CN112099731B - 数据储存装置与数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据储存装置与数据处理方法，包括一存储器装置以及一存储器控制器。存储器装置包括多个存储器区块。存储器控制器耦接存储器装置，用以存取存储器装置。存储器控制器配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自一主机装置接收数据。存储器控制器根据自主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用第一既定存储器区块或第二既定存储器区块接收数据。当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据为主机装置的一档案系统的管理数据时，存储器控制器将数据写入第一既定存储器区块，当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据并非主机装置的档案系统的管理数据时，存储器控制器将数据写入第二既定存储器区块。

Description

数据储存装置与数据处理方法
技术领域
本发明有关于适用于一数据储存装置的一种数据处理方法，可有效率地处理存储器装置所储存的数据，以提升存储器装置的效能。
背景技术
随着数据储存装置的科技在近几年快速地成长，许多数据储存装置，如符合SD/MMC规格、CF规格、MS规格与XD规格的记忆卡、固态硬碟、嵌入式多媒体记忆卡(embeddedMulti Media Card，缩写为eMMC)以及通用快闪存储器储存(Universal Flash Storage，缩写为UFS)已经广泛地被应用在多种用途上。因此，在这些数据储存装置上，有效率的存取控制也变成一个重要的议题。
为了提高数据储存装置的存取效能，本发明提出一种新的数据处理方法，可有效率地处理存储器装置所储存的数据，以提升存储器装置的存取效能。
发明内容
本发明揭露一种数据储存装置，包括一存储器装置以及一存储器控制器。存储器装置包括多个存储器区块。存储器控制器耦接存储器装置，用以存取存储器装置。存储器控制器配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自一主机装置接收数据。存储器控制器根据自主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用第一既定存储器区块或第二既定存储器区块接收数据。当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据为主机装置的一档案系统的管理数据时，存储器控制器将数据写入第一既定存储器区块，当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据并非主机装置的档案系统的管理数据时，存储器控制器将数据写入第二既定存储器区块。
本发明另揭露一种数据处理方法，适用于一数据储存装置，数据储存装置包括一存储器装置以及一存储器控制器，存储器装置包括多个存储器区块，存储器控制器耦接存储器装置，用以存取存储器装置，该方法包括：由存储器控制器配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自一主机装置接收数据；以及由存储器控制器根据自主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用第一既定存储器区块或第二既定存储器区块接收数据。其中由存储器控制器根据自主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用第一既定存储器区块或第二既定存储器区块接收数据的步骤还包括：当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据为主机装置的一档案系统的管理数据时，将数据写入第一既定存储器区块；以及当一或多个写入地址指示出主机装置所欲写入的数据并非主机装置的档案系统的管理数据时，存储器控制器将数据写入第二既定存储器区块。
附图说明
图1是显示根据本发明的一实施例所述的数据储存装置的示意图。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的数据处理方法的一范例流程图。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的根据写入地址执行数据分流的一范例。
图4是显示根据本发明的一实施例所述的根据写入地址执行数据分流的另一范例。
符号说明
100-数据储存装置；
110-存储器控制器；
112-微处理器；
112M-只读存储器；
112C-程序码；
114-控制逻辑；
116-缓冲存储器；
