KR20090034135A - 플래시 메모리의 사상 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플래시 메모리에 대한 사상 관리 방법 및 그에 따른 메모리에 관한 것이다. 상기한 본 발명에 따르는 메모리 사상 관리 방법은, 상기 메모리에 대한 논리 블록에 새로운 물리 블록의 할당이 요구되면, 상기 논리 블록에 새로운 물리 블록을 할당하는 단계; 상기 논리 블록이 할당될 때 사용중인 섹터 사상 테이블의 정보인 LSN과 상기 LSN이 사용 중인 실제 물리 섹터를 나타내는 PSN과 상기 PSN이 할당된 PBN을 상기 논리 블록의 LBN과 함께 상기 할당되는 새로운 물리 블록의 소정의 섹터에 기록하는 단계; 상기 새로운 물리 블록의 물리 섹터를 상기 논리 블록의 논리 섹터에 할당하고, 상기 섹터 할당에 따른 사상정보를 상기 섹터 사상 테이블에 갱신하는 단계; 상기 논리 블록에 마지막으로 할당된 물리블록의 소정 섹터에 기록된 사상정보를 읽어와서 상기 논리 블록에 대한 상기 섹터 사상 테이블을 생성하는 단계를 포함한다.

플래시 메모리, 사상 제어

Description

플래시 메모리의 사상 관리 방법{FLASH MEMORY MAPPING MANAGEMENT METHOD}

본 발명은 플래시 메모리 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플래시 메모리의 사상 관리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가전 기기, 통신 기기, 셋탑 박스 등의 내장형 시스템(Embedded System)에서는 데이터를 저장하고 처리하기 위한 저장 매체로 비휘발성 메모리가 많이 사용되고 있다.

상기 비휘발성 메모리 중 플래시 메모리는 전기적으로 데이터를 삭제하거나 다시 기록할 수 있는 비휘발성 기억 소자로서, 마그네틱 디스크 메모리를 기반으로 하는 저장 매체에 비해 전력 소모가 적으면서도 하드 디스크와 같은 빠른 액세스 타임(Access Time)을 가지며 크기가 작기 때문에 휴대기기의 저장매체로 널리 사용되고 있다.

또한 상기 플래시 메모리는 하드웨어적 특성상 기존의 램(Random Access Memory, RAM)이나 비휘발성 저장 매체, 마그네틱 저장 매체 등과 마찬가지로 특정 위치에 저장된 데이터를 임의로 접근할 수 있지만, 데이터를 삭제할 경우에는 기존의 저장 매체와는 다르게 블록(Block) 단위로 삭제가 이루어진다. 즉, 상기 플래시 메모리는 호스트에서는 논리적인 연산 단위인 섹터에 데이터를 쓰는 반면, 상기 섹터에 소정의 데이터를 덮어씌울 경우에는 상기 섹터가 포함된 블록 전체를 삭제한다.

이와 같은 데이터 쓰기와 데이터 삭제의 불일치는 상기 플래시 메모리의 성능을 저하시키는 주요한 이유가 된다.

이러한 쓰기 전 지우기(Erase before write) 문제를 해결하기 위해 논리 주소(Logical Address)와 물리 주소(Physical address)의 개념과, 상기 논리 주소와 상기 물리 주소를 연결하기 위한 사상 방법이 도입되었다.

상기 사상 방법은 특정 데이터에 대한 논리 주소와 물리 주소간의 사상 정보를 소정의 사상 테이블을 통해 관리하는 것으로, 블록 사상 방법과 블록 사상과 섹터 사상을 함께 사용하는 방법 등이 있다.

도 1a는 종래의 사상 방법에 따른 플래시 메모리 접근 구조를 나타낸 것이다. 상기 도 1a를 참조하면, 상기 사상 방법은 플래시 메모리의 블록 단위로 사상 정보를 유지하여 논리 섹터 정보를 논리 블록 정보로 변환시킨 후 논리 블록 정보와 오프셋 정보를 이용한 플래시 메모리의 물리 섹터 접근이 가능하도록 하는 것이다.

