用于非易失性存储器的数据合并方法、控制器与储存装置制造方法及图纸

一种数据合并方法，用于在可复写式非易失性存储模块中合并一个逻辑区块的有效数据。本方法包括指派对应此逻辑区块的多个整理物理区块。此外，本方法也包括以部分同步方式执行数据整理运作与数据搬移运作，以从第一数据物理区块和暂存物理区块中将逻辑区块的有效数据整理至整理物理区块的下页物理页面，且同时从整理物理区块之中将逻辑区块的有效数据编程至第二数据物理区块。再者，本数据合并方法还包括将此逻辑区块重新映射至第二数据物理区块。基此，本方法能够缩短合并数据的时间与提升数据的可靠度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种用于可复写式非易失性存储器模块的数据合并方法及使用此方法的存储器控制器与存储器储存装置。
技术介绍
数字相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对储存媒体的需求也急速增加。由于可复写式非易失性存储器(rewritable non-volatile memory)具有数据非易失性、省电、体积小、无机械结构、读写速度快等特性，最适于可携式电子产品，例如笔记本型计算机。固态硬盘就是一种以闪存作为储存媒体的储存装置。因此，近年闪存产业成为电子产业中相当热门的一环。依据每个存储单元可储存的位数，与非(NAND)型闪存可区分为单阶储存单元(Single Level Cell，SLC) NAND 型闪存、多阶储存单元(Multi Level Ce 11，MLC) NAND 型闪存与三阶储存单元(Trinary Level Cell, TLC)NAND型闪存，其中SLC NAND型闪存的每个存储单元可储存I个位的数据(即，“I”与“0”)，MLC NAND型闪存的每个存储单元可储存2个位的数据并且TLC NAND型闪存的每个存储单元可储存3个位的数据。MLC NAND型闪存具有多个物理区块(physical block)，且每一物理区块具有多个物理页面(physical page)。具体来说，在NAND型闪存中，物理页面是由排列在同一条字线上的数个存储单元所组成。由于SLC NAND型闪存的每个存储单元可储存I个位的数据，因此，在SLC NAND型闪存中，排列在同一条字线上的数个存储单元是对应一个物理页面。相对于SLC NAND型闪存来说，MLC NAND型闪存的每个存储单元的浮动门储存层可储存2个位的数据，其中每一个储存状态(即，“11”、“10”、“01”与“00”)包括最低有效位(Least Significant Bit, LSB)以及最高有效位(Most Sugnificant Bit, MSB)。例如，储存状态中从左侧算起的第I个位的值为LSB，而从左侧算起的第2个位的值为MSB。因此，排列在同一条字线上的数个存储单元可组成2个物理页面，其中由此些存储单元的LSB所组成的物理页面称为下页物理页面(low physical page),并且由此些存储单元的MSB所组成的物理页面称为上页物理页面(upper physical page)。特别是,下页物理页面的写入速度会快于上页物理页面的写入速度，并且当编程上页物理页面发生错误时，下页物理页面所储存的数据亦可能因此遗失。类似地，在TLC NAND型闪存中，的每个存储单元可储存3个位的数据，其中每一个储存状态(即，“111，，、“110，，、“101，，、“100，，、“011”、“010”、“001”与“000”)包括每一个储存状态包括左侧算起的第I个位的LSB、从左侧算起的第2个位的中间有效位(CenterSignificant Bit, CSB)以及从左侧算起的第3个位的MSB。因此，排列在同一条字线上的数个存储单元可组成3个物理页面，其中由此些存储单元的LSB所组成的物理页面称为下页物理页面，由此些存储单元的CSB所组成的物理页面称为中页物理页面，并且由此些存储单元的MSB所组成的物理页面称为上页物理页面。特别是，在排列在同一条字线上的数个存储单元所构成的物理页面中储存数据时，仅能选择仅使用编程下页物理页面储存数据或者一并同时使用编程下页物理页面、中页物理页面与上页物理页面来储存数据，否则所储存的数据可能会遗失。例如，若在仅对排列在同一条字线上的数个存储单元所组成的下页物理页面与中页物理页面储存数据的状态下，从此下页物理页面或此中页物理页面读取数据时,此读取运作将会失败。此外，在物理区块中写入数据时必须以物理页面为单位来写入数据，并且已被写入数据的物理页面必需先被抹除后才能再次用于写入数据。特别是，物理区块为抹除的最小单位。因此，一般来说，在闪存模块的写入过程中，会轮替使用物理区块来写入数据。例如，当某一个逻辑区块的数据被储存在一个数据物理区块(以下称为原映射数据物理区块)中且主机系统欲更新储存在某一逻辑区块的某一逻辑页面上的数据时，储存装置的存储器控制器会从闪存模块中提取一个物理区块作为对应此逻辑区块的暂存物理区块，并且将此更新数据写入至此暂存物理区块的物理页面中，由此缩短执行写入指令的时间。