KR20080026393A - 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치는 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 모듈 및 상기 판단 결과에 따라 상기 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 상기 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매핑 정보 기록 모듈을 포함한다.
플래시 메모리, 블록, 섹터, 매핑, 메타 데이터

Description

플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for reorganization of Mapping information in flash memory}
도 1a 내지 도 1c는 플래시 메모리 디바이스에서 페이지, 블록 그리고 유닛의 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 물리적 유닛 내의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 물리적 유닛 내의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑 관계를 도시한 도면이다.
도 4b는 논리적 유닛과 물리적 유닛의 매핑 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 6은 본발명의 실시예에 따른 물리적 유닛 내 물리적 섹터 와 논리적 섹터간의 매핑 정보를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 매핑 데이터 섹터를 포함한 데이터 섹터 쓰기 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 플래시 메모리 초기화 시 매핑 정보를 메모리로 재구성 하는 작업 순서를 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
301 : 섹터 관리 모듈
302 : 매핑 정보 기록 모듈
304 : 제어 모듈
본 발명은 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플래시 메모리 초기화 시 물리적 유닛 내의 물리적 섹터와 논리적 섹터를 재구성 하는데 필요한 엑세스(Access)를 최소화하여 매핑 재구성에 소요되는 시간을 단축시키는 플래시 메모리에서 빠른 재구성을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라, MP3 플레이어, 핸드폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 와 같은 디지털 기기들이 많이 사용되고 있다.
플래시 메모리는 저전력, 비휘발성, 고성능, 물리적 안정성, 휴대성 등의 특징으로 인해 상술한 휴대용 디지털 기기의 저장 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 플래시 메모리의 용량이 크게 늘어나면서 디스크를 플래시 메모리로 대체하는 경향이 증가하는 추세다.
플래시 메모리는 물리적인 특성으로 인하여 쓰기 전 소거(Erase-Before-Write)연산을 실시한다.
이것은 섹터(Sector)에 쓰기 연산을 할 경우, 그 섹터가 속한 블록(Block)을 소거 연산을 통해 지운 후 쓰기 연산을 수행하는 것이다.
그러므로 섹터에 덮어쓰기 연산을 수행할 수 있는 하드 디스크에 비하여 동일한 I/O에 대해 더 많은 시간이 소요 될 수 있다.
또한 플래시 메모리의 블록은 10만 번 정도의 소거 연산을 수행하면 더 이상 소거 연산을 수행할 수 없다.
따라서 소거 연산은 플래시 메모리의 수명을 단축시키는 연산이다.
이러한 특성으로 인해 플래시 메모리의 특정 섹터에 대한 쓰기 연산을 수행하면 플래시 메모리에서는 현재 할당된 블록에서 비어있는 영역을 찾거나 혹은 소거 연산의 횟수가 적은 블록을 할당하여 쓰기 연산을 수행하는데, 이러한 소프트웨어를 플래시 트랜스레이션 레이어(Flash Translation Layer, 이하 FTL이라 칭한다)라 부르며 파일 시스템의 논리적 섹터 주소를 플래시의 물리적 섹터 주소로 맵핑하는 기능을 수행한다.
상술한 이유로 인해, 바람직한 FTL 알고리즘은 소거 연산을 가능한 최소화하고 한 개의 블록에 집중 되지 않도록 해야 한다.
FTL 알고리즘에서 사용되는 맵핑은 섹터 맵핑, 블록 맵핑, 하이브리드(Hybrid) 맵핑으로 나누어지는데, 섹터 맵핑은 섹터단위로 맵핑 테이블을 만들어 물리적인 섹터와 논리적인 섹터를 맵핑하는 것이고, 블록 맵핑은 물리적인 블록과 논리적인 블록을 맵핑하는 것이며, 하이브리드 맵핑은 두 가지 맵핑을 동시에 사용하는 것으로 두 가지 맵핑의 장점을 취할 수 있다.
