TW202314695A - 記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置 - Google Patents

記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置 Download PDF

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Abstract

本揭示內容關於一種儲存裝置、記憶體控制器及主機裝置。儲存裝置可以包括：主記憶體裝置；緩衝記憶體裝置，包括多個區域並且作為主記憶體裝置的緩衝器進行操作；以及記憶體控制器，被配置為回應於從外部主機接收的、指示將要提供用於請求儲存在主記憶體裝置中的資料的一個或多個讀取命令的準備命令來改變多個區域的一個或多個相應的用途。

Description

記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置
本揭示內容關於一種電子裝置，並且更具體地，關於一種記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置。
儲存裝置是在諸如電腦或智慧型手機的主機裝置的控制下儲存資料的裝置。儲存裝置可以包括儲存資料的記憶體裝置以及控制記憶體裝置的記憶體控制器。記憶體裝置可以被分類為揮發性記憶體裝置和非揮發性記憶體裝置。
揮發性記憶體裝置可以是僅在供電時儲存資料而在電源切斷時失去所儲存的資料的裝置。揮發性記憶體裝置可以包括靜態隨機存取記憶體（SRAM）、動態隨機存取記憶體（DRAM）等。
非揮發性記憶體裝置是即使電力被切斷也不會失去資料的裝置。非揮發性記憶體裝置包括唯獨記憶體（ROM）、可複寫ROM（PROM）、電可複寫ROM（EPROM）、電可抹除可複寫ROM（EEPROM）、快閃記憶體等。
隨著需要大量資料使用的電子設備的發展，用於該電子設備的儲存裝置也需要高水平的性能。特別地，讀取操作的性能可能更重要，因為讀取操作的性能是顯示給使用者的性能。
本揭示內容的實施例提供了一種能夠執行改進的讀取操作的記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置。
根據本揭示內容的實施例，一種儲存裝置可以包括：主記憶體裝置；緩衝記憶體裝置，包括多個區域並且作為主記憶體裝置的緩衝器進行操作；以及記憶體控制器，被配置為回應於從外部主機接收的、指示將要提供用於請求儲存在主記憶體裝置中的資料的一個或多個讀取命令的準備命令來改變多個區域的一個或多個相應的用途。
根據本揭示內容的實施例，一種記憶體控制器，該記憶體控制器控制主記憶體裝置以及緩衝記憶體裝置，緩衝記憶體裝置作為主記憶體裝置的緩衝器進行操作並且包括多個區域，該記憶體控制器可以包括：主機介面，被配置為從外部主機接收準備命令，該準備命令指示待提供用於請求儲存在主記憶體裝置中的資料的一個或多個讀取命令；以及緩衝記憶體裝置介面，回應於準備命令而改變多個區域的一個或多個相應的用途。
根據本揭示內容的實施例，一種主機裝置可以包括：主機記憶體，被配置為在其中儲存根據使用者的請求產生的命令；以及主機控制器，被配置為基於儲存在主機記憶體中的、包括一個或多個讀取命令的命令，向儲存裝置提供指示計劃向儲存裝置提供一個或多個讀取命令的準備命令，其中準備命令包括：基本標頭段，包括指示準備命令是用於設置儲存裝置的操作模式的查詢請求的資訊以及指示與操作模式相關聯的查詢功能的類型的資訊；以及交易專用欄位，包括關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊。
根據本揭示內容的實施例，一種控制器的操作方法，該方法可以包括回應於準備請求而調整緩衝區內的部分（section）的大小，並且回應於準備請求之後的讀取請求而控制記憶體裝置執行讀取操作，同時將與讀取操作相關的資料緩衝到大小調整後的部分中。
根據本揭示內容的實施例，一種主機的操作方法，該方法可以包括向記憶體系統提供準備請求以使系統調整佈置在系統中的緩衝區內的部分的大小，並且在提供準備請求之後向系統提供讀取請求以使系統執行讀取操作，同時將與讀取操作相關的資料緩衝到大小調整後的部分中。
本技術提供了一種能夠執行改進的讀取操作的記憶體控制器、儲存裝置和主機裝置。
示出根據本說明書公開的構思的實施例的特定結構或功能描述僅僅是為了描述根據本揭示內容的構思的實施例。根據本揭示內容的構思的實施例可以以各種形式來執行，並且不應被解釋為限於說明書中描述的實施例。
圖1是示出根據本揭示內容實施例的主機裝置和儲存裝置的方塊圖。
參照圖1，儲存裝置50可以包括記憶體裝置100、記憶體控制器200和緩衝記憶體裝置300。儲存裝置50可以是在諸如以下的主機400的控制下儲存資料的裝置：蜂巢式行動電話、智慧型手機、MP3播放器、筆記型電腦、桌上型電腦、遊戲機、TV、平板PC或車載資訊娛樂系統。可選地，儲存裝置50可以是在主機400的控制下儲存資料的裝置，該主機400將高容量資料儲存在諸如伺服器或資料中心的地方。
根據作為與主機400的通訊方法的主機介面，儲存裝置50可以被製造為各種類型的儲存裝置中的一種。例如，儲存裝置50可以被配置為諸如以下的各種類型的儲存裝置中的一種：SSD，MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC形式的多媒體卡，SD、迷你SD和微型SD形式的安全數位卡，通用序列匯流排（USB）儲存裝置，通用快閃（UFS）裝置，個人電腦記憶卡國際協會（PCMCIA）卡型儲存裝置，周邊組件互連（PCI）卡型儲存裝置，高速PCI（PCI-e或PCIe）卡型儲存裝置，緊湊型快閃（CF）卡，智慧型媒體卡和記憶棒。
儲存裝置50可以被製造為各種類型的封裝中的任意一種。例如，儲存裝置50可以被製造為諸如以下的各種封裝類型中的任意一種：堆疊封裝（POP）、系統級封裝（SIP）、單晶片系統（SOC）、多晶片封裝（MCP）、板上晶片（COB）、晶圓級製造封裝（WFP）和晶圓級堆疊封裝（WSP）。
記憶體裝置100可以儲存資料。記憶體裝置100在記憶體控制器200的控制下進行操作。此時，記憶體裝置100可以被稱為主記憶體裝置以將記憶體裝置100與緩衝記憶體裝置300區分開。記憶體裝置100可以包括記憶體單元陣列（未示出），記憶體單元陣列包括儲存資料的多個記憶體單元。
記憶體單元中的每一個可以被配置為儲存一個資料位元的單層單元（SLC）、儲存兩個資料位元的多層單元（MLC）、儲存三個資料位元的三層單元（TLC）或能夠儲存四個資料位元的四層單元（QLC）。
記憶體單元陣列（未示出）可以包括多個記憶區塊。每個記憶區塊可以包括多個記憶體單元。每個記憶區塊可以包括多個頁面。在實施例中，頁面可以是用於將資料儲存在記憶體裝置100中或者讀取記憶體裝置100中儲存的資料的單位。記憶區塊可以是用於抹除資料的單位。
在實施例中，記憶體裝置100可以是雙倍資料速率同步動態隨機存取記憶體（DDR SDRAM）、第四代低功率雙倍資料速率（LPDDR4）SDRAM、圖形雙倍資料速率（GDDR）SDRAM、低功率DDR（LPDDR）、Rambus動態隨機存取記憶體（RDRAM）、NAND快閃記憶體、垂直NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、電阻式隨機存取記憶體（RRAM）、相變隨機存取記憶體（PRAM）、磁阻式隨機存取記憶體（MRAM）、鐵電隨機存取記憶體（FRAM）、自旋轉移力矩隨機存取記憶體（STT-RAM）等。在本說明書中，為了便於描述，記憶體裝置100是NAND快閃記憶體。
記憶體裝置100被配置為從記憶體控制器200接收命令和位址，並且存取記憶體單元陣列中由該位址選擇的區域。記憶體裝置100可以對由該位址選擇的區域執行由命令指示的操作。例如，記憶體裝置100可以執行寫入操作（複寫操作）、讀取操作和抹除操作。在複寫操作期間，記憶體裝置100可以將資料複寫到由位址選擇的區域。在讀取操作期間，記憶體裝置100可以從由位址選擇的區域讀取資料。在抹除操作期間，記憶體裝置100可以抹除由位址選擇的區域中儲存的資料。
記憶體控制器200可以控制儲存裝置50的全部操作。
當向儲存裝置50施加電力時，記憶體控制器200可以運行韌體（FW）。當記憶體裝置100是快閃記憶體裝置時，記憶體控制器200可以運行諸如快閃轉換層（FTL）的韌體，用於控制主機400與記憶體裝置100之間的通訊。
在實施例中，記憶體控制器200可以從主機400接收資料和邏輯區塊位址（LBA），並且可以將LBA轉換為實體區塊位址（PBA），該PBA指示待儲存記憶體裝置100中包括的資料的記憶體單元的位址。
記憶體控制器200可以根據主機400的請求來控制記憶體裝置100執行複寫操作、讀取操作或抹除操作。在複寫操作期間，記憶體控制器200可以將複寫命令、PBA和資料提供到記憶體裝置100。在讀取操作期間，記憶體控制器200可以將讀取命令和PBA提供到記憶體裝置100。在抹除操作期間，記憶體控制器200可以將抹除命令和PBA提供到記憶體裝置100。
在實施例中，記憶體控制器200可以獨立地產生命令、位址和資料而不考慮來自主機400的請求，並且將命令、位址和資料傳輸到記憶體裝置100。例如，記憶體控制器200可以向記憶體裝置100提供命令、位址和資料，用於伴隨著執行損耗均衡、讀取回收、垃圾收集等而執行複寫操作、讀取操作和抹除操作。
在實施例中，記憶體控制器200可以控制至少兩個或更多個記憶體裝置100。在這種情況下，記憶體控制器200可以根據交錯方法來控制記憶體裝置100以提高操作性能。交錯方法可以是控制至少兩個記憶體裝置100的操作彼此重疊的方法。
緩衝記憶體裝置300可以臨時儲存在主機400和記憶體裝置100之間傳輸的資料。即，緩衝記憶體裝置300可以作為記憶體裝置100的緩衝器進行操作。緩衝記憶體裝置300可以包括實質上儲存資料的多個區域。例如，緩衝記憶體裝置300可以臨時儲存從主機400傳輸到記憶體裝置100的資料，用於將資料儲存在記憶體裝置100中的寫入操作。可選地，緩衝記憶體裝置300可以臨時儲存從記憶體裝置100傳輸到主機400的資料，用於從記憶體裝置100讀取資料的讀取操作。另外，緩衝記憶體裝置300可以臨時儲存映射資料或臨時儲存用於後臺操作的資料。緩衝記憶體裝置300不限於此，並且可以在執行各種操作時作為臨時儲存資料的緩衝器。
記憶體控制器200可以分配緩衝記憶體裝置300中包括的多個區域作為用於特定用途的區域。例如，記憶體控制器200可以分配緩衝記憶體裝置300中的多個區域作為各種用途的緩衝區，分別包括用於寫入操作的緩衝區、用於讀取操作的緩衝區、用於儲存映射資料的緩衝區以及用於後臺操作的緩衝區。另外，記憶體控制器可以將緩衝記憶體裝置300中被分配為用於特定操作的緩衝區的區域的用途改變為可以作為另一操作的緩衝區的區域。
主機400可以使用諸如以下的各種通訊標準或介面中的至少一種與儲存裝置50通訊：通用序列匯流排（USB）、序列AT附件（SATA）、串列SCSI（SAS）、高速晶片互連（HSIC）、小型電腦系統介面（SCSI）、周邊組件互連（PCI）、高速PCI（PCIe）、高速非揮發性記憶體（NVMe）、通用快閃（UFS）、安全數位（SD）、多媒體卡（MMC）、嵌入式MMC（eMMC）、雙列直插式記憶體模組（DIMM）、寄存式DIMM（RDIMM）和負載減小的DIMM（LRDIMM）。
主機400可以包括主機記憶體410和主機控制器420。關於待執行的過程的資訊可以輸入到主機400，並且該資訊可以由使用者輸入。針對過程操作執行的命令可以由關於過程的資訊產生並儲存在主機記憶體410中。即，命令可以由使用者的請求產生。主機控制器420可以基於儲存在主機記憶體410中的資訊向儲存裝置50提供用於請求執行特定操作的命令。例如，主機控制器420可以向儲存裝置提供用於請求執行輸入過程的命令。在另一示例中，在為輸入過程準備時，主機控制器420可以在執行該過程之前向儲存裝置50提供用於請求改變儲存裝置50的設置的命令。在實施例中，基於儲存在主機記憶體410中的命令，當主機控制器420確定將來要執行的過程是請求相對大量的讀取命令的過程時，主機控制器420可以在提供讀取命令之前請求儲存裝置50改變能夠更順利地處理相對大量的讀取命令的設置以為此做準備。
圖2是示出根據本揭示內容的實施例的圖1的記憶體裝置的方塊圖。
參照圖2，記憶體裝置100可以包括記憶體單元陣列110、電壓產生器120、位址解碼器130、輸入/輸出電路140和控制邏輯150。
記憶體單元陣列110包括多個記憶區塊BLK1至BLKi。多個記憶區塊BLK1至BLKi通過行線RL連接到位址解碼器130。多個記憶區塊BLK1至BLKi可以通過列線CL連接到輸入/輸出電路140。在實施例中，行線RL可以包括字元線、源極選擇線和汲極選擇線。在實施例中，列線CL可以包括位元線。
多個記憶區塊BLK1至BLKi中的每一個包括多個記憶體單元。在實施例中，多個記憶體單元可以是非揮發性記憶體單元。多個記憶體單元之中連接到相同字元線的記憶體單元可以被定義為一個實體頁面。即，記憶體單元陣列110可以包括多個實體頁面。記憶體裝置100的記憶體單元中的每一個可以被配置為儲存一個資料位元的單層單元（SLC）、儲存兩個資料位元的多層單元（MLC）、儲存三個資料位元的三層單元（TLC）或能夠儲存四個資料位元的四層單元（QLC）。
在實施例中，電壓產生器120、位址解碼器130和輸入/輸出電路140可以被統稱為周邊電路。周邊電路可以在控制邏輯150的控制下驅動記憶體單元陣列110。周邊電路可以驅動記憶體單元陣列110，以執行複寫操作、讀取操作和抹除操作。
電壓產生器120被配置為使用供應到記憶體裝置100的外部電源電壓來產生多個操作電壓。電壓產生器120回應於控制邏輯150的控制而操作。
在實施例中，電壓產生器120可以通過調節外部電源電壓來產生內部電源電壓。電壓產生器120所產生的內部電源電壓作為記憶體裝置100的操作電壓。
在實施例中，電壓產生器120可以使用外部電源電壓或內部電源電壓來產生多個操作電壓。電壓產生器120可以被配置為產生記憶體裝置100中所需的各種電壓。例如，電壓產生器120可以產生多個抹除電壓、多個複寫電壓、多個通過電壓、多個選擇讀取電壓以及多個未選擇讀取電壓。
電壓產生器120可以包括接收內部電源電壓以產生具有各種電壓位準的多個操作電壓的多個泵浦電容器（pumping capacitor），並且可以回應於控制邏輯150的控制，通過選擇性地啟動多個泵浦電容器來產生多個操作電壓。
所產生的多個操作電壓可以由位址解碼器130供應到記憶體單元陣列110。
位址解碼器130通過行線RL連接到記憶體單元陣列110。位址解碼器130被配置為回應於控制邏輯150的控制而操作。位址解碼器130可以從控制邏輯150接收位址ADDR。位址解碼器130可以對接收到的位址ADDR之中的區塊位址進行解碼。位址解碼器130根據解碼後的區塊位址選擇記憶區塊BLK1至BLKi之中的至少一個記憶區塊。位址解碼器130可以對接收到的位址ADDR之中的行位址進行解碼。位址解碼器130可以根據解碼後的行位址選擇所選擇記憶區塊的字元線之中的至少一個字元線。在實施例中，位址解碼器130可以對接收到的位址ADDR之中的列位址進行解碼。位址解碼器130可以根據解碼後的列位址將輸入/輸出電路140和記憶體單元陣列110彼此連接。
例如，位址解碼器130可以包括諸如行解碼器、列解碼器和位址緩衝器的元件。
輸入/輸出電路140可以包括多個頁面緩衝器。多個頁面緩衝器可以通過位元線連接到記憶體單元陣列110。在複寫操作期間，可以根據多個頁面緩衝器中儲存的資料將資料儲存在所選擇的記憶體單元中。在讀取操作期間，可以通過位元線感測所選擇的記憶體單元中儲存的資料，並且可以將感測到的資料儲存在頁面緩衝器中。
控制邏輯150可以控制位址解碼器130、電壓產生器120和輸入/輸出電路140。控制邏輯150可以回應於從外部裝置傳輸的命令CMD而操作。控制邏輯150可以回應於命令CMD和位址ADDR而產生控制訊號以控制周邊電路。
圖3是示出根據本揭示內容實施例的圖2的記憶區塊之中的記憶區塊的結構的電路圖。
記憶區塊BLKi是圖2所示的記憶區塊BLKl至BLKi之中的記憶區塊BLKi。
參照圖3，彼此平行佈置的多個字元線可以連接在第一選擇線與第二選擇線之間。此處，第一選擇線可以是源極選擇線SSL，並且第二選擇線可以是汲極選擇線DSL。更具體地，記憶區塊BLKi可以包括連接在位元線BL1至BLn與源極線SL之間的多個字串ST。位元線BL1至BLn可以分別連接到字串ST，並且源極線SL可以共同地連接到字串ST。因為字串ST可以被配置為彼此相同，所以作為示例具體描述連接到第一位元線BL1的字串ST。
字串ST可以包括串聯連接在源極線SL和第一位元線BL1之間的源極選擇電晶體SST、多個記憶體單元MC1至MC16和汲極選擇電晶體DST。一個字串ST可以包括源極選擇電晶體SST和汲極選擇電晶體DST中的至少一個或多個，並且可以包括比圖中所示的數量更多的多個記憶體單元MC1至MC16。
源極選擇電晶體SST的源極可以連接到源極線SL，並且汲極選擇電晶體DST的汲極可以連接到第一位元線BL1。記憶體單元MC1至MC16可以串聯連接在源極選擇電晶體SST和汲極選擇電晶體DST之間。不同的字串ST中包括的源極選擇電晶體SST的閘極可以連接到源極選擇線SSL，汲極選擇電晶體DST的閘極可以連接到汲極選擇線DSL，並且記憶體單元MC1至MC16的閘極可以連接到多個字元線WL1至WL16。不同的字串ST中包括的記憶體單元之中、連接到相同字元線的一組記憶體單元可以被稱為實體頁面PG。因此，記憶區塊BLKi可以包括與字元線WL1至WL16的數量相同數量的實體頁面PG。
一個記憶體單元可以儲存一位元資料。這通常被稱為單層單元（SLC）。在這種情況下，一個實體頁面PG可以儲存一個邏輯頁面（LPG）資料。一個邏輯頁面（LPG）資料可以包括與一個實體頁面PG中包括的單元的數量相同數量的資料位元。
一個記憶體單元可以儲存兩位元或更多位元資料。在這種情況下，一個實體頁面PG可以儲存兩個或更多個邏輯頁面（LPG）資料。
可以以實體頁面PG為單位執行讀取操作。
圖4是示出根據本揭示內容的實施例的對緩衝記憶體裝置的控制的方塊圖。
參照圖4，儲存裝置50可以包括記憶體裝置100和緩衝記憶體裝置300，並且可以包括控制記憶體裝置100和緩衝記憶體裝置300的記憶體控制器200。緩衝記憶體裝置300可以包括讀取緩衝區域310、寫入緩衝區域320和映射緩衝區域330，但不限於此，並且可以包括用於例如後臺操作緩衝區域（未示出）的各種操作的其他緩衝區域。讀取緩衝區域310可以臨時儲存從記憶體裝置100讀取的資料，寫入緩衝區域320可以臨時儲存待儲存在記憶體裝置100中的資料。映射緩衝區域330也可以從記憶體裝置100獲取映射資料，並允許映射資料用於儲存裝置的操作，例如讀取操作或寫入操作。
記憶體控制器200可以分配緩衝記憶體裝置300中包括的多個區域的一個或多個相應的用途。例如，多個區域的一部分可以被分配為讀取緩衝區域310，另一部分可以被分配為寫入緩衝區域320，再一部分可以被分配為映射緩衝區域330。讀取緩衝區域310可以臨時儲存從記憶體裝置100傳輸到主機400的、用於從記憶體裝置100讀取資料的讀取操作的資料，寫入緩衝區域320可以臨時儲存從主機400傳輸到記憶體裝置100的、用於將資料儲存在記憶體裝置100中的寫入操作的資料，並且映射緩衝區域330可以儲存映射資料，例如配置邏輯位址和實體位址之間的關係的邏輯到實體位址映射表。
記憶體控制器200可以控制緩衝記憶體裝置300改變緩衝記憶體裝置300中分配的區域的用途。在實施例中，記憶體控制器200可以根據主機的請求改變緩衝記憶體裝置300中分配的區域的用途。
主機中的主機控制器420可以請求記憶體控制器200改變緩衝記憶體裝置300的多個區域的用途。在實施例中，主機控制器420可以確定接下來是請求相對大量的讀取命令的過程，並且可以請求改變緩衝記憶體裝置300的多個區域的使用以為此做準備。即，主機控制器420可以請求啟動能夠執行大量讀取命令的密集讀取模式。在實施例中，當密集讀取模式被啟動時，緩衝記憶體裝置300中讀取緩衝區域310或映射緩衝區域330可以增大。因此，與讀取操作有關的性能可以通過讀取更多資料並將其儲存在讀取緩衝區域310中或者獲取更多映射資料到映射緩衝區域330並將其用於讀取操作來改進。
主機控制器420可以基於儲存在主機記憶體410中用於執行後續過程的命令來確定是否需要啟動儲存裝置50的密集讀取模式。例如，對於一系列後續過程，當根據讀取命令待從記憶體裝置100讀取的資料的大小等於或大於預設大小時，主機控制器420可以確定需要啟動密集讀取模式。在另一示例中，當在一系列後續過程中主機待向儲存裝置50提供的命令之中的讀取命令的比率等於或大於預定比率時，主機控制器420可以確定需要啟動密集讀取模式。在另一示例中，當在一系列後續過程中主機需要連續地向儲存裝置提供讀取命令預設次數或更多次數時，主機控制器420可以確定需要啟動密集讀取模式。需要啟動密集讀取模式的情況不限於上述示例，並且可以應用需要相對大量的讀取操作的各種示例。
如上所述，當主機控制器420確定需要啟動密集讀取模式時，主機控制器420可以向儲存裝置50提供指示計劃提供讀取命令的命令。與是否啟動密集讀取模式有關的資訊可以包括在命令中。在實施例中，可以以查詢請求的形式提供命令。在實施例中，查詢請求可以是用於設置儲存裝置50的操作模式的旗標設置查詢請求（set flag query request），該旗標設置查詢請求可以包括指示用於設置儲存裝置的操作模式的查詢請求的資訊、指示與操作模式有關的查詢功能的類型的資訊以及關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊。即，旗標設置查詢請求可以是設置用於執行儲存裝置50的特定操作的設置的請求，並且操作模式是指儲存裝置50以特定設置執行特定操作。例如，操作模式可以包括儲存裝置50以一般設置執行讀取操作的正常讀取模式以及儲存裝置50以儲存裝置50更專注於讀取操作的設置執行讀取操作的密集讀取模式。基於關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊，記憶體控制器200可以改變緩衝記憶體裝置300中的多個區域的用途。可以根據預設的設置來改變用途。當密集讀取模式被啟動時，記憶體控制器200可以將緩衝記憶體裝置300中的多個區域的至少一部分的用途改變為與待從主機提供的讀取命令相關的用途。在實施例中，回應於從主機控制器420接收到的查詢請求，記憶體控制器200可以將多個區域之中除了讀取緩衝區域310和映射緩衝區域330之外的區域的至少一部分改變為讀取緩衝區域310的附加部分。在另一實施例中，回應於從主機控制器420接收到的查詢請求，記憶體控制器200可以將多個區域之中除了讀取緩衝區域310和映射緩衝區域330之外的區域的至少一部分改變為映射緩衝區域330。如上所述，使用多個區域的至少一部分被改變的緩衝記憶體裝置300，儲存裝置50可以執行包括相對大量讀取操作的後續過程。
在實施例中，主機控制器420可以確定不再需要啟動密集讀取模式。因此，主機控制器420可以請求儲存裝置50停用密集讀取模式，並且在實施例中，該請求可以以查詢請求的形式作為命令來提供。如上所述，用於停用密集讀取模式的查詢請求可以是用於釋放儲存裝置50的設置模式的旗標清除查詢請求（clear flag query request）。回應於此，記憶體控制器200可以釋放密集讀取模式啟動設置，因此記憶體控制器200可以再次改變緩衝記憶體裝置300中的多個區域的用途。用途改變可以用於恢復到密集讀取模式啟動之前的用途，或者用於對初始設置的多個區域的用途進行初始化，但不限於此，並且可以用於根據預設的設置改變為新的用途。當密集讀取模式被停用時，記憶體控制器200可以相應地將緩衝記憶體裝置300中的多個區域之中被分配為與讀取操作相關的用途的區域的至少一部分改變為與讀取操作不相關的用途。
圖5是示出根據本揭示內容的實施例的查詢請求協定單元（協定資訊單元（PIU））的結構的示意圖。
查詢請求PIU可以用於在主機和儲存裝置之間傳輸資料，此時，該資料可以不同於一般裝置的讀取或寫入操作資料，可以是系統資料、配置資料、產品資訊、描述符、特殊參數、旗標等。例如，查詢請求PIU可以用於讀取或寫入參數資料。查詢請求PIU可以用於接收關於配置或枚舉（enumeration）的資訊，設置或清除匯流排或整個裝置條件，設置或接收電力、匯流排或網路資訊，或者接收序列號或全球唯一識別符（GUID）。儲存裝置可以回應於查詢請求PIU而發送查詢回應PIU。在發送查詢請求PIU之後，主機在從儲存裝置接收到查詢回應PIU之前，可以不發送新的查詢請求PIU。當儲存裝置在處理先前的查詢請求PIU時接收到新的查詢請求PIU時，可以忽略新接收的查詢請求PIU。查詢請求PIU包括針對查詢功能定義的欄位，其他方面則遵循一般的PIU格式。
查詢功能通常可以用於讀取或寫入描述符、屬性和旗標。這些是使用查詢功能傳輸的一般資料結構，並且可以用於控制儲存裝置或定義操作。描述符可以是描述有關儲存裝置的參數區塊或頁面，並且可以包括例如裝置描述符、配置描述符、單元描述符等。屬性可以是單個參數，其表示可以設置或讀取的數值的特定範圍，並且該值可以是位元組、字或浮點。例如，屬性可以指示傳輸速度、區塊大小等，並且該屬性的大小可以是1位元至32位元。相同類型的屬性可以以數組進行配置，以數組配置的多個屬性中的每一個可以通過索引來標識。旗標可以是單個布林值，其表示值TRUE或FALSE、0或1、ON或OFF等。旗標可以被清除、重置、設置、切換或讀取。旗標可以用於啟動或停用裝置中的特定功能、模式或狀態。
參照圖5，查詢請求PIU可以包括基本標頭段、交易專用欄位和資料段。
基本標頭段的大小可以為12位元組。基本標頭段通常可以包括在所有PIU中。
交易專用欄位可以包括在PIU的位元組位址12至位元組位址31中。根據PIU的類型，交易專用欄位可以包括專用交易碼。
資料段可以包括在資料輸出PIU或資料輸入PIU中，並且可以不包括在其他PIU中。
基本標頭段可以包括交易類型、旗標、任務標籤、查詢功能、總附加標頭段長度（Total EHS Length）、裝置資訊和資料段長度。
根據PIU的類型，交易類型可以具有唯一值。下面的表1中示出了根據PIU的類型的交易類型的示例
[表1]
當主機向儲存裝置提供 交易類型 當儲存裝置向主機提供 交易類型
命令PIU 00 0001b 回應PIU 10 0001b
資料輸出PIU 00 0010b 資料輸入PIU 10 0010b
X X 準備傳送PIU 11 0001b
查詢請求PIU 01 0110b 查詢回應PIU 11 0110b
在實施例中，當主機向儲存裝置提供查詢請求時，由於主機可以在上面的表1中進行檢查，因此交易類型可以被指示為01 0110b。即，儲存裝置可以通過參考基本標頭段的交易類型瞭解接收到的命令是查詢請求。查詢請求可以是用於設置儲存裝置的操作模式的請求。根據交易類型，旗標可以是具有不同值的欄位。
根據交易類型，任務標籤可以是具有不同值的欄位。
查詢功能可以是輸入到查詢請求或查詢回應的PIU的欄位。查詢功能可以與待通過查詢請求設置的操作模式相關。下面參照圖6對此進行更詳細的描述。
總附加標頭段長度（Total EHS Length）可以是以32位元為單位指示附加標頭段的大小的欄位。附加標頭段可以是當基本標頭段中沒有包括足夠資訊時可以額外儲存資料的區域，並且可以選擇性地包括在PIU中。當PIU包括附加標頭段時，可以使用總附加標頭段長度（Total EHS Length）。附加標頭段的長度可以是4位元組單位。總附加標頭段長度（Total EHS Length）的值可以是通過將附加標頭段的總位元組數除以4而獲得的值。附加標頭段的最大大小可以是1024位元組。當不使用附加標頭段時，總附加標頭段長度（Total EHS Length）可以是0。
資料段長度可以是指示PIU的資料段的長度的欄位。當PIU不包括資料段時，資料段長度可以是0。
查詢請求PIU的交易專用欄位是針對每個任務類型專門定義的。在實施例中，交易專用欄位可以包括關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊。儲存裝置可以基於關於交易專用欄位中包括的旗標的資訊來確定密集讀取模式的狀態，並且可以相應地改變儲存裝置的設置。參照圖7至圖10對此進行更詳細的描述。本文中，狀態可以表示是否應該啟動密集讀取模式。
查詢請求PIU的資料段可以根據查詢功能的值選擇性地存在。如上所述，當資料段不存在時，可以將基本標頭段中的資料段長度欄位設置為0。
圖6是示出根據本揭示內容的實施例的查詢功能的類型和欄位值的示意圖。
參照圖5和圖6，在查詢請求PIU的基本標頭段中，可以存在查詢功能欄位，在該查詢功能欄位中表達了描述待執行的查詢功能的查詢類型。參照圖6，查詢功能的類型可以包括標準讀取請求、供應商特定讀取功能、標準寫入請求、供應商特定寫入功能等。標準讀取請求可以用於讀取從儲存裝置請求的資訊。儲存裝置可以通過查詢回應PIU將所請求的資訊傳送到主機。標準寫入請求可以用於將資訊和資料儲存在儲存裝置中。待儲存在儲存裝置中的資訊和資料可以被包括在查詢請求PIU的資料段中，並從主機傳送到儲存裝置。在實施例中，在啟動密集讀取模式或停用密集讀取模式時所使用的查詢請求的查詢功能可以是標準寫入請求。以下參照圖7至圖10對此進行更詳細的描述。
圖7是示出根據本揭示內容的實施例的當查詢請求的查詢功能為標準寫入請求時交易專用欄位的結構的示意圖。
參照圖7，查詢功能為標準寫入請求的查詢請求的交易專用欄位可以包括操作碼（Opcode）欄位和操作碼專用欄位（OSF）。操作碼欄位指示待執行的操作，以下參照圖8更詳細地描述與其相關的OPCODE值。OSF可以定義每個特定操作碼。在實施例中，當記憶體控制器接收到的命令是查詢請求的形式，並且根據其的查詢功能是標準寫入請求時，記憶體控制器可以基於關於交易專用欄位中包括的旗標的資訊確定密集讀取模式的狀態。另外，可以根據所確定的密集讀取模式的狀態來改變緩衝記憶體中的多個區域的用途。
圖8是示出根據本揭示內容的實施例的查詢功能的操作碼（opcode）的類型的對照圖。
參照圖7和圖8，查詢請求PIU的交易專用欄位可以包括操作碼欄位，並且可以根據操作的類型具有不同的操作碼值。在實施例中，操作碼可以指示是否啟動密集讀取模式。例如，在用於啟動密集讀取模式的旗標設置（SET FLAG）操作的情況下，從圖8中可以看出，相應的操作碼為06h，相應的查詢功能為標準寫入請求。另外，在用於停用密集讀取模式的旗標清除（CLEAR FLAG）操作的情況下，從圖8中可以看出，相應的操作碼為07h，相應的查詢功能為標準寫入請求。
圖9是示出根據本揭示內容的實施例的旗標設置查詢請求的交易專用欄位的結構的示意圖。
參照圖5至圖9，在旗標設置查詢請求的情況下，基本標頭段的查詢功能欄位可以是指示標準寫入請求的81h，交易專用欄位的OPCODE值可以是指示旗標設置的06h。另外，交易專用欄位可以包括旗標標識（FLAG IDN）欄位，FLAG IDN欄位可以包括標識待在儲存裝置中設置的特定旗標的值。另外，交易專用欄位可以包括索引欄位，該索引欄位可以用於標識旗標的特定元素。另外，交易專用欄位可以包括選擇器欄位，該選擇器欄位可以用於進一步標識旗標的特定元素。根據其的特定位址的旗標值可以被設置為TRUE或1。另外，在旗標設置查詢請求的情況下，可以不包括資料段，因此基本標頭段中的資料段長度欄位的值可以為0。在實施例中，可以將旗標設置查詢請求從主機提供到儲存裝置以啟動密集讀取模式，此時，交易專用欄位可以包括關於指示啟動密集讀取模式的資訊。例如，OPCODE欄位可以具有指示旗標設置的值，並且旗標標識欄位可以具有指示針對密集讀取模式的旗標的旗標標識值。因此，當記憶體控制器接收到這種查詢請求時，記憶體控制器可以確定需要啟動密集讀取模式，因此記憶體控制器可以改變緩衝記憶體裝置中的多個區域的用途。
圖10是示出根據本揭示內容的實施例的旗標清除查詢請求的交易專用欄位的結構的示意圖。
參照圖5至圖8和圖10，在旗標清除查詢請求的情況下，基本標頭段的查詢功能欄位可以是指示標準寫入請求的81h，交易專用欄位的OPCODE值可以是指示旗標清除的07h。另外，交易專用欄位可以包括旗標標識（FLAG IDN）欄位，FLAG IDN欄位可以包括標識待在儲存裝置中設置的特定旗標的值。另外，交易專用欄位可以包括索引欄位，該索引欄位可以用於標識旗標的特定元素。另外，交易專用欄位可以包括選擇器欄位，該選擇器欄位可以用於進一步標識旗標的特定元素。因此，特定位址的旗標值可以被設置為FALSE或0。另外，在旗標查詢請求的情況下，可以不包括資料段，因此基本標頭段中的資料段長度欄位的值可以為0。在實施例中，可以將旗標清除查詢請求從主機提供到儲存裝置以停用密集讀取模式，此時，交易專用欄位可以包括用於停用密集讀取模式的資訊，即，與清除針對已啟動的密集讀取模式設置的旗標相關的資訊。例如，OPCODE欄位可以具有指示旗標清除的值，並且旗標標識欄位可以具有指示用於密集讀取模式的旗標的旗標標識值。因此，當記憶體控制器接收到查詢請求時，記憶體控制器可以確定需要停用密集讀取模式，因此記憶體控制器可以改變或初始化緩衝記憶體裝置中的多個區域的用途。
圖11是示出根據本揭示內容實施例的儲存裝置的操作的時序圖。
參照圖11，在操作S10中，儲存裝置50可以執行一般的正常讀取操作。更詳細地，儲存裝置50在操作S11中從主機400接收讀取命令，並因此在操作S12中將讀取資料傳送到主機400。在操作S13中，儲存裝置50以對讀取命令的回應來回復。
當主機400確定需要啟動密集讀取模式時，主機400可以向儲存裝置50提供用於請求啟動密集讀取模式的旗標設置的查詢請求，如操作S21。根據查詢請求，儲存裝置50可以啟動密集讀取模式，並且當密集讀取模式啟動完成時，儲存裝置50可以向主機400回復查詢回應，如操作S22。
在操作S30中，可以根據啟動的密集讀取模式來執行密集讀取操作。在操作S31中，儲存裝置50可以從主機400接收讀取命令，並且可以使用根據密集讀取模式啟動而改變的設置來執行讀取操作。例如，當密集讀取模式被啟動時，緩衝記憶體中的多個區域的至少一部分的用途可以改變為與讀取操作相關的用途，並且可以使用緩衝記憶體裝置中的、用途如上所述被改變的區域來執行讀取操作。在操作S32中，儲存裝置50將所儲存的資料傳送到主機400，並且在操作S33中，儲存裝置50以對讀取命令的回應來回復。
當主機400確定不再需要密集讀取模式，即，需要停用密集讀取模式時，主機400可以向儲存裝置50提供用於請求停用密集讀取模式的旗標清除的查詢請求，如在操作S41中。根據查詢請求，儲存裝置50可以停用密集讀取模式，並且當密集讀取模式停用完成時，儲存裝置50可以向主機400回復查詢回應，如在操作S42中。
當密集讀取模式被停用時，在操作S50中，儲存裝置50可以再次執行一般的正常讀取操作。更詳細地，在操作S51中，儲存裝置50從主機400接收讀取命令，因此在操作S52中，儲存裝置50將讀取資料傳送到主機400。在操作S53中，儲存裝置50以對讀取命令的回應來回復。
圖12是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置的旗標設置查詢請求提供的流程圖。
參照圖1和圖12，在操作S1201中，主機控制器420可以檢查儲存在主機記憶體410中的、與後續進程相關的命令。在操作S1203中，主機控制器420檢查儲存的命令可以確定是否設置儲存裝置50的密集讀取模式。當主機控制器420確定需要啟動儲存裝置50的密集讀取模式時（S1203中的是），在操作S1205中，主機控制器420可以向儲存裝置50提供旗標設置查詢請求。因此，儲存裝置50可以將設置改變為密集讀取模式，並且儲存裝置50可以根據密集讀取模式，基於改變後的設置來針對後續讀取命令執行讀取操作。在操作S1203中，當主機控制器420確定不需要啟動儲存裝置50的密集讀取模式時（S1203中的否），可以不提供指示計劃要向儲存裝置50提供讀取命令的單獨命令，並且主機控制器420可以重複檢查儲存在主機記憶體410中的命令。
圖13是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置的確定過程的流程圖。
參照圖1和圖13，在操作S1301中，主機控制器420可以確定待通過與儲存在主機記憶體410中的一系列後續過程相關的命令之中的讀取命令從儲存裝置中的記憶體裝置100讀取的資料的大小是否超過預設為閾值的值。當待讀取的資料的大小超過閾值時（S1301中的是），在操作S1307中，主機控制器420可以預先通知儲存裝置50計劃要提供讀取命令，並提供用於請求啟動密集讀取模式的查詢請求。當待讀取的資料的大小不超過閾值時（S1301中的否），可以通過額外檢查儲存在主機記憶體410中的命令的另一特性來確定是否需要密集讀取模式。
在操作S1303中，主機控制器420可以確定針對儲存在主機記憶體410中的一系列後續過程的命令之中的讀取命令的比率是否超過預定為閾值的比率。當讀取命令的比率超過閾值時（S1303中的是），主機控制器420可以預先通知儲存裝置50計劃要提供讀取命令，並提供用於請求啟動密集讀取模式的查詢請求。當讀取命令的比率不超過閾值時（S1303中的否），可以通過額外檢查儲存在主機記憶體410中的命令的另一特性來確定是否需要密集讀取模式。
在操作S1305中，主機控制器420可以確定針對儲存在主機記憶體410中的一系列後續過程的命令之中的讀取命令是否被連續儲存預設次數或更多的次數。即，可以確定是否需要將讀取命令連續地提供到儲存裝置預設次數或更多的次數。當讀取命令連續儲存的次數超過閾值時（S1305中的是），主機控制器420可以預先通知儲存裝置50計劃要提供讀取命令，並提供用於請求啟動密集讀取模式的查詢請求。當讀取命令連續儲存的次數在閾值內時（S1305中的否），主機控制器420可以確定不需要密集讀取操作並且可以不將讀取命令之前的單獨命令提供到儲存裝置50。因此，儲存裝置50執行一般的正常讀取操作。
儘管在圖13中描述了主機確定是否需要密集讀取模式的過程，但確定的項或順序不限於圖13中公開的內容，並且可以通過各種其他確定標準和各種其他確定順序來確定是否需要密集讀取模式。
圖14是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置的旗標清除查詢請求提供的流程圖。
參照圖1、圖12和圖14，在操作S1401中，主機控制器420可以檢查儲存在主機記憶體410中的、針對後續過程的命令。此時，儲存裝置50可以接收針對如圖12所示的密集讀取模式啟動的旗標設置查詢請求，從而可以啟動密集讀取模式。在操作S1403中，主機控制器420檢查儲存的命令可以確定是否需要在啟動了密集讀取模式的儲存裝置50中釋放密集讀取模式。當主機控制器420確定需要釋放儲存裝置50的密集讀取模式時（S1403中的是），在操作S1405中，主機控制器420可以向儲存裝置50提供旗標清除查詢請求。因此，儲存裝置50可以從根據密集讀取模式的設置改變為原始設置，並且儲存裝置50可以根據密集讀取模式停用，基於一般原始設置來針對後續讀取命令執行讀取操作。當主機控制器420在操作S1403中確定繼續需要儲存裝置50的密集讀取模式時（S1403中的否），主機控制器420可以不向儲存裝置50提供單獨的附加命令，因此儲存裝置50可以繼續保持密集讀取模式。另外，主機控制器420可以重複檢查儲存在主機記憶體410中的命令。
圖15是示出根據本揭示內容實施例的儲存裝置的操作的流程圖。
參照圖1和圖15，在操作S1501中，儲存裝置50可以接收查詢請求，並且在操作S1503中，儲存裝置50可以確定查詢請求是否為旗標設置查詢請求。當查詢請求是旗標設置查詢請求時（S1503中的是），在操作S1505中可以針對密集讀取模式對緩衝記憶體裝置300進行分配，更詳細地說，可以將緩衝記憶體裝置300中的多個區域之中的一部分改變為與待後續提供的讀取命令相關的用途。當查詢請求不是旗標設置查詢請求（S1503中的否），例如，旗標清除查詢請求時，在操作S1507中可以針對除密集讀取模式之外的一般的正常讀取模式對緩衝記憶體裝置300進行分配。更詳細地，可以將緩衝記憶體裝置300中的多個區域的、根據密集讀取模式而改變的用途返回到原始用途。在操作S1509中，儲存裝置50可以使用在操作S1505和S1507中分配的緩衝記憶體裝置來執行讀取操作。例如，當如在S1505中針對密集讀取操作對緩衝記憶體裝置300進行分配時，可以獲得更優異的讀取操作性能。另一方面，如在S1507中，當針對正常讀取操作對緩衝記憶體裝置300進行分配時，讀取操作的性能可能低於密集讀取操作的性能，但更佳地執行讀取操作之外的操作。
圖16是示出根據本揭示內容的實施例的回應於從儲存裝置接收查詢請求而在緩衝記憶體裝置中分配區域的示意圖。
參照圖1、圖4和圖16，緩衝記憶體裝置可以包括多個區域，並且多個區域可以包括讀取緩衝區域310、寫入緩衝區域320和映射緩衝區域330。另外，多個區域可以進一步包括其他緩衝區域，例如後臺操作緩衝區域（未示出）。
可以由記憶體控制器200執行在緩衝記憶體裝置中分配具有各種用途的多個區域。當記憶體控制器200從主機400接收到請求啟動密集讀取模式的查詢請求時，記憶體控制器可以根據密集讀取模式設置來改變緩衝記憶體裝置300中的多個區域的用途。可以根據預設的設置來改變用途。當密集讀取模式被啟動時，記憶體控制器200可以將緩衝記憶體裝置300中的多個區域的至少一部分的用途改變為與待從主機200提供的讀取命令相關的用途。在實施例中，回應於從主機400接收到的查詢請求，記憶體控制器200可以將多個區域之中除了讀取緩衝區域310和映射緩衝區域330之外的區域的至少一部分改變為讀取緩衝區域310。在另一實施例中，回應於從主機接收到的查詢請求，記憶體控制器可以將多個區域之中除了讀取緩衝區域310和映射緩衝區域330之外的區域的至少一部分改變為映射緩衝區域330。例如，如圖16所示，寫入緩衝區域320的一部分可以改變為讀取緩衝區域310的附加部分，而另一部分可以改變為映射緩衝區域330。如上所述，使用多個區域的至少一部分被改變的緩衝記憶體裝置，儲存裝置50可以執行包括相對大量讀取操作的後續過程。
圖17是示出根據本揭示內容的實施例的圖1的記憶體控制器的方塊圖。
參照圖17，記憶體控制器1000可以包括處理器1010、內部記憶體1020、錯誤校正碼電路1030、主機介面1040、緩衝記憶體介面1050和記憶體介面1060。
處理器1010可以執行各種操作或者可以產生用於控制記憶體裝置100的各種命令。當從主機400接收到請求時，處理器1010可以根據接收到的請求產生命令並將所產生的命令傳輸到佇列控制器（未示出）。
內部記憶體1020可以儲存記憶體控制器1000的操作所需的各種資訊。例如，內部記憶體1020可以包括邏輯和實體位址映射表。內部記憶體1020可以由隨機存取記憶體（RAM）、動態RAM（DRAM）、靜態RAM（SRAM）、快取和緊密耦合記憶體（tightly coupled memory，TCM）中的至少一種來配置。
錯誤校正碼電路1030被配置為使用錯誤校正碼（ECC）檢測和校正從記憶體裝置100接收的資料的錯誤。處理器1010可以根據錯誤校正碼電路1030的錯誤檢測結果調整讀取電壓，並控制記憶體裝置100執行重新讀取。在實施例中，錯誤校正區塊可以被設置為記憶體控制器1000的元件。
主機介面1040可以在記憶體控制器1000和主機400之間交換命令、位址和資料。例如，主機介面1040可以從主機400接收請求、位址和資料，並且可以將從記憶體裝置100讀取的資料輸出到主機400。主機介面1040可以使用諸如以下的通訊標準或介面與主機400通訊：通用序列匯流排（USB）、序列AT附件（SATA）、串列SCSI（SAS）、高速晶片互連（HSIC）、小型電腦系統介面（SCSI）、周邊組件互連（PCI）、高速PCI（PCIe）、高速非揮發性記憶體（NVMe）、通用快閃（UFS）、安全數位（SD）、多媒體卡（MMC）、嵌入式MMC（eMMC）、雙列直插式記憶體模組（DIMM）、寄存式DIMM（RDIMM）、負載減小的DIMM（LRDIMM）、增強型小型磁盤介面或電子整合驅動器（IDE）。主機介面1040可以從主機400接收指示計劃提供用於請求儲存在記憶體裝置中的資料的讀取命令的命令。這種命令可以以查詢請求的形式接收。
緩衝記憶體介面1050可以在處理器1010和緩衝記憶體裝置300之間傳輸資料。緩衝記憶體裝置300可以作為記憶體控制器1000的操作記憶體或快取記憶體，並且可以儲存在儲存裝置50中使用的資料。緩衝記憶體介面1050可以通過處理器1010將緩衝記憶體裝置300作為讀取緩衝器、寫入緩衝器、映射緩衝器、後臺操作緩衝器等。另外，緩衝記憶體介面1050可以根據處理器1010的請求改變緩衝記憶體裝置的用途。例如，當主機介面1040從主機400接收到指示計劃提供用於請求儲存在記憶體裝置中的資料的讀取命令的命令時，緩衝記憶體介面1050可以根據處理器1010的請求，將緩衝記憶體裝置300中的多個區域之中的至少一部分的用途改變為與待提供的讀取命令相關的用途。例如，當緩衝記憶體裝置包括讀取緩衝區域、寫入緩衝區域、後臺操作緩衝區域、映射緩衝區域等時，緩衝記憶體裝置介面可以將讀取緩衝區域、寫入緩衝區域、後臺操作緩衝區域、映射緩衝區域等之中除了讀取緩衝區域和映射緩衝區域之外的區域的至少一部分改變為讀取緩衝區域或映射緩衝區域的附加部分。
根據實施例，緩衝記憶體裝置300可以包括雙倍資料速率同步動態隨機存取記憶體（DDR SDRAM）、DDR4 SDRAM、第四代低功率雙倍資料速率（LPDDR4）SDRAM、圖形雙倍資料速率（GDDR）SDRAM、低功率DDR（LPDDR）或Rambus動態隨機存取記憶體（RDRAM）。當緩衝記憶體裝置包括在記憶體控制器1000中時，可以省略緩衝記憶體介面1050。
記憶體介面1060可以在記憶體控制器1000和記憶體裝置100之間交換命令、位址和資料。例如，記憶體介面1060可以通過通道向記憶體裝置100傳輸命令、位址、資料等，並且可以從記憶體裝置100接收資料等。
圖18是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的記憶卡系統的方塊圖。
參照圖18，記憶卡系統2000包括記憶體控制器2100、記憶體裝置2200和連接器2300。
記憶體控制器2100連接到記憶體裝置2200。記憶體控制器2100被配置為存取記憶體裝置2200。例如，記憶體控制器2100可以被配置為控制記憶體裝置2200的讀取操作、複寫操作、抹除操作和後臺操作。記憶體控制器2100被配置為在記憶體裝置2200與主機之間提供介面。記憶體控制器2100被配置為驅動用於控制記憶體裝置2200的韌體。記憶體控制器2100可以與參照圖1描述的記憶體控制器200相同地實施。記憶體控制器2100可以根據從主機接收的命令來控制記憶體裝置2200。在實施例中，記憶體控制器2100可以從主機接收計劃提供的讀取命令，因此可以根據密集讀取模式改變記憶體控制器2100、記憶體裝置2200或緩衝記憶體裝置（未示出）的設置。另外，在實施例中，記憶體控制器2100可以從主機接收讀取命令，因此記憶體控制器2100可以從記憶體裝置2200讀取資料並將資料提供到主機。
例如，記憶體控制器2100可以包括諸如隨機存取記憶體（RAM）、處理器、主機介面、記憶體介面和錯誤校正器的元件。
記憶體控制器2100可以通過連接器2300與外部裝置通訊。記憶體控制器2100可以根據特定的通訊標準與外部裝置（例如，主機）通訊。例如，記憶體控制器2100被配置為通過諸如以下的各種通訊標準或介面中的至少一種與外部裝置通訊：通用序列匯流排（USB）、多媒體卡（MMC）、嵌入式MMC（eMMC）、周邊組件互連（PCI）、高速PCI（PCI-e或PCIe）、先進技術附件（ATA）、序列ATA、平行式ATA、小型電腦系統介面（SCSI）、增強型小型磁盤介面（ESDI）、電子整合驅動器（IDE）、火線、通用快閃（UFS）、Wi-Fi、藍牙和NVMe。例如，連接器2300可以由上述各種通訊標準或介面中的至少一種定義。
例如，記憶體裝置2200可以由諸如以下的各種非揮發性記憶體元件配置：電可抹除可複寫ROM（EEPROM）、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、相變RAM（PRAM）、電阻式RAM（ReRAM）、鐵電RAM（FRAM）和自旋轉移力矩磁性RAM（STT-MRAM）。
記憶體控制器2100和記憶體裝置2200可以被整合到一個半導體裝置中以配置記憶卡。例如，記憶體控制器2100和記憶體裝置2200可以被整合到一個半導體裝置中以配置諸如以下的記憶卡：PC卡（個人電腦記憶卡國際協會，PCMCIA）、緊湊型快閃（CF）卡、智慧型媒體卡（SM或SMC）、記憶棒、多媒體卡（MMC、RS-MMC、微型MMC或eMMC）、SD卡（SD、迷你SD、微型SD或SDHC）和通用快閃（UFS）。
圖19是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的固態硬碟（SSD）系統的方塊圖。
參照圖19，SSD系統3000包括主機3100和SSD 3200。SSD 3200通過訊號連接器3001與主機3100交換訊號，並且通過電源連接器3002接收電力。SSD 3200包括SSD控制器3210、多個快閃記憶體3221至322n、輔助電源3230和緩衝記憶體3240。
根據本揭示內容的實施例，SSD控制器3210可以執行參照圖1描述的記憶體控制器200的功能。
SSD控制器3210可以回應於從主機3100接收的訊號而控制多個快閃記憶體3221至322n。例如，訊號可以是基於主機3100和SSD 3200之間的介面的訊號。例如，訊號可以是由諸如以下的通訊標準或介面中的至少一種定義的訊號：通用序列匯流排（USB）、多媒體卡（MMC）、嵌入式MMC（eMMC）、周邊組件互連（PCI）、高速PCI（PCI-e或PCIe）、先進技術附件（ATA）、序列ATA、平行式ATA、小型電腦系統介面（SCSI）、增強型小型磁盤介面（ESDI）、電子整合驅動器（IDE）、火線、通用快閃（UFS）、Wi-Fi、藍牙和NVMe。
輔助電源3230通過電源連接器3002連接到主機3100。輔助電源3230可以從主機3100接收電力並且可以充電。當來自主機3100的電力供應不平穩時，輔助電源3230可以向SSD 3200提供電力。例如，輔助電源3230可以位於SSD 3200中或者可以位於SSD 3200外部。例如，輔助電源3230可以位於主板上，並且可以向SSD 3200提供輔助電力。
緩衝記憶體3240作為SSD 3200的緩衝記憶體進行操作。例如，緩衝記憶體3240可以臨時儲存從主機3100接收的資料或從多個快閃記憶體3221至322n接收的資料，或者可以臨時儲存快閃記憶體3221至322n的元資料（例如，映射表）。緩衝記憶體3240可以包括諸如DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、LPDDR SDRAM和GRAM的揮發性記憶體，或者諸如FRAM、ReRAM、STT-MRAM和PRAM的非揮發性記憶體。緩衝記憶體3240的用途可以根據SSD控制器3210的控制而改變。在實施例中，SSD控制器3210可以改變緩衝記憶體3240的用途以更適合於執行讀取操作。
圖20是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的使用者系統的方塊圖。
參照圖20，使用者系統4000包括應用處理器4100、記憶體模組4200、網路模組4300、儲存模組4400和使用者介面4500。
應用處理器4100可以驅動使用者系統4000中包括的元件、作業系統（OS）、使用者程式等。例如，應用處理器4100可以包括控制使用者系統4000中包括的元件的控制器、介面、圖形引擎等。應用處理器4100可以被設置為單晶片系統（SoC）。應用處理器4100可以首先確定將來要提供到儲存模組4400的命令，並且可以在提供讀取命令之前預先將指示計劃要提供讀取命令的命令提供到儲存模組4400。
記憶體模組4200可以作為使用者系統4000的主記憶體、操作記憶體、緩衝記憶體或快取記憶體進行操作。記憶體模組4200可以包括諸如DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、LPDDR SDRAM、LPDDR2 SDRAM和LPDDR3 SDRAM的揮發性隨機存取記憶體，或者諸如PRAM、ReRAM、MRAM和FRAM的非揮發性隨機存取記憶體。例如，應用處理器4100和記憶體模組4200可以基於堆疊封裝（POP）進行封裝並設置為一個半導體封裝。
網路模組4300可以與外部裝置通訊。例如，網路模組4300可以支持諸如以下的無線通訊：分碼多重進接（CDMA）、全球行動通訊系統（GSM）、寬頻CDMA（WCDMA）、CDMA-2000、分時多重進接（TDMA）、長期演進技術（LTE）、WiMAX、WLAN、UWB、藍牙和Wi-Fi。例如，網路模組4300可以被包括在應用處理器4100中。
儲存模組4400可以儲存資料。例如，儲存模組4400可以儲存從應用處理器4100接收的資料。可選地，儲存模組4400可以將儲存模組4400中儲存的資料傳輸到應用處理器4100。例如，儲存模組4400可以利用諸如以下的非揮發性半導體記憶體元件來實施：相變RAM（PRAM）、磁性RAM（MRAM）、電阻式RAM（RRAM）、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體和三維NAND快閃記憶體。例如，儲存模組4400可以被設置為可移動儲存裝置（可移動驅動器），諸如記憶卡和使用者系統4000的外部驅動器。
例如，儲存模組4400可以包括多個非揮發性記憶體裝置，並且多個非揮發性記憶體裝置可以與參照圖1描述的記憶體裝置100相同地操作。儲存模組4400可以與參照圖1描述的儲存裝置50相同地操作。
使用者介面4500可以包括用於向應用處理器4100輸入資料或指令或者用於向外部裝置輸出資料的介面。例如，使用者介面4500可以包括諸如以下的使用者輸入介面：鍵盤、小鍵盤、按鈕、觸控面板、觸控螢幕、觸控板、觸控球、相機、麥克風、陀螺儀感測器、振動感測器和壓電元件。使用者介面4500可以包括諸如以下的使用者輸出介面：液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體（OLED）顯示裝置、有源矩陣OLED（AMOLED）顯示裝置、LED、揚聲器和監視器。
儘管已經出於說明的目的描述了各種實施例，但對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是，在不脫離如所附請求項定義的本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變和修改。此外，可以對實施例進行組合，以形成另外的實施例。
00h~08h,09h~EFh,F0h~FFh:操作碼 02h~3Fh,40-7Fh,80h,82h-BFh,C0h-FFh:操作碼 50:儲存裝置 81h:操作碼 100:記憶體裝置 110:記憶體單元陣列 120:電壓產生器 130:位址解碼器 140:輸入/輸出電路 150:控制邏輯 200:記憶體控制器 300:緩衝記憶體控制器 310:讀取緩衝區域 320:寫入緩衝區域 330:映射緩衝區域 400:主機 410:主機記憶體 420:主機控制器 1000:記憶體控制器 1010:處理器 1020:內部記憶體 1030:錯誤校正碼電路 1040:主機介面 1050:緩衝記憶體介面 1060:記憶體介面 2000:記憶卡系統 2100:記憶體控制器 2200:記憶體裝置 2300:連接器 3000:SSD系統 3001:訊號連接器 3002:電源連接器 3100:主機 3200:SSD 3210:SSD控制器 3221~322n:快閃記憶體 3230:輔助電源 3240:緩衝記憶體 4000:使用者系統 4100:應用處理器 4200:記憶體模組 4300:網路模組 4400:儲存模組 4500:使用者介面 ADDR:位址 BL1~BLn:位元線 BLK1~BLKi:記憶區塊 CL:列線 CMD:命令 DSL:汲極選擇線 DST:汲極選擇電晶體 FLAG IDN:旗標標識 OPCODE:操作碼 OSF[0]~OSF[7]:操作碼專用欄位 PG:實體頁面 RL:行線 MC1~MC16:記憶體單元 S10~S13,S21~S22:操作 S30~S33,S41~S42:操作 S50~S53:操作 S1201~S1205:操作 S1301~S1309:操作 S1401~S1405:操作 S1501~S1509:操作 SL:源極線 SST:源極選擇電晶體 SSL:源極選擇線 ST:字串 WL1~WL16:字元線
圖1是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置和儲存裝置的方塊圖。 圖2是示出根據本揭示內容的實施例的圖1的記憶體裝置的方塊圖。 圖3是示出根據本揭示內容的實施例的圖2的記憶區塊之中的記憶區塊的結構的電路圖。 圖4是示出根據本揭示內容的實施例的對緩衝記憶體裝置的控制的方塊圖。 圖5是示出根據本揭示內容的實施例的查詢請求協定單元（協定資訊單元（PIU））的結構的示意圖。 圖6是示出根據本揭示內容的實施例的查詢功能的類型和欄位值的示意圖。 圖7是示出根據本揭示內容的實施例的當查詢請求的查詢功能是標準寫入請求時交易專用欄位的結構的示意圖。 圖8是示出根據本揭示內容的實施例的查詢功能的操作碼（opcode）的類型的對照圖。 圖9是示出根據本揭示內容的實施例的旗標設置查詢請求的交易專用欄位的結構的示意圖。 圖10是示出根據本揭示內容的實施例的旗標清除查詢請求的交易專用欄位的結構的示意圖。 圖11是示出根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的操作的時序圖。 圖12是示出根據本揭示內容實施例的主機裝置的旗標設置查詢請求提供的流程圖。 圖13是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置的確定過程的流程圖。 圖14是示出根據本揭示內容的實施例的主機裝置的旗標清除查詢請求提供的流程圖。 圖15是示出根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的操作的流程圖。 圖16是示出根據本揭示內容的實施例的回應於從儲存裝置接收查詢請求而在緩衝記憶體裝置中分配區域的示意圖。 圖17是示出根據本揭示內容的實施例的圖1的記憶體控制器的方塊圖。 圖18是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的記憶卡系統的方塊圖。 圖19是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的固態硬碟（SSD）系統的方塊圖。 圖20是示出應用了根據本揭示內容的實施例的儲存裝置的使用者系統的方塊圖。
50:儲存裝置
100:記憶體裝置
200:記憶體控制器
300:緩衝記憶體裝置
400:主機
410:主機記憶體
420:主機控制器

Claims (20)

  1. 一種儲存裝置，包括： 主記憶體裝置； 緩衝記憶體裝置，包括多個區域並且作為所述主記憶體裝置的緩衝器進行操作；以及 記憶體控制器，回應於從外部主機接收的準備命令改變所述多個區域的一個或多個相應的用途，所述準備命令指示待提供請求儲存在所述主記憶體裝置中的資料的一個或多個讀取命令。
  2. 如請求項1所述的儲存裝置，其中所述準備命令包括： 基本標頭段，包括指示所述準備命令是針對設置所述儲存裝置的操作模式的查詢請求的資訊以及指示與所述操作模式相關聯的查詢功能的類型的資訊；以及 交易專用欄位，包括關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊。
  3. 如請求項2所述的儲存裝置， 其中所述記憶體控制器進一步在所述查詢功能為標準寫入請求時，基於所述旗標的資訊確定是否啟動所述密集讀取模式，並且 其中所述記憶體控制器根據所述密集讀取模式的確定來改變所述多個區域的一個或多個相應的用途。
  4. 如請求項3所述的儲存裝置，其中所述旗標的資訊包括： 操作碼，指示是否啟動所述密集讀取模式；以及 旗標標識值，指示所述密集讀取模式的旗標。
  5. 如請求項4所述的儲存裝置，其中所述記憶體控制器在所述操作碼包括指示設置旗標的資訊時啟動所述密集讀取模式。
  6. 如請求項5所述的儲存裝置，其中所述多個區域包括讀取緩衝區域、寫入緩衝區域、後臺操作緩衝區域和映射緩衝區域。
  7. 如請求項6所述的儲存裝置，其中當所述密集讀取模式被啟動時，所述記憶體控制器通過控制所述緩衝記憶體裝置將所述多個區域之中、除了所述讀取緩衝區域和所述映射緩衝區域之外的區域的至少一部分改變為附加讀取緩衝區域，來改變所述多個區域的一個或多個相應的用途。
  8. 如請求項6所述的儲存裝置，其中當所述密集讀取模式被啟動時，所述記憶體控制器通過控制所述緩衝記憶體裝置將所述多個區域之中、除了所述讀取緩衝區域和所述映射緩衝區域之外的區域的至少一部分改變為附加映射緩衝區域，來改變所述多個區域的一個或多個相應的用途。
  9. 如請求項4所述的儲存裝置，其中所述記憶體控制器在所述操作碼包括指示清除旗標的資訊時停用所述密集讀取模式。
  10. 如請求項9所述的儲存裝置，其中所述記憶體控制器進一步在所述密集讀取模式被停用時，控制所述緩衝記憶體裝置將所述多個區域的一個或多個相應的用途初始化為預設用途。
  11. 一種記憶體控制器，所述記憶體控制器控制主記憶體裝置和緩衝記憶體裝置，所述緩衝記憶體裝置作為所述主記憶體裝置的緩衝器進行操作並包括多個區域，所述記憶體控制器包括： 主機介面，從外部主機接收準備命令，所述準備命令指示待提供請求儲存在所述主記憶體裝置中的資料的一個或多個讀取命令；以及 緩衝記憶體裝置介面，回應於所述準備命令，改變所述多個區域的一個或多個相應的用途。
  12. 如請求項11所述的記憶體控制器，其中所述緩衝記憶體裝置介面將所述多個區域的一個或多個相應的用途改變為與所述讀取命令相關的用途。
  13. 如請求項12所述的記憶體控制器，其中所述多個區域包括讀取緩衝區域、寫入緩衝區域、後臺操作緩衝區域和映射緩衝區域。
  14. 如請求項13所述的記憶體控制器，其中所述緩衝記憶體裝置介面通過控制所述緩衝記憶體裝置將所述多個區域之中、除了所述讀取緩衝區域和所述映射緩衝區域之外的區域的至少一部分改變為附加讀取緩衝區域或附加映射緩衝區域，來改變所述多個區域的一個或多個相應的用途。
  15. 一種主機裝置，包括： 主機記憶體，儲存根據使用者的請求產生的命令；以及 主機控制器，基於儲存在所述主機記憶體中的、包括一個或多個讀取命令的命令，向儲存裝置提供指示計劃向所述儲存裝置提供所述一個或多個讀取命令的準備命令， 其中所述準備命令包括： 基本標頭段，包括指示所述準備命令是針對設置所述儲存裝置的操作模式的查詢請求的資訊以及指示與所述操作模式相關聯的查詢功能的類型的資訊；以及 交易專用欄位，包括關於指示是否啟動密集讀取模式的旗標的資訊。
  16. 如請求項15所述的主機裝置，其中當待根據所述一個或多個讀取命令從所述儲存裝置讀取的資料的大小等於或大於預設大小時，所述主機控制器向所述儲存裝置提供所述準備命令。
  17. 如請求項15所述的主機裝置，其中當儲存在所述主機記憶體中的命令之中的所述一個或多個讀取命令的比率等於或大於預定比率時，所述主機控制器向所述儲存裝置提供所述準備命令。
  18. 如請求項15所述的主機裝置，其中當所述一個或多個讀取命令中的至少一些命令連續地儲存在所述主機記憶體中預設次數或更多的次數時，所述主機控制器向所述儲存裝置提供所述準備命令。
  19. 如請求項15所述的主機裝置，其中所述準備命令包括與改變所述儲存裝置中的緩衝記憶體裝置的一個或多個相應的用途相關的資訊。
  20. 如請求項19所述的主機裝置，其中所述主機控制器進一步基於儲存在所述主機記憶體中的命令，向所述儲存裝置提供命令，所述命令包括與將所述緩衝記憶體裝置的改變後的用途初始化為預設用途相關的資訊。
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