일 예로, 소정의 데이터에 대해 읽기 동작 요구와 함께 논리 섹터 번호(Logical Sector Number: LSN) 14번으로 지정되면, 플래시 메모리 액세스 장치에서는 LSN 14번의 논리 블록 번호(Logical Block Number: LBN) 14/6=2를 구한 후 사상 테이블을 참조하여 LBN에 상응하는 물리 블록 번호(Physical Block Number: PBN)를 구한다. 이때 논리 블록의 오프셋과 물리 블록의 오프셋을 일치시켜 산출된 PBN인 4번에서 오프셋 2에 상응하는 섹터에 데이터를 읽어온다.

상기 LSN 14번과 마찬가지로 LSN 12로 지정되면, LSN 12번의 LBN 12/6=2를 구한 후 사상 테이블을 참조하여 LBN에 상응하는 PBN을 구한다. 그리고 논리 블록의 오프셋과 물리 블록의 오프셋을 일치시켜 산출된 PBN인 4번에서 오프셋 0에 상응하는 섹터에 데이터를 읽어온다.

도 1b는 종래의 블록 사상과 섹터 사상을 함께 사용하는 방법에 따른 플래시 메모리 접근 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 도 1b를 참조하면, 블록 사상과 섹터 사상을 함께 사용하는 방법은 블록 사상 방법과 같이 블록 단위의 사상을 수행한 후 물리 블록에 할당된 섹터 사상 테이블을 사용하여 섹터 사상을 수행한다.

소정의 데이터에 대해 읽기 동작 요구와 함께 LSN 11번으로 지정되면, 플래시 메모리 액세스 장치에서는 LSN 11번의 LBN 11/6=1을 구한 후 블록 사상 테이블을 참조하여 논리 블록에 상응하는 PBN 8번을 구하고 물리 블록에 할당된 섹터 사상 테이블과 논리 블록내의 섹터 오프셋 11%6=5와 일치시켜 사상 정보를 확인한다. 확인 결과 오프셋과 일치하는 사상정보가 유효하지 않으므로 PBN 8번 다음으로 할당된 PBN 6번 블록의 섹터 사상 테이블의 사상정보를 확인한다. 이와 같은 작업을 반복적으로 수행하여 물리 블록에 할당된 섹터 사상 테이블에서 유효한 사상 정보를 가진 물리 블록 0번에서 사상 정보인 물리 섹터 3번에 접근한다.

상기 블록 사상 방법은 오프셋을 일치시켜야 하므로 동일한 섹터에 대한 기 록 연산이 자주 일어날 경우에는 새로운 블록을 할당받아 해당 섹터뿐 아니라 동일 블록내의 다른 섹터의 데이터도 복사하여 하므로 시스템 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

상기한 바와 같이 블록 사상을 통하여 물리적인 블록을 찾은 후 섹터 사상을 통하여 블록내의 물리적인 섹터를 찾는 방법은 오프셋을 일치시키지 않아도 된다는 이점이 있다. 하지만 동일한 논리적인 블록에서 섹터에 대한 기록 연산이 반복적으로 발생하여 다수의 물리적인 블록이 할당될 경우에는 할당된 물리적인 블록마다 섹터 사상 정보를 위해 도 1b와 같이 메모리 공간을 확보해야 하기 때문에 메모리 요구량이 많아지는 문제점과 섹터 사상 정보 테이블을 만들기 위해서 논리적인 블록에 할당된 모든 물리적인 블록에 접근해서 섹터의 정보에 대한 읽기 작업이 이루어지므로 섹터 사상 정보를 구성함에 있어서 시스템 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 논리 블록에 관련된 물리 블록 번호와 섹터 사상 테이블을 함께 두는 사상 관리 방법으로 Demanding Page를 사용하여 RAM의 사용량을 줄이고 시스템의 성능을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 논리 블록에 할당된 섹터 사상 정보를 물리 블록이 할당될 때마다 기록하고 마지막 블록이라는 상태정보를 같이 기록하여, 사상 정보를 생성함에 있어서 마지막 블록이라는 상태정보를 통해 마지막에 할당된 물리적인 블록에 대한 읽기 연산만으로 논리적인 블록의 섹터 사상정보 테이블을 생성할 수 있게 하는 사상 관리 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 메모리 사상 관리 방법은, 상기 메모리에 대한 논리 블록에 새로운 물리 블록의 할당이 요구되면, 상기 논리 블록에 새로운 물리 블록을 할당하는 단계; 상기 논리 블록이 할당될 때 사용중인 섹터 사상 테이블의 정보인 LSN과 상기 LSN이 사용 중인 실제 물리 섹터를 나타내는 PSN과 상기 PSN이 할당된 PBN을 상기 논리 블록의 LBN과 함께 상기 할당되는 새로운 물리 블록의 소정의 섹터에 기록하는 단계; 상기 새로운 물리 블록의 물리 섹터를 상기 논리 블록의 논리 섹터에 할당하고, 상기 섹터 할당에 따른 사상정보를 상기 섹터 사상 테이블에 갱신하는 단계; 상기 논리 블록에 마지막으로 할당된 물리블록의 소정 섹터에 기록된 사상정보를 읽어와서 상기 논리 블록에 대한 상기 섹터 사상 테이블을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 논리 블록에 대한 섹터 사상 테이블의 정보와 LBN을 기록한 소정 섹터에는 마지막으로 할당된 물리 블록을 표식하기 위한 상태정보가 부가 기입되며, 상기 마지막으로 할당된 물리 블록을 표식하기 위한 상태정보를 통해 각 논리 블록에 대해 마지막으로 할당된 물리 블록을 검출하여 해당 논리 블럭에 대한 사상 정보를 획득함을 특징으로 한다.

