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TWI741779B - 資料整併方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 - Google Patents

資料整併方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 Download PDF

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TWI741779B
TWI741779B TW109130306A TW109130306A TWI741779B TW I741779 B TWI741779 B TW I741779B TW 109130306 A TW109130306 A TW 109130306A TW 109130306 A TW109130306 A TW 109130306A TW I741779 B TWI741779 B TW I741779B
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郭哲岳
潘慶育
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群聯電子股份有限公司
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Abstract

本發明的範例實施例提供一種資料整併方法，其用於包括多個實體單元的可複寫式非揮發性記憶體模組。所述方法包括：從所述實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元；從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，所述第一映射資訊包含至少一第一實體單元的映射資訊與至少一第二實體單元的映射資訊；根據第一映射資訊，將從至少一第一實體單元中收集的有效資料與從至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元；以及當從至少一第二實體單元中複製到至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從至少一第一實體單元中收集有效資料。

Description

資料整併方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元
本發明是有關於一種快閃記憶體技術，且特別是有關於一種資料整併方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元。
數位相機、行動電話與MP3播放器在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對儲存媒體的需求也急速增加。由於可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)(例如，快閃記憶體)具有資料非揮發性、省電、體積小，以及無機械結構等特性，所以非常適合內建於上述所舉例的各種可攜式多媒體裝置中。
當記憶體儲存裝置出廠時，記憶體儲存裝置中一部分的實體單元會被配置為多個閒置實體單元，以使用此些閒置實體單元來儲存新資料。在使用一段時間後，記憶體儲存裝置中的閒置實體單元的數目會逐漸減少。記憶體儲存裝置可藉由資料整併程序(或稱為垃圾收集程序)將有效資料從多個來源節點複製到回收節點(亦稱為目標節點)並抹除屬於來源節點的實體單元以釋放出新的閒置實體單元。
一般來說，在資料整併程序中，會先對來源節點中儲存有較少的有效資料的實體單元進行資料整併程序，以確保此些儲存有較少的有效資料的實體單元中的有效資料皆能複製到回收節點。接著，再從來源節點中儲存有較多的有效資料的實體單元中，將有效資料複製到回收節點的剩餘空間。然而，選擇作為來源節點的多個實體單元所映射的邏輯單元重複率越高，則在前述兩個階段的資料整併程序中，將會重複載入更多記載此些邏輯單元之管理資訊(例如映射資訊)的相同的表格，從而增加記憶體儲存裝置的存取次數並導致記憶體儲存裝置的整體效能下降。
本發明提供一種資料整併方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元，可改善上述問題，並有效減少在資料整併程序中對於記憶體儲存裝置的存取次數。
本發明的範例實施例提供一種資料整併方法，其用於可複寫式非揮發性記憶體模組，其中所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述資料整併方法包括：從所述實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元；從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，其中所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊；根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元；以及當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料。
在本發明的一範例實施例中，所述至少一第三實體單元的大小為目標資料量，且所述資料量門檻值為所述目標資料量減去所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量。
在本發明的一範例實施例中，從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料的第一資料量等於所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從所述至少一第二實體單元中收集的有效資料的第二資料量小於所述至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
在本發明的一範例實施例中，所述第一資料量與所述第二資料量的總和為所述至少一第三實體單元的大小。
在本發明的一範例實施例中，從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊之後的步驟包括：根據所述第一映射資訊，識別所述至少一第一實體單元中的有效資料與所述至少一第二實體單元中的有效資料，每一所述至少一第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一所述至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
在本發明的一範例實施例中，當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到所述資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料的步驟包括：從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第二映射資訊，其中所述第二映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊；以及根據所述第二映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元。
在本發明的一範例實施例中，其中第一表格映射資訊反映所述至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且第二表格映射資訊反映所述至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表，其中從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊的步驟包括：根據所述第一表格映射資訊與所述第二表格映射資訊讀取所述第一映射資訊，其中所述第一映射資訊反映所述至少一第一邏輯至實體映射表與所述至少一第二邏輯至實體映射表之間的重疊資訊。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體儲存裝置，其包括連接介面單元、可複寫式非揮發性記憶體模組及記憶體控制電路單元。所述連接介面單元用以耦接至主機系統。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元耦接至所述連接介面單元與所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體控制電路單元用以從所述實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元，所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊。所述記憶體控制電路單元更用以根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元，以及所述記憶體控制電路單元更用以當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料。
在本發明的一範例實施例中，所述至少一第三實體單元的大小為目標資料量，且所述資料量門檻值為所述目標資料量減去所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量。
在本發明的一範例實施例中，從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料的第一資料量等於所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從所述至少一第二實體單元中收集的有效資料的第二資料量小於所述至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
在本發明的一範例實施例中，所述第一資料量與所述第二資料量的總和為所述至少一第三實體單元的大小。
在本發明的一範例實施例中，從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊之後的操作包括：根據所述第一映射資訊，識別所述至少一第一實體單元中的有效資料與所述至少一第二實體單元中的有效資料，其中每一所述至少一第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一所述至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
