CN109408401A - 存储器装置的管理系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

一种存储器装置的管理系统，用以管理一存储器装置。存储器装置具有多个子芯片。各子芯片包括一容纳区块与一数据区块。管理系统包括一处理器以及一热数据追踪装置。处理器耦接至存储器装置。处理器依据子芯片的个别温度从子芯片中选择一目标子芯片。热数据追踪装置耦接至处理器。热数据追踪装置包括多个追踪层。当处理器欲存取储存在数据区块其中之一的一第一原始数据时，热数据追踪装置从处理器取得第一原始数据的一第一原始地址。

Description

存储器装置的管理系统及管理方法

技术领域

本发明涉及一种存储器装置的管理系统及管理方法。

背景技术

存储器(memory)可应用于多种电子装置。存储器可分为易失性存储器 (volatilememory)与非易失性存储器(non-volatile memory，NVM)。部分的非 易失性存储器例如闪存(flash memory)、相变存储器(phase-change memory， PCM)等具有热效应(ThermalEffect)。热效应可能影响存储器的耐久度 (endurance)及写入速度(write capability)，例如高温的存储器芯片具有较高 的耐久度及较低的耗能。

因此，善加利用存储器的热效应，以提高存储器的可靠度(reliability) 及性能(performance)，已然成为一个重要的课题。

发明内容

本发明实施例揭露一种存储器装置的管理系统。管理系统用以管理一 存储器装置。存储器装置具有多个子芯片。各子芯片包括一容纳区块与一 数据区块。管理系统包括一处理器以及一热数据追踪装置。处理器耦接至 存储器装置。处理器依据子芯片的个别温度从子芯片中选择一目标子芯片。 热数据追踪装置耦接至处理器。热数据追踪装置包括多个追踪层。当处理 器欲存取储存在数据区块其中之一的一第一原始数据时，热数据追踪装置 从处理器取得第一原始数据的一第一原始地址。当热数据追踪装置判断第 一原始地址已记录于热数据追踪装置的追踪层其中之一时，热数据追踪装 置依据记录有第一原始地址的追踪层的一当前追踪层指示处理器于目标 子芯片的容纳区块内存取对应于第一原始数据的一第一复制数据。当热数 据追踪装置判断第一原始地址未记录于热数据追踪装置时，处理器依照第 一原始地址从数据区块内存取第一原始数据。

本发明实施例揭露一种存储器装置的管理方法。管理方法用以管理一 存储器装置。存储器装置具有多个子芯片，各子芯片包括一容纳区块与一 数据区块。管理方法包括下列步骤：一处理器依据子芯片的个别温度选择 一目标子芯片；当处理器欲存取在数据区块其中之一的一第一原始数据时， 一热数据追踪装置取得第一原始数据的一第一原始地址；当热数据追踪装 置判断第一原始地址已记录于多个追踪层其中之一时，处理器依据记录有 第一原始地址的追踪层的一当前追踪层，于目标子芯片的容纳区块内存取 对应于第一原始数据的一第一复制数据；当热数据追踪装置判断第一原始 地址未记录于追踪层时，处理器依照第一原始地址从数据区块内存取第一 原始数据。

为了对本发明上述及其他方面有更佳的了解，下文特列举实施例，并 配合所附附图详细说明如下：

附图说明

图1绘示依据本发明实施例的存储器装置的管理系统的系统方块图。

图2绘示依据本发明实施例的存储器装置的系统方块图。

图3A绘示依据本发明实施例的热数据追踪装置的系统方块图。

图3B绘示依据本发明实施例的追踪层与子容纳区块的映射关系的示 意图。

图4A～图4C绘示依据本发明实施例的存储器装置的管理方法的流程 图。

图5～图15绘示依据本发明实施例的存储器装置的管理方法的各操作 示意图。

【符号说明】

1：管理系统

110：处理器

130：热数据追踪装置

22：存储器装置

210_1～210_n：子芯片

215_1～215_s：温度感测元件

310：工作存储器

315：逻辑电路

310_0：观察层

310_1～310_m：追踪层

Carea_2：容纳区块

Carea_2_1～Carea_2_m、Carea_i_1：子容纳区块

Carea_i_1_1～Carea_i_1_m：储存单位

OAD1：第一原始地址

OAD2：第二原始地址

NAD_1_1～NAD_j_p：存取地址

Darea_2：数据区块

具体实施方式

请参照图1，图1绘示的是依据本发明实施例的存储器装置的管理系 统的系统方块图。如图1所示，依据本发明实施例的管理系统1用以管理 存储器装置(memory device)22。管理系统1包括处理器(central processing unit，CPU)110以及热数据追踪装置(hotdata tracking device)130。处理器110 耦接至存储器装置22与热数据追踪装置130。

本发明实施例所称的“热数据(hot data)”是指频繁地被存取的数据。 另外，下文所称的“潜在热数据(potential hot data)”是指未来可能被判定 为热数据的数据，但目前尚未被判定为热数据。热数据追踪装置130可用 于追踪热数据，并根据潜在热数据的存取频率决定潜在热数据是否足以升 级为热数据，或者根据热数据的存取频率决定是否将热数据降级为潜在热 数据，或者根据潜在热数据的存取频率决定是否将潜在热数据降级为一般 数据。热数据追踪装置130可根据热数据的存取频率高低进行热度分级。 换句话说，存取频率越高的数据热度级别越高。因此，对于热度级别越高 的数据，处理器110可使用越高的写入速度进行存取，如此可以提高整体 访问速度。至于热数据追踪装置130的细节将于下文说明。

