KR20100120518A - Data storage device and read commands execution method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체를 메인 스토리지로 채택한 데이터 저장 장치 및 그것의 읽기 커멘드 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data storage device, and more particularly, to a data storage device employing a semiconductor as a main storage and a read command processing method thereof.
정보화 사회의 도래와 함께 개인이 저장하고 이동해야 할 데이터의 양도 폭발적으로 늘어나고 있다. 이와 같은 정보 저장매체의 수요 증가로 인해, 다양한 종류의 개인용 데이터 저장 장치들이 개발되고 있다. With the advent of the information society, the amount of data that individuals need to store and move is exploding. Due to the increased demand for information storage media, various types of personal data storage devices have been developed.
데이터 저장 장치들 중에서도 하드디스크 드라이브(hard disk drive; HDD)는, 높은 기록 밀도와, 높은 데이터 전송 속도, 빠른 데이터 접근 시간(access time), 및 낮은 가격 등의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다. 그러나, 하드디스크 드라이브는, 기계적 부품으로 구성된 복잡한 구조를 갖기 때문에, 조그만 충격과 진동에도 고장이 날 수 있는 문제점이 있다. Among data storage devices, hard disk drives (HDDs) are widely used due to their high recording density, high data transfer speed, fast data access time, and low cost. However, since the hard disk drive has a complicated structure composed of mechanical parts, there is a problem that even a small shock and vibration may fail.
최근 들어서는 반도체 메모리를 메인 스토리지로서 채택한 반도체 디스크(Solid State Disk 또는 Solid State Drive, 이하 SSD라 칭함) 장치가 하드디스 크 드라이브를 대신하는 데이터 저장 장치로서 개발되고 있다. SSD는 하드디스크 드라이브와 달리 디스크를 구동하기 위한 기계적 구성, 예컨대 플래터, 서모 모터 등이 구비되지 않는다. 따라서, SSD는 하드디스크 드라이브에 비해 지연시간(latency)과 기타 기계적 구동시간을 줄일 수 있고, 고속의 읽기/쓰기 동작을 수행할 수 있다. 그리고 SSD는 지연 시간 및 기계적 마찰로 인한 오류를 줄일 수 있기 때문에, 읽기/쓰기 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 작동시 열과 소음이 거의 발생하기 않고, 외부 충격에 강하기 때문에, 기존의 하드디스크 드라이브에 비하여 휴대용 기기에 적합한 데이터 저장 장치로서 높이 평가되고 있다. Recently, a semiconductor disk (Solid State Disk or Solid State Drive, or SSD) device adopting a semiconductor memory as the main storage has been developed as a data storage device to replace the hard disk drive. SSDs, unlike hard disk drives, do not have a mechanical configuration for driving a disk, such as a platter, a thermomotor, or the like. Thus, SSDs can reduce latency and other mechanical drive times and perform high-speed read / write operations compared to hard disk drives. And since SSDs can reduce errors caused by latency and mechanical friction, the SSD has the advantage of improving the reliability of read / write operations. In addition, since it generates little heat and noise during operation and is strong against external shocks, it is highly regarded as a data storage device suitable for a portable device compared to a conventional hard disk drive.
본 발명의 목적은 읽기 성능을 향상시킬 수 있는 데이터 저장 장치 및 그것의 읽기 커멘드 처리 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a data storage device and a read command processing method thereof that can improve read performance.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 데이터 저장 장치는, 복수의 채널들과 전기적으로 접속된 복수의 메모리들; 그리고 상기 복수의 메모리들에서 수행될 복수의 커멘드들을 큐잉하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 큐잉된 커멘드들을 근거로 하여 상기 복수의 채널들 각각에 대해 현재 수행 중인 제 1 읽기 커멘드의 데이터 전송 구간 동안 상기 제 1 커멘드 다음에 수행될 제 2 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간이 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, a data storage device includes: a plurality of memories electrically connected to a plurality of channels; And a controller for queuing a plurality of commands to be performed in the plurality of memories, wherein the controller is further configured to transmit data of a first read command currently being executed for each of the plurality of channels based on the queued commands. The data sensing section of the second read command to be performed after the first command is performed during the section.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 읽기 커멘드의 상기 데이터 감지 구간은, 상기 제 1 읽기 커멘드의 상기 데이터 전송 구간의 적어도 일부와 중첩되는 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, the data sensing section of the second read command overlaps with at least a portion of the data transmission section of the first read command.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 읽기 커멘드의 상기 데이터 감지 구간은, 상기 제 1 읽기 커멘드의 상기 데이터 전송 구간이 시작되기 직전에 시작되는 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, the data detection section of the second read command is started immediately before the data transmission section of the first read command is started.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 읽기 커멘드 및 상기 제 2 읽기 커멘드는 상기 복수의 채널들 중 어느 하나에 접속된 서로 다른 플래시 메모리에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present exemplary embodiment, the first read command and the second read command may be performed in different flash memories connected to any one of the plurality of channels.
