KR20010031157A - 플래시 파일 시스템 - Google Patents

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KR20010031157A
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도브 모란
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Abstract

본 발명은 플래시 장치에서 데이터 저장 상태를 조절하는 시스템, 특히, 페이지-방식 플래시 장치에서 정보 검색 및 저장 상태를 관리하는 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 페이지-방식 플래시 장치를 플래시 디스크처럼 작동하도록 한다. 플래시 메모리 장치(20)는 물리적인 장치(10), 가상 장치(22) 및 가상 맵(24)을 포함하며, 이 가상 맵은 가상 장치의 가상 어드레스를 물리적인 장치의 물리적인 어드레스에 연관시킨다.

Description

플래시 파일 시스템{Improved flash file system}
플래시 장치는 플래시형으로 이루어진 전기적으로 소거가능하고 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EEPROMs)와 플로팅 게이트 트랜지스터를 포함하며, 기능성 및 실행성에 있어서는 EPROM 메모리와 유사한 비휘발성 메모리이며, 인서킷(in-circuit), 프로그래밍 및 메모리의 페이지 소거 동작을 가능하게 하는 부가의 기능을 갖추고 있다. 플래시 장치는 종래의 자기 저장 디스크에 비해, 비교적 저렴하며 전력 소비가 적다는 장점이 있다. 그러나, 플래시 장치에서, 이전에 기록된 메모리 영역에 재기록 하는 것은 이 영역의 페이지를 소거하기 전에는 불가능하다. 이 영역이 먼저 소거되지 않는다면, 데이터가 이미 기록되어 있는 플래시 장치내의 메모리 영역에 데이터를 기록하는 것은 불가능하기 때문에, 플래시 장치의 이러한 한계점으로 인해, 기존의 전형적인 운용 체제 프로그램과 양립할 수 없었다.
종래 기술에서, 운용 체제 프로그램을 수정하지 않고, 플래시 장치가 기존의 컴퓨터 운영 프로그램에 의해 관리되도록 하는 소프트웨어 제품들이 제안되었다. 그러나, 이러한 종래 기술의 모든 프로그램들에는 부족한면이 있는데, 예를 들면, 하나의 프로그램은 "1회 기록 다수 판독(write once read many)" 장치로써 플래시 메모리를 운용하는 것이다. 이 종래 기술 소프트웨어 프로그램은 이전에 기록된 메모리 위치를 순환할 수 없다. 결국, 모든 위치가 기록되면, 특정 사용자의 중재없이는 메모리를 더 이상 사용할 수 없다. 샌디스크(SanDisk)에 의해 제안된 것처럼, 그 밖의 종래 기술 프로그램은 새로운 데이터를 페이지에 기록하기 위해, 전체 메모리 페이지를 매번 소거 및 재기록해야 한다. 이 시스템은 다중 소거 사이클을 필요로하는 단점, 즉, 비교적 저속 및 비효율성이 있으므로, 물리적인 매체 그 자체의 속도가 더 늦어지는 원인이 되었다.
종래 기술의 이러한 결점을 극복하기 위해, 플래시 파일 시스템(FFS)이 미국 특허 제 5,404,485호에 개시되어 있으며, 참고사항으로 본원에 병합하였다. 플래시 장치에서 데이터를 저장 및 처리하는 시스템이 제공된 FFS는 이러한 장치가 자기, 디스크에 근거한 데이터 저장에 필적하도록 하였다. 상술한 바와 같이, 플래시 장치의 비교적 저렴한 비용 및 저전력 소비로 인해, 데이터 저장장치, 특히, 랩탑 및 휴대용 컴퓨터에서 채택되어 사용되어 왔다.
FFS는 자기 디스크 저장 장치의 대용으로 동작하도록 플래시 장치의 성능을 강화시킨다. 실제로, 미국 특허 제 5,404,485호에 개시된 FFS가 유용하다고 판명되어, 데이터 레이아웃 설명서는 PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 및 JEIDA(Japan Electronic Industry Development Association)에 의해 플래시 전송 층(FTL;Flash Translation Layer)으로 일컫는 표준으로 채택되었다.
FFS는 플래시 EEPROM 장치용의 가상 맵핑 시스템을 기본적으로 기재하고 있다. 이 가상 맵은 플래시 장치내의 판독/기록 블록의 물리적인 어드레스와 그 블록의 가상 어드레스에 관련된 테이블이다. 이러한 각각의 블록은 512 바이트로 비교적 작기 때문에, 가상 맵 그 자체의 크기는 매우 크다. 또한, FFS는 플래시 EEPROM 장치상에 가상 맵의 블크를 유지하고 저장하는 방법, 즉, 가상 맵의 저장을 위해 필요한 다른 메모리의 양을 최소화하는 방법을 포함한다.
상술한 바와 같이, FFS는 플래시 장치를 자기 디스크 저장의 에뮬레이터로 변환하는데 특히 성공적으로 판명되어서, 산업 표준으로써 널리 채택되어 왔다. 그러나, FFS는 보다 새로운 플래시 장치 기술에 대한 요구를 모두 만족시키지는 못하였다. 특히, FFS는 NAND 및 AND 플래시 기술에 적합하지 못하다.
종래 기술의 플래시 메모리 아키텍쳐, 특히, 소거-이전-기록 시스템의 결점들을 극복하려는 시도에 대한 다른 실예가 미국 특허 제 5,479,638호에 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,497,638의 시스템에 있어서, 기록된 블록에 부가의 프로그래밍이 요구되는 경우에, 특정 판독/기록 블록의 물리적인 위치가 이동된다. 그러나, 이 시스템은 한번에 단일 512 바이트 판독/기록 블록을 소거할 수 있는 이러한 플래시 장치와만 동작 가능하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 요구사항이 하드웨어 레벨에서 구현되기 때문에, 이 시스템 또한, 더 새로운 NAND 및 AND 플래시 기술에 사용될 수 없다.
NAND 및 AND는 기존의 플래시 장치 기술과는 많은 점에서 상이하다. 첫째, 소거 가능한 유닛의 크기는 64 KB 정도의 기존의 플래시 장치에 비해 NAND 및 AND 는 8 KB 정도로 작다. 둘째로, 소거 시간은, 단일 바이트를 소거하는데 요구되는 시간으로써 측정될 때, NAND 및 AND에 대하여 상당히 빠르다. 셋째로, 플래시 메모리는 256 또는 512 바이트 길이로 NAND 및 AND에 대하여 페이지를 분할하고, 그 자신의 하드웨어 장치의 고정된 특징이 된다. 본원에 사용된 용어 "페이지"는, "페이지"와 "블록"의 특성이 다소 상이하지만, 기존의 플래시 기술에 사용된 용어 "블럭"에 대응함을 알아야 한다. 이러한 특징은 NAND 및 AND 기술에 근거한 플래시 장치의 동작에서 나타난다.
