KR102088945B1 - Memory controller and storage device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메모리 컨트롤러 및 이를 포함하는 스토리지 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지우기/프로그램 서스펜드(erase/program supend) 가능 횟수를 동적으로 변경 제어하는 메모리 제어 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a memory controller and a storage device including the same, and more particularly, to a memory control technology for dynamically changing and controlling the number of erasing / program supends possible.
반도체 메모리는 정보의 기억 메커니즘에 따라 휘발성 메모리(Volatile Memory)와 비휘발성 메모리(Non-volatile Memory)로 구분된다. 휘발성 메모리로는 DRAM, SRAM 등이 있는데, 읽고 쓰는 속도가 빠르지만 전원 공급이 차단되면 기억정보가 소실된다. 한편, 비휘발성 메모리는 전원이 차단되어도 기억정보를 보존할 수 있기 때문에 전원의 공급 여부에 무관하게 보존해야 할 데이터를 저장하는데 사용한다. 이러한 비휘발성 메모리로는 EPROM, EEPROM, FRAM, PRAM, MRAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등이 있는데, 특히 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 플래시 메모리가 컴퓨터, 스마트폰, 디지털카메라, 보이스 리코더, 캠코더 등과 같은 정보기기들의 음성 및 영상 데이터 저장 매체로서 널리 사용되고 있다. Semiconductor memories are classified into volatile memory and non-volatile memory according to information storage mechanisms. Volatile memory includes DRAM, SRAM, etc., which reads and writes quickly, but when the power supply is cut off, memory information is lost. On the other hand, the non-volatile memory is used to store data to be preserved regardless of whether or not power is supplied because the storage information can be stored even when the power is cut off. Examples of the non-volatile memory include EPROM, EEPROM, FRAM, PRAM, MRAM, and Flash memory. In particular, as disclosed in the patent documents of the following prior art documents, flash memory includes computers, smartphones, digital cameras, It is widely used as an audio and video data storage medium for information devices such as voice recorders and camcorders.
이러한 플래시 메모리로 구성된 플래시 스토리지 디바이스(Flash storage device) 내에는 다수의 아웃스탠딩 호스트 커맨드(multiple outstanding host commands)가 존재하는데, 이러한 호스트 커맨드 처리 작업과 버퍼 플러시(buffer flush) 또는 가비지 컬렉션(Garbage Collection, GC)으로 인해 다수의 아웃스탠딩 플래시 커맨드(multiple outstanding flash commands)가 존재하게 된다. 다수의 커맨드에 기인한 큐잉 효과(queuing effect)로 인해 호스트 읽기/쓰기 레이턴시(host read/write latency)는 일정하지 않고 특정한 분포를 가지게 된다. 레이턴시는 그 분포 폭이 좁은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 호스트 입장에서 레이턴시가 어떻게 될지 쉽게 예측 가능하기 때문이다. 즉, 레이턴시의 컨시스턴시(consistency)가 높을수록(분포 폭이 좁을수록), 스토리지 디바이스의 QoS(Quality of Service)가 우수한데, 종래에는 쓰기(Write) QoS를 개선하기 위해서 쓰기 버퍼링(write buffering)을, 읽기(read) QoS를 개선하기 위해서 지우기/프로그램 서스펜드(erase/program suspend)를 사용했다. 그러나 지우기/프로그램 서스펜드 가능 횟수를 너무 작게 설정하면 읽기 QoS가 저하되고, 그 횟수를 너무 크게 설정하면 쓰기 QoS가 저하되는 문제가 발생한다. 특히, 서스펜드 가능 횟수가 너무 크면, 지우기나 프로그램 스루풋(throughput)이 저하되므로 버퍼 플러시나 GC 성능이 저하된다. 이 경우, 버퍼 플러시가 늦게 되어 버퍼가 꽉 차는 상황이 발생하거나, GC가 늦게 되어 프리 블록(free block)이 고갈되면 쓰기 커맨드 처리가 지연된다.There are a number of outstanding host commands in a flash storage device composed of such flash memory, and these host command processing operations and buffer flush or garbage collection, GC) causes multiple outstanding flash commands. Due to the queuing effect due to multiple commands, the host read / write latency is not constant and has a specific distribution. It is desirable that the latency is narrow. This is because the host can easily predict the latency. That is, the higher the latency consistency (the narrower the distribution width), the better the quality of service (QoS) of the storage device. Conventionally, write buffering is used to improve the write QoS. In order to improve read QoS, erase / program suspend was used. However, if the number of erase / program suspend possible is set too small, the read QoS decreases, and if the number is set too large, the write QoS decreases. In particular, if the number of times the suspend is possible is too large, erase or program throughput decreases, and thus buffer flush or GC performance deteriorates. In this case, when the buffer flush is late and the buffer becomes full, or when the GC is late and the free block is exhausted, the write command processing is delayed.