118-接口逻辑；
120-存储器装置；
130-主机装置；
132-编码器；
134-解码器
Block_1、Bock_2-存储器区块。
具体实施方式
为让本发明的的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。应理解下列实施例的目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围。此外，应理解下列实施例可经由软件、硬件、固件、或上述任意组合来实现。
图1是显示根据本发明的一实施例所述的数据储存装置100的示意图。数据储存装置100包括一存储器装置120，例如，一快闪存储器(Flash Memory)模块，以及一存储器控制器110，且存储器控制器110用来存取(Access)存储器装置120。根据本发明一实施例，存储器控制器110包含一微处理器112、一只读存储器(Read Only Memory，ROM)112M、一控制逻辑114、一缓冲存储器116、与一接口逻辑118。只读存储器112M系用来储存一程序码112C，而微处理器112则用来执行程序码112C以控制对存储器装置120的存取。控制逻辑114包含了一编码器132以及一解码器134，其中编码器132用来对写入到存储器装置120中的数据进行编码以产生对应的校验码(或称，错误更正码(Error Correction Code)，ECC)，而解码器134用来将从存储器装置120所读出的数据进行解码。
于典型状况下，存储器装置120为一快闪存储器装置，包含了多个快闪存储器芯片，而每一个快闪存储器芯片包含多个个存储器区块(Block)，而该控制器(例如，透过微处理器112执行程序码112C的存储器控制器110)对存储器装置120进行抹除数据运作系以区块为单位来进行。另外，一存储器区块可记录(包含)特定数量的数据页(Page)，即，物理数据页，其中该控制器(例如，透过微处理器112执行程序码112C的存储器控制器110)对存储器装置120进行写入数据的运作系以数据页为单位来进行写入。
实作上，透过微处理器112执行程序码112C的存储器控制器110可利用其本身内部的元件来进行诸多控制运作，例如：利用控制逻辑114来控制存储器装置120的存取运作(尤其是对至少一区块或至少一数据页的存取运作)、利用缓冲存储器116进行所需的缓冲处理、以及利用接口逻辑118来与一主机装置(HostDevice)130沟通。在一实施例中，存储器控制器110透过接口逻辑118并使用一标准通信协定与主机装置130沟通。举例而言，上述的标准通信协定包含(但不限于)：通用串行总线(Universal Serial Bus，缩写为USB)标准、安全数位(Secure Digital，缩写为SD)接口标准、超高速一代(Ultra High Speed-I，缩写为UHS-I)接口标准、超高速二代(Ultra High Speed-II，缩写为UHS-II)接口标准、复合式快闪存储器(Compact flash，缩写为CF)接口标准、多媒体卡(Multimedia Card，缩写为MMC)接口标准、嵌入式多媒体卡(Embedded Multimedia Card，缩写为eMMC)接口标准、通用快闪存储器(Universal Flash Storage，缩写为UFS)接口标准、高技术组态(AdvancedTechnology Attachment，缩写为ATA)标准、序列高技术组态(Serial ATA，缩写为SATA)标准、快捷外设互联标准(Peripheral Component Interconnect Express，缩写为PCI-E)标准、并列先进附件(Parallel Advanced Technology Attachment，缩写为PATA)标准。
在一实施例中，缓冲存储器116系以随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)来实施。例如，缓冲存储器116可以是静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)，但本发明不限于此。
在一实施例中，数据储存装置100可以是可携式存储器装置(例如：符合SD/MMC、CF、MS、XD标准的记忆卡)，且主机装置130为一可与数据储存装置连接的电子装置，例如手机、笔记型电脑、桌上型电脑…等等。而在另一实施例中，数据储存装置100可以是固态硬碟或符合通用快闪存储器储存(Universal Flash Storage，UFS)或嵌入式多媒体记忆卡(Embedded Multi Media Card，EMMC)规格的嵌入式储存装置，以设置在一电子装置中，例如设置在手机、笔记型电脑、桌上型电脑之中，而此时主机装置130可以是该电子装置的一处理器。
