KR101905280B1 - 하드웨어에서 데이터 프레임 세그먼트들의 선택적인 병합을 제공하는 고성능 시스템 - Google Patents

하드웨어에서 데이터 프레임 세그먼트들의 선택적인 병합을 제공하는 고성능 시스템 Download PDF

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Abstract

저장 매체에서 논리 블록들의 범위에 데이터를 기록하는 방법은: 시작 논리 블록 어드레스, 기록될 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값, 및 데이터의 논리 블록을 포함하는 커맨드를 수신하는 단계; 데이터의 논리 블록을 제 1 임시 스토리지에 저장하는 단계; 데이터의 논리 블록을 논리 페이지를 포함하는 논리 블록들의 개수에 대응하는 복수의 횟수로 복제함으로써 논리 페이지를 생성하고, 생성된 논리 페이지를 제 2 임시 스토리지로 전송하고 생성된 논리 페이지를 제 2 임시 스토리지에 저장하는 단계; 제 2 임시 스토리지로부터 생성된 논리 페이지를 시작 논리 블록 어드레스에서 시작하여 저장 매체 내에 기록하는 단계; 제 1 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 시작하지 않거나 최종 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 종료하지 않는다면, 판독-수정-기록 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

하드웨어에서 데이터 프레임 세그먼트들의 선택적인 병합을 제공하는 고성능 시스템{HIGH PERFORMANCE SYSTEM PROVIDING SELECTIVE MERGING OF DATAFRAME SEGMENTS IN HARDWARE}
본 개시물은 컴퓨터 시스템들을 위한 데이터 저장 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 개시물은 선택된 데이터를 저장 매체에 기록하는 것과 관련된다.
데이터 저장 시스템들은 호스트 시스템의 데이터에 대한 저장을 제공한다. 데이터는 저장 매체에 기록된 논리 블록들로 지칭되는 미리 결정된 사이즈 유닛들로의 저장을 위해 그룹화된다. 예컨대 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD) 또는 하이브리드 드라이브에서, 데이터의 논리 블록들을 저장 매체로 기록할 때, 데이터는 더 큰 유닛들, 예컨대 복수의 논리 블록들로 구성된 논리 페이지들 (L-페이지들) 로 기록될 수도 있다. 이때, 저장 매체에서 몇몇 논리 페이지들에 걸친 다수의 논리 블록들에 동일한 새로운 데이터를 저장하는 것 또는 저장 매체에서 논리 페이지에 포함된 논리 블록들 중 오직 일부에 새로운 상이한 데이터를 기록하는 것이 유리하게 된다.
본 발명의 개념의 양태들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 실시형태들을 설명함으로써 더 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 다수의 논리 블록들에 동일한 새로운 데이터를 기록하기 위한 데이터 저장 장치를 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 2 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 동일-기록 동작을 구현하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록-스킵 동작을 수행하는 데이터 저장 장치를 도시하기 위한 블록 다이어그램이다.
도 4 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록-스킵 동작을 구현하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5a 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록 마스크를 도시하는 다이어그램이다.
도 5b 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따라, 논리 페이지에 포함된 논리 블록들의 개수에 대응하는 부분들로 분할된 기록 마스크를 도시하는 다이어그램이다.
도 6 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록 마스크의 대응하는 부분을 사용하여 제 1 논리 페이지와 제 2 논리 페이지를 병합하는 방법을 도시하는 다이어그램이다.
특정 실시형태들이 설명되지만, 이들 실시형태들은 오직 예로서만 제시되며, 보호 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 본원에 기술된 방법들 및 장치들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수도 있다. 추가로, 본원에 설명된 방법들 및 장치들의 형태에 있어서 다양한 생략들, 대체들, 및 변경들은 보호 범위를 벗어나지 않고 실행될 수도 있다.
개관
솔리드 스테이트 드라이브들 (SSD들) 은 컴퓨터 시스템들을 위한 데이터 저장 시스템들로서 채용된다. 그러한 데이터 저장 시스템의 메모리 위치에 저장된 데이터를 수정하기 위해, 데이터는 더 큰 유닛들, 예컨대 복수의 논리 블록들로 구성된 논리 페이지들로 기록될 수도 있다. 예컨대, 4 킬로바이트 (kB) 의 논리 페이지는 8 개의 512 바이트 논리 블록들로 이루어질 수도 있다. 이때, 동일한 데이터를 연속하는 논리 블록들의 범위 내에 기록하는 것 또는 연속하는 논리 블록들의 범위 내의 불연속 논리 블록들에서 데이터를 수정하는 것이 유리하게 된다.
시스템 개관
본 발명의 개념의 일 양태는 동일한 데이터를 순차적인 복수의 논리 블록들에 기록하는 동일 기록 (Write Same) 장치 및 방법에 관한 것이다. 동일 기록 장치의 일 예시적인 실시형태에서, 그 장치는 시작 논리 블록 어드레스 (LBA), LBA들의 범위 (즉, 데이터가 기록될 논리 블록들의 개수를 표시하는 값), 및 논리 블록들에 기록될 데이터의 블록을 포함하는 커맨드를 수신한다.
동일 기록 장치는 수신된 데이터 블록을 시작 LBA 에서 시작하는 LBA들의 특정 범위에 있는 각각의 논리 블록에 기록하도록 동작한다. 동일 기록 장치는, 제 1 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 시작하지 않거나 또는 최종 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 종료하지 않는다면, 판독-수정-기록 동작 (RMW) 을 수행하여, 논리 페이지 블록들을 온 더 플라이 (on-the-fly) 로 병합하고 적절한 비트-수정들을 수행한다.
