KR20210016191A - 스토리지 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스토리지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 외부의 호스트 장치로부터 쓰기 커맨드 및 제1 데이터를 수신하고, 제1 데이터가 터보 라이트와 연관될 때 제1 데이터를 제3 영역보다 제1 영역 또는 제2 영역에 우선적으로 기입하고, 그리고 제1 데이터가 노멀 라이트와 연관될 때 노멀 라이트 정책에 따라 제1 데이터를 제1 영역, 제2 영역, 또는 제3 영역에 기입하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 외부의 호스트 장치로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 읽기 커맨드 따라 제1 영역, 제2 영역 또는 제3 영역으로부터 제2 데이터를 읽고, 제2 데이터를 외부의 호스트 장치로 출력하도록 더 구성된다. 읽기 커맨드가 이동 정보와 함께 수신될 때, 컨트롤러는 읽기 커맨드의 이동 정보에 응답하여 제2 데이터를 이동하도록 더 구성된다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 버퍼 영역을 이용하여 쓰기 속도 및 읽기 속도를 가속하는 스토리지 장치에 관한 것이다.
반도체 메모리는 SRAM, DRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 휘발성 메모리 장치 및 플래시 메모리 장치, PRAM, MRAM, RRAM, FRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 불휘발성 메모리 장치로 구분된다.
플래시 메모리 장치는 컴퓨팅 시스템의 대용량 저장 매체로서 널리 사용된다. 최근에는 플래시 메모리 장치의 고속 동작을 지원하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 일 예로서, JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(Universal Flash Storage) 인터페이스는 종래의 플래시 메모리 기반의 저장 장치보다 향상된 동작 속도를 지원할 수 있다.
본 발명의 목적은 쓰기 속도 및 읽기 속도를 가속하는 스토리지 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 외부의 호스트 장치로부터 쓰기 커맨드 및 제1 데이터를 수신하고, 제1 데이터가 터보 라이트(turbo write)와 연관될 때 제1 데이터를 제3 영역보다 제1 영역 또는 제2 영역에 우선적으로 기입하고, 그리고 제1 데이터가 노멀 라이트(normal write)와 연관될 때 노멀 라이트 정책에 따라 제1 데이터를 제1 영역, 제2 영역, 또는 제3 영역에 기입하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 외부의 호스트 장치로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 읽기 커맨드 따라 제1 영역, 제2 영역 또는 제3 영역으로부터 제2 데이터를 읽고, 제2 데이터를 외부의 호스트 장치로 출력하도록 더 구성된다. 읽기 커맨드가 이동 정보와 함께 수신될 때, 컨트롤러는 읽기 커맨드의 이동 정보에 응답하여 제2 데이터를 이동하도록 더 구성된다.
본 발명의 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 외부의 호스트 장치로부터 쓰기 커맨드 및 제1 데이터를 수신하고, 제1 데이터가 터보 라이트(turbo write)와 연관될 때 제1 데이터를 제3 영역보다 제1 영역 또는 제2 영역에 우선적으로 기입하고, 그리고 제1 데이터가 노멀 라이트(normal write)와 연관될 때 노멀 라이트 정책에 따라 제1 데이터를 제1 영역, 제2 영역, 또는 제3 영역에 기입하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 외부의 호스트 장치로부터 제1 그룹 번호 및 이동 정보를 포함하는 쿼리 요청을 수신하고, 그룹 번호에 대응하는 데이터에 대해 이동 정보에 기반하여 이동 속성들을 설정하도록 더 구성된다. 컨트롤러는 쿼리 요청에 후속하여 논리 어드레스 및 제2 그룹 번호를 포함하는 읽기 커맨드를 수신하고, 제1 영역, 제2 영역 또는 제3 영역으로부터 논리 어드레스에 대응하는 제2 데이터를 읽고, 제2 데이터를 외부의 호스트 장치로 출력하고, 그리고 제2 그룹 번호가 제1 그룹 번호와 일치할 때 제2 데이터를 이동 속성들이 따라 이동시키도록 더 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 외부의 호스트 장치로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 읽기 커맨드에 따라 제1 영역, 제2 영역 또는 제3 영역으로부터 데이터를 읽고, 데이터를 외부의 호스트 장치로 출력하고, 그리고 읽기 커맨드에 응답하여 제2 데이터를 제1 영역, 제2 영역 또는 제3 영역으로 이동시키도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명에 따르면, 스토리지 장치는 사용자 스토리지보다 빠른 쓰기 및 읽기를 지원하는 터보 라이트 버퍼를 제공한다. 스토리지 장치는 터보 라이트 버퍼에 대한 우선 쓰기를 지원하며, 사용자 스토리지의 데이터를 터보 라이트 버퍼로 이동시키는 것을 지원한다. 따라서, 향상된 쓰기 속도 및 읽기 속도를 갖는 스토리지 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 터보 라이트 버퍼 타입을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다.
도 7은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에 대한 논리적 저장 공간을 보여주는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 11은 스토리지 시스템에서 수행되는 데이터의 이동을 유발하는 읽기 동작의 예를 보여준다.
도 12는 도 11에 도시된 커맨드 UPIU의 예를 보여준다.
도 13은 고정된 터보 라이트 버퍼, 비고정된 터보 라이트 버퍼, 그리고 사용자 스토리지에 저장된 데이터의 예를 보여준다.
도 14는 스토리지 장치가 강제력 정보에 따라 데이터를 이동시키는 예를 보여준다.
도 15는 스토리지 장치가 활성화 모드 정보에 따라 데이터를 이동시키는 예들을 보여준다.
도 16은 도 11의 응답 UPIU의 예를 보여준다.
도 18은 스토리지 장치가 쿼리 요청 UPIU 및 커맨드 UPIU의 조합으로 데이터의 이동 동작을 수행하는 예를 보여준다.
도 19는 도 1의 스토리지 시스템의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 더 상세하게 보여주는 블록도이다.
도 21은 스토리지 시스템에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 터보 라이트 버퍼 타입을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다.
도 7은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에 대한 논리적 저장 공간을 보여주는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 11은 스토리지 시스템에서 수행되는 데이터의 이동을 유발하는 읽기 동작의 예를 보여준다.
도 12는 도 11에 도시된 커맨드 UPIU의 예를 보여준다.
도 13은 고정된 터보 라이트 버퍼, 비고정된 터보 라이트 버퍼, 그리고 사용자 스토리지에 저장된 데이터의 예를 보여준다.
도 14는 스토리지 장치가 강제력 정보에 따라 데이터를 이동시키는 예를 보여준다.
도 15는 스토리지 장치가 활성화 모드 정보에 따라 데이터를 이동시키는 예들을 보여준다.
도 16은 도 11의 응답 UPIU의 예를 보여준다.
도 18은 스토리지 장치가 쿼리 요청 UPIU 및 커맨드 UPIU의 조합으로 데이터의 이동 동작을 수행하는 예를 보여준다.
도 19는 도 1의 스토리지 시스템의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 더 상세하게 보여주는 블록도이다.
도 21은 스토리지 시스템에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 시스템(1000)은, 개인용 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 스마트 폰, 웨어러블 장치 등과 같은 컴퓨팅 시스템들 중 하나일 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하거나 또는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하기 위하여 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 또는 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽기 위하여, 읽기 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
호스트(1100)는 중앙 처리 장치(CPU), 응용 프로세서(AP)와 같은 주 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 호스트(1100)는 그래픽 처리 장치(GPU), 신경 처리 장치(NPU)(Neural Processing Unit) 등과 같은 주 프로세서를 보조하는 보조 프로세서를 포함할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 컨트롤러(1210) 및 불휘발성 메모리 장치(1220)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 수신하고, 수신된 쓰기 커맨드에 응답하여, 수신된 쓰기 데이터를 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장할 수 있다.
또는 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 수신된 읽기 커맨드에 응답하여, 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 이후에, 컨트롤러(1210)는 읽은 데이터를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 낸드 플래시 메모리 장치일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(universal flash storage) 인터페이스를 기반으로 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 UFS 프로토콜 정보 단위(UPIU)(UFS protocol information unit)의 형태를 갖는 패킷을 교환할 수 있다. UPIU는 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 인터페이스(예를 들어, UFS 인터페이스)에 의해 정의된 다양한 정보를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트(Turbo Write) 기능을 지원할 수 있으며, 호스트(1100)의 제어에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 호스트(1100)의 제어에 따라 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 터보 라이트 동작은 SLC 쓰기를 기반으로 수행되며, 스토리지 장치(1200)의 향상된 성능(특히, 향상된 쓰기 성능을 제공할 수 있다. 터보 라이트 동작(Turbo Write Operation)은 이하의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 불휘발성 메모리 장치(1220)에서 실제 사용자 데이터가 저장되는 물리적인 영역을 가리킬 수 있다. 즉, 물리적 저장 공간(PS)은 호스트(1100)에 의해 스토리지 장치(1200)의 용량으로 식별될 수 있는 공간일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 도 2에 도시된 물리적 저장 공간(PS) 이외의 다른 저장 공간(예를 들어, 예비 영역, 메타 데이터의 저장을 위한 메타 영역, 또는 성능 향상을 위한 오버프로비져닝 영역 등과 같은 호스트(1100)에 의해 스토리지 장치(1200)의 용량으로 식별되지 않는 공간)을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 설명의 편의를 위하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략(또는 최소화)되고, 사용자 데이터가 저장되는 물리적 저장 공간(PS)에 집중하여 본 발명의 기술적 사상이 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼 영역(TWB)(Turbo Write Buffer area)(이하에서, 설명의 편의를 위하여, "터보 라이트 버퍼"라 칭함.) 및 사용자 스토리지 영역(UST)(User Storage area)(이하에서, 설명의 편의를 위하여, "사용자 스토리지(User Storage)"라 칭함.)을 포함할 수 있다.
터보 라이브 버퍼(TWB)는 스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 일부(예를 들어, a)와 대응될 수 있다. 사용자 스토리지(UST)는 스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 나머지 일부(예를 들어, b)와 대응되거나 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 전부(예를 들어, a+b)와 대응될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 단일 레벨 셀(SLC; single level cell)로서 사용될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 삼중 레벨 셀(TLC; triple level cell)로서 사용될 수 있다. 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 n-비트(n은 양의 정수)의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 m-비트의 데이터(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)보다 빠른 고속 쓰기를 지원하는 영역을 가리킬 수 있다.
