用于数据存储装置的非易失性半导体存储器的寿命延长制造方法及图纸

技术编号:14060543 阅读:152 留言:0更新日期:2016-11-27 16:27
用于数据存储装置(DSD)的非易失性半导体存储器(NVSM)的寿命延长包括基于先前写入NVSM的数据量以及先前被请求写入DSD的数据量和先前被请求写入NVSM的数据量中的至少一个来确定写入放大率因子。基于该确定的写入放大率因子,将待写入NVSM的数据量的至少一部分定向或重新定向至磁盘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
数据存储装置(DSD)常常用于将数据记录到存储介质上或从存储介质复制数据。一些DSD包括多种类型的存储介质。例如,在固态混合硬盘(SSHD)的情况中,除旋转磁盘外,可以使用非易失性半导体存储器(NVSM)来存储数据,例如固态硬盘(SSD)、闪存、和/或NAND存储器。主机可以相对频繁地访问SSHD中的NVSM。写入放大率(WA)是与NVSM有关的不良特点,写入到NVSM的物理数据的实际量大于主机将要写入的逻辑量。WA可以归因于各种因素,包括在NVSM中重新写数据和/或不止一次地移动(或重新写)数据之前擦除数据。由于NVSM的实际可使用寿命被限制到有限数量的程序擦除周期(PEC),所以通过在NVSM寿命期间增加所需的写入次数,WA缩短了NVSM的实际寿命。如果主机和/或控制器频繁地访问NVSM和/或WA太高,NVSM可能过早地遭受明显的或突然的性能下降。附图说明当结合附图时,本公开的实施例的特点和优点从以下阐述的详细描述中将变得更明显。提供附图和相关描述是为了说明本公开的实施例并且不用于限制要求保护的范围。图1的方框图描述了根据一个实施例的一种具有数据存储装置(DSD)的系统。图2的方框图描述了根据一个实施例的图1的DSD。图3的方框图描述了根据一个实施例的被主机请求写入的数据与物理写入到非易失性半导体存储器(NVSM)的数据之间的关系。图4的流程图描述了根据一个实施例的用于从NVSM向磁盘组重新定向数据的NVSM寿命延长过程。图5的流程图描述了根据一个实施例的用于从NVSM向磁盘组重新定向数据的具有多个阶段的NVSM寿命延长过程。图6的流程图描述了根据一个实施例的基于多个因子的从NVSM向磁盘组重新定向数据的NVSM寿命延长过程。图7的流程图描述了根据一个实施例的基于数据优先级的从NVSM向磁盘组重新定向数据的NVSM寿命延长过程。图8的图比较了根据一个实施例使用NVSM寿命延长过程的DSD的归一化性能和现有技术中已知的DSD的归一化性能。具体实施方式在以下详细说明中,阐述许多具体细节以提供本公开的全面理解。然而,对本领域普通技术人员之一将明显的是,所公开的不同实施例可以在不具有这些具体细节中的一些的情况下实践。在其他实例中,并未详细示出众所周知的结构和技术,以避免不必要地混淆各种实施例。图1根据一个实施例示出了系统100,该系统包括主机101、输入装置102、显示装置104和数据存储装置(DSD)106。例如,系统100可以是计算机系统(例如,服务器、台式机、移动式/笔记本电脑、平板电脑、智能手机等)或其他电子装置,例如数字视频录像机(DVR)。就这一点而言,系统100可以是一个独立系统或网络(例如网络50)的一部分,例如该网络可以是局域网或广域网或因特网。本领域的普通技术人员将认识到的是,系统100能够包括比图1所示的那些元件更多或更少的元件,并且所公开的过程能够在其他环境中实施。输入装置102能够是键盘、滚轮、或定点装置,它允许系统100的用户向系统100输入信息和命令,或允许用户操纵显示装置104上显示的对象。在其他实施例中,输入装置102和显示装置104可以结合到单一组件中,例如显示对象并接收用户输入的触摸屏。在图1的实施例中,主机101包括中央处理单元(CPU)108,中央处理单元(CPU)108能够使用用于执行指令的一个或更多个处理器来实施,这些处理器包括微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、硬连线逻辑、模拟电路系统和/或其组合。CPU 108与主机总线112接合。