TWI494757B - Memory device - Google Patents

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TWI494757B
TWI494757B TW101107019A TW101107019A TWI494757B TW I494757 B TWI494757 B TW I494757B TW 101107019 A TW101107019 A TW 101107019A TW 101107019 A TW101107019 A TW 101107019A TW I494757 B TWI494757 B TW I494757B
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TW101107019A
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Inventor
Osamu Yamagishi
Atsushi Shiraishi
Misao Hasegawa
Original Assignee
Toshiba Kk
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Description

記憶體裝置
本發明之實施形態係關於一種記憶體裝置。
本申請案享有以日本專利申請案2011-203777號(申請日:2011年9月16日)為基礎申請案之優先權。本申請案係藉由參照該基礎申請案而包含基礎申請案之全部內容。
作為保持資料之媒體,存在各種媒體。作為如此之媒體,例如有基於用戶端-伺服器模型之記憶體裝置。在基於用戶端-伺服器模型之包含記憶體裝置及主機裝置之記憶體系統中,有與別的記憶體系統不同之點。例如,基於用戶端-伺服器模型之記憶體裝置及主機裝置之任務分配與不基於用戶端-伺服器模型之記憶體裝置及主機裝置之任務分配不同。因此,主機裝置與記憶體裝置之間之通信內容在基於用戶端-伺服器模型之系統與不基於用戶端-伺服器模型之系統中亦不同。
記憶體系統有按照特定之規格之狀況。例如,作為基於用戶端-伺服器模型之記憶體系統,例如可列舉UFS(Universal Flash Storage:通用快閃儲存)記憶體裝置及主機裝置。關於以規格決定之點,記憶體系統必須按照樣式。但,亦存在不以規格決定之點,關於如此之點,記憶體系統之設計者可決定。關於如此存在自由度之事項,應以在適於記憶體系統之特性之形態下實現理想性能之方式決定。有針對伴隨如此之自由度之事項進行適當之決 定,而提供可實現更高性能之記憶體裝置之需求。
本發明之實施形態係提供更高性能之記憶體裝置。
本發明之實施形態之記憶體裝置包含向每個包含複數個單元之寫入單位寫入資料之非揮發性記憶體、及控制記憶體之控制器。控制器將記憶體之記憶空間劃分成複數個分區而進行管理,而依循既定之寫入程序,即,對於將來自主機裝置之寫入資料寫入記憶體之要求,將寫入資料之分割部分即寫入資料部分指定其大小而要求主機裝置傳送。又,控制器於要求向第1分區存取之第1指令之處理完成前受理要求向第2分區存取之第2指令。寫入資料部分具有以使該寫入資料部分及對應之附加資料之和之大小為寫入單位之大小以下且成為最大之方式決定之大小之整數倍之大小。
根據本發明之實施形態,可提供更高性能之記憶體裝置。
於實施形態之說明之前,茲簡單說明基於用戶端-伺服器模型之記憶體系統之參考例。有於基於用戶端-伺服器模型之記憶體裝置中設置複數個分區之情形。圖1係例示如此之記憶體裝置與其主機裝置之間之寫入時之通信之情況。
如圖1所示,主機裝置係藉由發出寫入指令而開始寫入。寫入指令包含有被寫入之資料(寫入資料)之邏輯位 址、及寫入資料之大小之資訊。作為一例,該寫入指令指示向記憶體裝置之分區1之寫入。該記憶體裝置一般接收寫入指令後,決定寫入資料之傳送要求之內容。於傳送要求中,包含寫入資料之中之記憶體裝置期望來自主機裝置之傳送之部分之大小及偏移位址。偏移位址係用於特定記憶體裝置期望傳送之部分之位置者。主機裝置接收傳送要求後,將所要求之資料部分傳送至記憶體裝置。記憶體裝置執行將所接收之資料部分寫入記憶體、及傳送進一步之資料部分之傳送要求。如此之傳送要求與寫入持續進行直到寫入資料全體得以寫入為止。依據寫入資料全體之寫入之成功或失敗,記憶體裝置傳送相應於主機裝置之回應。
自指定某分區之寫入指令之發送直到回應之發送為止之期間,記憶體裝置不受理向別的分區之寫入。因此,期望向分區1以外之分區之寫入之主機裝置,於向分區1之寫入結束後,發送指示向例如分區2之寫入之寫入指令。接收該寫入指令之發送,主機裝置及記憶體裝置以與上述相同之程序,進行向分區2之寫入。
如此之自向某分區之寫入指令之發送直到回應之發送為止之期間,禁止向別的分區之寫入之記憶體裝置中,已知有例如eMMC裝置。
另一方面,存在受理向複數個分區之並行之存取之記憶體裝置及主機裝置。作為如此之記憶體系統,可列舉UFS記憶體裝置及主機裝置。UFS之規格,在僅要求記憶體裝置及主機裝置支持向複數分區之存取之狀況下,未規定如 此之存取之細節。因此,關於細節之未規定事項,有必要考量記憶體系統之特性而適當決定。
以下,茲參照圖式說明基於如此之見解而構成之實施形態。另,在以下之說明中,關於具有大致相同之功能及構成之構成要件,標註同一符號,重複說明僅於必要之情形時進行。又,以下所示之各實施形態係例示用以使該實施形態之技術思想具體化之裝置或方法者,實施形態之技術思想並非將構成零件之材質、形狀、構造、及配置等特定於下述之形態者。在專利申請範圍中,實施形態之技術思想可添加各種變更。
(第1實施形態)
