TWI528375B - 快閃記憶體轉接器的控制器及使用該控制器的快閃記憶體儲存裝置 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種轉接器及儲存裝置所使用的控制器領域，且特別是有關於運用快閃記憶體轉接器的控制器及使用該控制器的的快閃記憶體儲存裝置。
快閃記憶體儲存裝置因具有非揮發、可快速存取、可抹除再寫等特性，成為現今極受歡迎及常用的記憶體而適用於各種電子裝置。但由於應用產品領域不斷增加，快閃記憶體的規格也不斷推陳出新，例如增加資料線的數量以提升每筆資料的傳遞量與速度，或是對於資料的錯誤檢查及修正的標準也越來越提高。
然而，用來存取快閃記憶體裝置的電子產品卻不一定隨著快閃記憶體的更新頻率而變便設計，造成有部分電子產品與新式的快閃記憶體裝置無法相容，或無法使快閃記憶體裝置發揮其應有的存取效能，致使使用者無法順利以電子裝置控制對快閃記憶體裝置進行資料的存取。
本發明實施例提供一種快閃記憶體轉接器的控制器，用以轉接一主機端裝置及一快閃記憶體儲存裝置，該控制器包括：第一介面單元、第二介面單元、控制單元及暫存單元。第一介面單元用以連接主機端裝置上相對應的裝置連接單元，第二介面單元用以連接快閃記憶體儲存裝置上相對應的記憶體連接單元。控制單元耦接第一介面單元及
第二介面單元、接收主機端裝置產生的存取指令，並據以透過第二介面單元對快閃記憶體儲存裝置讀取或寫入資料。暫存單元耦接控制單元，用以暫存從快閃記憶體儲存裝置讀取或將寫入快閃記憶體儲存裝置的資料。其中，控制單元對暫存單元中的資料進行處理，以將處理後的資料根據存取指令而傳送到主機端裝置或寫入快閃記憶體儲存裝置。
除此之外，本發明實施例還提供一種使用該控制器的快閃記憶體儲存裝置，用以供一主機端裝置存取資料，包括快閃記憶體單元與快閃記憶體轉接器的控制器。快閃記憶體轉接器的控制器耦接快閃記憶體單元，並包括第一介面單元、第二介面單元、控制單元及暫存單元。第一介面單元用以連該主機端裝置上相對應的裝置連接單元，第二介面單元連接快閃記憶體單元。控制單元耦接第一介面單元及第二介面單元、接收主機端裝置產生的存取指令，並據以透過第二介面單元對快閃記憶體單元讀取或寫入資料。暫存單元耦接控制單元，用以暫存從快閃記憶體單元讀取或將寫入快閃記憶體單元的資料。其中，控制單元對暫存單元中的資料進行處理，以將處理後的資料根據存取指令而傳送到主機端裝置或寫入快閃記憶體單元。
綜上所述，本發明實施例所提供的快閃記憶體轉接器的控制器可供主機端裝置存取快人記憶體單元的資料。藉此，主機端裝置不需做任何變更，即可透過由控制單元控制的控制器而與各種新規格的快閃詼憶體儲存裝置進行資料的讀寫。
〔第一實施例〕
請參照圖1，圖1繪示了本發明的一種快閃記憶體轉接器的控制器實施例的方塊圖。所述的快閃記憶體轉接器的控制器10用以連接電子裝置20及快閃記憶體儲存裝置30。電子裝置20透過快閃記憶體轉接器的控制器10而存取快閃記憶體儲存裝置30之資料。
快閃記憶體轉接器的控制器10至少可包括第一介面單元100、第二介面單元102、控制單元104及暫存單元106。第一介面單元100、第二介面單元102及暫存單元106分別耦接於控制單元104。電子裝置20則至少包括裝置處理單元200以及用以與第一介面單元100連接的裝置連接單元202。裝置處理單元200耦接於裝置連接單元202。快閃記憶體儲存裝置30包括有用以儲存資料的快閃記憶體單元300，以及用以與第二介面單元102連接的記憶體連接單元302。
其中，裝置連接單元202與記憶體連接單元302可能不相容，例如裝置連接單元202為串列周邊介面(Serial Peripheral Interface)單元，而記憶體連接單元302則為反及閘快閃記憶體(NAND Flash)介面單元，兩介面接腳數與接腳訊號配置皆不同。或者，裝置連接單元202為舊型的快閃記憶體介面單元，而記憶體連接單元302則是較新型的快閃記憶體介面單元，彼此間的接腳數量與訊號配置也可能不同。因此，若無快閃記憶體轉接器的控制器10的轉接，主機端裝置20可能無法順利存取快閃記憶體儲存裝置30中的資料。
因此，快閃記憶體轉接器的控制器10的第一介面單元100與第二介面單元102分別為對應裝置連接單元202與記憶體連接單元302的不同介面。具體來說第一介面單元100及第二介面單元102可分別由多個通用輸出輸入接腳所構成，以適用於不同的介面規格。
控制單元104為快閃記憶體轉接器的控制器10的控制處理中心，透過第一介面單元100接收主機端裝置20的裝置處理單元200所發出的存取指令，並且據以將來自主機端裝置20的資料寫入快閃記憶體儲存裝置30的快閃記憶體單元300，或是從根據存取指令透過第二介面單元102接收從快閃記憶體儲存裝置30所讀取的資料。
快閃記憶體儲存裝置30對資料存取的速度與效能，以及對資料讀寫的管理要求可能高都於主機端裝置20，例如記憶體連接單元302包括16條或更多資料線，每次可輸出16位元以上資料，但裝置連接單元202可能僅有8條資料線用以傳輸資訊，每次僅能傳輸8位元資料，可能造成資料的漏失。因此控制單元104可將從快閃記憶體單元300所讀取的資料先暫存在暫存單元106，並對暫存單元106中的資料進行驗證處理後，再透過與裝置連接單元202對應的第一介面單元100依照與主機端裝置20相容的方式傳送到主機端裝置20。
進一步來說，本實施例的快閃記憶體轉接器10還可包括記憶單元108，例如非揮發性的唯讀記憶體，用以記錄轉接器的控制器10的韌體。控制單元104根據韌體可將前述的多個通用輸出入接腳分別配置為第一介面單元100的接腳與第二介面單元102的接腳。除此之外，控制單元104
尚可根據韌體而控制快閃記憶體轉接器的控制器10中的其他部件對欲存取的資料進行檢驗或對快閃記憶體單元300的記憶區塊進行管理。
因此，本實施例的快閃記憶體轉接器的控制器10更可包括分別耦接於控制單元104的快閃記憶體轉換單元110、錯誤檢查修正單元112及壞塊管理單元114。
快閃記憶體轉換單元110可為快閃記憶體轉換層(Flash Translate Layer,FTL)單元，用以管理快閃記憶體單元300中的記憶區塊的邏輯位址與實體位址映對(address mapping)。所述的快閃記憶體轉換層單元可包含抹寫次數均衡機制(wear leveling)及記憶體空間回收機制(garbage collection)。前者根據每個記憶區塊的總耐寫次數(endurance)配置被寫入的資料的位址以平均消耗各個記憶區塊的抹寫次數，後者則在抹除記憶區塊的資料時，將有效資料搬移到其他區塊而釋出完整的記憶空間。
錯誤檢查修正單元112可為錯誤檢查修正(Error Checking and Correcting)電路晶片，用以檢驗接收到的資料的正確性，例如根據錯誤修正碼(error correction code)對資料進行校驗，並於發現資料有誤時加以修正。
壞塊管理(Bad Block Management,BBM)單元114則可偵測出快閃記憶體單元300中已經損壞的記憶區塊並加以標記，藉此以提升快閃記憶體儲存裝置30的使用效能。
除此之外，本實施例的快閃記憶體轉接器的控制器10甚至可包括看門狗(Watchdog)電路、加密單元或其他與讀寫快閃記憶體單元300之資料相關的控制或管理元件。
藉由快閃記憶體轉接器的控制器10執行上述各種控制
及處理機制，主機端裝置20即不需自行處理讀寫快閃記憶體儲存裝置30之資料的工作，並且由控制單元104根據韌體將檢驗過的資料按照所配置的資料線分別傳送到主機端裝置20或快閃記憶體儲存裝置30。因此，主機端裝置20即使原本沒有任何快閃記憶體控制模組、或所具有的快閃記憶體控制模組無法有效控制較新的快閃記憶體儲存裝置30，也不必對主機端裝置20進行任何的改裝或設計，也能透過快閃記憶體轉接器的控制器10與原本可能不相容、或是處理需求較高的快閃記憶體儲存裝置30進行資料讀寫。
〔第二實施例〕
請參閱圖2，圖2繪示了本發明的一種快閃記憶體儲存裝置實施例的方塊圖。所述的快閃記憶體儲存裝置40可直接連接於主機端裝置50，以供主機端裝置50進行資料存取。
本實施例的快閃記憶體儲存裝置40包括快閃記憶體轉接器的控制器42與快閃記憶體單元44。快閃記憶體轉接器的控制器42至少包括第一介面單元420、第二介面單元422、控制單元424及暫存單元426。
