CN101727400B - 混合密度存储系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合密度存储系统的控制方法，其适用于在一主机与该存储系统之间数据的处理，其中主机具有多个逻辑区段的储存空间来存取数据，而存储系统具有一高密度存储器以及一低密度存储器，该高密度存储器中具有多个实体区段的储存空间来存取数据。所述的控制方法的步骤为首先，提供一低密度记忆分配表于该存储系统中的预定位置，用以记录低密度存储器的储存空间的配置信息；最后，根据数据的性质以及低密度记忆分配表的内容，将数据写至高密度存储器或低密度存储器中。

Description

混合密度存储系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种储存装置，尤其是涉及一种混合密度存储系统(Hybriddensity memory system)及其控制方法。 

背景技术

非挥发性存储器(Non-volatile memory，或称为非依电性存储器)是用以储存数据，以闪存为例，其常应用于储存装置，例如：记忆卡、USB接口随身碟、固态磁盘驱动器等。 

请参阅图1，该图为现有存储系统的一具体实施例的系统结构示意图。如图1所示，存储系统13可耦接于一主机11，使数据得以存取于主机11以及存储系统13之间。其中在主机11内系以逻辑地址表示数据存放的位置，而在存储系统13内是以实体地址表示数据存放的位置。存储系统13包括一储存模块131以及一控制模块133。所述的储存模块131是用来储存数据，当主机11欲于该储存模块131中存取数据时，控制模块133会将主机11下达的数据的逻辑地址转换成储存模块131中的实体地址，以正确地存取数据。 

因为逻辑地址与实体地址的范围都非常大，因此要把逻辑地址转换到特定的实体地址是很费时的工作，所以目前的存储系统13会利用区段化概念，将储存模块131内划分多个实体区段(Physical Segment)，而主机11中提供的储存空间也划分成多个逻辑区段(Logical Segment)与之一一对应，其中每一实体区段都包括多个区块(Block)，且每一实体区块都包括多个地址，如此能以区段为单位来转换逻辑与实体地址的对应关系，进而方便管理存储器的储存空间。 

请参阅图2，该图为现有的区段化逻辑/实体地址转换概念的一具体实施例。如图2所示，主机11中储存空间的逻辑地址(Logical Address)经过运算后，被划分成8000个逻辑区块(LBA，Logical Block Address)，依次以每250个逻辑区块为单位定义成一个逻辑区段(Logical Segment)的范围，进而获得 32个逻辑区段LS₀，LS₁，…，LS₃₁。而存储系统13中的储存模块131也是以相同概念被划分成32个实体区段PS₀，PS₁，…，PS₃₁，每一个实体区段中具有256个连续的实体区块(PBA，Physical Block Address)，其中有250个实体区块用来与逻辑区块互相对应，而其余的6个实体区块是作为备用的冗余区块，以备记录控制数据或取代有损坏的实体区块。 

存储系统13中会于冗余区块存储器放逻辑/实体地址映像表(L2P MappingTable)，其记录每一实体区段中的实体区块与逻辑区块之间的转换关系，具体来说，逻辑区段LS₀记录逻辑地址0~63999，其中分成250个逻辑区块(LBA＝0～249)，逻辑/实体地址映像表中则记录250个逻辑区块转换至实体区块PBA＝0～255的对应关系。如此通过参考逻辑/实体地址映像表可迅速地将逻辑地址对应到正确的实体地址。 

承上所述，通过区段化的概念虽然减少了进行转换记忆单位的数量，也避免提供大容量的储存空间来存放逻辑/实体地址映像表，然而，其中并未对目前具有高密度存储器以及低密度存储器的混合存储系统结构下提出配置数据的方法。因为高密度存储器以及低密度存储器分别具有不同的抹除耐用次数，若只是任意地将数据配置于两种密度存储器中，容易导致两种存储器的抹除次数不平均，如此一来，会面临其中一种密度的存储器先到抹除耐用次数限制，但另一种密度的存储器尚可继续使用的情况，而提早结束储存装置的使用寿命。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合密度存储系统及其控制方法，依据数据的性质来将其配置于不同密度的存储器，并提出有效管理储存在混合密度存储器的数据的方法，期能达到抹除平均化的目的，并提高存储系统的使用寿命。 

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种混合密度存储系统及其控制方法，以能在配置使用者数据到存储器时，达到抹除平均化的目的，进而提高存储系统的寿命，并防止储存资源的浪费。 