이러한 맵핑 테이블은 성능상의 문제로 주로 시스템의 주기억장치 저장하여 실시간으로 참조하며, 전원이 off 되는 상황에 대비하여 플래시 메모리에도 저장된다.
도 1a 내지 도 1c는 플래시 메모리 디바이스에서 페이지, 블록 그리고 유닛의 관계를 도시한 도면이다.
유닛(Unit)은 FTL에서 사용하는 논리적인 개념으로서 하나의 물리적 유닛(110)은 소정 개수의 연속한 물리적 블록(120)으로 구성되어 있으며, 하나의 유닛은 물리적 유닛의 메타정보 저장영역(111)과 데이터 저장영역(112)으로 구분된다.
물리적 유닛의 메타정보 저장영역(111)은 해당 물리적 유닛에 매핑되는 논리적 유닛의 번호(111a)와 해당 물리적 유닛의 나이(Age)를 나타내는 뎁스(Depth)(111b), 그리고 해당 유닛의 삭제 횟수(111c)로 구성되며 해당 내용이 도 1b에 도시되어 있다.
참고로 뎁스(111b)는 그 숫자가 클수록 최근에 생성된 유닛에 속한다.
물리적 유닛의 데이터 저장 영역(112)은 데이터가 기록되는 영역(112a)과 해당 물리적 섹터와 매핑된 논리적 섹터 번호가 기록되는 영역(112b)으로 구성되며 해당 내용이 도 1c에 도시되어 있다.
도 2는 종래의 물리적 유닛 내의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑 관계를 도시한 도면이다.
플래시 메모리의 물리적 유닛(201) 내에는 데이터를 저장하는 물리적 섹터(201a), 그리고 해당 섹터에 매핑되는 논리적 섹터에 대한 정보(201b)가 표시되어 있다.
또한 시스템의 주기억장치에 저장되는 매핑 테이블(202)에는 논리적 섹터에 매핑되는 물리적 섹터(201a)에 대한 정보(202a, 202b)가 표시되어 있다.
참고로, 물리적 섹터(201a)에 대한 정보를 나타내는 논리적 섹터 번호(202a)는 편의상 그림으로 표현한 것이며, 실제로는 테이블(Table)의 인덱스(Index)로 표현될 수 있기 때문에 실제 매핑 테이블에는 저장되지 않는다.
이러한 종래 기술은 플래시 메모리 초기화 시 각 물리적 유닛 내의 논리적 섹터와 물리적 섹터간의 매핑을 재구성 하기 위해 플래시 메모리 내의 모든 물리적 유닛들에 속한 물리적 섹터를 읽는 작업을 필요로 하기 때문에 부팅 시간이 너무 오래 걸리는 문제점을 가지고 있으며, 이는 시스템의 성능 저하로 이어지게 된다.
본 발명은 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법을 통하여 플래시 메모리 초기화 시 물리적 유닛 내의 물리적 섹터와 논리적 섹터를 재구성하는데 필요한 엑세스를 최소화하여 매핑 재구성에 소요되는 시간을 단축시켜 시스템의 성능저하를 최소화하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것 이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치는 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 모듈 및 상기 판단 결과에 따라 상기 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 상기 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매핑 정보 기록 모듈을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치는 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득하는 매핑 정보 획득 모듈; 및 상기 획득한 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 데이터를 검색하여 매핑 테이블을 재구성하는 매핑 정보 재구성 모듈을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법은 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 단계 및 상기 판단 결과에 따라 상기 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 상기 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매 핑 정보 기록 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법은 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득하는 매핑 정보 획득 단계 및 상기 획득한 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 데이터를 검색하여 매핑 테이블을 재구성하는 매핑 정보 재구성 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는
도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법을 설명하기 위한 구성도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 구성과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 구성은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있 다.
또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 구성들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다.
예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 구성들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 구성들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치(300)는 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 모듈(301), 섹터 관리 모듈(301)의 판단 결과에 따라 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매핑 정보 기록 모듈(302) 및 각 모듈을 제어하는 제어 모듈(303)을 포함한다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 '~모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~모듈'은 어떤 역할들을 수행한 다.
