CN117687934A - 虚拟和物理扩展存储器阵列 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种虚拟和物理扩展存储器阵列。公开一种用于通过并入虚拟和物理存储器阵列来扩展可寻址阵列空间的存储器装置。当所述存储器装置的控制器需要超出物理存储器阵列的额外存储空间时，可通过使用虚拟阵列扩展地址空间来提供所述存储空间。所述存储器装置包括使用额外行地址位来增加所述可寻址空间，借此利用所述额外位来寻址所述虚拟阵列中的虚拟行。用于存储器修复的备用或冗余物理存储器元件可编程到所述虚拟存储器阵列的虚拟地址空间。当激活存储器装置操作，所述额外行地址位设定为高，且所述虚拟行地址与备用或冗余存储器元件匹配时，激活所述虚拟阵列空间中的所述虚拟行以用于执行所述操作。

Description

虚拟和物理扩展存储器阵列

技术领域

本文中所公开的至少一些实施例大体来说涉及存储器装置，且更具体地说涉及(但不限于)一种能够物理地以及虚拟地扩展的存储器阵列。

背景技术

通常，计算装置或系统包含一或多个处理器和一或多个存储器装置，例如存储器芯片或集成电路。存储器装置可用以存储可经访问、修改、删除或替换的数据。存储器装置可以是(例如)非易失性存储器装置，其无论存储器装置是否通电均保持数据。此些非易失性存储器可包含(但不限于)只读存储器、固态硬盘和NAND快闪存储器。此外，存储器装置可为易失性存储器装置，例如(但不限于)动态或静态随机存取存储器，其在通电时保持所存储数据，但在断电时容易发生数据丢失。基于输入的接收，计算装置或系统的所述一或多个处理器可请求计算系统的存储器装置检索与输入相关联或对应的所存储数据。在某些情境中，从存储器装置检索的数据可包含指令，所述指令可由所述一或多个处理器执行以执行各种操作，且可包含可用作用于所述各种操作的输入的数据。在其中所述一或多个处理器基于来自存储器装置的指令执行操作的情况下，由执行操作产生的数据可随后存储到存储器装置中以供将来检索。

尽管当前存储器技术实现了进步，但对在不大大增大存储器装置布局或裸片大小的情况下增加存储器装置的可寻址存储器空间的需求仍不断增长。此外，存储器装置常常经历应力事件，这可能导致存储器装置的物理存储器阵列的物理行损坏。举例来说，当客户购买存储器装置且将存储器装置焊接到印刷电路板或其它组件上时，存在例如物理存储器阵列的物理行等某些存储器装置元件持续损坏或被迫不可操作的风险。至少基于上述背景，提供有效地解决这些需求及更多需求的功能性将提供增强的存储器装置功能性、增强的存储器装置多功能性，增加存储能力，并改进存储器装置故障缓解能力。

发明内容

本公开的一实施例提供一种存储器装置，所述存储器装置包括：物理阵列；多个冗余存储器元件；以及控制器，其中所述控制器被配置成通过使所述存储器装置的所述多个冗余存储器元件的至少一个冗余存储器元件的冗余行与同虚拟可寻址空间相关联的虚拟阵列的虚拟行匹配而将所述至少一个冗余存储器元件编程到所述虚拟可寻址空间，其中所述控制器被配置成接收激活所述存储器装置的操作的命令以执行与所述存储器装置的地址相关联的与所述命令相关联的事务，其中所述控制器被配置成确定所述地址的额外行地址位是否在接收到所述命令之后启用，其中所述控制器被配置成确定在所述地址的所述额外行地址位启用的情况下，与所述地址相关联的虚拟行是否匹配所述至少一个冗余存储器元件的冗余行，其中所述控制器被配置成基于确定与所述地址相关联的所述虚拟行匹配所述冗余行而针对所述事务激活所述虚拟阵列中的所述虚拟行，且其中所述控制器被配置成在所述地址的所述额外行地址位未启用的情况下激活所述物理阵列中的物理行。

本公开的另一实施例提供一种方法，所述方法包括：通过利用存储器装置的控制器，通过使所述存储器装置的多个冗余存储器元件的至少一个冗余存储器元件的冗余行与同虚拟可寻址空间相关联的虚拟阵列的虚拟行匹配而将所述至少一个冗余存储器元件编程到所述虚拟可寻址空间；通过利用存储器装置的控制器，从主机装置接收激活所述存储器装置的操作的命令以执行与所述存储器装置的地址相关联的与所述命令相关联的事务；通过利用存储器装置的控制器且响应于接收到所述命令，确定所述地址的额外行地址位是否启用；通过利用存储器装置的控制器且在所述地址的所述额外行地址位启用的情况下，确定与所述地址相关联的虚拟行是否匹配所述至少一个冗余存储器元件的冗余行；以及通过利用存储器装置的控制器，基于确定与所述地址相关联的所述虚拟行匹配所述冗余行而针对所述事务激活所述虚拟阵列中的所述虚拟行。

