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CN111061424A - 数据存储装置及数据存储装置的操作方法 - Google Patents

数据存储装置及数据存储装置的操作方法 Download PDF

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CN111061424A
CN111061424A CN201910628802.XA CN201910628802A CN111061424A CN 111061424 A CN111061424 A CN 111061424A CN 201910628802 A CN201910628802 A CN 201910628802A CN 111061424 A CN111061424 A CN 111061424A
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CN
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data
data storage
memory device
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storage device
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姜寭美
边谕俊
金秉俊
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SK Hynix Inc
Original Assignee
SK Hynix Inc
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Abstract

本发明提供一种数据存储装置，该数据存储装置可以包括：非易失性存储器装置，包括具有不同耐用性的第一数据存储区域和第二数据存储区域，非易失性存储器装置被配置成对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行擦除操作、写入操作和读取操作中的一种或多种；以及控制器，被配置成确定是否发生存储在第二数据存储区域中的第二数据被改变的更新事件，并且基于更新事件确定结果来控制非易失性存储器装置将第二数据传送至第一数据存储区域。

Description

数据存储装置及数据存储装置的操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月16日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2018-0123378的韩国申请的优先权，该韩国申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明的各个实施例总体涉及一种电子装置。特别地，实施例涉及一种包括控制器和非暂时性机器可读存储介质的电子装置。
背景技术
存储器系统可以被配置成响应于来自外部装置的写入请求，存储从外部装置提供的数据。并且，存储器系统可以被配置成响应于来自外部装置的读取请求，将存储的数据提供至外部装置。作为能够处理数据的电子装置的外部装置可以包括计算机、数码相机或移动电话。存储器系统可以被设置在外部装置中或者可以是联接至外部装置的单独组件。
使用存储器装置的存储器系统因为不具有机械驱动部件而提供诸如以下的优点：优异的稳定性和耐用性、高信息访问速度和低功耗。具有这些优点的存储器系统包括通用串行总线(USB)存储器装置、具有各种接口的存储卡、通用闪存(UFS)装置和固态驱动器(SSD)。
发明内容
各个实施例涉及一种用于有效延长存储器装置的寿命的损耗均衡技术。
在实施例中，一种数据存储装置可以包括：非易失性存储器装置，包括具有不同耐用性的第一数据存储区域和第二数据存储区域，非易失性存储器装置被配置成对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行擦除操作、写入操作和读取操作中的一种或多种；以及控制器，被配置成确定存储在第一数据存储区域中的第一数据是否是冷数据，并且基于冷数据确定结果来控制非易失性存储器装置将第一数据传送至第二数据存储区域。
在实施例中，一种数据存储装置可以包括：非易失性存储器装置，包括具有不同耐用性的第一数据存储区域和第二数据存储区域，并且被配置成对第一数据存储区域和第二数据存储区域执行擦除操作、写入操作和读取操作中的一种或多种；以及控制器，被配置成确定是否发生存储在第二数据存储区域中的第二数据被改变的更新事件，并且基于更新事件确定结果来控制非易失性存储器装置将第二数据传送至第一数据存储区域。
在实施例中，一种数据存储装置的操作方法可以包括下列步骤：确定第一数据是否是冷数据，第一数据是存储在非易失性存储器装置中包括的第一数据存储区域中的数据；基于冷数据确定结果来判定是否传送第一数据；以及基于第一数据传送判定结果，控制非易失性存储器装置将第一数据传送至第二数据存储区域，第二数据存储区域包括在非易失性存储器装置中并且与第一数据存储区域具有不同的耐用性。
在实施例中，一种数据存储装置的操作方法可以包括下列步骤：确定是否发生针对第二数据的更新事件，第二数据是存储在非易失性存储器装置中包括的第二数据存储区域中的数据；基于更新事件确定结果来判定是否传送第二数据；以及基于第二数据传送判定结果，控制非易失性存储器装置将第二数据传送至第一数据存储区域，第一数据存储区域包括在非易失性存储器装置中并且与第二数据存储区域具有不同的耐用性。