在本發明的一範例實施例中，當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到所述資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料的操作包括：從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第二映射資訊，其中所述第二映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊；以及根據所述第二映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元。
在本發明的一範例實施例中，第一表格映射資訊反映所述至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且第二表格映射資訊反映所述至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表，其中從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊的操作包括：根據所述第一表格映射資訊與所述第二表格映射資訊讀取所述第一映射資訊，其中所述第一映射資訊反映所述至少一第一邏輯至實體映射表與所述至少一第二邏輯至實體映射表之間的重疊資訊。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體控制電路單元，其用於控制可複寫式非揮發性記憶體模組。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元包括主機介面、記憶體介面及記憶體管理電路。所述主機介面用以耦接至主機系統。所述記憶體介面用以耦接至所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體管理電路耦接至所述主機介面與所述記憶體介面。所述記憶體管理電路用以從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，其中所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊。所述記憶體管理電路更用以根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元，以及所述記憶體管理電路更用以當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料。
在本發明的一範例實施例中，所述至少一第三實體單元的大小為目標資料量，且所述資料量門檻值為該目標資料量減去所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量。
在本發明的一範例實施例中，從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料的第一資料量等於所述至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從所述至少一第二實體單元中收集的有效資料的第二資料量小於所述至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
在本發明的一範例實施例中，所述第一資料量與所述第二資料量的總和為所述至少一第三實體單元的大小。
在本發明的一範例實施例中，從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊之後的操作包括：根據所述第一映射資訊，識別所述至少一第一實體單元中的有效資料與所述至少一第二實體單元中的有效資料，其中每一所述至少一第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一所述至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
在本發明的一範例實施例中，當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到所述資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料的操作包括：從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第二映射資訊，其中所述第二映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊；以及根據所述第二映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元。
在本發明的一範例實施例中，第一表格映射資訊反映所述至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且第二表格映射資訊反映所述至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表，其中從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取所述第一映射資訊的操作包括：根據所述第一表格映射資訊與所述第二表格映射資訊讀取所述第一映射資訊，其中所述第一映射資訊反映所述至少一第一邏輯至實體映射表與所述至少一第二邏輯至實體映射表之間的重疊資訊。
基於上述，記憶體管理電路可利用至少一第一實體單元與至少一第二實體單元兩者共用的映射資訊，同時將至少一第一實體單元與至少一第二實體單元中的有效資料複製到回收節點的至少一第三實體單元，並且透過設置資料量門檻值來限制從來源節點中有效資料的資料量相對較多的至少一第二實體單元複製到回收節點的資料量，以避免資料整併操作中存取至少一第一實體單元與至少一第二實體單元所使用的邏輯至實體映射表被重複地讀取。由此可有效地減少資料整併操作中記憶體儲存裝置的存取次數，進而提升記憶體儲存裝置的整體運作效能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
一般而言，記憶體儲存裝置(亦稱，記憶體儲存系統)包括可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)與控制器(亦稱，控制電路)。通常記憶體儲存裝置是與主機系統一起使用，以使主機系統可將資料寫入至記憶體儲存裝置或從記憶體儲存裝置中讀取資料。
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。圖2是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。
請參照圖1與圖2，主機系統11一般包括處理器111、隨機存取記憶體(random access memory, RAM)112、唯讀記憶體(read only memory, ROM)113及資料傳輸介面114。處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114皆耦接至系統匯流排(system bus)110。
在本範例實施例中，主機系統11是透過資料傳輸介面114與記憶體儲存裝置10耦接。例如，主機系統11可經由資料傳輸介面114將資料儲存至記憶體儲存裝置10或從記憶體儲存裝置10中讀取資料。此外，主機系統11是透過系統匯流排110與I/O裝置12耦接。例如，主機系統11可經由系統匯流排110將輸出訊號傳送至I/O裝置12或從I/O裝置12接收輸入訊號。
在本範例實施例中，處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114可設置在主機系統11的主機板20上。資料傳輸介面114的數目可以是一或多個。透過資料傳輸介面114，主機板20可以經由有線或無線方式耦接至記憶體儲存裝置10。記憶體儲存裝置10可例如是隨身碟201、記憶卡202、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)203或無線記憶體儲存裝置204。無線記憶體儲存裝置204可例如是近距離無線通訊(Near Field Communication, NFC)記憶體儲存裝置、無線傳真(WiFi)記憶體儲存裝置、藍牙(Bluetooth)記憶體儲存裝置或低功耗藍牙記憶體儲存裝置(例如，iBeacon)等以各式無線通訊技術為基礎的記憶體儲存裝置。此外，主機板20也可以透過系統匯流排110耦接至全球定位系統(Global Positioning System, GPS)模組205、網路介面卡206、無線傳輸裝置207、鍵盤208、螢幕209、喇叭210等各式I/O裝置。例如，在一範例實施例中，主機板20可透過無線傳輸裝置207存取無線記憶體儲存裝置204。
在一範例實施例中，所提及的主機系統為可實質地與記憶體儲存裝置配合以儲存資料的任意系統。雖然在上述範例實施例中，主機系統是以電腦系統來作說明，然而，圖3是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。請參照圖3，在另一範例實施例中，主機系統31也可以是數位相機、攝影機、通訊裝置、音訊播放器、視訊播放器或平板電腦等系統，而記憶體儲存裝置30可為其所使用的安全數位(Secure Digital, SD)卡32、小型快閃(Compact Flash, CF)卡33或嵌入式儲存裝置34等各式非揮發性記憶體儲存裝置。嵌入式儲存裝置34包括嵌入式多媒體卡(embedded Multi Media Card, eMMC)341及/或嵌入式多晶片封裝(embedded Multi Chip Package, eMCP)儲存裝置342等各類型將記憶體模組直接耦接於主機系統的基板上的嵌入式儲存裝置。
圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。
請參照圖4，記憶體儲存裝置10包括連接介面單元402、記憶體控制電路單元404與可複寫式非揮發性記憶體模組406。