圖2係概略顯示第1實施形態之記憶體裝置。圖2係顯示記憶體裝置之硬體上之構成。如圖2所示,記憶體裝置(半導體記憶裝置)1以可與主機裝置(以下,有簡稱為主機之情形)2通信之方式構成。記憶體裝置1與主機2,至少相對來自主機2之寫入要求,以記憶體裝置1可指定寫入資料之部分之大小及位置之方式通信。更具體而言,記憶體裝置1與主機2基於用戶端-伺服器模型進行通信。記憶體裝置1作為目標端動作,主機2作為發起端動作。作為進而具體之例,記憶體裝置1為UFS記憶體裝置,主機2為支持UFS記憶體裝置之主機。
記憶體裝置1至少包含有非揮發性半導體記憶體11、及用以控制記憶體11之記憶體控制器12。記憶體11以包含複數位元之特定之寫入單位進行資料之寫入及讀取。再者, 記憶體11以包含複數個寫入單位之抹除單位抹除資料。
例如,記憶體11包含一個或複數個NAND型快閃記憶體。記憶體11係NAND型快閃記憶體之情形,記憶體11以頁面單位進行資料之寫入及讀取。如圖3所示,頁面包含經連接之複數個記憶單元之集合之記憶空間,分配有固有之物理位址。各記憶單元包含所謂積層閘極構造之MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor:金屬氧化物半導體場效電晶體)MT。各單元電晶體MT,依據儲存於浮動閘極電極FG之電子之數,臨限值電壓變化,將依據該臨限值電壓之差異之資訊進行記憶。單元電晶體MT將電流路徑(源極/汲極SD)彼此相互串聯連接而構成NAND串,並於NAND串之兩端連接選擇電晶體S1、S2。選擇電晶體S2之電流路徑之另一端連接於位元線BL,選擇電晶體S1之電流路徑之另一端連接於源極線SL。
字元線WL0至WL63於WL方向延伸,且連接於屬於同一列之複數個單元電晶體MT之控制閘極電極CG。單元電晶體MT設置於位元線BL與字元線WL之各交點上。選擇閘極線SGD於WL方向延伸,且連接於區塊內之全部選擇電晶體S2。選擇閘極線SGS於WL方向延伸,且連接於區塊內之全部選擇電晶體S1。與同一字元線WL連接之複數個記憶單元電晶體MT構成頁面。
記憶體11係NAND型快閃記憶體之情形,單元電晶體MT可獲取兩個以上之臨限值電壓不同之狀態,即可以一個記憶單元可記憶多值(多位元)之方式構成記憶體11。可記憶 如此之多值之記憶體之情形,對一字元線分配複數頁面。
如圖4所示,記憶體11具備包含複數個記憶單元之記憶單元陣列91、及在與記憶單元之間進行資料之輸出入之頁面緩衝器92。頁面緩衝器92保持一頁面份量之資料。進行向記憶體11之資料之寫入之情形,記憶體控制器12將寫入指令與顯示寫入目的地之頁面位址及一頁面份量之寫入資料一併傳送至記憶體11。記憶體11將自記憶體控制器12接收之寫入資料儲存於頁面緩衝器92,並向以頁面位址指定之記憶單元寫入頁面緩衝器92內之寫入資料。開始向該記憶單元之寫入動作後,記憶體11相對記憶體控制器12輸出顯示為動作中之狀況之忙碌信號。接著寫入資料之情形,忙碌信號切換成準備信號後,針對其後之頁面位址進行與上述相同之動作。
進行來自記憶體11之資料之讀取之情形,記憶體控制器12將讀取指令與顯示讀取地之頁面位址一併傳送至記憶體11。記憶體11自以頁面位址指定之記憶單元,將一頁面份量之資料讀取至頁面緩衝器92。開始來自該記憶單元之讀取動作後,記憶體11相對記憶體控制器12輸出忙碌信號。接著,忙碌信號切換成準備信號後,儲存於頁面緩衝器92之讀取資料被輸出至記憶體控制器12中。接著讀取資料之情形,針對其後之頁面位址進行與上述相同之動作。
又,記憶體11為NAND型快閃記憶體之情形,記憶體11以區塊單位進行資料之抹除。各區塊包含具有連續之物理位址之複數個頁面。在以下之說明中,為了方便,以寫入 單位為頁面,以抹除單位為區塊。但,記憶體11未必限於NAND型快閃記憶體。
返回至圖2。記憶體裝置1包含有I/O21、核心邏輯部22、及I/O23。I/O21包含有用於記憶體裝置1與主機2連接之硬體上之構成。記憶體裝置1為UFS記憶體裝置之情形,於記憶體裝置1與主機2之間之信號中包含RESET、REF_CLK、DOUT、DOUT_c、DIN、DIN_c、VCC、VCCQ、VCCQ2、VDDi、VDDi2、VDDi3。RESET、REF_CLK、DOUT、DOUT_c、DIN、DIN_c在主機2與I/O21之間通信。RESET係硬體重置信號。REF_CLK係參考時鐘。DOUT與DOUT_c係形成差動信號對、自主機2向記憶體裝置1傳送之信號。DIN與DIN_c係形成差動信號對、自記憶體裝置1向主機2傳送之信號。VCC、VCCQ、及VCCQ2係供給至記憶體11及核心邏輯部22之電源電壓。VDDi、VDDi2、及VDDi3係供給至核心邏輯部22、於核心邏輯部22內設置電壓穩壓器時之輸入端子。
核心邏輯部22係除了記憶體控制器12之中之I/O23之主要部分。I/O23包含有用於記憶體控制器12與記憶體11連接之硬體上之構成。核心邏輯部22包含有主機介面31、緩衝器32、資料匯流排33、記憶體介面34、緩衝器35、ECC(error correction code:錯誤校正碼)電路36、控制匯流排41、CPU(central processing unit:中央處理器)42、ROM(read only memory:唯讀記憶體)43、運算RAM(random access memory:隨機存取記憶體)45、及暫存器46。
I/O21與主機介面31連接。主機介面31進行記憶體裝置1與主機2通信所需之處理。更具體而言,主機介面31按照記憶體裝置1與主機2共同遵守之通信協定而擔負記憶體裝置1與主機2之間之通信。記憶體裝置1為UFS記憶體裝置之情形,例如,主機介面31為UFS介面。UFS介面針對物理層按照M-PHY規格,針對鏈接層按照UniPro規格。