이 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 NCQ(Native Command Queuing), 및 TCQ(Tagged Command Queuing) 방식 중 어느 하나를 이용하여 상기 복수의 커멘드들을 큐잉하는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the controller is characterized in that for queuing the plurality of commands using any one of the Native Command Queuing (NCQ), and Tagged Command Queuing (TCQ).
이 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 커멘드들을 큐잉하기 위해, SATA(Serial AT Attachment) 인터페이스, SCSI(Small Computer System Interface) 인터페이스, 및 SAS(Serial Attached SCSI) 인터페이스 중 적어도 하나를 지원하는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the controller supports at least one of a Serial AT Attachment (SATA) interface, a Small Computer System Interface (SCSI) interface, and a Serial Attached SCSI (SAS) interface to queue the plurality of commands. It features.
이 실시예에 있어서, 상기 복수의 메모리들은 불휘발성 메모리 및 휘발성 메모리 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In the present exemplary embodiment, the plurality of memories may be any one of a nonvolatile memory and a volatile memory.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 데이터 저장 장치에 구비된 각각의 채널에서 복수의 읽기 커멘드들을 처리하는 방법은, 제 1 읽기 커멘드에 응 답해서 제 1 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 단계; 그리고 상기 감지된 데이터를 컨트롤러로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 감지된 데이터가 컨트롤러로 전송되는 동안 상기 제 1 읽기 커멘드 다음에 수행될 제 2 읽기 커멘드에 응답해서 제 2 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of processing a plurality of read commands in each channel provided in the data storage device according to the present invention comprises the steps of: sensing data stored in the first flash memory in response to the first read command; And transmitting the sensed data to a controller, wherein the data stored in the second flash memory is sensed in response to a second read command to be performed after the first read command while the sensed data is transmitted to the controller. Characterized in that.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 읽기 커멘드 및 상기 제 2 읽기 커멘드는, 상기 제 1 읽기 커멘드 및 상기 제 2 읽기 커멘드가 실행되기 이전에 NCQ(Native Command Queuing) 및 TCQ(Tagged Command Queuing) 방식 중 어느 하나를 이용하여 큐잉되는 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, the first read command and the second read command may be one of a native command queuing (NCQ) and a tagged command queuing (TCQ) scheme before the first read command and the second read command are executed. It is characterized by being queued using either.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 구간은, 상기 제 1 플래시 메모리로부터 감지된 데이터를 전송하는 구간의 적어도 일부와 중첩되는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the section for detecting the data stored in the second flash memory, characterized in that overlapping with at least a portion of the section for transmitting the data detected from the first flash memory.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 단계는, 상기 제 1 플래시 메모리로부터 감지된 데이터를 전송하는 단계가 시작되기 직전에 시작되는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the sensing of the data stored in the second flash memory is characterized in that it starts just before the step of transmitting the sensed data from the first flash memory.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 읽기 커멘드 및 상기 제 2 읽기 커멘드는 복수의 채널들 중 어느 하나에 접속된 서로 다른 플래시 메모리에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present exemplary embodiment, the first read command and the second read command may be performed in different flash memories connected to any one of a plurality of channels.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 데이터 저장 장치에 구비된 각각의 채널에서 복수의 읽기 커멘드들을 처리하는 방법은, 제 1 읽기 커멘드에 대응되는 데이터 감지 동작이 수행되었는지 여부를 판별하는 단계; 상기 제 1 읽기 커멘드에 대응되는 데이터 감지 동작이 수행되지 않은 경우, 상기 제 1 읽기 커멘드에 의해 지정된 제 1 메모리로부터 데이터를 감지하는 단계; 상기 제 1 읽기 커멘드 이후에 수행될 제 2 커멘드가 큐잉되어 있는지 여부를 판별하는 단계; 상기 제 2 커멘드가 큐잉되어 있는 경우, 상기 제 2 읽기 커멘드에 의해 지정된 제 2 메모리로부터 데이터를 감지하는 단계; 그리고 상기 제 2 메모리로부터 데이터가 감지되는 동안 상기 제 1 메모리로부터 감지된 데이터를 컨트롤러로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of processing a plurality of read commands in each channel provided in the data storage device according to the present invention comprises: determining whether a data sensing operation corresponding to a first read command is performed; Sensing data from a first memory designated by the first read command when a data sensing operation corresponding to the first read command is not performed; Determining whether a second command to be executed after the first read command is queued; If the second command is queued, sensing data from a second memory designated by the second read command; And transmitting data sensed from the first memory to the controller while data is detected from the second memory.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 컴퓨팅 시스템은, 호스트; 그리고 상기 호스트의 요청에 따라 복수의 커멘드들에 응답해서 데이터를 기록 내지 읽어오는 데이터 저장 장치를 포함하고, 상기 데이터 저장 장치는 복수의 채널들과 전기적으로 접속된 복수의 메모리들; 그리고 상기 복수의 커멘드들을 큐잉하고, 상기 큐잉된 커멘드들을 근거로 하여 상기 복수의 채널들 각각에 대해 현재 수행 중인 제 1 읽기 커멘드의 데이터 전송 구간 동안 상기 제 1 커멘드 다음에 수행될 제 2 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간이 수행되도록 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a computing system according to the present invention includes a host; And a data storage device for writing or reading data in response to a plurality of commands in response to a request of the host, wherein the data storage device comprises: a plurality of memories electrically connected to the plurality of channels; And queuing the plurality of commands, and based on the queued commands, of a second read command to be performed after the first command during a data transfer interval of a first read command currently being performed for each of the plurality of channels. And a controller for controlling the data sensing section to be performed.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명의 데이터 저장 장치에 구비된 각각의 채널에서 복수의 읽기 커멘드들을 처리하는 방법을 기록하고 읽을 수 있는 저장 매체는, 제 1 읽기 커멘드에 응답해서 제 1 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 단계; 그리고 상기 감지된 데이터를 컨트롤러로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 감지된 데이터가 컨트롤러로 전송되는 동안 상기 제 1 읽기 커멘드 다음에 수행 될 제 2 읽기 커멘드에 응답해서 제 2 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 단계를 포함하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램으로 기록하고 컴퓨터로 읽을 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a storage medium capable of recording and reading a method of processing a plurality of read commands in each channel included in the data storage device of the present invention is stored in the first flash memory in response to the first read command. Sensing data; And transmitting the sensed data to a controller, wherein the data stored in the second flash memory is sensed in response to a second read command to be performed after the first read command while the sensed data is transmitted to the controller. The method comprising the step of recording to a program for executing in a computer and characterized in that the computer readable.
