100 ；
[0012]圖2為流程圖，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式圖解邏輯-物理地址映射表的更新程序;
[0013]第3為時序圖，描述整個緩沖區(qū)塊的邏輯-物理地址映射關(guān)系于分開的多個更新子區(qū)間302、304、306、308 與 310 更新；
[0014]圖4圖解整個緩沖區(qū)塊的邏輯-物理地址映射關(guān)系如何分“段”更新；
[0015]圖5A根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式圖解一快閃存儲器所記錄的一邏輯-物理地址映射表H2F，其中儲存多頁的內(nèi)容，包括H2F_for_Groupl、H2F_for_Group2…等，各頁對應(yīng)一“群組”的邏輯地址；以及
[0016]圖5B圖解一整個緩沖區(qū)塊的邏輯-物理地址映射關(guān)系如何分“群組”作更新。
[0017]【附圖標(biāo)記說明】
[0018]100?數(shù)據(jù)儲存裝置；
[0019]102?快閃存儲器；
[0020]104?控制器；
[0021]106 ?主機(jī)；
[0022]108?隨機(jī)存取存儲器；
[0023]302、304、306、308 與 310 ?更新子區(qū)間；
[0024]322,324與326?主機(jī)指令回應(yīng)區(qū)間；
[0025]BB_Master?主緩沖區(qū)塊；
[0026]BB_Slave?副緩沖區(qū)塊；
[0027]Data_Blks ?數(shù)據(jù)區(qū)塊；
[0028]F2H?物理-邏輯地址映射表；
[0029]F2H_M?主緩沖區(qū)塊BB_Master的物理-邏輯地址映射表；
[0030]F2H_S?副緩沖區(qū)塊BB_Slave的物理-邏輯地址映射表；
[0031]Ρ2Η_5θ8Ρ..Ρ2Η_5θ8Ν?第一…第Ν段連續(xù)物理頁的物理-邏輯地址映射信息；
[0032]F2H_PL...F2H_P1?物理頁P(yáng)L...P1的物理-邏輯地址映射信息；
[0033]GroupA、GroupB、GroupC?以邏輯地址劃分的三個不同群組；
[0034]H2F?邏輯-物理地址映射表；
[0035]H2F_for_Groupl…H2F_for_GroupP?群組1…群組P的邏輯地址的邏輯-物理地址映射信息的儲存頁；
[0036]PP..P1 ?物理頁；
[0037]Pagel …PageN*M ?物理頁；
[0038]Phy_Blk?物理區(qū)塊編號；
[0039]Phy_Page?物理頁編號；
[0040]S202…S216 ?步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0041]以下敘述列舉本發(fā)明的多種實(shí)施例。以下敘述介紹本發(fā)明的基本概念，且并非意圖限制本
【發(fā)明內(nèi)容】
。實(shí)際發(fā)明范圍應(yīng)依照權(quán)利要求書界定之。
[0042]關(guān)于根據(jù)一主機(jī)所下達(dá)的指令操作的一快閃存儲器，需建立該主機(jī)與快閃存儲器之間的一邏輯-物理地址映射表。該邏輯-物理地址映射表應(yīng)當(dāng)更新入該快閃存儲器，以避免掉電遺失。
[0043]圖1根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式以方塊圖圖解一數(shù)據(jù)儲存裝置100。該數(shù)據(jù)儲存裝置100包括一快閃存儲器102以及一控制器104。該控制器104根據(jù)一主機(jī)106下達(dá)的指令操作該快閃存儲器102。該快閃存儲器102負(fù)責(zé)提供儲存空間，劃分為多個區(qū)塊(blocks)。各區(qū)塊包括多個頁(pages)。抹除操作須施行在整個區(qū)塊上。一區(qū)塊需整個空間一起抹除。
[0044]本發(fā)明一種實(shí)施方式是將兩個區(qū)塊分別配置作主緩沖區(qū)塊BB_Master以及副緩沖區(qū)塊BB_Slave。若主緩沖區(qū)塊BB_Master尚未滿載，則經(jīng)由控制器104，主機(jī)106下達(dá)的寫入資交由該主緩沖區(qū)塊BB_Master作緩沖儲存。若主緩沖區(qū)塊BB_Master滿載，則控制器104對應(yīng)該主緩沖區(qū)塊BB_Master以分開的多個更新子區(qū)間更新一邏輯-物理地址映射表H2F。于這些更新子區(qū)間之間，控制器104回應(yīng)主機(jī)106所下達(dá)的指令。如此一來，主機(jī)106所下達(dá)的指令是遭即時回應(yīng)，不受緩沖區(qū)塊耗時的完整映射表更新而拖累。