还与主机总线112接合的是随机访问存储器(RAM)110、输入装置102的输入接口114、显示装置104的显示器接口116、只读存储器(ROM)118、网络接口111、以及DSD 106的数据存储接口119。RAM 110是主机101的易失性存储器,它与主机总线112接合以便在执行软件程序(例如操作系统(OS)10、DSD驱动器12、或应用程序16)中的指令期间向CPU 108提供RAM 110中存储的信息。更具体地,CPU 108首先将计算机可执行指令从DSD 106或另一个DSD加载到RAM 110的区域中。然后CPU 108能够执行来自RAM 110的已存储的过程指令。数据(诸如将要存储在DSD 106中的数据或从DSD 106检索的数据)还能够存储在RAM 110中,这样该数据能够在执行软件程序期间由CPU 108访问,只要这些软件程序需要访问和/或修改数据。如图1所示,DSD 106能够被配置为存储以下内容的一个或更多个:OS 10、DSD驱动器12、DSD固件14、以及应用程序16。DSD驱动器12在主机101上为DSD 106提供软件接口。DSD固件14包括用于DSD 106的计算机可执行指令,在由DSD 106的控制器(例如图2中的控制器120)执行时,该指令控制DSD 106的操作。例如,应用程序16能够是由主机101使用的程序,该程序作为工具用于接合DSD 106或DSD 106的一部分。在一个实施方式中,应用程序16是用于DSD 106的辅助存储装置的应用程序,该辅助存储装置包括固态存储器(即图2中的非易失性半导体存储器(NVSM)142)和用于固态存储器的控制器(即图2中的控制器120)。在这种实施方式中,应用程序16的使用能够为主机101提供与DSD 106的固态存储器有关的诊断和使用信息。数据存储接口119被配置为将主机101与DSD 106接合并且根据串行高级技术附件(SATA)标准来接合。在其他实施例中,数据存储接口119能够利用其他标准与DSD 106相接合,例如串行总线(PCI express)(PCIe)或串行附接SCSI(SAS)。尽管图1描述主机101和DSD 106位于同一处,但在其他实施例中这两者不需要物理上位于同一处。在这种实施例中,DSD 106可以远离主机101并通过网络接口(例如网络接口111)连接至主机101。图2根据一个实施例示出了电子系统100,该系统包括主机101和与主机101进行通信的数据存储装置(DSD)106。在图2的实施例中,DSD 106是固态混合硬盘(SSHD),其包括磁性记录介质(例如,磁盘组134中的磁盘)和固态记录介质(例如,用于存储数据的NVSM 142)。在其他实施例中,除了一个或更多个磁盘组134之外,DSD 106能够包括至少一个SSHD。在其他实施例中,磁盘组134的每一个或NVSM 142可以分别由多个硬盘驱动器(HDD)或多个固态硬盘(SSD)替代,因此DSD 106包括HDD和/或SSD池。尽管本文的描述通常指的是固态存储器,但应当理解的是固态存储器可包括各种类型存储装置中的一个或更多个,例如闪速集成电路、硫系化合物RAM(C-RAM)、相变存储器(PC-RAM或PRAM)、可编程金属化单元RAM(PMC-RAM或PMCm)、相变化记忆体(OUM)、电阻RAM(RRAM)、NAND存储器(例如,单层单元(SLC)存储器、多层单元(MLC)存储器、或其任意组合)、NOR存储器、EEPROM、铁电存储器(FeRAM)、磁阻RAM(MRAM)、其本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种数据存储装置即DSD,包括:磁盘,其用于存储数据;非易失性半导体存储器即NVSM,其用于存储数据;以及控制器,其被配置用于:从主机接收写请求,以便将数据写入所述DSD,所述数据包括被请求写入所述NVSM的数据;基于先前写入所述NVSM的数据量和以下项中的至少一个来确定写入放大率因子:先前被请求写入所述DSD的数据量,和先前被请求写入所述NVSM的数据量;以及基于确定的写入放大率因子,重新定向被请求写入所述NVSM的数据的至少一部分至所述磁盘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.24 US 61/969,651;2014.04.30 US 14/266,2341.