TW201931134A

TW201931134A - 快閃記憶體之動態管理

Info

Publication number: TW201931134A
Application number: TW106146456A
Authority: TW
Inventors: 徐家駿; 徐博賢; 張柏堅
Original assignee: 國科美國研究實驗室
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-08-01
Also published as: TWI643069B

Abstract

在一種NAND快閃記憶體的動態管理方法中，首先從一個主機接收寫入指令。接著，判斷該NAND快閃記憶體是否過了其壽命的初期。若該NAND快閃記憶體尚在其壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體的第一部分當作SLC快取記憶體。若該NAND快閃記憶體過了其壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體的第二部分當作SLC快取記憶體。該第二部分小於該第一部分。依該寫入指令把資料寫入該SLC快取記憶體。

Description

快閃記憶體之動態管理

本發明有關於快閃記憶體，特別是快閃記憶體的快取記憶體的動態管理。

快閃記憶體可分為SLC(single-level chip)快閃記憶體及MLC(multiple-level chip)快閃記憶體。MLC快閃記憶體通常是TLC(triple-level chip)快閃記憶。把資料寫入SLC快閃記憶體的速度大於把資料寫入TLC快閃記憶體的速度，因可用突發寫(burst write)模式把資料寫入SLC快取記憶體。然而，SLC快閃記憶體貯存資料的密度小於TLC快閃記憶體貯存資料的密度。因此，NAND快閃記憶體通常被規劃成兩區，亦即SLC及TLC，求兼顧寫的速度及貯存的密度。

參考圖4，一個主機10用一個固態硬碟32。固態硬碟32有一個NAND快閃記憶體34。NAND快閃記憶體34被規劃為兩個快閃記憶體，一個是SLC快閃記憶體36，另一個是MLC(multiple-level chip)快閃記憶體38。依傳統，SLC快閃記憶體36的貯存空間的尺寸及TLC快閃記憶體38的貯存空間的尺寸都是固定的。

在一種常見的快取記憶體的用法中，先以突發寫模式，把資料寫入SLC快取記憶體36。然後，在即將用完SLC快取記憶體36的貯存空間時，把資料從SLC快取記憶體36移到 TLC快閃記憶體38。

然而，受限於NAND快閃記憶體34的貯存空間及超容量(over-provision)，SLC快取記憶體36的貯存空間通常只佔NAND快閃記憶體34的貯存空間的一小部分。依實務，SLC快取記憶體36的貯存空間通常小於NAND快閃記憶體34的貯存空間的3%。因此，突發寫模式只能持續一小段時間，然後把資料寫入快閃記憶體的速度就大降。在移動較大檔案或執行基準工具的過程中，寫資料的速度常大降。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種兼顧速度與壽命的快閃記憶體的動態管理方法。

為達成上述目的，該快閃記憶體的動態管理方法包括從一個主機接收寫入指令的步驟。接著，判斷該NAND快閃記憶體是否過了其壽命的初期。若該NAND快閃記憶體尚在其壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體的第一部分當作SLC快取記憶體。若該NAND快閃記憶體過了其壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體的第二部分當作SLC快取記憶體，其中該第二部分小於該第一部分。最後，依該寫入指令把資料寫入該SLC快取記憶體。

10‧‧‧主機

12‧‧‧固態硬碟

14‧‧‧NAND快閃記憶體

16‧‧‧SLC快取記憶體

18‧‧‧TLC快閃記憶體

32‧‧‧固態硬碟

34‧‧‧NAND快閃記憶體

36‧‧‧SLC快取記憶體

38‧‧‧TLC快閃記憶體

S10‧‧‧主機下達寫入指令

S12‧‧‧FTL處理寫入指令

S14‧‧‧平均抹除次數>閾值？

S16‧‧‧取NAND快閃記憶的第一部分當作SLC快取記憶體

S18‧‧‧取NAND快閃記憶的第二部分當作SLC快取記憶體

S20‧‧‧把資料從主機寫入SLC

第1圖是以本發明的方法管理的資料貯存裝置的方塊圖；第2圖是圖1所示的資料貯存裝置的動態管理方法的流程圖；第3圖顯示以本發明的方法管理的資料貯存裝置的效能與以習知方法管理的資料貯存裝置的效能的比較；及第4圖是以習知方法管理的資料貯存裝置的方塊圖。