첫재로, 페이지-방식 메모리는 페이지나 그 임의의 부분을 기록하는 고정된 오버헤드를 가진다. 반대로, 이전의 플래시 기술에서의 기록 동작에 대한 오버헤더는 기록된 바이트의 수에 비례하였다. 둘째로, NAND 및 AND의 플래시 메모리는 각 페이지가 특정 어드레싱가능한 몇 개의 스페어 바이트를 갖도록 구성된다. 이러한 스페어 페이지는 플래시 메모리에 관련된 정보를 저장하는데 편리한 위치가 된다. 마지막으로, 페이지가 소거되기 전에 기록될 수 있는 횟수가 한정된다. 이러한 한계는 8회 또는 10회 정도로 비교적 낮으며, 그 이후, 사전 소거없이 이루어지는 기록은 더 이상 신뢰할 수 없게 된다. 따라서, 페이지-방식 메모리는 성공적인 데이터 저장 및 검색에 대해 새로운 도전을 주며 많은 장점을 내포하고 있다.
불행하게도, 상술한 바와 같이, 현재 이용 가능한 종래 기술의 데이터 처리 시스템, 즉, FFS 는 페이지-방식으로 플래시 메모리를 작동시키는데 많은 단점을 가진다. 특히, FFS는 NAND 및 AND등의 페이지-방식 플래시 기술에서 비-최적화된 수행을 보여주는데, 그 이유는, 페이지-방식 프로그래밍으로 인해 제한되기 때문이다. 더욱이, 미국 특허 제 5,479,638호에 개시된 시스템은 이러한 플래시 기술로 사용될 수 없는데, 이는, 블록-바이-블록 소거 동작에 대한 그 요구사항 때문이다.
그러므로, 기존의 장치, 즉, 비-페이지 방식 플래시 장치에서도 사용할 수 있고, 페이지-방식 플래시 기술로 최적으로 실행될 수 있는 NAND 또는 AND 플래시 장치에서 데이터 저장 상태를 조절하는 많은 장점을 갖춘 시스템이 필요하게 되었다.
본 발명은 플래시 장치에서 데이터 저장 상태를 조절하는 시스템, 특히, 페이지-방식 플래시 장치에서 정보 검색 및 저장 상태를 관리하는 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 페이지-방식 플래시 장치를 플래시 디스크처럼 작동하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 물리적인 플래시 메모리 장치를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치를 구성하는 기본 시스템을 도시하는 도면.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 앤드 및 FMAX 시스템을 각각 도시하는 도면.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 앤드 및 FMAX 시스템의 기록 알고리즘을 각각 도시하는 도면.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 앤드 및 FMAX 시스템의 재 구성된 알고리즘을 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 물리적인 장치 12: 물리적인 유닛
14: 블록 16: 주 데이터 영역
18: 제어 데이터 영역 20: 시스템
22: 가상 매체 24: 가상 맵
26: 가상 유닛 28: 가상 블록
44: 가상 유닛 번호 52: 가상 블록 오프셋
본 발명은 (a) 각각 상기 소거용의 가장 작은 메모리 부분이 되며, 물리적 유닛 번호에 의해 지정되며, 각각 데이터의 판독 또는 기록용 메모리 부분이 되고 상기 물리적인 유닛내에서 물리적인 블록 오프셋에 의해 지정되는 복수의 물리적인 블록으로 분할되는, 상기 메모리의 복수의 물리적인 유닛을 제공하는 단계, (b) 각각 가상 유닛 번호에 의해 지정되며, 각각 상기 가상 유닛내에 가상 블록 오프셋에 의해 지정된 복수의 가상 블록으로 특색을 이루는, 상기 메모리의 복수의 가상 유닛을 제공하는 단계, (c) 하나 이상의 물리적인 유닛에 각각의 가상 유닛을 맵핑하기 위한 가상 맵을 제공하는 단계 및, (d)상기 가상 유닛내의 각 가상 블록을 하나 이상의 물리적인 유닛내의 하나의 물리적인 블록에 맵핑시키는 단계를 포함하는, 메모리의 기록되지 않은 부분에만 데이터를 기록할 수 있어서, 기록되지 않은 부분이 되기 위해 상기 메모리의 기록된 부분이 소거되어야하며, 데이터를 판독 또는 기록하는 메모리 부분의 크기가 소거용의 가장 작은 메모리 부분의 크기와 상이한 메모리를 위한 메모리 구성 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 방법은 (e) 데이터를 가상 블록에 기록하기 위한 기록 명령을 수신하는 단계, (f) 상기 가상 블록을 포함하는 가상 유닛을 배치시키는 단계, (g) 맵핑된 물리적인 유닛내의 기록 가능한 블록을 상기 가상 유닛에 배치시키는 단계 및, (h) 상기 데이터를 상기 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계를 더 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은 (i) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 기록되지 않은 물리적인 유닛을 배치시키는 단계, (j) 상기 데이터를 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계, (k)상기 가상 유닛을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 부가로 맵핑함으로 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함하며, 상기 가상 유닛은 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛과 기록된 물리적인 유닛에 대응하며, 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛과 기록된 물리적인 유닛은 물리적인 유닛의 체인을 형성한다. 가장 바람직하게는, 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록은 물리적인 블록 오프셋을 가지며, 상기 물리적인 블록 오프셋은 상기 맵핑된 가상 유닛의 가상 블록 오프셋에 대응한다. 또한, 가장 바람직하게는, (l) 기록된 물리적인 유닛내에 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 복수의 물리적인 유닛에 대응하는 제 2 가상 유닛을 체인내에 배치시키는 단계, (m) 상기 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치시키는 단계, (n) 데이터를 상기 기록된 물리적인 유닛의 각각의 물리적인 블록으로부터 상기 최종 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록으로 이동하는 단계 및, (o) 상기 최종 물리적인 유닛에만 실질적으로 대응하는 상기 가상 유닛을 맵핑시킴으로 상기 가상 맵을 상기 최종 물리적인 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함하며, 상기 기록 가능한 물리적인 블록은 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록처럼 실질적으로 동일한 블록 오프셋을 가진다. 바람직하게는, 또한, 상기 방법은 (p) 상기 최종 물리적인 유닛을 제외하고, 상기 체인 내에 기록된 모든 물리적인 유닛을 실질적으로 소거하는 단계를 더 포함한다.
