KR20210016186A - 스토리지 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

스토리지 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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KR20210016186A
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윤송호
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김동민
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템은, 불휘발성 메모리로 제공되는 터보 라이트 버퍼 및 사용자 스토리지 영역을 포함하는 스토리지 장치, 그리고 상기 스토리지 장치에 읽기 요청을 전송하는 호스트를 포함하되, 상기 스토리지 장치는 상기 읽기 요청에 응답하여 읽기 데이터와 상기 읽기 데이터의 속성을 포함하는 읽기 데이터 정보를 상기 호스트로 전송한다.
상술한 기능을 갖는 스토리지 장치에 의해서 높은 터보 라이트 버퍼의 활용도를 갖는 스토리지 시스템을 구현할 수 있다.

Description

스토리지 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법{STORAGE DEVICE, MEMORY SYSTEM COMPRISING THE SAME, AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 읽기 요청에 응답하여 데이터 정보를 출력하는 스토리지 장치 및 그것의 읽기 응답 전송 방법에 관한 것이다.
반도체 메모리는 SRAM, DRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 휘발성 메모리 장치 및 플래시 메모리 장치, PRAM, MRAM, RRAM, FRAM 등과 같이 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 불휘발성 메모리 장치로 구분된다.
플래시 메모리 장치는 컴퓨팅 시스템의 대용량 저장 매체로서 널리 사용된다. 최근에는 플래시 메모리 장치의 고속 동작을 지원하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 일 예로서, JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(Universal Flash Storage) 인터페이스는 종래의 플래시 메모리 기반의 저장 장치보다 향상된 동작 속도를 지원할 수 있다.
본 발명의 목적은 터보 라이트 버퍼를 사용하는 스토리지 장치의 읽기 동작시 독출된 데이터에 대한 영역 정보 또는 히트/미스 정보를 제공하는 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템은, 불휘발성 메모리로 제공되는 터보 라이트 버퍼 및 사용자 스토리지 영역을 포함하는 스토리지 장치, 그리고 상기 스토리지 장치에 읽기 요청을 전송하는 호스트를 포함하되, 상기 스토리지 장치는 상기 읽기 요청에 응답하여 읽기 데이터와 상기 읽기 데이터의 속성을 포함하는 읽기 데이터 정보를 상기 호스트로 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리로 제공되는 터보 라이트 버퍼 및 사용자 스토리지 영역을 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법은, 호스트로부터 읽기 요청을 수신하는 단계, 상기 읽기 요청에 응답하여 상기 터보 라이트 버퍼 또는 사용자 스토리지 영역으로부터 읽기 데이터를 독출하는 단계, 상기 읽기 데이터를 데이터 전송 패킷을 사용하여 상기 호스트로 전송하는 단계, 그리고 상기 읽기 데이터의 위치 정보를 포함하는 읽기 데이터 정보를 상기 호스트로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 호스트와 UFS 인터페이스를 사용하여 통신하는 스토리지 장치는, 터보 라이트 버퍼 영역과 사용자 스토리지 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 상기 호스트로부터의 읽기 요청에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치로부터 읽기 데이터를 독출하고, 상기 읽기 데이터에 대한 속성 정보를 응답 패킷에 실어 상기 호스트로 전송하는 메모리 컨트롤러를 포함한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 터보 라이트 버퍼를 사용하는 스토리지 장치로부터 독출된 데이터의 영역 정보나 히트/미스 정보를 사용하여 호스트에서 효율적으로 스토리지 장치를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 터보 라이트 버퍼 타입을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다.
도 7은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 도 1의 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)에 대한 논리적 저장 공간을 보여주는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템의 동작 방법을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 읽기 데이터 정보(Read data info.)를 예시적으로 보여주는 테이블이다.
도 13은 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트를 요청하기 위한 호스트의 쿼리 요청 과정을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추가 정보를 응답 UPIU에 실어 보내는 방법을 보여준다.
도 15는 스토리지 시스템에서 부분 히트가 발생하는 경우에 상세 정보를 얻기 위한 다른 방법을 보여주는 도면이다.
도 16은 도 15에서 설명한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 예시적으로 보여주는 테이블이다.
도 17은 읽기 요청된 데이터의 히트(Hit) 상태의 일 예를 보여준다.
도 18은 읽기 요청된 데이터의 히트(Hit) 상태의 다른 예를 보여준다.
도 19는 읽기 요청된 데이터가 미스(Miss) 상태인 예를 보여준다.
도 20은 읽기 요청된 데이터가 이동(Moved) 상태인 예를 보여준다.
도 21은 읽기 요청된 데이터가 부분 히트(Partial Hit) 상태인 경우를 보여준다.
도 22는 도 1의 스토리지 시스템의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 더 상세하게 보여주는 블록도이다.
도 24는 스토리지 시스템에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다.
도 25는 본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 시스템이 적용된 메모리 카드를 보여주는 블록도이다.
도 26은 본 발명의 스토리지 장치를 포함하는 휴대용 단말기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 시스템(1000)은, 개인용 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 스마트 폰, 웨어러블 장치 등과 같은 컴퓨팅 시스템들 중 하나일 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하거나 또는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하기 위하여 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 또는 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽기 위하여, 읽기 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
호스트(1100)는 중앙 처리 장치(CPU), 응용 프로세서(AP)와 같은 주 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 호스트(1100)는 그래픽 처리 장치(GPU), 신경 처리 장치(NPU)(Neural Processing Unit) 등과 같은 주 프로세서를 보조하는 보조 프로세서를 포함할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 메모리 컨트롤러(1210) 및 불휘발성 메모리 장치(1220)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 수신하고, 수신된 쓰기 커맨드에 응답하여, 수신된 쓰기 데이터를 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장할 수 있다.
또는 메모리 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 수신된 읽기 커맨드에 응답하여, 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 이후에, 메모리 컨트롤러(1210)는 읽은 데이터를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 낸드 플래시 메모리 장치일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(universal flash storage) 인터페이스를 기반으로 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 UFS 프로토콜 정보 단위(UPIU)(UFS protocol information unit)의 형태를 갖는 패킷을 교환할 수 있다. UPIU는 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 인터페이스(예를 들어, UFS 인터페이스)에 의해 정의된 다양한 정보를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트(Turbo Write) 기능을 지원할 수 있으며, 호스트(1100)의 제어에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 호스트(1100)의 제어에 따라 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 터보 라이트 동작은 SLC 버퍼링 방식을 기반으로 수행되며, 스토리지 장치(1200)의 향상된 성능(특히, 향상된 쓰기 성능)을 제공할 수 있다. 터보 라이트 동작(Turbo Write Operation)은 이하의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 2는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 도면이다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)의 용어가 사용된다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 불휘발성 메모리 장치(1220)에서 실제 사용자 데이터가 저장되는 물리적인 영역을 가리킬 수 있다. 즉, 물리적 저장 공간(PS)은 호스트(1100)에 의해 스토리지 장치(1200)의 용량으로 식별될 수 있는 공간일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 도 2에 도시된 물리적 저장 공간(PS) 이외의 다른 저장 공간(예를 들어, 예비 영역, 메타 데이터의 저장을 위한 메타 영역, 또는 성능 향상을 위한 오버-프로비져닝(Over-provisioning) 영역 등과 같은 호스트(1100)에 의해 스토리지 장치(1200)의 용량으로 식별되지 않는 공간)을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 설명의 편의를 위하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략(또는, 최소화)되고, 사용자 데이터가 저장되는 물리적 저장 공간(PS)에 집중하여 본 발명의 기술적 사상이 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼 영역(TWB)(Turbo Write Buffer area)(이하에서, 설명의 편의를 위하여, "터보 라이트 버퍼"라 칭함.) 및 사용자 스토리지 영역(UST)(User Storage area)(이하에서, 설명의 편의를 위하여, "사용자 스토리지(User Storage)"라 칭함.)을 포함할 수 있다.
터보 라이브 버퍼(TWB)는 스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 일부(예를 들어, a)와 대응될 수 있다. 사용자 스토리지(UST)는 스토리지 장치(1220)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 나머지 일부(예를 들어, b)와 대응되거나 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 전부(예를 들어, a+b)와 대응될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 단일 레벨 셀(SLC; single level cell)로서 사용될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 삼중 레벨 셀(TLC; triple level cell)로서 사용될 수 있다. 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 n-비트(n은 양의 정수)의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 m-비트의 데이터(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)보다 빠른 고속 쓰기를 지원하는 영역을 가리킬 수 있다.
상술된 내용은 본 발명의 일부 실시 예들이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각에 저장되는 비트 수(예를 들어, k)는 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각에 저장되는 비트 수(예를 들어, i)보다 크거나 같을 수 있다. (즉, k ≥ i) 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 메모리 셀에 저장되는 비트 수는 스토리지 장치의 신뢰성, 수명 등과 같은 다양한 인자들에 의해 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 참조 기호 "a" 및 "b"는 각 저장 공간에 대응하는 메모리 블록들의 개수를 의미할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)의 크기 및 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)의 구현 방식(예를 들어, SLC, MLC, TLC, QLC 등)에 따라, "a" 및 "b"의 값은 다양하게 가변될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 노멀 라이트(Normal write) 및 터보 라이트(Turbo write) 기능을 지원할 수 있다. 호스트(1100)에 의해 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 호스트(1100)에 의해 터보 라이트 기능이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 노멀 라이트 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입할 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입(예를 들어, SLC 프로그램)되기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 노멀 라이트 동작(예를 들어, TLC 프로그램)이 수행되는 경우보다 빠른 동작 속도가 보장될 수 있다. 터보 라이트 기능이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입하지 않을 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 내부적으로 정해진 정책(예를 들어, 노멀 라이트 정책)에 따라, 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 직접 기입하거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입할 수 있다. 쓰기 데이터를 어떻게 기입하는 지는 노멀 라이트 정책에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터 점유율, 물리적 저장 공간(PS)의 상태 등과 같은 다양한 요인들을 반영하여 결정될 수 있다.