在实施例中，一种数据存储装置包括：非易失性存储器装置，包括分别存储第一数据和第二数据的第一数据存储区域和第二数据存储区域；以及控制器，控制非易失性存储器装置以：当第二数据被更新时，将第二数据移动至第一数据存储区域中；将最初未存储在数据存储装置中的外部提供的数据存储至第二数据存储区域中；以及当第一数据变成冷数据时，将第一数据移动至第二数据存储区域中。
附图说明
图1示出根据实施例的数据存储装置10的配置。
图2示出诸如图1的存储器。
图3是示出根据实施例的非易失性存储器装置中包括的数据存储区域的示图。
图4是示出根据实施例的闪存转换层(FTL)的损耗均衡管理器的示图。
图5是示出根据实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图6是示出根据另一实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图7是示出根据又一实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图8示出根据实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统。
图9示出诸如图8的控制器的配置。
图10示出根据实施例的包括数据存储装置的数据处理系统。
图11示出根据实施例的包括数据存储装置的数据处理系统。
图12示出根据实施例的包括数据存储装置的网络系统。
图13是示出根据实施例的数据存储装置中包括的非易失性存储器装置的框图。
具体实施方式
下面参照附图通过各个实施例描述数据存储装置及数据存储装置的操作方法。在整个说明书中，对“实施例”、“另一实施例”等的参考不一定仅针对一个实施例，并且对任意这种短语的不同参考不一定针对相同的实施例。
将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文使用以描述各个元件，但是这些元件不受这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，以下描述的第一元件也可以被称为第二元件或第三元件。
将进一步理解的是，当元件被称为“连接至”或“联接至”另一元件时，该元件可以直接在另一元件上、直接连接至或直接联接至另一元件，或者可以存在一个或多个中间元件。另外，还将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，该元件可以是两个元件之间仅有的元件，或者也可以存在一个或多个中间元件。除非另有声明或上下文另有说明，否则无论是直接还是间接连接/联接，两个元件之间的通信可以是有线的或无线的。
除非上下文另有清楚地说明，否则如本文使用的，单数形式也可以包括复数形式，反之亦然。除非另有说明或上下文清楚地指向单数形式，否则如本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”通常应被解释为表示“一个或多个”。
将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包括有”、“包含”和“包含有”时，说明所陈述元件的存在，并不排除一个或多个其它元件的存在或添加。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和全部组合。
图1示出根据实施例的数据存储装置10的配置。
参照图1，数据存储装置10可以存储可以由诸如下列的主机装置20访问的数据：移动电话、MP3播放器、膝上型计算机、台式计算机、游戏机、TV或车载信息娱乐系统。数据存储装置10也可以被称为存储器系统。
根据联接至主机装置20的接口方案，数据存储装置10可以被配置为各种类型的存储装置中的任意一种。例如，数据存储装置10可以被配置为下列中的任意一种：固态驱动器(SSD)，诸如嵌入式多媒体卡(eMMC)、RS-MMC或微型MMC的MMC，诸如迷你安全数字(SD)或微型SD的SD卡，通用串行总线(USB)存储装置，通用闪存(UFS)装置，个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡型存储装置，外围组件互连(PCI)卡型存储装置，PCI高速(PCI-E)卡型存储装置，紧凑型闪存(CF)卡，智能媒体卡和记忆棒。
数据存储装置10可以被制造为诸如下列的各种类型的封装中的任意一种：堆叠式封装(POP)、系统级封装(SIP)、片上系统(SOC)、多芯片封装(MCP)、板上芯片(COB)封装、晶圆级制造封装(WFP)和晶圆级堆叠封装(WSP)。
数据存储装置10可以包括非易失性存储器装置100和控制器200。
非易失性存储器装置100可以作为数据存储装置10的存储介质而操作。根据存储器单元，非易失性存储器装置100可以被配置为包括下列的各种类型的非易失性存储器装置中的任意一种：NAND闪速存储器装置、NOR闪速存储器装置、使用铁电电容器的铁电随机存取存储器(FRAM)、使用隧道磁阻(TMR)薄膜的磁性RAM(MRAM)、使用硫属化物合金的相变RAM(PRAM)以及使用过渡金属氧化物的电阻式RAM(ReRAM)。
图1示出数据存储装置10包括一个非易失性存储器装置100。然而，这仅是示例；数据存储装置10可以包括多个非易失性存储器装置。本公开可以同样适用于包括多个非易失性存储器装置的数据存储装置10。
非易失性存储器装置100可以包括存储器单元阵列(未示出)，该存储器单元阵列具有布置在多个位线(未示出)和多个字线(未示出)之间的各个交叉点处的多个存储器单元。存储器单元阵列可以包括多个存储块，并且每个存储块可以包括多个页面。