連接介面單元402用以將記憶體儲存裝置10耦接至主機系統11。記憶體儲存裝置10可透過連接介面單元402與主機系統11通訊。在本範例實施例中，連接介面單元402是相容於序列先進附件(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)標準。然而，必須瞭解的是，本發明不限於此，連接介面單元402亦可以是符合並列先進附件(Parallel Advanced Technology Attachment, PATA)標準、電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE)1394標準、高速周邊零件連接介面(Peripheral Component Interconnect Express, PCI Express)標準、通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)標準、SD介面標準、超高速一代(Ultra High Speed-I, UHS-I)介面標準、超高速二代(Ultra High Speed-II, UHS-II)介面標準、記憶棒(Memory Stick, MS)介面標準、MCP介面標準、MMC介面標準、eMMC介面標準、通用快閃記憶體(Universal Flash Storage, UFS)介面標準、eMCP介面標準、CF介面標準、整合式驅動電子介面(Integrated Device Electronics, IDE)標準或其他適合的標準。連接介面單元402可與記憶體控制電路單元404封裝在一個晶片中，或者連接介面單元402是佈設於一包含記憶體控制電路單元404之晶片外。
記憶體控制電路單元404用以執行以硬體型式或韌體型式實作的多個邏輯閘或控制指令並且根據主機系統11的指令在可複寫式非揮發性記憶體模組406中進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
可複寫式非揮發性記憶體模組406是耦接至記憶體控制電路單元404並且用以儲存主機系統11所寫入之資料。可複寫式非揮發性記憶體模組406可以是單階記憶胞(Single Level Cell, SLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存1個位元的快閃記憶體模組)、多階記憶胞(Multi Level Cell, MLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存2個位元的快閃記憶體模組)、三階記憶胞(Triple Level Cell，TLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存3個位元的快閃記憶體模組)、四階記憶胞(Quad Level Cell，TLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存4個位元的快閃記憶體模組)、其他快閃記憶體模組或其他具有相同特性的記憶體模組。
可複寫式非揮發性記憶體模組406中的每一個記憶胞是以電壓(以下亦稱為臨界電壓)的改變來儲存一或多個位元。具體來說，每一個記憶胞的控制閘極(control gate)與通道之間有一個電荷捕捉層。透過施予一寫入電壓至控制閘極，可以改變電荷補捉層的電子量，進而改變記憶胞的臨界電壓。此改變記憶胞之臨界電壓的操作亦稱為“把資料寫入至記憶胞”或“程式化(programming)記憶胞”。隨著臨界電壓的改變，可複寫式非揮發性記憶體模組406中的每一個記憶胞具有多個儲存狀態。透過施予讀取電壓可以判斷一個記憶胞是屬於哪一個儲存狀態，藉此取得此記憶胞所儲存的一或多個位元。
在本範例實施例中，可複寫式非揮發性記憶體模組406的記憶胞可構成多個實體程式化單元，並且此些實體程式化單元可構成多個實體抹除單元。具體來說，同一條字元線上的記憶胞可組成一或多個實體程式化單元。若每一個記憶胞可儲存2個以上的位元，則同一條字元線上的實體程式化單元可至少可被分類為下實體程式化單元與上實體程式化單元。例如，一記憶胞的最低有效位元(Least Significant Bit，LSB)是屬於下實體程式化單元，並且一記憶胞的最高有效位元(Most Significant Bit，MSB)是屬於上實體程式化單元。一般來說，在MLC NAND型快閃記憶體中，下實體程式化單元的寫入速度會大於上實體程式化單元的寫入速度，及/或下實體程式化單元的可靠度是高於上實體程式化單元的可靠度。
在本範例實施例中，實體程式化單元為程式化的最小單元。即，實體程式化單元為寫入資料的最小單元。例如，實體程式化單元可為實體頁面(page)或是實體扇(sector)。若實體程式化單元為實體頁面，則此些實體程式化單元可包括資料位元區與冗餘(redundancy)位元區。資料位元區包含多個實體扇，用以儲存使用者資料，而冗餘位元區用以儲存系統資料(例如，錯誤更正碼等管理資料)。在本範例實施例中，資料位元區包含32個實體扇，且一個實體扇的大小為512位元組(byte, B)。然而，在其他範例實施例中，資料位元區中也可包含8個、16個或數目更多或更少的實體扇，並且每一個實體扇的大小也可以是更大或更小。另一方面，實體抹除單元為抹除之最小單位。亦即，每一實體抹除單元含有最小數目之一併被抹除之記憶胞。例如，實體抹除單元為實體區塊(block)。
圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。
請參照圖5，記憶體控制電路單元404包括記憶體管理電路502、主機介面504及記憶體介面506。
記憶體管理電路502用以控制記憶體控制電路單元404的整體運作。具體來說，記憶體管理電路502具有多個控制指令，並且在記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會被執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。以下說明記憶體管理電路502的操作時，等同於說明記憶體控制電路單元404的操作。
在本範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令是以韌體型式來實作。例如，記憶體管理電路502具有微處理器單元(未繪示)與唯讀記憶體(未繪示)，並且此些控制指令是被燒錄至此唯讀記憶體中。當記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會由微處理器單元來執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
在另一範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令亦可以程式碼型式儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組406的特定區域(例如，記憶體模組中專用於存放系統資料的系統區)中。此外，記憶體管理電路502具有微處理器單元(未繪示)、唯讀記憶體(未繪示)及隨機存取記憶體(未繪示)。特別是，此唯讀記憶體具有開機碼(boot code)，並且當記憶體控制電路單元404被致能時，微處理器單元會先執行此開機碼來將儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組406中之控制指令載入至記憶體管理電路502的隨機存取記憶體中。之後，微處理器單元會運轉此些控制指令以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
此外，在另一範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令亦可以一硬體型式來實作。例如，記憶體管理電路502包括微控制器、記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路。記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路是耦接至微控制器。記憶胞管理電路用以管理可複寫式非揮發性記憶體模組406的記憶胞或記憶胞群組。記憶體寫入電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達寫入指令序列以將資料寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406中。記憶體讀取電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達讀取指令序列以從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取資料。記憶體抹除電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達抹除指令序列以將資料從可複寫式非揮發性記憶體模組406中抹除。資料處理電路用以處理欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料以及從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取的資料。寫入指令序列、讀取指令序列及抹除指令序列可各別包括一或多個程式碼或指令碼並且用以指示可複寫式非揮發性記憶體模組406執行相對應的寫入、讀取及抹除等操作。在一範例實施例中，記憶體管理電路502還可以下達其他類型的指令序列給可複寫式非揮發性記憶體模組406以指示執行相對應的操作。
主機介面504是耦接至記憶體管理電路502。記憶體管理電路502可透過主機介面504與主機系統11通訊。主機介面504可用以接收與識別主機系統11所傳送的指令與資料。例如，主機系統11所傳送的指令與資料可透過主機介面504來傳送至記憶體管理電路502。此外，記憶體管理電路502可透過主機介面504將資料傳送至主機系統11。在本範例實施例中，主機介面504是相容於SATA標準。然而，必須瞭解的是本發明不限於此，主機介面504亦可以是相容於PATA標準、IEEE 1394標準、PCI Express標準、USB標準、SD標準、UHS-I標準、UHS-II標準、MS標準、MMC標準、eMMC標準、UFS標準、CF標準、IDE標準或其他適合的資料傳輸標準。
記憶體介面506是耦接至記憶體管理電路502並且用以存取可複寫式非揮發性記憶體模組406。也就是說，欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料會經由記憶體介面506轉換為可複寫式非揮發性記憶體模組406所能接受的格式。具體來說，若記憶體管理電路502要存取可複寫式非揮發性記憶體模組406，記憶體介面506會傳送對應的指令序列。例如，這些指令序列可包括指示寫入資料的寫入指令序列、指示讀取資料的讀取指令序列、指示抹除資料的抹除指令序列、以及用以指示各種記憶體操作(例如，改變讀取電壓準位或執行垃圾回收操作等等)的相對應的指令序列。這些指令序列例如是由記憶體管理電路502產生並且透過記憶體介面506傳送至可複寫式非揮發性記憶體模組406。這些指令序列可包括一或多個訊號，或是在匯流排上的資料。這些訊號或資料可包括指令碼或程式碼。例如，在讀取指令序列中，會包括讀取的辨識碼、記憶體位址等資訊。