이상과 같은 본 발명에 의하면 연속해서 수행되는 복수 개의 읽기 커멘드들에 대한 실행 시간이 단축되고, 데이터 저장 장치의 읽기 성능이 향상된다. According to the present invention as described above, the execution time for a plurality of read commands that are continuously executed is shortened, and the read performance of the data storage device is improved.
본 발명의 예시적인 실시예들이 참조 도면들에 의거하여 이하 상세히 설명될 것이다. 그러나, 아래에서 설명될 본 발명의 데이터 저장 장치의 회로 구성 및 동작은 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다. Exemplary embodiments of the invention will be described in detail below on the basis of reference drawings. However, the circuit configuration and operation of the data storage device of the present invention to be described below are merely described, for example, and various changes and modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention.
본 발명의 데이터 저장 장치는 반도체 메모리 중에서도 플래시 메모리를 메인 스토리지로서 채택한 SSD가 예시적으로 설명될 것이다. 본 발명의 데이터 저장 장치(예를 들면, SSD)는 현재 수행되는 읽기 커멘드에 의해 감지된 데이터가 플래시 메모리에서 컨트롤러로 전송되는 동안 다음에 수행될 읽기 커멘드에 응답해서 타 플래시 메모리에 저장된 데이터를 감지하는 동작을 수행한다. 이와 같은 구성에 따르면, 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 동작이 현재의 읽기 커멘드가 수행되는 동안 미리 수행될 수 있게 되므로, 읽기 커멘드의 실행 시간이 효과적으로 단축된다. As the data storage device of the present invention, an SSD employing a flash memory as a main storage among semiconductor memories will be exemplarily described. The data storage device (e.g., SSD) of the present invention detects data stored in another flash memory in response to a read command to be performed next while data sensed by a currently executed read command is transferred from the flash memory to the controller. To perform the operation. According to such a configuration, since the data sensing operation of the next read command to be performed can be performed in advance while the current read command is performed, the execution time of the read command is effectively shortened.
도 1은 본 발명에 따른 데이터 저장 장치(500) 및 그것을 포함하는 메모리 시스템(1000)의 구성을 보여주는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
도 1을 참조하면, 본 발명의 메모리 시스템(1000)은 데이터 저장 장치(500)와 호스트(900)로 구성될 수 있다. 그리고, 데이터 저장 장치(data storage device ; 500)는 컨트롤러(controller ; 100)와, 데이터 저장부(data storage unit ; 300)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the
도 1에서는 반도체 메모리를 메인 스토리지로서 채택한 SSD가 데이터 저장 장치(500)로서 예시적으로 설명될 것이다. 비록 도 1에는 도시되어있지 않지만, 데이터 저장 장치(500)는 컨트롤러(100)와 데이터 저장부(300) 사이에 송수신되는 데이터와, 컨트롤러(100)와 호스트(900) 사이에 송수신되는 데이터를 임시로 저장할 수 있는 버퍼 메모리를 구비할 수 있다. 버퍼 메모리의 데이터 입출력을 제어하기 위해 컨트롤러(100) 내부에는 버퍼 메모리 제어 기능이 구비될 수 있다. 이는 버퍼 메모리의 데이터 입출력 동작이 컨트롤러(100)를 통해 수행될 수 있음을 의미한다. 버퍼 메모리는 컨트롤러(100) 외부에 구비될 수도 있고, 컨트롤러(100) 내부에 구비될 수도 있다. 버퍼 메모리는 DRAM 또는 SRAM과 같이 랜덤 액세스가 가능한 메모리로 구성될 수 있다. In FIG. 1, an SSD employing a semiconductor memory as a main storage will be exemplarily described as a
데이터 저장부(300)는 데이터 저장 장치(500)의 데이터 메인 스토리지로서, 하드 디스크 드라이브(HDD)의 플래터(platter) 대신에 반도체 메모리 칩들을 사용하여 데이터를 저장한다. 데이터 저장부(300)는 불휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리로 구성될 수 있으며, 컨트롤러(100)와 데이터 저장부(300) 사이에는 복수의 채널들(예를 들면, N개)이 구성될 수 있다. The
