用于非易失性存储器的灵活磨损管理制造技术

存储器单元磨损管理的系统和方法能够实现跨存储器单元地址空间的写周期的更均匀分布。系统和方法允许将经受大量写周期的存储器单元的物理地址与经受较少量写周期的存储器单元的物理地址交换。如果存储器单元群组的写周期计数超过指定阈值，则该存储器单元群组的物理地址是“热地址”。如果存储器单元群组的写周期计数未超过指定阈值，则该存储器单元群组的物理地址是“冷地址”。系统和方法允许动态增大写周期计数的指定阈值以确保冷地址可用于与存储器单元地址空间中的热地址交换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于非易失性存储器的灵活磨损管理
技术介绍
计算机化装置能够包括用于存储在计算机化装置断电后能够存活的信息的非易失性存储媒体。此类计算机化装置能够是智能电话、平板或膝上型计算机，并且能够包括至少一个处理器和固态磁盘(SSD)。SSD为计算机化装置提供非易失性存储装置，并且处理器能够采用SSD为计算机化装置的用户存储数字信息（例如，数据，计算机可执行指令，应用）。由于数字信息存储在SSD的非易失性存储装置中，因此，即使计算机化装置的电源丢失，数字信息也能够留存在计算机化装置中。在计算机化装置的电源恢复后，处理器能够从SSD检索数字信息。SSD一般包括在存储器单元的阵列中存储数字信息的非易失性存储媒体（例如，NAND闪存存储器、NOR闪存存储器）。此类存储器单元能够具有数万或数十万或甚至高达1百万或数百万个写周期（例如，擦除/写入操作的周期）的有限耐受性。如果非易失性存储媒体中的任何存储器单元经受超过其耐受性能力的多个写周期，则那些存储器单元可用坏，并且最终失去其功能性。例如，存储器单元可丢失数据，或者可失去其存储数据的能力。为努力确保在采用存储器单元的计算机化装置的预期寿命内无存储器单元变得用坏，计算机化装置可采用诸如“磨损均衡”的磨损管理技术，该技术一般设计成实现跨存储器单元的地址空间的擦除/写入操作的均匀分布。这样，能够降低由于存储器单元地址空间内写周期的高度集中而引起的存储器单元的过早失效。附图说明结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出本文中描述的一个或多个实施例，并与描述一起解释这些实施例。在图中：图1示出根据本申请能够配置成实现存储器单元磨损管理的计算机系统的框图；图2示出能够包括在图1的计算机系统内的非易失性存储媒体中的元数据的图；图3示出能够在图1的计算机系统中采用的存储器单元磨损管理的方法的流程图；图4示出一个代表性均匀工作负载和两个代表性非均匀工作负载的跨存储器单元地址空间的写周期的示范分布图；图5示出能够配置成实现存储器单元磨损管理的固态磁盘(SSD)的框图；以及图6示出能够配置成实现存储器单元磨损管理的二级存储器(2LM)的框图。具体实施方式下面的详细描述参照附图。不同附图中的相同标号可识别相同或类似的元素。此外，以下的详细描述不限制本专利技术。公开了能够在计算机化装置中采用以实现跨存储器单元地址空间的写周期的更均匀分布的存储器单元磨损管理的系统和方法。公开的系统和方法允许将已经受大量写周期（例如，擦除/写入操作的周期）的存储器单元的物理地址与已经受较少量写周期的存储器单元的物理地址互换或“交换”。如果存储器单元群组的写周期的数量（在本文中也称为“写周期计数”）超过指定阈值，则该存储器单元群组的物理地址在本文中称为“热地址”。如果存储器单元群组的写周期计数未超过指定阈值，则该存储器单元群组的物理地址在本文中称为“冷地址”。一方面，如果基于写周期计数的指定阈值，将确定为存储器单元地址空间中的热地址的物理地址与存储器单元地址空间中从冷地址转变成热地址的另一物理地址交换，则公开的系统和方法允许“取消交换”该物理地址对，即，允许相应物理地址恢复到交换前的它们的存储器指派。