CN103064641A

CN103064641A - 非易失性存储装置及其操作方法

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Publication number: CN103064641A
Application number: CN2013100460284A
Authority: CN
Inventors: 张博; 修宸
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: TWI514140B; US20140223079A1; US9218280B2; TW201432449A

Abstract

一种非易失性存储装置及其操作方法。将逻辑地址分群为多个逻辑地址群组。依据逻辑地址群组，将在主存储器内的映射表分割为多个子映射表。当非易失性存储装置处理主机的存取指令时，依据该存取指令的逻辑地址而从这些子映射表中选择对应子映射表。若所述对应子映射表为需重建，则重建所述对应子映射表，以及依据重建后的所述对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取非易失性储存单元。

Description

非易失性存储装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种存储装置或储存装置，特别是涉及一种非易失性存储装置及其操作方法。

背景技术

一般固态硬盘(solid state disk/drive,S SD)或快闪存储器(Flash memory)在使用时，需要使用映射表（mapping table）来记录逻辑地址至实体地址的映射关系。主机（host）通常是依据页面映射(Page Mapping)、区块映射(BlockMapping)、置换区块(Replacement Block)或日志区块(Log Block)等模式对固态硬盘(solid state disk/drive,SSD)或快闪存储器(Flash memory)内的数据进行存取。

尽管不同模式对应的映射表所存储的内容各不相同，但当固态硬盘或快闪存储器接收主机（host）的存取指令时，固态硬盘或快闪存储器均须依据映射表而将该存取指令的逻辑地址转换为固态硬盘或快闪存储器中快闪存储器（FLASH memory）的实体地址，然后对转换获得的实体地址所指的实体页执行该存取指令。

在不断执行主机的众多存取指令的过程中，逻辑地址与实体地址的对应关系可能会被对应地改变，因此映射表的内容可能会被不断地更新。通常映射表被储存在动态随机存取存储器（dynamic random access memory,DRAM）中，以便加快存取速度。当固态硬盘进行正常断电程序时，映射表会被保存于固态硬盘内的快闪存储器（FLASH memory）中，以确保不会因为断电（power-off）而佚失了映射表的内容。当供电给固态硬盘时，固态硬盘会进行初始化程序。于初始化程序中，固态硬盘从快闪存储器读出映射表，以及将该映射表写回动态随机存取存储器。

然而，当固态硬盘发生非正常断电事件时，由于映射表来不及写入快闪存储器中，以至于佚失了映射表的内容。当发生非正常断电后再重新供电给固态硬盘时，由于映射表的内容已经佚失，传统固态硬盘于初始化程序中需要重建整个映射表。在重建映射表的过程中，固态硬盘需要扫描固态硬盘内所有快闪存储器芯片，扫描快闪存储器芯片内所有实体块（physical block），甚至扫描实体块内所有实体页（physical page），以便重建整个映射表。传统固态硬盘需要等整个映射表重建完成后，才会结束初始化程序并进入正常操作模式。

固态硬盘的存储容量越多，映射表的内容也越多，使得需要花费更多的时间重建整个映射表。一些大容量的固态硬盘甚至需要花费超过30分钟来重建整个映射表。因此，当发生非正常断电后再重新供电给固态硬盘时，传统固态硬盘需要花费大量时间重建整个映射表与执行初始化程序，造成主机的存取指令需要被滞后较长的时间才能被响应。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储(non-volatile memory,NVM)装置及其操作方法，以在发生非正常断电（power-off）后再重新上电（power-on）时可以加速非易失性存储装置的启动速度。

本发明实施例提出一种非易失性存储装置的操作方法。此操作方法包括：将多个逻辑地址（logical address）分群为多个逻辑地址群组；依据这些逻辑地址群组，将在该非易失性存储装置的主存储器内的映射表（mappingtable）分割为多个子映射表；当该非易失性存储装置处理主机（host）的存取指令时，由该非易失性存储装置依据该存取指令的逻辑地址而从这些子映射表中选择至少一个对应子映射表；若所述至少一个对应子映射表为需重建，则重建所述至少一个对应子映射表；以及依据重建后的所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取该非易失性存储装置中的非易失性储存单元。