请参照图2，图2绘示的是依据本发明实施例存储器装置的方块图。 存储器装置22包括多个子芯片(sub-chip)210_1～210_n(n为正整数，n代表 子芯片的数量)及多个温度感测元件(thermal sensor)215_1～215_s(s为正整 数，s代表温度感测元件的数量)。温度感测元件215_1～215_s可用以侦测 子芯片210_1～210_n的温度，并将侦测结果回报给处理器110。

请同时参照图1与图2，在本发明实施例中，处理器110于各子芯片 210_1～210_n内分别虚拟设置容纳区块(container area)Carea_1～Carea_n(图 中未示出)与数据区块Darea_1～Darea_n(图中未示出)，并在各容纳区块 Carea_i中设置多个子容纳区块(sub-container)Carea_i_1～Carea_i_m(m为正 整数，m代表各容纳区块中的子容纳区块的数量，且i＝1，2，...n)。处理器 110虚拟设定各子容纳区块Carea_1_1～Carea_n_m以对应至个别的写入模 式(programing mode)，写入模式有关于处理器110对所述子容纳区块Carea_1_1～Carea_n_m的写入速度。各子容纳区块Carea_1_1～Carea_n_m 的写入模式可以相同或不相同。举例来说，处理器110将子芯片210_2的 储存空间虚拟划分为容纳区块Carea_2及数据区块Darea_2，并将容纳区 块Carea_2虚拟划分为多个子容纳区块Carea_2_1～Carea_2_m。处理器110 将各子容纳区块Carea_2_1～Carea_2_m虚拟划分为多个相同大小的储存单 位，例如处理器110将子容纳区块Carea_2_1划分为多个储存单位 Carea_2_1_1～Carea_2_1_p(p为正整数，p代表各子容纳区块中的储存单位 的数量)。各子容纳区块Carea_1_1～Carea_n_m所包含的储存单位的数量相 同。储存单位在本实施例中可以是一条高速缓存线(cache line)，但本案不 受限于此。各子芯片210_1～210_n的各数据区块Darea_1～Darea_n用于存 放原始数据，每一字节原始数据都有一个对应的原始地址(original address， OAD)，原始地址代表的是存放原始数据的存储器地址。例如，如果数据 区块Darea_2内的第一原始数据被热数据追踪装置130由“潜在热数据” 升级为“热数据”时，处理器110将该字节第一原始数据复制到目标子芯 片的容纳区块内，并可在目标子芯片的容纳区块内对该字节第一原始数据 (其已为“热数据”)的复制数据(即第一复制数据)进行读写(但不存取数据 区块Darea_2内的第一原始数据)。而当该字节第一原始数据被热数据追踪 装置130由“热数据”降级为“潜在热数据”时，处理器110将该字节第 一复制数据(可能已被读写过而与第一原始数据不同)由目标子芯片的容纳 区块写回数据区块Darea_2并覆盖第一原始数据，且之后，处理器110改 为存取存在数据区块Darea_2内的该字节数据。

此外，在一例中，在子容纳区块Carea_i_1～Carea_i_m之中，由子容 纳区块Carea_i_1至Carea_i_m的个别写入速度递增，当然，本发明实施 例并不受限于此。

请参照图3A，图3A绘示的是依据本发明实施例的热数据追踪装置的 方块图。热数据追踪装置130包括工作存储器310及逻辑电路315。逻辑 电路315耦接至工作存储器310与处理器110。处理器110可例如是通过 地址总线及数据总线耦接至存储器装置22。处理器110还通过地址总线耦 接至热数据追踪装置130。

工作存储器310虚拟划分成观察层(watching layer)310_0及多个追踪 层(tracking layer)310_1～310_m。追踪层310_1～310_m可与各子芯片210_i 的所述子容纳区块Carea_i_1～Carea_i_m具有相同的数量，且一对一映射。 例如追踪层310_1映像至子容纳区块Carea_i_1，追踪层310_2映射至子 容纳区块Carea_i_2，以此类推。

观察层310_0包括多个观察字段，每一观察字段包括原始地址项目及 存取位项目。观察字段的原始地址项目用以记录潜在热数据的原始地址， 即当某一原始数据被判定为潜在热数据时，该字节原始数据的原始地址(位 于数据区块Darea_1～Darea_n其中之一)将被记录至观察字段的原始地址 项目。观察字段的存取位项目用以记录潜在热数据的存取状况，存取位项 目可为0或1。当某一字节原始数据被升级为潜在热数据，该字节原始数 据的原始地址被记录至观察字段的原始地址项目时，对应的存取位将设为 0；当该字节潜在热数据再次被存取，对应的存取位将由0设为1；倘若有 另一字节原始数据试图取代该字节潜在热数据时，该字节潜在热数据的对 应的存取位将由1复位为0。

追踪层310_1～310_m分别包括多个追踪字段，每一追踪字段包括存取 地址项目、原始地址项目及存取位项目。追踪字段的原始地址项目用以记 录热数据的原始地址，即当某一字节原始数据被判定为“热数据”时，该 字节原始数据的原始地址(位于数据区块Darea_1～Darea_n其中之一)将被 记录至追踪字段的原始地址项目。追踪字段的存取位项目用以记录热数据 的存取状况，存取位项目可为0或1。当某一字节原始数据被升级为热数据，该字节原始数据的原始地址被记录至追踪字段的原始地址项目时，对 应的存取位将设为0。当该字节热数据再次被存取，对应的存取位将由0 设为1。倘若有另一字节原始数据试图取代该字节热数据，该字节热数据 的对应的存取位将由1复位为0。存取地址项目的细节于下文搭配图3B 说明。

