存储器控制器、非易失性存储器系统及其操作方法技术方案

提供了存储器控制器、非易失性存储器系统及其操作方法。操作存储器系统的方法包括选择要被收集无用数据的多个源块，将所选择的有效数据从多个源块当中的两个或更多个源块复制到目标块，根据复制的结果将改变的映射信息存储在更新高速缓存中，以及通过使用存储在更新高速缓存中的映射信息来更新映射表。

【技术实现步骤摘要】
存储器控制器、非易失性存储器系统及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年9月22日向韩国知识产权局提交的第10-2015-0133887号韩国专利申请的权益，其主题内容通过引用整体并入本文。
本专利技术构思涉及非易失性存储器系统，而且更具体地，涉及能够执行无用数据(garbage)收集操作的存储器控制器、非易失性存储器系统以及相关方法。
技术介绍
存储器系统，例如，快闪存储器系统被广泛用作通用串行总线(USB)驱动器、数码相机、移动电话、智能电话、平板个人计算机(PC)存储卡和固态驱动器(SSD)中的非易失性存储器设备。在快闪存储器设备中，写/读单元和擦除单元可以彼此不同，并且因此存储器操作可以由快闪转换层(FTL)管理，FTL可以包括固件。在快闪存储器系统中，数据可以被写入已擦除的块(例如，空闲块)，并且可以执行无用数据收集操作以确保一个或多个空闲块。由于数据可以根据无用数据收集操作的执行而转移，因此数据的地址映射信息可以被改变，而且存储器系统的特定区域可以频繁更新或者元数据写入量可以在更新其映射信息的过程中增加。这可能增加完成无用数据收集所需的等待时段，并且还可以缩短存储器系统的有效寿命。
技术实现思路
附图说明根据以下结合附图的详细描述，本专利技术构思的实施例将更加容易理解，在附图中：图1是示出根据本专利技术构思的实施例的存储器系统的总体框图；图2是进一步示出图1的存储器控制器的一个实施例的框图；图3是进一步示出图1的存储器设备的一个实施例的框图；图4是概括根据本专利技术构思的实施例的存储器控制器的一个示例性操作的流程图；图5是示出图3的存储器单元阵列的一个可能结构的概念图；图6A和图6B分别是示出存储在映射表中的映射信息的示例的概念图；图7、图8和图9各自是示出根据本专利技术构思的某些实施例的执行无用数据收集操作的示例、使用存储在更新高速缓存中的信息来更新存储器设备的映射表的示例、以及在无用数据收集操作期间针对映射表多次执行更新操作的示例的概念图；图10、图11和图12各自是概括用于本专利技术构思的实施例的各种存储器控制器操作的流程图；图13是示出当数据按随机模式(randompattern)被写入时包括在块中的有效数据数目(计数)的示例的曲线图；图14A和图14B各自是示出选择源块和目标块的示例和存储在更新高速缓存中的映射信息的示例的框图；图15是示出根据本专利技术构思的实施例的更新映射表的示例的框图；图16是概括根据本专利技术构思的实施例的存储器控制器的操作的流程图；图17是示出根据所选择的源块的数目的更新操作的频率(计数)的示例的曲线图；图18是示出根据本专利技术构思的实施例的存储器控制器的配置的框图；图19是示出用于存储器设备的存储器单元阵列的一个可能实现变体的透视图；图20是示出根据本专利技术构思的实施例的、将存储器系统应用于存储卡系统的示例的框图；以及图21是示出根据本专利技术构思的实施例的、将存储器设备应用到固态驱动(SSD)系统的示例的框图。具体实施方式如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的列出项的的任意组合和所有组合。当诸如“中的至少一个”出现在元件的列表之后时，它修饰元件的整个列表，而不是修饰该列表的各个元件。下文中，将参照附图详细描述本专利技术构思的实施例。提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且向本领域普通技术人员充分传达本专利技术构思。本专利技术构思可以包括各种实施例和修改，并且其实施例在附图中示出并且将在本文中详细说明。然而，应该理解的是，本专利技术构思不限制于这些实施例，并且包括落入本专利技术构思的范围内的所有修改、等同和替换。在说明书和附图中，相同的参考数字和标记始终指代相同或相似的元件。在附图中，为了便于描述和清楚，结构的维度可能被夸大。本文使用的术语仅用于描述具体实施例，而且并非旨在限制本专利技术构思。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。应该理解的是，当诸如“包含”、“包括”和“具有”的术语在本文中使用时，其指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、部件或它们的组合的存在，但是并不排除的一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件或它们的组合的存在或添加。尽管本文中使用诸如“第一”和“第二”的术语来描述各种元件或组件，但是元件或组件不应受术语的限制。这些术语可以用于将一个元件或组件与另一元件或组件区分开。例如，第一元件或组件也可以被称为第二元件或组件，并且反之亦然。除非另外定义，否则文本使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应该理解，术语，如通常使用的词典中定义的那些术语，应该被解释为所具有的含义与它们在相关领域的上下文中的含义一致，而不应理想化地或过分形式化地对其进行解释，除非此处明确地如此定义。图1是示出根据实施例的存储器系统的框图。参照图1，存储器系统100一般包括存储器控制器110和存储器设备120。存储器设备120可以是非易失性存储器设备，例如快闪存储器设备(例如，NAND型或NOR型)，或包括电阻存储器单元(例如，ReRAM、MRAM或PRAM)的存储器设备。无论在存储器设备120中使用什么类型的存储器单元，都可以在存储器单元阵列121中排列海量的构成存储器单元，存储器单元阵列121一般包括元区域121_1和存储区域121_2。存储器控制器110可以被用于在各种存储器系统操作的执行期间控制存储器设备120，所述操作诸如读、写(或编程)、读/写和擦除操作，以及某些内部管理功能(housekeeping)或存储器系统管理操作。一个或多个存储器系统操作通常响应于来自主机的一个或多个请求(以下单独或统称为“数据访问请求(dataaccessrequest)”)来执行，其中各种数据访问请求与一个或多个命令(CMD)、(多个)控制信号指示(CTRL)、数据传输(DATA)等相关联。在图1所示的示例中，存储器控制器110被假定为包括快闪转换层(FTL)111和更新高速缓存112。FTL111可以使用系统软件(或固件)来实现，所述系统软件(或固件)管理存储器设备120的某些存储器系统的操作的执行。FTL111的一个或多个组件可以被加载到存储器控制器110的工作存储器(未示出)。包含在FTL111中的固件可以由在存储器控制器110中提供的处理单元(未示出)驱动。更新高速缓存112可以包括能够存储数据的任何类型的存储器。然而，在本专利技术构思的许多实施例中，更新高速缓存112将使用提供相对快速数据访问操作的、诸如DRAM或SRAM的易失性存储器来实现。当从主机接收到包括至少一个逻辑地址的数据访问请求时，FTL111将逻辑地址转换成相应的物理地址，并且提供物理地址到存储器设备120。也可以在某些存储器系统管理操作期间使用FTL111，其中，这样的管理操作相对于存储器单元阵列121，根据已定义的单元区域基础(例如，以芯片单元为基础、以块单位为基础或以页为单位为基础)来执行。许多不同类型的管理操作，包括所谓的无用数据收集操作、坏块管理操作等将本领域技术人员所理解。作为管理操作的结果，将(多个)物理地址与相应的(多个)逻辑地址相关的映射信息往往将被改变。得到的改变的映射信息最终将在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在存储器系统中执行无用数据收集操作的方法，该存储器系统包括存储器控制器和非易失性存储器设备，存储器控制器包括更新高速缓存，非易失性存储器设备包括存储器单元阵列，存储器单元阵列包括被分成块的存储区域和存储管理存储在存储区域中的数据的映射表的元区域，该方法包括：在更新高速缓存中存储映射信息；确定是执行顺序的无用数据收集操作还是执行同时无用数据收集操作；当确定执行顺序的无用数据收集操作时，从所述块当中的一个源块收集有效数据，并且响应于从所述一个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息，否则当确定执行同时无用数据收集操作时，从所述块中的多个源块同时收集有效数据，并且响应于从所述多个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息。

