KR20150116627A - 컨트롤러 및 그것을 포함하는 데이터 저장 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크립터를 사용하여 작업을 처리하는 컨트롤러 및 그것을 포함하는 데이터 저장 장치에 관한 것이다. 상기 컨트롤러는, 디스크립터 ID를 할당하거나 해제하는 디스크립터 ID 관리 블럭; 상기 디스크립터 ID 관리 블럭으로부터 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성하는 컨트롤 유닛; 및 상기 디스크립터에 근거하여 입출력 신호를 처리하는 입출력 유닛을 포함하되, 상기 디스크립터가 정상적으로 처리된 경우, 상기 입출력 유닛은 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.
실시 예에 있어서, 상기 디스크립터가 비정상적으로 처리된 경우, 상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터에 대한 에러 핸들링 작업을 수행한 후에 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.

Description

컨트롤러 및 그것을 포함하는 데이터 저장 장치{CONTROLLER AND DATA STORAGE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 데이터 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크립터를 사용하여 작업을 처리하는 컨트롤러 및 그것을 포함하는 데이터 저장 장치에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 환경에 대한 패러다임(paradigm)이 언제, 어디서나 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)으로 전환되고 있다. 이로 인해 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치의 사용이 급증하고 있다. 이와 같은 휴대용 전자 장치는 일반적으로 메모리 장치를 이용하는 데이터 저장 장치를 사용한다. 데이터 저장 장치는 휴대용 전자 장치에서 사용되는 데이터를 저장하기 위해서 사용된다.
메모리 장치를 이용한 데이터 저장 장치는 기계적인 구동부가 없어서 안정성 및 내구성이 뛰어나며 정보의 액세스 속도가 매우 빠르고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 갖는 데이터 저장 장치는 USB(Universal Serial Bus) 메모리 장치, 다양한 인터페이스를 갖는 메모리 카드, UFS(Universal Flash Storage) 장치, 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, 이하, SSD라 칭함)를 포함한다.
본 발명의 실시 예는 디스크립터의 처리 상태에 따라서 디스크립터의 식별 번호를 관리하는 블럭을 포함하는 컨트롤러 및 그것을 포함하는 데이터 저장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러는, 디스크립터 ID를 할당하거나 해제하는 디스크립터 ID 관리 블럭; 상기 디스크립터 ID 관리 블럭으로부터 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성하는 컨트롤 유닛; 및 상기 디스크립터에 근거하여 입출력 신호를 처리하는 입출력 유닛을 포함하되, 상기 디스크립터가 정상적으로 처리된 경우, 상기 입출력 유닛은 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.
실시 예에 있어서, 상기 디스크립터가 비정상적으로 처리된 경우, 상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터에 대한 에러 핸들링 작업을 수행한 후에 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치는, 불휘발성 메모리 장치; 상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하기 위한 작업이 기술된 디스크립터의 ID를 할당하거나 해제하는 디스크립터 ID 관리 블럭; 상기 디스크립터 ID 관리 블럭을 통해서 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성하는 컨트롤 유닛; 및 상기 디스크립터에 근거하여 상기 불휘발성 메모리 장치로 제공될 제어 신호를 생성하는 메모리 인터페이스 유닛을 포함하되, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작이 정상적으로완료된 경우, 상기 메모리 인터페이스 유닛은 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작이 비정상적으로 완료된 경우, 상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터에 대한 에러 핸들링 작업을 수행한 후에 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 디스크립터의 처리 상태에 따라서 디스크립터의 식별 번호를 관리하는 블럭이 컨트롤러에 포함되기 때문에, 컨트롤러와 그것을 포함하는 데이터 저장 장치의 동작 속도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디스크립터와 디스크립터의 ID를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디스크립터 ID 관리 블럭의 관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치를 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함하는 데이터 처리 시스템을 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
도 6은 도 5에 도시된 SSD 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치가 장착되는 컴퓨터 시스템을 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성 요소를 통해서 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블럭도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 디스크립터와 디스크립터의 ID를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 디스크립터(descriptor)(DSC)를 사용하여 작업을 처리하는 컨트롤러(120)가 상세히 설명될 것이다. 디스크립터(DSC)는 컨트롤러(120)의 제어 대상이 되는 장치(도시되지 않음)를 제어하기 위해서 입출력 유닛(160)이 처리해야할 작업이 기술된 작업 지시서(work order)를 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 컨트롤러(120)는 컨트롤 유닛(140), 휘발성 메모리(150), 입출력 유닛(160), 디스크립터 식별 번호(identification, 이하 ID라 칭함) 관리 블럭(170), 요청 큐(180) 및 리포트 큐(190)를 포함할 수 있다.
