CN101154189A - 支持不同存储单元类型的非易失性存储器的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法，更具体地说，涉及一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法，所述设备和方法能够在支持不同存储单元类型的非易失性存储器中将逻辑地址映射到物理地址，其中，由单位存储单元表示的比特彼此不相同。根据本发明实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备包括：用户请求单元，用于让用户通过使用逻辑地址来请求预定运算；非易失性存储器，包括具有不同存储单元类型的多个存储器区域；以及映射管理单元，基于用于请求的运算的逻辑地址，从所述多个存储器区域中的一个确定将被映射到所述逻辑地址的物理地址。

Description

支持不同存储单元类型的非易失性存储器的设备和方法

本申请要求2006年9月27日提交到韩国知识产权局的第10-2006-0094297号韩国专利申请的优先权，该申请的公开完全合并于此，以资参考。

技术领域

与本发明一致的设备和方法涉及一种支持不同存储单元(cell)类型的非易失性存储器，更具体地说，涉及一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法，所述设备和方法能够在支持不同存储单元类型的非易失性存储器中将逻辑地址映射到物理地址，在所述支持不同存储单元类型的非易失性存储器中，由单位存储单元表示的比特彼此不相同。

背景技术

通常，用作存储和处理数据的存储介质的非易失性存储器在嵌入式***(诸如电子家用设备、通信设备和机顶盒)中被广泛使用。

主要用作非易失性存储器的闪存是能够电删除数据或者电恢复数据的非易失性存储装置，由于闪存的功耗比基于磁盘存储器的存储介质的功耗低并且具有与硬盘相似的高存取时间，因此闪存适合用于具有小尺寸的便携式设备。

在闪存中，从硬件特性来看，为了对其中写有数据的存储器扇区执行写运算(operation)，应该在写运算之前执行用于删除包括该扇区的所有块的运算。写前擦除(erase-before-write)操作造成闪存的性能恶化。为了解决该问题，已经引入了逻辑地址和物理地址的概念。也就是说，通过各种映射算法将对逻辑地址的读/写运算改变为对物理地址的读/写运算，然后，执行读/写运算。在这种情况下，逻辑地址被划分为用于存储被频繁更新的元数据的区域和用于存储具有比元数据的大小更大并且与元数据相比被较少更新的用户数据的区域。

从硬件特征来看，根据一个存储单元代表的比特的数量，闪存被划分为若干类型。例如，闪存被划分为两种类型，即，一个存储单元代表一个比特的单层式存储单元(single level cell，SLC)类型以及一个存储单元代表多个比特的多层式存储单元(multi-level cell，MLC)类型。SLC类型具有比MLC类型更高速的读/写性能，并且还具有比MLC类型更多的部分编程次数(NumberOf Partial programming，NOP)。当SLC类型和MLC类型具有相同的物理大小时，SLC类型具有比MLC类型更小的存储容量。

由于当前生产的具有非易失性存储器的设备仅包括单层式存储单元类型，所以所有的物理地址具有相同的性能和相同的物理特性。因此，当在支持不同存储单元类型的非易失性存储器中将逻辑地址映射到物理地址时，没有根据每种存储单元类型考虑物理地址的特性，这导致对提高非易失性存储器的性能的限制。

第2004-062328号日本未审查专利申请公布公开了一种在具有用户物理块和擦除物理块的NAND闪存中根据数据量和物理块的擦除状态来改变数据流的方法。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法，所述设备和方法能够通过以下方式提高支持不同存储单元类型的非易失性存储器的性能，即：考虑在非易失性存储器中的每种存储单元类型的存储器区域中所包括的物理地址的特性，将逻辑地址映射到物理地址。

本发明不限于上述的各方面，通过以下描述，本领域的技术人员将更清楚地理解本发明的其他方面。

根据本发明的一方面，提供一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备，所述映射设备包括：用户请求单元，用于让用户通过使用逻辑地址来请求预定运算；非易失性存储器，包括具有不同存储单元类型的多个存储器区域；以及映射管理单元，基于用于请求的运算的逻辑地址，从多个存储器区域中的一个确定被映射到所述逻辑地址的物理地址。

根据本发明的另一方面，提供一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法，所述方法包括：当用户通过使用逻辑地址来请求预定运算时，确定包括使用的逻辑地址的逻辑地址区域；以及在包括具有不同存储单元类型的多个存储器区域的非易失性存储器中确定将被映射到使用的逻辑地址的物理地址。

