KR20100039179A - 메모리 장치의 상태를 검사하는 메모리 시스템, 저장 장치,그리고 메모리 컨트롤러 - Google Patents

메모리 장치의 상태를 검사하는 메모리 시스템, 저장 장치,그리고 메모리 컨트롤러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 상기 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 조합하여, 상기 메모리 장치의 상태를 판단하는 호스트; 및 상기 호스트의 판단 결과에 따라, 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 메모리 장치의 양호 또는 불량 상태를 쉽게 알 수 있고, 데이터 백업이나 플래시 메모리의 교체 등의 작업을 적절한 시기에 수행할 수 있다.

Description

메모리 장치의 상태를 검사하는 메모리 시스템, 저장 장치, 그리고 메모리 컨트롤러{MEMORY SYSTEM, STORAGE DEVICE AND MEMORY CONTROLLER CHECKING STATUS OF MEMORY DEVICE}
본 발명은 메모리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 메모리 장치의 상태를 검사하는 메모리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 메모리 시스템은 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치와 메모리 장치의 동작을 제어하기 위한 호스트를 포함한다. 메모리 장치는 DRAM, SRAM 등과 같은 휘발성 메모리와 EEPROM, FRAM, PRAM, MRAM, Flash Memory 등과 같은 불휘발성 메모리로 분류된다.
휘발성 메모리는 전원이 차단될 때 저장된 데이터를 잃지만, 불휘발성 메모리는 전원이 차단되더라도 저장된 데이터를 보존한다. 불휘발성 메모리 중에서 플래시 메모리는 높은 프로그래밍 속도, 낮은 전력 소비, 대용량 데이터 저장 등의 장점 때문에 데이터 저장 매체로 광범위하게 사용되고 있다.
고집적화가 요구되는 메모리 장치는 제조 공정이 가지는 다수의 제약 요건에 의해 불량을 유발한다. 메모리 장치의 고집적화에 따른 수율의 저하 및 불량을 개 선하기 위한 여러 시도들이 진행되고 있다. 그러나 메모리 장치가 메모리 시스템 내에 장착이 되어 사용 중에 있으면, 사용자 입장에서는 메모리 장치의 불량을 판단하기가 쉽지 않다.
본 발명의 목적은 메모리 장치의 불량을 외부에서 쉽게 알 수 있는 메모리 시스템을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 메모리 장치의 불량을 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함하는 저장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 상기 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 조합하여, 상기 메모리 장치의 상태를 판단하는 호스트; 및 상기 호스트의 판단 결과에 따라, 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다.
실시 예로서, 상기 메모리 장치는 플래시 메모리이고, 상기 호스트는 상기 플래시 메모리의 상태 정보를 OR 연산 또는 AND 연산을 함으로, 상기 플래시 메모리의 상태를 판단한다.
다른 실시 예로서, 상기 호스트는 상기 메모리 장치를 양호 상태, 경고 상태, 불량 상태로 구분하고, 상기 표시 장치는 상기 메모리 장치의 구분된 상태를 LED를 통해 외부에 표시한다. 상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함한다. 또는 상기 메모리 시스템 상기 메모리 장치의 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 더 포함한다.
또 다른 실시 예로서, 상기 메모리 장치는 SMART 커맨드에 응답하여, 상기 복수의 상태 정보를 상기 호스트로 제공한다. 상기 복수의 상태 정보는 예비 블록 수, 런타임 배드 블록 수, 웨어 레벨링 수, 정정할 수 없는 에러 수, 프로그램/소거 페일 수, 컬럼 페일 수 중에서 적어도 하나를 포함한다.
또 다른 실시 예로서, 상기 호스트는 응용 프로그램을 사용하여, 상기 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 조합하고 상기 메모리 장치의 상태를 판단한다. 상기 메모리 장치는 SSD인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 메모리 시스템의 다른 일면은 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 및 상기 메모리 장치의 상태를 판단하기 위한 호스트를 포함하되, 상기 메모리 장치는 복수의 상태 정보를 가지며, 상기 복수의 상태 정보를 조합하여 상기 호스트로 제공한다.
실시 예로서, 상기 메모리 시스템은 상기 호스트의 판단 결과에 따라, 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치를 더 포함한다. 상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 메모리 시스템의 또 다른 일면은 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 및 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치를 포함하되, 상기 메모리 장치는 복수의 상태 정보를 가지며, 상기 복수의 상태 정보를 조합하여 상기 상태 표시 장치로 제공한다. 상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 저장 장치는 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈; 및 상기 복수의 상태 정보를 전송하기 위한 인터페이스를 포함하되, 상기 상태 검사 모듈은 상기 복수의 상태 정보를 조합함으로, 상기 메모리 장치에 대한 상태를 검사한다.
본 발명에 따른 메모리 컨트롤러는 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈; 및 상기 복수의 상태 정보를 전송하기 위한 인터페이스를 포함하되, 상기 상태 검사 모듈은 상기 복수의 상태 정보를 조합함으로, 상기 메모리 장치에 대한 상태를 검사한다.
