存储设备及操作存储设备的方法技术

本公开涉及存储设备及操作存储设备的方法。该存储设备包括主存储装置和用于控制所述主存储的存储控制器。主存储装置存储数据并包括多个非易失性存储器件。存储控制器基于外部主机设备中包括的主机存储缓冲器的大小和与外部主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息，将(a)和(b)中的至少一项加载到主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表；(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录。映射表被存储在非易失性存储器件中，映射表被存储在非易失性存储器件中，映射表指示非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系。目录被配置为存储在非易失性存储器件中存储的映射表的地址信息。

Storage device and method of operating storage device

【技术实现步骤摘要】
存储设备及操作存储设备的方法相关申请的交叉引用要求于2018年11月1日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请编号No.10-2018-0132843的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
本专利技术构思一般涉及数据处理，并且更具体地涉及存储设备、包括该存储设备的存储系统以及操作存储设备的方法。
技术介绍
主机通常使用包括诸如闪存的非易失性存储器的数据存储设备。闪存转换层(FTL)与闪存一起使用以映射由主机生成的逻辑地址和由数据存储设备使用的相应物理地址。与FTL相关联的一个或更多个映射表可以存储在数据存储设备中。数据存储设备可以包括可以用于快速访问映射表的单独的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)或静态RAM(SRAM))。然而，当提供给数据存储设备的电源中断时，存储在易失性存储器中的映射表可能丢失。此外，随着映射表的大小的增加，用于存储映射表的易失性存储器的量也增加了，从而提高了数据存储设备的成本和物理大小。
技术实现思路
本专利技术构思的实施例提供了一种能够减少访问映射表的访问时间的存储设备、包括了能够减少访问映射表的访问时间的存储设备的存储系统以及对能够减少访问映射表的访问时间的存储设备进行操作的方法。本专利技术构思的实施例提供了一种存储设备，所述存储设备包括主存储装置和控制所述主存储装置的存储控制器。所述主存储装置存储数据并包括多个非易失性存储器件。所述存储控制器基于外部主机设备中包括的主机存储缓冲器的大小和与所述外部主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息，将(a)和(b)中的至少一项加载到所述主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表；(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录。所述映射表被存储在所述非易失性存储器件中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系。所述目录存储所述非易失性存储器件中存储的所述映射表的地址信息。本专利技术构思的实施例还提供了一种存储系统，所述存储系统包括存储设备和主机设备。所述存储设备包括存储数据的主存储装置和控制所述主存储装置的存储控制器，所述主存储装置包括多个非易失性存储器件。所述主机设备包括主机存储器并控制所述存储设备。所述主机设备响应于来自所述存储设备的请求，将所述主机存储器的一部分分配为所述存储控制器可访问的主机存储缓冲器。所述存储控制器基于所述主机存储缓冲器的大小和与所述主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息中的至少一个，将(a)和(b)中的至少一项加载到所述主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表；(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录。所述映射表被存储在所述非易失性存储器件中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系。所述目录存储所述非易失性存储器件中存储的所述映射表的地址信息。本专利技术构思的实施例还提供了一种操作存储设备的方法，该存储设备包括存储数据的主存储装置和控制所述主存储装置的存储控制器。所述主存储装置包括多个非易失性存储器件。所述方法包括：由所述存储控制器从控制所述存储设备的外部主机设备接收所述外部主机设备中包括的主机存储缓冲器的大小信息；由所述存储控制器基于所述主机存储缓冲器的大小信息和与所述外部主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息，将(a)和(b)中的至少一项加载到所述主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表、(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录。所述映射表被存储在所述非易失性存储器件中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系，所述目录被配置为存储所述映射表的地址信息。所述方法还包括由所述存储控制器基于从所述主机设备接收的命令和地址通过参考所述主机存储缓冲器，在由所述地址指定的所述非易失性存储器件的存储区域执行由所述命令指定的存储操作。本专利技术构思的实施例还提供了一种存储设备，所述存储设备包括主存储装置和存储控制器。所述主存储装置包括存储目录和映射表的非易失性存储器件，其中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系，所述目录存储所述非易失性存储器件中存储的映射表的地址信息。所述存储控制器被配置为基于外部主机设备的主机存储缓冲器的大小和指示从所述外部主机设备接收的逻辑地址与所述主机存储缓冲器中的条目中的任何一个条目不匹配的未命中的数目的计数值，以多个模式来控制所述主存储装置并选择性地将所述目录和所述映射表从所述非易失性存储器件加载到所述主机存储缓冲器。所述多个模式包括第一模式、第二模式和第三模式，所述第一模式包括优先将所述目录从所述非易失性存储器件加载到所述主机存储缓冲器，所述第二模式包括将所述目录和所述映射表从所述非易失性存储器件合并加载到所述主机存储缓冲器，所述第三模式包括优先将所述映射表从所述非易失性存储器件加载到所述主机存储缓冲器。因此，当所述主机存储器缓冲区的大小不能够覆盖所述存储设备中的主存储装置的映射表的整体地址空间时，所述存储控制器可以基于所述主机存储缓冲器的大小和与数据访问模式相关联的所述局部性信息中的至少一个，将所述映射表的至少一部分和所述目录的一部分动态地加载到所述主机存储缓冲器。所述存储控制器可以通过参考所述主机存储缓冲器在由与逻辑地址对应的物理地址指定的存储器位置执行存储操作。所述存储控制器可以减少访问所述映射表的访问时间。附图说明通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解说明性的非限制性示例实施例。图1示出了根据本专利技术构思的实施例的数据存储系统(或存储系统)的框图。图2示出了根据本专利技术构思的实施例的图1中的主机设备的框图。图3示出了根据实施例的图2中的主机存储器的示例。图4示出了根据本专利技术构思的实施例的图1中的存储控制器的框图。图5示出了根据本专利技术构思的实施例的图4中的加载控制器的示例的框图。图6示出了图1的存储系统的操作的示例。图7A示出了存储在图1的每个非易失性存储器件中的目录和映射表。图7B示出了图7A中的目录的示例。图8示出了图1中的存储系统的操作的另一示例。图9示出了当执行与图8相关联的操作时的主机存储缓冲器。图10示出了图1中的存储系统的操作的另一示例。图11示出了当执行与图10相关联的操作时的主机存储缓冲器。图12示出了根据本专利技术构思的实施例的图1中的主存储装置的多个信道和路的示例。图13示出了图1的存储设备中的存储控制器和一个非易失性存储器件之间的关系的框图。图14示出了根据本专利技术构思的实施例的图13中的非易失性存储器件的框图。图15示出了图14的非易失性存储器件中的存储单元阵列的框图。图16示出了图15的存储块中的一个的电路图。图17示出了图16的存储块中的单元串CS的结构的示例。图18示出了根据本专利技术构思的实施例的操作存储设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储设备，包括：/n主存储装置，所述主存储装置被配置为存储数据并且包括多个非易失性存储器件；以及/n存储控制器，所述存储控制器被配置为控制所述主存储装置，/n其中，所述存储控制器被配置为基于外部主机设备中包括的主机存储缓冲器的大小和与所述外部主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息，将(a)和(b)中的至少一项加载到所述主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表；(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录，/n其中，所述映射表被存储在所述非易失性存储器件中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系，以及/n其中，所述目录被配置为存储在所述非易失性存储器件中存储的所述映射表的地址信息。/n

