KR100974954B1

KR100974954B1 - 플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링방법

Info

Publication number: KR100974954B1
Application number: KR1020080061220A
Authority: KR
Inventors: 이주형; 신기영
Original assignee: 에스디씨마이크로 주식회사
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-08-10
Also published as: KR20100001355A; US20090323419A1

Abstract

본 발명은, 반복적인 읽기 동작에 의해 발생되는 플래시 메모리의 마모가 전체 영역에 걸쳐 분산되도록 하여 각각의 메모리 블록의 마모 평준화가 유지될 수 있도록 하므로써, 디바이스의 수명을 연장시키고 메모리 블록의 오류를 최소화하여 저장장치의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 1) 메모리에 할당된 각 물리 메모리 블록의 주소에 대한 읽기 동작이 수행되는 회수를 카운팅하는 단계와; 2) 상기 카운팅된 읽기 동작의 회수를 메모리의 제어 메모리 블록에 저장하고, 읽기 동작의 회수가 설정된 임계값에 도달하면 읽기 웨어 레벨링 블록인 논리 메모리 블록에서 이 블록의 내용을 새로운 물리 메모리 위치로 복사하여 읽기에 의한 마모를 분산하는 단계와; 3) 상기 논리 메모리 블록의 주소 테이블을 갱신하는 단계;를 수행한다.

플래시 메모리, 메모리 블록, 레벨링

Description

플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링 방법{Read-time Wear-Leveling Method in Storage System using Flash Memory Device}

본 발명은 플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링 방법에 관한 것이다. 상세하게, 본 발명은 반복적인 읽기 동작에 의해 발생되는 플래시 메모리의 마모가 전체 영역에 걸쳐 분산되도록 하여 각각의 메모리 블록의 마모 평준화가 유지될 수 있도록 하므로써, 디바이스의 수명을 연장시키고 메모리 블록의 오류를 최소화하여 저장장치의 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링 방법에 관한 것이다.

플래시 메모리는 낮은 소비전력과 전원이 차단되어도 저장 정보가 손실되지 않는 특성을 지닌 비휘발성 메모리이다. 특히, 이와 같은 플래시 메모리는 정보의 입출력이 자유롭기 때문에 디지털텔레비전·디지털캠코더·휴대전화·디지털카메라·개인휴대단말기(PDA)·게임기·MP3플레이어 등에 널리 이용됨은 주지된 것과 같다. 상기와 같은 플래시 메모리는 큰 저장용량을 특징으로 하는 데이터 저장형의 낸드(NAND) 플래시 디바이스와 빠른 처리속도를 특징으로 하는 코드 저장형 노어(NOR) 플래시 디바이스로 구분된다.

이러한 플래시 메모리 중 현재 상업적으로 많이 이용되는 낸드 플래시 디바이스는 일반적으로 블록(메모리 구동시의 최소 동작단위)당 10,000회에서 100,000회 정도의 쓰기/삭제 동작 반복 회수로 제한된다. 특히, 각각의 제조사 마다 다소 차이는 있지만 셀당 2비트를 저장하는 보다 고밀도의 멀티-레벨-셀(MLC) 낸드 플래시 디바이스는 일반적으로 블록당 10,000회의 동작 반복 회수를 지원하게 된다.

이와 같은 메모리의 동작 반복 회수는 쓰기/삭제의 동작을 반복 수행함에 따라 낸드 플래시 셀의 마모에 기인한다. 따라서, 상기와 같은 마모를 전체 영역에 대해 평준화하여 플래시 메모리의 수명을 연장하기 위한 기술이 제안되어 실시되고 있는 실정이다. 이 때, 상기와 같은 마모의 평준화 기법은 주로 쓰기/삭제의 동작에 국한되어 적용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 플래시 메모리의 반복되는 동작은 쓰기/삭제 외에도 읽기를 수행하는 과정이 포함된다. 이와 같은 읽기 동작 중 메모리 어레이의 일부 영역에 대해 높은 빈도로 읽기 동작이 수행되어야 하는 페이징 파일 시스템과 같은 응용의 경우 메모리 셀의 편중된 마모에 따라 디바이스의 수명이 현저하게 감소되는 문제점이 노출된다.