또한 상기 논리 섹터에서 물리 섹터로의 사상을 위해 하나의 섹터 사상 정보 가 물리 블록의 번호와 물리 블록내의 물리 섹터의 위치를 함께 나타냄을 특징으로 한다.

또한 상기 논리 블록의 섹터 사상 테이블을 모두 RAM상에 관리하는 것이 아니라 Demanding Page를 사용하여 필요한 상기 논리 블록의 섹터 사상 테이블을 사상 테이블 리스트에 관리함으로써 메모리의 사용량을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 논리 블록의 섹터 사상 테이블 정보를 물리 블록에 기록함으로써 상기 논리 블록에 관련된 물리 블록의 사상정보를 상기 마지막에 할당된 물리 블록의 소정의 섹터에서만 검색하므로 사상 테이블을 생성하기 위해 모든 블록을 검색하는 방법에 비해 검색 시간을 줄이는 효과가 있으며 논리 블록의 섹터 사상에 있어서 할당된 물리 블록의 수와 관계없이 고정 크기의 시스템 메모리를 사용하여 메모리 사용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

상기한 본 발명에서 논리 블록의 섹터 수는 물리 블록에서 블록 헤드를 위한 섹터 이외의 섹터들로 설정된다. 상기 논리 블록별로 고정 크기의 섹터 사상 테이블을 할당하며, 상기 물리 블록의 블록 헤드 리스트에는 해당 물리 블록의 섹터를 할당 받은 마지막 논리 블록에 대한 사상 정보가 기록된다.

도 2는 LBN 0에 대한 섹터 사상 테이블과 물리 블록 리스트간의 관계를 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 실제 물리 블록의 번호와 해당 물리 블록 내에 서의 위치인 물리 섹터 번호는 상기 섹터 사상 테이블로부터 확인 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 논리 블록에 새로운 물리 블록을 할당할 경우를 설명한다.

도 3a는 논리 블록에 물리 블록이 최초 할당될 때에 블록 헤드에 기록되는 정보를 나타낸 것이다. 상기 논리 블록에 물리 블록이 최초 할당되면, 상기 물리 블록의 블록 헤드에는 논리 블록 번호(LBN)인 3과 마지막 블록임을 나타내는 상태정보(L), 그리고 논리 블록의 섹터들에 각각 할당된 물리블록 및 물리섹터에 대한 사상정보가 기록된다.

도 3b, 도 3c, 도 3d는 논리 블록에 할당된 물리 블록에 더 이상 사용할 빈 섹터가 존재하지 않을 경우에 새로운 물리 블록을 할당되는 과정을 나타낸 것이다.

상기 도 3b는 섹터에 대한 기록 연산이 발생하였으나 더 이상 기록할 비어있는 섹터가 없는 경우를 나타낸 것이다.

그리고 도 3c는 논리 블록에 새로운 물리 블록을 할당하는 경우에, 새로운 물리 블록의 블록 헤드에는 상기 새로운 물리 블록이 할당될 때의 논리 블록에 대한 사상정보, 즉 LBN, 논리 블록과 관련된 물리 블록의 섹터 사상 정보가 기록된다. 그리고 이전 블록의 블록 헤드의 마지막 블록 상태정보(L)은 완성된 블록 상태정보(C)로 갱신된다.

