TWI512476B - 用以控制非依電性記憶體裝置中之操作之方法以及相關電腦程式產品、電腦可讀儲存媒體、記憶體裝置、及主機裝置 - Google Patents

Description

用以控制非依電性記憶體裝置中之操作之方法以及相關電腦程式產品、電腦可讀儲 存媒體、記憶體裝置、及主機裝置 發明領域

本發明係有關非依電性記憶體裝置，特別是具有NAND架構之快閃記憶體裝置，並更特定於由一組額外命令與/或暫存器來縮減NAND快閃記憶體存取操作之潛伏期延遲的一種方法。

發明背景

諸如行動端子中使用之一種快閃記憶體裝置，通常具有多個分區。該等分區可以是二進制分區(唯讀)與讀寫分區。寫入操作期間，資料無法從該記憶體中讀取除非該寫入操作已完成。此造成即時應用所不希望或無法接受之讀取潛伏期延遲。任何應用中，若寫入操作進行時資料可從唯讀分區中讀取，則整體系統效能將更快速。

讀取潛伏期延遲是關鍵點的一應用範例是該隨選分頁技術，而除非有所需要，否則資料頁面無法從一資料儲存器複製到RAM。記憶體以所謂區塊與頁面來組織，而一頁面典型由512個位元組所組成。一區塊組合若干頁面並且通常具有16 kB之大小。為了縮減所需之記憶體大小，僅載入一應用目前所需之頁面。因此，要求分頁需要持續的讀取與寫入程序。NAND快閃記憶體系統中，一般使用隨選分頁技術，但此技術之系統的一主要缺點是讀取與寫入操作無法同時實行。除非頁面已完全載入，否則每一個頁面檢索操作會阻隔該整體系統，其顯著降低應用之執行。

因為NOR快閃記憶體不支援邊寫邊讀技術，所以基於某些原因，NOR類型之記憶體一般不使用於記憶卡中。由於NOR記憶體之平行架構，所以相較於NAND，其顯示較低的寫入與抹除效能，並因此主要用來作為針對，例如程式碼之唯讀記憶體。此外，於每個儲存資料總量之一晶粒中，NOR裝置佔用較NAND裝置多的空間，藉此NAND快閃記憶體較佳情況是在諸如行動裝置之有限空間中用於儲存大量資料。

上述任何一個特徵與問題會存在基於快閃記憶體之記憶卡與內嵌式大量儲存裝置兩者中。因此，會存有一需求是提供一種用於控制NAND快閃記憶卡與內嵌式大量儲存裝置中之讀取程序的方法，以便減少讀取潛伏期延遲的時間。此可由一額外的命令與/或暫存器組合來達成以掌握讀取與寫入操作。該全新的命令與/或暫存器組合可視為一快閃裝置之該記憶體控制器的一第二“虛擬”埠，即使若另一個寫入操作進行中，則亦允許存取該記憶體裝置之快速讀取。

發明概要

存取NAND快閃記憶體時為了允許較低的讀取潛伏期延遲，一額外的命令與/或暫存器組合可被定義為由該快閃記憶體裝置來支援。藉由此命令與/或暫存器組合，除了該記憶體控制器中之現存資料埠外亦可建立一“虛擬”埠。此可藉由控制一記憶體裝置中之任何讀取/寫入命令來達成，藉此當一寫入/抹除操作進行中時，亦可掌握一讀取要求。該控制可以兩個或更多NAND晶片來加以施用，其中該記憶體控制器以一種能夠在一晶片寫入/抹除時，從另一晶片中讀取的方式來掌握該邊寫邊讀；或者，另一選擇是，以具有額外功能，諸如實際的邊寫邊讀存取或懸置能力之NAND晶片來加以施用，其中僅需一個該類NAND晶片，並且該記憶體控制器可於該單一晶片之分離區塊中讀取與寫入，或於實行一讀取操作前懸置一寫入操作。