이에 플래시 스토리지 디바이스의 QoS 개선을 위한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, a method for solving the problems of the prior art for improving the QoS of the flash storage device is urgently required.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 지우기, 프로그램에 대한 서스펜드 가능 횟수를 동적으로 변경할 수 있는 메모리 컨트롤러를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, one aspect of the present invention is to provide a memory controller capable of dynamically changing the number of times the program can be erased or suspended.
본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러는 플래시 메모리(flash memory)에 대한 지우기/프로그램, 읽기, 및 지우기/프로그램 서스펜드(suspend) 동작을 실행하는 메모리 채널 컨트롤러; 쓰기/읽기 커맨드를 수신하여 상기 메모리 채널 컨트롤러의 실행을 제어하되, 상기 쓰기/읽기 커맨드 중 쓰기 커맨드에 대응해서는 버퍼 메모리에 버퍼 공간을 할당하여 데이터를 일시 저장하고, 상기 데이터에 대한 상기 프로그램 동작이 실행되면 할당된 상기 버퍼 공간을 해제하는 플래시 변환 계층; 호스트로부터 상기 쓰기/읽기 커맨드를 입력받아 상기 플래시 변환 계층에 전송하는 호스트 인터페이스; 및 할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 기반으로, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 최대 가능 횟수인 지우기/프로그램 서스펜드 리미트(suspend limit)를 동적으로 변경하는 서스펜드 변경부;를 포함한다.A memory controller according to an embodiment of the present invention includes a memory channel controller that performs erase / program, read, and erase / program suspend operations for a flash memory; A write / read command is received to control execution of the memory channel controller, but in response to a write command among the write / read commands, buffer space is allocated to a buffer memory to temporarily store data, and the program operation for the data is performed. A flash translation layer that, when executed, releases the allocated buffer space; A host interface that receives the write / read command from a host and transmits it to the flash conversion layer; And a suspension changing unit dynamically changing the erase / program suspend limit, which is the maximum number of erasing / program suspends, based on the size of the allocable buffer space.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러에 있어서, 상기 서스펜드 변경부는, 기설정된 버퍼 공간의 사이즈별로 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 기록한 레퍼런스 테이블을 참조하여, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경할 수 있다.In addition, in the memory controller according to an embodiment of the present invention, the suspension changing unit may change the erase / program suspend limit by referring to the reference table in which the erase / program suspend limit is recorded for each size of a predetermined buffer space.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러에 있어서, 상기 레퍼런스 테이블을 저장하는 메모리부;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the memory controller according to an embodiment of the present invention, it may further include a; memory unit for storing the reference table.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러에 있어서, 상기 플래시 변환 계층은, 할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 산출하고, 상기 서스펜드 변경부는, 상기 레퍼런스 테이블을 참조하여, 산출된 상기 버퍼 공간의 사이즈에 대응되도록 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경할 수 있다.In addition, in the memory controller according to the embodiment of the present invention, the flash conversion layer calculates the size of the allocable buffer space, and the suspend change unit refers to the reference table to calculate the calculated size of the buffer space. It is possible to change the erase / program suspend limit to correspond to.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러에 있어서, 상기 서스펜드 변경부는, 할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 산출하고, 상기 레퍼런스 테이블을 참조하여, 산출된 상기 버퍼 공간의 사이즈에 대응되도록 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경할 수 있다.In addition, in the memory controller according to an embodiment of the present invention, the suspend change unit calculates the size of the allocable buffer space, and refers to the reference table to erase the data so as to correspond to the calculated size of the buffer space. You can change the program suspend limit.