本发明实施例提出一种非易失性存储装置，包括主存储器、非易失性储存单元以及控制器。控制器耦接至主存储器与非易失性储存单元。控制器将多个逻辑地址分群为多个逻辑地址群组，且依据这些逻辑地址群组，将在主存储器内的映射表分割为多个子映射表。当控制器处理主机的存取指令时，控制器依据该存取指令的逻辑地址而从这些子映射表中选择至少一个对应子映射表。若所述至少一个对应子映射表为需重建，则控制器重建所述至少一个对应子映射表，并依据重建后的所述至少一个对应子映射表，转换存取指令的逻辑地址以存取非易失性储存单元。

基于上述，本发明实施例所提供的非易失性存储装置及其操作方法，其依据逻辑地址群组将在映射表分割为多个子映射表。在发生非正常断电（power-off）后再重新上电（power-on）时，所述非易失性存储装置及其操作方法可以暂时不对整个映射表进行重建，或仅选择部份的子映射表进行重建。当非易失性存储装置接收/处理主机的存取指令时，若该存取指令的逻辑地址所属的子映射表为需要重建，非易失性存储装置才会对该存取指令所对应的子映射表进行重建，而不是一次对整个映射表进行重建。由于每一个子映射表的大小可以远小于整个映射表的大小，因此本发明实施例所提供的非易失性存储装置及其操作方法可以在发生非正常断电后再重新上电时加速非易失性存储装置的启动速度。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明实施例说明一种非易失性存储装置的电路方块示意图。

图2是依照本发明一实施例说明图1所示非易失性存储装置的操作方法示意图。

图3是依照本发明一实施例说明图1所示非易失性存储装置重建某个子映射表的示意图。

图4是依照本发明另一实施例说明图1所示非易失性存储装置的操作方法示意图。

图5是依照本发明又一实施例说明图1所示非易失性存储装置的操作方法示意图。

附图符号说明

10：主机

100：非易失性存储装置

110：控制器

120：主存储器

121：信息表

122：索引表

130：非易失性储存单元

1211：重建标志

1212：实体块地址信息

MT：映射表

S205～S240、S305～S315、S405～S430：步骤

SMT_1、SMT_2、SMT_n：子映射表

具体实施方式

在本发明说明书全文(包括权利要求)中所使用的「耦接」一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以透过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1是依照本发明实施例说明一种非易失性存储(non-volatile memory,NVM)装置100的电路方块示意图。非易失性存储装置100耦接至主机10。非易失性存储装置100的例子包括个人计算机存储卡国际协会(PersonalComputer Memory Card International Association,PCMCIA)卡、小型快闪(compact flash,CF)卡、智能型媒体卡(smart media card,SM,SMC)、随身盘(memory stick)、多媒体卡(multimedia card,MMC、RS-MMC、MMC-micro)、安全数字卡(security card,SD,miniSD,microSD,SDHC)、通用快闪储存(universal flash storage,UFS)装置、固态硬盘(solid state disk/drive,SSD)等等。依照不同的应用情境，非易失性存储装置100可以储存音讯、影像和/或视讯数据。

主机10的例子包括计算机、手持式电子装置或其他电子装置。例如，主机10可以是个人计算机、手持式计算机、个人数字助理(personal digitalassistant,PDA)、便携式媒体播放器(portable media player,PMP)、MP3播放器、智能型手机(smart phone)、数码相机、摄录机(camcorders)、录音机、游戏机、传真机、扫描器、打印机等等。

主机10与非易失性存储装置100可利用任一种标准化接口予以有效地相互连接。例如，小型计算机***接口(small computer system interface,SCSI)、串行连接小型计算机***接口(Serial Attached SCSI,SAS)、增强型小型装置接口(Enhanced Small Disk Interface,ESDI)、串行先进技术连接(serialadvanced technology attachment,SATA)、快速周边元件互连(peripheralcomponent interconnect express,PCI-express)、整合式电子装置(integrated driveelectronics,IDE)接口、所述标准化接口包括通用串行总线(universal serial bus,USB)、或雷电(Thunderbolt)。本发明并未局限于主机10与非易失性存储装置100之间的接口结构。