圖式簡單說明

下文中，本發明藉由舉例說明用之示範實施例與圖形來加以描述，其中第1圖示意顯示一根據本發明之一示範實施例的快閃記憶體系統；第2圖是一根據本發明之一實施例，於讀取程序中之一自動懸置的流程圖；第3圖是另一顯示根據本發明之該方法的一優先權引數之流程圖；而第4圖是另一顯示根據本發明之該方法的一懸置引數之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

第1圖中，示意顯示根據本發明之該安排。該非依電性記憶體裝置1包含至少一個NAND類型之快閃記憶體晶片12、14、16與具有至一外部主機4之一介面的一記憶體控制器2。該外部主機4可由一端子來代表，其包含用於執行儲存於一儲存媒體之程式碼的一處理器。該主機需要儲存於該記憶體裝置1之資訊，以執行程式碼或顯示該主機上之資訊，諸如一行動通訊端子中之一內部快閃記憶體或一快閃記憶卡。該主機能夠控制該記憶體之讀取並與該記憶體裝置傳遞資料。為此目的，該主機連接至該記憶體控制器，或者，若該主機負責所有存取控制與若該記憶體裝置之該結構不需一分離的控制器，則該主機直接連接至該記憶體裝置。例如，該主機可以是一桌上型電腦、一手提式電腦、一行動電話、一數位相機或可使用非依電性記憶體來作為一儲存媒體之任何其他類型的電腦/微控制器式端子。該非依電性記憶體裝置可提供來，例如，作為一可移動式記憶體元件(記憶卡)或作為安排於該裝置中之內嵌式大量儲存器。

該記憶體控制器2之一讀取/寫入埠8用於存取該等NAND記憶體晶片，以根據預定之規格說明來實行該記憶體晶片1之讀取與/或寫入操作。該等記憶體晶片於若干分區中包括讀取－寫入資料(亦即，針對資料儲存)以及唯讀資料(例如，程式碼)。該讀取－寫入資料可位於若干晶片中或至少一個記憶體晶片中之若干區塊中。

藉由提供一組命令(單一狀態機器)與/或暫存器(多重狀態機器)，當寫入/抹除該裝置之一第二記憶體單元時，該記憶體控制器可允許存取該記憶體裝置之一第一記憶體單元的讀取。該等記憶體單元可對應，例如，分離的NAND晶片或至少一個記憶體晶片中之分離區塊。若NAND晶片無法提供內部邊寫邊讀操作或懸置操作，則應提供至少兩個NAND晶片來應用本發明之該方法。

如第1圖所示，該記憶體控制器具有一讀取－寫入埠8，以用於讀取與寫入/抹除至NAND記憶體晶片或至一NAND記憶體晶片之至少一第一記憶體單元12、14的存取。此外，使用上述命令組與/或暫存器，一第二讀取－寫入埠10作為一“虛擬”埠來予以實施。第1圖之該範例中，該埠針對快速讀取存取操作而指定一第二記憶體單元16中之唯讀資料。該主機可經由一主機介面6來與該記憶體控制器2通訊，藉此該等讀取與寫入操作之控制可由該主機4來選擇性實行。寫入該記憶體或從該記憶體讀取之資料亦可經由該主機介面來傳送。

另一示範實施例使用具有額外功能之NAND類型快閃記憶體晶片，期待不久的將來可將其開發出。該等額外功能可包括NAND晶片中實際的邊寫邊讀存取，或其他類型快閃記憶體著名的懸置功能。雖然多個晶片可僅用來作為如上述之一NAND架構的情況，但該等附加功能提供僅有一NAND晶片需實行本發明之概念。

雖然同時讀取/寫入操作可由一NAND晶片支援，但該記憶卡控制器可發出命令至該相同NAND晶片之不同記憶體區塊。此方式中，一寫入/抹除操作可於一晶片之一第一記憶體區塊上實行，而同時一或更多讀取操作可於另一記憶體區塊中實行。該等操作可位於與該第一記憶體區塊相同的NAND晶片或位於一不同的NAND晶片上。該記憶卡控制器可防止記憶體存取重疊(亦即，防止超過一個要求導向一單一記憶體組)。