本发明的其他示例性实施例的细节被包括在对本发明的详细描述和附图中。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特征和方面将会变得更加清楚，其中：

图1是示出在普通非易失性存储器中的映射方法的示图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备的示图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的当在支持不同存储单元类型的非易失性存储器中执行运算时，根据使用的逻辑地址来映射物理地址的方法的示图；

图4是示出根据本发明示例性实施例的当在支持不同存储单元类型的非易失性存储器中执行运算时，根据使用的逻辑地址来映射物理地址的方法的示图；

图5是示出根据本发明示例性实施例的根据用户请求单元的存取模式确定使用的逻辑地址的示图；

图6是示出根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法的流程图；以及

图7是示出根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法的流程图。

具体实施方式

通过参照以下对示例性实施例的详细描述和附图，可更容易理解本发明的各方面和特征以及完成本发明的方法。然而，可通过多种不同形式来实施本发明，并且本发明不应被理解为限制于在此阐述的示例性实施例。此外，提供这些示例性实施例从而使本公开完全和彻底，将本发明的构思完全传达给本领域的技术人员，并且本发明将仅由权利要求限定。在整个说明书中，相同的标号指示相同的组件。

以下将参照根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法的框图或流程图来描述本发明。应该理解，可通过计算机程序指令来实现流程图的每个方框和流程图中的方框的组合。可将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器，从而通过计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图方框中指定的功能的装置。也可将这些计算机程序指令存储在可引导计算机或者其他可编程数据处理设备以特定的方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，从而存储在计算机可用或计算机可读存储器上的指令产生包括用于实现在流程图方框中指定的功能的指令装置的产品。还可将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上被执行，以产生计算机实施的处理，从而在计算机或者其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图方框中指定的功能的步骤。

框图的每个方框可代表包括一个或多个用于实现指定的逻辑功能的可执行指令的模块、分段或部分代码。还应该注意，在一些可选的实施方式中，在方框中提到的功能可不按顺序地出现。例如，根据涉及的功能，实际上可同时执行连续示出的两个方框，或者有时以相反的顺序执行所述方框。

通常，在每个都具有支持不同类型的存储单元类型的非易失性存储器的设备中，当逻辑地址被映射到物理地址时，不考虑每种类型的存储单元的物理地址的特性。因此，通过这样的映射算法来映射用于预定运算的逻辑地址：所述映射算法与例如具有支持一种存储单元类型的非易失性存储器的设备中使用的映射算法(不考虑存储单元类型)相同。

例如，如图1所示，当非易失性存储器支持SLC类型和MLC类型时，通过与支持一种存储单元类型的非易失性存储器中使用的映射算法相同的映射算法来映射用于预定运算的逻辑地址。在这种情况下，可按照扇区、页或者块为单位执行映射，但是本发明不限于此。

当不考虑每种存储单元类型的物理地址的特性时，很难适当地利用SLC类型的特性(诸如高速读/写擦除运算以及多NOP)和MLC类型的特性(诸如大存储容量)，这导致对提高非易失性存储器的性能的限制。

因此，根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法考虑支持不同存储单元类型的非易失性存储器中的每种存储单元类型的物理特性，以提高非易失性存储器的性能。图2是示出根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备。在以下的本发明示例性实施例中，将用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备简称为“映射设备”。

如图2所示，根据本发明示例性实施例的映射设备100包括：用户请求单元110，用于让用户请求使用预定逻辑地址的预定运算；非易失性存储器120，具有第一存储单元类型的第一存储器区域121和第二存储单元类型的第二存储器区域122；以及映射管理单元130，将用户使用的逻辑地址映射到非易失性存储器120中的物理地址，从而在非易失性存储器120中执行用户请求的运算。

用户请求单元110可被认为是通过逻辑地址来使用存储装置的应用程序，诸如文件***或数据库管理***(DMBS)。因此，用户可通过该应用程序使用预定的逻辑地址，来请求非易失性存储器中的预定运算。

非易失性存储器120可包括具有不同读/写擦除性能和NOP的不同存储单元类型的第一存储器区域121和第二存储器区域122。在本发明的此示例性实施例中，第一存储器区域121是SLC类型，第二存储器区域122是MLC类型。然而，本发明不限于此。例如，在第一存储器区域121和第二存储器区域122具有不同读/写擦除性能和NOP的条件下，第一存储器区域121和第二存储器区域122可具有各种存储单元类型。另外，在本发明的此示例性实施例中，由于第一存储器区域121是SLC类型，所以第一存储器区域121与MLC类型的第二存储器区域122相比具有更高速的读/写/擦除性能和更多的NOP。

映射管理单元130可将用户请求单元110用来请求运算的逻辑地址映射到第一存储器区域121和第二存储器区域122的物理地址中的一个。例如，在本发明的此示例性实施例中，逻辑地址区域被划分为用于被频繁更新的应用程序的元数据的第一逻辑地址区域和用于与元数据相比被较少更新并且其大小较大的应用程序用户数据的第二逻辑地址区域。另外，映射管理单元130可按照扇区、页或者块为单位来执行映射，但是本发明不限于此。

因此，映射管理单元130可根据用户请求单元110用来请求运算的逻辑地址来确定是执行到第一存储器区域121的映射，还是执行到第二存储器区域122的映射。例如，假设逻辑地址的总体范围是从0到1000，第一逻辑地址区域在0到100的范围内，第二逻辑地址区域在101到1000的范围内。在这种情况下，当用户请求单元110使用的逻辑地址是50时，该逻辑地址被包括在第一逻辑地址区域中，因此映射管理单元130将该逻辑地址映射到第一存储器区域121的物理地址。根据本发明示例性实施例的映射设备100可以在初始化处理中获得关于逻辑地址区域的信息，并将获得的信息存储在非易失性存储器120的预定区域中。在这种情况下，可将关于逻辑地址区域的信息存储在第一存储器区域121或第二存储器区域122中，或者可将其存储在单独的存储器区域中。

当用户请求单元110用来请求运算的逻辑地址是500时，该逻辑地址被包括在第二逻辑地址区域中，因此，映射管理单元130可将该逻辑地址映射到第二存储器区域122的物理地址。如上所述，在本发明的此示例性实施例中，包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址被映射到第一存储器区域121，包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址被映射到第二存储器区域122。然而，本发明不限于此。例如，当包括在第一存储器区域121中的物理地址大于包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址时，映射管理单元130可将包括在第一存储器区域121中的物理地址映射到包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址。

具体地，如图3所示，映射管理单元130可将包括在逻辑地址区域200的第一逻辑地址区域210中的逻辑地址映射到包括在第一存储器区域121中的物理地址，并将包括在第二逻辑地址区域220中的逻辑地址映射到第二存储器区域122的物理地址。

如图4所示，当第一逻辑地址区域210的大小小于第一存储器区域121的大小时，映射管理单元130可将第一存储器区域121中剩余的物理地址映射到包括在第二逻辑地址区域220中的逻辑地址。在本发明的此示例性实施例中，第一逻辑地址区域210的大小小于第一存储器区域121的大小，但是本发明不限于此。例如，当第一逻辑地址区域210的大小大于第一存储器区域121的大小时，映射管理单元130可将包括在第一逻辑地址区域210中的逻辑地址映射到包括在第二存储器区域122中的物理地址。

如上所述，在此示例性实施例中，映射管理单元130根据包括用户请求单元110所使用的逻辑地址的逻辑地址区域将所述逻辑地址映射到包括在第一存储器区域121或第二存储器区域122中的物理地址。然而，本发明不限于此。例如，可以根据用户请求单元110已知的存取模式(access mode)确定包括逻辑地址被映射到的物理地址的存储器区域。在本发明的以下示例性实施例中，对元数据的存取模式被称为“第一模式”，对用户数据的存取模式被称为“第二模式”。

例如，在用户数据与元数据彼此混合并且用户数据和元数据的逻辑地址没有被固定的数据库中，当用户将与数据库中相应于用户数据的逻辑地址和相应于元数据的逻辑地址有关的第一模式或第二模式输入到映射管理单元130时，映射管理单元130可基于输入模式确定将被映射的物理地址。

具体地，如图5所示，映射管理单元130可基于用户输入的模式(即，指示元数据的第一模式或指示用户数据的第二模式)确定逻辑地址区域200中包括的将被使用的逻辑地址的逻辑地址区域。映射管理单元130还可基于确定的逻辑地址区域来确定是将逻辑地址映射到第一存储器区域121的物理地址还是映射到第二存储器区域122的物理地址。

如上所述，在本发明的此示例性实施例中，映射管理单元130基于逻辑地址和模式确定将被映射的物理地址。然而，本发明不限于此。例如，映射管理单元130可基于逻辑地址和模式的混合确定将被映射的物理地址。

接下来，将参照附图描述根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法。以下，根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法被简称为“映射方法”。另外，根据本发明的此示例性实施例的映射方法可被划分为基于关于第一逻辑地址区域和第二逻辑地址区域的信息执行映射的第一映射方法和基于用户存取模式执行映射的第二映射方法。

图6是示出根据本发明示例性实施例的第一映射方法的流程图。

如图6所示，在根据本发明示例性实施例的第一映射方法中，首先，在图2中示出的映射设备100被初始化并且关于逻辑地址的信息被存储在非易失性存储器120的预定区域中(S110)。在本发明的此示例性实施例中，映射管理单元130将映射设备100初始化，但是本发明不限于此。例如，可提供用于初始化映射设备100的单独的组件。在此情况下，存储的关于逻辑地址的信息可包括与用于元数据的第一逻辑地址区域以及用于用户数据的第二逻辑地址区域有关的信息，但是本发明不限于此。在此示例性实施例中，在执行预定运算之前执行诸如S110的初始化运算，但是本发明不限于此。例如，可在所述运算期间执行初始化运算。

用户通过用户请求单元110使用预定的逻辑地址请求预定运算(例如，读/写/擦除运算)(S120)。

映射管理单元130基于在运算S110存储的关于逻辑地址的信息来确定包括用于请求所述预定运算的逻辑地址的逻辑地址区域，以决定将执行请求的运算的存储器区域(S130)。

当确定用于请求的运算的逻辑地址被包括在第一逻辑地址区域中时，映射管理单元130将包括在第一存储器区域121中的物理地址映射到用于请求的运算的逻辑地址(S140)。

当确定用于请求的运算的逻辑地址被包括在第二逻辑地址区域中时，映射管理单元130将包括在第二存储器区域122中的物理地址映射到用于请求的运算的逻辑地址(S150)。

图7是示出根据本发明示例性实施例的第二映射方法的流程图。

如图7所示，在根据本发明示例性实施例的第二映射方法中，首先，如图2所示的映射设备100被初始化并且关于逻辑地址的信息被存储在非易失性存储器120的预定区域中(S210)。在本发明的此示例性实施例中，与图6中示出的第一映射方法相似，映射管理单元130初始化映射设备100，但是本发明不限于此。例如，可提供用于初始化映射设备100的单独的组件。在这种情况下，关于存储的逻辑地址的信息可包括与用于元数据的第一逻辑地址区域以及用于用户数据的第二逻辑地址区域有关的信息，但是本发明不限于此。

用户通过用户请求单元110使用预定的逻辑地址请求预定的运算(例如，读/写擦除运算)(S220)。

映射管理单元130基于在运算S210存储的关于逻辑地址的信息以及用户输入的模式来确定包括用于请求所述预定运算的逻辑地址的逻辑地址区域，以决定将执行请求的运算的存储器区域(S230)。

作为确定的结果，当用于请求的运算的存取模式是第一模式时，映射管理单元130确定使用的逻辑地址被包括在第一逻辑地址区域中，并将包括在第一存储器区域121中的物理地址映射到用于请求的运算的逻辑地址(S240)。

作为确定的结果，当用于请求的运算的存取模式是第二模式时，映射管理单元130确定使用的逻辑地址被包括在第二逻辑地址区域中，并将包括在第二存储器区域122中的物理地址映射到用于请求的运算的逻辑地址(S250)。

如参照图6和图7所述，基于用于预定运算的逻辑地址，即，将被存储的数据的类型(例如，基于应用程序元数据和应用程序用户数据)来确定将被映射的第一存储器区域121和第二存储器区域122中的一个的物理地址。因此，根据本发明的此示例性实施例，可以充分考虑支持不同存储单元类型的非易失性存储器中的每个存储器区域的物理特性，从而可以提高支持不同存储单元类型的非易失性存储器的性能。

在此使用的术语“单元”或“模块”指的是执行特定任务的软件或硬件组件(诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))，但不限于此。模块或单元可有利地被配置为居于可寻址存储介质上，并可被配置为在一个或多个处理器上被执行。因此，举例来说，模块或单元可包括：组件(诸如软件组件、面向对象软件组件、类组件和任务组件)、处理、函数、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。在组件和模块或单元中提供的功能可组合成更少的组件和模块或单元，或者进一步分离成附加的组件和模块或单元。

虽然已经参照附图描述了根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备和方法，但是对于本领域的技术人员很明显，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对其做出各种修改和改变。因此，应该理解，上述示例性实施例对于所有方面不是限制性，而是作为示例性的。

如上所述，根据本发明示例性实施例的用于支持不同存储单元类型的易失性存储器的映射设备和方法，可以考虑包括在每种存储单元类型的存储器区域中的物理地址的特性，从而提高支持不同存储单元类型的非易失性存储器的运算性能。

Claims (16)

1.一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射设备，包括：

用户请求单元，通过使用逻辑地址来请求预定运算；

非易失性存储器，包括具有不同存储单元类型的多个存储器区域；以及

映射管理单元，基于用于请求的所述预定运算的逻辑地址，从所述多个存储器区域中的一个确定被映射到所述逻辑地址的物理地址。

2.如权利要求1所述的映射设备，其中：

所述非易失性存储器包括：

第一存储单元类型的第一存储器区域；以及

第二存储单元类型的第二存储器区域。

3.如权利要求2所述的映射设备，其中：

第一存储器区域是单层式存储单元类型，以及

第二存储器区域是多层式存储单元类型。

4.如权利要求2所述的映射设备，其中：

逻辑地址包括第一逻辑地址区域和第二逻辑地址区域，以及

映射管理单元将包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址和包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址分别映射到包括在第一存储器区域中的物理地址和包括在第二存储器区域中的物理地址。

5.如权利要求2所述的映射设备，其中，映射管理单元基于用户请求单元已知的存取模式来确定被映射到逻辑地址的物理地址。

6.如权利要求2所述的映射设备，其中，存储在第一存储器区域中的数据比存储在第二存储器区域中的数据更频繁地被更新。

7.如权利要求4所述的映射设备，其中，如果包括在第一存储器区域中的物理地址的数量大于包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址的数量，则映射管理单元将包括在第一存储器区域中的剩余的物理地址映射到包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址。

8.如权利要求4所述的映射设备，其中，如果包括在第一存储器区域中的物理地址的数量小于包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址的数量，则映射管理单元将包括在第一逻辑地址区域中的剩余的逻辑地址映射到包括在第二存储器区域中的物理地址。

9.一种用于支持不同存储单元类型的非易失性存储器的映射方法，所述方法包括：

如果用户通过使用逻辑地址来请求预定运算，则确定包括使用的逻辑地址的逻辑地址区域；以及

在包括具有不同存储单元类型的多个存储器区域的非易失性存储器中确定被映射到所述逻辑地址的物理地址。

10.如权利要求9所述的映射方法，其中：

所述非易失性存储器包括第一存储单元类型的第一存储器区域和第二存储单元类型的第二存储器区域。

11.如权利要求10所述的映射方法，其中：

第一存储器区域是单层式存储单元类型，以及

第二存储器区域是多层式存储单元类型。

12.如权利要求10所述的映射方法，其中：

逻辑地址被划分为第一逻辑地址区域和第二逻辑地址区域，以及

确定被映射的物理地址的步骤包括：将包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址和包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址分别映射到包括在第一存储器区域中的物理地址和包括在第二存储器区域中的物理地址。

13.如权利要求10所述的映射方法，其中，确定被映射的物理地址的步骤包括：基于存取模式确定将被映射到逻辑地址的物理地址。

14.如权利要求10所述的映射方法，其中，存储在第一存储器区域中的数据比存储在第二存储器区域中的数据更频繁地被更新。

15.如权利要求12所述的映射方法，其中，如果包括在第一存储器区域中的物理地址的数量大于包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址的数量，则在确定被映射的物理地址的步骤中，将包括在第一存储器区域中的剩余的物理地址映射到包括在第二逻辑地址区域中的逻辑地址。

16.如权利要求12所述的映射方法，其中，如果包括在第一存储器区域中的物理地址的数量小于包括在第一逻辑地址区域中的逻辑地址的数量，则在确定被映射的物理地址的步骤中，将包括在第一逻辑地址区域中的剩余的逻辑地址映射到包括在第二存储器区域中的物理地址。

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