本发明所要解决的又一技术问题是提供一种混合密度存储系统及其控制方法，以能在配置使用者数据到存储器时，能有效率地处理存储器数据，进而 提高存储系统的数据储存效能。 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合密度存储系统，其适用于提供一主机存取一使用者数据。所述的混合密度存储系统包括有一储存模块以及一控制模块。而控制模块就主机存取使用者数据的寻址区间为多个逻辑单位(Logical Unit)。储存模块是包括一由高密度存储器所构成的高密度记忆单元，及一由低密度存储器所构成的低密度记忆单元，其中，该高密度记忆单元划分成多个实体单位(Physical Unit)的储存空间来与该逻辑单位一一对应，每一实体单位包括多个实体区块(Physical Block)。控制模块系耦接于主机以及储存模块之间，用以根据使用者数据的性质，将该使用者数据传送至高密度记忆单元或低密度记忆单元中； 

该控制模块是根据该实体单位的抹除次数来调整该些逻辑单位与该些实体单位的地址的对应关系。 

在本发明的一具体实施例中，所述的逻辑单位为一逻辑区段(Logical Segment)，而实体单位为一实体区段(Physical Segment)。并且，每一实体单位中具有一区段分配表(Segment Table)，用以指示所包括的实体区块的配置信息。区段分配表特别具有一更新字段，用以指示该使用者数据存取于该低密度记忆单元内的地址。 

在本发明的一具体实施例中，所述的低密度记忆单元中具有一低密度记忆分配表(LDM Table)，用以指示低密度记忆单元的储存空间的配置信息；且低密度记忆分配表的地址是记录于区段分配表中。 

本发明又揭示一种混合密度存储系统的控制方法，其适用于在一主机与该混合密度存储系统之间存取一使用者数据，其中主机具有多个逻辑单位(Logical Unit)的储存空间来存取使用者数据，而混合密度存储系统具有一高密度记忆单元以及一低密度记忆单元，该高密度记忆单元提供多个实体单位(Physical Unit)的储存空间来与逻辑单位一一对应，每一实体单位包括多个实体区块(Physical Block)。所述的控制方法的步骤为首先，提供一低密度记忆分配表(LDM Table)于该混合密度存储系统中，用以记录该低密度记忆单元的储存空间的配置信息；其次，根据使用者数据的性质以及低密度记忆分配表的内容，将使用者数据传送至高密度记忆单元或低密度记忆单元中； 

该逻辑单位与该实体单位的地址的对应关系根据该些实体单位的抹除次数来被调整。 

附图说明

通过前述技术方案，本发明可依据数据的性质将其配置于适当的记忆空 间，并以循环使用储存空间的机制，进而达到抹除均化的效果。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