主機介面31與緩衝器32連接。緩衝器32經由主機介面31接收自主機2傳送至記憶體裝置1之資料,並將其暫時保持。又,緩衝器32將自記憶體裝置1經由主機介面31向主機2傳送之資料暫時保持。緩衝器32與資料匯流排33連接。
I/O23與記憶體介面34連接。記憶體介面34進行記憶體控制器12與記憶體11通信所需之處理。更具體而言,記憶體介面34以記憶體11可辨識之形態傳送來自核心邏輯部22之指示。記憶體11為NAND型快閃記憶體之情形,記憶體介面34為NAND快閃介面。
記憶體介面34與緩衝器35連接。緩衝器35經由記憶體介面34接收自記憶體11傳送至記憶體控制器12之資料,並將其暫時保持。又,緩衝器35將經由記憶體介面34自記憶體控制器12傳送至記憶體11之預定之資料暫時保持。緩衝器35與資料匯流排33連接。記憶體介面34及緩衝器35與ECC電路36連接。ECC電路36又與緩衝器35連接。ECC電路36經由資料匯流排33接收來自主機2之寫入資料,並於寫入資料中附加錯誤訂正碼,將標註錯誤訂正碼之寫入資料供 給至緩衝器35。又,ECC電路36經由緩衝器35接收自記憶體11供給之資料,並使用錯誤訂正碼對該資料進行錯誤訂正,將經錯誤訂正之資料供給至資料匯流排33。
於控制匯流排41中連接有CPU42、ROM43、RAM45、及暫存器46。CPU42、ROM43、RAM45、及暫存器46經由控制匯流排41而相互通信。CPU42掌管記憶體裝置1之全體之動作。CPU42遵循儲存於ROM43中之控制程式(命令)而執行特定之處理。CPU42遵循依據控制程式自主機2接收之指令,對記憶體11執行特定之處理。
ROM43儲存由CPU42執行之控制程式等。RAM45作為CPU42之作業區域使用,暫時記憶CPU42之作業所需之變數等。暫存器46保持記憶體裝置1之動作所需之各種值。又,暫存器46保持主機2控制記憶體裝置1所需之各種值。
於控制匯流排41中連接有主機介面31、緩衝器32、記憶體介面34、及緩衝器35。CPU42基於控制程式或來自主機2之指示,控制主機介面31、緩衝器32、記憶體介面34、及緩衝器35。於記憶體控制器12中,可設置有類比電路51。
記憶體裝置1,例如可為藉由焊料安裝於印刷基板上之埋入型,可為相對設置於主機2之卡片槽可裝卸之可卸除型。圖5係顯示密封形態之記憶體裝置1之例。如圖5所示,於印刷基板201上積層有晶片狀之複數個記憶體11。各記憶體11利用導線202連接於印刷基板201上之配線圖案(未圖示)。晶片狀之記憶體控制器12亦設置於印刷基板201 上,利用導線202連接於配線圖案。於印刷基板201之背面,設置有未圖示之外部端子(例如,BGA(ball grid array:球狀柵格陣列))。對外部端子分配圖2所示之信號(RESET、REF_CLK、DOUT、DOUT_c、DIN、DIN_c、VCC、VCCQ、VCCQ2、VDDi、VDDi2、VDDi3),信號可經由該外部端子,在與記憶體裝置1外部之主機2之間進行通信。印刷基板201、記憶體11、記憶體控制器12、及導線202係利用例如樹脂製之封裝體203而密封。
接著,圖6中顯示記憶體裝置1之構成之別的觀點。更具體而言,圖6係顯示記憶體裝置1之邏輯構成、即功能區塊。各區塊可作為硬體、電腦軟體之任一者或將兩者加以組合者實現。各功能區塊是否作為硬體執行,或是否作為軟體執行,依存於具體實施形態或系統全體所施加之設計限制。本領域技術人員針對每個具體實施態樣,可以各種方法實現該等功能,任一項之實現方法皆包含於實施形態之範疇中。又,各功能區塊如以下之具體例般加以區別之點並非必須。例如,一部分之功能可利用與在以下之說明中例示之功能區塊不同之功能區塊執行。再者,例示之區塊可進而分割成較細之功能子區塊。並非藉由利用哪一區塊得以實現而限定實施形態。
記憶體裝置1包含有目標端端口61、路由器62、裝置管理器63、描述符號64、屬性65、旗標66、及複數個LU(logical unit:邏輯單元)67。目標端端口61係用於記憶體裝置1與主機2可通信地連接之端口,對應於例如主機介 面31。路由器62將自主機2接收之通信(任務、指令、資料、及查詢等)路由至接收地之LU67。主機2通過將一個LU67作為接收地之要求而要求指令之處理或任務管理功能。LU67彼此可利用位址(例如LUN(logical unit number:邏輯單元編號))相互識別。例如圖7所示,LUN可包含於記憶體裝置1與主機2之間之通信(封包)中。如圖7所示,封包101包含有LUN102、及實體部103。LUN102可包含於例如封包101之標頭中。實體部103包含有封包之功能所固有之內容,例如指令、資料、及各種參數等。各封包之接收地之LU67係利用LUN而唯一特定。在UFS記憶體裝置中,記憶體裝置1與主機2之間之封包皆包含有標頭,且於標頭內記述有LUN。
路由器62將自主機2接收之通信(任務、指令、資料、及查詢),基於該通信中之LUN而路由至接收地之LU67。又,路由器62利用例如時間分割,以適當之順序將來自複數個LU67之給主機2之通信傳送至目標端端口61。路由器62係利用例如CPU42、ROM43、及暫存器46而實現。即,藉由CPU42一面參照暫存器46中之值一面執行ROM43中之程式而實現。
裝置管理器63進行裝置級之動作及組態之管理。於裝置級之管理中,例如包含記憶體裝置1之電力管理、及休眠等之控制等。於裝置級之組態中,包含保持描述符號之組之狀況等。裝置管理器63處理如來自主機2之記憶體裝置1之組態資訊之變更及輸出要求即查詢要求等之指令。裝置 管理器63係由例如CPU42、ROM43、及暫存器46而實現。即,藉由CPU42一面參照暫存器46中之值一面執行ROM43中之程式而實現。