為了防止該類重複發生，該控制器應察覺該記憶體裝置之任何地方的進行中操作。例如，此可由一忙碌信號或由指出要求存取該記憶體裝置或存取進行中的某些類型旗標來確認。當一進行中操作由該控制器檢測到或接收到若干要求時，該控制器將以如上述確認同時僅有一命令導向一記憶體單元的方式來發出命令。

本發明之另一示範實施例中，具有懸置功能之NAND晶片用來降低讀取潛伏期延遲。於是，一寫入/抹除操作被懸置才可執行具有高優先權之一讀取操作。該讀取程序應於重新開始該中斷寫入或抹除操作之前完成。具有懸置時間500貢之NAND記憶體裝置可供使用並足以處理即時的讀取/寫入應用。

為此目的，可實行若干方式來實施一全新的讀取命令。一種替代方式是以一種任何讀取命令自動具有較抹除/寫入命令高的優先權之方式來定義該命令組合。之後，一讀取命令之使用可觸發該記憶體晶片中之任何進行中操作的懸置。讀取程序中之該類自動懸置的一可能實施態樣顯示於第2圖。

此情況發生時為了保留決定懸置之可能性，該主機於該讀取命令訊框中可包括由該記憶體控制器檢測之一優先權引數，藉此並非所有讀取操作必須觸發懸置。其一示範實施例顯示於第3圖。步驟301中，該記憶體控制器等待從該主機接收新命令。一讀取命令被接收時(步驟302)，內含於該命令之該優先權引數由該記憶體控制器檢查(303)。該優先權引數可以，例如，需履行特定條件來觸發一懸置之該類方式來實施，或可定義若干優先權等級來允許該記憶體控制器判定一讀取命令是否具有較一主動寫入/抹除操作更高的優先權。此寫入/抹除操作之該先前的起始未顯示於第3圖。下文中，經由範例假設該讀取命令之該優先權被給定來作為一位元值或數位值，而一預設優先權臨界值針對該記憶體控制器來加以定義。若該接收之讀取命令的該優先權引數超過該預設優先權臨界值，則任何進行中的寫入/抹除操作或者是，包括一讀取操作之任何操作會被懸置(步驟305)。然而，若該優先權引數顯示該接收之讀取命令的該優先權較低，則該進行中操作會繼續而不中斷，並且該讀取命令不執行(步驟304)。此可於一回應中發信號至該主機。或者，該讀取命令可由該記憶體控制器以一適合方式來儲存，而一旦該寫入/抹除操作完成時執行該讀取命令。

該寫入/抹除操作懸置後，如步驟306所示，該記憶體控制器實行該讀取操作並將該讀取命令要求之資料傳送至該主機。接著，該寫入/抹除操作可由該記憶體控制器自動重新開始(步驟307)。如步驟306所見，該資料傳回該主機後，該記憶體控制器已等待來自該主機之新命令。此方式中，一單一寫入/抹除操作或，例如，一連續的寫入可由具有對應優先權引數之讀取操作懸置數次。雖然該等優先權引數由該主機發出或包括於該等命令中，但該記憶體控制器控制該實際程序。

一類似方式中，一懸置引數可加入一讀取命令中並因此觸發任何其他操作之懸置，如第4圖之該範例所示。步驟402中，一讀取命令由該記憶體控制器接收時，該記憶體控制器會藉由，例如，步驟403中檢查一旗標來判定該讀取命令是否包括一懸置引數。若該命令中檢測到一懸置引數，則進行中寫入操作之懸置與一隨後的讀取操作，會如以上所述針對先前步驟305之一優先權引數的情況來實行。因此，不具有一懸置引數之一讀取命令對應具有第3圖之較低優先權的一讀取命令，並且僅在若無寫入/抹除操作於該記憶體單元中進行時才執行。