请参照图3B所示，各追踪层310_1～310_m的追踪字段可与各子容纳 区块Carea_i_j的储存单位Carea_i_j_1～Carea_i_j_p具有相同的数量，且一 对一映射(i＝1，2，...n，j＝1，2，...m)。以追踪层310_1为例，如果追踪层310_1 对应至子容纳区块Carea_i_1，则追踪层310_1的追踪字段的存取地址项 目所记录的存取地址NAD_1_1～NAD_1_p分别对应至子芯片Carea_i_1的 储存单位Carea_i_1_1～Carea_i_1_p。可以理解的是，存取地址NAD_j_1 可以是指向储存单位Carea_i_j_1的指针，或者存取地址NAD_j_1即储存 单位Carea_i_j_1所在的存储器地址。相对于原始地址而言，存取地址是 一个新地址(newaddress，NAD)，用以存放已被判定为热数据的原始数据的 复制数据。举例来说，当某一原始数据由潜在热数据升级为热数据，该字 节原始数据的原始地址将被记录至对应存取地址NAD_1_1的追踪字段， 热数据追踪装置130将依据存取地址NAD_1_1指示处理器110将该字节 原始数据由原始地址复制至储存单位Carea_i_1_1，以成为该字节原始数 据的复制数据。当该字节原始数据的原始地址仍被记录在对应储存单位 Carea_i_1_1的追踪字段时，每当处理器110欲存取该字节原始数据，热数 据追踪装置130就会指示处理器110改为存取储存单位Carea_i_1_1内储 存的该字节复制数据，也就是处理器110是对该字节复制数据进行读写操 作，而非对该字节原始数据进行读写操作。

以上说明是对本发明的概念进行概略性的描述，以下将参照图4A～图 4C，同时搭配图1～图3B，对本发明实施例的存储器装置管理系统的运作 进行详细说明。

在步骤S400中，处理器110依据由温度感测元件215_1～215_s所回 报的子芯片210_1～210_n的温度，从子芯片210_1～210_n之中选择一目标 子芯片210_i。在本实施例中，处理器110选择子芯片210_1～210_n中温 度最高者为目标子芯片210_i，若有多个子芯片温度同为温度最高者时， 处理器110可从同样具有最高温的子芯片中随机选择或选择具有较佳耐久 性(endurance)为目标子芯片，耐久度代表子芯片210_1～210_n的可被写入的残余次数。举例来说，子芯片210_1～210_n的可被写入次数初始值为一 千万次(即最大耐久度为一千万次)，当某一具有最高温的子芯片的耐久度 剩余一百万次时(即已被写入九百万次)，该子芯片会被排除在目标子芯片 的候选名单之外。当处理器110选出目标子芯片210_i，热数据追踪装置 130的逻辑电路315将追踪层310_1～310_m分别对应到目标子芯片210_i 的子容纳区块Carea_i_1～Carea_i_m。

在步骤S401中，当处理器110欲存取存储器装置22内的第一原始数 据时，热数据追踪装置130会取得第一原始数据的第一原始地址OAD1。 第一原始数据可以是储存于子芯片210_1～210_n内的数据区块 Darea_1～Darea_n。也就是说，当处理器110欲存取位于数据区块 Darea_x(x＝1，2，...n)的第一原始数据时，处理器110会将第一原始数据的第 一原始地址OAD1传送至热数据追踪装置130，由热数据追踪装置130的 逻辑电路315接收第一原始地址OAD1。

在步骤S403中，热数据追踪装置130判断第一原始地址OAD1是否 已被追踪。也就是说，逻辑电路315判断第一原始地址OAD1是否已记录 于观察层310_0或追踪层310_1～310_m其中之一。当第一原始地址OAD1 未被追踪，执行步骤S405；当第一原始地址OAD1已被追踪，则执行步 骤S417。

在步骤S405中，热数据追踪装置130依据第一原始地址OAD1于观 察层310_0的观察字段中选择一目标观察字段，并判断目标观察字段是否 为空。详细来说，逻辑电路315依据第一原始地址OAD1进行例如哈希函 数(hash function)的运算得到一哈希值，再依据哈希值于观察层中选择目标 观察字段。接着，逻辑电路315检查目标观察字段的原始地址项目中是否 已记录有其他的原始地址。若目标观察字段的原始地址项目未记录有其他 的原始地址，则逻辑电路315判断目标观察字段为空；反之，若目标观察 字段的原始地址项目已记录有其他的原始地址，则逻辑电路315判断目标 观察字段为非空。当逻辑电路315判断目标观察字段为空，执行步骤S407； 当逻辑电路315判断目标观察字段为非空时，则执行步骤S409。

在步骤S407中，热数据追踪装置130将第一原始地址OAD1记录至 观察层310_0的目标观察字段。详细来说，如图5所示，当目标观察字段 的原始地址项目是空的时，逻辑电路315可将第一原始地址OAD1记录于 目标观察字段的原始地址项目，并将第一原始地址OAD1的存取位设为0。 在这种情况下，热数据追踪装置130不会对处理器110发送进一步的指示， 而处理器110可依据第一原始地址OAD1存取第一原始数据。

在步骤S409中，目标观察字段的原始地址项目已记录有第二原始地 址OAD2，此时热数据追踪装置130的逻辑电路315进一步判断记录于观 察层310_0的第二原始地址OAD2的存取位为0或1。当第二原始地址的 存取位为0，执行步骤S411；当第二原始地址OAD2的存取位为1，则执 行步骤S413。