之后，当闪存模块中无使用的物理区块快耗尽时，存储器控制器会对此逻辑区块执行数据合并(Merge)程序。例如，在数据合并程序中，存储器控制器会提取一个空的物理区块作为新数据物理区块，将属于此逻辑区块的所有有效数据从原映射物理区块与暂存物理区块中复制到新数据物理区块中并且将此逻辑区块重新映射至此新数据物理区块。然而，如上所述，MLC NAND型闪存或TLC NAND型闪存中部分物理页面的可靠度较低，因此，如何有效地在物理区块之间搬移数据以进行数据合并程序是本领域技术人员所致力的目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种数据合并方法、存储器控制器与存储器储存装置，其能够提升数据合并的效率及所写入的数据的可靠度。本专利技术范例实施例提出一种数据合并方法，用于在可复写式非易失性存储模块中合并一个逻辑区块的有效数据，其中此可复写式非易失性存储器模块具有多个物理区块，每一物理区块具有多个物理页面组，每一物理页面组至少具有一个下页物理页面与一个上页物理页面，写入数据至下页物理页面的速度快于写入数据至上页物理页面的速度，此逻辑区块的有效数据分散地被储存在第一数据物理区块与至少一暂存物理区块中，并且此逻辑区块的有效数据欲被合并至第二数据物理区块。本数据合并方法包括:指派对应此逻辑区块的多个整理物理区块。此外，本数据合并方法也包括以部分同步方式执行数据整理运作与数据搬移运作，其中此数据整理运作用以从第一数据物理区块和暂存物理区块中将上述逻辑区块的有效数据整理至整理物理区块的下页物理页面，此数据搬移运作用以从整理物理区块之中将上述逻辑区块的有效数据搬移至第二数据物理区块。再者，本数据合并方法还包括将此逻辑区块重新映射至第二数据物理区块。在本专利技术的一实施例中，上述的以部分同步方式执行数据整理运作与数据搬移运作的步骤包括:(a)从第一数据物理区块和暂存物理区块中将上述逻辑区块的有效数据之中属于多个逻辑页面的有效数据复制到上述整理物理区块的下页物理页面中，其中该些逻辑页面的数目为一预定数目；(b)从此些整理物理区块中将属于该些逻辑页面的有效数据复制到第二数据物理区块，同时从第一数据物理区块和暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于其它逻辑页面的后续有效数据复制到上述整理物理区块的后续下页物理页面中；以及(C)重复执行步骤(a)与(b)，直到上述逻辑区块的所有有效数据都被复制到第二数据物理区块为止。在本专利技术的一实施例中，上述的以部分同步方式执行数据整理运作与数据搬移运作的步骤包括:(a)从第一数据物理区块和暂存物理区块中将逻辑区块的有效数据之中属于一个逻辑页面的有效数据复制到整理物理区块的下页物理页面中；(b)从整理物理区块中将此逻辑页面的有效数据复制到第二数据物理区块，同时从第一数据物理区块和暂存物理区块中将此逻辑区块的有效数据之中属于下一个逻辑页面的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据合并方法，用于在一可复写式非易失性存储器模块中合并一逻辑区块的有效数据，其中该可复写式非易失性存储器模块具有多个物理区块，每一该多个物理区块具有多个物理页面组，每一该多个物理页面组至少具有一下页物理页面与一上页物理页面，写入数据至该些下页物理页面的速度快于写入数据至该些上页物理页面的速度，该逻辑区块的有效数据分散地被储存在该多个物理区块之中的一第一数据物理区块与该多个物理区块之中的至少一暂存物理区块中，并且该逻辑区块的有效数据欲被合并至该多个物理区块之中的一第二数据物理区块，该数据合并方法包括：指派对应该逻辑区块的多个整理物理区块；以一部分同步方式执行一数据整理运作与一数据搬移运作，其中该数据整理运作用以从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据整理至该些整理物理区块的下页物理页面，该数据搬移运作用以从该些整理物理区块之中将该逻辑区块的有效数据搬移至该第二数据物理区块；以及将该逻辑区块重新映射至该第二数据物理区块。

【技术特征摘要】