디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 디스크립터 ID(DSC_ID)를 관리할 수 있다. 예를 들면, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당하거나(allocate) 할당 해제(deallocate)할 수 있다.
컨트롤 유닛(140)은 할당되지 않은(또는 사용되지 않은) 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(170)으로 요청(ALLC)할 수 있다. 컨트롤 유닛(140)은 디스크립터 ID 관리 블럭(170)을 통해서 할당된 디스크립터 ID(DSC_ID)에 대응하는 디스크립터(DSC)를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디스크립터 ID(DSC_ID)는 디스크립터(DSC)를 식별하기 위한 번호로서, 디스크립터(DSC)마다 하나씩 부여될 수 있다. 디스크립터 ID(DSC_ID)는 디스크립터(DSC)가 저장된 휘발성 메모리(150)의 영역 정보, 즉, 어드레스 정보를 의미할 수 있다. 컨트롤 유닛(140)은 생성된 디스크립터(DSC)를 디스크립터 ID(DSC_ID)에 대응하는 휘발성 메모리(150)의 저장 영역에 저장할 수 있다.
컨트롤 유닛(140)은 생성된 디스크립터(DSC)에 대응하는 디스크립터 ID(DSC_ID)를 요청 큐(180)에 저장할 수 있다. 즉, 컨트롤 유닛(140)은 요청 큐(180)에 디스크립터 ID(DSC_ID)를 저장함으로써 입출력 유닛(160)에 작업을 지시할 수 있다.
입출력 유닛(160)은 요청 큐(180)에 저장된 디스크립터 ID(DSC_ID)를 페치(fetch)할 수 있다. 입출력 유닛(160)은 페치된 디스크립터 ID(DSC_ID)에 근거하여 휘발성 메모리(150)로부터 페치된 디스크립터 ID(DSC_ID)에 대응하는 디스크립터(DSC)를 독출할 수 있다.
입출력 유닛(160)은 디스크립터(DSC)에 근거하여 컨트롤러(120)의 제어 대상이 되는 장치(이하, 제어 대상 장치라 칭함)를 제어하기 위한 작업을 처리할 수 있다. 예시적으로, 입출력 유닛(160)은 제어 대상 장치를 제어하기 위한 신호를 생성하고, 출력할 수 있다. 또한, 입출력 유닛(160)은 제어 대상 장치로 제공될 데이터 신호를 생성하고, 출력할 수 있다. 다른 예로서, 입출력 유닛(160)은 제어 대상 장치로부터 입력된 신호를 처리할 수 있다.
입출력 유닛(160)은 디스크립터(DSC)에 근거하여 처리한 작업의 상태(DSC_RSLT)를 휘발성 메모리(150)에 저장할 수 있다. 즉, 입출력 유닛(160)은 처리한 디스크립터(DSC)의 상태 정보(DSC_RSLT)를 디스크립터(DSC)에 업데이트할 수 있다. 입출력 유닛(160)은 처리된 디스크립터(DSC)에 대응하는 디스크립터 ID(DSC_ID)를 리포트 큐(190)에 저장할 수 있다. 즉, 입출력 유닛(160)은 리포트 큐(190)에 디스크립터 ID(DSC_ID)를 저장함으로써 처리된 디스크립터(DSC)가 무엇인지를 컨트롤 유닛(140)에 보고할 수 있다.
디스크립터(DSC)가 정상적으로 처리된 경우, 즉, 제어 대상 장치의 동작이 정상적으로 완료된 경우, 입출력 유닛(160)은 처리된 디스크립터(DSC)에 대응하는 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(170)으로 요청(DALLC)할 수 있다.
컨트롤 유닛(140)은 리포트 큐(190)에 저장된 디스크립터 ID(DSC_ID)를 페치할 수 있다. 컨트롤 유닛(140)은 페치된 디스크립터 ID(DSC_ID)에 대응하는 디스크립터(DSC)의 처리 상태(DSC_RSLT)를 확인할 수 있다. 컨트롤 유닛(140)은 디스크립터(DSC)의 처리 상태(DSC_RSLT)에 근거하여 디스크립터(DSC)가 정상적으로 처리되었는지(즉, 제어 대상 장치의 동작이 정상적으로 완료되었는지) 또는 비정상적으로 처리되었는지(즉, 제어 대상 장치의 동작이 비정상적으로 완료되었는지)의 여부를 판단할 수 있다.