또한, 전술한 마모에 의해 메모리 블록은 잦은 오류를 발생시키게 되며, 이에 따라 저장장치인 플래시 메모리의 신뢰도를 낮추는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, 플래시 메모리에 저장된 데이터의 읽기 동작을 수행함에 따라 발생되는 마모가 전체 영역에 걸쳐 분산되도록 하여 각각의 메모리 블록의 마모를 평준화 시키도록 하여 디바이스의 수명 연장 및 메모리 블록의 동작 오류를 최소화하도록 한 읽기 웨어 레벨링 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 과정을 수행한다.

본 발명은, 1) 메모리에 할당된 각 물리 메모리 블록의 주소에 대한 읽기 동작이 수행되는 회수를 카운팅하는 단계와; 2) 상기 카운팅된 읽기 동작의 회수를 메모리의 제어 메모리 블록에 저장하고, 읽기 동작의 회수가 설정된 임계값에 도달하면 읽기 웨어 레벨링 블록인 논리 메모리 블록에서 이 블록의 내용을 새로운 물리 메모리 위치로 복사하여 읽기에 의한 마모를 분산하는 단계와; 3) 상기 논리 메모리 블록의 주소 테이블을 갱신하는 단계;를 수행한다.

이 때, 본 발명은 상기 메모리에서 읽기 동작만을 카운팅하거나 또는 쓰기/삭제의 동작과 합산하여 카운팅한다. 특히, 상기 카운팅된 동작 회수의 저장은 별도의 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 메모리에서 발생되는 동작은 2회이상 반복적으로 수행되어 전체 메모리 어레이에 걸쳐 동작의 회수가 균등하게 배분된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 플래시 메모리의 읽기 동작 수행시 발생되는 논리 메모리 블록의 마모를 물리 메모리 블록에 나누어 맵핑하여 전체 메모리 블록에 걸쳐 마모의 평준화가 구현되므로써 디바이스의 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명은 전술한 메모리의 평준화에 따라 기존에 편중된 마모에 따른 메모리의 동작오류를 해소하고, 이에 따라 디바이스의 사용신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 읽기 웨어 레벨링 방법을 수행하는 구성을 나타낸다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 읽기 웨어 레벨링을 수행하기 위해 메모리 셀(1)은 논리 메모리 블록(2), 물리 메모리 블록(3), 제어 메모리 블록(4)으로 구분되어 구성된다.

상기 메모리 셀(1)은 각각의 메모리 블록(2, 3, 4)이 존재하기 위한 공간이 되며, 외부에 메모리를 동작시키기 위한 중앙처리장치(CPU) 등의 여러 프로세서가 연결구성된다. 또한, 상기 메모리 셀(1) 내부의 각 블록은 도면 상 각 1개의 개수 로 도시하였지만, 2이상의 다수 영역으로 분할되어 설정될 수 있으며 분할된 각각의 블록에는 주소가 할당됨은 주지된 것과 같다.

상기 논리 메모리 블록(2)은 실시간으로 동작이 수행되는 메모리 영역으로, 이 때 동작은 쓰기/삭제 및 읽기의 동작을 모두 포함한다.

상기 물리 메모리 블록(3)은 현재 동작이 수행되지 않는, 즉, 동작이 수행되기 위해 대기중인 상태의 메모리 영역을 의미한다. 특히, 후술할 논리 메모리 블록(2)이 동작 회수의 카운팅 및 이에 따른 레벨링 과정 후, 데이터 테이블이 갱신되면 물리 메모리 블록의 데이터 테이블 상태를 갖도록 변환된다.

상기 제어 메모리 블록(4)은 플래시 메모리를 동작 및 동작의 회수를 카운팅 하는 등의 메타 데이터가 미리 저장되거나, 실시간 저장하는 메모리 영역이다.

도 2는 본 발명에 의한 읽기 웨어 레벨링 과정이 수행되는 과정을 나타낸다.