본 발명의 개념의 다른 양태는 기록 스킵 (Skip Write) 장치 및 방법에 관한 것이다. 기록 스킵 장치의 일 예시적인 실시형태에서, 그 장치는 시작 논리 블록 어드레스, 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값, 및 기록 마스크를 포함하는 커맨드를 수신한다. 출력 논리 페이지들은 기록 마스크의 대응하는 부분들에 기초하여 논리 블록들을 논리 페이지들로 병합함으로써 생성된다.
기록 스킵 장치는 기록 마스크에 의해 결정된 것과 같이 논리 페이지들 상에 동작하여, 이전에 소프트웨어 프로세스들이었던 것들에 하드웨어 최적화를 적용한다. 기록 스킵 장치는 기록 마스크에 기초하여 논리 페이지 블록들을 온 더 플라이로 병합하고 적절한 비트-수정들을 수행한다.
동일 기록
도 1 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 다수의 논리 블록들에 동일한 새로운 데이터를 기록하기 위한 데이터 저장 장치를 도시하는 블록 다이어그램이다. 도 1 을 참조하면, 본 발명의 개념의 일 예시적인 실시형태에서, 데이터 저장 장치 (100) 는 커맨드 입력 디바이스 (110), 제 1 임시 스토리지 (120), 프로세서 (130), 제 2 임시 스토리지 (140), 순환 중복 체크 (CRC) 생성 회로 (150), 비교 회로 (160), 기록 회로 (170), 카운터 (180), 및 저장 매체 (190) 를 포함할 수도 있다. 저장 매체는 솔리드-스테이트 반도체 메모리 (예컨대, NAND) 와 같은 비-휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.
데이터 저장 장치 (100) 의 엘리먼트들은 하나의 반도체 칩 상에 통합될 수도 있거나, 또는 하나의 반도체 패키지 내에 통합된 별개의 다이들일 수도 있다. 다른 구성들이 가능하며, 본 발명의 개념의 범위 내에 포함되는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 기술된 엘리먼트들에 의해 수행되는 기능성들은 다른 엘리먼트들에 의해 수행될 수도 있고, 그 엘리먼트들은 더 적은 수의 엘리먼트들로 결합되고 및/또는 더 많은 수의 엘리먼트들로 세분화될 수도 있다.
일 실시형태에서, 커맨드 입력 디바이스 (110) 는 시작 논리 블록 어드레스 (LBA), LBA들의 범위를 표시하는 값, 및 LBA들의 범위 내의 논리 블록들로 기록될 데이터의 논리 블록을 포함하는 커맨드를 수신한다. 예를 들어, 커맨드는 데이터 저장 장치 (100) 에 접속되는 호스트로부터 수신될 수도 있다. 수신된 데이터의 논리 블록은 제 1 임시 스토리지 (120) 로 전송된다. 제 1 임시 스토리지 (120) 는 프로세서 (130) 의 내부 또는 외부에 있을 수도 있다. 프로세서 (130) 는 수신된 데이터의 논리 블록과 동일한 데이터를 가지는 각각의 논리 블록을 갖는 논리 페이지를 생성하기 위해, 수신된 데이터의 논리 블록을 복제한다. 예를 들어, 8 개의 논리 블록들을 포함하는 논리 페이지에 대하여, 프로세서 (130) 는 동일한 데이터를 각각 포함하는 8 개의 논리 블록들을 포함하는 논리 페이지를 생성하기 위해, 수신된 논리 블록을 7 회 복제한다.
각각의 논리 블록은 예컨대, 약 512 바이트의 데이터, 약 1024 바이트의 데이터, 약 2048 바이트의 데이터, 또는 약 4096 바이트의 데이터를 포함하지만, 이에 제한되지 않을 수도 있다. 일부 경우들에서, 예컨대 저장 매체가 소거되거나 재포맷화될 경우, 수신된 데이터의 논리 블록은 모두 1 또는 모두 0 을 포함할 수도 있고, 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값은 저장 매체의 논리 블록 어드레스들 모두를 표시할 수도 있다.
프로세서 (130) 는 생성된 논리 페이지가 제 2 임시 스토리지 (140) 로 전송되게 한다. 제 2 임시 스토리지 (140) 는 (RMW) 모듈 (195) 에 포함된 큐(queue)일 수도 있다. 프로세서 (130) 는 생성된 논리 페이지를 전송하기 전에, 제 2 임시 스토리지 (140) 가 예비(reserve)되게 할 수도 있다. 도시된 것과 같이, RMW 모듈 (195) 은 CRC 회로 (150) 및 기록 회로 (170) 를 추가로 포함할 수도 있다.
일 실시형태에서, CRC 회로 (150) 는 적어도 각각의 논리 블록의 LBA 및 데이터에 기초하여 CRC 값을 생성하고, 기록될 준비가 된 논리 블록 데이터의 CRC 를 수신된 것과 같은 논리 블록 데이터의 CRC 와 비교한다. CRC들이 매칭하지 않는다면, 기록될 논리 블록 데이터는 무효한 것으로 마킹된다. CRC들이 본 개시물에서의 예시적인 실시형태들에서 언급되지만, 예컨대 검사합들 및 해시 함수들, 등등이지만 이에 제한되지 않는 다른 에러 검출 메커니즘들의 사용이 일부 실시형태들에서 가능하다.
일 실시형태에서, 기록 회로 (170) 는 유효 데이터를 저장 매체 (190) 에 출력한다. 카운터 (180) 는 저장 매체 (190) 에 기록된 논리 블록들의 개수를 카운트하여 카운트 값을 생성한다. 비교 회로 (170) 는 카운트 값을 기록될 LBA 들의 범위를 표시하는 값과 비교한다. 값들이 매칭한다면, 비교 회로 (160) 는 동일 기록 동작이 완료된 것을 표시하는 신호를 생성한다. 일부 실시형태들에서, 동일 기록 동작은 다른 (RMW) 동작들에 종속되며, 따라서 기록 회로는 병합을 수반하는 다른 기록 동작들에 대한 배경 작업으로서, 제 2 임시 스토리지로부터의 논리 페이지를 저장 매체로 기록한다.
일부 경우들에서, 제 1 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 시작하지 않고 및/또는 최종 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 종료하지 않는다. 그러한 경우들에서, (RMW) 모듈 (195) 은 오직 대응하는 논리 페이지에 대한 기록 마스크에 대하여 특정된 논리 블록들만을 수정하기 위해 RMW 동작을 수행한다.
RMW 동작에서, 생성된 논리 페이지는 제 2 임시 스토리지 (140) 에 저장될 수도 있다. 복수의 블록들을 포함하는 제 2 논리 페이지는 RMW 모듈 (195) 에 의해 저장 매체 (190) 로부터 취출된다. 생성된 논리 페이지 및 제 2 논리 페이지의 섹터들은 병합된 출력 논리 페이지를 생성하기 위해, 복수의 데이터 경로들 및 멀티플렉서들을 통해 병합된다. 추가로, 병합된 출력 논리 페이지에 대한 CRC 는, 병합된 출력 논리 페이지를 생성하도록, 병합된 생성된 논리 페이지와 제 2 논리 페이지 블록들의 CRC 데이터를 블록 단위로 계산 및 누산함으로써 생성된다.
생성된 논리 페이지와 제 2 논리 페이지 중 적어도 하나의 블록들은, 병합된 출력 논리 페이지가 생성되고 있을 때, 체크-데이터 논리 페이지로 재구성된다. 대안적으로, 생성된 논리 페이지와 제 2 논리 페이지 양자는, 병합된 출력 논리 페이지가 생성되고 있을 때, 체크-데이터 논리 페이지들로 재구성될 수도 있다.
CRC 는 체크-데이터 논리 페이지에 대하여 블록 단위로 계산 및 누산되고, 에러 체크는 병합된 출력 논리 페이지의 대응하는 블록들을 검증하기 위해, 생성된 논리 페이지 및 제 2 논리 페이지의 블록들에 대응하는 블록들을 포함하는 적어도 하나의 체크-데이터 논리 페이지 상에 수행된다. 체크-데이터 논리 페이지에서 블록들의 적어도 일부가 병합된 출력 논리 페이지의 블록들을 송신하는 복수의 데이터 경로들의 서브세트에서 송신되기 때문에, 적어도 하나의 체크-데이터 논리 페이지의 에러 체크는 병합된 출력 논리 페이지에서의 적어도 하나의 체크-데이터 논리 페이지로부터의 블록들을 검증한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 양자의 체크-데이터 논리 페이지들의 에러 체크는 병합된 출력 논리 페이지에서 제 1 및 제 2 체크-데이터 논리 페이지들의 블록들을 검증한다.
일 실시형태에서, RMW 모듈은 추가로, 각각의 블록에 대하여 데이터 무결성 필드를 계산하고, 계산된 데이터 무결성 필드를 블록들 사이에 삽입하도록 구성된다. 데이터 전송 동안 데이터 무결성 에러들을 방지하기 위한 보호 방식들은 ANSI T10 데이터 무결성 특징 (T10 DIF) 표준에 의해 정의된다. T10 DIF 는, 스토리지 영역 네트워크 (SAN) 구조를 통해, 호스트 버스 어댑터로부터 디스크로 및 그 반대로 판독되고 기록된 데이터의 무결성을 체크하는 방식을 제공한다. 이러한 체크는 T10 표준에서 정의된 데이터 무결성 필드 (DIF) 를 통해 구현된다.
도 2 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 동일-기록 동작을 구현하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 2 를 참조하여, 시작 논리 블록 어드레스, 기록될 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값, 및 데이터의 논리 블록을 포함하는 커맨드가 수신된다 (210). 데이터의 논리 블록은 제 1 임시 스토리지로 전송되고 저장된다 (215). 제 1 임시 스토리지는 프로세서 내부의 메모리일 수도 있거나, 반도체 칩 상에 통합된 다른 메모리일 수도 있다. 논리 페이지는 제 1 임시 스토리지에 저장된 데이터의 논리 블록을, 논리 페이지에 포함된 논리 블록들, 예컨대 8 개의 논리 블록들의 개수에 대응하는 횟수로 복제함으로써 생성된다 (220). 따라서, 생성된 논리 페이지는 제 2 임시 스토리지, 예컨대 큐로 전송된다 (225).
복제된 논리 페이지의 제 1 논리 블록 어드레스가 현재 논리 페이지의 논리 페이지 경계에서 시작하는지, 또는 복제된 논리 페이지의 최종 논리 블록 어드레스가 현재 논리 페이지의 논리 페이지 경계에서 종료하는지의 여부에 대한 결정이 수행된다 (230). 만약 그렇다면 (230 - 예), 저장 매체에 기록된 논리 페이지들에서 전술된 것과 같이 CRC 가 계산된다 (235). 복제된 논리 페이지의 제 1 논리 블록 어드레스가 현재 논리 페이지의 논리 페이지 경계에서 시작하지 않거나, 또는 복제된 논리 페이지의 최종 논리 블록 어드레스가 현재 논리 페이지의 최종 논리 블록 어드레스에 대응하지 않는다면 (230 - 아니오), 복제된 논리 페이지의 대응하는 논리 블록들을 현재 논리 페이지로 병합하기 위해, RMW 동작이 수행된다 (255).
논리 페이지가 저장 매체에 기록된 후에, 카운터는 기록된 논리 블록 어드레스들의 범위에서의 블록들의 개수로 업데이트된다 (240). 카운터에서의 값이 기록될 논리 블록 어드레스들의 범위에서의 논리 블록들의 개수와 동일하지 않다면 (245 - 아니오), LBA 는 현재 논리 페이지에 기록된 논리 블록 어드레스들의 범위에서의 논리 블록들의 개수만큼 증분되며 (260), 프로세스는 동작 (230) 으로부터 반복된다. 기록될 논리 블록 어드레스들의 범위에서 모든 블록들이 기록되었다면 (245 - 예), 기록 완료 신호가 생성되고 (250), 프로세스가 종료한다.
기록 스킵
도 3 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록 스킵 동작을 수행하는 데이터 저장 장치를 도시하기 위한 블록 다이어그램이다. 도 3 을 참조하면, 본 발명의 개념의 일 예시적인 실시형태에서, 데이터 저장 장치 (300) 는 커맨드 입력 디바이스 (310), 스토리지 (320), 입력 로직 디바이스 (330), 멀티플렉서들 (340), 제 1 로직 디바이스 (350), 제 2 로직 디바이스 (360), 및 카운터 (370) 를 포함할 수도 있다.
데이터 저장 장치 (300) 의 엘리먼트들은 하나의 반도체 칩 상에 통합될 수도 있거나, 또는 하나의 반도체 패키지 내에 통합된 별개의 다이들일 수도 있다. 다른 구성들이 가능하며, 본 발명의 개념의 범위 내에 포함되는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 기술된 엘리먼트들에 의해 수행되는 기능성들은 다른 엘리먼트들에 의해 수행될 수도 있고, 그 엘리먼트들은 더 적은 수의 엘리먼트들로 결합되고 및/또는 더 많은 수의 엘리먼트들로 세분화될 수도 있다.
커맨드 입력 디바이스 (310) 는 시작 논리 블록 어드레스 (LBA), LBA들의 범위를 표시하는 값, 및 기록 마스크를 포함하는 커맨드를 수신한다. 기록 마스크는 상이한 데이터를 포함하는 논리 블록들이 병합될 논리 블록들의 LBA들을 명시한다. 커맨드와 연관된 새로운 논리 블록들은 임시 스토리지 (320) 에서 수신되고 저장된다. 각각의 논리 블록은 예컨대, 약 512 바이트의 데이터, 약 1024 바이트의 데이터, 약 2048 바이트의 데이터, 또는 약 4096 바이트의 데이터를 포함하지만, 이에 제한되지 않을 수도 있다.
일 실시형태에서, 입력 로직 디바이스 (330) 는 기록 마스크를 논리 페이지를 포함하는 논리 블록들의 개수에 대응하는 부분들로 분할하고, 기록 마스크의 대응하는 부분에 기초하여 제 1 논리 페이지를 구성한다. 예를 들어, 8 개의 논리 블록들을 포함하는 논리 페이지들에 대하여, 기록 마스크는 LBA들과 연관된 병합 표시자들로서 8 개 비트들을 각각 포함하는 부분들로 분할된다.
도 5a 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록 마스크를 도시하는 다이어그램이다. 도 5a 를 참조하면, 기록 마스크는 2048 비트들을 포함하고, 각각의 비트는 커맨드와 함께 수신된 시작 LBA 에서 시작하는 LBA 대응한다. 일 예로서, 도 5a 는 '8' 의 시작 LBA 및 '2055' 의 종료 LBA 를 도시한다. 기록 마스크의 비트들 0, 2 및 3 은, 새로운 논리 블록들이 대응하는 LBA들에서 삽입될 것임을 표시하는 '1' 로 세팅된다. 병합될 논리 블록들의 LBA들은 연속적이거나 불연속적일 수도 있다.
도 5b 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따라, 논리 페이지에 포함된 논리 블록들의 개수에 대응하는 부분들로 분할된 기록 마스크를 도시하는 다이어그램이다. 도 5b 에 도시된 것과 같이, 8 개의 LBA들을 포함하는 논리 페이지들에 대하여, 기록 마스크는 논리 페이지에서 LBA들에 대응하는 8 개 비트들을 각각 포함하는 256 개 부분들로 분할된다. 제 1 논리 페이지에 대응하는 부분에서, LBA들 8, 10 및 11 에 대응하는 논리 블록들은 수신된 커맨드와 연관된 논리 블록들을, 그들의 LBA들에서의 논리 페이지 내로 삽입함으로써 대체될 것이다. 상기 예는 단지 이해를 향상시키기 위한 것이며, 논리 페이지들, 논리 블록들, 및 LBA들의 다른 구성들에 적용가능하다는 것을 당업자는 인식할 것이다.
일 실시형태에서, 입력 로직 디바이스 (330) 는 제 1 논리 페이지를 구성하고, 저장 매체, 예컨대 도 1 에 도시된 저장 매체 (190) 로부터 제 2 논리 페이지를 취출하며, 각각의 논리 페이지의 헤더들에 포함된 CRC들을 검증한다. CRC들이 본 개시물에서의 예시적인 실시형태들에서 언급되지만, 예컨대 검사합들 및 해시 함수들, 등등과 같지만 이에 제한되지 않는 다른 에러 검출 메커니즘들의 사용이 일부 실시형태들에서 가능한 것이 유의되어야 한다. 또한, 일부 실시형태들에서, CRC 검증은 장치의 어느 곳에서도 수행될 수도 있다. 제 1 및 제 2 논리 페이지들은 시스템 클록과 동기화된 입력 로직 디바이스 (330) 로부터 데이터 경로 회로 (340) 로 블록 단위로 전송되며, 데이터 경로 회로 (340) 에서 제 1 및 제 2 논리 페이지들의 섹터들은 기록 마스크의 대응하는 부분에 기초하여 시스템 클록 속도와 대략 동일한 속도로 병합된다.
일 예시적인 실시형태에서, 제 1 논리 페이지는 제 2 논리 페이지가 취출될 때까지 저장된다. 제 2 논리 페이지는 대략 시스템 클록 속도로 기록 스킵 장치 (300) 를 블록 단위로 통과되고, 저장된 제 1 논리 페이지와 함께 병합된다. 제 1 및 제 2 논리 페이지들은 병합된 출력 논리 페이지가 유효한지 여부를 결정하기 위해, 제 1 로직 디바이스 (350) 에 의해 프로세싱된다.
도 6 은 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록 마스크에 대응하는 부분을 사용하여 제 1 논리 페이지와 제 2 논리 페이지의 병합을 도시하는 다이어그램이다. 도 6 의 예시적인 도면에서, 기록 마스크는 제 2 논리 페이지에 대하여 출력 논리 페이지 내로 병합할 논리 블록을 "1" 로 표시하고 폐기할 논리 블록을 "0" 으로 표시하며, 제 2 논리 페이지에 대하여 출력 논리 페이지 내로 병합할 논리 블록을 "0" 로 표시하고 폐기할 논리 블록을 "1" 로 표시한다. 지정자들 "1" 및 "0" 은 단지 예시적이고, 다른 지정자들이 본 발명의 개념의 범위로부터 벗어나지 않고 가능한 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 6 을 참조하여, 기록 마스크 (670) 의 대응하는 부분은 (폐기할 LB들 (620) 로서 도시된) 폐기될 제 1 논리 페이지 (610) 의 논리 블록들을 대신하여, 제 1 논리 페이지 (610) 의 논리 블록들과 함께 병합될 제 2 논리 페이지 (640) 의 논리 블록들을 명시한다. 기록 마스크 (670) 의 대응하는 부분에 의해 출력 논리 페이지 내로 병합하도록 명시되지 않는 제 2 논리 페이지 (640) 의 논리 블록들이 폐기되는 반면 (폐기할 LB들 (650) 로서 도시됨), 기록 마스크 (670) 의 대응하는 부분에 의해 출력 논리 페이지 내로 병합하도록 명시된 제 2 논리 페이지 (640) 의 논리 블록들 (유지할 LB들 (660) 로서 도시됨) 은 병합된 출력 논리 페이지 (680) 를 생성하기 위해 제 1 논리 페이지 (610) 와 함께 병합된다.
대조적으로, 기록 마스크 (670) 의 대응하는 부분에 의해 출력 논리 페이지 내로 병합하도록 명시되지 않는 제 1 논리 페이지 (610) 의 논리 블록들이 폐기되는 반면 (폐기할 LB들 (620) 로서 도시됨), 기록 마스크 (670) 의 대응하는 부분에 의해 출력 논리 페이지 내로 병합하도록 명시된 제 1 논리 페이지 (610) 의 논리 블록들 (병합할 LB들 (630) 로서 도시됨) 은 병합된 출력 논리 페이지 (680) 를 생성하기 위해 제 2 논리 페이지 (640) 의 병합할 논리 블록들 (660) 과 함께 병합된다. 즉, 기록 마스크의 대응하는 부분에 의해 명시된 제 1 논리 페이지의 논리 블록들은, 병합된 출력 논리 페이지를 생성하기 위해 제 2 논리 페이지의 대응하는 논리 블록들로 대체되고, 제 1 및 제 2 논리 페이지들의 미사용된 섹터들은 폐기된다.
앞의 병합 동작은 제 1 논리 페이지의 논리 블록들과 병합될 수도 있는 제 2 논리 페이지의 명시된 논리 블록들과 관련하여 설명되지만, 본 발명의 개념의 범위는 또한 제 1 논리 페이지의 명시된 논리 블록들을 제 2 논리 페이지의 논리 블록들과 병합하는 것을 포함한다. 또한, 도 6 에와 같이 도시되었지만, 제 1 논리 페이지와 제 2 논리 페이지의 복수의 논리 블록들에서 논리 블록들의 개수는 동일하지 않을 수도 있다.
도 3 을 다시 참조하여, 일 예시적인 실시형태에서 제 2 로직 디바이스 (360) 는 병합된 출력 논리 페이지에 대하여 CRC 를 계산 및 누산한다. 병합된 출력 논리 페이지의 각각의 논리 블록은 기록 스킵 장치 (300) 로부터 블록 단위로 출력된다. 병합된 출력 논리 페이지의 생성은 시스템 클록 속도와 대략 동일한 속도로 수행된다.
일 예시적인 실시형태에서, 제 1 로직 디바이스 (350) 는 제 1 및 제 2 논리 페이지들을 각각 제 1 및 제 2 체크-데이터 페이지들로 재구성하고, 체크-데이터 페이지들의 CRC들은 제 1 로직 디바이스 (350) 에 의해 블록 단위로 계산 및 누산된다. 제 1 체크-데이터 페이지는 출력 논리 페이지 내로 병합된 제 1 논리 페이지의 논리 블록들이 송신되는 데이터 경로들의 서브세트와 상이한 데이터 경로들의 제 1 서브세트에서 송신되는 논리 블록들을 포함할 수도 있고, 제 2 체크-데이터 페이지는 출력 논리 페이지 내로 병합된 제 2 논리 페이지의 논리 블록들이 송신되는 데이터 경로들의 서브세트와 상이한 데이터 경로들의 제 2 서브세트에서 송신되는 논리 블록들을 포함할 수도 있다.
제 1 및 제 2 논리 페이지들의 최종 논리 블록을 프로세싱한 후에, 제 1 논리 페이지의 CRC 는 제 1 로직 디바이스 (350) 로 송신된다. 동시에, 제 2 논리 페이지의 CRC 는 제 1 로직 디바이스 (350) 로 송신된다.
일 예시적인 실시형태에서, 제 1 로직 디바이스 (350) 는 제 1 논리 페이지의 송신된 CRC 를 제 1 체크-데이터 페이지에 대하여 계산된 CRC 와 비교함으로써 에러 체크를 수행하고, 제 2 논리 페이지의 송신된 CRC 를 제 2 체크-데이터 페이지에 대하여 계산된 CRC 와 비교한다. 수신된 논리 페이지 CRC들이 체크-데이터 페이지들의 CRC들과 매칭하면, 병합된 출력 논리 페이지는 병합된 출력 논리 페이지의 논리 블록들이 체크-데이터 페이지들의 논리 블록들과 동일한 로직을 통과하였고 어떤 에러들도 도입되지 않았기 때문에, 유효할 것이다. CRC들이 매칭하지 않는다면, 병합된 출력 논리 페이지가 무효한 것을 표시하는 메세지가 생성된다. 유효성은 상기 방식으로 검증될 수 있으며, 이는 체크-데이터 페이지에서의 논리 블록들 중 적어도 일부가 병합된 출력 논리 페이지의 논리 블록들을 또한 송신하는 복수의 데이터 경로들의 서브세트에서 송신되기 때문이며, 따라서 적어도 하나의 체크-데이터 페이지의 에러 체크는 병합된 출력 논리 페이지를 검증할 수 있다. 체크-데이터 페이지 CRC 의 계산의 부분으로서 실제 병합된 논리 페이지로부터의 출력 데이터의 사용은, 논리 페이지 병합 메커니즘의 경로를 따라 도입된 임의의 에러가 검출되는 것을 보장한다.
병합된 출력 논리 페이지의 생성과 동시에, 제 2 로직 디바이스 (360) 는 병합된 출력 논리 페이지에 대한 CRC 를 블록 단위로 생성한다. 병합된 출력 논리 페이지의 최종 논리 블록이 출력된 후에, 병합된 출력 논리 페이지에 대하여 제 2 로직 디바이스 (360) 에 의해 생성된 CRC 가 출력된다.
기록 마스크의 논리 페이지 부분의 값들이 모두 1 인 경우에, 제 2 논리 페이지는 병합되지 않고 출력 논리 페이지로서 출력된다. 대조적으로, 기록 마스크 값들의 논리 페이지 부분이 모두 0 인 경우에, 어떤 논리 페이지도 출력되지 않고, 저장 매체에 저장된 대응하는 논리 페이지는 변화되지 않는다.
도 3 을 다시 참조하여, 카운터 (370) 는 저장 매체에 기록된 논리 블록들의 개수에 기초하여 증분된다. 카운터 (370) 상의 값은 커맨드에서 수신된 LBA 범위의 값에 비교되고, 카운터 값이 LBA 범위와 매칭한다면, 카운터 (370) 는 기록 스킵 프로세스가 완료된 것을 표시하는 신호를 생성한다.
도 4 는 본 발명의 개념의 예시적인 실시형태에 따른 기록-스킵 동작을 구현하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 4 를 참조하여, 시작 논리 블록 어드레스 (LBA), LBA들의 범위를 표시하는 값, 및 기록 마스크를 포함하는 커맨드가 수신된다 (410). 커맨드와 연관된 새로운 논리 블록들은 임시 스토리지에서 수신되고 저장된다 (415). 기록 마스크는 논리 페이지를 포함하는 논리 블록들의 개수에 대응하는 부분들로 분할되고 (425), 현재 논리 페이지에 대응하는 기록 마스크의 부분이 획득된다 (430).
기록 마스크의 대응하는 부분에서의 값들이 모두 동일하다면 (435 - 예), 새로운 데이터가 기록 마스크의 상기 부분에 대응하는 논리 페이지에서의 LBA들 모두에 기록될 것이며, 예컨대 기록 마스크의 대응하는 부분에서 모든 비트들이 '1' 로 세팅되거나, 또는 어떤 새로운 데이터도 논리 페이지에 기록될 필요가 없으며, 예컨대 기록 마스크의 대응하는 부분에서 모든 비트들은 '0' 으로 세팅된다. 새로운 데이터가 논리 페이지에서의 LBA들 모두에 기록될 경우에 (440 - 예), 제 1 논리 페이지는 커맨드와 연관된 수신된 논리 블록들을 사용하여 구성된다 (450). CRC 는 따라서 구성된 논리 페이지에 대하여 계산되고, 논리 페이지는 저장 매체에 기록된다 (470). 카운터는 프로세싱된 LBA들의 개수에 기초하여 증분된다 (475). 카운터 상의 값은 커맨드에서 수신된 LBA 범위의 값에 비교되고 (480), 카운터 값이 LBA 범위와 매칭한다면 (480 - 예), 카운터는 기록 스킵 프로세스가 완료된 것을 표시하는 신호를 생성한다 (485). 그렇지 않으면, 프로세스는 동작 (430) 으로 리턴한다.
어떤 새로운 데이터도 논리 페이지에 기록될 필요가 없는 경우에 (440 - 아니오), 저장 매체로의 어떤 기록 동작도 발생하지 않는다 (445). 카운터는 프로세싱된 LBA들의 개수에 기초하여 증분된다 (475). 카운터 상의 값은 커맨드에서 수신된 LBA 범위의 값에 비교되고 (480), 카운터 값이 LBA 범위와 매칭한다면 (480 - 예), 카운터는 기록 스킵 프로세스가 완료된 것을 표시하는 신호를 생성한다 (485). 그렇지 않으면, 프로세스는 동작 (430) 으로 리턴한다.
모든 기록 마스크 값들이 동일하지 않을 경우에 (435 - 아니오), 제 2 논리 페이지가 취출되고 (455), 제 1 논리 페이지는 기록 마스크의 대응하는 부분에 기초하여, 커맨드와 연관된 수신된 논리 블록들을 사용하여 구성된다 (460). 제 1 및 제 2 논리 페이지들은 전술된 것과 같은 RMW 동작과 병합된다 (465). CRC 는 따라서 구성된 논리 페이지에 대하여 계산되고, 논리 페이지는 저장 매체에 기록된다 (470). 카운터는 프로세싱된 LBA들의 개수에 기초하여 증분된다 (475). 카운터 상의 값은 커맨드에서 수신된 LBA 범위의 값에 비교되고 (480), 카운터 값이 LBA 범위와 매칭한다면 (480 - 예), 카운터는 기록 스킵 프로세스가 완료된 것을 표시하는 신호를 생성한다 (485). 그렇지 않으면, 프로세스는 동작 (430) 으로 리턴한다.
본 발명의 개념의 동작들은 기술된 순서로, 상이한 순서로 수행될 수도 있거나, 또는 그 동작들은 결합될 수도 있다. 전술한 프로세스들은 예시적이고, 다른 변형들이 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 가능한 것을 당업자는 이해할 것이다.
특정 실시형태들이 설명되었지만, 이들 실시형태들은 오직 예로서만 제시되며, 보호 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 본원에 기술된 방법들 및 장치들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수도 있다. 본원에 설명된 예시적인 방법들 및 장치들의 형태에 있어서 다양한 생략들, 대체들, 및/또는 변경들은 보호 범위를 벗어나지 않고 실행될 수도 있다.
첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 그러한 형태들 또는 변형들을 보호 범위 및 사상 내에 있도록 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 본원에 개시된 예시적인 장치들 및 방법들은 솔리드-스테이트 드라이브들, 하드 디스크 드라이브들, 하이브리드 하드 드라이브들, 등등에 적용될 수 있다. 추가로, 예컨대 DRAM 또는 SRAM, 배터리 백업된 휘발성 DRAM 또는 SRAM 디바이스들, EPROM, EEPROM 메모리, 등과 같지만 이에 제한되지 않는 다른 형태의 스토리지가 부가적으로 또는 대안적으로 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 도면들에 예시된 다양한 컴포넌트들은 프로세서, ASIC/FPGA, 또는 전용 하드웨어 상의 소프트웨어 및/또는 펌웨어로서 구현될 수도 있다. 또한, 앞서 개시된 특정 예시적인 실시형태들의 특징들 및 특성들은 그들 모두가 본 개시물의 범위 내에 있는 추가의 실시형태들을 형성하도록, 상이한 방식들로 결합될 수도 있다.
본 개시물이 특정 예시적인 실시형태들 및 애플리케이션들을 제공하지만, 본원에서 설명된 특징들 및 장점들 모두를 제공하지 않는 실시형태들을 포함하여, 당업자에게 명백한 다른 실시형태들이 또한 본 개시물의 범위 내에 있다. 따라서, 본 개시물의 범위는 오직 첨부된 청구항들을 참조하여 정의되도록 의도된다.

Claims (38)

  1. 저장 매체에서 논리 블록들의 범위에 데이터를 기록하는 방법으로서,
    시작 논리 블록 어드레스, 기록될 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값, 및 데이터의 논리 블록을 포함하는 커맨드를 수신하는 단계;
    상기 데이터의 논리 블록을 제 1 임시 스토리지에 저장하는 단계;
    상기 데이터의 논리 블록을 논리 페이지를 포함하는 논리 블록들의 개수에 대응하는 복수의 횟수로 복제함으로써 논리 페이지를 생성하고, 생성된 상기 논리 페이지를 제 2 임시 스토리지로 전송하고 생성된 상기 논리 페이지를 상기 제 2 임시 스토리지에 저장하는 단계;
    상기 제 2 임시 스토리지로부터의 상기 생성된 논리 페이지를 상기 시작 논리 블록 어드레스에서 시작하여 상기 저장 매체 내에 기록하는 단계 - 상기 생성된 논리 페이지를 기록하는 단계는, 병합하는 것을 수반하는 다른 기록 동작들에 대한 배경 작업으로서 수행됨 -; 및
    제 1 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 시작하지 않거나 최종 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 종료하지 않는다면, 판독-수정-기록 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 데이터를 기록하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 임시 스토리지는 판독-수정-기록 모듈에서의 큐(queue)인 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 생성된 논리 페이지를 상기 큐에 전송하고 저장하기 전에, 상기 판독-수정-기록 모듈에서 상기 큐를 예비(reserve)하는 단계를 더 포함하는, 데이터를 기록하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    현재 논리 페이지에서 상기 저장 매체에 기록된 논리 블록 어드레스들의 범위에서 논리 블록들의 개수에 기초하여 카운트를 업데이트하고, 상기 카운트를 상기 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값과 비교하는 단계;
    상기 카운트가 상기 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값과 매칭한다면, 상기 기록하는 단계가 완료된 것을 표시하는 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 데이터를 기록하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 논리 페이지는 미리 결정된 개수의 논리 블록들을 포함하는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 상기 논리 블록은 512 바이트의 데이터, 1024 바이트의 데이터, 2048 바이트의 데이터, 및 4096 바이트의 데이터 중 하나를 포함하는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터의 바이트들은 모두 1(all ones) 또는 모두 0(all zeros) 을 포함하는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터의 바이트들은 미리 결정된 데이터를 포함하는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    각각의 상기 논리 블록은 추가 바이트의 메타데이터를 더 포함하는, 데이터를 기록하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 논리 블록에 대한 상기 메타데이터는 상기 논리 블록이 기록될 논리 블록 어드레스로 업데이트되는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값은, 상기 저장 매체의 상기 논리 블록 어드레스 모두를 표시하는 값인 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리 페이지를 생성하는 것은 프로세서에 의해 수행되는 것인, 데이터를 기록하는 방법.
  13. 논리 블록들의 범위에 데이터를 기록하는 장치로서,
    시작 논리 블록 어드레스, 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값, 및 데이터의 논리 블록을 포함하는 커맨드를 수신하도록 구성된 제 1 디바이스;
    상기 데이터의 논리 블록을 저장하도록 구성된 제 1 임시 스토리지;
    상기 데이터의 논리 블록을 논리 페이지를 포함하는 논리 블록들의 개수에 대응하는 복수의 횟수로 복제함으로써 논리 페이지를 생성하고, 생성된 상기 논리 페이지를 제 2 임시 스토리지로 전송하도록 구성된 프로세서;
    논리 페이지들을 저장하도록 구성된 저장 매체;
    상기 제 2 임시 스토리지로부터의 상기 생성된 논리 페이지를 상기 시작 논리 블록 어드레스에서 시작하여 상기 저장 매체 내에 기록하도록 구성된 기록 회로 - 상기 기록 회로는 병합하는 것을 수반하는 다른 기록 동작들에 대한 배경 작업으로서, 상기 제 2 임시 스토리지로부터의 상기 논리 페이지를 상기 저장 매체에 기록함 -; 및
    제 1 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 시작하지 않거나 최종 기록 동작이 논리 페이지 경계에서 종료하지 않는다면, 판독-수정-기록 동작을 수행하도록 구성된 판독-수정-기록 모듈을 포함하는, 데이터를 기록하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 임시 스토리지는 상기 판독-수정-기록 모듈에서의 큐인 것인, 데이터를 기록하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 생성된 논리 페이지를 상기 큐에 전송하고 저장하기 전에, 상기 판독-수정-기록 모듈에서 상기 큐를 예비하는 것을 더 포함하는, 데이터를 기록하는 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    현재 논리 페이지에서 상기 저장 매체에 기록된 논리 블록 어드레스들의 범위에서 논리 블록들의 개수를 카운트하고, 상기 카운트를 상기 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값과 비교하도록 구성된 카운터를 더 포함하는, 데이터를 기록하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비교가 상기 논리 블록 어드레스들의 범위를 표시하는 값이 도달된 것을 표시할 경우, 표시 신호를 생성하도록 구성된 회로를 더 포함하는, 데이터를 기록하는 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    출력 논리 페이지 내에 기록된 논리 블록들의 순환 중복 코드 (cyclic redundancy code; CRC) 데이터를 블록 단위로 누산함으로써, 상기 생성된 논리 페이지에 대하여 CRC 코드를 생성하도록 구성된 회로를 포함하는 판독-수정-기록 모듈을 더 포함하는, 데이터를 기록하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 판독-수정-기록 모듈은 또한, 각 블록에 대한 데이터 무결성 필드를 계산하고, 계산된 상기 데이터 무결성 필드를 상기 블록들 사이에 삽입하도록 구성되는 것인, 데이터를 기록하는 장치.
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