描述符號64、屬性65、及旗標66作為例如運算RAM45中之資料而實現。描述符號64具有預先定義之格式之資料構造,且係用以記述關於記憶體裝置1之若干特徵者。於描述符號64中包含例如存取記憶體裝置1所需之裝置類別、子類別、及通信協定等。屬性65係表示賦予記憶體裝置1之設定可變更或讀取專用之參數。於屬性65中例如包含可在記憶體裝置1與主機2之間傳送之資料之最大值等。旗標66由針對各種項目之擇一性之邏輯值所組成,利用例如「真」或「偽」、或「0」或「1」等表示。
各LU67係利用例如記憶體11、記憶體介面34、緩衝器35、ECC電路36、CPU42、ROM43、及暫存器46而實現。各LU67相互獨立地執行來自主機2之處理。因此,各LU67利用記憶體11、介面21、23、緩衝器35、ECC電路36、CPU42、ROM43、及暫存器46等之資源之一部分而實現。各LU以上述之方式自主機2藉由特定一個LU之LUN而相互區別。來自主機2之指令藉由所指定之LU67而執行。
各LU67包含裝置伺服器71、任務管理器72、及記憶區域73。記憶區域73係由記憶體11之記憶區域之中之一部分而構成,實際儲存來自主機2之寫入資料。裝置伺服器71及任務管理器72藉由例如CPU42、ROM43、及暫存器46而實現。即,藉由CPU42一面參照暫存器46中之值一面執行 ROM43中之程式而實現。裝置伺服器71將要求自主機2接收之LU級之處理之指令進行解釋而執行。於如此之處理中,例如包含資料之寫入、讀取、及抹除等。由於LU67包含有記憶區域73,故裝置伺服器71至少具有控制記憶區域73(記憶體11)之功能。任務管理器72控制複數個指令(任務)之執行順序,提供任務管理功能。
如上述般,裝置伺服器71進行關於記憶體11之控制之處理。於如此之處理中,包含邏輯位址與物理位址之轉換。邏輯位址係利用主機2對期望主機2寫入至記憶體裝置1中之資料分配之位址。物理位址係如上述般用以特定記憶體11之寫入區域(頁面)或抹除區域(區塊)之位址。裝置伺服器71將利用對應於自身之記憶區域73之資料之記憶狀態進行管理。所謂記憶狀態之管理,包含有管理哪一物理位址之頁面(或物理區塊)保持哪一邏輯位址之資料之關係、及哪一物理位址之頁面(或物理區塊)為抹除狀態(無任何寫入、或保持無效之資料之狀態)。出於該管理之目的,裝置伺服器71保持例如邏輯位址物理位址轉換表(以下,有簡稱為轉換表之情形)。
作為轉換之例,例如圖8所示,可將分配作為區塊。對各區塊中之各頁面,分配有固定之邏輯位址偏移。圖8係顯示記憶體11之寫入單位之大小為16 kB、且邏輯位址為512 B的大小之每個資料中所分配之例。
接著,參照圖9及圖10,就資料寫入之時之動作進行說明。圖9係更詳細顯示第1實施形態之路由器62之功能區塊 圖。圖10係顯示第1實施形態之資料寫入時之通信之情況。如圖9所示,包含有路由器62、管理部81、優先順位保持部82、優先順位判斷部83、分配排列部84、及模式明示部85。
管理部81管理路由器62之全體。複數LU67彼此之間之優先順位決定之情形時,優先順位保持部82保持明示優先順位之資訊。優先順位可例如記憶體裝置1之使用者通過主機裝置2設定。優先順位保持部82藉由例如RAM44及/或暫存器46而實現。優先順位判斷部83對優先順位保持部82進行存取,而判斷複數個寫入指令之各自之存取對象即複數LU67彼此之優先順位。分配排列部84將自主機2接收之通信,參照包含於其中之LUN而分配至接收地之LU67。又,分配排列部84將自複數個LU67給主機2之通信,利用例如時間分割,以適當之順序傳送至目標端端口61。更具體而言,分配排列部84基於來自優先順位判斷部83之資訊而決定順序。關於模式明示部85,將進行後述。
記憶體裝置1以要求向某LU67之存取之指令(寫入、讀取、及抹除等)之處理之完成前可受理向別的LU67之存取之別的指令之方式構成。具體而言,通過路由器62之上述功能,可實現向複數LU67之並行存取。
接著,參照圖10,就資料寫入時之順序進行說明。以下,採用有向兩個LU671 、LU672 之並行之存取之情形為例。再者,在本例中,於該兩個LU671 、LU672 彼此之間未設定優先順位。關於設定有優先順位之情形,將在第2 實施形態中進行說明。
如圖10所示,第1寫入指令自主機2被傳送至記憶體裝置1。寫入指令任一項皆至少包含有LUN、寫入指示、位址、及寫入資料大小。位址係寫入寫入資料之位置(邏輯位址)。寫入資料大小顯示寫入資料之全體之大小。第1寫入指令將LU671 作為接收地。
在UFS記憶體系統中,資料、指令、及查詢等皆利用封包得以傳送。在記憶體裝置1及主機2為UFS記憶體系統之情形,寫入指令相當於指令傳送封包(Command UPIU)。指令傳送封包包含標頭,於封包之實體部中包含有指令記述部,於指令記述部中儲存有SCSI(small computer system interface:小型電腦系統介面)指令。於SCSI指令中,包含有寫入指令、位址、及寫入資料大小。
第1寫入指令通過利用路由器62之分配,利用接收地之LU671 之裝置伺服器71得以接收。裝置伺服器71產生針對寫入資料全體之中之某部分(寫入資料部分)之傳送要求。傳送要求要求與寫入寫入資料部分之結果頁面之終端一致之大小之寫入資料部分。寫入要求相當於來自頁面開端之寫入之情形,各寫入資料部分等於頁面大小。如此般,裝置伺服器71對每個頁面大小要求寫入資料部分。其理由,由於記憶體11以頁面單位進行資料寫入,故若於與寫入資料之中之一頁面相同大小之每個部分接收資料,則將有效寫入資料。
另,在本例中,邏輯位址為0x0000,其相當於來自區塊 (即頁面)之開端之寫入要求。因此,最初之傳送要求1-1,要求來自寫入資料之開端之部分。更具體而言,產生邏輯位址為0x0000之16 kB大小之寫入資料部分之傳送要求。如圖10所示,傳送要求1-1經由路由器62而被傳送至主機2。另,寫入要求並非相當於來自頁面之開端之寫入要求之情形,裝置伺服器71將相當於自寫入資料之開端直到寫入目的地之頁面之終端為止之大小之部分作為第1寫入資料部分而要求,接著之寫入資料部分設為頁面大小。
傳送要求包含有LUN(標頭)、傳送資料位址、及傳送資料大小。傳送資料位址顯示LU67要求傳送之寫入資料部分之偏移位址。傳送資料大小顯示對應之寫入資料部分之大小。記憶體裝置1及主機2為UFS記憶體系統之情形,傳送要求相當於傳送要求封包(Ready To Transfer UPIU)。傳送要求封包在封包之實體部中顯示LU67已完成資料傳送之準備,且包含有傳送資料位址、及傳送資料大小。
如圖10所示,主機2接收傳送要求後,將該要求之寫入資料部分進行傳送。資料傳送包含有LUN(標頭)、及資料。記憶體裝置1及主機2為UFS記憶體系統之情形,寫入資料部分利用主機資料傳送封包(Data Out UPIU)得以傳送。主機資料傳送封包在實體部中包含有應傳送之寫入資料部分。
來自主機2之寫入資料部分,利用發送對應之傳送要求之第1LU671 得以接收(資料傳送1-1)。所接收之寫入資料部分,藉由裝置伺服器71之控制而被寫入至記憶區域73之適 當之位置。
接著,第1LU671 之裝置伺服器71產生此後之傳送要求1-2。該傳送要求1-2要求繼寫入資料全體中之最初之寫入資料部分之後之頁面大小之部分之傳送。該第2寫入資料部分相當於邏輯位址為0x0020之16 kB大小之寫入資料部分。傳送要求被傳送至主機2中(資料傳送1-2)。接著,對應之資料部分以與參照第1資料部分說明者相同之程序寫入至記憶區域73中。
設為於基於第1寫入指令之向第1LU671 之寫入完成前,發送要求向第2LU672 之寫入之第2寫入指令。第2寫入指令之發送之時序,並非限於圖10所示者。
第2寫入指令例如要求邏輯位址為0x1000之32 kB大小之資料之寫入。路由器62於基於第1寫入指令之寫入完成前接收第2寫入指令後,不拒絕其而進行處理。具體而言,路由器62基於以下之規則,處理兩個要求(第1、第2寫入指令)。
如上述般,在本實施形態中,未於LU67彼此之間決定優先順位。更具體而言,至少於以未完成之第1寫入指令為對象之第1LU671 、與以新接收之第2寫入指令為對象之第2LU672 之間,未決定優先順位。該優先順位之資訊在優先順位保持部82中保持。優先順位判斷部83對優先順位保持部82進行存取,從而取得優先順位之資訊。接著,優先順位判斷部83得知未於第1LU671 與第2LU672 之間決定優先順位之狀況,並將該旨意通知至分配排列部84。針對未 完成之向複數個LU67之存取(在本例中為寫入)要求,以該等要求為對象之LU67彼此之間未決定優先順位之情形,分配排列部84將該複數個要求並行處理。即,以傳送要求及資料傳送為一組之處理,對每個組基於時間分割而依次執行用以執行複數個寫入要求之各者之處理。更具體而言,針對每個LU67一次一次地依序處理處理中之複數LU67用之處理。例如,如本例般,針對向兩個LU67之並列之處理要求,分配排列部84以第1LU671 、第2LU672 、第1LU671 、第2LU672 之方式交互進行處理。關於向3對以上之LU67之並列之處理要求亦相同。
分配排列部84將所接收之第2寫入指令傳送至接收地之第2LU672 。第2LU672 之裝置伺服器71接收第2寫入指令後,產生傳送要求。傳送要求之產生與關於上述之第1寫入指令者相同,在本例中,產生邏輯位址為0x1000之16 kB大小之寫入資料部分之傳送要求2-1。傳送要求2-1由分配排列部84予以接收,接著傳送至主機2。其後,分配排列部84自主機2接收對應之資料部分,並將其傳送至第2LU672 (資料傳送2-1)。第2LU672 之裝置伺服器71以與參照第1資料部分說明者相同之程序寫入至第2LU672 之記憶區域73中。
進行關於第2LU672 之處理之期間,關於第1LU671 之處理停止。例如,分配排列部84即使接收來自第1LU671 之傳送要求,仍不將其進行發送而暫時保持。作為實際態樣之一例,圖6之構成以軟體實現之情形,軟體接收第2寫入指 令後,執行關於第2LU672 之處理,關於第2LU672 之第1次處理(傳送要求及資料傳送)結束後,產生關於第1LU671 之傳送要求。
關於第2LU672 之資料傳送2-1結束後,分配排列部84將來自第1LU671 之傳送要求1-3傳送至主機2。接著,於第1LU671 中寫入對應於傳送要求1-3之資料部分(資料傳送1-3)。
以下,重複相同之處理。即,重複關於第1LU671 之處理、關於第2LU672 之處理、關於第1LU671 之處理、......。在各處理中,傳送要求自繼關於某LU67之正前之資料部分之後之部分要求頁面大小之資料之傳送。關於處理中之要求(寫入要求)之處理完成後,對應之LU67之裝置伺服器71將寫入成功之旨意之回應傳送至主機2。在圖10中,關於第2寫入指令,包含傳送要求及資料傳送之處理以2次結束。發送關於全部要求之成功之旨意之回應後,處理結束。
在到此為止之說明中,一次一次地依序執行複數個LU67之相關之各處理。但,可以例如兩次或其以上之次數依序執行。再者,順序可於每1周進行變化。例如,在第1周以第1LU、第2LU、第3LU之順序,在第2周以第1LU、第3LU、第2LU之順序執行。即,其結果,作為各資料傳送為相同之大小,關於複數個LU之處理要求並存之期間,均等地處理關於各LU之處理。至於以如何之方式實現均等之處理,可以本說明書中所揭示之各種方法、 及可能之所有方法實現。