[0045]參閱圖1所示的實(shí)施方式，在這些更新子區(qū)間之間，控制器104是以一副緩沖區(qū)塊BB_Slave緩沖儲存主機(jī)106所下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)。如此一來，主機(jī)106下達(dá)的寫入指令是即時被回應(yīng)，不受緩沖區(qū)塊BB_Master耗時的完整映射表更新拖累。
[0046]于圖1，數(shù)據(jù)儲存裝置100更包括一隨機(jī)存取存儲器108，用以即時儲存該快閃存儲器102與該主機(jī)106之間的一物理-邏輯地址映射表F2H。邏輯-物理地址映射表H2F的更新是基于該隨機(jī)存取存儲器108上以該物理-邏輯地址映射表F2H所維護(hù)的即時映射信息。如圖所示，主緩沖區(qū)塊BB_Master的物理-邏輯地址映射關(guān)系呈映射表F2H_M動態(tài)地更新于隨機(jī)存取存儲器108，且副緩沖區(qū)塊BB_Slave的物理-邏輯地址映射關(guān)系呈映射表F2H_S動態(tài)地更新于隨機(jī)存取存儲器108。若主緩沖區(qū)塊BB_Master滿載，則邏輯-物理地址映射表H2F是基于映射表F2H_M所記錄的即時信息作更新。此外，關(guān)于主緩沖區(qū)塊BB_Master這些更新子區(qū)間之間所發(fā)生的寫入操作，物理-邏輯地址映射表F2H_S是動態(tài)地根據(jù)副緩沖區(qū)塊BB_Slave所緩沖儲存的寫入數(shù)據(jù)作更新。待該主緩沖區(qū)塊BB_Master這些更新子區(qū)間結(jié)束，控制器104可將該主緩沖區(qū)塊BB_Master歸納為快閃存儲器102的數(shù)據(jù)區(qū)塊Data_Blks之一，且將副緩沖區(qū)塊BB_Slave改作主緩沖區(qū)塊使用，并另外自閑置區(qū)塊選出新的副緩沖區(qū)塊。
[0047]圖2為流程圖，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式圖解邏輯-物理地址映射表H2F的更新程序。以下參考圖1所示元件作討論。
[0048]關(guān)于主緩沖區(qū)塊BB_Master未滿載時主機(jī)106所下達(dá)的寫入指令，程序進(jìn)行步驟S202回應(yīng)之，將數(shù)據(jù)寫入主緩沖區(qū)塊BB_Master。步驟S204負(fù)責(zé)檢查步驟S202后主緩沖區(qū)塊BB_Master是否滿載。若步驟S204判定主緩沖區(qū)塊BB_Master已滿載，即可開始針對該主緩沖區(qū)塊BB_Master更新邏輯-物理地址映射表H2F。特別是，邏輯-物理地址映射表H2F關(guān)于主緩沖區(qū)塊BB_Master的更新是以分開的多個更新子區(qū)間執(zhí)行，乃基于映射表F2H_M上的即時物理-邏輯地址映射信息。步驟S206執(zhí)行的是單一個更新子區(qū)間。步驟S208負(fù)責(zé)判斷是否最末的更新子區(qū)間已被執(zhí)行。若最末的更新子區(qū)間尚未執(zhí)行，步驟S210將監(jiān)控主機(jī)106是否下達(dá)任何指令。若主機(jī)106沒有下達(dá)新指令，程序再次執(zhí)行步驟S206，執(zhí)行另一個更新子區(qū)間。若主機(jī)106發(fā)出其他寫入指令，程序進(jìn)行步驟S212，將數(shù)據(jù)寫入副緩沖區(qū)BB_Slave。倘若主機(jī)106下達(dá)的指令非寫入指令，程序進(jìn)行步驟S214，令控制器104回應(yīng)主機(jī)指令。下一個更新子區(qū)間是安排在步驟S212以及S214之后，借由步驟S206執(zhí)行。如此一來,主機(jī)106下達(dá)的指令是被即時回應(yīng)，不受主緩沖區(qū)塊BB_Master耗時的完整映射表更新拖累。
[0049]特別是，若步驟S208判定主緩沖區(qū)塊BB_Master的所有更新子區(qū)間已經(jīng)執(zhí)行完畢，程序進(jìn)行步驟S216，將主緩沖區(qū)塊BB_Master歸納成數(shù)據(jù)區(qū)塊Data_Blks之一，改以副緩沖區(qū)塊BB_Slave作主緩沖區(qū)塊，并選擇閑置區(qū)塊遞補(bǔ)副緩沖區(qū)塊的功用。主、副緩沖區(qū)塊的設(shè)計使得快閃存儲器102的操作更流暢。
[0050]圖3為時序圖，圖解主緩沖區(qū)塊BB_Master的邏輯-物理地址映射關(guān)系如何以分開的多個更新子區(qū)間302、304、306、308以及310執(zhí)行。特別是，主機(jī)指令是在時間區(qū)間322、324與326夾雜于這些更新子區(qū)間302、304、306、308以及310之間執(zhí)行，而非延滯到整個緩沖區(qū)塊BB_Master的完整映射表更新后方執(zhí)行
[0051 ] 每個更新子區(qū)間所更新的數(shù)據(jù)量可由使用者設(shè)定。
[0052]圖4圖解整個主緩沖區(qū)塊BB_Master的邏輯-物理地址映射關(guān)系如何分段更新(segment by segment)。各段包括M個連續(xù)物理地址。M為數(shù)量。各段的即時物理-邏輯地址映射信息是以映射表F2H_Segl、F2H_Seg2…F2H_SegN記錄，由隨機(jī)存取存儲器108的映射表F2H_M維護(hù)。邏輯-物理地址映射表H2F的不同更新子區(qū)塊是分別參考這些映射表F2H_Segl、F2H_Seg2…F2H_SegN執(zhí)行。在這些更新子區(qū)塊之間，主機(jī)指令可被回應(yīng)。例如，若映射表H2F已經(jīng)基于映射表F2H_Segl更新、但尚未基于映射表F2H_Seg2更新，此時間點(diǎn)即可被用來回應(yīng)主機(jī)指令。
[0053]在本發(fā)明另外一種實(shí)施方式中，整個主緩沖區(qū)塊BB_Master的邏輯-物理地址關(guān)系乃借這些更新子區(qū)間分群組(group by group)更新。群組劃分乃基于邏輯地址。
[0054]圖5A根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式圖解一邏輯-物理地址映射表H2F如何記錄在快閃存儲器中。其中基于邏輯地址實(shí)現(xiàn)群組劃分。邏輯-物理地址映射表H2F是以多頁的空間H2F_for_Groupl、H2F_for_Group2直至H2F_for_GroupP作儲存。邏輯-物理地址映射表H2F各頁劃分為X個欄位，儲存X個邏輯地址的物理地址信息。X為數(shù)量。參閱圖5A所示實(shí)施方式，各邏輯地址的邏輯-物理地址映射信息長4字節(jié)(4B)，包括物理區(qū)塊編號Phy_Blk以及物理頁編號Phy_Page。在一種實(shí)施方式中，因?yàn)楦黜摽臻g為16千字節(jié)(16KB)，故16KB/4B=4K,數(shù)量X為4千(4K)。共用同一頁的空間記錄邏輯-物理地址映射信息的4K個邏輯地址視為同一群組，可具有連續(xù)的邏輯地址。頁空間H2F_for_Groupl儲存有4K個不同邏輯地址的物理地址信息，這些4K個邏輯地址屬于第一群組。頁空間H2F_f0r_Gr0Up2儲存有4K個不同邏輯地址的物理地址信息，這些4K個邏輯地址屬于第二群組。以此類推，頁空間H2F_for_GroupP儲存有4K個不同邏輯地址的物理地址信息，這些4K個邏輯地址屬于第P群組。
[0055]圖5B圖解整個主緩沖區(qū)塊BB_Master的邏輯-物理地址映射關(guān)系如何根據(jù)邏輯地址分群組作更新。在一種實(shí)施方式中，頁P(yáng)1、P3與Pl所儲存的頁數(shù)據(jù)的邏輯地址是屬群組GroupA,頁P(yáng)2與P6所儲存的頁數(shù)據(jù)的邏輯地址是屬另一群組GroupB,頁P(yáng)4與P5所儲存的頁數(shù)據(jù)的邏輯地址是屬另一群組GroupC。這些物理頁ΡΡ..Ρ1的物理-邏輯地址映射信息是記錄呈映射表Ρ2Η_ΡΡ..Ρ2Η_Ρ1，由隨機(jī)存取存儲器108的映射表F2H_M維持。映射表F2H_P1、F2H_P3以及F2H_P1對應(yīng)群組GroupA。映射表F2H_P2以及F2H_P6對應(yīng)群組GroupB。映射表F2H_P4以及F2H_P5對應(yīng)群組GroupC。邏輯-物理地址映射表H2F是以分開的更新子區(qū)間作更新。在第一個更新子區(qū)間，映射表H2F是基于群組GroupA所相關(guān)的映射表F2H_P1、F2H_P3以及F2H_P1更新。在第二個更新子區(qū)間，映射表H2F是基于群組GroupB所相關(guān)的映射表F2H_P2以及F2H_P6更新。在第三個更新子區(qū)間，映射表H2F是基于群組GroupC所相關(guān)的映射表F2H_P4以及F2H_P5更新。不同群組的更新之間即可回應(yīng)主機(jī)指令。另有一種實(shí)施方式是在各更新子區(qū)間更新多個群組的邏輯一物理地址映射關(guān)系。
[0056]在其他實(shí)施方式中，控制器104可包括一運(yùn)算單元以及一只讀存儲器(ROM)。只讀存儲器儲存有只讀程序碼(ROM codes)。只讀程序碼可基于所揭露技術(shù)編碼，由該運(yùn)算單元執(zhí)行。所揭露的映射表H2F更新技術(shù)，因而，可以固件(firmware)方式實(shí)現(xiàn)。此外，快閃存儲器任何控制方法只要涉及所揭露的映射表H2F更新技術(shù)即涉及本發(fā)明范圍。
[0057]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)儲存裝置，包括: 一快閃存儲器，提供儲存空間，其中，上述儲存空間劃分為多個區(qū)塊且各區(qū)塊包括多個頁；以及 一控制器，根據(jù)一主機(jī)下達(dá)的指令操作該快閃存儲器，其中: 當(dāng)一主緩沖區(qū)塊滿載時，該控制器為該主緩沖區(qū)塊以分開的多個更新子區(qū)間更新一邏輯-物理地址映射表，該主緩沖區(qū)塊選自該快閃存儲器的該多個區(qū)塊；且該控制器更于該多個更新子區(qū)間之間回應(yīng)主機(jī)指令。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其特征在于: 該控制器更自該快閃存儲器該多個區(qū)塊選出一副緩沖區(qū)塊；且 該控制器更于該多個更新子區(qū)間之間以該副緩沖區(qū)塊緩沖儲存該主機(jī)下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其特征在于: 該控制器是在單一個上述更新子區(qū)間中更新該主緩沖區(qū)塊Μ個連續(xù)物理頁的邏輯-物理地址映射關(guān)系，Μ為數(shù)量。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其特征在于: 該控制器是在單一個上述更新子區(qū)間中更新Ρ群組的邏輯地址的邏輯-物理地址映射關(guān)系; Ρ為數(shù)量；且 同一群組的邏輯地址是共用一物理頁儲存邏輯-物理地址映射關(guān)系。
5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)儲存裝置，其特征在于: 在該主緩沖區(qū)塊該多個更新子區(qū)間結(jié)束后，該控制器將該主緩沖區(qū)塊歸納為該快閃存儲器的數(shù)據(jù)區(qū)塊之一，且改以該副緩沖區(qū)塊作為主緩沖區(qū)塊，并自該快閃存儲器的閑置區(qū)塊選出替代的副緩沖區(qū)塊。
6.—種快閃存儲器控制方法，包括: 以一快閃存儲器提供儲存空間，其中，上述儲存空間劃分為多個區(qū)塊，且各區(qū)塊包括多個頁； 根據(jù)一主機(jī)下達(dá)的指令操作該快閃存儲器；以及 當(dāng)一主緩沖區(qū)塊滿載時，針對該主緩沖區(qū)塊以分開的多個更新子區(qū)間更新一邏輯-物理地址映射表，該主緩沖區(qū)塊選自該快閃存儲器的該多個區(qū)塊； 其中，該多個更新子區(qū)間之間更回應(yīng)主機(jī)指令。
7.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲器控制方法，其特征在于，更包括: 自該快閃存儲器該多個區(qū)塊選出一副緩沖區(qū)塊，于該多個更新子區(qū)間之間以該副緩沖區(qū)塊緩沖儲存該主機(jī)下達(dá)的寫入數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲器控制方法，其特征在于: 單一個上述更新子區(qū)間中所更新的是該主緩沖區(qū)塊Μ個連續(xù)物理頁的邏輯-物理地址映射關(guān)系；且Μ為數(shù)量。
9.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲器控制方法，其特征在于: 在單一個上述更新子區(qū)間中所更新的是Ρ群組的邏輯地址的邏輯-物理地址映射關(guān)系; P為數(shù)量；且 同一群組的邏輯地址是共用一物理頁儲存邏輯-物理地址映射關(guān)系。
10.如權(quán)利要求7所述的快閃存儲器控制方法，其特征在于: 在該主緩沖區(qū)塊該多個更新子區(qū)間結(jié)束后，該主緩沖區(qū)塊歸納為該快閃存儲器的數(shù)據(jù)區(qū)塊之一，且該副緩沖區(qū)塊改作主緩沖區(qū)塊使用，而替代的副緩沖區(qū)塊則選自該快閃存儲器的閑置區(qū)塊。
【文檔編號】G06F12/02GK104423894SQ201310629399
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】鄭張鎧 申請人:慧榮科技股份有限公司