다른 예로서, n은 m보가 큰 양의 정수일 수 있다. 즉, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 메모리 셀들의 각각에 저장되는 비트들의 수는 사용자 스토리지(UST)의 메모리 셀들의 각각에 저장되는 비트들의 수보다 클 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 메모리 셀에 저장되는 비트 수는 스토리지 장치의 신뢰성, 수명 등과 같은 다양한 인자들에 의해 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 참조 기호 "a" 및 "b"는 각 저장 공간에 대응하는 메모리 블록들의 개수를 의미할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)의 크기 및 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)의 구현 방식(예를 들어, SLC, MLC, TLC, QLC 등)에 따라, "a" 및 "b"의 값은 다양하게 가변될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 노멀 라이트 및 터보 라이트 기능을 지원할 수 있다. 호스트(1100)에 의해 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 호스트(1100)에 의해 터보 라이트 기능이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 노멀 라이트 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입할 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입(예를 들어, SLC 프로그램)되기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 노멀 라이트 동작(예를 들어, TLC 프로그램)이 수행되는 경우보다 빠른 동작 속도가 보장될 수 있다. 터보 라이트 기능이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입하지 않을 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 내부적으로 정해진 정책(예를 들어, 노멀 라이트 정책)에 따라, 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 직접 기입하거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입할 수 있다. 쓰기 데이터를 어떻게 기입하는 지는 노멀 라이트 정책에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터 점유율, 물리적 저장 공간(PS)의 상태 등과 같은 다양한 요인들을 반영하여 결정될 수 있다.
다른 예로서, 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 우선 기입하도록 정해질 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 아래의 상세한 설명에서 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 우선 기입하는 것으로 가정된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드 또는 내부적으로 정해진 정책에 따라 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 터보 라이트 버퍼 타입을 설명하기 위한 도면들이다. 도 1, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 호스트(1100)로부터의 커맨드를 처리하는, 외부적으로 관리 가능하고, 독립적인 처리 객체를 가리킬 수 있다. 호스트(1100)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 통해 스토리지 장치(1200)의 저장 공간을 관리할 수 있다. 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 스토리지 장치(1200)에서 사용자 데이터를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)의 각각은 불휘발성 메모리 장치(1220)의 적어도 하나의 메모리 블록과 연관될 수 있다. 다양한 용도로 사용되는 다양한 종류의 논리 유닛들이 존재하지만, 여기에서 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 물리적 저장 공간(PS)에 대응하며 호스트(1100)의 데이터를 저장하는데에 사용되는 것으로 가정된다.
비록 도 3a 및 도 3b에서, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)이 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에 사용자 데이터를 저장하고 관리하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다. 또는 스토리지 장치(1200)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에, 다양한 기능들을 지원하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼(TWB)는 다양한 타입들(types)로 구성될 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type) 및 공유 버퍼 타입(shared buffer type) 중 어느 하나의 타입으로 구성될 수 있다.
논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type)의 경우, 논리 유닛(LU)마다 터보 라이트 버퍼(TWB)가 독립적으로 또는 개별적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 중 제1 논리 유닛(LU1)에 대하여 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)가 구성될 수 있고, 제3 논리 유닛(LU3)에 대하여 제3 터보 라이트 버퍼(TWB3)가 구성될 수 있다.
이러한 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 터보 라이트가 활성화된 후에 제1 논리 유닛(LU1)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제1 논리 유닛(LU1)에 대응하는 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다. 터보 라이트가 활성화된 후에 제3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 데이터가 수신된 경우, 제3 논리 유닛(LU3)에 대응하는 제3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되지 않은 제2 및 제4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제2 및 제4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대응하는 사용자 스토리지(UST)에 쓰기 데이터가 기입될 수 있다. 또한, 터보 라이트가 비활성화된 후에 제1 논리 유닛(LU1) 또는 제3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제1 논리 유닛(LU1)의 사용자 스토리지(UST1) 또는 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 기입되거나, 또는 제3 논리 유닛(LU3)의 사용자 스토리지(UST) 또는 제3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 기입될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제3 터보 라이트 버퍼들(TWB1, TWB3) 각각의 용량은 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 터보 라이트 버퍼가 할당되는 논리 유닛들의 개수, 각 터보 라이트 버퍼의 용량 등은 다양하게 변형될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 각 논리 유닛에 대한 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 유닛 디스크립터(Unit Descriptor)의 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")에 설정될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")는 설정 가능한 파라미터일 수 있다.
공유 버퍼 타입(shared buffer type)의 경우, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나의 터보 라이트 버퍼가 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 공유 버퍼 타입에서, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 전체에 대하여 하나의 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)가 구성될 수 있다.
이 경우, 터보 라이트가 활성화된 후에 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 먼저 기입될 수 있다. 터보 라이트가 비활성화된 후에 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)의 각각에 또는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 기입될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능을 지원하기 위한 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 버퍼 타입(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입 또는 공유 버퍼 타입)에 따라, 복수의 논리 유닛들 각각에 대하여 독립적으로 구성될 수 있거나, 또는, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나로 구성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 설명하기 위한 도면들이다. 예시적으로, 터보 라이트 버퍼는 논리 유닛 전용 타입인지 또는 공유 버퍼 타입인지에 무관하게, 하나의 공간으로 통합하여 도시된다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 TLC 기준으로 32GB인 것으로 가정한다. 즉, 스토리지 장치(1200)에 포함된 메모리 셀들 각각이 3-비트의 데이터를 저장할 경우, 스토리지 장치(1200)는 32GB의 사용자 데이터를 저장할 수 있을 것이다.
그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 메모리 셀들의 타입(SLC, MLC, TLC, QLC 등), 메모리 셀들의 개수, 메모리 셀들의 구성, 오버프로비져닝 비율 등과 같은 스토리지 장치(1200) 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 구현 방식에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
도 1, 도 4a, 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 다양한 모드들에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 사용자 용량 차감 모드 및 사용자 용량 비차감 모드 중 어느 하나의 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다.
사용자 용량 차감 모드(User Capacity Reduction Mode)는, 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 구성하기 위하여 사용자 스토리지(USTa)의 사용자 용량을 차감시키는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 TLC 기준으로 32GB일 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되기 전에, 32GB의 용량(즉, 물리적 저장 공간(PS)의 전체 용량)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100) 측 관점에서 사용자 스토리지(UST)는 32GB의 크기로 인식될 것이다.
사용자 용량 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다. 이 경우, 물리적 저장 공간(PS) 중 일부인 제2 물리적 저장 공간(PS2a)이 터보 라이트 버퍼(TWBa)로 할당되거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 사용될 수 있다.
또한, 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제1 물리적 저장 공간(PS1a)이 사용자 스토리지(USTa)를 위해 할당되거나 또는 사용자 스토리지(USTa)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBa)의 구성 전과 비교하여, 호스트(1100) 측 관점에서는 사용자 스토리지(USTa)의 용량이 감소(즉, 32GB로부터 24GB로)할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제1 물리적 저장 공간(PS1a)은 TLC로 구성되고, 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제2 물리적 저장 공간(PS2a)은 SLC로 구성될 수 있다. 동일한 저장 공간이 TLC로 사용될 대와 SLC로 사용될 때의 용량들의 비율은 “3:1” 일 수 있다.
다시 말해서, 터보 라이트 버퍼(TWBa)의 크기가 1GB 증가할 경우, 사용자 스토리지(USTa)의 논리적 저장 공간의 크기는 3GB씩 감소할 수 있다. 상술된 바와 같이, 사용자 용량 차감 모드에서 터보 라이트 버퍼(TWBa)가 구성된 경우, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간 중 일부는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 할당되며, 이에 따라 호스트(1100)에 의해 식별되는 사용자 스토리지(USTa)의 용량이 감소될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제1 물리적 저장 공간(PS1a) 및 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제2 물리적 저장 공간(PS2a)은 서로 물리적으로 인접한 물리적 저장 공간일 수 있거나 또는 서로 물리적으로 이격된 물리적 저장 공간일 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드(No User Capacity Reduction Mode)는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100)에 의해 인식되는 사용자 스토리지(USTb)의 논리적 저장 용량이 감소되지 않는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB) 구성 전에, 사용자 스토리지(UST)는 32GB의 용량을 가질 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성된 경우, 특정 용량(예를 들어, 2GB)을 갖는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성될 수 있다. 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제2 물리적 저장 공간(PS2)은 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당되거나 또는 사용될 수 있다.
사용자 용량 차감 모드와 달리, 사용자 용량 비차감 모드에서의 사용자 스토리지(USTb)는 32GB의 용량을 유지할 수 있다. 즉, 사용자 용량 비차감 모드에서, 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100) 측 관점에서 식별되는 사용자 스토리지(UST)의 용량은 터보 라이트 버퍼(TWBb)의 구성전과 동일하게 유지될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 용량 비차감 모드에서의 터보 라이트 버퍼(TWBb)의 크기 또는 구성은 스토리지 장치(1200)의 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 물리적 저장 공간(PS2)의 일부인 제2 물리적 저장 공간(PS2b)이 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 구성하는데 사용되기 때문에, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 사용될 수 있는 제1 물리적 저장 공간(PS1a)은 사용자 스토리지(USTb)의 용량보다 작을 수 있다.
즉, 제1 물리적 저장 공간(PS1b)이 사용자 데이터를 저장하기 위해 모두 사용되거나 또는 제1 물리적 저장 공간(PS1b)의 가용한 자유 용량이 기준치 이하인 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 사용된 제2 물리적 저장 공간(PS2b)의 일부 또는 전부가 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 수 있다.