例如，存储器单元阵列的每个存储器单元可以是能够存储1位数据的单层单元(SLC)或能够存储2位或更多位数据的多层单元(MLC)。MLC可以存储2位数据、3位数据、4位数据等。通常，用于存储2位数据的存储器单元可以被称为MLC，用于存储3位数据的存储器单元可以被称为三层单元(TLC)，并且用于存储4位数据的存储器单元可以被称为四层单元(QLC)。然而，此处为了方便描述，用于存储2位数据的存储器单元、用于存储3位数据的存储器单元和用于存储4位数据的存储器单元可以被统称为MLC。
存储器单元阵列110可以包括SLC和MLC中的一种或多种。此外，存储器单元阵列110可以包括具有二维水平结构的存储器单元或具有三维垂直结构的存储器单元。
控制器200可以通过驱动被加载至存储器230的固件或软件来控制数据存储装置10的全部操作。控制器200可以解码并驱动诸如固件或软件的基于代码的指令或算法。控制器200可以硬件或硬件和软件的组合来实施。
控制器200可以包括主机接口210、处理器220、存储器230和存储器接口240。虽然未在图1中示出，但是控制器200可以进一步包括错误校正码(ECC)引擎，该ECC引擎通过对从主机装置提供的写入数据执行ECC编码来生成奇偶校验数据，并且使用奇偶校验数据对从非易失性存储器装置100读取的读取数据执行ECC解码。
主机接口210可以响应于主机装置20的协议接口连接主机装置20和数据存储装置10。例如，主机接口210可以通过下列协议中的任意一种与主机装置20通信：USB(通用串行总线)、UFS(通用闪存)、MMC(多媒体卡)、PATA(并行高级技术附件)、SATA(串行高级技术附件)、SCSI(小型计算机系统接口)、SAS(串列SCSI)、PCI(外围组件互连)和PCI-E(PCI高速)。
处理器220可以包括微控制单元(MCU)和/或中央处理单元(CPU)。处理器220可以处理从主机装置20传送的请求。为了处理从主机装置20传送的请求，处理器220可以驱动被加载至存储器230的基于代码的指令或算法，即固件，并且控制非易失性存储器装置100以及诸如主机接口210、存储器230和存储器接口240的内部功能块。
处理器220可以基于从主机装置20传送的请求来生成用于控制非易失性存储器装置100的操作的控制信号，并且通过存储器接口240将生成的控制信号提供至非易失性存储器装置100。
存储器230可以被配置为诸如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)的随机存取存储器。存储器230可以存储由处理器220驱动的固件。此外，存储器230可以存储驱动固件所需的数据，例如元数据。也就是说，存储器230可以作为处理器220的工作存储器而操作。
存储器230可以包括数据缓冲器，该数据缓冲器用于临时存储从主机装置20待传送至非易失性存储器装置100的写入数据，或者从非易失性存储器装置100待传送至主机装置20的读取数据。也就是说，存储器230可以作为缓冲存储器而操作。
存储器接口240可以在处理器220的控制下控制非易失性存储器装置100。存储器接口240可以被称为存储器控制器。存储器接口240可以将控制信号提供至非易失性存储器装置100。控制信号可以包括用于控制非易失性存储器装置100的命令、地址和操作控制信号。存储器接口240可以将存储在数据缓冲器中的数据提供至非易失性存储器装置100或者将从非易失性存储器装置100传送的数据存储在数据缓冲器中。
图2示出图1的存储器。
参照图2，根据实施例的存储器230可以包括存储闪存转换层(FTL)的第一区域R1和用作命令队列CMDQ的第二区域R2，该命令队列CMDQ用于使与从主机装置20提供的请求对应的命令排队。虽然未示出，但是存储器230可以进一步包括用于各种其它用途的区域，诸如如本领域中已知的用作临时存储写入数据的写入数据缓冲器的区域、用作临时存储读取数据的读取数据缓冲器的区域、以及用作高速缓存映射数据的映射高速缓存缓冲器的区域。
存储器230可以包括用于存储系统数据或元数据的区域，该区域未被示出。工作负载模式信息(WLPI)可以存储在存储器230中用于存储系统数据或元数据的区域中。
当非易失性存储器装置100被配置为闪速存储器装置时，处理器220可以控制非易失性存储器装置100的操作，并且驱动可以是软件的FTL，以提供与主机装置20的装置兼容性。当驱动FTL时，数据存储装置10可以被主机装置20识别为诸如硬盘的通用数据存储装置并且用作诸如硬盘的通用数据存储装置。
存储在存储器230的第一区域R1中的FTL可以包括用于执行各种功能的模块和驱动各个模块所需的元数据。FTL可以存储在非易失性存储器装置100的系统区域(未示出)中。当数据存储装置10被通电时，FTL可以从非易失性存储器装置100的系统区域被读取并被加载至存储器230的第一区域R1。
图3是示出根据实施例的非易失性存储器装置100中包括的数据存储区域的示图。
参照图3，非易失性存储器装置100可以包括多个管芯310a和310b，多个管芯310a和310b共用联接至控制器200的通道(CH)，每个管芯可以包括多个平面312a和312b，多个平面312a和312b共用联接至通道的通路311，并且每个平面可以包括多个页面。页面可以表示用于读取或写入数据的最小存储单位。此外，被集体擦除的多个页面可以被称为块，并且作为一个块进行管理的多个块可以被称为超级块。
非易失性存储器装置可以包括具有不同耐用性的多个数据存储区域，不同耐用性表示不同的寿命或总操作时间。换言之，每个数据存储区域在其寿命期间可以适应(accommodate)一定次数的用于写入数据的写入操作和/或一定次数的用于擦除存储的数据的擦除操作，上述写入操作的次数和擦除操作的次数中的一个或两个可以与其它区域的次数不同。此外，数据存储区域可以表示管芯、平面、超级块、块、页面或其它存储单元。