다른 예로서, 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UTS)에 우선 기입하도록 정해질 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 아래의 상세한 설명에서 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UTS)에 우선 기입하는 것으로 가정된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드 또는 내부적으로 정해진 정책에 따라 사용자 영역(UST)으로 플러쉬(Flush) 또는 마이그레이션(Migration)될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 터보 라이트 버퍼 타입을 설명하기 위한 도면들이다. 도 1, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 호스트(1100)로부터의 커맨드를 처리하는, 외부적으로 관리 가능하고, 독립적인 처리 객체를 가리킬 수 있다. 호스트(1100)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 통해 스토리지 장치(1200)의 저장 공간을 관리할 수 있다. 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 스토리지 장치(1200)에서 사용자 데이터를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)의 각각은 불휘발성 메모리 장치(1220)의 적어도 하나의 메모리 블록과 연관될 수 있다. 다양한 용도로 사용되는 다양한 종류의 논리 유닛들이 존재하지만, 여기에서 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 물리적 저장 공간(PS)에 대응하며 호스트(1100)의 데이터를 저장하는 데에 사용되는 것으로 가정된다.
비록 도 3a 및 도 3b에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)이 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에 사용자 데이터를 저장하고 관리하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다. 또는 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에, 다양한 기능들을 지원하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼(TWB)는 다양한 타입들(types)로 구성될 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type) 및 공유 버퍼 타입(shared buffer type) 중 어느 하나의 타입으로 구성될 수 있다.
논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type)의 경우, 논리 유닛(LU)마다 터보 라이트 버퍼(TWB)가 독립적으로 또는 개별적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 중 제 1 논리 유닛(LU1)에 대하여 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)가 구성될 수 있고, 제 3 논리 유닛(LU3)에 대하여 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
이러한 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 터보 라이트가 활성화된 후에 제 1 논리 유닛(LU1)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제 1 논리 유닛(LU1)에 대응하는 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다. 터보 라이트가 활성화된 후에 제 3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 데이터가 수신된 경우, 제 3 논리 유닛(LU3)에 대응하는 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되지 않은 제 2 및 제 4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제 2 및 제 4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대응하는 사용자 스토리지(UST)에 쓰기 데이터가 기입될 수 있다. 또한, 터보 라이트가 비활성화된 후에 제 1 논리 유닛(LU1) 또는 제 3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제 1 논리 유닛(LU1)의 사용자 스토리지(UST1) 또는 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 기입되거나, 또는 제 3 논리 유닛(LU3)의 사용자 스토리지(UST) 또는 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 기입될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제 1 및 제 3 터보 라이트 버퍼들(TWB1, TWB3) 각각의 용량은 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 터보 라이트 버퍼가 할당되는 논리 유닛들의 개수, 각 터보 라이트 버퍼의 용량 등은 다양하게 변형될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 각 논리 유닛에 대한 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 유닛 디스크립터(Unit Descriptor)의 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")에 설정될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")는 설정 가능한 파라미터일 수 있다.
공유 버퍼 타입(shared buffer type)의 경우, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나의 터보 라이트 버퍼가 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 공유 버퍼 타입에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 전체에 대하여 하나의 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)가 구성될 수 있다.
이 경우, 터보 라이트가 활성화된 후에 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 먼저 기입될 수 있다. 터보 라이트가 비활성화된 후에 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)의 각각에 또는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 기입될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능을 지원하기 위한 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 버퍼 타입(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입 또는 공유 버퍼 타입)에 따라, 복수의 논리 유닛들 각각에 대하여 독립적으로 구성될 수 있거나, 또는, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나로 구성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 TLC 기준으로 32GB인 것으로 가정한다. 즉, 스토리지 장치(1200)에 포함된 메모리 셀들 각각이 3-비트의 데이터를 저장할 경우, 스토리지 장치(1200)는 32GB의 사용자 데이터를 저장할 수 있을 것이다.
그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 메모리 셀들의 타입(SLC, MLC, TLC, QLC 등), 메모리 셀들의 개수, 메모리 셀들의 구성, 오버프로비져닝 비율 등과 같은 스토리지 장치(1200) 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 구현 방식에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
도 1, 도 4a, 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 다양한 모드들에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 사용자 용량 차감 모드 및 사용자 용량 비차감 모드 중 어느 하나의 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다.
사용자 용량 차감 모드(User Capacity Reduction Mode)는, 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 구성하기 위하여 사용자 스토리지(USTa)의 사용자 용량을 차감시키는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 TLC 기준으로 32GB일 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되기 전에, 32GB의 용량(즉, 물리적 저장 공간(PS)의 전체 용량)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100) 측 관점에서 사용자 스토리지(UST)는 32GB의 크기로 인식될 것이다.
사용자 용량 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다. 이 경우, 물리적 저장 공간(PS) 중 일부인 제 2 물리적 저장 공간(PS2a)이 터보 라이트 버퍼(TWBa)로 할당되거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 사용될 수 있다.
또한 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)이 사용자 스토리지(USTa)를 위해 할당되거나 또는 사용자 스토리지(USTa)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBa)의 구성 전과 비교하여, 호스트(1100) 측 관점에서는 사용자 스토리지(USTa)의 용량이 감소(즉, 32GB로부터 24GB로)할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)은 TLC로 구성되고, 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제 2 물리적 저장 공간(PS2a)은 SLC로 구성될 수 있다. 동일한 저장 공간이 TLC로 사용될 대와 SLC로 사용될 때의 용량들의 비율은 “3:1” 일 수 있다.
다시 말해서, 터보 라이트 버퍼(TWBa)의 크기가 1GB 증가할 경우, 사용자 스토리지(USTa)의 논리적 저장 공간의 크기는 3GB씩 감소할 수 있다. 상술된 바와 같이, 사용자 용량 차감 모드에서 터보 라이트 버퍼(TWBa)가 구성된 경우, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간 중 일부는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 할당되며, 이에 따라 호스트(1100)에 의해 식별되는 사용자 스토리지(USTa)의 용량이 감소될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제1 물리적 저장 공간(PS1a) 및 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제2 물리적 저장 공간(PS2a)은 서로 물리적으로 인접한 물리적 저장 공간일 수 있거나 또는 서로 물리적으로 이격된 물리적 저장 공간일 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드(No User Capacity Reduction Mode)는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100)에 의해 인식되는 사용자 스토리지(USTb)의 논리적 저장 용량이 감소되지 않는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB) 구성 전에, 사용자 스토리지(UST)는 32GB의 용량을 가질 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성된 경우, 특정 용량(예를 들어, 2GB)을 갖는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성될 수 있다. 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제2 물리적 저장 공간(PS2)은 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당되거나 또는 사용될 수 있다.
사용자 용량 차감 모드와 달리, 사용자 용량 비차감 모드에서의 사용자 스토리지(USTb)는 32GB의 용량을 유지할 수 있다. 즉, 사용자 용량 비차감 모드에서, 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100) 측 관점에서 식별되는 사용자 스토리지(UST)의 용량은 터보 라이트 버퍼(TWBb)의 구성전과 동일하게 유지될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 사용자 용량 비차감 모드에서의 터보 라이트 버퍼(TWBb)의 크기 또는 구성은 스토리지 장치(1200)의 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 물리적 저장 공간(PS2)의 일부인 제2 물리적 저장 공간(PS2b)이 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 구성하는데 사용되기 때문에, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 사용될 수 있는 제1 물리적 저장 공간(PS1a)은 사용자 스토리지(USTb)의 용량보다 작을 수 있다.
즉, 제1 물리적 저장 공간(PS1b)이 사용자 데이터를 저장하기 위해 모두 사용되거나 또는 제1 물리적 저장 공간(PS1b)의 가용한 자유 용량이 기준치 이하인 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 사용된 제2 물리적 저장 공간(PS2b)의 일부 또는 전부가 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 수 있다.
다시 말해서, 물리적 저장 공간(PS)에서, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 가용한 공간이 부족하여 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 유지될 수 없는 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당된 제2 물리적 저장 공간(PS2b)은 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 수 있다. 상술된 반환 동작은 사용자 데이터 플러쉬 동작 및 터보 라이트 버퍼 사이즈 설정 등을 통해 수행될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 크기에 대한 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(예를 들어, "dCurrentTurboWriteBufferSzie")에 설정할 수 있고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 가용한 용량의 비율에 대한 정보를 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dAvaiLBAleTurboWriteBufferSize")에 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치의 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드 및 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 확인된 정보를 기반으로 터보 라이트를 사용하는 정책을 변경하거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 반환시킬 수 있다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 자체적으로 반환할 수 있다. 호스트는 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 변경 상태를 확인할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 할당된 또는 사용되는 물리적 저장 공간(또는 메모리 블록)의 P/E 사이클의 횟수를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferLifeTimeEst")에 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 스토리지 장치(1200)의 속성(ATTIRBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명을 예측할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 사용자 용량 비차감 모드에서는, 사용자 스토리(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)가 물리적 저장 공간(PS)을 공유하기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 쓰기 동작이 수행될 경우, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명이 감소될 수 있다.
도 5는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 5를 참조하여, 스토리지 시스템(1000)의 초기화 동작이 설명된다. 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, S11 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 파워-온 리셋(POR), 하드웨어 리셋, 엔드포인트 리셋 등의 동작을 수행할 수 있다.
S12 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 하드웨어 초기화 및 부팅을 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 하드웨어 계층들이 초기화되고, 부팅될 수 있다.
S13 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 특정 계층(예를 들어, UTP(UFS Transport Protocol) 레이어)의 초기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 NOP OUT의 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 NOP OUT의 UPIU에 응답하여 NOP IN의 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S14 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 디스크립터(DESCRIPTOR)를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request)를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 쿼리 요청에 응답하여 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 장치 디스크립터를 통해 스토리지 장치(1100)의 구성, 기능 등을 확인할 수 있다. 예를 들어, 장치 디스크립터는 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보를 포함하는 확장된 UFS 기능 지원 필드(예를 들어, "dExtendedUFSFeaturesSupport")를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보는 확장된 UFS 기능 지원 필드의 특정 비트(예를 들어, bit[8])에 설정될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 모드에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드(예를 들어, " bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn")를 더 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드의 값이 "00h"인 경우, 도 3a를 참조하여 설명된 사용자 영역 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드의 값이 "01h"인 경우, 도 3b를 참조하여 설명된 사용자 영역 비차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 타입에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bTurbowriteBufferType")를 더 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 타입 필드가 "00h"로 설정된 경우, 도 3a를 참조하여 설명된 논리 유닛 전용 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 타입 필드가 "01h"로 설정된 경우, 도 3b를 참조하여 설명된 공유 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼의 크기에 대한 정보를 포함하는 공유 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 필드(예를 들어, dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits")를 더 포함할 수 있다. 공유 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수가 '0'으로 설정되면, 공유 버퍼 타입의 터보 라이트 버퍼가 구성되지 않을 수 있다.
상술된 각 필드는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 장치 디스크립터는 상술된 필드들 이외에, 스토리지 장치(1200)의 구성, 구조, 기능 등에 대한 정보를 포함하는 다른 필드들을 더 포함할 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들은 초기화 이전에 설정된 값들을 나타낼 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들을 읽음으로써, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 현재 상태를 식별할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 상술된 장치 디스크립터의 다양한 필드들(예를 들어, "bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn", "bTurboWriteBufferType", "dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits" 등)은 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 대응하는 필드의 값을 기입함으로써, 가변될 수 있다. 즉, 호스트(1100)는 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 다양한 필드들의 값을 기입함으로써, 터보 라이트 버퍼 타입, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화, 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 등과 같은 정보를 가변시킬 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)의 지오메트리 디스크립터(Geometry Descriptor)는 스토리지 장치(1200)에 대한 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드, 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferMaxNAllocUnits")는 전체 장치에서 지원되는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 최대 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드(예를 들어, "bDeviceMaxTurboWriteLUs")는 스토리지 장치(1200)에서 지원되는 터보 라이트 버퍼의 최대 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferCapAdjFac")는 터보 라이트 버퍼 메모리의 종류에 따른 용량 차감 팩터에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 TLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드의 값은 "3"일 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 MLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드의 값은 "2"일 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 모드를 지원할 수 있는지(예를 들어, 사용자 용량 차감 모드, 사용자 용량 비차감 모드, 또는 그것들 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 타입을 지원하는지(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입, 공유 버퍼 타입, 또는 그것들 둘 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술된 각 필드들은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
S15 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 부트 코드를 다운로드할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 TEST UNIT READY의 UPIU를 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 TEST UNIT READY의 UPIU에 응답하여 상태 정보(Status)를 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 수신된 상태 정보(Status)를 기반으로 스토리지 장치(1200)의 부트 논리 유닛(boot LU or boot well-known LU)이 액세스될 수 있는지 판별할 수 있다.
부트 논리 유닛이 액세스될 수 있는 경우, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 SCSI READ 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, SCSI READ 커맨드는 부트 논리 유닛(Boot LU)에 대응할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 커맨드에 응답하여 데이터(DATA) 및 상태 정보(Status)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S16 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그를 설정함으로써, 초기화 동작을 완료할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 쿼리 요청(Query Request)을 전송할 수 있다. 쿼리 요청(Query Request)은 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 설정하기 위한 요청일 수 있다. 쿼리 요청에 응답하여, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 정보가 특정 값(예를 들어, "01h")으로 설정될 수 있다. 이후에, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 전송할 수 있다.
S17 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 조사(polling)할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request, READ FLAG fDeviceInit)을 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)는 장치 초기화 필드가 포함된 쿼리 응답을 호스트로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, S16 단계 이후에, 스토리지 장치(1200)에서 초기화 동작이 완료된 경우, 장치 초기화 필드는 다른 값(예를 들어, "00h")로 리셋될 것이다. 즉, 호스트(1100)는 S17 단계의 동작을 반복 수행하여, 장치 초기화 필드가 리셋되었는지 확인할 수 있다. 장치 초기화 필드가 리셋된 경우, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)의 모든 초기화 동작이 완료될 수 있다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다. 도 6을 참조하여 스토리지 시스템(1000)의 쓰기 동작이 설명된다. 도 1 및 도 6을 참조하면, S21 단계에서, 호스트(1100)는 쓰기 커맨드(WR CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다.
S22 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 데이터 트랜잭션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 RTT UPIU(Ready to Transfer UPIU)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RTT UPIU는 스토리지 장치(1200)가 수신할 수 있는 데이터 범위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 호스트(1100)는 RTT UPIU에 응답하여, 쓰기 데이터를 포함하는 DATA OUT UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 상술된 동작이 반복 수행됨으로써, 쓰기 데이터가 호스트(1100)로부터 스토리지 장치(1200)로 전송될 수 있다.
모든 쓰기 데이터의 수신이 완료된 이후에, S23 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RESPONSE UPIU는 S21 단계에서 수신된 쓰기 커맨드에 대한 동작이 완료되었음을 가리키는 정보를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 S22 단계 동안 수신된 쓰기 데이터에 대하여 노멀 쓰기 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, S21 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 스토리지 장치(1200)는 플래그의 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값을 확인함으로써, 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다.
플래그의 터보 라이트 활성화 필드의 값이 "0b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화되지 않은 상태일 수 있고, 값이 "1b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플래그의 터보 라이트 활성화 필드의 값은 호스트(1100)의 셋 플래그를 위한 쿼리 요청에 의해 설정될 수 있다.
호스트(1100)로부터 터보 라이트 활성화 필드의 값이 설정되지 않을 수 있다. 이 경우, S22 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 노멀 라이트 정책에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB) 또는 사용자 스토리지(UST)에 기입될 수 있다.
S30 단계에서, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정하기 위한 쿼리 요청을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)로부터의 쿼리 요청에 응답하여 터보 라이트 활성화 필드의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정되고, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
이후에, S31 단계에서, 호스트(1100)는 S31 단계 내지 S33 단계의 동작들을 수행할 수 있다. S31 단계 내지 S33 단계의 동작들은 터보 라이트 활성화 필드에 따라 터보 라이트가 수행되는 점을 제외하면 S21 단계 내지 S23 단계의 동작들과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
예시적인 실시 예에서, S32 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입될 수 있다. 예를 들어, S30 단계에서, 터보 라이트 활성화 필드의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정됨에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태이더라도, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 공간이 충분하지 않은 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 기입할 수 있다.
도 7은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 7을 참조하여, 스토리지 장치(1200)의 플러쉬 동작이 설명된다. 도 1, 도 2, 및 도 7을 참조하면, S41 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 현재 상태가 유휴 상태(Idle)인지, 하이버네이션 상태(Hibernation)인지, 또는 구동 중(Runtime)인지 판별할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 구동 중인 경우, 별도의 플러쉬 동작이 수행되지 않을 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드를 처리중인 경우, 스토리지 장치(1200)는 구동 중일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신되었고 아직 처리 중이거나 또는 처리해야 하는 명령(예를 들어, 계류중인(pending) 커맨드가 없는 경우, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 스토리지 장치(1200) 또는 호스트(1100)의 개시(initiation)에 의해 '하이버네이션'이라 불리는 저전력 모드로 진입한 때에, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태일 수 있다.
스토리지 장치(1200)가 유휴 상태인 경우, S42 단계에서, 제 1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 호스트(1100)는 스토리지 장치(1100)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제 1 플러쉬 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제 1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있고, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값이 "1b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제 1 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제 1 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S43 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 제 1 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제 1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)가 유휴 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 가리킬 수 있다. 플러쉬 동작은 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션시키는 동작을 가리킬 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되더라도, 플러쉬된 사용자 데이터의 논리적 어드레스는 유지되고, 물리적 어드레스는 바뀔 것이다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬된 사용자 데이터의 논리적 어드레스 및 물리적 어드레스의 매핑 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 물리적 어드레스는 터보 라이트 버퍼(TWB)이 어드레스로부터 사용자 스토리지(UST)의 어드레스로 갱신될 수 있다.
S41 단계에서의 판별 결과가 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태인 것을 가리키는 경우, S44 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 제2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 유사하게, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1100)의 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernat")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제2 플러쉬 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제 2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제 2 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있다. 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드의 값의 값이 "1b"인 것은, 제 2 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제 2 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제 2 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S45 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태 동안, 제 2 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제 2 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 가리킬 수 있다.
상술된 바와 같은 플러쉬 동작에 의해, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터가 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션될 수 있다. 이에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 가용한 버퍼 크기가 확보될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 상술된 플러쉬 동작은 특정 조건에서 중단될 수 있다. 예를 들어, 유휴 상태에서 수행되는 제 1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)의 커맨드 큐가 비어있는 상태에서만 수행될 수 있다. 제 1 플러쉬 동작이 수행되는 동안, 호스트(1100)로부터 커맨드가 발행된 경우, 스토리지 장치(1200)는 수행 중인 제 1 플러쉬 동작을 중단하고, 호스트(1100)로부터 발행된 커맨드를 우선 처리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 하이버네이션 모드가 종료된 경우, 하이버네이션 상태에서 수행되는 제 2 플러쉬 동작이 중단될 수 있다.
상술된 바와 같이, 특정 조건에 따라, 수행 중인 플러쉬 동작이 중단될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬 동작의 중단 정보(또는 진행 정도의 정보) 또는 플러쉬 동작의 현재 상태를 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 상태 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferFlushStatus")에 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대한 플러쉬 동작이 필요하다는 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태(예를 들어, "dExceptionEventStatus")의 특정 값(예를 들어, Bit [5])에 설정할 수 있다. 호스트(1100)는 속성의 예외 이벤트 상태의 특정 값(예를 들어, Bit [5])을 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구됨을 인지하고, 정책에 따라 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 특정 필드들(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn", "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate" 등)을 설정할 수 있다(예를 들어, Query UPIU를 이용하여).
도 8은 도 1의 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS), 터보 라이트 버퍼(TWB), 및 사용자 스토리지(UST)는 앞서 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p; pinned turbo write buffer) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np; non-pinned turbo write buffer)로 구분될 수 있다. 앞서 설명된 바와 유사하게, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어느 하나에 저장될 수 있다.
고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 쓰기 데이터가 저장되는 버퍼는 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경, 호스트의 명시적인 요청 등)로 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 앞서 설명된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 호스트(1100)의 제어 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 의해 결정될 수 있다. 이 때, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 포함된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 비율은 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경, 호스트의 명시적 요청 등)로 결정되거나 또는 가변될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 플러쉬(flush), 마이그레이션(migrate), 또는 이동(move)될 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다.
또는 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)될 수 있다. 또는 호스트(1100)의 명시적인 요청, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책, 또는 호스트의 요청에 따른 내부 정책의 변경에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 또는 하이버네이션 상태 동안 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대한 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬할 수 있다.
이 때, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 것이다. 즉, 스토리지 장치(1200)가 플러쉬 동작을 수행하더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 유지될 것이다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장되어야 하는 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장될 수 있다. 이러한 예외적인 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UTS)로 플러쉬될 수 있다.
아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입되는 데이터는 본래 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장되어야 하는 것으로 가정된다. 즉, 위에서 언급된 예외적인 데이터의 예는 제외하고 본 발명의 기술적 사상이 설명된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 위에서 언급된 예외적인 데이터의 사례들을 모두 포함함이 이해될 것이다.
따라서, 호스트(1100)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 제 1 사용자 데이터에 대한 읽기 커맨드를 발행한 경우, 제 1 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 읽어질 것이다. 이 경우, 제 1 사용자 데이터에 대한 고속 읽기가 가능할 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 SLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있고, 사용자 스토리지(UST)는 TLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있다. SLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간은 TLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간보다 빠를 것이다.
즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 특정 사용자 데이터를 유지시킴으로써, 이후의 특정 사용자 데이터에 대한 읽기 동작의 속도를 향상시킬 수 있다. 이러한 스토리지 장치(1200)의 기능은 "터보 리드(Turbo Read)"라 불릴 수 있다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)에 대한 논리적 저장 공간을 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 하나의 논리 유닛을 기준으로 도 9의 실시 예가 설명된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 터보 라이트 버퍼(TWB)가 지정된 둘 이상의 논리 유닛들, 또는 논리 유닛들 및 공유된 터보 라이트 버퍼(예를 들어, TWB0)의 관계에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 호스트(1100)에 의해 식별되는 스토리지 장치(1200)의 논리적 저장 공간(LS; logical storage space)은 사용자 스토리지(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 포함할 수 있다.
제 1 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)는 사용자 스토리지(UST)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제1 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)에 저장된 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
제2 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제2 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)에 저장된 사용자 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
제3 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제3 논리 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)에 저장된 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리적 저장 공간에 저장되어 있을 수 있다.
상술된 바와 같이, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 호스트(1100)에 인식되는 논리적 저장 공간(LS) 상에서 다양한 형태로 분산될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 이동/플러쉬/마이그레이션될 수 있다.
예시적으로, 호스트(1100)는 터보 라이트 시에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 하나를 지정할 수 있다. 다른 예로서, 호스트(1100)는 터보 라이트 전에 터보 라이트의 대상을 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 하나로 지정(예를 들어, Query UPIU를 이용하여)할 수 있다. 다른 예로서, 호스트(1100)는 터보 라이트 시에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 지정하지 않을 수 있다.
호스트(1100)는 주기적으로 또는 필요한 때에 스토리지 장치(1200)에 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 정보를 요청(예를 들어, Query UPIU를 이용하여)함으로써, 스토리지 장치(1200)에 의해 변경된 데이터의 분산 상태를 확인할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다. 도면의 간결성 및 설명의 편의를 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제 1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제 2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제 3 메모리 블록(BLK3)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1, 도 8, 및 도 10a를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 제1 데이터(DT1)를 수신할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 제1 데이터(DT1)를 터보 라이트 버퍼(TWB)(예를 들어, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 기입할 수 있다.
즉, 스토리지 장치(1200)는 제 1 데이터(DT1)에 대한 터보 라이트를 수행할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어디에 저장될지는 다양한 방식들을 통해 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 사용자 데이터(DTa, DTb, DT0, DT1)가 가득 차 있을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드(예를 들어, "wExceptionEventStatus")의 특정 비트(예를 들어, Bit 5)를 설정함으로써, 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 호스트(1100)로 알릴 수 있다.
호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드를 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드 또는 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드를 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 플러쉬 동작을 허용할 수 있다.
호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용된 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 유휴 상태 또는 하이버네이션 상태에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 사용자 데이터(DT0, DT1)를 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)으로 플러쉬할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용되더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 사용자 데이터(DTa, DTb)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제 1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 제 1 데이터(DT1)를 읽고, 읽은 제 1 데이터(DT1)를 호스트(1100)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제 1 데이터(DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 기입(즉, SLC 프로그램)되나, 플러쉬 동작으로 인해 제1 데이터(DT1)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되기 때문에, 제1 데이터(DT1)는 노멀 읽기 동작(예를 들어, TLC 읽기 동작)을 통해 읽어질 수 있다.
다음으로 도 1, 도 8, 및 도 10b를 참조하면, 사용자 데이터(DT0, DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 제 2 메모리 블록(BLK2)에 저장되고, 사용자 데이터(DTa)는 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장될 수 있다.
이후에, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지 공간(UST)의 사용자 데이터(DTa)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)으로 이동할 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 사용자 데이터(DTa)에 대응하는 논리 블록 어드레스(LBAa)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 사용자 데이터(DTa)를 읽고, 읽은 사용자 데이터(DTa)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 사용자 데이터(DTa)를 읽는 동작은 사용자 스토리지 공간(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 데이터를 읽는 동작보다 빠를 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 특정 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)(또는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 저장하고 유지함으로써, 특정 데이터에 대한 빠른 읽기 동작(즉, 터보 리드 동작)을 지원할 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 요청에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)의 남은 용량을 호스트(1100)에 알릴 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(dAvaiLBAleTurboWriteBufferSize)에 터보 라이트 버퍼(TWB)의 나머지 자유 용량에 대한 정보를 기입할 수 있다. 호스트(1100)는 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드를 읽음으로써(예를 들어, Query UPIU를 이용하여), 터보 라이트 버퍼(TWB)의 용량 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 나머지 용량과 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 나머지 용량을 별도로 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 다른 예로서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 전체 나머지 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 터보 라이트 버퍼(TWB)의 나머지 용량을 통합하여 기록할 지 구분하여 기록할 지의 여부는 호스트(1100)의 플래그 설정에 의해 지정될 수 있다.
예시적으로, 스토리지 장치(1200)는 내부 정책에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 실제 나머지 용량보다 더 적은 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드에 기록할 수 있다. 플래시 메모리와 같은 불휘발성 메모리 장치(1220)에서, 서로 연속한 소거 동작들 사이의 시간이 문턱 시간보다 작으면, 데이터의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)의 용량은 사용자 스토리지(UST)의 용량보다 적고 그리고 SLC로 사용되므로, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)보다 빠르게 데이터로 채워질 수 있다. 또한, 호스트(1100)가 고속의 터보 라이트를 선호하면, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 더 빠르게 채워질 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터의 쓰기가 집중되면, 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 제 1 소거 동작이 수행되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 기입되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터가 플러쉬되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 제 2 소거 동작이 수행되고, 그리고 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 다시 기입되는 일련의 단계들이 짧은 시간 윈도 동안 수행될 수 있다.
이때, 제 1 소거 동작과 제 2 소거 동작 사이의 시간이 문턱 시간보다 적으면, 제 2 소거 동작 후에 터보 라이트 버퍼(TWB)에 다시 기입되는 데이터의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 특정한 메모리 블록이 유효한 데이터를 저장하지 않으며 소거 동작 후에 재사용 가능하더라도, 해당 메모리 블록에서 이전 소거 동작 후에 경과한 시간이 문턱 시간보다 적으면, 해당 메모리 블록을 제외한 용량을 가용 터보 라이트 버퍼 사이트 필드에 기록할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템의 동작 방법을 보여주는 도면이다. 도 11을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)의 읽기 동작이 설명된다. 이하에서, 본 발명의 스토리지 시스템(1000)의 읽기 동작은 도 1 및 도 11을 참조하여 설명될 것이다.
S110 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 읽어올 데이터의 어드레스인 읽기 어드레스(Read address)를 제공한다. 이때 제공되는 읽기 어드레스는 논리 블록 어드레스(LBA)와 카운트(CNT)를 포함한다. 여기서, 논리 블록 어드레스(LBA)는 읽기 데이터의 시작 어드레스에 대응하며, 카운트(CNT)는 어드레스 범위를 나타낸다. 예컨대, 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스(LBA: 100)와 카운트(CNT: 1)을 읽기 어드레스로 제공할 수 있다.
읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 논리 블록 어드레스(LBA: 100)에 저장된 데이터(DT: 100)를 독출한다. 예를 들면, 데이터(DT: 100)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224, TWP-np)에 저장된 데이터일 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)에 저장된 데이터(DT: 100)를 읽어낸다.
S120 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)에 저장된 데이터(DT: 100)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 100)를 포함하는 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다. 요청된 읽기 데이터를 호스트(1100)로 모두 전송하기 위해서는 복수의 데이터 인 UPIU 패킷들이 전송될 수도 있을 것이다.
S130 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 100)의 전송이 완료되었음을 알리는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. UFS 인터페이스에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전달하기 위해 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 응답 UPIU에는 읽기 데이터 정보(Read data info.)가 포함될 수 있다. 읽기 데이터 정보(Read data info.)에는 읽기 데이터(DT: 100)가 저장된 스토리지 장치(1200) 내부의 위치 정보와 히트/미스 정보가 포함될 것이다. 도시된 예에서, 읽기 데이터 정보(Read data info.)에는 읽기 데이터(DT: 100)가 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)로부터 읽혀졌음을 지시하는 정보가 포함될 것이다. 또한, 읽기 데이터 정보(Read data info.)에는 읽기 데이터(DT: 100)가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 위치함을 지시하는 히트(Hit)에 해당하는 정보도 포함될 수 있다.
도 12는 본 발명의 읽기 데이터 정보(Read data info.)를 예시적으로 보여주는 테이블이다. 도 12를 참조하면, 읽기 데이터 정보(Read data info.: 이하, RDI)는 응답 UPIU에 포함되는 읽기 데이터 정보(RDI) 필드로 구현될 수 있다.
스토리지 장치(1200)가 UFS 인터페이스를 사용하여 호스트(1100)로 응답(Response)을 전송하는 경우, 테이블에 도시된 응답 UPIU가 정의될 수 있다. 본 발명의 응답 UPIU는 호스트(1100)가 요청한 작업을 완료한 후에, 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)에 작업의 완료 및 작업의 상태를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 응답 UPIU는 기본 UPIU 헤더(Basic UPIU header)와 추가 정보(Additional information)로 구성된다. UFS 인터페이스에서는 12-바이트(Byte)의 기본 UPIU 헤더(Basic UPIU header)가 정의된다.
본 발명의 읽기 데이터 정보(RDI)는 본 UPIU 헤더(Basic UPIU header)의 6번째 바이트(Byte 5)에 할당될 수 있다. 읽기 데이터 정보(RDI)는 8-비트의 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트는 읽기 데이터가 읽혀진 영역 정보를 지시할 수 있다. 그리고 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 히트(Hit)/미스(Miss) 또는 이동(Move) 여부를 지시하도록 구성될 수 있다.
만일, 응답 UPIU에 포함되는 8-비트 길이의 읽기 데이터 정보(RDI)가 '0000 0000'인 경우를 가정하기로 하자. 상위 4-비트에는 정보가 포함되지 않았고, 하위 4-비트(0000)는 읽기 데이터가 사용자 스토리지(UST) 영역으로부터 읽혀졌음을 나타낸다. 상위 4-비트가 논리값 '0000'인 경우, 정보가 포함되지 않았음을 의미한다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트(0001)는 읽기 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 영역으로부터 읽혀졌음을 나타낸다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트(0010)는 읽기 데이터가 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 영역으로부터 읽혀졌음을 나타낸다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트들(0100, 1000)은 예비 필드로 남겨둘 수 있다.
응답 UPIU에 포함되는 8-비트 길이의 읽기 데이터 정보(RDI) 중 상위 4-비트는 히트(Hit)/미스(Miss) 또는 이동(Move) 여부를 지시할 수 있다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트 중 4번째 비트 또는 최하위 비트(000'1')는 읽기 요청된 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 부분 히트(Partial Hit)되었음을 나타낸다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트 중에서 3번째 비트(00'1'0)는 읽기 요청된 데이터가 스토리지 장치(1200)의 영역들 사이에서 이동된(Moved) 상태임을 나타낸다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트 중에서 2번째 비트(0'1'00)는 읽기 요청된 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 존재하지 않는 미스(Miss) 상태임을 나타낸다. 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트 중 첫 번째 비트 또는 최상위 비트('1'000)는 읽기 요청된 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 히트(Hit)되었음을 나타낸다.
여기서, 상위 4-비트의 비트 값들 각각은 조합되어 사용될 수 있다. 예컨대, 상위 4-비트의 논리값 '0110'은 '미스(Miss)' 상태이면서 동시에 '이동된(Moved)' 상태를 의미한다. 또한, 하위 4-비트의 읽기 데이터 정보(RDI)는 읽기 데이터의 전달 후에 스토리지 장치(1200)가 응답 UPIU를 전송할 때 기본적(Default)으로 제공되는 읽기 데이터 정보(RDI)일 수 있다. 반면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 호스트(1100)의 쿼리 요청을 통해서만 전달될 수 있다. 즉, 호스트(1100)가 스토리지 장치(1200) 내의 데이터 이동이나 히트/미스 여부를 모니터링하기 원하는 경우, 호스트(1100)는 읽기 명령어를 전달하기 이전에 쿼리 요청을 통해서 피드백 정보로 요청할 수 있다. 이러한 절차는 후술하는 도 13에서 상세히 설명하기로 한다.
도 13은 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트를 요청하기 위한 호스트(1100)의 쿼리 요청 과정을 보여주는 도면이다. 도 13을 참조하면, 호스트(1100)는 속성 설정(Set attribute)을 위한 쿼리 요청을 통하여 읽기 데이터 정보(RDI)에 읽기 데이터의 히트/미스 여부를 나타내는 값을 포함하도록 설정할 수 있다.
S210 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 명령어를 전달하기 전에 읽기 데이터의 히트/미스 여부를 나타내는 피드백 정보를 읽기 데이터 정보(RDI)에 포함하도록 속성 설정(Set Attribute)을 수행한다. 예를 들면, 호스트(1100)는 쿼리 요청(Query Request)를 스토리지 장치(1200)에 전달하여 속성을 설정할 수 있다. 속성 설정(Set attribute=1)이 수행된 이후에는 읽기 명령어를 전달할 때마다, 응답 UPIU에는 읽기 데이터의 히트/미스 여부를 나타내는 피드백 정보(Feedback information)가 포함될 것이다.
S220 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스(LBA: 200)와 카운트(CNT: 2)를 읽기 어드레스로 제공할 수 있다.
S230 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 어드레스에 대응하는 메모리 영역의 데이터를 읽어내고, 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 생성하여 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S240 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터의 히트/미스 여부를 나타내는 피드백 정보를 포함하는 읽기 데이터 정보(RDI)를 응답 UPIU에 실어서 호스트(1100)로 전송한다. 스토리지 장치(1200)는 속성 설정을 변경하기 위한 추가적인 쿼리 요청이 없는 한, 지속적으로 읽기 명령어를 수신할 때마다 피드백 정보를 포함하는 읽기 데이터 정보(RDI)를 호스트(1100)로 전송할 것이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 추가 정보를 응답 UPIU에 실어 보내는 방법을 보여준다. 도 14를 참조하면, 읽기 데이터가 부분 히트(Partial Hit)에 대응하는 경우, 어드레스 정보를 응답 UPIU의 특정 필드를 사용하여 호스트(1100)로 전달할 수 있다.
호스트(1100)가 요청한 읽기 데이터가 부분 히트(Partial Hit)에 대응하는 경우, 스토리지 컨트롤러(1200)는 읽기 데이터 정보(RDI)의 피드백 정보를 사용하여 호스트(1100)에 부분 히트를 통지할 수 있다. 예를 들면, 피드백 정보(RDI의 상위 4-비트)의 논리값이 '0001'에 대응하는 경우, 이는 읽기 데이터가 부분 히트에 해당함을 지시한다. 그리고 스토리지 장치(1200)는 추가적으로 응답 UPIU의 센스 데이터 필드(Sense data field)에 부분 히트에 대한 LBA 길이 정보를 기입할 수 있다.
예를 들면, 읽기 요청된 데이터가 LBA100으로부터 LBA150인 경우, LBA100~LBA120은 히트에 해당하고, LBA121~LBA150은 미스가 될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 히트 또는 미스에 대응하는 LBA 길이 정보를 센스 데이터 필드(Sense data field)의 k+2번째 바이트로부터 k+17번째 바이트에 기입하여 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 여기서, LBA 길이 정보가 응답 UPIU의 센스 데이터 필드(Sense data field)에 로드되는 것으로 설명되었으나, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 부분 히트의 경우, LBA 길이 정보는 응답 UPIU의 임의의 예비 필드(Reserved field)들이 사용될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
도 15는 스토리지 시스템에서 부분 히트가 발생하는 경우에 상세 정보를 얻기 위한 다른 방법을 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, 본 발명의 스토리지 시스템(1000)의 읽기 동작은 도 1 및 도 15를 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 쿼리 요청(Query Request)을 통해서 스토리지 장치(1200)의 속성 설정(Set attribute=1)이 이미 완료된 상태라 가정하기로 한다.
S310 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 읽어올 데이터의 어드레스(LBA: 200, CNT: 2)를 제공한다. 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 논리 블록 어드레스(LBA: 200)에 저장된 데이터(DT: 200, 201)를 독출한다. 스토리지 장치(1200)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 터보 라이트 버퍼(TWB)의 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWP-p)에 저장된 데이터(DT: 200)를 읽어낼 수 있다. 그리고 스토리지 장치(1200)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 사용자 스토리지(UST) 영역에 저장된 데이터(DT: 201)를 읽어낸다.
S320 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 200, 201)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 200, 201)를 포함하는 적어도 하나의 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S330 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터 정보(RDI)를 포함하는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 속성 설정에 따라, 읽기 데이터 정보(RDI)에는 읽기 데이터(DT: 200, 201)가 저장된 스토리지 장치(1200) 내부의 위치 정보와 히트/미스 정보가 포함될 것이다. 도시된 예에서, 읽기 데이터 정보(RDI)는 논리값 '0001 0001'이라 가정하기로 한다. 도 12의 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트 '0001'는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222)를 나타내고, 하위 4-비트 '0001'는 부분 히트(Partial Hit) 상태임을 의미한다.
S340 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI)를 부분 히트(Partial Hit) 상태를 확인하고, 추가적인 정보가 필요한지를 판단할 것이다. 만일, 추가적인 정보가 필요한 경우(Yes 방향), 절차는 S350 단계로 이동한다. 하지만, 추가적인 정보가 불필요한 경우(No 방향), 절차는 종료된다.
S350 단계에서, 호스트(1100)는 부분 히트에 대응하는 읽기 데이터의 추가적인 정보를 요청하기 위한 쿼리 요청(Query Request)을 스토리지 장치(1200)에 전달한다. 예를 들면, 호스트(1100)는 부분 히트에 대응하는 읽기 데이터에 대한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 요청하는 쿼리 요청을 전송할 수 있을 것이다.
S360 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 동작(S310~S330)에 대한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 준비하여 호스트(1100)에 반환할 수 있다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 포함하는 응답 UPIU를 호스트(1100)에 제공할 수 있을 것이다. 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)는, 예를 들면, 호스트(1100)가 S320 단계에서 수신한 읽기 데이터(DT: 200, 201)에 대한 상세한 데이터 속성(Read data attribute)정보일 수 있다.
도 16은 도 15에서 설명한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 예시적으로 보여주는 테이블이다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 읽기 데이터의 부분 히트(Partial Hit) 상태를 확인한 호스트(1100)가 쿼리 요청을 통해서 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 요청할 수 있다. 이때, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터의 세부적인 속성 정보인 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 응답 UPIU 패킷에 실어서 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
확장 읽기 데이터 정보(RDIe)는 읽기 데이터가 읽혀진 어드레스(LAB 및 Count), 히트율 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)의 4개 바이트들(Byte 0~3)에는 읽기 데이터가 읽혀진 메모리의 LBA 값이 할당될 수 있다. 그리고 어느 하나의 바이트(예를 들면, Byte 4)에는 읽기 데이터의 LBA 카운트(Count)가 할당될 수 있다. 특히, 바이트들(Byte 5 및 Byte 6)에는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224, TWB-np) 각각에서의 히트율이 할당될 수 있다. 즉, 어느 하나의 바이트(Byte 5)는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWB-p)에서의 히트율(Hit rate)이 할당될 수 있다. 그리고 다른 하나의 바이트(Byte 6)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224, TWB-np)에서의 히트율(Hit rate)이 할당될 수 있다. 나머지 바이트(Byte 7)는 예비 필드로 남겨둘 수 있으나, 필요시 추가적인 데이터 속성 정보가 할당될 수 있을 것이다.
이상에서는 호스트(1100)의 쿼리 요청에 의해서 이전에 전송된 읽기 데이터에 대한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)의 예가 설명되었다. 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)에 포함되는 정보들의 종류나 사이즈는 다양하게 추가 및 조정될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
도 17 내지 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 읽기 데이터 정보를 수신하는 방법을 시나리오 별로 보여주는 도면들이다. 도 17 내지 도 21을 참조하여 스토리지 장치(1200)가 다양한 속성을 가지는 읽기 데이터 정보(RDI)를 응답 UPIU에 포함시켜 전송하는 예들이 설명될 것이다. 즉, 도 17 내지 도 21은 호스트(1100)가 쿼리 요청(Query Request)을 통해서 스토리지 장치(1200)의 속성 설정(Set attribute=1)을 이미 완료한 상태라고 가정하기로 한다.
도 17은 읽기 요청된 데이터의 히트 상태의 일 예를 보여준다. 도 17을 참조하면, 읽기 요청된 데이터가 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)으로부터 읽혀지는 경우의 읽기 데이터 정보(RDI)가 호스트(1100)에 제공된다.
S410 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 읽기 커맨드(Read CMD)와 함께 제공되는 읽기 어드레스가 논리 블록 어드레스(LBA: 100)와 카운트(CNT: 1)로 가정하기로 한다. 스토리지 장치(1200)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224, TWP-np)에 저장된 데이터를 읽어낸다.
S420 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)로부터 읽어낸 데이터(DT: 100)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 100)를 포함하는 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S430 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 응답 UPIU에는 읽기 데이터 정보(RDI=1000 0010)가 포함된다. 도 12의 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 논리값 '1000'이므로 터보 라이트 버퍼(TWB)에 히트(Hit)된 상태임을 지시한다. 그리고 하위 4-비트의 논리값 '0010'은 읽기 데이터(DT: 100)가 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)로부터 읽혀졌음을 나타낸다.
호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI=1000 0010)를 수신하여 터보 라이트 버퍼(TWB)나 사용자 스토리지(UST)에 대한 다양한 메모리 관리 동작을 수행할 수 있을 것이다.
도 18은 읽기 요청된 데이터의 히트 상태의 다른 예를 보여준다. 도 18을 참조하면, 읽기 요청된 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(1222)으로부터 읽혀지는 경우를 보여준다.
S510 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 읽기 커맨드(Read CMD)와 함께 제공되는 읽기 어드레스는 논리 블록 어드레스(LBA: 200)와 카운트(CNT: 1)로 가정하기로 한다. 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWP-p)에 저장된 데이터(DT: 200)를 읽어낸다.
S520 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224)로부터 읽어낸 데이터(DT: 200)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 200)를 포함하는 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S530 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 응답 UPIU에는 읽기 데이터 정보(RDI=1000 0001)가 포함된다. 도 12의 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 논리값 '1000'이므로 터보 라이트 버퍼(TWB)에 히트(Hit)된 상태임을 지시한다. 그리고 하위 4-비트의 논리값 '0001'은 읽기 데이터(DT: 200)가 고정된 터보 라이트 버퍼(1222)로부터 읽혀졌음을 나타낸다.
호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI=1000 0001)를 수신하여 터보 라이트 버퍼(TWB)나 사용자 스토리지(UST)에 대한 다양한 메모리 관리 동작을 수행할 수 있을 것이다.
도 19는 읽기 요청된 데이터가 미스 상태인 예를 보여준다. 도 19를 참조하면, 읽기 요청된 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)가 아닌 사용자 스토리지(1226)으로부터 읽혀지는 경우를 보여준다.
S610 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 읽기 커맨드(Read CMD)와 함께 제공되는 읽기 어드레스는 논리 블록 어드레스(LBA: 300)와 카운트(CNT: 1)로 가정하기로 한다. 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(1226)에 저장된 데이터(DT: 300)를 읽어낸다.
S620 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(1226)로부터 읽어낸 데이터(DT: 300)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 300)를 포함하는 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S630 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 응답 UPIU에는 읽기 데이터 정보(RDI=0100 0000)가 포함된다. 도 12의 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 논리값 '0100'이므로 터보 라이트 버퍼(TWB)에 미스(Miss)된 상태임을 지시한다. 그리고 하위 4-비트의 논리값 '0000'은 읽기 데이터(DT: 300)가 사용자 스토리지(1226)로부터 읽혀졌음을 나타낸다.
호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI=0100 0000)를 수신하여 터보 라이트 버퍼(TWB)나 사용자 스토리지(UST)에 대한 다양한 메모리 관리 동작을 수행할 수 있을 것이다.
도 20은 읽기 요청된 데이터가 이동된(Moved) 상태의 예를 보여준다. 도 19를 참조하면, 읽기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB)에 존재하며, 이는 읽기 동작 이전에 사용자 스토리지(1226)로부터 이동된 경우를 보여준다.
S710 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 읽기 커맨드(Read CMD)와 함께 제공되는 읽기 어드레스는 논리 블록 어드레스(LBA: 300)와 카운트(CNT: 1)로 가정하기로 한다. 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWB-p)로부터 읽기 요청된 데이터(DT: 300)를 읽어낸다.
S720 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(1226)로부터 읽어낸 데이터(DT: 300)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 300)를 포함하는 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S730 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 응답 UPIU에는 읽기 데이터 정보(RDI=1010 0001)가 포함된다. 도 12의 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 상위 4-비트는 논리값 '1010'이므로 히트(Hit) 상태 및 이동된(Moved) 상태임을 지시한다. 그리고 하위 4-비트의 논리값 '0001'은 읽기 데이터(DT: 300)가 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWB-p)로부터 읽혀졌음을 나타낸다.
호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI=1010 0001)를 수신하여 터보 라이트 버퍼(TWB)나 사용자 스토리지(UST)에 대한 다양한 메모리 관리 동작을 수행할 수 있을 것이다.
도 21은 읽기 요청된 데이터가 부분 히트(Partial Hit) 상태인 경우를 보여준다. 도 21을 참조하면, 호스트(1100)는 부분 히트(Partial Hit)를 확인하고 읽기 데이터에 대한 추가적인 정보인 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 요청할 수 있다.
S810 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 읽기 어드레스(LBA: 200, CNT: 2)를 제공한다. 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 스토리지 장치(1200)는 논리 블록 어드레스(LBA: 200)에 저장된 데이터(DT: 200, 201)를 독출한다. 스토리지 장치(1200)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 터보 라이트 버퍼(TWB)의 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWP-p)에 저장된 데이터(DT: 200)를 읽어낼 수 있다. 그리고 스토리지 장치(1200)는 읽기 커맨드(Read CMD)에 응답하여 사용자 스토리지(UST) 영역에 저장된 데이터(DT: 201)를 읽어낸다.
S820 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 200, 201)를 호스트(1100)로 전송한다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터(DT: 200, 201)를 포함하는 적어도 하나의 데이터 인 UPIU(DATA IN UPIU) 패킷을 호스트(1100)로 전송할 것이다.
S830 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답(Response)을 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터 정보(RDI)를 포함하는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있을 것이다. 속성 설정에 따라, 읽기 데이터 정보(RDI)에는 읽기 데이터(DT: 200, 201)가 저장된 스토리지 장치(1200) 내부의 위치 정보와 히트/미스 정보가 포함될 것이다. 도시된 예에서, 읽기 데이터 정보(RDI)는 논리값 '0001 0001'이라 가정하기로 한다. 도 12의 비트값 정의에 따르면, 읽기 데이터 정보(RDI)의 하위 4-비트 '0001'는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222)를 나타내고, 하위 4-비트 '0001'는 부분 히트(Partial Hit) 상태임을 의미한다.
S840 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 데이터 정보(RDI)를 부분 히트(Partial Hit) 상태를 확인하고, 추가적인 정보가 필요한지를 판단할 것이다. 만일, 추가적인 정보가 필요한 경우(Yes 방향), 절차는 S850 단계로 이동한다. 하지만, 추가적인 정보가 불필요한 경우(No 방향), 절차는 종료된다.
S850 단계에서, 호스트(1100)는 부분 히트에 대응하는 읽기 데이터의 추가적인 정보를 요청하기 위한 쿼리 요청(Query Request)을 스토리지 장치(1200)에 전달한다. 예를 들면, 호스트(1100)는 부분 히트에 대응하는 읽기 데이터에 대한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 요청하는 쿼리 요청을 전송할 수 있을 것이다.
S860 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 동작(S810~S830)에 대한 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 호스트(1100)에 반환할 수 있다. 예를 들면, 스토리지 장치(1200)는 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)를 포함하는 응답 UPIU를 호스트(1100)에 제공할 수 있을 것이다. 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)는, 예를 들면, 이전에 호스트(1100)가 읽어낸 데이터(DT: 200, 201)에 대한 상세한 데이터 속성(Read data attribute)정보일 수 있다.
도시된 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)에 따르면, 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)의 4개 바이트들(Byte 0~3)에는 논리 블록 어드레스(LBA: 200)가 기록될 수 있다. 그리고 확장 읽기 데이터 정보(RDIe)의 바이트들(Byte 4)에는 LBA 카운트(Count: 2)가 할당될 수 있다. 바이트(Byte 5)에는 고정된 터보 라이트 버퍼(1222, TWB-p)에서의 히트율(50%)이 기록될 수 있다. 비고정된 터보 라이트 버퍼(1224, TWB-np)로부터 읽혀진 데이터는 존재하지 않으므로, 바이트(Byte 6)에는 히트율(0%)이 기록될 것이다.
도 22는 도 1의 스토리지 시스템(1000)의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 22를 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다. 호스트(1100)는 애플리케이션(AP-h), 파일 시스템(FS-h), 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)을 포함할 수 있다.
애플리케이션(AP-h)은 호스트(1100)에서 구동되는 다양한 응용 프로그램들, 프로세스들 등을 포함할 수 있다. 파일 시스템(FS-h)은 애플리케이션(AP-h)에 의해 발생하는 다양한 데이터를 조직화하고 관리하도록 구성될 수 있다.
UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 다양한 커맨드를 지원하도록 구성된다. 예를 들어, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 입출력 관리자(IOM-h) 및 UFS 커맨드 셋(USC-h)을 포함할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청을 관리하도록 구성된다.
예시적인 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 입출력의 특성 값을 구분하도록 구성될 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청의 우선 순위를 관리하거나 또는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따른 다양한 기능을 지원하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 입출력 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 기능 또는 터보 리드 기능을 지원하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 호스트(1100) 또는 호스트(1100)의 사용자에 의해 지정된 특정한 어플리케이션 또는 프로세스는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 애플리케이션 또는 프로세스의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
또한, 파일 시스템(FS-h)에 의해 관리되는 특정한 데이터는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 데이터(예를 들어, 메타 데이터)의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
이에 더하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 이동(move)을 지시할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로, 또는 사용자 스토리지(UST)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 읽기 속도들을 조절할 수 있다.
UFS 커맨드 셋(USC-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이에서 지원되는 다양한 커맨드 세트를 지원할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 커맨드 셋(USC-h)은 UFS 전용 커맨드 셋(UFS Native command set) 및 UFS SCSI 커맨드 셋(UFS SCSI command set)을 포함할 수 있다. UFS 커맨드 셋(USC-h)은 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따라 스토리지 장치(1200)로 전송될 커맨드를 구성할 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았으나, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 커맨드 큐 제어를 위한 커맨드들을 처리하는 태스크 관리자(Task Manager)를 더 포함할 수 있다.
장치 관리자(DM-h)는 장치 레벨의 동작들 및 장치 레벨의 구성들을 관리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 장치 관리자(DM-h)는 스토리지 장치(1200)의 다양한 정보를 설정하거나 확인하기 위한 쿼리 요청을 관리할 수 있다.
UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h; UFS Transport Protocol)은 상위 계층을 위한 서비스들을 제공할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)로부터 제공된 커맨드 또는 정보; 또는 장치 관리자(DM-h)로부터 제공된 쿼리 요청을 UPIU(UFS Protocol Information Unit) 형태의 패킷으로 생성할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UDM-SAP(UDM-Service Access Point)를 통해 서로 통신할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 UTP_CMD_SAP 또는 UTP_TM_SAP를 통해 서로 통신할 수 있다.
UFS 인터커넥터 계층(UIC-h)은 스토리지 장치(1200)와의 연결을 관리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 인터커넥터 계층(UIC-h)는 스토리지 장치(1200)의 UFS 인터커넥터 계층(UIC-d)와 물리적으로 연결된 MIPI Unipro 및 MIPI M-PHY 와 같은 하드웨어 구성들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 인터커넥터 계층(UIC-h) 및 UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UIC-SAP를 통해 통신할 수 있고, UFS 인터커넥터 계층(UIC-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UIO-SAP를 통해 통신할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 메모리 영역 관리자(MAM-d), 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d), 장치 관리자(DM-d), UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)의 구성은 호스트(1100)의 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)과 유사하며, 대응되는 계층들 간 논리적 통신하는 구성으로 이해될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 영역을 지정하고 관리할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)의 명시적 요청 또는 내부 정책에 따라 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 적어도 하나의 공간에 기입될 수 있다. 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)은 앞서 설명된 다양한 방식들을 기반으로 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 공간을 선택하고, 선택된 공간에 쓰기 데이터를 저장할 수 있다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 관리자(MAM-d)는 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청 또는 내부 정책에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 사이의 데이터 이동/플러쉬/마이그레이션을 제어할 수 있다.
상술된 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 계층적인 구조 및 기능은 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템(1000)을 더 상세하게 보여주는 블록도이다. 도 22 및 도 23을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함한다. 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명된 바에 따라 동작할 수 있다.
호스트(1100)는 애플리케이션 프로세서(1110), 랜덤 액세스 메모리(1120)(RAM), 모뎀(1130), 장치 드라이버(1140), 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)을 포함할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1110)는 애플리케이션(AP-h) 및 파일 시스템(FS-h)을 실행할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 RAM(1120)을 시스템 메모리로 사용할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 모뎀(1130)을 통해 외부의 장치와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 예시적으로, 모뎀(1130)은 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 주변 장치들과 통신할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 이미지 센서들(1190), 그리고 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다.
장치 드라이버(1140)는 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 장치 드라이버(1140)는 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다.
스피커(1150) 및 디스플레이(1160)는 사용자에게 정보를 전달하는 사용자 출력 인터페이스들일 수 있다. 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)은 사용자로부터 정보를 수신하는 사용자 입력 인터페이스들일 수 있다.
도 24는 스토리지 시스템(1000)에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다. 도 23 및 도 24를 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 디스플레이(1160)를 통해 설정 화면들을 제공할 수 있다. 설정 화면들 중 하나는 사용자에게 가속 모드의 정보를 제공할 수 있다.
스토리지 시스템(1000)은 가속 모드가 적용될 수 있는 제1 내지 제n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 목록을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다. 또한, 스토리지 시스템은 제1 내지 제n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 가속 모드들을 조절할 수 있는 스위치들을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다.
S910 단계에서, 사용자는 제3 애플리케이션(APP3)의 가속 모드의 활성화 위치를 터치할 수 있다. 스토리지 시스템(1000)은 터치 패널(1170)을 통해 사용자의 터치, 즉 제3 애플리케이션(APP3)을 활성화하는 지시를 감지할 수 있다. S920 단계에서, 제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 입출력 스트림 관리자(IOM-h)로 전달될 수 있다.
제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 수신됨에 따라, S930 단계에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 선택된 제3 애플리케이션(APP3) 또는 프로세스들의 후속 읽기에 이동 동작을 예약할 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 질의 요청 UPIU를 통해 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터에 대해 이동 속성들(MA)을 설정하고, 그리고 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그를 포함시킬 수 있다.
다른 예로서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그 및 이동 속성들(MA)을 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 이동 속성들(MA)의 목적지 정보(DST)로서 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 지정할 수 있다.
제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동되면, 제3 애플이케이션(APP3)과 연관된 데이터의 읽기가 가속된다. 따라서, 제3 애플리케이션(APP3)의 성능이 가속될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 시스템이 적용된 메모리 카드를 보여주는 블록도이다. 도 25를 참조하면, 호스트(2100)에 연결되는 메모리 카드(2200)는 메모리 컨트롤러(2210) 및 불휘발성 메모리 장치(2220)를 포함한다. 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)와 연결된다. 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)를 액세스하도록 구성된다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)의 읽기, 쓰기, 소거, 그리고 배경(background) 동작을 제어하도록 구성된다. 배경(background) 동작은 마모도 관리, 가비지 콜렉션 등과 같은 동작들을 포함한다.
메모리 컨트롤러(2210)는 예시적으로 SRAM(2212), CPU(2213), 호스트 인터페이스(2215), 에러 정정 엔진(2217), 그리고 메모리 인터페이스(2219)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2210)는 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명된 메모리 컨트롤러(1210)와 같이 읽기 데이터 정보(RDI)를 호스트(2100)로 제공한다.
메모리 컨트롤러(2210)는 호스트 인터페이스(2215)를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2210)는 특정한 통신 규격에 따라 외부 장치(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다. 예시적으로, 호스트 인터페이스(2215)는 USB (Universal Serial Bus), MMC (multimedia card), eMMC(embedded MMC), PCI (peripheral component interconnection), PCI-E (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), NVMe (Nonvolatile Memory express) 등과 같은 다양한 통신 규격들 중 적어도 하나를 통해 외부 장치와 통신하도록 구성된다.
불휘발성 메모리(2220)는 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 불휘발성 메모리 소자들로 구현될 수 있다.
예시적으로, 메모리 컨트롤러(2210) 및 불휘발성 메모리(2220)는 하나의 반도체 장치로 집적될 수 있다. 메모리 컨트롤러(2210) 및 불휘발성 메모리(2220)는 하나의 반도체 장치로 집적되어, 메모리 카드를 구성할 수 있다. 예를 들면, 메모리 컨트롤러(2210) 및 불휘발성 메모리(2220)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 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, eMMC), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억장치(UFS) 등과 같은 메모리 카드를 구성할 수 있다.
도 26은 본 발명의 스토리지 장치를 포함하는 휴대용 단말기를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 26을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기(3000)는 이미지 처리부(3100), 무선 송수신부(3200), 오디오 처리부(3300), 이미지 파일 생성부(3400), 임베디드 스토리지(3500), 유저 인터페이스(3600), 그리고 컨트롤러(3700)를 포함한다.
이미지 처리부(3100)는 렌즈(3110)를 투과하여 전달되는 광을 센싱하는 이미지 센서(3120), 이미지 프로세서(3130), 그리고 디스플레이부(3140)를 포함한다. 무선 송수신부(3200)는 안테나(3210), 트랜시버(3220), 모뎀(3230)을 포함한다. 오디오 처리부(3300)는 오디오 프로세서(3310), 마이크(3320), 그리고 스피커(3330)를 포함한다. 이미지 파일 생성부(3400)는 휴대용 단말기(3000)의 내부에서 이미지 파일을 생성하기 위한 구성이다. 여기서, 임베디드 스토리지(3500)은 휴대용 단말기(3000)의 스토리지로 사용될 수 있다. 더불어, 임베디드 스토리지(3500)은 앞서 도 1 내지 도 24를 통해서 설명된 스토리지 장치(1200)와 실질적으로 동일한 기능 및 구성을 포함할 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 불휘발성 메모리로 구성되는 터보 라이트 버퍼 및 사용자 스토리지 영역을 포함하는 스토리지 장치; 그리고
    상기 스토리지 장치에 읽기 요청을 전송하는 호스트를 포함하되,
    상기 스토리지 장치는 상기 읽기 요청에 응답하여 읽기 데이터 및 상기 읽기 데이터의 속성을 포함하는 읽기 데이터 정보를 상기 호스트로 전송하는 메모리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터보 라이트 버퍼는:
    저장된 데이터가 상기 사용자 스토리지 영역으로의 이동이 차단되는 제 1 버퍼 영역; 그리고
    저장된 데이터가 상기 사용자 스토리지 영역으로 이동 가능한 제 2 버퍼 영역을 포함하는 메모리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 읽기 데이터 정보는 상기 읽기 데이터가 상기 사용자 스토리지 영역, 상기 제 1 버퍼 영역, 그리고 상기 제 2 버퍼 영역 중 어느 영역으로부터 읽혀졌는지를 지시하는 위치 정보를 포함하는 메모리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 읽기 데이터 정보는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼에 존재하는지를 나타내는 히트(Hit)/미스(Miss) 정보를 포함하는 메모리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 히트(Hit)/미스(Miss) 정보는, 상기 읽기 데이터의 상기 스토리지 장치 내에서의 이동 정보 또는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼와 상기 사용자 스토리지 영역에 존재하는 경우를 지시하는 부분 히트(Partial Hit) 정보를 포함하는 메모리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토리지 장치는 상기 부분 히트(Partial Hit) 정보 및 상기 부분 히트 정보에 대응하는 어드레스를 응답 패킷의 센스 데이터 필드에 기입하여 상기 호스트로 전송하는 메모리 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토리지 장치는 상기 읽기 데이터 정보와는 별도로 상기 호스트의 쿼리 요청에 대한 응답으로 상기 부분 히트에 대응하는 세부 속성 정보를 상기 호스트로 전송하는 메모리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세부 속성 정보는 상기 부분 히트에 대응하는 어드레스 또는 히트율(Hit rate)을 포함하는 메모리 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 히트(Hit)/미스(Miss) 정보의 전송은 상기 호스트에 의해 속성 설정을 위한 쿼리 요청을 통해서 활성화되는 메모리 시스템.
  10. 불휘발성 메모리로 형성되는 터보 라이트 버퍼 및 사용자 스토리지 영역을 포함하는 스토리지 장치의 동작 방법에 있어서:
    호스트로부터 읽기 요청을 수신하는 단계;
    상기 읽기 요청에 응답하여 상기 터보 라이트 버퍼 또는 상기 사용자 스토리지 영역으로부터 읽기 데이터를 독출하는 단계;
    상기 읽기 데이터를 데이터 전송 패킷을 사용하여 상기 호스트로 전송하는 단계; 그리고
    상기 읽기 데이터의 위치 정보를 포함하는 읽기 데이터 정보를 상기 호스트로 전송하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 읽기 데이터 정보는 상기 읽기 데이터가 저장된 어드레스 정보를 포함하는 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 읽기 데이터 정보는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼에 존재하는지의 여부를 지시하는 히트(Hit)/미스(Miss) 정보를 포함하는 동작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 히트(Hit)/미스(Miss) 정보는, 상기 읽기 데이터의 상기 스토리지 장치 내에서의 이동 정보 또는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼와 상기 사용자 스토리지 영역에 각각 저장되어 있는 경우를 지시하는 부분 히트(Partial Hit) 정보를 포함하는 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 읽기 데이터 정보에 상기 히트(Hit)/미스(Miss) 정보의 포함 여부를 설정하기 위한 쿼리 요청을 수신하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 호스트로부터 상기 부분 히트 정보에 대응하는 세부 속성 정보에 대한 쿼리 요청을 수신하는 단계; 그리고
    상기 쿼리 요청에 응답하여 상기 세부 속성 정보를 상기 호스트로 전송하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 세부 속성 정보는 상기 읽기 데이터의 상기 터보 라이트 버퍼에서의 히트율을 포함하는 동작 방법.
  17. 호스트와 UFS 인터페이스를 사용하여 통신하는 스토리지 장치에 있어서:
    터보 라이트 버퍼 영역과 사용자 스토리지 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
    상기 호스트로부터의 읽기 요청에 응답하여 상기 불휘발성 메모리 장치로부터 읽기 데이터를 독출하고, 상기 읽기 데이터에 대한 속성 정보를 응답 패킷에 실어 상기 호스트로 전송하는 메모리 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 속성 정보는 상기 읽기 데이터가 상기 사용자 스토리지 영역, 상기 터보 라이트 버퍼 영역 중 어느 영역으로부터 읽혀졌는지를 지시하는 위치 정보를 포함하는 스토리지 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 속성 정보는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼에 존재하는지를 나타내는 히트(Hit)/미스(Miss) 정보를 더 포함하는 스토리지 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 히트(Hit)/미스(Miss) 정보는, 상기 읽기 데이터의 상기 스토리지 장치 내에서의 이동 정보 또는 상기 읽기 데이터가 상기 터보 라이트 버퍼와 상기 사용자 스토리지 영역에 존재하는 경우를 지시하는 부분 히트(Partial Hit) 정보를 포함하는 스토리지 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 터보 라이트 버퍼 영역은 상기 사용자 스토리지 영역으로의 데이터 이동이 차단되는 제 1 버퍼 영역, 그리고 상기 사용자 스토리지 영역으로 데이터 이동이 가능한 제 2 버퍼 영역을 포함하는 스토리지 장치.
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