在步骤S411中，当逻辑电路315判断记录于观察层310_0的第二原 始地址OAD2的存取位为0，代表位于第二原始地址OAD2的第二原始数 据自从存取位被复位为0后未被存取过。如图6所示，逻辑电路315便判 定第一原始数据为潜在热数据，而将第一原始地址OAD1取代第二原始地 址OAD2，也就是逻辑电路315将第一原始地址OAD1记录于观察层310_0 的目标观察字段的原始地址项目内，并将第一原始地址OAD1的存取位设 为0。在这种情况下，热数据追踪装置130不会对处理器110发送进一步 的指示，而处理器110可依据第一原始地址OAD1存取第一原始数据。

在步骤S413中，当逻辑电路315判断记录于观察层310_0的第二原 始地址OAD2的存取位为1，这代表于第二原始地址OAD2的存取位自从 被复位为0后，位于第二原始地址OAD2的第二原始数据又再次被存取过。 如图7所示，逻辑电路315判定第二原始数据仍是潜在热数据，而将第二 原始地址OAD2的存取位设为0。在这种情况下，热数据追踪装置130不会对处理器110发送进一步的指示，而处理器110可依据第一原始地址存 OAD1取第一原始数据。

也即，在本发明实施例中，当第一原始地址OAD1未被追踪时，逻辑 电路315试着将第一原始地址OAD1记录于观察层310_0中。当观察层310_0的目标观察字段为空时，逻辑电路315将第一原始地址OAD1记录 于观察层310_0的目标观察字段内，且将记录于观察层310_0的第一原始 地址OAD1的存取位设为0。当观察层310_0的目标观察字段为非空时(也即，已记录第二原始地址OAD2)，且第二原始地址OAD2的存取位为0 时，逻辑电路315将第一原始地址OA1取代第二原始地址OAD2，并将 第一原始地址OAD1的存取位设为0。当观察层310_0的目标观察字段为 非空时(也即，已记录第二原始地址OAD2)，且目第二原始地址OAD2的 存取位为1时，逻辑电路315将第二原始地址OAD2的存取位复位为0(但 不将第一原始地址OAD1记录至目标观察字段内)。

如果第一原始地址OAD1已被追踪，代表第一原始地址OAD1可能是 记录于观察层310_0之中的当前观察字段，或者记录于追踪层 310_j(j＝1，2，...m)中的当前追踪字段。在步骤S417中，不论第一原始地址 OAD1记录于观察层310_0或当前追踪层310_j，热数据追踪装置130的 逻辑电路315判断第一原始地址OAD1的的存取位为0或1。当逻辑电路 315判断第一原始地址OAD1的存取位为0时，执行步骤S419；当逻辑电 路315判断第一原始地址OAD1的存取位为1时，则执行步骤S421。

在步骤S419中，当第一原始地址OAD1记录在观察层310_0时，如 图8所示，逻辑电路315将记录于观察层310_0的第一原始地址OAD1的 存取位设为1。热数据追踪装置130不会对处理器110发送进一步的指示， 而处理器110可依据第一原始数据OAD1存取第一原始数据。

当第一原始地址OAD1记录在当前追踪层310_j时，如图9所示，逻 辑电路315将记录于当前追踪层310_j的第一原始地址OAD1的存取位设 为1，且热数据追踪电路130依据第一原始地址OAD1所对应的第一存取 地址NAD_j_1(即当前追踪字段的存取地址项目所记录的内容)指示处理器 110改为存取第二储存单位Carea_i_j_1(即位于目标子芯片210_i的子容纳 区块Carea_i_j)内的第一复制数据(而非依据第一原始地址OAD1存取第一 原始数据)。

步骤S419说明了两种情况。一种情况是第一原始地址OAD1记录于 观察层310_0，且第一原始地址OAD1的存取位是0，这代表第一原始数 据已被判定为潜在热数据，但尚未被判定为热数据，且第一原始数据自存 取位复位为0后未被存取过。所以，第一原始数据不会被复制到目标子芯 片210_i的容纳区块Carea_i。处理器110仍依据第一原始地址OAD1存取 第一原始数据。另一种情况是第一原始地址OAD1记录于当前追踪层310_j， 且第一原始地址OAD1的存取位是0，这代表第一原始数据已被判定为热 数据，且第一原始数据已被复制到子容纳区块Carea_i_j的第二储存单位 Carea_i_j_1，也即第二储存单位Carea_i_j_1内储存有第一复制数据。因此， 热数据追踪装置130会依据第一存取地址NAD_j_1指示处理器110存取 第一储存单位Carea_i_j_1内的第一复制数据。

在步骤S421中，热数据追踪装置130的逻辑电路315依据第一原始 地址OAD1在一下一级追踪层310_(j+1)的追踪字段中选择一目标追踪字 段，并判断目标追踪字段是否为空。在本案实施例中，所谓下一级追踪层 310_(j+1)指的是，热度级别比记录有第一原始地址OAD1的当前追踪层 310_j高一级的追踪层。举例来说，当第一原始地址OAD1是记录在热度 级别最低的追踪层310_1，则下一级追踪层即为追踪层310_2，以此类推。 而对于观察层310_0来说，下一级追踪层即热度级别最低的追踪层310_1。 需要注意的是，当第一原始地址OAD1记录于热度级别最高的追踪层 310_m，由于不存在下一级追踪层，逻辑电路315便无须再到下一级追踪 层中寻找目标追踪字段，而可以直接结束本流程。当下一级追踪层310_(j+1) 的目标追踪字段为空，执行步骤S423；当下一级追踪层310_(j+1)的目标 追踪字段为非空，则执行步骤S425。逻辑电路315例如是借由依据第一原 始地址OAD1进行哈希函数运算以选择下一级追踪层310_(j+1)的目标追 踪字段。步骤S421是用以判断第一原始数据是否可升级热度级别。换句 话说，当第一原始地址OAD1记录于观察层310_0时，步骤421是用以检 查第一原始数据是否可由潜在热数据升级热数据；当第一原始地址OAD1 记录于当前追踪层310_j时，步骤421是用以检查是否可升级第一原始数 据(已被判定为热数据)的热度级别。

