JP2015535119A - ソリッドステートドライブにおいて再構築された断片化ファームウェアテーブルのための方法、データストレージデバイス及びシステム - Google Patents

Abstract

データストレージデバイスは、複数の物理ページを格納するように構成される複数の不揮発性メモリデバイスと、複数のメモリデバイスにデータをプログラムし、複数のメモリデバイスからデータを読み出すように構成される複数のメモリデバイスに接続されるコントローラと、を備える。揮発性メモリは、コントローラに接続され、かつ複数のファームウェアテーブルエントリを含むファームウェアテーブルを格納するように構成されてもよい。コントローラは、不揮発性メモリデバイスの複数のファームウェアジャーナルを維持するように構成されてもよい。ファームウェアジャーナルのそれぞれは、ファームウェアテーブルエントリに関連付けられ、かつファームウェアテーブルエントリ情報を含んでもよい。コントローラは、起動時に複数のファームウェアジャーナルを読み出し、読み出したファームウェアジャーナルのそれぞれにおけるファームウェアテーブルエントリ情報を用いてファームウェアテーブルを再構築するように構成されてもよい。【選択図】図２

Description

ソリッドステートドライブ（ＳＳＤｓ）におけるフラッシュメモリの性質により、データは、通常、ページによって書き込まれ、ブロックによって消去される。ＳＳＤのページは、通常、８−１６キロバイト（ＫＢ）の大きさであり、ブロックは、多数のページ（ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐａｇｅｓ）からなる（例えば、２５６又は５１２）。よって、ＳＳＤにおける特定の物理位置（例えば、ページ）は、磁気ハードディスクドライブのようにブロック内の同一ページのデータを上書きするものではなく、直接上書きされることができない。そのようなものとして、アドレス間接参照が必要である。ＳＳＤのようなデータストレージデバイス上のフラッシュメモリを管理し、ホストシステムとインターフェース接続する従来のデータストレージデバイスコントローラは、フラッシュトランスレーションレイヤ（ｆｌａｓｈ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ（ＦＴＬ））の一部であるロジカルブロックアドレッシング（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｂｌｏｃｋ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ（ＬＢＡ））として知られる論理物理マッピングシステム（Ｌｏｇｉｃａｌ ｔｏ Ｐｈｙｓｉｃａｌ（Ｌ２Ｐ） ｍａｐｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を用いる。新たなデータを、既に書き込まれた古いデータに置き換えるとき、データストレージデバイスコントローラは、新たなデータを新たな位置に書き込ませ、新たな物理位置を指し示すために論理マッピングを更新させる。古い物理位置は有効なデータを保持していないため、最終的には、再び書き込まれる前に消去される。

従来、大規模なＬ２Ｐマップテーブルは、ＳＳＤ上の論理エントリを物理アドレス位置へマップしている。ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）のような揮発性メモリに存在するこの大規模なＬ２Ｐマップテーブルは、通常、書き込みの際に更新され、小さなセクションの不揮発性メモリに保存される。例えば、ランダム書き込みが生じた場合、システムは、１つのエントリのみを更新する必要があるが、それにもかかわらず、不揮発性メモリに対して、更新されなかったエントリを含むテーブル全体又はその一部をセーブしなければならず、これは、本質的に非効率的である。

図１は、ＳＳＤ用の従来のロジカルブロックアドレッシング（ＬＢＡ）スキームの態様を示す。図１に示されるように、マップテーブル１０４は、データストレージデバイスのフラッシュメモリ１０６に対して定義された論理ブロック１０２ごとに１つのエントリを含む。例えば、５１２バイトの論理ブロックをサポートする６４ＧＢのＳＳＤは、それ自体が１２５，０００，０００の論理ブロックを有するものとしてホストに存在してもよい。マップテーブル１０４における１つのエントリは、フラッシュメモリ１０６における１２５，０００，０００の論理ブロックのそれぞれの現在位置を含む。従来のＳＳＤでは、フラッシュページは、整数個の論理ブロックを保持する（つまり、論理ブロックは、フラッシュページに亘って広がらない）。この従来の例では、８ＫＢのフラッシュページは、（サイズが５１２バイトの）１６の論理ブロックを保持する。よって、論理物理アドレスマップテーブル１０４における各エントリは、論理ブロックが記憶されるフラッシュダイを特定するフィールド１０８と、論理ブロックが記憶されるフラッシュブロックを特定するフィールド１１０と、フラッシュブロック内のフラッシュページを特定する別のフィールド１１２と、論理ブロックデータが、特定されたフラッシュページで開始することを特定するフラッシュページ内のオフセットを特定するフィールド１１４と、を含む。サイズの大きなマップテーブル１０４は、テーブルが、ＳＳＤコントローラ内に保持されることを防ぐ。従来、大きなマップテーブル１０４は、ＳＳＤコントローラに接続される外部ＤＲＡＭに保持されていた。マップテーブル１０４が揮発性ＤＲＡＭに記憶されると、大きなサイズのテーブルにより、ＳＳＤの電源が投入され、その時間が長く掛かるとき、再度記憶されなければならない。

論理ブロックが読み出されるとき、マップテーブル１０４における対応するエントリは、読み出されるべきフラッシュメモリにおける位置を決定するために読み出される。その後、読み出しは、マップテーブル１０４における対応するエントリに特定されるフラッシュページに対して行われる。読みだしたデータが、フラッシュページに対して利用可能であるとき、マップエントリによって特定されるオフセットでデータは、ＳＳＤからホストへ転送される。論理ブロックが書き込まれたとき、マップテーブル１０４における対応するエントリは、論理ブロックの新たな位置を反映するように更新される。論理ブロックが書き込まれたとき、フラッシュメモリは、初めに、少なくとも２つのバージョンの論理ブロック、すなわち、有効な、直前に書き込まれたバージョン（マップテーブル１０４によって指し示される）と、少なくとも１つの別の、使われない、もはやマップテーブル１０４におけるいずれのエントリによっても指し示されない、古いバージョンと、を含むことを留意すべきである。これらの「使われない（ｓｔａｌｅ）」データは、ガベージといい、これは、集め、消去され、かつ将来の使用のために利用可能となることが説明されなければならない領域を占有する。

通常動作時に、ＳＳＤは、保存されなければならないファームウェア情報（例えば、非ユーザデータ）を生成する。このような情報は、実質的にオーバーヘッドデータである。例えば、ＳＳＤがブロックを開く又は閉じるとき、一部のデータが生成され、保存されなければならない。しばしば、このような情報は、テーブル形式で記憶される。例えば、与えられたテーブルは、２０４８エントリを有してもよく、各エントリは、８バイトの大きさである。よって、このようなテーブルは、ストレージスペース／メモリの約１６ＫＢを占める。したがって、新たなブロックが開かれる度に、この情報は、システムにより保存され、従来、１６ＫＢの書き込みを実行することを要求している。従来、このようなテーブルは、ユーザデータを格納するファイルシステム（例えば、ファイルストレージシステム）とは異なるファームウェア物理ファイルシステム（例えば、ファームウェアファイルシステム）に格納される。このようなファームウェアファイルシステムは、従来、不揮発性メモリの別の領域に配置されており、当該ファームウェアファイルシステムへの読み出し及び書き込みは、従来、ユーザデータの通常の読み出し／書き込みとは異なって扱われる。ファームウェアデータ及びユーザデータについてのこのようなデュアルファイルシステムは、システムのオーバーヘッドを増加させ、複雑な解決手段を要求する一貫性の問題（ｃｏｈｅｒｅｎｃｙ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ）を生じる。

図１は、ＳＳＤ用の従来のロジカルブロックアドレッシング（ＬＢＡ）スキームの態様を示す。 図２は、一実施形態に係るデータストレージデバイスの物理及び論理データ構成の態様を示す図である。 図３は、一実施形態に係るデータストレージデバイスの揮発性メモリ、及び一実施形態に係る論理物理アドレス変換マップ及びその実例となるエントリを示す。 図４は、一実施形態に係る、論理物理アドレス変換マップを更新し、Ｓ−ジャーナルエントリを生成する方法の態様を示す。 図５は、一実施形態に係る、ファームウェアエントリを更新する方法の態様を示す。 図６は、一実施形態に係る、物理アドレスレンジに亘るＳ−ジャーナルのカバレッジ及びファームウェアの内容を示す図である。 図７は、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナルのブロック図である。 図８は、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナルの１つのエントリの例示的な構成を示す。 図９は、一実施形態に係る、スーパーブロック（Ｓ−ブロック）のブロック図である。 図１０は、一実施形態に係る、スーパーページ（Ｓ−ページ）の別の図を示す。 図１１Ａは、一実施形態に係る、論理物理アドレス変換マップ、Ｓ−ジャーナル及びＳ−ブロックの関係を示す。図１１Ｂは、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナルマップのブロック図である。 図１２は、一実施形態に係る、ファームウェアテーブルを更新する方法の態様を示すブロック図である。 図１３は、一実施形態に係る、データストレージデバイスを制御する方法のフローチャートである。