그리고 도 3d는 마지막 물리 블록의 비어있는 주 영역에 섹터 사상 정보의 기록 및 보조 영역에 논리 섹터 번호를 기록 후 섹터 사상 테이블을 갱신하는 과정을 나타낸 것이다.

본 발명은 섹터 읽기 연산과 같은 물리 섹터에 대한 접근연산이 발생하면, 논리 블록에 대응되는 섹터 사상테이블이 섹터 사상테이블 리스트에 존재하는지 확인하여 존재하지 않으면 해당 논리 블록에 대한 섹터 사상정보를 섹터 사상테이블 리스트의 빈 공간을 할당 받아 논리 블록의 마지막 물리 블록으로부터 블록 헤더에 저장된 섹터 사상 정보를 사용하여 사상 정보를 생성한다. 섹터 사상테이블 리스트의 빈 공간이 없을 경우 리스트 중 가장 오래 전에 사용한 논리 블록 섹터 사상 정보를 지우고 이 공간을 할당한다.

도 4는 상기 사상 정보 생성 과정을 도시한 것으로, 논리 섹터에 대응되는 섹터 사상 테이블이 존재하지 않으면, 섹터 사상 테이블을 할당받고, 하나의 논리 블록에 둘 이상의 물리 블록이 할당되었다면 마지막 물리 블록의 블록 헤드에 저장되어 있는 사상 테이블을 읽어 해당 논리 블록에 대한 섹터 사상 테이블을 갱신하고, 상기 섹터 사상 테이블의 사상 정보(물리 블록 번호와 블록내의 물리 섹터의 위치 정보)를 통하여 물리 섹터에 접근한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 논리 블록 사상 테이블과 물리 블록 리스트의 관계를 개략적으로 나타낸다. 상기 도 2를 참조하면, 블록 사상과 섹터 사상을 위한 테이블을 하나로 통합하여 물리 블록마다 섹터 사상 정보를 두는 것이 아니라, 논리 블록에 사상 정보를 두는 것을 나타내는 블록 사상 테이블과 이를 가리키고 있는 실제 물리 블록 리 스트로 구성된다.

상기 블록 섹터 사상 테이블과 관련된 PBN은 0, 3, 4, 6 그리고 8이고, 각 PBN은 물리 블록 리스트처럼 연결된 관계를 보여준다.

먼저 PBN 0을 사용하던 중 할당가능한 섹터가 없어서 PBN을 할당받으며 도 2의 예에서는 PBN 3을 할당 받았다.

이러한 과정을 거처 LBN 0을 구성하기 0, 3, 4, 6, 8 PBN을 사용한다.

그리고 각 필요한 PSN은 논리 블록 섹터 사상 테이블에 나타낸 바와 같이 LSN 0에 PBN 8의 PSN 0, LSN 1에 PBN 6의 PSN 1, LSN 2에 PBN 4의 PSN 2, LSN 3에 PBN 3의 PSN 1, LSN 4에 PBN 8의 PSN 1, LSN 5에 PBN 0의 PSN 3을 사용한다.

일 예로, 소정의 데이터에 대해 읽기 동작 요구와 함께 LBN 0의 LSN 3으로 지정되면, 플래시 메모리 액세스 장치에서는 LBN 0의 사상 테이블에서 LSN 3에 대한 정보를 가져와서 PBN 3의 PSN 4의 데이터를 읽어온다.

도 3a 내지 도 3d는 논리 블록에 새로운 물리 블록이 할당될 경우에 논리 블록에 할당된 섹터 사상 테이블을 새로 할당된 물리 블록에 기록하게 되는 과정을 개략적으로 나타낸다.

상기 도 3a는 논리 블록 사상 테이블이 최초 생성될 때 물리 블록의 블록 헤드가 기록되는 정보를 보여준다. 물리 블록의 블록 헤드에서와 같이 최초 생성시에는 LBN의 가리키는 번호만을 기록한다.

상기 도 3b는 PBN 8의 물리 블록을 모두 사용하고 새로운 물리 블록을 할당하려 할 때에 새로운 PBN 13을 물리 블록 리스트에 추가하고 PBN 13의 블록 헤드에 PBN 8에서 사용하던 논리 블록의 사상 테이블 정보를 논리 블록의 번호와 같이 기록한다.