關於讀取亦相同。圖11係例示第1實施形態之資料讀取時之通信之情況。希望資料讀取之主機2,取代圖10之寫入指令,將讀取指令發送至記憶體裝置1。讀取指令皆至少包含有LUN、讀取指示、及讀取資料之邏輯位址。讀取之情形,LU67接收讀取指令後,將讀取資料全體之中之分割成適當之大小之部分,按每部分依序進行發送。記憶體裝置1及主機2為UFS記憶體系統之情形,讀取資料部分由裝置資料傳送封包(Data In UPIU)予以傳送。裝置資料傳送封包在實體部中包含有應傳送之讀取資料部分。路由器62將讀取資料部分傳送至主機2。與寫入之情形相同,關於複數LU67之要求之處理並列進行之期間,均等地進行關於各LU67之處理。在圖11之例中,自第2讀取指令之接收,交互進行來自LU671 之資料傳送與來自LU672 之資料傳送。關於某讀取指令之讀取資料全體之發送完成後,對應之LU67將成功之旨意之回應經由路由器62而傳送至主機2。關於讀取,除了此處說明之點以外,與寫入完全相同。
如以上說明般,第1實施形態之記憶體裝置以於某第1指令之處理完成前可受理別的第2指令之方式構成。再者,多數之指令之情形亦相同,一般化而言,以於某一個或複數個指令之處理完成前可受理進一步之指令之方式構成。即,以可實現向複數LU之多存取之方式構成。記憶體裝置對處理未完成之複數個指令,將由各指令所要求之處理 分割成複數部分,針對各LU依次依序執行各部分。藉此,可實現向複數LU之並行之存取。特別是主機支持多任務應用程式之情形時,可提供利用多任務應用程式可提高並行動作之性能之記憶體裝置。
在到此為止之說明中,係關於經常許可多存取之例。另一方面,例如,可設置有許可多存取之模式(多存取許可模式)與禁止多存取之模式(多存取禁止模式)。因此,如圖9所示,例如,於路由器62中設置模式明示部85。模式明示部85利用例如RAM44及/或暫存器46得以實現。於模式明示部85中,儲存有顯示記憶體裝置1設定成哪一模式之資訊。模式之選擇,記憶體裝置1之使用者可通過主機裝置2設定。模式之選擇,可在例如記憶體裝置1之初期設定時、或任意之時點進行。路由器62中之例如管理部81,若於某第1指令之處理完成前接收別的第2指令,則參照模式明示部85,將結果通知至分配排列部84。許可多存取之情形時,分配排列部84以上述之方式進行動作。另一方面,禁止多存取之情形時,分配排列部84拒絕第2指令。具體而言,例如,路由器62純粹無視第2指令。又,將某指令之處理中不能受理別的指令之旨意通知至主機2。該情形時,主機2於此前之指令之相關之處理完成後,將此後之指令發送至記憶體裝置1。兩個模式之並用,例如可支持期望處理依開始之順序完成之使用者。
又,如上述般,ECC電路36於寫入資料中附加錯誤訂正碼。具體而言,ECC電路36基於ECC電路36之特性等,將 所接收之寫入資料部分分割成特定之大小之部分(稱為實際資料部分)。且,ECC電路36於每個實際資料部分產生ECC,附加於對應之實際資料部分。即,實際資料部分係ECC之相關之處理單位。實際資料部分、對應之ECC、及對應之管理資料之組稱為例如圖框等。圖框自ECC電路36輸出。對應於寫入資料之接收地之LU之裝置伺服器71,基於以該圖框為對象之接收結束之資料寫入要求,將來自ECC電路36之圖框儲存於緩衝器35中。儲存於緩衝器35中之圖框之個數達到適當之數量後,對應之裝置伺服器71將複數圖框之組寫入於對應之記憶區域73中。
此處,記憶體裝置1考量圖框之大小及各種必要之管理資料之大小,而決定寫入資料部分之大小。具體而言,記憶體裝置1要求以使相加寫入資料部分與對應於其之全部附加資料(ECC、管理資料)之大小在頁面以下且成為最大之方式決定之大小之寫入資料部分。圖14係例示第1實施形態之記憶體裝置1之一頁面中之資料之內容。即,寫入頁面中之結果,記憶體裝置1要求如圖14所示般決定之大小之寫入資料部分。如圖14所示,1圖框包含實際資料部分301、對應之管理資料302、及對應之ECC303。圖14係例示1024位元組之實際資料部分301、2位元組之管理資料302、及76位元組之ECC303。再者,有於每一頁面中包含管理資料306之情形。亦於管理資料306中附加ECC307。管理資料306、及ECC307之大小分別為例如8位元組、76位元組。記憶體裝置1要求以使將相加包含寫入資料部分 之一部分之複數個實際資料部分301與第1附加資料(例如ECC303、307及管理資料302、306)之大小自頁面大小除去之未使用部308之大小小於實際資料部分301與附加於該實際資料部分之第2附加資料(例如ECC303及管理資料302)之大小之方式決定之大小之寫入資料部分。藉由使用如此之大小之寫入資料部分,可最大限度地利用頁面。
利用所採用之ECC方式,決定相當於ECC處理單位之實際資料部分301之大小。亦同樣決定管理資料302、ECC303、及管理資料307之大小。因此,頁面大小以下且最大之實際資料部分301之個數係由ECC處理單位之大小決定。
(第2實施形態)
在第1實施形態中,關於複數LU67之要求之處理在LU67間平等執行。在第2實施形態中,關於複數LU67之要求之處理在LU67間有偏頗地執行。第2實施形態之記憶體裝置具有與第1實施形態相同之硬體構成(圖2)及功能區塊(圖6)。以下,參照圖11,針對寫入順序,說明與第1實施形態不同之點。另一方面,望留意,關於第2實施形態之說明中未觸及之點,關於第1實施形態之記述全部適用於第2實施形態。
直到中途為止,圖11之處理與第1實施形態(圖10)相同。即,直到第1寫入指令、傳送要求1-1、資料傳送1-1、傳送要求1-2、資料傳送1-2為止,與第1實施形態同樣進行。
記憶體裝置1於基於第1寫入指令之向第1LU671 之寫入完成前接收第2寫入指令。另,在以下之說明中,記憶體裝置1處於多存取許可模式。第2寫入指令例如要求邏輯位址為0x1000之32 kB大小之資料之寫入。路由器62若於基於第1寫入指令之寫入完成前接收第2寫入指令,則拒絕其而進行處理。具體而言,基於以下之規則,路由器62處理複數個要求(第1、第2寫入指令)。
優先順位判斷部83對優先順位保持部82進行存取,從而取得優先順位之資訊。此處,作為例子,設第2LU672 具有高於第1LU671 之優先順位。優先順位判斷部83得知第2LU672 之優先順位較高,將該旨意通知至分配排列部84。分配排列部84將關於具有最高優先順位之LU67之處理以最優先集中進行而加以完成。在本例中,第2LU672 之裝置伺服器71繼第2寫入指令後,將來自第2LU672 之傳送要求2-1進行傳送,並接收對應之資料部分,而寫入於第2LU672 之記憶區域73中。接著,記憶體裝置1進行關於第2LU672 之處理。即,第2LU672 之裝置伺服器71傳送傳送要求2-2,並接收對應之資料部分,而寫入於第2LU672 之記憶區域73中。在該時點,由於第2寫入指令之處理已完成,故第2LU672 之裝置伺服器71將寫入成功之旨意之回應傳送至主機2。
進行關於第2LU672 之處理之期間,關於第1LU671 之處理停止。例如,分配排列部84即使接收來自第1LU671 之傳送要求,仍不將其進行發送而暫時保持。作為實際態樣之 一例,圖6之構成以軟體實現之情形,軟體在第2LU672 之相關之處理完成後,使第1LU671 之相關之處理再次開始。
此後,第1LU671 之相關之處理再次開始,繼續進行直到完成為止。
針對三個以上之LU之處理並行之情形亦按照上述之規則執行。即,優先順位判斷部83於複數之要求處理中接收新的要求後,比較以接收結束之要求為對象之複數個LU67與以新的要求為對象之LU67之優先順位。實際上,對全部的LU67設定有優先順位之情形,只要比較目前最高之優先順位之LU與以新的要求為對象之LU即足夠。且,以***具有最高優先順位之LU67之相關之處理而進行。該***處理完成後,在剩餘之複數個要求之中,處理以最高優先順位之LU67為對象之要求。藉此,處理繼續進行,直到全部之要求完成為止。再者,第2實施形態亦可與第1實施形態組合。即,關於具有相同之優先順位之兩個LU之處理以第1實施形態之方式執行之期間,對於關於具有更高優先順位之別的LU之要求,以最優先執行該要求之相關之處理。完成後,以第1實施形態之方式繼續關於先前之兩個LU之處理。
在到此為止之說明中,執行關於具有最高優先順位之LU67之處理,直到完成為止。但,亦可基於例如優先順位對各LU67進行加權,有偏頗地處理關於各LU67之處理。例如,將關於某LU之一次處理與關於別的LU之更多次數(例如兩次)之處理作為一設定而重複設定。在該例 中,在一設定中享有兩次處理之LU具有較享有一次處理之LU更高之優先順位。
在本實施形態中,以關於寫入之處理為例進行說明。但,與第1實施形態相同,本實施形態亦可適用於讀取。圖13係例示第2實施形態之資料讀取時之通信之情況。記憶體裝置1於第1讀取指令之相關之處理完成前接收第2讀取指令。藉此,記憶體裝置1僅進行第2讀取指令之相關之處理並使其完成。接著,記憶體裝置1再次開始第1讀取指令之相關之處理。關於讀取,除了此處說明之點以外,與寫入完全相同。
如以上說明般,第2實施形態之記憶體裝置與第1實施形態相同,以於某一個或複數個指令之處理完成前可受理進一步之指令之方式構成。每當接收新的指令時,記憶體裝置1基於例如以全部指令為對象之LU之優先順位,優先處理具有最高優先順位之LU之相關之處理。作為優先處理之例,該LU之相關之處理可集中執行,亦可與其他處理並行且處理更多次數。藉此,實現對複數LU之並行存取。
在第2實施形態中亦與第1實施形態相同,可設寫入資料部分之大小為以相加寫入資料部分與對應於其之全部附加資料(ECC、管理資料)之大小在頁面以下且成為最大之方式決定之大小。
又,在上述實施形態中,記憶體裝置1對主機2要求傳送之寫入資料部分為記憶體11之一頁面份量之大小,該寫入 資料部分之大小並非限於一頁面份量,可為頁面大小之整數倍。考量附加資料之情形亦相同。即,寫入資料部分之大小可為以相加寫入資料部分與對應於其之全部附加資料(ECC、管理資料)之大小在頁面以下且成為最大之方式決定之大小之整數倍。
雖已說明本發明之若干實施形態,但該等實施形態係作為例子提示者,並非意圖限定發明之範圍。該等新穎之實施形態可以其他各種形態實施,在不脫離發明之要旨之範圍內,可進行各種省略、取代、及變更。該等實施形態及其變形包含於發明之範圍及要旨中,且包含於申請專利範圍中所揭示之發明及其均等之範圍中。
1‧‧‧記憶體裝置
2‧‧‧主機裝置
11‧‧‧記憶體
12‧‧‧記憶體控制器
21‧‧‧I/O
22‧‧‧核心邏輯部
23‧‧‧I/O
31‧‧‧主機介面
32‧‧‧緩衝器
33‧‧‧資料匯流排
34‧‧‧記憶體介面
35‧‧‧緩衝器
36‧‧‧ECC
41‧‧‧控制匯流排
42‧‧‧CPU
43‧‧‧命令ROM
45‧‧‧運算RAM
46‧‧‧暫存器
51‧‧‧類比
61‧‧‧目標端端口
62‧‧‧路由器
63‧‧‧裝置管理器
64‧‧‧描述符號
65‧‧‧屬性
66‧‧‧旗標
67‧‧‧邏輯單元
71‧‧‧裝置伺服器
72‧‧‧任務管理器
73‧‧‧記憶區域
81‧‧‧管理部
82‧‧‧優先順位保持部
83‧‧‧優先順位判斷部
84‧‧‧分配排列部
85‧‧‧模式明示部
91‧‧‧記憶單元陣列
92‧‧‧頁面緩衝器
101‧‧‧封包
102‧‧‧LUN
103‧‧‧實體部
201‧‧‧印刷基板
202‧‧‧導線
203‧‧‧封包
301‧‧‧實際資料部分
302‧‧‧第1管理資料
303‧‧‧ECC
306‧‧‧第2管理資料
307‧‧‧ECC
308‧‧‧未使用部
圖1係顯示參考例中之記憶體系統之通信之情況。
圖2係顯示第1實施形態之記憶體裝置之硬體上之構成。
圖3係例示記憶體之電路圖。
圖4係例示記憶體空間之構成之圖。
圖5係顯示記憶體裝置被密封之形態之例。
圖6係顯示第1實施形態之記憶體裝置之功能區塊。
圖7係顯示封包之例。
圖8係顯示邏輯位址與物理區塊之轉換表之例。