본 발명에 의하면, 메모리 장치가 메모리 시스템에 장착되어 사용 중인 경우에도, 메모리 장치의 양호 또는 불량 상태를 외부에서 쉽게 알 수 있고, 데이터 백업이나 플래시 메모리의 교체 등의 작업을 적절한 시기에 수행할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 메모리 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 메모리 시스템(100)은 호스트(110), 상태 검사 모듈(125)을 포함하는 플래시 메모리(120), 그리고 플래시 메모리(120)의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치(130)를 포함한다. 본 발명에 따른 메모리 시스템(100)은 플래시 메모 리(120)의 상태 정보를 상태 검사 모듈(125)을 통해 검사하고, 검사 결과를 상태 표시 장치(130)를 통해 외부에 표시한다.
호스트(110)는 플래시 메모리(120)의 상태 정보를 사용자에게 제공하기 위하여, ATA(Advanced Technology Attachment) 인터페이스의 스마트(SMART) 관련 커맨드를 이용한다. 스마트(SMART)는'Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology'의 약어로써, 디스크 드라이버의 가까운 장래에 발생할 가능성이 있는 불량을 예측 가능하게 해주는 기술이다. 스마트 커맨드는 도 2에서 상세히 설명된다.
플래시 메모리(120)는 데이터를 저장하기 위한 복수의 메모리 셀을 포함한다. 메모리 셀들의 집합은 메모리 셀 어레이라고 한다. 메모리 셀 어레이는 복수의 메모리 블록(memory block)으로 구성된다. 각각의 메모리 블록은 복수의 페이지(page)로 구성된다. 각각의 페이지는 복수의 메모리 셀로 구성된다. 플래시 메모리(120)는 메모리 블록 단위로 소거 동작을 수행하고, 페이지 단위로 쓰기 또는 읽기 동작을 수행한다.
플래시 메모리(120)는 하나의 메모리 셀에 하나의 비트 데이터를 저장할 수도 있고, 두 비트 이상의 데이터를 저장할 수 있다. 일반적으로, 하나의 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀을 싱글 레벨 셀(SLC; Single Level Cell)이라 하고, 두 비트 이상의 데이터를 저장하는 메모리 셀을 멀티 레벨 셀(MLC; Multi Level Cell)이라 한다. 싱글 레벨 셀은 문턱 전압에 따라 소거 상태와 프로그램 상태를 갖는다. 멀티 레벨 셀은 문턱 전압에 따라 소거 상태와 복수의 프로그램 상태를 갖는 다.
플래시 메모리(120)는 상태 검사 모듈(125)을 포함한다. 상태 검사 모듈(125)은 플래시 메모리(120)의 여러 가지 상태 정보를 이용하여, 플래시 메모리(120)의 불량 상태를 검사한다.
플래시 메모리(120)의 상태 정보를 검출하기 위한 파라미터에는, 예비 블록 수(reserved block count), 런타임 배드 블록 수(runtime bad block count), 웨어 레벨링 수(wear leveling count), 정정할 수 없는 에러 수(uncorrectable error count), 프로그램/소거 페일 수(Program/Erase fail count), 컬럼 페일 수(column fail count) 등이 있다.
상태 검사 모듈(125)은 여러 가지 파라미터를 이용하여, 플래시 메모리(120)의 불량 상태를 외부로 표시하기 위한 상태 정보(status information)를 생성한다. 상태 검사 모듈(125)은 상태 정보를 조합하여 플래시 메모리(120)의 상태를 판단할 수도 있고, 상태 정보를 호스트(110)로 제공하고 호스트(110)로 하여금 상태 정보를 조합하여 플래시 메모리(120)의 상태를 판단하게 할 수도 있다. 이때 상태 검사 모듈(125)은 스마트 커맨드에 응답하여 상태 정보를 호스트(110)로 제공한다.
한편, 상태 검사 모듈(125)는 플래시 메모리(120)에 대한 복수의 상태 정보를 플래시 메모리(120)의 셀 어레이에 주기적으로 업데이트할 수 있다. 이것은 메모리 시스템(100)의 서든 파워 오프(sudden power off) 시에 플래시 메모리(120)의 상태 정보가 소실되는 것을 방지하기 위함이다. 여기에서, 서든 파워 오프란 메모리 시스템(100)의 동작 중에, 부주의 등 여러 가지 이유로 원치 않게 전원이 갑자 기 차단되는 경우를 뜻한다.
더 나아가, 상태 검사 모듈(125)는 서든 파워 오프가 발생한 경우에 플래시 메모리(120)에 대한 상태 정보를 적정한 값으로 보상할 수도 있다. 예를 들어, 상태 정보가 프로그램/소거 사이클인 경우를 가정해보자. 서든 파워 오프 전에 업데이트된 프로그램/소거 사이클 수가 1000이고 업데이트 주기가 10초라고 가정하면, 서든 파워 오프 다음의 업데이트 시에는 프로그램/소거 사이클 수를 1010 등으로 보상할 수 있다. 서든 파워 오프에 대비한 보상값은 여러 실험 데이터를 통해 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 메모리 시스템(100)은 보조 배터리(도시되지 않음)를 이용하여 서든 파워 오프에 대비할 수도 있다. 서든 파워 오프가 발생하면, 메모리 시스템(100)은 보조 베터리를 사용하여 플래시 메모리(120)에 대한 상태 정보를 메모리 셀 어레이에 업데이트한다.