其中，第一介面單元420用以連接主機端裝置50的裝置連接單元502，以傳遞主機端裝置50的裝置處理單元500的存取指令。裝置連接單元502可為例如串列周邊介面單元或舊型的快閃記憶體介面單元。第一介面單元420則為與裝置連接單元502相對應的串列周邊介面單元或快閃記憶體單元。
快閃記憶體單元44透過第二介面單元422連接於
控制單元404，以供控制單元404依據接收到的存取指令而對快閃記憶體單元408進行資料的讀取或寫入。
其中，快閃記憶體單元408可為反及閘快閃記憶體晶片，第二介面單元402則為相對應的反及閘快閃記憶體介面單元。
控制單元424透過第一介面單元420接收主機端裝置50的存取指令，並且據以將來自主機端裝置50的資料寫入快閃記憶體單元44，或是從根據存取指令透過第二介面單元422接收從快閃記憶體單元44所讀取的資料。
由於存取快閃記憶體單元44之資料所需要讀寫速度、資料量或資料檢查的規格，可能已超出主機端裝置50的處理能力，因此可將快閃記憶體轉接器的控制器42設置於快閃記憶體儲存裝置40內，由控制單元424分別透過第一介面單元420及第二介面單元422連接主機端裝置50與快閃記憶體單元44。當主機端裝置50透過裝置連接單元502與第一介面單元420而連接到快閃記憶體儲存裝置40後，控制單元424可根據主機端裝置50的存取指令，將主機端裝置50要寫入快閃記憶體單元44的資料先暫存於暫存單元426，並對暫存單元426中的資料進行檢查，以及確認快閃記憶體單元44的儲存區塊的可用狀態，以將資料寫入快閃記憶體單元44。
因此在本實施例中，快閃記憶體轉接器的控制器42還可包括記憶單元428、快閃記憶體轉換單元430、錯誤檢查修正單元432及壞塊管理單元434等元件。
記憶單元428可例如為電子式可程式可抹除唯讀記憶體晶片或其他非揮發性記憶晶片，儲存韌體以供控制單元
404據以執行對資料的處理。
快閃記憶體轉換單元430可為包含抹寫次數均衡機制及記憶體空間回收機制的快閃記憶體轉換層控制單元，用以配置快閃記憶體單元44的儲存區塊，以便儲存資料。錯誤檢查修正單元432則用以檢驗來自主機端裝置50及從快閃記憶體單元44讀取的資料之完整性，並於偵測出錯誤時加以修正。壞塊管理單元434則用以標示出快閃記憶體單元44中失效的儲存區塊，以維持快閃記憶體單元44的使用效能。
本實施例所述的記憶單元428、快閃記憶體轉換單元430、錯誤檢查修正單元432及壞塊管理單元434分別與前一實施例中的108、110、112及114相對應，故前述已說明的相同功能及特性，於此即不再重述。
本實施例的快閃記憶體轉接器的控制器42還可更進一步包括例如看門狗電路單元、電源管理單元或加密單元等單元，分別根據控制單元404的控制而執行相對應的作用，以維持快閃記憶體儲存裝置40的運作，以及主機端裝置50與快閃記憶體儲存裝置40之間的資料傳遞。
藉由上述的快閃記憶體儲存裝置40，現有的主機端裝置50無需改造或另行設計，快閃記憶體轉接器的控制器42取代主機端裝置50處理資料讀寫所需的緩衝、映對及檢查等工作，即可使主機端裝置50對新式的快閃記憶體儲存裝置40進行資料的讀寫。
〔實施例的可能功效〕
根據本發明實施例，上述使用該控制器的快閃記憶體
儲存裝置及快閃記憶體轉接器的控制器可讓現有的主機端裝置以原有的規格，存取較新型的快閃記憶體儲存裝置，克服快閃詼憶體儲存裝置因快速發展變化，使得主機端裝置無法相容於新式快閃詼憶體儲存裝置的問題。藉此，無需變動主機端裝置的設計，仍可存取快閃詼憶體儲存裝置，除了避免需要重新設計主機端裝置而造成成本增加外，也可讓主機端裝置的使用者以現有的主機端裝置存取各種新式或舊式快閃記體儲存媒體的資料。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
10,42‧‧‧快閃記憶體轉接器的控制器
100,420‧‧‧第一介面單元
102,422‧‧‧第二介面單元
104,424‧‧‧控制單元
106,426‧‧‧暫存單元
108,428‧‧‧記憶單元
110,430‧‧‧快閃記憶體轉換單元
