固態(tài)硬盤的寫入方法
【專利摘要】一種固態(tài)硬盤的寫入方法，在處理固態(tài)硬盤內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求時，檢查寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址都在健康狀態(tài)，在快閃轉(zhuǎn)換層登錄寫入數(shù)據(jù)的邏輯位對照目的地的實體地址，將儲存在來源地的寫入數(shù)據(jù)，直接寫入至目的地的實體地址，以加速寫入速度。
【專利說明】
固態(tài)硬盤的寫入方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種固態(tài)硬盤，尤其關(guān)于固態(tài)硬盤在寫入數(shù)據(jù)時，處理固態(tài)硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)移轉(zhuǎn)的寫入方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)硬盤(Solid State Drive，簡稱SSD)是將與非門閃存數(shù)組(NAND FlashMemory Array)整合成為單一的儲存裝置，由于固態(tài)硬盤利用半導體變換電壓記憶的特性，傳輸數(shù)據(jù)非常地快速，且體積輕薄短小，已成為大量信息儲存的消費主流產(chǎn)品。
[0003]如圖1所示，為先前技術(shù)固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)寫入流程。先前技術(shù)固態(tài)硬盤寫入數(shù)據(jù)的需求，主要有二個來源，一是主機要求寫入數(shù)據(jù)，另一需求來源來自固態(tài)硬盤的內(nèi)部。當主機要求寫入的數(shù)據(jù)時(請參步驟Pl)會將寫入數(shù)據(jù)暫存在固態(tài)硬盤的動態(tài)隨機內(nèi)存(Dynamic Random Access Memory，簡稱DRAM)中(步驟P2)，再利用固態(tài)硬盤的錯誤校正編碼器(Error Correct Code Encoder,簡稱ECC編碼器)，對暫存的寫入數(shù)據(jù)進行編碼，加入ECC的編碼數(shù)據(jù)(步驟P3)，以便寫入數(shù)據(jù)在儲存后再被讀取時，借由ECC的編碼數(shù)據(jù)自動校正部分讀取訊號失誤的數(shù)據(jù)，達到確保正確讀取寫入數(shù)據(jù)的目的。然后將ECC編碼后的寫入數(shù)據(jù)，寫入固態(tài)硬盤中的閃存(步驟P4)。
[0004]對于來自固態(tài)硬盤內(nèi)部的寫入數(shù)據(jù)需求(步驟P5)，因固態(tài)硬盤內(nèi)閃存的每個記憶單元(Memory Cell)有使用次數(shù)的壽命限制，超過抹除、寫入的限制次數(shù)，將造成記憶單元失效。因此固態(tài)硬盤本身需要進行磨耗平衡(Wear Leveling)，將已寫入的數(shù)據(jù)重新搬移至抹寫次數(shù)較少的記憶區(qū)，平均抹寫次數(shù)，以增加固態(tài)硬盤整體的使用壽命。此外，閃存包含多個實體區(qū)塊(Block)，實體區(qū)塊內(nèi)含復數(shù)個實體頁(Page)作為數(shù)據(jù)儲存的單位，但抹除數(shù)據(jù)時需以實體區(qū)塊為單位。因此閃存對更新后廢棄的實體頁，無法立即抹除，而是利用邏輯-實體對照的快閃轉(zhuǎn)換層(Flash Transmit Layer，簡稱FTL)登錄為廢棄實體頁，等待固態(tài)硬盤自動執(zhí)行搜集垃圾區(qū)塊程序時，將實體區(qū)塊中少數(shù)有效的實體頁，先搬移至其它實體區(qū)塊，再抹除廢棄實體區(qū)塊中儲存的數(shù)據(jù)，以回收實體區(qū)塊再利用。
[0005]固態(tài)硬盤執(zhí)行磨耗平衡或搜集垃圾區(qū)塊程序等內(nèi)部寫入需求時，首先固態(tài)硬盤讀取各閃存需要搬移的數(shù)據(jù)(步驟P6)，經(jīng)由錯誤校正編碼器譯碼成原寫入數(shù)據(jù)(步驟P7)，暫存在固態(tài)硬盤的動態(tài)隨機內(nèi)存中(步驟P2)，重新設(shè)定搬移位置后，再利用錯誤校正編碼器進行編碼，加入ECC的編碼數(shù)據(jù)(步驟P3)，最后重新寫入固態(tài)硬盤中的閃存(步驟P4)。
[0006]然而，先前技術(shù)的動態(tài)隨機內(nèi)存通常一邊要接收從主機來的寫入數(shù)據(jù)，一邊要接受固態(tài)硬盤內(nèi)部搬移所讀取的數(shù)據(jù)，另一邊又要處理閃存寫入數(shù)據(jù)的需求，常常造成數(shù)據(jù)存取不及，導致固態(tài)硬盤寫入數(shù)據(jù)的延遲。此外，在寫入數(shù)據(jù)時，除將主機寫入數(shù)據(jù)暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存外，固態(tài)硬盤也將讀取的內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)暫時存在動態(tài)隨機內(nèi)存，以致極度使用動態(tài)隨機內(nèi)存，極易造成動態(tài)隨機內(nèi)存容量不足，最后影響固態(tài)硬盤整體的存取效能。因此，固態(tài)硬盤在數(shù)據(jù)的寫入方法上，仍有問題亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的提供一種固態(tài)硬盤的寫入方法，借由判斷固態(tài)硬盤內(nèi)部需搬移數(shù)據(jù)的來源地及搬移目的地的閃存的健康性，在健康的狀態(tài)，進行固態(tài)硬盤內(nèi)部搬移，以加速數(shù)據(jù)的寫入速度。