도면을 참조하면, 상기 레벨링 과정은 플래시 메모리의 사용자에 의한 쓰기/삭제 및 읽기 동작, 특히 읽기 요청이 발생되면 요청 회수를 카운팅 한다.(S1-S2) 이 때, 상기 요청 회수의 카운팅은 "이전에 카운팅된 계수값 + 1"이 된다.

이 후, 상기 카운팅 된 회수는 제어 메모리 블록(4)에 저장되고,(S3) 제어 메모리 블록(4)에서는 저장된 카운팅 회수를 이미 설정된 임계값(동작 회수에 대한 임계값)을 비교하여 이 후의 작업과정에 대한 판정을 수행한다.(S4) 여기서, 상기 카운팅 된 회수의 저장은 외부의 별도 메모리에 저장하여 다수의 플래시 메모리에 대한 레벨링 과정을 수행할 수 있게 된다.

이 때, 상기 판정과정은 현재 사용하는 논리 메모리 블록(2)에서 계속 동작을 수행할 것인지 또는 논리 메모리 블록(2)에서 요청된 동작을 물리 메모리 블록(3)으로 배분할 것인지의 여부를 결정하는 과정이다. 즉, 상기 카운팅된 회수가 임계값 보다 적은 값이면 논리 메모리 블록(2)에서 계속 동작을 수행하게 되고, 상기 카운팅된 회수가 임계값과 동일해지는 시점에서는 논리 메모리 블록(2)에서 요청된 동작을 물리 메모리 블록(3)으로 배분하기 위한 판단과정이 된다.

상기와 같이 판정의 결과로 요청된 동작을 논리 메모리 블록(2)에서 물리 메모리 블록(3)으로 배분하기 위해서는, 읽기 웨어 레벨링 블록이 되는 논리 메모리 블록(2)에서는 이 블록의 내용을 새로운 물리 메모리 블록(3)으로 복사하게 된다.(S5)

이 후, 상기 논리 메모리 블록(2)은 새로운 물리 메모리 블록(3)으로 읽기 웨어 레벨링 소스가 복사됨으로 인해 메모리 영역의 주소 테이블이 갱신된다.(S6) 동시에, 상기 제어 메모리 블록(4)에서는 사용자에 의해 요청된 동작을 수행한다.(S7)

이러한 과정의 수행에 의해 특정 주소의 메모리 영역에만 동작이 수행되어 발생되는 편중된 마모가 메모리 어레이의 전체 영역에 배분되어 디바이스의 사용수명의 연장 및 보다 안정된 메모리 동작을 수행할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정은 읽기 동작이 요청된 경우를 기준으로 설명되었지만, 쓰 기/삭제 등의 동작과 함게 읽기 동작을 카운팅하여 레벨링 과정을 수행하거나, 읽기 동작만을 전용으로 하여 레벨링 과정을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 읽기 웨어 레벨링 방법을 수행하는 구성의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 읽기 웨어 레벨링 과정이 수행되는 과정의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

Claims

1) 메모리에 할당된 각 물리 메모리 블록의 주소에 대한 읽기 동작이 수행되는 회수를 카운팅하는 단계와;

2) 상기 카운팅된 읽기 동작의 회수를 메모리의 제어 메모리 블록에 저장하고, 읽기 동작의 회수가 설정된 임계값에 도달하면 읽기 웨어 레벨링 블록인 논리 메모리 블록에서 이 블록의 내용을 새로운 물리 메모리 위치로 복사하여 읽기에 의한 마모를 분산하는 단계와;

3) 상기 논리 메모리 블록의 주소 테이블을 갱신하는 단계;

를 포함하여 이루어지되,

상기 메모리에서 읽기 동작만을 카운팅하거나 또는 쓰기/삭제의 동작과 합산하여 카운팅하며,

상기 카운팅된 동작 회수의 저장은 별도의 메모리에 저장되고, 상기 메모리에서 발생되는 동작은 2회이상 반복적으로 수행되어 전체 메모리 어레이에 걸쳐 동작의 회수가 균등하게 배분되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리를 이용한 저장장치에서의 읽기 웨어 레벨링 방법.

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