CN107305478A - 储存装置及其控制单元、可用于储存装置的数据储存方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储存装置及其控制单元,以及一种可用于储存装置的数据储存方法。所述储存装置包括数据储存媒体与控制单元。数据储存媒体具有数据储存区,数据储存区具有多个第一数据区块。控制单元在对数据区块执行数据读取操作时,会判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为第一数据区块。当皆判断为是时,控制单元便将多个第一数据区块转换成储存容量较小但存取速度较快的多个数据区块,并进行数据搬移操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据储存的相关技术,且特别是关于一种储存装置及其控制单元,以及一种可用于储存装置的数据储存方法。
背景技术
一般而言,储存装置主要由控制单元与数据储存媒体(例如是闪存)所构成,其中数据储存媒体具有多个数据区块(data block),而控制单元电性耦接数据储存媒体,以对上述数据区块进行数据之存取或擦除。
具有三阶储存单元(triple-level cell,以下简称TLC)型态的闪存因为具有强大的数据储存能力而广泛地被使用在固态硬盘(SSD,Solid State Drive)。然而,当控制单元欲频繁地读取常用的数据时,其低落的数据存取速度往往成为固态硬盘的整理效能的瓶颈。
发明内容
因此,本发明的之一目的在于提出一种储存装置,其可提高常用数据的读取速度。
本发明的另一目的在于提出一种储存装置的控制单元,其可提高常用数据的读取速度。
本发明的再一目的在于提出提供一种可用于储存装置的数据储存方法,其可提高常用数据的读取速度。
本发明提出一种储存装置,其包括数据储存媒体与控制单元。数据储存媒体具有数据储存区,数据储存区具有多个第一数据区块,每一第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一第一储存单元可储存M个比特数据。控制单元电性耦接数据储存媒体,且控制单元用以在对数据区块执行数据读取操作时,判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为其中一第一数据区块。控制单元还依据判断之结果而自数据储存区中选取多个第一数据区块,并将选取之第一数据区块转换成多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及将数据区块中的数据搬移至选取之数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
本发明另提出一种控制单元,其包括控制逻辑与微处理器。控制逻辑电性耦接数据储存媒体,所述数据储存媒体具有数据储存区,数据储存区具有多个第一数据区块,每一第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一第一储存单元可储存M个比特的数据。微处理器电性耦接控制逻辑,且微处理器用以在透过控制逻辑对数据区块执行数据读取操作时,判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为其中之一第一数据区块。微处理器还依据判断之结果而自数据储存区中选取多个第一数据区块,并将选取之第一数据区块转换成多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及透过控制逻辑将数据区块中的数据搬移至选取之数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
本发明再提出一种可用于储存装置的数据储存方法,其包括下列步骤:在对数据区块执行数据读取操作时,判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为数据储存区中之多个第一数据区块的其中之一,其中每一第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一第一储存单元可储存M个比特的数据;以及依据判断之结果自数据储存区中选取多个第一数据区块,并将选取之第一数据区块转换成多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及将数据区块中的数据搬移至选取之数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
本发明系使储存装置之控制单元在对数据区块执行数据读取操作时,判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为第一数据区块。当皆判断为是时,控制单元便将多个第一数据区块转换成储存容量较小但存取速度较快的多个数据区块,并进行数据搬移操作。因此,本发明之储存装置可提高常用数据的读取速度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例之储存装置的电路方块图。
图2为依照本发明一实施例之一种可用于储存装置之数据储存方法的流程图。