非易失性存储装置100包括控制器110、主存储器120以及非易失性储存单元130。控制器110透过上述标准化接口耦接至主机10。控制器110耦接至主存储器120与非易失性储存单元130。主存储器120具有映射表（mapping table）MT、信息表121与索引表122。非易失性存储装置100的控制器110依据主存储器120内的映射表MT，将主机10的存取指令的逻辑地址转换为非易失性储存单元130的实体地址。

主存储器120的例子包括动态随机存取存储器（dynamic random accessmemory,DRAM）、静态随机存取存储器（static random access memory,SRAM）或是其他易失性存储器(volatile memory)。非易失性储存单元130举例而言是快闪存储器(FLASH memory)。

图2是依照本发明实施例说明图1所示非易失性存储装置100的操作方法示意图。请参照图1与图2，控制器110进行步骤S205，以便将主机（host）端的多个逻辑地址（例如，逻辑块地址（logical block address，以下称LBA））分群为多个逻辑地址群组（Stripe）。例如，假设共有10000个逻辑地址，则步骤S205可以将这些逻辑地址分群为400个逻辑地址群组，其中每一个逻辑地址群组各自具有25个逻辑地址。上述逻辑地址的数量以及逻辑地址群组的数量，可以依据实际设计需求而决定。

上述分群的方式，可以依据实际设计需求而决定。在一些实施例中，逻辑地址的分群方式可以依照逻辑地址值的顺序。例如，假设每一个逻辑地址群组各自具有30个逻辑地址，则步骤S205可以将逻辑地址0～29分群为逻辑地址群组0，将逻辑地址30～59分群为逻辑地址群组1，其余依此类推。在另一些实施例中，基于平均磨损（wear-leveling）的考量，步骤S205可以用不连续的方式对逻辑地址进行分群。例如，假设将10000个逻辑地址分群为400个逻辑地址群组且每一个逻辑地址群组各自具有25个逻辑地址，则步骤S205可以将逻辑地址0、400、800、1200、1600……分群为逻辑地址群组stripe0，将逻辑地址1、401、801、1201、1601……分群为逻辑地址群组stripe1，其余依此类推，最后将逻辑地址399、799、1199、1599、1999……分群为逻辑地址群组stripe399。在其他实施例，步骤S205可以用杂凑函数(hash function)对逻辑地址进行分群。

假设主机端是文件配置表(File Allocation Table,FAT)文件***（filesystem），通常越热（hot）的数据写在越低的LBA，越冷（cold）的数据写在越高的LBA，如此可以避免将热数据集中写在某个逻辑地址群组stripe对应的非易失性储存单元130的实体区块，如此满足提高性能，以及平均磨损（wear-leveling）的要求。在某些实施例，也可以将预先识别为冷（cold）的LBA集中放在一些逻辑地址群组中，将热（hot）的LBA集中放在另一些逻辑地址群组中，如此为热的逻辑地址群组提供更多的资源，以提高性能。

控制器110进行步骤S210，以便依据步骤S205的逻辑地址群组，将在主存储器120内的映射表MT分割为多个子映射表，例如分割为图1所示的n个子映射表SMT_1、SMT_2、…、SMT_n。将主机端的逻辑地址分为多个群组，依据这些群组将映射表MT分割为多个子映射表SMT_1～SMT_n。每个子映射表可以视为独立的映射表。这些子映射表的逻辑块地址（logicalblock address，以下称LBA）不重迭，对应的实体块地址（physical blockaddress，以下称PBA）也不重迭。依据步骤S205将逻辑地址分群后，每个子映射表对应的逻辑地址（例如LBA）可以是固定的，而对应的实体地址（例如PBA）是动态分配的。非易失性储存单元130中所有尚未被分配的自由块（Free Block）被放在一个自由块池（Free Block Pool）中。当某个子映射表需要额外的实体块时，控制器110从自由块池申请一个自由块给所述某个子映射表。前述从自由块池申请一个自由块，可以根据平均磨损（Wearleveling）的策略进行分配。