본 발명에서는 데이터 저장부(300)가 불휘발성 메모리인 플래시 메모리로 구성되는 경우에 대해 예시적으로 설명될 것이다. 그러나, 본 발명에서 데이터 저장부(300)에 적용되는 메모리는 특정 종류 및 특정 형태에만 국한되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 데이터 저장부(300)에 적용되는 메모리는 플래시 메모리뿐만 아니라 MRAM, PRAM 등의 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 저장부(300)에 적용되는 메모리는 DRAM 등과 같은 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 데이터 저장부(300)는, 적어도 하나의 불휘발성 메모리와 적어도 하나의 휘발성 메모리가 혼합된 형태로 구성될 수도 있고, 적어도 두 종류 이상의 불휘발성 메모리들이 혼합된 형태로 구성될 수도 있다. In the present invention, a case in which the
또한, 데이터 저장부(300)에 구비된 플래시 메모리들의 각 메모리 셀에 저장되는 데이터 비트 수는 다양한 형태로 구성 가능하다. 예를 들면, 플래시 메모리들은 셀 당 1 비트의 데이터가 저장되는 단일-레벨 플래시 메모리 셀들로 구성될 수도 있고, 셀 당 복수 비트의 데이터가 저장되는 멀티-레벨 플래시 메모리 셀들로 구성될 수도 있다. 그리고, 플래시 메모리들을 구성하는 메모리 셀의 종류 또한 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 플래시 메모리들은 낸드(NAND) 플래시 메모리, 노어(NOR) 플래시 메모리, One_NAND 플래시 메모리 (플래시 메모리 코어 및 메모리 제어 로직이 단일의 칩으로 구현된 것) 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있고, 적어도 두 종류 이상의 플래시 메모리들이 혼합된 하이브리드 형태로도 구성될 수 있다. 이 외에도, 플래시 메모리들의 메모리 셀의 전하 저장층의 구조 또한 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 메모리 셀의 전하 저장층이 전도성이 있는 다결정 실리콘 등으로 구성될 수도 있고, Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO 등과 같은 절연막을 이용하여 구성될 수도 있다. Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO 등과 같은 절연막을 전하 저장층으로 이용하는 플래시 메모리 구조를 차지 트랩형 트랩형 플래시(Charge Trap Flash, "CTF"라 불림) 메모리라 부르기도 한다. In addition, the number of data bits stored in each memory cell of the flash memories included in the
컨트롤러(100)는 호스트(900)로부터 입력된 커멘드에 응답하여 데이터 저장부(300)로/로부터 데이터를 기록하는/읽는 동작을 제어한다. 컨트롤러(100)는 SSD의 제반 동작을 제어하며, SSD 컨트롤러로 불리기도 한다. 컨트롤러(100) 내부에는 컨트롤러(100)의 동작을 제어하는 하나 또는 그 이상의 CPU 또는 코어가 구비될 수 있다. 하나의 CPU 또는 코어가 구비된 경우를 단일 코어 프로세서라 하고, 복수의 CPU 또는 코어가 구비된 경우를 멀티 코어 프로세서라 한다. CPU 또는 코어에서 수행되는 제어 알고리즘은 컨트롤러(100) 내부에 펌웨어(firmware) 형태로 저장될 수 있다. The
본 발명의 컨트롤러(100)는 데이터 저장부(300)에서 수행될 복수의 커멘드들을 큐잉(queuing)하는 기능과, 큐잉된 커멘드들의 각 동작 구간(특히, 읽기 커멘드의 읽기 구간 및 데이터 전송 구간)을 제어하는 기능을 수행한다. 수행될 복수의 커멘드들을 큐잉(queuing)하는 기능으로는, NCQ(Native Command Queuing), TCQ(Tagged Command Queuing) 등이 사용될 수 있다. The
컨트롤러(100)는 USB(Universal Serial Bus), MMC(MultiMediaCard) 인터페이스, PCI-E(PCIExpress) 인터페이스, SATA(Serial AT Attachment), PATA(Parallel AT Attachment) , SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), 그리고 IDE(Integrated Drive Electronics) 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 호스트(900)와 데이터를 주고 받을 수 있다. 특히, 본 발명의 컨트롤러(100)는 복수의 커멘드들에 대한 큐잉 기능을 제공하기 위해, SATA 인터페이스, SCSI 인터페이스, SAS 인터페이스, 및 이에 상응하는 인터페이스들 중 어느 하나를 지원하도록 구성될 수 있다. The
아래에서 상세히 설명되겠지만, 본 발명의 컨트롤러(100)는 큐잉된 커멘드들의 정보를 근거로 하여, 현재 수행 중인 읽기 커멘드의 데이터 전송 구간 동안, 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 동작이 미리 수행되도록 제어한다. 그 결과, 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 동작이 현재의 읽기 커멘드가 수행되는 동안 미리 수행될 수 있게 되어, 읽기 커멘드의 실행 시간이 단축된다. 이는 데이터 저장 장치(500)의 읽기 성능이 향상됨을 의미한다.As will be described in detail below, the