【技术特征摘要】
2015.09.22 KR 10-2015-01338871.一种在存储器系统中执行无用数据收集操作的方法，该存储器系统包括存储器控制器和非易失性存储器设备，存储器控制器包括更新高速缓存，非易失性存储器设备包括存储器单元阵列，存储器单元阵列包括被分成块的存储区域和存储管理存储在存储区域中的数据的映射表的元区域，该方法包括：在更新高速缓存中存储映射信息；确定是执行顺序的无用数据收集操作还是执行同时无用数据收集操作；当确定执行顺序的无用数据收集操作时，从所述块当中的一个源块收集有效数据，并且响应于从所述一个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息，否则当确定执行同时无用数据收集操作时，从所述块中的多个源块同时收集有效数据，并且响应于从所述多个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息。2.如权利要求1所述的方法，其中，针对至少一个块确定是执行顺序的无用数据收集操作还是执行同时无用数据收集操作包括：针对至少一个块确定存储在所述至少一个块中的数据是否是随机数据，而且如果存储在所述至少一个块中的数据是随机数据，则确定执行同时无用数据收集操作，否则确定执行顺序的无用数据收集操作。3.如权利要求1所述的方法，其中，针对至少一个块确定是执行顺序的无用数据收集操作还是执行同时无用数据收集操作包括：确定存储在所述至少一个块中的数据的有效数据比率；比较所确定的有效数据比率和有效数据比率阈值；以及当确定所确定的有效数据比率大于或等于有效数据比率阈值时，确定执行同时无用数据收集操作，否则确定执行顺序的无用数据收集操作。4.如权利要求1所述的方法，其中，针对至少一个块确定是执行顺序的无用数据收集操作还是执行同时无用数据收集操作包括：(a)针对至少一个块确定存储在所述至少一个块中的数据是否是随机数据；以及(b)确定存储在所述至少一个块中的数据的有效数据比率，并且比较所确定的有效数据比率和有效数据比率阈值，从而响应于(a)和(b)中的至少一个而确定是执行同时无用数据收集操作还是执行顺序的无用数据收集操作。5.如权利要求1所述的方法，还包括：在响应于从所述一个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息之后，使用存储在更新高速缓存中的更新的映射信息来更新存储在存储器单元阵列的元区域中的至少一个映射表。6.如权利要求1所述的方法，还包括：在响应于从所述多个源块收集有效数据而更新存储在更新高速缓存中的映射信息之后，使用存储在更新高速缓存中的更新的映射信息来更新存储在存储器单元阵列的元区域中的至少一个映射表。7.如权利要求1所述的方法，还包括：在确定执行同时无用数据收集操作时，选择至少两个块作为所选择的源块，并且选择至少一个块作为目标块，其中，从所述多个源块同时收集有效数据包括将有效数据同时从源块复制到目标块。8.如权利要求7所述的方法，其中，存储在存储器单元阵列的元区域中的映射表包括第一映射表和第二映射表，所选择的源块包括第一源块和第二源块，并且从所选择的源块同时复制有效数据包括：识别存储在第一源块中的并且与第一映射表相关联的第一有效数据；识别存储在第二源块中的并且与第一映射表相关联的第二有效数据；同时从第一源块复制第一有效数据并从第二源块复制第二有效数据。9.如权利要求8所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑在成，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR