KR20220159269A - Storage device and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 스토리지 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device, and more particularly, to a storage device and an operating method thereof.
스토리지 장치는 호스트로부터 전달받은 논리 어드레스를 물리 어드레스로 변환하여 사용하며, 이에 따라 호스트 내의 논리적 영역과 스토리지 장치의 물리적 영역은 서로 관련된다. 이에 전자 장치의 성능 향상을 위해서는 상호 보완적으로 호스트 및 스토리지 장치를 제어할 수 있는 새로운 장치 또는 방법이 요구되는 실정이다.The storage device converts the logical address received from the host into a physical address, and thus, a logical area within the host and a physical area of the storage device are related to each other. Accordingly, in order to improve the performance of electronic devices, a new device or method capable of controlling a host and a storage device in a complementary manner is required.
본 발명의 실시 예는, 데이터의 특성별로 효율적인 관리가 가능한 스토리지 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a storage device capable of efficiently managing data by characteristics and an operation method thereof.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는, 복수의 메모리 다이들을 포함하는 메모리 장치; 및 상기 메모리 장치에 포함된 메모리 블록을 두 개 이상 포함하는 슈퍼 블록 단위로 상기 메모리 장치를 제어하는 메모리 컨트롤러;를 포함하고, 슈퍼 블록들 중 하나 이상은 서로 다른 메모리 다이들에 포함된 메모리 블록들 각각의 일부를 포함하는 스몰 멀티 다이 존(small multi-die zone)들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록이며, 상기 메모리 컨트롤러는, 외부 호스트로부터 수신한 가비지 컬렉션 수행 요청에 응답하여 희생 슈퍼 블록을 선정하고, 상기 가비지 컬렉션 수행 요청은, 상기 스몰 멀티 다이 존 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 포함할 수 있다.A storage device according to an embodiment of the present invention includes a memory device including a plurality of memory dies; and a memory controller controlling the memory device in units of super blocks including two or more memory blocks included in the memory device, wherein one or more of the super blocks are memory blocks included in different memory dies. A super block including a plurality of small multi-die zones including a part of each zone, wherein the memory controller selects a victim super block in response to a garbage collection request received from an external host; The garbage collection execution request may include information about valid pages included in the small multi-die zone.
본 발명의 실시 예에 따른 동작 방법은, 복수의 메모리 다이들을 포함하는 메모리 장치 및 상기 메모리 장치에 포함된 메모리 블록을 두 개 이상 포함하는 슈퍼 블록 단위로 상기 메모리 장치를 제어하는 메모리 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법으로, 외부 호스트로부터 가비지 컬렉션 수행 요청을 수신하는 단계; 및 슈퍼 블록들 중 상기 가비지 컬렉션 수행 요청에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 기초로 희생 슈퍼 블록을 선정하는 단계;를 포함하고, 상기 슈퍼 블록들 중 하나 이상은 서로 다른 메모리 다이들에 포함된 메모리 블록들 각각의 일부를 포함하는 스몰 멀티 다이 존(small multi-die zone)들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록일 수 있다.An operating method according to an embodiment of the present invention includes a memory device including a plurality of memory dies and a memory controller controlling the memory device in units of super blocks including two or more memory blocks included in the memory device. A method of operating a storage device, comprising: receiving a garbage collection request from an external host; and selecting a victim super block based on information on valid pages included in the garbage collection performance request from among the super blocks, wherein one or more of the super blocks are included in different memory dies. It may be a super block including a plurality of small multi-die zones including portions of each of the memory blocks.
본 기술은 데이터의 특성별로 효율적인 관리가 가능한 스토리지 장치 및 그 동작 방법을 제공한다.The present technology provides a storage device capable of efficiently managing each characteristic of data and an operation method thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 메모리 셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치의 슈퍼 블록 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치의 슈퍼 블록 관리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 파일 시스템에 의하여 할당되는 섹션의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 파일 시스템에 의한 제1 섹션 그룹의 새로운 섹션 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 파일 시스템에 의한 제2 섹션 그룹의 새로운 섹션 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 파일 시스템에 의한 제1 섹션 그룹의 리셋 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 파일 시스템에 의한 제2 섹션 그룹의 리셋 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치에서의 가비지 컬렉션을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 스토리지 장치에서 희생 슈퍼 블록을 선정하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 스토리지 장치에서 희생 슈퍼 블록에 대한 가비지 컬렉션을 수행 과정을 설명하는 순서도이다.
도 15는 도 1의 메모리 컨트롤러의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 메모리 카드 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 SSD(Solid State Drive) 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 사용자 시스템을 보여주는 블록도이다.1 is a diagram for explaining a storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the memory device of FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram for explaining the memory cell array of FIG. 2 .
4 is a diagram for explaining a super block allocation process of a storage device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining super block management of a storage device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining the structure of a section allocated by a file system.
7 is a diagram for explaining a process of allocating a new section of a first section group by a file system.
8 and 9 are diagrams for explaining a process of allocating a new section of a second section group by a file system.
10 is a diagram for explaining a reset process of a first section group by a file system.
11 is a diagram for explaining a reset process of a second section group by a file system.
12 is a diagram for explaining garbage collection in a storage device according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a process of selecting a victim super block in a storage device according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a process of performing garbage collection on a victim super block in a storage device according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating another embodiment of the memory controller of FIG. 1 .
16 is a block diagram illustrating a memory card system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
17 is a block diagram illustrating a solid state drive (SSD) system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
18 is a block diagram illustrating a user system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in the present specification or application are only exemplified for the purpose of explaining the embodiment according to the concept of the present invention, and the implementation according to the concept of the present invention Examples may be embodied in many forms and should not be construed as limited to the embodiments described in this specification or application.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 스토리지 장치(50)는 메모리 장치(100) 및 메모리 컨트롤러(200)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(50)는 휴대폰, 스마트폰, MP3 플레이어, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 게임기, TV, 테블릿 PC 또는 차량용 인포테인먼트(in-vehicle infotainment) 시스템 등과 같은 호스트(400)의 제어에 따라 데이터를 저장하는 장치일 수 있다. 또는 스토리지 장치(50)는 서버, 데이터 센터 등과 같이 한 곳에 고용량의 데이터를 저장하는 호스트(400)의 제어에 따라 데이터를 저장하는 장치일 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
스토리지 장치(50)는 호스트(400)와의 통신 방식인 호스트 인터페이스에 따라서 다양한 종류의 스토리지 장치들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들면, 스토리지 장치(50)는 SSD, MMC, eMMC, RS-MMC, micro-MMC 형태의 멀티 미디어 카드(multimedia card), SD, mini-SD, micro-SD 형태의 시큐어 디지털(secure digital) 카드, USB(universal serial bus) 저장 장치, UFS(universal flash storage) 장치, PCMCIA(personal computer memory card international association) 카드 형태의 저장 장치, PCI(peripheral component interconnection) 카드 형태의 저장 장치, PCI-E(PCI express) 카드 형태의 저장 장치, CF(compact flash) 카드, 스마트 미디어(smart media) 카드, 메모리 스틱(memory stick) 등과 같은 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The
스토리지 장치(50)는 다양한 종류의 패키지(package) 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들면, 스토리지 장치(50)는 POP(package on package), SIP(system in package), SOC(system on chip), MCP(multi-chip package), COB(chip on board), WFP(wafer-level fabricated package), WSP(wafer-level stack package) 등과 같은 다양한 종류의 패키지 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다.The
메모리 장치(100)는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리 장치(100)는 메모리 컨트롤러(200)의 제어에 응답하여 동작한다. 메모리 장치(100)는 데이터를 저장하는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이(미도시)를 포함할 수 있다. The
메모리 셀들은 각각 하나의 데이터 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC), 두 개의 데이터 비트들을 저장하는 멀티 레벨 셀(Multi Level Cell; MLC), 세 개의 데이터 비트들을 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC) 또는 네 개의 데이터 비트를 저장할 수 있는 쿼드 레벨 셀(Quad Level Cell; QLC)로 구성될 수 있다.The memory cells are single-level cells (SLC) each storing one data bit, multi-level cells (MLC) storing two data bits, and triple-level cells storing three data bits. (Triple Level Cell; TLC) or Quad Level Cell (QLC) capable of storing four data bits.
메모리 셀 어레이(미도시)는 복수의 메모리 블록들을 포함할 수 있다. 각 메모리 블록은 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 각 메모리 블록은 복수의 페이지들을 포함할 수 있다. 실시 예에서, 페이지는 메모리 장치(100)에 데이터를 저장하거나, 메모리 장치(100)에 저장된 데이터를 리드하는 단위일 수 있다. 메모리 블록은 데이터를 지우는 단위일 수 있다.A memory cell array (not shown) may include a plurality of memory blocks. Each memory block may include a plurality of memory cells. Each memory block may include a plurality of pages. In an embodiment, a page may be a unit for storing data in the
실시 예에서, 메모리 장치(100)는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), LPDDR4(Low Power Double Data Rate4) SDRAM, GDDR(Graphics Double Data Rate) SDRAM, LPDDR(Low Power DDR), RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory), 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 수직형 낸드 플래시 메모리(Vertical NAND flash memory), 노아 플래시 메모리(NOR flash memory), 저항성 램(resistive random access memory: RRAM), 상변화 메모리(phase-change RAM: PRAM), 자기저항 메모리(magnetoresistive random access memory: MRAM), 강유전체 메모리(ferroelectric random access memory: FRAM), 스핀주입 자화반전 메모리(spin transfer torque random access memory: STT-RAM) 등이 될 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 메모리 장치(100)가 낸드 플래시 메모리인 경우를 가정하여 설명한다.In an embodiment, the
메모리 장치(100)는 메모리 컨트롤러(200)로부터 커맨드 및 어드레스를 수신하고, 메모리 셀 어레이 중 어드레스에 의해 선택된 영역을 액세스하도록 구성된다. 메모리 장치(100)는 어드레스에 의해 선택된 영역에 대해 커맨드가 지시하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 메모리 장치(100)는 쓰기 동작 (프로그램 동작), 리드 동작 및 소거 동작을 수행할 수 있다. 프로그램 동작 시에, 메모리 장치(100)는 어드레스에 의해 선택된 영역에 데이터를 프로그램 할 것이다. 리드 동작 시에, 메모리 장치(100)는 어드레스에 의해 선택된 영역으로부터 데이터를 읽을 것이다. 소거 동작 시에, 메모리 장치(100)는 어드레스에 의해 선택된 영역에 저장된 데이터를 소거할 것이다.The
메모리 컨트롤러(200)는 스토리지 장치(50)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The
실시 예에서, 메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)로부터 데이터와 논리 어드레스(logical address, LA)를 입력 받을 수 있으며, 메모리 컨트롤러(200)는 논리 어드레스(LA)를 메모리 장치(100)에 포함된 데이터가 저장될 메모리 셀들의 주소를 나타내는 물리 어드레스(physical address, PA)로 변환할 수 있는 펌웨어(firmware; 미도시)를 포함할 수 있다. 또한 메모리 컨트롤러(200)는 논리 어드레스(LA)와 물리 어드레스(PA) 간의 맵핑(mapping) 관계를 구성하는 논리-물리 어드레스 맵핑 테이블(logical-physical address mapping table)을 버퍼 메모리에 저장할 수 있다.In an embodiment, the
메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)의 요청(request)에 따라 프로그램 동작, 리드 동작 또는 소거 동작 등을 수행하도록 메모리 장치(100)를 제어할 수 있다. 프로그램 동작 시, 메모리 컨트롤러(200)는 프로그램 커맨드, 물리 어드레스 및 데이터를 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 리드 동작 시, 메모리 컨트롤러(200)는 리드 커맨드 및 물리 어드레스를 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 소거 동작 시, 메모리 컨트롤러(200)는 소거 커맨드 및 물리 어드레스를 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 또는, 메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)의 요청에 따라 메모리 장치(100) 내의 존(zone)을 오픈 또는 클로즈할 수 있다. 존을 오픈한다는 것은 해당 존에 대응되는 논리 어드레스 그룹, 예를 들어 호스트가 데이터에 대하여 할당하는 섹션에 대응되는 논리 어드레스들에 대한 맵 테이블을 생성하는 것일 수 있다. 존을 클로즈한다는 것은 해당 존에 대해 오픈 요청을 다시 수신하기 전까지는 해당 존에 데이터를 저장하는 쓰기 요청이 없을 것임을 나타내는 것일 수 있다. 호스트(400)는 이와 같은 존을 오픈 또는 클로즈하라는 요청을 별도의 요청으로 제공할 수 있으며, 쓰기 요청 등과 같은 다른 요청과 함께 제공할 수도 있다.The
실시 예에서, 메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)로부터의 요청과 무관하게 자체적으로 커맨드, 어드레스 및 데이터를 생성하고, 메모리 장치(100)에 전송할 수 있다. 예를 들면, 메모리 컨트롤러(200)는 웨어 레벨링(wear leveling), 리드 리클레임(read reclaim), 가비지 컬렉션(garbage collection) 등을 수행하는데 수반되는 프로그램 동작, 리드 동작 및 소거 동작들을 수행하기 위한 커맨드, 어드레스 및 데이터를 메모리 장치(100)로 제공할 수 있다.In an embodiment, the
실시 예에서, 메모리 컨트롤러(200)는 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer)을 포함할 수 있다. 플래시 변환 계층은 호스트(400)로부터 수신된 요청에 대응하는 논리 어드레스(LA)를 물리 어드레스(PA)로 변환하여 메모리 장치(100)에 출력할 수 있다.In an embodiment, the
예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이, 플래시 변환 계층은 프로그램 요청에 대응하는 논리 어드레스(LA)를 물리 어드레스(PA)로 변환하거나, 리드 요청에 대응하는 논리 어드레스(LA)를 물리 어드레스(PA)로 변환하거나, 또는 소거 요청에 대응하는 논리 어드레스(LA)를 물리 어드레스(PA)로 변환할 수 있다. 플래시 변환 계층은 변환된 물리 어드레스(PA)를 메모리 장치(100)에 출력하고, 메모리 장치(100)는 물리 어드레스(PA)에 대응하는 페이지 또는 메모리 블록에 동작을 수행할 수 있다.For example, as described above, the flash translation layer converts a logical address (LA) corresponding to a program request into a physical address (PA), or converts a logical address (LA) corresponding to a read request into a physical address (PA). , or a logical address LA corresponding to an erase request may be converted into a physical address PA. The flash translation layer outputs the converted physical address PA to the
실시 예에서, 메모리 컨트롤러(200)는 파일 시스템(420)으로부터 논리 어드레스들을 수신하고, 수신된 논리 어드레스들을 연속적인 물리 어드레스들로 변환할 수 있다. 연속적인 물리 어드레스들이 메모리 장치(100)에 출력되면, 메모리 장치(100)는 연속적인 물리 어드레스들에 대응하는 연속적인 동작들을 수행할 수 있다. 이 때, 연속적인 물리 어드레스들은 할당되는 존(zone)의 유형에 따라 결정될 수 있다. 존의 유형에 대해서는 도 4 및 도 5 등에서 보다 상세히 설명한다.In an embodiment, the
실시 예에서, 스토리지 장치(50)는 버퍼 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)와 버퍼 메모리(미도시) 사이의 데이터 교환을 제어할 수 있다. 또는 메모리 컨트롤러(200)는 메모리 장치(100)의 제어를 위한 시스템 데이터를 일시적으로 버퍼 메모리에 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(200)는 호스트(400)로부터 입력된 데이터를 버퍼 메모리에 임시로 저장하고, 이후 버퍼 메모리에 임시 저장된 데이터를 메모리 장치(100)로 전송할 수 있다. In an embodiment, the
다양한 실시 예에서, 버퍼 메모리는 메모리 컨트롤러(200)의 동작 메모리, 캐시 메모리로 사용될 수 있다. 버퍼 메모리는 메모리 컨트롤러(200)가 실행하는 코드들 또는 커맨드들을 저장할 수 있다. 또는 버퍼 메모리는 메모리 컨트롤러(200)에 의해 처리되는 데이터를 저장할 수 있다. In various embodiments, the buffer memory may be used as an operation memory and a cache memory of the
실시 예에서, 버퍼 메모리는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR4 SDRAM, LPDDR4(Low Power Double Data Rate4) SDRAM, GDDR(Graphics Double Data Rate) SDRAM, LPDDR(Low Power DDR) 또는 RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory)과 같은 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)로 구현될 수 있다.In an embodiment, the buffer memory is DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR4 SDRAM, LPDDR4 (Low Power Double Data Rate 4) SDRAM, GDDR (Graphics Double Data Rate) SDRAM, LPDDR (Low Power DDR) or RDRAM It may be implemented as dynamic random access memory (DRAM) or static random access memory (SRAM) such as (Rambus Dynamic Random Access Memory).
다양한 실시 예에서, 버퍼 메모리는 스토리지 장치(50)의 외부에서 연결될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(50) 외부에 연결된 휘발성 메모리 장치들이 버퍼 메모리의 역할을 수행할 수 있을 것이다.In various embodiments, the buffer memory may be connected externally to the
실시 예에서, 메모리 컨트롤러(200)가 적어도 둘 이상의 메모리 장치(100)들을 제어할 수 있다. 이 경우, 메모리 컨트롤러(200)는 동작 성능의 향상을 위해 메모리 장치(100)들을 인터리빙 방식에 따라 제어할 수 있다. 인터리빙 방식은 적어도 둘 이상의 메모리 장치(100)들에 대한 동작이 중첩되도록 제어하는 방식일 수 있다. 또는 인터리빙 방식은 하나의 메모리 장치(100) 내에서 구분되는 복수의 그룹들에 대한 동작이 중첩되도록 제어하는 방식일 수 있다. 이 때 그룹은 하나 이상의 메모리 다이(memory die) 단위 또는 하나 이상의 메모리 플레인(plane) 단위일 수 있다.In an embodiment, the
호스트(400)는 USB (Universal Serial Bus), SATA (Serial AT Attachment), SAS (Serial Attached SCSI), HSIC (High Speed Interchip), SCSI (Small Computer System Interface), PCI (Peripheral Component Interconnection), PCIe (PCI express), NVMe (NonVolatile Memory express), UFS (Universal Flash Storage), SD (Secure Digital), MMC (MultiMedia Card), eMMC (embedded MMC), DIMM (Dual In-line Memory Module), RDIMM (Registered DIMM), LRDIMM (Load Reduced DIMM) 등과 같은 다양한 통신 방식들 중 적어도 하나를 이용하여 스토리지 장치(50)와 통신할 수 있다.The
실시 예에서, 호스트(400)는 어플리케이션(410)을 포함할 수 있다. 어플리케이션(410)은 응용프로그램(application program)이라고도 하며, 운영 체제(operation system, OS) 상에서 실행되는 소프트웨어일 수 있다. 어플리케이션(410)은 사용자 입력에 응답하여 데이터를 가공할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션(410)은 사용자의 입력에 응답하여 데이터를 처리하고, 처리된 데이터를 스토리지 장치(50)의 메모리 장치(100)에 저장하기 위한 요청을 파일 시스템(420)으로 전달할 수 있다.In an embodiment, the
파일 시스템(420)은 애플리케이션으로부터 전달된 요청에 응답하여, 데이터가 저장될 논리 어드레스(logical address, LA)를 할당할 수 있다. 실시 예에서, 파일 시스템(420)은 로그 구조 파일 시스템(Log structure File System, LFS)일 수 있다. 로그 구조 파일 시스템(LFS)은 입력되는 데이터의 속성을 고려하여 로그를 생성할 수 있으며, 로그를 기초로 데이터에 대응되는 섹션을 할당할 수 있다. 이 때 섹션은 논리 어드레스들의 집합일 수 있다. 따라서, 섹션이 할당된다는 것은 해당 데이터에 대응되는 논리 어드레스들이 할당된다는 것을 의미할 수 있다. 섹션이 할당된 데이터는 섹션에 대응되는 메모리 장치(100)의 저장 영역에 순차적으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 로그 구조 파일 시스템(LFS)은 플래시 친화적 파일 시스템(flash friendly file system, F2FS)일 수 있다. 플래시 친화적 파일 시스템(F2FS)은 SSD(Solid State Drive)의 특성을 고려하여 설계된 로그 기반 파일 시스템으로, 멀티 헤드(Multi-Head) 로그를 사용하여 SSD 내부의 병렬성을 높일 수 있다. 서로 다른 로그가 생성된 데이터는 서로 다른 섹션이 할당될 수 있다. 로그 구조 파일 시스템(LFS)은 데이터의 오버라이트(overwrite)는 할 수 없다. 로그 구조 파일 시스템(LFS)은 데이터를 수정할 때에는 수정할 데이터에 대응되는 논리 어드레스를 새로 할당하고, 이에 대응되는 물리적 영역에 데이터를 라이트할 수 있다.The
어플리케이션(410)에 의하여 쓰기 요청된 데이터는 호스트 내의 호스트 메모리(미도시)에 저장될 수 있으며, 디바이스 인터페이스(미도시)에 의해 어플리케이션으로부터의 요청에 따라 스토리지 장치(50)로 플러쉬(flush)될 수 있다. 호스트 메모리는 DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GRAM 등과 같은 휘발성 메모리 또는 FRAM, ReRAM, STT-MRAM, PRAM 등과 같은 불휘발성 메모리들을 포함할 수 있다.Data requested to be written by the
도 2는 도 1의 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining the memory device of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(110), 전압 생성부(120), 어드레스 디코더(130), 입출력 회로(140) 및 제어 로직(150)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
메모리 셀 어레이(110)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKi)을 포함한다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKi)은 행 라인들(RL)을 통해 어드레스 디코더(130)에 연결된다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKi)은 열 라인들(CL)을 통해 입출력 회로(140)에 연결될 수 있다. 실시 예에서, 행 라인들(RL)은 워드라인들, 소스 선택 라인들, 드레인 선택 라인들을 포함할 수 있다. 실시 예에서, 열 라인들(CL)은 비트라인들을 포함할 수 있다. The
실시 예에서, 메모리 셀 어레이(110)는 하나 이상의 메모리 다이(Memory Die)를 포함할 수 있으며, 각각의 메모리 다이는 하나 이상의 메모리 블록을 포함하는 하나 이상의 플레인(Plane)을 포함할 수 있다. In an embodiment, the
또한, 메모리 셀 어레이(110)에 포함된 다수의 메모리 블록(BLK)은, 둘 이상의 슈퍼 블록(SB: Super Block)으로 그룹화 될 수 있다. 슈퍼 블록(SB)은 제어 로직(150)이 메모리 셀 어레이(110)에 포함된 다수의 메모리 블록(BLK)을 관리하는 단위일 수 있다. 하나의 슈퍼 블록(SB)은, 읽기 동작 및/또는 쓰기 동작 등이 동시에 또는 동일 시간대에 이루어지거나 읽기 동작 및/또는 쓰기 동작 등이 연계되거나 관련되어 이루어지는 메모리 블록(BLK)들의 집합이거나, 하나의 커맨드에 대하여 읽기 동작 및/또는 쓰기 동작 등이 이루어지는 메모리 블록(BLK)들의 집합이거나, 메모리 셀 어레이(110)에서 읽기 동작 및/또는 쓰기 동작 등이 연계되어 이루어지거나 동시에 이루어지는 메모리 블록(BLK)들의 집합일 수 있다. 뿐만 아니라, 여러 메모리 블록(BLK)들 중에서 관리 또는 동작 관점에서 서로 구별되는 메모리 블록(BLK)들의 그룹을 슈퍼 블록(SB)이라고 할 수 있다. 둘 이상의 슈퍼 블록(SB) 각각의 크기는 모두 동일할 수도 있다. 즉, 둘 이상의 슈퍼 블록(SB) 각각에 포함되는 메모리 블록(BLK)들의 개수는 모두 동일할 수도 있다. 또는, 둘 이상의 슈퍼 블록(SB) 중 적어도 하나는 나머지와 크기가 다를 수도 있다. 즉, 다수의 슈퍼 블록(SB) 중 적어도 하나의 슈퍼 블록(SB)에 포함되는 메모리 블록(BLK)들의 개수는 나머지 슈퍼 블록(SB)에 포함되는 메모리 블록(BLK)들의 개수와 다를 수도 있다. 또한, 둘 이상의 슈퍼 블록(SB) 각각에 포함되는 둘 이상의 메모리 블록(BLK)은 모두 동일한 하나의 메모리 다이에 위치할 수 있다. 이와 다르게, 둘 이상의 슈퍼 블록(SB) 각각에 포함되는 둘 이상의 메모리 블록(BLK)은 서로 다른 2개 이상의 메모리 다이(Die)들에 위치할 수도 있다.Also, the plurality of memory blocks BLK included in the
복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKi) 각각은 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 실시 예에서, 복수의 메모리 셀들은 불휘발성 메모리 셀들일 수 있다. 복수의 메모리 셀들 중 동일 워드라인에 연결된 메모리 셀들은 하나의 물리 페이지로 정의될 수 있다. 즉 메모리 셀 어레이(110)는 복수의 물리 페이지들을 포함할 수 있다. 메모리 장치(100)의 메모리 셀들은 각각 하나의 데이터 비트를 저장하는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC), 두 개의 데이터 비트들을 저장하는 멀티 레벨 셀(Multi Level Cell; MLC), 세 개의 데이터 비트들을 저장하는 트리플 레벨 셀(Triple Level Cell; TLC) 또는 네 개의 데이터 비트를 저장할 수 있는 쿼드 레벨 셀(Quad Level Cell; QLC)로 구성될 수 있다.Each of the plurality of memory blocks BLK1 to BLKi includes a plurality of memory cells. In an embodiment, the plurality of memory cells may be nonvolatile memory cells. Among the plurality of memory cells, memory cells connected to the same word line may be defined as one physical page. That is, the
실시 예에서, 전압 생성부(120), 어드레스 디코더(130) 및 입출력 회로(140)는 주변 회로(peripheral circuit)로 통칭될 수 있다. 주변 회로는 제어 로직(150)의 제어에 따라 메모리 셀 어레이(110)를 구동할 수 있다. 주변 회로는 프로그램 동작, 리드 동작 및 소거 동작을 수행하도록 메모리 셀 어레이(110)를 구동할 수 있다.In an embodiment, the
전압 생성부(120)는 메모리 장치(100)에 공급되는 외부 전원 전압을 이용하여 복수의 동작 전압들을 발생하도록 구성된다. 전압 생성부(120)는 제어 로직(150)의 제어에 응답하여 동작한다.The
실시 예로서, 전압 생성부(120)는 외부 전원 전압을 레귤레이팅하여 내부 전원 전압을 생성할 수 있다. 전압 생성부(120)에서 생성된 내부 전원 전압은 메모리 장치(100)의 동작 전압으로서 사용된다.As an example embodiment, the
실시 예로서, 전압 생성부(120)는 외부 전원 전압 또는 내부 전원 전압을 이용하여 복수의 동작 전압들을 생성할 수 있다. 전압 생성부(120)는 메모리 장치(100)에서 요구되는 다양한 전압들을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압 생성부(120)는 복수의 소거 전압들, 복수의 프로그램 전압들, 복수의 패스 전압들, 복수의 선택 읽기 전압들, 복수의 비선택 읽기 전압들을 생성할 수 있다.As an embodiment, the
전압 생성부(120)는 다양한 전압 레벨들을 갖는 복수의 동작 전압들을 생성하기 위해서, 내부 전원 전압을 수신하는 복수의 펌핑 커패시터들을 포함하고, 제어 로직(150)의 제어에 응답하여 복수의 펌핑 커패시터들을 선택적으로 활성화하여 복수의 동작 전압들을 생성할 것이다.The
생성된 복수의 동작 전압들은 어드레스 디코더(130)에 의해 메모리 셀 어레이(110)에 공급될 수 있다.The generated operating voltages may be supplied to the
어드레스 디코더(130)는 행 라인들(RL)을 통해 메모리 셀 어레이(110)에 연결된다. 어드레스 디코더(130)는 제어 로직(150)의 제어에 응답하여 동작하도록 구성된다. 어드레스 디코더(130)는 제어 로직(150)으로부터 어드레스(ADDR)를 수신할 수 있다. 어드레스 디코더(130)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 블록 어드레스를 디코딩할 수 있다. 어드레스 디코더(130)는 디코딩된 블록 어드레스에 따라 메모리 블록들(BLK1~BLKi) 중 적어도 하나의 메모리 블록을 선택한다. 어드레스 디코더(130)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 로우 어드레스를 디코딩할 수 있다. 어드레스 디코더(130)는 디코딩된 로우 어드레스에 따라 선택된 메모리 블록의 워드라인들 중 적어도 하나의 워드라인을 선택할 수 있다. 실시 예에서, 어드레스 디코더(130)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 컬럼 어드레스를 디코딩할 수 있다. 어드레스 디코더(130)는 디코딩된 컬럼 어드레스에 따라 입출력 회로(140)와 메모리 셀 어레이(110)를 연결할 수 있다.The
예시적으로, 어드레스 디코더(130)는 로우 디코더, 컬럼 디코더, 어드레스 버퍼 등과 같은 구성 요소들을 포함할 수 있다.Illustratively, the
입출력 회로(140)는 복수의 페이지 버퍼들을 포함할 수 있다. 복수의 페이지 버퍼들은 비트 라인들을 통해 메모리 셀 어레이(110)에 연결될 수 있다. 프로그램 동작 시, 복수의 페이지 버퍼들에 저장된 데이터에 따라 선택된 메모리 셀들에 데이터가 저장될 수 있다.The input/output circuit 140 may include a plurality of page buffers. A plurality of page buffers may be connected to the
리드 동작 시, 선택된 메모리 셀들에 저장된 데이터가 비트라인들을 통해서 센싱되고, 센싱된 데이터는 페이지 버퍼들에 저장될 수 있다.During a read operation, data stored in selected memory cells may be sensed through bit lines, and the sensed data may be stored in page buffers.
제어 로직(150)은 어드레스 디코더(130), 전압 생성부(120) 및 입출력 회로(140)를 제어할 수 있다. 제어 로직(150)은 외부 장치로부터 전달되는 커맨드(CMD)에 응답하여 동작할 수 있다. 제어 로직(150)은 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADDR)에 응답하여 제어 신호들을 생성하여 주변 회로들을 제어할 수 있다.The
도 3은 도 2의 메모리 셀 어레이를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the memory cell array of FIG. 2 .
도 3을 참조하면, 메모리 셀 어레이(110)는 하나 이상의 메모리 다이(Memory Die)를 포함할 수 있으며, 각각의 메모리 다이는 하나 이상의 메모리 블록을 포함하는 하나 이상의 플레인(Plane)을 포함할 수 있다. 도 3에서는 메모리 셀 어레이(110)가 4개의 메모리 다이(DIE#0, DIE#1, DIE#2, DIE#3)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 메모리 다이의 수가 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 메모리 다이들은 복수의 채널을 통해 메모리 컨트롤러와 송수신할 수 있는데, 각각의 채널은 하나 이상의 메모리 다이들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 채널이 하나의 메모리 다이와 연결된다면, 하나의 메모리 다이는 한 번에 하나의 커맨드를 수신할 수 있으며, 하나의 메모리 다이에 포함된 플레인들은 메모리 다이가 수신한 커맨드를 병렬로 처리할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치의 슈퍼 블록 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a super block allocation process of a storage device according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 4를 참조하면, 호스트(400)의 파일 시스템(420)은 어플리케이션(410)으로부터 쓰기를 요청 받은 데이터에 대해 데이터의 속성을 기초로 로그를 생성하고, 이를 기초로 데이터를 분류하여 데이터에 대해 할당할 섹션이 포함되는 섹션 그룹을 결정한다. 다양한 기준에 따라, 데이터는 제1 섹션 그룹(421a)의 제1 섹션(422a)이 할당되는 제1 유형 데이터 및 제2 섹션 그룹(421b)의 제2 섹션(422b)이 할당되는 제2 유형 데이터로 구분할 수 있다. 파일 시스템에 의하여 제1 섹션 그룹(421a) 내 제1 섹션(422a)이 할당된 데이터는 메모리 컨트롤러(200)의 제어에 따라 메모리 장치(100)의 제1 슈퍼 블록(111a) 내 스몰 싱글 다이 존(small single-die zone, 112a)에 저장되며, 제2 섹션 그룹(421b) 내 제2 섹션(422b)이 할당된 데이터는 메모리 장치(100)의 제2 슈퍼 블록(111b) 내 스몰 멀티 다이 존(small multi-die zone, 112b)에 저장될 수 있다. 제1 섹션 그룹(421a)은 제1 슈퍼 블록(111a)에 대응되며, 이에 따라 제1 섹션(422a)은 스몰 싱글 다이 존(112a)에 대응된다. 섹션 그룹 내 섹션 순서와 무관하게 새로운 섹션이 할당될 수 있는 제1 섹션(422a)의 특성은 하나의 메모리 다이 별로 관리되는 스몰 싱글 다이 존(112a)의 특성에 부합하고, 제1 섹션(422a) 및 스몰 싱글 다이 존(112a) 모두 하나의 섹션 또는 존 단위로 리셋 또는 소거 동작이 가능하다는 특성이 일치한다. 또한, 섹션 그룹 내 섹션 순서에 따라 새로운 섹션을 할당하는 제2 섹션(422b)의 특성은 다수의 메모리 다이들에 걸쳐 형성되는 스몰 멀티 다이 존(112b)의 특성에 부합하고, 제2 섹션(422b) 및 스몰 멀티 다이 존(112b) 모두 하나의 섹션 또는 존 단위로는 리셋 또는 소거 동작이 불가능하며, 각각이 속하는 제2 섹션 그룹(421b) 및 제2 슈퍼 블록(111b)이 모두 리셋 또는 소거가 가능한 상태가 된 후에, 섹션 그룹 및 슈퍼 블록 단위로 리셋 또는 소거 동작을 수행한다는 특성이 일치한다. 제1 섹션(422a) 및 제2 섹션(422b)의 할당 및 리셋은 도 6 내지 도 11에서, 스몰 싱글 다이 존(112a) 및 스몰 멀티 다이 존(112b)의 형태는 도 5에서 보다 상세히 설명한다.1 and 4 , the
제1 섹션 그룹(421a) 내의 제1 섹션(422a)들은 섹션 순서와 무관하게 할당되며, 호스트(400)로부터의 섹션이 할당된 데이터가 저장될 존 할당 요청에 응답하여 메모리 컨트롤러(200)는 하나의 메모리 다이 내의 영역으로 형성된 스몰 싱글 다이 존(112a)을 할당할 수 있다. 제2 섹션 그룹(422b) 내의 제2 섹션(422b)들은 섹션 순서에 따라 할당되며, 호스트(400)로부터의 섹션이 할당된 데이터가 저장될 존 할당 요청에 응답하여 메모리 컨트롤러(200)는 복수의 메모리 다이들 내의 메모리 블록들의 일부를 포함하는 영역으로 형성된 스몰 멀티 다이 존(112b)을 할당할 수 있다. 호스트(400)의 존 할당 요청에 대해, 메모리 컨트롤러(200)가 현재 사용 중인 슈퍼 블록 내에 추가로 할당 가능한 존이 없다는 정보를 회신하는 경우, 파일 시스템(420)은 새로운 섹션 그룹을 할당 후, 새로운 섹션 그룹 내 섹션을 할당할 수 있고, 이에 응답하여, 메모리 컨트롤러(200)는 새로운 슈퍼 블록 및 이에 포함되는 새로운 존을 할당 후, 새로운 섹션이 할당된 데이터를 저장할 수 있다. 또는, 파일 시스템(420)은 메모리 컨트롤러(200)로부터 슈퍼 블록 및 존에 대한 정보를 회신받지 않고, 자체적으로 새로운 섹션 그룹 및 이에 포함되는 섹션을 할당할 수도 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치의 슈퍼 블록 관리를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining super block management of a storage device according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 메모리 셀 어레이(110)는 복수 개의 메모리 다이들을 포함할 수 있으며, 예를 들어 4개의 메모리 다이들(DIE#0~DIE#3)을 포함할 수 있다. 또한, 각 메모리 다이는 각각 복수 개의 메모리 블록들을 포함하는 복수 개의 플레인들을 포함할 수 있으며, 예를 들어 4개의 플레인들(PLANE#0~PLANE#3)을 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(200)는 메모리 장치(100)의 메모리 셀 어레이(110)를 복수 개의 슈퍼 블록들로 분할하여 제어할 수 있다. 슈퍼 블록들은 메모리 셀 어레이(110)에 포함된 메모리 블록을 두 개 이상 포함할 수 있다. 슈퍼 블록들은 복수 개의 존(zone)들을 포함할 수 있다. 슈퍼 블록은 복수 개의 메모리 다이들에 걸쳐 형성될 수 있으며, 도 5에서와 같이, 슈퍼 블록은 모든 메모리 다이들에 걸쳐 형성될 수 있다. 슈퍼 블록은 포함되는 존의 형태에 따라 제1 슈퍼 블록(111a) 및 제2 슈퍼 블록(111b)으로 분류될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치에서 메모리 컨트롤러(200)가 메모리 장치(100)를 제어하는 단위인 슈퍼 블록은 스몰 멀티 다이 존(112b)들을 포함하는 제2 슈퍼 블록(111b)들로만 이루어지거나, 스몰 멀티 다이 존(112b)들을 포함하는 제2 슈퍼 블록(111b)들 및 스몰 싱글 다이 존(112a)들을 포함하는 제1 슈퍼 블록(111a)들 모두를 포함할 수도 있다.1, 4, and 5 , the
제1 슈퍼 블록(111a)에 포함되는 스몰 싱글 다이 존(112a)의 경우, 하나의 메모리 다이 내의 하나 이상의 블록들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 메모리 다이 별로 플레인 0 내지 플레인 3에 포함된 메모리 블록 1개씩을 포함한 구역을 하나의 존으로 지정할 수 있으며, 이에 따라 제1 슈퍼 블록(111a)은 각 메모리 다이 별로 하나씩 형성된 4개의 스몰 싱글 다이 존(112a)을 포함할 수 있다.The small
제2 슈퍼 블록(111b)에 포함되는 스몰 멀티 다이 존(112b)은, 서로 다른 메모리 다이들에 포함된 블록들 각각의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 스몰 멀티 다이 존(112b)은 4개의 메모리 다이들(DIE#0~DIE#3) 전체에 걸쳐 형성되되, 각 플레인에 포함된 메모리 블록들 각각의 일부만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, 각 플레인에 포함된 각 메모리 블록들의 페이지들 중 1/4씩만을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 슈퍼 블록(111b)은 전체 메모리 다이들에 걸쳐 형성되되, 각각의 메모리 블록들의 일부 페이지만을 포함하도록 형성되는 4개의 스몰 멀티 다이 존(112b)을 포함할 수 있다.The
일 실시 예에서, 제1 슈퍼 블록(111a) 및 제2 슈퍼 블록(111b)의 크기는 동일할 수 있다. 즉, 제1 슈퍼 블록(111a) 및 제2 슈퍼 블록(111b)은 동일한 개수의 메모리 블록을 포함할 수 있다. 또한 스몰 싱글 다이 존(112a) 및 스몰 멀티 다이 존(112b)의 크기는 동일할 수 있다. 즉, 스몰 싱글 다이 존(112a) 및 스몰 멀티 다이 존(112b)에 포함된 페이지의 수는 동일할 수 있다. 스몰 싱글 다이 존(112a)은 하나의 메모리 다이 내에 형성되는 반면, 스몰 멀티 다이 존(112b)은 복수의 메모리 다이들에 걸쳐 형성될 수 있다. 이에 스몰 멀티 다이 존(112b)의 경우, 다이 인터리빙 방식으로 동작이 가능하며, 특히 도 5에서와 같이 스몰 멀티 다이 존(112b)이 전체 메모리 다이들에 걸쳐 형성되는 경우, 풀 다이(full-die) 인터리빙 방식으로 동작이 가능하다. 다만, 서로 다른 스몰 멀티 다이 존(112b)들을 동시에 할당하고 프로그램할 수는 없다. 또한, 스몰 멀티 다이 존이 메모리 블록들 각각의 일부만을 포함하기에, 특정 존을 소거하고자 할 때 즉시 소거할 수는 없으며, 해당 존이 일부 포함하고 있는 메모리 블록들 각각의 전체 페이지가 소거가 가능할 때, 즉 해당 존이 포함된 슈퍼 블록의 전체 존의 소거가 가능할 때, 해당 존이 소거될 수 있다. 따라서, 스몰 멀티 다이 존의 경우, 메모리 다이 단위의 인터리빙 방식으로 동작이 가능하다는 이점이 있으나, 프로그램 및 소거 시의 제한을 고려할 때, 인풋/아웃풋 빈도가 높은 데이터를 저장하기에는 부적합할 수 있다. 이에, 제1 슈퍼 블록 및 제2 슈퍼 블록을 모두 사용하는 경우에는, 제1 슈퍼 블록 내의 스몰 싱글 다이 존에는 비교적 용량이 작거나 인풋/아웃풋 빈도가 높은 데이터를 저장하고, 제2 슈퍼 블록 내의 스몰 멀티 다이 존에는 비교적 용량이 크거나, 인풋/아웃풋 빈도가 낮은 데이터를 저장함으로써, 스토리지 장치의 성능 향상을 기대할 수 있다.In an embodiment, the first
스몰 싱글 다이 존 또는 스몰 멀티 다이 존과 같이 슈퍼 블록 내에 포함되는 물리 구역들을 의미하는 존은 풀(full) 상태, 빈(empty) 상태, 활성(active) 상태로 구분될 수 있다. 풀 상태는, 존 내의 모든 영역에 데이터가 저장되어 존 내에 비어 있는 영역이 존재하지 않는 상태를 의미할 수 있다. 빈 상태의 경우, 존 내의 영역에 저장된 데이터가 없이 존이 비어 있는 상태를 의미할 수 있다. 활성 상태의 경우, 존 내의 일부 영역에만 데이터가 저장되어 있는 상태를 의미할 수 있으며, 열린(open) 상태 또는 닫힌(close) 상태일 수 있다. 열린 상태는 존 내의 일부 영역에만 데이터가 저장된 존 중에서 현재 데이터가 프로그램 중인 존을 의미하며, 닫힌 상태는 존 내의 일부 영역에만 데이터가 저장된 존 중에서 현재 데이터가 프로그램 중이지는 않은 존을 의미할 수 있다.Zones representing physical zones included in a super block, such as a small single-die zone or a small multi-die zone, may be classified into a full state, an empty state, and an active state. The full state may refer to a state in which data is stored in all areas in a zone and no empty areas in the zone exist. An empty state may mean a state in which a zone is empty without data stored in an area within the zone. In the case of an active state, it may mean a state in which data is stored only in a part of the zone, and may be in an open state or a closed state. The open state may mean a zone in which data is currently being programmed among zones in which data is stored only in some areas within the zone, and a closed state may mean a zone in which data is not currently being programmed among zones in which data is stored in only some areas in the zone.
또한, 스몰 멀티 다이 존의 경우, 리셋 준비 중(ready to reset) 상태를 더 가질 수 있다. 존에 대한 리셋 동작이란 존을 소거하여 빈 상태의 존을 만들기 위한 동작을 의미할 수 있다. 소거는 메모리 블록 단위로 수행될 수 있는데, 도 5에서와 같이 스몰 멀티 다이 존(112b)의 경우 복수의 메모리 블록들 각각의 일부만을 포함하게 된다. 반면, 스몰 싱글 다이 존(112a)의 경우, 하나 이상의 메모리 블록들 전체를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 스몰 싱글 다이 존(112a)을 리셋하고자 하는 경우, 해당 존을 바로 소거할 수 있다. 반면, 특정 스몰 멀티 다이 존(112b)을 리셋하고자 하는 경우, 해당 존이 일부 포함하고 있는 메모리 블록들 각각의 전체 페이지가 소거가 가능할 때, 즉 해당 존이 포함된 슈퍼 블록의 전체 존의 소거가 가능할 때, 해당 존이 소거될 수 있다. 따라서, 스몰 멀티 다이 존(112b)에 대하여 리셋 동작을 수행할 경우, 해당 존은 바로 소거되지 않고, 리셋 준비 중(ready to reset) 상태로 전환되며, 스몰 멀티 다이 존(112b)이 포함된 제2 슈퍼 블록(111b) 내의 모든 스몰 멀티 다이 존(112b)들이 리셋 준비 중 상태로 전환되면, 해당 슈퍼 블록 내의 모든 스몰 멀티 다이 존(112b)들이 한꺼번에 소거되어, 빈(empty) 상태로 전환될 수 있다.In addition, in the case of a small multi-die zone, it may further have a ready to reset state. A reset operation for a zone may refer to an operation for creating an empty zone by erasing the zone. Erasing may be performed in units of memory blocks. As shown in FIG. 5 , the
도 6은 파일 시스템에 의하여 할당되는 섹션의 구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the structure of a section allocated by a file system.
도 6을 참조하면, 섹션은 복수의 논리 어드레스를 포함할 수 있다. 하나의 섹션 내에 포함되는 논리 어드레스들은 연속적인 어드레스들이거나 연속하지 않은 어드레스들일 수 있다. 데이터에 대해 섹션이 할당된다는 것은 섹션 내의 논리 어드레스가 할당된다는 의미일 수 있다. 섹션별 포함하는 어드레스들에 대한 정보가 호스트 내의 메모리 또는 스토리지 장치 내의 메모리에 포함될 수 있다. 쓰기 요청된 데이터의 크기에 따라 논리 어드레스가 순차적으로 할당될 수 있다. 예를 들어, 특정 크기의 데이터 D1 및 D2에 대한 쓰기 요청이 있으며, 데이터 D1 및 D2에 대해 모두 도 5의 섹션이 할당된 경우, D1에 대해서 LA1 내지 LA3의 논리 어드레스가 할당될 수 있고, D2에 대해서 LA4 및 LA5의 논리 어드레스가 할당될 수 있다.Referring to FIG. 6 , a section may include a plurality of logical addresses. Logical addresses included in one section may be contiguous addresses or non-contiguous addresses. Allocating a section to data may mean allocating a logical address within the section. Information on addresses included in each section may be included in a memory in a host or a memory in a storage device. Logical addresses may be sequentially allocated according to the size of write-requested data. For example, if there is a write request for data D1 and D2 of a specific size, and the section of FIG. 5 is allocated to both data D1 and D2, logical addresses LA1 to LA3 may be allocated for D1, and D2 Logical addresses of LA4 and LA5 may be allocated for .
도 7은 파일 시스템에 의한 제1 섹션 그룹의 새로운 섹션 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a process of allocating a new section of a first section group by a file system.
도 7을 참조하면, 섹션 그룹 내 섹션 순서와 무관하게 새로운 섹션이 할당될 수 있는 섹션 그룹을 제1 섹션 그룹(421a)으로 정의할 수 있다. 이 때, 섹션 그룹 내 섹션들에 포함된 논리 어드레스는 서로 연속할 수 있으며, 섹션 그룹 내 섹션의 번호가 증가할수록 논리 어드레스가 증가할 수 있다. 따라서, 섹션 순서란 섹션 그룹 내의 섹션 번호 순서를 의미할 수 있으며, 이는 논리 어드레스가 증가하는 방향으로의 순서를 의미할 수 있다. 또는 섹션 그룹 내 섹션들에 포함된 논리 어드레스는 서로 연속하지 않을 수 있다. 이 경우, 별도의 메모리에 저장된 섹션 및 섹션 그룹별 포함된 논리 어드레스들에 대한 정보를 기초로 섹션 순서가 결정될 수 있다. 제1 섹션 그룹(421a)의 경우, 섹션 순서와 무관하게 섹션이 할당되어 논리 어드레스가 부여될 수 있기에, 제3 섹션(Section#3)이 먼저 할당되어 제3 섹션 내 모든 논리 어드레스가 부여됨으로써, 풀 섹션(Full Section)이 된 후, 제1 섹션(Section#1)이 할당되어 새로운 데이터에 대한 논리 어드레스가 부여될 수 있다. 오픈 섹션(Open Section)인 제1 섹션의 모든 논리 어드레스가 데이터에 부여되어 제1 섹션이 풀 섹션이 되면, 파일 시스템(420)은 비어있는 섹션(Empty Section)인 제0 섹션(Section#0) 또는 제2 섹션(Section#2) 중 어느 하나를 새로운 섹션으로 할당하고 이에 포함된 논리 어드레스를 데이터에 부여할 수 있다.Referring to FIG. 7 , a section group to which a new section can be allocated may be defined as a
도 8 및 도 9는 파일 시스템에 의한 제2 섹션 그룹의 새로운 섹션 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.8 and 9 are diagrams for explaining a process of allocating a new section of a second section group by a file system.
도 8 및 도 9를 참조하면, 섹션 그룹 내 섹션 순서에 따라 새로운 섹션이 할당될 수 있는 섹션 그룹을 제2 섹션 그룹(421b)으로 정의할 수 있다. 도 8에서와 같이, 제2 섹션 그룹에서는 제0 섹션(Section#0)이 제일 먼저 오픈되어 이에 포함된 논리 어드레스를 데이터에 부여하며, 제0 섹션이 풀 섹션이 되는 경우에는, 다음 순서의 섹션인 제1 섹션(Section#1)이 새로운 섹션으로 할당되어 데이터가 저장될 수 있다. 만약 도 9와 같이 제2 섹션 그룹(421b) 내 모든 섹션이 풀 섹션인 경우, 파일 시스템(420)은 새로운 제2 섹션 그룹(421b)을 할당한 후, 새로운 제2 섹션 그룹 내 첫 번째 섹션인 제0 섹션(Section#0)을 새로운 섹션으로 할당하고 이에 포함된 논리 어드레스를 데이터에 부여할 수 있다. 이 때 제2 섹션(421b)의 경우, 섹션 그룹 내 섹션 순서에 따라 섹션이 할당되는 바, 마지막 섹션인 제3 섹션(Section#3)이 풀 섹션인 경우 그보다 앞선 섹션 중에는 비어있는 섹션(Empty Section)이 존재할 수 없다. 따라서 제2 섹션 그룹(421b)의 경우, 섹션 그룹 내 비어있는 섹션을 찾을 필요는 없으며, 제2 섹션 그룹(421b) 내 다음 순서의 섹션이 존재하지 않는다면, 파일 시스템(420)은 새로운 제2 섹션 그룹(421b)을 할당하게 된다.Referring to FIGS. 8 and 9 , a section group to which new sections can be allocated according to the order of sections within the section group may be defined as a
도 10은 파일 시스템에 의한 제1 섹션 그룹의 리셋 과정을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a reset process of a first section group by a file system.
도 10을 참조하면, 제1 섹션 그룹(421a)에서, 1) 제0 섹션(Section#0)을 리셋하는 경우, 2) 제0 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터를 모두 폐기(discard)함으로써, 제0 섹션은 비어있는(empty) 섹션이 되어 리셋 동작이 완료된다. 또한, 3) 제1 섹션(Section#1)을 리셋하는 경우, 4) 제1 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터를 모두 폐기(discard)함으로써, 제1 섹션은 비어있는(empty) 섹션이 되어 리셋 동작이 완료된다. 또한, 5) 제2 섹션(Section#2)을 리셋하는 경우, 6) 제2 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터를 모두 폐기(discard)함으로써, 제2 섹션은 비어있는(empty) 섹션이 되어 리셋 동작이 완료된다. 즉, 제1 섹션 그룹(421a)에 포함된 하나의 섹션에 대해 리셋 동작을 수행하는 경우, 이에 응답하여 해당 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들은 폐기(discard)되어 해당 섹션은 바로 비어있는(empty) 섹션이 될 수 있으며, 이에 따라 리셋 동작이 완료될 수 있다. 이 때, 섹션에 대한 리셋 동작에서 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들을 폐기한다는 것은 논리 어드레스와 데이터 간의 맵핑 관계를 해제한다는 것을 의미할 수 있다. 리셋 동작은 특정 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들이 모두 무효(invalid)인 경우 수행되며, 유효한 데이터가 존재한다면 이를 다른 섹션의 논리 어드레스에 맵핑하고, 해당 논리 어드레스에 대응되는 데이터는 무효(invalid)처리 한 후, 리셋 동작이 수행될 수 있다. 리셋이 완료된 섹션에 포함된 논리 어드레스들은 새로운 데이터들에 대해 다시 부여될 수 있다. 이러한 리셋 동작은 파일 시스템에 의하여 수행될 수 있다.Referring to FIG. 10, in the
도 11은 파일 시스템에 의한 제2 섹션 그룹의 리셋 과정을 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining a reset process of a second section group by a file system.
도 5 및 도 11을 참조하면, 제2 섹션 그룹(421b)에서, 1) 제0 섹션(Section#0)을 리셋하는 경우, 2) 제0 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터는 바로 폐기되지 않고, 제0 섹션은 리셋 준비 중(Ready to Reset)임을 나타내는 정보가 비트맵에 저장된다. 또한, 3) 제1 섹션(Section#1)을 리셋하는 경우, 4) 제1 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터는 바로 폐기되지 않고, 제1 섹션은 리셋 준비 중(Ready to Reset)임을 나타내는 정보가 비트맵에 저장된다. 또한, 5) 제2 섹션(Section#2)을 리셋하는 경우, 6) 제2 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터는 바로 폐기되지 않고, 제2 섹션은 리셋 준비 중(Ready to Reset)임을 나타내는 정보가 비트맵에 저장된다. 또한, 7) 제3 섹션(Section#3)을 리셋하는 경우, 8) 제3 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터는 파로 폐기되지 않고, 제3 섹션은 리셋 준비 중(Ready to Reset)임을 나타내는 정보가 비트맵에 저장된다. 9) 이에 따라 제2 섹션 그룹(421b)의 모든 섹션들에 대하여 리셋 준비 중임을 나타내는 정보가 비트맵에 저장되면, 상기 모든 섹션 내의 모든 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들이 모두 폐기(discard)되고, 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 섹션들은 한꺼번에 비어있는 섹션이 됨으로써, 리셋 동작이 완료될 수 있다. 즉, 제2 섹션 그룹(421b)의 경우, 일부의 섹션만이 리셋되는 경우에는 바로 데이터들이 폐기되지 않아, 섹션이 비어있는 섹션이 되는 것은 아니고, 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 섹션들에 대해 리셋 동작이 수행된 후, 즉 모든 섹션들에 대해 리셋 준비 중이라는 정보가 저장된 후에, 제2 섹션 그룹(421b)에 포함된 모든 섹션들의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들이 폐기됨으로써 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 섹션들은 동시에 비어있는 섹션이 될 수 있다. 리셋 동작이 완료되면, 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 섹션들에 대하여, 리셋 준비 중임을 나타내는 정보는 삭제될 수 있다. 이 때, 리셋 준비 중임을 나타내는 정보를 저장하는 비트맵은 스토리지 장치 내의 임의의 위치에 포함될 수 있다. 이 때, 섹션에 대한 리셋 동작에서 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들을 폐기한다는 것은 논리 어드레스와 데이터 간의 맵핑 관계를 해제한다는 것을 의미할 수 있다. 리셋 동작은 특정 섹션 내의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들이 모두 무효(invalid)인 경우 수행되며, 유효한 데이터가 존재한다면 이를 다른 섹션의 논리 어드레스에 맵핑하고, 해당 논리 어드레스에 대응되는 데이터는 무효(invalid)처리 한 후, 리셋 동작이 수행될 수 있다. 리셋이 완료된 섹션에 포함된 논리 어드레스들은 새로운 데이터들에 대해 다시 부여될 수 있다. 이러한 리셋 동작은 파일 시스템에 의하여 수행될 수 있다. 즉, 이러한 제2 섹션의 리셋 동작은 도 5에서의 제2 슈퍼 블록(111b) 내의 스몰 멀티 다이 존(112b)의 리셋 동작에 대응된다. 즉, 제2 섹션(422b)에 대한 리셋 동작 수행 시, 제2 섹션은 리셋 준비 중(ready to reset) 상태가 되며, 이에 따라 제2 섹션(422b)에 대응되는 스몰 멀티 다이 존(112b)도 바로 소거되는 것이 아니라, 리셋 준비 중(ready to reset) 상태로 전환된다. 추후 제2 섹션(422b)이 포함된 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 제2 섹션(422b)이 리셋 준비 중(ready to reset) 상태로 전환된 경우, 즉 스몰 멀티 다이 존(112b)이 포함된 제2 슈퍼 블록(111b) 내의 모든 스몰 멀티 다이 존(112b)들이 리셋 준비 중 상태로 전환된 경우, 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 제2 섹션(422b)들의 논리 어드레스들에 대응되는 데이터들이 폐기됨으로써 제2 섹션 그룹(421b) 내의 모든 섹션들은 동시에 비어있는 섹션이 되며, 이에 대응되는 제2 슈퍼 블록(111b) 내의 모든 스몰 멀티 다이 존(112b)들은 소거되어, 빈(empty) 상태가 된다.5 and 11, in the
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스토리지 장치에서의 가비지 컬렉션을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining garbage collection in a storage device according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 4 및 도 12를 참조하면, 호스트(400)는 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)를 포함한다. 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)는 파일 시스템(420)에 포함될 수도 있으며, 파일 시스템(420)과는 별도의 구성으로 호스트(400)에 포함될 수도 있다. 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)는 파일 시스템(420)이 할당한 섹션 및 섹션 그룹에 대한 정보들 및 이에 대응되는 슈퍼 블록 및 존들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 존들에 포함된 각 페이지들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 페이지들에 저장된 데이터들의 유효(valid) 또는 무효(invalid)에 관한 정보를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 , 4 and 12 , the
호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)는 스토리지 장치(50)에 가비지 컬렉션 수행 요청을 제공할 수 있다. 가비지 컬렉션 수행 요청에는 존들에 포함된 각 페이지들에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 실시 예에서 스몰 멀티 다이 존 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보가 포함될 수 있다. 보다 상세하게는 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 예를 들어, 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들의 수, 유효 페이지들을 미리 정해진 수 이상 포함하는 스몰 멀티 다이 존들의 리스트 등을 포함할 수 있다.The host garbage
스토리지 장치(50) 내의 메모리 컨트롤러(200)는 존 관리부(210) 및 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)를 포함할 수 있다. 존 관리부(210)는 호스트가 할당한 섹션 및 섹션 그룹에 대응되는 존 및 슈퍼 블록들을 할당 및 관리할 수 있다. 제1 섹션 그룹(421a) 내의 제1 섹션(422a)에 대응하여, 제1 슈퍼 블록(111a) 내의 스몰 싱글 다이 존(112a)을 할당 및 맵핑할 수 있으며, 제2 섹션 그룹(421b) 내의 제2 섹션(422b)에 대응하여, 제2 슈퍼 블록(111b) 내의 스몰 멀티 다이 존(112b)을 할당 및 맵핑할 수 있다. 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)는 스토리지 장치(50)가 호스트(400)로부터 수신한 가비지 컬렉션 수행 요청에 응답하여 가비지 컬렉션을 수행할 수 있다. 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)는 존 관리부(210)로부터 할당된 슈퍼 블록 및 존들에 대한 정보를 수신하고, 이를 기초로 희생 슈퍼 블록을 선정할 수 있다. 희생 슈퍼 블록은 스몰 멀티 다이 존(112b)들을 포함하는 제2 슈퍼 블록(111b)들 중에서 선정될 수 있다. 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)는 풀 상태 및 리셋 준비 중 상태인 존들로만 이루어진 슈퍼 블록들 중에서 희생 슈퍼 블록을 선정할 수 있다. 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)는 리셋 준비 중 상태인 존들의 수를 고려하여 희생 슈퍼 블록을 선정할 수 있다. 리셋 준비 중 상태인 존들의 수에 대한 정보는 존 관리부(210) 또는 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 리셋 준비 중 상태의 존들의 수가 많은 슈퍼 블록일수록 희생 슈퍼 블록으로 선정될 가능성이 높아질 수 있다. 또한, 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)는 풀 상태인 존들 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 고려하여 희생 슈퍼 블록을 선정할 수 있다. 풀 상태인 존들 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보는 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)로부터 수신할 수 있으며, 이러한 정보는 가비지 컬렉션 수행 요청과 함께 수신한 것일 수 있다. 예를 들어, 풀 상태인 존들 내에 포함된 유효 페이지들이 많을수록 희생 슈퍼 블록으로 선정될 가능성이 높아질 수 있다. 존 관리부(210)의 경우 존에 포함된 페이지들의 유효 및 무효 여부에 관한 정보들은 관리하지 않을 수 있으며, 이에 따라 이와 관련된 정보를 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)로부터 수신할 수 있다. 디바이스 가비지 컬렉션 제어부(220)에 희생 슈퍼 블록이 선정되면, 존 관리부(210)에 의해 희생 슈퍼 블록 내의 풀 상태의 존들에 저장된 데이터는 복사되어 다른 슈퍼 블록에 저장될 수 있다. 희생 슈퍼 블록이 스몰 멀티 다이 존(112b)들을 포함하는 제2 슈퍼 블록(111b)인 경우, 희생 슈퍼 블록 내 풀 상태인 존의 데이터가 복사되어 저장되는 다른 슈퍼 블록 또한 제2 슈퍼 블록(111b)일 수 있다. 또한, 이 때 존 관리부(210)는 존에 포함된 페이지들의 유효 및 무효 여부에 관한 정보들은 관리하지 않을 수 있기에 데이터의 복사 및 저장을 존 단위로 수행할 수 있다. 또는 호스트 가비지 컬렉션 제어부(430)로부터 수신한 유효 페이지들에 대한 정보를 기초로 페이지 단위로 데이터의 복사 및 저장을 수행할 수 있다. 즉, 희생 슈퍼 블록에 포함된 풀 상태의 존들 중 유효 페이지들에 저장된 데이터들만을 복사하여 다른 슈퍼 블록에 저장할 수도 있다.The
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 스토리지 장치에서 희생 슈퍼 블록을 선정하는 과정을 설명하는 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a process of selecting a victim super block in a storage device according to an embodiment of the present invention.
도 12 및 도 13을 참조하면, S1301 단계에서 스토리지 장치(50)는 호스트(400)로부터 가비지 컬렉션 수행 요청을 수신할 수 있다. 이에 응답하여, S1303 단계에서 메모리 컨트롤러(200)는 후보 슈퍼 블록들은 선택할 수 있다. 후보 슈퍼 블록들은 스몰 멀티 다이 존들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록들일 수 있다. 실시 예에서, 풀 상태 및 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들로만 이루어진 슈퍼 블록들을 후보 슈퍼 블록들로 선택할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13 , in step S1301 , the
S1305 단계에서 후보 슈퍼 블록들 각각에 대한 가비지 컬렉션을 위한 비용을 계산할 수 있다. 이 때 가비지 컬렉션을 위한 비용은 슈퍼 블록 내의 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들의 수를 고려하여 계산될 수 있다.In step S1305, a cost for garbage collection for each of the candidate super blocks may be calculated. At this time, the cost for garbage collection may be calculated by considering the number of small multi-die zones in the reset preparation state in the super block.
S1307 단계에서 후보 슈퍼 블록들 각각에 포함된 풀 상태의 스몰 멀티 다이 존에 포함된 유효 페이지들의 수를 기초로 후보 슈퍼 블록들 각각의 비용을 수정할 수 있다. 예를 들어, 풀 상태의 스몰 멀티 다이 존에 포함된 유효 페이지들의 수가 많을수록 가중치를 주어 비용을 줄임으로써 희생 슈퍼 블록으로 선정될 가능성을 높일 수 있다. 이 때 유효 페이지들의 수에 대한 정보는 가비지 컬렉션 수행 요청에 포함된 것일 수 있다. 예를 들어, 유효 페이지들에 대한 정보는 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들의 수 및 유효 페이지들을 미리 정해진 수 이상 포함하는 스몰 멀티 다이 존들의 리스트를 포함할 수 있다. 먼저, 후보 슈퍼 블록에 포함된 존이 유효 페이지들을 미리 정해진 수 이상 포함하는 스몰 멀티 다이 존들의 리스트에 있는지 확인 후, 해당 리스트에 존재한다면 유효 페이지들의 수를 기초로 가중치를 주어 후보 슈퍼 블록의 비용을 감소시킬 수 있다.In step S1307, the cost of each of the candidate super blocks may be modified based on the number of valid pages included in the full small multi-die zone included in each of the candidate super blocks. For example, as the number of valid pages included in the small multi-die zone in the full state increases, the probability of being selected as a victim super block may be increased by reducing cost by giving a weight. In this case, information on the number of valid pages may be included in the request for performing garbage collection. For example, the information on valid pages may include the number of valid pages included in full small multi-die zones and a list of small multi-die zones including a predetermined number or more of valid pages. First, it is checked whether the zone included in the candidate super block is in the list of small multi-die zones including a predetermined number or more of valid pages, and if it exists in the list, a weight is given based on the number of valid pages to determine the cost of the candidate super block. can reduce
S1309 단계에서 S1307 단계에 의해 수정되어 확정된 후보 슈퍼 블록들 각각의 비용을 비교할 수 있다. 이에 따라 가장 낮은 비용을 가지는 후보 슈퍼 블록이 S1311 단계에서 희생 슈퍼 블록으로 선정될 수 있다.In step S1309, costs of each of the candidate super blocks determined after being modified in step S1307 may be compared. Accordingly, a candidate super block having the lowest cost may be selected as a victim super block in step S1311.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 스토리지 장치에서 희생 슈퍼 블록에 대한 가비지 컬렉션을 수행 과정을 설명하는 순서도이다.14 is a flowchart illustrating a process of performing garbage collection on a victim super block in a storage device according to an embodiment of the present invention.
도 13 및 도 14를 참조하면, 도 13에 따른 과정에 의해 선정된 희생 슈퍼 블록 내의 풀 상태의 존들에 저장된 데이터를 S1401 단계에서 복사하여, 다른 슈퍼 블록에 저장될 수 있다. 희생 슈퍼 블록이 스몰 멀티 다이 존들을 포함하는 제2 슈퍼 블록인 경우, 데이터가 이동하는 다른 슈퍼 블록 또한 제2 슈퍼 블록일 수 있다. 이 때 데이터의 복사는 존 단위 또는 페이지 단위로 수행될 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14 , data stored in full-state zones in the victim super block selected by the process shown in FIG. 13 may be copied in step S1401 and stored in another super block. If the victim super block is a second super block including small multi-die zones, another super block to which data moves may also be a second super block. In this case, copying of data may be performed in units of zones or pages.
S1403 단계에서 데이터의 이동이 완료된 슈퍼 블록에 대해 소거를 수행할 수 있다. 이에 따라 희생 슈퍼 블록 내에 포함된 모든 존들은 빈 상태로 전환될 수 있다.In step S1403, erasure may be performed on the super block to which data movement is completed. Accordingly, all zones included in the victim super block may be converted to an empty state.
도 15는 도 1의 메모리 컨트롤러의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 15 is a diagram illustrating another embodiment of the memory controller of FIG. 1 .
도 15를 참조하면, 메모리 컨트롤러(1000)는 프로세서(Processor; 1010), 내부 메모리(Internal Memory; 1020), 에러 정정 코드 회로(Error Correction Code Circuit; 1030), 호스트 인터페이스(Host Interface; 1040), 버퍼 메모리 인터페이스(Buffer Memory Interface; 1050) 및 메모리 인터페이스(Memory Interface; 1060)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 15 , the
프로세서(1010)는 메모리 장치(100)를 제어하기 위한 각종 연산을 수행하거나, 다양한 커맨드들(commands)을 생성할 수 있다. 프로세서(1010)는 호스트(400)로부터 요청(request)을 수신하면, 수신된 요청에 따라 커맨드를 생성하고, 생성된 커맨드를 큐 컨트롤러(미도시)로 전송할 수 있다. 또한 프로세서(1010)는 호스트(400)로부터의 존 할당 요청에 응답하여, 호스트로부터 수신하는 데이터가 저장될 메모리 장치 내 슈퍼 블록 및 이에 포함되는 존을 할당할 수 있으며, 할당된 슈퍼 블록 및 존을 관리할 수 있다. 또한, 프로세서(1010)는 호스트(400)로부터의 가비지 컬렉션 수행 요청에 응답하여, 가비지 컬렉션을 수행할 수 있다.The
내부 메모리(1020)는 메모리 컨트롤러(1000)의 동작에 필요한 다양한 정보들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 내부 메모리(1020)는 논리, 물리(logical, physical) 어드레스 맵 테이블들(address map tables)을 포함할 수 있다. 내부 메모리(1020)는 RAM(random access memory), DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 캐시(cache) 및 강하게 결합된 메모리(tightly coupled memory; TCM) 중 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다. The
에러 정정 코드 회로(1030)는 에러 정정 코드(ECC, Error Correcting Code)를 이용하여 메모리 장치(100)로부터 수신된 데이터의 에러를 검출하고, 정정하도록 구성된다. 프로세서(1010)는 에러 정정 코드 회로(1030)의 에러 검출 결과에 따라 읽기 전압을 조절하고, 재읽기를 수행하도록 메모리 장치(100)를 제어할 수 있다. 예시적인 실시 예로서, 에러 정정 블록은 메모리 컨트롤러(1000)의 구성 요소로서 제공될 수 있다.The error
호스트 인터페이스(1040)는 메모리 컨트롤러(1000)와 호스트(400) 사이에서 커맨드, 어드레스 및 데이터 등을 주고받을 수 있다. 예를 들면, 호스트 인터페이스(1040)는 호스트(400)로부터 요청(request), 어드레스 및 데이터 등을 수신할 수 있고, 메모리 장치(100)로부터 리드된 데이터를 호스트(400)로 출력할 수 있다. 호스트 인터페이스(1040)는 USB (Universal Serial Bus), SATA (Serial AT Attachment), SAS (Serial Attached SCSI), HSIC (High Speed Interchip), SCSI (Small Computer System Interface), PCI (Peripheral Component Interconnection), PCIe (PCI express), NVMe (NonVolatile Memory express), UFS (Universal Flash Storage), SD (Secure Digital), MMC (MultiMedia Card), eMMC (embedded MMC), DIMM (Dual In-line Memory Module), RDIMM (Registered DIMM), LRDIMM (Load Reduced DIMM), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), 또는 IDE(Integrated Drive Electronics) 등과 같은 프로토콜을 사용하여 호스트(400)와 통신할 수 있다. 호스트 인터페이스(1040)는 호스트(400)가 데이터에 대하여 할당한 섹션에 대응되는 존을 할당하라는 요청을 수신할 수 있다. 호스트 인터페이스(1040)는 호스트(400)로부터 가비지 컬렉션을 수행하라는 요청을 수신할 수 있으며, 이 때 메모리 장치(100)의 스몰 멀티 다이 존 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 함께 수신할 수 있다.The
버퍼 메모리 인터페이스(1050)는 프로세서(1010)와 버퍼 메모리 사이에서 데이터를 전송할 수 있다. 버퍼 메모리는 메모리 컨트롤러(1000)의 동작 메모리 또는 캐시 메모리로 사용될 수 있으며, 스토리지 장치(50) 내에서 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 프로세서(1010)에 의해 버퍼 메모리 인터페이스(1050)는 버퍼 메모리를 리드 버퍼, 라이트 버퍼, 맵 버퍼 등으로 사용할 수 있다. 실시 예에 따라, 버퍼 메모리는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR4 SDRAM, LPDDR4(Low Power Double Data Rate4) SDRAM, GDDR(Graphics Double Data Rate) SDRAM, LPDDR(Low Power DDR) 또는 RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory)을 포함할 수 있다. 버퍼 메모리가 메모리 컨트롤러(1000) 내부에 포함되는 경우에는 버퍼 메모리 인터페이스(1050)는 생략될 수 있다.The
메모리 인터페이스(1060)는 메모리 컨트롤러(1000)와 메모리 장치(100) 사이에서 커맨드, 어드레스 및 데이터 등을 주고받을 수 있다. 예를 들면, 메모리 인터페이스(1060)는 채널(channel)을 통해 메모리 장치(100)에 커맨드, 어드레스 및 데이터 등을 전송할 수 있고, 메모리 장치(100)로부터 데이터 등을 수신할 수 있다. 메모리 인터페이스(1060)는 프로세서(1010)가 할당 및 관리하는 슈퍼 블록 및 존을 기초로 메모리 장치(100)에 또는 메모리 장치(100)로부터 커맨드, 어드레스 및 데이터 등을 송수신할 수 있다. 또한, 가비지 컬렉션 수행 시, 희생 슈퍼 블록으로 선정된 슈퍼 블록 내의 일부 데이터를 다른 슈퍼 블록으로 이동할 수 있으며, 희생 슈퍼 블록에 대해 소거 동작을 수행할 수 있다.The
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 메모리 카드 시스템을 보여주는 블록도이다.16 is a block diagram illustrating a memory card system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 16을 참조하면, 메모리 카드 시스템(2000)은 메모리 컨트롤러(2100), 메모리 장치(2200), 및 커넥터(2300)를 포함한다.Referring to FIG. 16 , a
메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200)와 연결된다. 메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200)를 액세스하도록 구성된다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200)의 리드, 프로그램, 소거, 그리고 배경(background) 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200) 및 호스트(Host) 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성된다. 메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200)를 제어하기 위한 펌웨어(firmware)를 구동하도록 구성된다. 메모리 컨트롤러(2100)는 도 1을 참조하여 설명된 메모리 컨트롤러(200)와 동일하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(2100)는 메모리 장치(2200) 내에 존 및 이를 포함하는 슈퍼 블록을 할당하여, 존 및 슈퍼 블록 단위로 메모리 장치(2200)를 제어할 수 있다.The
예시적으로, 메모리 컨트롤러(2100)는 램(RAM, Random Access Memory), 프로세싱 유닛(processing unit), 호스트 인터페이스(host interface), 메모리 인터페이스(memory interface), 에러 정정부와 같은 구성 요소들을 포함할 수 있다.Illustratively, the
메모리 컨트롤러(2100)는 커넥터(2300)를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2100)는 특정한 통신 규격에 따라 외부 장치(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다. 예시적으로, 메모리 컨트롤러(2100)는 USB (Universal Serial Bus), MMC (multimedia card), eMMC (embedded MMC), PCI (peripheral component interconnection), PCI-E (PCI-express), ATA (Advanced Technology Attachment), Serial-ATA, Parallel-ATA, SCSI (small computer system interface), ESDI (enhanced small disk interface), IDE (Integrated Drive Electronics), 파이어와이어 (Firewire), UFS(Universal Flash Storage), WIFI, Bluetooth, NVMe 등과 같은 다양한 통신 규격들 중 적어도 하나를 통해 외부 장치와 통신하도록 구성된다. 예시적으로, 커넥터(2300)는 상술된 다양한 통신 규격들 중 적어도 하나에 의해 정의될 수 있다.The
예시적으로, 메모리 장치(2200)는 EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 낸드 플래시 메모리, 노어 플래시 메모리, PRAM (Phase-change RAM), ReRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM), STT-MRAM(Spin Transfer Torque Magnetic RAM) 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 소자들로 구성될 수 있다.For example, the
메모리 컨트롤러(2100) 및 메모리 장치(2200)는 하나의 반도체 장치로 집적되어, 메모리 카드를 구성할 수 있다. 예를 들면, 메모리 컨트롤러(2100) 및 메모리 장치(2200)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 PC 카드(PCMCIA, personal computer memory card international association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro, eMMC), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 범용 플래시 기억장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 수 있다.The
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 SSD(Solid State Drive) 시스템을 보여주는 블록도이다.17 is a block diagram illustrating a solid state drive (SSD) system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 17을 참조하면, SSD 시스템(3000)은 호스트(3100) 및 SSD(3200)를 포함한다. SSD(3200)는 신호 커넥터(3001)를 통해 호스트(3100)와 신호를 주고 받고, 전원 커넥터(3002)를 통해 전원을 입력 받는다. SSD(3200)는 SSD 컨트롤러(3210), 복수의 플래시 메모리들(3221~322n), 보조 전원 장치(3230), 및 버퍼 메모리(3240)를 포함한다.Referring to FIG. 17 , an
본 발명의 실시 예에 따르면, SSD 컨트롤러(3210)는 도 1을 참조하여 설명된 메모리 컨트롤러(200)의 기능을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
SSD 컨트롤러(3210)는 호스트(3100)로부터 수신된 신호에 응답하여 복수의 플래시 메모리들(3221~322n)을 제어할 수 있다. SSD 컨트롤러(3210)는 이러한 복수의 플래시 메모리들을 복수의 채널(CH1~CHn)을 통해 제어할 수 있다. 각각의 채널에는 하나 이상의 메모리 다이들이 연결될 수 있다. 예시적으로, 신호는 호스트(3100) 및 SSD(3200)의 인터페이스에 기반된 신호들일 수 있다. 예를 들어, 신호는 USB (Universal Serial Bus), MMC (multimedia card), eMMC (embedded MMC), PCI (peripheral component interconnection), PCI-E (PCI-express), ATA (Advanced Technology Attachment), Serial-ATA, Parallel-ATA, SCSI (small computer system interface), ESDI (enhanced small disk interface), IDE (Integrated Drive Electronics), 파이어와이어 (Firewire), UFS(Universal Flash Storage), WIFI, Bluetooth, NVMe 등과 같은 인터페이스들 중 적어도 하나에 의해 정의된 신호일 수 있다. SSD 컨트롤러(3210)는 호스트(3100)로부터 수신한 가비지 컬렉션 수행 요청에 따라 가비지 컬렉션을 수행할 수 있다.The
보조 전원 장치(3230)는 전원 커넥터(3002)를 통해 호스트(3100)와 연결된다. 보조 전원 장치(3230)는 호스트(3100)로부터 전원을 입력 받고, 충전할 수 있다. 보조 전원 장치(3230)는 호스트(3100)로부터의 전원 공급이 원활하지 않을 경우, SSD(3200)의 전원을 제공할 수 있다. 예시적으로, 보조 전원 장치(3230)는 SSD(3200) 내에 위치할 수도 있고, SSD(3200) 밖에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 보조 전원 장치(3230)는 메인 보드에 위치하며, SSD(3200)에 보조 전원을 제공할 수도 있다.The
버퍼 메모리(3240)는 SSD(3200)의 버퍼 메모리로 동작한다. 예를 들어, 버퍼 메모리(3240)는 호스트(3100)로부터 수신된 데이터 또는 복수의 플래시 메모리들(3221~322n)로부터 수신된 데이터를 임시 저장하거나, 플래시 메모리들(3221~322n)의 메타 데이터(예를 들어, 매핑 테이블)를 임시 저장할 수 있다. 버퍼 메모리(3240)는 DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GRAM 등과 같은 휘발성 메모리 또는 FRAM, ReRAM, STT-MRAM, PRAM 등과 같은 불휘발성 메모리들을 포함할 수 있다.The
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치가 적용된 사용자 시스템을 보여주는 블록도이다. 18 is a block diagram illustrating a user system to which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 18을 참조하면, 사용자 시스템(4000)은 애플리케이션 프로세서(4100), 메모리 모듈(4200), 네트워크 모듈(4300), 스토리지 모듈(4400), 및 사용자 인터페이스(4500)를 포함한다.Referring to FIG. 18 , a
애플리케이션 프로세서(4100)는 사용자 시스템(4000)에 포함된 구성 요소들, 운영체제(OS; Operating System), 사용자 프로그램 또는 파일 시스템 등을 구동시킬 수 있다. 예시적으로, 애플리케이션 프로세서(4100)는 사용자 시스템(4000)에 포함된 구성 요소들을 제어하는 컨트롤러들, 인터페이스들, 그래픽 엔진 등을 포함할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(4100)는 시스템-온-칩(SoC; System-on-Chip)으로 제공될 수 있다. 애플리케이션 프로세서(4100)는 사용자가 쓰기 요청한 데이터에 대하여 로그를 생성하고, 이를 기초로 섹션 그룹 및 섹션을 할당할 수 있으며, 섹션이 할당된 데이터를 스토리지 모듈(4400)에 제공할 수 있다.The
메모리 모듈(4200)은 사용자 시스템(4000)의 주 메모리, 동작 메모리, 버퍼 메모리, 또는 캐쉬 메모리로 동작할 수 있다. 메모리 모듈(4200)은 DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, LPDDR SDARM, LPDDR2 SDRAM, LPDDR3 SDRAM 등과 같은 휘발성 랜덤 액세스 메모리 또는 PRAM, ReRAM, MRAM, FRAM 등과 같은 불휘발성 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다. 예시적으로 애플리케이션 프로세서(4100) 및 메모리 모듈(4200)은 POP(Package on Package)를 기반으로 패키지화되어 하나의 반도체 패키지로 제공될 수 있다.The
네트워크 모듈(4300)은 외부 장치들과 통신을 수행할 수 있다. 예시적으로, 네트워크 모듈(4300)은 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), WCDMA(wideband CDMA), CDMA-2000, TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), Wimax, WLAN, UWB, 블루투스, Wi-Fi 등과 같은 무선 통신을 지원할 수 있다. 예시적으로, 네트워크 모듈(4300)은 애플리케이션 프로세서(4100)에 포함될 수 있다.The
스토리지 모듈(4400)은 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 모듈(4400)은 애플리케이션 프로세서(4100)로부터 수신한 데이터를 저장할 수 있다. 또는 스토리지 모듈(4400)은 스토리지 모듈(4400)에 저장된 데이터를 애플리케이션 프로세서(4100)로 전송할 수 있다. 예시적으로, 스토리지 모듈(4400)은 PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), NAND flash, NOR flash, 3차원 구조의 NAND 플래시 등과 같은 불휘발성 반도체 메모리 소자로 구현될 수 있다. 예시적으로, 스토리지 모듈(4400)은 사용자 시스템(4000)의 메모리 카드, 외장형 드라이브 등과 같은 탈착식 저장 매체(removable drive)로 제공될 수 있다.The
예시적으로, 스토리지 모듈(4400)은 복수의 불휘발성 메모리 장치들을 포함할 수 있고, 복수의 불휘발성 메모리 장치들은 도 1을 참조하여 설명된 메모리 장치(100)와 동일하게 동작할 수 있다. 스토리지 모듈(4400)은 도 1을 참조하여 설명된 스토리지 장치(50)와 동일하게 동작할 수 있다.For example, the
사용자 인터페이스(4500)는 애플리케이션 프로세서(4100)에 데이터 또는 명령어를 입력하거나 또는 외부 장치로 데이터를 출력하는 인터페이스들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 사용자 인터페이스(4500)는 키보드, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 카메라, 마이크, 자이로스코프 센서, 진동 센서, 압전 소자 등과 같은 사용자 입력 인터페이스들을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(4500)는 LCD (Liquid Crystal Display), OLED (Organic Light Emitting Diode) 표시 장치, AMOLED (Active Matrix OLED) 표시 장치, LED, 스피커, 모니터 등과 같은 사용자 출력 인터페이스들을 포함할 수 있다.The
50: 스토리지 장치
100: 메모리 장치
200: 메모리 컨트롤러
400: 호스트50: storage device
100: memory device
200: memory controller
400: host
Claims (20)
상기 메모리 장치에 포함된 메모리 블록을 두 개 이상 포함하는 슈퍼 블록 단위로 상기 메모리 장치를 제어하는 메모리 컨트롤러;를 포함하고,
슈퍼 블록들 중 하나 이상은 서로 다른 메모리 다이들에 포함된 메모리 블록들 각각의 일부를 포함하는 스몰 멀티 다이 존(small multi-die zone)들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록이며,
상기 메모리 컨트롤러는,
외부 호스트로부터 수신한 가비지 컬렉션 수행 요청에 응답하여 희생 슈퍼 블록을 선정하고,
상기 가비지 컬렉션 수행 요청은,
상기 스몰 멀티 다이 존 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 포함하는 스토리지 장치.
a memory device including a plurality of memory dies; and
A memory controller controlling the memory device in units of super blocks including two or more memory blocks included in the memory device;
At least one of the super blocks is a super block including a plurality of small multi-die zones including portions of each of memory blocks included in different memory dies;
The memory controller,
In response to a garbage collection request received from an external host, a victim super block is selected;
The garbage collection request,
A storage device including information about valid pages included in the small multi-die zone.
상기 희생 슈퍼 블록은 상기 스몰 멀티 다이 존들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록 중에서 선정되는 스토리지 장치.
According to claim 1,
The sacrificial super block is selected from super blocks including a plurality of small multi-die zones.
존 내에 비어 있는 영역이 존재하지 않는 풀(Full) 상태, 존이 비어 있는 빈(Empty) 상태, 존 내 일부 영역에만 데이터가 저장되어 있는 활성(Active) 상태 및 존을 소거하여 빈 상태로 만들기 위한 리셋 동작을 수행하였으나 존이 포함된 슈퍼 블록 내의 다른 존의 상태에 따라 리셋 동작이 완료되지 않은 리셋 준비 중(Ready to reset) 상태 중 어느 하나의 상태를 갖는 스토리지 장치.
The method of claim 2, wherein the small multi-die zones,
Full state in which there is no empty area within the zone, Empty state in which the zone is empty, Active state in which data is stored only in some areas within the zone, and A storage device having a ready to reset state in which a reset operation has been performed, but the reset operation has not been completed according to the state of another zone in a super block including the zone.
풀 상태 및 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들로만 이루어진 슈퍼 블록 중에서 선정되는 스토리지 장치.
The method of claim 3, wherein the sacrificial super block,
A storage device that is selected from a super block consisting of only small multi-die zones in full state and reset preparation state.
어느 하나의 스몰 멀티 다이 존에 대해서 리셋 동작을 수행하는 경우, 상기 어느 하나의 스몰 멀티 다이 존은 리셋 준비 중 상태로 전환되며,
상기 스몰 멀티 다이 존이 포함된 슈퍼 블록 내의 모든 스몰 멀티 다이 존들이 리셋 준비 중 상태로 전환되면, 상기 슈퍼 블록 내의 모든 스몰 멀티 다이 존들이 소거되어 빈 상태가 되는 스토리지 장치.
According to claim 3,
When a reset operation is performed on any one small multi-die zone, the one small multi-die zone is switched to a reset preparation state;
When all small multi-die zones in the super block including the small multi-die zone are converted to a reset preparation state, all small multi-die zones in the super block are erased to become empty.
상기 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 포함하는 스토리지 장치.
The method of claim 4, wherein the information on valid pages included in the small multi-die zone comprises:
The storage device including information about valid pages included in the small multi-die zones in the full state.
상기 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 기초로 선정되는 스토리지 장치.
The method of claim 6, wherein the sacrificial super block,
A storage device selected based on information about valid pages included in the small multi-die zones in the full state.
상기 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들의 수 및 유효 페이지들을 미리 정해진 수 이상 포함하는 스몰 멀티 다이 존들의 리스트를 포함하는 스토리지 장치.
7. The method of claim 6, wherein the information about valid pages included in the small multi-die zones in the full state comprises:
and a list of small multi-die zones including the number of valid pages included in the full small multi-die zones and a predetermined number or more of valid pages.
상기 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들의 수를 기초로 선정되는 스토리지 장치.
The method of claim 6, wherein the sacrificial super block,
A storage device selected based on the number of small multi-die zones in the reset preparing state.
상기 희생 슈퍼 블록에 포함된 스몰 멀티 다이 존들 중 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 저장된 데이터들을 복사하여 스몰 멀티 다이 존들을 복수 개 포함하는 다른 슈퍼 블록에 저장하는 스토리지 장치.
The method of claim 4 , wherein the memory controller comprises:
A storage device that copies data stored in small multi-die zones in a full state among small multi-die zones included in the victim super block and stores them in another super block including a plurality of small multi-die zones.
하나의 메모리 다이 내의 하나 이상의 메모리 블록들을 포함하는 스몰 싱글 다이 존(small single-die zone)을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록인 스토리지 장치.
The method of claim 1, wherein one or more of the super blocks,
A storage device that is a super block including a plurality of small single-die zones including one or more memory blocks in one memory die.
외부 호스트로부터 가비지 컬렉션 수행 요청을 수신하는 단계; 및
슈퍼 블록들 중 상기 가비지 컬렉션 수행 요청에 포함된 유효 페이지들에 대한 정보를 기초로 희생 슈퍼 블록을 선정하는 단계;를 포함하고,
상기 슈퍼 블록들 중 하나 이상은 서로 다른 메모리 다이들에 포함된 메모리 블록들 각각의 일부를 포함하는 스몰 멀티 다이 존(small multi-die zone)들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록인 동작 방법.
A method of operating a storage device including a memory device including a plurality of memory dies and a memory controller controlling the memory device in units of super blocks including two or more memory blocks included in the memory device, the method comprising:
Receiving a garbage collection request from an external host; and
Selecting a victim super block from among super blocks based on information on valid pages included in the garbage collection performance request;
At least one of the super blocks is a super block including a plurality of small multi-die zones including portions of each of memory blocks included in different memory dies.
상기 희생 슈퍼 블록은 상기 스몰 멀티 다이 존들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록들 중에서 선정되는 동작 방법.
According to claim 12,
The victim super block is selected from super blocks including a plurality of small multi-die zones.
존 내에 비어 있는 영역이 존재하지 않는 풀(Full) 상태, 존이 비어 있는 빈(Empty) 상태, 존 내 일부 영역에만 데이터가 저장되어 있는 활성(Active) 상태 및 존을 소거하여 빈 상태로 만들기 위한 리셋 동작을 수행하였으나 존이 포함된 슈퍼 블록 내의 다른 존의 상태에 따라 리셋 동작이 완료되지 않은 리셋 준비 중(Ready to reset) 상태 중 어느 하나의 상태를 가지며,
상기 희생 슈퍼 블록은,
풀 상태 및 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들로만 이루어진 슈퍼 블록들 중에서 선정되는 동작 방법.
The method of claim 13, wherein the small multi-die zones,
Full state in which there is no empty area within the zone, Empty state in which the zone is empty, Active state in which data is stored only in some areas within the zone, and A reset operation has been performed, but the reset operation has not been completed according to the state of other zones in the super block including the zone, and has a state of Ready to reset,
The sacrificial super block,
An operation method selected from super blocks consisting of only small multi-die zones in a full state and in a reset preparation state.
상기 풀 상태 및 리셋 준비 중 상태인 스몰 멀티 다이 존들로만 이루어진 슈퍼 블록들을 후보 슈퍼 블록들로 선택하는 단계; 및
상기 후보 슈퍼 블록들 내의 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들의 수를 기초로 희생 슈퍼 블록을 선정하는 단계;를 포함하는 동작 방법.
14. The method of claim 13, wherein selecting the victim super block comprises:
selecting super blocks composed of only the small multi-die zones in the full state and the reset preparing state as candidate super blocks; and
and selecting a victim super block based on the number of valid pages included in full state small multi-die zones in the candidate super blocks.
상기 풀 상태인 스몰 멀티 다이 존들 내에 포함된 유효 페이지들의 수와 관련된 정보를 포함하는 동작 방법.
16. The method of claim 15, wherein the information on the valid pages comprises:
and information related to the number of valid pages included in the small multi-die zones in the full state.
상기 후보 슈퍼 블록들 각각에 포함된 리셋 준비 중 상태의 스몰 멀티 다이 존의 수를 기초로 비용을 산출하는 단계;
상기 후보 슈퍼 블록들 각각에 포함된 풀 상태의 스몰 멀티 다이 존에 포함된 유효 페이지들의 수를 기초로 상기 비용을 수정하는 단계; 및
상기 후보 슈퍼 블록들의 수정된 비용을 비교하는 단계;를 포함하는 동작 방법.
16. The method of claim 15, wherein selecting a victim super block based on the number of valid pages included in full small multi-die zones in the candidate super blocks comprises:
calculating a cost based on the number of small multi-die zones included in each of the candidate super blocks and in a reset preparation state;
modifying the cost based on the number of valid pages included in a full small multi-die zone included in each of the candidate super blocks; and
and comparing modified costs of the candidate super blocks.
상기 희생 슈퍼 블록에 포함된 풀 상태의 스몰 멀티 다이 존들에 저장된 데이터들을 복사하는 단계;
상기 복사한 데이터들을 다른 슈퍼 블록에 저장하는 단계; 및
상기 희생 슈퍼 블록을 소거하는 단계;를 더 포함하는 동작 방법.
According to claim 15,
copying data stored in full small multi-die zones included in the victim super block;
storing the copied data in another super block; and
The operation method further comprising erasing the victim super block.
상기 스몰 멀티 다이 존들을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록인 동작 방법.
The method of claim 18, wherein the other super block,
A method of operating a super block including a plurality of small multi-die zones.
하나의 메모리 다이 내의 하나 이상의 메모리 블록들을 포함하는 스몰 싱글 다이 존을 복수 개 포함하는 슈퍼 블록인 동작 방법.
The method of claim 12, wherein one or more of the super blocks,
A method of operating a super block including a plurality of small single die zones including one or more memory blocks in one memory die.
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KR1020210086013 | 2021-06-30 | ||
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