상태 표시 장치(130)는 플래시 메모리(120)의 상태를 사용자에게 알려주기 위한 장치이다. 상태 표시 장치(130)는 상태 검사 모듈(125)의 상태 정보에 따라, 플래시 메모리(120)가 양호 상태인지, 경고 상태인지, 또는 불량 상태인지를 표시한다. 사용자는 상태 표시 장치(130)를 통해 플래시 메모리(120)의 상태를 확인하고, 데이터 백업이나 메모리 교체 등의 작업을 수행할 수 있다.
상태 표시 장치(130)는 LED와 같은 표시 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 플래시 메모리(120)가 양호 상태이면 상태 표시 장치(130)는 초록색 LED를 켜고, 경고 상태이면 노란색 LED를 켜고, 불량 상태이면 빨간색 LED를 켜서, 플래시 메모 리(120)의 상태를 외부에 표시할 수 있다.
또한, 상태 표시 장치(130)는 알람 장치를 사용하여 경고음 등으로 표시하거나, 모니터를 사용하여 메시지 박스(message box), 그래프(graph) 등으로 플래시 메모리(120)의 상태를 표시하거나, LCD 등으로 상태를 표시할 수도 있다.
도 1에 도시된 메모리 시스템(100)은 플래시 메모리(120)의 상태를 검사하기 위한 상태 검사 모듈(125) 및 플래시 메모리(120)의 상태를 외부에 표시하기 위한 상태 표시 장치(130)를 포함한다. 본 발명에 의하면, 메모리 시스템(100)에서 사용 중인 플래시 메모리(120)의 상태를 쉽게 알 수 있고, 데이터 백업이나 플래시 메모리의 교체 등의 작업을 적절한 시기에 수행할 수 있다.
도 2는 스마트 커맨드의 종류를 feature register 값에 따라 구분한 커맨드 포맷을 나타낸 도표이다. 도 2에 도시된 스마트 커맨드 중에, SMART READ DATA(D0h), SMART ENABLE/DISABLE ATTRIBUTE AUTOSAVE(D2h), SMART SAVE ATTRIBUTE VALUES(D3h), SMART EXECUTE OFF-LINE IMMEDIATE(D4h), SMART READ LOG(D5H), SMART WRITE LOG(D6h), SMART ENABLE OPERATIONS(D8H), SMART DISABLE OPERATIONS(D9H), 그리고 SMART RETURN STATUS의 9개의 커맨드는 표준으로 지정되어 있다.
플래시 메모리(도 1 참조, 120)의 상태 정보를 제공하기 위하여 feature register 값 D0h를 가지는 SMART READ DATA 커맨드를 이용할 수 있다. 즉, 호스트(도 1 참조, 110)로부터 SMART READ DATA 커맨드가 제공될 때, 플래시 메모리(120)는 상태 검사 모듈(125)을 이용하여 플래시 메모리(120)의 상태를 나타내는 상태 정보를 생성하고, 이를 호스트(110)로 제공한다.
한편, 플래시 메모리(120)의 상태 정보를 제공하기 위한 커맨드로, 제조자가 사용 가능한 feature register 값의 영역인 E0h~ FFh 범위 내에서 하나의 feature register 값에 대응되는 커맨드(예를 들면, FFH)가 이용될 수 있다. 또한, 9개의 표준 커맨드 중에서 어느 하나를 이용하는 것도 가능하다.
도 3은 SMART READ DATA 커맨드의 결과 값의 데이터 구조(data structure)를 보여주는 도표이다. 도 3에 도시된 바와 같이, SMART READ DATA 커맨드의 데이터 구조(structure)는 512byte로 구성될 수 있다. 이들 중 제조자가 사용 가능한 데이터 영역(0~361byte, 386~510 byte)을 이용하여 예비 블록 수, 웨어 레벨링 수, 프로그램/소거 페일 수, 칼럼 페일 수, 프로그램/소거 사이클 수 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 3에서, 'F' 는 해당 바이트의 내용이 고정되고 변경될 수 없는 것을 의미한다. 'V'는 해당 바이트의 내용이 가변적이고 변경될 수 있는 것을 의미한다. 'R'은 해당 바이트의 내용이 예약된 것이고 0이 되어야 하는 것을 의미한다. 'X'는 해당 바이트의 내용이 제조자가 사용가능한 영역이며 고정되거나 가변적일 수 있는 것을 의미한다.
도 4는 제조자가 사용 가능한 데이터 영역을 이용하여 플래시 메모리의 상태 정보를 제공하는 것을 예시적으로 보여주는 도표이다. 도 4에서는, 예비 블록 수(reserved block count), 런타임 배드 블록 수(runtime bad block count), 웨어 레벨링 수(wear leveling count), 정정할 수 없는 에러 수(uncorrectable error count), 프로그램/소거 페일 수(Program/Erase fail count), 컬럼 페일 수(column fail count)를 제공하는 방법을 보여준다. 플래시 메모리의 상태 정보에는 이것들 이외에도 프로그램/소거 사이클 수 등 여러 가지 정보가 포함될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 0~1 바이트 영역은 스마트 데이터의 버전에 대한 정보를 제공한다. 2~3 바이트 영역은 예비 블록 수에 대한 정보를 제공한다. 4~7 바이트 영역은 런타임 배드 블록 수에 대한 정보를 제공한다. 8~11 바이트 영역은 웨어 레벨링 수에 대한 정보를 제공한다. 12~15 바이트 영역은 정정할 수 없는 에러 수에 대한 정보를 제공한다. 16~19 바이트 영역은 프로그램/소거 페일 수에 대한 정보를 제공한다. 그리고 20~23 바이트 영역은 칼럼 페일 수에 대한 정보를 제공한다. 추가로 나머지 영역에 예비 블록의 수나 기타 필요한 정보를 제공할 수 있다.
예비 블록 수 등과 같은 플래시 메모리(120)의 상태 정보들은 플래시 메모리(120)의 메타 블록에 저장될 수 있다. 플래시 메모리(120)는 SMART READ DATA 커맨드나 SMART RETURN STATUS 커맨드 등에 응답하여, 예비 블록 수 등과 같은 상태 정보를 호스트(110)로 제공한다. 사용자는 SMART 커맨드를 이용하여 플래시 메모리(120)의 상태를 쉽게 알 수 있다.
도 5는 플래시 메모리의 상태를 나타내는 여러 가지 파라미터로부터 플래시 메모리의 상태를 결정하는 방법을 보여주기 위한 도표이다. 도 5를 참조하면, 플래시 메모리의 상태는 양호 상태(Good), 경고 상태(Warning), 그리고 불량 상태(Bad)로 구분될 수 있다. 이러한 플래시 메모리의 상태는 6개의 파라미터(Pa~Pf)로부터 결정된다.
Pa는 예비 블록 수(reserved block count), Pb는 런타임 배드 블록 수(runtime bad block count), Pc는 웨어 레벨링 수(wear leveling count), Pd는 정정할 수 없는 에러 수(uncorrectable error count), Pe는 프로그램/소거 페일 수(Program/Erase fail count), 그리고 Pf는 컬럼 페일 수(column fail count)를 나타낸다. 파라미터들은 예시적인 것이며, 이것들 이외에 다른 파라미터를 통해 플래시 메모리의 상태를 결정할 수도 있다.
각각의 파라미터들은 양호 상태, 경고 상태, 그리고 불량 상태에 해당하는 테이블 값을 갖는다. 예를 들어, Pa가 a1과 a2 사이의 값이면 양호 상태이고, a3과 a4 사이의 값이면 경고 상태이고, a5와 a6 사이의 값이면 불량 상태이다. Pb, Pc, Pd, Pe, Pf에 대해서도 마찬가지로 상태에 따라 일정 범위의 값을 갖는다. 파라미터로부터 플래시 메모리의 상태를 결정하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 도 5에서는 대표적으로 세 가지 방법을 보여주고 있다.
첫 번째는 파라미터들을 OR 연산하는 방법(이하, Por 방법이라 함)이다. 예를 들어, Por 방법은 여러 파라미터 중에서 적어도 하나가 경고 상태에 해당하면 경고 신호를 발생하고, 적어도 하나가 불량 상태에 해당하면 불량 신호를 발생한다. 경고 신호가 발생하면 초록색 LED가 켜지고, 불량 신호가 발생하면 빨간색 LED가 켜진다.
두 번째는 파라미터들을 AND 연산하는 방법(이하, Pand 방법이라 함)이다. 예를 들어, Pand 방법은 모든 파라미터가 경고 상태에 해당하면 경고 신호를 발생 하고, 모든 파라미터가 불량 상태에 해당하면 불량 신호를 발생한다. 경고 신호가 발생하면 초록색 LED가 켜지고, 불량 신호가 발생하면 빨간색 LED가 켜진다.
세 번째는 파라미터들을 OR나 AND 이외에 미리 정해진 연산에 의해 조합하는 방법(이하, Psum 방법이라 함)이다. 예를 들어, Psum 방법은 여섯 개의 파라미터 중에서 소정의 개수로 결정하거나, 특정 파라미터에 가중치를 두고 결정할 수도 있다. 위의 두 방법과 마찬가지로, Psum 결과가 경고 상태에 해당하면 경고 신호를 발생하고, Psum 결과가 불량 상태에 해당하면 불량 신호를 발생한다.
한편, 도 5에 도시된 파라미터 연산 동작은 호스트(도 1 참조, 110)에서 수행될 수도 있고, 플래시 메모리 내의 상태 검사 모듈(도 1 참조, 125)에서 수행될 수도 있다. 예로서, 호스트(110)에서 수행되는 경우에는 SMART READ DATA 커맨드가 이용될 수 있고, 상태 검사 모듈(125)에서 수행되는 경우에는 SMRAT RETURN STATUS 커맨드가 이용될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 플래시 메모리의 상태를 검사하는 방법을 보여주는 순서도이다. 이하에서는 도 1 및 도 6을 참조하여 메모리 시스템(100)에 포함된 플래시 메모리(120)의 상태를 검사하는 방법이 상세히 설명된다. 도 5에서 설명한 파라미터의 연산 동작은 호스트(110)에서 수행된다고 가정한다.