1.一种数据合并方法，用于在一可复写式非易失性存储器模块中合并一逻辑区块的有效数据，其中该可复写式非易失性存储器模块具有多个物理区块，每一该多个物理区块具有多个物理页面组，每一该多个物理页面组至少具有一下页物理页面与一上页物理页面，写入数据至该些下页物理页面的速度快于写入数据至该些上页物理页面的速度，该逻辑区块的有效数据分散地被储存在该多个物理区块之中的一第一数据物理区块与该多个物理区块之中的至少一暂存物理区块中，并且该逻辑区块的有效数据欲被合并至该多个物理区块之中的一第二数据物理区块，该数据合并方法包括: 指派对应该逻辑区块的多个整理物理区块； 以一部分同步方式执行一数据整理运作与一数据搬移运作，其中该数据整理运作用以从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据整理至该些整理物理区块的下页物理页面，该数据搬移运作用以从该些整理物理区块之中将该逻辑区块的有效数据搬移至该第二数据物理区块；以及 将该逻辑区块重新映射至该第二数据物理区块。2.根据权利要求1所述的数据合并方法,其中以该部分同步方式执行该数据整理运作与该数据搬移运作的步骤包括: (a)从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于多个逻辑页面的有效数据复制到该些整理物理区块的下页物理页面中，其中该些逻辑页面的数目为一预定数目； (b)从该些整理物理区块中将属于该些逻辑页面的有效数据复制到该第二数据物理区块，同时从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于其它逻辑页面的后续有效数据复制到该些整理物理区块的后续下页物理页面中；以及 (C)重复执行步骤(a)与(b)，直到该逻辑区块的所有有效数据都被复制到该第二数据物理区块为止。3.根据权利要求1所述的数据合并方法,其中以该部分同步方式执行该数据整理运作与该数据搬移运作的步骤包括: (a)从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于一个逻辑页面的有效数据复制到该些整理物理区块的下页物理页面中； (b)从该些整理物理区块中将该逻辑页面的有效数据复制到该第二数据物理区块，同时从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于下一个逻辑页面的有效数据复制到该些整理物理区块的后续下页物理页面中；以及 (C)重复执行步骤(a)与(b)，直到该逻辑区块的所有有效数据都被复制到该第二数据物理区块为止。4.根据权利要求1所述的数据合并方法，其中该数据搬移运作是通过使用一复制回指令来执行。5.根据权利要求1所述的数据合并方法，其中每一该些物理页面组还具有一中页物理页面，并且写入数据至该些下页物理页面的速度快于写入数据至该些中页物理页面的速度，写入数据至该些中页物理页面的速度快于写入数据至该些上页物理页面的速度。6.根据权利要求5所述的数据合并方法，还包括: 将该些物理区块至少分组为一数据区与一暂存区，其中该第一数据物理区块与该第二数据物理区块属于该数据区并且该至少一暂存物理区块是从该暂存区中被指派。7.根据权利要求6所述的数据合并方法， 其中从该暂存区中指派作为对应该逻辑区块的该些整理物理区块的步骤包括: 从该暂存区中提取3个物理区块作为对应该逻辑区块的一第一整理物理区块、一第二整理物理区块与一第三整理物理区块。8.一种存储器控制器，用于控制一可复写式非易失性存储器模块，其中该可复写式非易失性存储器模块具有多个物理区块，每一该些物理区块具有多个物理页面组，每一该些物理页面组至少具有一下页物理页面与一上页物理页面，写入数据至该些下页物理页面的速度快于写入数据至该些上页物理页面的速度，该存储器控制器包括: 一主机接口，用以电性连接至一主机系统； 一存储器接口，用以电性连接至该可复写式非易失性存储器模块；以及 一存储器管理电路，电性连接至该主机接口与该存储器接口，并且用以将一逻辑区块的有效数据合并至该些物理区块之中的一第二数据物理区块，其中该逻辑区块的有效数据分散地被储存在该些物理区块之中的一第一数据物理区块与该些物理区块之中的至少一暂存物理区块中， 其中该存储器管理电路指派对应该逻辑区块的多个整理物理区块，并且以一部分同步方式执行一数据整理运作与一数据搬移运作， 其中该数据整理运作用以从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据整理至该些整理物理区块的下页物理页面，该数据搬移运作用以从该些整理物理区块之中将该逻辑区块的有效数据搬移至该第二数据物理区块， 其中该存储器管理电路还用以将该逻辑区块重新映射至该第二数据物理区块。9.根据权利要求8所述的存储器控制器，其中在该数据整理运作与该数据搬移运作以该部分同步方式被执行期间，该存储器管理电路从该第一数据物理区块和该至少一暂存物理区块中将该逻辑区块的有效数据之中属于多个逻辑页面的有效数据复制到该些整理物理区块的下页物理页面中，其中该些逻辑页面的数目为一预定数目， 其中在该数据整理运作与该数据搬移运作以该部分同步方式被执行期间，该存储器管理电路从该些整理物理区块中将属于该些逻辑页面的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建业，陈庆聪，
申请(专利权)人：群联电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：