存储器系统及其操作方法技术方案

本公开涉及一种存储器系统。该存储器系统包括：存储器装置，包括多个存储块；以及控制器，适用于基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复量与存储器装置中的所有空闲块的大小之和，来确定是否从普通模式改变为脏模式。在脏模式下，控制器控制存储器装置以大于在普通模式下执行垃圾收集操作的频率的频率，来对牺牲块执行垃圾收集操作。

【技术实现步骤摘要】
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于2020年2月5日提交的申请号为10-2020-0013747的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请通过引用整体并入本文。
实施例涉及一种存储器系统，且更特别地，涉及一种基于垃圾收集恢复量来改变垃圾收集操作的运行频率的存储器系统及其操作方法。
技术介绍
近来，计算环境范例已经转变成可以随时随地使用的计算机系统的普适计算。因此，诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑等的便携式电子装置的使用正在迅速增长。通常，这种便携式电子装置使用利用存储器装置的存储器系统，换言之，数据存储装置。数据存储装置用作便携式电子装置的主存储器装置或辅助存储器装置。使用存储器装置的数据存储装置因其不包括机械驱动部件而具有优异的稳定性和耐用性。此外，数据存储装置的优点在于，信息访问速度块且功耗低。作为具有这种优点的存储器系统的示例，数据存储装置包括通用串行总线(USB)存储器装置，具有各种接口的存储卡以及固态驱动器(SSD)。
技术实现思路
各个实施例涉及一种存储器系统，该存储器系统能够当垃圾收集恢复量，即直到将有效数据编程到存储器装置中的所有空闲块中时执行的垃圾收集操作所恢复的空间大小，与空闲块的大小之和小于主机的空闲空间，即由主机识别的存储器装置的空间时，增加垃圾收集操作的运行频率。在实施例中，一种存储器系统可以包括：存储器装置，包括多个存储块；以及控制器，基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复量与存储器装置中的所有空闲块的大小之和，来确定是否从普通模式改变为脏模式。在脏模式下，控制器控制存储器装置以大于在普通模式下垃圾收集操作的频率的频率，来对牺牲块执行垃圾收集操作。在实施例中，一种存储器系统的操作方法，可以包括：基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复量与存储器装置中的所有空闲块的大小之和，来确定是否从普通模式改变为脏模式，并且在脏模式下，以大于在普通模式下执行垃圾收集操作的频率的频率，来对牺牲块执行垃圾收集操作。在实施例中，一种存储器系统，包括：存储器装置，包括多个存储块；控制器，联接至存储器装置，适用于在普通模式下以第一速率执行普通垃圾收集操作；基于有效页面的数量、空闲块的数量以及与普通垃圾收集操作相关联的恢复量，来确定是否从普通模式改变为脏模式；在脏模式下，以大于第一速率的第二速率来执行脏垃圾收集操作。附图说明图1是示意性示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示图；图2示出根据常规垃圾收集技术的主机的性能；图3是示出根据本公开的实施例的数据处理系统的操作进程的流程图；图4是详细地示出图3中的步骤S302的操作进程的示例的流程图；图5示出分类到多个组的存储块；图6是详细地示出图3中的步骤S304的操作进程的示例的流程图；图7是示出根据本公开的实施例的控制器操作的模拟结果的曲线图。具体实施方式下面参照附图更详细地描述各个实施例。然而，本公开可以以不同的形式来实现，因此不应解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是以使本公开是充分且完整的，并将本专利技术的范围充分传达给本领域技术人员。在整个本公开的中，相同的附图标记在本公开的各个附图和实施例中始终指代相同的部件。在整个说明书中，对“一个实施例”、“另一实施例”等的参考不一定仅指一个实施例，并且对任何此类短语的不同参考不一定是指相同的(多个)实施例。图1是示意性地示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统100的示图。参照图1，数据处理系统100包括主机102和存储器系统110。进一步地，主机102包括各种电子装置中的任意一种，例如，各种便携式电子装置中的任意一种，诸如移动电话、MP3播放器和膝上型计算机，或者较大电子装置中的任意一种，诸如台式计算机、游戏机、电视(TV)和投影仪。即，主机102可以是有线或无线电子装置。进一步地，主机102可以包括至少一个操作系统(OS)或多个OS。进一步地，主机102与存储器系统110一起运行OS以执行与用户请求相对应的操作。在这种情况下，主机102将与用户请求相对应的多个命令传输到存储器系统110。响应于该多个命令，存储器系统110执行与命令相对应的操作，即，与用户请求相对应的操作。OS通常管理和控制主机102的功能和操作，并且在数据处理系统100或使用存储器系统110的用户与主机102之间的提供交互。进一步地，存储器系统110响应于来自主机102的请求而操作，特别地，存储由主机102访问的数据。换言之，存储器系统110可以用作主机102的主存储器装置或辅助存储器装置。在这种情况下，根据用于与主机102通信的主机接口协议，存储器系统110可以被实施为各种类型的存储装置(例如，固态驱动器(SSD)、MMC和嵌入式MMC(eMMC))中的任意一种。进一步地，实施存储器系统110的存储装置可以使用诸如动态随机存取存储器(DRAM)或静态RAM(SRAM)的各种易失性存储器装置中的任意一种，或诸如以下的各种非易失性存储器装置中的任意一种来实施：只读存储器(ROM)、掩码ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、铁电RAM(FRAM)、相变RAM(PRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻性RAM(RRAM)或闪速存储器。存储器系统110包括存储器装置150和控制器130。在这种情况下，控制器130和存储器装置150可以集成到单个半导体装置中。例如，控制器130和存储器装置150可以集成到单个半导体装置中，并且可以配置成SSD、PC卡(例如，个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA))、安全数字(SD)卡(例如，迷你SD、微型SD、SDHC)，或通用闪存(UFS)。又例如，存储器系统110可以是例如计算机、智能电话或便携式游戏机的各种计算系统中的任意一个中的元件。即使没有对存储器系统110中的存储器装置150供应电力，存储器装置150也可以保留所存储的数据。特别地，存储器装置150通过写入操作来存储由主机102提供的数据，并且通过读取操作向主机102提供所存储的数据。在这种情况下，存储器装置150包括多个存储块152、154、156，....，多个存储块中的每一个包括多个页面。进一步地，页面中的每一个包括联接至多个字线(WL)的多个存储器单元。进一步地，多个存储块152至156中的每一个可以包括多个平面。特别地，存储器装置150可以包括多个多平面存储器管芯。进一步地，存储器装置150可以是非易失性存储器装置，例如闪速存储器。在这种情况下，闪速存储器可以具有三维堆叠结构。进一步地，控制器130响应于来自主机102的请求而控制存储器装置150。例如，控制器130向主机102提供从存储器装置150中读取的数据，并且将由主机102提供的数据存储在存储器装置150中。为此，控制器130控制存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器系统，包括：/n存储器装置，包括多个存储块；以及/n控制器，基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复量与所述存储器装置中的所有空闲块的大小之和，来确定是否从普通模式改变为脏模式；以及/n其中在所述脏模式下，所述控制器控制所述存储器装置以大于在所述普通模式下执行垃圾收集操作的频率的频率，来对所述牺牲块执行垃圾收集操作。/n