[0008]本發(fā)明的另一目的提供一種固態(tài)硬盤的寫入方法，利用固態(tài)硬盤進行內(nèi)部搬移時，不經(jīng)動態(tài)隨機內(nèi)存及編譯碼處理的直接搬移，減少使用動態(tài)隨機內(nèi)存及固態(tài)硬盤的作業(yè)，以提尚整體的存取效能。
[0009]為了達到前述發(fā)明的目的，本發(fā)明固態(tài)硬盤的寫入方法，在處理固態(tài)硬盤內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求時，由固態(tài)硬盤根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層規(guī)劃寫入數(shù)據(jù)的目的地，并根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層登錄的健康性的管理信息，檢查寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址都在健康狀態(tài)，在快閃轉(zhuǎn)換層登錄寫入數(shù)據(jù)的邏輯位對照目的地的實體地址，將儲存在來源地的寫入數(shù)據(jù)，直接寫入至目的地的實體地址。
[0010]本發(fā)明固態(tài)硬盤的寫入方法，檢查寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址有一不健康，讀取來源地儲存的寫入數(shù)據(jù)，譯碼寫入數(shù)據(jù)形成具有邏輯地址的原寫入數(shù)據(jù)，暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存，再重新編碼暫存的原寫入數(shù)據(jù)，固態(tài)硬盤重新規(guī)劃儲存目的地的實體地址，并在快閃轉(zhuǎn)換層登錄原寫入數(shù)據(jù)的邏輯位對照搬移目的地的實體地址，然后寫入固態(tài)硬盤中閃存的實體地址。
【附圖說明】
[0011]圖1為先前技術(shù)固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)寫入的流程圖。
[0012]圖2為本發(fā)明固態(tài)硬盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0013]圖3為本發(fā)明固態(tài)硬盤對主機需求寫入數(shù)據(jù)的示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明固態(tài)硬盤對內(nèi)部需求寫入數(shù)據(jù)的示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明固態(tài)硬盤無法進行內(nèi)部寫入的示意圖。
[0016]圖6為本發(fā)明固態(tài)硬盤的寫入方法的流程圖。
[0017]符號說明
[0018]20固態(tài)硬盤
[0019]21控制器
[0020]22動態(tài)隨機內(nèi)存
[0021]23錯誤校正編碼器
[0022]24閃存
[0023]25快閃轉(zhuǎn)換層
[0024]26實體頁
[0025]27毀壞實體頁
[0026]30主機
【具體實施方式】
[0027]有關(guān)本發(fā)明為達成上述目的，所采用之技術(shù)手段及其功效，現(xiàn)舉較佳實施例，并配合附圖加以說明如下。
[0028]請同時參閱圖2、圖3及圖4，圖2為本發(fā)明固態(tài)硬盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，圖3為本發(fā)明固態(tài)硬盤對主機需求寫入數(shù)據(jù)的示意圖，圖4為本發(fā)明固態(tài)硬盤對內(nèi)部需求寫入數(shù)據(jù)的示意圖。圖2中本發(fā)明使用熟知的固態(tài)硬盤系統(tǒng)，固態(tài)硬盤系統(tǒng)包含固態(tài)硬盤(SSD) 20連接主機30，主機30發(fā)送存取固態(tài)硬盤20的數(shù)據(jù)，固態(tài)硬盤20作為主機30的主要數(shù)據(jù)儲存裝置，設(shè)控制器21控制收發(fā)主機30的數(shù)據(jù)，暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存(DRAM) 22，另設(shè)有錯誤校正(ECC)編碼器23，對暫存的數(shù)據(jù)進行ECC編碼或譯碼，以確保正確讀寫儲存的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的固態(tài)硬盤20內(nèi)含復數(shù)個閃存(FLASH) 24，借由控制器21分配儲存的數(shù)據(jù)至各閃存24，并利用快閃轉(zhuǎn)換層(FTL) 25記錄寫入數(shù)據(jù)的邏輯地址與儲存在各閃存24的實體地址的對照表，以利存取數(shù)據(jù)。
[0029]如圖3所示，本發(fā)明固態(tài)硬盤20對主機30寫入數(shù)據(jù)的需求時，固態(tài)硬盤20利用控制器21接收主機30具有邏輯地址的寫入數(shù)據(jù)，例如LOOl至L006，暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存22，并控制錯誤校正編碼器23對暫存的寫入數(shù)據(jù)進行編碼，由固態(tài)硬盤20的控制器21，根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層25記錄各閃存24的空或健康的實體頁26，且依據(jù)磨耗平衡等原則規(guī)劃各編碼寫入數(shù)據(jù)的儲存實體頁26，并將寫入數(shù)據(jù)的邏輯地址及編碼后儲存實體頁26的實體地址登錄在快閃轉(zhuǎn)換層25，最后由控制器21，避開如圖3中灰色所示毀壞的實體頁27，將各編碼寫入數(shù)據(jù)平均寫入規(guī)劃的各閃存24的實體頁26。例如暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存22的寫入數(shù)據(jù)L005，如虛線指引線，避開閃存FLASHO的實體區(qū)塊R)B1中毀壞的實體頁F0B1002，另儲存在健康的實體頁F0B1003。