在一範例實施例中，記憶體控制電路單元404還包括錯誤檢查與校正電路508、緩衝記憶體510與電源管理電路512。
錯誤檢查與校正電路508是耦接至記憶體管理電路502並且用以執行錯誤檢查與校正操作以確保資料的正確性。具體來說，當記憶體管理電路502從主機系統11中接收到寫入指令時，錯誤檢查與校正電路508會為對應此寫入指令的資料產生對應的錯誤更正碼(error correcting code, ECC)及/或錯誤檢查碼(error detecting code，EDC)，並且記憶體管理電路502會將對應此寫入指令的資料與對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406中。之後，當記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取資料時會同時讀取此資料對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼，並且錯誤檢查與校正電路508會依據此錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼對所讀取的資料執行錯誤檢查與校正操作。
緩衝記憶體510是耦接至記憶體管理電路502並且用以暫存來自於主機系統11的資料與指令或來自於可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料。電源管理電路512是耦接至記憶體管理電路502並且用以控制記憶體儲存裝置10的電源。
在一範例實施例中，圖4的可複寫式非揮發性記憶體模組406亦稱為快閃(flash)記憶體模組，記憶體控制電路單元404亦稱為用於控制快閃記憶體模組的快閃記憶體控制器，及/或圖5的記憶體管理電路502亦稱為快閃記憶體管理電路。
圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示的管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。
請參照圖6，記憶體管理電路502可將可複寫式非揮發性記憶體模組406的實體單元610(0)~610(C)邏輯地分組至儲存區601、閒置(spare)區602及系統區603。儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)儲存有資料。例如，儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)可儲存有效(valid)資料與無效(invalid)資料。閒置區602中的實體單元610(A+1)~610(B)尚未用來儲存資料(例如有效資料)。系統區603中的實體單元610(B+1)~610(C)用以儲存系統資料，例如邏輯至實體映射表、壞塊管理表、裝置型號或其他類型的管理資料。
記憶體管理電路502可從閒置區602的實體單元610(A+1)~610(B)中選擇一個實體單元並且將來自主機系統11或來自儲存區601中至少一實體單元的資料儲存至所選的實體單元中。同時，所選的實體單元會被關聯至儲存區601。此外，在抹除儲存區601中的某一個實體單元後，所抹除的實體單元會被重新關聯至閒置區602。
在本範例實施例中，屬於儲存區601的每一個實體單元亦稱為非閒置(non-spare)實體單元，而屬於閒置區602的每一個實體單元亦稱為閒置實體單元。在本範例實施例中，一個實體單元是指一個實體抹除單元。然而，在另一範例實施例中，一個實體單元亦可以包含多個實體抹除單元。
記憶體管理電路502可配置邏輯單元612(0)~612(D)以映射儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)。在本範例實施例中，每一個邏輯單元是指一個邏輯位址。然而，在另一範例實施例中，一個邏輯單元也可以是指一個邏輯程式化單元、一個邏輯抹除單元或者由多個連續或不連續的邏輯位址組成。此外，邏輯單元612(0)~612(D)中的每一者可被映射至一或多個實體單元。須注意的是，記憶體管理電路502可不配置映射至系統區603的邏輯單元，以防止儲存於系統區603的系統資料被使用者修改。
記憶體管理電路502會將邏輯單元與實體單元之間的映射資訊(亦稱為邏輯至實體映射資訊)記錄於至少一邏輯至實體映射表。此映射資訊可反映儲存區601中的某一個實體單元與某一個邏輯單元之間的映射關係。邏輯至實體映射表是儲存於系統區603的實體單元610(B+1)~610(C)中。記憶體管理電路502可根據此邏輯至實體映射表來執行對於記憶體儲存裝置10的資料存取操作。例如，記憶體管理電路502可根據某一個邏輯至實體映射表獲得儲存區601中的某一個實體單元與某一個邏輯單元之間的映射關係。記憶體管理電路502可根據此映射關係存取此實體單元。
在本範例實施例中，有效資料是屬於某一個邏輯單元的最新資料，而無效資料則不是屬於任一個邏輯單元的最新資料。例如，若主機系統11將一筆新資料儲存至某一邏輯單元而覆蓋掉此邏輯單元原先儲存的舊資料(即，更新屬於此邏輯單元的資料)，則儲存至儲存區601中的此筆新資料即為屬於此邏輯單元的最新資料並且會被標記為有效，而被覆蓋掉的舊資料可能仍然儲存在儲存區601中但被標記為無效。
在本範例實施例中，若屬於某一邏輯單元的資料被更新，則此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之舊資料的實體單元之間的映射關係會被移除，並且此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之最新資料的實體單元之間的映射關係會被建立。然而，在另一範例實施例中，若屬於某一邏輯單元的資料被更新，則此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之舊資料的實體單元之間的映射關係仍可被維持。
當記憶體儲存裝置10出廠時，屬於閒置區602的實體單元的總數會是一個預設數目(例如，30)。在記憶體儲存裝置10的運作中，越來越多的實體單元會被從閒置區602選擇並且被關聯至儲存區601以儲存資料(例如，來自主機系統11的使用者資料)。因此，屬於閒置區602的實體單元的總數可隨著記憶體儲存裝置10的使用而逐漸減少。
在記憶體儲存裝置10的運作中，記憶體管理電路502可持續更新屬於閒置區602的實體單元的總數。記憶體管理電路502可根據閒置區602中實體單元的數目(即，閒置實體單元的總數)執行資料整併操作。例如，記憶體管理電路502可判斷屬於閒置區602的實體單元的總數是否小於或等於一個門檻值(亦稱為第一門檻值)。此第一門檻值例如是2或者更大的值(例如，10)，本發明不加以限制。若屬於閒置區602的實體單元的總數小於或等於第一門檻值，記憶體管理電路502可執行資料整併操作。在一範例實施例中，資料整併操作亦稱為垃圾收集(garbage collection)操作。
在資料整併操作中，記憶體管理電路502可從儲存區601中選擇至少一個實體單元作為來源節點。記憶體管理電路502可將有效資料從所選擇的實體單元(即來源節點)複製到作為回收節點的至少一個實體單元。用來儲存所複製之有效資料的實體單元(即回收節點)是從閒置區602中選擇並且會被關聯至儲存區601。若某一個實體單元所儲存的有效資料皆已被複製至回收節點，則此實體單元可被抹除並且被關聯至閒置區602。在一範例實施例中，將某一個實體單元從儲存區601重新關聯回閒置區602的操作(或抹除某一個實體單元的操作)亦稱為釋放一個閒置實體單元。藉由執行資料整併操作，一或多個閒置實體單元會被釋放並且使得屬於閒置區602的實體單元的總數逐漸增加。
在開始執行資料整併操作後，若屬於閒置區602之實體單元符合一特定條件，資料整併操作可被停止。例如，記憶體管理電路502可判斷屬於閒置區602的實體單元的總數是否大於或等於一個門檻值(以下亦稱為第二門檻值)。例如，第二門檻值可以大於或等於第一門檻值。若屬於閒置區602的實體單元的總數大於或等於第二門檻值，記憶體管理電路502可停止資料整併操作。須注意的是，停止資料整併操作是指結束當前執行中的資料整併操作。在停止一個資料整併操作之後，若屬於閒置區602的實體單元的總數再次小於或等於第一門檻值，則下一個資料整併操作可再次被執行，以釋放新的閒置實體單元。
圖7A至圖7C是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料整併操作的示意圖。
請先參照圖7A，在本發明範例實施例的資料整併操作中，記憶體管理電路502會從可複寫式非揮發性記憶體模組406中儲存區601的實體單元中選擇多個實體單元710(0)~710(3)作為來源節點701，以及從閒置區602的實體單元中選擇實體單元720(0) (亦稱為至少一第三實體單元720(0))作為回收節點702。特別是，在本範例實施例中，所選擇的多個實體單元710(0)~710(3)包括來源節點701中有效資料的資料量相對較少的實體單元710(0)~710(2)(亦稱為至少一第一實體單元710(0)~710(2))，與來源節點701中有效資料的資料量相對較多的實體單元710(3) (亦稱為至少一第二實體單元710(3))。換言之，每一至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的資料量小於每一至少一第二實體單元710(3)中的有效資料的資料量。
接著，記憶體管理電路502會從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取包含至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的映射資訊(亦稱為第一映射資訊)，即，第一映射資訊包含至少一第一實體單元710(0)~710(2)的映射資訊與少一第二實體單元710(3)的映射資訊。記憶體管理電路502會根據此第一映射資訊，識別至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料與至少一第二實體單元710(3)中的有效資料，並指示從作為來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中與至少一第二實體單元710(3)中收集兩者的有效資料700A，進而將有效資料700A暫存於緩衝記憶體510。之後，記憶體管理電路502可指示將有效資料700A寫入至作為回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。亦即，記憶體管理電路502會將從來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集的有效資料與從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中的收集的有效資料複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502會在從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中收集有效資料，且繼續從來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集有效資料。具體而言，回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的大小可容納的資料量為一目標資料量，且所述資料量門檻值為目標資料量減去至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量。換言之，在本發明的資料整併的操作中，記憶體管理電路502會在回收節點702的至少一第三實體單元720(0)預留足夠的空間使至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料皆能被複製到回收節點702，而至少一第二實體單元710(3)中僅具剩餘資料量大小的有效資料會被複製到回收節點702。也就是說，在本發明範例實施例中，從至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集的有效資料的資料量(亦稱為第一資料量)等於至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的總資料量，從至少一第二實體單元710(3)中收集的有效資料的資料量(亦稱為第二資料量)小於至少一第二實體單元710(3)中的有效資料的總資料量，且第一資料量與第二資料量的總和為至少一第三實體單元的大小。
值得注意的是，在上述記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取包含至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的第一映射資訊的操作中，記憶體管理電路502是根據至少一第一實體單元710(0)~710(2)的表格映射資訊(亦稱為第一表格映射資訊)與至少一第二實體單元710(3)的表格映射資訊(亦稱為第二表格映射資訊)獲得所述第一映射資訊。以下將參照圖8來說明如何獲得實體單元之間共同的映射資訊。
圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的表格映射資訊的示意圖。
請參照圖8，表格映射資訊801對應於實體單元810(0)，且表格映射資訊802對應於實體單元810(1)。邏輯至實體映射表830可儲存於圖6的系統區603。邏輯至實體映射表830包含邏輯至實體映射表TB 1~TB M。邏輯至實體映射表TB 1~TB M分別用以記錄某一個編號範圍內的至少一邏輯單元的邏輯至實體映射資訊。
表格映射資訊801可反映實體單元810(0)所映射的邏輯單元的邏輯至實體映射資訊是儲存於邏輯至實體映射表TB 1~TB M的至少其中之一。表格映射資訊802可反映實體單元810(1)所映射的邏輯單元的邏輯至實體映射資訊是儲存於邏輯至實體映射表TB 1~TB M的至少其中之一。例如，表格映射資訊801與802可皆具有位元b 1~b M。位元b i的數值可為0或1，以反映邏輯至實體映射表TB i是否被使用。數值i介於1與M之間。
在一範例實施例中，假設實體單元810(0)是映射至圖6的邏輯單元612(1)與612(3)，則表格映射資訊801中的位元b 1與b 3的數值可為1(其餘位元可為0)，以反映邏輯單元612(1)與612(3)的邏輯至實體映射資訊是記錄於邏輯至實體映射表TB 1與TB 3。邏輯至實體映射表TB 1與TB 3可被載入至圖5的緩衝記憶體510以存取實體單元810(0)。此外，假設實體單元810(1)是映射至圖6的邏輯單元612(1)、612(3)及612(8)，則表格映射資訊802中的位元b 1、b 3及b 8的數值可為1(其餘位元可為0)，以反映邏輯單元612(1)、612(3)及612(8)的邏輯至實體映射資訊是記錄於邏輯至實體映射表TB 1、TB 3及TB 8。邏輯至實體映射表TB 1、TB 3及TB 8可被載入至緩衝記憶體510以存取實體單元810(1)。
在前述範例實施例中，表格映射資訊801與802中的位元b 1與b 3皆為1，表示用於存取實體單元810(0)與810(1)的多個邏輯至實體映射表中邏輯至實體映射表TB 1與TB 3是重複的。當存取實體單元810(0)時，邏輯至實體映射表TB 1與TB 3可被載入至緩衝記憶體510以查詢相關映射資訊。接著，若存取實體單元810(1)，則只需要再額外載入邏輯至實體映射表TB 8。
在圖7A的範例實施例中，記憶體管理電路502可根據對應於至少一第一實體單元710(0)~710(2)的第一表格映射資訊與對應於至少一第二實體單元710(3)的第二表格映射資訊獲得第一映射資訊。如圖8中所述由於第一表格映射資訊可反映至少一第一實體單元的映射資訊記載於哪些邏輯至實體映射表(亦稱為至少一第一邏輯至實體映射表)，且第二表格映射資訊會反映至少一第二實體單元的映射資訊記載於哪些邏輯至實體映射表(亦稱為至少一第二邏輯至實體映射表)，因此透過第一表格映射資訊與第二表格映射資訊所獲得的第一映射資訊會反映至少一第一邏輯至實體映射表與至少一第二邏輯至實體映射表之間的重疊資訊，而記憶體管理電路502可根據此重疊資訊讀取至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)所共同使用的邏輯至實體映射表。
圖9A至圖9B是根據本發明的一範例實施例所繪示的根據映射資訊獲得邏輯至實體映射表的示意圖。
以下將參照圖7A~7C與圖9A~9B，並以實例來更詳細地說明本發明的資料整併操作。請參照圖7A，在記憶體管理電路502選擇至少一第一實體單元710(0)~ 710(2)與至少一第二實體單元710(3)作為來源節點701的操作中，假設回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的大小可容納的資料量(即，目標資料量)為100%，且所選擇的來源節點701的第一實體單元710(0)中的有效資料的資料量佔目標資料量的20%，第一實體單元710(1)中的有效資料的資料量佔目標資料量的20%，第一實體單元710(2)中的有效資料的資料量佔目標資料量的37%，而第二實體單元710(3)中的有效資料的資料量佔目標資料量的60%，其中每一至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的資料量小於每一至少一第二實體單元710(3)中的有效資料的資料量。
記憶體管理電路502會從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取包含至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的第一映射資訊。請同時參照圖7A與圖9A，假設表格映射資訊910(0)(亦稱為第一表格映射資訊910(0))是對應於第一實體單元710(0)、表格映射資訊910(1) (亦稱為第一表格映射資訊910(1))是對應於第一實體單元710(1)、表格映射資訊910(2) (亦稱為第一表格映射資訊910(2))是對應於第一實體單元710(2)，且表格映射資訊910(3) (亦稱為第二表格映射資訊910(3))是對應於第二實體單元710(3)。表格映射資訊910(0)~ 910(3)皆具有16個位元。第一表格映射資訊910(0)中的位元b 1~b 5、b 9、b 11及b 15~b 16為1，其反映邏輯至實體映射表TB 1~TB 5、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16可被查詢以存取第一實體單元710(0)。第一表格映射資訊910(1)中的位元b 1~b 5、b 9及b 16為1，其反映邏輯至實體映射表TB 1~TB 5、TB 9及TB 16可被查詢以存取第一實體單元710(1)。第一表格映射資訊910(2)中的位元b 1~b 2、b 4~b 6及b 15為1，其反映邏輯至實體映射表TB 1~TB 2、TB 4~TB 6及TB 15可被查詢以存取第一實體單元710(2)。此外，第二表格映射資訊910(3)中的位元b 1~b 6、b 9、b 11及b 15~b 16為1，其反映邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16可被查詢以存取第二實體單元710(3)。透過邏輯模組90對表格映射資訊910(0)~910(3)進行或(OR)運算後，至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的第一映射資訊901可被獲得，而記憶體管理電路502可根據第一映射資訊901載入至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16。
接著，記憶體管理電路502即可根據第一映射資訊901(或邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16)，將從來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)中的收集的有效資料700A複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。在此，有效資料700A包括來自至少一第一實體單元710(0)~710(2)的有效資料與至少一第二實體單元710(3)的有效資料。