另一方面，公开的系统和方法允许响应于预确定的事件，动态增大写周期计数的指定阈值以确保一个或更多个冷地址将可用于与确定为存储器单元地址空间中的热地址的物理地址交换。又一方面，在要写入的存储器单元群组的物理地址被确定为热地址时，公开的系统和方法能够随机生成另一物理地址，并且如果确定该新物理地址是冷地址，则公开的系统和方法能够允许将该热地址与随机生成的冷地址交换。否则，如果随机生成冷地址的预确定百分比的尝试不成功，即，随机生成冷地址的每个此类尝试导致生成另一热地址，则公开的系统和方法能够将写周期计数的指定阈值动态增大预确定的量，由此增大存储器单元地址空间中可确定为冷地址的物理地址的数量。例如，如果随机生成冷地址的95%的此类尝试不成功，则能够假设存储器单元地址空间中大部分物理地址是热地址，并且因此能够增大写周期计数的指定阈值以增大可随后确定为冷地址的物理地址的数量。采用诸如磨损均衡的常规磨损管理技术的非易失性存储媒体的一个缺陷是跨存储器单元地址空间的擦除/写入操作的期望均匀分布可能不是始终可实现的。对于非均匀工作负载，情况可尤其是如此，其中可以高概率写入存储器单元地址空间的一部分，而可以更低概率写入存储器单元地址空间的另一部分。另外，磨损均衡可能不是在采用“在适当位置写入(write-in-place)”数据处理技术的非易失性存储媒体中使用的最有利的磨损管理技术，“在适当位置写入”技术允许修改从特定存储器单元地址访问的数据，并且然后将其放回相同存储器单元位置。通过提供允许将确定为存储器单元地址空间中的热地址的物理地址与确定为存储器单元地址空间中的冷地址的其它物理地址交换的存储器单元磨损管理的系统和方法，基于写周期计数的动态增大阈值，可实现跨存储器单元地址空间的写周期的更均匀分布。另外，通过允许取消交换存储器单元地址空间中以前交换的物理地址对（如果该物理地址对均变成热地址），可降低存储器单元地址空间中交换的物理地址的百分比，由此通过采用“在适当位置写入”数据处理技术的非易失性存储媒体，使公开的系统和方法更有利于使用。例如，在相应对中的物理地址均变成热地址时，以前交换的物理地址对的此类取消交换可确保存储器单元地址空间中不超过大约20%的物理地址在特定时间处于交换状态。图1示出根据本申请能够配置成在易失性或非易失性存储器中实现存储器单元磨损管理的计算机系统100。如图1所示，计算机系统100包括至少一个处理器102、至少一个存储器104和诸如固态磁盘(SSD)的非易失性存储媒体106。处理器102操作以执行在诸如存储器104或任何其它适合的存储媒体的至少一个非暂时性存储媒体上存储的指令以便执行计算机系统100的各种过程，过程包括用于控制存储器104和/或非易失性存储媒体106的操作的一个或更多个过程。存储器104能够包括诸如易失性存储器112的可实现为动态随机存取存储器(DRAM)或任何其它适合的易失性存储器的一个或更多个存储器组件。要注意的是，在计算机系统100断电后，可丢失在易失性存储器112中存储的数字信息（例如，数据、计算机可执行指令、应用）。存储器104也能够配置成存储可由处理器102执行的操作系统108和可由操作系统108运行的一个或更多个应用110。响应于应用110之一生成的请求，处理器102能够执行操作系统108以在易失性存储器112和/或非易失性存储媒体106上执行数据擦除/写入/读取操作。非易失性存储媒体106配置成包括能够存储数字信息的非易失性存储器，即使计算机系统100电源丢失，数字信息仍能够留存。例如，非易失性存储器可实现为每存储器单元使用单比特的NAND或NOR闪存存储器、例如具有每单元两比特的NAND闪存存储器的多级单元(MLC)存储器、聚合物存储器、相变存储器(PCM)、使用相变存储器和开关(PCMS)技术的堆叠PCM单元阵列、基于纳米线的电荷捕获型存储器、铁电晶体管随机存取存储器(FeTRAM)、3维交叉点存储器或任何其它适合的非易失性存储器。