在步骤S423中，热数据追踪装置130的逻辑电路315将第一原始地 址OAD1记录至下一级追踪层310_(j+1)的目标追踪字段的原始地址项目， 将记录于下一级追踪层310_(j+1)的第一原始地址OAD1的存取位(即目标 追踪字段的存取位项目)设为0，并将当前观察字段(当第一原始地址OAD1 原本在观察层310_0时)清空或当前追踪字段(当第一原始地址OAD1原本 在当前追踪层310_j)清空。本发明实施例所谓「清空」，乃是指将观察字 段及/或追踪字段的原始地址项目及存取位项目所记录的内容删除。

步骤S423说明了两种情况。一种情况是，如图10所示，第一原始地 址OAD1记录于观察层310_0，且第一原始地址OAD1的存取位为1，这 代表第一原始数据已被判定为潜在热数据，且有资格升级为热数据。接着， 逻辑电路315在下一级追踪层(即追踪层310_1)中选择出目标追踪字段， 并试图将第一原始地址OAD1记录至追踪层310_1的目标追踪字段。当逻 辑电路315判断追踪层310_1的目标追踪字段是空的，逻辑电路315便可 将第一原始地址OAD1记录至追踪层310_1，使得第一原始数据升级为热 数据。此种情况下，热数据追踪装置130依据目标追踪字段的存取地址项 目记录的第二存取地址NAD_1_1指示处理器110将第一原始数据复制至 子容纳区块Carea_i_1的第一储存单位Carea_i_1_1，以成为第一复制数据， 并指示处理器110依据第二存取地址NAD_1_1存取子容纳区块Carea_i_1 的第一储存单位Carea_i_1_1内的第一复制数据。

步骤S423的另一种情况是，如图11所示，第一原始地址OAD1记录 于当前追踪层310_j，且第一原始地址OAD1的存取位为1，这代表第一 原始数据已被判定为热数据，且有资格提高热度级别。逻辑电路315在下 一级追踪层310_(j+1)中选择出目标追踪字段，并试图将第一原始地址 OAD1记录至下一级追踪层310_(j+1)的目标追踪字段。当逻辑电路315判 断下一级追踪层310_(j+1)的目标追踪字段是空的，逻辑电路315便可将第 一原始地址OAD1记录至下一级追踪层310_(j+1)，以使第一原始数据的 热度级别提升一级。在此种情况下，热数据追踪装置130依据下一级追踪 层310_(j+1)的目标追踪字段的存取地址项目记录的第二存取地址 NAD_(j+1)_1指示处理器110将子容纳区块Carea_i_j的第二储存单位 Carea_i_j_1内储存的第一复制数据移动至子容纳区块Carea_i_(j+1)的第三 储存单位Carea_i_(j+1)_1，并指示处理器110依据第二存取地址 NAD_(j+1)_1存取子容纳区块Carea_i_(j+1)的第三储存单位 Carea_i_(j+1)_1内的第一复制数据。

在步骤S425中，当下一级追踪层310_(j+1)的目标追踪字段为非空， 且已记录有第二原始地址OAD2时，热数据追踪装置130的逻辑电路315 判断记录于下一级追踪层310_((j+1))的第二原始地址OAD2的存取位为0 或1。当第二原始地址OAD2的存取位为1，执行步骤S427；当第二原始 地址OAD2的存取位为0，则执行步骤S429。步骤S425是用以进一步判断第一原始数据是否可升级热度级别。换句话说，当第一原始地址OAD1 记录于观察层310_0时，步骤425是用以进一步检查第一原始数据是否可 由潜在热数据升级热数据；当第一原始地址OAD1记录于当前追踪层310_j 时，步骤425是用以进一步检查是否可升级第一原始数据的热度级别。

于步骤S427中，当第一原始地址OAD1是被记录在观察层310_0， 热数据追踪装置130的逻辑电路315将记录于追踪层310_1的第二原始地 址OAD2的存取位设为0，且热数据追踪装置130不会对处理器110发送 进一步的指示，而处理器110依据第一原始地址OAD1存取第一原始数据。 当第一原始地址记录在当前追踪层310_j，热数据追踪装置130的逻辑电路315将记录于下一级追踪层310_(j+1)的第二原始地址OAD2的存取位 设为0，且热数据追踪电路130依据当前追踪层310_j的当前追踪字段的 存取地址项目记录的存取地址指示处理器110。

步骤S427说明了两种情。一种情况是，如图12所示，第一原始地址 OAD1记录于观察层310_0，且第一原始地址OAD1的存取位为1，这代 表位于第一原始数据已被判定为潜在热数据，且第一原始数据有资格升级 为热数据，但由于追踪层310_1中的目标追踪字段已经记录有第二原始地 址OAD2，且第二原始地址OAD2的存取位为1(代表对应于第二原始数据 的第二复制数据近期有被存取过)，故逻辑电路315将记录于追踪层310_1 的第二原始地址OAD2的存取位复位为0，并维持第一原始数据为潜在热 数据。在这情况下，热数据追踪装置130不会对处理器110发出进一步的 指示，而使处理器110依据第一原始地址OAD1存取第一原始数据。

步骤S427的另一种情况是，如图13所示，第一原始地址OAD1记录 于当前追踪层310_j，且第一原始地址OAD1的存取位为1，这代表第一 原始数据已被判定为热数据，且有资格升级热度级别，但由于下一追踪层 310_(j+1)的目标追踪字段已记录有第二原始地址OAD2，第二原始地址OAD2的存取位为1(代表对应于第二原始数据的第二复制数据近期有被存 取过)，故逻辑电路315将第二原始地址OAD2的存取位复位为0，并维持 第一原始数据当前的热度级别(也即第一原始数据未被升级)。在这种情况 下，第一原始数据已经被复制至第二储存单位Carea_i_j_1(对应于第一存 取地址NAD_j_1)，即子容纳区块Carea_i_j的第二储存单位Carea_i_j_1 内储存的已是第一复制数据。故热数据追踪装置130会依据记录于当前追 踪层310_j的第一存取地址NAD_j_1指示处理器110存取子容纳区块 Carea_i_j的第二储存单位Carea_i_j_1内的第一复制数据。

在步骤S429中，当第一原始地址OAD1是记录于观察层310_0，热 数据追踪装置130的逻辑电路130会将观察层310_0的当前观察字段的原 始地址项目与追踪层310_1的目标追踪字段的原始地址项目交换，并将第 一原始地址OAD1(已被记录至追踪层310_1)的存取位与第二原始地址 OAD2(已被记录至观察层310_0)的存取位都设为0。当第一原始地址OAD1是记录于当前追踪层310_j，热数据追踪装置130的逻辑电路130 会将当前追踪层310_j的当前追踪字段的原始地址项目与下一追踪层 310_(j+1)的目标追踪字段的原始地址项目交换，并将第一原始地址 OAD1(已被记录至追踪层310_(j+1))的存取位与第二原始地址OAD2(已被 记录至当前追踪层310_j)的存取位都设为0。

步骤S429说明了两种情况。一种情况是，如图14所示，第一原始地 址OAD1记录于观察层310_0，且第一原始地址OAD1的存取位为1，代 表第一原始数据有资格由潜在热数据升级为热数据，故逻辑电路315于热 度级别最低的追踪层310_1(也即下一追踪层)中选择出目标追踪字段，并 试图将第一原始地址OAD1记录至追踪层310_1。由于目标追踪字段已记 录有第二原始地址OAD2，逻辑电路315需先检查第二原始地址OAD2的 存取位，以进一步判定是否能将第一原始地址OAD1取代第二原始地址 OAD2记录于追踪层310_1。当逻辑电路315判断第二原始地址OAD2的 存取位为0，逻辑电路315便可将第一原始地址OAD1取代第二原始地址 OAD2，也就是将第一原始地址OAD1记录至追踪层310_1，以将第一原 始数据由潜在热数据升级为热数据，第二原始数据则被由热数据降级为潜 在热数据。换句话说，逻辑电路315将第一原始地址OAD1记录至追踪层310_1的目标追踪字段的原始地址项目，将第二原始地址OAD2记录至观 察层310_0的当前观察字段的原始地址项目。在这种情况下，热数据追踪 装置130依据追踪层310_1的目标追踪字段的存取地址项目记录的第二存 取地址NAD_1_1指示处理器110将第一原始数据复制至子容纳区块 Carea_i_1的第一储存单位Carea_i_1_1，以成为第一复制数据，并依据第 二存取地址NAD_1_1存取第一储存单位Carea_i_1_1内的第一复制数据。 在此之前，热数据追踪装置130也会指示处理器110将第一储存单位 Carea_i_1_1内储存的第二复制数据(对应于第二原始数据)写回并覆盖第 二原始数据(位于第二原始地址OAD2)。

步骤S429的另一种情况是，如图15所示，第一原始地址OAD1记录 于当前追踪层310_j，且第一原始地址OAD1的存取位为1，代表第一原 始数据有资格被升级，故逻辑电路315于下一级追踪层310_(j+1)中选择出 目标追踪字段，并试图将第一原始地址记录至下一级追踪层310_(j+1)。由 于目标追踪字段已记录有第二原始地址OAD2，逻辑电路315需先检查第 二原始地址OAD2的存取位，以进一步判定是否能将第一原始地址OAD1 取代第二原始地址OAD2记录于下一级追踪层310_(j+1)。当逻辑电路315 判断第二原始地址OAD2的存取位为0，逻辑电路315便可将第一原始地 址OAD1取代第二原始地址OAD2记录至下一级追踪层310_(j+1)，以将 第一原始数据的热度级别提高一级，第二原始数据的热度级别则降低一级。 换句话说，逻辑电路315将第一原始地址OAD1记录至下一级追踪层 310_(j+1)的目标追踪字段的原始地址项目，将第二原始地址OAD2记录至 当前追踪层310_j的当前追踪字段的原始地址项目。在这种情况下，热数 据追踪装置130会依据下一级追踪层310_(j+1)的目标追踪字段的存取地 址项目记录的第二存取地址NAD_(j+1)_1与当前追踪层310_j的当前追踪 字段的存取地址项目记录的第一存取地址NAD_j_1指示处理器110将子 容纳区块Carea_i_(j+1)的第三储存单位Carea_i_(j+1)_1内储存的第二复制 数据(对应第二原始数据)与子容纳区块Carea_i_j的第二储存单位 Carea_i_j_1内储存的第一复制数据(对应第一原始数据)交换，并指示处理 器110于交换后依据第二存取地址NAD_(j+1)_1存取子容纳区块 Carea_i_(j+1)的第三储存单位Carea_i_(j+1)_1内的第一复制数据。

需要说明的是，逻辑电路315可以是专门为了追踪热数据而设计的电 路，而使得，当处理器110欲存取热数据时，从热数据追踪装置130接收 到第一原始地址OAD1起至对处理器110发送指示之间的时间可远小于存 储器装置22的访问时间(access time)。也就是说，当处理器110欲存取热 数据时，热数据追踪装置130可及时将指示传送至处理器110，使得处理 器110可改为存取对应的储存单位内的复制数据。

依据本发明实施例，当热数据追踪装置130判断某一字节原始数据为 热数据时，热数据追踪装置130可指示处理器110将该字节热数据复制至 温度最高的子芯片中的容纳区块已成为该字节原始数据的复制数据，并指 示处理器110在该容纳区块中对复制数据执行读写操作。因而，处理器110 可以使用较低的耗能存取复制进行。此外，对于热度级别越高的热数据， 处理器110可以使用越高的写入速度进行存取，从而提高整体性能。换句 话说，本发明实施例善加利用了存储器装置22的热效应，能有效降低耗 能、缩短写入时间、提高整体性能以及延长存储器装置的寿命。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种存储器装置的管理系统，用以管理一存储器装置，该存储器装置具有多个子芯片，各该子芯片包括一容纳区块与一数据区块，该管理系统包括：

一处理器，耦接至该存储器装置，该处理器依据所述子芯片的个别温度从所述子芯片选择一目标子芯片；以及

一热数据追踪装置，耦接至该处理器，该热数据追踪装置包括多个追踪层，

其中，当该处理器欲存取储存在所述数据区块其中之一的一第一原始数据时，

该热数据追踪装置从该处理器取得该第一原始数据的一第一原始地址；

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址已记录于该热数据追踪装置的所述追踪层其中之一时，该热数据追踪装置依据记录有该第一原始地址的所述追踪层的一当前追踪层指示该处理器于该目标子芯片的该容纳区块内存取对应于该第一原始数据的一第一复制数据；以及

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址未记录于该热数据追踪装置时，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据。

2.如权利要求1所述的管理系统，其中：

该处理器于各该容纳区块设置多个子容纳区块，所述追踪层与各该容纳区块的所述子容纳区块具有相同的数量，且为一对一映射；

各该子容纳区块包括多个储存单位；

该热数据追踪装置还包括一观察层，该观察层包括多个观察字段，各该观察字段包括一原始地址项目及一存取位项目；以及

各所述追踪层包括多个观察字段，各该观察字段包括一存取地址项目、一原始地址项目及一存取位项目，且各该追踪层的所述追踪字段与各该子容纳区块的所述储存单位具有相同的数量，且为一对一映射。

3.如权利要求2所述的管理系统，其中：

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址未记录于该热数据追踪装置内，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于该观察层的所述观察字段中选择一目标观察字段，并判断该观察层的该目标观察字段是否为空；

当该观察层的该目标观察字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该观察层的该目标观察字段的该原始地址项目，并将记录于该观察层的该第一原始地址的一存取位设为0；

当该观察层的该目标观察字段为非空，且记录有一第二原始地址，该热数据追踪装置判断记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位为0或1，

当记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该观察层的该目标观察字段，并将记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位设为0；以及

当记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位项目设为0。

4.如权利要求2所述的管理系统，其中：

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址已记录于该观察层的一当前观察字段内时，该热数据追踪装置判断记录于该观察层的该第一原始地址的一存取位为0或1；

当记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位设为1，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据；

当记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于一下一级追踪层的所述追踪字段中选择一目标追踪字段，并判断该下一级追踪层的该目标追踪字段是否为空；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址的该存取位设为0，并将该观察层的该当前观察字段清空，并依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目指示该处理器将该第一原始数据复制至一第一储存单位，以成为该第一复制数据，并指示该处理器存取该第一复制数据；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为非空，且该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目已记录有一第二原始地址，该热数据追踪装置判断记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记目标录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，并将该第二原始地址记录至该观察层的当前观察字段的该原始地址项目，并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址及记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位设为0，并依据该下一级追踪层的该目标追踪的该存取地址项目指示该处理器将该第一储存单位内储存的一第二复制数据复制至该第二原始地址，并指示该处理器将该第一原始数据复制至该第一储存单位，以成为该第一复制数据，并指示该处理器改为存取该第一复制数据；以及

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位设为0，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据；

其中该第一储存单位对应于该目标追踪字段的该存取地址项目，且该第一储存单位位于对应该下一级追踪层的该子容纳区块内。

5.如权利要求2所述的管理系统，其中：

当该第一原始地址记录于所述追踪层其中之一的一当前追踪层的该当前追踪字段，该热数据追踪装置判断记录于该当前追踪层的该第一原始地址的一存取位为0或1；

当记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位设为1，该热数据追踪装置依据该当前追踪层的该当前追踪字段的该存取地址项目指示该处理器存取一第二储存单位内储存的该第一复制数据；

当记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于一下一级追踪层的所述追踪字段中选择一目标追踪字段，并判断该目标追踪字段是否为空；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址的该存取位设为0，并将该当前追踪层的该当前追踪字段清空，并依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目指示该处理器将该第二储存单位内储存的该第一复制数据移动至一第三储存单位，并指示处理器改为存取该第三储存单位内储存的该第一复制数据；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为非空且记录有该第二原始地址，该热数据追踪装置判断记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位设为0，并依据该当前追踪层的该当前追踪字段的该存取地址项目指示该处理器改为存取该第二储存单位内储存的该第一复制数据；以及

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，并将该第二原始地址记录至该当前追踪层的该当前追踪字段的该原始地址项目，并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址及记录于该当前追踪层的该第二原始地址的该存取位设为0，并依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目及该当前追踪层的该当前追踪字段的该存取地址项目指示该处理器将该第三储存单位储存的一第二复制数据与该第二储存单位储存的该第一复制数据交换，并指示该处理器改为存取该第三储存单位储存的该第一复制数据；