S110 단계에서, 상태 검사 모듈(125)은 플래시 메모리(120)의 상태를 검사한다. 상태 검사 모듈(125)은 플래시 메모리(120)의 상태를 검사하기 위하여, 예비 블록의 수 등과 같은 여러 가지 파라미터를 검사한다. 상태 검사 모듈(125)은 호스트(110)의 SMRAT 커맨드에 따라 플래시 메모리(120)의 상태 정보를 호스트(110)로 제공한다.
S120 단계에서, 호스트(110)는 플래시 메모리(120)의 상태 정보를 입력받고, 플래시 메모리(120)가 양호 상태인지를 판단한다. 호스트(110)는 여러 가지 파라미터를 연산(예를 들면, OR, AND, SUM)하여 플래시 메모리(120)의 양호 상태를 판단한다.
만약 플래시 메모리(120)가 양호 상태로 판단되면(S121), 호스트(110)는 양호 상태를 표시하기 위한 색(GREEN)을 결정한다(S122). 호스트(110)는 상태 표시 장치(130)에 양호 상태를 표시하기 위한 양호 데이터(good data)를 출력한다.
S130 단계에서는 플래시 메모리(120)가 양호 상태로 판단되지 않은 경우에, 경고 상태인지를 판단하고, 경고 데이터(warning data)를 출력한다. S131 단계에서 경고 상태로 판단되면, 호스트(110)는 경고 상태를 표시하기 위한 색(YELLOW)을 결정한다(S132). 호스트(110)는 상태 표시 장치(130)에 경고 상태를 표시하기 위한 경고 데이터(warning data)를 출력한다.
S140 단계에서는 플래시 메모리(120)가 경고 상태로 판단되지 않은 경우에,불량 데이터(bad data)를 출력한다. S131 단계에서 경고 상태로 판단되지 않으면, 호스트(110)는 불량 상태를 표시하기 위한 색(RED)을 결정한다(S142). 호스트(110)는 상태 표시 장치(130)에 불량 상태를 표시하기 위한 불량 데이터(bad data)를 출력한다.
계속해서 도 6을 참조하면, S121 단계에서 플래시 메모리(120)가 양호 상태로 판단되지 않은 경우에, S131 단계에서 플래시 메모리(120)가 경고 상태인지를 판단한다. 경고 상태이면 경고 데이터를 출력하고, 경고 상태가 아니면 불량 데이터를 출력한다.
여기에서, 본 발명에 따른 메모리 시스템(100)은 S131 단계에서 경고 상태인지를 판단한 다음에, 판단 결과를 보고 에러 검출 및 정정(ECC) 동작, 데이터 백업, 플래시 메모리 교체 등과 같은 몇 가지 추가적인 작업(additional jobs)을 수행함으로, 경고 상태 또는 불량 상태를 미리 방지할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 메모리 시스템(100)은 S110 단계 다음에, 양호 상태를 판단하는 동작(S120), 경고 상태를 판단하는 동작(S130), 그리고 불량 상태를 판단하는 동작(S140)을 순서를 바꾸어 수행하거나, 병렬적으로 수행할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 메모리 시스템(100)은 상태 검사 모듈(125)을 통해 플래시 메모리(120)의 상태를 검사하고, 상태 표시 장치(130)를 통해 검사 결과를 사용자가 알기 쉽도록 외부에 표시한다. 본 발명에 의하면, 플래시 메모리(120)의 양호 또는 불량 상태를 쉽게 알 수 있고, 데이터 백업이나 플래시 메모리의 교체 등의 작업을 적절한 시기에 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 메모리 시스템의 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 메모리 시스템(200)은 응용 프로그램(205)을 탑재하는 호스트(210), 상태 검사 모듈(225)을 포함하는 플래시 메모리(220), 그리고 플래시 메모리(220)의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치(230)를 포함한다.
응용 프로그램(205)은 사용자가 플래시 메모리(220)에 소정의 데이터 연산을 요청하거나 소정 파일에 대한 논리 연산을 수행하도록 하기 위한 알고리즘을 포함 한다. 호스트(210)는 응용 프로그램(205)을 탑재하여 사용자의 요청에 따라 플래시 메모리(220)에 대한 소정의 데이터 연산이 수행되도록 한다.
호스트(210)는 응용 프로그램(205)을 탑재하는 파일 시스템(212), 그리고 사용자의 요청에 따라 소정의 데이터 연산 즉, 플래시 메모리(220)의 읽기/쓰기 동작 등을 관리하기 위한 플래시 변환 계층(FTL; Flash Translation Layer)(214)을 포함한다. 플래시 변환 계층(FTL, 214)은 플래시 메모리(220)의 쓰기 동작 시에 파일 시스템(212)이 생성한 논리적 어드레스를 물리적 어드레스로 바꾸어주는 역할을 수행한다.
플래시 메모리(220)는 쓰기 동작을 수행하기 전에, 소거 동작이 수행된다. 또한, 플래시 메모리(220)는 쓰기 동작을 페이지 단위로 수행하고, 소거 동작을 메모리 블록 단위로 수행한다. 즉, 플래시 메모리(220)는 소거 동작의 단위가 쓰기 동작의 단위보다 큰 특징이 있다.
이러한 특징들은 플래시 메모리(220)를 메인 메모리로 사용하는 것을 어렵게 할 뿐만 아니라, 플래시 메모리(220)가 보조 기억 장치로 사용되는 경우에도 일반 하드 디스크용 파일 시스템(File System)을 그대로 활용하는 것을 저해하는 요인이 된다. 따라서, 메모리 시스템(200)은 플래시 메모리(220)의 소거 연산을 감추기 위해, 파일 시스템(212)과 플래시 메모리(220) 사이에 플래시 변환 계층(214)을 사용한다.
플래시 변환 계층(214)의 어드레스 매핑 기능으로 인해, 호스트(210)는 플래시 메모리(220)를 하드 디스크 드라이버로 인식하고, 하드 디스크 드라이버와 동일 한 방식으로 플래시 메모리(220)를 액세스할 수 있다. 플래시 메모리(220)가 SSD(Solid State Disk) 또는 하드 디스크 등으로 이용되는 경우에, 플래시 메모리(220)의 불량 상태를 사용자에게 제공하기 위해, 플래시 메모리(220)는 상태 검사 모듈(220)을 포함하고, 스마트(SMART) 관련 커맨드들을 이용한다.
상태 검사 모듈(225)은 플래시 메모리(220)의 여러 가지 파라미터를 이용하여, 플래시 메모리(220)의 불량 상태를 검사한다. 플래시 메모리(220)의 불량 상태를 검사하는 방법은 앞에서 설명한 바와 같다. 상태 검사 모듈(225)은 여러 파라미터를 이용하여, 플래시 메모리(220)의 불량 상태를 외부로 표시하기 위한 상태 정보(status information)를 호스트(210)로 제공한다.
상태 표시 장치(230)는 플래시 메모리(220)의 상태를 사용자에게 알려주기 위한 장치이다. 상태 표시 장치(230)는 상태 검사 모듈(225)의 상태 정보에 따라, 플래시 메모리(220)가 양호 상태인지, 경고 상태인지, 또는 불량 상태인지를 표시한다. 사용자는 상태 표시 장치(230)를 통해 플래시 메모리(220)의 상태를 확인하고, 데이터 백업이나 메모리 교체 등의 작업을 수행할 수 있다.
도 7에 도시된 메모리 시스템(200)은 플래시 메모리(220)의 상태를 알기 위하여 응용 프로그램(205)을 사용한다. 응용 프로그램(205)은 주기적으로 상태 검사 모듈(225)과 통신을 하고, 플래시 메모리(220)의 상태를 판단하고, 그 결과를 상태 표시 장치(230)에 알려준다. 응용 프로그램(205)을 이용하면, 플래시 메모리(220)의 상태를 LED 이외에 모니터 등을 이용하여 메시지 박스나 그래프 등으로 다양하게 나타낼 수 있다.
도 7에 도시된 메모리 시스템(200)은 도 1에서 설명한 바와 같이, 서든 파워 오프에 대비하여 상태 정보를 플래시 메모리(220)에 업데이트하거나, 상태 정보를 보상하여 업데이트할 수도 있다. 또한, 메모리 시스템(200)은 보조 베터리를 이용하여 상태 정보를 플래시 메모리(220)에 업데이트할 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 메모리 시스템은 또 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 메모리 시스템(300)은 호스트(310), 메모리 장치(320), 상태 검사 모듈(325), 그리고 표시 장치(330)를 포함한다. 도 8에서, 메모리 장치(320)는 플래시 메모리 이외에 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM, SRAM 등), 불휘발성 메모리(예를 들면, PRAM, MRAM 등), 하드 디스크, SSD, OneNAND, CD롬 등도 포함될 수 있다. 그리고 상태 검사 모듈(325)은 메모리 장치(320) 내에 위치할 수도 있고, 도 8에서 보는 바와 같이 메모리 장치(325) 밖에 별도로 위치할 수도 있다.
상태 검사 모듈(325)은 메모리 장치(320)의 여러 가지 파라미터를 이용하여 메모리 장치(320)의 상태를 검사한다. 상태 검사 모듈(325)은 메모리 장치(320)의 상태 정보를 호스트(310)로 제공한다. 호스트(310)는 상태 정보를 통해 메모리 장치(320)의 상태를 종합적으로 판단한다. 호스트(310)는 메모리 장치(320)의 상태 결과를 표시 장치(330)로 제공한다. 표시 장치(330)는 메모리 장치(320)의 상태를 사용자가 알기 쉽도록 표시한다.
도 8에 도시된 메모리 시스템(300)은 도 1에서 설명한 바와 같이, 서든 파워 오프에 대비하여 상태 정보를 메모리 장치(320)에 업데이트하거나, 상태 정보를 보상하여 업데이트할 수도 있다. 또한, 메모리 시스템(300)은 보조 베터리를 이용하여 상태 정보를 메모리 장치(320)에 업데이트할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 저장 장치를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 저장 장치(400)는 메모리 컨트롤러(410)와 불휘발성 메모리(420~423)를 포함한다. 메모리 컨트롤러(410)는 CPU(411), ATA 인터페이스(412), SRAM 캐쉬(413), 플래시 인터페이스(414), 그리고 상태 검사 모듈(515)을 포함한다.
도 9에서는 저장 장치(400) 중에서, 예로서 SSD(Solid State Drive)를 보여주고 있다. 최근 하드디스크 드라이브(HDD)를 교체해 나갈 것으로 예상되는 SSD 제품이 차세대 메모리 시장에서 각광을 받고 있다. SSD는 일반적인 하드 디스크 드라이브에서 사용되는 회전 접시 대신에 데이터를 저장하는데 플래시 메모리와 같은 메모리 칩들을 사용한 데이터 저장 장치이다. SSD는 기계적으로 움직이는 하드디스크 드라이브에 비해 속도가 빠르고 외부 충격에 강하며, 소비전력도 낮다는 장점을 가진다.
중앙처리장치(411)는 호스트(도시되지 않음)로부터 명령어를 전달받아 호스트로부터의 데이터를 플래시 메모리에 저장할지 혹은 플래시 메모리의 저장 데이터를 독출하여 호스트로 전송할 지의 여부를 결정하고 제어한다.
ATA 인터페이스(412)는 상술한 중앙처리장치(411)의 제어에 따라 호스트 측과 데이터를 교환한다. ATA 인터페이스(412)는 호스트 측으로부터 명령어 및 어드레스를 패치하여 CPU 버스를 통해서 중앙처리장치(411)로 전달한다. ATA 인터페이스(412)를 통해 호스트로부터 입력되는 데이터나 호스트로 전송되어야 할 데이터는 중앙처리장치(411)의 제어에 따라 CPU 버스를 경유하지 않고 SRAM 캐시(413)를 통해 전달된다. 여기에서, ATA 인터페이스(412)는 SATA 또는 PATA 인터페이스로 구현할 수 있다.
SRAM 캐시(413)는 호스트와 플래시 메모리들(420~423) 간의 이동 데이터를 일시 저장한다. 또한, SRAM 캐시(413)는 중앙처리장치(411)에 의해서 운용될 프로그램을 저장하는 데에도 사용된다. SRAM 캐시(413)는 일종의 버퍼 메모리로 간주할 수 있으며, 반드시 SRAM으로 구성할 필요는 없다.
플래시 인터페이스(414)는 불휘발성 메모리(420~423)와 데이터를 주고받는다. 플래시 인터페이스(414)는 낸드 플래시 메모리, One-NAND 플래시 메모리, 혹은 멀티-레벨 플래시 메모리를 지원하도록 구성될 수 있다. 플래시 인터페이스(414)와 불휘발성 메모리는 제어 신호들(CE, CLE, ALE, WE, RE, RB) 및 데이터(DQ)를 주고 받는다.
상태 검사 모듈(415)은 여러 가지 파라미터를 이용하여 불휘발성 메모리들(420~423)의 상태를 검사한다. 상태 검사 모듈(415)의 동작 원리는 앞에서 설명한 바와 같다. 상태 검사 모듈(415)은 ATA 인터페이스(412)를 통해 상태 정보를 호스트로 제공한다. 호스트는 상태 정보를 분석 또는 평가하고, 그 결과를 표시 장치(도시되지 않음)에 전달한다. 한편, 상태 검사 모듈(415)은 복수의 상태 정보를 조합함으로, 불휘발성 메모리에 대한 상태를 검사할 수도 있다. 이때 SSD 컨트롤러(410)는 복수의 상태 정보를 조합한 결과를 호스트 또는 표시 장치로 제공할 수 있다.
도 9에 도시된 저장 장치(400)는 도 1에서 설명한 바와 같이, 서든 파워 오프에 대비하여 상태 정보를 플래시 메모리(420~423)에 업데이트하거나, 상태 정보를 보상하여 업데이트할 수도 있다. 또한, 저장 장치(400)은 보조 베터리를 이용하여 상태 정보를 플래시 메모리(420~423)에 업데이트할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 저장 장치의 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 저장 장치(500)는 SSD 컨트롤러(510)와 불휘발성 메모리(520~523)를 포함한다. SSD 컨트롤러(510)는 CPU(511), ATA 인터페이스(512), SRAM 캐쉬(513), 플래시 인터페이스(514), 상태 검사 모듈(515), 그리고 온도 센서(516)를 포함한다.
도 10에 도시된 저장 장치(500)는 도 9의 저장 장치(400)와는 온도 센서(516)를 제외하고 동일한 구성 및 동작 원리를 갖는다. 온도 센서(516)는 저장 장치(500)의 온도를 측정하고, 측정 결과를 상태 검사 모듈(515)로 제공한다. 상태 검사 모듈(515)는 측정 온도가 기준 이상으로 올라가거나 내려가는 경우에, 도 5에 도시된 파라미터들의 상한값과 하한값을 온도에 맞게 조정한다.
본 발명에 따른 메모리 시스템 또는 저장 장치는 이동형 저장 장치로서 사용될 수 있다. 따라서, MP3, 디지털 카메라, PDA, e-Book의 저장 장치로서 사용될 수 있다. 또한, 디지털 TV나 컴퓨터 등의 저장 장치로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 메모리 시스템 또는 저장 장치는 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 메모리 시스템 또는 저장 장치는 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP), 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.
도 1은 본 발명에 따른 메모리 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 스마트 커맨드의 종류를 feature register 값에 따라 구분한 커맨드 포맷을 나타낸 도표이다.
도 3은 SMART READ DATA 커맨드의 결과 값의 데이터 구조(data structure)를 보여주는 도표이다.
도 4는 제조자가 사용 가능한 데이터 영역을 이용하여 플래시 메모리의 상태 정보를 제공하는 것을 예시적으로 보여주는 도표이다.
도 5는 플래시 메모리의 상태를 나타내는 여러 가지 파라미터로부터 플래시 메모리의 상태를 결정하는 방법을 보여주기 위한 도표이다.
도 6은 도 1에 도시된 메모리 시스템의 메모리 상태 검사 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 메모리 시스템의 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 메모리 시스템의 또 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 저장 장치의 실시 예를 보여주는 블록도이다.
도 10은 본 발명에 따른 저장 장치의 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다.

Claims (20)

  1. 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치;
    상기 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 조합하여, 상기 메모리 장치의 상태를 판단하는 호스트; 및
    상기 호스트의 판단 결과에 따라, 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 표시 장치를 포함하는 메모리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 플래시 메모리이고,
    상기 호스트는 상기 플래시 메모리에 대한 상태 정보를 논리 연산함으로, 상기 플래시 메모리의 상태를 판단하는 메모리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 시스템의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 온도 센서의 측정 결과에 따라 상기 복수의 상태 정보를 조절하는 메모리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트는 상기 메모리 장치를 양호 상태, 경고 상태, 불량 상태로 구분 하고, 상기 표시 장치는 상기 메모리 장치의 구분된 상태를 LED를 통해 외부에 표시하는 메모리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함하는 메모리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 장치의 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 더 포함하는 메모리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 SMART 커맨드에 응답하여, 상기 복수의 상태 정보를 상기 호스트로 제공하는 메모리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 상태 정보는 예비 블록 수, 런타임 배드 블록 수, 웨어 레벨링 수, 정정할 수 없는 에러 수, 프로그램/소거 페일 수, 컬럼 페일 수 중에서 적어도 하나를 포함하는 메모리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트는 응용 프로그램을 사용하여, 상기 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 조합하고 상기 메모리 장치의 상태를 판단하는 메모리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 SSD인 것을 특징으로 하는 메모리 시스템.
  11. 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 및
    상기 메모리 장치의 상태를 판단하기 위한 호스트를 포함하되,
    상기 메모리 장치는 복수의 상태 정보를 가지며, 상기 복수의 상태 정보를 조합하여 상기 호스트로 제공하는 메모리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 호스트의 판단 결과에 따라, 상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치를 더 포함하는 메모리 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함하는 메모리 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 상태 정보는 예비 블록 수, 런타임 배드 블록 수, 웨어 레벨링 수, 정정할 수 없는 에러 수, 프로그램/소거 페일 수, 컬럼 페일 수 중에서 적어도 하나를 포함하는 메모리 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 서든 파워 오프 시에 상기 복수의 상태 정보를 보상하는 메모리 시스템.
  16. 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치; 및
    상기 메모리 장치의 상태를 표시하기 위한 상태 표시 장치를 포함하되,
    상기 메모리 장치는 복수의 상태 정보를 가지며, 상기 복수의 상태 정보를 조합하여 상기 상태 표시 장치로 제공하는 메모리 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 상기 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈을 포함하는 메모리 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 상태 정보는 예비 블록 수, 런타임 배드 블록 수, 웨어 레벨링 수, 정정할 수 없는 에러 수, 프로그램/소거 페일 수, 컬럼 페일 수 중에서 적어도 하나를 포함하는 메모리 시스템.
  19. 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈; 및
    상기 복수의 상태 정보를 전송하기 위한 인터페이스를 포함하되,
    상기 상태 검사 모듈은 상기 복수의 상태 정보를 조합함으로, 상기 메모리 장치에 대한 상태를 검사하는 저장 장치.
  20. 메모리 장치에 대한 복수의 상태 정보를 검사하기 위한 상태 검사 모듈; 및
    상기 복수의 상태 정보를 전송하기 위한 인터페이스를 포함하되,
    상기 상태 검사 모듈은 상기 복수의 상태 정보를 조합함으로, 상기 메모리 장치에 대한 상태를 검사하는 메모리 컨트롤러.
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