대안으로, 바람직하게는, 상기 방법은 (l) 기록되지 않은 어떠한 물리적인 유닛도 상기 체인에 대하여 할당용으로 이용될 수 없는 경우, 재구성하기 위해 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계, (m) 데이터를 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록 각각으로부터 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록으로 이동시키는 단계 및, (n) 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에만 실질적으로 대응하는 상기 가상 유닛을 맵핑함으로써 상기 가상 맵을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 방법은 (o) 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 소거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 양호한 그 밖의 실시예에 따라, 상기 방법은 (i) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 물리적인 유닛의 체인을 형성하기 위해, 상기 체인내의 최종 물리적인 유닛이 되는 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계, (j) 상기 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록에 기록하는 단계, (k) 단계(J)에서 기록된 데이터를 제외한 데이터를 상기 물리적인 블록 각각으로부터 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록가능한 물리적인 블록으로 이동시키는 단계 및, (m) 상기 기록된 물리적인 유닛에 대응하는 가상 유닛을 맵핑함으로써, 상기 가상 맵을 상기 기록된 물리적인 데이터 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, (a) 각각 물리적인 유닛내에 물리적인 블록 오프셋을 갖는 복수의 물리적인 블록으로 분할되고 각각 물리적인 유닛 번호를 갖는 복수의 물리적인 유닛을 제공하는 단계, (b) 하나 이상의 물리적인 유닛에 맵핑되는 가상 유닛내에 각각 가상 블록 오프셋을 갖는 복수의 가상 블록으로 분할되고 각각 가상 유닛 번호를 갖는 복수의 가상 유닛을 제공하는 단계, (c) 가상 블록에 데이터를 기록하기 위해 기록 명력을 수신하는 단계, (d) 가상 블록 오프셋을 갖는 상기 가상 블록을 포함하는 가상 유닛을 결정하는 단계, (e) 상기 가상 유닛에 대응하는 물리적인 유닛을 배치하는 단계, (f) 상기 물리적인 유닛내에 물리적인 블록을 배치하는 단계, (g) 상기 물리적인 블록이 기록되지 않았는지의 여부를 결정하는 단계, (h) 상기 물리적인 블록이 기록되지 않았을 경우에만, 상기 데이터를 상기 물리적인 블록에 기록하는 단계, (i) 반대로, 상기 물리적인 블록이 기록되지 않은 상태가 아닌 경우, 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계, (j) 물리적인 블록 오프셋을 갖는 기록 가능한 물리적인 블록을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 배치하는 단계, (k) 상기 데이터를 상기 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계 및, (l) 부가로, 상기 가상 유닛을 상기 기록 가능한 물리적인 블록을 포함하는 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 맵핑하는 단계를 포함하며, 상기 가상 유닛은 물리적인 유닛의 체인을 형성하기 위해 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 부가로 맵핑되는, 데이터를 메모리의 기록되지 않은 부분에만 기록할 수 있어서, 기록되지 않은 부분이 되기 위해 상기 메모리의 기록된 부분이 소거되어야하는 메모리를 위한 데이터 기록 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 기록 가능한 물리적인 블록의 물리적인 블록 오프셋은 상기 가상 블록 오프셋처럼 동일한 블록 오프셋 번호를 가진다.
바람직하게는, 상기 방법은 (m) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 복수의 물리적인 유닛에 대응하는 제 2 가상 유닛을 체인내에 배치하는 단계, (n) 상기 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치하는 단계, (o) 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록내의 모든 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛의 물리적인 블록에 전송하는 단계 및, (p) 상기 가상 유닛이 상기 최종 물리적인 유닛에만 대응하는 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함한다. 가장 바람직하게는, (q) 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 소거하는 단계를 더 포함한다.
대안으로, 바람직하게는, 상기 방법은 (l) 기록되지 않은 어떠한 물리적인 유닛도 할당용으로 이용될 수 없는 경우, 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치하는 단계, (m) 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록내의 모든 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛의 물리적인 블록으로 전송하는 단계 및 (n) 상기 가상 유닛이 상기 최종 물리적인 유닛에만 대응하는 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함한다. 보다 바람직하게는, (o) 상기 최종 물리적인 유닛을 제외한 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 실질적으로 소거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 블록 같은 데이터를 판독 또는 기록하기 위한 메모리 부분의 크기가 유닛처럼 소거용의 가장 작은 부분의 크기와 상이한 플래시 메모리를 구성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라 구성될 수 있는 플래시 메모리 형태의 실예에는, NAND 및 AND 기술에 의해 예시된 페이지-방식 장치를 포함하며, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명은 플래시 메모리에 데이터를 판독 및 기록하는 방법을 제공하며, 더 이상의 기록되지 않은 물리적인 유닛을 사용할 수 없는 경우, 플래시 메모리를 재구성하는 방법을 제공한다.
이하, 용어 "물리적인 유닛"은 물리적인 매체 또는 메모리의 하드웨어상의 유닛으로 정의되며, 소거 가능한 메모리의 가장 작은 부분이 되고 그 정수배가 된다. 메모리의 일부는 고정된 크기를 가지며 소거 가능하다. 용어 "물리적인 블록"은 데이터를 판독 또는 기록하기 위한 메모리 부분으로 정의되며, 용어 "가상 유닛"은 물리적인 유닛과 동일한 크기로 정의된다. NAND 및 AND같은 페이지-방식 메모리 기술에 대하여, 소거 가능한 메모리의 가장 작은 부분은 상기 페이지 크기, 즉, 통상적으로 대략 8 KB 보다 크다. 본원에 사용된, 용어 "물리적인 블록"은 페이지-방식 메모리 기술에서의 용어 "페이지"에 대응한다. 따라서, 가상 유닛은 물리적인 유닛만큼 크다.
이하, 용어 "가상 맵"은 가상 유닛을 하나 이상의 대응하는 물리적인 유닛에 관련시킨 테이블을 인용하였다. 상술한 바와 같이, 각각의 유닛, 즉, 가상 또는 물리적 유닛은 복수의 블록으로 구성된다. 유닛내의 블록의 정확한 위치는 하나 이상의 프리셋 규칙에 따라 결정되며, 이에 대해 이하 설명한다.
각각의 물리적인 유닛은 물리적인 유닛 번호에 의해 지정된다. 각 물리적인 블록의 위치는 물리적인 블록 오프셋에 의해 주어진다. 유사하게, 각 가상 유닛은 가상 유닛 번호에 의해 지정된다. 각 가상 블록의 위치는 가상 블록 오프셋에 의해 주어진다. 각 가상 유닛 번호는 하나 이상의 물리적인 유닛 번호에 대응할 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 가상 유닛과 물리적인 유닛사이의 맵핑은 1대1 또는 1때 다수가 될 수 있다.
이하, 용어 "데이터 기록"는 플래시 메모리상에 데이터를 저장하는 동작을 나타낸다. 용어 "데이터 판독"는 플래시 메모리로부터 데이터를 검색하는 동작을 나타낸다. 이하, 용어, "기록되지 않은"은 데이터를 기록할 수 있는 물리적인 블록같은 메모리의 일부분을 나타낸다. 따라서, 용어 "기록되지 않은"은 소거된 메모리의 일부분을 포함하며, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따라 구성된 플래시 메모리를 구비하는 컴퓨터나 전자 장자에 있어서, 그 장치의 운용 체제는 데이터의 판독 및 기록을 위한 가상 유닛 및 가상 블록에 상호작용한다. 가상 매체는 가상 유닛과 블록을 포함하므로, 플래시 메모리 장치와 상호작용하는 운용 체제에 대해 인터페이스로써 동작한다. 예를 들면, 운용 체제는 데이터를 가상 블록에 기록하기 위해 가상 명령을 가상 블록 오프셋에서 발행한다. 그 후, 가상 블록을 포함하는 가상 유닛이 배치된다. 이어서, 가상 맵은 실제적으로 데이터가 저장되는 메모리의 가상 유닛내에서 대응하는 물리적인 블록을 배치한다. 가상 유닛과 가상 블록이 마치 플래시 메모리의 실제 하드웨어인 것처럼, 운용 체제가 판독 및 기록 명령을 발행한다 하더라도, 실제로는, 실제 하더웨어는 플래시 메모리의 물리적인 유닛과 물리적인 블록으로 병합된다. 따라서, 운용 체제는 가상 유닛과 블록으로만 될 수 있고, 하드웨어 그 자체와의 직접적인 상호작용은 없다.
이러한 인터페이스의 장점은, 기록동작 전에 소거동작 발생 요청같은 플래시 메모리의 고유의 단점이 가상 메모리를 구비한 운용체제의 상호작용에 의해 극복된다는 것이다. 또한, 전자 장치의 운용 체제는 플래시 메모리의 어드레스를 구성할 필요가 없다. 더욱이, 운용 체제는 더 이상의 수정없이 다양하고 상이한 플래시 메모리 기술과 상호 작용을 할 수 있다. 이는, 하나의 인터페이스가 플래시 메모리 장치의 다양한 형태로 이용될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 플래시 메모리와 이를 사용하는 전자 장치간에 최적의 호환성을 갖도록 한다.
본 발명은 NAND 또는 AND 플래시 장치와 같은 페이지-방식 플래시 메모리 장치를 구성하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 플래시 장치등에서 판독 및 기록하는 방법을 포함한다. 더욱이, 이 시스템은 플래시 장치가 자기 디스크 저장장치에 필적하는 인터페이스를 제공한다. 이러한 플래시 메모리 장치는 퍼스널 컴퓨터 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 다양한 호스트 장치에 설치될 수 있다.
본 발명이 플래시 메모리에 관하여 설명하는 동안, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람은 이러한 설명이 동일한 기록, 판독 및 플래시 메모리로써의 소거 특성을 갖는 데이터 저장 장치에 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 페이지-방식 플래시 메모리 장치를 구성하기 위한 시스템의 원리 및 동작은 첨부된 도면과 실시예를 참조하면 더 잘 이해 할 수 있다.
도면을 참조하면, 도 1은 예를 들면, NAND등의 기술에 따른 종래의 물리적인 페이지-방식 플래시 메모리 장치에 대해 개략적으로 설명한다. 용어 "물리적인 장치"는 플래시 메모리 장치용의 물리적인 매체를 포함하는 실제 하드웨어 그 자체를 의미한다. 이러한 물리적인 매체는, 적절한 비 휘발성, 즉, 프로그램 가능한 메모리 장치가 대용으로 사용될 수 있지만, 통상적으로 플래시 EEPROM 유닛으로 구성된다. 용어 "프로그램 가능한"은 예를 들면, 메모리 장치에 기록된 데이터를 가지는 것처럼, 수정 가능하다는 것을 의미한다.
하나 이상의 물리적인 유닛(12)을 갖는 플래시 메모리의 물리적인 장치(10)를 도시하였다. 물리적인 유닛(12)은 소거될 수 있는 물리적인 장치(10)의 가장 작은 구획이다. 물리적인 유닛(12)은 블록 1 내지 n (n은 정수이다) 으로 개별적으로 지정되며, 블록(14)으로써 집합적으로 지정된 정수개의 블록을 포함한다. 블록(14)은 물리적인 바이트 어드레스의 고정된 길이의 그룹으로 구성되고, 하드웨어의 특징을 지닌다. 특히, 블록(14)의 크기는 물리적인 장치(10)의 특성이 있다. 사용자 데이터는 블록(14)의 주 데이터 영역(16)내에 저장될 수 있다. 각 블록(14)은 또한, 제어 데이터 영역(18)을 갖는다. 제어 데이터 영역(18)은 블록(14)의 주요부로부터 분리된 알고리즘에 의해 어드레싱 가능하며, 블록(14)의 크기에 대한 계산은 포함하지 않는다. 이하 상술하듯이, 제어 데이터 영역(18)은 플래시 파일링 시스템 그 자체에 관련된 정보를 저장하는데 유용하다. 각 물리적인 유닛(12)은 할당된 유닛 또는 비 할당된 유닛 중 어느 하나가 될 수 있다. 각각의 비 할당된 유닛이 사용가능하고 유용한 데이터를 포함하고 있지 않으며, 할당될 준비가 되어 있다. 각 할당된 유닛은 할당되어져서 데이터를 포함한다.
도 2는 기본 플래시 메모리를 구성하기 위한 시스템을 도시한다. 시스템(20)은 가상 매체(22)와 물리적인 장치(10) 모두를 제어하며, 가상 맵(24)을 통해 가상 매체(22)를 물리적인 장치(10)에 관련시킨다. 가상 매체(22)는 복수의 가상 유닛(26)을 포함하며, 각 가상 유닛(26)은 복수의 가상 블록(28)을 포함한다. 각 가상 유닛(26)은 가상 어드레스에 의해 지정된다. 가상 어드레스는 가상 유닛 번호를 포함하며, 특정한 가상 유닛(26)을 지정한다. 각 가상 블록(28)은 가상 블록 오프셋에 의해 지정된다. 유사하게, 각 물리적인 유닛(12)은 물리적인 어드레스를 구비하며, 각 물리적인 어드레스는 물리적인 유닛 번호를 포함하며, 특정한 물리적인 유닛을 지정한다. 각 물리적인 블록(14)은 물리적인 블록 오프셋을 구비한다.
가상 맵(24)은 할당된 가상유닛인 가상 유닛(26)을 할당된 물리적인 유닛인 하나 이상의 물리적인 유닛(12)에 맵핑한다. 물리적인 유닛에서 처럼, 가상 유닛이 하나 이상의 물리적인 유닛에 맵핑되는 경우, 이것은 할당된 가상 유닛이 된다. 그러나, 하나의 가상 유닛(26)이 하나 이상의 물리적인 유닛(12)에 맵핑될 수 있다. 따라서, 가상 유닛(26)과 물리적인 유닛(12)의 대응관계는 1 대 1 또는 1 대 다수중 어느 하나가 될 수 있다.
시스템(20)은 다음과 같이 동작한다. 전자 장치의 운용 체제는 판독 명령 또는 기록 명령과 같은 명령을 특정한 가상 유닛(26)내의 특정한 가상 블록(28)에 전송하는 플래시 메모리 장치(도시하지 않음)를 포함한다. 가상 맵(24)은 대응하는 물리적인 블록(14)을 물리적인 유닛(12)내에 배치한다.
맵핑의 대응관계가 도시된 바와 같이 1 대 1 이라면, 각각의 가상 유닛(26)은 정확하게 하나의 물리적인 유닛(12)에 맵핑되어, 이 상황을 비교적으로 간단히 나타날 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 물리적인 장치(10)는 데이터를 판독 및 기록하기 위한 특정한 물리적인 압박을 가지며, 부가의 데이터가 기록될 수 있기 전에 주기적인 소거를 실행하는 요청을 포함한다. 물리적인 장치(10) 또는 그 일부의 빈번하고, 반복적인 소거를 포함하지 않는 이러한 압박에 대해 2개의 가능한 해결책이 있다.
첫 번째 해결책은 도 3a에 도시하였으며, 이는 가상 유닛(26)과 물리적인 유닛(12)의 대응관계가 1 대 다수 이므로, 각 가상 유닛(26)은 복수의 물리적인 유닛(12)에 대응한다. 가상 맵(24)은 이러한 맵핑을 수행하기 위해 요구된 정보를 저장해야 한다. 가상 맵(24)의 일 부분의 예가 도 3a에 도시되어 있으며, 본 발명의 AND 시스템으로 이용될 수 있다.