상기 도 3c는 논리블록의 사상 테이블에서 LSN 2와 3이 변경될 때 PBN 13의 PSN이 차례로 할당되고 LSN의 번호인 2와 3이 기록된다.

도 4a 내지 도 4d는 사상 테이블 리스트에 없던 논리 블록 사상 테이블의 등록 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 도 4a는 LBN 3의 사상 테이블은 최초 NULL을 가리키고 있다. LBN 3에 대한 데이터 동작 요청이 들어온 적이 없어서 논리 블록 사상 테이블 리스트에서 LBN 3에 대한 정보를 찾을 수 없다.

도 4b는 플래시 메모리 액세스 장치에서 LBN 3에 대한 소정의 데이터 동작 요구가 들어오면 해당 논리 블록에 사상 테이블이 할당되었는지 확인후 할당된 사상 테이블이 없다면 섹터 사상 테이블 리스트에서 사상 테이블을 할당 받는다. LBN 사상 테이블 리스트에서 LBN 3이 존재하는지 찾아보고 없다면 논리 블록 사상 테이블 리스트에서 LBN 3을 위한 공간을 할당받는다.

도 4c는 물리 블록 리스트에서 마지막으로 할당된 물리 블록의 블록 헤드를 읽어와서 논리 블록 사상 테이블은 만드는 과정이다. LBN 3에서 사용된 PBN은 0, 1과 3이다. PBN 3의 헤더는 PBN 3이 할당받던 때의 PBN 0과 1의 논리 블록 사상 테이블이다.

도 4d는 도 4c에서 PBN 3번의 헤더에 있던 사상 테이블 정보에서 PBN 3번의 보조영역에 기록된 논리섹터 번호를 읽어서 섹터 사상 테이블을 갱신한 것을 나타 낸다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 사상 방법에 따른 플래시 메모리 접근 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 논리블록 사상 테이블과 물리블록 리스트의 관계를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 논리적인 블록에 새로운 물리적인 블록이 할당되는 경우를 개략적으로 도시한 도면.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사상 테이블 리스트에 없던 논리 블록 사상 테이블의 등록 과정을 개략적으로 나타낸 도면.

Claims (5)

1. 메모리 사상 관리 방법에 있어서,

   상기 메모리에 대한 논리 블록에 새로운 물리 블록의 할당이 요구되면, 상기 논리 블록에 새로운 물리 블록을 할당하는 단계;

   상기 논리 블록이 할당될 때 사용중인 섹터 사상 테이블의 정보인 LSN과 상기 LSN이 사용 중인 실제 물리 섹터를 나타내는 PSN과 상기 PSN이 할당된 PBN을 상기 논리 블록의 LBN과 함께 상기 할당되는 새로운 물리 블록의 소정의 섹터에 기록하는 단계;

   상기 새로운 물리 블록의 물리 섹터를 상기 논리 블록의 논리 섹터에 할당하고, 상기 섹터 할당에 따른 사상정보를 상기 섹터 사상 테이블에 갱신하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 사상 관리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 논리 블록에 마지막으로 할당된 물리블록의 소정 섹터에 기록된 사상정보를 읽어와서 상기 논리 블록에 대한 상기 섹터 사상 테이블을 생성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 사상관리 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 소정 섹터에는 논리 블럭 및 마지막으로 할당된 물리 블록을 표식하기 위한 상태정보가 부가 기입되며,

   상기 논리 블럭 및 마지막으로 할당된 물리 블록을 표식하기 위한 상태정보를 통해 각 논리 블록에 대해 마지막으로 할당된 물리 블록을 검출하여 해당 논리 블럭에 대한 사상 정보를 획득함을 특징으로 하는 메모리 사상 관리 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 논리 블록의 섹터 사상 테이블을 모두 RAM상에 관리하는 것이 아니라 Demanding Page를 사용하여 필요한 상기 논리 블록의 섹터 사상 테이블을 사상 테이블 리스트에 관리함으로써 메모리의 사용량을 최소화하는 것을 특징으로 하는 사상관리 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 논리 섹터에서 물리 섹터로의 사상을 위해 하나의 섹터 사상 정보가 물리 블록의 번호와 물리 블록내의 물리 섹터의 위치를 함께 나타냄을 특징으로 하는 메모리 사상 관리 방법.

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