其中该第二储存单位对应于该当前追踪字段的该存取地址项目，该第二储存单位位于对应该当前追踪层的该子容纳区块内，该第三储存单位对应于该目标追踪字段的该存取地址项目，且该第三储存单位位于对应该下一级追踪层的该子容纳区块内。

6.一种存储器装置的管理方法，用以管理一存储器装置，该存储器装置具有多个子芯片，各该子芯片包括一容纳区块与一数据区块，该管理方法包括：

一处理器依据所述子芯片的个别温度从所述子芯片选择一目标子芯片；

当该处理器欲存取在所述数据区块其中之一的一第一原始数据时，一热数据追踪装置取得该第一原始数据的一第一原始地址；

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址已记录于多个追踪层其中之一时，该处理器依据记录有该第一原始地址的所述追踪层的一当前追踪层，于该目标子芯片的该容纳区块内存取对应于该第一原始数据的一第一复制数据；以及

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址未记录于所述追踪层时，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据。

7.如权利要求6所述的管理方法，其中：

各该容纳区块设置有多个子容纳区块，所述追踪层数与各该容纳区块的所述子容纳区块具有相同的数量，且为一对一映射；

各该子容纳区块包括多个储存单位；以及

各所述追踪层包括多个观察字段，各该观察字段包括一存取地址项目、一原始地址项目及一存取位项目，且各该追踪层的所述追踪字段与各该子容纳区块的所述储存单位具有相同的数量，且为一对一映射。

8.如权利要求7所述的管理方法，还包括：

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址未记录于一观察层与所述追踪层内，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于该观察层中选择一目标观察字段，该热数据追踪装置并判断该观察层的该目标观察字段是否为空，该观察层包括多个观察字段，各该观察字段包括一原始地址项目及一存取位项目；

当该观察层的该目标观察字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该观察层的该目标观察字段的该原始地址项目；

当该观察层的该目标观察字段为非空，且记录有一第二原始地址时，该热数据追踪装置判断记录于该观察层的该第二原始地址的一存取位为0或1，

当记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该观察层的该目标观察字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位设为0；以及

当记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位设为0。

9.如权利要求7所述的管理方法，还包括：

当该热数据追踪装置判断该第一原始地址已记录于该观察层的一当前观察字段内时，该热数据追踪装置判断记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位设为1，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据；

当记录于该观察层的该第一原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于一下一级追踪层的所述追踪字段中选择一目标追踪字段，该热数据追踪装置并判断该下一级追踪层的该目标追踪字段是否为空；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址的该存取位设为0，该热数据追踪装置并将该观察层的该当前观察字段清空，该处理器依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目将该第一原始数据复制至一第一储存单位，以成为该第一复制数据，该处理器存取该第一复制数据；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为非空，且该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目已记录有该第二原始地址，该热数据追踪装置判断记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将该第二原始地址记录至该观察层的该当前观察字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址及记录于该观察层的该第二原始地址的该存取位设为0，该热数据追踪装置依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目将该第一储存单位内储存的一第二复制数据覆盖一第二原始数据，该处理器并将该第一原始数据复制至该第一储存单位，以成为该第一复制数据，该处理器改为存取该第一复制数据；以及

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该下一级追踪层的该第三原始地址的该存取位设为0，该处理器依照该第一原始地址从所述数据区块内存取该第一原始数据；

其中该第一储存单位对应于该目标追踪字段的该存取地址项目，且该第一储存单位位于对应该下一级追踪层的该子容纳区块内。

10.如权利要求7所述的管理方法，还包括：

当该第一原始地址记录于所述追踪层其中之一的一当前观追踪的该当前追踪字段，该热数据追踪装置判断记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位设为1，该处理器依据该当前追踪层的当前追踪字段的该存取地址项目存取一第二储存单位内储存的该第一复制数据；

当记录于该当前追踪层的该第一原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置依据该第一原始地址于一下一级追踪层的所述追踪字段中选择一目标追踪字段，该热数据追踪装置并判断该下一级追踪层的该目标追踪字段是否为空；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为空，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址的该存取位设为0，该热数据追踪装置并将该当前追踪层的该当前追踪字段清空，该处理器依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目将该第二储存单位内储存的该第一复制数据移动至一第三储存单位，该处理器改为存取该第三储存单位内储存的该第一复制数据；

当该下一级追踪层的该目标追踪字段为非空且记录有该第二原始地址，该热数据追踪装置判断记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0或1；

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为1，该热数据追踪装置将记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位设为0，该处理器依据该当前追踪层的该当前追踪字段的该存取地址项目改为存取该第二储存单位内储存的该第一复制数据；以及

当记录于该下一级追踪层的该第二原始地址的该存取位为0，该热数据追踪装置将该第一原始地址记录至该下一级追踪层的该目标追踪字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将该第二原始地址记录至该当前追踪层的该当前追踪字段的该原始地址项目，该热数据追踪装置并将记录于该下一级追踪层的该第一原始地址及记录于该当前追踪层的该第二原始地址的该存取位设为0，该处理器依据该下一级追踪层的该目标追踪字段的该存取地址项目及该当前追踪层的该当前追踪字段的该存取地址项目将该第三储存单位储存的该第二复制数据与该第二储存单位储存的该第一复制数据交换，该处理器改为存取该第三储存单位储存的该第一复制数据；

其中该第二储存单位对应于该当前追踪字段的该存取地址项目，该第二储存单位位于对应原记录该当前追踪层的该子容纳区块内，该第三储存单位对应于该目标追踪字段的该存取地址项目，且该第三储存单位位于对应该下一级追踪层的该子容纳区块内。