CN102122267A - 一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器 - Google Patents

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Inventor
迟志刚
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Shanghai Huahong Integrated Circuit Co Ltd
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Shanghai Huahong Integrated Circuit Co Ltd
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Abstract

一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，包含微控制器、设备控制器、数据存储器、ECC单元、数据访问仲裁逻辑单元、NANDflash控制器以及FTL管理产生的数据存储器和附加ECC单元。通过为FTL管理产生的数据设立专门的数据通路，可大大降低垃圾块整理和损耗均衡对系统性能的影响，优化NANDflash控制器的设计，提高系统的性能。

Description

一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器
技术领域
本发明涉及一种NANDflash控制器，尤其涉及一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器。
背景技术
NANDflash在最近几年里得到了突飞猛进的发展，由1位/单元的SLC(Single-Level-Cell)技术发展到了2位/单元甚至3位/单元的MLC(Multi-Level-Cell)技术，同时NANDflash的生产工艺也不断进步。随着技术的发展，NANDflash容量不断增大，单位容量的成本也大幅降低。
NANDflash相对于磁存储介质有省电、寻道时间短等优点。随着NANDflash成本的不断下降，基于NANDflash的固态硬盘(SSD，Solid StateDrive)被当作替代现有磁存储介质硬盘的最佳选择。
FTL(Flash Transcat ion Layer)是NANDflash存储系统中管理NANDflash的重要单元，它的功能包括：地址映射(Address Mapping)、垃圾块整理(Gabage Collection)、损耗均衡(Wear Leveling)等。其中垃圾块整理和损耗均衡会增加读、写NANDflash的大量操作，制约了存储系统的性能。当前应用中多通道NANDflash控制器结构图如图1所示。
发明内容
本发明目的是提供一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，通过优化NANDflash控制器的设计，降低FTL管理对系统性能的影响。
一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，包含以下内容：
微控制器，用于向设备控制器、数据访问仲裁逻辑单元、NANDflash控制器发送配置和指令；
设备控制器，用于以特定协议(例如USB、SATA和PCIE)和主控端进行数据传输；
数据存储器，缓存设备控制器和NANDflash之间的数据传输；
ECC单元，纠错码(Error Correct Code)单元，用于对写入NANDflash的数据进行编码生成校验码，对从NANDflash读出的数据进行查错和纠错；
数据访问仲裁逻辑单元，用于对多通道同时访问存储器进行仲裁；
NANDflash控制器，负责控制与Nandflash之间的数据传输；
FTL管理产生的数据存储器，用于缓存FTL管理产生的数据传输；
附加ECC单元，用于对写入NANDflash的数据进行编码生成校验码，对从NANDflash读出的数据进行查错和纠错；
设备控制器可采用SATA(Serial Advanced Technology Attachment)设备端控制器或USB设备端控制器或PCIE(Pedpherd ComponentInterconnect express)设备端控制器。
数据存储器和FTL管理产生的数据存储器可以为SRAM或SDRAM或DDRSDRAM。FTL管理产生的数据搬移的最小单位为页(Page)，因此FTL管理产生的数据存储器最小为一页。
通过为FTL管理产生的数据传输设立专门的数据通路，可大大降低垃圾块整理和损耗均衡对系统性能的影响，优化NANDflash控制器的设计，提高系统的性能。
附图说明
图1现有多通道NANDflash控制器结构图
图2同时进行数据传输和FTL管理的多通道NANDflash控制器结构图
具体实施方案
以下结合附图对本发明内容进行详细的说明：
如图2中所示，FTL管理产生的数据搬移的最小单位为页(Page)，因此存储器(160)最小为一页(Page)。存储器(160)越大，FTL管理进行数据搬移的效率就越高。
当每次进行写flash的操作时，FTL根据逻辑块地址(LBA，Logic BlockAddress)查找地址映射表(Address Mapping Table)，决定数据写入哪一个通道的NANDflash。如果写数据超过NANDflash一页(Page)的大小，写数据可以被同时写入两个或两个以上的通道，但需要预留至少一个通道给FTL进行NANDflash(200)内的数据搬移。预留的通道的数量由具体的FTL管理的方法决定。若垃圾块整理(Gabage Collection)和损耗均衡(WearLeveling)导致的数据传输会在不同通道间进行，则预留的通道数须为两个或者两个以上。若垃圾块整理和损耗均衡导致的数据传输只会在单一通道内进行，则预留的通道数须为一个或者一个以上。
哪些通道被预留由FTL的垃圾块整理和损耗均衡决定。FTL给所有通道设立FTL管理优先级，当一个通道由垃圾块整理和损耗均衡引起的数据搬移越多、越紧急，其优先级越高。写操作按通道的优先级由低到高选择通道写入数据。
每次写操作，通道都被分成了两组，被写操作访问的通道使用存储器(120)和ECC单元(130)进行写数据的传输；不被写操作使用的通道使用存储器(160)和附加ECC单元(170)进行通道内或通道间的数据搬移。分组由微控制器配置数据访问仲裁逻辑单元(140)实现。每个通道在任意时刻只能访问两个数据存储器中的一个。
在进行读操作的时候，没有被占用的通道可继续进行FTL管理导致的数据搬移。由于任意一次的写操作都至少预留一个通道，因此绝大多数的读操作也会至少预留一个通道。
每个通道的FTL管理优先级随着FTL管理的进行会动态的调整，因此通道分组也是动态变化的。

Claims (6)

1.一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，包含：微控制器、设备控制器、数据存储器、ECC单元、数据访问仲裁逻辑单元和NANDflash控制器，其特征在于还包含FTL管理产生的数据存储器及附加ECC单元。
2.如权利要求1所述的一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，其特征在于：所述设备控制器为SATA设备端控制器或USB设备端控制器或PCIE设备端控制器。
3.如权利要求1所述的一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，其特征在于：所述NANDflash控制器的通道数至少为2个。
4.如权利要求1所述的一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，其特征在于：所述数据存储器为SRAM或SDRAM或DDRSDRAM。
5.如权利要求1所述的一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，其特征在于：所述FTL管理产生的数据存储器为SRAM或SDRAM或DDR SDRAM。
6.如权利要求1或5所述的一种可同时进行数据传输及FTL管理的多通道NANDflash控制器，其特征在于：所述FTL管理产生的数据存储器的大小最小为1页。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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