本公开的又一实施例提供一种系统，所述系统包括：主机装置；以及存储器装置，其包含物理阵列且被配置成存储数据并包含存储器装置的可寻址空间，所述可寻址空间包含对应于包含物理行的物理阵列的物理可寻址空间和对应于包含虚拟行的虚拟阵列的虚拟可寻址空间，所述存储器装置包括控制器，其中所述控制器被配置成通过使所述存储器装置的多个冗余存储器元件的至少一个冗余存储器元件的冗余行与同虚拟可寻址空间相关联的虚拟阵列的虚拟行匹配而将所述至少一个冗余存储器元件编程到所述虚拟可寻址空间，其中所述控制器被配置成基于用虚拟行对所述至少一个冗余存储器元件的编程而在虚拟地址空间内创建至少一个可寻址物理行，其中所述控制器被配置成从主机装置接收执行与所述存储器装置的地址相关联的事务的命令，且其中所述控制器被配置成在与事务相关联的存储器装置的地址匹配编程到所述至少一个可寻址物理行的虚拟地址的情况下针对所述事务利用虚拟可寻址空间内的所述至少一个可寻址物理行。

附图说明

在附图的各图中借助于实例而非限制示出实施例，在附图中，相似的参考标号指示类似的元件。

图1示出根据本公开的实施例用于提供虚拟和物理扩展存储器阵列的存储器装置和主机装置的示意图。

图2示出根据本公开的实施例的示意图，其示出存储器装置的物理存储器阵列、可经编程以替代物理存储器阵列中的故障行或在虚拟阵列空间中创建物理行的冗余存储器元件，以及存储器装置的虚拟存储器阵列。

图3示出根据本公开的实施例的可用于指示冗余存储器元件的可用性的存储器装置的模式寄存器的示例性读出方案。

图4示出根据本公开的实施例的与以下操作相关的示例性流程：经由激活物理存储器阵列中的物理行而激活存储器装置操作、激活虚拟阵列中的虚拟行、报告冗余存储器元件可用性、进行封装后修复，以及进行软封装后修复。

图5示出根据本公开的实施例的用于虚拟地及物理地扩展存储器装置的存储器阵列的方法。

图6示出根据本公开的实施例的呈计算机系统的形式的机器的示意图，在所述计算机系统内，指令集在执行时可致使机器促进支持虚拟地及物理地扩展存储器装置的存储器阵列的功能性。

具体实施方式

以下公开内容描述用于提供存储器装置的虚拟和物理扩展存储器阵列的系统和方法的各个实施例。本公开的至少一些实施例涉及用于缓解可能导致存储器装置的物理存储器阵列的物理行损坏的事件的效应和后果的存储器装置技术。此外，至少一些实施例涉及用于在不必增加存储器装置的存储器裸片大小的情况下增加存储器装置的可寻址存储器空间的存储器装置技术。本公开的至少一些实施例提供用于出于额外有用的目的寻址额外冗余或备用存储器元件的技术增强。冗余存储器元件可用于替代存储器装置的物理存储器阵列中的功能失常或损坏的物理行，方式是例如将来自功能失常的物理行的寻址重新映射到存储器装置的冗余存储器元件的冗余行。除有助于上述目的之外，本公开还实现将冗余或备用存储器元件匹配到存储器装置的虚拟阵列的虚拟存储器空间中的虚拟行，替换存储器装置的物理存储器阵列内的物理行，或其组合。所述系统和方法还可包含进行封装后修复和软封装后修复以在虚拟阵列的虚拟地址空间内创建可寻址物理行的能力。在某些实施例中，所述系统和方法可利用虚拟存储器阵列的虚拟地址空间和冗余存储器元件来替代弃用的存储器页，作为便笺式存储器、用于查找表，或其组合。

在某些实施例中，提供一种用于通过并入虚拟和物理存储器阵列来扩展存储器装置的可寻址阵列空间的存储器装置。当存储器装置的控制器需要超出物理存储器阵列的额外存储空间时，可通过使用虚拟阵列扩展地址空间且将虚拟地址空间匹配到存储器装置的冗余(或备用)存储器元件来提供所述存储空间。在某些实施例中，存储器装置包括使用额外行地址位来增加可寻址空间，借此利用额外位来寻址虚拟阵列的虚拟地址空间中的虚拟行并充当冗余行元件的匹配项目。因为存储器装置的物理阵列密度不增加，所以本公开中提供的虚拟阵列的新的虚拟地址空间由虚拟行组成。在某些实施例中，当额外位为高(例如，充电到1)的情况下将地址呈现到存储器装置时，存储器装置可不选择物理存储器用于待相对于存储器装置进行的操作(例如，读取、写入、修改、擦除等)。实际上，在某些实施例中，存储器装置可选择虚拟存储器阵列。

在某些实施例中，如果多个存储器页驻留在每一冗余行元件上，则匹配到其的多个虚拟页可变为物理的。在某些实施例中，存储器装置可用于对未使用的冗余存储器元件进行编程以匹配与虚拟阵列相关联的虚拟可寻址空间中的虚拟行。在某些实施例中，所述系统和方法可被配置成允许封装后修复以对冗余存储器元件进行编程从而在封装后(即，制造存储器装置之后)匹配虚拟存储器阵列的虚拟行。封装后修复可使存储器装置的控制器能够例如通过将冗余存储器元件匹配到虚拟空间中的虚拟行而在虚拟空间中创建其自身的额外可用行。在某些实施例中，所述系统和方法还可以被配置成允许软封装后修复以临时对冗余存储器元件进行编程，从而在封装后匹配虚拟存储器阵列的虚拟行。在此情境中，当存储器装置断电时，与虚拟行的匹配可能丢失，而为了封装后修复，可例如在存储器装置的非易失性存储器中维持所述匹配。

在某些实施例中，所述系统和方法可被配置成支持向存储器装置的控制器报告冗余存储器元件的可用的额外冗余行的数目的功能性。基于此信息，控制器可被配置成预测额外冗余行何时将耗尽(例如，比如冗余行正匹配到虚拟行还是物理行)。在某些实施例中，此信息还可由存储器装置利用以节省剩余的冗余存储器元件用于将来的潜在修复或匹配。再进一步，可用的额外冗余行的数目可由存储器装置的控制器利用以根据冗余行中的改变调整与虚拟阵列相关联的虚拟地址空间的大小。在某些实施例中，部分密度存储器设计(例如，6GB、12GB等)可已经并入有虚拟地址空间，且由所述系统和方法提供的功能性可用于对冗余或备用存储器元件进行编程以为此些设计创建物理页。在此些实施例中，可能不需要额外行地址位，因为虚拟地址空间可能已经并入在此类部分密度存储器设计中。在某些实施例中，所述系统和方法可用于提供额外页以允许耗损均衡情境中的页副本。

在某些实施例中，所述系统和方法可包含创建虚拟存储器阵列的虚拟地址空间，以及对阵列元件(例如，冗余或备用存储器元件)进行编程以响应于虚拟地址空间中的地址。在某些实施例中，所述系统和方法可被配置成提供选项以利用虚拟行进行冗余存储器元件的封装前(例如，完全制造或中间制造之前)和封装后编程。在某些实施例中，所述系统和方法可提供选项以分别例如经由软封装后修复或封装后修复进行临时或永久编程。在某些实施例中，经编程的冗余或备用元件可提供存储器装置的存储区域的多个页。至少基于以上内容，本公开的系统和方法向控制器提供超出存储器装置的物理存储器阵列的额外可寻址存储器，而不会增加存储器装置的裸片大小，提供以多种方式寻址额外备用修复元件的方式，且实现可用扩展存储器的增加。

现还参看图1，图1示出根据本公开的实施例可用于提供虚拟和物理扩展存储器阵列的存储器装置102和主机装置103的示例性架构。存储器装置102和图中示出的其它组件可属于系统100。在某些实施例中，存储器装置102是例如(但不限于)SSD、eMMC、存储卡，或其它存储装置，或能够例如通过利用存储器装置102的编码器160和解码器162编码和解码所存储数据的基于NAND的快闪存储器芯片或模块。在某些实施例中，存储器装置102可包含任何数目的组件以促进存储器装置102的操作。在某些实施例中，举例来说，存储器装置102可包含(但不限于包含)非易失性存储器104(其可包含任何数目的存储器块)、易失性存储器110、存储器接口101、控制器106(其可包含编码器160和解码器162)、硬件安全模块138、任何其它组件，或其组合。存储器装置102可与主机装置103以通信方式链接，所述主机装置可以是或包含计算机、服务器、处理器、自主载具、任何其它计算装置或系统，或其组合。

在某些实施例中，非易失性存储器104可被配置成保持所存储数据，而与是否存在递送到非易失性存储器104的电力无关。在某些实施例中，非易失性存储器104可被配置成包含任何数目的存储器块，其可被配置成存储用户数据、任何其它类型的数据或其组合。在某些实施例中，非易失性存储器104可被配置成包含物理存储器阵列112，所述物理存储器阵列包含被配置成存储数据的多个物理存储器单元。在某些实施例中，物理存储器阵列112可以是位单元的阵列，所述位单元中的每一个可被配置成存储数据位。在某些实施例中，每一位单元可连接到字线和位线。在某些实施例中，非易失性存储器104的存储器单元可蚀刻到硅晶片上，从而形成非易失性存储器的基底。存储器单元可以列(例如，位线)和行(例如，字线)的阵列的形式蚀刻。在某些实施例中，特定位线与字线的相交点可充当存储器单元的地址。在某些实施例中，对于地址位的每一组合，存储器装置102可被配置成断言激活特定行中的位单元的字线。举例来说，在某些实施例中，当字线为高时，存储位可被配置成往来于位线传递。另一方面，在某些实施例中，当字线并非为高时，位线可与单元断开连接。

在某些实施例中，非易失性存储器104还可以被配置成包含多个冗余存储器元件114(也称为备用存储器元件)。举例来说，在制造过程期间，存储器装置制造商可将任何数目的冗余存储器元件114(例如，冗余或备用存储器行)并入到存储器装置102以充当物理存储器阵列112中的功能失常行或不良行的替代。如果存储器装置制造商的客户购买包含非易失性存储器104的存储器装置且决定将存储器装置102附连到印刷电路板或其它组件上，则存在物理存储器阵列112的物理行可能功能失常、磨损、经历损坏或以其它方式被迫不可操作的风险。举例来说，如果存储器装置102焊接到印刷电路板中，则来自焊接的热量可充当针对物理存储器阵列112的物理行的应力事件，使得一或多个物理行磨损或持续损坏。在此情境中，任何数目的冗余存储器元件114可例如由控制器106编程以替代来自物理阵列112的任何数目的已损坏或不可操作的物理行。在某些实施例中，冗余存储器元件114可用于在虚拟存储器阵列116的虚拟地址空间中创建对应于虚拟行的物理行。在此情境中，冗余存储器元件112可用于扩展存储器装置102中的地址空间。在某些实施例中，存储器装置102的组件可被配置成确定可出于其它目的编程的可用的冗余存储器元件114的数目。举例来说，在下文进一步详细论述的控制器106可跟踪可用的冗余存储器元件114的数目。

在某些实施例中，非易失性存储器104还可以被配置成包含虚拟存储器阵列116，所述虚拟存储器阵列可用于经由与虚拟存储器阵列116相关联的虚拟地址空间扩展存储器装置102的可寻址存储器空间的量。举例来说，虚拟地址空间可有助于替代弃用的物理存储器页，充当便笺式存储器，提供查找表功能性，以及其它有用的目的。非常类似于物理存储器阵列112，虚拟存储器阵列116可包含多个行，然而，并非物理行，虚拟存储器阵列116的行可以是虚拟行。在某些实施例中，虚拟行可匹配到物理行，例如匹配到冗余存储器元件114的物理行。在某些实施例中，存储器装置102可包括使用额外行地址位来参考虚拟存储器阵列116的虚拟地址空间以有效地增加存储器装置102的可寻址空间。举例来说，在某些实施例中，额外行地址位可用于使由物理存储器阵列112提供的原始可寻址空间加倍，。因为阵列密度的大小不随虚拟存储器阵列116加倍，所以新的可寻址空间可由虚拟行而非物理行组成。在某些实施例中，当额外行地址位为高(例如，充电到1)时，存储器装置102可被配置成选择虚拟存储器阵列的虚拟行而非物理存储器阵列112的物理行用于例如由主机装置103起始的事务等事务。

在某些实施例中，可利用额外行地址位作为冗余存储器元件114的匹配项目。因此，冗余存储器元件114的冗余行可由存储器装置102的控制器106编程以匹配存储器装置102的虚拟存储器阵列116的虚拟行。在某些实施例中，如果多个存储器页驻留在每一冗余行元件上，则多个虚拟页可变为物理的。在某些实施例中，每一行元件可提供128个物理页。在某些实施例中，存储器装置102可利用未使用的冗余存储器元件114来匹配虚拟存储器阵列116的虚拟可寻址空间中的虚拟行。在某些实施例中，存储器装置102可利用封装后修复对冗余存储器元件114进行编程以在封装后(即，在存储器装置102已由制造商制造之后)匹配虚拟存储器阵列116的虚拟行。在某些实施例中，发生故障的物理行的地址可重新映射到与冗余存储器元件114匹配的虚拟行。在某些实施例中，封装后修复可为存储器装置102提供一种形式的自愈能力，借此在硬件层级停用物理存储器阵列112的发生故障或已损坏的物理行的位置、地址或这两者，使得可持久地(或永久地)利用冗余存储器元件114来代替发生故障或已损坏的物理行。在某些实施例中，封装后修复功能性可使控制器106能够在虚拟存储器阵列116的虚拟地址空间中创建其自身的额外可用行。

在某些实施例中，存储器装置102可利用软封装后修复。软封装后修复可类似于封装后修复，然而，利用软封装后修复，存储器装置102可被配置成例如通过利用易失性存储器110经由非持久方法使用冗余存储器元件114修复已损坏或发生故障的物理行。举例来说，利用软封装后修复，发生故障的物理行可重新映射到与冗余存储器元件114匹配的虚拟行，但在存储器装置102断电后，映射和修复可能丢失。类似地，利用软封装后修复，发生故障的物理行可重新映射到冗余存储器元件114，但在存储器装置102断电后，映射和修复可能丢失。因此，软封装后修复可用于临时对冗余存储器元件114进行编程以在封装后匹配虚拟存储器阵列116的虚拟行。

在某些实施例中，存储器装置102的控制器106可被配置成控制对非易失性存储器104、易失性存储器110、硬件安全模块138、存储器装置102的任何其它组件或其组合的访问。在某些实施例中，可由控制器106例如通过利用存储器接口101将用户数据提供到非易失性存储器104、易失性存储器110或其组合。举例来说，用户数据可从主机装置103获得以存储在非易失性存储器104中，例如存储器块中。在某些实施例中，控制器106可包含用于生成ECC数据(例如，例如当将数据写入到非易失性存储器104时)的编码器160，以及用于解码ECC数据(例如，当例如从非易失性存储器104读取数据时)的解码器162。在某些实施例中，控制器106可包含固件150，其可被配置成控制系统100的组件。在某些实施例中，固件150可被配置成控制由主机装置103对非易失性存储器104、易失性存储器110或其组合的访问，且控制存储器装置102的操作功能性。下文论述与固件150相关的另外的细节。

如上文所指示，存储器装置102可被配置成接收来自主机装置103的待存储的数据(例如，用户数据)(例如，经由串行通信接口或无线通信接口)。在某些实施例中，所述用户数据可为来自用户的装置的视频数据、来自自主载具或其它载具的一或多个传感器的传感器数据、文本数据、音频数据、虚拟现实数据、扩增现实数据、信息、内容、任何类型的数据或其组合。在某些实施例中，存储器装置102可被配置成将所接收数据存储在非易失性存储器104、易失性存储器110或其组合的存储器单元中。在某些实施例中，存储器单元可由一或多个非易失性存储器芯片、易失性存储器芯片或其组合提供。在某些实施例中，存储器芯片可以是基于NAND的快闪存储器芯片，然而，还可利用任何类型的存储器芯片或存储器芯片的组合。在某些实施例中，存储器装置102可被配置成将所接收数据非持久地存储在易失性存储器110(其可以是任何类型的易失性存储器)中。在某些实施例中，易失性存储器110可包含例如(但不限于)以下组件：物理存储器阵列118、冗余存储器元件120和虚拟存储器阵列122，其可被配置成类似于非易失性存储器104相应的物理存储器阵列112、冗余存储器元件114和虚拟存储器阵列116而运作。

在某些实施例中，存储器装置102可包含任何数目的硬件安全模块(HSM)138。在某些实施例中，HSM 138可包含促进往来于主机装置103的通信的接口。在某些实施例中，所述接口可包括外围组件互连高速(PCIe)接口或其它接口。在某些实施例中，所述接口可包括其它类似类型的接口，例如非易失性存储器高速(NVMe)、光纤上NVMe(NVMeOF)、串行外围接口(SPI)或类似的总线。在某些实施例中，HSM 138可被配置成例如经由接口101或经由其自身的接口从主机装置103接收命令。在某些实施例中，所述命令可包括待以安全的方式执行的命令。举例来说，所述命令可包括生成或导出密码密钥、读取密码密钥、对数据进行加密或解密、生成数字签名等的命令。在某些实施例中，当前可由现有HSM执行的任何命令可经由接口101接收。

在某些实施例中，HSM 138可包含易失性存储区域。在某些实施例中，易失性存储区域可包括在存储器装置102断电时或在到易失性存储区域的电力降到用于持续易失性存储区域操作的阈值以下的情况下丢失存储在其中的数据的任何类型的存储器。举例来说，易失性存储区域可包括动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)，或类似类型的易失性存储区域技术。在某些实施例中，HSM 138可利用易失性存储区域来存储密码数据(例如，密钥、种子、结果、认证信息、身份等)。在某些实施例中，因为易失性存储区域可能在断电时丢失数据，所以HSM 138不能在断电时持久地存储敏感数据。在某些实施例中，易失性存储区域可包括寄存器文件，或可包括DRAM或SRAM和一或多个寄存器。

在某些实施例中，HSM 138可包含物理不可克隆或物理不可克隆功能(PUF)140。在某些实施例中，PUF 140可包括物理硬件电路，所述物理硬件电路利用在制造期间引入的固有随机性来给予物理实体唯一‘指纹’或信任锚。在某些实施例中，PUF 140可产生恒定且可重复的值。在某些实施例中，PUF 140可包括SRAM PUF、延迟PUF，或实施于HSM 138上的任何其它PUF技术。在某些实施例中，HSM 138可从易失性存储区域中的未初始化存储器空间的随后不用于任何其它目的的部分创建PUF 140。因此，PUF 140值可与易失性存储区域中的存储器空间的所述部分的随机值相关。在某些实施例中，通过不存储密钥，HSM 138可不容易遭受离线攻击。此外，在某些实施例中，可放松安全要求，因为密钥仅存储在易失性存储区域中而非持久存储器中。

在某些实施例中，存储器装置102的固件150可被配置成控制存储器装置102的操作功能性。在某些实施例中，固件150可被配置成管理由控制器106进行的所有操作。在某些实施例中，固件150可被配置成促进虚拟存储器阵列116的虚拟行与冗余存储器元件114的冗余行的匹配。在某些实施例中，固件150可被配置成促进冗余存储器元件114的冗余行与物理存储器阵列112的物理行的匹配。在某些实施例中，固件150可被配置成促进封装后修复、软封装后修复或其组合，以将所供应的行地址匹配到冗余存储器元件114以在虚拟存储器阵列116的虚拟地址空间内创建可寻址物理行，从而用冗余存储器元件114的冗余行替换物理存储器阵列112的物理行(例如，如果物理行发生故障)。在某些实施例中，固件150可被配置成确定额外行地址位是否为高。在某些实施例中，固件150可被配置成基于各种检测到的条件激活物理存储器阵列112中的物理行、激活虚拟存储器阵列116中的虚拟行，或忽略激活请求(例如，当额外行地址位确定为高时，固件150确定虚拟行不与冗余存储器元件114的冗余行匹配)。值得注意的是，包含存储器装置102的系统100可用于支持由本公开提供的功能性中的任一个。

现还参看图2，展示根据本公开的实施例的存储器装置200(例如，存储器装置102)的一部分的示意图，其示出存储器装置的物理存储器阵列202(例如，物理存储器阵列112)、可经编程替代物理存储器阵列中的不良行或在虚拟阵列空间中创建物理行的冗余存储器元件204(例如，冗余存储器元件114)，以及存储器装置的虚拟存储器阵列206(例如，虚拟存储器阵列116)。在某些实施例中，存储器装置200可以是存储器装置102或可包含于系统100内。示意图描绘存储器装置102的示例性物理存储器阵列202、冗余(即，备用)存储器元件204和虚拟存储器阵列206。在某些实施例中，备用行和备用存储器元件可等效于冗余行和冗余存储器元件114，如本公开中所描述。在某些实施例中，物理存储器阵列202可被配置成具有2ⁿ个物理行，其具有可用于修复和其它目的的可编程冗余行204。示意性地，如所展示，可存在n个行地址位加上1，且所述行可包含行0到行2ⁿ-1。在某些实施例中，举例来说，冗余行204(例如，备用行)可由存储器装置200(或存储器装置102)编程以替代物理阵列202(或物理阵列112)中的不良行(例如，已损坏或不可操作的行)。在某些实施例中，虚拟存储器阵列206的虚拟行可在2ⁿ处开始，且可经过行2ⁿ⁺¹-1，如图2所示。可不包含物理行的虚拟行可用于增加存储器装置200的可寻址空间。在某些实施例中，冗余存储器元件204可经编程以在包含虚拟行的虚拟阵列空间中创建物理行。在某些实施例中，可通过使冗余存储器元件204的冗余行与虚拟行匹配来实现编程。

现还参看图3，展示根据本公开的实施例的可用于指示冗余存储器元件114的可用性的存储器装置(例如，存储器装置200、100或这两者)的模式寄存器300的示例性读出方案。在某些实施例中，模式寄存器300可与模式寄存器29(MR29)对应，且可用于物理行扩展到虚拟可寻址空间中。在某些实施例中，模式寄存器300可被配置成提供冗余存储器元件可用性，所述冗余存储器元件可用性可由控制器106利用以确定留下多少可用的冗余存储器元件114以供再利用(例如，用于替代物理存储器阵列112的物理行或与虚拟存储器阵列116的虚拟行匹配)。在某些实施例中，由存储器装置提供的读出功能性可用于读出冗余存储器元件114的可用性。在某些实施例中，如本文所描述，冗余存储器元件114可用于封装后修复、软封装后修复，作为虚拟地址匹配，或其组合。在某些实施例中，读出的当前值的可用性可截至装置通电、装置复位、封装后修复之后或其组合为现用的。在某些实施例中，可准予用于封装后修复、软封装后修复和虚拟地址匹配读出的每存储器组可用性读出。

在某些实施例中，针对写入，存储器组地址可占据操作码[0:5]，且RFU(预留以供将来使用)可占据[6:7]。举例来说，可存在64个存储器组，且00 0000b＝组0，00 0001b＝组1，00 0010b＝组2，依此类推，直至11 1111b，其＝组63，如图3所示。因此，可经由模式寄存器300的组地址[5:0]指定物理存储器组的信息。在某些实施例中，针对读取，操作码[7:4]可用于指示针对封装后修复、软封装后修复、虚拟地址匹配或其组合的冗余存储器元件114可用性。举例来说，0000b可指示封装后修复、软封装后修复或虚拟地址匹配无法在存储器组上执行；0001b可指示1个封装后修复、1个软封装后修复或1个虚拟地址匹配可在存储器组上执行；0010b可指示2个封装后修复、2个软封装后修复或2个虚拟地址匹配可在存储器组上执行；0011b可指示3个封装后修复、3个软封装后修复或3个虚拟地址匹配可在存储器组上执行；0100b可指示4个封装后修复、4个软封装后修复或4个虚拟地址匹配可在存储器组上执行；0101b可指示5个封装后修复、5个软封装后修复或5个虚拟地址匹配可在组上执行；0110b可指示6个封装后修复、6个软封装后修复或6个虚拟地址匹配可在组上执行；0111b可指示7个封装后修复、7个软封装后修复或7个虚拟地址匹配可在组上执行；以及1000b可指示8个或更多个封装后修复、8个或更多个软封装后修复，或者8个或更多个虚拟地址匹配可在组上执行。在某些实施例中，模式寄存器300值可随着使用冗余存储器元件114的冗余行替代用于与虚拟存储器阵列116的虚拟行匹配的物理存储器阵列112的物理行或所述冗余存储器元件的冗余行以其它方式由存储器装置102用完而实时更新。在某些实施例中，可预留每组最后8个修复用于由存储器装置102的控制器106进行的虚拟空间中的修复或物理行扩展。

现还参看图4，图4示出根据本公开的实施例的与以下操作相关的示例性流程400：经由激活物理存储器阵列112中的物理行而激活存储器装置操作、激活虚拟存储器阵列116中的虚拟行、报告冗余存储器元件114可用性、进行封装后修复，以及进行软封装后修复。在402处，存储器装置操作可充当流程400中的每一过程流的初始部分。举例来说，存储器装置102可在402处操作，且接着可起始存储器装置102的断电。在404处，因为存储器装置102正断电或已经断电，存储在易失性存储器110中的数据可能丢失。举例来说，任何软封装后修复(例如，通过使冗余存储器元件114与虚拟存储器阵列116的虚拟行匹配，以及将地址映射信息存储在易失性存储器110中)。然而，对于存储在非易失性存储器104中的映射，可维持所进行的封装后修复，因为冗余行与虚拟行或物理行的映射可存储在非易失性存储器中，所述非易失性存储器为持久的且即使在断电事件之后也可存储数据。在406处，存储器装置可进入断电状态。接着，存储器装置102可再次通电且可进入存储器装置操作阶段或状态402。在某些实施例中，在402处，存储器装置102可被配置成提供冗余可用性请求，其可用于例如通过利用模式寄存器300向存储器装置102的控制器106报告当前冗余存储器元件114可用性。

在某些实施例中，在402处，可例如经由来自主机装置102的使用存储器装置102执行事务的命令而向存储器装置102发布激活。举例来说，所述事务可以是进行例如(但不限于)以下的操作：将数据写入到存储器装置102、从存储器装置102读取数据、存取存储器装置102、执行相对于存储器装置102的任何其它操作，或其组合。举例来说，所述事务可既定针对存储器装置102中的特定地址。在422处，存储器装置102可确定额外行地址位是否为高(例如，充电到1或含有值1)。如果额外行地址位并非为高，则流程400可进行到424。在424处，流程400可包含针对所述事务激活物理存储器阵列112中的物理行。然而，如果额外行地址位为高，则在426处，存储器装置102例如经由控制器106可确定是否存在与对应于所述地址的冗余存储器元件114的冗余行匹配的虚拟行。如果在426处存在与冗余存储器元件114的冗余行匹配的虚拟行，则流程400可进行到在428处激活虚拟阵列空间中的虚拟行。如果在426处虚拟行不与冗余存储器元件114的冗余行匹配，则流程400可进行到430。在430处，存储器装置102可忽略针对所述事务的存储器激活。

在某些实施例中，在402处，流程400可被配置成进行封装后修复或软封装后修复。举例来说，在440处，存储器装置102可被配置成确定在额外行地址位处于高的情况下所供应的行地址是否在虚拟地址空间中。如果额外行地址位处于高，则流程400可进行到442。在442处，流程400可包含使存储器装置102执行封装后修复或软封装后修复以将所供应的行地址匹配到冗余存储器元件114的冗余行，从而有助于在虚拟存储器阵列116的虚拟地址空间内创建可寻址物理行。然而，如果所供应的行地址不在虚拟地址空间中和/或额外行地址位并非为高，则流程400可进行到444。在444处，流程400可包含执行封装后修复或软封装后修复以用冗余存储器元件114的冗余行替换物理存储器阵列112的物理行。流程400可被配置成经修改以包含或移除本文中所描述的任何功能性。

现还参看图5，图5示出根据本公开的实施例的用于实现利用虚拟和物理扩展存储器阵列的示例性方法500。举例来说，图5的方法可实施于图1的系统100以及图中示出的其它系统或装置中的任一个中。在某些实施例中，图5的方法可由处理逻辑执行，所述处理逻辑可包含硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施例中，图5的方法可至少部分由一或多个处理装置(例如，图1的控制器106)执行。虽然以特定序列或次序展示，但是除非另有指定，否则可修改过程的次序。因此，应理解，所说明的实施例仅为实例，且所说明的过程可以不同次序执行，且一些过程可并行地执行。另外，可在各种实施例中省略一或多个过程。因此，并非在每个实施例中需要所有的过程。其它过程流程是可能的。

方法500可包含根据本公开的各种实施例的用于提供虚拟和物理扩展存储器阵列的步骤。在某些实施例中，可通过利用系统100、通过利用含于其中的组件的任何组合，或其组合方式来执行方法500。在步骤502处，方法500可包含提供与虚拟阵列相关联的虚拟地址空间以供与包含物理存储器阵列和冗余存储器元件的存储器装置一起使用，所述冗余存储器元件可用于与虚拟地址空间的虚拟行映射，替代物理存储器阵列的已损坏的物理行，或其组合。在步骤504处，方法500可包含通过使冗余存储器的冗余行与虚拟阵列的虚拟行匹配或映射而将多个存储器元件的至少一个冗余存储器元件编程到虚拟地址空间。

在步骤506处，方法500可包含从主机装置接收激活存储器装置的操作的命令以执行相对于存储器装置的地址的事务。举例来说，所述事务可包含(但不限于)读取、写入、擦除、存取、任何其它事务，或其组合。在步骤508处，方法500可包含确定是否启用额外行地址位(例如，位值为高)。如果额外地址行地址位并非为高，则方法可包含在步骤510处针对所述事务激活和利用来自物理存储器阵列的物理行。然而，如果在步骤508处方法500启用了额外行地址位，则方法500可进行到步骤512。在步骤512处，方法500可包含确定虚拟行是否与冗余存储器元件的冗余行匹配。如果不存在匹配，则方法500可进行到步骤514，步骤514包含忽略存储器装置操作的激活。然而，如果在步骤512处虚拟行确实与冗余存储器元件的冗余行匹配，则方法500可进行到步骤516，步骤516可包含针对所述操作激活和利用来自虚拟地址空间的虚拟行。方法500可按需要重复，可并入有本公开的其它功能性中的任一个且不限于本文中提供的步骤的特定序列。

图6示出计算机系统600的示例性机器，在所述机器内可执行用于致使所述机器执行本文所论述的方法中的任何一或多种的指令集。在某些实施例中，计算机系统600可对应于包含、联接到或利用存储器系统(例如，图1的存储器装置102)的主机系统或装置(例如，图1的主机装置103)。在某些实施例中，计算机系统600对应于存储器装置102、主机装置103或其组合。在某些实施例中，机器可连接(例如，联网)到LAN、内联网、外联网和/或因特网中的其它机器。机器可作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器或作为云计算基础架构或环境中的服务器或客户端机器在客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的容量中操作。在某些实施例中，所述机器可为个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络器具、服务器、网络路由器、交换机或桥接器，或能够执行(循序或以其它方式)指定将由所述机器采取的动作的指令集的任何机器。另外，尽管说明单个机器，但还应认为术语“机器”包含机器的任何集合，所述机器个别地或联合地执行指令的集合(或多个集合)以执行本文中所论述的方法中的任何一或多种。

在某些实施例中，示例性计算机系统600可包含处理装置602、主存储器604(例如，只读存储器(ROM)、快闪存储器、例如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等)，和/或数据存储系统618，其被配置成经由总线630(其可包含多个总线)彼此通信。在某些实施例中，处理装置602可表示一或多个通用处理装置，例如微处理器、中央处理单元等等。更具体地说，处理装置可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器，或实施其它指令集的处理器，或实施指令集的组合的处理器。在某些实施例中，处理装置402还可为一或多个专用处理装置，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。