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例之储存装置的电路方块图。如图1所示,储存装置100主要包括有控制单元110与数据储存媒体120。此数据储存媒体120包括以非挥发性内存来实现,例如是以闪存(Flash memory)、磁阻式随机存取内存(Magnetoresistive RAM)、相变内存(Phase-Change Memory)、铁电随机存取内存(Ferroelectric RAM)等具有长时间数据保存能力之数据储存装置来实现。以下将以闪存作为数据储存媒体120为例来说明本发明。
在此例中,数据储存媒体120具有数据储存区130与数据暂存区140。数据储存区130具有多个第一数据区块(如标示132所示),每一第一数据区块132具有多个第一储存单元(如标示134所示),且每一第一储存单元134可储存M个比特(bit)的数据。至于数据暂存区140,其具有多个第二数据区块(如标示142所示),每一第二数据区块142具有多个第二储存单元(如标示144所示),每一第二储存单元144可储存N个比特的数据,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
举例来说,上述各第一数据区块132可以是TLC型态的数据区块,因此每一第一储存单元134可以储存三个比特的数据。在这样的情况下,上述各第二数据区块142可以是多阶储存单元(multi-level cell,以下简称MLC)型态的数据区块,因此每一第二储存单元144可以储存二个比特的数据。又或者,在这样的情况下,上述各第二数据区块142可以是单阶储存单元(single level cell,以下简称SLC)型态的数据区块,因此每一第二储存单元144可以储存一个比特的数据。
当然,上述各第一数据区块132也可以是MLC型态的数据区块,因此每一第一储存单元134可以储存二个比特的数据。在这样的情况下,上述各第二数据区块142可以是SLC型态的数据区块,因此每一第二储存单元144可以储存一个比特的数据。
另外,上述各第一数据区块132以及上述各第二数据区块142可以是相同型态的数据区块,例如:皆为TLC或MCL型态的数据区块。然而在使用上可将上述各第二数据区块142切换为另一种型态(另一种模式)的数据区块,例如:SLC模式的数据区块。可以理解的,由于物理上的限制,当上述各第二数据区块142切换为另一种模式的数据区块,并不表示上述各第二数据区块142的所有效能跟原本的SLC型态的数据区块相同。
理论上而言,TLC型态之数据区块所能储存的数据量是SLC型态之数据区块所能储存的数据量的三倍。当TLC型态的数据区块被切换为SLC模式的数据区块时,其数据储存量将只有预设的三分之一,换句话说,三个被切换为SLC模式的数据区块才能提供一个原本TLC型态的数据区块的数据储存量,然而,SLC模式的数据区块可提供较佳的数据存取能力。
为了简化说明,第一数据区块132皆采用TLC型态的数据区块,其功能上是用来储存数据,第二数据区块142皆采用SLC型态的数据区块,由于具有快速写入的特质,其功能上是用来作数据缓冲器(buffer),以此架构为例,来说明本发明。
请再参照图1,控制单元110系电性耦接数据储存媒体120,并用以控制数据储存媒体120的操作(例如进行数据的存取或擦除)。在此例中,控制单元110包括有接口逻辑112、微处理器114与控制逻辑116。微处理器114系电性耦接接口逻辑112,用以透过接口逻辑112接收来自主机(例如是计算机、手机、数字相机等具运算功能的电子装置,未绘示)之命令或数据,例如:写入命令、读取命令、抺除命令等。此外,微处理器114还透过控制逻辑116电性耦接数据储存媒体120,并用以透过控制逻辑116对数据储存媒体120进行数据之存取,或进行数据之擦除。
图2为依照本发明一实施例之一种可用于储存装置之数据储存方法的流程图。请同时参照图1与图2。当微处理器114透过接口逻辑112接收来自主机之读取命令,或者由微处理器114自行发起数据读取操作,例如进行垃圾收集(garbage collection)所自行发起之数据读取操作,并据以透过控制逻辑116对数据储存媒体120中的某一数据区块执行数据读取操作时,微处理器114就会启动图2所示之操作流程。
在开始执行数据读取操作(如步骤S202所示)之后,微处理器114会去判断目前正在执行数据读取操作的数据区块的读取次数(read count)是否大于第一预设次数(如步骤S204所示),以便判断此数据区块中所储存的数据是否为常用数据。当判断为否时,微处理器114便直接结束此流程(如步骤S220所示)。反之,当判断为是时,微处理器114便会判断目前这个数据区块是否为第一数据区块(如步骤S206所示),以此例来说就是判断目前这个数据区块是否为TLC型态的数据区块。
在步骤S206中,当判断为否时,微处理器114便执行第二数据区块142之数据搬移操作(如步骤S208所示),以此例来说就是执行第二数据区块142之数据搬移至另一第二数据区块142或第一数据区块132。而在执行完步骤S208后,微处理器114便结束此流程(如步骤S220所示)。反之,在步骤S206中,当判断为是时,微处理器114便会判断数据储存区130中所储存的数据量是否小于预设数据量(如步骤S210所示),或判断数据储存区130的未使用数据区块的数目是否大于预设值,上述二种判断方式皆可以用判断数据储存区130是否有足够的第一数据区块可供切换为SLC模式的数据区块。