112,432‧‧‧錯誤檢查修正單元
114,434‧‧‧壞塊管理單元
20,50‧‧‧主機端裝置
200,500‧‧‧裝置處理單元
202,502‧‧‧裝置連接單元
30,40‧‧‧快閃記憶體儲存裝置
300‧‧‧快閃記憶體單元
302,44‧‧‧記憶體連接單元
圖1：本發明提供的一種快閃記憶體轉接器的控制器實施例的方塊圖；及圖2：本發明提供的一種設置有快閃記憶體轉接器的控制器之快閃記憶體儲存裝置實施例的方塊圖。
10‧‧‧快閃記憶體轉接器的控制器
100‧‧‧第一介面單元
102‧‧‧第二介面單元
104‧‧‧控制單元
106‧‧‧暫存單元
108‧‧‧記憶單元
110‧‧‧快閃記憶體轉換單元
112‧‧‧錯誤檢查修正單元
114‧‧‧壞塊管理單元
20‧‧‧主機端裝置
200‧‧‧裝置處理單元
202‧‧‧裝置連接單元
30‧‧‧快閃記憶體儲存裝置
300‧‧‧快閃記憶體單元
302‧‧‧記憶體連接單元
Claims (5)
- 一種快閃記憶體轉接器的控制器，用以轉接一主機端裝置及一快閃記憶體儲存裝置，該控制器包括：一第一介面單元，用以連接該主機端裝置上相對應的一裝置連接單元；一第二介面單元，用以連接該快閃記憶體儲存裝置上相對應的一記憶體連接單元；一控制單元，耦接該第一介面單元及該第二介面單元，接收該主機端裝置產生的一存取指令，並據以透過該第二介面單元對該快閃記憶體儲存裝置讀取或寫入資料；一暫存單元，耦接該控制單元，用以暫存從該快閃記憶體儲存裝置讀取或將寫入該快閃記憶體儲存裝置的資料；一記憶單元，耦接於該控制單元，記錄一組控制程式，其中，該控制單元執行該組控制程式以處理該暫存單元中的資料；一錯誤檢查修正單元，耦接於該控制單元，根據檢查該暫存單元中資料的一錯誤碼，並據此修正資料的錯誤；一快閃記憶體轉換單元，耦接於該控制單元，用以平均該快閃記憶體儲存裝置的多個記憶區塊的抹除次數；及一壞塊管理單元，耦接於該控制單元，用以管理該快閃記憶體儲存裝置的多個記憶區塊當中的損壞區塊； 其中，該控制單元、該記憶單元、該錯誤檢查修正單元、該快閃記憶體轉換單元及該壞塊管理單元等分別對該暫存單元中的資料進行處理，並將處理後的資料根據該存取指令而傳送到該主機端裝置或寫入該快閃記憶體儲存裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述的快閃記憶體轉接器的控制器，其中，該第一介面單元與該第二介面單元為不同介面。
- 如申請專利範圍第2項所述的快閃記憶體轉接器的控制器，其中，該第一介面單元為串列周邊介面單元，該第二介面單元為NAND介面單元。
- 一種使用一控制器的快閃記憶體儲存裝置，用以供一主機端裝置存取資料，包括：一快閃記憶體單元；及一快閃記憶體轉接器的控制器，耦接該快閃記憶體單元，包括：一第一介面單元，用以連接該主機端裝置上相對應的一裝置連接單元；一第二介面單元，連接該快閃記憶體單元；一控制單元，耦接該第一介面單元及該第二介面單元，接收該主機端裝置產生的一存取指令，並據以透過該第二介面單元對該快閃記憶體單元讀取或寫入資料；一暫存單元，耦接該控制單元，用以暫存從該快閃記憶體單元讀取或將寫入該快閃記憶體單元的資料； 一記憶單元，耦接於該控制單元，記錄一組控制程式，其中，該控制單元執行該組控制程式以處理該暫存單元中的資料；一錯誤檢查修正單元，耦接於該控制單元，根據檢查該暫存單元中資料的一錯誤碼，並據此修正資料的錯誤；一快閃記憶體轉換單元，耦接於該控制單元，用以平均該快閃記憶體單元的多個記憶區塊的抹除次數；及一壞塊管理單元，耦接於該控制單元，用以管理該快閃記憶體單元的多個記憶區塊當中的損壞區塊；其中，該控制單元、該記憶單元、該錯誤檢查修正單元、該快閃記憶體轉換單元及該壞塊管理單元等分別對該暫存單元中的資料進行處理，並將處理後的資料根據該存取指令而傳送到該主機端裝置或寫入該快閃記憶體單元。
- 如申請專利範圍第4項所述的使用一控制器的快閃記憶體儲存裝置，其中，該第一介面單元與該第二介面單元為不同介面。
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