图1为现有的存储系统的一具体实施例的系统结构示意图； 

图2为现有的区段化逻辑/实体地址转换概念的一具体实施例； 

图3为本发明所提供的混合密度存储系统的一具体实施例的系统结构示意图； 

图4为本发明所提供的逻辑/实体区段映像的一具体实施例的储存结构示意图； 

图5为本发明所提供的主分配表的一具体实施例的结构示意图； 

图6为本发明所提供的区段分配表的一具体实施例的结构示意图； 

图7为本发明所提供的低密度记忆分配表的一具体实施例的结构示意图； 

图8A～图8D为本发明所提供的数据处理程序的一具体实施例的示意图； 

图9为本发明所提供的混合密度存储系统的控制方法的一具体实施例的步骤流程图；以及 

图10为本发明所提供的适用于低密度存储器单元的回收区块程序的一具体实施例的步骤流程图。 

其中，附图标记： 

11：主机 

13：存储系统 

131：储存模块          133：控制模块 

LS₀、LS₁、LS₃₁：逻辑区段 

PS₀、PS₁、PS₃₁：实体区段 

31：主机 

33：混合密度存储系统 

331：储存模块 

3311：高密度记忆单元3313：低密度记忆单元 

333：控制模块 

41：逻辑储存空间 

LS₀、LS₁、LS_i、LS_j、LS₃₁：逻辑区段 

43：实体储存空间 

431：启动文件 

433：主分配表 

PS₀、PS₁、PS_i、PS_j、PS₃₁：实体区段 

PBA₀、PBA₁、…、PBA_i：实体区块 

Page₀、Page₁、Page₆₃：实体分页 

51：实体区段字段 

52：逻辑区段字段 

53：起始区块字段 

54：长度字段 

55：区段分配表偏移字段 

56：磨损率 

57：关联区段 

6：区段分配表 

61：识别字段 

E₀、E₁、E_i、E₂₄₉：配置信息字段 

62：配置旗标字段 

64：调整区段旗标字段 

66：实体区块偏移字段 

68：更新字段 

63：第一头端指针缓存器 

65：第一尾端指针缓存器 

7：低密度记忆分配表 

71：识别字段 

U₀、U_i、U₁₂₇：更新信息字段

72：状态区位 

74：配置地址字段 

73：第二头端指针缓存器 

75：第二尾端指针缓存器 

HPBA₀、HPBA₁、…、HPBA_i：热门实体区块 

A～G、B’：数据 

S101～S141：各个步骤流程 

S201～S223：各个步骤流程 

具体实施方式

本发明所提出的混合密度存储系统及其控制方法，是在区段化存储器管理的结构下，根据使用者数据的性质不同来将其配置于低密度存储器或高密度存储器中，并提出配置于两种存储器的数据处理方法和存储器抹除平均化的机制，以提高搞混合密度存储系统的使用效能及寿命。 

本发明的主要技术特征在于均匀抹除混合密度存储系统的控制方法以及使用该方法的存储系统结构，以下就仅提出必要的内部系统结构及其动作流程，然而，熟悉该项技艺者得知，除了以下所提及之构件，存储系统中当然包括其它的必要组件，因此，不应以本实施例揭露为限。 

首先，请参阅图3，该图为本发明所提供的混合密度存储系统的一具体实施例的系统结构示意图。如图3所示，混合密度存储系统33(以下统称存储系统)是耦接于主机31，接受主机31所下达的指令运作，以对该指令所对应得数据(以下统称使用者数据)进行读取或写入动作。 

存储系统33包括有一储存模块331以及一控制模块333。储存模块331是包括一由高密度存储器所构成的高密度记忆单元3311以及一由低密度存储器所构成的低密度记忆单元3313，其用来储存使用者数据；而控制模块333是耦接于主机31以及储存模块331之间，用以接收主机31所下达的一指令。其中主机31的运作模式包括有一读取模式以及一写入模式，分别能对存储系统33下达一读取指令以及一写入指令，写入指令是将对应一逻辑地址的使用者数据写入储存模块331中，而读取指令则是将对应一逻辑地址的使用者数据从储存模块331中读取出来。

在本发明的一具体实施例中，所述的储存模块331是由非挥发性存储器所构成，其中低密度记忆单元3313为单级单元存储器(SLC)、相变化存储器(PCM)、自由铁电式随机存取存储器(FeRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)；而高密度记忆单元3311为多级单元存储器(MLC)。 

为了更了解逻辑/实体地址的转换关系，请参考图4，该图为本发明所提供的逻辑/实体区段映像的一具体实施例的储存结构示意图。其中，相关的系统结构请一并参考图3。如图4所示，主机31与高密度记忆单元3311分别具有一逻辑储存空间41以及一实体储存空间43来存取数据，其中逻辑储存空间41划分成32个逻辑区段LS₀～LS₃₁，而实体储存空间43也划分成32个实体区段PS₀～PS₃₁与逻辑区段LS₀～LS₃₁一一对应。一具体实施例中，每一逻辑区段LS_i是由250个逻辑区块组成，且每一实体区段PS_i是由256个实体区块组成，其中有250个实体区块用来与逻辑区块互相对应，而其余的6个实体区块是作为备用的冗余区块(Free Block)。 

储存模块331中还保留至少两个实体区块分别来存放一启动文件431以及一主分配表433。启动文件431记录了启动存储系统33所需的信息，如韧体影像(Firmware Image)、厂商信息(Vendor Informat ion)等；而主分配表433记录了逻辑区段LS_i与实体区段PS_i的对应关系，请一并参考图5，该图为本发明所提供的主分配表433的一具体实施例的结构示意图。 

如图5所示，储存模块331保留两个实体区块PBA₁、PBA₂来存放主分配表433。主分配表433中包括一实体区段字段51、一逻辑区段字段52、一起始区块字段53、一长度字段54、一区段分配表偏移字段55，以及记录了磨损率56、关联区段57等信息。实体区段字段51以及逻辑区段字段52指示各区段的对应关系，一具体实施例中，预设实体区段PS_i与逻辑区段LS_j对应，其中i＝j。 

起始区块字段53以及长度字段54分别指示每个实体区段PS_i的起始区块地址以及区段长度，其中起始区块地址以及区段长度可依据实体储存空间43中各实体区块的状态(例如：损坏区块的数量)来弹性改变，进而使每个实体区段PS_i都能具有相当数量的冗余区块。 

每一实体区段PS_i具有一区段分配表6(Segment Table)，用以指示每一实体区段PS_i中所包括的实体区块PBA_i与逻辑区块的对应关系以及配置信息，通过区段分配表偏移字段55记录的内容来指示每个区段分配表所存放的实体区 块地址。 

磨损率56的字段是记录实体区段PS_i的磨损程度，控制模块333会依据各实体区段PS_i的磨损程度来调整实体区段PS_i与逻辑区段LS_i的对应关系，并将调整后的信息记录于关联区段57的字段中。 

在本发明的一具体实施例中，储存模块331保留两个实体区块PBA₁、PBA₂来存放主分配表433，且实体区块PBA_i又分成64个实体分页Page₀～Page₆₃。主分配表433初始是储存在实体区块PBA₁内的实体分页Page₀中，并以实体分页Page_i为单位写入。当更新主分配表433内容时，会循序将更新后的主分配表433存在实体分页Page₁中，以此类推，直至写入到实体分页Page₆₃时，再循序使用实体区块PBA₂中的实体分页Page₀，将主分配表433写入其中，并抹除实体区块PBA₁，随后写入到实体分页Page₆₃时，再返回使用实体区段PBA₁来储存更新后的主分配表433，如此重复上述动作，以循环的储存机制来维护主分配表433的内容。 

接着，请参考图6，该图为本发明所揭示的区段分配表的一具体实施例的结构示意图。其中，相关的系统结构请一并参阅图3～图5。如图6所示，区段分配表6包括一识别字段61、多个配置信息字段E₀～E₂₄₉、第一头端指针缓存器63以及第一尾端指针缓存器65。识别字段61是用以检验后续数据结构是否为区段分配表6的内容。配置信息字段E_i指示逻辑区块对应于实体区块的信息，其中包括一配置旗标字段(Allocated Flag)62、一调整区段旗标字段(Alternate Segment Flag)64、一实体区块偏移字段(PBA Offset)66以及一更新字段68。 

配置旗标字段62是用以指示实体区块是否已被配置来存取使用者数据；调整区段旗标字段64是用来指示是否调整存取使用者数据的实体地址，若调整区段旗标字段64的内容被设定为1，则表示使用者数据须被存取于另一实体区段中，反之则表示使用者数据是被存取于目前的实体区段中；实体区块偏移字段66用以指示存取使用者数据的实体区块地址；而更新字段68是用以指示使用者数据于低密度记忆单元3313内的地址。 

第一头端指针缓存器63以及第一尾端指针缓存器65是用来指示任一实体区段中实体区块的配置情形，数据会从第一头端指针缓存器63所指的实体区块中依序写入，并从第一尾端指针缓存器65所指的实体区块依序抹除，借此 能以循环配置储存空间的方式来记录数据。 

在混合密度存储系统中，常被存取与更新的数据(又称热门数据)，会配置于低密度存储器中以能快速存取；而不常使用的非热门数据(又称冷门数据)，会配置于高密度存储器中。因为重复出现的数据其数据长度通常较短，因此在本发明的一具体实施例中，是将使用者数据的长度和一门限值比较来决定该使用者数据的性质，假定该门限值设定为4KB，则小于4KB的使用者数据应配置于低密度记忆单元3313中，反之则应配置于高密度记忆单元3311中。 

请参考图7，该图为本发明所公开的低密度记忆分配表的一具体实施例的结构示意图。其中相关的系统结构请一并参阅图3～图6。低密度记忆单元3313定义连续多个热门实体区块，且每一热门实体区块又分成64个实体分页Page₀～Page₆₃。低密度记忆分配表(LDM Table)7是储存在其一的热门实体区块中，用以指示低密度记忆单元3313的储存空间的配置信息。 

如图7所示，低密度记忆分配表7包括一识别字段71、多个更新信息字段U₀～U₁₂₇、第二头端指针缓存器73以及第二尾端指针缓存器75。识别字段71是用以检验后续数据结构是否为低密度记忆分配表7的内容。更新信息字段U_i指示逻辑区块对应于热门实体区块的信息，其中包括一状态区位(Allocated state)72以及一配置地址字段(Allocated Address)74。状态区位72是用以指示热门实体区块中各实体分页是否有被配置有效的使用者数据；配置地址字段74是用以指示上述有效的使用者数据所配置的热门实体区块地址或直接用来存放该使用者数据。 

具体来说，假设一实体区块中的数据(假设为128KB)，其中有4KB大小的数据常被更新，则常被更新的数据会以实体分页为单位被配置于低密度记忆单元3313中至少一实体分页Page_i内，而其余124KB不常被更新的数据仍被配置于高密度记忆单元3311中。其中有存放使用者数据的状态区位72的内容会设定为1，而其对应的配置地址字段74的内容即为存放该使用者数据的实体分页地址。当欲读取该笔数据时，会先从主分配表433中找到数据所对应的实体区段PS_i，将存放在高密度记忆单元3311中的124KB数据内容读出后，再从该实体区段PS_i中的区段分配表6查询该笔数据的更新字段68是否指到低密度记忆分配表7中的任一更新信息字段U_i，进而找到有配置使用者数据的地址，以读出剩余4KB的使用者数据。相对地，若更新字段68的值大于更新信 息字段U_i的数目(本例中有128个更新信息字段U_i)，即表示该数据全部都配置于高密度记忆单元3311中，而没有配置于低密度记忆单元3313中。 

而第二头端指针缓存器73以及第二尾端指针缓存器75是用来指示低密度记忆单元3313中热门实体区块的配置情形，数据会从第二头端指针缓存器73所指的热门实体区块中依序写入，并从第二尾端指针缓存器75所指的热门实体区块依次抹除，借此能以循环配置储存空间的方式来记录数据。 

为了更了解使用者数据存取于低密度记忆单元3313的处理方式，请一并参考图8A～图8D，这些图为本发明所提供的数据处理程序的一具体实施例的示意图。低密度记忆单元3313提供的热门实体区块中，由第二头端指针缓存器73存储器放的地址指向最新存取使用者数据的热门实体区块，且由第二尾端指针缓存器75存储器放的地址是指向最旧存取使用者数据的热门实体区块，其中所界定出的范围即为该区段中有分配使用记录着有效使用者数据的实体区块的范围。低密度记忆单元3313可视为一循环记录的空间，新的使用者数据依次写入至第二头端指针缓存器73指向的热门实体区块，并视情况调整(直接或经抹除后回收)第二尾端指针缓存器75指向的热门实体区块，当写至热门实体区段的一头(也即区段中地址最大/或最小的实体区块后)再度移动时，即会再设定缓存器的内容使其指向热门实体区段的另一头(也即区段中地址最小/或最大的实体区块)，使能循环、循序地配置热门实体区块，进而充分达到抹除平均的目的。 

如图8A所示，低密度记忆单元3313包括多个热门实体区块HPBA_i，而其中定义一回收门限值限制有效实体区块的数量，例如限制最多只能有7个有效实体区块用来记录数据。有效的使用者数据A～G依次写入热门实体区块HPBA₀～HPBA₆中，其中热门实体区块HPBA₀中的数据A为最旧的数据，而热门实体区块HPBA₆中的数据G为最新的数据；此时由第二尾端指针缓存器75指向热门实体区块HPBA₀，而第二头端指针缓存器73指向热门实体区块HPBA₆来表示热门实体区块HPBA₀～HPBA₆为上述有效实体区块的范围。 

随后，如图8B所示，若此时有一笔数据B的使用者数据B’欲被写入，则第二头端指针缓存器73指向热门实体区块HPBA₇，使数据B`配置于其中，并抹除原本存放B的实体区块HPBA₁，然而，此时的有效实体区块范围为热门实体区块HPBA₀～HPBA₇，显然已经超过系统设定的回收门限值数量，为了控制 每一实体区段中保持适当数量的冗余区块，因而需进行回收区块的程序。 

如图8C所示，回收区块程序会先判断第二尾端指针缓存器75指向的热门实体区块HPBA₀中存放的数据A是否已被抹除，因为数据A没被抹除，则须将数据A改存到高密度记忆单元3311中，随后再抹除第二尾端指针缓存器75指向的热门实体区块HPBA₀中的数据A，并将第二尾端指针缓存器75指向热门实体区块HPBA₁，以此类推，进而提供循环配置数据的机制。 