가상 맵(24) 부분은 물리적인 유닛(12)내의 물리적인 블록(14)과 가상 유닛(26)내의 가상 블록(28)을 도시한다. 이 예에서, 하나의 특정한 가상 유닛(30)은 두 개의 물리적인 유닛(12)에 대응한다. 제 1 물리적인 유닛(12)이 주 유닛(32)이며, 제 2 물리적인 유닛(12)은 대체 유닛(34)이다. 그러나, 각 가상 유닛(26)에 관련된 0개 또는 그 이상의 대체 유닛(34)이 있을 수 있다. 예에서와 같이, 가상 유닛(36)은 주 유닛(38)에만 대응하며, 대체 유닛(34)에는 대응하지 않으므로, 가상 유닛(36)은 비 대체된 가상 유닛의 실예가 된다.
가상 블록(28)의 구성은 특정한 가상 유닛(26)에 대응하는 물리적인 블록(14)의 수에 의존한다. 가상 유닛(30)에 대해, 어떤 가상 블록(28)은 주 유닛(32)내의 물리적인 블록(14)에 대응하며, 다른 가상 블록(28)은 대체 유닛(34)내의 물리적인 블록(14)에 대응한다. 가상 유닛(36)에 대하여, 실질적으로 모든 가상 블록(28)은 주 유닛(38)내의 물리적인 블록(14)에 대응한다.
가장 간단한 경우로, 가상 유닛은 비 대체된 유닛이며, 특정한 물리적인 블록(14)을 배치하기 위한 절차를 이하 설명한다. 가상 유닛(36)은 가상 유닛(36)을 지정하는 가상 유닛 번호(44)와 가상 블록(42)을 지정하는 가상 블록 오프셋(46)을 가진다. 가상 블록 오프셋(46) 또한 번호임을 알 수 있다. 물리적인 유닛 번호(50)는 주 유닛(36)을 지정한다. 물리적인 블록 오프셋(52)은 주 유닛(38)내의 물리적인 블록(54)을 지정한다. 데이터를 판독 또는 기록할 목적으로 물리적인 블록(54)을 배치하기 위해, 첫 번째 규칙은 가상 유닛 번호(44)를 결정하도록 가상 유닛 당 블록의 수에 의해 소망의 가상 블록 오프셋(46)을 분할하는 것이다. 그 뒤, 가상 맵(24)은 가상 유닛 번호(44)를 물리적인 유닛 번호(50)에 맵핑시킨다. 두 번째 규칙은, 물리적인 블록(54)의 경우에, 소망의 물리적인 블록(14)이 가상 블록 오프셋(46)과 동일한 번호가 되어야 하는 물리적인 블록 오프셋(52)에 따라서 물리적인 유닛(38)내에 배치될 수 있다는 것이다. 따라서, 가상 맵(24)은 가상 및 물리적인 유닛에 대한 정보만을 포함하지만, 이러한 규칙들은 적절한 블록 오프셋을 결정하는 데 사용된다.
더 복잡한 경우에는, 각 가상 유닛은 하나 이상의 물리적인 유닛에 대응한다. 이 경우, 2 개 이상의 물리적인 유닛의 그룹을 "체인"이라 칭한다. 예를 들면,가상 유닛 번호(72)는 가상 유닛(30)을 지정하며, 가상 블록 오프셋(74)은 가상 블록(70)을 지정한다. 물리적인 유닛 번호(78)는 대체 유닛(34)을 지정하며, 물리적인 블록 오프셋(80)은 대체 유닛(34)내의 물리적인 블록(82)을 지정한다. 따라서, 가상 유닛(30)의 가상 블록(70)은 대체 유닛(34)의 물리적인 블록(82)에 대응한다.
데이터를 판독하거나 기록할 목적으로 물리적인 블록(82)을 배치시키려면, 첫 번재 규칙은 가상 유닛 번호(72)를 결정하도록 가상 유닛 당 블록의 수에 의해 소망의 가상 블록 오프셋(74)을 분할하는 것이다. 그 뒤, 가상 맵(24)은 가상 유닛 번호(72)를 물리적인 유닛 번호(78)에 맵핑시킨다. 그러나, 문제점이 발생한다. 상술한 바와 같이, 두 번째 규칙은, 소망의 물리적인 블록이 가상 블록 오프셋과 동일한 번호가 되어야 하는 물리적인 블록 오프셋에 따라 물리적인 유닛내에 배치되어야 한다는 것이다. 이 경우, 체인내에는 복수의 물리적인 블록(14)이 존재하게된다. 데이터를 어느 물리적인 블록(14)이 가지는지 결정하기 위해, 세 번째 규칙은, 가상 블록(70)과 동일한 블록 오프셋을 갖는 각각의 물리적인 블록(14)이 체인의 각 물리적인 유닛내에서 조사된다는 것이다. 최종 비-프리 물리적인 블록(14)은, 대체 유닛(34)의 물리적인 블록(82)의 경우에, 데이터를 판독하기 위한 소망의 데이터를 포함하고, 반대로, 데이터를 기록하기 위해서는, 제 1 프리 물리적인 블록(14)이 소망의 블록이 된다.
물리적인 블록은 이들이 속한 체인내의 물리적인 유닛의 순서로 기록되기 때문에, "최종 비-프리 물리적인 블록"이라는 용어는 체인 아래로 가장 멀리 있지만 여전히 비-프리인 유닛내의 물리적인 블록에 관하여 설명한다. 체인내에 더 이상의 유닛이 남아 있지 않거나, 체인내에 그 다음 유닛내의 동일한 블록 오프셋을 갖는 물리적인 블록이 프리상태가 된다. 유사하게, 제 1 프리 물리적인 블록을 찾기 위해, 소망의 블록 오프셋을 갖는 각각의 물리적인 블록은 체인내의 각각의 물리적인 유닛내에서 조사되며, 프리 블록이 발견될 때까지, 반복하여, 각각의 대체 유닛을 통해 주 유닛을 개시하며, 다운을 계속한다.
반대로, FMAX 가 유사한 가상 맵과 어드레싱 시스템을 사용하더라도, 이것은 도 3b에 도시된 바와 같이 각각의 주 유닛에 대한 하나의 대체 유닛만을 가진다. 이를 성취하기 위해, FMAX 는 간단하고도 합성의 대체(물리적인) 유닛을 사용한다. 간단한 대체 유닛은 실질적으로 물리적인 유닛의 물리적인 블록 오프셋 모두가 대응하는 가상 유닛의 가상 블록 오프셋에 직접적으로 상호관련된 유닛이다. 합성의 대체 유닛은, 가상 블록 오프셋과 물리적인 블록 오프셋사이의 직접적인 대응관계가 필수적으로 필요하지 않는 유닛이다. 그 대신, 대응하는 물리적인 블록 오프셋을 갖는 물리적인 블록이 기록용으로 이용될 수 없을 경우, 상이한 물리적인 블록이 선택된다. 그 뒤, 제어 정보는, 가상 블록과 물리적이 블록사이의 실질적인 대응관계를 결정하기 위해 제어 데이터 영역에 기록된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 주 유닛(97)은 간단한 대체 유닛(98)을 가지면, 이 유닛은 복수의 물리적인 블록(100)을 가지고, 이들은 각각 가상 유닛(104)내의 가상 블록(102)에 대응한다. 각각의 물리적인 블록 오프셋은 동일한 오프셋 번호인 가상 블록 오프셋에 대응한다.
그러나, 필요한 물리적인 블록 오프셋을 갖는 물리적인 블록을 이용할 수 없는 경우, 동일한 물리적인 유닛내의 상이한 물리적인 블록이 기록되어야 하며, 대체 유닛은 합성의 대체 유닛이 된다. 제 2 주 유닛(109)은 합성의 물리적인 유닛(100)을 가지면, 이 유닛(100)은 복수의 물리적인 블록(112)를 가지고, 이들 각각은 가상 유닛(116)내의 가상 블록(114)에 대응한다. 그러나, 하나의 물리적인 블록 오프셋은 동일한 오프셋 번호인 가상 블록 오프셋에 대응하는 반면, 제 2 물리적인 블록 오프셋이 동일한 오프셋 번호가 아닌 제 2 가상 블록 오프셋에 대응한다. 특정한 물리적인 블록을 찾기 위해, 제어 데이터 영역에 기록된 제어 정보가 조사되어야 한다. 후술되는 바와 같이, 이것은 데이터의 기록 및 필요시 FMAX 시스템의 인식에 대하여 중요한 결론이다.
도 4a는 도 3a의 가상 맵을 처리하기 위한 흐름도를 도시하고, 도 4b는 도 3b의 가상 맵을 처리하기 위한 흐름도를 도시한다. 가장 간단한 경우, 모든 대체 유닛은 간단한 유닛이나, 하나의 대체 유닛만을 갖는 주 유닛중 어느 하나이며, 동일한 단계가 AND 및 FMAX 모두에 대하여 사용될 수 있다. 먼저, 가상 유닛 번호와 가상 블록 오프셋은 배치될 가상 블록의 수를 가상 유닛 당 블록의 수로 분할함으로써, 그리고, 가상 유닛 번호를 부여함으로써 계산된다. 모듈로, 또는 분할 리마인더는 가상 블록 오프셋이된다.
다음, 가상 맵은 가상 유닛에 대응하는 물리적인 유닛을 찾기 위해 조사된다. 물리적인 유닛이 가상 유닛에 대응한다면, 물리적인 메모리의 요청된 부분이 플래시 장치에 존재하지 않는다. 상술한 바와 같이, 이 간단한 방식은 모든 대체 유닛이 간단한 유닛이거나, 주 유닛이 하나의 대체 유닛만을 가지는 경우에만 이루어진다. 그러나, 이 방식은, 데이터가 기록되어질 물리적인 블록이 이미 프로그래밍되거나 다른 데이터로 기록되는 경우에는 이루어지지 않는다. 이 경우, 대체 방식이 요구되며, 데이터가 기록될 수 있는 다른 물리적인 블록을 발견하는 작업을 처리할 수 있다.
도 4a(NAND) 및 도 4b(FMAX)에는 2개의 다른 알고리즘이 도시되어 있다. 이 두 개의 알고리즘은 동일한 방식으로 시작된다. 단계(1)에서, 소망의 물리적인 유닛이 배치된다. 단계(2)에서는, 특정한 블록 오프셋에 대응하는 물리적인 블록이 그 물리적인 유닛내에 배치된다. 단계(3)에서는, 블록이 기록되지 않은 상태이면, 데이터가 블록에 기록된다. 소망의 물리적인 블록이 이용가능하지 않을 경우, 본 발명의 두 개의 시스템, 즉, AND 및 FMAX 는, 각 기술이 소망의 블록이 이미 기록된 상황을 처리하는 방식으로 분기된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, AND 시스템은 대체 유닛을 찾음으로써 이 상황을 처리한다. 단계(4)에서, xth대체 물리적인 유닛이 조사되며, 이때, x는 초기에는 1 이된다. 이 물리적인 유닛이 소망의 물리적인 블록 오프셋으로 기록되지 않은 물리적인 블록을 가질 경우, 이 데이터는 물리적인 블록에 기록된다. 이 블록을 사용할 수 없는 경우, 단계(5)에 도시된 바와 같이, x는 하나씩 증가되어 단계(4)를 반복한다. 단계(4,5)는 데이터가 블록에 기록되거나 체인내의 그 밖의 대체 유닛이 발견되지 않을 때까지 반복된다. 단계(6)에서, 할당되지 않은 물리적인 유닛은 대체 유닛으로써 할당되며, 데이터는 소망의 블록 오프셋을 갖는 블록에 기록된다.
FMAX 시스템은 이 상황을 도 4b에 도시된 바와 같이, 다르게 처리한다. 단계(4)에서, 대체 유닛내의 동일한 물리적인 블록 오프셋을 갖는 물리적인 블록이 배치된다. 그 물리적인 블록이 기록 되지 않은 상태이면, 데이터는 그 물리적인 블록에 기록된다. 그렇지 않으면, 단계(5)에서 처럼, 대체 유닛내의 상이한 물리적인 블록 오프셋을 가진 물리적인 블록이 배치된다. 단계(5)에서는 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 때까지 반복된다. 대체 유닛은 현재 합성 유닛이 되는데, 이는 가상 블록 오프셋이 더 이상 물리적인 블록 오프셋과 동일하지 않기 때문이다. 단계(6)에서, 제어 정보는 맵핑 방식이 합성 유닛내에서 임의의 물리적인 블록의 정화가한 위치를 찾을 수 있도록 물리적인 유닛의 제어 데이터 영역에 첨부된다.
그러나, 이러한 대체 알고리즘은 플래시 장치의 다양한 필요를 충족시키기에는 충분하지 않을 수도 있다. AND 및 FMAX 시스템 모두는 더 이상의 데이터가 물리적인 유닛내의 블록에 기록될 수 있는 상황에 이르게 되는데, 이는 물리적인 블록이 이용가능하지 않기 때문이다.
이러한 경우에, 비-대체된 주 유닛인 가장 간단한 상태로 데이터를 재구성하기 위해 가상 유닛을 재구성하여야 한다. 이 재구성 과정동안, 가상 유닛 표현에 이전에 속하는 물리적인 대체 유닛이 프리상태로 되어, 비할당되거나 프리상태의 물리적인 유닛이 된다. AND 대체 유닛과 단순한 FMAX 대체 유닛에 대하여, 이 재구성 과정은 폴딩(folding)으로 불리며, 후술되는 도 5a의 다이어그램에 나타난다.
물리적인 블록들이 주 유닛에 기록되어지는 것처럼, 폴딩은 대체 유닛내의 동일한 물리적인 오프셋에 기록될 물리적인 블록들을 필요로하는데, 이는 상기 과정을 설명함으로 더 명백해 질 수 있다. 폴딩의 제 1 단계에 있어서, 체인 내의 최종 물리적인 유닛은 동일한 물리적인 유닛 x 가 될 수 있고, 여기서 x 는 1 내지 소정의 실행-의존 한계(implementation-dependent limit)의 범위를 나타내는 정수이다. 여기서 x 는 1과 동일하며, 대체 유닛은 실제로 주 유닛이 되고, 알고리즘의 나머지는 실행되지 않는다. 또한, FMAX에 대해서는 x 는 1 또는 2 와 동일하다.
단계(2)에서,유닛 x 의 블록 n 이 조사되며, 여기서 n 은 정수이다. 데이터가 블록 n 에 기록되면, n은 1씩 증가한다. 기록되지 않으면, 단계(3)에서 x 는 1 씩 감소한다. 단계(2) 와 (3)은 x 가 0이거나 기록된 블록 n 이 발견될 때까지 반복된다. 기록된 블록 n 이 발견되면, 데이터는 단계(4)에서 체인내의 최종 대체 유닛의 블록 n 에 이동된다. 단계(2) 내지 (4)는 모든 데이터가 최종 대체 유닛에 전송될 때까지 반복되고, 최종 전송유닛은 주 유닛이 된다. 체인내의 그 밖의 모든 유닛은, 이전의 주 유닛을 포함한다면, 프리상태가 되어 할당할 수 있게 된다. 또한, 가상 맵은 가상 유닛이 하나의 물리적인 유닛에 대응하는 사실을 방영하도록 갱신된다.
불행히도, 폴딩은 합성의 FMAX 대체 유닛에 대해 동작하지 않는데, 이는, 대체 유닛내의 블록들은 가상 블록 오프셋과 동일한 물리적인 블록 오프셋을 항상 가지지는 않기 때문이다. 상이한 재할당 과정은 합성의 물리적인 유닛에 대해 도 5b에 도시되었다. 단계(1)에서, 새로운 할당되징 않은 물리적인 유닛은 새로운 주 물리적인 유닛으로써 지정된다. 단계(2)에서, 합성의 물리적인 유닛의 블록 n 이 조사된다. 데이터가 합성의 물리적인 유닛의 블록 n 에 기록된다면, 데이터는 단계(3)에서 새로운 주 유닛으로 복제된다. 그렇지 않으면, 오래된 주 유닛의 블록 n으로부터 데이터가 새로운 주 유닛에 기록된다. 단계(4)에서, n은 1 씩 증가한다. 단계(2) 내지 (4)는 모든 블록이 복제될 때까지 반복된다. 모든 블록이 일단 복제되면, 오래된 주 유닛뿐만 아니라 이전의 대체 유닛도 프리상태로 되어 할당할 수 있게된다. 이전의 절차에서처럼, 가상 맵은 가상 유닛이 하나의 물리적인 유닛에만 대응하는 사실을 반영하도록 갱신된다.
고도로 단순화된 재구성 방식의 실시예도 가능하다. 이러한 간단한 실시예에서, 재구성의 처리는 대체 유닛이 할당된 이후에 즉시 발생한다. 그러므로, 대체 유닛은 시스템의 트랜잭션 특징만 있고, 정지 상태에서, 물리적인 메모리는 기록 처리를 착수하지 않고, 데이터는 주 비-대체된 유닛에 유일하게 존재한다. 대체 유닛은 기록 가정에 대해서만 존재한다. 처리의 마지막부분에서, 모든 정보가 새로운 유닛으로 전송되어, 대체 유닛이 효율적으로 소거된다. 이 방법은 간단한 실행 및 이를 관리하는데 필요한 제어 구조의 장점이 있다. 그러나, 그 단점은 시스템의 기록 수행을 감소하는데 비효율적이다.
본 발명에 포함된 모든 방법은, 저장된 데이터의 상태를 설명하도록, 물리적인 플래시 장치 그 자체에 제어 정보를 기록할 수 있어야 한다. 특히, 대안으로, 이러한 데이터가 데이터의 다른 형태로부터 재구성 되더라도, 유닛 및 블록 제어 정보는 이전에 저장된다. 유닛 제어 정보는 물리적인 유닛에 할당된 물리적인 유닛 번호, 주 유닛 또는 대체 유닛으로써 물리적인 유닛 그 자체의 상태 및 다른 유닛과의 상대적인 위치를 나타낸다. 블록 제어 정보는 물리적인 블록이 확보되었는지, 또는 프리 상태인지 아니면, 다른 물리적인 블록에 잔재하는 정보에 의해 대용되었는 지의 여부를 나타낸다.
정보의 이러한 상이한 형태의 하나 또는 둘다는 물리적인 장치의 특정한 부분에 기록될 수 있다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 양호하게도 AND 및 FMAX 시스템은 각각의 물리적인 유닛(12)을 물리적인 플래시 장치에 저장된 실제 사용자 데이터를 포함하는 주 데이터 영역(16)과 제어 정보를 포함하는 제어 데이터 영역(18)으로 분할한다. 이러한 영역은 블록(16)의 서브분할로 도시되어 있지만, 물리적인 유닛(12)은 실질적으로 블록으로 독립적으로 분할되는 주 데이터 영역과 제어 데이터 영역으로 분할된다. 제어 데이터 영역(18)은 주 데이터 영역(16)의 블록 배치 방식내에 포함되지 않고, 물리적인 플래시 디스크의 전체 크기를 계산할 때도 포함되지 않았음을 알아야 한다.
NAND 및 AND 플래시 기술은 메모리의 각 블록에 대한 스페어 영역을 가지기 때문에, 제어 정보는 그 블록의 스페어 영역에 일반적으로 기록되며, 사용자 데이터는 주 블록 영역에 배치된다.
스페어 영역이 제공되지 않는 이러한 플래시 기술에 있어서, 모든 물리적인 유닛은 사용자 데이터를 저장하기 위한 주 영역과 요청된 제어 정보를 저장하기 위한 오버헤드 섹션으로 분할될 수 있다.
