TWI622882B - 記憶體系統、及其讀取方法與寫入方法 - Google Patents

Abstract

一種記憶體系統、及其讀取方法與寫入方法。記憶體系統包括一主控制器、一記憶體控制器及一記憶體陣列。記憶體控制器電性連接於主控制器。記憶體陣列電性連接於記憶體控制器。記憶體陣列包括數個記憶體裝置。一同位元資訊及一控制表儲存於記憶體陣列。讀取方法包括以下步驟：自一主機介面接收一讀取命令，讀取命令用以請求儲存於記憶體陣列之一使用者資料。當使用者資料於此些記憶體裝置之其中之一發生錯誤時，根據同位元資訊，復原(recover)使用者資料。傳遞已復原之使用者資料至主機介面，並同時更新(refresh)錯誤之使用者資料。

Description

記憶體系統、及其讀取方法與寫入方法

本揭露是有關於一種記憶體系統、一讀取方法及一寫入方法，且特別是有關於一種記憶體系統、及其讀取方法與寫入方法。

近年來，儲存裝置可以應用獨立磁碟備援陣列技術(Redundant Array of Independent Disks,RAID)來避免磁碟損壞造成的資料損失。在另一方面，許多的應用採用了如NAND快閃記憶體(NAND flash)來實現RAID技術，以增進其效能。

由於NAND快閃記憶體具有干擾(disturbance)及保持力(retention)的問題，NAND快閃記憶體之效能將長時間使用後將產生衰退。

再者，在寫入大量資料後，NAND快閃記憶體將會耗損(wear out)，而造成沒有空間能夠更新資料或者造成資料的錯誤。

本揭露係有關於一種記憶體系統、及其讀取方法與寫入方法。

根據本揭露之第一方面，提出一種記憶體系統之讀取方法。記憶體系統包括一記憶體控制器及一記憶體陣列。記憶體陣列電性連接於記憶體控制器。一同位元資訊儲存於記憶體陣列。記憶體陣列包括數個記憶體裝置。讀取方法包括以下步驟：自一主機介面接收一讀取命令，讀取命令用以請求儲存於記憶體陣列之一使用者資料。當使用者資料於此些記憶體裝置之其中之一發生錯誤時，根據同位元資訊，復原(recover)使用者資料。傳遞已復原之使用者資料至主機介面，並更新(refresh)使用者資料。

根據本揭露之第二方面，提出一種記憶體系統之寫入方法。記憶體系統包括一記憶體控制器及一記憶體陣列。記憶體陣列電性連接於記憶體控制器。一同位元資訊儲存於記憶體陣列中。記憶體陣列包括數個記憶體裝置。寫入方法包括以下步驟：接收一寫入命令。寫入命令用以寫入一使用者資料於記憶體陣列。分配記憶體陣列之複數個頁面(page)來儲存使用者資料。若被分配之此些頁面於此些記憶體裝置之其中之一無法進行存取，則除了無法進行存取之記憶裝頁面外，於此些頁面儲存使用者資料及其對應之同位元資訊。執行一升溫修復程序(heating repair operation)於無法進行存取之記憶體裝置。於升溫修復程序完成 後，回存使用者資料至記憶體陣列。

根據本揭露之第三方面，提出一種記憶體系統。記憶體系統包括一記憶體控制器及一記憶體陣列。一同位元資訊儲存於記憶體陣列中。記憶體陣列包括數個記憶體裝置。控制表包括一更新名單。當一使用者資料於此些記憶體裝置之其中之一發生錯誤時，具有使用者資料之錯誤的記憶體裝置的一識別碼紀錄於更新名單。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

1000‧‧‧記憶體系統

100‧‧‧主控制器

200‧‧‧記憶體控制器

300‧‧‧記憶體陣列

310‧‧‧記憶體裝置

400‧‧‧資料暫存器

500‧‧‧同位元單元

600‧‧‧主機介面

A1、A2、A3、B1、B2、B2*、B3、Bx、C1、C2、C3、Cx、D1、D2、D3、Dx‧‧‧使用者資料

Ap、Bp、Cp、Dp‧‧‧同位元資訊

L1‧‧‧更新名單

L2‧‧‧升溫修復名單

L3‧‧‧回存名單

S102、S104、S106、S108、S110、S112、S114、S116、S118、S120、S122、S202、S204、S206、S208、S210、S212、S214、S216、S218、S220、S302、S304、S306、S308、S310、S312、S314、S402、S404、S406、S408、S410‧‧‧流程步驟