值得一提的是，在本发明的一具体实施例中，低密度记忆分配表7是储存于其一热门实体区块HPBA_i里，并以实体分页为单位依次写入热门实体区块HPBA_i里，类似于主分配表433的更新模式，等目前的热门实体区块HPBA_i写满后，再另找一个可用的热门实体区块HPBA_j(i≠j)继续写入，并抹除原本存放的热门实体区块HPBA_i。如图8D所示，若数据A为低密度记忆分配表7，当将热门实体区块HPBA₀写满时，则须将数据A另外存放至距离第二头端指针缓存器73后方最近可用的热门实体区块，即将第二头端指针缓存器73指向热门实体区块HPBA₈，并将数据A配置于其中，随后抹除原本存放数据A热门实体区块HPBA₀，以及调整第二尾端指针缓存器75指向的位置。具体来说，可将低密度记忆分配表7的内容视为一使用者数据，并与其它使用者数据循环地配置于低密度记忆单元3313中。 

高密度记忆单元3311也是通过上述概念，通过调整第一尾端指针缓存器63以及第一尾端指针缓存器65，使能顺序地、循环地配置数据以及区段分配表6。 

上述的门限值以及回收门限值为一使用者设定值，或由存储系统33依据数据处理情况来决定。 

请参考图9，该图为本发明所提供的混合密度存储系统的控制方法的一具体实施例的步骤流程图。其中相关的系统结构以及表格请同时参考图3至图8。如图9所示，此控制方法包括下列步骤： 

首先，步骤S101，提供低密度记忆分配表7于混合密度存储系统33中，步骤S103，当接收一存取指令以对一使用者数据进行存取动作时，步骤S105，控制模块333会先判断该存取指令是否为写入指令，步骤S107，若否，即表示该存取指令为读取指令，则将使用者数据的逻辑地址转换成一逻辑区段；接着，步骤S109，控制模块333从主分配表433中查出该逻辑区段所对应的一 实体区段以及从区段分配表偏移字段55中查出该实体区段的区段分配表6所存放的实体区块地址； 

步骤S111，随后判断欲读取的使用者数据是否有部分存在于低密度存储器单元3313中，其中是通过更新字段68的值来判断，若更新字段68的值大于127(非限定)，即表示该使用者数据全部都储存于高密度记忆单元3311中，因而，步骤S113，从高密度记忆单元3311中读出该使用者数据后，步骤S121，传至主机31； 

若步骤S111的判断为是，则控制模块333依据更新字段68指到低密度记忆分配表7中的任一更新信息字段U_i，步骤S115，再根据更新信息字段U_i所指到的低密度记忆单元3313中的热门实体区块中读出该使用者数据；步骤S117，并从高密度记忆单元3311中读出其余部份的该使用者数据后，步骤S119，将存放于两种密度存储器的使用者数据合并，步骤S121，最后传至主机31。 

若步骤S105中判断存取指令为一写入指令时，步骤S123，随即判断使用者数据的数据长度是否小于门限值；步骤S125，则表示该使用者数据非属热门数据，应配置于高密度记忆单元3311中，因而先将使用者数据的逻辑地址转换成逻辑区段，步骤S127，并从主分配表433中查出该逻辑区段所对应的实体区段，步骤S129，随即将使用者数据写入该实体区段中适当的实体区块；最后，依据配置该使用者数据过程中调整过的信息来更新区段分配表6以及主分配表433。 

若步骤S123的判断为是，则表示该使用者数据属热门数据，应配置于低密度记忆单元3313中，步骤S133，因而先将第二头端指针缓存器73指向目前所指的下一个热门实体区块，步骤S135，随后将使用者数据写入于第二头端指针缓存器73所指的热门实体区块中，步骤S137，并依据执行上述动作而改变的参数(例如第二头端指针缓存器73的值)来更新低密度记忆分配表7以及区段分配表6的内容；最后，步骤S139，判断低密度记忆单元3313中的有效区块范围是否超过一回收门限值，若没有，则继续执行步骤S103以存取下一笔使用者数据；否则，步骤S141，即执行一回收区块程序。 

最后，请参考图10，该图为本发明所提供适用于低密度存储器单元3313的回收区块程序的一具体实施例的步骤流程图。其中相关的系统结构以及表格 请同时参考图3至图9。如图10所示，此控制方法包括下列步骤： 

执行图9流程后，开始进行回收区块程序，步骤S201，此时控制模块333会先判断第二尾端指针缓存器75所指向的热门实体区块中是否存放了有效数据；步骤S205，若没有，即表示此热门实体区块可被抹除或其已被抹除，在该区块被抹除后，将第二尾端指针缓存器75指向目前所指的下一个热门实体区块，步骤S223，并依据执行上述动作而改变的参数(例如第二尾端指针缓存器75的值)来更新低密度记忆分配表7； 

步骤S207，若步骤S201的判断为是，控制模块333随即查出该有效数据的逻辑地址，步骤S209，再查出该逻辑地址对应到的高密度记忆单元3311中的实体区块，以得到该有效数据的其余部份储存在高密度记忆单元3311中的地址；步骤S211，随后合并储存在高密度记忆单元3311以及低密度记忆单元3313中的有效数据，步骤S213，再将合并后的有效数据全部储存到另一个可用的实体区块中；接着，步骤S215，抹除原本存放有效数据的实体区块，步骤S217，并依据执行上述动作而改变的参数来更新区段分配表6以及主分配表433； 

最后，步骤S223，抹除第二尾端指针缓存器75所指向的热门实体区块，以及将第二尾端指针缓存器75指向目前所指的下一个热门实体区块，再依据执行上述动作而改变的参数来更新低密度记忆分配表7即可。 

如此一来，一笔数据中较常被存取的部份会配置于低密度记忆单元3313中，而其余部份则配置于高密度记忆单元3311中，通过一连串间接寻址的方式，将数据得以存取于两种密度存储器内。 

通过以上实例详述，当可知悉本发明的混合密度存储系统及其控制方法，是在可调整区段化存储器的结构下，通过低密度记忆分配表来管理低密度记忆单元的配置情形，以提供了数据处理方法来控制使用者数据存取于不同密度的存储器中。本发明具备以下优点： 

1.依据使用者数据的性质来管理其配置位置，借此充分利用两种存储器的特性来做数据的处理，有效提高混合密度存储器装置的效能。 

2.低密度存储器是循序、循环地配置使用者数据；且高密度存储器中的实体区段也根据抹损程度来调整与逻辑区段的对应关系，且每一实体区段也是循序、循环地配置数据，因此达到存储器抹除平均化的目的，有效的提高混合密 度存储器装置的寿命。 

3.在低密度存储器中许久未被更新的数据会通过回收区块程序将其重新写入高密度存储器中，使得低密度存储器中存放的必定是最近且最常使用的使用者数据，如此即使不使用LRU(Least Recently Used)或LFU(LeastFrequently Used)等算法，仍提供有效率的数据处理方式。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (21)

1.一种混合密度存储系统，其特征在于，用于提供一主机来存取一使用者数据，该主机具有多个逻辑单位的一储存空间来存取该使用者数据，该混合密度存储系统包括：

一储存模块，包括一由高密度存储器所构成的高密度记忆单元，及一由低密度存储器所构成的低密度记忆单元，其中该高密度记忆单元划分成多个实体单位的储存空间来与该些逻辑单位一一对应，每一该些实体单位包括多个实体区块；以及

一控制模块，耦接于该主机以及该储存模块之间，用以根据该使用者数据的性质，将该使用者数据传送至该高密度记忆单元或该低密度记忆单元中；

该控制模块是根据该实体单位的抹除次数来调整该些逻辑单位与该些实体单位的地址的对应关系。

2.根据权利要求1所述的混合密度存储系统，其特征在于，该逻辑单位为一逻辑区段，而该实体单位为一实体区段。

3.根据权利要求1所述的混合密度存储系统，其特征在于，该控制模块可定义每一该实体单位的起始地址以及长度。

4.根据权利要求1所述的混合密度存储系统，其特征在于，每一该实体单位具有一区段分配表，用以指示所包括的该实体区块的配置信息。

5.根据权利要求4所述的混合密度存储系统，其特征在于，该区段分配表具有一更新字段，用以指示该使用者数据存取于该低密度记忆单元内的地址。

6.根据权利要求5所述的混合密度存储系统，其特征在于，该区段分配表具有一配置旗标字段，用以指示该实体区块是否被配置来存取该使用者数据，且具有一调整区段旗标字段，用以指示是否调整存取该使用者数据的实体地址，以及具有一实体区块偏移字段，用以指示存取该使用者数据的该实体区块地址。

7.根据权利要求5所述的混合密度存储系统，其特征在于，该低密度记忆单元中具有一低密度记忆分配表，用以指示该低密度记忆单元的储存空间的配置信息，且该低密度记忆分配表的地址是记录于该区段分配表中。