システム概要
図２は、一実施形態に係るデータストレージデバイスの物理及び論理データ構成の態様を示す図である。一実施形態では、データストレージデバイスは、ＳＳＤである。別の実施形態では、データストレージデバイスは、フラッシュメモリ及び回転磁気ストレージメディアを含むハイブリッドデバイスである。本開示は、ＳＳＤ及びハイブリッド実装の両方で適用可能であるが、簡略化のために、各種実施形態は、ＳＳＤベースの実装について説明される。一実施形態に係るデータストレージデバイスコントローラ２０２は、参照番号２１８で示されるホストに接続されるように構成されてもよい。ホスト２１８は、ロジカルブロックアドレッシング（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｂｌｏｃｋ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ（ＬＢＡ））スキームを使用してもよい。ＬＢＡサイズは、通常、固定されているが、ホストは、ＬＢＡのサイズを動的に変化しうる。例えば、物理データストレージデバイスは、異なるサイズのＬＢＡについて構成されるパーティションをサポートするように論理分割（ｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｐｏｒｔｉｏｎｅｄ）されてもよい。しかし、このようなパーティションは、同時に異なるサイズのＬＢＡをサポートするために物理デバイスを必要としない。例えば、ＬＢＡサイズは、インターフェース及びインターフェースモードによって変化してもよい。事実、５１２バイトが最も一般的であるが、４ＫＢも一般的となっており、５１２＋（５２０，５２８等）及び４ＫＢ＋（４ＫＢ＋８，４Ｋ＋１６等）がある。それらに示されるように、データストレージデバイスコントローラ２０２は、ページレジスタ２０４を備えてもよい又は接続されてもよい。ページレジスタ２０４は、コントローラ２０２がデータストレージデバイスからデータを読み出す、及びデータストレージデバイスへデータを記憶することを可能にするように構成されてもよい。コントローラ２０２は、ホスト２１８からのデータアクセスコマンドに対応するフラッシュメモリデバイスのアレイからデータを書き込み及び読み出すように構成されてもよい。本明細書の説明は、一般的なフラッシュメモリについて示されているが、メモリデバイスのアレイは、フラッシュ集積回路、カルコゲナイドＲＡＭ（Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ ＲＡＭ（Ｃ−ＲＡＭ））、相変化メモリ（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｏｒｙ（ＰＣ−ＲＡＭ又はＰＲＡＭ））、プログラマブルメタライゼーションセルＲＡＭ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃｅｌｌ ＲＡＭ（ＰＭＣ−ＲＡＭ又はＰＭＣｍ）、Ｏｖｏｎｉｃ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｅｍｏｒｙ（ＯＵＭ）、抵抗ＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ＲＡＭ（ＲＲＡＭ（登録商標）））、ＮＡＮＤメモリ（例えば、ｓｉｎｇｌｅ−ｌｅｖｅｌ ｃｅｌｌ（ＳＬＣ）メモリ、ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ ｃｅｌｌ（ＭＬＣ）メモリ又はそれらの任意の組み合わせ）、ＮＯＲメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、強誘電体メモリ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｍｏｒｙ（ＦｅＲＡＭ））、磁気抵抗ＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ（ＭＲＡＭ））、他のディスクリートＮＶＭ（不揮発性メモリ）チップ又はそれらの任意の組み合わせのような不揮発性メモリデバイスの１以上を備えてもよいことが理解される。

ページレジスタ２０４は、コントローラ２０２が、アレイからデータを読み出し、アレイにデータを記憶するように構成されてもよい。一実施形態によれば、フラッシュメモリデバイスのアレイは、複数のダイ（例えば、１２８ダイ）の不揮発性メモリデバイスを備えてもよく、図２の２０６で示されるように、それぞれが複数のブロックを備える。他のページレジスタ２０４（図示せず）は、他のダイのブロックに接続されてもよい。共にグループ化された、フラッシュブロックの組み合わせは、スーパーブロック又はＳ−ブロックと呼ばれる。一部の実施形態では、Ｓ−ブロックを形成する個々のブロックは、１以上のダイ、プレーン又は他のレベルの粒度から選択されてもよい。よって、Ｓ−ブロックは、共に組み合わせられた、１以上のダイに亘る、複数のフラッシュブロックを備えてもよい。この手法では、Ｓ−ブロックは、フラッシュマネージメントシステム（ＦＭＳ）が動作するユニットを形成してもよい。一部の実施形態では、Ｓ−ブロックを形成する個々のブロックは、メモリデバイスが、プレーンのような構造に細分化されたダイを含む場合のような、ダイレベルとは異なる粒度に基づいて選ばれてもよい（すなわち、ブロックは、個々のプレーンから取得されてもよい）。一実施形態によれば、アロケーション、消去及びガベージコレクションは、Ｓ−ブロックレベルで実行されてもよい。別の実施形態では、ＦＭＳは、ページ、ブロック、プレーン、ダイ等のような他の論理グループに従ってデータオペレーションを実行してもよい。

次に、フラッシュブロック２０６のそれぞれは、複数のフラッシュページ（Ｆ−ページ）２０８を備える。各Ｆ−ページは、例えば、１６ＫＢのような固定サイズであってもよい。一実施形態によれば、Ｆ−ページは、与えられたフラッシュドライブ用のプログラムの最小ユニットのサイズである。図２に示されるように、各Ｆ−ページ２０８は、以下、Ｅ−ページ２１０をいう複数の物理ページを収容するように構成されてもよい。用語「Ｅ−ページ」は、誤り訂正符号（ｅｒｒｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｏｄｅ（ＥＣＣ））が適用されているフラッシュメモリに記憶されたデータ構造をいう。一実施形態によれば、Ｅ−ページ２１０は、データストレージデバイス内に物理的にアドレスする基準（ｂａｓｉｓ）を形成し、フラッシュリードデータ転送の最小単位を構成してもよい。したがって、Ｅ−ページ２１０は、所定の固定のサイズ（例えば、２ＫＢ）のものであってもよく（しかし必ずしも必要ではない）、ＥＣＣシステムのペイロード（例えば、ホストデータ）のサイズを決定してもよい。一実施形態によれば、各Ｆ−ページ２０８は、その境界内に所定の複数のＥ−ページ２１０に適合するように構成されてもよい。例えば、１６ＫＢのＦ−ページ２０８及び２ＫＢの固定サイズのＥ−ページ２１０が与えられた場合、８つのＥ−ページ２１０は、図２に示されるように、単一のＦ−ページ２０８内に適合する。ともかく、一実施形態によれば、ＥＣＣを含む、Ｅ−ページ２１０の２の階乗がＦ−ページ２０８に適合するように構成されてもよい。各Ｅ−ページ２１０は、データ部２１４を備えてもよく、Ｅ−ページ２１０が配置される位置に応じて、ＥＣＣ部２１６も備えてもよい。データ部２１４及びＥＣＣ部２１６のいずれもサイズを固定する必要はない。Ｅ−ページのアドレスは、フラッシュメモリ内のＥ−ページの位置を一意に特定する。例えば、Ｅ−ページのアドレスは、フラッシュチャネル、特定されたフラッシュチャネル内の特定ダイ、ダイ内の特定ブロック、特定のＦ−ページ及び最終的には、特定されたＦ−ページ内のＥ−ページを特定してもよい。

