TWI420310B - 記憶體系統 - Google Patents

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TWI420310B
TWI420310B TW098105522A TW98105522A TWI420310B TW I420310 B TWI420310 B TW I420310B TW 098105522 A TW098105522 A TW 098105522A TW 98105522 A TW98105522 A TW 98105522A TW I420310 B TWI420310 B TW I420310B
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Junji Yano
Kosuke Hatsuda
Hidenori Matsuzaki
Ryoichi Kato
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Toshiba Kk
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Description

記憶體系統
本發明係關於一種藉由使用諸如快閃記憶體之非揮發性半導體記憶體裝置而組態之記憶體系統。
作為用於電腦系統中之外部儲存裝置，安裝有諸如「反及」(NAND)型快閃記憶體之非揮發性半導體記憶體的SSD(固態驅動器)引起注意。與磁碟裝置相比較，快閃記憶體具有諸如高速及輕型之優點。
SSD包括複數個快閃記憶體碼片、回應於來自主機設備之請求而執行針對各別快閃記憶體碼片之讀取/寫入控制之控制器、用於執行各別快閃記憶體碼片與主機設備之間的資料傳送之緩衝記憶體、電源電路，及至主機設備之連接介面(例如，專利文獻1)。
如同「反及」快閃記憶體，關於非揮發性半導體記憶體裝置，存在在儲存資料過程中一次以稱為區塊之一單位抹除資料且接著執行寫入的非揮發性半導體記憶體裝置、以稱為頁之單位執行讀出及寫入之非揮發性半導體記憶體裝置，及抹除、讀出及寫入之單位固定的非揮發性半導體記憶體裝置。
另一方面，諸如個人電腦之主機設備用以自諸如硬碟之次級儲存裝置讀出資料且將資料寫入次級儲存裝置中之單位被稱為區段。區段係獨立於半導體記憶體裝置之抹除、讀出及寫入之單位而設定。
舉例而言，儘管半導體記憶體裝置之區塊之大小(區塊大小)為512KB且其頁之大小(頁大小)為4KB，但將主機設備之區段之大小(區段大小)設定為512B。
以此方式，半導體記憶體裝置之抹除、讀出及寫入之單位可大於主機設備之讀出及寫入之單位。
當藉由使用此種半導體記憶體裝置來組態個人電腦之次級儲存裝置(諸如，硬碟)時，有必要使來自作為主機設備之個人電腦之小尺寸資料適應於半導體記憶體裝置之區塊大小及頁大小且使資料經受位址轉譯。
快閃記憶體具有單元之惡化根據在資料寫入之前所執行的區塊之抹除之次數的增加而繼續下去之趨勢。因此，執行用於均等地分布半導體記憶體裝置中之資料更新段使得半導體記憶體裝置中之所有單元之抹除之次數大體均衡的稱為磨損調平(wear leveling)之處理。
當藉由使用此種快閃記憶體來組態大容量次級儲存裝置時，在執行位址轉譯過程中，若資料管理之單位為小尺寸(例如，頁大小)的，則管理表之大小增加且不適應次級儲存裝置之控制器之主記憶體。位址轉譯無法在高速下執行。以此方式，管理表之大小不可避免地根據作為次級儲存裝置之「反及」快閃記憶體之容量的增加而增加。因此，存在對於儘可能多地減小管理表之容量且藉由管理表增大搜尋處理之速度的方法之需求。
在SSD中，如專利文獻2中所揭示，常常將快取記憶體插入快閃記憶體與主機設備之間以減少快閃記憶體中之寫入之次數(抹除之次數)。當執行自主機設備的快取記憶體中之寫入時，若快取記憶體係滿的，則在將資料自快取記憶體清理(flush)至快閃記憶體之後將資料寫入快取記憶體中。以此方式，在快取記憶體用於寫入之狀況下，不同於快取記憶體用於讀出之狀況，執行用於將資料清理至快閃記憶體之清理處理。因此，處理複雜，其管理表之大小增加，且針對管理表之搜尋處理花費時間長。
[專利文獻1]日本專利第3688835號
[專利文獻2]國際專利申請案第2007-528079號之公開日本轉譯
根據本發明之實施例之記憶體系統包含：作為快取記憶體包括於揮發性半導體記憶體中之第一儲存區；包括於非揮發性半導體記憶體中之第二及第三儲存區，在該第二及該第三儲存區中，藉由頁單位執行資料讀取及寫入且藉由為頁單位之兩倍或二以上之自然數倍大的實體區塊單位執行資料抹除；及控制器，其以與該等實體區塊中之一或多者相關聯之邏輯區塊單位將非揮發性半導體記憶體之儲存區分配給第二及第三儲存區，其中該控制器執行：用於以區段單位將複數個資料寫入第一儲存區中作為第一管理單位中之資料的第一處理；用於將寫入第一儲存區中之資料清理至第二儲存區作為第一管理單位中之資料的第二處理；及用於將寫入第一儲存區中之資料清理至第三儲存區作為係第一管理單位之兩倍或二以上之自然數倍大的第二管理單位中之資料的第三處理，該控制器包括：第一管理表，其管理關於寫入第一儲存區中之資料之位址；及第二管理表，其以第二管理單位之位址單位管理指示儲存於第一儲存區中之資料之時間次序的資訊，且針對第二管理單位中之位址中之每一者，管理指示第二管理單位中之位址中所包括的第一管理單位中之資料之數目的有效資料數目資訊，且控制器使用第一及第二管理表執行第一處理至第三處理。
因此，有可能迅速地執行用於將資料自第一儲存區清理至第二或第三儲存區之清理處理的判定，增加寫入處理之速度，並減少管理表量。
下文將參看隨附圖式詳細解釋根據本發明之記憶體系統之例示性實施例。本發明不限於以下實施例。
(實施例)
下文參看諸圖式解釋本發明之實施例。在以下解釋中，具有相同功能及組態之組件藉由相同參考數字及符號來表示。僅在必要時進行該等組件之冗餘解釋。
首先，界定用於本說明書中之術語。
實體頁：「反及」記憶體碼片中可共同寫入及讀出之單位。實體頁大小為(例如)4kB。然而，不包括添加至SSD中之主要資料(使用者資料等)之冗餘位元(諸如，錯誤校正碼)。通常，4kB+冗餘位元(例如，數10B)為在記憶體單元中同時寫入之單位。然而，為了解釋之便利起見，如上文所解釋來界定實體頁。
邏輯頁：SSD中所設定之寫入及讀出單位。邏輯頁與一或多個實體頁相關聯。邏輯頁大小(例如)在8-位元正常模式中為4kB且在32-位元雙速模式中為32kB。然而，不包括冗餘位元。
實體區塊：在「反及」記憶體碼片中可獨立抹除之最小單位。實體區塊包括複數個實體頁。實體區塊大小為(例如)512kB。然而，不包括添加至SSD中之主要資料之冗餘位元(諸如，錯誤校正碼)。通常，512kB+冗餘位元(例如，數10kB)為同時抹除之單位。然而，為了解釋之便利起見，如上文所解釋來界定實體區塊。
邏輯區塊：SSD中所設定之抹除單位。邏輯區塊與一或多個實體區塊相關聯。邏輯區塊大小(例如)在8-位元正常模式中為512kB且在32-位元雙速模式中為4MB。然而，不包括冗餘位元。
區段：來自主機之最小存取單位。區段大小為(例如)512B。
叢集：SSD中用於管理「小資料(細粒資料)」之管理單位。叢集大小等於或大於區段大小，且(例如)經設定以使得為叢集大小之兩倍或二以上之自然數倍之大小為邏輯頁大小。
軌跡：SSD中用於管理「大資料(粗粒資料)」之管理單元。軌跡大小經設定以使得為叢集大小之兩倍或二以上之自然數倍之大小為軌跡大小，且(例如)為軌跡大小之兩倍或二以上之自然數倍之大小為邏輯區塊大小。
可用區塊(FB)：「反及」型快閃記憶體上未被分配用途之邏輯區塊。當向可用區塊分配用途時，可用區塊在被抹除之後受到使用。
壞區塊(BB)：「反及」型快閃記憶體上由於大量錯誤而無法用作儲存區之實體區塊。舉例而言，將未正常結束抹除操作之實體區塊登記為壞區塊BB。
寫入效率：在一預定週期中邏輯區塊之抹除量相對於自主機寫入之資料量的統計值。當寫入效率較小時，「反及」型快閃記憶體之磨損程度較小。
有效叢集：儲存對應於一邏輯位址之最新資料的叢集。
無效叢集：儲存由於具有相同邏輯位址之叢集被寫入其他儲存區中而不被參考之非最新資料的叢集。
有效軌跡：儲存對應於一邏輯位址之最新資料的軌跡。
無效軌跡：儲存由於具有相同邏輯位址之叢集被寫入其他儲存區中而不被參考之非最新資料的軌跡。
壓緊：僅自管理標的中之邏輯區塊提取有效叢集及有效軌跡且將有效叢集及有效軌跡重寫於新邏輯區塊中。
[第一實施例]
圖1為SSD(固態驅動器)100之組態實例的方塊圖。SSD 100經由諸如ATA介面(ATA I/F)2之記憶體連接介面而連接至諸如個人電腦或CPU核心之主機設備1且充當主機設備1之外部儲存器。SSD 100可經由諸如RS232C介面(RS232C I/F)之通信介面3而將資料傳輸至用於除錯及製造檢驗之設備200並自用於除錯及製造檢驗之設備200接收資料。SSD 100包括作為非揮發性半導體記憶體之「反及」型快閃記憶體(在下文中縮寫為「反及」記憶體)10、作為控制器之驅動控制電路4、作為揮發性半導體記憶體之DRAM 20、電源電路5、用於狀態顯示之LED 6、偵測驅動器中之溫度之溫度感測器7，及熔絲8。
電源電路5自供應自主機設備1側上之電源電路之外部DC電力產生複數個不同的內部DC電源電壓且將此等內部DC電源電壓供應至SSD 100中之各別電路。電源電路5偵測外部電源之上升緣，產生通電重設信號，且將通電重設信號供應至驅動控制電路4。熔絲8提供於主機設備1側上之電源電路與SSD 100中之電源電路5之間。當自外部電源電路供應過電流時，斷開熔絲8以防止內部電路發生故障。
「反及」記憶體10具有執行四個並行操作之四個並列操作元件10a至10d。一並列操作元件具有兩個「反及」記憶體封裝。「反及」記憶體封裝中之每一者包括複數個堆疊之「反及」記憶體碼片(例如，1碼片=2GB)。在圖1之狀況下，「反及」記憶體封裝中之每一者包括堆疊之四個「反及」記憶體碼片。「反及」記憶體10具有64GB之容量。當「反及」記憶體封裝中之每一者包括堆疊之八個「反及」記憶體碼片時，「反及」記憶體10具有128GB之容量。
DRAM 20充當用於在主機設備1與「反及」記憶體10之間的資料傳送之快取記憶體及用於工作區之記憶體。可使用FeRAM(鐵電隨機存取記憶體)、PRAM(相變隨機存取記憶體)或MRAM(磁電阻隨機存取記憶體)來代替DRAM 20。驅動控制電路4經由DRAM 20而執行主機設備1與「反及」記憶體10之間的資料傳送控制且控制SSD 100中之各別組件。驅動控制電路4將用於狀態顯示之信號供應至用於狀態顯示之LED 6。驅動控制電路4亦具有自電源電路5接收通電重設信號且將重設信號及時脈信號供應至自身電路及SSD 100中之各別單元的功能。
「反及」記憶體碼片中之每一者藉由將作為資料抹除之單位之複數個實體區塊排成陣列來組態。圖2(a)為包括於「反及」記憶體碼片中之一實體區塊之組態實例的電路圖。每一實體區塊包括沿著X方向按次序排成陣列之(p+1)個「反及」串(p為等於或大於0之整數)。包括於該(p+1)個「反及」串中之每一者中的選擇電晶體ST1之汲極連接至位元線BL0至BLp且其閘極共同地連接至選擇閘極線SGD。選擇電晶體ST2之源極共同地連接至源極線SL且其閘極共同地連接至選擇閘極線SGS。
記憶體單元電晶體MT中之每一者包括包括形成於半導體基板上之堆疊閘極結構之MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)。該堆疊閘極結構包括經由閘極絕緣薄膜而形成於半導體基板上之電荷儲存層(浮動閘電極)，及經由閘極間絕緣薄膜而形成於電荷儲存層上之控制閘電極。臨限電壓根據累積於浮動閘電極中之電子之數目而改變。記憶體單元電晶體MT根據臨限電壓之差異而儲存資料。記憶體單元電晶體MT可經組態為儲存一位元或可經組態為儲存多值(等於或大於兩個位元之資料)。
記憶體單元電晶體MT不限於具有浮動閘電極之結構且可為可藉由使作為電荷儲存層之氮化物薄膜介面收集電子而調整臨限值的諸如MONOS(金屬-氧化物-氮化物-氧化物-矽)型之結構。類似地，MONOS結構之記憶體單元電晶體MT可經組態為儲存一位元或可經組態為儲存多值(等於或大於兩個位元之資料)。
在「反及」串中之每一者中，(q+1)個記憶體單元電晶體MT排列於選擇電晶體ST1之源極與選擇電晶體ST2之汲極之間以使得其電流路徑串聯連接。換言之，記憶體單元電晶體MT在Y方向上串聯連接以使得記憶體單元電晶體MT中之鄰近者共用擴散區域(源極區域或汲極區域)。
記憶體單元電晶體MT之控制閘電極以自定位於最汲極側上之記憶體單元電晶體MT起之次序分別連接至字線WL0至WLq。因此，連接至字線WL0之記憶體單元電晶體MT之汲極連接至選擇電晶體ST1之源極。連接至字線WLq之記憶體單元電晶體MT之源極連接至選擇電晶體ST2之汲極。
字線WL0至WLq共同地連接實體區塊中之「反及」串當中的記憶體單元電晶體MT之控制閘電極。換言之，存在於區塊中之相同列中之記憶體單元電晶體MT的控制閘極連接至相同字線WL。將連接至相同字線WL之(p+1)個記憶體單元電晶體MT作為一頁(實體頁)來對待。藉由每一實體頁來執行資料寫入及資料讀出。
位元線BL0至BLp共同地連接區塊當中之選擇電晶體ST1之汲極。換言之，存在於複數個區塊中之相同行中之「反及」串連接至相同位元線BL。
圖2(b)為(例如)用於在一記憶體單元電晶體MT中儲存兩個位元之四進制資料儲存模式中的臨限值分布之示意圖。在四進制資料儲存模式中，可將藉由上部頁資料「x」及下部頁資料「y」界定之四進制資料「xy」中之任一者儲存於記憶體單元電晶體MT中。
舉例而言，作為四進制資料「xy」，「11」、「01」，「00」及「10」以記憶體單元電晶體MT之臨限電壓之次序分配。資料「11」為經抹除狀態，在該狀態中記憶體單元電晶體MT之臨限電壓為負。
在下部員寫入操作中，根據下部位元資料「y」之寫入而將資料「10」選擇性地寫入具有資料「11」(在經抹除狀態中)之記憶體單元電晶體MT中。上部頁寫入之前的資料「10」之臨限值分布大約位於上部員寫入之後的資料「01」及資料「00」之臨限值分布的中間且可比上部員寫入之後的臨限值分布寬。在上部頁寫入操作中，選擇性地對具有資料「11」之記憶體單元及具有資料「10」之記憶體單元應用上部位元資料「x」之寫入。將資料「01」及資料「00」寫入記憶體單元中。
圖3為驅動控制電路4之硬體內部組態實例的方塊圖。驅動控制電路4包括資料存取匯流排101、第一電路控制匯流排102，及第二電路控制匯流排103。控制整個驅動控制電路4之處理器104連接至第一電路控制匯流排102。儲存用於啟動儲存於「反及」記憶體10中之各別管理程式(FW：韌體)之啟動程式的啟動ROM 105經由ROM控制器106而連接至第一電路控制匯流排102。自圖1中所展示之電源電路5接收通電重設信號且將重設信號及時脈信號供應至各別單元的時脈控制器107連接至第一電路控制匯流排102。
第二電路控制匯流排103連接至第一電路控制匯流排102。用於自圖1中所展示之溫度感測器7接收資料的I2 C電路108、將用於狀態顯示之信號供應至用於狀態顯示之LED 6的並列IO(PIO)電路109及控制RS232C I/F3之串列IO(SIO)電路110連接至第二電路控制匯流排103。
ATA介面控制器(ATA控制器)111、第一ECC(錯誤檢查及校正)電路112、「反及」控制器113及DRAM控制器114連接至資料存取匯流排101與第一電路控制匯流排102兩者。ATA控制器111經由ATA介面2而將資料傳輸至主機設備1及自主機設備1接收資料。用作資料工作區及韌體擴展區之SRAM 115經由SRAM控制器116而連接至資料存取匯流排101。當起動儲存於「反及」記憶體10中之韌體時，藉由儲存於啟動ROM 105中之啟動程式而將韌體傳送至SRAM 115。
「反及」控制器113包括執行用於與「反及」記憶體10之介接之介面處理之「反及」I/F 117、第二ECC電路118，及執行「反及」記憶體10與DRAM 20之間的存取控制之用於DMA傳送控制之DMA控制器119。第二ECC電路118執行第二校正碼之編碼且執行第一錯誤校正碼之編碼及解碼。第一ECC電路112執行第二錯誤校正碼之解碼。第一錯誤校正碼及第二錯誤校正碼為(例如)漢明(hamming)碼、BCH(博斯-喬赫里-霍昆格姆(Bose Chaudhuri Hocqenghem))碼、RS(里德-所羅門(Reed Solomon))碼，或LDPC(低密度同位檢查)碼。第二錯誤校正碼之校正能力比第一錯誤校正碼之校正能力高。
如圖1及圖3中所展示，在「反及」記憶體10中，四個並列之操作元件10a至10d經由四個八位元通道(4ch)而並聯連接至驅動控制電路4中之「反及」控制器113。根據四個並列之操作元件10a至10d是獨立致動還是並行致動與是否使用「反及」記憶體碼片中所提供之雙速模式(多頁程式化/多頁讀取/多區塊抹除)的組合提供下文所解釋之三種存取模式。
(1)8-位元正常模式
8-位元正常模式為用於僅致動一通道且以8-位元單位執行資料傳送的模式。以實體頁大小(4kB)來執行寫入及讀出。以實體區塊大小(512kB)來執行抹除。一邏輯區塊與一實體區塊相關聯且邏輯區塊大小為512kB。
(2)32-位元正常模式
32-位元正常模式為用於並行致動四個通道且以32-位元單位執行資料傳送的模式。以實體頁大小×4(16kB)來執行寫入及讀出。以實體區塊大小×4(2MB)來執行抹除。一邏輯區塊與四個實體區塊相關聯且邏輯區塊大小為2MB。
(3)32-位元雙速模式
32-位元雙速模式為用於並行致動四個通道且使用「反及」記憶體碼片之雙速模式執行寫入及讀出的模式。以實體頁大小×4×2(32kB)來執行寫入及讀出。以實體區塊大小×4×2(4MB)來執行抹除。一邏輯區塊與八個實體區塊相關聯且邏輯區塊大小為4MB。
在用於並行致動四個通道之32-位元正常模式或32-位元雙速模式中，並行操作之四個或八個實體區塊為「反及」記憶體10之抹除單位且並行操作之四個或八個實體頁為「反及」記憶體10之寫入單位及讀出單位。在下文所解釋之操作中，基本上，使用32-位元雙速模式。舉例而言，假定：一邏輯區塊=4MB=2i 軌跡=2j 頁=2k 叢集=2l 區段(i、j、k及l為自然數且i<j<k<l之關係成立)。
在32-位元雙速模式中存取之邏輯區塊係以4MB之單位來存取。八(2×4ch)個實體區塊(一實體區塊=512kB)與邏輯區塊相關聯。當偵測到以實體區塊單位管理之壞區塊BB時，壞區塊BB不可用。因此，在此種狀況下，將與邏輯區塊相關聯之該八個實體區塊之組合變為不包括壞區塊BB。
圖4為藉由處理器104實現之韌體之功能組態實例的方塊圖。藉由處理器104實現之韌體之功能粗略分類為資料管理單元120、ATA命令處理單元121、安全管理單元122、啟動載入器123、初始化管理單元124，及除錯支援單元125。
資料管理單元120經由「反及」控制器113及第一ECC電路112而控制「反及」記憶體10與DRAM 20之間的資料傳送及關於「反及」記憶體10之各種功能。ATA命令處理單元121與資料管理單元120協作而經由ATA控制器111及DRAM控制器114執行DRAM 20與主機設備1之間的資料傳送處理。安全管理單元122與資料管理單元120及ATA命令處理單元121協作管理各種種類之安全資訊。
啟動載入器123在接通電源時將管理程式(韌體)自「反及」記憶體10載入至SRAM 115。初始化管理單元124執行驅動控制電路4中之各別控制器及電路之初始化。除錯支援單元125處理經由RS232C介面而自外部所供應的用於除錯之資料。資料管理單元120、ATA命令處理單元121及安全管理單元122主要為藉由處理器104實現的執行儲存於SRAM 115中之管理程式的功能單元。
在此實施例中，主要解釋藉由資料管理單元120實現之功能。資料管理單元120執行(例如)ATA命令處理單元121請求作為儲存裝置之「反及」記憶體10及DRAM 20提供(回應於來自主機設備之諸如寫入請求、快取記憶體清理請求及讀取請求之各種命令)之功能的供應、主機位址區域與「反及」記憶體10之間的對應關係之管理及管理資訊之保護、使用DRAM 20及「反及」記憶體10之快速且高效之資料讀出及寫入功能的供應、「反及」記憶體10之可靠性之確保。
圖5為形成於「反及」記憶體10及DRAM 20中之功能區塊的圖。組態於DRAM 20上之寫入快取記憶體(WC)21及讀取快取記憶體(RC)22插入主機設備1與「反及」記憶體10之間。WC 21暫時儲存來自主機設備1之寫入資料。RC 22暫時儲存來自「反及」記憶體10之讀取資料。WC 21及RC 22可組態於上文所描述的不同DRAM碼片或其他種類之記憶體碼片上。
由資料管理單元120將「反及」記憶體10中之邏輯區塊分配給前級儲存區(FS：前儲存器)12、中間級儲存區(IS：中間儲存器)13及主儲存區(MS：主儲存器)11之各別管理區以便減少在寫入期間「反及」記憶體10之抹除之量。FS 12以叢集單位(亦即，「小單位」)管理來自WC 21之資料且儲存小資料(細粒資料)歷時一短週期。IS 13以叢集單位(亦即，「小單位」)管理自FS 12溢出之資料且儲存小資料(細粒資料)歷時一長週期。MS 11以軌跡單位(亦即，「大單位」)儲存來自WC 21、FS 12及IS 13之資料且儲存大資料(粗粒資料)歷時一長週期。舉例而言，儲存容量處於MS>IS且FS>WC之關係中。
當對「反及」記憶體10之所有儲存區應用小管理單位時，稍後所解釋之管理表之大小擴大且不適應DRAM 20。因此，「反及」記憶體10之各別儲存器經組態而以小管理單位管理「反及」記憶體10中僅最近剛寫入之資料及具有低寫入效率之小資料。在SSD 100中使用「小單位」以及「大單位」之技術描述於國際申請案第PCT2008/JP/073950號中，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
圖6為與自WC 21至「反及」記憶體10之寫入處理有關的較為詳細之功能方塊圖。緩衝來自WC 21之資料之FS輸入緩衝器(FSIB)12a提供於FS 12之前級處。緩衝來自WC 21、FS 12或IS 13之資料的MS輸入緩衝器(MSIB)11a提供於MS 11之前級處。軌跡前級儲存區(TFS)11b提供於MS 11中。TFS 11b為插入於MSIB 11a與MS 11之間的具有FIFO(先進先出)結構之緩衝器。記錄於TFS 11b中之資料為具有比記錄於MS 11中之資料之更新頻率高的更新頻率之資料。「反及」記憶體10中之邏輯區塊中之任一者經分配給MS 11、MSIB 11a、TFS 11b、FS 12、FSIB 12a及IS 13。
詳細解釋圖5及圖6中所展示之各別組件之特定功能組態。當主機設備1執行SSD 100之讀取或寫入時，主機設備1經由ATA介面輸入LBA(邏輯區塊位址)作為邏輯位址。如圖7中所展示，LBA為自0起之序號附接至區段(大小：512B)的邏輯位址。在此實施例中，關於用於WC 21、RC 22、FS 12、IS 13及MS 11(其為圖5中所展示之組件)之管理單位，界定由在次序上等於或高於LBA之低次(low-order)第(l-k+1)位元之位元串形成的邏輯叢集位址及由在次序上等於或高於LBA之低次第(l-i+1)位元之位元串形成的邏輯軌跡位址。一叢集=2(l-k) 個區段且一軌跡=2(k-i) 個叢集。
讀取快取記憶體(RC)22
解釋RC 22。RC 22為用於回應於來自ATA命令處理單元121之讀取請求而暫時儲存來自「反及」記憶體10(FS 12、IS 13，及MS 11)之讀取資料的區。在此實施例中，RC 22係在(例如)m-線/n-路(m為等於或大於2(k-i) 之自然數且n為等於或大於2之自然數)集合關聯系統中進行管理且可儲存一項中之一叢集之資料。線藉由邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元來判定。RC 22可在全關聯系統中進行管理或可在簡單FIFO系統中進行管理。
寫入快取記憶體(WC)21
解釋WC 21。WC 21為用於回應於來自ATA命令處理單元121之寫入請求而暫時儲存來自主機設備1之寫入資料的區。WC 21係在m-線/n-路(m為等於或大於2(k-i) 之自然數且n為等於或大於2之自然數)集合關聯系統中進行管理且可儲存一項中之一叢集之資料。線藉由邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元來判定。舉例而言，以自路1至路n之次序搜尋可寫入之路。登記於WC 21中之軌跡藉由稍後所解釋之WC軌跡管理表24的FIFO結構以LRU(最近最少使用)進行管理以使得最早之更新之次序已知。WC 21可由全關聯系統來管理。WC 21與RC 22可在線之數目及路之數目上不同。
根據寫入請求而寫入之資料一度儲存於WC 21上。判定待自WC 21清理至「反及」記憶體10之資料的方法遵守下文所解釋之規則。
(i)當藉由標記判定之線中的可寫入之路為最後之(在此實施例中，第n個)可用之路時，亦即，當使用最後之可用之路時，決定清理登記於線中之軌跡當中的基於LRU最早更新之軌跡。
(ii)當登記於WC 21中之不同軌跡之數目超過預定可容許數目時，決定以LRU之次序清理WC中具有小於預定數目之數目之叢集的軌跡。
根據上文所解釋之策略來判定待清理之軌跡。在清理該等軌跡過程中，清理包括於相同軌跡中之所有資料。當待清理之資料之量超過(例如)軌跡大小之50%時，將資料清理至MS 11。當待清理之資料之量未超過(例如)軌跡大小之50%時，將資料清理至FS 12。
當在條件(i)下執行軌跡清理且將資料清理至MS 11時，根據策略(i)選擇WC 21中之軌跡當中滿足待清理之資料之量超過軌跡大小之50%之條件的軌跡且將其添加至清理候選者，直至待清理之軌跡之數目達到2i 為止(當自開始起軌跡之數目等於或大於2i 時，直至軌跡之數目達到2i+1 為止)。換言之，當待清理之軌跡之數目小於2i 時，以自WC中之最舊軌跡起之次序選擇具有多於2(k-i-1) 之有效叢集之軌跡且將其添加至清理候選者，直至軌跡之數目達到2i 為止。
當在條件(i)下執行軌跡清理且將軌跡清理至FS 12時，以LRU之次序選擇WC 21中之軌跡當中滿足待清理之資料之量不超過軌跡大小之50%之條件的軌跡並將軌跡之叢集添加至清理候選者，直至待清理之叢集之數目達到2k 為止。換言之，藉由以自最舊軌跡起之次序追蹤WC中之軌跡而自具有2(k-i-1) 個或2(k-i-1) 個以下之有效叢集的軌跡中提取叢集，且當有效叢集之數目達到2k 時，以邏輯區塊單位將叢集清理至FSIB 12a。然而，當未尋找到2k 個有效叢集時，以邏輯頁單位將叢集清理至FSIB 12a。用於判定是以邏輯區塊單位還是以邏輯頁單位執行至FS 12之清理的有效叢集之數目之臨限值不限於針對一邏輯區塊之值(亦即，2k )且可為比針對一邏輯區塊之值稍小之值。
在來自ATA命令處理單元121之快取記憶體清理請求中，在與上文相同之條件下將WC 21之所有內容清理至FS 12或MS 11(當待清理之資料之量超過軌跡大小之50%時，將資料清理至MS 11，且當資料之量未超過50%時，將資料清理至FS 12)。
前級儲存區(FS)12
解釋FS 12。FS 12適應以叢集單位管理資料之邏輯區塊單位的FIFO結構。FS 12為用於認為通過FS 12之資料具有比後級處之IS 13之資料高的更新頻率之緩衝器。換言之，在FS 12之FIFO結構中，當執行自主機在同一位址中之重寫時，使通過FIFO之有效叢集(最新叢集)無效。因此，可將通過FS 12之叢集視為具有比自FS 12清理至IS 13或MS 11之叢集之更新頻率高的更新頻率。
藉由提供FS 12，減少了具有高更新頻率之資料在後級處之IS 13中的壓緊處理中之混合的似然性。當藉由無效化而使邏輯區塊之有效叢集之數目減少至0時，釋放邏輯區塊且將其分配為可用區塊FB。當使FS 12中之邏輯區塊無效時，獲取新的可用區塊FB且將其分配給FS 12。
當執行自WC 21至FS 12之叢集清理時，將叢集寫入分配給FSIB 12a之邏輯區塊中。當完成所有邏輯頁之寫入之邏輯區塊存在於FSIB 12a中時，藉由稍後所解釋之CIB處理將邏輯區塊自FSIB 12a移動至FS 12。在將邏輯區塊自FSIB 12a移動至FS 12的過程中，當FS 12之邏輯區塊之數目超過FS 12所允許之預定上限值時，將最舊之邏輯區塊自FS 12清理至IS 13或MS 11。舉例而言，將具有等於或大於50%的有效叢集在軌跡中之比率的軌跡寫入MS 11(TFS 11b)中且將有效叢集仍存在之邏輯區塊移動至IS 13。
關於「反及」記憶體10中之組件之間的資料移動，存在兩種方式，亦即，移動及複製。移動為僅執行稍後所解釋之管理表之指標的重新定位且不執行資料之實際重寫的方法。複製為以頁單位、軌跡單位或區塊單位將儲存於一組件中之資料實際重寫至另一組件的方法。
中間級儲存區(IS)13
解釋IS 13。在IS 13中，以與FS 12相同之方式以叢集單位執行資料之管理。可將儲存於IS 13中之資料視為具有低更新頻率之資料。當執行邏輯區塊自FS 12至IS 13之移動(movement)(移動(Move))(亦即，邏輯區塊自FS 12之清理)時，藉由指標之重新定位而將作為清理標的之邏輯區塊(其先前為FS 12之管理標的)改變為IS 13之管理標的。根據邏輯區塊自FS 12至IS 13之移動，當IS 13之區塊之數目超過IS 13所允許之預定上限值時，亦即，當IS中可寫可用區塊FB之數目減小至小於一臨限值時，執行自IS 13至MS 11之資料清理及壓緊處理。使IS 13之區塊之數目返回至指定值。
IS 13使用軌跡中之有效叢集之數目執行下文所解釋之清理處理及壓緊處理。
以有效叢集之數目×有效叢集係數之次序對軌跡進行排序(根據軌跡是否存在於無效軌跡存在於MS 11中之邏輯區塊中對數目進行加權；存在無效軌跡時之數目大於不存在無效軌跡時之數目)。收集具有大乘積值之2i+1 個軌跡(針對兩個邏輯區塊)，將其增加至為邏輯區塊大小之自然數倍大，且將其清理至MSIB 11a。
當具有最小數目之有效叢集之兩個邏輯區塊的有效叢集之總數目(例如)等於或大於係預定之設定值的2k (針對一邏輯區塊)時，重複上文所解釋之步驟(以執行該步驟，直至可自IS中之兩個邏輯區塊產生一可用區塊FB為止)。
以自具有最小數目之有效叢集之邏輯區塊起的次序收集2k 個叢集且在IS中執行壓緊。
此處，選擇具有最小數目之有效叢集的該兩個邏輯區塊。然而，數目不限於二且僅須為等於或大於二之數目。預定之設定值僅須等於或小於可儲存於比選定之邏輯區塊之數目小一的數目之邏輯區塊中的叢集之數目。
主儲存區(MS)11
解釋MS 11。在MS 11中，以軌跡單位執行資料之管理。可將儲存於MS 11中之資料視為具有低更新頻率。當執行軌跡自WC 21、FS 12或IS 13至MS 11之複製或移動時，將軌跡寫入分配給MSIB 11a之邏輯區塊中。另一方面，當僅將軌跡之一部分中之資料(叢集)自FS 12、IS 13或其類似者寫入時，執行稍後所解釋的用於合併MS 11中現存之軌跡與新資料以產生新軌跡且接著將所產生之軌跡寫入MSIB 11a中之被動合併。當無效軌跡累積於MS 11中且分配給MS 11之邏輯區塊之數目超過MS 11所允許的區塊之數目之上限時，執行壓緊處理以產生可用區塊FB。
關於MS 11之壓緊處理，例如，執行下文所解釋的僅關於邏輯區塊中之有效軌跡之數目的方法。
自具有最小數目之有效軌跡之邏輯區塊中選擇邏輯區塊，直至可藉由組合無效軌跡而產生可用區塊FB為止。
當執行用於整合儲存於選定邏輯區塊中之軌跡與WC 21、FS 12或IS 13中之資料的被動合併時，執行壓緊。
將可整合2i 個軌跡之邏輯區塊輸出至TFS 11b(2i 軌跡MS壓緊)且將數目小於2i 之軌跡輸出至MSIB 11a(小於2i 之軌跡壓緊)以產生較大數目之可用區塊FB。
TFS 11b適應以軌跡單位管理資料之邏輯區塊單位的FIFO結構。TFS 11b為用於認為通過TFS 11b之資料具有比後級處之MS 11之資料高的更新頻率之緩衝器。換言之，在TFS 11b之FIFO結構中，當執行自主機在同一位址中之重寫時，使通過FIFO之有效軌跡(最新軌跡)無效。因此，可將通過TFS 11b之軌跡視為具有比自TFS 11b清理至MS 11之軌跡之更新頻率高的更新頻率。
圖8為用於使資料管理單元120控制並管理圖5及圖6中所展示之各別組件之管理表的圖。資料管理單元120具有(如上文所解釋)橋接ATA命令處理單元121與「反及」記憶體10之功能且包括執行儲存於DRAM 20中之資料之管理的DRAM層管理單元120a、執行儲存於「反及」記憶體10中之資料之管理的邏輯「反及」層管理單元120b，及將「反及」記憶體10作為實體儲存裝置進行管理之實體「反及」層管理單元120c。RC叢集管理表23、WC軌跡管理表24及WC叢集管理表25由DRAM層管理單元120a來控制。軌跡管理表30、FS/IS管理表40、MS邏輯區塊管理表35、FS/IS邏輯區塊管理表42及FS/IS內叢集管理表44由邏輯「反及」層管理單元120b來管理。邏輯至實體轉譯表50由實體「反及」層管理單元120c來管理。
RC 22藉由為反向查找表之RC叢集管理表23來管理。在反向查找表中，可自儲存裝置之位置搜尋儲存於該位置中之邏輯位址。WC 21藉由為反向查找表之WC叢集管理表25及為正向查找表之WC軌跡管理表24來管理。在正向查找表中，可自邏輯位址搜尋存在對應於該邏輯位址之資料的儲存裝置之位置。
「反及」記憶體10中之FS 12(FSIB 12a)、IS 13及MS 11(TFS 11b及MSIB 11a)之邏輯位址藉由軌跡管理表30、FS/IS管理表40、MS邏輯區塊管理表35、FS/IS邏輯區塊管理表42及FS/IS內叢集管理表44來管理。在「反及」記憶體10中之FS 12(FSIB 12a)、IS 13及MS 11(TFS 11b及MSIB 11a)中，執行邏輯至實體轉譯表50的邏輯位址與實體位址之轉換。將此等管理表儲存於「反及」記憶體10上之區中且在SSD 100之初始化期間將其自「反及」記憶體10讀取至DRAM 20上。
RC叢集管理表23(反向查找)
參看圖9解釋RC叢集管理表23。如上文所解釋，在藉由邏輯叢集位址LSB(k-i)個位元編索引之n-路集合關聯系統中管理RC 22。RC叢集管理表23為用於管理RC(叢集大小×m-線×n-路)22之各別項之標記的表。該等標記中之每一者包括包括複數個位元之狀態旗標23a及邏輯軌跡位址23b。除指示項是否可使用(有效/無效)之有效位元之外，狀態旗標23a包括(例如)指示項是否在等待自「反及」記憶體10讀出之位元及指示項是否在等待讀出至ATA命令處理單元121之位元。RC叢集管理表23充當用於自DRAM 20上之標記儲存位置搜尋與LBA一致之邏輯軌跡位址的反向查找表。
WC叢集管理表25(反向查找)
參看圖10解釋WC叢集管理表25。如上文所解釋，在藉由邏輯叢集位址LSB(k-i)個位元編索引之n-路集合關聯系統中管理WC 21。WC叢集管理表25為用於管理WC(叢集大小×m-線×n-路)21之各別項之標記的表。該等標記中之每一者包括複數個位元之狀態旗標25a、區段位置位元映射25b，及邏輯軌跡位址25c。
除指示項是否可使用(有效/無效)之有效位元之外，狀態旗標25a包括(例如)指示項是否在等待清理至「反及」記憶體10之位元及指示項是否在等待自ATA命令處理單元121寫入之位元。區段位置位元映射25b藉由將區段擴展成2(1-k) 個位元而指示一叢集中所包括之2(1-k) 個區段中之何者儲存有效資料。藉由區段位置位元映射25b，可在WC 21中執行與LBA相同的以區段單位進行之管理。WC叢集管理表25充當用於自DRAM 20上之標記儲存位置搜尋與LBA一致之邏輯軌跡位址的反向查找表。
WC軌跡管理表24(正向查找)
參看圖11解釋WC軌跡管理表24。WC軌跡管理表24為用於管理資訊(其中以軌跡單位收集儲存於WC 21上之叢集)的表且使用具有類似FIFO功能之鏈接清單結構表示軌跡當中在WC 21中之登記之次序(LRU)。LRU可藉由WC 21中最後被更新之次序來表示。每一清單之項包括邏輯軌跡位址24a、邏輯軌跡位址中所包括的WC 21中之有效叢集數目24b、路-線位元映射24c，及指示至下一項之指標的下一個指標24d。WC軌跡管理表24充當正向查找表，因為所需資訊係自邏輯軌跡位址24a獲得。
路-線位元映射24c為指示在WC 21中之m×n項中之何者中儲存WC 21中之邏輯軌跡位址中所包括之有效叢集的映射資訊。在儲存有效叢集之項中，有效位元為「1」。路-線位元映射24c包括(例如)(一位元(有效)+log2 n個位元(n-路))×m個位元(m-線)。WC軌跡管理表24具有鏈接清單結構。僅輸入關於存在於WC 21中之邏輯軌跡位址之資訊。
軌跡管理表30(正向查找)
參看圖12解釋軌跡管理表30。軌跡管理表30為用於以邏輯軌跡位址單位管理MS 11上之邏輯資料位置的表。當以叢集單位將資料儲存於FS 12或IS 13中時，軌跡管理表30儲存關於資料之基本資訊及至詳細資訊之指標。軌跡管理表30以具有作為索引之邏輯軌跡位址30a之陣列格式來組態。具有作為索引之邏輯軌跡位址30a之每一項包括諸如以下內容之資訊：叢集位元映射30b、邏輯區塊ID 30c+邏輯區塊內軌跡位置30d、叢集表指標30e、FS叢集之數目30f，及IS叢集之數目30g。軌跡管理表30充當正向查找表，因為藉由使用邏輯軌跡位址作為索引，可獲得諸如儲存對應於邏輯軌跡位址之軌跡之邏輯區塊ID(對應於儲存裝置位置)的所需資訊。
叢集位元映射30b為藉由以邏輯叢集位址之升序將屬於一邏輯軌跡位址範圍之2(k-i) 個叢集劃分成(例如)八份而獲得的位元映射。八個位元中之每一者指示對應於2(k-i-3) 個叢集位址之叢集是存在於MS 11中還是存在於FS 12或IS 13中。當位元為「0」時，此指示作為搜尋標的之叢集的確存在於MS 11中。當位元為「1」時，此指示叢集很可能存在於FS 12或IS 13中。
邏輯區塊ID 30c為用於識別儲存對應於邏輯軌跡位址之軌跡之邏輯區塊ID的資訊。邏輯區塊內軌跡位置30d指示對應於邏輯軌跡位址(30a)之軌跡在藉由邏輯區塊ID 30c指定之邏輯區塊中的儲存位置。因為一邏輯區塊包括最大2i 個有效軌跡，所以邏輯區塊內軌跡位置30d使用i個位元識別2i 個軌跡位置。
叢集表指標30e為至具有鏈接清單結構之FS/IS管理表40之每一清單之頂項的指標。在經由叢集位元映射30b之搜尋中，當指示叢集很可能存在於FS 12或IS 13中時，藉由使用叢集表指標30e來執行遍及FS/IS管理表40之搜尋。FS叢集之數目30f指示存在於FS 12中之有效叢集之數目。IS叢集之數目30g指示存在於IS 13中之有效叢集之數目。
FS/IS管理表40(正向查找)
參看圖13解釋FS/IS管理表40。FS/IS管理表40為用於在邏輯叢集位址上管理儲存於FS 12(包括FSIB 12a)或IS 13中之資料之位置的表。如圖13中所展示，對於每一邏輯軌跡位址，FS/IS管理表40以獨立鏈接清單格式形成。如上文所解釋，至每一清單之頂項之指標儲存於軌跡管理表30之叢集表指標30e之欄位中。在圖13中，展示兩個邏輯軌跡位址之鏈接清單。每一項包括邏輯叢集位址40a、邏輯區塊ID 40b、邏輯區塊內叢集位置40c、FS/IS區塊ID 40d，及下一個指標40e。FS/IS管理表40充當正向查找表，因為諸如儲存對應於邏輯叢集位址40a之叢集之邏輯區塊ID 40b及邏輯區塊內叢集位置40c(對應於儲存裝置位置)的所需資訊係自邏輯叢集位址40a獲得。
邏輯區塊ID 40b為用於識別儲存對應於邏輯叢集位址40a之叢集之邏輯區塊ID的資訊。邏輯區塊內叢集位置40c指示對應於邏輯叢集位址40a之叢集在藉由邏輯區塊ID 40b指定之邏輯區塊中的儲存位置。因為一邏輯區塊包括最大2k 個有效叢集，所以邏輯區塊內叢集位置40c使用k個位元識別2k 個位置。為稍後所解釋之FS/IS邏輯區塊管理表42之索引的FS/IS區塊ID登記於FS/IS區塊ID 40d中。FS/IS區塊ID 40d為用於識別屬於FS 12或IS 13之邏輯區塊之資訊。FS/IS管理表40中之FS/IS區塊ID 40d經登記以用於鏈接至稍後所解釋之FS/IS邏輯區塊管理表42。下一個指標40e指示至針對每一邏輯軌跡位址鏈接之同一清單中之下一項的指標。
MS邏輯區塊管理表35(反向查找)
參看圖14解釋MS邏輯區塊管理表35。MS邏輯區塊管理表35為用於整體地管理關於用於MS 11中之邏輯區塊之資訊(例如，儲存何者軌跡及軌跡位置是否另外可記錄)的表。在MS邏輯區塊管理表35中，亦登記關於屬於FS 12(包括FSIB 12)及IS 13之邏輯區塊的資訊。MS邏輯區塊管理表35以具有作為索引之邏輯區塊ID 35a之陣列格式形成。在128GB之「反及」記憶體10之狀況下，項之數目最大可為32K項。該等項中之每一者包括針對2i 個軌跡之軌跡管理指標35b、有效軌跡之數目35c、可寫入之頂軌跡35d，及有效旗標35e。MS邏輯區塊管理表35充當反向查找表，因為諸如儲存於邏輯區塊中之邏輯軌跡位址的所需資訊係自對應於儲存裝置位置之邏輯區塊ID 35a獲得。
軌跡管理指標35b儲存對應於藉由邏輯區塊ID 35a指定之邏輯區塊中之2i 個軌跡位置中之每一者的邏輯軌跡位址。有可能使用邏輯軌跡位址來進行遍及具有作為索引之邏輯軌跡位址之軌跡管理表30的搜尋。有效軌跡之數目35c指示儲存於藉由邏輯區塊ID 35a指定之邏輯區塊中之軌跡當中的有效軌跡之數目(最大2i )。可寫入之頂軌跡位置35d指示當藉由邏輯區塊ID 35a指定之邏輯區塊為被另外記錄之區塊時另外可記錄之頂位置(0至2i-1 ，當結束額外記錄時為2i )。當作為MS 11(包括MSIB 11a)管理邏輯區塊項時，有效旗標35e為「1」。此處，「額外記錄」意謂以附加方式將叢集或軌跡寫入邏輯區塊中之空邏輯頁。
FS/IS邏輯區塊管理表42(反向查找)
參看圖15解釋FS/IS邏輯區塊管理表42。FS/IS邏輯區塊管理表42以具有作為索引之FS/IS區塊ID 42a之陣列格式形成。FS/IS邏輯區塊管理表42為用於管理關於用作FS 12或IS 13之邏輯區塊之資訊(與邏輯區塊ID之對應、至FS/IS內叢集管理表44之索引、邏輯區塊是否另外可記錄等)的表。FS/IS邏輯區塊管理表42藉由主要使用FS/IS管理表40中之FS/IS區塊ID 40d來存取。每一項包括邏輯區塊ID 42b、區塊內叢集表42c、有效叢集之數目42d、可寫入之頂頁42e，及有效旗標42f。MS邏輯區塊管理表35充當反向查找表，因為諸如儲存於邏輯區塊中之叢集的所需資訊係自對應於儲存裝置位置之FS/IS區塊ID 42a獲得。
登記於MS邏輯區塊管理表35中之邏輯區塊當中對應於屬於FS 12(包括FSIB 12)及IS 13之邏輯區塊的邏輯區塊ID登記於邏輯區塊ID 42b中。至稍後所解釋的FS/IS內叢集管理表44之索引登記於區塊內叢集表42c中，該FS/IS內叢集管理表44指示藉由何者邏輯叢集位址指定之邏輯叢集登記於邏輯區塊中之每一叢集位置中。有效叢集之數目42d指示儲存於藉由FS/IS區塊ID 42a指定之邏輯區塊中之叢集當中的有效叢集之數目(最大2k )。可寫入之頂頁位置42e指示當藉由FS/IS區塊ID 42a指定之邏輯區塊為被另外記錄之區塊時另外可記錄之頂頁位置(0至2j-1 ，當結束額外記錄時為2i )。當作為FS 12(包括FSIB 12)或IS 13管理邏輯區塊項時，有效旗標42f為「1」。
FS/IS內叢集管理表44(反向查找)
參看圖16解釋FS/IS內叢集管理表44。FS/IS內叢集管理表44為指示在用作FS 12或IS 13之邏輯區塊中之每一叢集位置中記錄何者叢集的表。FS/IS內叢集管理表44對於每一邏輯區塊具有2j 頁×2(k-j) 叢集=2k 項。對應於邏輯區塊中之叢集位置當中之第0至第2k -1叢集位置的資訊排列於連續區中。包括該2k 條資訊之表以均等於屬於FS 12及IS 13之邏輯區塊之數目(P)的數目來儲存。FS/IS邏輯區塊管理表42之區塊內叢集表42c為該P個表之位置資訊(指標)。排列於連續區中之每一項44a之位置指示一邏輯區塊中之一叢集位置。作為項44a之內容，登記至包括藉由FS/IS管理表40管理之邏輯叢集位址之清單的指標以使得有可能識別何者叢集儲存於叢集位置中。換言之，項44a並不指示鏈接清單之頂部。至一包括鏈接清單中之邏輯叢集位址之清單的指標登記於項44a中。
邏輯至實體轉譯表50(正向查找)
參看圖17解釋邏輯至實體轉譯表50。邏輯至實體轉譯表50以具有作為索引之邏輯區塊ID 50a之陣列格式形成。在128GB之「反及」記憶體10之狀況下，項之數目可為最大32K項。邏輯至實體轉譯表50為用於管理關於邏輯區塊ID與實體區塊ID之間的轉換及壽命之資訊的表。該等項中之每一者包括實體區塊位址50b、抹除之次數50c，及讀出之次數50d。邏輯至實體轉譯表50充當正向查找表，因為諸如實體區塊ID(實體區塊位址)之所需資訊係自邏輯區塊ID獲得。
實體區塊位址50b指示屬於一邏輯區塊ID 50a之八個實體區塊ID(實體區塊位址)。抹除之次數50c指示邏輯區塊ID之抹除之次數。壞區塊(BB)以實體區塊(512KB)單位來管理。然而，在32-位元雙速模式中，抹除之次數係以一邏輯區塊(4MB)之單位來管理。讀出之次數50d指示邏輯區塊ID之讀出之次數。抹除之次數50c可用於(例如)用於調平「反及」型快閃記憶體之重寫之次數的磨損調平處理中。讀出之次數50d可用於用於重寫儲存於具有惡化之保存性能之實體區塊中的資料之再新處理中。
磨損調平處理之實例描述於國際申請案第PCT/JP2008/066508號及第PCT/JP2008/066507號中。再新處理之實例描述於國際申請案第PCT/JP2008/067597號中，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
圖8中所展示之管理表藉由下文所解釋之管理標的來對照。
RC管理：RC叢集管理表23
WC管理：WC叢集管理表25及WC軌跡管理表24
MS管理：軌跡管理表30及MS邏輯區塊管理表35
FS/IS管理：軌跡管理表30、FS/IS管理表40、MS邏輯區塊管理表35、FS/IS邏輯區塊管理表42，及FS/IS內叢集管理表44
包括MS 11、MSIB 11a及TFS 11b之MS區之結構以MS結構管理表(未圖示)進行管理。具體言之，管理分配給MS 11、MSIB 11a及TFS 11b之邏輯區塊及其類似者。包括FS 12、FSIB 12a及IS 13之FS/IS區之結構以FS/IS結構管理表(未圖示)進行管理。具體言之，管理分配給FS 12、FSIB 12a及IS 13之邏輯區塊及其類似者。
讀取處理
參看圖18中所展示之流程圖來解釋讀取處理。當自ATA命令處理單元121輸入讀取命令、作為讀出位址之LBA及讀出大小時，資料管理單元120搜尋遍及圖9中所展示之RC叢集管理表23及圖10中所展示之WC叢集管理表25(步驟S100)。具體言之，資料管理單元120自RC叢集管理表23及WC叢集管理表25選擇對應於LBA之邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元(參見圖7)的線且比較在選定之線之每一路中所輸入的邏輯軌跡位址23b及25c與LBA之邏輯軌跡位址(步驟S110)。當使得輸入於自身中之邏輯軌跡位址與LBA之邏輯軌跡位址一致的路存在時，資料管理單元120將此視為快取命中。資料管理單元120讀出對應於RC叢集管理表23或WC叢集管理表25之命中之線及路的WC 21或RC 22之資料且將資料發送至ATA命令處理單元121(步驟S115)。
當RC 22或WC 21中不存在命中時(步驟S110)，資料管理單元120搜尋作為搜尋標的之叢集儲存於「反及」記憶體10之何者部分中。首先，資料管理單元120搜尋遍及圖12中所展示之軌跡管理表30(步驟S120)。軌跡管理表30藉由邏輯軌跡位址30a來編索引。因此，資料管理單元120僅檢查與藉由LBA指定之邏輯軌跡位址一致的邏輯軌跡位址30a之項。
資料管理單元120基於需要檢查之LBA之邏輯叢集位址而自叢集位元映射30b選擇對應位元。當對應位元指示「0」時，此意謂叢集之最新資料的確存在於MS中(步驟S130)。在此狀況下，資料管理單元120自邏輯軌跡位址30a之同一項中的邏輯區塊ID 30c及邏輯區塊內軌跡位置30d獲得軌跡存在於之邏輯區塊ID及軌跡位置。資料管理單元120使用LBA之邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元計算自軌跡位置之偏移。因此，資料管理單元120可計算儲存對應於「反及」記憶體10中之邏輯叢集位址之叢集的位置。具體言之，邏輯「反及」層管理單元120b向實體「反及」層管理單元120c給出如上文所解釋的自軌跡管理表30獲取之邏輯區塊ID 30c及邏輯區塊內位置30d及LBA之邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元。
實體「反及」層管理單元120c自圖17中所展示的具有作為索引之邏輯區塊ID之邏輯至實體轉譯表50獲取對應於邏輯區塊ID 30c之實體區塊位址(實體區塊ID)(步驟S160)。資料管理單元120自邏輯區塊內軌跡位置30d計算所獲取之實體區塊ID中之軌跡位置(軌跡頂位置)且進一步自LBA之邏輯叢集位址之LSB(k-i)個位元計算自實體區塊ID中所計算之軌跡頂位置的偏移。因此，資料管理單元120可獲取實體區塊中之叢集。資料管理單元120經由RC 22將自「反及」記憶體10之MS 11獲取的叢集發送至ATA命令處理單元121(步驟S180)。
另一方面，當基於LBA之邏輯叢集位址在遍及叢集位元映射30b之搜尋中對應位元指示「1」時，很可能叢集儲存於FS 12或IS 13中(步驟S130)。在此狀況下，資料管理單元120提取軌跡管理表30中之邏輯軌跡位址30a之相關項當中的叢集表指標30e之項且使用此指標順序地搜尋遍及對應於FS/IS管理表40之相關邏輯軌跡位址之鏈接清單(步驟S140)。具體言之，資料管理單元120在相關邏輯軌跡位址之鏈接清單中搜尋與LBA之邏輯叢集位址一致的邏輯叢集位址40a之項。當存在邏輯叢集位址40a之一致項時(步驟S150)，資料管理單元120在一致清單中獲取邏輯區塊ID 40b及邏輯區塊內叢集位置40c。以與上文所解釋之方式相同之方式，資料管理單元120使用邏輯至實體轉譯表50獲取實體區塊中之叢集(步驟S160及S180)。具體言之，資料管理單元120自邏輯至實體轉譯表50獲取對應於所獲取之邏輯區塊ID之實體區塊位址(實體區塊ID)(步驟S160)且自一自邏輯區塊內叢集位置40c之項所獲取之邏輯區塊內叢集位置計算所獲取之實體區塊ID之叢集位置。因此，資料管理單元120可獲取實體區塊中之叢集。資料管理單元120經由RC 22將自「反及」記憶體10之FS 12或IS 13獲取的叢集發送至ATA命令處理單元121(步驟S180)。
當在遍及FS/IS管理表40之搜尋中不存在作為搜尋標的之叢集時(步驟S150)，資料管理單元120再次搜尋遍及軌跡管理表30之項且決定在MS 11上之位置(步驟S170)。
寫入處理
參看圖19中所展示之流程圖來解釋寫入處理。藉由寫入命令而寫入之資料總是一度儲存於WC 21上。此後，根據條件而將資料寫入「反及」記憶體10中。在寫入處理中，很可能執行清理處理及壓緊處理。在此實施例中，將寫入處理粗略劃分成寫入快取記憶體清理處理(在下文中為WCF處理)與清除輸入緩衝器處理(在下文中為CIB處理)之兩個階段。步驟S300至S320指示自來自ATA命令處理單元121之寫入請求至WCF處理的處理。步驟S330至最後步驟指示CIB處理。
WCF處理為用於將WC 21中之資料複製至「反及」記憶體10(FS 12之FSIB 12a或MS 11之MSIB 11a)之處理。來自ATA命令處理單元121之單獨的寫入請求或快取記憶體清理請求可僅藉由此處理來完成。此使得有可能將ATA命令處理單元121之寫入請求之開始之處理中的延遲限制為最大為用於在均等於WC 21之容量之「反及」記憶體10中寫入之時間。
CIB處理包括用於將FSIB 12a中藉由WCF處理而寫入之資料移動至FS 12的處理及用於將MSIB 11a中藉由WCF處理而寫入之資料移動至MS 11的處理。當開始CIB處理時，很可能以鏈式反應方式執行「反及」記憶體中之組件(FS 12、IS 13、MS 11等)當中之資料移動及壓緊處理。全部處理所需之時間大體上根據狀態而改變。
WCF處理
首先，解釋WCF處理之細節。當自ATA命令處理單元121輸入寫入命令、作為寫入位址之LBA及寫入大小時，DRAM層管理單元120a搜尋遍及圖10中所展示之WC叢集管理表25(步驟S300及S305)。WC 21之狀態藉由圖10中所展示之WC叢集管理表25之狀態旗標25a(例如，3個位元)來界定。最典型地，狀態旗標25a之狀態以無效(可用)→等待自ATA寫入→有效(不可用)→等待清理至「反及」→無效(可用)之次序轉變。首先，自LBA之邏輯叢集位址LSB(k-i)個位元判定寫入目的地處之線且搜尋所判定之線之n路。當與所輸入之LBA之邏輯軌跡位址相同之邏輯軌跡位址25c儲存於所判定之線之n路中時(步驟S305)，DRAM層管理單元120a將此項鎖定為用於寫入叢集之項，因為該項將被覆寫(有效(不可用)→等待自ATA寫入)。
DRAM層管理單元120a向ATA命令處理單元121通知對應於該項之DRAM位址。當結束由ATA命令處理單元121進行之寫入時，資料管理單元120將項之狀態旗標25a改變成有效(不可用)且將所需資料登記於區段位置位元映射25b及邏輯軌跡位址25c之空間中。資料管理單元120更新WC軌跡管理表24。具體言之，當輸入與已登記於WC軌跡管理表24之清單中之邏輯軌跡位址24a相同的LBA位址時，資料管理單元120更新相關清單之WC叢集之數目24b及路-線位元映射24c且改變下一個指標24d以使得該清單變為最新清單。當輸入與登記於WC軌跡管理表24之清單中之邏輯軌跡位址24a不同的LBA位址時，資料管理單元120產生具有邏輯軌跡位址24a、WC叢集之數目24b、路-線位元映射24c及下一個指標24d之項的新清單且將該清單登記為最新清單。資料管理單元120執行上文所解釋之表更新以完成寫入處理(步驟S320)。
另一方面，當與所輸入LBA之邏輯軌跡位址相同之邏輯軌跡位址25c不儲存於所判定之線之n路中時，資料管理單元120判斷至「反及」記憶體10之清理是否有必要(步驟S305)。首先，資料管理單元120判斷所判定之線中的可寫入之路是否為最後的第n路。可寫入之路為具有無效(可用)之狀態旗標25a的路或具有有效(不可用)及等待清理至「反及」之狀態旗標25a的路。當狀態旗標25a為等待清理至「反及」時，此意謂清理開始且一項為等待清理之結束。當可寫入之路並非為最後的第n路且可寫入之路為具有無效(可用)之狀態旗標25a的路時，資料管理單元120將此項鎖定為用於叢集寫入之項(無效(可用)→等待自ATA寫入)。資料管理單元120向ATA命令處理單元121通知對應於該項之DRAM位址且使ATA命令處理單元121執行寫入。以與上文所解釋之方式相同之方式，資料管理單元120更新WC叢集管理表25及WC軌跡管理表24(步驟S320)。
當可寫入之路並非為最後的第n路時且當可寫入之路為具有有效(不可用)且等待清理至「反及」之狀態旗標25a的路時，資料管理單元120將此項鎖定為用於寫入叢集之項(有效(不可用)且等待清理至「反及」→有效(不可用)且等待自「反及」清理並等待自ATA寫入)。當結束清理時，資料管理單元120將狀態旗標25a改變為等待自ATA寫入，向ATA命令處理單元121通知對應於該項之DRAM位址，且使ATA命令處理單元121執行寫入。以與上文所解釋之方式相同之方式，資料管理單元120更新WC叢集管理表25及WC軌跡管理表24(步驟S320)。
當在輸入來自ATA命令處理單元121之寫入請求時不必觸發清理處理時，執行上文所解釋之處理。另一方面，當在輸入寫入請求之後觸發清理處理時，執行下文所解釋之處理。在步驟S305處，當所判定之線中的可寫入之路為最後的第n路時，資料管理單元120基於判定待自WC 21清理至「反及」記憶體10之資料之方法的(i)中所解釋之條件而選擇待清理之軌跡(亦即，WC 21中之項)，亦即，(i)當藉由標記判定的可寫入之路為最後之(在此實施例中，第n個)可用之路時，亦即，當將使用最後之可用之路時，決定清理登記於線中之軌跡當中的基於LRU最早更新之軌跡。
當根據上文所解釋之策略判定待清理之彼軌跡時，如上文所解釋，若相同邏輯軌跡位址中所包括的WC 21中之所有叢集將被清理且待清理之叢集之量超過軌跡大小之50%(亦即，若WC中之有效叢集之數目等於或大於決定清理之軌跡中的2(k-i-1) 時)，則DRAM層管理單元120a執行至MSIB 11a之清理(步驟S310)。若叢集之量未超過軌跡大小之50%(亦即，WC中之有效叢集之數目小於決定清理之軌跡中的2(k-i-1) )，則DRAM層管理單元120a執行至FSIB 12a之清理(步驟S315)。稍後解釋自WC 21至MSIB 11a之清理及自WC 21至FSIB 12a之清理的細節。將選定之清理項之狀態旗標25a自有效(不可用)轉變為等待清理至「反及」記憶體10。
關於清理目的地之此判斷藉由使用WC軌跡管理表24來執行。指示有效叢集之數目的WC叢集之數目24b之項針對每一邏輯軌跡位址登記於WC軌跡管理表24中。資料管理單元120參考WC叢集之數目24b之項判定應將FSIB 12a及MSIB 11a中之何者設定為自WC 21之清理之目的地。屬於邏輯軌跡位址之所有叢集以位元映射格式登記於路-線位元映射24c。因此，在執行清理過程中，資料管理單元120可參考路-線位元映射24c容易地獲悉應清理之叢集中之每一者在WC 21中的儲存位置。
在寫入處理期間或在寫入處理之後，資料管理單元120在以下條件得到滿足時亦以相同之方式執行至「反及」記憶體10之清理處理：(ii)登記於WC 21中之軌跡之數目超過預定數目。
WC→MSIB(複製)
當根據基於有效叢集之數目(有效叢集之數目等於或大於2(k-i-1) )之判斷而執行自WC 21至MSIB 11a之清理時，資料管理單元120如上文所解釋執行下文所解釋之程序(步驟S310)。
1.參考WC叢集管理表25且參考對應於待清理之叢集之標記中的區段位置位元映射25b，當所有區段位置位元映射25b不為「1」時，資料管理單元120執行稍後所解釋的軌跡內區段填充用於藉由讀出包括於來自「反及」記憶體10之相同邏輯軌跡位址中的丟失之區段而與不存在於WC 21中之區段合併。
2.當決定清理之軌跡之數目小於2i 時，資料管理單元120添加決定清理的具有2(k-i-1) 個或2(k-i-1) 個以上有效叢集之軌跡，直至決定清理之軌跡之數目自WC 21中之最舊者起達到2i 為止。
3.當存在待複製之2i 個或2i 個以上軌跡時，資料管理單元120以邏輯區塊單位(每2i 個軌跡作為一集合)在MSIB 11a中執行寫入。
4.資料管理單元120以軌跡單位將無法形成2i 個軌跡之集合的軌跡寫入MSIB 11a中。
5.資料管理單元120在複製結束之後使已存在於FS、IS及MS上之叢集及軌跡當中屬於經複製之軌跡之叢集及軌跡無效。
解釋自WC 21至MSIB 11a之複製處理中所涉及的各別管理表之更新處理。資料管理單元120將對應於WC 21中屬於WC叢集管理表25中經清理之軌跡之所有叢集的項中之狀態旗標25a設定為無效。此後，在此等項中寫入係可能的。關於對應於WC軌跡管理表24中的經清理之軌跡的清單，資料管理單元120改變或刪除(例如)緊於之前之清單的下一個指標24d且使清單無效。
另一方面，當執行自WC 21至MSIB 11a之軌跡清理時，資料管理單元120根據軌跡清理而更新軌跡管理表30及MS邏輯區塊管理表35。首先，資料管理單元120搜尋作為軌跡管理表30之索引之邏輯軌跡位址30a，以判斷是否已經登記對應於經清理之軌跡之邏輯軌跡位址30a。當已登記邏輯軌跡位址30a時，資料管理單元120更新該索引之叢集位元映射30b之欄位(因為將軌跡清理至MS 11側，所以將所有相關位元設定為「0」)及邏輯區塊ID 30c+邏輯區塊內軌跡位置30d。當未登記對應於經清理之軌跡之邏輯軌跡位址30a時，資料管理單元120將叢集位元映射30b及邏輯區塊ID 30c+邏輯區塊內軌跡位置30d登記於相關邏輯軌跡位址30a之項中。資料管理單元120根據軌跡管理表30之改變而在必要時更新MS邏輯區塊管理表35中之邏輯區塊ID 35a、軌跡管理指標35b、有效軌跡之數目35c、可寫入之頂軌跡35d及其類似者之項。
當執行自其他區(FS 12及IS 13)或其類似者至MS 11之軌跡寫入時或當執行藉由MS 11中之壓緊處理而進行的MS軌跡內寫入時，可將作為寫入標的之邏輯軌跡位址中所包括的WC 21中之有效叢集同時寫入MS 11中。該被動合併可隨自WC 21至MS 11之寫入而存在。當執行該被動合併時，將叢集自WC 21刪除(使其無效)。
WC→FSIB(複製)
當根據基於有效叢集之數目(有效叢集之數目等於或大於2(k-i-1) )之判斷而執行自WC 21至FSIB 12a之清理時，資料管理單元120執行下文所解釋之程序。
1.參考對應於待清理之叢集之標記中的區段位置位元映射25b，當所有區段位置位元映射25b不為「1」時，資料管理單元120執行用於藉由讀出包括於來自「反及」記憶體10之相同邏輯叢集位址中的丟失之區段而與不存在於WC 21中之區段合併的叢集內區段填充。
2.資料管理單元120藉由以自最舊軌跡起之次序追蹤WC中之軌跡而自僅具有小於2(k-i-1) 個有效叢集之軌跡提取叢集，且當有效叢集之數目達到2k 時，以邏輯區塊單位將所有叢集寫入FSIB 12a中。
3.當未尋找到2k 個有效叢集時，資料管理單元120以均等於邏輯頁之數目之數目將具有小於2(k-i-1) 之數目之有效叢集的所有軌跡寫入FSIB 12a中。
4.資料管理單元120在結束複製之後使已存在於FS 12及IS 13上之叢集當中具有與經複製之叢集相同之邏輯叢集位址的叢集無效。
解釋自WC 21至FSIB 12a之該複製處理中所涉及的各別管理表之更新處理。資料管理單元120將對應於WC 21中屬於WC叢集管理表25中經清理之軌跡之所有叢集的項中之狀態旗標25a設定為無效。此後，在此等項中寫入係可能的。關於對應於WC軌跡管理表24中的經清理之軌跡的清單，資料管理單元120改變或刪除(例如)緊於之前之清單的下一個指標24d且使清單無效。
另一方面，當執行自WC 21至FSIB 12a之叢集清理時，資料管理單元120根據叢集清理而更新軌跡管理表30之叢集表指標30e、FS叢集之數目30f及其類似者。資料管理單元120亦更新FS/IS管理表40之邏輯區塊ID 40b、邏輯區塊內叢集位置40c及其類似者。關於最初不存在於FS 12中之叢集，資料管理單元120將清單添加至FS/IS管理表40之鏈接清單。根據該更新，資料管理單元120更新MS邏輯區塊管理表35、FS/IS邏輯區塊管理表42及FS/IS內叢集管理表44之相關之段。
CIB處理
當結束上文所解釋之WCF處理時，邏輯「反及」層管理單元120b執行CIB處理，CIB處理包括用於將FSIB 12a中藉由WCF處理而寫入之資料移動至FS 12的處理及用於將MSIB 11a中藉由WCF處理而寫入之資料移動至MS 11的處理。當開始CIB處理時，如上文所解釋，很可能以鏈式反應方式執行區塊當中之資料移動及壓緊處理。全部處理所需之時間大體上根據狀態而改變。在CIB處理中，基本上，首先，執行MS 11中之CIB處理(步驟S330)，隨後，執行FS 12中之CIB處理(步驟S340)，再次執行MS 11中之CIB處理(步驟S350)，執行IS 13中之CIB處理(步驟360)，且最後再次執行MS 11中之CIB處理(步驟S370)。在自FS 12至MSIB 11a之清理處理、自FS 12至IS 13之清理處理或自IS 13至MSIB 11a之清理處理中，當程序中出現迴圈時，可能不按次序執行處理。單獨地解釋MS 11中之CIB處理、FS 12中之CIB處理及IS 13中之CIB處理。
MS 11中之CIB處理
首先，解釋MS 11中之CIB處理(步驟S330)。當執行軌跡自WC 21、FS 12及IS 13至MS 11之移動時，將軌跡寫入MSIB 11a中。在完成在MSIB 11a中之寫入之後，如上文所解釋，更新軌跡管理表30且改變(移動)軌跡排列於之邏輯區塊ID 30c、區塊內軌跡位置30d及其類似者。當將新軌跡寫入MSIB 11a中時，使自開始起存在於MS 11或TFS 11b中之軌跡無效。此無效化處理藉由使來自MS邏輯區塊管理表35中儲存舊軌跡資訊之邏輯區塊之項的軌跡無效來實現。具體言之，刪除MS邏輯區塊管理表35之項中的軌跡管理指標35b之欄位中的相關軌跡之指標且使有效軌跡之數目減少一。當藉由此軌跡無效化而使一邏輯區塊中之所有軌跡無效時，使有效旗標35e無效。藉由該無效化或其類似者產生MS 11之包括無效軌跡之邏輯區塊。當重複此步驟時，邏輯區塊之使用效率可降低而引起可用邏輯區塊之不足。
當出現此種情形且分配給MS 11之邏輯區塊之數目超過MS 11所允許之邏輯區塊之數目的上限時，資料管理單元120執行壓緊處理以產生可用區塊FB。將可用區塊FB傳回至實體「反及」層管理單元120c。邏輯「反及」層管理單元120b減少分配給MS 11之邏輯區塊之數目，且接著重新自實體「反及」層管理單元120c獲取可寫入之可用區塊FB。壓緊處理為用於在新邏輯區塊中收集作為壓緊標的之邏輯區塊之有效叢集或將作為壓緊標的之邏輯區塊中之有效叢集複製至其他邏輯區塊以產生傳回至實體「反及」層管理單元120c之可用區塊FB且改良邏輯區塊之使用之效率的處理。在執行壓緊過程中，當存在WC 21、FS 12及IS 13上之有效叢集時，資料管理單元120執行用於將作為壓緊標的之邏輯軌跡位址中所包括之所有有效叢集合併的被動合併。登記於TFS 11b中之邏輯區塊不包括在壓緊標的中。
特別解釋自MSIB 11a至MS 11或至TFS 11b之移動及將MSIB 11a中存在滿邏輯區塊設定為條件之壓緊處理的實例。「滿」邏輯區塊意謂所有邏輯頁已被寫入且額外記錄係不可能的邏輯區塊。
1.參考MS邏輯區塊管理表35之有效旗標35e，當無效化邏輯區塊存在於MS 11中時，資料管理單元120將該邏輯區塊設定為可用區塊FB。
2.資料管理單元120將MSIB 11a中之滿邏輯區塊移動至MS 11。具體言之，資料管理單元120更新上文所解釋之MS結構管理表(未圖示)且將邏輯區塊自在MSIB 11a下受管理轉移至在MS 11下受管理。
3.資料管理單元120判斷分配給MS 11之邏輯區塊之數目是否超過MS 11所允許之邏輯區塊之數目的上限。當邏輯區塊之數目超過上限時，資料管理單元120執行下文所解釋之MS壓緊。
4.參考MS邏輯區塊管理表35的有效軌跡之數目35c之欄位及其類似者，資料管理單元120以有效軌跡之數目對不包括於TFS 11b中之邏輯區塊當中具有無效化軌跡之邏輯區塊排序。
5.資料管理單元120收集來自具有小數目之有效軌跡之邏輯區塊的軌跡且執行壓緊。在執行壓緊過程中，首先，針對邏輯區塊中之每一者複製軌跡(一次複製2i 個軌跡)以執行壓緊。當作為壓緊標的之軌跡具有WC 21、FS 12及IS 13中之有效叢集時，資料管理單元120亦合併該等有效叢集。
6.資料管理單元120將壓緊源處之邏輯區塊設定為可用區塊FB。
7.當執行壓緊且一邏輯區塊包括有效的2i 個軌跡時，資料管理單元120將邏輯區塊移動至TFS 11b之頂部。
8.當可藉由將邏輯區塊中之有效軌跡複製至另一邏輯區塊而產生可用區塊FB時，資料管理單元120以軌跡單位將數目小於2i 之有效軌跡另外記錄於MSIB 11a中。
9.資料管理單元120將壓緊源處之邏輯區塊設定為可用區塊FB。
10.當分配給MS 11之邏輯區塊之數目降低至MS 11所允許之邏輯區塊之數目的上限以下時，資料管理單元120結束MS壓緊處理。
FS 12中之CIB處理
解釋FS 12中之CIB處理(步驟S340)。當藉由自WC 21至FSIB 12a之叢集寫入處理而在FSIB 12a中產生所有邏輯頁被寫入之滿邏輯區塊時，將FSIB 12a中之邏輯區塊自FSIB 12a移動至FS 12。根據該移動，自藉由複數個邏輯區塊而組態之FIFO結構之FS 12清理舊邏輯區塊。
如下文所解釋特別實現自FSIB 12a至FS 12之清理及自FS 12至MS 11及/或IS 13之清理。
1.參考FS/IS邏輯區塊管理表42之有效旗標35e及其類似者，當無效化邏輯區塊存在於FS 12中時，資料管理單元120將該邏輯區塊設定為可用區塊FB。
2.資料管理單元120將FSIB 12a中之滿邏輯區塊清理至FS 12。具體言之，資料管理單元120更新FS/IS結構管理表(未圖示)且將邏輯區塊自在FSIB 12a下受管理轉移至在FS 12下受管理。
3.資料管理單元120判斷分配給FS 12之邏輯區塊之數目是否超過FS 12所允許之邏輯區塊之數目的上限。當邏輯區塊之數目超過上限時，資料管理單元120執行下文所解釋之清理。
4.資料管理單元120判定作為清理標的之最舊邏輯區塊中之叢集當中應直接被複製至MS 11而不移動至IS 13之叢集(實際上，因為MS 11之管理單位為軌跡，所以以軌跡單位來判定叢集)。
(A)資料管理單元120以自邏輯頁之頂部起之次序掃描作為清理標的之最舊邏輯區塊中的有效叢集。
(B)資料管理單元120參考軌跡管理表30的FS叢集之數目30f之欄位尋找FS 12中該叢集所屬之軌跡具有多少個有效叢集。
(C)當軌跡中之有效叢集之數目等於或大於預定臨限值(例如，2k-1 之50%)時，資料管理單元120將軌跡設定為清理至MS 11之候選者。
5.資料管理單元120將應被清理至MS 11之軌跡寫入MSIB 11a中。
6.當待以軌跡單位清理之有效叢集留在最舊邏輯區塊中時，資料管理單元120進一步執行至MSIB 11a之清理。
7.當甚至在上文之處理2至處理4之後有效叢集仍存在於作為清理標的之邏輯區塊中時，資料管理單元120將最舊邏輯區塊移動至IS 13。
當執行自FS 12至MSIB 11a之清理時，緊於清理之後，資料管理單元120執行MS 11中之CIB處理(步驟S350)。
IS 13中之CIB處理
解釋IS 13中之CIB處理(步驟S360)。根據自FS 12至IS 13之移動而將邏輯區塊添加至IS 13。然而，根據邏輯區塊之添加，邏輯區塊之數目超過可在由複數個邏輯區塊形成之IS 13中進行管理的邏輯區塊之數目之上限。當邏輯區塊之數目超過上限時，在IS 13中，資料管理單元120執行一至複數個邏輯區塊至MS 11之清理且執行IS壓緊。具體言之，資料管理單元120執行下文所解釋之程序。
1.資料管理單元120以軌跡中之有效叢集之數目×有效叢集係數對IS 13中所包括之軌跡排序，收集具有大乘積值之2i+1 個軌跡(針對兩個邏輯區塊)，且將該等軌跡清理至MSIB 11a。
2.當具有最小數目之有效叢集之2i+1 個邏輯區塊的有效叢集之總數目(例如)等於或大於係預定設定值之2k (針對一邏輯區塊)時，資料管理單元120重複上文所解釋之步驟。
3.在執行清理之後，資料管理單元120以自具有最小數目之有效叢集之邏輯區塊起的次序收集2k 個叢集且執行IS 13中之壓緊。
4.資料管理單元120將壓緊源處之邏輯區塊當中不包括有效叢集之邏輯區塊釋放作為可用區塊FB。
當執行自IS 13至MSIB 11a之清理時，緊於清理之後，資料管理單元120執行MS 11中之CIB處理(步驟S370)。
圖20為組件當中的資料之流動中之輸入與輸出的組合之圖且指示作為觸發器引起資料之流動之原因。基本上，根據自WC 21之叢集清理而將資料寫入FS 12中。然而，當對於自WC 21至FS 12之清理偶然有必要進行叢集內區段填充(叢集填充)時，複製來自FS 12、IS 13及MS 11之資料。在WC 21中，有可能藉由使用WC叢集管理表25之標記中之區段位置位元映射25b識別相關邏輯叢集位址中2(l-k) 個區段之存在或不存在而以區段(512B)單位執行管理。另一方面，FS 12及IS 13(其為「反及」記憶體10中之功能組件)之管理單位為叢集且MS 11之管理單位為軌跡。以此方式，「反及」記憶體10中之管理單位比區段大。因此，在自WC 21將資料寫入「反及」記憶體10中的過程中，當具有與待寫入之資料之邏輯叢集位址相同的邏輯叢集位址之資料存在於「反及」記憶體10中時，有必要在將待自WC 21寫入「反及」記憶體10中之叢集中之區段與存在於「反及」記憶體10中之相同邏輯叢集位址中之區段合併之後將資料寫入「反及」記憶體10中。
此處理為圖20中所展示之叢集內區段填充處理(叢集填充)及軌跡內區段填充(軌跡填充)。除非執行此等種類之處理，否則無法讀出正確資料。因此，當將資料自WC 21清理至FSIB 12a或MSIB 11a時，參考WC叢集管理表25且參考對應於待清理之叢集之標記中的區段位置位元映射25b。當所有區段位置位元映射25b並非為「1」時，執行用於與「反及」記憶體10中所包括之相同叢集或相同軌跡中之區段合併的叢集內區段填充或軌跡內區段填充。DRAM 20之工作區用於此處理。在DRAM 20之工作區上合併邏輯叢集位址或邏輯軌跡位址中所包括之複數個區段且產生待清理之資料影像(叢集影像或軌跡影像)。將所產生之資料影像自DRAM 20之工作區寫入MSIB 11a中或寫入FSIB 12a中。
在IS 13中，基本上，根據自FS 12之區塊清理(移動)寫入資料或根據IS中之壓緊而寫入資料。在MS 11中，可自所有段寫入資料。當寫入資料時，在MS 11中，因為僅可以軌跡單位寫入資料，所以可引起歸因於MS本身之資料之填充。當以軌跡單位寫入資料時，根據被動合併亦寫入其他邏輯區塊中之片段資料。此外，在MS 11中，亦根據MS壓緊而寫入資料。在被動合併中，當執行自WC 21、FS 12或IS 13之三個組件中之一者至MS 11的軌跡清理或邏輯區塊清理(對於2i 個軌跡之清理)時，在DRAM 20之工作區中收集一組件中作為清理標的之軌跡(或邏輯區塊)中所包括的兩個組件中之有效叢集及MS 11中之有效叢集並將其自DRAM 20之工作區寫入MSIB 11a中作為一軌跡之資料。
隨後，較為詳細地解釋此實施例之本質部分。如上文所解釋，圖10中所展示之WC叢集管理表25及圖11中所展示之WC軌跡管理表24係用於WC 21之管理。如上文所解釋，WC叢集管理表25為以叢集單位管理集合關聯系統中的WC 21之各別項之標記的表。在各別標記中，除邏輯軌跡位址25c之外，添加複數個位元之狀態旗標25a及區段位置位元映射25b。
如上文所解釋，WC軌跡管理表24為管理資訊(其中以軌跡單位收集儲存於WC 21上之叢集)之表且使用具有類似FIFO功能之鏈接清單結構表示邏輯軌跡位址當中在WC 21中之登記之次序(LRU)。該等項中之每一者包括指示相關邏輯軌跡位址中所包括的WC 21中之有效叢集之數目的WC叢集之數目24b、指示在WC 21中之m×n項當中的何項中儲存WC 21中之邏輯軌跡位址中所包括之有效叢集的路-線位元映射24c，及指示下一個邏輯軌跡位址之位置的下一個指標24d。
當結束WC 21中之寫入處理時，在WC軌跡管理表24中，如上文所解釋，相關邏輯軌跡位址24a、WC叢集之數目、路-線位元映射24c及其類似者由資料管理單元120之邏輯「反及」層120b來更新。邏輯軌跡位址當中的登記於WC 21中之次序藉由鏈接清單之FIFO結構來改變。
在於WC 21中之寫入中，當滿足條件(i)(亦即，使用最後之可用之路之條件)時，搜尋遍及以LRU次序鏈接軌跡之WC軌跡管理表24以決定清理登記於相關線中之軌跡當中經最早更新之軌跡。在清理過程中，決定清理被決定清理之同一軌跡中所包括的WC 21中之所有叢集。在WC軌跡管理表24之路-線位元映射24c中，屬於相關邏輯軌跡位址之所有叢集以位元映射格式進行登記。因此，有可能藉由參考路-線位元映射24c而容易地獲悉應被清理之各別叢集在WC 21中之儲存位置且增加清理處理之速度。
在寫入處理期間，當滿足條件(ii)(亦即，登記於WC 21中之軌跡之數目(不同的邏輯軌跡位址之數目)超過預定可容許數目的條件)時，決定以LRU次序清理WC中屬於軌跡之叢集之數目小於預定數目的軌跡。可藉由對登記於WC軌跡管理表24中之清單之數目(亦即，登記於WC 21中之邏輯軌跡位址24a之數目)進行計數而容易地導出條件(ii)。當滿足條件(ii)時，亦決定清理被決定清理之同一軌跡中所包括的WC 21中之所有叢集。在此清理過程中，如在上文所解釋之清理過程中，有可能藉由參考路-線位元映射24c而容易地獲悉應被清理之各別叢集在WC 21中之儲存位置且增加清理處理之速度。另外，當搜尋WC中屬於軌跡之叢集之數目小於預定數目的軌跡時，有可能藉由參考WC軌跡管理表24的WC叢集之數目24b之欄位而容易地且迅速地判定軌跡。
當觸發清理處理時，如上文所解釋，清理同一軌跡中所包括的WC 21中之所有叢集。若待清理之叢集之量超過軌跡大小之50%，則將叢集清理至MS 11之 MSIB 11a且若叢集之量未超過軌跡大小之50%，則將叢集清理至FS 12之FSIB 12a。在清理目的地之判定中，有可能藉由參考WC軌跡管理表24的WC叢集之數目24b之欄位而容易地且立即地判定將FSIB 12a及MSIB 11a中之何者設定為自WC 21之清理目的地且增加清理處理之速度。
以此方式，在此實施例中，藉由WC軌跡管理表24來執行針對邏輯軌跡位址中之每一者之資訊的管理，資訊包括邏輯軌跡位址當中登記於WC 21中之時間次序、邏輯軌跡位址中之有效叢集之數目及屬於邏輯軌跡位址之各別叢集在WC 21中之儲存位置。因此，有可能增加WC 21中之寫入處理及清理處理之速度且減少用於WC 21之管理表之記憶體量。
在此實施例中，當在寫入處理期間使用最後之可用之路時，執行WC 21中之清理。因此，在路填滿資料之前執行清理。此消除了用於寫入處理之等待時間極長之狀態且有助於寫入處理中之潛時的鎖定。
在此實施例中，在n-路關聯快取記憶體組態中，當登記於WC 21中之邏輯軌跡之數目超過預定可容許數目時，執行WC中之清理。因此，在待登記之邏輯軌跡之數目增加且清理處理花費時間長之前執行清理。此消除了用於寫入處理之等待時間極長之狀態且有助於寫入處理中之潛時的鎖定。
本發明不限於上文所描述之該等實施例。因此，可在不偏離本發明之範疇之情況下進行各種修改。
此外，上文所描述之實施例包括關於發明步驟之各種組成部分。亦即，可藉由分布或整合任何任意所揭示之組成部分而進行本發明之各種修改。
舉例而言，可藉由自該等實施例中所揭示之所有組成部分當中省略任何任意組成部分而進行本發明之各種修改，只要可解決待由本發明解決之問題且可獲得待藉由本發明獲得之優點即可。
此外，在上述實施例中解釋：乘以等於或大於二之正整數的叢集大小等於邏輯頁大小。然而，本發明並不因此而受限制。
舉例而言，叢集大小可與邏輯頁大小相同，或可為藉由組合複數個邏輯頁而藉由使邏輯頁大小乘以等於或大於二之正整數所獲得的大小。
此外，叢集大小可與用於在諸如個人電腦之主機設備1上執行之OS(作業系統)的檔案系統之管理單位相同。
此外，在上述實施例中解釋：乘以等於或大於二之正整數的軌跡大小等於邏輯區塊大小。然而，本發明並不因此而受限制。
舉例而言，軌跡大小可與邏輯區塊大小相同，或可為藉由組合複數個邏輯區塊而藉由使邏輯區塊大小乘以等於或大於二之正整數所獲得的大小。
若軌跡大小等於或大於邏輯區塊大小，則MS壓緊處理係不必要的。因此，可省略TFS 11b。
[第二實施例]
圖21展示個人電腦之實例的透視圖。個人電腦1200包括主體1201及顯示單元1202。顯示單元1202包括顯示器外殼1203及容納於顯示器外殼1203中之顯示裝置1204。
主體1201包括底盤1205、鍵盤1206，及作為指標裝置之觸控板1207。底盤1205包括主電路板、ODD單元(光碟裝置)、卡槽，及第一實施例中所描述之SSD 1100。
提供卡槽以鄰近於底盤1205之周邊壁。周邊壁具有面向卡槽之開口1208。使用者可自底盤1205之外部經由開口1208將額外裝置插入卡槽中及將額外裝置自卡槽移除。
SSD 1100可以安裝於個人電腦1200中之狀態來使用以代替先前技術之HDD，或可以插入個人電腦1200之卡槽中之狀態來用作額外裝置。
圖22展示個人電腦中之系統架構之實例的圖。個人電腦1200包含CPU 1301、北橋1302、主記憶體1303、視訊控制器1304、音訊控制器1305、南橋1309、BIOS-ROM 1310、第一實施例中所描述之SSD 1100、ODD單元1311、嵌入式控制器/鍵盤控制器(EC/KBC)IC 1312，及網路控制器1313。
CPU 1301為用於控制個人電腦1200之操作之處理器，且執行自SSD 1100載入至主記憶體1303之作業系統(OS)。當ODD單元1311執行對光碟之讀取過程及寫入過程中之一者時，CPU 1301執行此等過程。CPU 1301執行儲存於BIOS-ROM 1310中之系統BIOS(基本輸入輸出系統)。系統BIOS為用於控制個人電腦1200之硬體之程式。
北橋1302為將CPU 1301之局部匯流排連接至南橋1309之橋接裝置。北橋1302具有用於控制對主記憶體1303之存取之記憶體控制器。北橋1302具有經由AGP(加速圖形埠)匯流排執行視訊控制器1304與音訊控制器1305之間的通信之功能。
主記憶體1303暫時儲存程式或資料，且充當CPU 1301之工作區。主記憶體1303包含(例如)DRAM。視訊控制器1304為用於控制用於攜帶型電腦1200之顯示監視器(LCD)1316之顯示單元的視訊再現控制器。音訊控制器1305為用於控制攜帶型電腦1200之揚聲器之音訊再現控制器。
南橋1309控制連接至LPC(低插腳計數)匯流排之裝置且控制連接至PCI(周邊組件互連)匯流排之裝置。南橋1309經由ATA介面控制為儲存軟體及資料之記憶體裝置的SSD 1100。
個人電腦1200以區段單位執行對SSD 1100之存取。舉例而言，經由ATA介面輸入寫入命令、讀取命令及快取快閃記憶體命令(cache flash command)。南橋1309具有控制BIOS-ROM 1310及ODD單元1311之功能。
EC/KBC 1312為整合於用於控制電源之嵌入式控制器及用於控制鍵盤(KB)1206及觸控板1207之鍵盤控制器上的一碼片微電腦。EC/KBC 1312具有基於使用者對電源按鈕之操作而設定個人電腦1200之電源之接通/斷開的功能。網路控制器1313為(例如)執行至網路(例如，網際網路)之通信之通信裝置。
儘管上述實施例中之記憶體系統作為SSD而被包含，但其可作為(例如)藉由SDTM 卡代表之記憶卡而被包含。此外，記憶體系統可不僅適用於個人電腦而亦適用於諸如蜂巢式電話、PDA(個人數位助理)、數位靜態相機、數位視訊相機及電視機之各種電子裝置。
熟習此項技術者將容易想到額外優點及修改。因此，較廣態樣中之本發明不限於本文中所展示並描述之特定細節及代表性實施例。因此，可在不偏離如藉由附加申請專利範圍及其均等物界定之一般發明概念之精神或範疇的情況下進行各種修改。
1．．．主機設備
2．．．ATA介面(ATA I/F)
3．．．通信介面/RS232C I/F
4．．．驅動控制電路
5．．．電源電路
6．．．LED
7．．．溫度感測器
8．．．熔絲
10．．．「反及」型快閃記憶體/「反及」記憶體
10a~10d．．．操作元件
11．．．主儲存區(MS：主儲存器)
11a．．．MS輸入緩衝器(MSIB)
11b．．．軌跡前級儲存區(TFS)
12．．．前級儲存區(FS：前儲存器)
12a．．．FS輸入緩衝器(FSIB)
13．．．中間級儲存區(IS：中間儲存器)
20．．．DRAM
21．．．寫入快取記憶體(WC)
22．．．讀取快取記憶體(RC)
23．．．RC叢集管理表
23a．．．狀態旗標
23b．．．邏輯軌跡位址
24．．．WC軌跡管理表
24a．．．邏輯軌跡位址
24b．．．WC中之有效叢集數目/WC叢集之數目
24c．．．路-線位元映射
24d．．．下一個指標
25．．．WC叢集管理表
25a．．．狀態旗標
25b．．．區段位置位元映射
25c．．．邏輯軌跡位址
30．．．軌跡管理表
30a．．．邏輯軌跡位址
30b．．．叢集位元映射
30c．．．邏輯區塊ID
30d．．．邏輯區塊內軌跡位置/邏輯區塊內位置
30e．．．叢集表指標
30f．．．FS叢集之數目
30g．．．IS叢集之數目
35．．．MS邏輯區塊管理表
35a．．．邏輯區塊ID
35b．．．軌跡管理指標
35c．．．有效軌跡之數目
35d．．．可寫入之頂軌跡/可寫入之頂軌跡位置
35e．．．有效旗標
40．．．FS/IS管理表
40a．．．邏輯叢集位址
40b．．．邏輯區塊ID
40c．．．邏輯區塊內叢集位置
40d．．．FS/IS區塊ID
40e．．．下一個指標
42．．．FS/IS邏輯區塊管理表
42a．．．FS/IS區塊ID
42b．．．邏輯區塊ID
42c．．．區塊內叢集表
42d．．．有效叢集之數目
42e．．．可寫入之頂頁/可寫入之頂頁位置
42f．．．有效旗標
44．．．FS/IS內叢集管理表
44a．．．項
50．．．邏輯至實體轉譯表
50a．．．邏輯區塊ID
50b．．．實體區塊位址
50c．．．抹除之次數
50d．．．讀出之次數
100．．．SSD(固態驅動器)
101．．．資料存取匯流排
102．．．第一電路控制匯流排
103．．．第二電路控制匯流排
104．．．處理器
105．．．啟動ROM
106．．．ROM控制器
107．．．時脈控制器
108．．．I2 C電路
109．．．並列IO(PIO)電路
110．．．串列IO(SIO)電路
111．．．ATA介面控制器(ATA控制器)
112．．．第一ECC(錯誤檢查及校正)電路
113．．．「反及」控制器
114．．．DRAM控制器
115．．．SRAM
116．．．SRAM控制器
117．．．「反及」I/F
118．．．第二ECC電路
119．．．DMA控制器
120．．．資料管理單元
120a．．．DRAM層管理單元
120b．．．邏輯「反及」層管理單元
120c．．．實體「反及」層管理單元
121．．．ATA命令處理單元
122．．．安全管理單元
123．．．啟動載入器
124．．．初始化管理單元
125．．．除錯支援單元
200．．．用於除錯及製造檢驗之設備
1100．．．SSD
1200．．．個人電腦/攜帶型電腦
1201．．．主體
1202．．．顯示單元
1203．．．顯示器外殼
1204．．．顯示裝置
1205．．．底盤
1206．．．鍵盤
1207．．．觸控板
1208．．．開口
1301．．．CPU
1302．．．北橋
1303．．．主記憶體
1304．．．視訊控制器
1305．．．音訊控制器
1309．．．南橋