在计算机系统100的电源恢复后，处理器102能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在计算机系统中执行存储器单元磨损管理的方法，包括：跟踪第一存储器部分已经受的写周期的第一数量，所述第一存储器部分具有第一物理存储器地址；响应于用于所述第一存储器部分的写周期的所述第一数量已超过第一指定阈值，将所述第一物理存储器地址与第二物理存储器地址交换，所述第二物理存储器地址对应于已经受低于所述第一指定阈值的第二数量的写周期的第二存储器部分；在具有所述第二物理存储器地址的所述第二存储器部分上执行数据写入操作；以及响应于预确定的事件，将所述第一指定阈值增大预确定的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.21 US 13/6828851.一种在计算机系统中执行存储器单元磨损管理的方法，包括：跟踪第一存储器部分已经受的写周期的第一数量，所述第一存储器部分具有第一物理存储器地址；响应于用于所述第一存储器部分的写周期的所述第一数量已超过第一指定阈值，将所述第一物理存储器地址与第二物理存储器地址交换，所述第二物理存储器地址对应于已经受低于所述第一指定阈值的第二数量的写周期的第二存储器部分；在具有所述第二物理存储器地址的所述第二存储器部分上执行数据写入操作；以及响应于预确定的事件，将所述第一指定阈值增大预确定的量。2.如权利要求1所述的方法，还包括：随机生成所述第二物理存储器地址。3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二物理存储器地址的所述随机生成包括随机生成一个或更多个物理存储器地址，直至生成对应于已经受低于所述第一指定阈值的所述数量的写周期的所述第二存储器部分的所述第二物理存储器地址。4.如权利要求3所述的方法，其中所述预确定的事件对应于随机生成超过指定数量的物理存储器地址，并且其中所述第一指定阈值的所述增大包括如果已随机生成超过所述指定数量的物理存储器地址，则将所述第一指定阈值增大所述预确定的量。5.如权利要求1所述的方法，还包括：确定具有所述第二物理存储器地址的所述第二存储器部分已经受超过所述第一指定阈值的写周期的第三数量；以及取消交换所述第一物理存储器地址和所述第二物理存储器地址。6.如权利要求1所述的方法，还包括：确定以前已将所述第二物理存储器地址与另一物理存储器地址交换；以及在所述第一物理存储器地址与所述第二物理存储器地址的所述交换前，取消交换所述第二物理存储器地址和所述另一物理存储器地址。7.如权利要求1所述的方法，还包括：确定具有所述第一物理存储器地址的所述第一存储器部分已经受超过第二指定阈值的写周期的第三数量。8.如权利要求7所述的方法，还包括：确定所述第二存储器部分已经受低于所述第一指定阈值和所述第二指定阈值之一或两者的所述第二数量的写周期。9.如权利要求8所述的方法，其中将所述第一指定阈值增大所述预确定的量包括将所述第一指定阈值和所述第二指定阈值之一或两者增大所述预确定的量。10.一种在计算机系统中执行存储器单元磨损管理的设备，包括：跟踪第一存储器部分已经受的写周期的第一数量的部件，所述第一存储器部分具有第一物理存储器地址；响应于用于所述第一存储器部分的写周期的所述第一数量已超过第一指定阈值，将所述第一物理存储器地址与第二物理存储器地址交换的部件，所述第二物理存储器地址对应于已经受低于所述第一指定阈值的第二数量的写周期的第二存储器部分；在具有所述第二物理存储器地址的所述第二存储器部分上执行数据写入操作的部件；以及响应于预确定的事件，将所述第一指定阈值增大预确定的量的部件。11.一种用于执行存...

【专利技术属性】
技术研发人员：P丹勒，R法伯，N谢，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US