主存储器120的信息表121数据结构中存放各个子映射表SMT_1～SMT_n的信息，包括时间戳记(TimeStamp)、PBA信息1212、指出子映射表是否需要重建的一重建标志1211、…等，其中该PBA信息1212，即子映射表各自包括哪些实体地址（例如PBA）的信息。主存储器120的索引表122存放所有的子映射表SMT_1～SMT_n备份至非易失性储存单元130的相关信息，包括对应的子映射表是否脏(Dirty)、各子映射表存储的实***置、…等。这里要说明的是，主存储器120内的信息表121、索引表122和映射表MT是可以随着主机10的存取操作而随时更新的，但主存储器120为易失性储存单元，断电后其所存储的内容会丢失，因此控制器110须每隔固定时间或在正常断电时，将信息表121、索引表122和映射表MT备份至非易失性储存单元130。索引表122随时记录上一次备份至非易失性储存单元130的映射表MT中各子映射表SMT_1～SMT_n在随后的存取操作中是否有更新，即对应的子映射表是否脏(Dirty)；索引表122还记录最近一次各子映射表备份至非易失性储存单元130的实***置等相关信息。当下次非易失性存储装置100被供电而进行初始化程序时，控制器110可以根据索引表122的相关信息将各子映射表SMT_1～SMT_n从非易失性储存单元130载入至主存储器120中。

如果是正常断电，非易失性存储装置100会进行一正常断电程序，以便信息表121、索引表122和映射表MT都会存储到非易失性储存单元130中。因此，当下次非易失性存储装置100被供电而进行初始化程序时，控制器110可以从非易失性储存单元130读出信息表121、索引表122和映射表MT，以及将信息表121、索引表122和映射表MT载入主存储器120。若不是正常断电，则控制器110需要重建主存储器120的所有的表格，包括映射表MT、索引表122和信息表121等。

控制器110可以用任何方式判断最近一次断电是否为正常断电。例如，控制器110可以依据非易失性储存单元130内的一组断电标记来判断非易失性存储装置100是否曾发生过非正常断电。当非易失性存储装置100启动成功后，（无论是上次正常断电后的启动，或者是非正常断电之后的启动），控制器110将一启动完成标记写入非易失性储存单元130。当非易失性存储装置100进行正常断电程序时，控制器110将一断电完成标记写入非易失性储存单元130。启动完成标记和断电完成标记为一组，称为断电标记。当下次启动的时候，控制器110会寻找最近的一组断电标记。若只能找到启动完成标记，而无法找到断电完成标记，则控制器110可以判断为非正常断电。另一种方法，也可以当非易失性存储装置100进行正常断电程序时，控制器110将该断电标记写入非易失性储存单元130。当非易失性存储装置100被供电而进行初始化程序时，控制器110在读取于非易失性储存单元130内的该断电标记后，控制器110便会抹除于非易失性储存单元130内的该断电标记。一旦非易失性存储装置100发生非正常断电，控制器110来不及将该断电标记写入非易失性储存单元130。因此，控制器110可以依据非易失性储存单元130内有无断电标记来判断最近一次断电是否为正常断电。

接下来再返回参照图2说明“重建”的一个实施例。于步骤S215中，控制器110可以接收/处理来自于主机10的存取指令。当控制器110处理主机10的存取指令时，控制器110依据主机10的存取指令的LBA而从子映射表SMT_1～SMT_n中选择至少一个对应子映射表（步骤S220），并判断所述至少一个对应子映射表是否需要重建（步骤S225）。例如，假设步骤S205与步骤S210将逻辑地址0、400、800、1200、…分群至子映射表SMT_1，将逻辑地址1、401、801、1201、…分群至子映射表SMT_2。若存取指令的LBA为801，则步骤S220对LBA做杂凑（hash）运算，可知对应子映射表为SMT_2，而步骤S225判断所述对应子映射表SMT_2是否需要重建。

控制器110可以用任何方式判断子映射表SMT_1～SMT_n是否需要重建。例如，信息表121中的重建标志1211记录了子映射表SMT_1～SMT_n各自的重建状态，因此控制器110在步骤S225可以依据信息表121的内容来判断步骤S220所选的子映射表是否需要重建。也就是说，控制器110可以依据信息表121的内容来判断步骤S220所选的子映射表是否需要进行重建。然而，在非易失性存储装置100发生非正常断电时，信息表121的内容亦可能佚失。在断电事件后再一次供电给非易失性存储装置100时，控制器110进行初始化程序。于该初始化程序中，控制器110判断该断电事件是否为非正常断电。若该断电事件为正常断电，则控制器110于该初始化程序中从非易失性储存单元130读出信息表121，以及将信息表121写回主存储器120。若该断电事件为非正常断电，还须首先重建信息表121。关于初始化程序的细节请参照后面图5的叙述。