디스크립터(DSC)가 비정상적으로 처리된 것으로 판단한 경우, 컨트롤 유닛(140)은 비정상적으로 처리된 디스크립터(DSC)에 대한 추가 작업, 예를 들면, 에러 핸들링 작업을 수행할 수 있다. 그리고, 그러한 추가 작업이 완료된 이후에, 컨트롤 유닛(140)은 비정상적으로 처리된 디스크립터(DSC)에 대응하는 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(170)으로 요청(DALLC)할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은, 입출력 유닛(160)의 요청에 따라서, 정상적으로 처리된 디스크립터(DSC)에 대응하는 디스크립터 ID(DSC_ID)를 관리(즉, 할당 해제)할 수 있다. 따라서, 컨트롤 유닛(140)은 정상적으로 처리된 디스크립터(DSC)를 관리하기 위한 리소스를 소모하지 않을 수 있다. 이는 컨트롤러(120)의 동작 속도가 향상될 수 있음을 의미한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디스크립터 ID 관리 블럭의 관리 방법을 설명하기 위한 도면이다. 앞서 설명된 바와 같이, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당하거나 할당 해제하는 동작을 통해서 디스크립터 ID(DSC_ID)를 관리할 수 있다.
디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 할당된 디스크립터 ID와 할당되지 않은 디스크립터 ID를 각각 그룹화할 수 있다. 예를 들면, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 할당된 디스크립터 ID들(DSC_ID1, DSC_ID2, DSC_ID3, DSC_ID5)을 할당 그룹(GR_ALLC)으로 그룹지을 수 있다. 다른 예로서, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 할당되지 않은 디스크립터 ID들(DSC_ID4, DSC_IDk)을 비할당 그룹(GR_DALLC)으로 그룹지을 수 있다.
컨트롤 유닛(140)으로부터 디스크립터 ID(DSC_ID)에 대한 할당이 요청되는 경우에, 디스크립터 ID 관리 블럭(170)은 비할당 그룹(GR_DALLC)에 포함된 디스크립터 ID들 중에서 어느 하나를 선택하고, 선택된 디스크립터 ID(DSC_ID)를 할당 그룹(GR_ALLC)에 포함시키고, 선택된 디스크립터 ID(DSC_ID)를 컨트롤 유닛(140)에 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치를 예시적으로 보여주는 블럭도이다.
데이터 저장 장치(200)는 휴대폰, MP3 플레이어, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 게임기, TV, 차량용 인포테인먼트(in-vehicle infotainment) 시스템 등과 같은 호스트 장치(도시되지 않음)에 의해서 액세스되는 데이터를 저장할 수 있다. 데이터 저장 장치(200)는 메모리 시스템이라고도 불릴 수 있다.
데이터 저장 장치(200)는 호스트 장치와 연결되는 인터페이스 프로토콜에 따라서 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들면, 데이터 저장 장치(200)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive, SSD), MMC, eMMC, RS-MMC, micro-MMC 형태의 멀티 미디어 카드(multi media card), SD, mini-SD, micro-SD 형태의 시큐어 디지털(secure digital) 카드, USB(universal storage bus) 저장 장치, UFS(universal flash storage) 장치, PCMCIA(personal computer memory card international association) 카드 형태의 저장 장치, PCI(peripheral component interconnection) 카드 형태의 저장 장치, PCI-E(PCI express) 카드 형태의 저장 장치, CF(compact flash) 카드, 스마트 미디어(smart media) 카드, 메모리 스틱(memory stick) 등과 같은 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
데이터 저장 장치(200)는 다양한 종류의 패키지(package) 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다. 예를 들면, 데이터 저장 장치(100)는 POP(package on package), SIP(system in package), SOC(system on chip), MCP(multi chip package), COB(chip on board), WFP(wafer-level fabricated package), WSP(wafer-level stack package) 등과 같은 다양한 종류의 패키지 형태들 중 어느 하나로 제조될 수 있다.
