TWI682395B

TWI682395B - 固態硬碟的未映射位址的重導向方法

Info

Publication number: TWI682395B
Application number: TW108104149A
Authority: TW
Inventors: 張柏堅; 黃永賜
Original assignee: 睿寬智能科技有限公司; 江蘇芯盛智能科技有限公司
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-01-11
Also published as: TW202030733A

Abstract

本發明係揭露一種固態硬碟的未映射位址的重導向方法，提供一個NAND記憶體。該NAND記憶體有若干區塊，且每個區塊有若干頁。從該NAND記憶體的區塊選一個區塊。從被選的區塊選若干頁當作「0」的專用頁，且將其資料寫為「0」，並另選若干頁當作「1」的專用頁，且將其資料寫為「1」。從主機接收一個讀取固態硬碟的某位址的資料的要求，隨後判斷這位址是否一個未映射位址。若這位址是未映射位址，則從「0」或「1」的專用頁傳「0」或「1」給主機。

Description

固態硬碟的未映射位址的重導向方法

本發明關於固態硬碟，特別是固態硬碟的未映射位址的重導向方法。

當一個主機(host)要從一個固態硬碟(solid state drive或SSD)的未映射位址(unmapped addresses)讀資料，主機就要求固態硬碟提供「0」或「1」。為應付主機的要求，就把在NAND記憶體的一部分(「0」的專用部)裡的資料全寫為「0」，並把在NAND記憶體的另外一部分(「1」的專用部)裡的資料全寫為「1」。每一次主機要讀一個未映射位址的資料，若主機要求以「0」當作未映射位址的資料，則從「0」的專用部傳「0」給主機，若主機要求以「1」當作未映射資料，則從「1」的專用部傳「1」給主機。這種程序被稱為重導向(redirecting)。

參考第4圖，依一傳統方式，用NAND記憶體的一個區塊(block)的第一頁(page)當作「0」的專用部，並用NAND記憶體的同一個區塊的第二頁當作「1」的專用部。在主機要求下，可能從NAND記憶體的「0」的專用部或「1」的專用部，讀很多次資料。這必然導致”read disturb”，亦即從一頁讀資料的次數達一個值時，整個NAND記憶體就會失效，即使很少用NAND記憶體的其他頁。

參考第5圖，依另一傳統方式，用固態硬碟的一個隨機存取記憶體(RAM)的第一個緩衝區當作「0」的專用部，並用隨機存取記憶體的第二個緩衝區當作「1」的專用部。如此，就避免”read disturb”。然而，為用隨機存取記憶體來處理重導向，就導致一些問題。首先，須使用容量較大的隨機存取記憶體，這不可避免地增加成本。其次，因可能從隨機存取記憶體或NAND記憶體讀取資料，這增加軟體設計的複雜度。

有鑑於習知技藝之上述問題，本發明之目的在於提供一種有效且省錢的固態硬碟的未映射位址的重導向方法。

為達成上述目的，在本發明的固態硬碟的未映射位址的重導向方法中，提供一個NAND記憶體。該NAND記憶體有若干區塊，且每個區塊有若干頁。從該NAND記憶體的區塊選一個區塊。從被選的區塊選若干頁當作「0」的專用頁，且將其資料寫為「0」，並另選若干頁當作「1」的專用頁，且將其資料寫為「1」。從主機接收一個讀取固態硬碟的某位址的資料的要求，隨後判斷這位址是否一個未映射位址。若這位址是一個未映射位址，則從「0」或「1」的專用頁傳「0」或「1」給主機。