主机装置130可对数据储存装置100发出指令，例如，读取指令或写入指令，用以存取存储器装置120所储存的数据，或者进一步控制、管理数据储存装置100。
根据本发明的一实施例，存储器装置120所包含的多个个存储器区块中可单层式储存(Single-Level Cell，SLC)存储器区块、多层式储存(Multiple-Level Cell，MLC)存储器区块以及/或是三层式储存(Triple-Level Cell，TLC)存储器区块。SLC存储器区块的每个存储器单元中储存一个位元数据，MLC存储器区块的每个存储器单元中储存两个位元数据，TLC存储器区块的每个存储器单元中储存三个位元数据。
一般而言，存储器装置120可大体被区分为三个区域，包含系统区域、数据区域以及备用区域。存储器控制器110可自备用区域选择一或多个既定存储器区块作为快取存储器，或称缓存器(buffer)，用以接收并暂存数据。待缓存器被写满时，存储器控制器110再将作为缓存器的既定存储器区块更新成数据区域的数据区块。举例而言，若用以接收并暂存数据的缓存器为MLC或TLC存储器区块，待缓存器被写满时，可直接被更新为数据区域的数据区块。若用以接收并暂存数据的缓存器为SLC存储器区块，待一定数量的缓存器被写满时，可透过垃圾收集(Garbage Collection)程序，将多个缓存器存储器区块所储存的数据搬移至MLC或TLC存储器区块(目标存储器区块)，并藉此操作将目标存储器区块更新为数据区域的数据区块。
本发明应用于使用双缓存器的数据储存装置。根据本发明的一实施例，存储器控制器110可配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自主机装置130接收数据。存储器控制器110可于将数据写入缓存器之前，执行数据分流的判断，使得属于主机装置130的档案系统的管理数据可被写入第一既定存储器区块，其余数据可被写入第二既定存储器区块。
根据本发明的一实施例，存储器控制器110可将主机装置130写入存储器装置120的数据大致区分为档案系统的管理数据以及使用者数据，其中，档案系统的管理数据为运作于主机装置130的操作系统(Operating system)所使用的档案系统的管理数据。此管理数据可为一档案系统管理表格，档案系统管理表格可包括多个栏位，用于记录使用者数据的管理资讯。举例而言，档案系统管理表格的一栏位可用以记录各笔使用者数据的档案大小以及各笔使用者数据所对应的逻辑地址范围，其中一个档案可有对应的一笔记录。举另一例而言，档案系统管理表格的另一栏位可用以记录主机系统的哪些逻辑地址已经被写入数据，哪些逻辑地址尚未被写入数据。根据本发明的一实施例，所述的主机系统可以是包含主机装置130与数据储存装置100的一系统，亦可为进一步包含耦接至主机装置130之一或多个周边装置的一的统。
一般而言，每当使用者数据有所更新时，主机装置130也必须对应地更新档案的统的管理数据，使得档案的统管理表格所记录的资讯为最新的管理资讯。当档案的统管理表格的任何一个栏位的内容须被更新，存储器控制器110会将最新的档案的统管理表格内容写入存储器装置120。然而，频繁的更新档案的统管理表格，会导致存储器装置120储存了多笔无效的档案的统管理表格，进而导致存储器控制器110必须启动垃圾收集程序。
垃圾收集用于收集多个存储器区块中零散的有效数据至特定区块，使只残留无效数据的该些区块得以被抹除为空闲的存储器区块。然而，垃圾收集程序在执行上通常需要相当的运算资源。因此，过度频繁的启动垃圾收集程序，可能导致存储器装置的存取效能下降。为了避免存储器装置的存取效能因垃圾收集程序的频繁执行而下降，本发明提出一种新的数据处理方法，可有效率地处理存储器装置所储存的数据，以提升存储器装置的效能。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的数据处理方法的一范例流程图。于存储器控制器110自主机装置130接收到欲将数据写入存储器装置120的一写入指令时(步骤S202)，存储器控制器110进一步根据写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用第一既定存储器区块或第二既定存储器区块接收数据。根据本发明的一实施例，存储器控制器110可根据写入指令所对应之一或多个写入地址判断主机装置130所欲写入的数据是否为主机装置130的一档案的统的管理数据(步骤S204)。
若是，则存储器控制器110决定将数据写入第一既定存储器区块(步骤S206)。若否，则存储器控制器110决定将数据写入第二既定存储器区块(步骤S208)。如此一来，存储器控制器110可于将数据写入缓存器之前，将数据分流，使得档案的统的管理数据可被集中于一存储器区块，其余数据可被集中于另一存储器区块。根据本发明的一实施例，由于档案的统的管理数据被集中于同一存储器区块，例如，上述的第一既定存储器区块，或者于第一既定存储器区块被写满时，直接将第一既定存储器区块更新而成的数据区域的数据区块，或者用以收集第一既定存储器区块所储存的数据的一目标存储器区块(其亦可为数据区域的数据区块)，当此存储器区块内所储存的内容均为无效时，存储器控制器110便可直接舍弃此存储器区块，而无须对此存储器区块执行垃圾收集程序，藉此可大幅提升存储器装置的效能。
根据本发明的一实施例，写入指令所对应之一或多个写入地址为逻辑地址。例如，逻辑区块地址(Logical Block Address，缩写为LBA)，或是以其他形式所记录的主机的统的逻辑数据页的逻辑地址。
根据本发明的一实施例，存储器控制器110可设定一既定数值，用于判断主机装置130所欲写入的数据是否为主机装置130的一档案的统的管理数据。于步骤S204中，存储器控制器110可判断写入地址所对应的一数值是否小于此既定数值。一般而言，主机装置130可将数值较小的逻辑地址(例如，自逻辑地址的起始端开始)分配给档案的统的管理数据使用。因此，根据本发明的一实施例，当一写入地址所对应的一数值(例如，逻辑地址)小于既定数值时，存储器控制器110可判断主机装置130所欲写入的数据为主机装置130的档案的统的管理数据。反之，当写入地址所对应的数值(例如，逻辑地址)不小于此既定数值时，存储器控制器110可判断主机装置130所欲写入的数据为使用者数据。
值得注意的是，于本发明的实施例中，主机装置130并不限于将数值较小的逻辑地址分配给档案的统的管理数据使用。举例而言，主机装置130亦可将数值较大的逻辑地址(例如，自逻辑地址最末端开始)分配给档案的统的管理数据使用。因此，本发明并不限于上述的判断方法。
根据本发明的另一实施例，主机装置130可设定一特定逻辑地址范围，将此特定逻辑地址范围内的逻辑地址分配给档案的统的管理数据使用。因此，根据本发明的一实施例，当一写入地址所对应的一数值(例如，逻辑地址)落入此特定逻辑地址范围，或者，当一写入地址属于主机装置130所配置用以储存档案的统的管理数据的一逻辑地址范围内时，存储器控制器110可判断主机装置130所欲写入的数据为主机装置130的档案的统的管理数据。反的，当写入地址所对应的数值(例如，逻辑地址)并未落入此特定逻辑地址范围时，存储器控制器110可判断主机装置130所欲写入的数据为使用者数据。
根据本发明的一实施例，主机装置130可藉由多种方式通知存储器控制器110其所配置给档案的统的管理数据的逻辑地址，或逻辑地址范围。如上所述，存储器控制器110可透过接口逻辑118与主机装置130沟通。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的根据写入地址执行数据分流的一范例。图4是显示根据本发明的一实施例所述的根据写入地址执行数据分流的另一范例。于此实施例中，存储器控制器110可将既定数值设定为10000。如图3所示，当存储器控制器110判断写入地址(逻辑地址)小于既定数值10000时，使用第一既定存储器区块Block_1接收数据，使得档案的统的管理数据可被写入第一既定存储器区块Block_1。另一方面，如图4所示，当存储器控制器110判断写入地址(逻辑地址)不小于既定数值10000时，使用第二既定存储器区块Block_2接收数据，使得其他非档案的统的管理数据的数据可被写入第二既定存储器区块Block_2。
根据本发明的一实施例，当存储器控制器110选择既定存储器区块作为接收数据使用的缓存器时，存储器控制器110可选择以SLC模式或MLC模式抹除所选择的既定存储器区块内的数据。当存储器控制器110根据SLC模式抹除既定存储器区块时，该既定存储器区块便会被配置为SLC存储器区块。同样地，当存储器控制器110根据MLC模式抹除既定存储器区块时，该既定存储器区块便会被配置为MLC存储器区块。根据本发明的一实施例，存储器控制器110可将用以接收档案的统的管理数据的存储器区块配置为SLC存储器区块，并且可将用以接收其他数据的存储器区块配置为MLC存储器区块。
由于档案的统的管理资讯为重要的资讯，因此，选择以SLC存储器区块接收档案的统的管理资讯可确保数据的正确性。此外，由于将数据写入SLC存储器区块的速度会比将数据写入MLC存储器区块的速度来的快，使用SLC存储器区块作为缓存器亦可有效加速存储器装置120的写入操作。然而，本发明实际上并不限于此。存储器控制器110亦可将用以接收档案的统的管理数据的存储器区块配置为MLC存储器区块，或者将用以接收其他数据的存储器区块配置为SLC存储器区块，或者将上述第一既定存储器区块与第二既定存储器区块均配置为SLC存储器区块，或者均配置为MLC存储器区块。
此外，本发明实际上并不限于应用于使用双缓存器的数据储存装置。数据储存装置亦可使用两个以上缓存器，而其中的至少一个缓存器可被配置用以接收档案的统的管理数据，其余缓存器可被配置用以接收其他数据。