通过示例的方式，在非易失性存储器装置100包括分别具有不同耐用性的第一管芯312a和第二管芯312b的背景下描述本实施例。而且，第一管芯表示第一数据存储区域，并且第二管芯表示第二数据存储区域。
图4是示出根据实施例的FTL的损耗均衡管理器的示图。
参照图4，损耗均衡管理器可以包括目标数据确定模块410、冷数据确定模块420、更新事件确定模块430、数据传送判定模块440和控制信号生成模块450。
目标数据确定模块410可以确定待由数据存储装置10处理的数据(目标数据)是否存储在数据存储装置10中。
在实施例中，目标数据确定模块410可以确定目标数据是否存储在数据存储装置10内，并且如果确定目标数据存储在数据存储装置10内，则目标数据确定模块410可以确定目标数据存储在数据存储装置10内的什么地方，也就是说，目标数据是存储在第一数据存储区域中(在这种情况下，该数据被称为第一数据)还是存储在第二数据存储区域中(在这种情况下，该数据被称为第二数据)。然而，如下面进一步说明的，当进行该确定时，第一数据和第二数据中的一个或两个可以从其驻留的数据存储区域被传送至另一数据存储区域。
在实施例中，目标数据确定模块410可以确定目标数据未存储在数据存储装置10中(在这种情况下，目标数据被称为第三数据)。虽然第三数据最初未存储在数据存储装置10中，但是第三数据可以稍后存储在数据存储装置10中。
如果第一数据或第三数据存储在第二数据存储区域中，则当稍后处理相应数据时，目标数据确定模块410可以确定存储的数据是第二数据。如果第二数据存储在第一数据存储区域中，则当稍后处理相应数据时，目标数据确定模块410可以确定存储的数据是第一数据。
冷数据确定模块420可以确定目标数据是冷数据还是热数据。具体地，冷数据确定模块420可以确定第一数据至第三数据中的一个或多个是对应于冷数据还是对应于热数据。
在实施例中，冷数据确定模块420可以基于访问计数(例如，写入计数或读取计数)来确定目标数据是冷数据还是热数据。具体地，当目标数据的访问计数大于或等于第一计数(例如，1000)时，冷数据确定模块420可以确定目标数据是热数据。此外，当目标数据的访问计数大于或等于第二计数(例如，300)但是小于第一计数时，冷数据确定模块420可以确定目标数据是冷数据。第一计数和第二计数可以由制造商或用户根据非易失性存储器装置100的耐用性或非易失性存储器装置100的使用目的可变地设置。
在实施例中，冷数据确定模块420可以确定存储在多个数据存储区域中的一部分中的数据是冷数据还是热数据。具体地，冷数据确定模块420可以确定仅存储在第一数据存储区域和第二数据存储区域中的任意一个中的数据是冷数据还是热数据。此外，冷数据确定模块420可以确定存储在比其它数据存储区域具有更低或更高耐用性的数据存储区域中的数据是冷数据还是热数据。
冷数据确定模块420可以确定第三数据是冷数据。也就是说，损耗均衡管理器最初将第三数据视为冷数据，将第三数据存储在第一数据存储区域或第二数据存储区域中，然后考虑到存储的第三数据的访问计数，将存储的第三数据作为冷数据或热数据进行处理。
更新事件确定模块430可以确定是否发生针对目标数据的更新事件。具体地，更新事件确定模块430可以确定是否发生重写事件，该重写事件表示存储在非易失性存储器装置100中的数据被改变并且需要将被改变的数据存储在非易失性存储器装置100中。此外，当如NAND闪速存储器装置中不可能重写现有数据时，更新事件可以表示现有数据被改变并且需要存储被改变的数据。
在实施例中，更新事件确定模块430可以确定是否发生针对存储在多个数据存储区域中的一个或多个中的数据的更新事件。例如，更新事件确定模块430可以确定是否发生针对第二数据的更新事件，该第二数据存储在第二数据存储区域中。
数据传送判定模块440可以判定是否传送目标数据。具体地，数据传送判定模块440可以判定是否将数据从数据存储区域中的任意一个传送至另一数据存储区域。此外，数据传送判定模块440可以判定多个数据存储区域之中存储最初未存储在非易失性存储器装置100中的第三数据的数据存储区域。在NAND闪速存储器装置等的情况下，数据传送可以表示现有数据在数据存储区域内无效并且利用现有数据对另一数据存储区域执行写入操作。
在实施例中，数据传送判定模块440可以判定是否将第一数据从第一数据存储区域传送至第二数据存储区域。例如，当确定第一数据是冷数据时，数据传送判定模块440可以判定将第一数据传送至第二数据存储区域。当确定第一数据是热数据时，数据传送判定模块440可以判定不将第一数据传送至第二数据存储区域。
在实施例中，数据传送判定模块440可以判定是否将第二数据传送至第一数据存储区域。例如，当确定已经发生针对第二数据的更新事件时，数据传送判定模块440可以判定将第二数据传送至第一数据存储区域。当确定未发生针对第二数据的更新事件时，数据传送判定模块440可以判定不将第二数据传送至第一数据存储区域。
控制信号生成模块450可以基于数据传送判定结果来生成用于控制非易失性存储器装置100的控制信号。具体地，当判定传送第一数据时，控制信号生成模块450可以生成用于将第一数据存储在第二数据存储区域中的第一控制信号。非易失性存储器装置100可以根据第一控制信号来执行从第一数据存储区域读取第一数据的读取操作以及将读取的第一数据存储在第二数据存储区域中的写入操作。当判定传送第二数据时，控制信号生成模块450可以生成用于将第二数据存储在第一数据存储区域中的第二控制信号。非易失性存储器装置100可以根据第二控制信号来执行从第二数据存储区域读取第二数据的读取操作以及将读取的第二数据存储在第一数据存储区域中的写入操作。