데이터 감지 구간(tR)은 페이지 버퍼를 이용하여 플래시 메모리에 저장되어 있는 데이터를 감지(sensing)하는 구간을 의미한다. 데이터 감지 구간(tR)에서 감지된 데이터는 플래시 메모리 내부의 데이터 저장부(예를 들면, 플래시 메모리 내부의 IO 버퍼)에 저장된다. 데이터 전송 구간(tDMA 참조)은 플래시 메모리에서 감지된 데이터를 플래시 메모리에서 컨트롤러(100)로 전송하는 구간을 의미한다. 데이터 전송 구간(tDMA 참조)에서는 DMA(Direct Memory Access) 전송 방식에 의한 데이터 전송이 수행될 수 있다. DMA 전송 방식은, 컨트롤러(100) 내부의 CPU 버스를 경유하지 않고 플래시 메모리들과 컨트롤러(100) 측의 버퍼 메모리가 직접 데이터 를 전송하는 방식을 의미한다. 데이터 전송 구간(tDMA 참조) 동안 컨트롤러(100)로 전송된 데이터는 버퍼 메모리에 저장된다.The data sensing section tR refers to a section for sensing data stored in the flash memory using the page buffer. Data sensed in the data detection period tR is stored in a data storage unit (eg, an IO buffer inside the flash memory) inside the flash memory. The data transfer section (see tDMA) refers to a section in which data sensed in the flash memory is transmitted from the flash memory to the
본 발명의 읽기 커멘드 수행 방법은 컨트롤러(100) 내에 단일 CPU 또는 단일 코어가 구비된 경우에도 적용될 수 있고, 컨트롤러(100) 내에 멀티 CPU 또는 멀티 코어가 구비된 경우에도 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 읽기 커멘드 수행 방법은 다른 채널에 구비된 복수의 웨이들에도 적용될 수 있고, 동일 채널에 구비된 복수의 웨이들에도 적용될 수 있다. 아래에서 상세히 설명되겠지만, 본 발명의 읽기 커멘드 수행 방법은, 동일 채널에 속한 복수의 웨이들에서 읽기 커멘드가 연속해서 수행되는 경우, 해당 채널에 대한 데이터 전송 효율을 더욱 높일 수 있다. The method of performing a read command of the present invention may be applied to a case in which a single CPU or a single core is provided in the
도 2는 도 1에 도시된 데이터 저장부(300)의 채널 및 웨이의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a channel and a way of the
도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)와 데이터 저장부(300) 사이에는 복수의 채널들(예를 들면, N개)이 구성될 수 있다. 각각의 채널(CH0, CH1, …, CH(N-1))에는 복수의 플래시 메모리들(310, 320, 330)이 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 채널(CH0∼CH(N-1))은 대응되는 플래시 메모리들로 커멘드 및 데이터를 송수신할수 있는 독립적인 버스를 의미한다. 서로 다른 채널(CH0, CH1, …, CH(N-1))에 접속된 플래시 메모리들(310, 320, 330)은 각각 독립적으로 동작할 수 있다. Referring to FIG. 2, a plurality of channels (for example, N) may be configured between the
각각의 채널에 접속된 복수의 플래시 메모리들(310, 320, 330)은 복수의 웨이들(way0-way3)을 구성할 수 있다. 예를 들면, 참조번호 310의 플래시 메모리들은 0번 채널(CH0)에서 4 개의 웨이들(way0∼way3)을 구성할 수 있고, 참조번호 320의 플래시 메모리들은 1번 채널(CH0)에서 4 개의 웨이들(way0∼way3)을 구성할 수 있다. 그리고, 참조번호 330의 플래시 메모리들은 (N-1)번 채널(CH(N-1))에서 4 개의 웨이들(way0∼way3)을 구성할 수 있다. 웨이(way)는 하나의 채널을 공유하는 플래시 메모리 칩들을 구분하기 위한 단위이다. 각각의 플래시 메모리 칩에 대응되는 채널 번호와 대응되는 웨이 번호에 따라서 각각의 플래시 메모리 칩이 식별될 수 있다. 예를 들면, 0번 채널(CH0)의 1번 웨이(way1)에 해당되는 플래시 메모리 칩은 "Chip N"을 나타낸다. 그리고, 1번 채널(CH1)의 3번 웨이(way3)에 해당되는 플래시 메모리 칩은 "Chip (3N+1)"을 나타낸다. 호스트로부터 제공된 커멘드가 어느 채널의 어느 웨이의 플래시 메모리 칩에서 수행될지는, 호스트(900)로부터 전달된 논리 블록 어드레스(Logical Block Address ; LBA)에 의해 정해질 수 있다. The plurality of
도 3은 본 발명에 따른 읽기 커멘드 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a read command processing method according to the present invention.
도 3에는 하나의 읽기 커멘드를 처리할 때의 수순이 예시적으로 도시되어 있다. 3 exemplarily shows a procedure when processing one read command.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 읽기 커멘드 처리 방법은, 먼저 현재 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 이전에 발행(issue)되었는지 여부를 판별한다(S1000 단계). Referring to FIG. 3, the method of processing a read command according to the present invention first determines whether a command or a control signal for executing a data sensing interval tR of a read command to be currently performed has previously been issued ( S1000 step).
S1000 단계에서의 판별 결과, 현재 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 이전에 발행되지 않았으면, 컨트롤러(100)는 현재 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호를 플래시 메모리로 발행한다(S1100 단계). 현재 수행될 읽기 커멘 드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 이전에 발행되지 않았다는 것은, 현재의 읽기 커멘드가 연속된 복수의 읽기 커멘드들 중 첫번째 읽기 커멘드임을 의미한다. S1100 단계에서 발행된 명령 또는 제어 신호에 응답해서, 현재의 읽기 커멘드에 의해 지정된 채널 및 웨이의 플래시 메모리로부터 데이터가 감지된다. 플래시 메모리의 감지 동작은 플래시 메모리 내부에 구비된 페이지 버퍼에 의해 수행된다. 플래시 메모리로부터 감지된 데이터는 해당 플래시 메모리 내부에 구비된 데이터 저장부(예를 들면, IO 버퍼)에 저장된다. 이어서, 다음에 수행될 읽기 커멘드가 컨트롤러(100)에 큐잉 되어 있는지 여부가 판별된다(S1200 단계). 다음에 수행될 커멘드들에 대한 큐잉 기능은 NCQ, TCQ 등과 같은 커멘드 큐잉 방식에 의해서 수행될 수 있다. As a result of the determination in step S1000, if a command or a control signal for executing the data sensing section tR of the read command to be performed currently has not been previously issued, the
한편, S1000 단계에서의 판별 결과, 현재 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 이전에 발행되었으면, 수순은 S1200 단계로 진행하여 다음에 수행될 읽기 커멘드가 컨트롤러(100)에 큐잉 되어 있는지 여부가 판별된다. 현재 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 이전에 발행되었다는 것은, 현재의 읽기 커멘드가 연속된 복수의 읽기 커멘드들 중 첫번째 읽기 커멘드가 아님을 의미한다. On the other hand, if it is determined in step S1000 that a command or a control signal for executing the data sensing interval tR of the read command to be currently executed is previously issued, the procedure proceeds to step S1200 and the next read command to be executed is a controller. It is determined whether or not it is queued at 100. If a command or a control signal for executing the data sensing interval tR of the read command to be currently executed is previously issued, it means that the current read command is not the first read command among a plurality of consecutive read commands.
계속해서, S1200 단계에서의 판별 결과, 다음에 수행될 읽기 커멘드가 컨트롤러(100)에 큐잉 되어 있으면, 컨트롤러(100)는 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호를 발행한다(S1300 단계). S1300 단계에서 발행된 명령 또는 제어 신호에 응답해서, 다음에 수행될 읽기 커멘드에 의해 지정된 채널 및 웨이의 플래시 메모리로부터 데이터가 감지된다. 감지된 데이터는 해당 플래시 메모리 내부의 데이터 저장부에 저장된다. S1300 단계에서 다음 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간(tR)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호가 발행되고 나면, 컨트롤러(100)는 현재의 읽기 커멘드의 데이터 전송 구간(tDMA)을 실행하기 위한 명령 또는 제어 신호를 발행한다(S1400 단계). Subsequently, if the read command to be performed next is queued in the
한편, S1200 단계에서의 판별 결과, 다음에 수행될 읽기 커멘드가 큐잉 되어 있지 않으면, 컨트롤러(100)는 S1400 단계로 진행하여 현재의 읽기 커멘드에 대응되는 데이터 전송 구간(tDMA)을 실행한다. 데이터 전송 구간(tDMA)에서는, 현재의 읽기 커멘드에 의해서 플래시 메모리에서 감지된 데이터가 DMA 전송 방식에 의해 컨트롤러(100)로 제공된다. 컨트롤러(100)로 제공된 데이터는 버퍼 메모리에 저장된다. If the read command to be performed next is not queued as a result of the determination in step S1200, the
도 3에서는, 플래시 메모리와 컨트롤러(100) 사이에서 수행되는 데이터 감지 및 데이터 전송 동작에 대해서만 도시되어 있고, 컨트롤러(100)와 호스트(900) 사이의 데이터 전송 동작에 대해서는 도시되어있지 않다. 비록 도 3에는 도시되어있지 않지만, 읽기 커멘드에 의해 컨트롤러(100)로 전송된 데이터는 최종적으로는 호스트(900)에게 읽기 데이터로서 제공될 것이다. In FIG. 3, only data sensing and data transfer operations performed between the flash memory and the
앞에서 설명된 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 읽기 커멘드 처리 방법은, 각각의 채널 마다 독립적으로 수행될 수 있다. 본 발명에서는 큐잉된 복수의 읽기 커멘드들을 처리할 때 먼저 복수의 읽기 커멘드들을 채널 단위로 병렬로 처리할 수 있다. 이 때, 각각의 채널에 대해서는 도 3에 도시된 읽기 커멘드 처리 방법 을 적용함으로써, 동일 채널 상에서 연속해서 수행되는 읽기 커멘드들의 수행 시간을 단축시키고, 각 채널에 대한 데이터 전송 효율을 극대화 한다. 각각의 채널에 할당된 읽기 커멘드의 개수가 많을수록 본 발명에 의한 읽기 효율의 증가 특성은 더욱 좋아지게 될 것이다.The read command processing method according to the embodiment of the present invention described above may be independently performed for each channel. In the present invention, when processing a plurality of queued read commands, first, the plurality of read commands may be processed in parallel on a channel basis. In this case, by applying the read command processing method shown in FIG. 3 to each channel, the execution time of the read commands continuously executed on the same channel is shortened and the data transmission efficiency for each channel is maximized. The larger the number of read commands assigned to each channel, the better the increase in read efficiency according to the present invention will be.
도 4는 본 발명에 따른 읽기 커멘드 처리 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 4에는 동일한 채널에 포함된 4개의 웨이에서 4 개의 읽기 커멘드들(CMD0, CMD1, CMD2, CMD3)이 연속해서 수행되는 경우의 타이밍도가 도시되어 있다. 연속해서 수행되는 읽기 커멘드들은 NCQ 방식, 또는 이에 상응하는 커멘드 큐잉 방식에 의해 큐잉된 커멘드들을 의미할 수 있다. 4 is a timing diagram illustrating a read command processing method according to the present invention. 4 illustrates a timing diagram when four read commands CMD0, CMD1, CMD2, and CMD3 are successively performed on four ways included in the same channel. Read commands executed in succession may refer to commands queued by the NCQ method or the corresponding command queuing method.
도 4를 참조하면, 제 1 커멘드(CMD0)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되고 나면, 제 2 커멘드(CMD1)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한다. 제 2 커멘드(CMD1)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한 것이 확인되면, 제 1 커멘드(CMD0)의 데이터 전송 구간(tDMA0)이 수행되기 시작한다. 제 1 커멘드(CMD0)의 데이터 전송 구간(tDMA0)이 종료되면, 제 3 커멘드(CMD2)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한다. 제 3 커멘드(CMD2)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한 것이 확인되면, 제 2 커멘드(CMD1)의 데이터 전송 구간(tDMA1)이 수행되기 시작한다. 제 2 커멘드(CMD1)의 데이터 전송 구간(tDMA1)이 종료되면, 제 4 커멘드(CMD3)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한다. 제 4 커멘드(CMD3)의 데이터 감지 구간(tR)이 수행되기 시작한 것이 확인되면, 제 3 커멘드(CMD2)의 데이터 전송 구간(tDMA2)이 수행되기 시작한다. 제 3 커멘드(CMD2)의 데이터 전송 구 간(tDMA2)이 종료되면, 제 4 커멘드(CMD3)의 데이터 전송 구간(tDMA3)이 수행되기 시작한다.Referring to FIG. 4, after the data sensing section tR of the first command CMD0 is performed, the data sensing section tR of the second command CMD1 starts to be performed. When it is confirmed that the data detection section tR of the second command CMD1 starts to be performed, the data transmission section tDMA0 of the first command CMD0 starts to be performed. When the data transmission section tDMA0 of the first command CMD0 ends, the data detection section tR of the third command CMD2 starts to be performed. When it is confirmed that the data detection section tR of the third command CMD2 starts to be performed, the data transmission section tDMA1 of the second command CMD1 starts to be performed. When the data transmission section tDMA1 of the second command CMD1 ends, the data detection section tR of the fourth command CMD3 starts to be performed. When it is confirmed that the data detection section tR of the fourth command CMD3 starts to be performed, the data transmission section tDMA2 of the third command CMD2 starts to be performed. When the data transfer section tDMA2 of the third command CMD2 ends, the data transfer section tDMA3 of the fourth command CMD3 starts to be performed.