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러에 있어서, 상기 메모리 채널 컨트롤러는, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 횟수를 카운트하고, 상기 쓰기/읽기 커맨드 중 쓰기 커맨드에 따른 상기 지우기/프로그램 동작 중에, 읽기 커맨드가 입력되면, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 횟수가 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트보다 작을 때에, 상기 지우기/프로그램 동작을 서스펜드하고 상기 읽기 동작을 실행할 수 있다.In addition, in the memory controller according to an embodiment of the present invention, the memory channel controller counts the number of erase / program suspensions, and during the erase / program operation according to the write command of the write / read command, a read command is generated. When input, the erase / program suspend count may be less than the erase / program suspend limit, suspend the erase / program operation and execute the read operation.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스는 플래시 메모리; 및 상기 플래시 메모리를 제어하는 메모리 컨트롤러;를 포함한다.In addition, the storage device according to an embodiment of the present invention includes a flash memory; And a memory controller that controls the flash memory.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional and lexical sense, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
본 발명에 따르면, 지우기/프로그램에 대한 서스펜드 가능 횟수를 동적으로 변경함으로써, 호스트 워크로드(host workload) 특성이 변하더라도 쓰기 QoS 및 읽기 QoS를 일정하게 유지할 수 있다.According to the present invention, by dynamically changing the number of times the number of suspends can be erased / programmed, the write QoS and read QoS can be kept constant even if the host workload characteristics change.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 메모리 컨트롤러의 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 메모리 컨트롤러의 작동 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스를 SSD에 적용한 예를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a memory controller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation of the memory controller shown in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a method of operating a memory controller according to the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating a storage device according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an example in which a storage device according to an embodiment of the present invention is applied to an SSD.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments that are associated with the accompanying drawings. It should be noted that in this specification, when adding reference numerals to components of each drawing, the same components have the same number as possible, even if they are displayed on different drawings. Further, terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from other components, and the component is not limited by the terms. Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of related well-known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러를 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a memory controller according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 컨트롤러(100)는, 플래시 메모리(200)에 대한 지우기/프로그램, 읽기, 및 지우기/프로그램 서스펜드(suspend) 동작을 실행하는 메모리 채널 컨트롤러(10), 쓰기/읽기 커맨드를 수신하여 메모리 채널 컨트롤러(10)의 실행을 제어하되, 쓰기/읽기 커맨드 중 쓰기 커맨드에 대응해서는 버퍼 메모리에 버퍼 공간을 할당하여 데이터를 일시 저장하고, 데이터에 대한 프로그램 동작이 실행되면 할당된 버퍼 공간을 해제하는 플래시 변환 계층(20), 호스트(300)로부터 쓰기/읽기 커맨드를 입력받아 플래시 변환 계층(20)에 전송하는 호스트 인터페이스(30), 및 할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 기반으로, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 최대 가능 횟수인 지우기/프로그램 서스펜드 리미트(suspend limit)를 동적으로 변경하는 서스펜드 변경부(40)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
본 발명은 스토리지 디바이스 내의 플래시 메모리를 제어하는 메모리 컨트롤러에 관한 것이다. 스토리지 디바이스의 QoS(Quality of Service)를 개선하기 위해서 지우기/프로그램 서스펜드(erase/program suspend)를 사용하고 있지만, 지우기/프로그램 서스펜드 가능 횟수를 너무 작게 설정하면 읽기 QoS가 저하되고, 그 횟수를 너무 크게 설정하면 쓰기 QoS가 저하되는 문제가 발생하는바, 이에 대한 해결방안으로서 본 발명이 안출되었다.The present invention relates to a memory controller for controlling flash memory in a storage device. In order to improve the quality of service (QoS) of the storage device, erase / program suspend is used, but if the number of erase / program suspends is set too small, read QoS deteriorates and the number is too large. When set, a problem occurs in that the write QoS decreases, and the present invention has been devised as a solution to this.