그렇지만 '~모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다.
'~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.
구성요소들과 '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.
섹터 관리 모듈(301)은 물리적 유닛에 유저 데이터를 기록할 섹터와 매핑 정보를 기록할 섹터를 확보하고, 물리적 유닛에서 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단한다.
판단 결과, 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐을 경우, 섹터 관리 모듈(301)은 매핑 정보 기록 모듈(302)을 호출하여 매핑 정보를 기록하도록 한다.
여기에서 '소정 위치의 섹터'란 물리적 유닛 내에서 유저 데이터가 기록되는 섹터 중 하나를 의미하는 것으로, 후에 설명하는 매핑 정보 기록 모듈(302)의해 매핑 정보가 기록 되는 섹터를 'N'이라 했을 때 소정 위치의 섹터는 'N-1'번째 섹터 가 된다.
'소정 위치의 섹터'에 대한 자세한 설명은 후에 매핑 정보 기록 모듈(302)에 대한 설명에서 더 자세히 다루도록 하겠다.
또한, 섹터 관리 모듈(301)은 물리적 유닛에 프리 상태의 섹터가 존재하는지 확인한다.
만일 프리 상태의 섹터가 존재하지 않을 경우, 섹터 관리 모듈(301)은 새로운 블록을 할당하고 해당 블록에 유저 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 할당한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 물리적 유닛 내의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑 관계를 도시한 도면이다.
매핑 데이터 기록 모듈(302)은 섹터 관리 모듈(301)의 판단 결과에 따라, 섹터 관리 모듈(301)에서 확보한 매핑 정보가 기록 되는 섹터에 논리적 섹터와 물리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록한다.
매핑 데이터 기록 모듈(302)에 의해 매핑 정보가 기록되는 섹터를 '매핑 섹터'라고 하며, 매핑 섹터(401)는 소정의 개수를 가지고 물리적 유닛 내에 미리 정해진 곳에 위치한다.
즉, 섹터 관리 모듈(301)에서 확보한 매핑 정보가 기록 되는 섹터가 바로 매핑 섹터(401)가 되는 것이다.
여기에서 '매핑 정보'는 물리적 유닛 내의 물리적 섹터 번호와 일대일 매핑 된 논리적 섹터 번호를 포함한다.
참고로, 유저 데이터가 기록되는 섹터를 앞으로 '데이터 섹터'(402)로 칭하도록 한다.
매핑 섹터(401)는 데이터 섹터(402)와는 별도로, 섹터 재구성 시간을 줄이기 위해 유닛 내 특정 섹터 위치 마다 배치된다.
매핑 섹터(401)를 유닛내의 'K'번째 섹터라고 한다면 매핑 섹터에 기록되는 매핑 정보는 유닛내의 첫번째 섹터부터 K-1번째 섹터까지의 물리적 데이터 섹터(402)에 대한 논리적 섹터의 매핑 정보를 포함하며, 매핑 데이터 기록 모듈(302)은 상술한 K-1번째 섹터까지의 매핑 정보를 매핑 섹터(401)에 누적하여 기록한다.
참고로, 하나의 물리적 블록 내에 기록 할 수 있는 매핑 섹터 개수는 1 ~ N까지 가능 하다. (N : 블록내의 섹터 개수/2).
도 4b는 논리적 유닛과 물리적 유닛의 매핑 관계의 실시예를 도시한 도면이다.
논리적 유닛 0에 대해 물리적 유닛 13, 7, 12, 15가 매핑 되어 있으며, 뎁스가 높은 블록일수록 최신 데이터가 저장되어 있다.
동일하게 논리적 유닛 1 에는 물리적 유닛 2가, 논리적 유닛 2에는 물리적 유닛 3, 5가 매핑되어 있고, 논리적 유닛 3에는 물리적 유닛 9, 8, 4가 매핑 되어 있다.