特別是，在本發明範例實施例中，當從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，記憶體管理電路502會停止從至少一第二實體單元710(3)中收集有效資料，且繼續從至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集有效資料。具體而言，資料量門檻值為目標資料量(即，至少一第三實體單元720(0)的大小可容納的資料量)減去至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量。在此範例實施例中，剩餘資料量為23%(即，100%-(20%+20%+37%)=23%)，且記憶體管理電路502會將此剩餘資料量(即，23%)設為資料量門檻值。換言之，當從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量佔至少一第三實體單元720(0)之大小的23%時，即，相當於從至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到所述資料量門檻值。此時，記憶體管理電路502將不再從至少一第二實體單元710(3)中收集有效資料。
請參照圖7B，在本發明範例實施例中，當從至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值(即，23%)時，至少一第二實體單元710(3)中所剩的有效資料的資料量減少為佔目標資料量的37%(即，60%-23%=37%)。特別是，在此時間點，至少一第一實體單元710(0)~710(2)中部分的有效資料亦已複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)中。例如，第一實體單元710(0)中所剩的有效資料的資料量減少為佔目標資料量的10%、第一實體單元710(1)中所剩的有效資料的資料量減少為佔目標資料量的10%，且第一實體單元710(2)中所剩的有效資料的資料量減少為佔目標資料量的27%。
如上所述，當從至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值(即，23%)時，記憶體管理電路502會停止從至少一第二實體單元710(3)中收集有效資料，且繼續從至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集有效資料。因此，如圖7B所示，記憶體管理電路502會僅以至少一第一實體單元710(0)~710(2)作為來源節點701，並從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取僅對應至少一第一實體單元710(0)~710(2)的映射資訊(亦稱為第二映射資訊)。
請同時參照圖7B與圖9B，在記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取僅對應至少一第一實體單元710(0)~710(2)的第二映射資訊的操作中，由於至少一第一實體單元710(0)~710(2)中部分的有效資料已複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)中。因此，至少一第一實體單元710(0)~710(2)的表格映射資訊更新為如圖9B所示的第一表格映射資訊910(0)~ 910(2)。例如，更新的第一表格映射資訊910(0)反映邏輯至實體映射表TB 9、TB 11及TB 15~TB 16可被查詢以存取第一實體單元710(0)，更新的第一表格映射資訊910(1)反映邏輯至實體映射表TB 9及TB 16可被查詢以存取第一實體單元710(1)，以及更新的第一表格映射資訊910(2)反映邏輯至實體映射表TB 6及TB 15可被查詢以存取第一實體單元710(2)。類似地，記憶體管理電路502可透過邏輯模組90對表格映射資訊910(0)~910(3)進行或(OR)運算，以獲得至少一第一實體單元710(0)~710(2)的第二映射資訊902，而記憶體管理電路502可根據第二映射資訊902僅載入至少一第一實體單元710(0)~710(2)的邏輯至實體映射表TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16。由此可知，在至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值之前，記憶體管理電路502所需存取的邏輯至實體映射表的數量為10張(即，邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16)，而在至少一第二實體單元710(3)中複製到至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值之後，記憶體管理電路502所需存取的邏輯至實體映射表的數量為5張(即，邏輯至實體映射表TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16)。
接著，記憶體管理電路502即可根據第二映射資訊902(或邏輯至實體映射表TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16)，將從來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中收集的有效資料700B複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。在此，有效資料700B包括來自至少一第一實體單元710(0)~710(2)的有效資料。
請參照圖7A~7C，在本發明的範例實施例中，由於資料量門檻值為回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的大小可容納的資料量(即，目標資料量)減去至少一第一實體單元710(0)~710(2)中的有效資料的總資料量所獲得的剩餘資料量，而至少一第三實體單元720(0)中對應剩餘資料量的空間是用以儲存至少一第二實體單元710(3)中的有效資料，因此至少一第三實體單元720(0)中對應剩餘資料量以外的空間，剛好可儲存至少一第一實體單元710(0)~710(2)中所有的有效資料。即，如圖7A所示的第一實體單元710(0)中佔目標資料量的20%的有效資料、第一實體單元710(1)中佔目標資料量的20%的有效資料，及第一實體單元710(2)中佔目標資料量的37%的有效資料，皆能如圖7C所示被複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)中。
圖10A至圖10B是根據傳統的資料整併操作所繪示的根據映射資訊獲得邏輯至實體映射表的示意圖。
以下將參照圖7A與圖10A~10B，來說明傳統的資料整併操作與本發明之資料整併操作的差異。在傳統的資料整併操作中，記憶體管理電路502會先對來源節點701中儲存有較少的有效資料的實體單元710(0)~710(2)進行資料整併操作，以將此些儲存有較少的有效資料的實體單元710(0)~710(2)中的有效資料皆複製到回收節點702的實體單元720(0)。接著，再從來源節點701的儲存有較多的有效資料的實體單元710(3)中，將有效資料複製到回收節點702中實體單元720(0)的剩餘空間。因此，如圖10A所示，記憶體管理電路502會先僅根據實體單元710(0)~710(2)的映射資訊1001載入實體單元710(0)~710(2)的邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16，並根據此些邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16將實體單元710(0)~710(2)中的有效資料皆複製到回收節點702的實體單元720(0)。接著，記憶體管理電路502會再根據儲存有較多的有效資料的實體單元710(3)的映射資訊910(3)載入實體單元710(3)的邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16，並根據此些邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16將實體單元710(3)中的有效資料複製到回收節點702中實體單元720(0)的剩餘空間。由此可知，在存取儲存有較少的有效資料的實體單元710(0)~710(2)時所需使用的邏輯至實體映射表與存取儲存有較多的有效資料的實體單元710(3)時所需使用的邏輯至實體映射表皆為重複的邏輯至實體映射表的情況下，記憶體管理電路502在傳統的資料整併操作的兩階段操作中，所需存取的邏輯至實體映射表的數量各為10張(即，邏輯至實體映射表TB 1~TB 6、TB 9、TB 11及TB 15~TB 16)。然而，在本發明前述範例實施例中，在從實體單元710(3)中複製到回收節點702的實體單元720(0)的有效資料的資料量達到資料量門檻值之後，記憶體管理電路502所需存取的邏輯至實體映射表的數量可減少為5張，相較於傳統的資料整併操作所需存取的10張邏輯至實體映射表來得少。
以下將假設記憶體管理電路502執行一個循環的資料整併操作中可處理1000張的邏輯至實體映射表，來更詳細地說明本發明的資料整併方法藉由減少資料整併操作中需要載入的邏輯至實體映射表的數目，所達到的記憶體儲存裝置的效能提升。請再參照圖7A~圖7C，在圖7A中，假設存取至少一第一實體單元710(0)~710(2)中有效資料所需的邏輯至實體映射表為6000張，且存取至少一第二實體單元710(3)中有效資料所需的邏輯至實體映射表亦為此重複的6000張，因此，在記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取包含至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的第一映射資訊的操作中，所獲得的至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)兩者共用的邏輯至實體映射的數目為6000張。接著，記憶體管理電路502會根據此6000張邏輯至實體映射表，將從來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)與至少一第二實體單元710(3)中的收集的有效資料700A複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。倘若在記憶體管理電路502處理完3000張邏輯至實體映射表時，從來源節點701的至少一第二實體單元710(3)中複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)的有效資料的資料量已達到資料量門檻值，則此時相當於記憶體管理電路502執行了3次的資料整併操作，且僅剩下3000(6000-3000=3000)張的邏輯至實體映射表需被處理。換言之，在圖7B~圖7C中，記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中所讀取的對應至少一第一實體單元710(0)~710(2)的邏輯至實體映射表為前述剩下的3000張，因此，記憶體管理電路502僅再執行3次的資料整併操作即可將來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中所剩餘的有效資料皆複製到回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。也就是說，在本發明此範例實施例中，記憶體管理電路502執行6次的資料整併操作，即可將來源節點701的至少一第一實體單元710(0)~710(2)中所有的有效資料複製至回收節點702的至少一第三實體單元720(0)，並且將至少一第二實體單元710(3)中的對應資料量門檻值之具剩餘資料量的有效資料複製至回收節點702的至少一第三實體單元720(0)。
反之，在傳統的資料整併操作中，在前述假設的條件下，由於記憶體管理電路502為了確保儲存有較少的有效資料的實體單元710(0)~710(2)中的有效資料皆能複製到回收節點702的實體單元720(0)，因此記憶體管理電路502會先僅對來源節點701中儲存有較少的有效資料的實體單元710(0)~710(2)進行資料整併操作。亦即，記憶體管理電路502會處理完對應實體單元710(0)~710(2)的6000張邏輯至實體映射表，以將至實體單元710(0)~710(2)中所有的有效資料皆複製到回收節點702的實體單元720(0)，並且此時相當於記憶體管理電路502執行了6次的資料整併操作。之後，記憶體管理電路502會再處理對應實體單元720(0)的6000張邏輯至實體映射表，以將實體單元710(3)中的有效資料複製到回收節點702中實體單元720(0)的剩餘空間。此時，記憶體管理電路502亦執行了6次的資料整併操作。也就是說，在傳統的資料整併方法中，記憶體管理電路502共執行了12次的資料整併操作。
據此，透過本發明的資料整併操作中的設定資料量門檻值的機制，不僅可減少在資料整併操作中需要載入的邏輯至實體映射表的數目，在來源節點所對應的邏輯至實體映射表的數目龐大且重複率高的情況下，亦可減少記憶體管理電路執行資料整併操作的次數。由此可有效減少對圖4的可複寫式非揮發性記憶體模組406的存取次數，更提升記憶體儲存裝置的整體運作效能。
圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料整併方法的流程圖。請參照圖11，在步驟S1101中，記憶體管理電路502從實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元。在步驟S1103中，記憶體管理電路502從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，其中所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊。在步驟S1105中，記憶體管理電路502根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元。在步驟S1107中，當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，記憶體管理電路502停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料。
然而，圖11中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖11中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖11的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。
綜上所述，在本發明的範例實施例中，提出的資料整併方法、記憶體儲存裝置與記憶體控制電路單元，透過設置資料量門檻值來限制從來源節點中有效資料的資料量相對較多的實體單元複製到回收節點的資料量，使資料整併操作中存取來源節點所使用的邏輯至實體映射表不會被重複地讀取。如此一來，資料整併操作中記憶體儲存裝置的存取次數可被有效減少，進而延長記憶體儲存裝置的使用壽命。特別是，在來源節點所對應的邏輯至實體映射表的數目龐大且重複率高的情況下，透過本發明的資料整併方法，可減少在資料整併操作中需要載入的邏輯至實體映射表的數目與記憶體管理電路執行資料整併操作的次數，進而提升記憶體儲存裝置的整體運作效能。
10、30:記憶體儲存裝置 11、31:主機系統 110:系統匯流排 111:處理器 112:隨機存取記憶體 113:唯讀記憶體 114:資料傳輸介面 12:輸入/輸出(I/O)裝置 20:主機板 201:隨身碟 202:記憶卡 203:固態硬碟 204:無線記憶體儲存裝置 205:全球定位系統模組 206:網路介面卡 207:無線傳輸裝置 208:鍵盤 209:螢幕 210:喇叭 32:SD卡 33:CF卡 34:嵌入式儲存裝置 341:嵌入式多媒體卡 342:嵌入式多晶片封裝儲存裝置 402:連接介面單元 404:記憶體控制電路單元 406:可複寫式非揮發性記憶體模組 502:記憶體管理電路 504:主機介面 506:記憶體介面 508:錯誤檢查與校正電路 510:緩衝記憶體 512:電源管理電路 601:儲存區 602:替換區 603:儲存區 610(0)~610(C)、710(0)~710(3)、720(0)、810(0)~810(1):實體單元 612(0)~612(D):邏輯單元 700A、700B:資料 701:來源節點 702:回收節點 801、802、910(0)~910(3):表格映射資訊 830:邏輯至實體映射表 901、902、1001:映射資訊 90:邏輯模組 S1101:步驟(從實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元) S1103:步驟(從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，其中所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊) S1105:步驟(根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元) S1107:步驟(當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料)
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。 圖2是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。 圖3是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。 圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。 圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。 圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示的管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。 圖7A至圖7C是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料整併操作的示意圖。 圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的表格映射資訊的示意圖。 圖9A至圖9B是根據本發明的一範例實施例所繪示的根據映射資訊獲得邏輯至實體映射表的示意圖。 圖10A至圖10B是根據傳統的資料整併操作所繪示的根據映射資訊獲得邏輯至實體映射表的示意圖。 圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的資料整併方法的流程圖。
S1101:步驟(從實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元)
S1103:步驟(從所述可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取第一映射資訊，其中所述第一映射資訊包含所述至少一第一實體單 元的映射資訊與所述少一第二實體單元的映射資訊)
S1105:步驟(根據所述第一映射資訊，將從所述至少一第一實體單元中收集的有效資料與從所述至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到所述實體單元中的至少一第三實體單元)
S1107:步驟(當從所述至少一第二實體單元中複製到所述至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到資料量門檻值時，停止從所述至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從所述至少一第一實體單元中收集有效資料)

Claims (21)

  1. 一種資料整併方法，用於一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，該資料整併方法包括：從該些實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元；從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第一映射資訊，其中該第一映射資訊包含該至少一第一實體單元的映射資訊與該至少一第二實體單元的映射資訊；根據該第一映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料與從該至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元；以及當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到一資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料。
  2. 如請求項1所述的資料整併方法，其中該至少一第三實體單元的大小為一目標資料量，且該資料量門檻值為該目標資料量減去該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的一剩餘資料量。
  3. 如請求項1所述的資料整併方法，其中從該至少一第一實體單元中收集的有效資料的一第一資料量等於該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從該至少一第二實體單元中收集的有效資料的一第二資料量小於該至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
  4. 如請求項3所述的資料整併方法，其中該第一資料量與該第二資料量的總和為該至少一第三實體單元的大小。
  5. 如請求項1所述的資料整併方法，其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊之後的步驟包括：根據該第一映射資訊，識別該至少一第一實體單元中的有效資料與該至少一第二實體單元中的有效資料，其中每一該至少一第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一該至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
  6. 如請求項1所述的資料整併方法，其中當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到該資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料的步驟包括：從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第二映射資訊，其中該第二映射資訊包含該至少一第一實體單元的映射資訊；以及 根據該第二映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元。
  7. 如請求項1所述的資料整併方法，其中一第一表格映射資訊反映該至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且一第二表格映射資訊反映該至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表，其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊的步驟包括：根據該第一表格映射資訊與該第二表格映射資訊讀取該第一映射資訊，其中該第一映射資訊反映該至少一第一邏輯至實體映射表與該至少一第二邏輯至實體映射表之間的一重疊資訊。
  8. 一種記憶體儲存裝置，包括：一連接介面單元，用以耦接至一主機系統；一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元；以及一記憶體控制電路單元，耦接至該連接介面單元與該可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該記憶體控制電路單元用以從該些實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元，該記憶體控制電路單元更用以從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第一映射資訊，其中該第一映射資訊包含該至少一 第一實體單元的映射資訊與該少一第二實體單元的映射資訊，該記憶體控制電路單元更用以根據該第一映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料與從該至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元，以及該記憶體控制電路單元更用以當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到一資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料。
  9. 如請求項8所述的記憶體儲存裝置，其中該至少一第三實體單元的大小為一目標資料量，且該資料量門檻值為該目標資料量減去該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的一剩餘資料量。
  10. 如請求項8所述的記憶體儲存裝置，其中從該至少一第一實體單元中收集的有效資料的一第一資料量等於該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從該至少一第二實體單元中收集的有效資料的一第二資料量小於該至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
  11. 如請求項10所述的記憶體儲存裝置，其中該第一資料量與該第二資料量的總和為該至少一第三實體單元的大小。
  12. 如請求項8所述的記憶體儲存裝置，其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊之後的操作包括：根據該第一映射資訊，識別該至少一第一實體單元中的有效資料與該至少一第二實體單元中的有效資料，其中每一該至少一第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一該至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
  13. 如請求項8所述的記憶體儲存裝置，其中當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到該資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料的操作包括：從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第二映射資訊，其中該第二映射資訊包含該至少一第一實體單元的映射資訊；以及根據該第二映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元。
  14. 如請求項8所述的記憶體儲存裝置，其中一第一表格映射資訊反映該至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且一第二表格映射資訊反映該至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表， 其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊的操作包括：根據該第一表格映射資訊與該第二表格映射資訊讀取該第一映射資訊，其中該第一映射資訊反映該至少一第一邏輯至實體映射表與該至少一第二邏輯至實體映射表之間的一重疊資訊。
  15. 一種記憶體控制電路單元，用於控制一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，其中該記憶體控制電路單元包括：一主機介面，用以耦接至一主機系統；一記憶體介面，用以耦接至該可複寫式非揮發性記憶體模組；以及一記憶體管理電路，耦接至該主機介面與該記憶體介面，其中該記憶體管理電路用以從該些實體單元中選擇至少一第一實體單元與至少一第二實體單元，該記憶體管理電路更用以從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第一映射資訊，其中該第一映射資訊包含該至少一第一實體單元的映射資訊與該少一第二實體單元的映射資訊，該記憶體管理電路更用以根據該第一映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料與從該至少一第二實體單元中的收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元，以及 該記憶體管理電路更用以當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到一資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料。
  16. 如請求項15所述的記憶體控制電路單元，其中該至少一第三實體單元的大小為一目標資料量，且該資料量門檻值為該目標資料量減去該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量所獲得的一剩餘資料量。
  17. 如請求項15所述的記憶體控制電路單元，其中從該至少一第一實體單元中收集的有效資料的一第一資料量等於該至少一第一實體單元中的有效資料的總資料量，從該至少一第二實體單元中收集的有效資料的一第二資料量小於該至少一第二實體單元中的有效資料的總資料量。
  18. 如請求項17所述的記憶體控制電路單元，其中該第一資料量與該第二資料量的總和為該至少一第三實體單元的大小。
  19. 如請求項15所述的記憶體控制電路單元，其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊之後的操作包括：根據該第一映射資訊，識別該至少一第一實體單元中的有效資料與該至少一第二實體單元中的有效資料，其中每一該至少一 第一實體單元中的有效資料的資料量小於每一該至少一第二實體單元中的有效資料的資料量。
  20. 如請求項15所述的記憶體控制電路單元，其中當從該至少一第二實體單元中複製到該至少一第三實體單元的有效資料的資料量達到該資料量門檻值時，停止從該至少一第二實體單元中收集有效資料，且繼續從該至少一第一實體單元中收集有效資料的操作包括：從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取一第二映射資訊，其中該第二映射資訊包含該至少一第一實體單元的映射資訊；以及根據該第二映射資訊，將從該至少一第一實體單元中收集的有效資料複製到該些實體單元中的至少一第三實體單元。
  21. 如請求項15所述的記憶體控制電路單元，其中一第一表格映射資訊反映該至少一第一實體單元的映射資訊記載於至少一第一邏輯至實體映射表，且一第二表格映射資訊反映該至少一第二實體單元的映射資訊記載於至少一第二邏輯至實體映射表，其中從該可複寫式非揮發性記憶體模組中讀取該第一映射資訊的操作包括：根據該第一表格映射資訊與該第二表格映射資訊讀取該第一映射資訊，其中該第一映射資訊反映該至少一第一邏輯至實體映射表與該至少一第二邏輯至實體映射表之間的一重疊資訊。
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