상술한 설명은 단지 예로써 동작하도록 의도되었음을 알아야 하며, 그 밖의 많은 실시예들이 본 발명의 정신과 범위내에서 가능함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 메모리의 기록되지 않은 부분에만 데이터가 기록될 수 있으므로, 기록되지 않은 부분이 되기 위해 상기 메모리의 기록된 부분이 소거되어야 하며,
    데이터를 판독 또는 기록하는 메모리 부분의 크기가 소거용의 가장 작은 메모리 부분의 크기와 상이한 메모리를 위한 메모리 구성 방법에 있어서,
    (a) 각각 상기 소거용의 가장 작은 메모리 부분이 되며, 물리적 유닛 번호에 의해 지정되며, 각각 데이터의 판독 또는 기록용 메모리 부분이 되고 상기 물리적인 유닛내에서 물리적인 블록 오프셋에 의해 지정되는 복수의 물리적인 블록으로 분할되는, 상기 메모리의 복수의 물리적인 유닛을 제공하는 단계,
    (b) 각각 가상 유닛 번호에 의해 지정되며, 각각 상기 가상 유닛내에 가상 블록 오프셋에 의해 지정된 복수의 가상 블록의 특징을 이루는, 상기 메모리의 복수의 가상 유닛을 제공하는 단계,
    (c) 하나 이상의 물리적인 유닛에 각각의 가상 유닛을 맵핑하기 위한 가상 맵을 제공하는 단계 및,
    (d)상기 가상 유닛내의 각 가상 블록을 하나 이상의 물리적인 유닛내의 하나의 물리적인 블록에 맵핑시키는 단계를 포함하는 메모리 구성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (e) 데이터를 가상 블록에 기록하기 위한 기록 명령을 수신하는 단계,
    (f) 상기 가상 블록을 포함하는 가상 유닛을 배치시키는 단계,
    (g) 맵핑된 물리적인 유닛내의 기록 가능한 블록을 상기 가상 유닛에 배치시키는 단계 및,
    (h) 상기 데이터를 상기 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계를 더 포함하는 메모리 구성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    (i) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 기록되지 않은 물리적인 유닛을 배치시키는 단계,
    (j) 상기 데이터를 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계,
    (k)상기 가상 유닛을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 부가로 맵핑함으로 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함하며;
    상기 가상 유닛은 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛과 기록된 물리적인 유닛에 대응하며,
    상기 기록되지 않은 물리적인 유닛과 기록된 물리적인 유닛은 물리적인 유닛의 체인을 형성하는 메모리 구성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록은 물리적인 블록 오프셋을 가지며,
    상기 물리적인 블록 오프셋은 상기 맵핑된 가상 유닛의 가상 블록 오프셋에 대응하는 메모리 구성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    (l) 기록된 물리적인 유닛내에 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 복수의 물리적인 유닛에 대응하는 제 2 가상 유닛을 체인내에 배치시키는 단계,
    (m) 상기 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치시키는 단계,
    (n) 데이터를 상기 기록된 물리적인 유닛의 각각의 물리적인 블록으로부터 상기 최종 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록으로 이동하는 단계 및,
    (o) 상기 최종 물리적인 유닛에만 실질적으로 대응하는 상기 가상 유닛을 맵핑시킴으로 상기 가상 맵을 상기 최종 물리적인 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함하며;
    상기 기록 가능한 물리적인 블록은 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록처럼 실질적으로 동일한 블록 오프셋을 가지는 메모리 구성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    (p) 상기 최종 물리적인 유닛을 제외하고, 상기 체인 내에 기록된 모든 물리적인 유닛을 실질적으로 소거하는 단계를 더 포함하는 메모리 구성 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    (l) 기록되지 않은 어떠한 물리적인 유닛도 상기 체인에 대하여 할당용으로 이용될 수 없는 경우, 재구성하기 위해 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계,
    (m) 데이터를 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록 각각으로부터 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록으로 이동시키는 단계 및,
    (n) 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에만 실질적으로 대응하는 상기 가상 유닛을 맵핑함으로써 상기 가상 맵을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 메모리 구성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (o) 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 소거하는 단계를 더 포함하는 메모리 구성 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    (i) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 물리적인 유닛의 체인을 형성하기 위해, 상기 체인내의 최종 물리적인 유닛이 되는 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계,
    (j) 상기 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록에 기록하는 단계,
    (k) 단계(J)에서 기록된 데이터를 제외한 데이터를 상기 물리적인 블록 각각으로부터 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛의 기록 가능한 물리적인 블록으로 이동시키는 단계 및,
    (m) 상기 기록된 물리적인 유닛에 대응하는 가상 유닛을 맵핑함으로써, 상기 가상 맵을 상기 기록된 물리적인 데이터 유닛으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 메모리 구성 방법.
  10. 메모리의 기록되지 않은 부분에만 데이터가 기록될 수 있으므로, 기록되지 않은 부분이 되기 위해 상기 메모리의 기록된 부분이 소거되어야 하는 메모리를 위한 데이터 기록 방법에 있어서,
    (a) 각각 물리적인 유닛내에 물리적인 블록 오프셋을 갖는 복수의 물리적인 블록으로 분할되고 각각 물리적인 유닛 번호를 갖는 복수의 물리적인 유닛을 제공하는 단계,
    (b) 하나 이상의 물리적인 유닛에 맵핑되는 가상 유닛내에 각각 가상 블록 오프셋을 갖는 복수의 가상 블록으로 분할되고 각각 가상 유닛 번호를 갖는 복수의 가상 유닛을 제공하는 단계,
    (c) 가상 블록에 데이터를 기록하기 위해 기록 명령을 수신하는 단계,
    (d) 가상 블록 오프셋을 갖는 상기 가상 블록을 포함하는 가상 유닛을 결정하는 단계,
    (e) 상기 가상 유닛에 대응하는 물리적인 유닛을 배치하는 단계,
    (f) 상기 물리적인 유닛내에 물리적인 블록을 배치하는 단계,
    (g) 상기 물리적인 블록이 기록되지 않았는지의 여부를 결정하는 단계,
    (h) 상기 물리적인 블록이 기록되지 않았을 경우에만, 상기 데이터를 상기 물리적인 블록에 기록하는 단계,
    (i) 반대로, 상기 물리적인 블록이 기록되지 않은 상태가 아닌 경우, 기록되지 않은 물리적인 유닛을 할당하는 단계,
    (j) 물리적인 블록 오프셋을 갖는 기록 가능한 물리적인 블록을 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 배치하는 단계,
    (k) 상기 데이터를 상기 기록 가능한 물리적인 블록에 기록하는 단계 및,
    (l) 부가로, 상기 가상 유닛을 상기 기록 가능한 물리적인 블록을 포함하는 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 맵핑하는 단계를 포함하며;
    상기 가상 유닛은 물리적인 유닛의 체인을 형성하기 위해 상기 기록되지 않은 물리적인 유닛에 부가로 맵핑되는 데이터 기록 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기록 가능한 물리적인 블록의 물리적인 블록 오프셋은 상기 가상 블록 오프셋처럼 동일한 블록 오프셋 번호를 갖는 데이터 기록 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    (m) 기록된 물리적인 유닛내의 기록되지 않은 물리적인 블록이 배치될 수 없는 경우, 복수의 물리적인 유닛에 대응하는 제 2 가상 유닛을 체인내에 배치하는 단계,
    (n) 상기 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치하는 단계,
    (o) 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록내의 모든 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛의 물리적인 불록에 전송하는 단계 및,
    (p) 상기 가상 유닛이 상기 최종 물리적인 유닛에만 대응하는 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함하는 데이터 기록 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (q) 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 소거하는 단계를 더 포함하는 데이터 기록 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    (l) 기록되지 않은 어떠한 물리적인 유닛도 할당용으로 이용될 수 없는 경우, 최종 물리적인 유닛을 상기 체인내에 배치하는 단계,
    (m) 상기 기록된 물리적인 유닛의 물리적인 블록내의 모든 데이터를 상기 최종 물리적인 유닛의 물리적인 블록으로 전송하는 단계 및
    (n) 상기 가상 유닛이 상기 최종 물리적인 유닛에만 대응하는 상기 가상 맵을 갱신하는 단계를 더 포함하는 데이터 기록 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    (o) 상기 최종 물리적인 유닛을 제외한 상기 기록된 물리적인 유닛 모두를 실질적으로 소거하는 단계를 더 포함하는 데이터 기록 방법.
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