10‧‧‧固態硬碟資料貯存裝置

Core 0,Core 1‧‧‧中央處理單元

12‧‧‧NAND記憶體

14‧‧‧元資料

16‧‧‧NAND快閃記憶體控制器

18‧‧‧快閃記憶體轉換層

20‧‧‧後端

22‧‧‧前端

24‧‧‧資料快取

26‧‧‧主機

S10~S28‧‧‧步驟

第1圖是一個固態硬碟的方塊圖；第2圖是本發明的較佳實施例的固態硬碟的未映射位址的重導向方法的流程圖，此方法被用於第1圖所示的資料貯存裝置；第3圖是以第2圖所示的方法管理下，NAND記憶體的方塊圖；第4圖是以一種傳統的固態硬碟的未映射位址的重導向方法下的資料貯存裝置的方塊圖；及第5圖是以另一種傳統的固態硬碟的未映射位址的重導向方法下的資料貯存裝置的方塊圖。

以下參考相關圖式說明本發明的固態硬碟的未映射位址的重導向方法的較佳實施例。為便於理解本發明，以下用相同符號標示相同元件。

參考第1圖，一個固態硬碟10包括兩個中央處理單元(CPU)及一個NAND記憶體12。這兩個中央處理單元被稱為Core 0及Core 1。

中央處理單元Core 0執行若干韌體，例如元資料(system metadata或SysMeta)14、NAND快閃記憶體控制器(NAND flash controller；NFC)16、快閃記憶體轉換層(flash translation layer或FTL)18、及後端(back end或BE)20。

中央處理單元Core 1執行若干韌體，例如前端(front end或FE)22資料及快取(data cache或DC)24。

NAND記憶體12有許多區塊(block)，每個區塊有許多頁(page)。在較佳實施例中，這些區塊組成N群，每群有若干區塊。在另一實施例中，不以這些區塊組成若干群。

參考第2圖，本發明的較佳實施例的固態硬碟的未映射位址的重導向方法(「程序」)被用於第1圖所示的固態硬碟10。

參考第2圖及第3圖，在S10，程序開始。

在S12，執行元資料14而從這N群選一群。

在S14，元資料14呼叫NAND快閃記憶體控制器16，從被選的這群的許多頁，選M/2頁並把它們的資料寫為「0」，並另外選M/2頁且把它們的資料寫為「1」。為方便描述，稱這M頁為「專用頁」，稱載滿「0」的M/2頁為「0」的專用頁，稱載滿「1」的M/2頁為「1」的專用頁，稱其餘頁為「普通頁」。當選用一群時，就用這群的普通頁貯存資料，亦即把資料寫入這群的普通頁。

在S16，前端22從主機26接收一個讀資料的要求。這要求包括一個邏輯位址(「原始邏輯位址」)。因此，前端22準備且傳送一個請求(request)到資料快取24。。

在S18，從前端22收到請求後，資料快取24準備並傳送一個請求到快閃記憶體轉換層18。

在S20，從資料快取24收到請求後，快閃記憶體轉換層18將原始邏輯位址轉換成原始實體位址，並傳送一個請求到後端20。

在S22，後端20判斷原始實體位址是否一個未映射位址。

若原始實體位址不是未映射位址，則程序直接走到S24，且原始實體位址被傳到NAND快閃記憶體控制器16。

若原始實體位址是未映射位址，則程序先走到S23，後走到S24。

在S23，後端20向元資料14取得一個重導向實體位址，並以重導向實體位址取代原始實體位址。並把重導向實體位址傳到NAND快閃記憶體控制器16。

在S24，NAND快閃記憶體控制器16從原始實體位址或重導向實體位址，把「0」、「1」或其他資料傳到主機26。

在S26，判斷這群的全部普通頁的是否被寫滿。若是，則程序走到S27，否則程序走到S28。

在S27，元資料14選另一群。

在S28，程序結束。

與先前技藝相比，本發明有幾個優點。第一，壽命長。用M乘N專用頁貯存「0」及「1」，故不易發生”read disturb”。第二，成本低，固態硬碟10不佔用隨機存取記憶體的容量，故不必用容量大且貴的隨機存取記憶體。第三，軟體複雜度低，因資料的來源只有NAND記憶體12。

以上僅為描述本發明的較佳實施方式，非用以限定本發明的範圍。本技術領域內的一般技術人員根據上述實施例所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍在本發明的範圍內。