此外，可發出一分離的懸置命令來觸發進行中操作之懸置，而隨後諸如一讀取命令之任何所欲的存取命令可以一習知方法於該記憶體晶片上處理。

尚有另一可能性是懸置於該快閃記憶體裝置間往來傳送之任何進行中資料，並立即發出一快速讀取命令。該資料傳送之懸置可以類似進行中存取操作之懸置的一種方式，亦即，由具有或不具有優先權引數之一讀取命令或一分離的懸置命令來觸發。

上述命令方案或暫存器延伸可於一狀態機器準位中實施，藉此寫入/抹除操作之懸置或同時邊寫邊讀之觸發可容許一平行的狀態機器以及該現存的存取。該額外存取可視為一虛擬埠。

所有給定範例中，該記憶體存取之控制可替代地由該主機裝置來實作而非該記憶體控制器。記憶體晶片之存取可以是位址控制或非位址控制，例如，經由晶片選定信號來實施。

本發明之該方法乍看之下，由於一般需要額外的邏輯與更昂貴的記憶體晶片來支持本發明之概念，因此造成一系統之快閃記憶體成本的增加。然而，既然反應出典型一系統中需要較少RAM，則應用本發明之該方法的一系統之總記憶體成本會顯著降低，而同時可取得如上述針對讀取潛伏期延遲的進一步優點。

於是，給定一方法來實施具有低讀取潛伏期延遲之NAND快閃記憶體裝置，藉此可促進具有高儲存容量與快速存取時間之記憶卡與/或內嵌式記憶體。本發明已對照特定實施例、記憶體類型與特定命令方案來加以說明，業界之熟於此技者將認同經由範例僅為了對本發明加以了解，而不意欲將其侷限於由該說明與該等後附申請專利範圍以及其任何組合所給定之本發明的範疇中。因此，該等規格說明與圖式亦以一舉例說明而非一限制觀點來視之。

1．．．非依電性記憶體裝置

2．．．記憶體控制器

4．．．外部主機

6．．．主機介面

8．．．讀取/寫入埠

10．．．額外埠

12、14．．．NAND類型快閃記憶體晶片、第一記憶體單元

16．．．第二記憶體單元

301、302、303、304、305、306、307、402、403．．．步驟

第1圖示意顯示一根據本發明之一示範實施例的快閃記憶體系統；第2圖是一根據本發明之一實施例，於讀取程序中之一自動懸置的流程圖；第3圖是另一顯示根據本發明之該方法的一優先權引數之流程圖；而第4圖是另一顯示根據本發明之該方法的一懸置引數之流程圖。

1．．．非依電性記憶體裝置

2．．．記憶體控制器

4．．．外部主機

6．．．主機介面

8．．．讀取/寫入埠

10．．．額外埠

12、14．．．NAND類型快閃記憶體晶片、第一記憶體單元

16．．．第二記憶體單元

Claims (19)