다시 말해서, 물리적 저장 공간(PS)에서, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 가용한 공간이 부족하여 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 유지될 수 없는 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당된 제2 물리적 저장 공간(PS2b)은 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 수 있다. 상술된 반환 동작은 사용자 데이터 플러쉬 동작 및 터보 라이트 버퍼 사이즈 설정 등을 통해 수행될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 크기에 대한 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(예를 들어, "dCurrentTurboWriteBufferSzie")에 설정할 수 있고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 가용한 용량의 비율에 대한 정보를 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dAvailableTurboWriteBufferSize")에 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치의 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드 및 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 확인된 정보를 기반으로 터보 라이트를 사용하는 정책을 변경하거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 반환시킬 수 있다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 자체적으로 반환할 수 있다. 호스트는 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 변경 상태를 확인할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 할당된 또는 사용되는 물리적 저장 공간(또는 메모리 블록)의 P/E 사이클의 횟수를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferLifeTimeEst")에 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 스토리지 장치(1200)의 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명을 예측할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 사용자 용량 비차감 모드에서는, 사용자 스토리지(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)가 물리적 저장 공간(PS)을 공유하기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 쓰기 동작이 수행될 경우, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명이 감소될 수 있다.
도 5는 도 1의 스토리지 시스템(1000)의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 5를 참조하여, 스토리지 시스템(1000)의 초기화 동작이 설명된다. 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, S11 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 파워-온 리셋, 하드웨어 리셋, 엔드포인트 리셋 등의 동작을 수행할 수 있다.
S12 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 하드웨어 초기화 및 부팅을 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 하드웨어 계층들이 초기화되고, 부팅될 수 있다.
S13 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 특정 계층(예를 들어, UTP(UFS Transport Protocol) 레이어)의 초기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 NOP OUT의 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 NOP OUT의 UPIU에 응답하여 NOP IN의 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S14 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 디스크립터(DESCRIPTOR)를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request)을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 쿼리 요청에 응답하여 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 장치 디스크립터를 통해 스토리지 장치(1200)의 구성, 기능 등을 확인할 수 있다. 예를 들어, 장치 디스크립터는 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보를 포함하는 확장된 UFS 기능 지원 필드(예를 들어, "dExtendedUFSFeaturesSupport")를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보는 확장된 UFS 기능 지원 필드의 특정 비트(예를 들어, bit[8])에 설정될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 모드에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드(예를 들어, " bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn")를 더 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드의 값이 "00h"인 경우, 도 3a를 참조하여 설명된 사용자 영역 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드의 값이 "01h"인 경우, 도 3b를 참조하여 설명된 사용자 영역 비차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 타입에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bTurbowriteBufferType")를 더 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 타입 필드가 "00h"로 설정된 경우, 도 3a를 참조하여 설명된 논리 유닛 전용 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 타입 필드가 "01h"로 설정된 경우, 도 3b를 참조하여 설명된 공유 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼의 크기에 대한 정보를 포함하는 공유 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 필드(예를 들어, dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits")를 더 포함할 수 있다. 공유 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수가 '0'으로 설정되면, 공유 버퍼 타입의 터보 라이트 버퍼가 구성되지 않을 수 있다.
상술된 각 필드는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 장치 디스크립터는 상술된 필드들 이외에, 스토리지 장치(1200)의 구성, 구조, 기능 등에 대한 정보를 포함하는 다른 필드들을 더 포함할 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들은 초기화 이전에 설정된 값들을 나타낼 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들을 읽음으로써, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 현재 상태를 식별할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 상술된 장치 디스크립터의 다양한 필드들(예를 들어, "bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn", "bTurboWriteBufferType", "dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits" 등)은 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 대응하는 필드의 값을 기입함으로써, 가변될 수 있다. 즉, 호스트(1100)는 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 다양한 필드들의 값을 기입함으로써, 터보 라이트 버퍼 타입, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화, 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 등과 같은 정보를 가변시킬 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)의 지오메트리 디스크립터(Geometry Descriptor)는 스토리지 장치(1200)에 대한 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드, 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferMaxNAllocUnits")는 전체 장치에서 지원되는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 최대 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드(예를 들어, "bDeviceMaxTurboWriteLUs")는 스토리지 장치(1200)에서 지원되는 터보 라이트 버퍼의 최대 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferCapAdjFac")는 터보 라이트 버퍼 메모리의 종류에 따른 용량 차감 팩터에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 TLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드의 값은 "3"일 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 MLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드의 값은 "2"일 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 모드를 지원할 수 있는지(예를 들어, 사용자 용량 차감 모드, 사용자 용량 비차감 모드, 또는 그것들 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 타입을 지원하는지(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입, 공유 버퍼 타입, 또는 그것들 둘 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술된 각 필드들은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
S15 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 부트 코드를 다운로드할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 TEST UNIT READY의 UPIU를 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 TEST UNIT READY의 UPIU에 응답하여 상태 정보(Status)를 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 수신된 상태 정보(Status)를 기반으로 스토리지 장치(1200)의 부트 논리 유닛(boot LU or boot well-known LU)이 액세스될 수 있는지 판별할 수 있다.
부트 논리 유닛이 액세스될 수 있는 경우, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 SCSI READ 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, SCSI READ 커맨드는 부트 논리 유닛(Boot LU)에 대응할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 커맨드에 응답하여 데이터(DATA) 및 상태 정보(Status)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S16 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그를 설정함으로써, 초기화 동작을 완료할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 쿼리 요청(Query Request)을 전송할 수 있다. 쿼리 요청(Query Request)은 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 설정하기 위한 요청일 수 있다. 쿼리 요청에 응답하여, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 정보가 특정 값(예를 들어, "01h")으로 설정될 수 있다. 이후에, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 전송할 수 있다.
S17 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 조사(polling)할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request, READ FLAG fDeviceInit)을 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)는 장치 초기화 필드가 포함된 쿼리 응답을 호스트로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, S16 단계 이후에, 스토리지 장치(1200)에서 초기화 동작이 완료된 경우, 장치 초기화 필드는 다른 값(예를 들어, "00h")으로 리셋될 것이다. 즉, 호스트(1100)는 S17 단계의 동작을 반복 수행하여, 장치 초기화 필드가 리셋되었는지 확인할 수 있다. 장치 초기화 필드가 리셋된 경우, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)의 모든 초기화 동작이 완료될 수 있다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다. 도 6을 참조하여 스토리지 시스템(1000)의 쓰기 동작이 설명된다. 도 1 및 도 6을 참조하면, S21 단계에서, 호스트(1100)는 쓰기 정보(WR)(또는 쓰기 커맨드)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다.
S22 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 데이터 트랜잭션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 RTT UPIU(Ready to Transfer UPIU)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RTT UPIU는 스토리지 장치(1200)가 수신할 수 있는 데이터 범위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 호스트(1100)는 RTT UPIU에 응답하여, 쓰기 데이터를 포함하는 DATA OUT UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 상술된 동작이 반복 수행됨으로써, 쓰기 데이터가 호스트(1100)로부터 스토리지 장치(1200)로 전송될 수 있다.
모든 쓰기 데이터의 수신이 완료된 이후에, S23 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RESPONSE UPIU는 S21 단계에서 수신된 쓰기 커맨드에 대한 동작이 완료되었음을 가리키는 정보를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 S22 단계 동안 수신된 쓰기 데이터에 대하여 노멀 쓰기 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, S21 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 스토리지 장치(1200)는 플래그의 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값을 확인함으로써, 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다.
플래그의 터보 라이트 활성화 필드의 값이 "0b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화되지 않은 상태일 수 있고, 값이 "1b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플래그의 터보 라이트 활성화 필드의 값은 호스트(1100)의 셋 플래그를 위한 쿼리 요청에 의해 설정될 수 있다.
호스트(1100)로부터 터보 라이트 활성화 필드의 값이 설정되지 않을 수 있다. 이 경우, S22 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 노멀 라이트 정책에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB) 또는 사용자 스토리지(UST)에 기입될 수 있다.
S30 단계에서, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정하기 위한 쿼리 요청을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)로부터의 쿼리 요청에 응답하여 터보 라이트 활성화 필드의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정되고, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
이후에, S31 단계에서, 호스트(1100)는 S31 단계 내지 S33 단계의 동작들을 수행할 수 있다. S31 단계 내지 S33 단계의 동작들은 터보 라이트 활성화 필드에 따라 터보 라이트가 수행되는 점을 제외하면 S21 단계 내지 S23 단계의 동작들과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
예시적인 실시 예에서, S32 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입될 수 있다. 예를 들어, S30 단계에서, 터보 라이트 활성화 필드의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정됨에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태이더라도, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 공간이 충분하지 않은 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 기입할 수 있다.
도 7은 도 1의 스토리지 장치(1200)의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 7을 참조하여, 스토리지 장치(1200)의 플러쉬 동작이 설명된다. 도 1, 도 2, 및 도 7을 참조하면, S41 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 현재 상태가 유휴 상태(Idle)인지, 하이버네이션 상태(Hibernation)인지, 또는 구동 중(Runtime)인지 판별할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 구동 중인 경우, 별도의 플러쉬 동작이 수행되지 않을 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드를 처리중인 경우, 스토리지 장치(1200)는 구동 중일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신되었고 아직 처리 중이거나 또는 처리해야 하는 명령(예를 들어, 계류중인(pending) 커맨드가 없는 경우, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 스토리지 장치(1200) 또는 호스트(1100)의 개시(initiation)에 의해 '하이버네이션'이라 불리는 저전력 모드로 진입한 때에, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태일 수 있다.
스토리지 장치(1200)가 유휴 상태인 경우, S42 단계에서, 제1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제1 플러시 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있고, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "1b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제1 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제1 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S43 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 제1 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제1 플러시 동작은 스토리지 장치(1200)가 유휴 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 가리킬 수 있다. 플러쉬 동작은 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션시키는 동작을 가리킬 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 되더라도, 플러쉬된 사용자 데이터의 논리적 어드레스는 유지되고, 물리적 어드레스는 바뀔 것이다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬된 사용자 데이터의 논리적 어드레스 및 물리적 어드레스의 매핑 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 물리적 어드레스는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 어드레스로부터 사용자 스토리지(UST)의 어드레스로 갱신될 수 있다.