구체적으로, 본 발명에 따른 메모리 컨트롤러(100)는, 메모리 채널 컨트롤러(10), 플래시 변환 계층(20), 호스트 인터페이스(30), 및 서스펜드 변경부(40)를 포함한다.Specifically, the
메모리 채널 컨트롤러(10)는, 채널을 통해 연결된 플래시 메모리(200)에 대한 지우기(erase), 프로그램(program), 읽기(read), 지우기 서스펜드(erase suspend), 프로그램 서스펜드(program suspend) 동작 등을 실행한다. 이러한 동작의 실행은 플래시 변환 계층(20)의 플래시 지우기 커맨드(flash erase command), 플래시 프로그램 커맨드(flash program command), 플래시 읽기 커맨드(flash read command)에 대응하여 이루어진다. The
메모리 채널 컨트롤러(10)는 큐(queue)로부터 커맨드를 페치(fetch)하여, 커맨드의 대상 플래시 메모리(200)가 유휴(idle) 상태이면 해당 커맨드를 실행하고, 컴플리션(completion) 정보에 실행 결과를 첨부하여 플래시 변환 계층(20)으로 전송한다. 반면, 대상 플래시 메모리(200)가 비지(busy) 상태이면, 즉 이전 커맨드를 실행하는 중이면, 해당 플래시 메모리(200)가 유휴 상태가 될 때까지 기다린 후 새로운 커맨드를 실행하거나, 또는 이미 실행 중인 커맨드를 서스펜드(suspend)하고 새로운 커맨드를 우선 실행한 후에 서스펜드된 커맨드를 리줌(resume)한다. 이때, 실행 중인 커맨드를 서스펜드할 지는 커맨드의 우선 순위에 따르는데, 플래시 읽기 커맨드가 플래시 지우기 또는 프로그램 커맨드보다 우선 순위가 높게 설정될 수 있다. 한편, 서스펜드되었다가 리줌된 플래시 지우기 또는 프로그램은 다시 서스펜드될 수 있다. 다만, 이러한 지우기/프로그램 서스펜드의 최대 가능 횟수는 제한될 수 있고, 최대 가능 횟수를 초과하면 우선 순위가 높은 커맨드가 입력되더라도 서스펜드되지 않고 해당 지우기 또는 프로그램 동작을 실행한다. 이하에서는 지우기/프로그램 서스펜드의 최대 가능 횟수를 지우기/프로그램 서스펜드 리미트(suspend limit)로 정의한다. 여기서, 지우기/프로그램 서스펜드 리미트는 지우기 서스펜드 리미트와 프로그램 서스펜드 리미트로 구분될 수 있다.The
플래시 변환 계층(20)은, 쓰기/읽기 커맨드를 수신하여 상기 메모리 채널 컨트롤러(10)의 실행을 제어한다. 여기서, 쓰기/읽기 커맨드는 호스트(300)로부터 입력되는 커맨드로서, 호스트 쓰기 커맨드(host write command)와 호스트 읽기 커맨드(host read command)로 구분할 수 있다.The
호스트 쓰기 커맨드에 대응하여, 플래시 변환 계층(20)은 쓰기 버퍼링(write buffering) 및 버퍼 플러시(buffer flush)를 수행할 수 있다. 우선, 호스트 쓰기 커맨드를 수신하면, 버퍼 메모리(buffer memory)에 버퍼 공간을 할당하고, 할당된 버퍼 공간에 호스트 데이터를 임시 저장한 후에, 호스트(300)로 쓰기 컴플리션(write completion)을 전송한다. 이러한 처리 과정을 쓰기 버퍼링이라고 한다. 다음에, 버퍼링된 데이터를 플래시 메모리(200)로 플러시하기 위해서, 플래시 프로그램 커맨드를 메모리 채널 컨트롤러(10)로 전송하고, 플래시 프로그램 컴플리션을 수신하면, 데이터가 저장된 위치를 맵핑 테이블(mapping table)에 기록하고, 할당된 버퍼 공간을 해제한다. 이상의 처리 과정을 버퍼 플러시라고 한다. 상기 쓰기 버퍼링을 통해 호스트(300)로 빠르게 컴플리션이 가능하므로 쓰기 레이턴시(write latency)가 향상된다. 버퍼 플러시는 백그라운드(background)로 수행되기 때문에 통상의 경우에 호스트(300)가 체감하는 성능에 영향을 미치지는 않지만, 버퍼 플러시가 너무 늦게 되면 버퍼 메모리에 할당 가능한 공간이 고갈되므로 이후의 호스트 쓰기 커맨드에 대한 레이턴시가 길어질 수 있다.In response to the host write command, the
한편, 호스트 읽기 커맨드가 입력된 경우에는, 먼저 버퍼 공간에 요청된 데이터가 존재하는지 검색한다. 버퍼 내에 데이터가 존재하면, 버퍼로부터 호스트(300)로 데이터를 전송하고 컴플리션을 전송한다. 반면, 버퍼 데이터가 존재하지 않으면, 맵핑 테이블을 참조하여 데이터가 위치한 플래시 메모리(200) 상의 물리적 주소(physical address)를 얻어 메모리 채널 컨트롤러(10)에 플래시 읽기 커맨드를 전송하고, 이에 따라 호스트(300)로 플래시 메모리(200)의 데이터 및 컴플리션을 전달한다.On the other hand, when the host read command is input, first, it is searched whether the requested data exists in the buffer space. When data exists in the buffer, data is transferred from the buffer to the
또한, 플래시 변환 계층(20)은 가비지 컬렉션(Garbage Collection, GC)을 수행한다. 플래시 메모리(200)의 페이지는 반드시 프리(free) 상태일 때에만 쓰기가 가능하고, 덮어쓰기(overwrite)가 허용되지 않으므로, 새로운 데이터를 프로그램하기 위해서는 플래시 메모리(200)의 블록을 먼저 지우기해야 한다. 이때, 지우기되어 프로그램이 가능한 블록을 프리 블록(free block)이라고 하는데, 쓰기 버퍼링된 데이터를 플러시하기 위해서는 프리 블록이 있어야 하며, 이러한 프리 블록을 생성하는 작업을 가비지 컬렉션이라고 한다.Further, the
호스트 인터페이스(30)는, 호스트(300)와의 인터페이스를 제공한다. 호스트 인터페이스(30)는 적어도 하나 이상의 채널이나 포트들을 통해 호스트(300)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 호스트 인터페이스(30)는 PATA 버스(parallel AT attachment bus), SATA 버스(serial AT attachment), PCIe 버스(peripheral component interconnect express) 중 어느 하나 또는 이들 모두를 통해 호스트(300)와 연결될 수 있다. 또는, SCSI, USB 등을 통해 외부와 연결될 수도 있다. The
이러한 호스트 인터페이스(30)는 호스트(300)로부터 쓰기/읽기 커맨드를 입력받아 플래시 변환 계층(20)에 전송하고, 전송한 쓰기/읽기 커맨드에 대응하는 컴플리션을 플래시 변환 계층(20)으로부터 수신하여 호스트(300)로 전송한다. The
서스펜드 변경부(40)는, 할당 가능한 버퍼 공간의 사이즈를 기반으로 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 동적으로 변경한다. 할당 가능한 버퍼 공간의 사이즈는 free write buffer size로 정의할 수 있는데, 최초에는 운용 가능한 버퍼 메모리의 최대(maximum) 값으로 설정된다. 이러한 버퍼 공간의 사이즈는 쓰기 버퍼링 시에는 감소하고, 버퍼 플러시가 완료되면 다시 증가한다.The suspend
서스펜드 변경부(40)는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 즉, 메모리 컨트롤러(100) 내부에 위치한 디지털 또는 아날로그 회로 형태로 구현되거나, 별도의 칩 또는 모듈로 구현되어 메모리 컨트롤러(100)에 연결될 수 있으며, SRAM과 같은 내장 메모리나 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, USB 등과 같은 외장 메모리에 소프트웨어를 저장하고 실행하는 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 사용자에 의해 프로그램될 수 있는 형태로 구현될 수도 있다. 나아가, 상기 플래시 변환 계층(20), 또는 호스트 인터페이스(30)와 통합될 수 있다. 즉, 플래시 변환 계층(20)이나 호스트 인터페이스(30)가 전술한 본래 기능 이외에, 서스펜드 변경부(40)의 기능 중 전부 또는 일부를 수행할 수 있다.The
서스펜드 변경부(40)에 의해 지우기 서스펜드 리미트 및/또는 프로그램 서스펜드 리미트가 변경되면, 메모리 채널 컨트롤러(10)는 실행 중인 커맨드보다 우선 순위가 높은 커맨드가 입력될 때에, 지우기 또는 프로그램을 무한히 서스펜드하지 않고, 그때까지 실행한 서스펜드 횟수가 그 서스펜드 리미트 값보다 작을 때에만 서스펜드 동작을 실행한다. 이때, 서스펜드 리미트가 실제 동작 실행에서 얻어진 쓰기/읽기 레이턴시를 기반으로 변경되기 때문에, 호스트 워크로드(host workload) 특성이 변하더라도 쓰기 QoS 및 읽기 QoS를 일정하게 유지할 수 있다.When the erase suspend limit and / or program suspend limit is changed by the suspend changing
이하에서는 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 결정하는 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of determining an erase / program suspend limit will be described.
도 2는 도 1에 도시된 메모리 컨트롤러의 작동을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 메모리 컨트롤러의 작동 방법을 도시한 순서도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation of the memory controller shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of operating the memory controller according to the present invention.
도 2 내지 도 3을 참고로, 서스펜드 변경부(40)가 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 결정할 때에는, 레퍼런스 테이블을 참조할 수 있다. 레퍼런스 테이블은 버퍼 공간의 사이즈별로 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 기록한 테이블로서, 할당 가능한 버퍼 공간의 사이즈 값에 따라 최적화된 지우기 서스펜드 리미트와 프로그램 서스펜드 리미트를 미리 설정하여 제공된다. 이러한 레퍼런스 테이블의 일례는 아래 [표 1]과 같다. 여기서, p-limit는 프로그램 서스펜드 리미트를, e-limit는 지우기 서스펜드 리미트를 각각 의미한다.Referring to FIGS. 2 to 3, when the suspend
상기 레퍼런스 테이블은 일례에 불과하고, 구체적인 버퍼 공간의 사이즈와 이에 대응하는 서스펜드 리미트는 실험 등을 통해 결정될 수 있다. 이러한 레퍼런스 테이블은 메모리부(50)에 저장될 수 있다. 여기서, 메모리부(50)는 SRAM 등의 별도 메모리로 제공되거나, 또는 기존 버퍼 메모리를 활용할 수 있다. 서스펜드 변경부(40)는 쓰기/읽기 커맨드 실행 중에 할당 가능한 버퍼 공간의 사이즈가 산출되면, 레퍼런스 테이블을 참조하여, 산출된 버퍼 공간의 사이즈에 대응되도록 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경할 수 있다. 여기서, 할당 가능한 버퍼 공간의 사이즈 산출은 플래시 변환 계층(20)에서 수행되거나, 또는 서스펜드 변경부(40)에서 수행될 수 있다. The reference table is only an example, and the size of a specific buffer space and the corresponding suspension limit may be determined through experiments. The reference table may be stored in the
이렇게 서스펜드 변경부(40)에서 결정된 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트는 별도로 저장될 수 있는데, 일례로 메모리 채널 컨트롤러(10)에 저장될 수 있다. The erase / program suspend limit determined by the
메모리 채널 컨트롤러(10)는 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 활용하여 플래시 메모리(200)에 대한 동작을 실행한다. 여기서, 메모리 채널 컨트롤러(10)는 특정 지우기 또는 프로그램 커맨드에 대하여 해당 커맨드가 몇 번 서스펜드되었는지, 즉 지우기 서스펜드와 프로그램 서스펜드 각각의 서스펜드 횟수를 카운트(count)한다. 이때, 쓰기 커맨드에 대응한 지우기 또는 프로그램 동작 실행 중, 높은 우선 순위인 읽기 커맨드가 입력되면, 카운트된 서스펜드 횟수와 서스펜드 리미트를 비교한 후에, 카운트 횟수가 서스펜드 리미트보다 작을 때에만 서스펜드 동작을 실행하고 읽기 동작을 실행한다.The
본 발명에 따른 메모리 컨트롤러는 스토리지 디바이스에 적용될 수 있는데, 이하에서 이에 대해 설명한다.The memory controller according to the present invention can be applied to a storage device, which will be described below.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스를 SSD에 적용한 예를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing a storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing an example of applying a storage device according to an embodiment of the present invention to an SSD.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스토리지 디바이스(1000)는 플래시 메모리(1100) 및 상기 플래시 메모리(1100)를 제어하는 메모리 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the
여기서, 스토리지 디바이스(1000)는 메모리 카드나 착탈 가능한 이동식 저장 장치를 포함할 수 있다. 스토리지 디바이스는 호스트(2000)와 연결되어 사용되고, 호스트(2000) 인터페이스를 통해 호스트(2000)와 데이터를 주고받는다. 이때, 스토리지 디바이스(1000)는 호스트(2000)로부터 전원을 공급받아 내부 동작을 수행할 수 있다.Here, the
플래시 메모리(1100)는 전술한 바와 같이, 메모리 컨트롤러(1200)에 따라 동적으로 변경된 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 기반으로 읽기, 지우기/프로그램 서스펜드 동작이 제어된다. 이와 관련된 동작 제어에 대해서는 전술하였는바, 자세한 설명은 생략한다.As described above, the
또한, 도 5를 참고로, 본 발명에 따른 스토리지 디바이스(1000)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, SSD)일 수도 있다. In addition, referring to FIG. 5, the
SSD는 호스트(2000)와 연결되기 때문에, 호스트(2000)는 SSD에 데이터를 쓰거나 SSD에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. SSD는 호스트 인터페이스를 통해 호스트(2000)와 신호를 교환하고 전원 커넥터를 통해 전원을 공급받을 수 있다. SSD는 다수의 플래시 메모리(1100), 및 SSD 컨트롤러를 포함할 수 있는데, 여기서 복수의 플래시 메모리(1100)는 복수의 채널을 통해 SSD 컨트롤러와 연결될 수 있다. 이때, 하나의 채널에는 하나 또는 그 이상의 플래시 메모리(1100)가 연결될 수 있고, 하나의 채널에 연결되는 플래시 메모리(1100)는 동일한 데이터 버스에 연결될 수 있다.Since the SSD is connected to the
한편, 본 발명에 따른 메모리 컨트롤러(1200)는 SSD 컨트롤러로서 제공되어, 호스트(2000) 인터페이스를 통해 호스트(2000)와 신호를 주고받는다. 여기서, 신호를 통해 커맨드, 어드레스, 데이터 등이 전달될 수 있고, 호스트(2000)의 커맨드에 따라 해당 플래시 메모리(1100)에 데이터를 쓰거나 해당 플래시 메모리(1100)로부터 데이터를 읽어낸다.Meanwhile, the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is specifically for describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is clear that the modification and improvement are possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
10: 메모리 채널 컨트롤러 20: 플래시 변환 계층
30: 호스트 인터페이스 40: 서스펜드 변경부
50: 메모리부 100, 1200: 메모리 컨트롤러
200, 1100: 플래시 메모리 300, 2000: 호스트
1000: 스토리지 디바이스10: memory channel controller 20: flash translation layer
30: host interface 40: suspension change unit
50:
200, 1100:
1000: storage device
Claims (7)
쓰기/읽기 커맨드를 수신하여 상기 메모리 채널 컨트롤러의 실행을 제어하되, 상기 쓰기/읽기 커맨드 중 쓰기 커맨드에 대응해서는 버퍼 메모리에 버퍼 공간을 할당하여 데이터를 일시 저장하고, 상기 데이터에 대한 상기 프로그램 동작이 실행되면 할당된 상기 버퍼 공간을 해제하는 플래시 변환 계층;
호스트로부터 상기 쓰기/읽기 커맨드를 입력받아 상기 플래시 변환 계층에 전송하는 호스트 인터페이스; 및
할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 기반으로, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 동작의 최대 가능 횟수인 지우기/프로그램 서스펜드 리미트(suspend limit)를 동적으로 변경하는 서스펜드 변경부;를 포함하는 메모리 컨트롤러.
A memory channel controller that performs erase / program, read, and erase / program suspend operations for flash memory;
A write / read command is received to control execution of the memory channel controller, but in response to a write command among the write / read commands, buffer space is allocated to a buffer memory to temporarily store data, and the program operation for the data is performed. A flash translation layer that, when executed, releases the allocated buffer space;
A host interface that receives the write / read command from a host and transmits it to the flash conversion layer; And
And a suspension changing unit dynamically changing the erase / program suspend limit, which is the maximum possible number of erase / program suspend operations, based on the size of the allocable buffer space.
상기 서스펜드 변경부는,
기설정된 버퍼 공간의 사이즈별로 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 기록한 레퍼런스 테이블을 참조하여, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경하는 메모리 컨트롤러.
The method according to claim 1,
The suspend change section,
A memory controller that changes the erase / program suspend limit by referring to the reference table in which the erase / program suspend limit is recorded for each size of the preset buffer space.
상기 레퍼런스 테이블을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 메모리 컨트롤러.
The method according to claim 2,
A memory controller further comprising a memory unit for storing the reference table.
상기 플래시 변환 계층은, 할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 산출하고,
상기 서스펜드 변경부는, 상기 레퍼런스 테이블을 참조하여, 산출된 상기 버퍼 공간의 사이즈에 대응되도록 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경하는 메모리 컨트롤러.
The method according to claim 2,
The flash conversion layer calculates the size of the allocated buffer space,
The suspend change unit, referring to the reference table, changes the erase / program suspend limit to correspond to the calculated size of the buffer space.
상기 서스펜드 변경부는,
할당 가능한 상기 버퍼 공간의 사이즈를 산출하고, 상기 레퍼런스 테이블을 참조하여, 산출된 상기 버퍼 공간의 사이즈에 대응되도록 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트를 변경하는 메모리 컨트롤러.
The method according to claim 2,
The suspend change section,
A memory controller that calculates the size of the allocable buffer space and changes the erase / program suspend limit to correspond to the calculated size of the buffer space with reference to the reference table.
상기 메모리 채널 컨트롤러는,
상기 지우기/프로그램 서스펜드 동작의 횟수를 카운트하고,
상기 쓰기/읽기 커맨드 중 쓰기 커맨드에 따른 상기 지우기/프로그램 동작 중에, 읽기 커맨드가 입력되면, 상기 지우기/프로그램 서스펜드 동작의 횟수가 상기 지우기/프로그램 서스펜드 리미트보다 작을 때에, 상기 읽기 동작을 실행하는 메모리 컨트롤러.
The method according to claim 2,
The memory channel controller,
Count the number of times of the erase / program suspend operation,
A memory controller executing the read operation when the number of times of the erase / program suspend operation is less than the erase / program suspend limit when a read command is input during the erase / program operation according to the write command among the write / read commands .
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따라, 상기 플래시 메모리를 제어하는 메모리 컨트롤러;를 포함하는 스토리지 디바이스.
Flash memory; And
According to any one of claims 1 to 6, Memory device for controlling the flash memory; Storage device comprising a.
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