JP2021081981A - メモリシステムおよび制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、ホストと実施形態に係るメモリシステムとの関係を示すブロック図である。
SSD3は、コントローラ4および不揮発性メモリ(NAND型フラッシュメモリ)5を備える。SSD3は、ランダムアクセスメモリ、例えば、DRAM6も備えていてもよい。
コントローラ4は、NAND型フラッシュメモリ5のデータ管理およびブロック管理を実行するように構成されたフラッシュトランスレーション層(FTL)として機能し得る。このFTLによって実行されるデータ管理には、(1)論理アドレスそれぞれとNAND型フラッシュメモリ5の物理アドレスそれぞれとの間の対応関係を示すマッピング情報の管理、(2)NAND型フラッシュメモリ5の制約(例えば、ページ単位のリード/ライト動作とブロック単位の消去動作)を隠蔽するための処理、等が含まれる。論理アドレスは、SSD3の論理アドレス空間内の位置をアドレス指定するためにホスト2によって使用されるアドレスである。この論理アドレスとしては、LBA(logical block address(addressing))が使用され得る。
(ケースA)
比較例に係るSSDにおいては、ホストから受信された全てのライトデータがQLCブロックとSLCバッファ201の両方に書き込まれる。
比較例に係るSSDにおいては、まず、ホストから受信された全てのライトデータがSLCバッファ201にのみ書き込まれる。そしてSSDのアイドル時などに、SLCバッファ201に格納されているライトデータが書き込み先QLCブロック#1(または書き込み先QLCブロック#2)に書き戻される。
C>0
B<A
QLC領域202に書き込まれるデータの総量がA(=B+C)[TBW]である。
W1=最大インアクティブカウント×SLCバッファのWA×最小書き込みサイズ/SLCバッファに許容される最大消去回数
ここで、最大インアクティブカウントは、SSD3の生涯においてQLCスーパーブロックをインアクティブ状態に遷移させる動作を実行可能な最大回数を示す。
W1は、SLCバッファ201に対して要求される総書き込み量(TBW)を満たすために必要なSLCバッファ容量を示している。また、W2は、同時に存在しているインアクティブ状態のQLCスーパーブロックの数が最大になるワーストケースにおいて必要なSLCバッファ容量を示している。
(NAND型フラッシュメモリ5の総容量−SLCバッファ容量)×メモリセル当たりのビット数
ここでは、メモリセル当たりのビット数は4ビットである。
オープン状態またはインアクティブ状態である各QLCスーパーブロックにおいては、ライトポインタ(WP)は、次にデータが書き込まれるべきこのQLCスーパーブロック内の物理記憶位置を示す。オープン状態またはインアクティブ状態である各QLCスーパーブロックにおいては、読み出し不可能ポインタ(URP)は、上述したように、このQLCスーパーブロック内の読み出し不可能な最小物理アドレスを示す。図15においては、次にデータが書き込まれるべき物理記憶位置がページj+1であり、読み出し不可能な最小物理アドレスがページi+1である場合が例示されている。ページ0〜ページiに対応するページ範囲がこのQLCスーパーブロックからデータを正常に読み出すことが可能な読み出し可能領域であり、ページi+1〜最終ページkに対応するページ範囲がこのQLCスーパーブロックからデータを正常に読み出すことが不可能な読み出し不可能領域である。
クローズ状態のどのQLCスーパーブロックのURP、WPも、ブロック終端の物理アドレス(ブロック内の最終ページアドレス)よりも大きな値を示す。
オープン状態の各QLCスーパーブロックにおいては、書き込み途中の領域に書き込むべきデータ毎に、このデータが存在しているホスト2のライトバッファ51内の位置を示すバッファアドレスが管理される。例えば、ページi+1に書き込むべき4つの4KBデータについては、これら4つの4KBデータがそれぞれ記憶されているホスト2のライトバッファ51内の位置を示すアドレスA1,A2,A3,A4が管理される。各ライト要求はデータポインタを含むので、ホスト2のライトバッファ51内の位置を示すアドレスを容易に管理することができる。
インアクティブ状態の各QLCスーパーブロックにおいては、書き込み途中の領域に書き込むべきデータ毎に、このデータが存在しているSLCバッファ201内の位置を示すバッファアドレスが管理される。例えば、ページi+1に書き込むべき4つの4KBデータについては、これら4つの4KBデータがそれぞれ記憶されているSLCバッファ201内の物理記憶位置を示す物理アドレスPBA1,PBA2,PBA3,PBA4が管理される。
図20においては、図19のステップS37の処理の代わりに、ステップS40の処理が実行される。
Claims (15)
- ホストに接続可能なメモリシステムであって、
不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリに含まれる複数の第1の記憶領域の各々にメモリセル当たりに複数ビットを書き込むための第1の書き込みモードでデータを書き込み、前記不揮発性メモリに含まれる第2の記憶領域にメモリセル当たりに1ビットを書き込むための第2の書き込みモードでデータを書き込むように構成されたコントローラとを具備し、
前記コントローラは、
前記複数の第1の記憶領域から割り当てられた第1の書き込み先記憶領域にライトデータを書き込むためのライト要求それぞれを前記ホストから受信したことに応じて、前記受信したライト要求の集合に関連付けられているライトデータを前記ホストのライトバッファから前記メモリシステム内の内部バッファに転送し、前記内部バッファに転送された前記ライトデータを前記第2の記憶領域に書き込むことなく前記第1の書き込み先記憶領域に前記第1の書き込みモードで書き込み、
前記第1の書き込み先記憶領域の状態を、データの書き込みが可能な書き込み先記憶領域として割り当てられている第1の状態から、書き込みが中断された第2の状態に遷移させるための第1の要求を前記ホストから受信した場合、前記第1の書き込み先記憶領域に対する受信済みのライト要求のうち前記内部バッファにライトデータが転送されていない第1のライト要求それぞれに関連付けられている残りのライトデータを前記ホストのライトバッファから前記内部バッファに転送し、前記内部バッファに転送された前記残りのライトデータを前記第1の書き込み先記憶領域に書き込むことなく前記第2の記憶領域に前記第2の書き込みモードで書き込み、前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第1の状態から前記第2の状態に遷移させるように構成されている、メモリシステム。 - 前記コントローラは、前記内部バッファに転送された前記残りのライトデータを前記第2の記憶領域に前記第2の書き込みモードで書き込んだ後、前記第1のライト要求それぞれの完了を示す応答と、前記第1の要求の完了を示す応答とを前記ホストに送信するように構成されている請求項1記載のメモリシステム。
- 前記コントローラは、
リード要求を前記ホストから受信し、
前記受信したリード要求によって指定されたリード対象データが前記複数の第1の記憶領域の一つの第1の記憶領域に記憶されている場合、前記リード対象データを前記一つの第1の記憶領域から読み出し、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信し、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記第2の記憶領域または前記内部バッファに記憶されている場合、前記リード対象データを前記第2の記憶領域または前記内部バッファから読み出し、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信し、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域、前記内部バッファ、前記第2の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記ホストの前記ライトバッファに記憶されている場合、前記リード対象データが前記メモリシステムに存在しないこと示す情報を前記ホストに通知するように構成されている請求項1記載のメモリシステム。 - 前記コントローラは、
リード要求を前記ホストから受信し、
前記受信したリード要求によって指定されたリード対象データが前記複数の第1の記憶領域の一つの第1の記憶領域に記憶されている場合、前記リード対象データを前記一つの第1の記憶領域から読み出し、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信し、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記第2の記憶領域または前記内部バッファに記憶されている場合、前記リード対象データを前記第2の記憶領域または前記内部バッファから読み出し、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信し、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域、前記内部バッファ、前記第2の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記ホストの前記ライトバッファに記憶されている場合、前記リード対象データが記憶されている前記ホストの前記ライトバッファ内の位置を示す情報を前記ホストに通知するように構成されている請求項1記載のメモリシステム。 - 前記コントローラは、
前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第1の状態から前記第2の状態に遷移させた後に、前記第2の状態である前記第1の書き込み先記憶領域に対するライト要求を前記ホストから受信した場合、
前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第2の状態から前記第1の状態に遷移させ、
前記第2の記憶領域に記憶されている前記残りのライトデータを前記第2の記憶領域から読み出し、読み出した前記残りのライトデータを前記内部バッファに書き込むように構成されている請求項1記載のメモリシステム。 - 前記複数の第1の記憶領域から前記第1の書き込み先記憶領域と第2の書き込み先記憶領域とが割り当てられている場合、
前記コントローラは、
前記ホストから受信されるライト要求それぞれを、前記第1の書き込み先記憶領域にライトデータを書き込むためのライト要求の第1のグループと、前記第2の書き込み先記憶領域にライトデータを書き込むためのライト要求の第2のグループとに分類し、
前記第1のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータの総サイズが前記不揮発性メモリの最小書き込みサイズに達した場合、前記最小書き込みサイズを有する、前記第1のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータを、前記ホストのライトバッファから前記内部バッファに転送し、
前記第2のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータの総サイズが前記最小書き込みサイズに達した場合、前記最小書き込みサイズを有する、前記第2のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータを、前記ホストのp前記ライトバッファから前記内部バッファに転送するように構成されている請求項1記載のメモリシステム。 - 前記ホストの前記ライトバッファは不揮発性ライトバッファである請求項1記載のメモリシステム。
- 前記不揮発性メモリは複数の物理ブロックを含み、
前記複数の物理ブロックのうちの第1の物理ブロックの集合は前記複数の第1の記憶領域として編成され、前記複数の物理ブロックのうちの第2の物理ブロックの集合は前記第2の記憶領域として編成され、
前記複数の第1の記憶領域は、各々が複数の物理ブロックを含む複数のブロックグループである請求項1記載のメモリシステム。 - 不揮発性メモリに含まれる複数の第1の記憶領域の各々にメモリセル当たりに複数ビットを書き込むための第1の書き込みモードでデータを書き込み、前記不揮発性メモリに含まれる第2の記憶領域にメモリセル当たりに1ビットを書き込むための第2の書き込みモードでデータを書き込むメモリシステムを制御する制御方法であって、
前記複数の第1の記憶領域から割り当てられた第1の書き込み先記憶領域にライトデータを書き込むためのライト要求それぞれをホストから受信したことに応じて、前記受信したライト要求の集合に関連付けられているライトデータを前記ホストのライトバッファから前記メモリシステム内の内部バッファに転送する動作と、前記内部バッファに転送された前記ライトデータを前記第2の記憶領域に書き込むことなく前記第1の書き込み先記憶領域に前記第1の書き込みモードで書き込む動作とを実行することと、
前記第1の書き込み先記憶領域の状態を、データの書き込みが可能な書き込み先記憶領域として割り当てられている第1の状態から、書き込みが中断された第2の状態に遷移させるための第1の要求を前記ホストから受信した場合、前記第1の書き込み先記憶領域に対する受信済みのライト要求のうち前記内部バッファにライトデータが転送されていない第1のライト要求それぞれに関連付けられている残りのライトデータを前記ホストのライトバッファから前記内部バッファに転送する動作と、前記内部バッファに転送された前記残りのライトデータを前記第1の書き込み先記憶領域に書き込むことなく前記第2の記憶領域に前記第2の書き込みモードで書き込む動作と、前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第1の状態から前記第2の状態に遷移させる動作とを実行することとを具備する制御方法。 - 前記内部バッファに転送された前記残りのライトデータを前記第2の記憶領域に前記第2の書き込みモードで書き込んだ後、前記第1のライト要求それぞれの完了を示す応答と、前記第1の要求の完了を示す応答とを前記ホストに送信することをさらに具備する請求項9記載の制御方法。
- リード要求を前記ホストから受信することと、
前記受信したリード要求によって指定されたリード対象データが前記複数の第1の記憶領域の一つの第1の記憶領域に記憶されている場合、前記リード対象データを前記一つの第1の記憶領域から読み出す動作と、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信する動作とを実行することと、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記第2の記憶領域または前記内部バッファに記憶されている場合、前記リード対象データを前記第2の記憶領域または前記内部バッファから読み出す動作と、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信する動作とを実行することと、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域、前記内部バッファ、前記第2の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記ホストの前記ライトバッファに記憶されている場合、前記リード対象データが前記メモリシステムに存在しないことを示す情報を前記ホストに通知することとをさらに具備する請求項9記載の制御方法。 - リード要求を前記ホストから受信することと、
前記受信したリード要求によって指定されたリード対象データが前記複数の第1の記憶領域の一つの第1の記憶領域に記憶されている場合、前記リード対象データを前記一つの第1の記憶領域から読み出す動作と、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信する動作とを実行することと、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記第2の記憶領域または前記内部バッファに記憶されている場合、前記リード対象データを前記第2の記憶領域または前記内部バッファから読み出す動作と、読み出した前記リード対象データを前記ホストに送信する動作とを実行することと、
前記リード対象データが前記複数の第1の記憶領域、前記内部バッファ、前記第2の記憶領域のいずれにも記憶されておらず、前記ホストの前記ライトバッファに記憶されている場合、前記リード対象データが記憶されている前記ホストの前記ライトバッファ内の位置を示す情報を前記ホストに通知することとをさらに具備する請求項9記載の制御方法。 - 前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第1の状態から前記第2の状態に遷移させた後に、前記第2の状態である前記第1の書き込み先記憶領域に対するライト要求を前記ホストから受信した場合、前記第1の書き込み先記憶領域の状態を前記第2の状態から前記第1の状態に遷移させる動作と、前記第2の記憶領域に記憶されている前記残りのライトデータを前記第2の記憶領域から読み出す動作と、読み出した前記残りのライトデータを前記内部バッファに書き込む動作とを実行することをさらに具備する請求項9記載の制御方法。
- 前記複数の第1の記憶領域から前記第1の書き込み先記憶領域と第2の書き込み先記憶領域とが割り当てられている場合、
前記ホストから受信されるライト要求それぞれを、前記第1の書き込み先記憶領域に対するライト要求の第1のグループと、前記第2の書き込み先記憶領域に対するライト要求の第2のグループとに分類することと、
前記第1のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータの総サイズが前記不揮発性メモリの最小書き込みサイズに達した場合、前記最小書き込みサイズを有する、前記第1のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータを、前記ホストのライトバッファから前記内部バッファに転送することと、
前記第2のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータの総サイズが前記最小書き込みサイズに達した場合、前記最小書き込みサイズを有する、前記第2のグループに属するライト要求の集合に関連付けられたライトデータを、前記ホストのp前記ライトバッファから前記内部バッファに転送することとをさらに具備する請求項9記載の制御方法。 - 前記ホストの前記ライトバッファは不揮発性ライトバッファである請求項9記載の制御方法。
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