S41의 판별 결과가 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태인 것을 가리키는 경우, S44 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 제2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 유사하게, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernat")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제2 플러시 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제2 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있다. 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값의 값이 "1b"인 것은, 제2 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제2 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제2 플러시 동작이 활성화된 경우, S45 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태 동안, 제2 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제2 플러시 동작은 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 가리킬 수 있다.
상술된 바와 같은 플러쉬 동작에 의해, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터가 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션 될 수 있다. 이에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 가용한 버퍼 크기가 확보될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 상술된 플러쉬 동작은 특정 조건에서 중단될 수 있다. 예를 들어, 유휴 상태에서 수행되는 제1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)의 커맨드 큐가 비어있는 상태에서만 수행될 수 있다. 제1 플러쉬 동작이 수행되는 동안, 호스트(1100)로부터 커맨드가 발행된 경우, 스토리지 장치(1200)는 수행 중인 제1 플러쉬 동작을 중단하고, 호스트(1100)로부터 발행된 커맨드를 우선 처리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 하이버네이션 모드가 종료된 경우, 하이버네이션 상태에서 수행되는 제2 플러쉬 동작이 중단될 수 있다.
상술된 바와 같이, 특정 조건에 따라, 수행 중인 플러쉬 동작이 중단될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러시 동작의 중단 정보(또는 진행 정도의 정보) 또는 플러쉬 동작의 현재 상태를 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 상태 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferFlushStatus")에 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대한 플러쉬 동작이 필요하다는 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태(예를 들어, "dExceptionEventStatus")의 특정 값(예를 들어, Bit [5])에 설정할 수 있다. 호스트(1100)는 속성의 예외 이벤트 상태의 특정 값(예를 들어, Bit [5])을 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구됨을 인지하고, 정책에 따라 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 특정 필드들(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn", "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate" 등)을 설정할 수 있다(예를 들어, Query UPIU를 이용하여).
도 8은 도 1의 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS), 터보 라이트 버퍼(TWB), 및 사용자 스토리지(UST)는 앞서 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p; pinned turbo write buffer) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np; non-pinned turbo write buffer)로 구분될 수 있다. 앞서 설명된 바와 유사하게, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어느 하나에 저장될 수 있다.
고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 쓰기 데이터가 저장되는 버퍼는 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경, 호스트의 명시적인 요청 등)로 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 앞서 설명된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 호스트(1100)의 제어 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 의해 결정될 수 있다. 이때, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 포함된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 비율은 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경, 호스트의 명시적 요청 등)로 결정되거나 또는 가변될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 플러쉬(flush), 마이그레이션(migrate), 또는 이동(move)될 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다.
또는 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)될 수 있다. 또는 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 또는 하이버네이션 상태 동안 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 이때, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대한 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬할 수 있다.
이때, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 것이다. 즉, 스토리지 장치(1200)가 플러쉬 동작을 수행하더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 유지될 것이다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장되어야 하는 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장될 수 있다. 이러한 예외적인 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UST)로 플러시될 수 있다.
아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입되는 데이터는 본래 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장되어야 하는 것으로 가정된다. 즉, 위에서 언급된 예외적인 데이터의 예는 제외하고 본 발명의 기술적 사상이 설명된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 위에서 언급된 예외적인 데이터의 사례들을 모두 포함함이 이해될 것이다.
따라서, 호스트(1100)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 제1 사용자 데이터에 대한 읽기 커맨드를 발행한 경우, 제1 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 읽어질 것이다. 이 경우, 제1 사용자 데이터에 대한 고속 읽기가 가능할 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 SLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있고, 사용자 스토리지(UST)는 TLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있다. SLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간은 TLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간보다 빠를 것이다.
즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 특정 사용자 데이터를 유지시킴으로써, 이후의 특정 사용자 데이터에 대한 읽기 동작의 속도를 향상시킬 수 있다. 이러한 스토리지 장치(1200)의 기능은 "터보 리드(Turbo Read)"라 불릴 수 있다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)에 대한 논리적 저장 공간을 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 하나의 논리 유닛을 기준으로 도 9의 실시 예가 설명된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 터보 라이트 버퍼(TWB)가 지정된 둘 이상의 논리 유닛들, 또는 논리 유닛들 및 공유된 터보 라이트 버퍼(예를 들어, TWB0)의 관계에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 호스트(1100)에 의해 식별되는 스토리지 장치(1200)의 논리적 저장 공간(LS; logical storage space)은 사용자 스토리지(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 포함할 수 있다.
제1 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)는 사용자 스토리지(UST)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제1 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)에 저장된 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
제2 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제2 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)에 저장된 사용자 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
제3 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제3 논리적 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)에 저장된 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
상술된 바와 같이, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 호스트(1100)에 인식되는 논리적 저장 공간(LS) 상에서 다양한 형태로 분산될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 이동/플러쉬/마이그레이션될 수 있다.
예시적으로, 호스트(1100)는 터보 라이트 시에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 하나를 지정할 수 있다. 다른 예로서, 호스트(1100)는 터보 라이트 전에 터보 라이트의 대상을 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 하나로 지정(예를 들어, Query UPIU를 이용하여)할 수 있다. 다른 예로서, 호스트(1100)는 터보 라이트 시에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 지정하지 않을 수 있다.
호스트(1100)는 주기적으로 또는 필요한 때에 스토리지 장치(1200)에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 정보를 요청(예를 들어, Query UPIU를 이용하여)함으로써, 스토리지 장치(1200)에 의해 변경된 데이터의 분산 상태를 확인할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다. 도면의 간결성 및 설명의 편의를 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제3 메모리 블록(BLK3)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1, 도 8, 및 도 10a를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리적 어드레스(LBA1)에 대응하는 제1 데이터(DT1)를 수신할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 제1 데이터(DT1)를 터보 라이트 버퍼(TWB)(예를 들어, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 기입할 수 있다.
즉, 스토리지 장치(1200)는 제1 데이터(DT1)에 대한 터보 라이트를 수행할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어디에 저장될지는 다양한 방식들을 통해 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 데이터(DTa, DTb, DT0, DT1)가 가득 차 있을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드(예를 들어, "wExceptionEventStatus")의 특정 비트(예를 들어, Bit 5)를 설정함으로써, 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 호스트(1100)로 알릴 수 있다.
호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드를 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드 또는 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드를 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 플러쉬 동작을 허용할 수 있다.
호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용된 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 유휴 상태 또는 하이버네이션 상태에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터(DT0, DT1)를 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)으로 플러쉬할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용되더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터(DTa, DTb)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리적 어드레스(LBA1)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 제1 데이터(DT1)를 읽고, 읽은 제1 데이터(DT1)를 호스트(1100)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 데이터(DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 기입(즉, SLC 프로그램)되나, 플러쉬 동작으로 인해 제1 데이터(DT1)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되기 때문에, 제1 데이터(DT1)는 노멀 읽기 동작(예를 들어, TLC 읽기 동작)을 통해 읽어질 수 있다.
다음으로 도 1, 도 8, 및 도 10b를 참조하면, 제0 및 제1 데이터(DT0, DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 제2 메모리 블록(BLK2)에 저장되고, 제a 데이터(DTa)는 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장될 수 있다.
이후에, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST)의 제a 데이터(DTa)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)으로 이동할 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제a 데이터(DTa)에 대응하는 제a 논리적 어드레스(LBAa)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽고, 읽은 제a 데이터(DTa)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽는 동작은 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 데이터를 읽는 동작보다 빠를 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 특정 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)(또는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 저장하고 유지함으로써, 특정 데이터에 대한 빠른 읽기 동작(즉, 터보 리드 동작)을 지원할 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 요청에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)의 남은 용량을 호스트(1100)에 알릴 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(dAvailableTurboWriteBufferSize)에 터보 라이트 버퍼(TWB)의 나머지 자유 용량에 대한 정보를 기입할 수 있다. 호스트(1100)는 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드를 읽음으로써(예를 들어, Query UPIU를 이용하여), 터보 라이트 버퍼(TWB)의 용량 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 나머지 용량과 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 나머지 용량을 별도로 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 다른 예로서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 전체 나머지 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 터보 라이트 버퍼(TWB)의 나머지 용량을 통합하여 기록할지 구분하여 기록할지의 여부는 호스트(1100)의 플래그 설정에 의해 지정될 수 있다.
예시적으로, 스토리지 장치(1200)는 내부 정책에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 실제 나머지 용량보다 더 적은 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 플래시 메모리와 같은 불휘발성 메모리 장치(1220)에서, 서로 연속한 소거 동작들 사이의 시간이 문턱 시간보다 작으면, 데이터의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)의 용량은 사용자 스토리지(UST)의 용량보다 적고 그리고 SLC로 사용되므로, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)보다 빠르게 데이터로 채워질 수 있다. 또한, 호스트(1100)가 고속의 터보 라이트를 선호하면, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 더 빠르게 채워질 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터의 쓰기가 집중되면, 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 제1 소거 동작이 수행되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 기입되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터가 플러시되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 제2 소거 동작이 수행되고, 그리고 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 다시 기입되는 일련의 단계들이 짧은 시간 윈도 동안 수행될 수 있다.
이때, 제1 소거 동작과 제2 소거 동작 사이의 시간이 문턱 시간보다 적으면, 제2 소거 동작 후에 터보 라이트 버퍼(TWB)에 다시 기입되는 데이터의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 특정한 메모리 블록이 유효한 데이터를 저장하지 않으며 소거 동작 후에 재사용 가능하더라도, 해당 메모리 블록에서 이전 소거 동작 후에 경과한 시간이 문턱 시간보다 적으면, 해당 메모리 블록을 제외한 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다.
도 11은 스토리지 시스템(1000)에서 수행되는 데이터의 이동을 유발하는 읽기 동작의 예를 보여준다. 도 1, 도 8 및 도 11을 참조하면, S110 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 커맨드 UPIU를 전송할 수 있다. 커맨드 UPIU는 읽기 정보(RD)(또는 읽기 커맨드) 및 이동 정보(MV)를 포함할 수 있다.
커맨드 UPIU는 읽기 정보(RD)에 의해 읽기 커맨드로 정의될 수 있다. 또한, 커맨드 UPIU는 이동 정보(MV)에 의해 이동 동작을 지시하는 것으로 정의될 수 있다. 커맨드 UPIU에 응답하여, S120 단계에서, 스토리지 장치(1200)의 컨트롤러(1210)는 불휘발성 메모리 장치(1220)로부터 데이터를 읽기 시작할 수 있다.
