KR102356523B1 - 데이터 저장 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

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KR102356523B1
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Abstract

데이터 저장 장치는 버퍼 영역과 메인 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치 및 라이트 요청된 제1 데이터가 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 버퍼 라이트 동작을 제어하고, 상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제1 데이터가 라이트 모드에 따라 상기 메인 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 메인 라이트 동작을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하되, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 버퍼 라이트 동작를 상기 라이트 모드에 무관하게 수행한다.

Description

데이터 저장 장치 및 그것의 동작 방법{DATA STORAGE DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터 저장 장치의 라이트 모드에 관한 것이다.
데이터 저장 장치는 외부 장치의 라이트 요청에 응답하여, 외부 장치로부터 제공된 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 또한, 데이터 저장 장치는 외부 장치의 리드 요청에 응답하여, 저장된 데이터를 외부 장치로 제공하도록 구성될 수 있다. 외부 장치는 데이터를 처리할 수 있는 전자 장치로서, 컴퓨터, 디지털 카메라 또는 휴대폰 등을 포함할 수 있다. 데이터 저장 장치는 외부 장치에 내장되어 동작하거나, 분리 가능한 형태로 제작되어 외부 장치에 연결됨으로써 동작할 수 있다.
데이터 저장 장치는 PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 카드, CF(Compact Flash) 카드, 스마트 미디어 카드, 메모리 스틱, 다양한 멀티 미디어 카드(MMC, eMMC, RS-MMC, MMC-micro), SD(Secure Digital) 카드(SD, Mini-SD, Micro-SD), UFS(Universal Flash Storage) 또는 SSD(Solid State Drive) 등으로 구성될 수 있다.
데이터 저장 장치는 데이터를 저장하기 위해 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치는 전원이 인가되지 않더라도 저장된 데이터를 유지할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치는 낸드 플래시(NAND Flash) 또는 노어 플래시(NOR Flash)와 같은 플래시 메모리 장치, FeRAM(Ferroelectrics Random Access Memory), PCRAM(Phase-Change Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory) 또는 ReRAM(Resistive Random Access Memory) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 메인 영역에 대한 라이트 모드에 무관하게 액세스될 수 있는 버퍼 영역을 구비함으로써 향상된 속도로 데이터를 저장하는 데이터 저장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치는 버퍼 영역과 메인 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치 및 라이트 요청된 제1 데이터가 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 버퍼 라이트 동작을 제어하고, 상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제1 데이터가 라이트 모드에 따라 상기 메인 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 메인 라이트 동작을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하되, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 버퍼 라이트 동작를 상기 라이트 모드에 무관하게 수행할 수 있다
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치의 동작 방법은 라이트 요청을 수신하는 단계, 상기 라이트 요청된 제1 데이터가 불휘발성 메모리 장치의 버퍼 영역에 저장되도록 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계 및 상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제1 데이터가 라이트 모드에 따라 상기 불휘발성 메모리 장치의 메인 영역에 저장되도록 메인 라이트 동작을 제어하는 단계를 포함하되, 상기 버퍼 라이트 동작은 상기 라이트 모드에 무관하게 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치는 메인 영역에 대한 라이트 모드에 무관하게 액세스될 수 있는 버퍼 영역을 구비함으로써 향상된 속도로 데이터를 저장할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치의 블록도,
도2는 도1의 버퍼 영역과 메인 영역을 상세하게 도시한 도면,
도3a 내지 도3c는 도2에 도시된 버퍼 영역 및 메인 영역에 데이터가 저장되는 방식을 설명하기 위한 도면들,
도4는 도1의 데이터 저장 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도,
도5는 도1의 데이터 저장 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도,
도6 및 도7은 도1의 데이터 저장 장치의 동작 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면들,
도8은 도1의 데이터 저장 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도,
도9는 도1의 데이터 저장 장치의 동작 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면,
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브를 도시하는 블록도,
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치가 적용된 데이터 처리 시스템을 도시하는 블록도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(10)의 블록도이다.
도1을 참조하면, 데이터 저장 장치(10)는 컨트롤러(100) 및 불휘발성 메모리 장치(200)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(100)는 데이터 저장 장치(10)의 제반 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 외부 장치로부터 전송된 라이트 요청에 응답하여 불휘발성 메모리 장치(200)에 데이터를 저장하고, 외부 장치로부터 전송된 리드 요청에 응답하여 불휘발성 메모리 장치(200)에 저장된 데이터를 리드하여 외부 장치로 출력할 수 있다.
컨트롤러(100)는 외부 장치로부터 라이트 요청을 수신하면, 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어하기 위해서, 불휘발성 메모리 장치(200)로 버퍼 라이트 커맨드를 전송할 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터가 라이트 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)로부터 버퍼 라이트 동작의 완료를 보고받은 후 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어하기 위해서, 불휘발성 메모리 장치(200)로 메인 라이트 커맨드를 전송할 수 있다.
컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)의 라이트 모드가 소정의 라이트 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)로 모드 설정 커맨드를 전송할 수 있다.
컨트롤러(100)는 메인 영역(220)의 메모리 셀 당 저장될 비트 수에 따라 라이트 모드가 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 메인 영역(220)의 메모리 셀 당 1비트를 저장하고자 할 때, 라이트 모드가 SLC(Single Level Cell) 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 메인 영역(220)의 메모리 셀 당 2비트를 동시에 저장하고자 할 때, 라이트 모드가 MLC(Multi Level Cell) 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 메인 영역(220)의 메모리 셀 당 3비트를 동시에 저장하고자 할 때, 라이트 모드가 TLC(Triple Level Cell) 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. SLC 모드, MLC 모드 그리고 TLC 모드로 갈수록, 메모리 셀 당 저장되는 비트 수는 증가하는 대신 라이트 속도는 느려질 수 있다.