如上述，于本发明的实施例中，在将数据写入缓存器之前，存储器控制器110可先执行数据分流的判断，使得属于主机装置130的档案的统的管理数据可被写入第一既定存储器区块，其余数据可被写入第二既定存储器区块。由于档案系统的管理数据被集中于同一存储器区块，当此存储器区块内所储存的内容均为无效时，存储器控制器110便可直接舍弃此存储器区块，而无须对此存储器区块执行垃圾收集程序，藉此可有效避免存储器装置的存取效能因垃圾收集程序的频繁执行而下降，进而大幅提升存储器装置的效能。
申请文件中用以修饰元件的"第一"、"第二"等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或方法所执行的步骤的次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当由权利要求书界定为准。

Claims (10)

1.一种数据储存装置，包括：
一存储器装置，包括多个存储器区块；以及
一存储器控制器，耦接该存储器装置，用以存取该存储器装置，其中该存储器控制器配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自一主机装置接收数据，
其中该存储器控制器根据自该主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用该第一既定存储器区块或该第二既定存储器区块接收数据，
其中当该一或多个写入地址指示出该主机装置所欲写入的数据为该主机装置的一档案系统的管理数据时，该存储器控制器将该数据写入该第一既定存储器区块，当该一或多个写入地址指示出该主机装置所欲写入的数据并非该主机装置的该档案系统的该管理数据时，该存储器控制器将该数据写入该第二既定存储器区块；
当一写入地址所对应的一数值小于一既定数值时，该存储器控制器判断该主机装置所欲写入的数据为该主机装置的该档案系统的该管理数据。
2.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该一个或多个写入地址为逻辑地址。
3.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，当一写入地址属于该主机装置所配置用以储存该档案系统的该管理数据的一逻辑地址范围内时，该存储器控制器判断该主机装置所欲写入的数据为该主机装置的该档案系统的该管理数据。
4.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该档案系统的该管理数据为一档案系统管理表格。
5.如权利要求1所述的数据储存装置，其特征在于，该存储器装置为一快闪存储器装置。
6.一种数据处理方法，适用于一数据储存装置，该数据储存装置包括一存储器装置以及一存储器控制器，该存储器装置包括多个存储器区块，各存储器区块包括多个物理数据页，该存储器控制器耦接该存储器装置，用以存取该存储器装置，该方法包括：
由该存储器控制器配置一第一既定存储器区块与一第二既定存储器区块作为缓存器用以自一主机装置接收数据；以及
由该存储器控制器根据自该主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用该第一既定存储器区块或该第二既定存储器区块接收数据，
其中由该存储器控制器根据自该主机装置接收的一写入指令所对应之一或多个写入地址决定使用该第一既定存储器区块或该第二既定存储器区块接收数据的步骤还包括：
当该一或多个写入地址指示出该主机装置所欲写入的数据为该主机装置的一档案系统的管理数据时，将该数据写入该第一既定存储器区块；以及
当该一或多个写入地址指示出该主机装置所欲写入的数据并非该主机装置的该档案系统的该管理数据时，该存储器控制器将该数据写入该第二既定存储器区块；当一写入地址所对应的一数值小于一既定数值时，该主机装置所欲写入的数据被判断为该主机装置的该档案系统的该管理数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该一个或多个写入地址为逻辑地址。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当一写入地址属于该主机装置所配置用以储存该档案系统的该管理数据的一逻辑地址范围内时，该主机装置所欲写入的数据被判断为该主机装置的该档案系统的该管理数据。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该档案系统的该管理数据为一档案系统管理表格。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该存储器装置为一快闪存储器装置。
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