【技术特征摘要】
20181101 KR 10-2018-01328431.一种存储设备，包括：
主存储装置，所述主存储装置被配置为存储数据并且包括多个非易失性存储器件；以及
存储控制器，所述存储控制器被配置为控制所述主存储装置，
其中，所述存储控制器被配置为基于外部主机设备中包括的主机存储缓冲器的大小和与所述外部主机设备的数据访问模式相关联的局部性信息，将(a)和(b)中的至少一项加载到所述主机存储缓冲器：(a)映射表中的至少一部分映射表；(b)目录中的一部分目录中的至少一个目录，
其中，所述映射表被存储在所述非易失性存储器件中，所述映射表指示所述非易失性存储器件中的对应的非易失性存储器件的物理地址与逻辑地址之间的映射关系，以及
其中，所述目录被配置为存储在所述非易失性存储器件中存储的所述映射表的地址信息。


2.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述映射表被配置为存储指示所述映射表的访问重要程度的第一优先级信息，并且
所述目录被配置为存储指示所述目录的访问重要程度的第二优先级信息。


3.根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述存储控制器进一步被配置为：响应于确定所述主机存储缓冲器的大小小于参考值，基于所述第二优先级信息优先将所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录加载到所述主机存储缓冲器。


4.根据权利要求2所述的存储设备，其中，所述存储控制器进一步被配置为响应于确定所述主机存储缓冲器的大小等于或大于参考值，基于所述第一优先级信息、所述第二优先级信息和所述局部性信息，既将所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录也将所述的映射表中的至少一部分映射表，加载到所述主机存储缓冲器。


5.根据权利要求4所述的存储设备，其中，所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录和所述的映射表中的至少一部分映射表与所述多个非易失性存储器件中的不同的非易失性存储器件相关联。


6.根据权利要求4所述的存储设备，其中，所述存储控制器进一步被配置为将所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录和所述的映射表中的至少一部分映射表以1：N的比率加载到所述主机存储缓冲器，其中N是大于2的自然数。


7.根据权利要求6所述的存储设备，其中，所述存储控制器还被配置为基于所述主机存储缓冲器的大小来确定N的值。


8.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储控制器进一步被配置为：
基于所述主机存储缓冲器的大小和所述局部性信息，确定所述目录和所述映射表的加载比率；以及
根据所确定的所述加载比率，将所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录和所述映射表中的至少一部分映射表加载到所述主机存储缓冲器。


9.根据权利要求8所述的存储设备，其中，
所述映射表被配置为存储指示所述映射表的访问重要程度的第一优先级信息；
所述目录被配置为存储指示所述目录的访问重要程度的第二优先级信息；以及
所述存储控制器被配置为基于所述第一优先级信息和所述第二优先级信息，选择要被加载到所述主机存储缓冲器的所述的目录中的一部分目录中的至少一个目录和所述映射表中的至少一部分映射表。


10.根据权利要求1所述的存储设备，其中，所述存储控制器包括：
局部性监视器，所述局部性监视器被配置为通过监视指示所述外部主机设备对所述主存储装置的访问的主机访问地址来生成所述局部性信息；以及
加载控制器，所述加载控制器被配置为基于所述局部性信息和与所述主机存储缓冲器的大小相关联的大小信息，控制所述目录和所述映射表向所述主机存储缓冲器的加载。


11.根据权利要求10所述的存储设备，其中，所述加载控制器包括：
第一比较器，所述第一比较器被配置为将所述大小信息与第一参考值进行比较，以输出第一比较信号；
计数器，所述计数器被配置为通过对未命中的数目进行计数来输出计数值，所述未命中是指从所述外部主机设备接收的所述逻辑地址不匹配所述主机存储缓冲器中的条目中的任一个条目；
第二比较器，所述第二比较器被配置为将所述计数值与第二参考值进行比较，以输出第二比较信号；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李殊练，李范熙，
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