1. 一種用以控制非依電性記憶體裝置中之操作之方法，該非依電性記憶體裝置包含一個記憶體控制器，該方法包含下列步驟：起始對該非依電性記憶體裝置之至少一記憶體單元的一寫入操作或一抹除操作；接收來自一主機之一懸置命令；至少部分基於該懸置命令來懸置對該至少一記憶體單元起始之該寫入操作或起始之該抹除操作；以及起始對該至少一記憶體單元的一讀取操作。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含在完成該讀取操作後，自動回復對該至少一記憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：在完成該讀取操作後，接收來自該主機之一額外命令；以及至少部分基於該額外命令來重新起始對該至少一記憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，更包含至少部分基於該懸置命令來懸置傳送至該非依電性記憶體裝置之任何進行中的資料傳送。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中用以懸置傳送至該非依電性記憶體裝置之任何進行中的資料傳送之該懸置命令，為具有優先於一進行中之寫入操作或一進行中 之抹除操作之優先權的一讀取命令，或為另一懸置命令。
6. 一種電腦程式產品，其包含儲存於電腦可讀媒體上之程式碼，用以在於一個運算或處理配置上執行時，實現如申請專利範圍第1項之方法的操作。
7. 一種用以控制非依電性記憶體裝置中之操作之方法，該非依電性記憶體裝置包含一記憶體控制器，該方法包含下列步驟：接收來自一主機之一懸置命令，該懸置命令與一讀取操作相關聯；至少部分基於該懸置命令來懸置對該非依電性記憶體裝置之至少一記憶體單元的一寫入操作或一抹除操作；以及起始對該至少一記憶體單元之該讀取操作。
8. 如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含在完成該讀取操作後，自動回復對該至少一記憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
9. 如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含：在完成該讀取操作後，接收來自該主機之一額外命令；以及至少部分基於該額外命令來重新起始對該至少一記憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
10. 一種電腦可讀儲存媒體，其編碼有包含碼之一電腦程式，用以當在一運算或處理配置上執行時，實現如申請 專利範圍第7項之方法的操作。
11. 一種記憶體裝置，其包含：包含至少一記憶體單元之至少一非依電性記憶體晶片；以及一記憶體控制器，可操作來進行下列動作：起始對該至少一記憶體單元的一寫入操作或一抹除操作；接收來自一主機之一懸置命令；至少部分基於該懸置命令來懸置對該至少一記憶體單元起始之該寫入操作或起始之該抹除操作；及起始對該至少一記憶體單元的一讀取操作。
12. 如申請專利範圍第11項之記憶體裝置，其中該記憶體控制器更係可操作來至少部分基於該懸置命令來懸置傳送至該記憶體裝置之任何進行中的資料傳送。
13. 如申請專利範圍第11項之記憶體裝置，其中該記憶體控制器係進一步可操作來在完成該讀取操作後，自動回復對該至少一記憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
14. 如申請專利範圍第11項之記憶體裝置，其中該記憶體控制器係進一步可操作來進行下列動作：在完成該讀取操作後，接收來自該主機之一額外命令；以及至少部分基於該額外命令重新起始對該至少一記 憶體單元懸置之該寫入操作或懸置之該抹除操作。
15. 如申請專利範圍第12項之記憶體裝置，其中用以懸置傳送至該非依電性記憶體裝置之任何進行中的資料傳送之該懸置命令，為具有優先於一進行中之寫入操作或一進行中之抹除操作之優先權的一讀取命令，或為另一懸置命令。
16. 一種主機裝置，其包含：可操作來在該主機裝置與一記憶體裝置間傳遞資料的一個資料傳送單元；以及可操作來發出一懸置命令給該記憶體裝置的一個命令單元；藉以致使該記憶體裝置懸置已在該記憶體裝置上起始之一第一存取操作，使得該記憶體裝置上之一第二存取操作之起始可在該第一存取操作完成之前發生。
17. 如申請專利範圍第16項之主機裝置，其中：該第一存取操作包含一寫入操作或一抹除操作；該第二存取操作包含一讀取操作；以及該命令單元係進一步可操作來在完成該讀取操作後，發出一額外命令至該記憶體裝置，該額外命令致使該記憶體裝置重新起始已被懸置之該寫入操作或該抹除操作。
18. 一種記憶體裝置，其包含：包括至少一記憶體單元之至少一個非依電性記憶體晶片； 一記憶體控制器，可操作來進行下列動作：起始對該至少一記憶體單元的一寫入操作或一抹除操作；接收一讀取命令；判定該讀取命令係與一優先引數或一懸置引數相關聯；以及至少部分基於該優先引數或該懸置引數來決定是否要懸置對該至少一記憶體單元起始的該寫入操作或起始的該抹除操作，使得與該讀取命令相關聯之一讀取操作可對該至少一記憶體單元被起始。
19. 如申請專利範圍第18項之記憶體裝置，其中該記憶體控制器決定要懸置對該至少一記憶體單元之該寫入操作或該抹除操作，使得該讀取操作可對該至少一記憶體單元被起始，且該記憶體控制器係進一步可操作來在完成該讀取操作後，自動回復對該至少一記憶體單元懸置的該寫入操作或懸置的該抹除操作。