데이터 저장 장치(200)는 불휘발성 메모리 장치(210) 및 컨트롤러(220)를 포함할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(210)는 데이터 저장 장치(200)의 저장 매체로서 동작할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(210)는 낸드(NAND) 플래시 메모리 장치, 노어(NOR) 플래시 메모리 장치, 강유전체 커패시터를 이용한 강유전체 램(ferroelectric random access memory: FRAM), 티엠알(tunneling magneto-resistive: TMR) 막을 이용한 마그네틱 램(magnetic random access memory: MRAM), 칼코겐 화합물(chalcogenide alloys)을 이용한 상 변화 램(phase change random access memory: PCRAM), 전이 금속 산화물(transition metal oxide)을 이용한 저항성 램(resistive random access memory: RERAM) 등과 같은 다양한 형태의 불휘발성 메모리 장치들 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 강유전체 램(FRAM), 마그네틱 램(MRAM), 상 변화 램(PCRAM) 및 저항성 램(RERAM)는 메모리 셀에 대한 랜덤 액세스가 가능한 불휘발성 랜덤 액세스 메모리 장치의 한 종류이다. 불휘발성 메모리 장치(210)는 낸드 플래시 메모리 장치와 위에서 언급한 다양한 형태의 불휘발성 랜덤 액세스 메모리 장치의 조합으로 구성될 수 있다.
컨트롤러(220)는 내부의 휘발성 메모리 장치(250)에 로딩된 펌웨어 또는 소프트웨어의 구동을 통해서 데이터 저장 장치(200)의 제반 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(220)는 펌웨어 또는 소프트웨어와 같은 코드 형태의 명령(instruction) 또는 알고리즘을 해독하고 구동할 수 있다. 컨트롤러(220)는 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어가 조합된 형태로 구현될 수 있다.
컨트롤러(220)는 호스트 인터페이스 유닛(230), 컨트롤 유닛(240), 휘발성 메모리(250), 메모리 인터페이스 유닛(260), 디스크립터 ID 관리 블럭(270)을 포함할 수 있다. 메모리 인터페이스 유닛(260)은 요청 큐(280) 및 리포트 큐(290)을 포함할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 도 1의 컨트롤 유닛(140)과, 휘발성 메모리(250)는 도 1의 휘발성 메모리(150)와, 메모리 인터페이스 유닛(260)은 도 1의 입출력 유닛(160)과, 디스크립터 ID 관리 블럭(270)은 도 1의 디스크립터 ID 관리 블럭(170)과, 요청 큐(280)는 도 1의 요청 큐(180)와, 리포트 큐(290)는 도 1의 리포트 큐(190)와 동일하게 구성될 수 있고, 동일한 동작을 수행할 수 있다.
호스트 인터페이스 유닛(230)은 호스트 장치의 프로토콜에 대응하여 호스트 장치와 데이터 저장 장치(200) 사이를 인터페이싱할 수 있다. 예시적으로, 호스트 인터페이스 유닛(230)은 USB(universal serial bus), UFS(universal flash storage), MMC(multimedia card), PATA(parallel advanced technology attachment), SATA(serial advanced technology attachment), SCSI(small computer system interface), SAS(serial attached SCSI), PCI(peripheral component interconnection), PCI-E(PCI expresss) 프로토콜들 중 어느 하나를 통해 호스트 장치와 통신할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은 호스트 장치로부터 입력된 요청을 분석하고 처리할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 호스트 장치의 요청에 응답하여 컨트롤러(120)의 제반 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 데이터 저장 장치(200)를 구동하기 위한 펌웨어 또는 소프트웨어에 따라서 컨트롤러(220) 내부의 기능 블럭들의 동작을 제어할 수 있다.
휘발성 메모리(250)는 컨트롤 유닛(240)에 의해서 구동되는 펌웨어 또는 소프트웨어를 저장할 수 있다. 또한, 휘발성 메모리(250)는 펌웨어 또는 소프트웨어의 구동에 필요한 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 휘발성 메모리(250)는 컨트롤 유닛(240)의 동작 메모리로서 동작할 수 있다. 휘발성 메모리(250)는 호스트 장치로부터 불휘발성 메모리 장치(210)로 또는 불휘발성 메모리 장치(210)로부터 호스트 장치로 전송될 데이터를 임시 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 휘발성 메모리(250)는 데이터 버퍼 메모리로서 동작할 수 있다.
디스크립터 ID 관리 블럭(270)은 디스크립터 ID를 관리할 수 있다. 예를 들면, 디스크립터 ID 관리 블럭(270)은 디스크립터 ID를 할당하거나 할당 해제할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은 할당되지 않은 디스크립터 ID를 할당하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(270)으로 요청할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 디스크립터 ID 관리 블럭(270)을 통해서 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 생성된 디스크립터를 디스크립터 ID에 대응하는 휘발성 메모리(250)의 저장 영역에 저장할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은 생성된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 요청 큐(280)에 저장할 수 있다. 즉, 컨트롤 유닛(240)은 요청 큐(280)에 디스크립터 ID를 저장함으로써 메모리 인터페이스 유닛(260)에 작업을 지시할 수 있다.
메모리 인터페이스 유닛(260)은 요청 큐(280)에 저장된 디스크립터 ID를 페치할 수 있다. 메모리 인터페이스 유닛(260)은 페치된 디스크립터 ID에 근거하여 휘발성 메모리(250)로부터 페치된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 독출할 수 있다.
메모리 인터페이스 유닛(260)은 디스크립터에 근거하여 불휘발성 메모리 장치(210)를 제어하기 위한 작업을 처리할 수 있다. 예시적으로, 메모리 인터페이스 유닛(260)은 디스크립터에 근거하여 불휘발성 메모리 장치(210)로 제공될 제어 신호들을 생성하고, 구동(driving)할 수 있다. 제어 신호들은 불휘발성 메모리 장치(210)를 제어하기 위한 명령 및 어드레스 신호를 포함할 수 있다. 그리고 메모리 인터페이스 유닛(260)은 휘발성 메모리(250)에 버퍼링된 데이터에 근거하여 불휘발성 메모리 장치(210)로 제공될 데이터 신호를 생성하고, 구동할 수 있다. 메모리 인터페이스 유닛(260)은 불휘발성 메모리 장치(210)로부터 제공되는 데이터 신호를 데이터의 형태로 휘발성 메모리(250)에 저장할 수 있다.
메모리 인터페이스 유닛(260)은 디스크립터에 근거하여 처리한 작업의 상태를 휘발성 메모리(250)에 저장할 수 있다. 즉, 메모리 인터페이스 유닛(260)은 처리한 작업의 상태를 디스크립터에 업데이트할 수 있다. 메모리 인터페이스 유닛(260)은 처리된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 리포트 큐(290)에 저장할 수 있다. 즉, 메모리 인터페이스 유닛(260)은 리포트 큐(290)에 디스크립터 ID를 저장함으로써 처리된 디스크립터가 무엇인지를 컨트롤 유닛(240)에 보고할 수 있다.
디스크립터가 정상적으로 처리된 경우, 즉, 메모리 인터페이스 유닛(260)에 의해서 제공된 제어 신호들에 응답하여 불휘발성 메모리 장치(210)의 동작이 정상적으로 완료된 경우, 메모리 인터페이스 유닛(260)은 처리된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(270)으로 요청할 수 있다.
컨트롤 유닛(240)은 리포트 큐(290)에 저장된 디스크립터 ID를 페치할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 페치된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터의 처리 상태를 확인할 수 있다. 컨트롤 유닛(240)은 디스크립터의 처리 상태에 근거하여 디스크립터가 정상적으로 처리되었는지(즉, 불휘발성 메모리 장치(210)의 동작이 정상적으로 완료되었는지) 또는 비정상적으로 처리되었는지(즉, 불휘발성 메모리 장치(210)의 동작이 비정상적으로 완료되었는지)의 여부를 판단할 수 있다.
디스크립터가 비정상적으로 처리된 것으로 판단한 경우, 컨트롤 유닛(240)은 비정상적으로 처리된 디스크립터에 대한 추가 작업, 예를 들면, 에러 핸들링 작업을 수행할 수 있다. 그리고, 그러한 추가 작업이 완료된 이후에, 컨트롤 유닛(240)은 비정상적으로 처리된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(270)으로 요청할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함하는 데이터 처리 시스템을 예시적으로 보여주는 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 데이터 처리 시스템(2000)은 호스트 장치(2100)와 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive, 이하, SSD라 칭함, 2200)를 포함할 수 있다.
SSD(2200)는 SSD 컨트롤러(2210), 버퍼 메모리 장치(2220), 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n), 전원 공급기(2240), 신호 커넥터(2250), 전원 커넥터(2260)를 포함할 수 있다.
SSD(2200)는 호스트 장치(2100)의 요청에 응답하여 동작할 수 있다. 즉, SSD 컨트롤러(2210)는 호스트 장치(2100)로부터의 요청에 응답하여 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)을 액세스하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, SSD 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)의 읽기, 프로그램 그리고 소거 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
버퍼 메모리 장치(2220)는 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)에 저장될 데이터를 임시 저장하도록 구성될 수 있다. 또한, 버퍼 메모리 장치(2220)는 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)로부터 읽혀진 데이터를 임시 저장하도록 구성될 수 있다. 버퍼 메모리 장치(2220)에 임시 저장된 데이터는 SSD 컨트롤러(2210)의 제어에 따라 호스트 장치(2100) 또는 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)로 전송될 수 있다.
불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)은 SSD(2200)의 저장 매체로 사용될 수 있다. 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n) 각각은 복수의 채널들(CH1~CHn)을 통해 SSD 컨트롤러(2210)와 연결될 수 있다. 하나의 채널에는 하나 또는 그 이상의 불휘발성 메모리 장치가 연결될 수 있다. 하나의 채널에 연결되는 불휘발성 메모리 장치들은 동일한 신호 버스 및 데이터 버스에 연결될 수 있다.
전원 공급기(2240)는 전원 커넥터(2260)를 통해 입력된 전원(PWR)을 SSD(2200) 내부에 제공하도록 구성될 수 있다. 전원 공급기(2240)는 보조 전원 공급기(2241)를 포함할 수 있다. 보조 전원 공급기(2241)는 서든 파워 오프(sudden power off)가 발생되는 경우, SSD(2200)가 정상적으로 종료될 수 있도록 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 보조 전원 공급기(2241)는 전원(PWR)을 충전할 수 있는 슈퍼 캐패시터들(super capacitors)을 포함할 수 있다.
SSD 컨트롤러(2210)는 신호 커넥터(2250)를 통해서 호스트 장치(2100)와 신호(SGL)를 주고 받을 수 있다. 여기에서, 신호(SGL)는 커맨드, 어드레스, 데이터 등이 포함될 수 있다. 신호 커넥터(2250)는 호스트 장치(2100)와 SSD(2200)의 인터페이스 방식에 따라 PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), PCI(Peripheral Component Interconnection), PCI-E(PCI Express) 등의 커넥터로 구성될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 SSD 컨트롤러를 예시적으로 보여주는 블럭도이다. 도 6을 참조하면, SSD 컨트롤러(2210)는 메모리 인터페이스 유닛(2211), 호스트 인터페이스 유닛(2212), 에러 정정 코드(error correction code, ECC) 유닛(2213), 컨트롤 유닛(2214), 램(2215) 및 디스크립터 ID 관리 블럭(2216)을 포함할 수 있다.
메모리 인터페이스 유닛(2211)은 컨트롤 유닛(2214)에 의해서 생성된 디스크립터에 근거하여 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)에 커맨드 및 어드레스와 같은 제어 신호를 제공할 수 있다. 그리고 메모리 인터페이스 유닛(2211)은 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)과 데이터를 주고 받을 수 있다.
메모리 인터페이스 유닛(260)에 의해서 제공된 제어 신호들에 응답하여 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)의 동작이 정상적으로 완료된 경우, 메모리 인터페이스 유닛(2211)은 처리된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(2216)으로 요청할 수 있다.
호스트 인터페이스 유닛(2212)은 호스트 장치(2100)의 프로토콜에 대응하여 SSD(2200)와의 인터페이싱을 제공할 수 있다. 예를 들면, 호스트 인터페이스(2212)는 PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), PCI(Peripheral Component Interconnection), PCI-E(PCI Expresss) 프로토콜들 중 어느 하나를 통해 호스트 장치(2100)와 통신할 수 있다. 또한, 호스트 인터페이스 유닛(2212)은 호스트 장치(2100)가 SSD(2200)를 하드 디스크 드라이브(HDD)로 인식하도록 지원하는 디스크 에뮬레이션(Disk Emulation) 기능을 수행할 수 있다.
ECC 유닛(2213)은 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)로 전송되는 데이터에 대해서 생성한 패리티 데이터에 근거하여 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)로부터 읽혀진 데이터의 에러를 검출할 수 있다. 만약, 검출된 에러가 정정 범위 내이면, ECC 유닛(2213)은 검출된 에러를 정정할 수 있다. 도 6에 있어서, ECC 유닛(2213)이 메모리 인터페이스 유닛(2211) 외부에 구성되는 것이 예시되었으나, ECC 유닛(2213)은 메모리 인터페이스 유닛(2211) 내부에 포함될 수 있다.
컨트롤 유닛(2214)은 호스트 장치(2100)로부터 입력된 신호(SGL)를 분석하고 처리하도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 컨트롤 유닛(2214)은 램(2215)에 로딩된 펌웨어를 구동할 수 있다. 컨트롤 유닛(2214)은 디스크립터 ID 관리 블럭(2216)으로부터 디스크립터 ID를 할당받고, 메모리 인터페이스 유닛(2211)이 처리해야할 작업이 기술된 디스크립터를 생성할 수 있다. 컨트롤 유닛(2214)은 디스크립터의 처리 상태에 근거하여 디스크립터가 정상적으로 처리되었는지(즉, 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)의 동작이 정상적으로 완료되었는지) 또는 비정상적으로 처리되었는지(즉, 불휘발성 메모리 장치들(2231~223n)의 동작이 비정상적으로 완료되었는지)의 여부를 판단할 수 있다. 디스크립터가 비정상적으로 처리된 것으로 판단한 경우, 컨트롤 유닛(2214)은 비정상적으로 처리된 디스크립터에 대한 추가 작업, 예를 들면, 에러 핸들링 작업을 수행할 수 있다. 그리고, 그러한 추가 작업이 완료된 이후에, 컨트롤 유닛(2214)은 비정상적으로 처리된 디스크립터에 대응하는 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 디스크립터 ID 관리 블럭(2216)으로 요청할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 저장 장치가 장착되는 컴퓨터 시스템을 예시적으로 보여주는 블럭도이다. 도 9를 참조하면, 컴퓨터 시스템(3000)은 시스템 버스(3700)에 전기적으로 연결되는 네트워크 어댑터(3100), 중앙 처리 장치(3200), 데이터 저장 장치(3300), 램(3400), 롬(3500) 그리고 사용자 인터페이스(3600)를 포함할 수 있다. 여기에서, 데이터 저장 장치(3300)는 도 4에 도시된 데이터 저장 장치(200), 도 5에 도시된 SSD(2200)로 구성될 수 있다.
네트워크 어댑터(3100)는 컴퓨터 시스템(3000)과 외부의 네트워크들 사이의 인터페이싱을 제공한다. 중앙 처리 장치(3200)는 램(3400)에 상주하는 운영 체제(Operating System)나 응용 프로그램(Application Program)을 구동하기 위한 제반 연산 처리를 수행한다.
데이터 저장 장치(3300)는 컴퓨터 시스템(3000)에서 필요한 제반 데이터를 저장한다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템(3000)을 구동하기 위한 운영 체제(Operating System), 응용 프로그램(Application Program), 다양한 프로그램 모듈(Program Module), 프로그램 데이터(Program data), 그리고 유저 데이터(User data) 등이 데이터 저장 장치(3300)에 저장된다.
램(3400)은 컴퓨터 시스템(3000)의 동작 메모리 장치로 사용될 수 있다. 부팅 시에 램(3400)에는 데이터 저장 장치(3300)로부터 읽혀진 운영 체제(Operating System), 응용 프로그램(Application Program), 다양한 프로그램 모듈(Program Module)과 프로그램들의 구동에 소요되는 프로그램 데이터(Program data)가 로드된다. 롬(3500)에는 운영 체제(Operating System)가 구동되기 이전부터 활성화되는 기본적인 입출력 시스템인 바이오스(BIOS: Basic Input/Output System)가 저장된다. 유저 인터페이스(3600)를 통해서 컴퓨터 시스템(3000)과 사용자 사이의 정보 교환이 이루어진다.
비록 도면에는 도시되지 않았지만, 컴퓨터 시스템(3000)은 배터리(Battery), 응용 칩셋(Application Chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS) 등과 같은 장치들을 더 포함할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 구체적인 실시 예를 통해 설명되고 있으나, 본 발명은 그 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있음은 잘 이해될 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
120 : 컨트롤러
140 : 컨트롤 유닛
150 : 휘발성 메모리
160 : 입출력 유닛
170 : 디스크립터 ID 관리 블럭
180 : 작업 큐
190 : 리포트 큐

Claims (16)

  1. 디스크립터 ID를 할당하거나 해제하는 디스크립터 ID 관리 블럭;
    상기 디스크립터 ID 관리 블럭으로부터 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성하는 컨트롤 유닛; 및
    상기 디스크립터에 근거하여 입출력 신호를 처리하는 입출력 유닛을 포함하되,
    상기 디스크립터가 정상적으로 처리된 경우, 상기 입출력 유닛은 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청하는 컨트롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스크립터가 비정상적으로 처리된 경우, 상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터에 대한 에러 핸들링 작업을 수행한 후에 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청하는 컨트롤러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입출력 유닛은 상기 디스크립터에 근거하여 처리한 작업의 상태 정보를 상기 디스크립터에 업데이트하는 컨트롤러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 상태 정보에 근거하여 상기 디스크립터가 비정상적으로 처리되었는지의 여부를 판단하는 컨트롤러.
  5. 제1항에 있어서,
    휘발성 메모리를 더 포함하되,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터 ID에 대응하는 상기 휘발성 메모리의 저장 영역에 상기 디스크립터를 저장하는 컨트롤러.
  6. 제6항에 있어서,
    작업 큐를 더 포함하되,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터 ID를 상기 작업 큐에 저장하는 동작을 통해서 상기 디스크립터에 대한 작업을 상기 입출력 유닛에 요청하는 컨트롤러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입출력 유닛은 상기 작업 큐에 저장된 상기 디스크립터 ID에 근거하여 상기 휘발성 메모리로부터 상기 디스크립터를 독출하는 컨트롤러.
  8. 제6항에 있어서,
    리포트 큐를 더 포함하되,
    상기 입출력 유닛은 상기 디스크립터 ID를 상기 리포트 큐에 저장하는 동작을 통해서 상기 디스크립터가 처리되었음을 상기 컨트롤 유닛에 보고하는 컨트롤러.
  9. 불휘발성 메모리 장치;
    상기 불휘발성 메모리 장치를 제어하기 위한 작업이 기술된 디스크립터의 ID를 할당하거나 해제하는 디스크립터 ID 관리 블럭;
    상기 디스크립터 ID 관리 블럭을 통해서 할당된 디스크립터 ID에 대응하는 디스크립터를 생성하는 컨트롤 유닛; 및
    상기 디스크립터에 근거하여 상기 불휘발성 메모리 장치로 제공될 제어 신호를 생성하는 메모리 인터페이스 유닛을 포함하되,
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작이 정상적으로완료된 경우, 상기 메모리 인터페이스 유닛은 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청하는 데이터 저장 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작이 비정상적으로 완료된 경우, 상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터에 대한 에러 핸들링 작업을 수행한 후에 상기 디스크립터 ID를 할당 해제하도록 상기 디스크립터 ID 관리 블럭에 요청하는 데이터 저장 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메모리 인터페이스 유닛은 상기 디스크립터에 근거하여 처리한 작업의 상태 정보를 상기 디스크립터에 업데이트하는 데이터 저장 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 상태 정보에 근거하여 상기 불휘발성 메모리 장치의 동작이 비정상적으로 완료되었는지의 여부를 판단하는 데이터 저장 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    휘발성 메모리를 더 포함하되,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터 ID에 대응하는 상기 휘발성 메모리의 저장 영역에 상기 디스크립터를 저장하는 데이터 저장 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    작업 큐를 더 포함하되,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디스크립터 ID를 상기 작업 큐에 저장하는 동작을 통해서 상기 디스크립터에 대한 작업을 상기 메모리 인터페이스 유닛에 요청하는 데이터 저장 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메모리 인터페이스 유닛은 상기 작업 큐에 저장된 상기 디스크립터 ID에 근거하여 상기 휘발성 메모리로부터 상기 디스크립터를 독출하는 데이터 저장 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    리포트 큐를 더 포함하되,
    상기 메모리 인터페이스 유닛은 상기 디스크립터 ID를 상기 리포트 큐에 저장하는 동작을 통해서 상기 디스크립터가 처리되었음을 상기 컨트롤 유닛에 보고하는 데이터 저장 장치.
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