물리적 유닛 10, 14, 6, 0, 11, 13, 1은 논리적 유닛에 매핑 되지 않은 물리적 유닛이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성 을 위한 장치를 도시한 구성도이다.
플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치(500)는 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득하는 매핑 정보 획득 모듈(501) 및 획득한 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 정보를 검색하여 매핑 테이블을 재구성하는 매핑 정보 재구성 모듈(502) 및 각 모듈을 제어하는 제어 모듈(503)을 포함한다.
매핑 정보 획득 모듈(501)은 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득한다.
도 3에 도시된 매핑 정보 기록 모듈(302)은 매핑 정보가 기록 되기 바로 전까지의 매핑 정보를 누적하여 기록하므로, 매핑 정보 획득 모듈(501)은 가장 최근에 기록된 매핑 정보를 찾기 위해 물리적 유닛 내에 존재하는 가장 마지막으로 기록된 매핑 섹터부터 검색한다.
한편 매핑 정보 재구성 모듈(502)은 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 정보를 통해 매핑 정보를 재구성하고 재구성한 매핑 정보를 매핑 테이블에 반영한다.
도 6은 본발명의 실시예에 따른 물리적 유닛 내 물리적 섹터 와 논리적 섹터간의 매핑 정보를 도시한 도면이다.
참고로, 물리적 유닛 내 물리적 섹터 개수는 K 개 이고, 매핑 정보는 K/4번째, K/2번째, 3K/4번째 섹터, 3 곳의 섹터에 쓰기가 실행된다고 가정한다.
또한, 현재 데이터는 M+4 번째 섹터까지 쓰기가 되어 있으며, K/2 은 M+1 과 같다는 것을 가정한다.
매핑 정보 획득 모듈(501)은 물리적 유닛 내 물리적 섹터들의 논리적 섹터 매핑을 재구성하기 위해서 유닛 내에서, 가장 최근에 기록된 매핑 섹터를 찾는다.
찾는 방법은 NAND에 대한 엑세스를 최대한 적게 하는 방법을 선택하게 되는데, 본 발명의 실시예로 바이너리 검색(Binary Search)을 사용하도록 한다.
먼저, 매핑 정보 획득 모듈(501)은 유닛 내에서 K/2번째 섹터를 확인하고 매핑 정보가 존재한다면, 3K/4번째 섹터를 확인한다.
3K/4번째 섹터에 매핑 정보가 존재한다면, 3K/4번째 섹터가 가장 최근에 기록된 매핑 섹터가 되고, 만일 존재하지 않는다면, K/2번째 섹터가 가장 최근에 기록된 매핑 섹터가 된다.
만일, K/2번째 섹터에 매핑 정보가 존재하지 않을 경우, K/4번째 섹터에 매핑 정보가 존재하는지 확인 한다.
K/4번째 섹터에 매핑 정보가 존재 할 경우, K/4번째 섹터가 가장 최근에 기록된 매핑 섹터가 되고, 만일 K/4번째 섹터에 매핑 정보가 존재하지 않는다면, 매핑 정보 획득 모듈(501)은 해당 유닛을 아직 매핑 섹터가 기록되지 않은 상태로 파악하게 된다.
매핑 정보 획득 모듈(501)은, 실시예로 제시한 바이너리 검색 방법을 통해, K/2번째 섹터를 가장 최근에 기록된 매핑 섹터로 파악한 후, K/2번째 섹터를 획득하고, 매핑 정보 재구성 모듈(502)은 매핑 정보 획득 모듈(501)에서 획득한 정보를 바탕으로 물리적 섹터 대 논리적 섹터 간의 매핑 테이블을 재구성 한다.
K/2번째 섹터에는 물리적 섹터 번호(Physical Sector Number, PSN) 1 ~ M(K/2-1)번째 데이터 섹터들의 논리적 섹터 매핑 정보가 기록되어 있다.