예를 들어, 읽기 정보(RD)는 논리 어드레스를 포함할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(1220)는 논리 어드레스가 가리키는 저장 공간, 예를 들어 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 또는 사용자 스토리지(UST)로부터 데이터를 읽기 시작할 수 있다.
S130 단계에서, 데이터의 제1 부분이 준비될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)에서 데이터의 제1 부분의 읽기가 완료될 수 있다. 이후에, S140 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터 인(DATA IN) UPIU를 통해 데이터의 제1 부분을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 데이터 인 UPIU를 전송하는 동안, 데이터의 읽기는 지속될 수 있다.
S150 단계에서, 데이터의 제2 부분이 준비될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)에서 데이터의 제2 부분의 읽기가 완료될 수 있다. 이후에, S160 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터 인 UPIU를 통해 데이터의 제2 부분을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 데이터 인 UPIU를 전송하는 동안, 데이터의 읽기는 지속될 수 있다.
S170 단계에서, 데이터의 제2 부분이 준비될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)에서 데이터의 제3 부분의 읽기가 완료될 수 있다. 데이터의 제3 부분의 읽기를 완료함으로써, S180 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU가 읽기를 요청한 데이터의 읽기를 완료할 수 있다.
이후에, S190 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터 인 UPIU를 통해 데이터의 제3 부분을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이후에, S200 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 동작의 결과 및 데이터의 이동의 결과를 알리는 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송함으로써 읽기 동작을 완료할 수 있다.
스토리지 장치(1200)가 읽기 정보(RD)에 응답하여 데이터를 읽고, 그리고 읽혀진 데이터를 호스트(1100)로 출력함과 함께, 스토리지 장치(1200)는 읽혀진 데이터를 이동 정보(MV)에 응답하여 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1210)는 S190 단계에서 데이터 인 UPIU를 전송하기 시작한 후에, S210 단계에서, 데이터를 이동시킬 수 있다.
컨트롤러(1210)는 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST)로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1210)는 S120 단계 내지 S180 단계에서 읽혀진 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST)에 기입하고, 원본 데이터를 무효화할 수 있다. 예시적으로, 데이터의 이동 목적지와 원본 위치가 동일한 경우, 컨트롤러(1210)는 데이터의 이동을 생략할 수 있다.
위에서 기술된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)와 비교하여 더 빠른 읽기 속도를 지원할 수 있다. 이동 정보(MV)를 통해 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)는 특정 데이터의 읽기 속도를 가속하는 기능을 지원할 수 있다.
위에서 기술된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 플러시 동작으로부터 자유롭고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 플러시 동작의 대상이다. 따라서, 이동 정보(MV)를 통해 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 읽기 속도를 지속적으로 가속하거나 또는 일시적으로 가속하는 옵션들을 제공할 수 있다.
또한, 이동 정보(MV)를 통해 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)는 읽기 빈도가 낮은 콜드 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 옮겨 터보 라이트 버퍼(TWB)의 용량을 확보하는 기능을 제공할 수 있다. 즉, 이동 정보(MV)를 통해 데이터의 이동을 지원함으로써, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)에 데이터 읽기에 대한 폭넓은 선택성을 제공할 수 있다.
예시적으로, 스토리지 장치(1100)는 이동 동작을 지원하는지의 여부를 장치 기술자에 기록할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 장치 기술자를 호스트(1100)에 전송함으로써, 이동 동작의 지원 여부를 호스트(1100)에 알릴 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 이동 동작을 수행하는지의 여부는 호스트(1100)에 의해 설정될 수 있다
도 11에서, 읽기 정보(RD) 및 이동 정보(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU가 처리되는 예가 설명되었다. 도 11에 도시된 것과 달리, 커맨드 UPIU는 이동 정보(MV)를 갖지 않고 읽기 정보(RD)만을 가질 수 있다. 커맨드 UPIU가 읽기 정보(RD)를 가질 때, 스토리지 장치(1200)는 이동 동작을 수행하지 않고 읽기 동작만을 수행할 수 있다.
즉, 스토리지 장치(1200)는 읽기 정보(RD)를 포함하는 커맨드 UPIU가 수신된 때에 읽기 동작을 수행하고, 읽기 정보(RD) 및 이동 정보(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU가 수신된 때에 이동 동작을 수반하는 읽기 동작을 수행할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 커맨드 UPIU(CU)의 예를 보여준다. 도 12를 참조하면, 커맨드 UPIU(CU)는 베이직 헤더(BH), 커맨드를 기술하는 추가 정보(AI), 그리고 커맨드 디스크립터 블록(CDB)을 포함할 수 있다.
베이직 헤더(BH)는 UFS의 프로토콜에 의해 정해진 트랜잭션 타입(Transaction type)(예를 들어, 'xx000001b'), 플래그들(Flags), 논리 유닛 번호(LUN)(Logical Unit Number), 작업 태그(Task Tag), 개시자 ID(IID)(Initiator ID), 커맨드 셋 타입(Command Set Type), 총 EHS(Extra Header Segment) 길이(Total EHS Length), 그리고 데이터 세그먼트 길이(Data Segment Length)(예를 들어, '00h'), 예상 데이터 전송 길이(Expected Data Transfer Length)(예를 들어, '0000h')를 포함할 수 있다.
추가 정보(AI)는 예상 데이터 전송 길이(Expected Data Transfer Length)를 포함할 수 있다. 커맨드 디스크립터 블록(CDB)은 읽기 정보(RD)로서 읽기 기술자(Read Descriptor)를 포함하고, 그리고 이동 정보(MV)로서 이동 기술자(Move Descriptor)를 포함할 수 있다.
읽기 정보(RD)는 UFS 프로토콜에 의해 정해진 'READ (6)', 'READ (10)', 또는 'READ (16)' 커맨드를 포함할 수 있다. READ (6) 커맨드는 동작 코드(Operation Code)(예를 들어, '08h'), 논리 어드레스, 전송 길이(Transfer length), 그리고 제어(Control)(예를 들어, '00h')를 포함할 수 있다.
READ (10) 커맨드는 동작 코드(예를 들어. '28h'), 읽기 프로텍트(RDPROTECT)(예를 들어, '000b'), 디스에이블 페이지 아웃(DPO)(Disable Page Out), 포스 유닛 액세스(FUA)(Force Unit Access), FUA_NV(예를 들어, '0b'), 논리 어드레스, 그룹 번호(Group Number), 전송 길이, 그리고 제어(예를 들어, '00h')를 포함할 수 있다.
READ (16) 커맨드는 동작 코드(예를 들어, '88h'), 읽기 프로텍트(예를 들어, '000b'), DPO, FUA, FUA_NV(예를 들어, '0b'), 논리 어드레스 전송 길이, 그룹 번호, 그리고 제어(예를 들어, '00h')를 포함할 수 있다. READ (6), READ (10), 또는 READ (16) 커맨드는 UFS 프로토콜에 의존하여 수정 또는 변경될 수 있다.
이동 정보(MV)는 데이터의 이동이 필요함을 알리는 이동 플래그(MF), 그리고 데이터를 이동시킬 때의 이동 속성들(MA)(Move Attributes)을 포함할 수 있다. 이동 속성들(MA)은 데이터를 이동시키는 방법들을 기술할 수 있다. 예를 들어, 이동 속성들(MA)은 목적지 정보(DST), 강제력 정보(FL), 그리고 활성화 모드 정보(AM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 이동 속성들(MA)에 기반하여, 읽기 정보(RD)에 의해 읽혀진 데이터를 이동시킬 수 있다. 이동 속성들(MA)의 각각에 대한 상세한 설명은 아래에서 제공된다. 예시적으로, 목적지 정보(DST), 강제력 정보(FL), 그리고 활성화 모드 정보(AM)의 각각을 이동 속성들(MA)로서 사용할 지의 여부는 호스트(1100)의 설정에 의해 지정될 수 있다.
또한, 스토리지 장치(1200)는 목적지 정보(DST), 강제력 정보(FL), 그리고 활성화 모드 정보(AM)의 각각을 이동 속성들(MA)로서 지원하는지의 여부를 장치 기술자에 기록할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 장치 기술자를 호스트(1100)에 전송함으로써, 이동 속성들(MA)의 지원 여부들을 호스트(11000에 알릴 수 있다.
예시적으로, 도 11을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 이동 정보(MV)를 갖지 않고 읽기 정보(RD)만을 갖는 커맨드 UPIU를 지원할 수 있다. 이때, 커맨드 UPIU는 도 12의 커맨드 UPIU(CU)로부터 이동 정보(MV)가 제거된 형태일 수 있다.
도 13은 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 그리고 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터의 예를 보여준다. 도 1, 도 12 및 도 13을 참조하면, 물리적 저장 공간(PS)의 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제1 데이터(D1) 및 제2 데이터(D2)를 저장할 수 있다.
비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제3 데이터(D3)를 저장할 수 있다. 사용자 스토리지(UST)는 제4 데이터(D4) 및 제5 데이터(D5)를 저장할 수 있다. 목적지 정보(DST)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 그리고 사용자 스토리지(UST) 중 하나의 목적지 영역을 가리킬 수 있다.
예를 들어, 호스트(1100)는 읽기 정보(RD)를 포함하는 커맨드 UPIU(CU)를 통해 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 제3 데이터(D3)를 읽을 수 있다. 커맨드 UPIU(CU)는 이동 정보(MV)를 더 포함하고, 이동 정보(MV)의 목적지 정보(DST)는 목적지 영역으로서 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)를 가리킬 수 있다. 커맨드 UPIU(CU)에 포함된 이동 정보(MV)에 응답하여, 스토리지 장치(1200)는 제3 데이터(D3)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동시킬 수 있다.
이동 정보(MV)가 지시하는 바에 따라, 스토리지 장치(1200)는 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UST)로, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 사용자 스토리지(UST)로, 사용자 스토리지(UST)로부터 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로, 또는 사용자 스토리지(UST)로부터 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동시킬 수 있다.
데이터가 이동됨에 따라, 스토리지 장치(1200)는 이동 대상 데이터의 논리 어드레스를 이동된 목적지 영역의 물리 어드레스와 매핑할 수 있다. 이동 대상 데이터의 논리 어드레스를 유지함으로써, 스토리지 장치(1200)는 내부적으로 데이터를 이동시킬 뿐, 호스트(1100)에게 동일한 논리 어드레스를 이용한 액세스를 지원할 수 있다. 따라서, 데이터의 이동과 관련하여 호스트(1100)에 추가적인 부하가 발생하지 않는다.
예시적으로, 목적지 정보(DST)는 논리 어드레스가 아닌 영역(예를 들어, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST))의 정보로 주어질 수 있다. 목적지 영역의 정보를 기반으로, 스토리지 장치(1200)는 내부적으로 데이터의 이동을 수행함으로써, 호스트(1100)의 부하를 줄일 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 요청(예를 들어, Query request)에 따라, 특정한 데이터가 어느 영역에 속하는지를 호스트(1100)에 알릴 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 자체적으로 데이터의 이동을 처리하여 호스트(1100)의 부하를 줄이되, 호스트(1100)가 필요한 때에 특정한 데이터의 위치를 추적하는 기능을 지원할 수 있다.
도 14는 스토리지 장치(1200)가 강제력 정보(FL)에 따라 데이터를 이동시키는 예를 보여준다. 도 1, 도 12 및 도 14를 참조하면, S310 단계에서, 이동 동작의 대상 데이터, 즉 커맨드 UPIU의 읽기 정보(RD)에 응답하여 읽혀진 데이터가 목적지 영역의 자유 용량보다 클 수 있다. 이때, S320 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 이동 속성들(MA) 중에서 강제력 정보(FL)를 체크할 수 있다.
강제력이 제1 레벨인 때에, S330 단계가 수행된다. S330 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 목적지 영역의 자유 용량만큼 데이터의 일부를 이동시킬 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 목적지 영역이 저장되어 있는 기존 데이터를 퇴거(eviction)시키는 것은 금지될 수 있다.
강제력이 제2 레벨인 때에, S340 단계가 수행된다. S340 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 목적지 영역의 기존 데이터를 퇴거시키는 것이 허용되고, 그리고 이동 대상인 데이터의 일부를 이동시키고 나머지 일부를 원래 위치에 남기는 것이 허용될 수 있다.
예를 들어, 얼마만큼의 양의(또는 비율의) 기존 데이터를 퇴거시키고, 얼마만큼의 양의(또는 비율의) 이동 대상 데이터를 이동시키고, 그리고 얼마만큼의 양의(또는 비율의) 이동 대상 데이터를 남기는지는 강제력 정책에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 강제력 정보(FL)는 강제력 정책의 정보를 더 포함할 수 있다. 다른 예로서, 강제력 정책은 호스트(1100)의 요청(예를 들어, Query request)에 의해 설정되거나 변경될 수 있다.
강제력이 제3 레벨인 때에, S350 단계가 수행된다. S350 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 목적지 영역의 기존 데이터를 퇴거시키며 이동 대상 데이터를 모두 목적지 영역으로 이동시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 강제력 정보(FL)에 따라, 스토리지 장치(1200)는 이동 대상 데이터 중에서 일부를 이동시키고, 나머지 일부를 원래 위치에 유지할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 이동된 일부 데이터의 논리 어드레스를 목적지 영역의 물리 어드레스와 매핑할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 이동 대상 데이터 중에서 목적이 영역으로 이동된 부분 데이터를 무효화할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 이동 대상 데이터 중에서 이동되지 않고 원래 위치에 남겨진 나머지 일부 데이터를 유효 데이터로 유지하고, 그리고 나머지 일부 데이터의 논리 어드레스와 물리 어드레스의 매핑을 유지할 수 있다.
상술된 바와 같이, 강제력 정보(FL)에 따라, 스토리지 장치(1200)는 목적지 영역에 저장된 기존 데이터를 퇴거시킬 수 있다. 퇴거되는 데이터는 기본 설정으로서 사용자 스토리지(UST) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동될 수 있다. 다른 예로서, 데이터가 퇴거되는 위치는 강제력 정책으로서 강제력 정보(FL)에 포함될 수 있다.
예시적으로, 도 14의 강제력 정보(FL)에 따른 이동은 목적지 영역이 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)일 때에 적용될 수 있다. 사용자 스토리지(UST)의 자유 용량이 데이터의 사이즈보다 큰 상황은 용량 초과를 의미하며, 호스트(1100)에서 또는 스토리지 장치(1200)에서 커맨드가 거부될 수 있다.
도 15는 스토리지 장치(1200)가 활성화 모드 정보(AM)에 따라 데이터를 이동시키는 예들을 보여준다. 도 1, 도 12 및 도 15를 참조하면, 활성화 모드 정보(AM)는 스토리지 장치(1200)가 데이터를 이동시키는 시점을 가리킬 수 있다.
활성화 모드 정보(AM)가 제1 모드인 때에, 스토리지 장치(1200)는 S410 단계 내지 S425 단계에 따라 동작할 수 있다. S410 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 읽기 정보(RD) 및 이동 정보(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다.
S415 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 읽기 정보(RD)에 응답하여 읽은 데이터를 데이터 인 UPIU를 통해 호스트(1100)로 전송할 수 있다. S420 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 이동 정보(MV)에 응답하여 데이터를 이동시킬 수 있다. S425 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU에 대한 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
즉, 활성화 모드 정보(AM)가 제1 모드일 때, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송하기 전에 데이터를 이동시킬 수 있다. 또는, 활성화 모드 정보(AM)가 제1 모드일 때, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송하기 전에 데이터를 이동시키기 시작할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 데이터를 이동시키는 동안(또는 동시에) 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
활성화 모드 정보(AM)가 제2 모드인 때에, 스토리지 장치(1200)는 S430 단계 내지 S445 단계에 따라 동작할 수 있다. S430 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 읽기 정보(RD) 및 이동 정보(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다. S435 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 읽기 정보(RD)에 응답하여 읽은 데이터를 데이터 인 UPIU를 통해 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S440 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU에 대한 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. S445 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 이동 정보(MV)에 응답하여 데이터를 이동시킬 수 있다. 즉, 활성화 모드 정보(AM)가 제2 모드일 때, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU를 호스트(1100)에 전송한 후에 데이터를 이동시킬 수 있다.
활성화 모드 정보(AM)가 제3 모드인 때에, 스토리지 장치(1200)는 S450 단계 내지 S470 단계에 따라 동작할 수 있다. S450 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 읽기 정보(RD) 및 이동 정보(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다.
S455 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 읽기 정보(RD)에 응답하여 읽은 데이터를 데이터 인 UPIU를 통해 호스트(1100)로 전송할 수 있다. S460 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 이동 정보(MV)에 응답하여 데이터의 제1 부분을 이동시킬 수 있다. S465 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU에 대한 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S470 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 이동 정보(MV)에 응답하여 데이터의 제2 부분을 이동시킬 수 있다. 즉, 활성화 모드 정보(AM)가 제3 모드일 때에, 스토리지 장치(1200)는 데이터를 분할하여 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송하기 전과 후에 이동시킬 수 있다.
활성화 모드 정보(AM)는 스토리지 장치(1200)의 동작 속도, 호스트(1100)와 스토리지 장치(1200) 사이에 약속된 읽기 동작의 타임아웃 시간 등을 고려하여 정해질 수 있다.
도 16은 도 11의 응답 UPIU(RU)의 예를 보여준다. 도 1 및 도 16을 참조하면, 응답 UPIU는 베이직 헤더(BH), 읽기 동작의 결과를 포함하는 상태 정보(SI), 그리고 이동 동작의 결과를 포함하는 이동 결과 정보(MRI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이동 결과 정보(MRI)는 제1 정보 내지 제6 정보(I1~I6)를 포함할 수 있다. 제1 정보(I1)는 이동 동작이 성공했는지 또는 실패했는지를 가리킬 수 있다. 제2 정보(I2)는 이동 동작을 통해 이동된 데이터의 비율(이동 대상 데이터에 대한 비율)을 가리킬 수 있다.
제3 정보(I3)는 이동 동작 후의 데이터의 위치를 알리는 비트맵을 포함할 수 있다. 제4 정보(I4)는 이동 대상 데이터의 일부 또는 전부가 목적지 영역에 이미 저장되어 있거나(히트 발생) 또는 그렇지 않음(미스 발생)을 가리킬 수 있다. 제5 정보(I5)는 이동 동작에 적용된 강제력 정보(FL)를 포함할 수 있다. 제6 정보(I6)는 이동 동작에 적용된 활성화 모드 정보(AM)를 포함할 수 있다.
도 15의 제2 모드 및 제3 모드를 참조하여 설명된 바와 같이, 응답 UPIU(RU)를 전송하는 시점에 데이터의 이동 동작이 완료되지 않을 수 있다. 이때, 컨트롤러(1210)는 이동 동작의 예상 결과를 이동 결과 정보(MRI)로 응답 UPIU(RU)에 포함시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 정보(I1)는 성공 또는 실패를 나타내는 대신 예상 결과임을 나타낼 수 있다. 제2 정보(I2) 및 제3 정보(I3)는 컨트롤러(1210)가 이동 속성들(MA)에 기반하여 계산(또는 판단)한 예상 결과들을 포함할 수 있다. 제4 정보(I4)는 컨트롤러(1210)가 읽기 정보(RD)의 논리 어드레스를 수신한 시점에 판단할 수 있다. 제5 정보(I5) 및 제6 정보(I6)는 컨트롤러(1210)가 이동 속성들(MA)로부터 확인할 수 있다.
이동 동작이 완료된 후에, 스토리지 장치(1200)는 이동 결과 정보(MRI)의 제1 내지 제6 정보들(I1~I6) 중 적어도 하나를 이동 피드백 속성(MoveFeedbackAttribut)에 기록할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 요청(예를 들어, Query request)에 응답하여, 이동 피드백 속성을 호스트(1100)에 전송할 수 있다.
도 17 및 도 18은 스토리지 장치(1200)가 쿼리 요청(Query requst) UPIU(QU) 및 커맨드 UPIU의 조합으로 데이터의 이동 동작을 수행하는 예를 보여준다. 도 17 및 도 18을 참조하면, S510 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 이동 정보(MV)를 포함하는 쿼리 요청 UPIU(QU)를 수신할 수 있다. 쿼리 요청 UPIU(QU)는 이동 정보(MV)로서 그룹 번호(GN), 그리고 이동 속성들(MA)을 포함할 수 있다.
이동 속성들(MA)은 도 12에서 이동 정보(MV)를 참조하여 설명된 것과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 그룹 번호(GN)는 데이터의 쓰기 동작 시에 호스트(1100)가 유사한 맥락의 데이터들을 구분하기 위하여 데이터에 임의로 부여하는 번호일 수 있다.
쿼리 요청 UPIU(QU)에 응답하여, 스토리지 장치(1200)는 그룹 번호(GN)에 대응하는 데이터의 이동 속성들(MA)을 설정할 수 있다. 쿼리 요청 UPIU(QU)에 후속하여, S520 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU(CU)를 수신할 수 있다. 커맨드 UPIU(CU)는 베이직 헤더(BH), 추가 정보(AI), 그리고 커맨드 디스크립터 블록(CDB)을 포함할 수 있다.
커맨드 디스크립터 블록(CDB)은 읽기 정보(RD)로서 읽기 디스크립터를 포함할 수 있다. 읽기 정보(RD)는 그룹 번호(GN)를 포함할 수 있다. 읽기 정보(RD)에 기반하여, S530 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 정보(RD)에 포함된 논리 어드레스의 데이터를 읽고, 읽혀진 데이터를 데이터 인 UPIU를 통해 호스트(1100)로 출력할 수 있다.
수신된 그룹 번호(GN)에 대응하는 데이터의 이동 속성들(MA)이 설정되어 있는 경우, S540 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 정보(RD)에 포함된 논리 어드레스의 데이터를 이동 속성들(MA)에 따라 이동시킬 수 있다. S550 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적으로, 쿼리 요청 UPIU(QU)가 수신되는 S510 단계와 커맨드 UPIU(CU)가 수신되는 S520 단계의 사이에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)와 다른 UPIU들을 통신할 수 있다. 즉, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)이 이동 속성들(MA)을 설정한 후에, 스토리지 장치(1200)를 액세스할 필요가 없는 때에 스토리지 장치(1200)에 이동 동작을 지시할 수 있다.
예시적으로, 둘 이상의 쿼리 요청 UPIU들에 의해 둘 이상의 그룹 번호들에 대해 이동 속성들(MA)이 설정될 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU의 읽기 정보(RD)에 포함된 그룹 번호를 둘 이상의 이동 속성들(MA)이 설정된 둘 이상의 그룹 번호들과 각각 비교하고, 비교 결과에 따라 이동 동작을 선택적으로 수행할 수 있다.
예시적으로, 도 16을 참조하여 설명된 바와 같이, 데이터의 이동 동작의 시점과 응답 UPIU를 전송하는 시점은 활성화 모드 정보(AM)에 따라 달라질 수 있다. 또한, 응답 UPIU는 도 16을 참조하여 설명된 바에 따라 구성될 수 있다.
읽기 정보(RD)(또는 읽기 커맨드)를 포함하는 커맨드 UPIU에 응답하여 데이터를 이동시키기 위한 첫 번째 스킴으로, 스토리지 장치(1200)는 도 12를 참조하여 설명된 바와 같이 커맨드 UPIU에 포함된 이동 속성들(MA)을 수신할 수 있다. 커맨드 UPIU에 포함된 이동 속성들(MA)은 1회성으로 적용되며, 즉각적인 이동 동작을 트리거할 수 있다.
두 번째 스킴으로, 도 18을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 요청 UPIU에 포함된 이동 속성들(MA)을 수신할 수 있다. 쿼리 요청 UPIU에 포함된 이동 속성들(MA)은 특정한 그룹 번호(GN)의 데이터에 적용되며, 이동 동작을 트리거하지 않는다. 특정한 그룹 번호(GN)의 데이터에 적용된 이동 속성들(MA)은 동일한 그룹 번호(GN)를 갖는 읽기 정보(RD)를 포함하는 커맨드 UPIU에 응답하여 수행되는 이동 동작에 반영될 수 있다.
예시적으로, 쿼리 요청 UPIU에 의해 특정한 그룹 번호(GN)의 데이터에 이동 속성들(MA)이 설정된 후에, 특정한 그룹 번호(GN)의 데이터 중 일부에 대한 커맨드 UPIU의 이동 정보(MV)에 이동 속성들(MA)이 또 포함될 수 있다. 이때, 스토리지 장치(1200)는 커맨드 UPIU에 포함된 이동 정보(MV)의 이동 속성들(MA)을 우선적으로 적용하거나 또는 에러가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 19는 도 1의 스토리지 시스템(1000)의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 19를 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다. 호스트(1100)는 애플리케이션(AP-h), 파일 시스템(FS-h), 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)을 포함할 수 있다.
애플리케이션(AP-h)은 호스트(1100)에서 구동되는 다양한 응용 프로그램들, 프로세스들 등을 포함할 수 있다. 파일 시스템(FS-h)은 애플리케이션(AP-h)에 의해 발생하는 다양한 데이터를 조직화하고 관리하도록 구성될 수 있다.
UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 다양한 커맨드를 지원하도록 구성된다. 예를 들어, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 입출력 스트림 관리자(IOM-h) 및 UFS 커맨드 셋(USC-h)을 포함할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청을 관리하도록 구성된다.
예시적인 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 입출력의 특성 값을 구분하도록 구성될 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청의 우선 순위를 관리하거나 또는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따른 다양한 기능을 지원하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 기능 또는 터보 리드 기능을 지원하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 호스트(1100) 또는 호스트(1100)의 사용자에 의해 지정된 특정한 애플리케이션 또는 프로세스는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 애플리케이션 또는 프로세스의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
또한, 파일 시스템(FS-h)에 의해 관리되는 특정한 데이터는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 데이터(예를 들어, 메타 데이터)의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
이에 더하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 이동(move)을 지시할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로, 또는 사용자 스토리지(UST)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 읽기 속도들을 조절할 수 있다.
UFS 커맨드 셋(USC-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이에서 지원되는 다양한 커맨드 세트를 지원할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 커맨드 셋(USC-h)은 UFS 전용 커맨드 셋(UFS Native command set) 및 UFS SCSI 커맨드 셋(UFS SCSI command set)을 포함할 수 있다. UFS 커맨드 셋(USC-h)은 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따라 스토리지 장치(1200)로 전송될 커맨드를 구성할 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았으나, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 커맨드 큐 제어를 위한 커맨드들을 처리하는 태스크 관리자(Task Manager)를 더 포함할 수 있다.
장치 관리자(DM-h)는 장치 레벨의 동작들 및 장치 레벨의 구성들을 관리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 장치 관리자(DM-h)는 스토리지 장치(1200)의 다양한 정보를 설정하거나 확인하기 위한 쿼리 요청을 관리할 수 있다.
UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h; UFS Transport Protocol)은 상위 계층을 위한 서비스들을 제공할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)으로부터 제공된 커맨드 또는 정보; 또는 장치 관리자(DM-h)로부터 제공된 쿼리 요청을 UPIU(UFS Protocol Information Unit) 형태의 패킷으로 생성할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UDM-SAP(UDM-Service Access Point)를 통해 서로 통신할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 UTP_CMD_SAP 또는 UTP_TM_SAP를 통해 서로 통신할 수 있다.
UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)은 스토리지 장치(1200)와의 연결을 관리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)은 스토리지 장치(1200)의 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)과 물리적으로 연결된 MIPI Unipro 및 MIPI M-PHY 와 같은 하드웨어 구성들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h) 및 UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UIC-SAP를 통해 통신할 수 있고, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UIO-SAP를 통해 통신할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 메모리 영역 관리자(MAM-d), 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d), 장치 관리자(DM-d), UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)의 구성은 호스트(1100)의 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)과 유사하며, 대응되는 계층들 간 논리적 통신하는 구성으로 이해될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 영역을 지정하고 관리할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)의 명시적 요청 또는 내부 정책에 따라 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 적어도 하나의 공간에 기입될 수 있다. 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 앞서 설명된 다양한 방식들을 기반으로 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 공간을 선택하고, 선택된 공간에 쓰기 데이터를 저장할 수 있다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 관리자(MAM-d)는 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청 또는 내부 정책에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 사이의 데이터 이동/플러쉬/마이그레이션을 제어할 수 있다.
상술된 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 계층적인 구조 및 기능은 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템(1000)을 더 상세하게 보여주는 블록도이다. 도 19 및 도 20을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함한다. 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명된 바에 따라 동작할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)에 부착된 임베디드 장치 또는 호스트(1100)와 탈착 가능한 카드 장치로 구현될 수 있다.
호스트(1100)는 애플리케이션 프로세서(1110), 랜덤 액세스 메모리(1120)(RAM), 모뎀(1130), 장치 드라이버(1140), 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)을 포함할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1110)는 애플리케이션(AP-h) 및 파일 시스템(FS-h)을 실행할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 RAM(1120)을 시스템 메모리로 사용할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 모뎀(1130)을 통해 외부의 장치와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 예시적으로, 모뎀(1130)은 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 주변 장치들과 통신할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 이미지 센서들(1190), 그리고 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다.
장치 드라이버(1140)는 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 장치 드라이버(1140)는 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다.
스피커(1150) 및 디스플레이(1160)는 사용자에게 정보를 전달하는 사용자 출력 인터페이스들일 수 있다. 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)은 사용자로부터 정보를 수신하는 사용자 입력 인터페이스들일 수 있다.
도 21은 스토리지 시스템(1000)에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다. 도 20 및 도 21을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 디스플레이(1160)를 통해 설정 화면들을 제공할 수 있다. 설정 화면들 중 하나는 사용자에게 가속 모드의 정보를 제공할 수 있다.
스토리지 시스템(1000)은 가속 모드가 적용될 수 있는 제1 내지 제n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 목록을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다. 또한, 스토리지 시스템은 제1 내지 제n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 가속 모드들을 조절할 수 있는 스위치들을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다.
S610 단계에서, 사용자는 제3 애플리케이션(APP3)의 가속 모드의 활성화 위치를 터치할 수 있다. 스토리지 시스템(1000)은 터치 패널(1170)을 통해 사용자의 터치, 즉 제3 애플리케이션(APP3)을 활성화하는 지시를 감지할 수 있다. S620 단계에서, 제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 입출력 스트림 관리자(IOM-h)로 전달될 수 있다.
제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 수신됨에 따라, S630 단계에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 선택된 제3 애플리케이션(APP3) 또는 프로세스들의 후속 읽기에 이동 동작을 예약할 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 쿼리 요청 UPIU를 통해 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터에 대해 이동 속성들(MA)을 설정하고, 그리고 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그를 포함시킬 수 있다.
다른 예로서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그 및 이동 속성들(MA)을 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 이동 속성들(MA)의 목적지 정보(DST)로서 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 지정할 수 있다.
제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동되면, 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터의 읽기가 가속된다. 따라서, 제3 애플리케이션(APP3)의 성능이 가속될 수 있다.
예시적으로, 제3 애플리케이션(APP3)의 가속 모드가 비활성화된 경우, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 제3 애플리케이션(APP3)의 후속 읽기의 이동 동작, 예를 들어 사용자 스토리지(UST) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로의 이동 동작을 예약할 수 있다.
상술된 실시 예들에서, UFS 프로토콜에 기반하여 본 발명의 기술적 사상이 설명되었다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 UFS 프로토콜에 한정되지 않으며, 다양한 프로토콜들에 적용될 수 있다.
상술된 실시 예들에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어들을 사용하여 스토리지 시스템(1000)의 구성 요소들이 설명되었다. 그러나 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 구성 요소들을 서로 구별하기 위해 사용되며, 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 순서 또는 임의의 형태의 수치적 의미를 내포하지 않는다.
상술된 실시 예들에서, 블록들을 사용하여 본 발명의 실시 예들에 따른 구성 요소들이 표현되었다. 블록들은 IC (Integrated Circuit), ASIC (Application Specific IC), FPGA (Field Programmable Gate Array), CPLD (Complex Programmable Logic Device) 등과 같은 다양한 하드웨어 장치들, 하드웨어 장치들에서 구동되는 펌웨어, 응용과 같은 소프트웨어, 또는 하드웨어 장치와 소프트웨어가 조합된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 블록들은 IC 내의 반도체 소자들로 구성되는 회로들 또는 IP(Intellectual Property)로 등록된 회로들을 포함할 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 스토리지 시스템
1100: 호스트
1200: 스토리지 장치
1210: 컨트롤러
1220: 불휘발성 메모리 장치
TWB-p: 고정된 터보 라이트 버퍼
TWB-np: 비고정된 터보 라이트 버퍼
UST: 사용자 스토리지
MV: 이동 정보
1100: 호스트
1200: 스토리지 장치
1210: 컨트롤러
1220: 불휘발성 메모리 장치
TWB-p: 고정된 터보 라이트 버퍼
TWB-np: 비고정된 터보 라이트 버퍼
UST: 사용자 스토리지
MV: 이동 정보
Claims (20)
- 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
외부의 호스트 장치로부터 쓰기 커맨드 및 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터가 터보 라이트(turbo write)와 연관될 때 상기 제1 데이터를 상기 제3 영역보다 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 우선적으로 기입하고, 그리고 상기 제1 데이터가 노멀 라이트(normal write)와 연관될 때 노멀 라이트 정책에 따라 상기 제1 데이터를 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 또는 상기 제3 영역에 기입하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 외부의 호스트 장치로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 상기 읽기 커맨드 따라 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 또는 상기 제3 영역으로부터 제2 데이터를 읽고, 상기 제2 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하도록 더 구성되고, 그리고
상기 읽기 커맨드가 이동 정보와 함께 수신될 때, 상기 컨트롤러는 상기 읽기 커맨드의 상기 이동 정보에 응답하여 상기 제2 데이터를 이동하도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 이동 정보는 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 그리고 상기 제3 영역 중에서 상기 제2 데이터가 이동될 목적지 영역의 정보를 포함하는 스토리지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 데이터가 이동될 상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터 중에서 상기 자유 용량에 대응하는 부분만 상기 목적지 영역으로 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 데이터가 이동될 상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 컨트롤러는 상기 목적지 영역에 저장된 제3 데이터 중 일부의 데이터를 퇴거하는 것과 그리고 상기 제2 데이터 중 일부의 데이터를 상기 목적지 영역으로 이동시키지 않고 남기는 것이 허용되는 스토리지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 데이터가 이동될 상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 컨트롤러는 상기 목적지 영역에 저장된 제3 데이터 중 일부의 데이터를 퇴거하여 상기 제2 데이터의 용량에 해당하는 자유 용량을 상기 목적지 영역에 확보하고, 그리고 상기 제2 데이터 모두를 상기 목적지 영역으로 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 이동 정보는 상기 제2 데이터가 이동될 상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 목적지 영역에 저장된 제3 데이터 중 일부의 데이터를 퇴거시킬지의 여부 또는 상기 제2 데이터 중 일부의 데이터를 이동시키지 않고 남길지의 여부를 포함하는 강제력 정보를 더 포함하는 스토리지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 외부의 호스트 장치로부터 수신되는 쿼리 요청(Query Request)에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터가 이동될 상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 목적지 영역에 저장된 제3 데이터 중 일부의 데이터를 퇴거시킬지의 여부 또는 상기 제2 데이터 중 일부의 데이터를 이동시키지 않고 남길지의 여부를 설정하도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 이동 정보는 상기 컨트롤러가 상기 제2 데이터의 이동을 활성화하는 제1 시점과 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 전송하는 제2 시점을 가리키는 활성화 정보를 포함하는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 상기 제2 데이터를 이동시키고, 이후에 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 출력하도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 이후에 상기 제2 데이터를 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 상기 제2 데이터의 일부의 데이터를 이동시키고, 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 이후에 상기 제2 데이터의 나머지 데이터를 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 출력하도록 더 구성되고, 그리고
상기 응답은:
상기 제2 데이터의 이동의 성공 또는 실패 여부를 가리키는 제1 정보;
상기 제2 데이터 중 이동된 데이터의 비율을 가리키는 제2 정보;
상기 제2 데이터가 이동된 후의 비트맵을 포함하는 제3 정보;
상기 제2 데이터의 상기 이동에서 히트 또는 미스가 발생했는지의 여부를 가리키는 제4 정보;
상기 제2 데이터의 상기 이동에 사용된 강제력을 가리키는 제5 정보; 그리고
상기 제2 데이터의 상기 이동에 사용된 활성화 모드를 가리키는 제6 정보 중 적어도 하나를 포함하는 스토리지 장치. - 제12항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제1 내지 제6 정보 중 적어도 하나를 이동 피드백 속성으로 기록하고, 상기 외부의 호스트 장치로부터 수신되는 쿼리 요청에 응답하여 상기 이동 피드백 속성을 상기 외부의 호스트 장치에 전송하도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
외부의 호스트 장치로부터 쓰기 커맨드 및 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터가 터보 라이트(turbo write)와 연관될 때 상기 제1 데이터를 상기 제3 영역보다 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 우선적으로 기입하고, 그리고 상기 제1 데이터가 노멀 라이트(normal write)와 연관될 때 노멀 라이트 정책에 따라 상기 제1 데이터를 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 또는 상기 제3 영역에 기입하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 외부의 호스트 장치로부터 제1 그룹 번호 및 이동 정보를 포함하는 쿼리 요청을 수신하고, 상기 제1 그룹 번호에 대응하는 데이터에 대해 상기 이동 정보에 기반하여 이동 속성들을 설정하도록 더 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 쿼리 요청에 후속하여 논리 어드레스 및 제2 그룹 번호를 포함하는 읽기 커맨드를 수신하고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 또는 상기 제3 영역으로부터 상기 논리 어드레스에 대응하는 제2 데이터를 읽고, 상기 제2 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 그리고 상기 제2 그룹 번호가 상기 제1 그룹 번호와 일치할 때 상기 제2 데이터를 상기 이동 속성들에 따라 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제14항에 있어서,
상기 쓰기 커맨드는 상기 제1 데이터에 부여된 제3 그룹 번호를 포함하는 스토리지 장치. - 제14항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 읽기 커맨드에 응답하여 상기 제2 데이터의 이동 결과 정보를 포함하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 전송하도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제14항에 있어서,
상기 이동 정보는:
상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 그리고 상기 제3 영역 중에서 상기 제2 데이터가 이동될 목적지 영역의 정보;
상기 목적지 영역의 자유 용량이 상기 제2 데이터의 용량보다 작을 때, 상기 제2 데이터를 이동시키는 방법의 정보; 그리고
상기 컨트롤러가 상기 제2 데이터의 이동을 활성화하는 제1 시점과 상기 읽기 커맨드에 대응하는 응답을 상기 외부의 호스트 장치로 전송하는 제2 시점을 가리키는 활성화 정보 중 적어도 하나를 포함하는 스토리지 장치. - 제1 영역, 제2 영역, 그리고 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
외부의 호스트 장치로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 상기 읽기 커맨드에 따라 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 또는 상기 제3 영역으로부터 데이터를 읽고, 상기 데이터를 상기 외부의 호스트 장치로 출력하고, 그리고 상기 읽기 커맨드에 응답하여 상기 데이터를 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 또는 상기 제3 영역으로 이동시키도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치. - 제18항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 읽기 커맨드 이전에 수신되는 쿼리 요청에 응답하여 상기 데이터의 이동 속성들을 설정하고, 그리고 상기 읽기 커맨드에 응답하여 상기 이동 속성들에 따라 상기 제2 데이터를 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치. - 제18항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 읽기 커맨드에 포함된 이동 속성들에 따라 상기 데이터를 이동시키도록 더 구성되는 스토리지 장치.
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