データストレージデバイス上の物理アドレッシング（ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）と、ホストによる論理ブロックアドレッシング（ｌｏｇｉｃａｌ ｂｌｏｃｋ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）とをブリッジするために、論理ページ（Ｌ−ページ）構築が導入される。図２に参照番号２１２で示されるＬ−ページは、ＦＭＳによって使用されるアドレス変換の最小単位を含んでもよい。一実施形態によれば、各Ｌ−ページは、Ｌ−ページ番号と関連付けられてもよい。よって、Ｌ−ページ２１２のＬ−ページ番号は、コントローラ２０２が、Ｅ−ページ２１０のような物理ページの１以上に記憶されたホストデータを論理参照することができるように構成されてもよい。Ｌ−ページ２１２は、圧縮の基本ユニットとして使用されてもよい。一実施形態によれば、Ｆ−ページ２０８及びＥ−ページ２１０とは異なり、Ｌ−ページ２１２は、記憶されるべきデータの圧縮の変動性により、サイズが固定されず、サイズが変化してもよい。データの圧縮率が変化するため、４ＫＢの１つのタイプのデータは、２ＫＢのＬ−ページに圧縮される一方で、４ＫＢの異なるタイプのデータは、例えば、１ＫＢに圧縮されてもよい。よって、このような圧縮により、Ｌ−ページのサイズは、例えば、４ＫＢ又は４ＫＢ＋の最大非圧縮サイズに対する、例えば、２４バイトの最小圧縮サイズにより定義される範囲内で変化してもよい。他のサイズ及び範囲が実装されてもよい。図２に示されるように、Ｌ−ページ２１２は、Ｅ−ページ２１０の境界に位置合わせされる必要はない。事実、Ｌ−ページ２１２は、Ｆ−ページ２０８及び／又はＥ−ページ２１０に位置合わせされる開始アドレスを有するように構成されてもよいが、Ｆ−ページ２０８又はＥ−ページ２１０の境界のいずれかに位置合わせされないように構成されてもよい。つまり、図２に示されるように、Ｌ−ページ開始アドレスは、Ｆ−ページ２０８の開始又は最終アドレス又はＥ−ページ２１０の開始又は最終アドレスのいずれかからのゼロでないオフセットに位置付けられてもよい。Ｌ−ページ２１２のサイズが固定されず、固定されたサイズのＥ−ページ２１０よりも小さい場合には、１以上のＬ−ページ２１２は、単一のＥ−ページ２１０内に適合してもよい。同様に、Ｌ−ページ２１２のサイズがＥ−ページ２１０よりも大きい場合には、図２の参照番号２１７で示されるように、Ｌ−ページ２１２が１以上のＥ−ページに及び、Ｆ−ページ２０８の境界にわたってもよい。

例えば、ＬＢＡサイズが５１２又は５１２＋バイトである場合、圧縮されないＬ−ページ２１２が４ＫＢから４ＫＢ＋だとすると、８つのシーケンシャルＬＢＡは、４ＫＢのＬ−ページ２１２に詰め込まれてもよい。一実施形態によれば、Ｌ−ページ２１２の正確な論理サイズは、圧縮後には、重要ではなく、物理サイズは、最小サイズで数バイト、最大サイズで数千バイトに亘ってもよいことを留意すべきである。例えば、４ＴＢのＳＳＤドライブについて、３０ビットのアドレッシングは、このようなＳＳＤに存在する可能性があるＬ−ページの量に対してカバーするために、各Ｌ−ページ２１２をアドレス指定するために使用されてもよい。

図３は、一実施形態に係るデータストレージデバイスの揮発性メモリ３０６を示す。一実施形態によれば、揮発性メモリ３０６は、論理物理アドレス変換マップ３０２を格納するように構成されてもよい。ホストデータが、Ｌ−ページ２１２のホストにより参照され、かつデータストレージデバイスが、１以上の連続したＥ−ページ２１０のＬ−ページ２１２を格納するとき、論理物理アドレス変換マップは、コントローラ２０２が、Ｌ−ページ２１２のＬ−ページ番号を１以上のＥ−ページ２１０に関連付けることを可能にするために要求される。このような論理物理アドレス変換マップ３０２は、一実施形態では、Ｌ−ページ２１２当たりに１つのエントリを有するリニアアレイである。このような論理物理アドレス変換マップ３０２は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ又はＤＤＲのような揮発性メモリ３０６に記憶されてもよい。図３は、また、４つの異なるＬ−ページ２１２についての論理物理アドレス変換マップにおけるエントリを示し、図３のＬ−ページ２１２は、Ｌ−ページ１、Ｌ−ページ２、Ｌ−ページ３及ぶＬ−ページ４と示されるＬ−ページ番号と関連付けられる。一実施形態によれば、データストレージデバイスに記憶される各Ｌ−ページは、論理物理アドレス変換マップ３０２における単一かつ一意なエントリにより指し示されて（ｐｏｉｎｔｅｄ）もよい。よって、本明細書に展開される実施例では、４つのエントリが示される。

３０２に示されるように、マップ３０２における各エントリは、Ｌ−ページ番号によりインデックスされるＬ−ページについての情報を含んでもよい。この情報は、参照されるＬ−ページの開始アドレス、物理ページ（例えば、Ｅ−ページ）の開始アドレスのオフセット及びＬ−ページの長さを含む物理ページ（例えば、Ｅ−ページ）のアイデンティフィケーションを備えてもよい。また、複数のＥＣＣビットは、マップエントリについての誤り訂正機能を提供してもよい。例えば、図３に示されるように、Ｅ−ページのサイズを２ＫＢとすると、Ｌ−ページ１は、論理物理アドレス変換マップ３０２において以下のように参照されてもよい：Ｅ−ページ１００３、オフセット８００、長さ１６２４に続いて所定数のＥＣＣビット（図示せず）。つまり、物理アドレスのタームでは、Ｌ−ページ１の開始は、Ｅ−ページ１００３内（図示せず）であり、８００バイトに等しいＥ−ページ１００３の開始物理位置からのオフセットに位置付けられる。圧縮されたＬ−ページ１は、更に、１，６２４バイトに拡張され、それにより、Ｅ−ページ境界からＥ−ページ１００４に亘る。よって、Ｅ−ページ１００３及び１００４のそれぞれは、Ｌ−ページ番号Ｌ−ページ１によって示されるＬ−ページ２１２の一部を記憶する。同様に、Ｌ−ページ番号Ｌ−ページ２によって示される圧縮されたＬ−ページは、Ｅ−ページ１００４内に全体が記憶され、４００バイトのオフセットでスタートし、Ｅ−ページ１００４内の６９６バイトのみが延びる。Ｌ−ページ番号Ｌ−ページ３に関連付けられた、圧縮されたＬ−ページは、１，１２０バイトのオフセットでＥ−ページ１００４内をスタートし、Ｅ−ページ１００５を超え、Ｅ−ページ１００６へ４，０９６バイト延びている。よって、Ｌ−ページ番号Ｌ−ページ３に関連付けられたＬ−ページは、Ｅ−ページ１００４の一部、Ｅ−ページ１００５の全て及びＥ−ページ１００６の一部に亘る。最終的に、Ｌ−ページ番号Ｌ−ページ４に関連付けられたＬ−ページは、１，１４４バイトのオフセットでＥ−ページ１００６内から開始し、３，１２８バイト拡張し、Ｅ−ページ１００７全体に亘り、次のＦ−ページのＥ−ページ１００８へのＦ−ページ境界を横断する。一実施形態では、特定された長さに含まれない各Ｌ−ページに含まれる２４バイトのメタデータが存在してもよい。別の実施形態では、メタデータは、Ｌ−ページ長さに含まれてもよい。

合計すると、論理物理アドレス変換マップ３０２の各エントリを作成するこれらの構成要件の識別子フィールドのそれぞれ（Ｅ−ページ、オフセット、長さ及びＥＣＣ）のサイズは、例えば、８バイトであってもよい。つまり、例示的な４ＴＢドライブについては、Ｅ−ページのアドレスのサイズは、３２ビットであってもよく、オフセットのサイズは、１２ビット（Ｅ−ページデータ部用に４ＫＢまで）であってもよく、長さのサイズは、１０ビットまでであってもよく、ＥＣＣフィールドが提供されてもよい。他の構成及びビット幅も可能である。このような８バイトエントリは、Ｌ−ページが書き込まれる又は書き換えられる度に生成され、コントローラ２０２が、フラッシュストレージ内の、Ｌ−ページに書き込まれた、ホストデータのトラックを保持することを可能にする。論理物理アドレス変換マップ３０２におけるこの８バイトエントリは、ＬＰＮのＬ−ページ番号によってインデクス付けされてもよい。言い換えれば、一実施形態によれば、Ｌ−ページ番号は、論理物理アドレス変換マップ３０２へのインデックスとして機能する。４ＫＢセクタサイズの場合には、ＬＢＡは、ＬＰＮと同一であることを留意すべきである。よって、ＬＰＮは、揮発性メモリ３０６内のエントリのアドレスを構成してもよい。コントローラ２０２がホスト２１８から読み出しコマンドを受信したとき、ＬＰＮは、供給されたＬＢＡから生じてもよく、かつ論理物理アドレス変換マップ３０２へインデックス付けするために使用されてもよく、フラッシュメモリにおける読み出されるべきデータの位置を抽出する。コマンド２０２がホストから書き込みコマンドを受信したとき、ＬＰＮは、ＬＢＡから構築されてもよく、論理物理アドレス変換マップ３０２は、変更されてもよい。例えば、そこに新たなエントリが生成されてもよい。論理物理アドレス変換マップ３０２を記憶する揮発性メモリ３０６のサイズに応じて、ＬＰＮは、単一のエントリで記憶されてもよい、又は、例えば、当のＬ−ページの開始アドレス（プラスＥＣＣビット）を含むＥ−ページを特定する第１のエントリ、及びオフセット及び長さ（プラスＥＣＣビット）を特定する第２のエントリに分かれて記憶されてもよい。よって、一実施形態によれば、これらの２つのエントリは、フラッシュメモリ内の単一のＬ−ページに、共に対応及び指し示してもよい。別の実施形態では、論理物理アドレス変換マップエントリの特定のフォーマットは、上記で示された例とは異なっていてもよい。

Ｓ−ジャーナル及びＳ−ジャーナルマップ
論理物理アドレス変換マップ３０２が揮発性メモリに記憶されている場合、起動又は揮発性メモリ３０６への任意の他の電力損失があると、再構築を行う必要がある。よって、これは、Ｌ−ページが、起動（ｓｔａｒｔｕｐ）後又は電力損失イベント（ｐｏｗｅｒ−ｆａｉｌ ｅｖｅｎｔ）の後に不揮発性メモリ内に記憶されることをコントローラが「知る」前に、コントローラ２０２が、論理物理アドレス変換マップ３０２を再構築することができるであろう不揮発性メモリに記憶されるべき一部のメカニズム及び情報を必要とする。一実施形態によれば、このようなメカニズム及び情報は、システムジャーナル又はＳ−ジャーナルと呼ばれる構成に統合される。一実施形態によれば、コントローラ２０２は、複数の不揮発性メモリデバイス（例えば、１以上のダイ、チャネル又はプレーンにおけるブロック２０６の１以上）において、物理論理アドレス対応を定義する複数のＳ−ジャーナルを維持するように構成されてもよい。一実施形態によれば、各Ｓ−ジャーナルは、所定の範囲の物理ページ（例えば、Ｅ−ページ）をカバーする。一実施形態によれば、各Ｓ−ジャーナルは、複数のジャーナルエントリを備えてもよく、各エントリは、Ｅ−ページのような１以上の物理ページを、各Ｌ−ページのＬ−ページ番号に関連付けられるように構成される。一実施形態によれば、コントローラ２０２がリスタートするたびに、又は論理物理アドレス変換マップ３０２が部分的又は全体的に再構築されるたびに、コントローラ２０２は、Ｓ−ジャーナルを読み出し、Ｓ−ジャーナルエントリから読み出された情報から、論理物理アドレス変換マップ３０２を再構築する。

図４は、一実施形態に係る、論理物理アドレス変換マップを更新し、Ｓ−ジャーナルエントリを生成する方法の態様を示す。図４に示されるように、論理物理アドレス変換マップ３０２が最新のまま維持されることを確実にするために、ブロックＢ４１で示されるように、Ｌ−ページが書き込まれる又は更新される度に、論理物理アドレス変換マップ３０２は、Ｂ４２に示されるように、更新されてもよい。Ｂ４３に示されるように、Ｓ−ジャーナルエントリも生成され、更新されたＬ−ページの位置を指し示す情報をそこに記憶する。このようにして、論理物理アドレス変換マップ３０２及びＳ−ジャーナルの両方は、新たな書き込みが生じる（例えば、ホストが不揮発性メモリに書き込みを命じる、ガベージコレクション／ウェアレベリングが生じる等）とき、更新される。アドレス変換のパワーセーフコピー（ｐｏｗｅｒ−ｓａｆｅ ｃｏｐｙ）を維持するための不揮発性メモリデバイスへの書き込み動作は、したがって、論理物理アドレス変換マップの全て又は一部を再度保存することに替えて、新たに生成されたジャーナルエントリによって開始されるように構成されてもよく、ライトアンプリフィケーション（Ｗｒｉｔｅ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＷＡ））が減少する。Ｓ−ジャーナルの更新は、コントローラ２０２が、新たに更新されたＬ−ページへアクセスすることができること、及び論理物理アドレス変換マップ３０２が、論理物理アドレス変換マップが記憶された揮発性メモリに影響を与えるリスタート又は他の情報を消去するパワーイベントが生じると、再構築されることを確実にする。また、論理物理アドレス変換マップ３０２を再構築する際のそれらのユーティリティに加えて、Ｓ−ジャーナルは、効果的なガベージコレクション（Ｇａｒｂａｇｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＧＣ））を可能にする際に有益である。事実、Ｓ−ジャーナルは、全てのＬ−ページ番号への最後の（ｌａｓｔ−ｉｎ−ｔｉｍｅ）更新を含んでもよく、有効なＬ−ページを指し示さないエントリである無効なエントリも含んでもよい。

一実施形態によれば、Ｓ−ジャーナルは、不揮発性メモリに書き込まれるメインフラッシュマネージメントデータであってもよい。Ｓ−ジャーナルは、与えられたＳ−ブロックについてのマッピング情報を含んでもよく、与えられたＳ−ブロックについての物理論理（Ｐｈｙｓｉｃａｌ−ｔｏ−Ｌｏｇｉｃａｌ（Ｐ２Ｌ））情報を含んでもよい。図７は、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナルのブロック図である。図７に示されるように、各Ｓ−ジャーナル７０２は、例えば、７０６で示されるように、３２のＥ−ページのような不揮発性メモリの所定の物理領域をカバーし、これは、５ビットを用いてアドレス可能である。各Ｓ−ジャーナル７０２は、Ｓ−ジャーナル番号にによって特定され、これは、Ｓ−ジャーナルについての他の情報を含みうるヘッダ７０４の一部であってもよい。Ｓ−ジャーナル番号は、Ｓ−ジャーナルによってカバーされる第１の物理ページのアドレスの一部を含んでもよい。例えば、Ｓ−ジャーナル７０２のＳ−ジャーナル番号は、例えば、Ｓ−ジャーナル７０２によってカバーされる第１のＥ−ページアドレスの２７の最上位ビット（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔｓ（ＭＳｂ））を含んでもよい。

図８は、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナル７０２の１つのエントリ８０２の例示的な構成を示す。Ｓ−ジャーナル７０２の各エントリ８０２は、１つのＬ−ページの開始アドレスを指し示してもよく、これは、Ｅ−ページに物理的にアドレスされる。各エントリ８０２は、例えば、開始Ｌ−ページを含むＥ−ページのアドレスのある個数（例えば、５）の最下位ビット（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔｓ（ＬＳｂｓ））を含んでもよい。完全なＥ−ページアドレスは、これらの５個のＬＳｂｓを、ヘッダ７０４におけるＳ−ジャーナル番号の２７個のＭＳｂｓに連結させることにより得られる。また、エントリ８０２は、Ｌ−ページ番号、特定されたＥ−ページ内のそのオフセット及びそのサイズを含んでもよい。例えば、Ｓ−ジャーナルの各エントリ８０２は、このＳ−ジャーナルエントリ、３０ビットのＬ−ページ番号、９ビットのＥ−ページオフセット及び１０ビットのＬ−ページサイズによりカバーされる第１のＥ−ページのアドレスの５個のＬＳｂｓを含んでもよい。様々な他のインターナルジャーナルエントリフォーマットが他の実施形態で使用されてもよい。

一実施形態によれば、Ｌ−ページに記憶されたデータの圧縮又はホスト構成の変動により、様々な個数のＬ−ページは、７０６に示されるように、３２のＥ−ページに等しい物理領域のような物理領域に記憶されてもよい。Ｌ−ページサイズの圧縮及びその結果生じる変動を用いた結果として、Ｓ−ジャーナルは、様々な個数のエントリを含んでもよい。例えば、一実施形態によれば、最大圧縮では、Ｌ−ページのサイズは２４バイトであってもよく、Ｓ−ジャーナルは、２，５００を超えるエントリを含んでもよく、等しい個数のＬ−ページ、Ｓ−ジャーナルエントリ８０２ごとに１つのＬ−ページを参照する。

上記で述べたように、Ｓ−ジャーナルは、与えられたＳ−ブロックについてのマッピング情報を含むように構成されてもよい。より正確には、一実施形態によれば、Ｓ−ジャーナルは、与えられたＳ−ブロック内のＥ−ページの所定の範囲についてのマッピング情報を含む。図９は、一実施形態に係る、Ｓ−ブロックのブロック図である。図９に示されるように、Ｓ−ブロック９０２は、ダイごとに１つのフラッシュブロック（Ｆ−ブロック）９０４（図２に２０６としても示される）を含んでもよい。よって、Ｓ−ブロックは、フラッシュマネージメントシステムのユニットを形成するために共に組み合わせられる、複数のＦ−ブロックの集合、ダイごとに１つのＦ−ブロックとみなされてもよい。一実施形態によれば、アロケーション、消去及びＧＣは、Ｓ−ブロックレベルで管理されてもよい。図９に示されるように、各Ｆ−ブロック９０４は、例えば、２５６又は５１２個のＦ−ページのような複数のフラッシュページ（Ｆ−ページ）を含んでもよい。一実施形態によれば、Ｆ−ページは、与えられた不揮発性メモリデバイスについてのプログラムの最小単位の大きさであってもよい。図１０は、一実施形態に係る、スーパーページ（Ｓ−ページ）の別の図を示す。図１０に示されるように、Ｓ−ページ１００２は、Ｓ−ブロックのＦ−ブロックごとに１つＦ−ページを含んでもよく、これはＳ−ページがＳ−ブロック全体に亘って広がることを意味する。

各種データ構造との関係
図１１Ａは、一実施形態に係る、論理物理アドレス変換マップ、Ｓ−ジャーナル及びＳ−ブロックの関係を示す。参照番号１１０２は、（一実施形態では、ＤＲＡＭに記憶される）論理物理アドレス変換マップにおけるエントリを示す。一実施形態によれば、論理物理アドレス変換マップは、Ｌ−ページ番号によってインデックス付けされてもよく、論理物理アドレス変換マップにおいてＬ−ページごとに１つのエントリ１１０２であってもよい。フラッシュメモリにおけるＬ−ページの開始の物理アドレス及びそのサイズは、マップエントリ１１０２、すなわち、Ｅ−ページアドレスによる、Ｅ−ページ内のオフセット及びＬ−ページのサイズに与えられてもよい。上記で述べたように、そのサイズに応じて、Ｌ−ページは、１以上のＥ−ページに亘ってもよく、同様に、Ｆ−ページ及びＦ−ブロックに亘ってもよい。

１１０４に示されるように、揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ）は、システムジャーナル（Ｓ−ジャーナル）マップも記憶してもよい。Ｓ−ジャーナルマップにおけるエントリ１１０４は、Ｓ−ジャーナルが不揮発性メモリに物理的に位置付けられることに関係する情報を記憶してもよい。例えば、Ｌ−ページの開始が記憶されるＥ−ページの物理アドレスの２７のＭＳｂｓは、（図７で前述したように）Ｓ−ジャーナル番号を構成してもよい。揮発性メモリにおけるＳ−ジャーナルマップエントリ１１０４は、システムＥ−ページで参照される、不揮発性メモリにおけるＳ−ジャーナルのアドレスも含んでもよい。揮発性メモリにおけるＳ−ジャーナルマップエントリ１１０４から、システムＳ−ブロック情報１１０８が抽出されてもよい。システムＳ−ブロック情報１１０８は、システムＳ−ブロック（システムバンドにおけるＳ−ブロック）によりインデックス付けされてもよく、Ｓ−ブロックについての他の情報のうち、システムＳ−ブロックにおける任意の空き領域又は使用領域のサイズを含んでもよい。Ｓ−ジャーナルマップエントリ１１０４からも、不揮発性メモリ１１１０における参照されたＳ−ジャーナルの物理位置（システムバンドにおけるＥ−ページとして表される）が抽出されてもよい。

一実施形態によれば、システムバンドは、Ｌ−ページデータを含まず、ファイルマネージメントシステム（Ｆｉｌｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ（ＦＭＳ））メタ‐データ及び情報を含んでもよい。システムバンドは、信頼性及び電力損失の簡素化のためのみに低いページ（ｌｏｗｅｒ ｐａｇｅ）として構成されてもよい。通常オペレーション時に、システムバンドは、ガベージコレクションの時を除いて、読み出される必要はない。システムバンドは、全体のＷＡ最適化のためのデータバンドをはるかに超えるものを過剰に提供してもよい。他のバンドは、Ｌ−ページデータを含み、頻繁に更新されるホットバンド（Ｈｏｔ Ｂａｎｄ）と、更新頻度が低く、ＧＣの結果として収集されているデータようなより無効なデータを含むコールドバンドと、を含む。一実施形態によれば、システム、ホット及びコールドバンドは、Ｓ−ブロック基準（Ｓ−Ｂｌｏｃｋ ｂａｓｉｓ）によって割り当てられてもよい。

上述したように、不揮発性メモリにおけるこれらのＳ−ジャーナルのそれぞれは、Ｓ−ジャーナルエントリの集合を含んでもよく、例えば、データの３２のＥ−ページ分をカバーしてもよい。不揮発性メモリ１１１０におけるこれらのＳ−ジャーナルは、コントローラ２０２が、揮発性メモリにおける論理物理アドレス変換マップだけでなく、揮発性メモリにおけるＳ−ジャーナルマップ、ユーザＳ−ブロック情報１１０６及びシステムＳ−ブロック情報１１０８も再構築することができる。

図１１Ｂは、一実施形態に係る、Ｓ−ジャーナルマップ１１１２のブロック図である。Ｓ−ジャーナルマップ１１１２は、Ｓ−ブロック番号によってインデックス付けされてもよく、そのエントリそれぞれは、そのＳ−ブロックについての第１のＳ−ジャーナルの開始を指し示してもよく、これは、次に、そのＳ−ブロックの所定数（例えば、３２）のＥ−ページをカバーしてもよい。コントローラ２０２は、Ｓ−ジャーナルのマップを構築又は再構築するように構成され、かつ揮発性メモリにおける得られたＳ−ジャーナルマップを記憶するように構成されてもよい。すなわち、リスタート又は電力を損失する別のイベントが生じると、若しくはエラーリカバリに続くリスタート後、コントローラ２０２は、所定の順序（シーケンシャルオーダー）で複数のＳ−ジャーナルを読み出し、連続的に（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ）読み出された複数のＳ−ジャーナルに基づいて不揮発性メモリデバイスに記憶されたＳ−ジャーナルのマップを構築し、揮発性メモリにおいて、構築されたＳ−ジャーナルマップ１１１２を記憶してもよい。

ファームウェアテーブル及びファームウェアジャーナル
何らかの理由で揮発性メモリ３０６への電力が遮断された場合、コントローラ２０２は、揮発性メモリ３０６に格納された（図３に示される）ファームウェアテーブル３０４を再構築する必要もある。このようなファームウェアテーブル３０４は、例えば、Ｓ−ブロックについてのプログラム／消去（Ｐｒｏｇｒａｍ／Ｅｒａｓｅ（ＰＥ））カウント情報を格納する又は不揮発性メモリ欠陥情報を保存してもよい。図５は、一実施形態に係る、ファームウェアテーブルを更新し、ファームウェアジャーナルを生成する方法の態様を示す。一実施形態によれば、上記で説明されたＳ−ジャーナルメカニズムは、起動後又は揮発性メモリ３０６が消去又は信頼出来ないとみなされる場合に、揮発性メモリ３０６のファームウェアテーブル３０４のその後の再構築を可能にするように、不揮発性メモリにファームウェアテーブル３０４の内容を格納するように適合されてもよい。図５に示されるように、ブロックＢ５１は、ファームウェアテーブルのエントリ（例えば、ロー（ｒｏｗ））が更新されているかどうかを判定する。その後、この更新のパワーセーフバージョンが維持されることを確実にするために、Ｂ５２に示されるように、例えば、少なくとも更新されたファームウェアテーブルエントリ情報を格納するために、不揮発性メモリにおける最後的なストレージのための揮発性バッファにおいて、ファームウェアジャーナルが生成されてもよい。揮発性メモリ３０６におけるファームウェアテーブルのアドレスもファームウェアジャーナルに格納される。その後、生成されたファームウェアジャーナルは、Ｂ５３に示されるように、不揮発性メモリへ書き出される。

図６は、一実施形態に係る、物理アドレス範囲に亘るＳ−ジャーナルのカバレッジ及びファームウェアの内容を示す図である。図６に示されるように、Ｓ−ジャーナル６０２は、物理アドレス範囲２５０内の物理ページに格納されるゼロではない長さのＬ−ページについての情報を格納してもよい。最終的に、６０８に示されるように、ファームウェアジャーナル６０６は、ファームウェアテーブルエントリ情報及び長さと共に、関連するファームウェアテーブルにおけるエントリの揮発性メモリのアドレスもそれぞれ格納する。一実施形態によれば、物理アドレス範囲２５０は、例えば、３２００万又は６４００万アドレスに及んでもよい。一方、ファームウェアアドレス範囲６０８は、１０，０００程度にだけ及ぶ。しかし、物理アドレス範囲のそれぞれのサイズ及び相対的なサイズの両方、並びにファームウェアテーブルエントリの数は、実装に応じて変化し、これらのサイズは、例示のためのみに与えられていることが理解される。一実施形態によれば、これら（及び追加で他の）のアドレス範囲の割り当ては、実行時にコントローラ２０２により割り当てられてもよい。

ファームウェアジャーナルフォーマット
図１２は、一実施形態に係る、データストレージデバイスにおけるファームウェアテーブルを更新する方法の態様を示すブロック図である。例示的なファームウェアテーブルは、図１２の参照番号１２０２に示される。例えば、ファームウェアテーブル１２０２は、複数のレコードを備えてもよい。例えば、ファームウェアテーブルは、１６ＫＢのトータルサイズに対して、２，０４８ ８−バイトのレコードを含んでもよい。例えば、ファームウェアテーブル１２０２は、ブロック２０６当たり１つのエントリを含む、又は電源オンサイクルの数、処理されたコマンドの数及び／又は他のファームウェア由来の情報のような他のシステムに関連する情報を含んでもよい。図１２に展開される例では、ファームウェアは、揮発性メモリ３０６内の実例アドレスＡＢＣＤで（更新されたＰＥカウントのような新たなファームウェアテーブルエントリ）を格納するために、ファームウェアテーブル１２０２を更新する必要がある。更新されたファームウェアテーブル１２０２全体のコピーを行い、不揮発性メモリに同じものを記憶するのではなく、一実施形態は、ファームウェアジャーナル（及びそのエントリ）を生成することと、ファームウェアテーブル１２０２における変更されたエントリに対応することと、を含む。ファームウェアジャーナルは、上述したＳ−ジャーナルの概念を拡張し、ファームウェアテーブルへの更新を扱うように特別に適合されることを除いて同じように動作する。したがって、再構築及び一貫性（ｃｏｈｅｒｅｎｃｙ）のようなＳ−ジャーナル処理のためのサポートメカニズムは、ファームウェアジャーナルの処理に影響（ｌｅｖｅｒａｇｅｄ）されうる。

例えば、Ｓ−ジャーナルがヘッダ情報を含むとき、ファームウェアジャーナル１２０４もファームウェアジャーナルヘッダを含んでもよい。ファームウェアジャーナルヘッダは、ファームウェアジャーナルマップ１２０６へのインデックスを構成してもよく、ファームウェアジャーナル番号によりインデックス付けされるそのエントリは、対応するファームウェアジャーナルの不揮発性メモリ（ＮＶＭ）における位置を特定してもよい。一実施形態によれば、ファームウェアジャーナルマップ１２０６は、Ｓ−ジャーナルマップ１１１２から物理的及び／又は論理的に隔てられるように構成されてもよい。それに代えて、一実施形態によれば、ファームウェアジャーナルマップ１２０６は、図１１に示されるＳ−ジャーナルマップ１１１２の必須部分（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐａｒｔ）を形成してもよく、そのエントリは、Ｓ−ジャーナルマップ１１１２のエントリと同様に扱われてもよい。ファームウェアジャーナルマップ１２０６は、参照しやすくするためのみに、図１２に隔てた構成として示されており、図１１ＢのＳ−ジャーナルマップ１１１２は、ファームウェアテーブルに対応するエントリも含むことが理解される。例えば、Ｓ−ジャーナルヘッダと同様に、ファームウェアジャーナルヘッダは、数バイトのファームウェアジャーナル番号及び長さを含んでもよい。一実施形態では、ファームウェアジャーナルヘッダは、４バイトの大きさであってもよい。ファームウェアジャーナル１２０４は、更新されたファームウェアテーブルエントリの揮発性メモリ３０６における完全なアドレスも含んでもよい。図１２の例では、このような完全なアドレスがＡＢＣＤであり、これは、揮発性メモリ３０６における、ファームウェアテーブル１２０２内のエントリのアドレスである。（例えば、）３２ビット又は４バイトは、ファームウェアテーブル１２０２における変更されたエントリの揮発性メモリ３０６における完全なアドレスを特定するために用いられてもよい。ファームウェアジャーナル１２０４の次のフィールドは、ファームウェアテーブルエントリ情報自体を格納してもよい。すなわち、このフィールドは、揮発性メモリ３０６におけるアドレスＡＢＣＤに記憶されるべき、更新された値（つまり、ファームウェアジャーナルに保存されるレコード）を格納してもよい。例えば、このフィールドは、ファームウェアジャーナル１０４におけるこのエントリの“Ｎバイト”サイズにより提案されるような可変サイズであってもよい。最後に、ファームウェアジャーナル１２０４は、Ｐバイトの誤差補正コード及び／又は巡回冗長コード（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｏｄｅ（ＣＲＣ））のようなダイジェストを含んでもよい。例えば、誤差補正コード／ダイジェストは、４バイトに及んでもよい。図１２に示されるバイトのフィールド及びサイズは、例示であるが、本質的であることが理解される。ファームウェアジャーナルの異なる実装は、フィールドのより多い又は少ない数を含み、その各々は、異なるバイトサイズに及んでもよい。ファームウェアジャーナル１２０４が生成された後、不揮発性メモリにおいてそのパワーセーフコピーを格納するように、不揮発性メモリに書き出されてもよい。

一実施形態によれば、更新されたファームウェアテーブルエントリの完全なメモリアドレスを含むことは、ファームウェアジャーナルが電源オン時にアクセス及び読み出されたときに、コントローラ２０２がファームウェアテーブルを再構築することを可能にする。一実施形態によれば、各生成されたファームウェアジャーナルは、ファームウェアジャーナル番号により特定されてもよい。一実施形態によれば、このようなファームウェアジャーナル番号は、ファームウェアジャーナル１２０４のファームウェアジャーナルヘッダに含まれてもよい。一実施形態によれば、生成されたファームウェアジャーナルは、ファームウェアジャーナルヘッダにより特定されるアドレスにおいて物理不揮発性メモリに格納されてもよい。例えば、不揮発性メモリの完全な物理アドレス範囲が３２ビットを用いて特定される場合には、４バイトのファームウェアジャーナルヘッダは、ファームウェアジャーナル１２０４が格納される不揮発性メモリにおける完全なアドレスとして機能してもよい。生成されたファームウェアジャーナル１２０４当たりに１つの、このようなファームウェアジャーナルヘッダは、図１２の参照番号１２０６に示されるように、ファームウェアジャーナルマップ（これは、図１１ＢのＳ−ジャーナルマップ１１１２の一部であってもよい）に格納されてもよい。

システムバンド（Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｎｄ）における各ファームウェアジャーナルをスキャンすることにより、コントローラ２０２が、ファームウェアジャーナルマップ１２０６を参照して、電源投入時に、生成されたファームウェアジャーナル１２０４のそれぞれにアクセス可能にするために、ファームウェアジャーナルマップ１２０６（Ｓ−ジャーナルマップ１１１２から物理的及び／又は論理的に隔てられる又は集積される）は、不揮発性メモリへ書き出されてもよい。一実施形態に係るシステムバンドは、不揮発性メモリ内の、コントローラ２０２による実行時に割り当てられる部分であり、このようなＳ−ジャーナル及びファームウェアが格納されてもよい。一実施形態によれば、システムバンドにおけるＳ−ジャーナル及びファームウェアは、それらが生成された順序でスキャンされてもよい。ファームウェアテーブルエントリ情報及び読み出されたファームウェアジャーナルから抽出されたアドレス及びサイズ情報から、（例えば、１２０２に示されるような）ファームウェアテーブルは、揮発性メモリ３０６で再構築されてもよい。この処理は、不揮発性メモリ３０６のファームウェアテーブル３０４（図３）が、不揮発性メモリにおける論理物理アドレス変換マップ３０２を再構築するために用いられたのと同様の処理を用いて再構築／再構成／再投入することを可能にする。一実施形態によれば、不揮発性メモリに格納されるＳ−ジャーナル７０２及びファームウェアジャーナル１２０４の両方は、それらが生成された順序でスキャンされ、それにより、アドレス変換マップ３０２及びファームウェアテーブル３０４の両方を再構築する。

ファームウェアジャーナルは、ファームウェアデータを格納するように構成されるファームウェアジャーナルとしてジャーナルを識別する情報を含んでもよく、ユーザデータに対して使用されたＳ−ジャーナルからの起動時にスキャンされたファームウェアジャーナルを差別化する。例えば、フラグビットは、例えば７バイトのＳ−ジャーナルとは対照的に、８バイトにアラインされた（８ｂｙｔｅ−ａｌｉｇｎｅｄ）情報を格納するように構成されるファームウェアジャーナルとしてジャーナルを識別するファームウェアジャーナルヘッダに設定されてもよい。一実施形態によれば、このようなファームウェアジャーナルは、不揮発性メモリにおけるそのパワーセーフコピーを維持しながら、コントローラ２０２が、揮発性メモリに対する任意の（例えば、この例では８バイトにアラインされた）情報を格納することを可能にするために、効果的なメカニズムを提供するように構成されてもよい。一実施形態によれば、生成されたファームウェアジャーナルは、サイズが可変であってもよく、図１２に示される例示的な実装に制限される必要はない。よって、一実施形態によれば、ファームウェアジャーナル１２０４の構造は、論理物理アドレス変換マップ３０２を再構成するために、起動時にもスキャン及び処理されるＳ−ジャーナルと同様の方法でファームウェアテーブルを再構成するために、それらがスキャン及び処理されることを可能にする。ファームウェアテーブルエントリ除法の揮発性メモリ３０６における内容、サイズ及び完全なアドレスがファームウェアジャーナル１２０４で特定されると、コントローラ２０２は、このようなファームウェアテーブルエントリ情報を、ファームウェアジャーナルで特定される完全な揮発性メモリアドレスに直接書き込んでもよく、それにより、揮発性メモリ３０６に格納されるファームウェアテーブルを効率良く再構成する。

与えられたファームウェアジャーナルにおける単一のエントリが、時間に亘って複数回更新されることが可能であり、そのようになる。一実施形態によれば、与えられたファームウェアジャーナルの各更新は、新たなファームウェアジャーナルを生成し、新たに生成されたファームウェアジャーナルは、不揮発性メモリに書き出されてもよい。この態様では、与えられたファームウェアテーブルに対するファームウェアジャーナルは、時間に亘るファームウェアテーブルへの更新の履歴を集合的に構成してもよい。生成された順序でこのようなファームウェアジャーナルを順次スキャンする際に、スキャン処理は、同一のファームウェアテーブルエントリに関連付けられる複数のファームウェアジャーナルに遭遇してもよい。したがって、一実施形態によれば、与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる先に生成されたファームウェアジャーナルと、与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる最後に生成されたファームウェアジャーナルとでは、最後に生成されたファームウェアジャーナルのみが有効なファームウェアテーブルエントリ情報を含む。

一実施形態によれば、ファームウェアテーブルエントリが更新され、かつそこに対応する新たなファームウェアジャーナルが生成され、不揮発性メモリに書き込まれたとき、不揮発性メモリにおいて最近廃止されたファームウェアジャーナル及び更新されたファームウェアテーブルエントリ情報を含む新たな、有効なファームウェアジャーナルが存在する。この場合、コントローラ２０２は、廃止されたファームウェアジャーナルのサイズに対応する量により、（例えば、最近廃止されたファームウェアジャーナルを格納するＳ−ブロックの）不揮発性メモリを占める空き容量を更新してもよい。このような空き容量を含むＳ−ブロックは、将来に、ガベージコレクションされ、不揮発性メモリへの書き込みのために将来に使用可能になる空き容量であってもよい。

ファームウェアテーブル再構築
図１３は、一実施形態に係る、データストレージデバイスを制御する方法のフローチャートである。実際には、一実施形態は、１つの揮発性メモリ及び複数の不揮発性メモリデバイスを含むデータストレージデバイスを制御する方法である。複数の不揮発性デバイスのそれぞれは、複数の物理ページを格納するように構成されてもよく、複数の物理ページのそれぞれは、複数の不揮発性デバイス内の（例えば、Ｅ−ページのような）所定の物理位置に格納される。本方法は、図１３のブロックＢ１３１に示されるように、データを複数のメモリデバイスにプログラムし、データを複数のメモリデバイスから読み出すことを含む。ブロックＢ１３２に示されるように、１以上のファームウェアテーブルは、揮発性メモリに記憶されてもよい。ファームウェアテーブルは、複数のファームウェアテーブルエントリを含んでもよく、それぞれが、揮発性メモリ３０６の所定のアドレスに格納される。ブロックＢ１３３に示されるように、本方法は、図１２について説明及び示されるように、複数の不揮発性メモリデバイスの複数のファームウェアジャーナルを維持するステップであって、各ファームウェアジャーナルが、ファームウェアテーブルエントリに関連付けられる、ステップと、ファームウェアテーブルエントリ情報を含むステップと、を備える。これは、ファームウェアテーブルエントリへの更新がなされると、新たなファームウェアジャーナルを生成することを含んでもよい。

Ｂ１３４において、起動又は揮発性メモリ３０６の内容を消去する他のイベントが発生したかどうかを判定する。ＮＯの場合（Ｂ１３４のＮＯの分岐）、本方法は、ブロックＢ１３１に戻り、コントローラ２０２は、ホストアクセス要求を処理することを継続する及び／又はガベージコレクションのような各種のハウスキーピングデューティ（ｈｏｕｓｅｋｅｅｐｉｎｇ ｄｕｔｉｅｓ）を実行することを継続する。起動、再起動又は揮発性メモリ３０６の内容を消去又は破損する他のイベントが発生した（Ｂ１３４のＹＥＳの分岐）場合、複数のファームウェアジャーナルは、Ｂ１３５に示されるように、アクセスされ、読み出される。例えば、不揮発性メモリ内のアドレス範囲は、スキャンされ、（例えば、Ｓ−ジャーナル及びファームウェアジャーナルを含む）ジャーナルは、アドレス変換マップ（例えば、論理物理アドレス変換マップ３０２）及びファームウェアテーブルを再構築するために読み出される。すなわち、ファームウェアテーブルは、Ｂ１３６に示されるように、順次読み出された複数のファームウェアジャーナルのそれぞれにおけるファームウェアテーブルエントリ情報を用いて再構築される。生成された順序での、格納されたファームウェアジャーナルの順次読み出しは、再構築したファームウェアテーブルの一貫性（ｃｏｈｅｒｅｎｃｙ）を確実にする、つまり、ファームウェアテーブルが、有効なファームウェアテーブルエントリ情報のみが追加されることを確実にする。このような再構築は、一度に一つのファームウェアテーブルエントリを実行する、又は、読み出したファームウェアジャーナルのそれぞれのファームウェアテーブルエントリ情報フィールドの全てで読み出し、揮発性メモリ３０６への複数の逐次書き込みによりファームウェアテーブルを追加することによって実行されてもよい。コントローラ２０２は、一実施形態によれば、ファームウェアジャーナルのそれぞれが、読み出したファームウェアテーブルエントリ情報が書き込まれるべき揮発性メモリ３０６の完全なアドレスを格納するように、読み出したファームウェアテーブルエントリ情報を格納した場所を正確に「知る」。

有利には、本方法及びファームウェアジャーナルに固有な機能は、パワーセーフ態様（ｐｏｗｅｒ−ｓａｆｅ ｍａｎｎｅｒ）で揮発性メモリ３０６へほとんどのデータを格納するために、コントローラ２０２による良好な利益をもたらすために用いられてもよい。実際には、ファームウェアジャーナルの機能は、本明細書に説明及び示されたファームウェアジャーナルメカニズムを通じて、任意の（例えば、８バイトアラインされた）データを、そのパワーセーフコピーが不揮発性メモリに記憶される揮発性メモリ３０６に任意に記憶するように拡張されてもよい。

本開示の特定の実施形態が説明されてきたが、これらの実施形態は、例示のために示されているものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。実際、本明細書に説明される新規な方法、デバイス及びシステムは、各種の他の形態で具現化されてもよい。更に、本明細書で説明された方法及びシステムの形態の様々な省略、置き換え及び変更は、本開示の趣旨から逸脱しない範囲でなされてもよい。添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物は、本開示の範囲及び趣旨の範囲内であるとして、このような形態又は修正を包含することが意図される。例えば、当業者は、各種実施形態において、実際の構造（例えば、ＳＳＤブロックの構造又は物理又は論理ページの構造）が図面に示されたものとは異なることを理解するであろう。また、ファームウェアジャーナルの構造は、当業者が理解するような本明細書に説明及び示されたものとは異なってもよい。実施形態に応じて、上記の例において説明されあ特定のステップが移動され、別のものが追加されてもよい。また、上記に開示された特定の実施形態の特徴及び特質は、別の実施形態を形成するために異なる手法で組み合わせられてもよく、その全てが本開示の範囲に及ぶ。本開示は、特定の好ましい実施形態及び用途を提供するが、本明細書で明らかにされた特徴及び利点のすべてを提供しない実施形態を含む、当業者にとって自明な他の実施形態もまた本開示の範囲内である。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによってのみ定義されることを意図するものである。

Claims (23)

1. データストレージデバイスコントローラであって、前記コントローラは、（１）揮発性メモリと、複数の物理ページを記憶するように構成された複数の不揮発性メモリデバイスとに接続されるように構成され、（２）データを前記複数のメモリデバイスにプログラムし、前記複数のメモリデバイスからデータを読み出すように構成され、
   前記コントローラは、
   複数のファームウェアテーブルエントリを含むファームウェアテーブルを格納し、
   前記複数の不揮発性メモリデバイスに複数のファームウェアジャーナルを維持し、各ファームウェアジャーナルは、ファームウェアテーブルエントリに関連付けられ、かつファームウェアテーブルエントリ情報を含み、
   起動時に前記複数のファームウェアジャーナルを読み出し、
   読み出した前記複数のファームウェアジャーナルのそれぞれにおける前記ファームウェアテーブルエントリ情報を用いて前記ファームウェアテーブルを再構築する
   ように構成される、コントローラ。
2. 前記複数のファームウェアジャーナルのそれぞれは、ファームウェアジャーナル番号と関連付けられる請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記コントローラは、更に、前記ファームウェアジャーナル番号、アドレス及び長さを用いて前記ファームウェアテーブルを再構築するように構成される請求項２に記載のコントローラ。
4. 前記コントローラは、更に、前記複数のファームウェアジャーナルが生成された順序で前記複数のファームウェアジャーナルを読み出すように構成される請求項１に記載のコントローラ。
5. 前記コントローラは、更に、ファームウェアテーブルエントリが変化すると、新たなファームウェアジャーナルを生成し、生成したファームウェアジャーナルを不揮発性メモリに格納するように構成される請求項１に記載のコントローラ。
6. 与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる先に生成されたファームウェアジャーナルと、前記与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる最後に生成されたファームウェアジャーナルとでは、前記最後に生成されたファームウェアジャーナルのみが有効なファームウェアテーブルエントリ情報を含む請求項５に記載のコントローラ。
7. 前記複数のファームウェアジャーナルは、時間に亘る前記ファームウェアテーブルに対する変化の履歴を集合的に定義する請求項１に記載のコントローラ。
8. 各ファームウェアジャーナルは、揮発性メモリにおいて、その関連付けられるファームウェアテーブルエントリのアドレスを格納するように構成される請求項１に記載のコントローラ。
9. 各ファームウェアジャーナルは、揮発性メモリにおいて、その関連付けられるファームウェアテーブルエントリのサイズを格納するように構成される請求項１に記載のコントローラ。
10. 各ファームウェアジャーナルは、誤差補正コード及びダイジェストの少なくとも１つを格納するように構成される請求項１に記載のコントローラ。
11. 前記コントローラは、更に、ファームウェアジャーナルマップを構築するように構成され、前記ファームウェアジャーナルマップの各エントリは、前記複数のファームウェアジャーナルの１つが格納される前記不揮発性メモリデバイスの位置を指す請求項１に記載のコントローラ。
12. 請求項１に記載のコントローラと、
    前記複数の不揮発性メモリデバイスと、を備えるデータストレージデバイス。
13. データストレージデバイスを制御する方法であって、前記データストレージデバイスは、揮発性メモリと、複数の物理ページを格納するように構成され、複数のメモリデバイスへデータをプログラム可能であり、かつ前記複数のメモリデバイスからデータを読み出し可能にするように構成される複数の不揮発性メモリデバイスと、を備え、前記方法は、
    複数のファームウェアテーブルエントリを含むファームウェアテーブルを格納するステップと、
    前記複数のファームウェアジャーナルを前記複数の不揮発性メモリデバイスに維持するステップであって、各ファームウェアジャーナルは、ファームウェアテーブルエントリに関連付けられ、かつファームウェアテーブルエントリ情報を含む、ステップと、
    起動時に前記複数のファームウェアジャーナルを読み出すステップと、
    読み出した前記複数のファームウェアジャーナルのそれぞれにおける前記ファームウェアテーブルエントリ情報を用いて前記ファームウェアテーブルを再構築するステップと、
    を備える方法。
14. 前記複数のファームウェアジャーナルのそれぞれは、ファームウェアジャーナル番号と関連付けられる請求項１３に記載の方法。
15. 前記再構築するステップは、更に、前記ファームウェアジャーナル番号、アドレス及び長さを用いて前記ファームウェアテーブルを再構築することを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記読み出すステップは、前記複数のファームウェアジャーナルが生成された順序で前記複数のファームウェアジャーナルを読み出すことを含む請求項１３に記載の方法。
17. ファームウェアテーブルエントリが変化すると、新たなファームウェアジャーナルを生成し、生成したファームウェアジャーナルを不揮発性メモリに格納するステップを更に備える請求項１３に記載の方法。
18. 与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる先に生成されたファームウェアジャーナルと、前記与えられたファームウェアテーブルエントリに関連付けられる最後に生成されたファームウェアジャーナルとでは、前記最後に生成されたファームウェアジャーナルのみが有効なファームウェアテーブルエントリ情報を含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記複数のファームウェアジャーナルは、時間に亘る前記ファームウェアテーブルに対する変化の履歴を集合的に定義する請求項１３に記載の方法。
20. 前記維持するステップは、各ファームウェアジャーナルにおいて、その関連付けられるファームウェアテーブルエントリの不揮発性メモリにおけるアドレスを格納することを含む請求項１３に記載の方法。
21. 前記維持するステップは、各ファームウェアジャーナルにおいて、その関連付けられるファームウェアテーブルエントリのサイズを格納することを更に含む請求項１３に記載の方法。
22. 前記維持するステップは、各ファームウェアジャーナルにおいて、誤差補正コード及びダイジェストの少なくとも１つを格納することを更に含む請求項１３に記載の方法。
23. ファームウェアジャーナルマップを構築するステップを更に備え、前記ファームウェアジャーナルマップの各エントリは、前記複数のファームウェアジャーナルの１つが格納される前記不揮発性メモリデバイスの位置を指す請求項１３に記載の方法。

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