存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法
【專利說明】存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求在2014年12月19日提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2014-0184811的優(yōu)先權(quán)，其整體內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性各實(shí)施例涉及一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種處理來自于存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，針對(duì)計(jì)算環(huán)境的范例業(yè)已改變?yōu)槠者m計(jì)算，使得可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，對(duì)例如移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)以及筆記本電腦的便攜式電子器件的使用快速地增長。這種便攜式電子器件通常使用具有存儲(chǔ)器件，即數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件的存儲(chǔ)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件在便攜式電子器件之內(nèi)用作主存儲(chǔ)器或輔助式存儲(chǔ)器件。
[0005]具有存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件具有優(yōu)勢(shì)的原因在于由于沒有移動(dòng)部分，因此穩(wěn)定性和耐久性卓越，信息存取速度高，并且功耗低。具有這些優(yōu)勢(shì)的帶有存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器件的例子包括通用串行總線(USB)存儲(chǔ)器件、具有各種接口的存儲(chǔ)器卡以及固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD) ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]各種實(shí)施例指向一種存儲(chǔ)系統(tǒng)及其操作方法，其可以快速且穩(wěn)定地處理來自存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括:存儲(chǔ)器件，其包括多個(gè)存儲(chǔ)塊，其中所述多個(gè)存儲(chǔ)塊中的每一個(gè)包括多個(gè)頁，其中所述多個(gè)頁中的每一個(gè)包括電耦接到多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元，其中由主機(jī)所請(qǐng)求的讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述多個(gè)存儲(chǔ)單元中；以及控制器，配置為(i)將與接收自主機(jī)的寫入命令/讀取命令相對(duì)應(yīng)的第一數(shù)據(jù)編程在從多個(gè)存儲(chǔ)塊中選擇的第一存儲(chǔ)塊的第一頁中，(ii)將第二數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第一頁中，以及(iii)將第二數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊中的第一頁之后的第二頁中。
[0008]所述控制器可以將第一數(shù)據(jù)編程在第一頁的數(shù)據(jù)區(qū)域中并且將第二數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第一頁的空閑區(qū)域。
[0009]所述控制器可以將第三數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第二頁中并且將第三數(shù)據(jù)編程在第二頁之后的第三頁中。
[0010]所述第二數(shù)據(jù)可能沒有成功地被編程在第二頁中，所述控制器利用記錄在第一頁的空閑區(qū)域中的第二數(shù)據(jù)的位置信息將第二數(shù)據(jù)編程在第二頁中。
[0011]當(dāng)不存在第三數(shù)據(jù)時(shí)，控制器可以在第二頁的空閑區(qū)域記錄虛設(shè)數(shù)據(jù)或空數(shù)據(jù)。
[0012]當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在包括在控制器中的緩沖器中的數(shù)據(jù)時(shí)，第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是存儲(chǔ)在緩沖器中的第二數(shù)據(jù)的地址。
[0013]當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是被編程在第一存儲(chǔ)塊中的數(shù)據(jù)時(shí)，第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是被編程在第一存儲(chǔ)塊中的第二數(shù)據(jù)的地址。
[0014]第二數(shù)據(jù)的位置信息可以包括關(guān)于第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)塊中的位置的信息。
[0015]第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是第二數(shù)據(jù)的邏輯塊地址(LBA)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于操作包括存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)系統(tǒng)的方法包括:從存儲(chǔ)裝置的多個(gè)存儲(chǔ)塊中選擇第一存儲(chǔ)塊；從包括在第一存儲(chǔ)塊中的多個(gè)頁中選擇第一頁，其中所述第一頁包括電耦接到多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元；將與接收自主機(jī)的寫入命令/讀取命令相對(duì)應(yīng)的第一數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊的第一頁中；將第二數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第一存儲(chǔ)塊的第一頁中；以及將第二數(shù)據(jù)編程在第一存儲(chǔ)塊中的第一頁之后的第二頁中。
[0017]將與接收自主機(jī)的寫入命令/讀取命令相對(duì)應(yīng)的第一數(shù)據(jù)編程在第一頁中可以包括將第一數(shù)據(jù)編程在第一頁的數(shù)據(jù)區(qū)域中，以及記錄第二數(shù)據(jù)的位置信息可以包括將第二數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第一頁的空閑區(qū)域中。
[0018]在第二頁中編程可以進(jìn)一步包括:將第三數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第二頁中，其中所述第三數(shù)據(jù)被編程在第二頁之后的第三頁中。
[0019]將第二數(shù)據(jù)編程在第二頁中可以進(jìn)一步包括:當(dāng)?shù)诙?shù)據(jù)在第二頁中的編程失敗時(shí)檢查記錄在第一頁的空閑區(qū)域中的第二數(shù)據(jù)的位置信息；以及利用第二數(shù)據(jù)的位置信息將第二數(shù)據(jù)編程在第二頁中。
[0020]所述將第三數(shù)據(jù)的位置信息記錄在第二頁中進(jìn)一步包括:當(dāng)被編程在第三頁中的第三數(shù)據(jù)不存在時(shí)，在第二頁的空閑區(qū)域記錄虛設(shè)數(shù)據(jù)或空數(shù)據(jù)。
[0021]當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在包括在控制器中的緩沖器中的數(shù)據(jù)時(shí)，第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是存儲(chǔ)在緩沖器中的第二數(shù)據(jù)的地址。
[0022]當(dāng)?shù)谝粩?shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)是被編程在第一存儲(chǔ)塊中的數(shù)據(jù)時(shí)，第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是被編程在第一存儲(chǔ)塊中的第二數(shù)據(jù)的地址。
[0023]第二數(shù)據(jù)的位置信息可以包括關(guān)于第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)塊中的位置的信息。
[0024]第二數(shù)據(jù)的位置信息可以是第二數(shù)據(jù)的邏輯塊地址(LBA)。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括:包括有N個(gè)數(shù)目的頁的存儲(chǔ)塊，第(M-1)個(gè)頁可以包括第(M-1)個(gè)數(shù)據(jù)的非位置信息，第M個(gè)頁可以包括第M個(gè)數(shù)據(jù)的非位置信息，第(M-1)個(gè)頁進(jìn)一步可以包括第M個(gè)數(shù)據(jù)的位置信息，并且N可以為整數(shù)，M可以為整數(shù)，并且M < N。
[0026]N個(gè)數(shù)目的頁中的每一個(gè)可以包括數(shù)據(jù)區(qū)域和空閑區(qū)域，第(M-1)個(gè)頁的數(shù)據(jù)區(qū)域可以存儲(chǔ)第(M-1)個(gè)數(shù)據(jù)的非位置信息，并且第(M-1)個(gè)頁的空閑區(qū)域可以存儲(chǔ)第M個(gè)數(shù)據(jù)的位置信息，并且第N個(gè)頁的空閑區(qū)域可以存儲(chǔ)空數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0027]圖1是圖示了包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示圖。
[0028]圖2是圖示了圖1所示的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器件的示圖；
[0029]圖3是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)塊的電路圖。
[0030]圖4到圖11是示意性地圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器件的示圖。
[0031]圖12是圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理操作的示意性示圖；
[0032]圖13是圖示了用于處理根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的操作過程的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下將參照附圖詳細(xì)描述各種實(shí)施例。然而本發(fā)明可以實(shí)施為不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于這里所列舉的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例從而使得本公開充分完整，并且將完全將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。貫穿本公開，相同的參考標(biāo)號(hào)在本發(fā)明的相應(yīng)的附圖和實(shí)施例中指代相同的部分。
[0034]圖1是圖示了包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示圖。
[0035]參照?qǐng)D1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括主機(jī)102和存儲(chǔ)系統(tǒng)110。
[0036]所述主機(jī)102例如包括諸如移動(dòng)電話、MP3播放器和膝上電腦的便攜式電子器件或諸如臺(tái)式電腦、游戲機(jī)、TV和投影儀的電子器件。
[0037]存儲(chǔ)系統(tǒng)110響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求進(jìn)行操作，并且特別地存儲(chǔ)將由主機(jī)102存取的數(shù)據(jù)。換句話說，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以用作主機(jī)102的主存儲(chǔ)器件或輔助存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以根據(jù)將與主機(jī)102電耦接的主機(jī)接口的協(xié)議通過各種儲(chǔ)存器件中的任何一個(gè)來實(shí)施。例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以利用以下各種儲(chǔ)存器件中的一個(gè)來實(shí)施，諸如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、多媒體卡(MMC)、嵌入MMC (eMMC)、減少尺寸的MMC (RS-MMC)以及微MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你-SD和微-SD、通用串行總線(USB)儲(chǔ)存器件、通用閃存(UFS)器件、緊湊式閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、存儲(chǔ)棒等。
[0038]實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)系統(tǒng)110的儲(chǔ)存器件可以利用易失性存儲(chǔ)器件或非易失性存儲(chǔ)器件來實(shí)施，所述易失性存儲(chǔ)器件諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，所述非易失性存儲(chǔ)器件諸如只讀存儲(chǔ)器(R0M)、掩模ROM(MROM)、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM(EPROM)、電擦除可編程ROM(EEPROM)、鐵電型隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)、相變 RAM(PRAM)、磁性 RAM(MRAM)和電阻 RAM(RRAM)。以及
[0039]存儲(chǔ)系統(tǒng)110包括存儲(chǔ)將被主機(jī)102存取的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器件150，以及控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器件150中的儲(chǔ)存的控制器130。
[0040]控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成進(jìn)一個(gè)半導(dǎo)體器件中。例如，控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成到一個(gè)半導(dǎo)體器件中并且配置固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)110被用作SSD時(shí)，與存儲(chǔ)系統(tǒng)110電耦接的主機(jī)102的操作速度顯著地增加。
[0041]控制器130和存儲(chǔ)器件150可以被集成進(jìn)一個(gè)半導(dǎo)體器件中并且配置存儲(chǔ)器卡。例如，所述控制器130和存儲(chǔ)器卡150可以被集成到一個(gè)半導(dǎo)體器件中并且配置存儲(chǔ)器卡，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器卡國際協(xié)會(huì)(PCMCIA)卡、緊湊式閃存(CF)卡、智能媒體(SM)卡、存儲(chǔ)棒、諸多媒體卡(MMC)、RS-MMC和微-MMC、安全數(shù)字(SD)卡、迷你-SD、微-SD和SDHC以及通用閃存(UFS)器件。
[0042]針對(duì)另一個(gè)示例，存儲(chǔ)系統(tǒng)110可以配置計(jì)算機(jī)、超便攜移動(dòng)PC(UMPC)、工作站、上網(wǎng)本、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)書寫板、平板電腦、無線電話、移動(dòng)電話、智能電話、電子書、便攜式多媒體播放器(PMP)、便攜式游戲機(jī)、導(dǎo)航器件、黑匣子、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)播放器、三維(3D)電視、智能電視、數(shù)字音頻記錄器、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字圖片記錄器、數(shù)字圖片播放器、數(shù)字視頻記錄器、數(shù)字視頻播放器、配置數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)存器、能夠在無線環(huán)境下傳輸和接收信息的器件、配置家庭網(wǎng)絡(luò)的各種電子器件中的一個(gè)、配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種電子器件中的一個(gè)、配置遠(yuǎn)程信息處理網(wǎng)絡(luò)的各種電子器件中的一個(gè)、RFID器件、或配置計(jì)算系統(tǒng)的各種組成元件中的一個(gè)。
[0043]存儲(chǔ)系統(tǒng)110的存儲(chǔ)器件150可以在電源供給被切斷時(shí)保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并且，特別地，在寫入操作期間存儲(chǔ)提供自主機(jī)102的數(shù)據(jù)，并且在讀取操作期間提供存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到主機(jī)102。存儲(chǔ)器件150包括多個(gè)存儲(chǔ)塊152、154和156。所述存儲(chǔ)塊152、154和156中的每一個(gè)包括多個(gè)頁。每個(gè)頁包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，多個(gè)字線(WL)電耦接到所述多個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)器件150可以是非易失性存儲(chǔ)器件，例如閃存存儲(chǔ)器。所述閃存存儲(chǔ)器可以具有三維(3D)堆疊結(jié)構(gòu)。由于將在后文參照?qǐng)D2到圖11描述存儲(chǔ)器件150的結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器件150的三維(3D)堆疊結(jié)構(gòu)，因此在此省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
[0044]存儲(chǔ)系統(tǒng)110的控制器130響應(yīng)于來自主機(jī)102的請(qǐng)求控制存儲(chǔ)器件150。例如，所述控制器130將讀取自存儲(chǔ)器件150的數(shù)據(jù)提供給主機(jī)102，并且將提供自主機(jī)102的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器件150中。為了達(dá)到這個(gè)目的，控制器130控制存儲(chǔ)器件150的所有操作，例如讀取、寫入、編程和擦除操作。
[0045]詳細(xì)而言，控制器130包括主機(jī)接口單元132、處理器134、協(xié)議單元136、錯(cuò)誤修正碼(ECC)單元138、電源管理單元140、NAND閃存控制器142和存儲(chǔ)器144。
[0046]主機(jī)接口單元132處理提供自主機(jī)102的命令和數(shù)據(jù)，并且可以配置為通過以下各種接口協(xié)議中的至少一個(gè)與主機(jī)102進(jìn)行通信，即通用串行總線(USB)、多媒體卡(MMC)、快速外圍組件互連(PC1-E)、串行SCSI (SAS)、串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)、并行高級(jí)技術(shù)附件(PATA)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、增強(qiáng)小硬盤接口(ESDI)、以及集成驅(qū)動(dòng)電路(IDE)ο
[0047]ECC單元138對(duì)在讀取操作期間讀取自存儲(chǔ)器件150的數(shù)據(jù)中包含的錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)和修正。也就是說，在對(duì)讀取自存儲(chǔ)器件150的數(shù)據(jù)執(zhí)行錯(cuò)誤修正解碼操作之后，ECC單元138可以確定錯(cuò)誤修正解碼操作是否成功，響應(yīng)于確定結(jié)果輸出指示信號(hào)，并且基于由ECC編碼處理生成的校驗(yàn)位(parity bit)來修正讀取數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤位。如果錯(cuò)誤位的數(shù)目等于或大于可修正錯(cuò)誤位的閾值數(shù)，則ECC單元138可以不修正錯(cuò)誤位，并且可以輸出指示著其無法修正錯(cuò)誤位的錯(cuò)誤修正失敗信號(hào)。
[0048]ECC