以下請參照相關圖式進一步說明本發明的快閃記憶體的動態管理方法的較佳實施例。為便於理解本發明，以下用相同符號標示相同元件。

如第1圖所示，一個主機10連接一個固態硬碟12。固態硬碟12有一個NAND快閃記憶體14。NAND快閃記憶體14被規劃成兩個快閃記憶體，一個是SLC快閃記憶體16，另一個是TLC快閃記憶體18。依本發明，動態調整SLC快閃記憶體16的貯存空間及TLC快閃記憶體18的貯存空間。因此，動態調整SLC快閃記憶體16的貯存空間的尺寸及TLC快閃記憶體18的貯存空間的尺寸都是可變的。

如圖2所示，在S10，主機10下達一個寫入指令並傳送資料。

在S12，用一個快閃記憶體轉換層(flash translation layer：FTL)處理該寫入指令，並產生一個後端(backend：BE)指令。

在S14，用一個後端接收該後端指令，並檢查平均抹除次數(average erase count：AEC)是否大於一個預先被設定的閾值。若平均抹除次數不大於該閾值，則流程走到S16，否則流程走到S18。

在S16，把SLC快取記憶體16的貯存空間設為 NAND快閃記憶體14的貯存空間的約33%。然後，流程走到S20。

在S18，把SLC快取記憶體16的貯存空間設為NAND快閃記憶體14的貯存空間的約1%。然後，流程走到S20。

在S20，用該後端把資料寫入SLC快取記憶體16。依突發寫模式，在高速，該後端把該寫入指令所含的資料寫入SLC快取記憶體16。

如圖3所示，若SLC快取記憶體16的貯存空間被設為NAND快閃記憶體14的貯存空間的33%，則突發寫進行的時間長，因SLC快取記憶體16的貯存空間大。若SLC快取記憶體16的貯存空間被設為NAND快閃記憶體14的貯存空間的1%，則突發寫進行的時間短，因SLC快取記憶體16的貯存空間小。

在上述流程中，進行S14是為判斷固態硬碟12是否過了其壽命的初期。AEC不大於閾值表示固態硬碟12尚在其壽命的初期，它還能服務很久。因此，可盡量用固態硬碟12，並把NAND快閃記憶體14的可觀的部分(例如33%)設為SLC快取記憶體16。AEC大於閾值表示固態硬碟12過了其壽命的初期，它還能服務不久。因此，避免過度用固態硬碟12，並把NAND快閃記憶體14的很小的部分(例如1%)設為SLC快取記憶體16。如此的設計是要在固態硬碟12的效能(主要是速度)及壽命之間取得平衡。

以上所述說明，僅為本發明的較佳實施方式而已，意在明確本發明的特徵，非用以限定本發明實施例的範圍，本技術領域內的一般技術人員根據本發明所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍應屬本發明涵蓋的範圍。

Claims

一種NAND快閃記憶體的動態管理方法，包括以下步驟：從一個主機(10)接收寫入指令；判斷該NAND快閃記憶體(14)是否過了其壽命的初期；若該NAND快閃記憶體(14)尚在壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體(14)的第一部分當作SLC快取記憶體(16)；若該NAND快閃記憶體(14)過了其壽命的初期，則取該NAND快閃記憶體(14)的第二部分當作SLC快取記憶體(16)，其中該第二部分小於該第一部分；及依該寫入指令把資料寫入該SLC快取記憶體(16)。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該判斷該NAND快閃記憶體(14)是否過了其壽命的初期的步驟包括以下步驟：判斷平均抹除次數是否大於一個預先被設定的閾值。
如申請專利範圍第1項所述之方法，在該判斷該NAND快閃記憶體(14)是否過了其壽命的初期的步驟以先，還包括以下步驟：以一個快閃記憶體轉換層處理該寫入指令。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該NAND快閃記憶體(14)的第一部分是該NAND快閃記憶體(14)的33%。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該NAND快閃記憶體(14)的第二部分是該NAND快閃記憶體(14)的1%。