컨트롤러(100)는 라이트 요청을 수신하면, 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 예측하고, 예측에 따라 불휘발성 메모리 장치(200)의 라이트 모드를 선택할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)의 라이트 모드가 선택된 라이트 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기가 "작음"으로 예측되는 경우, 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기가 "중간"으로 예측되는 경우, 라이트 모드가 MLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기가 "큼"으로 예측되는 경우, 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는, 후술될 바와 같이, 소정의 기준값들을 기준으로 데이터의 크기를 "작음", "중간" 또는 "큼"으로 예측할 수 있다.
컨트롤러(100)는 데이터 크기 예측을 통해 선택된 라이트 모드에 따라 데이터를 불휘발성 메모리 장치(200)에 저장하는 동안에, 라이트 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 데이터 오버플로우 상태인지 여부를 판단하고 데이터 오버플로우 상태인 것으로 판단되는 경우, 라이트 모드를 변경할 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 예측된 정도보다 더 많은 데이터가 라이트 요청되었음을 또는 라이트 요청될 것임을 감지한 경우, 현재의 라이트 모드, 예를 들어, SLC 모드를 메모리 셀 당 더 많은 비트가 저장될 수 있는 라이트 모드, 예를 들어, MLC 또는 TLC 모드로 변경할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)에서 데이터가 메인 영역(220)에 저장되는 중인 경우, 즉, 메인 라이트 동작이 수행 중인 경우에는 라이트 모드가 변경될 수 없기 때문에, 컨트롤러(100)는 수행 중인 메인 라이트 동작이 완료된 것으로 판단될 때 라이트 모드를 변경할 수 있다. 이때, 컨트롤러(100)는 메인 라이트 동작이 완료될 때까지 단순히 대기하지 않고, 이어서 라이트될 데이터를 버퍼 영역(210)에 저장할 수 있다. 버퍼 라이트 동작은, 후술될 바와 같이, 라이트 모드에 무관하게 수행될 수 있으므로, 라이트 모드가 변경되기 전이더라도, 또한, 현재의 라이트 모드에 따라 메인 라이트 동작이 수행 중이더라도, 수행될 수 있다. 버퍼 라이트 동작은 데이터가 어떤 라이트 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장될 것인지에 상관 없이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼 영역(210) 및 메인 영역(220)을 포함할 수 있다. 버퍼 영역(210)은 휘발성일 수 있다. 즉, 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터는 파워가 오프되면 더 이상 버퍼 영역에 유지될 수 없다. 메인 영역(220)은 비휘발성일 수 있다. 즉, 메인 영역(220)에 저장된 데이터는 파워가 오프되더라도 계속 메인 영역(220)에서 유지될 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)는 모드 설정 커맨드에 응답하여 라이트 모드가 특정 라이트 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 수행할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼 라이트 커맨드에 응답하여 버퍼 영역(210)에 데이터를 저장하기 위한 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 설정된 라이트 모드에 무관하게 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 모드 설정 동작을 수행하는 중에 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼 라이트 동작을 완료하면 컨트롤러(100)로 버퍼 라이트 동작의 완료를 보고할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 커맨드에 응답하여 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터를 설정된 라이트 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장하기 위한 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작을 완료하면 컨트롤러(100)로 메인 라이트 동작의 완료를 보고할 수 있다.
도2는 도1의 버퍼 영역(210)과 메인 영역(220)을 상세하게 도시한 도면이다.
도2를 참조하면, 메인 영역(220)은 복수의 페이지들(P1_LSB~P3_MSB)을 포함할 수 있다. 하나의 행을 구성하는 페이지들은 하나의 워드라인에 대응할 수 있다. 예를 들어, 페이지들(P1_LSB, P1_CSB, P1_MSB)은 하나의 워드라인에 대응할 수 있다. 하나의 워드라인에 대응하는 페이지들은 워드라인에 연결된 메모리 셀에 저장된 비트들 중 어떤 비트가 저장되는지에 따라 서로 다른 타입으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 메모리 셀 당 3비트가 저장될 때, LSB(Least Significant Bit) 데이터가 저장되는 페이지는 LSB 페이지이고, CSB(Central Significant Bit) 데이터가 저장되는 페이지는 CSB 페이지이고, MSB(Most Significant Bit) 데이터가 저장되는 페이지는 MSB 페이지일 수 있다. 메인 영역(220)에서 서로 다른 열들은 각각 LSB 페이지들, CSB 페이지들 및 MSB 페이지들일 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(200)는 설정된 라이트 모드에 따라 데이터가 하나의 워드라인에 대응하는 하나의 페이지에 라이트 되도록 또는 하나의 워드라인에 대응하는 복수의 페이지들에 동시에 라이트되도록 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는, 예를 들어, SLC 모드에 따라 하나의 워드라인에 대응하는 1개의 페이지, 예를 들어, LSB 페이지에 데이터가 라이트되도록 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는, 예를 들어, MLC 모드에 따라 하나의 워드라인에 대응하는 2개의 페이지들, 예를 들어, LSB 및 CSB 페이지들에 데이터가 동시에 라이트되도록 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는, 예를 들어, TLC 모드에 따라 하나의 워드라인에 대응하는 3개의 페이지들, 예를 들어, LSB, CSB 및 MSB 페이지들에 데이터가 동시에 라이트되도록 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다.
컨트롤러(100)로부터 전송되어 메인 영역(220)에 라이트될 데이터와 메인 영역(220)으로부터 리드되어 컨트롤러(100)로 전송될 데이터는 버퍼 영역(210)에 임시 저장될 수 있다. 버퍼 영역(210)은 복수의 버퍼부들(B1_LSB~B3_MSB)을 포함할 수 있다. 버퍼부들(B1_LSB~B3_MSB)은 메인 영역(220)의 페이지 타입에 대응하도록 구분될 수 있다. 즉, 메인 영역(220)이 LSB, CSB 및 MSB 페이지들을 포함할 때, 버퍼부들(B1_LSB~B3_MSB)은 LSB 페이지에 대응하는 LSB 버퍼부들(B1_LSB~B3_LSB), CSB 페이지에 대응하는 CSB 버퍼부들(B1_CSB~B3_CSB) 및 MSB 페이지에 대응하는 MSB 버퍼부들(B1_MSB~B3_MSB)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼 영역(210)에서 서로 다른 열들은 각각 LSB 버퍼부들, CSB 버퍼부들 및 MSB 버퍼부들일 수 있다
불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼부들(B1_LSB~B3_MSB)을 랜덤하게 액세스할 수 있다. 다른 말로 하면, 데이터는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼 영역(210)에서 지정된 버퍼부에 자유롭게 라이트될 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼부들(B1_LSB~B3_MSB)이 메인 영역(220)의 페이지 타입에 대응하도록 구분된 것에 상관 없이 데이터를 컨트롤러(100)의 제어에 따라 지정된 버퍼부에 자유롭게 라이트될 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 현재의 라이트 모드에 무관하게 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다.
도2는 버퍼 영역(210)이 9개의 버퍼부들을 포함하는 것으로 도시하나, 버퍼 영역(210)에 포함되는 버퍼부들의 개수는 이에 제한되지 않는다.
도2는 메인 영역(220)의 메모리 셀 당 최대 3비트의 데이터가 저장되는 경우를 도시하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다. 메모리 셀 당 저장되는 최대 비트 수에 따라 메인 영역(220)의 페이지 타입은 달라질 수 있고, 페이지 타입에 대응하여 버퍼 영역(210)의 버퍼부들의 구성도 달라질 수 있다.
도3a 내지 도3c는 도2에 도시된 버퍼 영역(210) 및 메인 영역(220)에 데이터가 저장되는 다양한 방식들을 설명하기 위한 도면들이다. 도3a 내지 도3c는 데이터가 메인 영역(220)에 저장되기 전에 버퍼 라이트 동작을 통해 버퍼 영역(210)에 저장된 상태와, 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터가 메인 라이트 동작을 통해 메인 영역(220)에 저장된 상태를 도시한다. 도3a 내지 도3c에서 열들은 각각 LSB 버퍼부들과 LSB 페이지들, CSB 버퍼부들과 CSB 페이지들 및 MSB 버퍼부들과 MSB 페이지들일 수 있다.
도3a를 참조하면, 라이트 모드는, 예를 들어, TLC 모드일 수 있다. 데이터는 메인 영역(220)에서 하나의 워드라인에 대응하는 3개의 페이지들에 동시에 저장되기 전에, 페이지 타입에 각각 대응하는 버퍼부들에 저장될 수 있다. 예를 들어, 데이터(DT1)는 LSB 페이지에 저장되기 전에 LSB 버퍼부에 저장되고, 데이터(DT2)는 CSB 페이지에 저장되기 전에 CSB 버퍼부에 저장되고, 데이터(DT3)는 MSB 페이지에 저장되기 전에 MSB 버퍼부에 저장될 수 있다.
도3b를 참조하면, 라이트 모드는, 예를 들어, SLC 모드일 수 있다. 데이터(DT1, DT2, DT3)는 메인 영역(220)의 LSB 페이지들에 저장되기 전에 페이지 타입에 대응하는 LSB 버퍼부들에 저장될 수 있다. 그리고, 데이터(DT4, DT5, DT6)는 메인 영역(220)의 LSB 페이지들에 저장되기 전에 페이지 타입에 무관하게 CSB 버퍼부들에 저장될 수도 있다.
도3c를 참조하면, 라이트 모드는, 예를 들어, MLC 모드일 수 있다. 몇몇 데이터는 메인 영역(220)에서 하나의 워드라인에 대응하는 2개의 페이지들에 동시에 저장되기 전에 페이지 타입에 각각 대응하는 버퍼부들에 저장될 수 있다. 예를 들어, 데이터(DT1)는 LSB 페이지에 저장되기 전에 LSB 버퍼부에 저장되고, 데이터(DT2)는 CSB 페이지에 저장되기 전에 CSB 버퍼부에 저장될 수 있다. 그리고, 데이터(DT7, DT8)는 메인 영역(220)에서 하나의 워드라인에 대응하는 2개의 페이지들에 동시에 저장되기 전에 페이지 타입에 무관하게 MSB 버퍼부들에 저장될 수 있다.
정리하면, 데이터는 메인 영역(220)에서 저장될 페이지 타입에 대응하는 버퍼부에 저장되거나, 메인 영역(220)에서 저장될 페이지 타입에 무관한 버퍼부에 저장될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 메인 영역(220)에서 저장될 페이지 타입에 대응하는 버퍼부에 우선적으로 저장되고, 메인 영역(220)에서 저장될 페이지 타입에 대응하는 버퍼부에 저장될 수 없을 때 메인 영역(220)에서 저장될 페이지 타입에 무관한 버퍼부에 저장될 수 있다.
도4는 도1의 데이터 저장 장치(10)의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도4를 참조하면, S110 단계에서, 컨트롤러(100)는 외부 장치로부터 라이트 요청을 수신할 수 있다.
S120 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 따라 현재까지 외부 장치로부터 전송된 데이터의 크기를 통해, 라이트 요청에 대응하는 전체 데이터의 크기를 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 관한 과거의 처리 기록에 근거하여 데이터의 크기를 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 데이터의 크기가 제1 기준값보다 작을 것으로 예측되는 경우, 데이터의 크기를 "작음"으로 예측할 수 있다. 컨트롤러(100)는 데이터의 크기가 제1 기준값과 제2 기준값의 사이일 것으로 예측되는 경우, 데이터의 크기를 "중간"으로 예측할 수 있다. 컨트롤러(100)는 데이터의 크기가 제2 기준값보다 클 것으로 예측되는 경우, 데이터의 크기를 "큼"으로 예측할 수 있다. 예측된 데이터의 크기에 따라 절차는, S130 단계, S140 단계 또는 S150 단계로 진행될 수 있다.
S130 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 SLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "작음"이라고 예측한 경우, 데이터를 빠르게 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 SLC 모드로 설정할 수 있다.
S131 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 SLC 모드가 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)로 모드 설정 커맨드를 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 컨트롤러(100)는 S132 단계에서 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어하기 전에 모드 설정 동작을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 컨트롤러(100)는 S132 단계에서 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어한 뒤에, 그리고, S133 단계에서 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어하기 전에 모드 설정 동작을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 컨트롤러(100)는 동작 시간을 절감하기 위해서, 버퍼 라이트 동작과 모드 설정 동작이 실질적으로 동시에 수행되도록 불휘발성 메모리 장치(200)를 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 현재 메인 라이트 동작이 수행되는 중이라면, 수행 중인 메인 라이트 동작이 완료된 것으로 판단되는 경우, 모드 설정 동작을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 이미 설정되어 있고, SLC 모드로 다시 설정할 필요가 없다면, 모드 설정 동작을 제어하지 않을 수 있다.
S132 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 버퍼 라이트 동작이 수행되도록 불휘발성 메모리 장치(200)로 버퍼 라이트 커맨드를 전송할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 버퍼 라이트 동작은 라이트 모드에 무관하게 수행될 수 있기 때문에, 불휘발성 메모리 장치(200)는 현재 라이트 모드에 따라 앞서 전송된 데이터에 대한 메인 라이트 동작을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다. 또한, 불휘발성 메모리 장치(200)는 모드 설정 동작을 수행하는 중이더라도 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
S133 단계에서, 컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터가 SLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 메인 라이트 동작이 수행되도록 불휘발성 메모리 장치(200)로 메인 라이트 커맨드를 전송할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 메인 라이트 동작를 SLC 모드에 따라 수행할 수 있다.
S134 단계에서, 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터가 존재하는지 여부를 판단하고, 잔여 데이터가 존재하는 것으로 판단되면 데이터 오버플로우 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
S134 단계에서, 잔여 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우(N), 절차는 종료될 수 있다.
S134 단계에서, 잔여 데이터는 존재하지만 데이터 오버플로우 상태는 아니라고 판단되는 경우(Y, N), 절차는 S132 단계로 진행될 수 있다. S132 단계에서, 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 이때, 불휘발성 메모리 장치(200)는 S133 단계에서 컨트롤러(100)에 의해 제어된 바에 따라 이전 데이터에 대한 메인 라이트 동작을 수행하는 동안에, 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 결국, 컨트롤러(100)는 버퍼 라이트 동작(S132 단계) 및 메인 라이트 동작(S133 단계)의 제어를 통해 잔여 데이터를 계속 SLC 모드에 따라 처리할 수 있다. 한편, 절차가 S134 단계에서 S132 단계로 복귀될 때, 라이트 모드가 이미 SLC 모드로 설정되어 있기 때문에, S131 단계는 수행되지 않을 수 있다.
S134 단계에서, 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S140 단계로 진행될 수 있다.
S140 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 MLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "중간"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 2비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 MLC 모드로 설정할 수 있다.
S141 단계 내지 S144 단계는 라이트 모드가 MLC 모드인 것을 제외하면 S131 단계 내지 S134 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다.
S142 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 이때, 불휘발성 메모리 장치(200)는 S133 단계에서 컨트롤러(100)에 의해 제어된 바에 따라 이전 데이터에 대한 메인 라이트 동작을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
S144 단계에서, 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S150 단계로 진행될 수 있다.
S150 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 TLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "큼"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 3비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 TLC 모드로 설정할 수 있다.
S151 단계 내지 S154 단계는 라이트 모드가 MLC 모드인 것을 제외하고, S154 단계에서 데이터 오버플로우 판단을 하지 않는 것을 제외하면, S131 단계 내지 S134 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다.
도4에서 컨트롤러(100)는 SLC 모드 하에서 데이터 오버플로우 상태라고 판단할 때, 라이트 모드를 MLC 모드로 변경하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 제한되지 않는다. 실시 예에 따라서, 컨트롤러(100)는 데이터 오버플로우 상태라고 판단할 때, 라이트 모드를 SLC 모드에서 TLC 모드로 변경할 수도 있다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(10)의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도5는 도4에 도시된 절차에서, 모드 설정 동작을 제어하는 단계(S131, S141 및 S151 단계들)가 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계(S132, S142 및 S152 단계들) 이전에 수행되도록 디폴트된 경우를 상세하게 도시한다. 도5에서, 모드 설정 동작은 버퍼 라이트 동작이 제어되기 이전에 제어되되, 만일 불가능한 경우, 버퍼 라이트 동작이 제어된 이후에 제어될 수 있다.
도5를 참조하면, S210 단계 및 S220 단계는 도4의 S110 단계 및 S120 단계와 실질적으로 동일할 수 있다. S235 단계, S245 단계 및 S255 단계는 도4의 S134 단계, S144 단계 및 S154 단계와 실질적으로 동일할 수 있다.
S230 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 SLC 모드를 통해 처리할 수 있다.
S231 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정될 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 수행되지 않는 중이라면 라이트 모드가 설정될 수 있다고 판단할 수 있고(Y), 절차는 S232 단계로 진행될 수 있다.
S232 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 수행할 수 있다.
S233 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 S232 단계에서 컨트롤러(100)에 의해 제어된 바에 따라 모드 설정 동작을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
반면에, S231 단계에서, 컨트롤러(100)는, 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 수행되는 중이라면 라이트 모드가 설정될 수 없다고 판단할 수 있고(N), 절차는 S236 단계로 진행될 수 있다.
S236 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 현재 메인 라이트 동작을 수행하는 중이더라도 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
S237 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 완료된 것으로 판단되면 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 S236 단계에서 컨트롤러(100)에 의해 제어된 바에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행하는 동안에 모드 설정 동작을 수행할 수 있다.
정리하면, 현재 메인 라이트 동작이 수행 중이어서 모드 설정 동작이 수행될 수 없더라도, 컨트롤러(100)는 라이트 모드에 무관하게 수행될 수 있는 버퍼 라이트 동작을 먼저 제어함으로써 동작 지연을 최소화시킬 수 있다.
S234 단계에서, 컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터가 SLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 메인 라이트 동작을 SLC 모드에 따라 수행할 수 있다.
S235 단계에서, 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터가 존재하는지 여부를 판단하고, 잔여 데이터가 존재하는 것으로 판단되면 데이터 오버플로우 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 잔여 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우(N), 절차는 종료될 수 있다.
S235 단계에서, 잔여 데이터는 존재하지만 데이터 오버플로우 상태는 아니라고 판단되는 경우(Y, N), 절차는 S233 단계로 진행될 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 버퍼 라이트 동작(S233 단계) 및 메인 라이트 동작(S234 단계)의 제어를 통해 잔여 데이터를 계속 SLC 모드에 따라 처리할 수 있다.
S235 단계에서, 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S240 단계로 진행될 수 있다.
S240 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 MLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "중간"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 2비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 MLC 모드로 설정할 수 있다.
S241 단계 내지 S247 단계는 라이트 모드가 MLC 모드인 것을 제외하면 S231 단계 내지 S237 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다. S245 단계에서, 이어서 라이트될 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S250 단계로 진행될 수 있다.
S250 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 TLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "큼"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 3비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 TLC 모드로 설정할 수 있다.
S251 단계 내지 S257 단계는 라이트 모드가 TLC 모드인 것을 제외하고, S255 단계에서 데이터 오버플로우 판단을 하지 않는 것을 제외하면, S231 단계 내지 S237 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다.
도6 및 도7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(10)의 동작 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다. 도6 및 도7에서, 데이터 저장 장치(10)는 도5를 참조하여 설명된 바에 따라 동작할 수 있다.
도6을 참조하면, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "작음"으로 예측한 결과, 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(①). 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터(DT1)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(②).
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT1)가 SLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(③). 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT2)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(④). 이때, 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작(③)을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작(④)을 독립적으로 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT2)가 SLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑤). 이어서, 컨트롤러(100)는 데이터 오버플로우 상태라고 판단할 수 있고, 라이트 모드를 TLC 모드로 변경할 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작(⑤)이 완료된 것으로 판단되면, 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(⑥).
컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT3, DT4, DT5)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑦). 이때, 버퍼 라이트 동작은 라이트 모드에 무관하게 수행되기 때문에, 불휘발성 메모리 장치(200)는 모드 설정 동작(⑥)을 수행 중이더라도 버퍼 라이트 동작(⑦)을 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT3, DT4, DT5)가 TLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑧).
도7을 참조하면, 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "중간"으로 예측한 결과, 라이트 모드가 MLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(①). 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터(DT1, DT2)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(②).
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT1, DT2)가 MLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(③). 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT3, DT4)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(④). 이때, 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작(③)을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작(④)을 독립적으로 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT3, DT4)가 MLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑤). 이어서, 컨트롤러(100)는 데이터 오버플로우 상태라고 판단할 수 있고, 라이트 모드를 TLC 모드로 변경할 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작(⑤)이 아직 수행 중인 것으로 판단되면, 라이트 모드를 당장 변경할 수 없으므로 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT5, DT6, DT7)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑥). 버퍼 라이트 동작은 라이트 모드에 무관하게 수행되기 때문에, 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되기 전에도 컨트롤러(100)는 TLC 모드를 통해 저장될 데이터(DT5, DT6, DT7)를 버퍼 영역(210)에 저장할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작(⑤)을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작(⑥)을 독립적으로 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
이후에, 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작(⑤)이 완료된 것으로 판단되면 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(⑦). 이때, 모드 설정 동작은 버퍼 라이트 동작과 독립적으로 수행되기 때문에, 불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼 라이트 동작을 수행(⑥) 중이더라도 모드 설정 동작을 수행(⑦)할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT5, DT6, DT7)가 TLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑧).
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(10)의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도8은 도4에 도시된 절차에서, 모드 설정 동작을 제어하는 단계(S131, S141 및 S151 단계들)가 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계(S132, S142 및 S152 단계들) 이후에 수행되도록 디폴트된 경우를 상세하게 도시한다. 버퍼 라이트 동작은 라이트 모드에 무관하게 수행될 수 있기 때문에 버퍼 라이트 동작은 모드 설정 동작보다 우선적으로 제어되도록 디폴트될 수 있고, 따라서 동작 지연이 억제될 수 있다.
도8을 참조하면, S310 단계 및 S320 단계는 도4의 S110 단계 및 S120 단계와 실질적으로 동일할 수 있다. S335 단계, S345 단계 및 S355 단계는 도4의 S134 단계, S144 단계 및 S154 단계와 실질적으로 동일할 수 있다.
S330 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 SLC 모드를 통해 처리할 수 있다.
S331 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 현재 메인 라이트 동작을 수행하는 중이더라도 버퍼 라이트 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
S332 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정될 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 수행 중이라면 라이트 모드가 설정될 수 없다고 판단할 수 있고(N), 절차는 S332 단계에서 머무를 수 있다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 수행되지 않는 중이라면 라이트 모드가 설정될 수 있다고 판단할 수 있고(Y), 절차는 S333 단계로 진행될 수 있다.
S333 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 라이트 모드가 SLC 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 S331 단계에서 컨트롤러(100)에 의해 제어된 바에 따라 버퍼 라이트 동작을 수행하는 동안에 모드 설정 동작을 독립적으로 수행할 수 있다.
S334 단계에서, 컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터가 SLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 메인 라이트 동작를 SLC 모드에 따라 수행할 수 있다.
S335 단계에서, 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터가 존재하는지 여부를 판단하고, 잔여 데이터가 존재하는 것으로 판단되면 데이터 오버플로우 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 잔여 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우(N), 절차는 종료될 수 있다.
S335 단계에서, 잔여 데이터가 존재하지만 데이터 오버플로우 상태가 아니라고 판단되는 경우(Y, N), 절차는 S336 단계로 진행될 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 버퍼 라이트 동작(S336 단계) 및 메인 라이트 동작(S334 단계)의 제어를 통해 잔여 데이터를 계속 SLC 모드에 따라 처리할 수 있다.
S335 단계에서, 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S340 단계로 진행될 수 있다.
S340 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 MLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "중간"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 2비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 MLC 모드로 설정할 수 있다.
S341 단계 내지 S346 단계는 라이트 모드가 MLC 모드인 것을 제외하면 S331 단계 내지 S336 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다. S345 단계에서, 이어서 라이트될 잔여 데이터가 존재하고 데이터 오버플로우 상태라고 판단되는 경우(Y, Y), 절차는 S350 단계로 진행될 수 있다.
S350 단계에서, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터를 TLC 모드를 통해 처리할 수 있다. 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "큼"으로 예측하거나, 데이터 오버플로우 상태라고 판단하는 경우, 메모리 셀 당 3비트의 데이터를 동시에 라이트하기 위해서 불휘발성 메모리 장치(200)를 TLC 모드로 설정할 수 있다.
S351 단계 내지 S356 단계는 라이트 모드가 TLC 모드인 것을 제외하고, S355 단계에서 데이터 오버플로우 판단을 하지 않는 것을 제외하면, S331 단계 내지 S336 단계와 실질적으로 유사하게 수행될 수 있다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(10)의 동작 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도9에서, 데이터 저장 장치(10)는 도8을 참조하여 설명된 바에 따라 동작할 수 있다.
도9를 참조하면, 컨트롤러(100)는 라이트 요청된 데이터(DT1, DT2)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(①). 컨트롤러(100)는 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 "중간"으로 예측한 결과, 라이트 모드가 MLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(②).
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT1, DT2)가 MLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(③). 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT3, DT4)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(④). 이때, 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작(③)을 수행하는 동안에 버퍼 라이트 동작(④)을 독립적으로 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT3, DT4)가 MLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑤). 이어서, 컨트롤러(100)는 데이터 오버플로우 상태라고 판단할 수 있고, 라이트 모드를 TLC 모드로 변경할 것으로 판단할 수 있다. 컨트롤러(100)는 모드 설정 동작을 제어하기 이전에 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 이어서 라이트될 잔여 데이터(DT5, DT6, DT7)가 버퍼 영역(210)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 버퍼 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑥). 이때, 버퍼 라이트 동작은 라이트 모드에 무관하게 수행되기 때문에, 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되기 전이라도 컨트롤러(100)는 TLC 모드를 통해 처리될 데이터(DT5, DT6, DT7)를 버퍼 영역(210)에 저장할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(200)는 메인 라이트 동작(⑤)을 수행 동안에 버퍼 라이트 동작(⑥)을 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
이후에, 컨트롤러(100)는 불휘발성 메모리 장치(200)에서 메인 라이트 동작이 완료된 것으로 판단되면 라이트 모드가 TLC 모드로 설정되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 모드 설정 동작을 제어할 수 있다(⑦). 이때, 모드 설정 동작은 버퍼 라이트 동작과 독립적으로 수행되기 때문에, 불휘발성 메모리 장치(200)는 버퍼 라이트 동작(⑥)을 수행 중이더라도 모드 설정 동작(⑦)을 수행할 수 있다. 따라서, 동작 시간이 절감될 수 있다.
컨트롤러(100)는 버퍼 영역(210)에 저장된 데이터(DT5, DT6, DT7)가 TLC 모드에 따라 메인 영역(220)에 저장되도록 불휘발성 메모리 장치(200)의 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다(⑧).
도10은 본 발명의 실시 예에 따른 SSD(1000)를 도시하는 블록도이다.
SSD(1000)는 SSD 컨트롤러(1100)와 저장 매체(1200)를 포함할 수 있다.
SSD 컨트롤러(1100)는 호스트 장치(1500)와 저장 매체(1200) 사이의 데이터 교환을 제어할 수 있다. SSD 컨트롤러(1100)는 도1의 컨트롤러(100)와 실질적으로 유사하게 동작할 수 있다. SSD 컨트롤러(1100)는 호스트 장치(1500)로부터 라이트 요청된 데이터를 저장 매체(1200)에 저장하기 위해서 불휘발성 메모리 장치들(NVM0~NVMn) 각각의 모드 설정 동작, 버퍼 라이트 동작 및 메인 라이트 동작을 제어할 수 있다. SSD 컨트롤러(1100)는 프로세서(1110), 램(1120), 롬(1130), ECC부(1140), 호스트 인터페이스부(1150) 및 스토리지 인터페이스부(1160)를 포함할 수 있다.
프로세서(1110)는 SSD 컨트롤러(1100)의 제반 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1110)는 호스트 장치(1500)의 요청에 따라 저장 매체(1200)에 데이터를 저장하고, 저장 매체(1200)로부터 저장된 데이터를 리드할 수 있다. 프로세서(1110)는 저장 매체(1200)를 효율적으로 관리하기 위해서, 머지 동작 및 웨어 레벨링 동작 등과 같은 SSD(1000)의 내부 동작을 제어할 수 있다.
램(1120)은 프로세서(1110)에 의해 사용되는 프로그램 및 프로그램 데이터를 저장할 수 있다. 램(1120)은 호스트 인터페이스부(1150)로부터 전송된 데이터를 저장 매체(1200)에 전달하기 전에 임시 저장할 수 있고. 저장 매체(1200)로부터 전송된 데이터를 호스트 장치(1500)로 전달하기 전에 임시 저장할 수 있다.
롬(1130)은 프로세서(1110)에 의해 리드되는 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 프로그램 코드는 프로세서(1110)가 SSD 컨트롤러(1100)의 내부 유닛들을 제어하기 위해서 프로세서(1110)에 의해 처리되는 명령들을 포함할 수 있다.
ECC부(1140)는 저장 매체(1200)에 저장될 데이터를 인코딩하고, 저장 매체(1200)로부터 리드된 데이터를 디코딩할 수 있다. ECC부(1140)는 ECC 알고리즘에 따라 데이터에 발생된 에러를 검출하고 정정할 수 있다.
호스트 인터페이스부(1150)는 호스트 장치(1500)와 데이터 처리 요청 및 데이터 등을 교환할 수 있다.
스토리지 인터페이스부(1160)는 저장 매체(1200)로 제어 신호 및 데이터를 전송할 수 있다. 스토리지 인터페이스부(1160)는 저장 매체(1200)로부터 데이터를 전송받을 수 있다. 스토리지 인터페이스부(1160)는 저장 매체(1200)와 복수의 채널들(CH0~CHn)을 통해 연결될 수 있다.
저장 매체(1200)는 복수의 불휘발성 메모리 장치들(NVM0~NVMn)을 포함할 수 있다. 복수의 불휘발성 메모리 장치들(NVM0~NVMn) 각각은 도1에 도시된 불휘발성 메모리 장치(200)와 같이, 버퍼 영역 및 메인 영역을 포함하고, SSD 컨트롤러(1100)의 제어에 따라 모드 설정 동작, 버퍼 라이트 동작 및 메인 라이트 동작을 수행할 수 있다.
도11은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(100)가 적용된 데이터 처리 시스템(2000)을 도시하는 블록도이다.
데이터 처리 시스템(2000)은 컴퓨터, 랩탑, 넷북, 스마트폰, 디지털 TV, 디지털 카메라, 네비게이션 등을 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템(2000)은 메인 프로세서(2100), 메인 메모리 장치(2200), 기억 장치(2300) 및 입출력 장치(2400)를 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템(2000)의 내부 유닛들은 시스템 버스(2500)를 통해서 데이터 및 제어 신호 등을 주고받을 수 있다.
메인 프로세서(2100)는 데이터 처리 시스템(2000)의 제반 동작을 제어할 수 있다. 메인 프로세서(2100)는, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 중앙 처리 장치일 수 있다. 메인 프로세서(2100)는 운영 체제, 애플리케이션 및 장치 드라이버 등의 소프트웨어들을 메인 메모리 장치(2200) 상에서 수행할 수 있다.
메인 메모리 장치(2200)는 메인 프로세서(2100)에 의해 사용되는 프로그램 및 프로그램 데이터를 저장할 수 있다. 메인 메모리 장치(2200)는 기억 장치(2300) 및 입출력 장치(2400)로 전송될 데이터를 임시 저장할 수 있다.
기억 장치(2300)는 메모리 컨트롤러(2310) 및 저장 매체(2320)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2310)는 도1의 컨트롤러(100)와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 저장 매체(2320)는 도1의 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
입출력 장치(2400)는 사용자로부터 데이터 처리 시스템(2000)을 제어하기 위한 명령을 입력받거나 처리된 결과를 사용자에게 제공하는 등 사용자와 정보를 교환할 수 있는 키보드, 스캐너, 터치스크린 및 마우스 등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 데이터 처리 시스템(2000)은 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 무선 네트워크 등의 네트워크(2600)를 통해 적어도 하나의 서버(2700)와 통신할 수 있다. 데이터 처리 시스템(2000)은 네트워크(2600)에 접속하기 위해서 네트워크 인터페이스부(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 데이터 저장 장치
100: 컨트롤러
200: 불휘발성 메모리 장치
210: 버퍼 영역
220: 메인 영역

Claims (17)

  1. 휘발성인 버퍼 영역과 불휘발성인 메인 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 및
    라이트 요청에 대응하는 제1 데이터가 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 버퍼 라이트 동작을 제어하고, 상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제1 데이터가 라이트 모드에 따라 상기 메인 영역에 저장되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 메인 라이트 동작을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하되,
    상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 버퍼 라이트 동작을 상기 라이트 모드에 무관하게 수행하고,
    상기 버퍼 영역은 상기 메인 영역에 포함되는 페이지 타입들에 대응하는 복수의 버퍼부들을 포함하고,
    상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 복수의 버퍼부들을 랜덤하게 액세스하는 데이터 저장 장치.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 메인 라이트 동작을 제어하기 이전에, 상기 컨트롤러는 상기 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 예측하고, 예측에 따라 상기 라이트 모드가 제1 라이트 모드로 설정되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 모드 설정 동작을 제어하는 데이터 저장 장치.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제2항에 있어서,
    상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 버퍼 라이트 동작을 수행하는 동안에 상기 모드 설정 동작을 독립적으로 수행하는 데이터 저장 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 라이트 요청에 대해 데이터 오버플로우 상태인 것으로 판단되는 경우, 상기 라이트 모드가 제2 라이트 모드로 설정되도록 상기 불휘발성 메모리 장치의 모드 설정 동작을 제어하는 데이터 저장 장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 메인 라이트 동작이 수행 중이 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 모드 설정 동작을 제어하는 데이터 저장 장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 메인 라이트 동작이 수행 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 모드 설정 동작 대신에 상기 라이트 요청에 대응하는 제2 데이터가 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 버퍼 라이트 동작을 제어하는 데이터 저장 장치.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 라이트 요청에 대응하는 제2 데이터가 상기 제2 라이트 모드에 무관하게 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 버퍼 라이트 동작을 제어하고, 상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제2 데이터가 상기 제2 라이트 모드에 따라 상기 메인 영역에 저장되도록 상기 메인 라이트 동작을 제어하는 데이터 저장 장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 라이트 모드는 상기 메인 영역의 메모리 셀 당 저장될 비트 수에 따라 설정되는 데이터 저장 장치.
  9. 삭제
  10. 라이트 요청을 수신하는 단계;
    상기 라이트 요청에 대응하는 제1 데이터가 불휘발성 메모리 장치의 휘발성인 버퍼 영역에 저장되도록 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제1 데이터가 라이트 모드에 따라 상기 불휘발성 메모리 장치의 메인 영역에 저장되도록 메인 라이트 동작을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 버퍼 라이트 동작은 컨트롤러의 제어에 따라 상기 라이트 모드에 무관하게 수행되고,
    상기 버퍼 영역은 상기 메인 영역에 포함되는 페이지 타입들에 대응하는 복수의 버퍼부들을 포함하고,
    상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 복수의 버퍼부들을 랜덤하게 액세스하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서, 상기 메인 라이트 동작을 제어하는 단계 이전에,
    상기 라이트 요청에 대응하는 데이터의 크기를 예측하는 단계; 및
    예측에 따라, 상기 라이트 모드가 제1 라이트 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 모드 설정 동작은 상기 버퍼 라이트 동작이 수행되는 동안에 독립적으로 수행되는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 라이트 요청에 대해 데이터 오버플로우 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
    판단에 따라, 상기 라이트 모드가 제2 라이트 모드로 설정되도록 모드 설정 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서,
    상기 메인 라이트 동작이 수행 중인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 모드 설정 동작을 제어하는 단계는 상기 메인 라이트 동작이 수행 중이 아닌 것으로 판단되는 경우, 수행되는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서,
    상기 메인 라이트 동작이 수행 중인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 메인 라이트 동작이 수행 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 모드 설정 동작 대신에 상기 라이트 요청에 대응하는 제2 데이터가 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서,
    상기 라이트 요청에 대응하는 제2 데이터가 상기 제2 라이트 모드에 무관하게 상기 버퍼 영역에 저장되도록 상기 버퍼 라이트 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 버퍼 영역에 저장된 상기 제2 데이터가 상기 제2 라이트 모드에 따라 상기 메인 영역에 저장되도록 상기 메인 라이트 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 라이트 모드는 상기 메인 영역의 메모리 셀 당 저장될 비트 수에 따라 설정되는 데이터 저장 장치의 동작 방법.
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