【技术特征摘要】
20200205 KR 10-2020-00137471.一种存储器系统，包括：
存储器装置，包括多个存储块；以及
控制器，基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复量与所述存储器装置中的所有空闲块的大小之和，来确定是否从普通模式改变为脏模式；以及
其中在所述脏模式下，所述控制器控制所述存储器装置以大于在所述普通模式下执行垃圾收集操作的频率的频率，来对所述牺牲块执行垃圾收集操作。


2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述垃圾收集恢复量是当对所述牺牲块执行所述垃圾收集操作直到将用户数据编程到所述空闲块中的所有空页面中时能够恢复的空间大小。


3.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述主机的空闲空间大小是所述存储器装置的初始容量与所述存储器装置中的有效页面大小之差。


4.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述控制器：
将所述存储块分类到与各个有效页面比率范围相对应的多个组，并且
按照所述组的有效页面比率范围的升序来排列所述组。


5.根据权利要求4所述的存储器系统，其中所述控制器：
检测对应于最低有效页面比率范围的第一组中的存储块作为所述牺牲块；
当所述牺牲块的无效页面总计数小于或等于第一阈值时，通过将第二组中的存储块添加到所述牺牲块来更新所述牺牲块。


6.根据权利要求1所述的存储器系统，其中：
所述控制器通过将每单位垃圾收集恢复量乘以估计垃圾收集计数，来计算所述垃圾收集恢复量；
所述每单位垃圾收集恢复量是通过对所述牺牲块执行单次垃圾收集操作而能够恢复的空间大小，并且
所述估计垃圾收集计数是直到将用户数据全部编程到所有所述空闲块中的空页面之前执行的所述垃圾收集操作的数量。


7.根据权利要求6所述的存储器系统，其中：
所述控制器通过将对应于无效页面的总数量的大小除以所需的垃圾收集操作计数，来计算所述每单位垃圾收集恢复量，并且
所述所需的垃圾收集操作计数是移动所述牺牲块中的所有有效数据所需的所述垃圾收集操作的数量。


8.根据权利要求7所述的存储器系统，其中：
所述控制器通过将所述牺牲块中的有效数据大小除以垃圾收集吞吐量，来计算所述所需的垃圾收集操作计数，并且
所述垃圾收集吞吐量是通过由所述存储器装置执行的单次垃圾收集操作而能够移动的数据大小。


9.根据权利要求6所述的存储器系统，其中所述控制器通过将所述空闲块的大小除以所述脏模式下的所述垃圾收集操作的运行频率，来计算所述估计垃圾收集计数。


10.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述控制器：
每当将具有对应于第二阈值的大小的用户数据编程到所述存储块中时，控制所述存储器装置执行所述垃圾收集操作，并且
当所述控制器进入所述脏模式时，通过减小所述第二阈值来增加所述垃圾收集操作的运行频率。


11.一种存储器系统的操作方法，包括：
基于主机的空闲空间大小以及针对牺牲块的垃圾收集恢复...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗炯柱，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR