CN113515230B - 数据写入方法及存储控制器 - Google Patents

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Abstract

本公开提出一种数据写入方法及存储控制器。数据写入方法包括：从闪存模块的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒；接收写入指令并判断对应写入指令的写入数据的大小；以及当写入数据的大小大于门坎值时，以及使用虚拟单层单元模式将写入数据写入第二颗粒中。本公开的数据写入方法及存储控制器仅利用闪存模块部分的第二颗粒进行虚拟单层单元模式的写入操作，因此可增加良好使用者体验的时间。

Description

数据写入方法及存储控制器
技术领域
本公开涉及一种数据写入方法及存储控制器，尤其涉及一种增加良好用户体验时间的数据写入方法及存储控制器。
背景技术
为了节省成本，四层单元(Quad Level Cell，QLC)固态硬盘(Solid State Drive，SSD)开始被开发出来。然而，QLC固态硬盘为人诟病之处在于其使用寿命及效能。由于反及式(NAND)闪存的一个存储单元电子划分的越多，在写入操作时控制进入浮栅极的电子个数就要越精细，这造成了写入操作耗费时间变长。因此，如何提升QLC固态硬盘的效能是本领域技术人员应致力的目标。
发明内容
本公开提供一种数据写入方法及存储控制器，增加固态硬盘写入操作时良好使用者体验时间。
本公开提出一种数据写入方法包括：从闪存模块的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒；接收写入指令并判断对应写入指令的写入数据的大小；以及当写入数据的大小大于门坎值时，使用虚拟单层单元模式将写入数据写入第二颗粒中。
本公开提出一种存储控制器，耦接到主机及闪存模块。存储控制器包括：处理器。处理器从闪存模块的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒；从主机接收写入指令并判断对应写入指令的写入数据的大小；以及当写入数据的大小大于门坎值时，使用虚拟单层单元模式将写入数据写入第二颗粒中。
基于上述，本公开的数据写入方法及存储控制器会从闪存模块的颗粒选出第一颗粒及第二颗粒，并在写入数据大小大于门坎值时使用虚拟单层单元模式将写入数据写入第二颗粒中。将较于使用虚拟单层单元模式将写入数据写入闪存模块的所有颗粒，本公开的数据写入方法及存储控制器仅利用闪存模块部分的第二颗粒进行虚拟单层单元模式的写入操作，因此可增加良好使用者体验的时间。
为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
包含附图以便进一步理解本公开，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本公开的实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。
图1为根据本公开一实施例的数据写入系统的方块图；
图2为根据本公开一实施例将闪存模块全部颗粒配置成虚拟单层单元的连续写入速度与时间的示意图；
图3为根据本公开一实施例将闪存模块部分颗粒配置成虚拟单层单元的连续写入速度与时间的示意图。
附图标号说明
100：数据写入系统；
110：存储控制器；
111：处理器；
120：主机；
130：闪存模块；
t1、t2、t3：时间间隔。
具体实施方式
现将详细地参考本公开的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为根据本公开一实施例的数据写入系统的方块图。
请参照图1，本公开一实施例的数据写入系统100包括存储控制器110及耦接到存储控制器110的主机120及闪存模块130。存储控制器110包括处理器111。在一实施例中，存储控制器110与闪存模块130可包含于例如固态硬盘的存储装置中，但本公开不限于此。主机120例如是个人计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等电子装置。在一实施例中，闪存模块130例如是QLC闪存模块，但本公开不限于此。在其他实施例中，闪存模块130也可以是TLC模块或MLC模块。
在一实施例中，处理器111可将QLC闪存模块130的全部颗粒(例如，16个颗粒)配置成虚拟单层单元(Pseudo SLC，pSLC)模式。图2为根据本公开一实施例将闪存模块全部颗粒配置成虚拟单层单元的连续写入速度与时间的示意图。请参照图2，虽然在时间间隔t1中，pSLC模式的写入速度可达到2000MB/s，但若pSLC空间(例如，约为实际QLC空间的1/16)已被写入数据全部写完，则写入数据会通过QLC模式继续写入。此时，例如在时间间隔t2中，QLC模式的写入速度会降低到100MB/s。上述写入速度的下降幅度会大幅影响用户体验，例如开启应用程序或进行系统操作都可能有卡顿的情况。
在一实施例中，处理器111从闪存模块130的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒。处理器111可从主机120接收写入指令并判断对应写入指令的写入数据的大小。当写入数据的大小大于门坎值时，处理器111使用虚拟单层单元(Pseudo SLC，pSLC)模式将写入数据写入第二颗粒中。当写入数据的大小不大于门坎值时，处理器111使用pSLC模式将写入数据写入第一颗粒及第二颗粒中。当部分写入数据已写满第二颗粒所对应的pSLC空间时，处理器111使用QLC模式将剩余的写入数据写入第二颗粒中pSLC空间以外的存储空间。
举例来说，当QLC闪存模块130有16个颗粒时，处理器111可将2个颗粒(即，第一颗粒)预留为QLC颗粒并对14个颗粒(即，第二颗粒)进行pSLC模式的写入操作。若写入数据为大量的循序写入数据(例如，大于1GB)，则处理器111使用pSLC模式将写入数据写入上述14个颗粒中。若写入数据小于1GB(例如，正在进行跑分测试)，则必须以最高效能进行写入操作，因此处理器111会使用pSLC模式将写入数据写入全部的16个颗粒中，以避免客户反应写入效能不佳。
以下为仅使用部分闪存模块130颗粒进行pSLC模式的写入操作能延长良好使用者体验的时间的公式：假设全速pSLC模式的写入速度为x，则QLC模式写入速度为x/20(QLC模式写入速度约为pSLC模式写入速度的1/20)；预留的QLC颗粒数量百分比为y(在上述例子中y＝2/16)；等效写入速度z＝(1-y)x-y*x/20；能延长良好用户体验的时间倍数ExT＝x/z＝1/(1-11y/20)。
以下表一为不同大小的闪存模块130选择不同数量颗粒预留为QLC颗粒所对应的延长良好使用者体验的时间及等效写入速度(MB/s)的实际测试表。
表一
值得注意的是，512GB、1TB、2TB大小的闪存模块130利用全部颗粒作pSLC模式写入的速度分别为1000MB/s、2000MB/s及3500MB/s。
图3为根据本公开一实施例将闪存模块部分颗粒配置成虚拟单层单元的连续写入速度与时间的示意图。请参照图3及表一，以“1TB循序写入”及“y＝0.5”为例，虽然在时间间隔t3中仅有约1000MB/s左右的写入速度(例如，表一的950)，但良好使用者体验的时间t3为图2中时间间隔t1的约两倍(例如，表一的2.105)，而2000MB/s与1000MB/s的写入速度对用户操作是无感的。如此一来，良好使用者体验的时间可有效地增长。
在一实施例中，处理器111还可获得写入速度，并根据写入速度、闪存模块130的容量及闪存模块130颗粒的数量来判断第一颗粒的数量及第二颗粒的数量。在一实施例中的，处理器111可从存储于存储控制器110默认值中获得写入速度，例如是1000MB/s。在另一实施例中，用户也可通过应用软件自行输入自己可接收的最低循序写入速度。举例来说，若使用者输入可接收的最低循序写入速度为650MB/s且其闪存模块130容量为1TB，则处理器111可从表一中找出大于650MB/s且最接近650MB/s的写入速度687MB/s及对应的y＝0.625，因此处理器111会从1TB闪存模块130中16个颗粒选择16*0.625＝10个颗粒作为预留的QLC颗粒。如此约可将良好使用者体验的时间提高到2.9倍。上述“将良好使用者体验的时间提高到2.9倍”的信息也可在用户输入写入速度为650MB/S之后显示于应用软件上。
综上所述，本公开的数据写入方法及存储控制器会从闪存模块的颗粒选出第一颗粒及第二颗粒，并在写入数据大小大于门坎值时使用虚拟单层单元模式将写入数据写入第二颗粒中。将较于使用虚拟单层单元模式将写入数据写入闪存模块的所有颗粒，本公开的数据写入方法及存储控制器仅利用闪存模块部分的第二颗粒进行虚拟单层单元模式的写入操作，因此可增加良好使用者体验的时间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种数据写入方法，其特征在于，包括：
从闪存模块的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒，其中所述多个颗粒的数量等于所述多个第一颗粒的数量及所述多个第二颗粒的数量的总和；
接收写入指令并判断对应所述写入指令的写入数据的大小；
当所述写入数据的大小大于门坎值时，使用虚拟单层单元模式将所述写入数据写入所述多个第二颗粒中；
其中当所述写入数据的大小不大于所述门坎值时，使用所述虚拟单层单元模式将所述写入数据写入所述多个第一颗粒及所述多个第二颗粒中，
其中在从所述闪存模块的所述多个颗粒中选出所述多个第一颗粒及所述多个第二颗粒的步骤之前，更包括：
获得写入速度；
根据所述写入速度、所述闪存模块的容量及所述多个颗粒的数量来判断所述多个第一颗粒的数量及所述多个第二颗粒的数量。
2.根据权利要求1所述的数据写入方法，其特征在于，其中当部分所述写入数据已写满所述多个第二颗粒所对应的虚拟单层单元空间时，使用非单层单元模式将剩余的所述写入数据写入所述多个第二颗粒中所述虚拟单层单元空间以外的存储空间。
3.根据权利要求2所述的数据写入方法，其特征在于，其中所述非单层单元模式包括多层单元模式、三层单元模式及四层单元模式。
4.一种存储控制器，耦接到主机及闪存模块，其特征在于，所述存储控制器包括：
处理器，其中所述处理器
从所述闪存模块的多个颗粒中选出多个第一颗粒及多个第二颗粒，其中所述多个颗粒的数量等于所述多个第一颗粒的数量及所述多个第二颗粒的数量的总和；
从所述主机接收写入指令并判断对应所述写入指令的写入数据的大小；以及
当所述写入数据的大小大于门坎值时，使用虚拟单层单元模式将所述写入数据写入所述多个第二颗粒中，
其中当所述写入数据的大小不大于所述门坎值时，所述处理器使用所述虚拟单层单元模式将所述写入数据写入所述多个第一颗粒及所述多个第二颗粒中，
其中在所述处理器从所述闪存模块的所述多个颗粒中选出所述多个第一颗粒及所述多个第二颗粒之前，所述处理器获得写入速度，并根据所述写入速度、所述闪存模块的容量及所述多个颗粒的数量来判断所述多个第一颗粒的数量及所述多个第二颗粒的数量。
5.根据权利要求4所述的存储控制器，其特征在于，其中当部分所述写入数据已写满所述多个第二颗粒所对应的虚拟单层单元空间时，所述处理器使用非单层单元模式将剩余的所述写入数据写入所述多个第二颗粒中所述虚拟单层单元空间以外的存储空间。
6.根据权利要求5所述的存储控制器，其特征在于，其中所述非单层单元模式包括多层单元模式、三层单元模式及四层单元模式。
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