关于最初未存储在非易失性存储器装置100中的第三数据，控制信号生成模块450可以生成用于将第三数据存储在多个数据存储区域中的任意一个中的控制信号。具体地，控制信号生成模块450可以生成用于将第三数据存储在第二数据存储区域中的第三控制信号。非易失性存储器装置100可以根据第三控制信号来执行将第三数据存储在第二数据存储区域中的写入操作。
图4示出损耗均衡管理器作为FTL的部分功能。然而，这仅是示例；损耗均衡管理器可以被配置为诸如电路的单独硬件。
图5是示出根据实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图5中所示的方法在由图1中所示的数据存储装置10执行该方法的背景下进行描述。然而，该方法可以由数据存储装置10的任意合适组件来执行。
参照图5，在步骤S510中，数据存储装置10可以确定目标数据是否是冷数据。具体地，数据存储装置10可以基于目标数据的访问计数来确定目标数据是冷数据还是热数据。
在实施例中，数据存储装置10可以确定存储在多个数据存储区域中的一个或多个中的数据是冷数据还是热数据。例如，数据存储装置10可以确定存储在第一数据存储区域中的第一数据是冷数据还是热数据。
在步骤S520中，数据存储装置10可以判定是否传送在步骤S510中确定是热数据或冷数据的目标数据。具体地，基于步骤S510的确定结果，数据存储装置10可以判定是否将存储在多个数据存储区域中的任意一个中的目标数据传送至另一数据存储区域。
在实施例中，数据存储装置10可以判定传送在步骤S510中确定是冷数据的目标数据(也就是说，步骤S520中为“是”)。例如，当在步骤S510中，确定存储在第一数据存储区域中的第一数据是冷数据时，在步骤S520中，数据存储装置10可以判定将第一数据传送至第二数据存储区域。
在实施例中，当在步骤S510中，确定目标数据是热数据时，数据存储装置10可以判定不传送目标数据(也就是说，步骤S520中为“否”)。例如，当在步骤S510中，确定第一数据是热数据时，在步骤S520中，数据存储装置10可以判定不将第一数据传送至第二数据存储区域。
当目标数据是第一数据并且确定是冷数据时，在步骤S530中，数据存储装置10可以控制非易失性存储器装置100将目标数据存储在第二数据存储区域中。
上述步骤中的一个或多个可以在数据存储装置10处理主机装置的命令或执行垃圾收集的操作的同时执行，或者在数据存储装置10的操作之前或之后执行。此外，上述步骤中的一个或多个可以在主机装置空闲时执行，或者作为后台操作执行。
图6是示出根据另一实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图6中所示的方法在由图1中所示的数据存储装置10执行该方法的背景下进行描述。然而，该方法可以由数据存储装置10的任意合适组件来执行。
参照图6，在步骤S610中，数据存储装置10可以检查是否发生更新事件。具体地，数据存储装置10可以检查是否发生重写事件，该重写事件表示目标数据被改变并且需要存储被改变的数据。
在实施例中，数据存储装置10可以确定是否发生针对存储在多个数据存储区域中的一个或多个中的数据的更新事件。例如，数据存储装置10可以确定是否发生针对存储在第二数据存储区域中的第二数据的更新事件。
在步骤S620中，数据存储装置10可以判定是否传送作为目标数据的第二数据。具体地，基于步骤S610的结果，数据存储装置10可以判定是否将目标数据从多个数据存储区域中的任意一个传送至另一数据存储区域。
在实施例中，数据存储装置10可以判定是否传送确定已经发生更新事件的目标数据。例如，当确定已经发生针对存储在第二数据存储区域中的第二数据的更新事件时，数据存储装置10可以判定将第二数据传送至第一数据存储区域(也就是说，步骤S620中为“是”)。
在实施例中，数据存储装置10可以判定不传送确定未发生更新事件的目标数据。例如，当确定未发生针对第二数据的更新事件时，数据存储装置10可以判定不将第二数据传送至第一数据存储区域(也就是说，步骤S620中为“否”)。
当目标数据是第二数据并且确定已经发生针对目标数据的更新事件时，在步骤S630中，数据存储装置10可以控制非易失性存储器装置100将目标数据存储在第一数据存储区域中。
上述步骤中的一个或多个可以在数据存储装置10处理主机装置的命令或执行垃圾收集的操作的同时执行，或者在数据存储装置10的操作之前或之后执行。此外，上述步骤中的一个或多个可以在主机装置空闲时执行或者作为后台操作执行。
图7是示出根据又一实施例的损耗均衡管理方法的流程图。
图7中所示的方法在由图1中所示的数据存储装置10执行该方法的背景下进行描述。然而，该方法可以由数据存储装置10的任意合适组件来执行。
参照图7，在步骤S710中，数据存储装置10可以确定目标数据是否是存储在数据存储装置10中的数据。
在实施例中，数据存储装置10可以确定目标数据是存储在第一数据存储区域中的第一数据还是存储在第二数据存储区域中的第二数据。
作为步骤S710的一部分，数据存储装置10还可以确定目标数据是否是最初未存储在数据存储装置10中的第三数据。
当确定目标数据是第一数据时，进程进行至步骤S740；当确定目标数据是第二数据时，进程进行至步骤S720；并且当确定目标数据是第三数据时，进程进行至步骤S750。
在步骤S720中，数据存储装置10可以确定是否发生针对第二数据的更新事件。具体地，数据存储装置10可以检查是否发生针对第二数据的重写事件，该重写事件表示第二数据被改变并且需要存储被改变的第二数据。
在实施例中，数据存储装置10可以确定是否发生针对存储在多个数据存储区域中的一个或多个中的数据的更新事件。例如，数据存储装置10可以确定是否发生针对存储在第一数据存储区域和第二数据存储区域中的第二数据存储区域中的第二数据的更新事件。
数据存储装置10可以判定不传送确定未发生更新事件的目标数据。例如，当确定未发生针对第二数据的更新事件(也就是说，步骤S720中为“否”)时，数据存储装置10可以判定不将第二数据传送至第一数据存储区域。
当发生针对存储在第二数据存储区域中的第二数据的更新事件(也就是说，步骤S720中为“是”)时，在步骤S730中，数据存储装置10可以将第二数据存储在第一数据存储区域中。具体地，数据存储装置10可以判定传送确定已经发生更新事件的第二数据。例如，当确定已经发生针对存储在第二数据存储区域中的第二数据的更新事件时，数据存储装置10可以判定将第二数据传送至第一数据存储区域。
在步骤S740中，数据存储装置10可以基于第一数据的访问计数来确定第一数据是否是冷数据。
在实施例中，数据存储装置10可以确定存储在多个数据存储区域中的一个或多个中的数据是冷数据还是热数据。例如，数据存储装置10可以确定存储在第一数据存储区域中的第一数据是冷数据还是热数据。
数据存储装置10可以判定不传送确定是热数据的目标数据(也就是说，步骤S740中为“否”)。例如，当确定第一数据是热数据时，数据存储装置10可以判定不将第一数据传送至第二数据存储区域。因此，如果在步骤S740中确定第一数据是热数据，则进程结束。
在步骤S750中，数据存储装置10可以将第三数据(也就是说，当在步骤S710中确定目标数据是第三数据时)和确定是“冷数据”的第一数据(也就是说，步骤S740中为“是”)存储在第二数据存储区域中。具体地，基于步骤S710和步骤S740的结果，数据存储装置10可以判定是否将存储在多个数据存储区域中的任意一个中的数据传送至另一数据存储区域。当在步骤S710中确定目标数据是第一数据并且在步骤S740中确定目标数据是冷数据时，数据存储装置10可以控制非易失性存储器装置100将第一数据存储在第二数据存储区域中。
数据存储装置10可以控制非易失性存储器装置100将第三数据存储在第二数据存储区域中。
上述步骤中的一个或多个可以在数据存储装置10处理主机装置的命令或执行垃圾收集的操作的同时执行，或者在数据存储装置10的操作之前或之后执行。此外，上述步骤中的一个或多个可以在主机装置空闲时执行或作为后台操作执行。
图8示出根据实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统2000。数据处理系统2000可以包括主机装置2100和SSD 2200。
SSD 2200可以包括控制器2210、缓冲存储器装置2220、非易失性存储器装置2231至223n、电源2240、信号连接器2250和电源连接器2260。
控制器2210可以控制SSD 2200的全部操作。
缓冲存储器装置2220可以临时存储待被存储在非易失性存储器装置2231至223n中的数据。此外，缓冲存储器装置2220可以临时存储从非易失性存储器装置2231至223n读取的数据。临时存储在缓冲存储器装置2220中的数据可以在控制器2210的控制下被传送至主机装置2100或非易失性存储器装置2231至223n。
非易失性存储器装置2231至223n可以用作SSD 2200的存储介质。非易失性存储器装置2231至223n可以通过多个通道CH1至CHn联接至控制器2210。一个或多个非易失性存储器装置可以联接至一个通道。联接至一个通道的非易失性存储器装置可以联接至相同的信号总线和数据总线。
电源2240可以将通过电源连接器2260输入的电力PWR提供至SSD 2200中。电源2240可以包括辅助电源2241。当发生突然断电时，辅助电源2241可以供应电力以使SSD2200正常终止。辅助电源2241可以包括能够存储电力PWR的大电容器。
控制器2210可以通过信号连接器2250与主机装置2100交换信号SGL。信号SGL可以包括命令、地址和数据。根据主机装置2100和SSD 2200之间的接口方法，信号连接器2250可以被配置为各种类型的连接器中的任意一种。
图9示出图8的控制器的配置。参照图9，控制器2210可以包括主机接口2211、控制组件2212、RAM 2213、ECC组件2214和存储器接口2215。
主机接口2211可以根据主机装置2100的协议来接口连接主机装置2100和SSD2200。例如，主机接口2211可以通过下列协议中的任意一个与主机装置2100通信：安全数字、USB(通用串行总线)、MMC(多媒体卡)、eMMC(嵌入式MMC)、PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)、PATA(并行高级技术附件)、SATA(串行高级技术附件)、SCSI(小型计算机系统接口)、SAS(串列SCSI)、PCI(外围组件互连)、PCI-E(PCI高速)和UFS(通用闪存)。主机接口2211可以执行磁盘仿真功能，该磁盘仿真功能支持主机装置2100将SSD 2200识别为通用数据存储装置，例如硬盘驱动器(HDD)。
控制组件2212可以分析并处理从主机装置2100输入的信号SGL。控制组件2212可以根据用于驱动SSD 2200的固件或软件来控制内部功能块的操作。RAM 2213可以用作用于存储这种固件或软件的工作存储器。
ECC组件2214可以生成待传送至非易失性存储器装置2231至223n的数据的奇偶校验数据。数据和生成的奇偶校验数据可以存储在图8的非易失性存储器装置2231至223n中。ECC组件2214可以基于奇偶校验数据检测从非易失性存储器装置2231至223n读取的数据的错误。如果检测到的错误落在可校正范围内，则ECC组件2214可以校正检测到的错误。
存储器接口2215可以在控制组件2212的控制下将诸如命令和地址的控制信号提供至非易失性存储器装置2231至223n。存储器接口2215可以在控制组件2212的控制下与非易失性存储器装置2231至223n交换数据。例如，存储器接口2215可以将存储在缓冲存储器装置2220中的数据提供至非易失性存储器装置2231至223n，或者将从非易失性存储器装置2231至223n读取的数据提供至缓冲存储器装置2220。
图10示出根据实施例的包括数据存储装置的数据处理系统3000。数据处理系统3000可以包括主机装置3100和数据存储装置3200。
主机装置3100可以被配置为诸如印刷电路板(PCB)的板。虽然未示出，但是主机装置3100可以包括用于执行主机装置3100的功能的内部功能块。
主机装置3100可以包括诸如插座、插槽或连接器的连接端子3110。数据存储装置3200可以安装在连接端子3110上。
数据存储装置3200可以被配置为诸如PCB的板。数据存储装置3200也可以被称为存储器模块或存储卡。数据存储装置3200可以包括控制器3210、缓冲存储器装置3220、非易失性存储器装置3231和3232、电源管理集成电路(PMIC)3240和连接端子3250。
控制器3210可以控制数据存储装置3200的全部操作。控制器3210可以以与图9中所示的控制器2210相同的方式配置。
缓冲存储器装置3220可以临时存储待被存储在非易失性存储器装置3231和3232中的数据。此外，缓冲存储器装置3220可以临时存储从非易失性存储器装置3231和3232读取的数据。临时存储在缓冲存储器装置3220中的数据可以在控制器3210的控制下被传送至主机装置3100或非易失性存储器装置3231和3232。
非易失性存储器装置3231和3232可以用作数据存储装置3200的存储介质。
PMIC 3240可以将通过连接端子3250输入的电力提供至数据存储装置3200中。PMIC 3240可以在控制器3210的控制下管理数据存储装置3200的电力。
连接端子3250可以联接至主机装置3100的连接端子3110。通过连接端子3250，可以在主机装置3100和数据存储装置3200之间传送信号和电力，该信号包括命令、地址和数据。根据主机装置3100和数据存储装置3200之间的接口方法，连接端子3250可以以各种方式配置。连接端子3250可以被设置在数据存储装置3200的任意一侧处或数据存储装置3200的任意一侧上。
图11示出根据实施例的包括数据存储装置的数据处理系统4000。数据处理系统4000可以包括主机装置4100和数据存储装置4200。
主机装置4100可以被配置为诸如PCB的板。虽然未示出，但是主机装置4100可以包括用于执行主机装置的功能的内部功能块。
数据存储装置4200可以被配置为表面安装封装。数据存储装置4200可以通过焊球4250安装在主机装置4100上。数据存储装置4200可以包括控制器4210、缓冲存储器装置4220和非易失性存储器装置4230。
控制器4210可以控制数据存储装置4200的全部操作。控制器4210可以以与图9中所示的控制器2210相同的方式配置。
缓冲存储器装置4220可以临时存储待被存储在非易失性存储器装置4230中的数据。此外，缓冲存储器装置4220可以临时存储从非易失性存储器装置4230读取的数据。临时存储在缓冲存储器装置4220中的数据可以在控制器4210的控制下被传送至主机装置4100或非易失性存储器装置4230。
非易失性存储器装置4230可以用作数据存储装置4200的存储介质。
图12示出根据本发明的实施例的包括数据存储装置的网络系统5000。参照图12，网络系统5000可以包括通过网络5500连接的服务器系统5300和多个客户端系统5410至5430。
服务器系统5300可以响应于多个客户端系统5410至5430的请求来提供数据。例如，服务器系统5300可以存储从多个客户端系统5410至5430提供的数据。再例如，服务器系统5300可以将数据提供至多个客户端系统5410至5430。
服务器系统5300可以包括主机装置5100和数据存储装置5200。数据存储装置5200可以被配置为图1的数据存储装置10、图8的SSD 2200、图10的数据存储装置3200或图11的数据存储装置4200。
图13是示出根据实施例的数据存储装置中包括的非易失性存储器装置100的框图。参照图13，非易失性存储器装置100可以包括存储器单元阵列110、行解码器120、列解码器130、数据读取/写入块140、电压生成器150和控制逻辑160。
存储器单元阵列110可以包括布置在字线WL1至WLm和位线BL1至BLn之间的各个交叉点处的存储器单元MC。
行解码器120可以通过字线WL1至WLm联接至存储器单元阵列110。列解码器120可以在控制逻辑160的控制下操作。行解码器120可以解码从外部装置(未示出)提供的地址。行解码器120可以基于解码结果来选择并驱动字线WL1至WLm。例如，行解码器120可以将从电压生成器150接收的字线电压提供至字线WL1至WLm。
数据读取/写入块140可以通过位线BL1至BLn联接至存储器单元阵列110。数据读取/写入块140可以包括分别与位线BL1至BLn对应的读取/写入电路RW1至RWn。数据读取/写入块140可以在控制逻辑160的控制下操作。数据读取/写入块140可以根据操作模式作为写入驱动器或读出放大器而操作。例如，在写入操作期间，数据读取/写入块140可以作为将从外部装置提供的数据存储在存储器单元阵列110中的写入驱动器而操作。再例如，在读取操作期间，数据读取/写入块140可以作为从存储器单元阵列110读取数据的读出放大器而操作。
列解码器130可以在控制逻辑160的控制下操作。列解码器130可以解码从外部装置提供的地址。列解码器130可以根据解码结果将数据读取/写入块140的、分别与位线BL1至BLn对应的读取/写入电路RW1至RWn联接至数据输入/输出线(或数据输入/输出缓冲器)。
电压生成器150可以生成用于非易失性存储器装置100的内部操作的电压。由电压生成器150生成的电压可以被施加到存储器单元阵列110的存储器单元。例如，在编程操作期间生成的编程电压可以被施加到待执行编程操作的存储器单元的字线。再例如，在擦除操作期间生成的擦除电压可以被施加到待执行擦除操作的存储器单元的阱区。又例如，在读取操作期间生成的读取电压可以被施加到待执行读取操作的存储器单元的字线。
控制逻辑160可以基于从外部装置提供的控制信号来控制非易失性存储器装置100的全部操作。例如，控制逻辑160可以控制非易失性存储器装置100的操作，诸如非易失性存储器装置100的读取操作、写入操作或擦除操作。
根据实施例，可以有效延长存储器装置的寿命。
虽然已经示出并描述了各个实施例，但是本领域技术人员将理解的是，所描述的实施例仅是示例。因此，本发明不限于所描述的实施例。而是，本发明包含落入权利要求书的范围内的所有修改和变型。

Claims (16)

1.一种数据存储装置，包括：
非易失性存储器装置，包括具有不同耐用性的第一数据存储区域和第二数据存储区域，所述非易失性存储器装置对所述第一数据存储区域和所述第二数据存储区域执行擦除操作、写入操作和读取操作中的一种或多种；以及
控制器，确定是否发生存储在所述第二数据存储区域中的第二数据被改变的更新事件，并且基于更新事件确定结果来控制所述非易失性存储器装置将所述第二数据传送至所述第一数据存储区域。
2.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述控制器控制所述非易失性存储器装置将最初未存储在所述非易失性存储器装置中的第三数据存储在所述第二数据存储区域中。
3.根据权利要求2所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步确定存储在所述第一数据存储区域中的第一数据是否是冷数据，并且基于冷数据确定结果来控制所述非易失性存储器装置将所述第一数据传送至所述第二数据存储区域。
4.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述第一数据存储区域比所述第二数据存储区域具有更高的耐用性。
5.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中当确定已经发生所述更新事件时，所述控制器控制所述非易失性存储器装置将所述第二数据传送至所述第一数据存储区域。
6.根据权利要求3所述的数据存储装置，其中当确定所述第一数据是所述冷数据时，所述控制器控制所述非易失性存储器装置将所述第一数据传送至所述第二数据存储区域。
7.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步确定所述非易失性存储器装置中待处理的数据是否对应于第一数据、所述第二数据和第三数据中的任意一个，所述第一数据存储在所述第一数据存储区域中，所述第三数据最初未存储在所述非易失性存储器装置中。
8.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述控制器控制所述非易失性存储器装置在空闲模式或垃圾收集期间执行数据传送。
9.一种数据存储装置的操作方法，所述操作方法包括：
确定是否发生第二数据被改变的更新事件，所述第二数据是存储在非易失性存储器装置中包括的第二数据存储区域中的数据；
基于更新事件确定结果来判定是否传送所述第二数据；以及
基于第二数据传送判定结果，控制所述非易失性存储器装置将所述第二数据传送至第一数据存储区域，所述第一数据存储区域包括在所述非易失性存储器装置中并且与所述第二数据存储区域具有不同的耐用性。
10.根据权利要求9所述的操作方法，进一步包括：
控制所述非易失性存储器装置将第三数据存储在所述第二数据存储区域中，所述第三数据是最初未存储在所述非易失性存储器装置中的数据。
11.根据权利要求10所述的操作方法，进一步包括：
确定第一数据是否是冷数据，所述第一数据是存储在所述非易失性存储器装置中包括的所述第一数据存储区域中的数据；
基于冷数据确定结果来判定是否传送所述第一数据；以及
基于第一数据传送判定结果，控制所述非易失性存储器装置将所述第一数据传送至所述第二数据存储区域。
12.根据权利要求9所述的操作方法，其中所述第一数据存储区域比所述第二数据存储区域具有更高的耐用性。
13.根据权利要求9所述的操作方法，其中判定是否传送所述第二数据包括：
当确定发生所述更新事件时，判定将所述第二数据传送至所述第一数据存储区域。
14.根据权利要求11所述的操作方法，其中判定是否传送所述第一数据包括：
当确定所述第一数据是所述冷数据时，判定将所述第一数据传送至所述第二数据存储区域。
15.根据权利要求9所述的操作方法，进一步包括：
确定所述非易失性存储器装置中待处理的数据是否对应于第一数据、所述第二数据和第三数据中的任意一个，所述第一数据存储在所述第一数据存储区域中，所述第二数据是存储在所述第二数据存储区域中的数据，所述第三数据最初未存储在所述非易失性存储器装置中。
16.根据权利要求9所述的操作方法，其中控制所述非易失性存储器装置包括：
控制所述非易失性存储器装置在空闲模式或垃圾收集期间执行数据传送。
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