若控制器110在步骤S225中判断所述至少一个对应子映射表（即步骤S220所选的子映射表，例如子映射表SMT_2）为不需要进行重建，因此控制器110进行步骤S230，以依据所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取非易失性储存单元130，例如将数据写入非易失性储存单元130，或从非易失性储存单元130读出数据。这里以采用页面映射（page mapping）模式为例说明如何利用子映射表转换逻辑地址转换以存取非易失性储存单元130。子映射表SMT_1～SMT_n的每一个子映射表所存储的内容为对应逻辑地址群组stripe所包括的LBA的所有逻辑页地址(logicpage address，以下称LPA)及所对应的实体页地址(physical page address，以下称PPA)。即是说，每个子映射表均以各自固定的LPA为索引，以动态变化的PPA为表项。当采用页面映射处理主机10的读/写指令时，则可以解析主机10发出的读/写指令的LBA，得到要读/写的LPA，再查找/更新对应的子映射表以完成相关实体页面的读/写操作。

若控制器110在步骤S225中判断所述至少一个对应子映射表（即步骤S220所选的子映射表）为需要重建，则控制器进行步骤S240，以重建所述至少一个对应子映射表。完成步骤S240后，控制器110接着进行步骤S230，以依据所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取非易失性储存单元130。

也就是说，若主机10发来的存取指令对应一个尚未重建好的子映射表，则控制器110只需于该主存储器内重建存取指令所对应的子映射表即可，而不需要一次重建整个映射表MT。由于一个子映射表所覆盖（所对应）的实体块数量有限，所以重建速度很快。存取指令所对应的子映射表重建完成以后，控制器110将信息表121中对应的重建标志1211设置为“不需重建”。若主机10的存取指令访问的是重建好的子映射表，则不需进行重建操作，如此可大大加快对主机10的存取指令的响应速度。

如果主机10发来的存取指令较长，同时覆盖了重建好了的子映射表和没有重建好的子映射表，则对没有重建好的子映射表进行重建，然后执行步骤S230。

关于步骤S240的如何“重建”某个子映射表，以下结合图3说明如下。

于步骤S305，控制器110首先重置索引表122，以进入重建状态。以下将假设主机10发来的存取指令是对应于子映射表SMT_1。因此，以下将说明子映射表SMT_1的重建过程。其他子映射表SMT_2～SMT_n可以参照子映射表SMT_1的相关说明而类推。

于步骤S310，控制器110查找信息表121，以获得子映射表SMT_1使用了哪些实体地址。存在一种情形是，信息表121中该子映射表SMT_1对应的实体地址为零个，说明该子映射表SMT_1所对应的逻辑区域还未被写过，则图3的流程可以直接结束。接下来执行步骤S315，控制器110扫描子映射表SMT_1对应的每个实体地址所指的实体块（physical block，PB），以从这些实体块中多个实体页的备用区中读取出实体地址所对应的逻辑地址。以整个非易失性储存单元130都采用页面映射（page mapping）演算法为例，控制器110扫描子映射表SMT_1对应的每个实体块的每个实体页的备用区（spare area）。每个实体页的实体页地址（physical page address，以下称PPA）对应的逻辑页地址（logic page address，以下称LPA）分散存储在这些实体页的备用区，这些实体页的备用区同时还存储了写入这些LPA的时间戳记（TimeStamp）。因此，扫描这些实体页的备用区即可获取这些实体页地址（例如PPA）对应的逻辑地址（例如LPA）和写入这些LPA的时间先后顺序。

接下来执行步骤S320，控制器110按所述对应逻辑地址的顺序，将对应的实体页地址记录于所述子映射表SMT_1以重建所述子映射表SMT_1。仍以采用页面映射（page mapping）演算法为例，由于每个PPA对应的LPA已经获知，因此只需要按照写入这些LPA时间先后顺序，将每个LPA对应的PPA存储在子映射表SMT_1中，即重建了该子映射表SMT_1。在另外一实施例的实现方法中，也可以不按照LPA写入的顺序更新子映射表SMT_1，而是按照其他任意顺序，在每次将一个PPA对应的LPA更新至子映射表SMT_1的时候，判断子映射表SMT_1中，此LPA到PPA的映射是否较新（具有较新的TimeStamp）。若已存在于子映射表SMT_1中的映射较旧，则用这个重建的LPA到PPA的表项替换子映射表SMT_1的对应项。当子映射表SMT_1使用的所有实体块都被更新过一次，子映射表SMT_1的重建即完成。至此，控制器110完成了子映射表SMT_1的重建。在重建过程中，控制器110亦将索引表122也更新一次，即为最新状态。最后执行步骤S325，将信息表121中子映射表SMT_1对应的重建标志1211设置为“不需重建”。

在另一实施例中，控制器110也可扫描每个实体块的最后一个实体页。所述最后一个实体页存储了所属实体块中所有实体页的LPA。若该实体块所有实体页都已完成写入，则控制器110不需要扫描每个实体页的备用区，而只需扫描该最后一个实体页即可，进一步节省时间。具体而言，于步骤S310，控制器110查找信息表121，以获得所述子映射表SMT_1使用了哪些对应实体地址。于步骤S315，控制器110扫描子映射表SMT_1对应的每个对应实体地址所指的实体块，以从这些实体块中最后一个实体页读取出所述对应实体页地址（例如PPA）所对应的对应逻辑地址（例如LPA）。于步骤S320，控制器110按所述对应逻辑地址的顺序，将对应的实体页地址记录于所述子映射表SMT_1以重建所述子映射表SMT_1。最后执行步骤S325，将信息表121中子映射表SMT_1的重建标志1211设置为“不需重建”。

综上所述，本实施例所提供的非易失性存储装置100及其操作方法，其依据步骤S205的逻辑地址群组将映射表MT分割为多个子映射表SMT_1～SMT_n。在发生非正常断电（power-off）后再重新上电（power-on）时，所述非易失性存储装置100及其操作方法可以暂时不对整个映射表MT进行重建。当非易失性存储装置100接收/处理主机10的存取指令时，若该存取指令的逻辑地址所属的子映射表（例如SMT_2）需要重建，则非易失性存储装置100的控制器110只重建该存取指令所对应的子映射表SMT_2于主存储器120内，而不是一次对整个映射表MT进行重建。由于每一个子映射表的大小可以远小于整个映射表MT的大小，因此本实施例所提供的非易失性存储装置100及其操作方法可以在发生非正常断电后再重新上电时加速非易失性存储装置100响应主机10的存取指令的速度。

图4是依照本发明另一实施例说明图1所示非易失性存储装置100的操作方法示意图。图4所示实施例可以参照图2的相关说明。不同于图2所示实施例之处在于，图4所示实施例中，若步骤S215判断结果为否，则非易失性存储装置100的控制器110会进行步骤S405、步骤S410和/或步骤S415。请参照图1与图4，控制器110在步骤S405判断非易失性存储装置100是否处于闲置（Idle）状态。当非易失性存储装置100处于闲置状态时，控制器110查找信息表121，以便从子映射表SMT_1～SMT_n中尚未被重建且需要被重建的子映射表中选择至少一个未重建子映射表（步骤S410）。接下来，控制器110可以重建步骤S410所选择的未重建子映射表（步骤S415）。步骤S415重建子映射表的实施细节也可以参照图3的相关说明而类推。

需注意的是，本实施例不限步骤S410的选择方式与被选择的子映射表数量。例如，控制器110可以用随机方式或其他方式从尚未被重建且需要被重建的子映射表中选择一个或多个未重建子映射表，以便进行重建。

图4的“重建子映射表”的操作并非只在接收主机10的存取指令，需要使用映射表MT来进行逻辑地址至实体地址转换时才发生，在主机10和非易失性存储装置100处于空闲状态时，也可以主动进行一些重建工作。

图5是依照本发明又一实施例说明图1所示非易失性存储装置100的操作方法示意图。图5所示实施例可以参照图2的相关说明。不同于图2所示实施例之处在于，图5所示实施例还包括步骤S505、步骤S510、步骤S515、步骤S520、步骤S525及步骤S530。请参照图1与图5，在于断电事件后再一次供电给非易失性存储装置100时，非易失性存储装置100进行初始化程序（步骤S505）。控制器110在步骤S510判断所述断电事件是否为非正常断电。若步骤S510的判断结果显示所述断电事件是正常断电，则控制器110于该初始化程序中从非易失性储存单元130读出信息表121、索引表122以及所有子映射表SMT_1～SMT_n，以及将信息表121、索引表122以及所有子映射表SMT_1～SMT_n载入主存储器120（步骤S515）。完成步骤S515后，非易失性存储装置100继续完成初始化程序（步骤S520）。在完成初始化程序后，控制器110可以进行步骤S215～S240（详参图2的相关说明）。

若步骤S510的判断结果显示所述断电事件是非正常断电，则控制器110于该初始化程序中重建信息表121（步骤S525）。具体而言，重建信息表121包括对重建标志1211和PBA信息1212进行重建。

现在详述如何重建所述重建标志1211于主存储器120。若步骤S510判断到为非正常断电，则控制器110将所有的重建标志1211设置为子映射表SMT_1～SMT_n均为“需要重建”状态。即是说，一旦判断到是非正常断电，则控制器110将重建整个映射表MT。在另一实施例的初始化程序中，当控制器110判断到该断电事件为非正常断电时，并非将所有子映射表SMT_1～SMT_n的重建标志1211均设置为“需要重建”状态，而是先判断从非易失性储存单元130载入的各子映射表是否有效。举例而言，控制器110可根据该断电事件发生时的时间戳记（TimeStamp）判断从非易失性储存单元130载入的各子映射表是否有效，若有效则直接将信息表121中的相应该子映射表的重建标志1211设置为“不需重建”状态。

现在详述如何重建PBA信息1212于主存储器120。若步骤S510判断到为非正常断电，则控制器110扫描非易失性储存单元130中每一个实体块中第一个实体页。根据写在所述第一个实体页的备用区的信息，控制器110可以识别出每一个实体块属于哪个子映射表，以此重建信息表121的一PBA信息1212（即，子映射表SMT_1～SMT_n各自包括哪些实体块的信息）。如果是某一个实体块是自由块（Free Block，即不属于任何一个子映射表），则该实体块会保存在自由块池（Free Block Pool）中。

完成信息表121重建后，控制器110可以于初始化程序中查找信息表121，以便从子映射表SMT_1～SMT_n中尚未被重建且需要被重建的子映射表中选择至少一个未重建子映射表，并重建该未重建子映射表（步骤S530）。完成步骤S530后，非易失性存储装置100继续完成初始化程序（步骤S520）。

需注意的是，本实施例不限步骤S530的选择该未重建子映射表方式与数量。例如，控制器110可以用随机方式或其他方式从尚未被重建且需要被重建的子映射表中选择一个或多个未重建子映射表，以便进行重建。步骤S530重建的子映射表数量，可以视实际产品的设计需求而决定。例如，在完成初始化程序所耗时间不超出规范时间的前提下，步骤S530可以尽可能重建更多的子映射表。剩下来尚未被重建且需要被重建的子映射表，则留待正常操作过程中，依据主机10的存取指令而选择性地进行重建。

也就是说，本实施例在初始化程序中不是一次对整个映射表MT进行重建，而是从子映射表SMT_1～SMT_n中选择部份子映射表进行重建。在完成初始化程序后，当非易失性存储装置100接收/处理主机10的存取指令时，若该存取指令的逻辑地址所属的子映射表（例如SMT_2）需要重建，则非易失性存储装置100的控制器110只重建该存取指令所对应的子映射表SMT_2于主存储器120内即可。因此，在发生非正常断电后再重新上电时，本实施例所提供的非易失性存储装置100及其操作方法可以加速非易失性存储装置100的启动速度。当然，在其它实施例的初始化程序中，也可仅重建信息表（步骤S525），而并不重建任何子映射表（即不执行步骤S530）。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种非易失性存储装置的操作方法，包括：

将多个逻辑地址分群为多个逻辑地址群组；

依据这些逻辑地址群组，将在该非易失性存储装置的一主存储器内的一映射表分割为多个子映射表；

当该非易失性存储装置处理一主机的一存取指令时，由该非易失性存储装置依据该存取指令的逻辑地址而从这些子映射表中选择至少一个对应子映射表；

若所述至少一个对应子映射表为需要重建，则重建所述至少一个对应子映射表；以及

依据重建后的所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取该非易失性存储装置中一非易失性储存单元。

2.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，其中若所述至少一个对应子映射表为不需要重建，则直接依据所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取该非易失性储存单元。

3.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，其中每个所述逻辑地址群组对应这些子映射表之一，且每个所述逻辑地址群组所对应的逻辑地址是固定的，每个这些子映射表对应的所述非易失性储存单元的多个实体地址是动态分配的。

4.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，其中该主存储器为一动态随机存取存储器，而该非易失性储存单元包括一快闪存储器。

5.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

依据该非易失性储存单元的一组断电标记来判断该非易失性存储装置是否发生非正常断电，其中如果该组断电标记包括一启动完成标记以及一断电完成标记，则该非易失性存储装置是正常断电，如果该组断电标记仅包括一启动完成标记，则该非易失性存储装置是非正常断电。

6.如权利要求5所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

当该非易失性存储装置进行一正常断电程序时，该断电完成标记被写入该非易失性储存单元；以及

当该非易失性存储装置被供电而进行一初始化程序时，该启动完成标记被写入该非易失性储存单元。

7.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

提供一信息表，用以记录至少一重建标志，这些重建标志分别标示这些子映射表是否需要重建。

8.如权利要求7所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

在于一断电事件后再一次供电给该非易失性存储装置时，进行一初始化程序；

于该初始化程序中，判断该断电事件是否为非正常断电；

若该断电事件为正常断电，则于该初始化程序中从该非易失性储存单元读出该信息表，以及将该信息表写入该主存储器；以及

若该断电事件为非正常断电，则于该初始化程序中将这些重建标志设置为这些子映射表均为需要重建。

9.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

提供一信息表，用以记录至少一实体地址信息，这些实体地址信息分别指出这些子映射表各自对应于所述非易失性储存单元中的哪些实体地址。

10.如权利要求9所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

于该初始化程序中，判断该断电事件是否为非正常断电；

若该断电事件为非正常断电，则于该初始化程序中重建这些实体地址信息于该主存储器。

11.如权利要求10所述的非易失性存储装置的操作方法，其中所述重建这些实体地址信息的步骤包括：

扫描该非易失性储存单元中多个实体块的第一个实体页，以识别这些实体块的实体地址对应于这些子映射表的哪一个；以及

将这些子映射表与这些实体地址的对应关系记录为这些实体地址信息。

12.如权利要求9所述的非易失性存储装置的操作方法，其中所述重建所述至少一个对应子映射表的步骤包括：

查找该信息表以获得所述至少一个对应子映射表所使用的至少一个对应实体地址；

扫描所述至少一个对应实体地址所指的至少一个实体块，以从所述至少一个实体块中多个实体页的备用区中读取出多个实体页地址所对应的多个对应逻辑地址；

按这些对应逻辑地址的顺序，将这些实体页地址记录于所述至少一个对应子映射表；以及

将该信息表中对应于所述至少一个对应子映射表的重建标志设置为不需要重建。

13.如权利要求9所述的非易失性存储装置的操作方法，其中所述重建所述至少一个对应子映射表的步骤包括：

扫描所述至少一个对应实体地址所指的至少一个实体块，以从所述至少一个实体块中最后一实体页中读取出多个实体页地址所对应的多个对应逻辑地址；

14.如权利要求1所述的非易失性存储装置的操作方法，还包括：

当该非易失性存储装置处于一闲置状态时，从这些子映射表中尚未被重建的子映射表中选择至少一个未重建子映射表；以及

由该非易失性存储装置重建所述至少一个未重建子映射表。

15.一种非易失性存储装置，包括：

一主存储器；

一非易失性储存单元；以及

一控制器，耦接至该主存储器与该非易失性储存单元，其中该控制器将多个逻辑地址分群为多个逻辑地址群组，且依据这些逻辑地址群组，将在该主存储器内的一映射表分割为多个子映射表；当该控制器处理一主机的一存取指令时，该控制器依据该存取指令的逻辑地址而从这些子映射表中选择至少一个对应子映射表；若所述至少一个对应子映射表为需重建，则该控制器重建所述至少一个对应子映射表，并依据重建后的所述至少一个对应子映射表，转换该存取指令的逻辑地址以存取该非易失性储存单元。