KR20210016208A - 스토리지 장치, 및 스토리지 장치 및 스토리지 장치를 제어하는 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 및 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 수신된 제1 쓰기 커맨드에 응답하여, 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터를 수신하고, 제1 데이터를 불휘발성 메모리 장치에 저장하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 제1 쓰기 커맨드가 영역 정보를 포함하는 경우, 컨트롤러는 제1 영역 및 제2 영역 중 영역 정보에 대응하는 하나의 영역에 제1 데이터를 저장하고, 제1 쓰기 커맨드가 영역 정보를 포함하지 않는 경우, 컨트롤러는 제3 영역에 제1 데이터를 저장하고, 제1 영역 및 제2 영역 각각은 셀 당 n-비트(단, n은 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하고, 제3 영역은 셀 당 m-비트(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성된다.

Description

스토리지 장치, 및 스토리지 장치 및 스토리지 장치를 제어하는 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법{STORAGE DEVICE AND OPERATION METHOD OF STORAGE SYSTEM INCLUDING STORAGE DEVICE AND HOST DEVICE CONTROLLING STORAGE DEVICE}
본 발명은 반도체 메모리에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스토리지 장치, 및 스토리지 장치 및 스토리지 장치를 제어하는 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 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 향상된 성능을 갖는 스토리지 장치, 및 스토리지 장치 및 스토리지 장치를 제어하는 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 및 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 수신된 제1 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 외부 호스트 장치로부터 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 상기 불휘발성 메모리 장치에 저장하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 쓰기 커맨드가 영역 정보를 포함하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 상기 영역 정보에 대응하는 하나의 영역에 상기 제1 데이터를 저장하고, 상기 제1 쓰기 커맨드가 상기 영역 정보를 포함하지 않는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제3 영역에 상기 제1 데이터를 저장하고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각은 셀 당 n-비트(단, n은 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하고, 상기 제3 영역은 셀 당 m-비트(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치는 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 및 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스 범위 및 제1 범위 영역 정보를 포함하는 제1 커맨드를 수신하고, 상기 수신된 제1 커맨드에 응답하여, 상기 논리 블록 어드레스 범위에 대하여 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 중 상기 제1 범위 영역과 대응되는 영역을 할당하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터를 상기 할당된 영역에 저장하도록 더 구성되고, 상기 제1 논리 블록 어드레스는 상기 제1 논리 블록 어드레스 범위에 포함된다.
본 발명의 실시 예에 따른 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 스토리지 장치 및 상기 스토리지 장치와 통신하도록 구성된 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법은 상기 호스트 장치에 의해, 제1 논리 블록 어드레스 및 제1 영역 정보를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 상기 스토리지 장치로 전송하는 단계, 상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 중 상기 제1 영역 정보에 대응하는 영역을 선택하는 단계, 상기 스토리지 장치에 의해, 상기 호스트 장치로 전송 준비 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)을 전송하는 단계, 상기 호스트 장치에 의해, 상기 전송 준비 UPIU에 응답하여, 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터가 포함된 데이터 아웃 UPIU(DATA OUT UPIU)를 상기 스토리지 장치로 전송하는 단계, 상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 데이터가 포함된 상기 데이터 아웃 UPIU를 수신하고, 상기 제1 데이터를 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역에 저장하는 단계, 상기 스토리지 장치에 의해, 상기 호스트로 제1 응답 UPIU를 전송하는 단계, 및 상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 논리 블록 어드레스 및 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역의 물리적 어드레스 사이의 맵핑 관계를 관리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 스토리지 시스템의 호스트는 스토리지 장치의 다양한 영역들 중 어느 하나의 영역을 지정하여 데이터를 저장할 수 있다. 따라서, 향상된 성능을 갖는 스토리지 장치, 및 스토리지 장치 및 스토리지 장치를 제어하는 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법이 제공된다.
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 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에 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 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 12a 내지 도 12c는 도 11의 순서도에 따른 쓰기 동작을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면들이다.
도 13a 및 도 13b는 쓰기 커맨드 UPIU에서 영역 정보를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 15는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15의 순서도에 따른 논리 블록 어드레스 범위를 할당하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17a 내지 도 17c는 도 15의 순서도에 따른 쓰기 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 18은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 19는 도 18의 S412 단계의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 1의 스토리지 시스템의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 21는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 더 상세하게 보여주는 블록도이다.
도 22는 스토리지 시스템에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다.
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 컨트롤러(1210) 및 불휘발성 메모리 장치(1220)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 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 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 수신된 읽기 커맨드에 응답하여, 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 이후에, 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. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 커맨드, UPIU, 데이터의 용어가 서로 상호 교환적으로 사용되며, 각각의 용어들은 상세한 설명에 기재된 실시 예들에 따라 서로 동일한 의미 또는 다른 의미로 사용될 수 있다.
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 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 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 오버프로비져닝 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. 또는 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)는 셀-당 비트 수 이외에, 신뢰성, 수명 등과 같은 다양한 인자들에 의해 구분될 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 및 터보 라이트 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 또는 마이그레이션될 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 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 호스트(1100)로부터의 커맨드를 처리하는, 외부적으로 관리 가능하고, 독립적인 처리 객체를 가리킬 수 있다. 호스트(1100)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 통해 스토리지 장치(1200)의 저장 공간을 관리할 수 있다. 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 스토리지 장치(1200)에서 사용자 데이터를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
제1 내지 제4 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 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 물리적 저장 공간(PS)에 대응하며 호스트(1100)의 데이터를 저장하는데에 사용되는 것으로 가정된다.
비록 도 3a 및 도 3b에서, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4)이 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에 사용자 데이터를 저장하고 관리하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다. 또는 스토리지 장치(1200)는 제1 내지 제4 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, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 중 제1 논리 유닛(LU1)에 대하여 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)가 구성될 수 있고, 제3 논리 유닛(LU3)에 대하여 제3 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
이러한 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 터보 라이트가 활성화된 후에 제1 논리 유닛(LU1)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제1 논리 유닛(LU1)에 대응하는 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다. 터보 라이트가 활성화된 후에 제3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 데이터가 수신된 경우, 제3 논리 유닛(LU3)에 대응하는 제3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되지 않은 제2 및 제4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제2 및 제4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대응하는 사용자 스토리지(UST)에 쓰기 데이터가 기입될 수 있다. 또한, 터보 라이트가 비활성화된 후에 제1 논리 유닛(LU1) 또는 제3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제1 논리 유닛(LU1)의 사용자 스토리지지(UST1) 또는 제1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 기입되거나, 또는 제3 논리 유닛(LU3)의 사용자 스토리지(UST) 또는 제3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 기입될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 및 제3 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, 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 전체에 대하여 하나의 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)가 구성될 수 있다.
이 경우, 터보 라이트가 활성화된 후에 제1 내지 제4 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 제1 내지 제4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제1 내지 제4 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 제2 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 제1 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 제1 물리적 저장 공간(PS1a)은 TLC로 구성되고, 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제2 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, "dAvailableTurboWriteBufferSize")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, 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 CMD 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 필트에 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 터버 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, 제1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 호스트(1100)는 스토리지 장치(1100)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제1 플러시 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있고, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "1b"인 것은, 제1 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제1 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제1 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S43 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 제1 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제1 플러시 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.
S41의 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 플러시 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernat")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제2 플러시 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값을 확인함으로써, 제2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값이 "0b"인 것은, 제2 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있다. 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 활성화 필드의 값의 값이 "1b"인 것은, 제2 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제2 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제2 플러시 동작이 활성화된 경우, S45 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태 동안, 제2 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제2 플러시 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 제1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)의 커맨드 큐가 비어있는 상태에서만 수행될 수 있다. 제1 플러쉬 동작이 수행되는 동안, 호스트(1100)로부터 커맨드가 발행된 경우, 스토리지 장치(1200)는 수행 중인 제1 플러쉬 동작을 중단하고, 호스트(1100)로부터 발행된 커맨드를 우선 처리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 하이버네이션 모드가 종료된 경우, 하이버네이션 상태에서 수행되는 제2 플러쉬 동작이 중단될 수 있다.
상술된 바와 같이, 특정 조건에 따라, 수행 중인 플러쉬 동작이 중단될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러시 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 플러시될 수 있다. 다시 말해서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 플러쉬 요청에 의해 플러쉬되지 않을 수 있으나, 스토리지 장치(1200)의 내부 플러쉬 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST)로 선택적으로 플러쉬될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서, 데이터가 플러쉬/마이그레이션/이동된 경우, 컨트롤러(1210)는 이동된 데이터의 맵핑 관계를 갱신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 데이터가 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션된 경우, 컨트롤러(1210)는 제1 논리 블록 어드레스와 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 해제하고, 제1 논리 블록 어드레스와 사용자 스토리지(UST)의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 갱신할 수 있다. 다른 영역들 사이의 데이터 이동에서 또한 상술된 바와 유사한 방식으로 맵핑 관계가 해제 또는 갱신되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
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 제1 사용자 데이터에 대한 읽기 커맨드를 발행한 경우, 제1 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 읽어질 것이다. 이 경우, 제1 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.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 불휘발성 메모리 장치(1220)의 저장 공간을 가리킬 수 있다. 즉, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST)를 포함할 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.
제1 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 제1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제3 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 제1 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 플러시 활성화 필드 또는 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러시 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 제3 메모리 블록(BLK1)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 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 제1 데이터(DT1)를 읽고, 읽은 제1 데이터(DT1)를 호스트(1100)로 출력할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 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, 제0 및 제1 사용자 데이터(DT0, DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 제2 메모리 블록(BLK2)에 저장되고, 제a 데이터(DTa)는 사용자 스토리지(UST)의 제3 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 제a 데이터(DTa)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)으로부터 제a 데이터(DTa)를 읽고, 읽은 제a 데이터(DTa)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장할 수 있다. 이후에, 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 제a 데이터는 무효화 또는 삭제 또는 언맵될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제a 데이터가 제3 메모리 블록(BLK3)에서 무효화 또는 삭제 또는 언맵되더라도, 제a 데이터(DTa)에 대응하는 제a 논리 블록 어드레스(LBAa)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)과의 맵핑을 유지할 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제a 데이터(DTa)에 대응하는 제a 논리 블록 어드레스(LBAa)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽고, 읽은 제a 데이터(DTa)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽는 동작은 사용자 스토리지 공간(UST)의 제3 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(dAvailableTurboWriteBufferSize)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 구반하여 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 제1 소거 동작이 수행되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 기입되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터가 플러시되고, 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 제2 소거 동작이 수행되고, 그리고 터보 라이트 버퍼(TWB)에 데이터가 다시 기입되는 일련의 단계들이 짧은 시간 윈도 동안 수행될 수 있다.
이때, 제1 소거 동작과 제2 소거 동작 사이의 시간이 문턱 시간보다 적으면, 제2 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 사이즈 필드에 기록할 수 있다.
도 11은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 8, 및 도 11을 참조하면, S111 단계에서, 호스트(1100)는 영역 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 기입될 쓰기 데이터에 대한 속성 또는 스트림 정보를 관리할 수 있다. 관리되는 속성 또는 스트림 정보에 따라, 쓰기 데이터에 대한 고속 동작이 요구되지 않는 경우(즉, 노멀 리드가 더 적합한 경우), 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 사용자 스토리지(UST)에 기입되도록 영역 정보(ARI)를 결정할 수 있다. 또는 쓰기 데이터에 대한 고속 동작이 요구되는 경우(즉, 터보 리드가 필요하거나 또는 더 적합한 경우), 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장되도록, 영역 정보를 결정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 쓰기 데이터의 지속적인 고속 동작이 필요한 경우, 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장되도록 영역 정보(ARI)를 결정할 수 있고, 쓰기 데이터의 일시적인 고속 동작이 필요한 경우, 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장되도록 영역 정보(ARI)를 설정할 수 있다. 이는 앞서 설명된 바와 같이, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 플러쉬 요청에 의해 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬될 수 있으나, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 호스트(1100)로부터의 명시적인 플러쉬 요청에 의해 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않기 때문이다. 즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터보다 더 오랫동안 터보 라이트 버퍼(TWB)에서 유지될 수 있다.
S112 단계에서, 호스트(1100)는 제1 커맨드 UPIU(이하에서, 설명의 편의를 위하여, "CMD UPIU"라 칭함.)를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 제1 CMD UPIU는 쓰기 커맨드(WR CMD)(또는 쓰기 커맨드 디스크립터 블록)을 포함할 수 있다. 쓰기 커맨드(WR CMD)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 영역 정보(ARI)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
S113 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 수신된 제1 CMD UPIU에 응답하여, 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)가 쓰기 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장하기 위하여 영역 정보(ARI)를 설정한 경우, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 저장 공간을 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역으로 결정할 수 있다. 호스트(1100)가 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 저장하기 위하여 영역 정보(ARI)를 설정한 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 저장 공간을 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역으로 결정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)가 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 저장하기 위하여 영역 정보(ARI)를 설정한 경우, S112 단계에서 송수신되는 제1 CMD UPIU는 영역 정보(ARI)에 대한 정보를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 저장 공간을 제1 영역으로 결정하거나 또는 내부 정책에 따라 다른 저장 공간을 제1 영역으로 설정할 수 있다.
S114 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 쓰기 데이터 트랜잭션을 수행할 수 있고, 스토리지 장치(1200)는 수신된 쓰기 데이터를 제1 영역에 저장하는 프로그램 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 전송 준비 UPIU(RTT UPIU)를 호스트(1100)로 전송하고, 호스트(1100)는 전송 준비 UPIU에 응답하여 쓰기 데이터를 포함하는 데이터 아웃 UPIU(DATA OUT UPIU)를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 쓰기 데이터를 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역에 저장할 수 있다. 이 때, 쓰기 데이터는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응되는 데이터일 것이다. 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 영역 정보(ARI)에 대응되는 제1 영역의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 관리할 수 있다.
쓰기 데이터 트랜잭션 및 프로그램 동작이 완료된 경우, S115 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있다. S115 단계에서 전송되는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)는 제1 CMD UPIU에 대한 응답일 수 있다.
이후에, S121 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD)(또는 읽기 커맨드 디스크립터 블록)을 포함하는 제2 CMD UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 이 때, 읽기 커맨드(RD CMD)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
S122 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 데이터를 읽기 위하여, 제1 영역에 대한 읽기 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, S111 단계 내지 S115 단계의 동작들을 통해 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 데이터는 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역에 저장될 것이다. 이 때, 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역이 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)인 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 영역에 대한 터보 리드 동작을 수행함으로써, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 응하는 데이터를 읽을 수 있다. 영역 정보(ARI)에 대응하는 제1 영역이 사용자 스토리지(UST)인 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 영역에 대한 노멀 리드 동작을 수행함으로써, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 데이터를 읽을 수 있다.
S123 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽은 데이터를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 읽은 데이터를 포함하는 적어도 하나의 데이터 입력 UPIU(DATA IN UPIU)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
읽은 데이터가 모두 호스트(1100)로 전송된 이후에, S124 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. S124 단계에서 전송되는 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)는 제2 CMD UPIU에 대한 응답일 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 도 11의 순서도에 따른 쓰기 동작을 좀 더 상세하게 설명하기 위한 도면들이다. 설명의 편의를 위하여, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제3 메모리 블록(BLK3)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 설명의 편의를 위하여, 쓰기 커맨드 UPIU의 용어가 설명된다. 쓰기 커맨드 UPIU는 쓰기 커맨드 디스크립터 블록을 포함하는 CMD UPIU를 의미할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1, 도 8, 및 도 12a를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 제1 영역 정보(ARI1)를 포함하는 쓰기 커맨드 UPIU(WR CMD UPIU)를 수신할 수 있다. 제1 영역 정보(ARI1)는 스토리지 장치(1200)의 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)와 대응되는 정보일 수 있다.
이에 따라, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응되는 제1 데이터(DT1)를 수신하고, 수신된 제1 데이터(DT1)를 제1 영역 정보(ARI1)와 대응되는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 저장할 수 있다. 이 때, 도 12a에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 저장 공간과 맵핑시킬 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 8, 및 도 12b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제2 논리 블록 어드레스(LBA2) 및 제2 영역 정보(ARI2)를 포함하는 쓰기 커맨드 UPIU(WR CMD UPIU)를 수신할 수 있다. 제2 영역 정보(AIR2)는 스토리지 장치의 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)와 대응되는 정보일 수 있다.
이에 따라, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)에 대응되는 제2 데이터(DT2)를 수신하고, 수신된 제2 데이터(DT2)를 제2 영역 정보(ARI2)와 대응되는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 제2 메모리 블록(BLK2)에 저장할 수 있다. 이 때, 도 12b에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 저장 공간과 맵핑시킬 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 8, 및 도 12c를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제3 논리 블록 어드레스(LBA3) 및 제3 영역 정보(ARI3)를 선택적으로 포함하는 쓰기 커맨드 UPIU(WR CMD UPIU)를 수신할 수 있다. 제3 영역 정보(ARI3)는 스토리지 장치(1200)의 사용자 스토리지(UST)와 대응되는 정보일 수 있다.
이에 따라, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)에 대응되는 제3 데이터(DT3)를 수신하고, 수신된 제3 데이터(DT3)를 제3 영역 정보(ARI3)와 대응되는 사용자 스토리지(UST)의 제3 메모리 블록에 저장할 수 있다. 이 때, 도 12c에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)를 사용자 스토리지(UST)의 저장 공간과 맵핑시킬 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)를 포함하고 특정 영역 정보(ARI)를 포함하지 않는 쓰기 커맨드 UPIU(WR CMD UPIU)가 수신될 수 있다. 이 경우, 앞서 설명된 바와 같이, 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)에 대응하는 제3 데이터(DT3)는 사용자 스토리지(DT3)의 제3 메모리 블록(BLK3)에 저장될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터의 읽기 커맨드 UPIU에 응답하여, 읽기 커맨드 UPIU에 포함된 논리 블록 어드레스에 대응하는 영역에 대한 읽기 동작(예를 들어, 터보 리드 동작 또는 노멀 리드 동작)을 수행할 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 또는 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)를 포함하는 읽기 커맨드 UPIU를 수신한 경우, 스토리지 장치(1200)는 관리되는 맵핑 정보를 기반으로, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 제1 데이터(DT1) 또는 제2 데이터(DT2)를 읽을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 리드 동작을 수행하기 때문에, 빠른 동작 속도가 보장될 수 있다.
또는 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)를 포함하는 읽기 커맨드 UPIU를 수신한 경우, 스토리지 장치(1200)는 관리되는 맵핑 정보를 기반으로 사용자 스토리지(UST)로부터 제3 데이터(DT3)를 읽을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 노멀 리드 동작을 수행하기 때문에, 앞서 설명된 터보 리드 동작과 비교하여 상대적으로 동작 속도가 느릴 것이다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템(1000)의 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 기입될 영역(예를 들어, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST))를 결정하고, 결정된 영역을 기반으로 영역 정보(ARI)를 설정할 수 있다. 영역 정보(ARI)는 쓰기 커맨드 UPIU에 포함되어 스토리지 장치(1200)로 제공될 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 영역 정보(ARI)에 대응되는 영역에 쓰기 데이터를 기입하고, 쓰기 데이터에 대한 논리 블록 어드레스 및 영역 정보에 대응되는 영역의 물리적 어드레스 사이의 맵핑 관계를 관리할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 쓰기 커맨드 UPIU에서 영역 정보를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 13a 및 도 13b를 참조하여, 쓰기 커맨드 UPIU의 개략적인 데이터 구조가 설명되나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시 예에서, 도 13a 및 도 13b에 도시된 데이터 구조들은 JEDEC 표준에 의해 규약된 UFS 인터페이스에서 정의된 데이터 구조와 유사할 수 있다. 본 발명의 실시 예들을 모호하게 하지 않기 위하여, 본 발명의 실시 예를 설명하는데 불필요한 구성 요소들 또는 각 필드들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 그러나 이러한 각 필드들에 대한 상세한 설명이 생략되더라도, 상세한 설명에 기재된 본 발명의 실시 예들을 기반으로 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있을 것이다.
도 1, 도 13a, 및 도 13b를 참조하면, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 도 13a에 도시된 바와 같은 CMD UPIU를 전송할 수 있다. CMD UPIU는 전송 타입 필드(Trans Type), 플래그 필드(Flags), 논리 유닛 넘버 필드(LUN), 태스크 태그 필드(Task Tag), 게시 장치 식별자/커맨드 셋 타입 필드(IID/CST), 에러 이력 소스 길이 필드(EHS Length), 데이터 세그먼트 길이 필드(Data Segment Length), 예상 데이터 전송 길이 필드(Expected Data Transfer Length), 커맨드 디스크립터 블록(CDB; Command Descriptor Block), 헤더 필드(Header), 및 예비 필드들(Reserved)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)에 의해 결정된 영역 정보(ARI)는 CMD UPIU의 플래그 필드(Flags)에 설정될 수 있다. 즉, 플래그 필드(Flags)의 특정 값들은 스토리지 장치(1200)의 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST)와 각각 대응될 수 있다. 다시 말해서, 플래그 필드(Flags)가 제1 값인 것은 호스트(1100)에 의해 설정된 영역이 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)임을 의미할 수 있고, 플래그 필드(Flags)가 제2 값인 것은 호스트(1100)에 의해 설정된 영역이 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)임을 의미할 수 있다. 플래그 필드(Flags)가 제3 값인 것은 호스트(1100)에 의해 설정된 영역이 사용자 스토리지(UST)임을 의미할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 도 8을 참조하여 설명된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 이외의 다른 영역들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 복수의 터보 라이트 버퍼들(TWB)을 포함할 수 있다. 복수의 터보 라이트 버퍼들(TWB) 각각은 서로 다른 동작 속도, 서로 다른 셀당 비트 수, 서로 다른 신뢰성, 서로 다른 압축률 등을 가질 수 있다. 복수의 터보 라이트 버퍼들(TWB) 각각 또는 적어도 하나는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 포함할 수 있다. 따라서, 스토리지 장치(1200)에 포함된 다양한 영역들의 구현 방식에 따라, 영역 정보(ARI)를 설정하기 위해 CMD UPIU의 플래그 필드(Flags)에 설정되는 값의 종류 및 개수가 달라질 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 영역 정보(ARI)는 커맨드 디스크립터 블록(CDB)의 특정 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 13b에 도시된 바와 같은 제1 커맨드 디스크립터 블록(CDB1)은 쓰기 커맨드(WRITE(10) COMMAND)와 관련될 수 있다. 제1 커맨드 디스크립터 블록(CDB1)은 동작 코드 필드(Operation Code), 쓰기 보호 필드(WRPROTECT), 디스에이블 페이지 아웃 필드(DPO), 포스 유닛 액세스 필드들(FUA, FUA_NV), 예전 필드(Obsolete), 논리 블록 어드레스 필드(LOGICAL BLOCK ADDRESS), 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER), 전송 길이 필드(TRANSFER LENGTH), 제어 필드(CONTROL), 및 예비 필드들(Reserved)을 포함할 수 있다. 쓰기 커맨드인 제1 커맨드 디스크립터 블록(CDB1)의 동작 코드 필드(Operation Code)의 값은 "2Ah"일 수 있다.
호스트(1100)에 의해 결정된 영역 정보(ARI)는 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)는 쓰기 데이터에 대한 컨텍스트 식별자(Context ID)를 포함할 수 있다. 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 설정된 컨텍스트 식별자(Context ID)를 기반으로, 데이터가 저장될 영역(즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 하나)가 결정될 수 있다.
예를 들어, 제1 컨텍스트 식별자에 대응하는 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장될 수 있고, 제2 컨텍스트 식별자에 대응하는 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장될 수 있고, 제3 컨텍스트 식별자에 대응하는 데이터는 사용자 스토리지(UST)에 저장될 수 있다. 호스트(1100)는 영역 정보(ARI)를 기반으로 컨텍스트 식별자를 결정하고, 결정된 컨텍스트 식별자를 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 설정될 수 있는 컨텍스트 식별자들의 개수는 스토리지 장치(1200)에서 구분된 영역들의 개수보다 많을 수 있다. 즉, 복수의 제1 컨텍스트 식별자들은 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 대응할 수 있고, 복수의 제2 컨텍스트 식별자들은 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대응할 수 있고, 복수의 제3 컨텍스트 식별자들은 사용자 스토리지(UST)에 대응할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 ‹x른 스토리지 시스템(1000)의 호스트(1100)는 쓰기 데이터가 저장될 영역을 결정하고, 결정된 영역에 대한 영역 정보(ARI)를 설정할 수 있다. 이 때, 영역 정보(ARI)는 CMD UPIU의 플래그 필드(Flags)에 포함되거나 또는 쓰기 커맨드 디스크립터 블록의 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 컨텍스트 식별자로서 설정될 수 있다.
도 14는 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 11 내지 도 13b를 참조하여 설명된 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼 기능에 대한 활성화 여부와 무관하게, 호스트(1100)로부터의 쓰기 커맨드 UPIU가 영역 정보(ARI)를 포함하는 경우, 영역 정보(ARI)에 대응하는 영역(즉, TWB-p, TWB-np, 또는 UST)에 쓰기 데이터를 저장할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼 기능이 활성화된 상태에서만, 도 11 내지 도 13b를 참조하여 설명된 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 14를 참조하면, S210 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 CMD UPIU를 수신할 수 있다. 이 때, CMD UPIU는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1) 및 영역 정보(ARI)를 포함하는 쓰기 커맨드(WR CMD)를 포함할 수 있다.
S220 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 기능에 대한 활성화는 도 6을 참조하여 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
터보 라이트 버퍼 기능이 활성화되지 않은 경우, S230 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 데이터가 저장될 영역을 사용자 스토리지(UST)로 선택한다. 터보 라이트 버퍼 기능이 활성화된 경우, S240 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 데이터가 저장될 영역을 영역 정보(ARI)와 대응되는 영역으로 선택한다.
S250 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 쓰기 데이터를 수신하고, 수신된 쓰기 데이터를 선택된 영역에 저장하는 프로그램 동작을 수행할 수 있다.
즉, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼 기능이 활성화되지 않은 경우, 영역 정보(ARI)와 무관하게, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 저장하고, 터보 라이트 버퍼 기능이 활성화된 경우, 영역 정보(ARI)에 대응하는 영역에 쓰기 데이터를 저장할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼 기능의 활성화 여부와 무관하게, 영역 정보(ARI)를 기반으로 쓰기 데이터를 저장할 수 있다.
비록 도면에 명확히 도시되지는 않았으나, 호스트(1100)로부터 수신된 CMD UPIU가 영역 정보(ARI)를 포함하지 않고, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 우선 기입할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 기입된 쓰기 데이터의 논리 블록 어드레스 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 관리 및 유지할 수 있다.
도 15는 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 8, 및 도 15를 참조하면, S311 단계에서 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스 범위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 저장 공간을 관리하는데 사용되는 논리 블록 어드레스의 전체 범위 중에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 할당하기 위한 일부 논리 블록 어드레스 범위를 결정할 수 있다.
즉, 앞선 실시 예에서, 호스트(1100)는 쓰기 데이터를 기입하는 경우, 쓰기 데이터에 대응되는 논리 블록 어드레스가 어떤 영역에 대응되는지 결정한 반면에, 도 14의 실시 예에서, 호스트(1100)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 위해 사용될 논리 블록 어드레스 범위를 미리 결정할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 논리 블록 어드레스 범위를 설정할 수 있다.
S312 단계에서, 호스트(1100)는 제1 CMD UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 제1 CMD UPIU는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg) 및 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 대응되는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 포함할 수 있다. 논리 블록 어드레스 범위(LAB_rg)는 논리 블록 어드레스의 전체 범위 중 특정 영역(예를 들어, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 하나)으로 사용되기 위해 호스트(1100)에 결정된 일부 범위일 수 있다. 범위 영역 정보(ARI_rg)는 논리 블록 어드레스 범위(ARI_rg)가 사용될 특정 영역에 대한 정보일 수 있다.
예를 들어, 제1 CMD UPIU는 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 데이터 구조 또는 데이터 포맷을 가질 수 있다. 이 때, 범위 영역 정보(ARI_rg)는 도 13a의 CMD UPIU의 플래그 필드(Flags) 또는 도 13b의 제1 커맨드 디스크립터 블록(CDB1)의 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 포함될 수 있다. 이는 도 13을 참조하여 설명된 영역 정보(ARI_rg)과 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
예시적인 실시 예에서, 논리적 블록 어드레스 범위(LAB_rg)는 도 13b의 논리 블록 어드레스 필드(LOGICAL ADDRESS) 및 전송 길이 필드(TRANSFER LENGTH)를 통해 설정될 수 있다. 예를 들어, 논리적 블록 어드레스 범위(LAB_rg)의 시작 논리 블록 어드레스는 도 13b의 논리 블록 어드레스 필드(LOGICAL ADDRESS)에 설정될 수 있고, 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)의 크기(즉, 범위 크기)는 전송 길이 필드(TRANSFER LENGTH)에 설정될 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 논리 블록 어드레스 필드(LOGICAL ADDRESS) 및 전송 길이 필드(TRANSFER LENGTH)를 기반으로 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)을 식별할 수 있다.
상술된 바와 같이, 쓰기 커맨드 UPIU를 사용하여 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg) 및 범위 영역 정보(ARI_rg)를 스토리지 장치(1200)로 전송하는 구성은 본 발명의 일 실시 예이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
S313 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 CMD UPIU에 응답하여, 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 대응하는 영역을 범위 영역 정보(ARI_rg)에 대응하는 제1 영역으로 할당할 수 있다. 예를 들어, 범위 영역 정보(ARI_rg)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)를 가리키는 경우, 스토리지 장치(1200)는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 저장 공간과 맵핑시킬 수 있다.
S315 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있다. S315 단계의 응답 UPIU(RESPONSE UPIU)는 제1 CMD UPIU에 대한 응답일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제1 CMD UPIU가 쓰기 커맨드(WR CMD) 또는 쓰기 커맨드 디스크립터 블록을 포함하더라도, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 데이터 트랜잭션은 생략될 수 있다. 이는 제1 CMD UPIU는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)를 특정 영역으로 할당하기 위해 사용될 수 있기 때문이다. 즉, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 쓰기 커맨드 UPIU의 특정 필드(즉, 범위 영역 정보(ARI_rg)가 포함된 필드)를 기반으로 수신된 쓰기 커맨드 UPIU가 데이터 기입을 위한 것인지 또는 논리 블록 어드레스 범위를 할당하기 위한 것인지 구분할 수 있다.
이후에, S321 단계에서, 호스트(1100)는 제2 CMD UPIU를 전송할 수 있다. 제2 CMD UPIU는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)를 포함하는 쓰기 커맨드(WR CMD) 또는 쓰기 커맨드 디스크립터 블록을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제2 CMD UPIU는 제1 CMD UPIU와 유사한 데이터 구조를 가질 수 있다. 단, 제1 CMD UPIU의 특정 필드는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 포함하는 반면에, 제2 CMD UPIU는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제2 CMD UPIU는 일반적인 쓰기 커맨드 UPIU일 수 있다.
S322 단계에서, 제2 CMD UPIU에 응답하여, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)와 쓰기 데이터 트랜잭션을 수행하고, 수신된 쓰기 데이터를 제1 영역에 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)는 S312 단계에서 수신된 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 포함될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 쓰기 데이터를 앞서 설명된 바와 같은 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)로 할당된 제1 영역에 저장할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 저장 공간으로 할당되고, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)가 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 포함된 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입할 것이다.
도면의 간결성을 위하여, 도 14의 S322 단계에서, 1회의 RTT UPIU 및 1회의 DATA OUT UPIU가 도시되나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 11을 참조하여 설명된 바와 유사하게, S322 단계 동안, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 복수의 RTT UPIU들 및 복수의 DATA OUT UPIU들을 주고 받을 수 있다.
프로그램 동작이 완료된 이후에, S323 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 응답 UPIU를 전송할 수 있다. S323 단계의 응답 UPIU는 제2 CMD UPIU에 대한 응답일 수 있다.
이후에, S331 단계에서, 호스트(1100)는 제3 CMD UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 제3 CMD UPIU는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)를 포함하는 읽기 커맨드(RD CMD) 또는 읽기 커맨드 디스크립터 블록을 포함할 수 있다.
S332 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 수신된 제3 CMD UPIU에 응답하여 제1 영역에 대한 터보 리드 동작 또는 노멀 리드 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)가 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 포함되고, 범위 영역 정보(ARI_rg)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)와 대응되는 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응되는 데이터를 읽기 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대한 터보 리드 동작을 수행할 수 있다. 또는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)가 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 포함되고, 범위 영역 정보(ARI_rg)가 사용자 스토리지(UST)와 대응되는 경우, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응되는 데이터를 읽기 위하여, 사용자 스토리지(UST)에 대한 터보 리드 동작을 수행할 수 있다.
S333 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽은 데이터를 DATA IN UPIU를 통해 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 도면의 간결성을 위하여, 도 14의 S333 단계는 1회의 DATA IN UPIU만 도시되나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 11을 참조하여 설명된 바와 유사하게, 읽은 데이터가 모두 호스트(1100)로 전송될 때까지, 복수의 DATA IN UPIU가 스토리지 장치(1200)로부터 호스트(1100)로 제공될 수 있다.
읽은 데이터가 모두 호스트(1100)로 전송된 이후에, S334 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 응답 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. S334 단계의 응답 UPIU는 제3 CMD UPIU에 대한 응답일 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 도 15의 순서도에 따른 논리 블록 어드레스 범위를 할당하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 설명의 편의를 위하여, 도 10a 및 도 10b, 또는 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 설명된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제3 메모리 블록(BLK3)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여, 쓰기 커맨드 UPIU의 용어가 사용된다. 쓰기 커맨드 UPIU의 용어는
도 1, 도 8, 도 15, 도 16a, 및 도 16b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 쓰기 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다. 제1 쓰기 커맨드 UPIU는 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg1) 및 제1 범위 영역 정보(ARI_rg1)를 포함할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 쓰기 커맨드 UPIU(예를 들어, 쓰기 커맨드 디스크립터를 포함하는 CMD UPIU)를 수신하나, 제1 쓰기 커맨드 UPIU는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)를 설정하기 위한 CMD UPIU(즉, 범위 영역 정보가 특정 필드에 포함된 CMD UPIU)이므로, 별도의 쓰기 동작이 수행되지 않을 수 있다.
제1 범위 영역 정보(ARI_rg1)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 스토리지 장치(1200)는, 제1 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여, 도 16a에 도시된 바와 같이, 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg1)에 대응되는 영역을 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 할당할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg1)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 저장 공간의 물리적 어드레스와 맵핑시키고, 맵핑 관계를 관리 또는 유지할 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1200)로부터 제2 쓰기 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다. 제2 쓰기 커맨드 UPIU는 제2 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg2) 및 제2 범위 영역 정보(ARI_rg2)를 포함할 수 있다. 앞서 설명된 바와 유사하게, 스토리지 장치(1200)는 제2 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여 별도의 쓰기 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제2 범위 영역 정보(ARI_rg2)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 스토리지 장치(1200)는, 제2 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여, 도 16b에 도시된 바와 같이, 제2 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg2)에 대응되는 영역을 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 할당할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제2 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg2)를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 저장 공간의 물리적 어드레스와 맵핑시키고, 맵핑 관계를 관리 또는 유지할 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 도 15의 순서도에 따른 쓰기 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 설명의 편의를 위하여, 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 설명되는 쓰기 동작 이전에, 스토리지 장치(1200)는 도 16b에 도시된 바와 같이 논리 블록 어드레스 범위들(LBA_rg1, LBA_rg2)에 대한 할당을 완료한 것으로 가정한다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 도 16b에 도시된 바와 같은 맵핑 관계를 관리 또는 유지할 것이다.
도 1, 도 8, 도 17a, 도 17b, 및 도 17c를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 커맨드 UPIU에 포함된 논리 블록 어드레스를 기반으로 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST)에 대한 쓰기 동작을 수행할 수 있다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)를 포함하는 제3 쓰기 커맨드 UPIU를 호스트(1100)로부터 수신할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제3 쓰기 커맨드 UPIU는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 포함하지 않기 때문에, 스토리지 장치(1200)는 제3 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여 쓰기 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)는 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg1)에 포함될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제1 논리 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 제1 데이터(DT1)를 수신하고, 수신된 제1 데이터(DT1)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제1 메모리 블록(BLK1)에 기입할 수 있다.
또는 도 17b에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)를 포함하는 제4 쓰기 커맨드 UPIU를 호스트(1100)로부터 수신할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제4 쓰기 커맨드 UPIU는 범위 영역 정보를 포함하지 않기 때문에, 스토리지 장치(1200)는 제3 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여 쓰기 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)는 제2 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg2)에 포함될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제2 논리 블록 어드레스(LBA2)에 대응하는 제2 데이터(DT2)를 수신하고, 수신된 제2 데이터(DT2)를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 기입할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 17c에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 제5 쓰기 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다. 제5 쓰기 커맨드 UPIU는 제3 논리 블록 어드레스(LBA3) 및 제1 영역 정보(ARI1)를 포함할 수 있다. 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)는 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg1) 및 제2 논리 블록 어드레스 범위(LBA2_rg2) 모두에 포함되지 않을 수 있다. 즉, 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)는 사용자 스토리지(UST)의 저장 공간과 연관될 수 있다.
단, 제5 쓰기 커맨드 UPIU는 제1 영역 정보(ARI1)를 더 포함할 수 있다. 제1 영역 정보(ARI1)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이 경우, 도 12a를 참조하여 설명된 바와 유사하게, 스토리지 장치(1200)는 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)에 대응하는 제3 데이터(DT3)를 호스트(1100)로부터 수신하고, 수신된 제3 데이터(DT3)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입하고, 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리적 어드레스와 맵핑시키고, 맵핑 관계를 유지 및 관리할 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았으나, 만약 도 17c의 실시 예에서, 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)를 포함하는 제5 쓰기 커맨드 UPIU가 제1 영역 정보(ARI1)를 포함하지 않는 경우, 스토리지 장치(1200)는 제3 논리 블록 어드레스(LBA3)에 대응하는 제3 데이터(DT3)를 사용자 스토리지(UST)에 기입할 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예들에 따르면, 스토리지 시스템(1000)의 호스트(1100)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST)에 대응하는 논리 블록 어드레스 범위를 미리 결정하고, 결정된 논리 블록 어드레스 범위에 대한 정보 및 범위 영역 정보를 스토리지 장치(1200)로 제공할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 논리 블록 어드레스 범위에 대한 정보 및 범위 영역 정보를 기반으로, 논리 블록 어드레스 범위를 범위 영역 정보에 대응하는 영역(즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 어느 하나)으로 할당 또는 맵핑시킬 수 있다. 호스트(1100)는 미리 지정된 논리 블록 어드레스 범위를 기반으로 스토리지 장치(1200)의 다양한 영역들에 대한 쓰기 동작을 명령 또는 요청할 수 있다. 따라서, 스토리지 시스템(1000)의 성능이 향상될 수 있다.
도 18은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 19는 도 18의 S412 단계의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 18 및 도 19를 참조하여, 호스트(1100)가 스토리지 장치(1200)의 영역(예를 들어, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 또는 사용자 스토리지(UST))에 논리적 블록 어드레스 범위를 할당 또는 지정하는 동작이 설명된다. 도면의 간결성 및 설명의 편의를 위하여, 도 18의 순서도에서는 논리 블록 어드레스 범위를 할당 또는 지정하는 구성만 설명되며, 쓰기 동작 또는 읽기 동작은 앞서 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 1, 도 8, 도 18, 및 도 19를 참조하면, S411 단계에서, 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스 범위를 결정할 수 있다. S411 단계의 동작은 도 16의 S411 단계의 동작과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
S412 단계에서, 호스트(1100)는 결정된 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg) 및 범위 영역 정보(ARI_rg)를 포함하는 쿼리 요청 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. S413 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 범위 영역 정보(ARI_rg)에 대응하는 제1 영역을 제1 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)로 할당할 수 있다. S413 단계의 동작은 도 15 내지 도 17c를 참조하여 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다. S415 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 쿼리 응답 UPIU(QUERY RESPONSE UPIU)를 전송할 수 있다. 쿼리 응답 UPIU(QUERY RESPONSE UPIU)는 S412 단계의 쿼리 요청 UPIU에 대한 응답일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 도 15 내지 도 17c를 참조하여 설명된 실시 예에서, 호스트(1100)는 쓰기 커맨드 UPIU를 사용하여, 스토리지 장치(1200)로 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg) 및 범위 영역 정보(ARI_rg)를 제공할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 18의 실시 예에서, 호스트(1100)는 쿼리 요청 UPIU를 사용하여, 스토리지 장치(1200)로 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg) 및 범위 영역 정보(ARI_rg)를 전송할 수 있다.
쿼리 요청 UPIU는 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이에서, 읽기 및 쓰기 동작을 위한 일반적인 데이터 송수신과 별개의, 데이터의 송수신을 위해 사용되는 데이터 구조 또는 데이터 패킷이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 쿼리 요청 UPIU는 전송 타입 필드(Transfer Type; xx010110b), 플래그 필드(Flags), 태스크 태그 필드(Task Tag), 쿼리 기능 필드(Query Function), 에러 이력 소스 길이 필드(EHS Length), 데이터 세그먼트 길이 필드(Data Segment Length), 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields), 헤더 엔드-투-엔드 CRC 필드(Header E2ECRC), 데이터 필드(Data), 데이터 엔트-투-엔드 CRC 필드(Data E2ECRC), 및 예비 필드들(Reserved)을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 모호하게 하지 않기 위하여, 본 발명의 실시 예를 설명하는데 불필요한 쿼리 요청 UPIU의 각 필드들에 대한 상세한 설명은 생략된다. 그러나 쿼리 요청 UPIU의 각 필드들에 대한 상세한 설명이 생략되더라도, 당업자는 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있을 것이다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 대한 정보 또는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 쿼리 요청 UPIU의 특정 필드에 설정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 대한 정보를 전송 특정 필드들(Transaction Specific Fields) 또는 데이터 필드들(Data)에 설정할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 논리 블록 어드레스 범위(LBA_rg)에 대한 정보는 시작 논리 블록 어드레스 및 논리 블록 어드레스의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있고, 호스트(1100)는 시작 논리 블록 어드레스 및 논리 블록 어드레스의 길이에 대한 정보를 데이터 필드들(Data) 또는 전송 특정 필드들(Transaction Specific Fields)에 기입 또는 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 쿼리 요청 UPIU의 플래그 필드(Flags)에 설정할 수 있다. 또는 호스트(1100)는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields)에 설정할 수 있다. 또는 호스트(1100)는 범위 영역 정보(ARI_rg)를 쿼리 기능 필드(Query Function)에 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 호스트(1100)는 쿼리 요청 UPIU의 특정 필드를 미리 정해진 값으로 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 요청 UPIU가 논리 블록 어드레스 범위를 지정하기 위한 정보임을 인지할 수 있다. 예를 들어, 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields)는 동작 코드 필드(OPCODE)를 포함할 수 있고, 호스트(1100)는 동작 코드 필드(OPCODE)에 논리 블록 어드레스 범위 지정을 위한 정보를 설정할 수 있다. 또는 범위 영역 정보(ARI_rg)는 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields)의 동작 코드 필드(OPCODE)에 포함될 수 있다.
상술된 쿼리 요청 UPIU를 사용한 논리 블록 어드레스 범위 지정 방법은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템(1000)의 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 미리 정해진 인터페이스(예를 들어, UFS 인터페이스)에서 지원되는 쓰기 커맨드 UPIU, 쿼리 요청 UPIU, 또는 다른 특정 커맨드 UPIU 등에 논리 블록 어드레스 범위에 대한 정보 및 범위 영역 정보를 설정함으로써, 논리 블록 어드레스 범위 지정을 위한 동작이 지원될 수 있다.
도 20은 도 1의 스토리지 시스템(1000)의 계층적 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 20을 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. 예시적인 실시 예에서, 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)은 도 15 내지 도 19를 참조하여 설명된 바와 같이 특정 영역에 대한 논리 블록 어드레스 범위를 지정하기 위하여, 논리 블록 어드레스 범위를 결정하도록 구성될 수 있다. 결정된 논리 블록 어드레스 범위에 대한 정보는 하위 계층(예를 들어, 장치 관리자(DM-h) 또는 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h))으로 제공될 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 스트림 관리자(IOSM-h) 및 UFS 커맨드 셋(UCS-h)을 포함할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청을 관리하도록 구성된다.
예시적인 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 입출력의 특성 값을 구분하도록 구성될 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOSM-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 스트림 관리자(IOSM-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(IOSM-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(IOSM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
이에 더하여, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 이동(move)을 지시할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOSM-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.
예시적인 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명된 바와 같이, 특정 데이터의 속성에 따라 특정 데이터가 저장될 영역(예를 들어, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST))를 결정하고, 이에 대한 정보(즉, 영역 정보(ARI))를 UFS 커맨드 셋(UCS-h)으로 제공할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 도 15 내지 도 19를 참조하여 설명된 바와 같이, 특정 데이터의 속성 및 미리 지정된 논리 블록 어드레스 범위를 기반으로 특정 데이터가 저장된 논리 블록 어드레스를 결정하고, 결정된 논리 블록 어드레스에 대한 정보를 UFS 커맨드 셋(USC-h)으로 제공할 수 있다.
UFS 커맨드 셋(UCS-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이에서 지원되는 다양한 커맨드 세트를 지원할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 커맨드 셋(UCS-h)은 UFS 전용 커맨드 셋(UFS Native command set) 및 UFS SCSI 커맨스 셋(UFS SCSI command set)을 포함할 수 있다. UFS 커맨드 셋(UCS-h)은 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따라 스토리지 장치(1200)로 전송될 커맨드를 구성할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, UFS 커맨드 셋(UCS-h)은 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)로부터의 다양한 정보(예를 들어, 논리 블록 어드레스, 영역 정보, 논리 블록 어드레스 범위, 또는 범위 영역 정보 등)를 수신하고, 도 11 내지 도 19를 참조하여 설명된 방법에 따른 다양한 커맨드를 생성하도록 구성될 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, 또는 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 21은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 시스템(1000)을 더 상세하게 보여주는 블록도이다. 도 20 및 도 21을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함한다. 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 도 1 내지 도 20을 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.
예시적인 실시 예에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)의 대용량 저장 매체로서 사용될 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 임베디드 형태의 UFS 장치이거나 또는 메모리 카드 형식의 UFS 장치일 수 있다. 메모리 카드 형식의 UFS 장치는 호스트(1100)에 포함된 UFS 슬롯에 탈부착될 수 있다.
도 22는 스토리지 시스템(1000)에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 보여준다. 도 21 및 도 22를 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.
S1100 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. S1200 단계에서, 제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)로 전달될 수 있다.
제3 애플리케이션(APP3) 또는 제3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 수신됨에 따라, S1300 단계에서, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 선택된 제3 애플리케이션(APP3) 또는 프로세스들의 후속 읽기에 이동 동작을 예약할 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOSM-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, CMD UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그를 포함시킬 수 있다.
다른 예로서, 입출력 스트림 관리자(IOSM-h)는 제3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, CMD UPIU에 이동 정보(MV)로서 이동 플래그 및 이동 속성들(MA)을 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOSM-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 연관되 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.
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 (20)

  1. 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 및
    외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 수신된 제1 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 외부 호스트 장치로부터 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 상기 불휘발성 메모리 장치에 저장하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제1 쓰기 커맨드가 영역 정보를 포함하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 상기 영역 정보에 대응하는 하나의 영역에 상기 제1 데이터를 저장하고,
    상기 제1 쓰기 커맨드가 상기 영역 정보를 포함하지 않는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제3 영역에 상기 제1 데이터를 저장하고,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각은 셀 당 n-비트(단, n은 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하고, 상기 제3 영역은 셀 당 m-비트(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하는 스토리지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 외부 호스트 장치로부터의 플러쉬 요청에 응답하여, 상기 제2 영역에 저장된 데이터를 상기 제3 영역으로 플러쉬하고, 내부 플러쉬 정책에 따라 상기 제1 영역에 저장된 데이터를 상기 제3 영역으로 플러쉬하도록 더 구성된 스토리지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 외부 호스트 장치로부터의 터보 라이트 기능 활성화 요청에 응답하여, 터보 라이트 기능을 활성화 또는 비활성화시키도록 더 구성된 스토리지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플러쉬 요청 또는 상기 터보 라이트 기능 활성화 요청은 상기 외부 호스트 장치로부터의 쿼리 요청 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)을 통해 수신되는 스토리지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 터보 라이트 기능이 비활성화되고, 상기 제1 쓰기 커맨드가 상기 영역 정보를 포함하는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제1 데이터를 상기 영역 정보에 대응하는 상기 하나에 저장하는 대신에, 상기 제1 데이터를 상기 제3 영역에 저장하는 스토리지 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 터보 라이트 기능이 활성화되고, 상기 제1 쓰기 커맨드가 상기 영역 정보를 포함하지 않는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 제1 데이터를 상기 제3 영역에 저장하는 대신에, 상기 제1 데이터를 상기 제2 영역에 저장하는 스토리지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 쓰기 커맨드는 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록(CDB; Command Descriptor Block)을 포함하는 커맨드 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)인 스토리지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영역 정보는 상기 커맨드 UPIU의 플래그 필드(Flags)에 포함되는 스토리지 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 영역 정보는 상기 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록의 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER)에 포함되는 스토리지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 외부 호스트 장치로 전송 준비 UPIU(Ready To Transfer UPIU)를 전송하고, 상기 외부 호스트 장치로부터 상기 제1 데이터를 포함하는 데이터 아웃 UPIU(DATA OUT UPIU)를 수신하는 스토리지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    상기 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 읽기 커맨드를 수신하고;
    상기 제1 데이터가 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 저장된 경우, 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 중 하나에 대한 제1 읽기 동작을 수행하고, 상기 제1 데이터가 상기 제3 영역에 저장된 경우, 상기 제3 영역에 대한 제2 읽기 동작을 수행함으로써, 상기 제1 데이터를 읽고;
    상기 읽은 제1 데이터를 데이터 인 UPIU를 통해 상기 외부 호스트 장치로 전송하도록 더 구성되고,
    상기 제1 읽기 동작은 상기 제2 읽기 동작보다 빠른 동작 속도를 갖는 스토리지 장치.
  12. 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 및
    외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스 범위 및 제1 범위 영역 정보를 포함하는 제1 커맨드를 수신하고, 상기 수신된 제1 커맨드에 응답하여, 상기 논리 블록 어드레스 범위에 대하여 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 중 상기 제1 범위 영역과 대응되는 영역을 할당하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 외부 호스트 장치로부터 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터를 상기 할당된 영역에 저장하도록 더 구성되고,
    상기 제1 논리 블록 어드레스는 상기 제1 논리 블록 어드레스 범위에 포함되는 스토리지 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각은 셀 당 n-비트(단, n은 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하고, 상기 제3 영역은 셀 당 m-비트(단, m은 n보다 큰 양의 정수)를 저장하도록 구성된 메모리 셀들을 포함하는 스토리지 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 외부 장치로부터의 플러쉬 요청에 응답하여, 상기 제2 영역에 저장된 데이터를 상기 제3 영역으로 플러쉬하고, 내부 플러쉬 정책에 따라 상기 제1 영역에 저장된 데이터를 상기 제3 영역으로 플러쉬하도록 더 구성된 스토리지 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 커맨드는 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록을 포함하는 제1 커맨드 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)이고,
    상기 제1 쓰기 커맨드는 상기 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록과 동일한 동작 코드 필드를 갖는 제2 쓰기 커맨드 디스크립터 블록을 포함하는 제2 커맨드 UPIU인 스토리지 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 논리 블록 어드레스 범위는 상기 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록의 논리 블록 어드레스 필드 및 전송 길이 필드에 포함되고, 상기 범위 영역 정보는 상기 제1 쓰기 커맨드 디스크립터 블록의 그룹 넘버 필드(GROUP NUMBER) 또는 상기 제1 커맨드 UPIU의 플래그 필드(Flags)에 포함되는 스토리지 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    상기 제1 커맨드를 수신한 이후에, 상기 외부 호스트 장치와의 데이터 송수신 없이 상기 제1 커맨드에 대한 제1 응답 UPIU를 상기 외부 호스트 장치로 전송하고;
    상기 제1 쓰기 커맨드를 수신한 이후에, 상기 외부 호스트 장치로 전송 준비 UPIU(RTT UPIU)를 전송하고, 상기 외부 호스트 장치로부터 상기 제1 데이터를 포함하는 데이터 아웃 UPIU(DATA OUT UPIU)를 수신한 이후에, 상기 외부 호스트 장치로 상기 제1 쓰기 커맨드에 대한 제2 응답 UPIU를 전송하도록 더 구성된 스토리지 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 커맨드는 쿼리 요청 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)이고,
    상기 논리 블록 어드레스 범위는 상기 쿼리 요청 UPIU의 데이터 필드(Data) 또는 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields)에 포함되고, 상기 범위 영역 정보는 상기 쿼리 요청 UPIU의 플래그 필드(Flags), 쿼리 기능 필드(Query Function), 또는 전송 특정 필드(Transaction Specific Fields)의 동작 코드 필드(OPCODE)에 포함되는 스토리지 장치.
  19. 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 포함하는 스토리지 장치 및 상기 스토리지 장치와 통신하도록 구성된 호스트 장치를 포함하는 스토리지 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 호스트 장치에 의해, 제1 논리 블록 어드레스 및 제1 영역 정보를 포함하는 제1 쓰기 커맨드를 상기 스토리지 장치로 전송하는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 쓰기 커맨드를 수신하고, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역 중 상기 제1 영역 정보에 대응하는 영역을 선택하는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 호스트 장치로 전송 준비 UPIU(Universal Flash Storage Protocol Information Unit)을 전송하는 단계;
    상기 호스트 장치에 의해, 상기 전송 준비 UPIU에 응답하여, 상기 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 제1 데이터가 포함된 데이터 아웃 UPIU(DATA OUT UPIU)를 상기 스토리지 장치로 전송하는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 데이터가 포함된 상기 데이터 아웃 UPIU를 수신하고, 상기 제1 데이터를 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역에 저장하는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 호스트로 제1 응답 UPIU를 전송하는 단계; 및
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 논리 블록 어드레스 및 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역의 물리적 어드레스 사이의 맵핑 관계를 관리하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서
    상기 호스트 장치에 의해, 상기 제1 논리 블록 어드레스를 포함하는 제1 읽기 커맨드를 상기 스토리지 장치로 전송하는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 읽기 커맨드에 응답하여, 상기 맵핑 관계를 기반으로, 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역이 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역인 경우, 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 대한 제1 읽기 동작을 수행하고, 상기 제1 영역 정보에 대응하는 상기 영역이 상기 제3 영역인 경우, 상기 제3 영역에 대한 제2 읽기 동작을 수행함으로써, 상기 제1 데이터를 읽는 단계;
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 데이터가 포함된 데이터 인 UPIU를 상기 호스트 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 스토리지 장치에 의해, 상기 제1 데이터가 모두 상기 호스트 장치로 전송된 경우, 제2 응답 UPIU를 상기 호스트 장치로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 읽기 동작은 상기 제2 읽기 동작보다 빠른 동작 속도를 갖는 동작 방법.

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