处理装置602被配置成执行用于执行本文中所论述的操作和步骤的指令626。举例来说，处理装置602可被配置成执行流程400和方法500的步骤且支持由系统100提供的功能性。举例来说，在某些实施例中，计算机系统600可被配置成辅助分别激活物理阵列或虚拟阵列中的物理或虚拟行、确定虚拟行是否与存储器装置的冗余存储器元件的冗余行匹配，确定是否在虚拟地址空间中发现所供应的行地址，进行封装后修复或软封装后修复以将所供应的行地址匹配到冗余存储器元件的冗余行、进行封装后修复或软封装后修复以用冗余存储器元件的冗余行替换主物理阵列内的物理行、激活或解除激活存储器装置102的操作、报告冗余存储器元件可用性、执行如本文所描述的任何其它操作，或其组合。作为另一实例，在某些实施例中，计算机系统600可辅助进行控制器106的操作功能性。在某些实施例中，计算机系统600可进一步包含网络接口装置608以经由网络620通信。

数据存储系统618可包含机器可读存储介质624(在本文中也称为计算机可读介质)，其上存储有一或多个指令集626或体现本文中所描述的方法或功能中的任何一或多个的软件。指令626还可在其由计算机系统600执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器604内和/或处理装置602内，主存储器604和处理装置602也构成机器可读存储介质。机器可读存储介质624、数据存储系统618和/或主存储器604可对应于存储器装置102或其组合。

本说明书中提及“一个实施例”、“一实施例”或“某些实施例”可以意味着，结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本公开的至少一个实施例中。在本说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”和“在某些实施例中”不一定全部指代相同实施例，也不指代与其它实施例相互排斥的单独实施例或替代性实施例。此外，描述了可以由一些实施例但不由其它实施例展现的各种特征。类似地，描述各种要求，这些要求可以是对于一些实施例的要求但不是对于其它实施例的要求。

虽然一些图式以特定次序示出若干操作，但可将非次序相依性操作重新排序且可组合或分解其它操作。虽然具体提及了一些重新排序或其它分组，但是其它重新排序或分组对于所属领域的一般技术人员来说是显而易见的，因此不提供详尽的替代方案列表。此外，应认识到，阶段可在硬件、固件、软件或其任何组合中实施。

在以上说明书中，本公开已参考其特定示例性实施例进行描述。将显而易见的是，可在不脱离如所附权利要求书中陈述的较广精神和范围的情况下对其作出各种修改。因此，应在说明性意义上而非限制性意义上看待说明书和图式。

Claims (10)

1.一种存储器装置，其包括：

物理阵列；

多个冗余存储器元件；以及

控制器；

其中所述控制器被配置成通过使所述存储器装置的所述多个冗余存储器元件的至少一个冗余存储器元件的冗余行与同虚拟可寻址空间相关联的虚拟阵列的虚拟行匹配而将所述至少一个冗余存储器元件编程到所述虚拟可寻址空间；

其中所述控制器被配置成接收激活所述存储器装置的操作的命令以执行与所述存储器装置的地址相关联的与所述命令相关联的事务；

其中所述控制器被配置成确定所述地址的额外行地址位是否在接收到所述命令之后启用；

其中所述控制器被配置成确定在所述地址的所述额外行地址位启用的情况下，与所述地址相关联的虚拟行是否匹配所述至少一个冗余存储器元件的冗余行；

其中所述控制器被配置成基于确定与所述地址相关联的所述虚拟行匹配所述冗余行而针对所述事务激活所述虚拟阵列中的所述虚拟行；且

其中所述控制器被配置成在所述地址的所述额外行地址位未启用的情况下激活所述物理阵列中的物理行。

2.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器进一步被配置成在与所述地址相关联的所述虚拟行不匹配所述至少一个冗余存储器元件的所述冗余行的情况下忽略激活所述存储器装置的操作的所述命令。

3.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器进一步被配置成在所述地址的所述额外行地址位未启用的情况下激活所述物理阵列内的物理行。

4.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器进一步被配置成从所述存储器装置接收指示所述多个冗余存储器元件中的冗余存储器元件的当前可用性的信息。

5.根据权利要求4所述的存储器装置，其中所述控制器被配置成从所述存储器装置的模式寄存器接收指示所述冗余存储器元件的所述当前可用性的所述信息。

6.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器被配置成执行封装后修复以使所供应的行地址匹配到所述多个冗余存储器元件中的冗余存储器元件，其中如果所述所供应的行地址在所述虚拟地址空间中，则所述额外行地址位启用。

7.根据权利要求6所述的存储器装置，其中所述控制器被配置成基于执行所述封装后修复而在所述虚拟地址空间内创建可寻址物理行。

8.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器被配置成执行软封装后修复以使所供应的行地址匹配到所述多个冗余存储器元件中的冗余存储器元件，其中如果所述所供应的行地址在所述虚拟地址空间中，则所述额外行地址位启用。

9.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器进一步被配置成执行封装后修复以用所述多个冗余存储器元件中的冗余存储器元件替换所述物理阵列中的物理行，其中如果所述所供应的行地址在所述物理地址空间中，则所述额外行地址位未启用。

10.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述控制器被配置成执行软封装后修复以用所述多个冗余存储器元件中的冗余存储器元件替换所述物理阵列中的物理行，其中如果所述所供应的行地址在所述物理地址空间中，则所述额外行地址位未启用。