KR20200030245A - 메모리 시스템에서의 유효 데이터 관리 방법 및 장치 - Google Patents

메모리 시스템에서의 유효 데이터 관리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 기술은 데이터를 저장할 수 있는 블록을 복수 개 포함하는 메모리 장치, 및 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 상기 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하며, 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템을 제공한다.

Description

메모리 시스템에서의 유효 데이터 관리 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING VALID DATA IN MEMORY SYSTEM}
본 발명은 메모리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비휘발성 메모리 장치에 포함된 메모리 블록에 저장된 데이터 중 유효하지 않은 일부 데이터의 메타 정보를 삭제하여 가비지 컬렉션의 대상을 결정하는 방법 및 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 메모리 시스템, 다시 말해 데이터 저장 장치를 사용한다. 데이터 저장 장치는 휴대용 전자 장치의 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치로 사용된다.
비휘발성 메모리 장치를 이용한 데이터 저장 장치는 하드 디스크와 달리 기계적인 구동부가 없어서 안정성 및 내구성이 뛰어나며, 또한 정보의 액세스 속도가 매우 빠르고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 갖는 메모리 시스템의 일 예로 데이터 저장 장치는, USB(Universal Serial Bus) 메모리 장치, 다양한 인터페이스를 갖는 메모리 카드, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive) 등을 포함한다.
본 발명의 실시 예들은, 메모리 시스템의 복잡도 및 성능 저하를 최소화하며, 메모리 장치의 사용 효율을 최대화하여, 메모리 장치로 데이터를 신속하게 안정적으로 처리할 수 있는 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템, 및 그것의 동작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 물리적 어드레스를 논리적 어드레스와 연동시키는 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전 적어도 하나의 대상 블록의 맵데이터 및 유효 데이터 수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 대상 블록의 유효 데이터 수와 갱신된 유효 데이터 수를 비교하여 대상 블록 내 더 이상 유효하지 않은 데이터의 적어도 일부를 용이하게 구별할 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 메모리 장치 내 데이터의 저장을 위해 할당되었던 블록 중에서 프리 블록을 확보하기 위해, 불필요하거나 더 이상 유효하지 않은 데이터를 많이 포함하는 블록을 선택, 결정하기 위한 제어 방법을 단순화하여 불필요해진 블록을 선택, 결정하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템, 및 그것의 동작 방법 및 동작을 확인하는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 메모리 시스템은 데이터를 저장할 수 있는 블록을 복수 개 포함하는 메모리 장치; 및 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 상기 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하며, 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대상 블록은 삭제 동작 없이 새로운 데이터를 프로그램 할 수 없는 상태일 수 있다.
또한, 상기 대상 블록은 상기 컨트롤러가 최근 액세스(access)한 블록부터 시간 역순으로 기 설정된 개수의 블록을 포함할 수 있다.
또한, 상기 블록리스트는 상기 갱신된 유효페이지수를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 블록리스트 내 상기 대상 블록을 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 큰 순서대로 정렬할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 기 설정된 범위 이상인지를 판단하고, 상기 차이가 상기 기 설정된 범위 이상이면, 상기 대상 블록의 맵데이터의 중복 여부를 확인할 수 있다.
또한, 상기 대상 블록의 맵데이터는 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 주소정보(Physical to Logical, P2L)를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 주소정보 중 중복된 데이터가 있는 경우 오래된 것을 삭제할 수 있다.
또한, 상기 블록은 삭제 동작(erase operation)이 수행되는 단위이며 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있고, 상기 단위 블록은 상기 맵데이터가 배정되는 단위로서 상기 컨트롤러는 상기 단위 블록마다 유효페이지수를 결정하며, 상기 블록리스트에 포함된 상기 대상 블록은 상기 단위 블록과 상기 단위 블록의 유효페이지수를 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제한 후 상기 대상 블록의 맵데이터를 상기 메모리 장치에 저장할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 메모리 장치 내 상기 적어도 하나의 대상 블록을 선택하여 상기 블록리스트를 생성하는 블록리스트 생성부; 및 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 맵데이터 관리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메타 데이터 관리를 위한 장치는 컴퓨터 프로그램 명령을 포함하는 메모리 및 프로세서를 적어도 하나 포함할 수 있다. 메모리 시스템의 메타 데이터 관리 장치에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령은 상기 프로세서를 통하여 상기 메모리 시스템이 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하며, 상기 맵데이터가 갱신된 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템 제어 방법은 메모리 장치에 포함된 복수의 블록 중 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하는 단계; 상기 복수의 블록에 프로그램된 데이터의 맵데이터를 갱신하는 단계; 상기 맵데이터가 갱신된 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하는 단계; 및 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 메모리 시스템 제어 방법은 상기 대상 블록이 삭제 동작 없이 새로운 데이터를 프로그램 할 수 없는 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 대상 블록은 컨트롤러가 최근 액세스(access)한 블록부터 시간 역순으로 기 설정된 개수의 블록일 수 있다.
또한, 상기 블록리스트는 상기 갱신된 유효페이지수를 포함할 수 있다.
또한, 메모리 시스템 제어 방법은 상기 블록리스트 내 상기 대상 블록을 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 큰 순서대로 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 메모리 시스템 제어 방법은 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 기 설정된 범위 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 차이가 상기 기 설정된 범위 이상이면, 상기 대상 블록의 맵데이터의 중복 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 메모리 시스템 제어 방법은 상기 대상 블록의 맵데이터는 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 주소정보(Physical to Logical, P2L)를 포함하고, 상기 주소정보 중 중복된 데이터가 있는 경우 오래된 것을 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 블록은 삭제 동작(erase operation)이 수행되는 단위이며 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있고, 상기 단위 블록은 맵데이터가 배정되는 단위로서 상기 컨트롤러는 상기 단위 블록마다 유효페이지수를 결정하며, 상기 블록리스트에 포함된 상기 대상 블록은 상기 단위 블록과 상기 단위 블록의 유효페이지수를 포함할 수 있다.
또한, 메모리 시스템 제어 방법은 상기 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제한 후 상기 대상 블록의 맵데이터를 상기 메모리 장치에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들에 따른, 메모리 시스템, 데이터 처리 시스템, 그것의 동작 방법 및 동작을 확인하는 방법은 대상 블록(target block)의 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전후의 유효페이지수를 비교하여 중복된 데이터를 저장하는 페이지의 맵데이터를 삭제 또는 해지시키는 장치와 방법을 통해, 메모리 장치 내 유효 데이터를 식별, 판별하는 데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 대용량의 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록 각각에서 가비지 컬렉션을 위해 각 페이지가 유효 데이터를 저장하고 있는 지를 판단하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있어, 대용량 메모리 시스템에서 가비지 컬렉션을 보다 빠르게 수행할 수 있어 메모리 시스템에서 동작 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 일 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템 내 컨트롤러를 설명한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우의 일 예를 개략적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트의 예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트 생성 시점의 예를 설명한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 맵데이터를 관리하는 예를 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트의 예를 설명한다.
도 11은 본 발병의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 발병의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 13 내지 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 예들을 개략적으로 도시한다.
도22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
도시된 바와 같이, 메모리 시스템(1002)은 컨트롤러(1004) 및 메모리 장치(1006)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 메모리 장치(1006)는 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …)을 포함할 수 있다. 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …) 각각은 데이터를 저장할 수 있는 복수의 페이지를 포함한다.
메모리 장치(1006) 내 데이터가 저장되는 페이지는 물리적 주소를 통해 식별될 수 있다. 예를 들어, 제1블록(xBLK1)의 제1페이지(pg0)와 같은 주소 정보를 이용해 메모리 장치(1006) 내 데이터가 저장된 위치를 알 수 있다. 다만, 메모리 시스템(1002)에서는 데이터가 저장되는 페이지의 주소 정보를 인지하고 있으나, 메모리 시스템(1002)과 연동하는 호스트(미도시, 도 2~3참조)는 메모리 시스템(1002) 내에서 사용하는 물리적 주소에 대해 알 필요가 없을 수 있다.
호스트는 자신이 생성한 데이터 혹은 사용자로부터 입력된 데이터 등을 자신의 주소 체계를 이용하여 관리한다. 여기서, 호스트가 이용하는 주소 체계를 논리적 주소라고 할 수 있다. 호스트가 논리적 주소를 사용하여 데이터를 읽거나 쓰고자 하기 때문에, 메모리 시스템(1002)은 호스트가 전달한 논리적 주소를 메모리 시스템(1002) 내에서 사용되는 물리적 주소로 변환할 필요가 있다. 메모리 시스템(1002) 내 컨트롤러(1004)는 이러한 주소 변환 기능을 포함할 수 있다.
동작 효율성을 위하여, 컨트롤러(1004)는 논리적 주소를 물리적 주소로 변환하는 제1주소 정보와 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 제2주소 정보를 생성하거나 관리할 수 있다. 컨트롤러(1004)가 생성한 제1주소 정보와 제2주소 정보는 메모리 장치(1006)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1006)는 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …)에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터(xBLK1 P2L Data, xBLK2 P2L Data, xBLK3 P2L Data, …)가 존재하는 맵테이블(1020)을 포함할 수 있다.
필요에 따라 컨트롤러(1004)는 제1주소 정보와 제2주소 정보의 전체 혹은 일부를 로딩(loading)하여 컨트롤러(1004) 내부에 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 컨트롤러(1004) 내 데이터를 저장할 수 있는 공간(예, 내부 메모리)에 맵테이블(1020)을 로딩한 후, 변화된 값을 갱신하거나 관리를 할 수 있고, 최종 갱신된 맵테이블(1020)을 메모리 장치(1006)에 저장할 수 있다. 최종 갱신된 맵테이블(1020)이 메모리 장치(1006)에 저장되면, 기존에 저장되어 있던 메모리 장치(1006) 내 맵데이터는 더 이상 사용되지 않을 수 있다.
도 1을 참조하면, 컨트롤러(1004)는 블록리스트(1102) 및 맵데이터(1104) 를 포함할 수 있다.
컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006) 내에 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …)에 대한 동작 정보 혹은 상태 정보를 통해 블록리스트(1102)를 생성할 수 있다. 여기서, 동작 정보 혹은 상태 정보에는 메모리 장치(1006) 내 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5, …) 각각의 유효페이지수(valid page count, VPC)가 포함될 수 있다.
컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006) 내 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5, …)의 맵데이터 갱신 전후의 유효페이지 변화량을 인지할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 각 블록의 유효페이지 변화량을 바탕으로 블록리스트(1102)를 생성하고, 유효페이지 변화량이 큰 순서대로 각각의 블록을 정렬시킬 수 있다. 실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006) 내 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …) 중 전체 혹은 일부에 대해서 블록리스트(1102)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 블록리스트(1102)에 포함되는 블록들은 최근에 액세스되었거나, 최근 프로그램 동작이 수행되었거나, 블록 내 저장된 데이터의 맵데이터가 갱신된 경우로 한정될 수도 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 기 설정된 시점, 프로그램 동작이 수행되는 시점, 맵데이터 갱신이 일어나는 시점 등의 전후에 블록리스트(1102)에 포함되는 블록들의 유효페이지 변화량을 확인할 수 있다. 예를 들어, 각각의 블록에 대한 유효페이지 변화량은 제1블록(xBLK1)은 50, 제2블록(xBLK2)은 10, 제3블록(xBLK3)은 30, 제4블록(xBLK4)은 0, 제5블록(xBLK5)은 40이라고 가정할 수 있다.
한편 도시되지는 않았지만, 블록리스트(1102)에는 맵데이터 갱신 이전의 유효페이지수 및 맵데이터 갱신 이후의 유효페이지수 또한 블록리스트에 포함될 수 있다. 블록리스트(1102)에 관한 설명은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술한다.
컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006)에 저장된 맵데이터를 로딩(loading)하여 메모리에 저장한 후, 데이터의 위치가 바뀌거나 새로운 데이터가 프로그램되면 맵 데이터를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1004)는 호스트의 명령을 받아 프로그램 동작을 수행할 수 있다. 프로그램 동작 수행에 따라 데이터가 저장된 위치에 대응하는 주소 정보를 바탕으로 컨트롤러(1004)는 맵데이터(1104)를 갱신할 수 있다. 또한, 컨트롤러(1004)는 맵데이터(1104)의 갱신과 함께, 각 블록의 유효페이지 변화량을 인지할 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 블록리스트(1102)에 포함된 블록의 맵데이터를 맵테이블(1020)에 액세스하여 메모리에 저장할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 대상 블록 중에서도 맵데이터 정리가 필요한 블록의 맵데이터만 액세스하거나 저장할 수도 있다. 이를 위해서, 컨트롤러(1004)는 블록리스트(1102)로부터 특정 조건에 만족하는 대상 블록을 선택 혹은 선정할 수 있다. 실시예에 따라, 블록리스트(1102) 내 포함된 블록의 유효페이지 변화량이 기 설정된 범위 이상인 경우 해당 블록의 맵데이터 중 중복된 부분을 삭제할 수 있다.
실시예에 따라, 블록리스트(1102) 내 포함된 대상 블록의 유효페이지 변화량이 45개 이상인 경우, 해당 블록의 맵데이터를 정리, 삭제 혹은 관리할 수 있다고 가정한다. 도 1을 참조하면, 블록리스트(1102) 내 제1블록(xBLK1)만이 이 조건을 만족하기 때문에, 컨트롤러(1004)는 제1블록(xBLK1)의 맵데이터를 정리해 줄 수 있다. 제1블록(xBLK1)의 맵데이터 정리를 위해서, 컨트롤러(1004)는 맵업데이트에 따라 제1블록(xBLK1)에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터가 동일한 블록 혹은 다른 블록에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터와 동일한지(중복되는지)를 판단할 수 있다.
예를 들어, 호스트가 지정한 논리적 주소 'AA'에 저장되는 데이터가 특정 동작 중에 3번이나 갱신되었다고 가정한다. 메모리 시스템(1002) 내 컨트롤러(1004)는 해당 데이터를 3번 프로그램할 수 있고, 메모리 장치(1006)는 덮어쓰기(overwrite)를 지원하지 않기 때문에 메모리 장치(1006)내 서로 다른 위치(물리적 주소)에 호스트가 지정한 논리적 주소 'AA'에 대응하는 데이터가 저장된다. 동일한 논리적 주소 'AA'에 유효한 데이터는 1개인데, 메모리 장치(1006)내 3곳에 저장되어 있고, 이 중 두 개는 더 이상 유효하지 않다. 따라서, 컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006)에 저장된 맵테이블(1020)에서 중복된 맵데이터 값을 검색하여 중복된 것 중 최근 것을 제외한 나머지를 삭제할 수 있다. 경우에 따라, 중복된 맵데이터 개수가 유효페이지 변화량만큼 있을 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 맵업데이트 이후 맵데이터(1104)에서 블록리스트(1102)에 포함된 대상 블록의 맵데이터와 중복된 데이터를 확인하여 제1블록(xBLK1)의 유효하지 않은(invalid) 중복된 맵데이터를 삭제하여 정리할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 기존의 맵테이블(1020)에 저장된 제1블록(xBLK1)의 맵데이터를 더 이상 사용하지 않고, 새롭게 정리된 제1블록(xBLK1)의 맵데이터를 메모리 장치(1006)에 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전에 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(1004)는 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 블록리스트에 포함된 대상 블록의 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하여, 비교결과에 따라 대상 블록의 맵데이터를 정리해 줄 수 있다. 여기서 유효페이지수는 각 시점에서 측정되어 블록리스트에 생성될 수 있고, 컨트롤러(1004)는 유효페이지수의 변화를 통하여 맵데이터의 변화를 파악할 수 있다.
컨트롤러(1004)는 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위를 넘는 경우에 해당 블록의 맵데이터를 정리할 수 있다. 유효페이지수 변화량이 크다는 것은 해당 블록에 저장된 데이터 중 더 이상 유효하지 않은 데이터가 많음을 나타낼 수 있다. 따라서, 메모리 시스템(1002)의 적은 자원을 사용하여 특정 블록에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터 중 적어도 일부를 무효화시키거나 삭제하면, 추후 가비지 컬렉션 등을 위해 블록 내 유효 데이터를 탐색하거나 골라내는 동작이 더욱 용이해질 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 유효페이지 수 변화량이 기 설정된 범위를 넘지 않는 경우, 컨트롤러(1004)는 해당 블록의 맵데이터를 정리하지 않을 수 있다. 이 경우, 유효페이지 수 변화량이 미미하여 컨트롤러(1004)가 맵 데이터의 중복 여부를 통해 더 이상 유효하지 않은 데이터를 솎아내는 작업이 효율적이 아닐 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 일 예를 설명한다.
도 2를 참조하면, 데이터 처리 시스템(100)은, 호스트(Host)(102) 및 메모리 시스템(110)을 포함한다.
그리고, 호스트(102)는, 전자 장치, 예컨대 휴대폰, MP3 플레이어, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치들, 또는 데스크탑 컴퓨터, 게임기, TV, 프로젝터 등과 같은 전자 장치들을 포함, 즉 유무선 전자 장치들을 포함한다.
또한, 호스트(102)는, 적어도 하나의 운영 시스템(OS: operating system)를 포함하며, 운영 시스템은, 호스트(102)의 기능 및 동작을 전반적으로 관리 및 제어하고, 데이터 처리 시스템(100) 또는 메모리 시스템(110)을 사용하는 사용자와 호스트(102) 간에 상호 동작을 제공한다. 여기서, 운영 시스템은, 사용자의 사용 목적 및 용도에 상응한 기능 및 동작을 지원하며, 예컨대, 호스트(102)의 이동성(mobility)에 따라 일반 운영 시스템과 모바일 운용 시스템으로 구분할 수 있다. 또한, 운영 시스템에서의 일반 운영 시스템 시스템은, 사용자의 사용 환경에 따라 개인용 운영 시스템과 기업용 운영 시스템으로 구분할 수 있으며, 일 예로, 개인용 운영 시스템은, 일반 사용자를 위한 서비스 제공 기능을 지원하도록 특성화된 시스템으로, 윈도우(windows) 및 크롬(chrome) 등을 포함하고, 기업용 운영 시스템은, 고성능을 확보 및 지원하도록 특성화된 시스템으로, 윈도 서버(windows server), 리눅스(linux) 및 유닉스(unix) 등을 포함할 수 있다. 아울러, 운영 시스템에서의 모바일 운영 시스템은, 사용자들에게 이동성 서비스 제공 기능 및 시스템의 절전 기능을 지원하도록 특성화된 시스템으로, 안드로이드(android), iOS, 윈도 모바일(windows mobile) 등을 포함할 수 있다. 이때, 호스트(102)는, 복수의 운영 시스템들을 포함할 수 있으며, 또한 사용자 요청(user request)에 상응한 메모리 시스템(110)과의 동작 수행을 위해 운영 시스템을 실행한다, 여기서, 호스트(102)는, 사용자 요청에 해당하는 복수의 커맨드들을 메모리 시스템(110)으로 전송하며, 그에 따라 메모리 시스템(110)에서는 커맨드들에 해당하는 동작들, 즉 사용자 요청에 상응하는 동작들을 수행한다.
또한, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)의 요청에 응답하여 동작하며, 특히 호스트(102)에 의해서 액세스되는 데이터를 저장한다. 다시 말해, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)의 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치로 사용될 수 있다. 여기서, 메모리 시스템(110)은 호스트(102)와 연결되는 호스트 인터페이스 프로토콜에 따라, 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 예를 들면, 메모리 시스템(110)은, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive), MMC, eMMC(embedded MMC), RS-MMC(Reduced Size MMC), micro-MMC 형태의 멀티 미디어 카드(MMC: Multi Media Card), SD, mini-SD, micro-SD 형태의 시큐어 디지털(SD: Secure Digital) 카드, USB(Universal Storage Bus) 저장 장치, UFS(Universal Flash Storage) 장치, CF(Compact Flash) 카드, 스마트 미디어(Smart Media) 카드, 메모리 스틱(Memory Stick) 등과 같은 다양한 종류의 저장 장치들 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
아울러, 메모리 시스템(110)을 구현하는 저장 장치들은, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static RAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치와, ROM(Read Only Memory), MROM(Mask ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable ROM), EEPROM(Electrically Erasable ROM), FRAM(Ferromagnetic ROM), PRAM(Phase change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다.
그리고, 메모리 시스템(110)은, 호스트(102)에 의해서 액세스되는 데이터를 저장하는 메모리 장치(150), 및 메모리 장치(150)로의 데이터 저장을 제어하는 컨트롤러(130)를 포함한다.
여기서, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는 하나의 반도체 장치로 집적될 수 있다. 일 예로, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 SSD를 구성할 수 있다. 메모리 시스템(110)이 SSD로 이용되는 경우, 메모리 시스템(110)에 연결되는 호스트(102)의 동작 속도는 보다 개선될 수 있다. 아울러, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)는, 하나의 반도체 장치로 집적되어 메모리 카드를 구성할 수도 있으며, 일 예로 PC 카드(PCMCIA: Personal Computer Memory Card International Association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억 장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 수 있다.
또한, 다른 일 예로, 메모리 시스템(110)은, 컴퓨터, UMPC(Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA(Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 3차원 텔레비전(3-dimensional television), 스마트 텔레비전(smart television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 데이터 센터를 구성하는 스토리지, 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID(radio frequency identification) 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등을 구성할 수 있다.
한편, 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)는, 전원이 공급되지 않아도 저장된 데이터를 유지할 수 있으며, 특히 라이트(write) 동작을 통해 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 저장하고, 리드(read) 동작을 통해 저장된 데이터를 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록(memory block)들(152,154,156)을 포함하며, 각각의 메모리 블록들(152,154,156)은, 복수의 페이지들(pages)을 포함하며, 또한 각각의 페이지들은, 복수의 워드라인(WL: Word Line)들이 연결된 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 또한, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록들(152,154,156)이 각각 포함된 복수의 플래인들(plane)을 포함하며, 특히 복수의 플래인들이 각각 포함된 복수의 메모리 다이(memory die)들을 포함할 수 있다. 아울러, 메모리 장치(150)는, 비휘발성 메모리 장치, 일 예로 플래시 메모리가 될 수 있으며, 이때 플래시 메모리는 3차원(dimension) 입체 스택(stack) 구조가 될 수 있다.
그리고, 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어한다. 예컨대, 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터를 호스트(102)로 제공하고, 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 메모리 장치(150)에 저장하며, 이를 위해 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)의 리드, 라이트, 프로그램(program), 이레이즈(erase) 등의 동작을 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(130)는, 호스트 인터페이스(Host I/F) 유닛(132), 프로세서(Processor)(134), 에러 정정 코드(ECC: Error Correction Code) 유닛(138), 파워 관리 유닛(PMU: Power Management Unit)(140), 메모리 인터페이스(Memory I/F) 유닛(142), 및 메모리(Memory)(144)를 포함한다.
또한, 호스트 인터페이스 유닛(132)은, 호스트(102)의 커맨드(command) 및 데이터를 처리하며, USB(Universal Serial Bus), MMC(Multi-Media Card), PCI-E(Peripheral Component Interconnect-Express), SAS(Serial-attached SCSI), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics), MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 호스트(102)와 통신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 호스트 인터페이스 유닛(132)은, 호스트(102)와 데이터를 주고 받는 영역으로 호스트 인터페이스 계층(HIL: Host Interface Layer, 이하 'HIL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 통해 구동될 수 있다.
아울러, ECC 유닛(138)은, 메모리 장치(150)에서 처리되는 데이터의 에러 비트를 정정하며, ECC 인코더와 ECC 디코더를 포함할 수 있다. 여기서, ECC 인코더(ECC encoder)는 메모리 장치(150)에 프로그램될 데이터를 에러 정정 인코딩(error correction encoding)하여, 패리티(parity) 비트가 부가된 데이터를 생성하며, 패리티 비트가 부가된 데이터는, 메모리 장치(150)에 저장될 수 있다. 그리고, ECC 디코더(ECC decoder)는, 메모리 장치(150)에 저장된 데이터를 리드할 경우, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터에 포함되는 에러를 검출 및 정정한다. 다시 말해, ECC 유닛(138)은, 메모리 장치(150)로부터 리드한 데이터를 에러 정정 디코딩(error correction decoding)한 후, 에러 정정 디코딩의 성공 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 지시 신호, 예컨대 에러 정정 성공(success)/실패(fail) 신호를 출력하며, ECC 인코딩 과정에서 생성된 패리티(parity) 비트를 사용하여 리드된 데이터의 에러 비트를 정정할 수 있다. 이때, ECC 유닛(138)은, 에러 비트 개수가 정정 가능한 에러 비트 한계치 이상 발생하면, 에러 비트를 정정할 수 없으며, 에러 비트를 정정하지 못함에 상응하는 에러 정정 실패 신호를 출력할 수 있다.
여기서, ECC 유닛(138)은, LDPC(low density parity check) 코드(code), BCH(Bose, Chaudhri, Hocquenghem) 코드, 터보 코드(turbo code), 리드-솔로몬 코드(Reed-Solomon code), 컨벌루션 코드(convolution code), RSC(recursive systematic code), TCM(trellis-coded modulation), BCM(Block coded modulation) 등의 코디드 모듈레이션(coded modulation)을 사용하여 에러 정정을 수행할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, ECC 유닛(138)는 오류 정정을 위한 회로, 모듈, 시스템, 또는 장치를 모두 포함할 수 있다.
그리고, PMU(140)는, 컨트롤러(130)의 파워, 즉 컨트롤러(130)에 포함된 구성 요소들의 파워를 제공 및 관리한다.
또한, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어하기 위해, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간의 인터페이싱을 수행하는 메모리/스토리지(storage) 인터페이스가 된다. 여기서, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 메모리 장치(150)가 플래시 메모리, 특히 일 예로 메모리 장치(150)가 NAND 플래시 메모리일 경우에 NAND 플래시 컨트롤러(NFC: NAND Flash Controller)로서, 프로세서(134)의 제어에 따라, 메모리 장치(150)의 제어 신호를 생성하고 데이터를 처리한다. 그리고, 메모리 인터페이스 유닛(142)은, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간의 커맨드 및 데이터를 처리하는 인터페이스, 일 예로 NAND 플래시 인터페이스의 동작, 특히 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간 데이터 입출력을 지원하며, 메모리 장치(150)와 데이터를 주고 받는 영역으로 플래시 인터페이스 계층(FIL: Flash Interface Layer, 이하 'FIL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 통해 구동될 수 있다.
아울러, 메모리(144)는, 메모리 시스템(110) 및 컨트롤러(130)의 동작 메모리로서, 메모리 시스템(110) 및 컨트롤러(130)의 구동을 위한 데이터를 저장한다. 보다 구체적으로 설명하면, 메모리(144)는, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터의 요청에 응답하여 메모리 장치(150)를 제어, 예컨대 컨트롤러(130)가, 메모리 장치(150)로부터 리드된 데이터를 호스트(102)로 제공하고, 호스트(102)로부터 제공된 데이터를 메모리 장치(150)에 저장하며, 이를 위해 컨트롤러(130)가, 메모리 장치(150)의 리드, 라이트, 프로그램, 이레이즈(erase) 등의 동작을 제어할 경우, 이러한 동작을 메모리 시스템(110), 즉 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간이 수행하기 위해 필요한 데이터를 저장한다.
여기서, 메모리(144)는, 휘발성 메모리로 구현될 수 있으며, 예컨대 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM: Static Random Access Memory), 또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM: Dynamic Random Access Memory) 등으로 구현될 수 있다. 아울러, 메모리(144)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 컨트롤러(130)의 내부에 존재하거나, 또는 컨트롤러(130)의 외부에 존재할 수 있으며, 이때 메모리 인터페이스를 통해 컨트롤러(130)로부터 데이터가 입출력되는 외부 휘발성 메모리로 구현될 수도 있다.
또한, 메모리(144)는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)와 메모리 장치(150) 간 데이터 라이트 및 리드 등의 동작을 수행하기 위해 필요한 데이터, 및 데이터 라이트 및 리드 등의 동작 수행 시의 데이터를 저장하며, 이러한 데이터 저장을 위해, 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 라이트 버퍼(buffer)/캐시(cache), 리드 버퍼/캐시, 데이터 버퍼/캐시, 맵(map) 버퍼/캐시 등을 포함한다.
그리고, 프로세서(134)는, 메모리 시스템(110)의 전체적인 동작을 제어하며, 특히 호스트(102)로부터의 라이트 요청 또는 리드 요청에 응답하여, 메모리 장치(150)에 대한 프로그램 동작 또는 리드 동작을 제어한다. 여기서, 프로세서(134)는, 메모리 시스템(110)의 제반 동작을 제어하기 위해 플래시 변환 계층(FTL: Flash Translation Layer, 이하 'FTL'이라 칭하기로 함)이라 불리는 펌웨어(firmware)를 구동한다. 또한, 프로세서(134)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현될 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(130)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현된 프로세서(134)를 통해, 호스트(102)로부터 요청된 동작을 메모리 장치(150)에서 수행, 다시 말해 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 동작을, 메모리 장치(150)와 수행한다. 여기서, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 동작으로 포그라운드(foreground) 동작을 수행, 예컨대 라이트 커맨드에 해당하는 프로그램 동작, 리드 커맨드에 해당하는 리드 동작, 이레이즈 커맨드(erase command)에 해당하는 이레이즈 동작, 셋 커맨드(set command)로 셋 파라미터 커맨드(set parameter command) 또는 셋 픽쳐 커맨드(set feature command)에 해당하는 파라미터 셋 동작 등을 수행할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(130)는, 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(CPU) 등으로 구현된 프로세서(134)를 통해, 메모리 장치(150)에 대한 백그라운드(background) 동작을 수행할 수도 있다. 여기서, 메모리 장치(150)에 대한 백그라운드 동작은, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156)에서 임의의 메모리 블록에 저장된 데이터를 다른 임의의 메모리 블록으로 카피(copy)하여 처리하는 동작, 일 예로 가비지 컬렉션(GC: Garbage Collection) 동작, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156) 간 또는 메모리 블록들(152,154,156)에 저장된 데이터 간을 스왑(swap)하여 처리하는 동작, 일 예로 웨어 레벨링(WL: Wear Leveling) 동작, 컨트롤러(130)에 저장된 맵 데이터를 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(152,154,156)로 저장하는 동작, 일 예로 맵 플러시(map flush) 동작, 또는 메모리 장치(150)에 대한 배드 관리(bad management)하는 동작, 일 예로 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들(152,154,156)에서 배드 블록을 확인하여 처리하는 배드 블록 관리(bad block management) 동작 등을 포함한다.
실시예에 따라, 도 1에서 설명한 블록리스트(1102)는 도 2에서 설명한 컨트롤러(130) 내 적어도 하나의 프로세서(134)를 통해 생성되어 적어도 하나의 메모리(144)에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 일 예로, 컨트롤러(130)가, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들, 예컨대 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 복수의 프로그램 동작들, 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 복수의 리드 동작들, 및 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 복수의 이레이즈 동작들을 메모리 장치(150)에서 수행할 경우, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널(channel)들(또는 웨이(way)들)에서, 최상(best)의 채널들(또는 웨이들)을 결정한 후, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들 해당하는 메모리 다이들로 전송하며, 또한 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행한 메모리 다이들로부터 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 수신한 후, 커맨드 동작들의 수행 결과들을 호스트(120)로 제공한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 결정하며, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을 해당하는 메모리 다이들로 전송한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을 해당하는 커맨드 동작들을 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응한 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신하며, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신된 수행 결과들을, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답으로, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 예컨대 채널들(또는 웨이들)의 비지(busy) 상태, 레디(ready) 상태, 액티브(active) 상태, 아이들(idle) 상태, 정상(normal) 상태, 비정상(abnormal) 상태 등을 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 해당하는 메모리 다이들로 전송, 다시 말해 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행을, 해당하는 메모리 다이들로 요청한다. 또한, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통한 커맨드 동작들의 수행 요청에 상응하여, 해당하는 메모리 다이들로부터 커맨드 동작들의 수행 결과들을 수신하며, 이때 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라 최상의 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들의 수행 결과들을 수신한다. 그리고, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송되는 커맨드들의 디스크립터(descriptor)와, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신되는 수행 결과들의 디스크립터 간을, 매칭(matching)한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 커맨드들의 디스크립터에는, 커맨드들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들 또는 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 어드레스(일 예로, 데이터의 논리적 페이지 번호) 또는 데이터가 저장된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 또한, 수행 결과들의 디스크립터에는, 수행 결과들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들의 데이터 또는 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들의 데이터에 대한 어드레스(일 예로, 데이터에 대한 논리적 페이지 번호) 또는 프로그램 동작들 또는 리드 동작들이 수행된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드 동작들이 요청된 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 아울러, 커맨드들의 디스크립터 및 수행 결과들의 디스크립터에 포함된 정보들, 예컨대 데이터 정보, 위치 정보, 또는 채널들(또는 웨이들)의 지시 정보는, 컨텍스트(context) 형태 또는 태그(tag) 형태로, 디스크립터에 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 호스트(102)로부터 수신되는 복수의 커맨드들, 및 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 송수신한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 커맨드들이 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로 전송되는 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과, 커맨드 동작들의 수행 결과들이 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신되는 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을, 각각 독립적으로 관리한다. 예컨대, 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 제1커맨드가 전송되는 전송 채널(또는 전송 웨이)과, 제1커맨드에 해당하는 제1커맨드 동작의 수행 결과가 수신되는 수신 채널(또는 수신 웨이)을, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정, 일 예로 전송 채널(또는 전송 웨이)을 제1최상의 채널(또는 웨이)로 결정하고, 수신 채널(또는 수신 웨이)을 제1최상의 채널(또는 웨이)로 결정하거나 제2최상의 채널(또는 웨이)로 결정한 후, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 제1커맨드의 전송과, 제1커맨드 동작의 수행 결과의 수신을, 각각 수행한다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)을 보다 효율적으로 사용하며, 특히 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신함으로써, 메모리 시스템(110)의 동작 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 송수신하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 각각의 메모리 시스템들에서 수행한 이후의 수행 결과들을, 송수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 커맨드들의 전송, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행, 및 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들의 전송을, 처리함에 대해서는, 이하 도 4 내지 도 5에서 보다 구체적으로 설명할 것이므로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
아울러, 컨트롤러(130)의 프로세서(134)에는, 메모리 장치(150)의 배드 관리를 수행하기 위한 관리 유닛(도시하지 않음)이 포함될 수 있으며, 관리 유닛은, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들(152,154,156)에서 배드 블록을 확인한 후, 확인된 배드 블록을 배드 처리하는 배드 블록 관리를 수행한다. 여기서, 배드 관리는, 메모리 장치(150)가 플래시 메모리, 예컨대 낸드 플래시 메모리일 경우, 낸드의 특성으로 인해 데이터 라이트, 예컨대 데이터 프로그램(program) 시에 프로그램 실패(program fail)가 발생할 수 있으며, 프로그램 실패가 발생한 메모리 블록을 배드(bad) 처리한 후, 프로그램 실패된 데이터를 새로운 메모리 블록에 라이트, 즉 프로그램하는 것을 의미한다. 또한, 메모리 장치(150)가, 전술한 바와 같이, 3차원 입체 스택 구조를 가질 경우에는, 프로그램 실패에 따라 해당 블록을 배드 블록으로 처리하면, 메모리 장치(150)의 사용 효율 및 메모리 시스템(100)의 신뢰성이 급격하게 저하되므로, 보다 신뢰성 있는 배드 블록 관리 수행이 필요하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템 내 컨트롤러를 설명한다.
도 3을 참조하면, 호스트(102) 및 메모리 장치(150)와 연동하는 컨트롤러(130)는 호스트 인터페이스 유닛(132), 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40), 메모리 인터페이스 유닛(142) 및 메모리(144)를 포함할 수 있다.
도 3에서 도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 도 2에서 설명한 ECC 유닛(138)은 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)에 포함될 수 있다. 실시예에 따라, ECC 유닛(138)은 컨트롤러(130) 내 별도의 모듈, 회로, 또는 펌웨어 등으로 구현될 수도 있다.
호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 주고받기 위한 것이다. 예를 들어, 호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 순차적으로 저장한 뒤, 저장된 순서에 따라 출력할 수 있는 명령큐(56), 명령큐(56)로부터 전달되는 명령, 데이터 등을 분류하거나 처리 순서를 조정할 수 있는 버퍼관리자(52), 및 버퍼관리자(52)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 처리를 위한 이벤트를 순차적으로 전달하기 위한 이벤트큐(54)를 포함할 수 있다.
호스트(102)로부터 명령, 데이터는 동일한 특성의 복수개가 연속적으로 전달될 수도 있고, 서로 다른 특성의 명령, 데이터가 뒤 섞여 전달될 수도 있다. 예를 들어, 데이터를 읽기 위한 명령어가 복수 개 전달되거나, 읽기 및 프로그램 명령이 교번적으로 전달될 수도 있다. 호스트 인터페이스 유닛(132)은 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등을 명령큐(56)에 먼저 순차적으로 저장한다. 이후, 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 특성에 따라 컨트롤러(130)가 어떠한 동작을 수행할 지를 예측할 수 있으며, 이를 근거로 명령, 데이터 등의 처리 순서나 우선 순위를 결정할 수도 있다. 또한, 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등의 특성에 따라, 호스트 인터페이스 유닛(132) 내 버퍼관리자(52)는 명령, 데이터 등을 메모리(144)에 저장할 지, 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)으로 전달할 지도 결정할 수도 있다. 이벤트큐(54)는 호스트(102)로부터 전달된 명령, 데이터 등에 따라 메모리 시스템 혹은 컨트롤러(130)가 내부적으로 수행, 처리해야 하는 이벤트를 버퍼관리자(52)로부터 수신한 후, 수신된 순서대로 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)에 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 플래시 변환 계층(FTL) 유닛(40)은 이벤트규(54)로부터 수신된 이벤트를 관리하기 위한 호스트 요구 관리자(Host Request Manager(HRM), 46), 맵 데이터를 관리하는 맵데이터 관리자(Map Manger(MM), 44), 가비지 컬렉션 또는 웨어 레벨링을 수행하기 위한 상태 관리자(42), 메모리 장치 내 블록에 명령을 수행하기 위한 블록 관리자(48)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 맵데이터 관리자(MM, 44) 및 블록 관리자(48)를 사용하여 호스트 인터페이스 유닛(132)으로부터 수신된 읽기 및 프로그램 명령, 이벤트에 따른 요청을 처리할 수 있다. 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 전달된 요청의 논리적 주소에 해당하는 물리적 주소를 파악하기 위해 맵데이터 관리자(MM, 44)에 조회 요청을 보내고 물리적 주소에 대해 메모리 인터페이스 유닛(142)에 플래시 읽기 요청을 전송하여 읽기 요청을 처리할 수 있다. 한편, 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 먼저 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 전송함으로써 미기록된(데이터가 없는) 메모리 장치의 특정 페이지에 데이터를 프로그램한 다음, 맵데이터 관리자(MM, 44)에 프로그램 요청에 대한 맵 갱신(update) 요청을 전송함으로써 논리적-물리적 주소의 매핑 정보에 프로그램한 데이터에 대한 내용을 업데이트할 수 있다.
여기서, 블록 관리자(48)는 호스트 요구 관리자(HRM, 46), 맵데이터 관리자(MM, 44), 및 상태 관리자(42)가 요청한 프로그램 요청을 메모리 장치(150)를 위한 프로그램 요청으로 변환하여 메모리 장치(150) 내 블록을 관리할 수 있다. 메모리 시스템(110, 도 2 참조)의 프로그램 혹은 쓰기 성능을 극대화하기 위해 블록 관리자(48)는 프로그램 요청을 수집하고 다중 평면 및 원샷 프로그램 작동에 대한 플래시 프로그램 요청을 메모리 인터페이스 유닛(142)으로 보낼 수 있다. 또한, 다중 채널 및 다중 방향 플래시 컨트롤러의 병렬 처리를 최대화하기 위해 여러 가지 뛰어난 플래시 프로그램 요청을 메모리 인터페이스 유닛(142)으로 전송할 수도 있다.
한편, 블록 관리자(48)는 유효 페이지 수에 따라 플래시 블록을 관리하고 여유 블록이 필요한 경우 유효한 페이지가 없는 블록을 선택 및 지우고, 쓰레기(garbage) 수집이 필요한 경우 가장 적게 유효한 페이지를 포함하고 있는 블록을 선택할 수 있다. 블록 관리자(48)가 충분한 빈 블록을 가질 수 있도록, 상태 관리자(42)는 가비지 수집을 수행하여 유효 데이터를 모아 빈 블록으로 이동시키고, 이동된 유효 데이터를 포함하고 있었던 블록들을 삭제할 수 있다. 블록 관리자(48)가 상태 관리자(42)에 대해 삭제될 블록에 대한 정보를 제공하면, 상태 관리자(42)는 먼저 삭제될 블록의 모든 플래시 페이지를 확인하여 각 페이지가 유효한지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 각 페이지의 유효성을 판단하기 위해, 상태 관리자(42)는 각 페이지의 스페어(Out Of Band, OOB) 영역에 기록된 논리 주소를 식별한 뒤, 페이지의 실제 주소와 맵 관리자(44)의 조회 요청에서 얻은 논리 주소에 매핑된 실제 주소를 비교할 수 있다. 상태 관리자(42)는 각 유효한 페이지에 대해 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 전송하고, 프로그램 작업이 완료되면 맵 관리자(44)의 갱신을 통해 매핑 테이블이 업데이트될 수 있다.
맵 관리자(44)는 논리적-물리적 매핑 테이블을 관리하고, 호스트 요구 관리자(HRM, 46) 및 상태 관리자(42)에 의해 생성된 조회, 업데이트 등의 요청을 처리할 수 있다. 맵 관리자(44)는 전체 매핑 테이블을 플래시 메모리에 저장하고, 메몰시 소자(144) 용량에 따라 매핑 항목을 캐시할 수도 있다. 조회 및 업데이트 요청을 처리하는 동안 맵 캐시 미스가 발생하면, 맵 관리자(44)는 메모리 인터페이스 유닛(142)에 읽기 요청을 전송하여 메모리 장치(150)에 저장된 매핑 테이블을 로드(load)할 수 있다. 맵 관리자(44)의 더티 캐시 블록 수가 특정 임계 값을 초과하면 블록 관리자(48)에 프로그램 요청을 보내서 깨끗한 캐시 블록을 만들고 더티 맵 테이블이 메모리 장치(150)에 저장될 수 있다.
한편, 가비지 컬렉션이 수행되는 경우, 상태 관리자(42)가 유효한 페이지를 복사하는 동안 호스트 요구 관리자(HRM, 46)는 페이지의 동일한 논리 주소에 대한 데이터의 최신 버전을 프로그래밍하고 업데이트 요청을 동시에 발행할 수 있다. 유효한 페이지의 복사가 정상적으로 완료되지 않은 상태에서 상태 관리자(42)가 맵 업데이트를 요청하면 맵 관리자(44)는 매핑 테이블 업데이트를 수행하지 않을 수도 있다. 맵 관리자(44)는 최신 맵 테이블이 여전히 이전 실제 주소를 가리키는 경우에만 맵 업데이트를 수행하여 정확성을 보장할 수 있다.
실시예에 따라, 도 1에서 설명한 블록리스트(1102)는 도 3에서 설명한 컨트롤러(130) 내 상태 관리자(42), 맵 관리자(44) 및 블록 관리자(48) 중 적어도 하나를 통해 생성되어 적어도 하나의 메모리(144)에 저장될 수 있다.
메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 블록들을, 하나의 메모리 셀에 저장 또는 표현할 수 있는 비트의 수에 따라, 단일 레벨 셀(SLC: Single Level Cell) 메모리 블록 및 멀티 레벨 셀(MLC: Multi Level Cell) 메모리 블록 등으로 포함할 수 있다. 여기서, SLC 메모리 블록은, 하나의 메모리 셀에 1 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하며, 데이터 연산 성능이 빠르며 내구성이 높다. 그리고, MLC 메모리 블록은, 하나의 메모리 셀에 멀티 비트 데이터(예를 들면, 2 비트 또는 그 이상의 비트)를 저장하는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하며, SLC 메모리 블록보다 큰 데이터 저장 공간을 가짐, 다시 말해 고집적화할 수 있다. 특히, 메모리 장치(150)는, MLC 메모리 블록으로, 하나의 메모리 셀에 2 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 MLC 메모리 블록뿐만 아니라, 하나의 메모리 셀에 3 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 트리플 레벨 셀(TLC: Triple Level Cell) 메모리 블록, 하나의 메모리 셀에 4 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 쿼드러플 레벨 셀(QLC: Quadruple Level Cell) 메모리 블록, 또는 하나의 메모리 셀에 5 비트 또는 그 이상의 비트 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀들에 의해 구현된 복수의 페이지들을 포함하는 다중 레벨 셀(multiple level cell) 메모리 블록 등을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 장치(150)가, 플래시 메모리, 예컨대 NAND 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 등으로 구현되는 것을 일 예로 설명하지만, 상변환 메모리(PCRAM: Phase Change Random Access Memory), 저항 메모리(RRAM(ReRAM): Resistive Random Access Memory), 강유전체 메모리(FRAM: Ferroelectrics Random Access Memory), 및 스핀 주입 자기 메모리(STT-RAM(STT-MRAM): Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory) 등과 같은 메모리들 중 어느 하나의 메모리로 구현될 수도 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우의 일 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시한 메모리 시스템(110)에서 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신하여 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드(write command)들을 수신하여 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하거나, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드(read command)들을 수신하여 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드(erase command)들을 수신하여 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행, 또는 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들 및 복수의 리드 커맨드들을 함께 수신하여 라이트 커맨드들 및 리드 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들 및 리드 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신하여, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 복수의 커맨드 동작들을 수행할 경우, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널(channel)들(또는 웨이(way)들)을 통해, 메모리 장치(150), 특히 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하며, 또한 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행된 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 수신한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들의 응답으로, 수행 결과들을 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에 대한 상태를 확인한 후, 채널들 또는 웨이들의 상태에 상응하여, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 각각 독립적으로 최상(best)의 채널들(또는 웨이들)을 결정하며, 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을 송수신한다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 메모리 다이들이 포함된 메모리 장치(150)에서의 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드들의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)로 결정하며, 또한 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 수행할 경우, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)의 비지(busy) 상태, 레디(ready) 상태, 액티브(active) 상태, 아이들(idle) 상태, 정상(normal) 상태, 비정상(abnormal) 상태 등을 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 따라, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 커맨드들의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과, 수행 결과들의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로, 각각 독립적으로 결정한다. 예컨대, 컨트롤러(130)는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서 제1최상의 채널들(또는 웨이들)을, 호스트(102)로부터 수신된 제1커맨드들에 대한 전송 채널들(또는 전송 웨이들)로 결정하고, 제1최상의 채널들(또는 웨이들) 또는 제2최상의 채널들(또는 웨이들)을, 제1커맨드들에 해당하는 제1커맨드 동작들의 수행 결과들에 대한 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정하며, 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 제1커맨드들의 전송과, 제1커맨드 동작들의 수행 결과들의 수신을, 각각 수행한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 메모리 장치(150)로부터 수신되는 커맨드 동작들의 수행 결과들 간을 매칭(matching)한 후, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로 제공한다. 이때, 컨트롤러(130)는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송되는 커맨드들의 디스크립터(descriptor)와, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신되는 수행 결과들의 디스크립터 간을, 매칭한 후, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 커맨드들에 대한 응답으로 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 커맨드들의 디스크립터에는, 커맨드들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들 또는 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 어드레스(일 예로, 데이터의 논리적 페이지 번호) 또는 데이터가 저장된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 또한, 수행 결과들의 디스크립터에는, 수행 결과들에 해당하는 데이터 정보 또는 위치 정보, 예컨대 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들의 데이터 또는 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들의 데이터에 대한 어드레스(일 예로, 데이터에 대한 논리적 페이지 번호) 또는 프로그램 동작들 또는 리드 동작들이 수행된 위치의 어드레스(일 예로, 메모리 장치(150)의 물리적 페이지 정보) 등, 및 커맨드 동작들이 요청된 채널들(또는 웨이들), 다시 말해 커맨드들이 전송된 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 지시 정보, 예컨대 전송 채널들(또는 전송 웨이들)의 식별자(일 예로, 채널 번호(또는 웨이 번호)) 등이 포함될 수 있다. 아울러, 커맨드들의 디스크립터 및 수행 결과들의 디스크립터에 포함된 정보들, 예컨대 데이터 정보, 위치 정보, 또는 채널들(또는 웨이들)의 지시 정보는, 컨텍스트(context) 형태 또는 태그(tag) 형태로, 디스크립터에 포함될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 메모리 장치(150)의 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)을 보다 효율적으로 사용하며, 특히 각각 독립적인 최상의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신함으로써, 메모리 시스템(110)의 동작 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 송수신하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들과, 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 각각의 메모리 시스템들에서 수행한 이후의 수행 결과들을, 송수신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150)를 포함한 메모리 시스템(110)이 복수개가 존재하는 데이터 처리 시스템에서, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들을 수신할 경우, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들이, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150)를 각각 포함한 복수의 메모리 시스템들에서 수행되도록, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 전송하며, 또한 복수의 메모리 시스템들에서의 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)을 통해 수신한다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 메모리 시스템들에 대한 제어 및 관리 기능을 수행하는 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터(master) 메모리 시스템이, 각각의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한 후, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 복수의 커맨드들과 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 각각 송수신한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 메모리 시스템들의 정보에 상응하여, 복수의 메모리 시스템들에서 제1메모리 시스템을 마스터 메모리 시스템으로 결정하거나, 또는 복수의 메모리 시스템들 간 경쟁(contention)을 통해 제1메모리 시스템을 마스터 메모리 시스템으로 결정한 후, 나머지 메모리 시스템들을 슬레이브(slave) 메모리 시스템들로 결정한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여 최상의 채널들(또는 웨이들)을, 각각 독립적으로 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 수신 채널들(또는 수신 웨이들)로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 복수의 메모리 시스템들에서 해당하는 메모리 시스템들로 전송하고, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 복수의 메모리 시스템들에서 해당하는 메모리 시스템들로부터 수신하며, 커맨드 동작들의 수행 결과들을, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답으로 호스트(102)로 제공한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 마스터 메모리 시스템을, 메모리 시스템들의 정보에 따라 또는 메모리 시스템들 간의 경쟁을 통해, 제1메모리 시스템에서 다른 나머지 메모리 시스템들로 변경, 다시 말해 슬레이브 메모리 시스템들에서의 제2메모리 시스템으로, 동적으로 변경할 수 있으며, 제2메모리 시스템이 마스터 메모리 시스템이 될 경우, 제1메모리 시스템은 슬레이브 메모리 시스템이 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 메모리 시스템(110)에 포함된 컨트롤러(130)가, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 컨트롤러(130) 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인하거나, 또는 복수의 메모리 시스템들에서 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 마스터 메모리 시스템과 나머지 메모리 시스템들, 예컨대 마스터 메모리 시스템과 슬레이브 메모리 시스템들 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 또는 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)이, 비지 상태, 레디 상태, 액티브 상태, 아이들 상태, 정상 상태, 비정상 상태 등인 지를 확인한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 정상 상태에서 레디 상태 또는 아이들 상태의 채널들(또는 웨이들)을 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널(또는 웨이)의 가용 용량이 정상 범위에 존재하거나 또는 채널(또는 웨이)의 동작 레벨이 정상 범위에 존재하는 채널들(또는 웨이들)을, 최상의 채널들로 결정한다. 여기서, 채널(또는 웨이)의 동작 레벨은, 각 채널들(또는 웨이들)에서의 동작 클럭, 파워 레벨, 전류/전압 레벨, 동작 타이밍, 온도 레벨 등에 의해 결정될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 라이트 데이터를, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼(buffer)/캐시(cache)에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 프로그램하여 저장, 다시 말해 프로그램 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)로의 프로그램 동작들에 상응하여 맵 데이터를 업데이트한 후, 업데이트된 맵 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 저장할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)에 저장된 데이터에 대해, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 리드 커맨드들에 해당하는 데이터의 맵 데이터를 확인하여, 메모리 장치(150)로부터 리드 커맨드들에 해당하는 데이터를 리드하며, 리드된 데이터를 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼/캐시에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 호스트(102)로부터 제공할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 블록들에 대해, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 블록들을 확인한 후, 확인한 메모리 블록들에 저장된 데이터를 이레이즈하며, 이레이즈된 데이터에 상응하여 맵 데이터를 업데이트한 후, 업데이트된 맵 데이터를 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들에 저장할 경우, 즉 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들과 복수의 리드 커맨드들 및 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신하여, 복수의 프로그램 동작들과 리드 동작들 및 이레이즈 동작들을 수행할 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 시스템(110)에서의 커맨드 동작들을, 컨트롤러(130)가 수행하는 것을 일 예로 하여 설명하지만, 전술한 바와 같이, 컨트롤러(130)에 포함된 프로세서(134)가, 예컨대 FTL을 통해, 수행할 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)가, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터(user data) 및 메타 데이터(meta data)를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들에 프로그램하여 저장하거나, 호스트(102)로부터 수신된 리드 커맨드들에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들로부터 리드하여 호스트(102)에 제공하거나, 또는 호스트(102)로부터 수신된 이레이즈 커맨드들에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 블록들의 임의의 메모리 블록들에서 이레이즈한다.
여기서, 메타 데이터에는, 프로그램 동작에 상응하여, 메모리 블록들에 저장된 데이터에 대한 논리적/물리적(L2P: Logical to Physical) 정보(이하, '논리적(logical) 정보'라 칭하기로 함)가 포함된 제1맵 데이터, 및 물리적/논리적(P2L: Physical to Logical) 정보(이하, '물리적(physical) 정보'라 칭하기로 함)가 포함된 제2맵 데이터가 포함되며, 또한 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 커맨드 데이터에 대한 정보, 커맨드에 해당하는 커맨드 동작에 대한 정보, 커맨드 동작이 수행되는 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 대한 정보, 및 커맨드 동작에 상응한 맵 데이터 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 다시 말해, 메타 데이터에는, 호스트(102)로부터 수신된 커맨드에 해당하는 유저 데이터를 제외한 나머지 모든 정보들 및 데이터가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는, 컨트롤러(130)가 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하며, 이때 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들, 예컨대 메모리 블록들에서 이레이즈 동작이 수행된 빈(empty) 메모리 블록들, 오픈 메모리 블록(open memory block)들, 또는 프리 메모리 블록(free memory block)들에 라이트하여 저장하고, 또한 메모리 블록들에 저장된 유저 데이터에 대한 논리적 어드레스(logical address)와 물리적 어드레스(physical address) 간 매핑 정보, 즉 논리적 정보가 기록된 L2P 맵 테이블 또는 L2P 맵 리스트를 포함한 제1맵 데이터와, 유저 데이터가 저장된 메모리 블록들에 대한 물리적 어드레스와 논리적 어드레스 간 매핑 정보, 즉 물리적 정보가 기록된 P2L 맵 테이블 또는 P2L 맵 리스트를 포함한 제2맵 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에서의 빈 메모리 블록들, 오픈 메모리 블록들, 또는 프리 메모리 블록들에 라이트하여 저장한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를 메모리 블록들에 라이트하여 저장하고, 메모리 블록들에 저장된 유저 데이터에 대한 제1맵 데이터와 제2맵 데이터 등을 포함하는 메타 데이터를 메모리 블록들에 저장한다. 특히, 컨트롤러(130)는, 유저 데이터의 데이터 세그먼트(data segment)들이 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장됨에 상응하여, 메타 데이터의 메타 세그먼트(meta segment)들, 다시 말해 맵 데이터의 맵 세그먼트(map segment)들로 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들을, 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장하며, 이때 메모리 장치(150)의 메모리 블록들에 저장된 맵 세그먼트들을, 컨트롤러(130)에 포함된 메모리(144)에 로딩하여, 맵 세그먼트들을 업데이트한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 라이트 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 라이트 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 저장, 즉 프로그램 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 프로그램 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 호스트(102)로 제공한다.
아울러, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 리드 커맨드들에 해당하는 리드 데이터를, 메모리 장치(150)로부터 리드하여, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 버퍼/캐시에 저장한 후, 버퍼/캐시에 저장된 데이터를 호스트(102)로부터 제공하여, 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 리드 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 리드 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터의 리드 요청을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 리드 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 리드 동작들의 수행 결과들, 다시 말해 리드 커맨드에 해당하는 유저 데이터 및 메타 데이터를, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 유저 데이터를 호스트(102)로 제공한다.
또한, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 장치(150)의 메모리 블록들을 확인한 후, 메모리 블록들에 대한 이레이즈 동작들을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 호스트(102)로부터 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 연결된 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 이레이즈 커맨드에 해당하는 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에서 메모리 블록들에 대한 이레이즈 요청을, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로 전송하여 이레이즈 동작들을 수행하며, 또한 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들에서 이레이즈 동작들의 수행 결과들을, 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 메모리 장치(150)의 해당하는 메모리 다이들로부터 수신하여, 호스트(102)로 제공한다.
이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 호스트(102)로부터 복수의 커맨드들, 다시 말해 복수의 라이트 커맨드들과 복수의 리드 커맨드들 및 복수의 이레이즈 커맨드들을 수신할 경우, 특히 복수의 커맨드들을 순차적으로 동시에 수신할 경우, 전술한 바와 같이, 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 채널들(또는 웨이들)의 상태에 상응하여, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정하며, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해, 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행을, 메모리 장치(150)로 요청, 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들에서 해당하는 커맨드 동작들의 수행을 요청하며, 또한 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해, 커맨드 동작들에 대한 수행 결과들을, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들로부터 수신한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템(110)에서는, 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)을 통해 전송된 커맨드들과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 통해 수신된 수행 결과들 간을 매칭하여, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 대한 응답을, 호스트(102)로 제공한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 메모리 시스템(110)에 포함된 컨트롤러(130)가, 메모리 시스템(110)의 메모리 장치(150)에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 메모리 다이들과 컨트롤러(130) 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 메모리 장치(150)에 대한 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정할 뿐만 아니라, 복수의 메모리 시스템들에서 임의의 메모리 시스템, 예컨대 마스터 메모리 시스템의 컨트롤러가, 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 특히 마스터 메모리 시스템과 나머지 메모리 시스템들, 예컨대 마스터 메모리 시스템과 슬레이브 메모리 시스템들 간 채널들(또는 웨이들)의 상태를 확인한 후, 메모리 시스템들에 대한 최상의 전송 채널들(또는 전송 웨이들)과 최상의 수신 채널들(또는 수신 웨이들)을 각각 독립적으로 결정한다. 다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 메모리 장치(150)의 메모리 다이들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들), 또는 복수의 메모리 시스템들에 대한 복수의 채널들(또는 웨이들)이, 비지 상태, 레디 상태, 액티브 상태, 아이들 상태, 정상 상태, 비정상 상태 등인 지를 확인하며, 예컨대 정상 상태에서 레디 상태 또는 아이들 상태의 채널들(또는 웨이들)을 최상의 채널들(또는 웨이들)로 결정한다. 특히, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 채널들(또는 웨이들)에서, 채널(또는 웨이)의 가용 용량이 정상 범위에 존재하거나 또는 채널(또는 웨이)의 동작 레벨이 정상 범위에 존재하는 채널들(또는 웨이들)을, 최상의 채널들로 결정한다. 여기서, 채널(또는 웨이)의 동작 레벨은, 각 채널들(또는 웨이들)에서의 동작 클럭, 파워 레벨, 전류/전압 레벨, 동작 타이밍, 온도 레벨 등에 의해 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 각 메모리 시스템들의 정보, 예컨대 각 메모리 시스템들 또는 각 메모리 시스템들에 포함된 컨트롤러(130) 및 메모리 장치(150)에서의 커맨드 동작들에 대한 능력(capability), 일 예로 커맨드 동작들에 대한 수행 능력(performance capability), 처리 능력(process capability), 처리 속도(process speed), 및 처리 레이턴시(process latency) 등에 상응하여, 복수의 메모리 시스템들에서, 마스터 메모리 시스템을 결정한다. 여기서, 마스터 메모리 시스템은, 복수의 메모리 시스템들 간의 경쟁을 통해, 결정될 수도 있으며, 일 예로 호스트(102)와 각 메모리 시스템들 간의 접속 순위에 따른 경쟁을 통해 결정될 수 있다. 그러면 이하에서는, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 메모리 시스템에서 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들의 수행에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 4를 참조하면, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 라이트 커맨드들에 해당하는 프로그램 동작들을 수행하며, 이때 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 프로그램하여 저장하며, 또한 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)로의 프로그램 동작에 상응하여, 유저 데이터에 대한 메타 데이터를 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 저장한다.
여기서, 컨트롤러(130)는, 유저 데이터가 메모리 장치(150)의 (552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장됨을 지시하는 정보, 예컨대 제1맵 데이터와 제2맵 데이터를 생성 및 업데이트, 다시 말해 제1맵 데이터의 논리적 세그먼트들, 즉 L2P 세그먼트들과, 제2맵 데이터의 물리적 세그먼트들, 즉 P2L 세그먼트들을, 생성 및 업데이트한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다.
예컨대, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터를, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 제1버퍼(510)에 캐싱(caching) 및 버퍼링(buffering), 즉 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)을 데이터 버퍼/캐시인 제1버퍼(510)에 저장한 후, 제1버퍼(510)에 저장된 데이터 세그먼트들(512)을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다. 그리고, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 라이트 커맨드들에 해당하는 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)이, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 프로그램되어 저장됨에 따라, 제1맵 데이터와 제2맵 데이터를 생성 및 업데이트하여, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에 포함된 제2버퍼(520)에 저장, 즉 유저 데이터에 대한 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 맵 버퍼/캐시인 제2버퍼(520)에 저장한다. 여기서, 컨트롤러(130)의 메모리(144)에서 제2버퍼(520)에는, 전술한 바와 같이, 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)이 저장되거나, 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)에 대한 맵 리스트와, 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)에 대한 맵 리스트가 저장될 수 있다. 아울러, 컨트롤러(130)는, 제2버퍼(520)에 저장된 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에 포함된 페이지들에 저장한다.
또한, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 리드 커맨드들에 해당하는 리드 동작들을 수행하며, 이때 리드 커맨드들에 해당하는 유저 데이터의 맵 세그먼트들, 예컨대 제1맵 데이터의 L2P 세그먼트들(522)과 제2맵 데이터의 P2L 세그먼트들(524)을, 제2버퍼(520)에 로딩하여 확인한 후, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에서 해당하는 메모리 블록들의 페이지에 저장된 유저 데이터를 리드하며, 리드된 유저 데이터의 데이터 세그먼트들(512)을, 제1버퍼(510)에 저장한 후, 호스트(102)로 제공한다.
아울러, 컨트롤러(130)는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행, 예컨대 호스트(102)로부터 수신된 복수의 이레이즈 커맨드들에 해당하는 이레이즈 동작들을 수행하며, 이때 이레이즈 커맨드들에 해당하는 메모리 블록들을, 메모리 장치(150)의 메모리 블록들(552,554,562,564,572,574,582,584)에서 확인한 후, 확인된 메모리 블록들에 대해 이레이즈 동작을 수행한다.
또한, 도 5를 참조하면, 메모리 장치(150)는, 복수의 메모리 다이(memory die)들, 예컨대 메모리 다이0(610), 메모리 다이1(630), 메모리 다이2(650), 메모리 다이3(670)을 포함하며, 각각의 메모리 다이들(610,630,650,670)은, 복수의 플래인(plane)들을 포함, 예컨대 메모리 다이0(610)은, 플래인0(612), 플래인1(616), 플래인2(620), 플래인3(624)을 포함하고, 메모리 다이1(630)은, 플래인0(632), 플래인1(636), 플래인2(640), 플래인3(644)을 포함하며, 메모리 다이2(650)는, 플래인0(652), 플래인1(656), 플래인2(660), 플래인3(664)을 포함하고, 메모리 다이3(670)은, 플래인0(672), 플래인1(676), 플래인2(680), 플래인3(684)을 포함한다. 그리고, 메모리 장치(150)에 포함된 메모리 다이들(610,630,650,670)에서의 각 플래인들(612, 616, 620, 624, 632, 636, 640, 644, 652, 656, 660, 664, 672, 676, 680, 684)은, 복수의 메모리 블록들(614, 618, 622, 626, 634, 638, 642, 646, 654, 658, 662, 666, 674, 678, 682, 686)을 포함, 예컨대 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 복수의 페이지들, 예컨대 2M개의 페이지들(2MPages)을 포함하는 N개의 블록들(Block0, Block1, …, Block N-1)을 포함한다. 아울러, 메모리 장치(150)는, 각각의 메모리 다이들(610,630,650,670)에 대응하는 복수의 버퍼들, 예컨대 메모리 다이0(610)에 대응하는 버퍼0(628), 메모리 다이1(630)에 대응하는 버퍼1(648), 메모리 다이2(650)에 대응하는 버퍼2(668), 및 메모리 다이3(670)에 대응하는 버퍼3(688)을 포함한다.
그리고, 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)에는, 호스트(102)로부터 수신된 복수의 커맨드들에 해당하는 커맨드 동작들을 수행할 경우, 커맨드 동작들에 상응하는 데이터가 저장된다. 예컨대, 프로그램 동작들을 수행할 경우에는, 프로그램 동작들에 상응하는 데이터가 버퍼들(628,648,668,688)에 저장된 후, 메모리 다이들(610,630,650,670)의 메모리 블록들에 포함된 페이지들에 저장되며, 리드 동작들을 수행할 경우에는, 리드 동작들에 상응하는 데이터가 메모리 다이들(610,630,650,670)의 메모리 블록들에 포함된 페이지들에서 리드되어 버퍼들(628,648,668,688)에 저장된 후, 컨트롤러(130)를 통해 호스트(102)로 제공된다.
여기서, 본 발명의 실시 예로서 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)이 각각 대응하는 메모리 다이들(610,630,650,670)의 외부에 배치되어 있다. 하지만, 실시예에 따라 각각 대응하는 메모리 다이들(610,630,650,670)의 내부에 포함될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 복수의 버퍼들(628,648,668,688)은 각각의 메모리 다이(610,630,650,670) 내에 포함된 각각의 플래인(612, 616, 620, 624, 632, 636, 640, 644, 652, 656, 660, 664, 672, 676, 680, 684) 또는 각각의 메모리 블록(614, 618, 622, 626, 634, 638, 642, 646, 654, 658, 662, 666, 674, 678, 682, 686)에 대응할 수도 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 장치(150)에 포함된 버퍼들(628,648,668,688)이, 앞서 도 3에서 설명한 바와 같이, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 페이지 버퍼(322,324,326)들인 것을 일 예로 설명하지만, 메모리 장치(150)에 포함된 복수의 캐시들 또는 복수의 레지스터(register)들이 될 수도 있다.
이하에서는 전술한 메모리 시스템, 예를 들어, 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150)를 포함한 메모리 시스템(110)에서 데이터를 전달하는 방법과 장치를 보다 구체적으로 설명한다. 메모리 시스템(110)에 저장되는 데이터의 양은 더욱 커지고 있고, 메모리 시스템(110)은 한번에 많은 양의 데이터를 읽거나 저장하기를 요구 받고 있다. 한편, 메모리 시스템(110) 내 메모리 장치(150)에 저장된 데이터를 읽는 시간 또는 메모리 장치(150)에 데이터를 쓰는 시간은 컨트롤러(130)가 데이터를 처리하는 시간 또는 컨트롤러(130)와 메모리 장치(150) 간에 데이터가 전달되는 시간보다 더 길다. 컨트롤러(130) 혹은 호스트가 데이터를 처리하는 속도보다 메모리 장치(150)에 데이터를 읽거나 쓰는 시간이 상대적으로 큰 차이(예, 2배)를 가지기 때문에, 메모리 시스템(110)이 보다 빠르게 동작하기 위해서 데이터를 전달하는 과정을 보다 효율적으로 개선할 필요가 있으며, 이는 메모리 시스템(110)에 포함되는 버퍼의 크기에도 영향을 줄 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명한다.
도시된 바와 같이 메모리 시스템(1002)은 컨트롤러(1004) 및 메모리 장치(1006)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 메모리 장치(1006)는 데이터를 저장할 수 있는 복수의 블록을 포함할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 블록리스트 생성부(1030), 맵업데이트부(1032), 블록리스트 관리부(1034) 및 맵데이터 관리부(1036)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(1004) 내 블록리스트 생성부(1030)는 메모리 장치(1006)의 블록정보를 액세스할 수 있다. 예를 들어, 블록정보는 블록 각각의 유효페이지수 또는 기 설정된 범위의 블록 각각의 유효페이지수를 포함할 수 있다. 블록리스트 생성부(1030)는 메모리 장치(1006)로부터 전달된 유효페이지수를 바탕으로 복수의 블록에 대한 블록리스트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1004) 내 블록리스트 생성부(1030)는 맵데이터 갱신 전 복수의 블록의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 블록리스트 생성부(1030)는 최근 액세스한 블록을 블록리스트에 포함시킬 대상으로 선택 혹은 선정할 수 있다. 블록리스트에 포함되는 블록들은 삭제 동작을 수행하지 않고는 더 이상 새로운 데이터를 프로그램할 수 없는 클로즈(close) 상태일 수 있다. 컨트롤러(1004)는 클로즈된 시점에 해당 블록의 유효페이지수를 블록 정보로서 저장할 수 있다. 블록리스트 생성부(1030)는 블록리스트를 생성한 후 블록리스트 관리부(1034)로 전달할 수 있다.
한편, 컨트롤러(1004)가 메모리 장치(1006)에 데이터를 프로그램하면 맵 업데이트부(1032)는 프로그램된 데이터에 대응하는 맵데이터를 생성하거나 갱신할 수 있다. 맵 업데이트부(1032)가 맵데이터를 생성하거나 갱신하면, 맵데이터 갱신 여부를 블록리스트 관리부(1034)에 통지한다. 예를 들어, 컨트롤러(1004)가 호스트의 명령을 받아 프로그램 동작을 수행한 후 맵업데이트부(1032)는 맵데이터를 갱신할 수 있다. 생성된 맵데이터 중에서 새로운 논리적 주소인 맵데이터(새로운 데이터가 프로그램되는 경우)가 있을 수도 있고, 기존의 논리적 주소과 동일한 맵데이터(메모리 장치에 저장된 데이터가 갱신되어 새로운 위치에 프로그램되는 경우)가 있을 수도 있다.
블록리스트 관리부(1034)는 맵업데이트부(1032)에서 맵데이터가 갱신되었다는 통지에 대응하여 블록리스트 생성부(1030)에서 전달된 블록리스트에 포함된 블록 각각의 유효페이지 수에 변화량을 확인할 수 있다. 예를 들어, 맵업데이트부(1032)에서 프로그램(program) 동작에 따른 맵업데이트가 수행되면 블록리스트 생성부(1030)에서 생성된 블록리스트에 포함된 적어도 하나의 블록의 유효페이지수가 바뀌었을 수 있다. 따라서, 블록리스트 관리부(1034)에서는 블록리스트 내 대상 블록의 갱신된 유효페이지수를 다시 확인할 필요가 있다. 이를 통해, 블록리스트 관리부(1034)는 블록리스트에 포함된 블록의 유효페이지수 변화량을 인지할 수 있고, 유효페이지 수 변화량에 따라 블록리스트에 포함된 블록을 정렬할 수 있다.
한편, 블록리스트 관리부(1034)가 블록리스트 내 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이상이라고 판단하면, 해당 블록에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터를 정리할 필요가 있음을 맵데이터 관리부(1036)에 통지한다. 특정 블록의 유효페이지수 변화량이 크다는 것은 해당 블록에 저장된 데이터의 상당수가 더 이상 유효하지 않다는 것을 의미할 수 있다. 블록리스트 관리부(1034)는 해당 블록을 맵데이터 정리를 위한 블록으로 결정할 수 있다.
맵데이터 관리부(1036)는 특정 블록에 저장되어 있으나 더 이상 유효하지 않은 데이터에 대응하는 맵데이터의 중복성을 확인하여, 불필요한 맵데이터를 삭제하거나 무효화시킬 수 있다. 실시예에 따라, 맵업데이트부(1032)에서 얻을 수 있는 맵데이터와 블록리스트 관리부(1034)에서 관리 대상이된 블록의 맵데이터를 비교하여 중복된 맵데이터를 정리할 수 있다. 예를 들어, 전술한 두 맵데이터를 비교하여 동일한 맵데이터가 있다면, 동일한 맵데이터 중 오래된 것을 삭제할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 블록리스트 관리부(1034)에서 지정된 블록에 대해 맵데이터 관리부(1036)에서 수행되는 맵데이터 정리 동작은 기 설정된 시점이 지난 후 수행될 수도 있다. 예를 들어, 블록리스트 관리부(1034)에서 블록을 지정해 둔 후, 컨트롤러(1004)가 수행하는 프로그램, 리드, 삭제 등의 동작을 우선한 뒤 유휴(Idle) 시간 또는 추후 특정 시점에 해당 블록의 맵데이터를 정리해 줄 수도 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 제1블록리스트(BL_A)는 대상 블록으로 선정된 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지수를 나타내고 있다. 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지수는 각각 100, 90, 50, 100, 70개라고 가정할 수 있다.
컨트롤러(1004)는 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지수를 측정할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 최초로 생성되는 블록리스트에 맵데이터 갱신 전의 유효페이지수를 포함할 수 있고, 추후에 컨트롤러(1004)가 맵데이터 갱신 후에 생성하는 갱신된 유효페이지수와 비교할 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 메모리 장치(1006) 내 데이터를 프로그램한 뒤 대응하는 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전에 제1블록리스트(BL_A)와 같은 블록리스트를 생성한 뒤, 블록리스트를 컨트롤러(1004) 내 메모리에 저장할 수 있다.
도 7a에 도시된 제1블록리스트(BL_A)와 같이, 컨트롤러(1004)는 대상 블록으로 선정된 5개 블록의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 컨트롤러(1004)는 블록리스트에 포함되는 대상 블록을 다양한 방법으로 결정할 수 있고, 블록리스트에 포함되는 대상 블록의 수를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1004)는 대상 블록으로 선정된 3개 블록의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있고, 컨트롤러(1004)는 대상 블록으로 선정된 10개 블록의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 제2블록리스트(BL_B)는 대상 블록으로 선정된 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지수, 갱신된 유효페이지수 및 유효페이지 변화량을 나타내고 있다.
도 7b의 제2블록리스트(BL_B)는 도 7a의 제1블록리스트(BL_A)가 생성된 후, 컨트롤러(1004)가 메모리 장치(1006) 내 데이터를 프로그램한 뒤, 프로그램된 데이터에 대응하는 맵데이터의 주소를 갱신한 후에 생성될 수 있다. 따라서, 제1블록리스트(BL_A) 내 포함된 블록의 정보가 제2블록리스트(BL_B)에도 반영될 수 있다.
도 7b의 제2블록리스트(BL_B) 내 대상 블록으로 선정된 블록의 유효페이지수는 도 7a의 제1블록리스트(BL_A) 내 대상 블록으로 선정된 블록의 유효페이지수와 동일하다. 제2블록리스트(BL_B) 내 갱신된 유효페이지수는 제1블록리스트(BL_A) 내 대상 블록으로 선정된 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 맵데이터의 주소 갱신 후에 각 블록의 유효페이지수이다. 제2 블록 리스트(BL_B)에 포함된 유효페이지 변화량은 전술한 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수의 차이로 결정될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 맵데이터가 갱신되기 전 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지수는 각각 100, 90, 50, 100, 70개이다. 또한 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 갱신된 유효페이지수는 각각 50, 80, 20, 100, 30개이다. 이로 인해, 맵데이터가 갱신된 후 각각의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, xBLK4, xBLK5)의 유효페이지 변화량은 각각 50, 10, 30, 0, 40개이다.
실시예에 따라, 제2블록리스트(BL_B)는 유효페이지 변화량이 큰 순서대로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1004)가 제1블록리스트(BL_A)에서는 특별한 규칙 없이 임의의 순서대로 블록의 유효페이지수를 정렬했다 하더라도, 제2블록리스트(BL_B)에서는 유효페이지 변화량이 큰 순서대로 블록을 정렬할 수 있다. 도7b를 참조하면, 제1블록(xBLK1), 제5블록(xBLK5), 제3블록(xBLK3), 제2블록(xBLK2), 제4블록(xBLK4)의 순서와 같이 유효페이지 변화량이 큰 블록 순서대로 정렬될 수 있다. 각각의 유효페이지 변화량은 50, 40, 30, 10, 0개이다. 여기서, 유효페이지 변화량이 큰 블록(xBLK1)의 경우, 맵데이터의 갱신을 통해 해당 블록 내 저장된 데이터의 상당수가 더 이상 유효하지 않게 되었음을 나타낸다. 반면, 유효페이지 변화량이 없는 블록(xBLK4)의 경우, 맵데이터의 갱신이 해당 블록 내 저장된 데이터에 영향을 미치지 않아, 이전의 유효했던 데이터가 변함없이 유효하다는 것을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 블록리스트 내 대상 블록으로 선정된 블록의 유효페이지 변화량이 가장 큰 블록의 맵데이터가 정리될 수 있다. 예를 들어, 제2블록리스트(BL_B) 내 대상 블록으로 선정된 블록 중에서 유효페이지 변화량이 가장 큰 블록인 제1블록(xBLK1)에 대해서 맵데이터를 정리할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 블록리스트 내 대상 블록으로 선정된 블록의 유효페이지 변화량이 기 설정된 범위 이상인 블록의 맵데이터를 정리할 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 범위가 20개로 가정한다면, 제2블록리스트(BL_B) 내 대상 블록으로 선정된 블록 중에서 유효페이지 변화량이 20개 이상인 블록인 제1블록(xBLK1), 제5블록(xBLK5), 제3블록(xBLK3)에 대한 맵데이터가 정리될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록리스트 생성 시점의 예를 설명한다. 구체적으로, 도 8은 임의의 한 블록에서 발생하는 동작을 시간(시점)을 기준하여 설명한다. 도 8은 시간에 따른 x축으로 구성되어 있다. x축은 (…, t1, t2, t3, t4, t5, …)이다. x축 위에 표시되어 있는 시점에서 해당 블록에 여러 동작이 발생할 수 있다.
t1, t2, t3, t4 및 t5 중 적어도 하나는 맵데이터를 갱신하는 동작이 수행되는 시점일 수 있다. 예를 들어, t1, t2, t3, t4 및 t5 중 적어도 하나는 컨트롤러(1004, 도1참조)가 프로그램 동작을 한 후 이에 대응하는 메모리 장치(1006, 도1참조) 내 맵데이터를 갱신한 시점일 수 있다. 또한, 도8에서는 쉽게 이해하기 위해, 맵데이터를 갱신하는 동작이 걸리는 시간이 매우 짧아서 t1, t2, t3, t4 및 t5 시점처럼 표현할 수 있다고 가정할 수 있다.
예를 들어, 제1시점(T1)은 t1 ~ t2 사이의 시점으로, 블록이 클로즈된 시점일 수 있다. 제2시점(T2)은 t2 ~ t3 사이의 시점으로, 최근 블록이 액세스된 시점일 수 있다. 제3시점(T3)은 t3 ~ t4 사이의 시점으로, t4 시점의 맵데이터 갱신 직전의 시점일 수 있다. 제4시점(T4)은 t3 ~ t4 사이의 시점으로, t4 시점의 맵데이터 갱신 직후의 시점일 수 있다. 또한, 컨트롤러(1004)는 제1시점(T1), 제2시점(T2), 제3시점(T3) 및 제4시점(T4)에서 메모리 장치(1006) 내 블록의 유효페이지수를 결정하거나 인지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 대상 블록의 유효페이지 변화량을 측정하기 위해, 맵데이터 갱신 전후 시점의 유효페이지수가 필요할 수 있다. 예를 들어, 맵데이터 갱신 전 시점은 t4시점의 맵데이터 갱신 전 시점인 제3시점(T3)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t4시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제4시점(T4)이 될 수 있다. 또한, 컨트롤러(1004)는 제3시점(T3) 및 제4시점(T4)에서 대상 블록의 유효페이지수를 비교할 수 있고 대상 블록의 유효페이지 변화량을 결정할 수 있다. 측정된 전술한 자료들을 바탕으로 컨트롤러(1004)는 블록리스트를 생성할 수도 있다.
다른 실시예에 따라, 갱신 전 시점을 블록이 클로즈된 시점으로 정할 수도 있다. 맵데이터 갱신 전 시점은 블록이 클로즈된 시점인 제1시점(T1)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t2시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제2시점(T2)이 될 수 있다. 또한, 맵데이터 갱신 전 시점은 블록이 클로즈된 시점인 제1시점(T1)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t4시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제4시점(T4)이 될 수 있다. 또한 각 시점에서 대상 블록의 유효페이지수를 측정할 수 있고 대상 블록의 유효페이지 변화량을 측정할 수 있다. 측정된 전술한 자료들을 바탕으로 컨트롤러(1004)는 블록리스트를 생성할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따라, 갱신 전 시점을 최근 블록이 액세스된 시점으로 정할 수도 있다. 맵데이터 갱신 전 시점은 최근 블록이 액세스된 시점인 제2시점(T2)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t3시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제3시점(T3)이 될 수 있다. 또한, 맵데이터 갱신 전 시점은 최근 블록이 액세스된 시점인 제2시점(T2)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t4시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제4시점(T4)이 될 수 있다. 또한 각 시점에서 대상 블록의 유효페이지수를 측정할 수 있고 대상 블록의 유효페이지 변화량을 측정할 수 있다. 측정된 전술한 자료들을 바탕으로 컨트롤러(1004)는 블록리스트를 생성할 수도 있다.
기준이 되는 맵데이터 갱신 시점이 있다면, 도시되지는 않았지만 다양한 실시예가 있을 수 있다. 예를 들어 기준이 되는 맵데이터 갱신 시점을 정해두고, 기준 시점으로부터 복수 번의 맵데이터 갱신이 수행되기 전 시점의 유효페이지수와 기준 시점으로부터 복수 번의 맵데이터 갱신이 수행된 후 시점의 유효페이지수를 비교할 수 있다. 예를 들어, 기준이 되는 맵데이터 갱신 시점을 t3 시점이라 가정할 수 있다. 맵데이터 갱신 전 시점은 블록이 클로즈된 시점인 제1시점(T1)이 될 수 있고, 맵데이터 갱신 후 시점은 t4시점의 맵데이터 갱신 후 시점인 제4시점(T4)이 될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 맵데이터를 관리하는 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 메모리 시스템(1002)은 컨트롤러(1004) 및 메모리 장치(1006)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1004)는 컨트롤러(1004) 내 데이터를 저장할 수 있는 공간인 메모리(1022)를 포함할 수 있고, 메모리 장치(1006)는 메모리 장치(1006) 내 복수의 블록의 맵데이터가 저장되어 있는 맵테이블(1020)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 맵테이블(1020) 내에 있는 제1블록의 맵데이터(BLK1 P2L)는 첫번째 페이지부터 마지막 페이지까지 순차적으로 데이터가 기입될 수 있다. 도 9a 및 도 9b는 맵데이터 갱신 후 유효페이지수 변화량에 따라 블록이 선정된 이후의 도면일 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 같은 시점은 아니지만, 컨트롤러(1004)가 맵업데이트를 마친 시점 후에 각각 다른 시점일 수 있다. 도 9a를 참조하면, 컨트롤러(1004)는 맵업데이트에 대응하는 주소값인 맵데이터(P2L Data)를 메모리(1022) 내에 생성할 수 있다. 또한 도 9a에 도시 되어있는 맵테이블(1020) 내 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)는 본 발명의 실시예에 따른 맵데이터 정리 과정을 수행하지 않은 상태일 수 있다. 반면 도 9b에 도시 되어있는 맵테이블(1020) 내 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)는 본 발명의 실시예에 따른 맵데이터 정리 과정을 수행한 상태일 수 있다.
불필요한 맵데이터가 발생하는 것은 메모리 장치(1006)가 덮어쓰기(overwrite)를 지원하지 않고, 호스트가 동일한 논리 블록 주소(LBA)에 대해 반복적으로 데이터를 프로그램하는 명령을 메모리 시스템(1002)에 전달한 경우일 수 있다. 메모리 장치(1006)가 덮어쓰기를 지원하지 않기 때문에, 새롭게 전달되는 데이터는 새로운 페이지에 프로그램되어야 하지만, 프로그램된 페이지에 대응하는 맵데이터는 이미 저장된 다른 페이지에 대응하는 맵데이터와 중복될 수 있다. 실시예에 따라, 프로그램된 페이지에 대응하는 맵데이터는 맵테이블 내 다른 블록에 저장될 수 있고, 이미 저장된 다른 페이지에 대응하는 맵데이터와 중복될 수 있다. 이렇게 중복되어 저장된 데이터 중 최근 데이터는 유효하지만, 이전 데이터는 더 이상 유효하지 않다. 컨트롤러(1004)는 새로운 맵데이터를 만들어 맵테이블 내에 저장함과 동시에 기존에 맵테이블 내에 있던 중복된 맵데이터를 무효화할 수 있다.
도 9a를 참조하면, 유효페이지수가 감소한 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)에는 메모리(1022) 내 맵업데이트에 사용된 맵데이터(P2L Data)와 중복되는 주소값(“1B2”)이 있다. 맵업데이트에 사용된 맵데이터(P2L Data)는 메모리 장치(1006)로부터 로딩한 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)보다 최근 데이터이다. 맵테이블(1020) 내 데이터를 저장할 수 있는 공간에 중복되는 주소값(“1B2”)이 다른 블록의 맵데이터에 저장되었을 수 있기 때문에, 컨트롤러(1004)는 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L) 내에 있는 주소값(“1B2”)을 무효화한 뒤, 메모리 장치(1006)에 저장할 수 있다.
도 9b는 컨트롤러(1004)는 중복된 주소값(“1B2”)을 무효화한 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)를 맵테이블(1020)에 저장할 수 있다. 다시 저장된 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)의 물리적인 위치는 도 9a에서 설명한 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)과는 다르지만, 맵테이블(1020)에 포함되도록 할 수 있다. 또한, 새로운 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)이 저장되면서 기존의 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)은 더 이상 유효하지 않을 수 있다. 도 9a의 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L) 내에 있는 주소값(“1B2”)이 도 9b에서는 컨트롤러에 의해 주소값(“1B2”)이 무효화되어 주소값(“NULL”)로 바뀔 수 있다. 즉, 도 9a의 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L) 전체가 무효화되고, 도 9b와 같은 제1블록 맵데이터(BLK1 P2L)가 새로 생성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록리스트의 예를 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 블록리스트를 구성하는 블록의 다양한 예를 설명하기 위해 만든 완성된 블록리스트가 아닌 유효페이지수와 같은 블록정보를 제외하고 블록번호만을 도시한 블록리스트일 수 있다.
도시된 바와 같이, 도 10a의 제3블록리스트(BL_C)에 포함된 대상 블록으로 복수의 블록(xBLK1, xBLK2, xBLK3, …)이 될 수 있다. 또한, 도 10b의 제4블록리스트(BL_D)에 포함된 대상 블록으로 복수의 단위 블록(LUB1, LUB2, LUB3, …)이 될 수도 있다. 예를 들어 제30블록(xBLK30)이 복수의 단위 블록(LUB1, LUB2, LUB3, …)으로 구분되어 있고, 블록리스트는 제30블록(xBLK30)의 복수의 단위 블록(LUB1, LUB2, LUB3, …)으로 구성되어 있을 수 있다. 즉, 제4블록리스트(BL_D) 내 대상 블록으로 제30블록(xBLK30)이 포함될 수 있다. 또한 도시되지는 않았지만 제4블록리스트(BL_D) 내 대상 블록으로 제30블록(xBLK30)의 일부가 포함될 수 있다.
실시예에 따라, 만약 컨트롤러(1004)는 복수의 단위 블록에 대해서 또한 유효페이지수를 측정할 수 있다면, 블록리스트에 포함된 대상 블록으로 블록 단위에서 단위 블록 단위로 확장할 수 있다. 예를 들어, 블록리스트 내 대상 블록으로 선정된 단위 블록의 유효페이지 변화량을 알 수 있다면, 기 설정된 범위 이상의 유효페이지 변화량을 갖는 단위 블록에 대해 컨트롤러(1004)는 해당 단위 블록의 맵데이터를 정리할 수 있다.
도 11은 본 발병의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 과정을 설명하는 흐름도이다.
메모리 시스템은 메모리 장치가 덮어쓰기(overwrite)를 지원하지 않고, 호스트가 동일한 논리 블록 주소(LBA)에 대해 반복적으로 데이터를 프로그램 하는 명령을 메모리 시스템에 전달하기 때문에 불필요한 맵데이터가 발생할 수 있다. 가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 유효하지 않은 불필요한 맵데이터를 정리하여 저장공간을 늘여줄 수 있다. 이 때, 불필요한 맵데이터를 미리 정리해 줌으로써 가비지 컬렉션 오버헤드(Garbage Collection Overhead)를 줄일 수 있는 방법이 요구될 수 있다.
도 11을 참조하면, 메모리 시스템의 동작 과정은 메모리 장치에 포함된 복수의 블록 중 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 맵데이터 및 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하는 단계(S1502), 복수의 블록에 프로그램된 데이터의 맵데이터를 갱신하는 단계(S1504), 맵데이터가 갱신된 후 대상 블록의 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하는 단계(S1506) 및 비교 결과에 따라 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 단계(S1508)를 포함할 수 있다.
단계S1502에서 메모리 시스템은 대상 블록으로 복수의 블록을 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다. 블록리스트에는 대상 블록으로 선정된 각각의 블록의 유효페이지수가 포함될 수 있다. 이 때, 대상 블록으로 어떤 블록을 선정할지 및 어떤 시점의 블록의 유효페이지수를 선정할지에 따라 다양한 실시예가 있을 수 있다. 예를 들어, 대상 블록으로 최근 액세스 한 블록이 선정될 수도 있고, 대상 블록으로 최근 클로즈된 시점의 블록이 선정될 수도 있다. 만약 기준이 되는 맵데이터 갱신 동작이 있다면, 대상 블록으로 맵데이터 갱신 전 블록을 선정할 수도 있다.
단계S1504는 컨트롤러가 호스트의 명령을 받아 프로그램 동작을 수행한 뒤 프로그램된 데이터에 대응하는 맵데이터를 생성하거나 갱신한다. 여기서 프로그램 동작은 단계S1502에서 생성된 블록리스트 내 대상 블록의 맵데이터에 영향을 줄 수도 있고 주지 않을 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러가 프로그램하는 데이터가 블록리스트 내 대상 블록에 저장된 데이터를 갱신하는 경우가 아니라면, 대상 블록에 저장된 데이터는 여전히 유효할 수 있고, 해당 데이터에 대응하는 맵데이터도 여전히 유효할 수 있다. 반면, 대상 블록에 저장된 데이터가 프로그램 동작을 통해 갱신되어 다른 위치에 저장된다면, 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터도 갱신되어야 한다. 이 경우, 데이터가 저장되어 있던 대상 블록의 유효페이지수가 달라질 수 있다.
단계S1506에서는 단계S1504에서 맵데이터가 갱신된 후, 단계S1502에서 생성된 블록리스트 내 대상 블록의 갱신된 유효페이지수를 인지할 수 있다. 실시예에 따라, 이를 갱신된 블록리스트를 따로 만들어 관리할 수도 있고, 갱신된 유효페이지수를 액세스하여 단순 비교를 위해 사용할 수도 있다. 또한, 단계S1506에서는 블록리스트 내 대상 블록의 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하여 유효페이지수 변화량을 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 블록리스트 내 대상 블록의 유효페이지수 변화량에 따라 정렬할 수도 있다.
단계S1508에서는 단계S1506에서의 비교결과에 따라 블록리스트 내 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제할 수 있다. 여기서 메모리 장치 특성 상 삭제를 무효화와 실질적으로 동일하게 생각할 수 있다. 한편, 실시예에 따라 비교결과에 대응하는 블록리스트에 포함된 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이상이면 블록리스트 내 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제할 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 범위가 45개라고 가정하고 도 7b를 참조하면, 블록리스트 내 대상 블록으로 선정된 제1블록(xBLK1)만이 기 설정된 범위를 넘기 때문에 유효하지 않은 맵데이터를 삭제할 수 있다. 반면, 비교결과에 대응하는 블록리스트에 포함된 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이하이면 아무런 동작을 하지 않고 종료될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 비교결과에 대응하는 블록리스트에 포함된 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이상일 때, 블록리스트 내 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 바로 삭제하지 않고, 특정 시점에 별도의 태스크를 만들어 삭제할 수도 있다.
한편, 유효하지 않은 맵데이터를 삭제하는 방법에는 컨트롤러가 단계S1504에서 프로그램 동작에 따라 생성된 맵데이터를 이용할 수 있다. 블록리스트 내 대상 블록의 유효페이지수가 변경된 것은 단계S1504의 프로그램 동작으로 인하여 변경된 맵데이터에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 단계S1504에서 프로그램 동작을 통해 생성된 맵데이터와 맵테이블 내 맵데이터를 비교하면서 중복된 맵데이터 중 오래된 것을 삭제으로써, 유효하지 않은 맵데이터를 삭제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 유표페이지 수 변화량에 근거한 특정 조건의 경우, 블록내 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터를 미리 삭제 또는 무효화 등의 정리할 수 있다. 이를 통해, 블록 내 저장된 데이터가 더 이상 유효하지 않음을 용이하게 판단할 수 있다. 따라서, 메모리 시스템의 동작 안전성, 효율성을 높일 수 있다.
도 12는 본 발병의 일 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 메모리 시스템의 동작 과정은 블록리스트 생성단계(S1802), 맵업데이트 단계(S1804), 블록리스트 갱신단계(S1806), 기 설정된 만큼 유효페이지수 변화를 확인하는 단계(S1808), 종료 단계(S1810), 블록 선정 단계(S1812) 및 중복된 맵데이터 삭제단계(S1814) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
단계S1802에서는 컨트롤러가 대상 블록으로 복수의 블록을 포함하는 블록리스트를 생성할 수 있다. 또한 컨트롤러는 대상 블록으로 선정된 각각의 블록의 유효페이지수를 블록리스트에 포함할 수 있다. 맵데이터 갱신 시점이후에 유효페이지수 비교를 위해, 맵데이터 갱신 이전의 시점의 블록에 대하여 블록리스트에 포함된 대상 블록으로 선정하고 해당 블록의 유효페이지수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 블록이 클로즈된 시점, 최근 액세스된 시점, 맵데이터 갱신 바로 전 시점 등이 있을 수 있다.
단계S1804에서는 컨트롤러가 호스트의 명령을 받아 프로그램 동작을 수행한 후 맵데이터를 갱신할 수 있다. 여기서, 프로그램 동작은 바로 전 단계에서 선정된 대상 블록의 맵데이터에 영향을 줄 수도 있고 주지 않을 수도 있다. 예를 들어, 만약 프로그램 동작에 따른 맵데이터 갱신 후에 대상 블록의 유효페이지수 변화가 있다면, 해당 프로그램 동작으로 인해 대상 블록의 맵데이터가 변경되었을 가능성이 클 수 있다.
단계S1806에서는 단계S1804에서 맵데이터 갱신으로 인해 변할 수 있는 단계S1802에서 생성된 블록리스트 내 대상 블록의 갱신된 유효페이지수를 측정할 수 있다. 여기서, 갱신된 유효페이지수는 블록리스트에 포함될 수도 있다. 또한 단계1802에서 생성된 블록리스트에 포함된 대상 블록의 유효페이지수와 단계S1806에서 측정된 갱신된 유효페이지수를 비교하여 결정되는 유효페이지수 변화량이 블록리스트에 포함될 수도 있다. 실시예에 따라, 컨트롤러는 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 큰 순서대로 블록리스트를 정렬할 수 있다.
단계S1808에서는 컨트롤러가 단계S1806에서 알 수 있는 블록리스트 내 대상 블록의 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이상인지를 확인할 수 있다. 만약 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 미만이라면 단계S1810으로 넘어갈 수 있다. 단계S1810에서는 더 이상 동작 과정이 포함되어 있지 않은 종료 상태가 될 수 있다. 만약 유효페이지수 변화량이 기 설정된 범위 이상이라면 단계S1812를 수행할 수 있다. 단계S1812에서는 단계S1808에서 실시한 비교결과에 대응하는 블록리스트 내 대상 블록 중에서 조건에 만족하는 블록을 선정할 수 있다.
단계S1814에서는 단계S1812에서 선정된 블록의 맵데이터를 정리 동작을 할 수 있다. 보다 더 자세하게는 블록리스트에 포함된 대상 블록의 맵데이터에 대해서, 컨트롤러는 맵데이터 갱신 전에 유효했던 맵데이터가 맵데이터 갱신 후에 더 이상 유효하지 않게 되었다면 그 맵데이터를 정리해 줄 수 있다. 실시예에 따라, 단계S1804에서 맵데이터 갱신을 통해 생성된 맵데이터와 대상 블록의 맵데이터를 비교하여 중복된 맵데이터가 있다면 이를 삭제할 수 있다. 즉, 컨트롤러는 맵테이블에 있는 대상 블록의 기존 맵데이터를 무효화시키고 정리된 새로운 맵데이터를 생성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 일 예를 설명한다. 여기서, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템이 적용된 메모리 카드 시스템을 설명한다.
도 13을 참조하면, 메모리 카드 시스템(6100)은, 메모리 컨트롤러(6120), 메모리 장치(6130), 및 커넥터(6110)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 메모리 컨트롤러(6120)는, 비휘발성 메모리로 구현된 메모리 장치(6130)와 연결되며, 메모리 장치(6130)를 액세스하도록 구현된다. 예컨대, 메모리 컨트롤러(6120)는, 메모리 장치(6130)의 리드, 라이트, 이레이즈, 및 백그라운드(background) 동작 등을 제어하도록 구현된다. 그리고, 메모리 컨트롤러(6120)는, 메모리 장치(6130) 및 호스트(Host) 사이에 인터페이스를 제공하도록 구현되며, 메모리 장치(6130)를 제어하기 위한 펌웨어(firmware)를 구동하도록 구현된다. 즉, 메모리 컨트롤러(6120)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)에 대응되며, 메모리 장치(6130)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)에 대응될 수 있다.
그에 따라, 메모리 컨트롤러(6120)는, 램(RAM: Random Access Memory), 프로세싱 유닛(processing unit), 호스트 인터페이스(host interface), 메모리 인터페이스(memory interface), 에러 정정부와 같은 구성 요소들을 포함할 수 있다.
아울러, 메모리 컨트롤러(6120)는, 커넥터(6110)를 통해 외부 장치, 예컨대 도 2에서 설명한 호스트(102)와 통신할 수 있다. 예컨대, 메모리 컨트롤러(6120)는, 도 2에서 설명한 바와 같이, USB(Universal Serial Bus), MMC(multimedia card), eMMC(embeded MMC), PCI(peripheral component interconnection), PCIe(PCI express), ATA(Advanced Technology Attachment), Serial-ATA, Parallel-ATA, SCSI(small computer small interface), ESDI(enhanced small disk interface), IDE(Integrated Drive Electronics), 파이어와이어(Firewire), UFS(Universal Flash Storage), WIFI, Bluetooth 등과 같은 다양한 통신 규격들 중 적어도 하나를 통해 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 유선/무선 전자 기기들, 특히 모바일 전자 기기 등에 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템 및 데이터 처리 시스템이 적용될 수 있다.
그리고, 메모리 장치(6130)는, 비휘발성 메모리로 구현, 예컨대 EPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 낸드 플래시 메모리, 노어 플래시 메모리, PRAM(Phase-change RAM), ReRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM), STT-MRAM(Spin-Torque Magnetic RAM) 등과 같은 다양한 비휘발성 메모리들로 구현될 수 있다.
아울러, 메모리 컨트롤러(6120) 및 메모리 장치(6130)는, 하나의 반도체 장치로 집적될 수 있으며, 일 예로 하나의 반도체 장치로 집적되어 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive)를 구성할 수 있으며, PC 카드(PCMCIA), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro, eMMC), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 일 예를 설명한다.
도 14를 참조하면, 데이터 처리 시스템(6200)은, 적어도 하나의 비휘발성 메모리로 구현된 메모리 장치(6230), 및 메모리 장치(6230)를 제어하는 메모리 컨트롤러(6220)를 포함한다. 여기서, 도 14에 도시한 데이터 처리 시스템(6200)은, 도 2에서 설명한 바와 같이, 메모리 카드(CF, SD, microSD, 등), USB 저장 장치 등과 같은 저장 매체가 될 수 있으며, 메모리 장치(6230)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)에 대응되고, 메모리 컨트롤러(6220)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)에 대응될 수 있다.
그리고, 메모리 컨트롤러(6220)는, 호스트(6210)의 요청에 응답하여 메모리 장치(6230)에 대한 리드, 라이트, 이레이즈 동작 등을 제어하며, 메모리 컨트롤러(6220)는 적어도 하나의 CPU(6221), 버퍼 메모리, 예컨대 RAM(6222), ECC 회로(6223), 호스트 인터페이스(6224), 및 메모리 인터페이스, 예컨대 NVM 인터페이스(6225)를 포함한다.
여기서, CPU(6221)는, 메모리 장치(6230)에 대한 전반적인 동작, 예컨대 읽기, 쓰기, 파일 시스템 관리, 배드 페이지 관리 등)을 제어할 수 있다. 그리고, RAM(6222)는, CPU(6221)의 제어에 따라 동작하며, 워크 메모리(work memory), 버퍼 메모리(buffer memory), 캐시 메모리(cache memory) 등으로 사용될 수 있다. 여기서, RAM(6222)이 워크 메모리로 사용되는 경우에, CPU(6221)에서 처리된 데이터가 임시 저장되며, RAM(6222)이 버퍼 메모리로 사용되는 경우에는, 호스트(6210)에서 메모리 장치(6230)로 또는 메모리 장치(6230)에서 호스트(6210)로 전송되는 데이터의 버퍼링을 위해 사용되며, RAM(6222)이 캐시 메모리로 사용되는 경우에는 저속의 메모리 장치(6230)가 고속으로 동작하도록 사용될 수 있다.
아울러, ECC 회로(6223)는, 도 2에서 설명한 컨트롤러(130)의 ECC 유닛(138)에 대응하며, 도 2에서 설명한 바와 같이, 메모리 장치(6230)로부터 수신된 데이터의 페일 비트(fail bit) 또는 에러 비트(error bit)를 정정하기 위한 에러 정정 코드(ECC: Error Correction Code)를 생성한다. 또한, ECC 회로(6223)는, 메모리 장치(6230)로 제공되는 데이터의 에러 정정 인코딩을 수행하여, 패리티(parity) 비트가 부가된 데이터를 형성한다. 여기서, 패리티 비트는, 메모리 장치(6230)에 저장될 수 있다. 또한, ECC 회로(6223)는, 메모리 장치(6230)로부터 출력된 데이터에 대하여 에러 정정 디코딩을 수행할 수 있으며, 이때 ECC 회로(6223)는 패리티(parity)를 사용하여 에러를 정정할 수 있다. 예컨대, ECC 회로(6223)는, 도 2에서 설명한 바와 같이, LDPC code, BCH code, turbo code, 리드-솔로몬 코드, convolution code, RSC, TCM, BCM 등의 다양한 코디드 모듈레이션(coded modulation)을 사용하여 에러를 정정할 수 있다.
그리고, 메모리 컨트롤러(6220)는, 호스트 인터페이스(6224)를 통해 호스트(6210)와 데이터 등을 송수신하며, NVM 인터페이스(6225)를 통해 메모리 장치(6230)와 데이터 등을 송수신한다. 여기서, 호스트 인터페이스(6224)는, PATA 버스, SATA 버스, SCSI, USB, PCIe, 낸드 인터페이스 등을 통해 호스트(6210)와 연결될 수 있다. 또한, 메모리 컨트롤러(6220)는, 무선 통신 기능, 모바일 통신 규격으로 WiFi 또는 LTE(Long Term Evolution) 등이 구현되어, 외부 장치, 예컨대 호스트(6210) 또는 호스트(6210) 이외의 다른 외부 장치와 연결된 후, 데이터 등을 송수신할 수 있으며, 특히 다양한 통신 규격들 중 적어도 하나를 통해 외부 장치와 통신하도록 구성됨에 따라, 유선/무선 전자 기기들, 특히 모바일 전자 기기 등에 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템 및 데이터 처리 시스템이 적용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 일 예를 설명한다. 여기서, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템이 적용된 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive)를 설명한다.
도 15를 참조하면, SSD(6300)는, 복수의 비휘발성 메모리들을 포함하는 메모리 장치(6340) 및 컨트롤러(6320)를 포함한다. 여기서, 컨트롤러(6320)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)에 대응되며, 메모리 장치(6340)는, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)에 대응될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(6320)는, 복수의 채널들(CH1, CH2, CH3, …, CHi)을 통해 메모리 장치(6340)와 연결된다. 그리고, 컨트롤러(6320)는, 적어도 하나의 프로세서(6321), 버퍼 메모리(6325), ECC 회로(6322), 호스트 인터페이스(6324), 및 메모리 인터페이스, 예컨대 비휘발성 메모리 인터페이스(6326)를 포함한다.
여기서, 버퍼 메모리(6325)는, 호스트(6310)로부터 수신된 데이터 또는 메모리 장치(6340)에 포함된 복수의 플래시 메모리들(NVMs)로부터 수신된 데이터를 임시 저장하거나, 복수의 플래시 메모리들(NVMs)의 메타 데이터, 예컨대 매핑 테이블을 포함하는 맵 데이터를 임시 저장한다. 또한, 버퍼 메모리(6325)는, DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GRAM 등과 같은 휘발성 메모리 또는 FRAM, ReRAM, STT-MRAM, PRAM 등과 같은 비휘발성 메모리들로 구현될 수 있으며, 도 15에서는 설명의 편의를 위해 컨트롤러(6320) 내부에 존재하지만, 컨트롤러(6320) 외부에도 존재할 수 있다.
그리고, ECC 회로(6322)는, 프로그램 동작에서 메모리 장치(6340)로 프로그램될 데이터의 에러 정정 코드 값을 계산하고, 리드 동작에서 메모리 장치(6340)로부터 리드된 데이터를 에러 정정 코드 값에 근거로 하여 에러 정정 동작을 수행하며, 페일된 데이터의 복구 동작에서 메모리 장치(6340)로부터 복구된 데이터의 에러 정정 동작을 수행한다.
또한, 호스트 인터페이스(6324)는, 외부의 장치, 예컨대 호스트(6310)와 인터페이스 기능을 제공하며, 비휘발성 메모리 인터페이스(6326)는, 복수의 채널들을 통해 연결된 메모리 장치(6340)와 인터페이스 기능을 제공한다.
아울러, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)이 적용된 SSD(6300)는, 복수개가 적용되어 데이터 처리 시스템, 예컨대 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 시스템을 구현할 수 있으며, 이때 RAID 시스템에는, 복수의 SSD(6300)들과, 복수의 SSD(6300)들을 제어하는 RAID 컨트롤러가 포함될 수 있다. 여기서, RAID 컨트롤러는, 호스트(6310)로부터 라이트 커맨드를 수신하여, 프로그램 동작을 수행할 경우, 라이트 커맨드에 해당하는 데이터를, 복수의 RAID 레벨들, 즉 복수의 SSD(6300)들에서 호스트(6310)로부터 수신된 라이트 커맨드의 RAID 레벨 정보에 상응하여, 적어도 하나의 메모리 시스템, 다시 말해 SSD(6300)을 선택한 후, 선택한 SSD(6300)로 출력할 수 있다. 또한, RAID 컨트롤러는, 호스트(6310)로부터 리드 커맨드를 수신하여 리드 동작을 수행할 경우, 복수의 RAID 레벨들, 즉 복수의 SSD(6300)들에서 호스트(6310)로부터 수신된 리드 커맨드의 RAID 레벨 정보에 상응하여, 적어도 하나의 메모리 시스템, 다시 말해 SSD(6300)을 선택한 후, 선택한 SSD(6300)로부터 데이터를 호스트(6310)로 제공할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 일 예를 설명한다. 여기서, 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템이 적용된 eMMC(embedded multimedia card)를 설명한다.
도 16을 참조하면, eMMC(6400)는, 적어도 하나의 낸드 플래시 메모리로 구현된 메모리 장치(6440), 및 컨트롤러(6430)를 포함한다. 여기서, 컨트롤러(6430)는, 도 2~3에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 컨트롤러(130)에 대응되며, 메모리 장치(6440)는, 도 2~3에서 설명한 메모리 시스템(110)에서의 메모리 장치(150)에 대응될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(6430)는, 복수의 채널들을 통해, 메모리 장치(2100)와 연결된다. 그리고, 컨트롤러(6430)는, 적어도 하나의 코어(6432), 호스트 인터페이스(6431), 및 메모리 인터페이스, 예컨대 낸드 인터페이스(6433)를 포함한다.
여기서, 코어(6432)는, eMMC(6400)의 전반적인 동작을 제어하며, 호스트 인터페이스(6431)는, 컨트롤러(6430)와 호스트(6410) 간의 인터페이스 기능을 제공하며, 낸드 인터페이스(6433)는, 메모리 장치(6440)와 컨트롤러(6430) 간의 인터페이스 기능을 제공한다. 예컨대, 호스트 인터페이스(6431)는, 도 2에서 설명한 바와 같이, 병렬 인터페이스, 일 예로 MMC 인터페이스가 될 수 있으며, 아울러 직렬 인터페이스, 일 예로 UHS((Ultra High Speed)-Ⅰ/UHS-Ⅱ, UFS 인터페이스가 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 13 내지 도 16에서 설명한 메모리 컨트롤러(6120), 메모리 컨트롤러(6220), 컨트롤러(6320), 컨트롤러(6430) 각각은 적어도 하나의 프로세서와 적어도 하나의 메모리를 포함하거나 프로세서 및 메모리 등으로 구성된 코어를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(6120), 메모리 컨트롤러(6220), 컨트롤러(6320), 컨트롤러(6430) 각각은 적어도 하나의 프로세서와 적어도 하나의 메모리를 사용하여, 메모리 장치(6130), 메모리 장치(6230), 메모리 장치(6340), 메모리 장치(6440) 각각에 포함된 복수의 블록에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터를 특정한 조건을 만족하는 경우, 중복 여부만을 검사하여 삭제하거나 무효화할 수 있다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 다른 일 예를 설명한다. 여기서, 도 17 내지 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템이 적용된 UFS(Universal Flash Storage)를 설명한다. 도 1 내지 도 16에서 설명하는 다양한 실시예의 메모리 시스템은 도 17 내지 도 20에서 설명한 UFS(Universal Flash Storage)에 적용될 수 있다.
도 17 내지 도 20을 참조하면, 각각의 UFS 시스템들(6500,6600,6700,6800)은, 호스트들(6510,6610,6710,6810), UFS 장치들(6520,6620,6720,6820), 및 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830)을 각각 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 호스트(6510,6610,6710,6810)은, 유선/무선 전자 기기들, 특히 모바일 전자 기기 등의 어플리케이션 프로세서가 될 수 있으며, 또한 각각의 UFS 장치들(6520,6620,6720,6820)은, 임베디드 UFS(Embedded UFS) 장치들이 되고, 아울러 각각의 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830)은, 외부 임베디드 UFS(External Embedded UFS) 장치 또는 리무벌 UFS 카드(Removable UFS Card)가 될 수 있다.
또한, 각 UFS 시스템들(6500,6600,6700,6800)에서, 각각의 호스트들(6510,6610,6710,6810), UFS 장치들(6520,6620,6720,6820), 및 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830) 간은, 각각 UFS 프로토콜을 통해 외부의 장치들, 예컨대 유선/무선 전자 기기들, 특히 모바일 전자 기기 등과 통신할 수 있으며, UFS 장치들(6520,6620,6720,6820)과 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830)은, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)으로 구현될 수 있다. 예컨대, 각 UFS 시스템들(6500,6600,6700,6800)에서, UFS 장치들(6520,6620,6720,6820)은, 도 14 내지 도 16에서 설명한 데이터 처리 시스템(6200), SSD(6300), 또는 eMMC(6400) 형태로 구현될 수 있으며, UFS 카드들(6530,6630,6730,6830)은, 도 15에서 설명한 메모리 카드 시스템(6100) 형태로 구현될 수 있다.
아울러, 각 UFS 시스템들(6500,6600,6700,6800)에서, 각각의 호스트들(6510,6610,6710,6810), UFS 장치들(6520,6620,6720,6820), 및 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830) 간은, UFS(Universal Flash Storage) 인터페이스, 예컨대 MIPI(Mobile Industry Processor Interface)에서의 MIPI M-PHY 및 MIPI UniPro(Unified Protocol)을 통해 통신을 수행할 수 있으며, 아울러 UFS 장치들(6520,6620,6720,6820)과 UFS 카드들(6530,6630,6730,6830) 간은, UFS 프로토콜이 아닌 다른 프로토콜을 통해 통신할 수 있으며, 예컨대 다양한 카드 프로토콜, 일 예로 UFDs, MMC, SD(secure digital), mini SD, Micro SD 등을 통해 통신할 수 있다.
그리고, 도 17에 도시한 UFS 시스템(6500)에서, 호스트(6510), UFS 장치(6520), 및 UFS 카드(6530)에는, UniPro이 각각 존재하며, 호스트(6510)는, UFS 장치(6520) 및 UFS 카드(6530)와 각각 통신을 수행하기 위해, 스위칭(swtiching) 동작을 수행하며, 특히 호스트(6510)는, UniPro에서의 링크 레이어(Link Layer) 스위칭, 예컨대 L3 스위칭을 통해, UFS 장치(6520)와 통신을 수행하거나 또는 UFS 카드(6530)와 통신을 수행한다. 이때, UFS 장치(6520)와 UFS 카드(6530) 간은, 호스트(6510)의 UniPro에서 링크 레이어 스위칭을 통해, 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 호스트(6510)에 각각 하나의 UFS 장치(6520) 및 UFS 카드(6530)가 연결되는 것을 일 예로 하여 설명하였지만, 복수의 UFS 장치들과 UFS 카드들이, 호스트(6410)에 병렬 형태 또는 스타 형태(예, 호스트를 중심으로 복수의 UFS 장치 혹은 카드가 직접 연결된 중앙 집중형 제어를 위한 연결 형태)로 연결될 수도 있으며, 또한 복수의 UFS 카드들이, UFS 장치(6520)에, 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결되거나 직렬 형태 또는 체인 형태로 연결될 수도 있다.
또한, 도 18에 도시한 UFS 시스템(6600)에서, 호스트(6610), UFS 장치(6620), 및 UFS 카드(6630)에는, UniPro이 각각 존재하며, 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 모듈(6640), 특히 UniPro에서의 링크 레이어 스위칭, 예컨대 L3 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 모듈(6640)을 통해, 호스트(6610)는, UFS 장치(6620)와 통신을 수행하거나 또는 UFS 카드(6630)와 통신을 수행한다. 이때, UFS 장치(6520)와 UFS 카드(6530) 간은, 스위칭 모듈(6640)의 UniPro에서 링크 레이어 스위칭을 통해, 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 스위칭 모듈(6640)에 각각 하나의 UFS 장치(6620) 및 UFS 카드(6630)가 연결되는 것을 일 예로 하여 설명하였지만, 복수의 UFS 장치들과 UFS 카드들이, 스위칭 모듈(6640)에 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결될 수도 있으며, 또한 복수의 UFS 카드들이, UFS 장치(6620)에, 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결되거나 직렬 형태 또는 체인 형태로 연결될 수도 있다.
아울러, 도 19에 도시한 UFS 시스템(6700)에서, 호스트(6710), UFS 장치(6720), 및 UFS 카드(6730)에는, UniPro이 각각 존재하며, 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 모듈(6740), 특히 UniPro에서의 링크 레이어 스위칭, 예컨대 L3 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 모듈(6740)을 통해, 호스트(6710)는, UFS 장치(6720)와 통신을 수행하거나 또는 UFS 카드(6730)와 통신을 수행한다. 이때, UFS 장치(6720)와 UFS 카드(6730) 간은, 스위칭 모듈(6740)의 UniPro에서 링크 레이어 스위칭을 통해, 통신을 수행할 수도 있으며, 스위칭 모듈(6740)은, UFS 장치(6720)의 내부 또는 외부에서 UFS 장치(6720)와 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 스위칭 모듈(6740)에 각각 하나의 UFS 장치(6620) 및 UFS 카드(6630)가 연결되는 것을 일 예로 하여 설명하였지만, 스위칭 모듈(6740)과 UFS 장치(6720)가 각각 구현된 복수의 모듈들이, 호스트(6710)에 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결되거나, 각각의 모듈들 간이 직렬 형태 또는 체인 형태로 연결될 수도 있으며, 또한 복수의 UFS 카드들이 스위칭 모듈(6740)에 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결될 수도 있다.
그리고, 도 20에 도시한 UFS 시스템(6800)에서, 호스트(6810), UFS 장치(6820), 및 UFS 카드(6830)에는, M-PHY 및 UniPro이 각각 존재하며, UFS 장치(6820)는, 호스트(6810) 및 UFS 카드(6830)와 각각 통신을 수행하기 위해, 스위칭 동작을 수행하며, 특히 UFS 장치(6820)는, 호스트(6810)와의 통신을 위한 M-PHY 및 UniPro 모듈과, UFS 카드(6830)와의 통신을 위한 M-PHY 및 UniPro 모듈 간, 스위칭, 예컨대 타겟(Target) ID(identifier) 스위칭을 통해, 호스트(6810)와 통신을 수행하거나 또는 UFS 카드(6830)와 통신을 수행한다. 이때, 호스트(6810)와 UFS 카드(6530) 간은, UFS 장치(6820)의 M-PHY 및 UniPro 모듈 간 타겟 ID 스위칭을 통해, 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 호스트(6810)에 하나의 UFS 장치(6820)가 연결되고, 또한 하나의 UFS 장치(6820)에 하나의 UFS 카드(6830)가 연결되는 것을 일 예로 하여 설명하였지만, 호스트(6810)에 복수의 UFS 장치들이 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결되거나 직렬 형태 또는 체인 형태로 연결될 수도 있으며, 하나의 UFS 장치(6820)에 복수의 UFS 카드들이 병렬 형태 또는 스타 형태로 연결되거나 직렬 형태 또는 체인 형태로 연결될 수도 있다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 포함하는 데이터 처리 시스템의 또 다른 일 예를 설명한다. 여기서, 도 21은 본 발명에 따른 메모리 시스템이 적용된 사용자 시스템을 설명한다.
도 21을 참조하면, 사용자 시스템(6900)은, 애플리케이션 프로세서(6930), 메모리 모듈(6920), 네트워크 모듈(6940), 스토리지 모듈(6950), 및 사용자 인터페이스(6910)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 애플리케이션 프로세서(6930)는, 사용자 시스템(6900)에 포함된 구성 요소들, 운영 시스템(OS: Operating System)을 구동시키며, 일 예로 사용자 시스템(6900)에 포함된 구성 요소들을 제어하는 컨트롤러들, 인터페이스들, 그래픽 엔진 등을 포함할 수 있다. 여기서, 애플리케이션 프로세서(6930)는 시스템-온-칩(SoC: System-on-Chip)으로 제공될 수 있다.
그리고, 메모리 모듈(6920)은, 사용자 시스템(6900)의 메인 메모리, 동작 메모리, 버퍼 메모리, 또는 캐시 메모리로 동작할 수 있다. 여기서, 메모리 모듈(6920)은, DRAM, SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, LPDDR SDARM, LPDDR3 SDRAM, LPDDR3 SDRAM 등과 같은 휘발성 랜덤 액세스 메모리 또는 PRAM, ReRAM, MRAM, FRAM 등과 같은 비휘발성 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다. 예컨대, 애플리케이션 프로세서(6930) 및 메모리 모듈(6920)은, POP(Package on Package)를 기반으로 패키지화되어 실장될 수 있다.
또한, 네트워크 모듈(6940)은, 외부 장치들과 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 모듈(6940)은, 유선 통신을 지원할뿐만 아니라, CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), WCDMA(wideband CDMA), CDMA-2000, TDMA(Time Dvision Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), Wimax, WLAN, UWB, 블루투스, WI-DI 등과 같은 다양한 무선 통신을 지원함으로써, 유선/무선 전자 기기들, 특히 모바일 전자 기기 등과 통신을 수행할 수 있으며, 그에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템 및 데이터 처리 시스템이 유선/무선 전자 기기들에 적용될 수 있다. 여기서, 네트워크 모듈(6940)은, 애플리케이션 프로세서(6930)에 포함될 수 있다.
아울러, 스토리지 모듈(6950)은, 데이터를 저장, 예컨대 애플리케이션 프로세서(6930)로부터 수신한 데이터를 저장한 후, 스토리지 모듈(6950)에 저장된 데이터를 애플리케이션 프로세서(6930)로 전송할 수 있다. 여기서, 스토리지 모듈(6950)은, PRAM(Phasechange RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), NAND flash, NOR flash, 3차원 구조의 NAND 플래시 등과 같은 비휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있으며, 또한 사용자 시스템(6900)의 메모리 카드, 외장형 드라이브 등과 같은 탈착식 저장 매체(removable drive)로 제공될 수 있다. 즉, 스토리지 모듈(6950)은, 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)에 대응될 수 있으며, 아울러 도 13 내지 도 15에서 설명한 SSD, eMMC, UFS로 구현될 수도 있다. 실시예에 따라, 스토리지 모듈(6950)은 프로그램 동작을 통해 데이터를 저장한 후 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터의 갱신 동작의 전과 후의 해당 블록의 유효페이지 수 변화량을 감지할 수 있다. 유효페이지 수 변화량에 대응하여, 스토리지 모듈(6950)는 해당 블록에 저장된 데이터에 대응하는 맵데이터 중 일부를 삭제 또는 무효화시켜, 더 이상 유효하지 않은 데이터를 손쉽게 파악할 수 있는 방법과 장치를 포함할 수 있다.
그리고, 사용자 인터페이스(6910)는, 애플리케이션 프로세서(6930)에 데이터 또는 명령어를 입력하거나 또는 외부 장치로 데이터를 출력하는 인터페이스들을 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자 인터페이스(6910)는, 키보드, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 카메라, 마이크, 자이로스코프 센서, 진동 센서, 압전 소자 등과 같은 사용자 입력 인터페이스들을 포함할 수 있으며, 아울러 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 표시 장치, AMOLED(Active Matrix OLED) 표시 장치, LED, 스피커, 모터 등과 같은 사용자 출력 인터페이스들을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 도 2에서 설명한 메모리 시스템(110)이, 사용자 시스템(6900)의 모바일 전자 기기에 적용될 경우, 어플리케이션 프로세서(6930)는, 모바일 전자 기기의 전반적인 동작을 제어하며, 네트워크 모듈(6940)은, 통신 모듈로서, 전술한 바와 같이 외부 장치와의 유선/무선 통신을 제어한다. 아울러, 사용자 인터페이스(6910)는, 모바일 전자 기기의 디스플레이/터치 모듈로 어플리케이션 프로세서(6930)에서 처리된 데이터를 디스플레이하거나, 터치 패널로부터 데이터를 입력 받도록 지원한다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 시스템(20)을 설명한다. 예를 들어, 메모리 시스템(20)은 컴퓨팅 장치 또는 모바일 장치 등에 탑재된 후 호스트(10)와 연동하여 데이터를 송수신할 수 있다.
도 22를 참조하면, 메모리 시스템(20)은 컨트롤러(30)와 메모리 장치(40)를 포함한다. 컨트롤러(30)는 호스트(10)로부터 요구받은 데이터를 메모리 장치(40)에서 출력하거나, 호스트(10)로부터 전달된 데이터를 메모리 장치(40)에 저장한다. 메모리 장치(40)는 데이터를 저장할 수 있는 복수의 셀을 포함한다. 여기서, 메모리 장치(40)의 내부 구성은 메모리 장치(40)의 특성, 메모리 시스템(20)이 사용되는 목적, 혹은 호스트(10)에서 요구하는 메모리 시스템(20)의 사양 등에 따라 설계 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 5에서 설명하고 있는 메모리 장치(1006,150)와 도 6의 메모리 장치(40)는 동일한 구성요소를 포함할 수도 있다. 또한, 컨트롤러(30)는 도 1 내지 도 3에서 설명하는 컨트롤러(1004,130)와 동일한 구성요소를 포함할 수도 있다.
컨트롤러(30)는 적어도 하나의 프로세서(34), 호스트 인터페이스(36), 메모리(38), 컨트롤러 인터페이스(32)를 포함할 수 있다. 프로세서(34)는 컨트롤러(30) 내부의 명령어 연산 등을 위한 것으로, 컴퓨팅 장치에서 사용되는 CPU와 유사한 역할을 수행할 수 있다. 호스트 인터페이스(36)는 메모리 시스템(20)과 호스트(10) 사이의 데이터 통신을 위한 것이며, 컨트롤러 인터페이스(32)는 메모리 장치(40)와 컨트롤러(30) 사이의 데이터 통신을 위한 것이다. 메모리(38)는 프로세서(34), 호스트 인터페이스(36) 및 컨트롤러 인터페이스(32)의 동작 중 요구되는 데이터 및 동작 상태 등을 임시로 저장하거나, 메모리 장치(40)와 호스트(10) 사이에서 전달되는 입출력 데이터 등을 임시로 저장할 수 있다. 전술한 컨트롤러(30)의 내부 구성은 컨트롤러가 처리하는 동작, 업무 등에 따른 기능적 구분일 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(30)의 물리적인 구성은 적어도 하나의 프로세서, 적어도 하나의 메모리, 적어도 하나의 입출력 포트, 및 구성 요소간 전기적 연결을 위한 배선 등으로 구성될 수 있다.
컨트롤러(30)와 메모리 장치(40)는 메타데이터와 유저데이터를 서로 주고받을 수 있다. 여기서, 유저데이터는 호스트(10)를 통하여 사용자가 저장하고자 하는 데이터를 포함하고, 메타데이터는 유저데이터를 메모리 장치(40)에 저장하기 위해 필요한 시스템 정보(예를 들면, 맵 데이터 등)를 포함할 수 있다. 유저데이터와 메타데이터는 데이터가 가지는 성질이 서로 달라 컨트롤러(30)에서 서로 다른 방식으로 처리되거나 관리될 수 있다.
메모리 장치(40)에 저장 용량이 커지면서, 메모리 장치(40)에 포함된 복수의 다이, 복수의 블록, 또는 복수의 페이지에서의 읽기, 프로그램, 삭제 등의 동작을 위한 시스템 정보, 맵 정보, 동작 상태 정보 등을 컨트롤러(30)가 모두 저장하기 어려워지고 있다. 따라서, 유저데이터 뿐만 아니라 읽기, 프로그램, 삭제 등의 동작을 위한 시스템 정보, 맵 정보, 동작 상태 정보 등이 메모리 장치(40)에 저장될 수 있으며, 컨트롤러(30)는 복수의 다이, 복수의 블록, 또는 복수의 페이지에서의 읽기, 프로그램, 삭제 등의 동작을 위해 필요한 정보를 메모리 장치(40)로부터 로딩(loading)한 후, 해당 동작이 종료되면 갱신된 정보를 메모리 장치(40)에 다시 저장할 수 있다.
도시되지 않았지만, 메모리 장치(40)에 데이터를 저장할 수 있는 셀의 수가 증가하면서, 메모리 장치(40)의 내부 구조는 도 5에서 설명한 것과 같이 복잡할 수 있다. 컨트롤러(30)는 메모리 장치(40)의 내부 구성에 따른 접속정보를 데이터와 함께 전달하거나 전달받을 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(40) 내 복수의 다이가 포함된 경우, 컨트롤러(30)와 메모리 장치(40)는 n개의 채널(channel) 및 m개의 웨이(way)를 통해 데이터를 주고받을 수 있다. 하지만, 컨트롤러(30)가 메모리 장치(40)에 데이터를 읽거나 쓰기 위해서는 메모리 장치(40)의 내부 구조에 따라 추가되는 제어변수 또는 제어신호가 더 필요할 수 있다.
호스트(10)와 메모리 시스템(20)은 기 설정된 방식의 프로토콜, 시스템 통신, 혹은 인터페이스에서의 설정에 따라 명령, 주소, 데이터 등을 주고받을 수 있다. 따라서, 호스트(10)는 메모리 시스템(20) 내부의 구체적인 구조를 인식하고 있을 필요가 없을 수 있다. 호스트(10)가 메모리 시스템(20)에 특정한 데이터를 저장하거나 메모리 시스템(20)에 저장된 데이터를 읽고자 하는 경우, 호스트(10)는 메모리 시스템(20)에 논리 블록 주소(Logical Block Address, LBA)를 전달한다. 여기서, 논리 블록 주소(LBA)는 논리 블록 주소 지정(Logical block addressing) 방법에 따른 것으로, 컴퓨팅 장치와 연동하는 저장 장치에 기록되는 데이터 블록의 위치를 지정하는데 쓰이는 형식일 수 있다. 종래의 하드 디스크의 경우, 하드 디스크에 포함된 물리적 구조인 실린더, 헤드, 섹터(Cylinder-Head-Sector, CHS)를 가리키는 주소 지정 방식을 사용했었다. 다만, 하드 디스크의 물리적 구조에 대응하는 주소 체계는 하드 디스크의 저장 용량이 커지면서 한계에 이르렀다. 이러한 대용량의 저장 장치에서는 하드 디스크의 물리적 구조에 대응하지 않고, 섹터를 일렬로 논리적인 순서로 나열하여 섹터의 번호를 부여하는 (예, 0부터 순서대로) 방식으로 주소를 지정할 수 있다. 호스트(10)가 논리 블록 주소(LBA)만으로 데이터를 전달하거나 가리키는 대신, 메모리 시스템(20)에 포함된 컨트롤러(30)가 실제 데이터가 저장되는 메모리 장치(40) 내 주소인 물리적 주소와 호스트(10)가 사용하는 논리 블록 주소(LBA)를 매칭시켜 관리할 필요가 있다. 이러한 정보들은 메타 데이터에 포함될 수 있으며, 호스트(10)를 통해 저장되거나 읽어지는 유저 데이터와는 구분될 수 있다.
메모리 장치(40)에 저장될 수 있는 데이터의 양이 커지면서, 메타 데이터의 효율적인 관리가 요구될 수 있다. 또한, 메모리 장치(40)에 포함된 복수의 블록의 크기가 커질수록 저장할 수 있는 데이터의 양은 증가하지만, 메타 데이터의 양도 증가한다. 이로 인하여, 메모리 장치(40) 내 저장된 데이터를 유지, 관리하는 데 소요되는 자원(예, 시간 등)이 증가하고 있어, 메모리 시스템(20)의 동작 효율성, 안정성 또는 신뢰성을 높이기 위한 장치와 방법이 요구될 수 있다.
실시예에 따라, 메모리 시스템(20)은 데이터를 저장할 수 있는 블록을 복수 개 포함하는 메모리 장치(40)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 시스템(20)은 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 대상 블록의 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하며, 비교 결과에 따라 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하거나 무효화하는 컨트롤러(30)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 대상 블록은 삭제 동작 없이 새로운 데이터를 프로그램 할 수 없는 상태가 되면 수행될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 대상 블록은 컨트롤러(30)가 최근 액세스한 블록부터 시간 역순으로 기 설정된 개수의 블록을 포함할 수 있다.
실시예에 따라 블록리스트는 갱신된 유효페이지수를 포함할 수 있고, 컨트롤러(30)는 블록리스트 내 대상 블록을 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수의 차이가 큰 순서대로 정렬할 수 있다.
컨트롤러(30)는 대상 블록의 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수의 차이가 기 설정된 범위 이상인지를 판단하고, 차이가 기 설정된 범위 이상이면, 대상 블록의 맵데이터의 중복 여부를 확인할 수 있다. 이 때, 맵데이터는 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 주소정보(Physical to Logical, P2L)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(30)는 주소정보 중 중복된 데이터가 있는 경우 오래된 것을 삭제할 수 있다.
실시예에 따라, 블록은 삭제 동작(erase operation)이 수행되는 단위이며 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있고, 단위 블록은 맵데이터가 배정되는 단위로서 컨트롤러(30)는 단위 블록마다 유효페이지수를 결정하며, 블록리스트에 포함된 대상 블록은 단위 블록과 단위 블록의 유효페이지수를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 컨트롤러(30)는 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제한 후 대상 블록의 맵데이터를 상기 메모리 장치에 저장할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 대상 블록(target block)의 맵데이터를 갱신하는 동작 수행 전 후의 유효페이지수를 비교하여 중복된 데이터를 저장하는 페이지의 맵데이터를 해지시키는 경우, 추후 가비지 컬렉션 등의 동작을 위해 메모리 장치 내 유효데이터를 식별, 판별하는 데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있어 전체적인 시간을 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 데이터를 저장할 수 있는 블록을 복수 개 포함하는 메모리 장치; 및
    맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하기 전 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 상기 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행한 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하며, 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 컨트롤러를 포함하는 메모리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상 블록은 삭제 동작 없이 새로운 데이터를 프로그램 할 수 없는 상태인, 메모리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대상 블록은 상기 컨트롤러가 최근 액세스(access)한 블록부터 시간 역순으로 기 설정된 개수의 블록을 포함하는, 메모리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블록리스트는 상기 갱신된 유효페이지수를 포함하는, 메모리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 블록리스트 내 상기 대상 블록을 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 큰 순서대로 정렬하는, 메모리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 기 설정된 범위 이상인지를 판단하고, 상기 차이가 상기 기 설정된 범위 이상이면, 상기 대상 블록의 맵데이터의 중복 여부를 확인하는, 메모리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대상 블록의 맵데이터는 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 주소정보(Physical to Logical, P2L)를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 주소정보 중 중복된 데이터가 있는 경우 오래된 것을 삭제하는, 메모리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 블록은 삭제 동작(erase operation)이 수행되는 단위이며 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있고, 상기 단위 블록은 상기 맵데이터가 배정되는 단위로서 상기 컨트롤러는 상기 단위 블록마다 유효페이지수를 결정하며, 상기 블록리스트에 포함된 상기 대상 블록은 상기 단위 블록과 상기 단위 블록의 유효페이지수를 포함하는, 메모리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제한 후 상기 대상 블록의 맵데이터를 상기 메모리 장치에 저장하는, 메모리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 메모리 장치 내 상기 적어도 하나의 대상 블록을 선택하여 상기 블록리스트를 생성하는 블록리스트 생성부; 및
    상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 맵데이터 관리부
    를 더 포함하는 메모리 시스템.
  11. 컴퓨터 프로그램 명령을 포함하는 메모리 및 프로세서를 적어도 하나 포함하는 메모리 시스템의 메타 데이터 관리 장치에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령은 상기 프로세서를 통하여 상기 메모리 시스템이 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하고, 맵데이터를 갱신하는 동작을 수행하며, 상기 맵데이터가 갱신된 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하도록 하는, 메타 데이터 관리를 위한 장치.
  12. 메모리 장치에 포함된 복수의 블록 중 적어도 하나의 대상 블록(target block)의 유효페이지수를 포함하는 블록리스트를 생성하는 단계;
    상기 복수의 블록에 프로그램된 데이터의 맵데이터를 갱신하는 단계;
    상기 맵데이터가 갱신된 후 상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 갱신된 유효페이지수를 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 상기 대상 블록의 유효하지 않은(invalid) 맵데이터를 삭제하는 단계
    를 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 대상 블록이 삭제 동작 없이 새로운 데이터를 프로그램 할 수 없는 상태인지를 판단하는 단계
    를 더 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 대상 블록은 컨트롤러가 최근 액세스(access)한 블록부터 시간 역순으로 기 설정된 개수의 블록인, 메모리 시스템 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 블록리스트는 상기 갱신된 유효페이지수를 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 블록리스트 내 상기 대상 블록을 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 큰 순서대로 정렬하는 단계
    를 더 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 대상 블록의 상기 유효페이지수와 상기 갱신된 유효페이지수의 차이가 기 설정된 범위 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 차이가 상기 기 설정된 범위 이상이면, 상기 대상 블록의 맵데이터의 중복 여부를 확인하는 단계
    를 더 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 대상 블록의 맵데이터는 물리적 주소를 논리적 주소로 변환하는 주소정보(Physical to Logical, P2L)를 포함하고, 상기 주소정보 중 중복된 데이터가 있는 경우 오래된 것을 삭제하는 단계
    를 더 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 블록은 삭제 동작(erase operation)이 수행되는 단위이며 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있고,
    상기 단위 블록은 맵데이터가 배정되는 단위로서 상기 컨트롤러는 상기 단위 블록마다 유효페이지수를 결정하며,
    상기 블록리스트에 포함된 상기 대상 블록은 상기 단위 블록과 상기 단위 블록의 유효페이지수를 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 대상 블록의 유효하지 않은 맵데이터를 삭제한 후 상기 대상 블록의 맵데이터를 상기 메모리 장치에 저장하는 단계
    를 더 포함하는, 메모리 시스템 제어 방법.
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