8.根据权利要求1所述的混合密度存储系统，其特征在于，该储存模块还保留其一的该实体区块来储存一启动文件，用以储存控制启动该存储系统所需的信息。

9.根据权利要求1所述的混合密度存储系统，其特征在于，该低密度记忆单元为单级单元存储器、相变化存储器、自由铁电式随机存取存储器或磁性随机存取存储器；而该高密度记忆单元为多级单元存储器。

10.一种混合密度存储系统的控制方法，其特征在于，适用于在一主机与该混合密度存储系统之间存取一使用者数据，该主机具有多个逻辑单位的一储存空间来存取该使用者数据，而该混合密度存储系统具有一高密度记忆单元以及一低密度记忆单元，该高密度记忆单元提供多个实体单位的储存空间来与该逻辑单位一一对应，每一该实体单位包括多个实体区块，该控制方法包括下列步骤：

提供一低密度记忆分配表于该混合密度存储系统中，用以记录该低密度记忆单元的储存空间的配置信息；以及

根据该使用者数据的性质以及该低密度记忆分配表的内容，将该使用者数据存取于该高密度记忆单元或该低密度记忆单元中；

该逻辑单位与该实体单位的地址的对应关系根据该些实体单位的抹除次数来被调整。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，该主机的运作模式包括有一读取模式以及一写入模式。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，该低密度记忆单元定义连续多个热门实体区块，由一头端指针缓存器和一尾端指针缓存器从所包含的该热门实体区块中界定出一有效实体区块的范围，该有效实体区块存放了至少一有效数据，该头端指针缓存器存储器放的地址是指向最新存取该有效数据的该热门实体区块，该尾端指针缓存器存储器放的地址是指向最旧存取该有效数据的该热门实体区块。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，该使用者数据是顺序性地配置于该实体区块或该热门实体区块中。

14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，每一该实体单位包括一区段分配表，用以记录该实体区块的配置情形，并记录该低密度记忆分配表的地址。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，当该主机的运作模式为该读取模式时，根据该使用者数据的性质以及该低密度记忆分配表的内容来存取该使用者数据的步骤中包括下列步骤：

判断该使用者数据是否存在该低密度记忆单元中；

根据上述判断来决定是从该区段分配表中找到储存该使用者数据的该实体区块或是从该低密度记忆分配表中找到储存该使用者数据的该热门实体区块；以及

将该使用者数据从正确的地址读出并将从低密度存储器读出的该使用者数据和从高密度存储器读出的其余的该使用者数据合并后传回该主机。

16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，该高密度记忆单元以及该低密度记忆单元中是以循环配置储存空间的方式来记录该些有效数据、该使用者数据以及该区段分配表。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，当该主机的运作模式为该写入模式时，根据该使用者数据的性质以及该低密度记忆分配表的内容来存取该使用者数据的步骤中包括下列步骤：

将该使用者数据的数据长度与一门限值比较，用以区分该使用者数据的性质；

若该使用者数据的数据长度比该门限值小，则执行以下步骤：

该头端指针缓存器指向目前所指之下一个该热门实体区块；

该使用者数据配置于该头端指针缓存器指向之该热门实体区块；

判断该有效实体区块的范围是否超过一回收门限值；以及

若该有效实体区块的范围超过该回收门限值，则执行一回收区块程序；以及

若该使用者数据的数据长度比该门限值大，则执行以下步骤：

从该区段分配表中找出可配置该使用者数据的该实体区块；以及

将该使用者数据存取于该实体区块中。

18.根据权利要求15或17所述的控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：

依据配置该使用者数据过程中调整过的信息来更新该低密度记忆分配表以及该区段分配表。

19.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，该回收区块程序包括下列步骤：

判断该尾端指针缓存器指向的该热门实体区块中存放的该有效数据是否已被抹除；

若该尾端指针缓存器指向的该热门实体区块中存放的该有效数据已被抹除，则该尾端指针缓存器指向目前所指的下一个该热门实体区块；以及

若该尾端指针缓存器指向的该热门实体区块中存放了其一的该有效数据，则执行以下步骤：

从该高密度记忆单元中找出储存该有效数据的该实体区块；

将储存于该高密度记忆单元以及该低密度记忆单元中的该有效数据合并后写入另一该实体区块中；以及

抹除原本储存该有效数据的该实体区块并抹除该尾端指针缓存器指向的该热门实体区块。

20.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：依据该回收区块程序执行过程中调整过的信息来更新该低密度记忆分配表以及该区段分配表。

21.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，该低密度记忆分配表是储存于该低密度记忆单元或该控制模块中。

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