1310．．．BIOS-ROM
1311．．．ODD單元
1312．．．嵌入式控制器/鍵盤控制器(EC/KBC)IC
1313．．．網路控制器
1316．．．顯示監視器(LCD)
BL0~BLp．．．位元線
MT．．．記憶體單元電晶體
SGD．．．選擇閘極線
SGS．．．選擇閘極線
SL．．．源極線
ST1．．．選擇電晶體
ST2．．．選擇電晶體
WL0~WLq．．．字線
圖1為SSD之組態實例的方塊圖；
圖2(a)、圖2(b)為包括於「反及」記憶體碼片中之一區塊之組態實例及四進制資料儲存系統中之臨限值分布的圖；
圖3為驅動控制電路之硬體內部組態實例的方塊圖；
圖4為處理器之功能組態實例的方塊圖；
圖5為形成於「反及」記憶體及DRAM中之功能組態的方塊圖；
圖6為與自WC至「反及」記憶體之寫入處理有關的詳細功能方塊圖；
圖7為LBA邏輯位址之圖；
圖8為資料管理單元中之管理表之組態實例的圖；
圖9為RC叢集管理表之實例的圖；
圖10為WC叢集管理表之實例的圖；
圖11為WC軌跡管理表之實例的圖；
圖12為軌跡管理表之實例的圖；
圖13為FS/IS管理表之實例的圖；
圖14為MS邏輯區塊管理表之實例的圖；
圖15為FS/IS邏輯區塊管理表之實例的圖；
圖16為FS/IS內叢集管理表之實例的圖；
圖17為邏輯至實體轉譯表之實例的圖；
圖18為讀取處理之操作實例的流程圖；
圖19為寫入處理之操作實例的流程圖；
圖20為組件當中的資料之流動中之輸入與輸出的組合及流動之原因的圖；
圖21為個人電腦之實例的透視圖；及
圖22為個人電腦中之系統架構之實例的圖。
24a．．．邏輯軌跡位址
24b．．．WC中之有效叢集數目/WC叢集之數目
24c．．．路-線位元映射
24d．．．下一個指標

Claims (21)

  1. 一種記憶體系統，其包含：快取記憶體，其可保持區段單位之寫入資料；非揮發性半導體記憶體，其以頁單位執行資料寫入，且以為前述頁單位之2以上之自然數倍大的區塊單位執行資料抹除；及控制器，其具有在前述非揮發性半導體記憶體中以為前述區段單位之自然數倍大之第一管理單位管理資料之第一管理表、及以為前述第一管理單位之2以上之自然數倍大之第二管理單位管理資料之第二管理表；且前述控制器係：具有將保持於前述快取記憶體之資料以前述第一管理單位之位址進行管理之第三管理表、及以前述第二管理單位之位址進行管理之第四管理表，當保持於前述快取記憶體之資料所屬之前述第二管理單位之位址個數超過預定臨限值時，執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  2. 如請求項1之記憶體系統，其中前述控制器在執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理時，選擇登錄於前述第四管理表之順序最舊之前述第二管理單位之位址，將包含於該第二管理單位之位址之資料作為清理處理之對象。
  3. 如請求項1之記憶體系統，其中前述第一管理表包含將前述第一管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體 中前述第一管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊。
  4. 如請求項1之記憶體系統，其中前述第二管理表包含將前述第二管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體中前述第二管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊。
  5. 如請求項1之記憶體系統，其中前述快取記憶體係以如下之集合關聯方式進行管理：以前述第一管理單位之位址決定線且各線具有複數之路，於各個項可保持包含於前述第一管理單位之位址之資料；前述第三管理表包含表示登錄於前述項之前述第一管理單位之位址中保持有前述區段單位之有效資料之位置之資訊、及該第一管理單位之位址所屬之前述第二管理單位之位址。
  6. 如請求項1之記憶體系統，其中前述第四管理表包含表示前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址間之登錄順序之資訊、於前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數、及於前述快取記憶體中在前述第二管理單位之位址中保持有前述第一管理單位之有效資料之位置。
  7. 如請求項5之記憶體系統，其中前述控制器在執行向前述快取記憶體之資料寫入處理時前述第三管理表中最後之可用之路被使用之情況下，執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  8. 如請求項6之記憶體系統，其中前述控制器於前述第二管理單位之每一位址執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  9. 如請求項8之記憶體系統，其中前述控制器在作為清理對象而選擇之前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數於前述快取記憶體中未滿預定臨限值之情況下，作為前述第一管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體，在於前述快取記憶體中為預定臨限值以上之情況下，作為前述第二管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體。
  10. 如請求項1之記憶體系統，其中前述非揮發性半導體記憶體係NAND型快閃記憶體。
  11. 一種記憶體系統，其包含：快取記憶體，其可保持區段單位之寫入資料；非揮發性半導體記憶體，其以頁單位執行資料寫入，且以為前述頁單位之2以上之自然數倍大的區塊單位執行資料抹除；及控制器，其具有在前述非揮發性半導體記憶體中以為前述區段單位之自然數倍大之第一管理單位管理資料之第一管理表、及以為前述第一管理單位之2以上之自然數倍大之第二管理單位管理資料之第二管理表；且前述快取記憶體係以如下之集合關聯方式進行管理：以前述第一管理單位之位址來決定線且各線具有複數之路，於各個項可保持包含於前述第一管理單位之位址之 資料；前述控制器在執行向前述快取記憶體之資料寫入處理時最後之可用之路被使用之情況下，執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  12. 如請求項11之記憶體系統，其中前述控制器具有：將保持於前述快取記憶體之資料，以前述第一管理單位之位址進行管理之第三管理表及以前述第二管理單位之位址進行管理之第四管理表。
  13. 如請求項11之記憶體系統，其中前述第一管理表包含將前述第一管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體中前述第一管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊。
  14. 如請求項11之記憶體系統，其中前述第二管理表包含將前述第二管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體中前述第二管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊。
  15. 如請求項12之記憶體系統，其中前述第三管理表包含表示登錄於前述項之前述第一管理單位之位址中保持有前述區段單位之有效資料之位置之資訊、及該第一管理單位之位址所屬之前述第二管理單位之位址。
  16. 如請求項12之記憶體系統，其中前述第四管理表包含表示前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址間之登錄順序之資訊、於前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數、及於前述 快取記憶體中在前述第二管理單位之位址中保持有前述第一管理單位之有效資料之位置。
  17. 如請求項12之記憶體系統，其中前述控制器在保持於前述快取記憶體之資料所屬之前述第二管理單位之位址個數超過預定臨限值時，執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  18. 如請求項12之記憶體系統，其中前述控制器於前述第二管理單位之每一位址執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理。
  19. 如請求項18之記憶體系統，其中前述控制器在作為清理對象而選擇之前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數於前述快取記憶體中未滿預定臨限值之情況下，作為前述第一管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體，在於前述快取記憶體中為預定臨限值以上之情況下，作為前述第二管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體。
  20. 如請求項11之記憶體系統，其中前述非揮發性半導體記憶體係NAND型快閃記憶體。
  21. 一種記憶體系統，其包含：快取記憶體，其可保持區段單位之寫入資料；非揮發性半導體記憶體，其以頁單位執行資料寫入，且以為前述頁單位之2以上之自然數倍大的區塊單位執行資料抹除；及控制器，其具有在前述非揮發性半導體記憶體中以為 前述區段單位之自然數倍大之第一管理單位記憶資料之第一機構、在前述非揮發性半導體記憶體中以為前述第一管理單位之2以上之自然數倍大之第二管理單位記憶資料之第二機構、以前述第一管理單位之位址管理保持於前述快取記憶體之資料之第三機構、及以前述第二管理單位之位址管理保持於前述快取記憶體之資料之第四機構；且前述快取記憶體係以如以下之集合關聯方式進行管理：以前述第一管理單位之位址決定線且各線具有複數之路，於各個項可保持包含於前述第一管理單位之位址之資料；前述第一機構包括第一管理表，該第一管理表包含將前述第一管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體中前述第一管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊；前述第二機構包括第二管理表，該第二管理表包含將前述第二管理單位之位址與前述非揮發性半導體記憶體中前述第二管理單位之資料之記憶位置加以關聯之資訊；前述第三機構包括第三管理表，該第三管理表包含表示登錄於前述項之前述第一管理單位之位址中保持有前述區段單位之有效資料之位置之資訊、及該第一管理單位之位址所屬之前述第二管理單位之位址；前述第四機構包括第四管理表，該第四管理表包含表 示前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址間之登錄順序之資訊、於前述快取記憶體中前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數、及於前述快取記憶體中在前述第二管理單位之位址中保持有前述第一管理單位之有效資料之位置；前述控制器係：在保持於前述快取記憶體之資料所屬之前述第二管理單位之位址個數超過預定臨限值之情況下，或在執行向前述快取記憶體之資料寫入處理時前述第三管理表中最後之可用之路被使用之情況下，執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理；在執行從前述快取記憶體到前述非揮發性半導體記憶體之資料清理處理時，選擇登錄於前述第四管理表之順序最舊之前述第二管理單位之位址，於前述快取記憶體中將包含於該第二管理單位之位址之資料作為清理處理之對象；在作為清理對象而選擇之前述第二管理單位之位址所包含之前述第一管理單位之資料個數於前述快取記憶體中未滿預定臨限值之情況下，作為前述第一管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體，在於前述快取記憶體中為預定臨限值以上之情況下，作為前述第二管理單位之資料記憶於前述非揮發性半導體記憶體。
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