一种数据存储装置即DSD,包括:磁盘,其用于存储数据;非易失性半导体存储器即NVSM,其用于存储数据;以及控制器,其被配置用于:从主机接收写请求,以便将数据写入所述DSD,所述数据包括被请求写入所述NVSM的数据;基于先前写入所述NVSM的数据量和以下项中的至少一个来确定写入放大率因子:先前被请求写入所述DSD的数据量,和先前被请求写入所述NVSM的数据量;以及基于确定的写入放大率因子,重新定向被请求写入所述NVSM的数据的至少一部分至所述磁盘。2.如权利要求1所述的DSD,其中所述控制器进一步被配置为在多个连续阶段的一个当前阶段中重新定向被请求写入所述NVSM的数据的所述至少一部分。3.如权利要求2所述的DSD,其中在所述当前阶段中被重新定向至所述磁盘的数据量小于在所述多个连续阶段的下一阶段中被重新定向至所述磁盘的数据量。4.如权利要求2所述的DSD,其中在所述当前阶段中被重新定向至所述磁盘的数据量大于或等于在所述多个连续阶段的下一阶段中被重新定向至所述磁盘的数据量。5.如权利要求2所述的DSD,其中所述控制器被进一步配置用于:更新所述写入放大率因子;以及如果所述写入放大率因子不满足目标写入放大率值,从所述当前阶段移至下一个阶段。6.如权利要求5所述的DSD,其中所述控制器进一步被配置为在预定的数据量被请求写入所述DSD之后或在预定的数据量被请求写入所述NVSM之后更新所述写入放大率因子。7.如权利要求5所述的DSD,其中所述控制器进一步被配置为在经过预定的时间段之后,更新所述写入放大率因子。8.如权利要求1所述的DSD,其中所述控制器被进一步配置用于:从所述主机接收优先级数据,所述优先级数据对应于被请求写入所述NVSM的数据;以及基于接收的优先级数据,将被请求写入所述NVSM的数据的所述至少一部分重新定向至所述磁盘。9.如权利要求8所述的DSD,其中所述控制器被进一步配置用于:基于所述确定的写入放大率因子,确定将被重新定向至所述磁盘的目标数据量;基于所述优先级数据,确定重新定向具有低优先级的数据是否会达到所述将被重新定向的目标数据量;以及如果所述控制器确定重新定向具有低优先级的数据不会达到所述将被重新定向的目标数据量,向所述磁盘重新定向被请求写入到所述NVSM的数据,所述数据具有比所述低优先级高的优先级。10.如权利要求1所述的DSD,其中所述控制器被进一步配置用于:从所述主机接收频繁使用的数据,所述数据对应于被请求写入所述NVSM的数据;以及基于接收的频繁使用的数据,重新定向将写入所述NVSM的数据的所述至少一部分。11.如权利要求1所述的DSD,其中所述控制器进一步被配置为基于所述NVSM的当前功率模式和所述磁盘的当前功率模式中的至少一个重新定向将写入所述NVSM的数据。12.一种操作数据存储装置即DSD的方法,所述数据存储装置包括非易失性半导体存储器即NVSM,所述方法包括:从主机接收写请求,以便将数据量写入所述DSD,所述数据量包括被请求写入所述NVSM的数据量;基于先前写入到所述NVSM的数据量和以下项中的至少一个来确定写入放大率因子:先前被请求写入所述DSD的数据量,和先前被请求写入所述NVSM的数据量;以及基于确定的写入放大率因子,重新定向被请求写入所述NVSM的数据量的至少一部分至所述DSD的磁盘。13.如权利要求12所述的方法,其中在多个连续阶段的当前阶段中将被请求写入所述NVSM的数据量的至少一部分重新定向至所述磁盘。14.如权利要求13所述的方法,其中在所述当前阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·丁CB·俄恩C·M·古达M·C·库塔斯
申请(专利权)人:西部数据技术公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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