즉, 동일한 채널에 포함된 4개의 웨이에서 4 개의 읽기 커멘드들(CMD0∼CMD3)이 연속해서 수행되는 경우, 적어도 하나의 데이터 감지 구간(tR)과 적어도 하나의 데이터 전송 구간(tDMA0∼tDMA3)의 일부 또는 전체가 서로 중첩됨을 알 수 있다. 이때, 중첩되는 데이터 감지 구간(tR)과 데이터 전송 구간(tDMA0∼tDMA3)이 시작되는 시점은, tR이 대응되는 데이터 전송 구간(tDMA0∼tDMA3)의 시작 시점 보다 약간 앞서거나 거의 동일하다. 복수의 읽기 커멘드들(CMD0∼CMD3)에 대한 데이터 감지 구간(tR)과 데이터 전송 구간(tDMA0∼tDMA3)의 시작 및 종료 시점은, 컨트롤러(100), 또는 컨트롤러(100)와 같은 제어 기능을 가진 다양한 종류의 제어 주체에 의해 다양하게 조절될 수 있다. That is, when four read commands CMD0 to CMD3 are sequentially performed on four ways included in the same channel, at least one data sensing interval tR and at least one data transmission interval tDMA0 to tDMA3 may be used. It can be seen that some or all overlap each other. In this case, the time point at which the overlapping data sensing section tR and the data transmission section tDMA0 to tDMA3 starts is slightly earlier or substantially the same as the start time point of the data transmission section tDMA0 to tDMA3 to which tR corresponds. The start and end time points of the data detection section tR and the data transmission section tDMA0 to tDMA3 for the plurality of read commands CMD0 to CMD3 have the same control functions as the
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 데이터 저장 장치(500)는 큐잉된 복수의 읽기 커멘드들을 처리할 때 먼저 복수의 읽기 커멘드들을 채널 단위로 병렬로 처리한다. 이 때, 각각의 채널에 대해서는 도 3 및 도 4에 도시된 읽기 커멘드 처리 방법을 적용함으로써, 동일 채널 상에서 연속해서 수행되는 읽기 커멘드들의 수행 시간을 단축시킨다. 그 결과, 읽기 커멘드의 처리 효율과 각 채널에 대한 데이터 전송 효율이 극대화 된다. As described above, when the
도 5는 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(2000)의 구성을 보여주는 도면이다. 5 illustrates a configuration of a
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(2000)은 버스를 통해 전기적으로 연결된 컨트롤러(100), 마이크로프로세서(200), 데이터 저장부(300), 베이 스밴드 칩셋(baseband chipset)과 같은 모뎀(600), 그리고 사용자 인터페이스(800)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the
도 5에 도시된 컨트롤러(100) 및 데이터 저장부(300)는 데이터 저장 장치(500)를 구성한다. 데이터 저장 장치(500)는 도 1 및 도 2에 도시된 SSD, 또는 메모리 카드 및/또는 메모리 카드 시스템을 구성할 수 있다. 도 5에 도시된 컨트롤러(100) 및 데이터 저장부(300)의 상세 구성은 앞에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다. The
데이터 저장부(300)에는 마이크로프로세서(200)에 의해서 처리된/처리될 N-비트 데이터(N은 1 또는 그 보다 큰 정수)가 컨트롤러(100)를 통해 저장된다. 데이터 저장부(300)는 복수의 채널들과 복수의 웨이들을 지원하는 불휘발성 메모리로 구성되며, 바람직하게는 불휘발성 메모리 중에서도 플래시 메모리로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예로서, 플래시 메모리뿐만 아니라 다른 종류의 불휘발성 메모리 장치도 본 발명에 적용 가능하다. 또한, 데이터 저장부(300)는 불휘발성 메모리 뿐만 아니라 휘발성 메모리로도 구성 가능하다.In the
컨트롤러(100)는 데이터 저장부(300)의 읽기/기록/소거 동작을 제어한다. 읽기 동작시 컨트롤러(100)는 현재 수행 중인 읽기 커멘드의 데이터 전송 구간 동안 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 구간을 동시에 수행한다. 즉, 다음에 수행될 읽기 커멘드의 데이터 감지 동작이 현재의 커멘드가 실행되는 동안 미리 수행된다. 그 결과, 읽기 커멘드의 실행 시간이 효과적으로 단축된다. The
본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(2000)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(2000)의 동작 전압을 공급하기 위한 배터리(700)가 추가적으로 제공될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(2000)에는 응용 칩셋(application chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS), 모바일 디램, 등이 더 제공될 수 있다. 최근 들어 이종의 불휘발성 메모리를 사용한 데이터 저장부들이 노트북, 데스크 탑, 서버 시장에 탑재되고 있는 추세에 있다. 이러한 시장 상황에서 본 발명은 기존에 가졌던 성능상의 한계를 대폭 향상시켜 불휘발성 메모리를 사용한 데이터 저장부의 저변 확대를 가속화시킬 수 있을 것이다.When the
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
또한, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테 이프, 플로피디스크, 하드 디스크, 광데이터 저장장치, SSD 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable storage medium. The computer-readable storage medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, hard disk, optical data storage, SSD, etc. Also, carrier wave (for example, transmission over the Internet) It also includes the implementation in the form of. The computer readable storage medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
도 1은 본 발명에 따른 데이터 저장 장치 및 그것을 포함하는 메모리 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of a data storage device and a memory system including the same according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 저장부의 채널 및 웨이의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a channel and a way of the data storage unit illustrated in FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 읽기 커멘드 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a read command processing method according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 읽기 커멘드 처리 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 4 is a timing diagram illustrating a read command processing method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 5 illustrates a configuration of a computing system according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 컨트롤러 300 : 데이터 저장부100: controller 300: data storage
500 : 데이터 저장 장치 900 : 호스트500: data storage device 900: host
Claims (15)
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-
2009
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal |