CN104239229A - 数据储存装置及用于快闪存储器的数据读取方法 - Google Patents

数据储存装置及用于快闪存储器的数据读取方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数据储存装置，耦接至一主机，该数据储存装置包括：一快闪存储器；以及一控制器，用以控制该快闪存储器的存取，其中当该主机对该快闪存储器进行一随机读取动作时，该控制器是先依据该控制器的一全域映射表取得欲读取的一第一数据在该快闪存储器中的一相关数据区块及一相关数据分页的地址信息，并依据该地址信息由该快闪存储器中预先读取该相关分页，其中当该控制器取得该地址信息时，该控制器更同时依据该控制器的一区域映射表以判断所欲读取的该第一数据是否位于一目前缓冲区块；其中当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，该控制器更取消预先读取的该相关分页，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据。

Description

数据储存装置及用于快闪存储器的数据读取方法
技术领域
本发明系有关于快闪存储器，特别是有关于具有快闪存储器的数据储存装置及快闪存储器的数据读取方法。
背景技术
快闪存储器为一种普遍的非挥发性数据储存装置，是以电性方式抹除与程序化。以与非门型的快闪存储器(即NAND FLASH)为例，常用作存储卡(memorycard)、通用序列总线闪存装置(USB flash device)、固态硬盘(SSD)、嵌入式快闪存储器模块(eMMC)…等使用。
快闪存储器(如，NAND FLASH)的储存阵列包括多个区块(blocks)，例如是备用区块及数据区块。各区块包括多个页(pages)。当欲写入数据至快闪存储器时，其中间数据会暂存于备用区块中的一目前缓冲区块中。当该目前缓冲区块的所有分页均写入数据后，该区块才会成为数据区块。在对快闪存储器进行随机读取时，目前缓冲区块中仍可能暂存有欲读取的数据。然而，传统的快闪存储器控制器往往需要依序判断欲读取的数据位于目前缓冲区块或是数据区块中，这会造成读取效能的损耗。
发明内容
本发明提供一种数据储存装置，耦接至一主机，该数据储存装置包括：一快闪存储器；以及一控制器，用以控制该快闪存储器的存取，其中当该主机对该快闪存储器进行一随机读取动作时，该控制器先依据该控制器的一全域映射表取得欲读取的一第一数据在该快闪存储器中的一相关数据区块及一相关数据分页的地址信息，并依据该地址信息由该快闪存储器中预先读取该相关分页，其中当该控制器取得该地址信息时，该控制器更同时依据该控制器的一区域映射表以判断所欲读取的该第一数据是否位于一目前缓冲区块；其中当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，该控制器更取消预先读取的该相关分页，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据。
本发明更提供一种快闪存储器的数据读取方法，用于耦接至一主机的数据储存装置，其中该数据储存装置包括一快闪存储器及一控制器，该数据读取方法包括：当该主机对该快闪存储器进行一随机读取动作时，依据该控制器的一全域映射表取得欲读取的一第一数据在该快闪存储器中的一相关数据区块及一相关数据分页的地址信息，并依据该地址信息由该快闪存储器中预先读取该相关分页，其中当该控制器取得该地址信息时，同时依据该控制器的一区域映射表以判断所欲读取的该第一数据是否位于一目前缓冲区块；其中当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，取消预先读取的该相关分页，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的电子系统的方块图。
图2是显示依据本发明一实施例中的快闪存储器的数据读取方法的流程图。
【附图标记说明】
100～电子系统；
110～主机；
120～数据储存装置；
130～快闪存储器；
140～控制器；
142～运算单元；
144～存储器单元；
146～搜寻电路；
147～全域映射表；
148～区域映射表；
150～备用区块池；
160～数据区块池；
151－15n～备用区块；
161－16m～数据区块；
S210－S270～步骤。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图1是本发明的一种实施例的电子系统的方块图。电子系统100包括一主机110以及一数据储存装置120。数据储存装置120包括一快闪存储器130以及一控制器140，且可根据主机110所下达的命令操作。控制器140包括一运算单元142以及一存储器单元(如，只读存储器ROM、随机存取存储器SRAM、寄存器等等)144。存储器单元144与所载的程序码、数据组成固件(firmware)，由运算单元142执行，使控制器140基于该固件控制该快闪存储器130。快闪存储器130包括多个区块(block)，并且每一区块包括多个分页(page)。在一实施例中，运算单元142可由一中央处理器(central processing unit)或一般用途处理器(general purpose processor)所实现。
在一实施例中，快闪存储器130包括备用区块池(spare block pool)150以及数据区块池(data block pool)160。备用区块池150包括用以储存无效数据的多个备用区块151～15n。数据区块池160包括用以储存数据的多个数据区块161～16m。在一实施例中，控制器140根据主机110所送出的指令管理快闪存储器130内的区块。快闪存储器130是根据一实体地址指定一区块，而主机110是根据一逻辑地址指定一区块。因此，控制器140必须将主机110所送出的逻辑地址转换成一实体地址。在一实施例中，控制器140将区块的逻辑地址及实体地址间的对应关系记录在至少一地址联结表，例如是一全域映射表(globalmapping table)147及一区域映射表(local mapping table)148，其中全域映射表147例如是一主机至快闪存储器表(host-to-flash table)，区域映射表148例如是一快闪存储器至主机表(flash-to-host table)。在一实施例中，全域映射表147及区域映射表148是储存于存储器单元130中。
每一个数据区块161～16m包括多个分页。当数据储存在数据区块的一分页时，该分页被称为一数据分页。当该分页具有一对应的逻辑地址时，该分页称为有效分页。在一实施例中，全域映射表147记录来自主机110的数据在快闪存储器130中的实体地址的联结关系。区域映射表148记录在快闪存储器130中的目前缓冲区块(current buffer block)中所记录的主机110的数据分页。一般而言，全域映射表147所储存的数据联结关系的数量远大于区域映射表148。
当目前缓冲区块中的分页均记录来自主机110的数据后，则该目前缓冲区块则成为一数据区块(data block)，且该数据区块在快闪存储器130中的逻辑地址(logical address)至实体地址(physical address)的联结关系则会写入至该全域映射表147。
在一实施例中，当主机110欲写入数据至快闪存储器130时，控制器140依据全域映射表147将数据正确地写入至快闪存储器130中的目前缓冲区块(current buffer block)，而且会更新区域映射表148中写入快闪存储器130的目前缓冲区块的数据分页的状态。更进一步而言，当目前缓冲区块中的所有分页均记录了来自主机110的数据时，控制器140则会将该目前缓冲区块设定为一数据区块，并同时更新全域映射表147中的数据区块的联结关系，且清空储存有先前的目前缓冲区块的区域映射表148。
在一实施例中，控制器140更包括一搜寻电路146，用以逐一比对区域映射表148中所记录的地址，借以判断所要读取的数据是否在目前缓冲区块中。当主机110中的运算单元142欲进行随机数据读取，控制器140会先读取区域映射表148以判断所要读取的数据是否在目前缓冲区块中。若是，则直接由目前缓冲区块中读取数据。若否，则控制器140会由全域映射表147中取得该数据在快闪存储器130中的实体地址(例如在区块B的分页B)，并接着由快闪存储器130中的实体地址读取数据。需注意的是，在控制器140由全域映射表147查询实体地址之前，控制器140需先发送主机至快闪存储器的读取(read)指令，且快闪存储器130在准备就绪可让控制器140读取数据前需等待一段繁忙时间(busy time)。若主机110所要读取的数据无法查询区域映射表148所得到，则控制器140需再发送出读取指令，等待快闪存储器130准备就绪(意即等待繁忙时间)才能读取数据。
在另一实施例中，当主机110中的中央处理器(CPU)或硬件欲进行随机数据读取，控制器140中的运算单元142依据H2F表所记录的联结关系直接由快闪存储器130预先读取数据(例如直接读取区块B的分页B)，且搜寻电路146并可同时比对F2H表中的地址数据以判断所要读取的主机分页(host page)数据是否在目前缓冲区块中。若是，控制器140取消预先读取的数据，运算单元142则会再发出一读取指令并由目前缓冲区块中取出所要的数据。若否，控制器140则直接由预先读取的数据(例如区块B的分页B)取出所要的数据。此实施例中可几乎同时进行由快闪存储器130预先读取数据以及比对区域映射表148中的地址数据的动作，相较于前述实施例中需依序进行该两个动作，能大幅节省由快闪存储器130进行随机读取时的运算时间。需注意的是，在此实施例中由快闪存储器130预先读取数据以及比对区域映射表148中的地址数据此两个动作的顺序可互换，因这两个动作几乎是同时进行，且均是需要较长的运算时间或等待时间的动作，故将此两个动作并行处理，可节省由快闪存储器130进行随机读取时的运算时间。
图2是显示依据本发明一实施例中用于快闪存储器的数据读取方法的流程图。如图2所示，控制器140的运算单元142由全域映射表中取得第一数据在快闪存储器130中包括一相关区块及一相关分页的一地址信息(步骤S210)，并由利用该地址信息由快闪存储器130中预先读取该第一数据的该相关分页(例如将数据读取至控制器140的一读出快取缓冲器(未绘示))(步骤S220)。接着，控制器140中的搜寻电路146比对在该区域映射表148中是否记录有与该第一数据相关的地址信息(步骤S230)，并判断所要读取的第一数据是否在快闪存储器130的一目前缓冲区块中(步骤S240)。若是，控制器140的运算单元142取消预先读取的该相关分页(步骤S250)，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据(步骤S260)。若否，控制器140的运算单元142由预先读取的该相关分页中直接读取该第一数据(步骤S270)。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种数据储存装置，耦接至一主机，该数据储存装置包括：
一快闪存储器；以及
一控制器，用以控制该快闪存储器的存取；
其中当该主机对该快闪存储器进行一随机读取动作时，该控制器先依据该控制器的一全域映射表取得欲读取的一第一数据在该快闪存储器中的一相关数据区块及一相关数据分页的地址信息，并依据该地址信息由该快闪存储器中预先读取该相关分页；
其中当该控制器取得该地址信息时，该控制器更同时依据该控制器的一区域映射表以判断所欲读取的该第一数据是否位于一目前缓冲区块；
其中当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，该控制器更取消预先读取的该相关分页，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据。
2.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该全域映射表记录该主机与该快闪存储器的一逻辑地址至一实体地址的映射关系，且该区域映射表记录该目前缓冲区块储存来自该主机的数据的分页状态。
3.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该控制器更包括：
一运算单元，用以由该全域映射表中取得欲读取的该第一数据的该地址信息；以及
一搜寻电路，用以比对在该区域映射表中是否记录有与该第一数据相关的地址信息，借以判断欲读取的该第一数据是否位于该目前缓冲区块。
4.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，当欲读取的该第一数据不位于该目前缓冲区块，该控制器直接由预先读取的该相关分页取得该第一数据。
5.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，该控制器先发送一读取指令至该快闪存储器，借以由该目前缓冲区块读取该第一数据。
6.一种快闪存储器的数据读取方法，用于耦接至一主机的数据储存装置，其中该数据储存装置包括一快闪存储器及一控制器，该数据读取方法包括：
当该主机对该快闪存储器进行一随机读取动作时，依据该控制器的一全域映射表取得欲读取的一第一数据在该快闪存储器中的一相关数据区块及一相关数据分页的地址信息，并依据该地址信息由该快闪存储器中预先读取该相关分页；
其中当该控制器取得该地址信息时，同时依据该控制器的一区域映射表以判断所欲读取的该第一数据是否位于一目前缓冲区块；
其中当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，取消预先读取的该相关分页，并由该目前缓冲区块中读取该第一数据。
7.如权利要求6所述的数据读取方法，其特征在于，该全域映射表记录该主机与该快闪存储器的一逻辑地址至一实体地址的映射关系，且该区域映射表记录该目前缓冲区块储存来自该主机的数据的分页状态。
8.如权利要求6所述的数据读取方法，其特征在于，该控制器更包括：
一运算单元，由该全域映射表中取得欲读取的该第一数据的该地址信息；以及
一搜寻电路，用以比对在该区域映射表中是否记录有与该第一数据相关的地址信息，借以判断欲读取的该第一数据是否位于该目前缓冲区块。
9.如权利要求6所述的数据读取方法，其特征在于，更包括：
当欲读取的该第一数据不位于该目前缓冲区块，直接由预先读取的该相关分页取得该第一数据。
10.如权利要求6所述的数据读取方法，其特征在于，更包括：
当欲读取的该第一数据位于该目前缓冲区块，该控制器先发送一读取指令至该快闪存储器，借以由该目前缓冲区块读取该第一数据。
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