[0030]相反地，當主機30指令讀取固態(tài)硬盤20儲存的需要邏輯地址LOOl至L006的數(shù)據(jù)時，由固態(tài)硬盤20的控制器21，根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層25記錄需要數(shù)據(jù)的邏輯地址對照實體地址，讀取對照實體地址的實體頁26的數(shù)據(jù)，經(jīng)由錯誤校正編碼器23將儲存的編碼寫入數(shù)據(jù)，譯碼為原寫入數(shù)據(jù)，例如LOOl至L006，暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存22備用。在讀取儲存數(shù)據(jù)過程中，錯誤校正編碼器23依據(jù)各實體頁26譯碼的錯誤率等，評估實體頁26的健康性，并將不健康的實體頁26登錄在快閃轉(zhuǎn)換層25，記錄為毀壞的實體頁27，因此快閃轉(zhuǎn)換層25除了包含固態(tài)硬盤20儲存數(shù)據(jù)的邏輯地址對照實體地址的管理及磨耗平衡等管理信息夕卜，也包含實體區(qū)塊的實體頁26健康性的管理信息。
[0031]圖4中，本發(fā)明固態(tài)硬盤20對內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求時，例如固態(tài)硬盤20需搬移閃存FLASHl中實體區(qū)塊B2的實體頁P003儲存數(shù)據(jù)，由固態(tài)硬盤20的控制器21，根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層25規(guī)劃搬移數(shù)據(jù)目的地實體頁F0B2P004，再根據(jù)登錄的實體區(qū)塊健康性的管理信息，先判斷搬移數(shù)據(jù)來源地的實體頁F1B2P003的健康性，如果來源地的實體頁F1B2P003對儲存數(shù)據(jù)能維持讀寫良好狀態(tài)，則評估來源地的實體頁F1B2P003為健康，否則為不健康。同樣根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層25登錄的實體區(qū)塊健康性的管理信息，判斷搬移數(shù)據(jù)目的地的實體頁F0B2P004的健康性。如果判斷搬移數(shù)據(jù)的來源地與目的地的實體頁均屬健康，則將來源地實體頁F1B2P003儲存的編碼數(shù)據(jù)，不經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存22及編譯碼的處理，由固態(tài)硬盤20的控制器31控制，在快閃轉(zhuǎn)換層25登錄搬移位置，直接寫入至目的地的實體頁F0B2P004，保持數(shù)據(jù)編碼的完整下，完成內(nèi)部的數(shù)據(jù)搬移。該直接寫入可將來源地實體頁F1B2P003映像至目的地的實體頁R)B2P004。
[0032]如圖5所示，為本發(fā)明固態(tài)硬盤無法進行內(nèi)部寫入的示意圖。本發(fā)明固態(tài)硬盤對內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求時，根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層25登錄的實體區(qū)塊健康性的管理信息，如果判斷搬移數(shù)據(jù)的來源地或目的地的實體頁其中有一個不健康，因讀或?qū)懓嵋茢?shù)據(jù)時容易造成失誤，將導致?lián)p毀儲存的數(shù)據(jù)。例如判斷搬移數(shù)據(jù)的目的地的實體頁F0B2P004不健康，如圖5中虛線所示，不能將來源地實體頁F1B2P003直接至目的地的實體頁F0B2P004，需讀取來源地儲存的寫入數(shù)據(jù)，經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存及編譯碼的處理，再重新寫入固態(tài)硬盤的閃存24。
[0033]因此無法直接寫入時，將讀取搬移數(shù)據(jù)來源地實體頁F1B2P003儲存的編碼數(shù)據(jù)，如圖5中實線所示，由快閃轉(zhuǎn)換層25取得邏輯地址，經(jīng)過錯誤校正編碼器譯碼成例如L007的原寫入數(shù)據(jù)，并暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存22。再由錯誤校正編碼器重新編碼，由控制器重新規(guī)劃儲存目的地的實體頁F0B12P004，并在快閃轉(zhuǎn)換層25登錄邏輯地址對搬移的實體地址，重新寫入閃存24。
[0034]如圖6所示，為本發(fā)明固態(tài)硬盤寫入方法的流程圖。本發(fā)明固態(tài)硬盤的寫入方法詳細步驟說明如下:首先在步驟SI，開始處理固態(tài)硬盤內(nèi)部需求寫入數(shù)據(jù)時，在步驟S2，根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層登錄的實體區(qū)塊健康性的管理信息，檢查需求寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址是否都健康？如果需求寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址有一不健康，步驟S3讀取來源地儲存的編碼寫入數(shù)據(jù)，步驟S4譯碼編碼寫入數(shù)據(jù)形成具有邏輯地址的原寫入數(shù)據(jù)，步驟S5將原寫入數(shù)據(jù)暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存，步驟S6再重新編碼暫存的原寫入數(shù)據(jù)，由固態(tài)硬盤重新規(guī)劃儲存目的地的實體地址，在步驟S7，在快閃轉(zhuǎn)換層登錄原寫入數(shù)據(jù)邏輯地址對照搬移目的地的實體地址，然后在步驟S8寫入閃存的實體地址。
[0035]在步驟S2檢查需求寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址的健康性時，如果需求寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址都健康，則直接進入步驟S7，在快閃轉(zhuǎn)換層登錄寫入數(shù)據(jù)的邏輯地址對照搬移目的地的實體地址，接著在步驟S8將來源地儲存的編碼寫入數(shù)據(jù)，不經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存及編譯碼等處理，直接寫入至目的地的實體地址。
[0036]由以上的說明，本發(fā)明固態(tài)硬盤的寫入方法，對固態(tài)硬盤內(nèi)部搬移數(shù)據(jù)的需求，就可借由檢查搬移數(shù)據(jù)的來源地及目的地的閃存都在健康的狀態(tài)，直接進行固態(tài)硬盤內(nèi)部搬移，不僅可達到加速數(shù)據(jù)的寫入速度的目的，且不經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存及編譯碼等處理，可減少固態(tài)硬盤作業(yè)及使用動態(tài)隨機內(nèi)存的容量，達到提高整體存取效能的目的。
[0037]以上所述者，僅為用以方便說明本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明的范圍不限于這些較佳實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，都屬本發(fā)明申請的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種固態(tài)硬盤的寫入方法，其步驟包含: 處理固態(tài)硬盤內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求； 檢查該寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址都健康； 在快閃轉(zhuǎn)換層登錄該寫入數(shù)據(jù)的邏輯位對照該目的地的實體地址； 將儲存在該來源地的寫入數(shù)據(jù)，直接寫入至該目的地的實體地址。2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中處理內(nèi)部寫入數(shù)據(jù)的需求時，由固態(tài)硬盤根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層規(guī)劃寫入數(shù)據(jù)的目的地。3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該直接寫入在固態(tài)硬盤內(nèi)部進行，不經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存及編譯碼的處理。4.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該直接寫入為將來源地實體地址映像至目的地的實體地址。5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該來源地及目的地的實體地址根據(jù)快閃轉(zhuǎn)換層登錄的健康性的管理信息進行檢查的健康性。6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該檢查該寫入數(shù)據(jù)的來源地及目的地的實體地址有一不健康，讀取來源地儲存的寫入數(shù)據(jù)，經(jīng)過暫存動態(tài)隨機內(nèi)存，重新寫入固態(tài)硬盤的閃存。7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中讀取來源地儲存的寫入數(shù)據(jù)，經(jīng)譯碼寫入數(shù)據(jù)形成具有邏輯地址的原寫入數(shù)據(jù)，暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存。8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該暫存在動態(tài)隨機內(nèi)存的原寫入數(shù)據(jù)，由固態(tài)硬盤重新規(guī)劃儲存目的地的實體地址。9.如權(quán)利要求8所述的固態(tài)硬盤的寫入方法，其中該固態(tài)硬盤在快閃轉(zhuǎn)換層登錄原寫入數(shù)據(jù)的邏輯位對照搬移目的地的實體地址，然后寫入閃存的實體地址。
【文檔編號】G06F12/02GK105843746SQ201510013853
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月12日
【發(fā)明人】林政儀, 游英凱, 陳仕偉, 蕭亦隆
【申請人】廣明光電股份有限公司