预设数据量可为介于5%至95%的总体数据储存量,较佳值介于50%至90%总体数据储存量。以90%总体数据储存量为例,这表示数据储存区130中有90%的第一数据区块132可用来储存数据,有10%的第一数据区块132可以切换至SLC模式的数据区块。此外,用户可透过软件来执行上述模式的切换,使TLC型态之数据区块中的储存单元由储存三个位限制成储存一个位,切换至SLC模式之数据区块。
在步骤S210中,当判断为否时,微处理器114便会透过控制逻辑116执行第一数据区块132之数据搬移操作。来将目前第一数据区块中的数据搬移至另一个第一数据区块132中(如步骤S214所示),以此例来说就是将目前这个数据区块中的数据搬移至另一个TLC型态的空白数据区块中。另外,微处理器114可透过控制逻辑116对目前第一数据区块执行垃圾收集,以降低数据储存区130中的第一数据区块132的使用量。而在执行完步骤S214后,微处理器114便结束此流程(如步骤S220所示)。反之,在步骤S210中,当判断为是时,微处理器114便会判断数据储存区130中之第一数据区块132的平均写入/擦除次数(program/erasecount,P/E count)是否小于第二预定次数(如步骤S212所示),以此例来说就是判断TLC型态之数据区块的平均写入/擦除次数是否小于2000次。由于第一数据区块132的写入/擦除次数超过一特定的数值后,例如2500次,其数据储存能力将明显地降低。由于将第一数据区块132切换至SLC模式之数据区块后,其写入/擦除次数可能会明显地增加而超过特定的数值,造成其使用寿命的降低,步骤S212可避免上述情况之发生。
在步骤S212中,当判断为否时,微处理器114便会执行步骤S214所示操作,并在执行完步骤S214后结束此流程(如步骤S220所示)。反之,在步骤S212中,当判断为是时,微处理器114便自数据储存区130中选取多个第一数据区块132,并将选取之第一数据区块132切换至SLC模式的数据区块(如步骤S216所示),以此例来说就是自数据储存区130中选取三个TLC型态的第一数据区块132,并将所选的这三个TLC型态的数据区块切换至SLC模式。
接着,微处理器114便透过控制逻辑116将目前这个数据区块中的数据搬移至切换至SLC模式的数据区块中(如步骤S218所示),以此例来说就是将目前这个第一数据区块132中的数据搬移至已切换至SLC模式的三个数据区块中。而在执行完步骤S218后,微处理器114便结束此流程(如步骤S220所示)。
相较于TLC型态之第一数据区块132,虽然切换至SLC模式的数据区块的数据储存容量降低,然其数据的存取速度却增加,因此在经过上述操作后,本发明之储存装置便能提高对常用数据的读取速度。值得一提的是,图2所示之步骤的顺序仅是用以举例,并非用以限制本发明。举例来说,使用者可将步骤S210与S212的顺序对调,此仍不影响本发明之实现。另外,若欲再提高执行速度,可省略步骤S210之执行。
综上所述,本发明系使储存装置之控制单元在对数据区块执行数据读取操作时,判断数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断数据区块是否为第一数据区块。当皆判断为是时,控制单元便将多个第一数据区块转换成储存容量较小但存取速度较快的多个SLC模式的数据区块,并进行数据搬移操作。因此,本发明之储存装置可提高常用数据的读取速度。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (21)
1.一种储存装置,其特征在于,包括:
数据储存媒体,具有数据储存区,所述数据储存区具有多个第一数据区块,每一所述第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一所述第一储存单元可储存M个比特数据;以及
控制单元,电性耦接所述数据储存媒体,所述控制单元用以在对数据区块执行数据读取操作时,判断所述数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断所述数据区块是否为其中之一所述第一数据区块,依据判断之结果所述控制单元自所述数据储存区中选取多个所述第一数据区块,并将选取之所述第一数据区块切换至多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及将所述数据区块中的数据搬移至选取之所述数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
2.如权利要求1所述之储存装置,其特征在于,所述数据储存媒体更具有数据暂存区,所述数据暂存区具有多个第二数据区块。
3.如权利要求2所述之储存装置,其特征在于,当所述控制单元判断所述数据区块并非是其中之一所述第一数据区块时,便执行所述第二数据区块之数据搬移操作。
4.如权利要求1所述之储存装置,其特征在于,判断之结果更包括所述第一数据区块之平均写入/擦除次数是否小于第二预定次数。
5.如权利要求4所述之储存装置,其特征在于,当所述控制单元判断所述平均写入/擦除次数不小于所述第二预定次数时,便将所述数据区块中的数据搬移至另一所述第一数据区块中。
6.如权利要求1所述之储存装置,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区中储存的数据量是否小于预设数据量。
7.如权利要求1所述之储存装置,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区的未使用之所述第一数据区块的数目是否大于预设值。
8.一种控制单元,其特征在于,包括:
控制逻辑,电性耦接数据储存媒体,所述数据储存媒体具有数据储存区,所述数据储存区具有多个第一数据区块,每一所述第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一所述第一储存单元可储存M个比特数据;以及
微处理器,电性耦接所述控制逻辑,所述微处理器用以在透过所述控制逻辑对数据区块执行数据读取操作时,判断所述数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断所述数据区块是否为其中之一所述第一数据区块,依据判断之结果所述微处理器自所述数据储存区中选取多个所述第一数据区块,并将选取之所述第一数据区块切换至多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及透过所述控制逻辑将所述数据区块中的数据搬移至选取之所述数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
9.如权利要求8所述之控制单元,其特征在于,所述数据储存媒体更具有数据暂存区,所述数据暂存区具有多个第二数据区块。
10.如权利要求9所述之控制单元,其特征在于,当所述微处理器判断所述数据区块并非是其中之一所述第一数据区块时,便执行所述第二数据区块之数据搬移操作。
11.如权利要求8所述之控制单元,其特征在于,判断之结果更包括所述第一数据区块之平均写入/擦除次数是否小于第二预定次数。
12.如权利要求11所述之控制单元,其特征在于,当所述微处理器判断所述平均写入/擦除次数不小于所述第二预定次数时,便透过所述控制逻辑将所述数据区块中的数据搬移至另一所述第一数据区块中。
13.如权利要求8所述之控制单元,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区中储存的数据量是否小于预设数据量。
14.如权利要求8所述之控制单元,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区的未使用之所述第一数据区块的数目是否大于预设值。
15.一种可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,包括:
在对数据区块执行数据读取操作时,判断所述数据区块之读取次数是否大于第一预设次数,并判断所述数据区块是否为数据储存区中之多个第一数据区块的其中之一,其中每一所述第一数据区块具有多个第一储存单元,且每一所述第一储存单元可储存M个比特数据;以及
依据判断之结果自所述数据储存区中选取多个第一数据区块,并将选取之所述第一数据区块切换至多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及将所述数据区块中的数据搬移至选取之所述数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
16.如权利要求15所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,依据判断之结果自所述数据储存区中选取多个第一数据区块,并将选取之所述第一数据区块切换至多个其每一储存单元可储存N个比特数据的数据区块,以及将所述数据区块中的数据搬移至选取之所述数据区块中,其中N与M皆为自然数,且N小于M。
17.如权利要求16所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,当判断所述数据区块并非是其中之一所述第一数据区块时,便执行所述第二数据区块之数据搬移操作。
18.如权利要求15所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,判断之结果更包括所述第一数据区块之平均写入/擦除次数是否小于第二预定次数。
19.如权利要求18所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,当判断所述平均写入/擦除次数不小于所述第二预定次数时,便将所述数据区块中的数据搬移至另一所述第一数据区块中。
20.如权利要求15所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区中储存的数据量是否小于预设数据量。
21.如权利要求15所述之可用于储存装置的数据储存方法,其特征在于,判断之结果更包括所述数据储存区的未使用之所述第一数据区块的数目是否大于预设值。
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