圖9係更詳細顯示第1實施形態之路由器之功能區塊圖。
圖10係例示第1實施形態之資料寫入時之通信之情況。
圖11係例示第1實施形態之資料讀取時之通信之情況。
圖12係例示第2實施形態之資料寫入時之通信之情況。
圖13係例示第2實施形態之資料讀取時之通信之情況。
圖14係例示第1實施形態之一頁面中之資料之內容。

Claims (16)

  1. 一種記憶體裝置,其特徵在於:其包含向每個包含複數個單元之寫入單位寫入資料之非揮發性記憶體、及控制上述記憶體之控制器,且上述控制器將上述記憶體之記憶空間劃分成複數個分區而進行管理,而依循寫入程序,於要求向第1分區存取之第1指令之處理完成前受理要求向第2分區存取之第2指令,該寫入程序係規定:對於來自主機裝置之寫入資料寫入上述記憶體之要求,對上述主機裝置要求傳送上述寫入資料之分割部分即寫入資料部分,並指定其大小;上述寫入資料部分具有一大小,該大小係以使該寫入資料部分及對應之附加資料之和之大小為上述寫入單位之大小以下且為最大之方式決定的大小之整數倍。
  2. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述控制器於上述第1指令之處理完成前接收到上述第2指令時,將由上述第1指令所要求之處理之一部分之執行與由上述第2指令所要求之處理之一部分之執行交替地執行。
  3. 如請求項2之記憶體裝置,其中上述控制器當於由分別要求向一個或複數個分區之存取之一個或複數個先行指令所要求之處理之完成前接收要求向別的分區存取之後續指令時,針對上述先行指令及上述後續指令之各者,均等地依序執行由上述先行指令之各者所要求之處理之一部分之執行與由上述後續指令所要求之處理之一部分 之執行。
  4. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述控制器於上述第1指令之處理完成前接收到上述第2指令時,不進行由要求向上述第1分區及上述第2分區之優先順位較低者存取之上述第1及第2指令之一方所要求之處理,而完成由上述第1及第2指令之另一方所要求之處理。
  5. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述控制器設定成於要求向上述第1分區存取之指令之處理之完成前受理要求向上述第2分區存取之指令之第1模式、及於要求向上述第1分區存取之指令之處理之完成前拒絕要求向上述第2分區存取之指令之第2模式之任一者。
  6. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述附加資料包含:對應之寫入資料部分之相關之管理資料及錯誤訂正碼之至少一者。
  7. 如請求項6之記憶體裝置,其中上述控制器具備產生上述錯誤訂正碼之錯誤訂正碼電路,且上述錯誤訂正碼電路針對所接收之資料之分割部分即訂正單位之各個產生上述錯誤訂正碼。
  8. 如請求項7之記憶體裝置,其中自上述寫入單位之大小減去上述寫入資料部分及對應之管理資料之組之大小而得之部分之大小為上述訂正單位與上述訂正單位之相關之附加資料之大小以下。
  9. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述寫入資料部分具有以使該寫入資料部分及對應之附加資料之和為上述寫入 單位之大小以下且成為最大之方式決定之大小。
  10. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述記憶體裝置為UFS記憶體裝置。
  11. 如請求項1之記憶體裝置,其中上述記憶體裝置包含各自包含上述控制器之功能之一部分與上述記憶體之記憶區域之一部分之第1邏輯單元及第2邏輯單元,且上述第1、第2邏輯單元相互獨立,於對應之自身之記憶區域中寫入資料,且傳送上述寫入資料部分之傳送要求。
  12. 一種記憶體裝置,其特徵在於包含:非揮發性記憶體,其係以包含複數個單元(cell)之寫入單位(write unit)為單位來儲存資料;及控制器,其控制上述記憶體,將上述記憶體之記憶空間劃分成複數個分區而進行管理,對於來自主機裝置的將寫入資料寫入至上述記憶體之要求,對上述主機裝置要求以指定大小傳送上述寫入資料之分割部分即寫入資料部分,上述寫入資料部分具有使被寫入至上述寫入單元之上述寫入資料部分與上述寫入單元之終端一致之大小;且於要求向第1分區存取之第1指令之處理完成前受理要求向第2分區存取之第2指令。
  13. 如請求項12之記憶體裝置,其中上述控制器於上述第1指令之處理完成前接收到上述第2指令時,將由上述第1 指令所要求之處理之一部分之執行與由上述第2指令所要求之處理之一部分之執行交替地執行。
  14. 如請求項13之記憶體裝置,其中上述控制器當於由分別要求向一個或複數個分區之存取之一個或複數個先行指令所要求之處理之完成前接收要求向別的分區存取之後續指令時,針對上述先行指令及上述後續指令之各者,均等地依序執行由上述先行指令之各者所要求之處理之一部分之執行與由上述後續指令所要求之處理之一部分之執行。
  15. 如請求項12之記憶體裝置,其中上述控制器於上述第1指令之處理完成前接收到上述第2指令時,不進行由要求向上述第1分區及上述第2分區之優先順位較低者存取之上述第1及第2指令之一方所要求之處理,而完成由上述第1及第2指令之另一方所要求之處理。
  16. 如請求項12之記憶體裝置,其中上述控制器設定成於要求向上述第1分區存取之指令之處理之完成前受理要求向上述第2分區存取之指令之第1模式、及於要求向上述第1分區存取之指令之處理之完成前拒絕要求向上述第2分區存取之指令之第2模式之任一者。
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