매핑 정보 재구성 모듈(502)은, 섹터 M+2 부터 M+4 까지의 물리적 섹터에 대해서는 직접 해당 섹터들의 스페어 영역에 기록되어 있는 논리적 섹터 번호(Logical Sector Number, LSN)를 읽어 매핑 정보를 구한 후, 매핑 테이블에 반영한다.
본 발명은 물리적 유닛 내 유저 데이터 섹터 쓰기 시, 논리적 섹터와 물리적 섹터 간의 매핑을 나타내는 매핑 정보를 물리적 유닛 내 미리 정해진 위치에 기록 하는 동작과 이를 이용하여 플래시 메모리의 물리적 섹터와 논리적 섹터의 매핑을 재구성하는 동작으로 이루어져 있다.
여기에서 유닛내에 매핑 정보를 저장하는 섹터의 개수와 위치는 시스템 사용자 혹은 개발자가 임의로 조정 가능하다.
물리적 유닛의 미리 정해진 위치에 존재 하는 매핑 정보를 이용하여, 플래시 메모리 재 구동 시 필요한 매핑 정보 재구성에 소요되는 시간을 최소화하는 방법을 도 6내지 도 7을 통해 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 매핑 섹터를 포함한 데이터 섹터 쓰기 과정을 나타낸 흐름도이다.
FTL에 데이터 섹터 쓰기 요청이 도착 하면, 섹터 관리 모듈(301)은 쓰기 요청된 데이터 섹터의 논리적 섹터가 매핑 되어 있는 논리적 유닛을 찾는다(S701).
S701 후, 섹터 관리 모듈(301)은 논리적 유닛에 매핑 되어 있는 물리적 유닛 에 프리 상태의 섹터가 남아 있는지 확인 한다(S702).
S702 결과, 물리적 유닛에 프리 상태의 섹터가 남아 있지 않다면, 섹터 관리 모듈(301)은 새로운 물리적 유닛을 해당 논리적 유닛에 할당하고 할당된 새로운 물리적 유닛의 블록에 유저 데이터를 기록할 섹터와 매핑 데이터를 기록할 섹터를 확보한다(S703).
만일 S702 결과, 물리적 유닛에 프리 상태의 섹터가 남아있다면, 섹터 관리 모듈(301)은 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단한다. 즉, 발견된 물리적 섹터의 오프셋(Offset) N번째 섹터가 매핑 정보를 기록하기로 예정되어 있는 위치인지 확인 한다(S704).
여기에서 '소정 위치의 섹터'란 물리적 유닛 내에서 유저 데이터가 기록되는 섹터 중 하나를 의미하는 것으로, 매핑 정보 기록 모듈(302)의해 매핑 정보가 기록되는 섹터를' N'이라 했을 때 소정 위치의 섹터는 N-1번째 섹터가 된다.
S704 결과, 발견된 물리적 섹터의 오프셋 N 이 매핑 정보를 기록하기로 예정되어 있는 위치가 아니라면, 매핑 정보 기록 모듈(302)은 쓰기 요청된 논리적 섹터를 물리적 섹터의 오프셋 N 번째 섹터에 논리적 섹터 번호와 함께 기록한다(S705).
만일 S704 결과, 물리적 섹터의 오프셋 N 번째 섹터가 매핑 정보를 기록할 위치라면 매핑 정보 기록 모듈(302)은 오프셋 0 ~ N-1까지의 물리적 섹터들의 논리적 섹터 매핑 정보를 물리적 섹터의 오프셋 N번째 섹터에 기록한다(S706).
S706 후, 매핑 정보 기록 모듈(302)은 쓰기 요청된 논리적 섹터를 오프셋 N+1 번째 물리적 섹터에 논리적 섹터 번호와 함께 기록하고(S707) 메모리 상의 섹 터 매핑 정보를 업데이트한다(S708).
도 8은 부팅 시 매핑 정보를 메모리로 재구성하는 작업 순서를 나타낸 흐름도이다.
매핑을 재구성하는 작업은 크게 Level 1 매핑인 논리적 유닛과 물리적 유닛 매핑 정보를 플래시로부터 읽어서 재구성하는 작업과 Level 2 매핑인 각 물리적 유닛 내에서의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑을 재구성하는 작업으로 나뉘어져 있다.
Level 2 매핑인 각 물리적 유닛안에서의 논리적 섹터와 물리적 섹터의 매핑을 재구성하는 작업은 물리적 유닛내의 매핑 정보를 참조해서 최대한 적은 개수의 물리적 데이터를 읽은 방향으로 구성되어 있다.
먼저 디바이스 내의 모든 물리적 유닛의 메타 정보를 스캔하여, 논리적 유닛 대 물리적 유닛의 매핑 정보를 재구성 한다(S801).
S801 후, 매핑 데이터 재구성 모듈(303)은 논리적 유닛에 매핑된 모든 물리적 유닛에 대해 S802 ~ S810을 수행하여 물리적 유닛 내의 물리적 섹터들과 논리적 섹터 간의 매핑을 재구성한다.
매핑 정보 획득 모듈(501)은 물리적 유닛 번호를 0으로 초기화한 후(S802), 물리적 유닛 번호가 논리적 유닛에 매핑 되었는지 확인한다(S803).
S803 결과, 물리적 유닛 번호가 논리적 유닛에 매핑 되어있지 않다면 매핑 정보 획득 모듈(501)은 물리적 유닛 번호가 디바이스의 마지막 물리적 유닛 번호인지를 확인하고(S804), 확인 결과 물리적 유닛 번호가 디바이스의 마지막 물리적 유 닛 번호이면 작업을 종료한다.
만일 S804 결과, 물리적 유닛 번호가 디바이스의 마지막 물리적 유닛 번호가 아니라면 물리적 유닛 번호를 1 증가시키고 S803의 과정을 반복한다(S805).
만일 S803의 결과, 물리적 유닛 번호가 논리적 유닛에 매핑 되어있다면 매핑 정보 획득 모듈(501)은 물리적 유닛 내 가장 마지막으로 기록된 매핑 섹터를 찾는다(S806).
S806 후, 매핑 정보 재구성 모듈(502)은 메모리의 매핑 테이블을 업데이트 하고(S807), 가장 마지막으로 메핑 정보를 기록한 이후 기록된 다른 데이터가 있는지 확인한다(S808).
참고로, 매핑 정보를 기록 하는 위치는 고정되어 있기 때문에 물리적 유닛 내에서 가장 최근에 기록된 매핑 데이터를 찾는 것은 1 ~ N 번의 NAND 엑세스를 통해 수행 가능하다(N : 물리적 블록 내에 미리 정해진 매핑 섹터 개수).
S808 결과, 가장 마지막으로 매핑 정보를 기록한 이후 기록된 다른 데이터가 없다면 S804의 과정을 반복한다.
만일 S808의 결과, 가장 마지막으로 메핑 정보를 기록한 이후 기록된 다른 데이터가 있다면, 매핑 정보 재구성 모듈(502)은 유닛 내 가장 마지막으로 기록된 매핑 섹터(K번째 섹터로 가정)에 저장된 정보를 가지고 K-1 번째 섹터까지 기록된 데이터 섹터들의 매핑 정보를 재구성 한다(S809).
S809 후, 매핑 정보 재구성 모듈(503)은 K번째 이후 기록되어 있는 데이터 섹터가 있을 경우, 이들 섹터 들에 대한 매핑 정보를 S809에서 재구성된 매핑 정보 에 업데이트한다(S810).
S810 후, 매핑 데이터 재구성 모듈(303)은 S804의 과정을 반복한다.
위의 예는 단지 하나의 실시예로서, 실제로 물리적 유닛내에 저장되는 매핑 데이타 섹터의 개수와 위치, 최신 매핑 데이타 섹터를 찾는 방법 등은 임의로 선택할 수 있으며 본 발명의 실시예로 한정되지 않는다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
플래시 메모리 초기화 시 물리적 유닛 내의 물리적 섹터와 논리적 섹터를 재구성하는데 필요한 플래시 메모리 엑세스를 최소화하여 매핑 재구성에 소요되는 시간을 단축시켜 시스템의 성능저하를 최소화하는 장점이 있다.

Claims (18)

  1. 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 모듈; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 상기 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매핑 정보 기록 모듈을 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 위치의 섹터는 상기 매핑 정보가 기록되는 섹터를 'N'이라 했을 때 'N-1번째' 섹터인 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 매핑 정보가 기록되는 섹터는 소정의 개수를 가지고 상기 물리적 유닛 내에 미리 위치가 정해지는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 섹터 관리 모듈은 유닛내에 프리 상태의 섹터가 존재하지 않을 경우 새 로운 블록을 할당하고 해당 블록에서 상기 매핑 정보가 기록되는 섹터를 할당하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 매핑 정보 기록 모듈은 상기 매핑 정보가 기록되는 섹터 바로 전까지의 섹터에 대한 매핑 정보를 누적하여 기록하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  6. 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득하는 매핑 정보 획득 모듈; 및
    상기 획득한 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 데이터를 검색하여 매핑 테이블을 재구성하는 매핑 정보 재구성 모듈을 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 매핑 정보 획득 모듈은 상기 가장 최근에 기록된 매핑 정보를 상기 물리적 유닛 내에 존재하는 가장 마지막으로 기록된 매핑 정보 섹터부터 검색하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 매핑 정보 재구성 모듈은 상기 매핑 정보가 기록된 섹터를 참조하여 매핑 정보를 재구성하고 상기 재구성한 정보를 매핑 테이블에 반영하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 매핑 정보는 상기 물리적 유닛 내의 물리적 섹터 번호와 일대일 매핑 된 논리적 섹터 번호를 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 장치.
  10. 물리적 유닛에 유저(User) 데이터가 기록되는 섹터 및 매핑 정보가 기록되는 섹터를 확보하고 소정 위치의 섹터까지 유저 데이터가 기록됐는지 판단하는 섹터 관리 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 확보된 매핑 정보가 기록되는 섹터에 상기 유저 데이터가 기록되는 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 기록하고 저장하는 매핑 정보 기록 단계를 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 소정 위치의 섹터는 상기 매핑 정보를 기록하는 섹터를 'N'이라 했을 때 'N-1번째' 섹터인 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 매핑 정보가 기록되는 섹터는 소정의 개수를 가지고 상기 물리적 유닛 내에 미리 위치가 정해지는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 섹터 관리 단계는 유닛내에 프리 상태의 섹터가 존재하지 않을 경우 새로운 블록을 할당하고 해당 블록에서 상기 매핑 정보가 기록되는 섹터를 할당하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 매핑 정보 기록 단계는 상기 매핑 정보가 기록되는 섹터 바로 전까지의 섹터에 대한 매핑 정보를 누적하여 기록하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  15. 매핑 테이블 재구성 시 물리적 섹터 및 상기 물리적 섹터에 대응하는 논리적 섹터의 관계를 나타내는 매핑 정보를 획득하는 매핑 정보 획득 단계; 및
    상기 획득한 매핑 정보 중 가장 최근에 기록된 매핑 데이터를 검색하여 매핑 테이블을 재구성하는 매핑 정보 재구성 단계를 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 매핑 정보 획득 단계는 상기 가장 최근에 기록된 매핑 정보를 상기 물리적 유닛 내에 존재하는 가장 마지막으로 기록된 매핑 정보 섹터부터 검색하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 매핑 정보 재구성 단계는 상기 매핑 정보가 기록된 섹터를 참조하여 매핑 정보를 재구성하고 상기 재구성한 정보를 매핑 테이블에 반영하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 매핑 정보는 상기 물리적 유닛 내의 물리적 섹터 번호와 일대일 매핑 된 논리적 섹터 번호를 포함하는 플래시 메모리에서 매핑 정보 재구성을 위한 방법.
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