TB‧‧‧控制表

第1圖繪示根據一實施例之一記憶體系統的示意圖。

第2圖及第3圖說明記憶體系統之讀取方法的一實施例。

第4圖說明記憶體系統之讀取方法的另一實施例。

第5圖及第6圖說明記憶體系統之寫入方法的一實施例。

第7圖繪示根據一實施例之記憶體系統之讀取方法的流程圖。

第8圖繪示根據一實施例之記憶體系統之寫入方法的流程圖。

第9圖繪示第8圖之步驟S218的流程圖。

第10圖繪示第8圖之步驟S314的流程圖。

請參照第1圖，其繪示根據一實施例之一記憶體系統1000的示意圖。記憶體系統1000例如是一獨立磁碟備援陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)記憶體系統。記憶體系統1000包括一主控制器(main controller)100、一記憶體控制器(memory controller)200、一記憶體陣列(memory array)300、一資料暫存器(data buffer)400、一同位元單元(parity unit)500及一主機介面(host interface)600。主控制器100用以接收來自於主機介面600之命令，並對應地控制記憶體控制器200。記憶體控制器200用以進行記憶體陣列300、資料暫存器400及同位元單元500的存取與操作。舉例來說，主控制器100及記憶體控制器200例如是一電路、一晶片、一電路板、或儲存數組程式碼之一儲存裝置。

資料暫存器400用以暫存來自主機介面600或記憶體陣列300的使用者資料。舉例來說，資料暫存器400可以是非揮發性記憶體(NVRAM)，例如是DRAM或SRAM。

同位元單元500用以分配同位元資訊或根據同位元資訊進行復原程序(recovering procedure)。舉例來說，同位元單元500例如是一電路、一晶片、或儲存數組程式碼之儲存裝置。

記憶體陣列300包括複數個記憶體裝置310。記憶體陣列300用以長時間儲存使用者資料。記憶體裝置310例如是 組成一RAID資料結構。同位元資訊及使用者資料儲存於記憶體陣列300之不同區域。使用者資料可能會在某一記憶體裝置310產生錯誤。錯誤的使用者資料可以根據同位元資訊及儲存於其他記憶體裝置之使用者資料來復原。舉例來說，記憶體裝置310可以是一非揮發記憶體(NVRAM)或快閃記憶體(flash)，例如是一NAND快閃記憶體。

請參照第2圖及第3圖，其說明記憶體系統1000之讀取方法的一實施例。如第2圖所示，一控制表TB包括一更新名單L1、一升溫修復名單L2及一回存名單L3。控制表TB可以儲存於記憶體陣列300內，或者儲存於另一非揮發記憶體。

如第2圖所示，記憶體陣列300用以儲存使用者資料A1、A2、A3、…、B1、…、Bx、C1、C2、…、Cx及同位元資訊Ap、Bp、Cp。儲存於識別碼為「#1」的記憶體裝置310用以儲存使用者資料A1、使用者資料B1及使用者資料C1。識別碼為「#2」的記憶體裝置310用以儲存使用者資料A2、使用者資料B2及同位元資訊Cp。識別碼為「#3」的記憶體裝置310用以儲存使用者資料A3、使用者資料C2及同位元資訊Bp。識別碼為「#x+1」的記憶體裝置310用以儲存使用者資料Bx、使用者資料Cx及同位元資訊Ap。

如第2圖所示，使用者資料B1至使用者資料Bx欲被讀取出來。首先，使用者資料B1至使用者資料Bx須被讀取至資料暫存器400。然而，儲存於識別碼為「#2」的記憶體裝置 310的使用者資料B2*是錯誤的。接著，同位元單元500可以執行下式(1)，以根據同位元資訊Bp、使用者資料B1、使用者資料B3、．．．、使用者資料Bx來復原使用者資料B2*為使用者資料B2。在另一實施例中，復原程序並不侷限於下式(1)。

在使用者資料B2被復原後，使用者資料B2儲存於資料暫存器400，且識別碼「#2」儲存於控制表TB之更新名單L1。

接著，如第3圖所示，儲存於資料暫存器400之使用者資料B1至使用者資料Bx可以完整地被讀取至主機介面600。「#2」紀錄於更新名單L1，故同位元單元500藉由上式(1)來更新識別碼為「#2」之記憶體裝置310的使用者資料B2*。如此一來，即使使用者資料B2*是錯誤的，使用者資料B1至使用者資料Bx仍可順利地被讀取且更新。

請參照第4圖，其說明記憶體系統1000之讀取方法的另一實施例。如第4圖所示，識別碼為「#3」之記憶體裝置310無法被存取。除了使用者資料C2以外，使用者資料C1至使用者資料Cx被讀取到資料暫存器400，且同位元資訊Cp被讀取到同位元單元500。

接著，同位元單元500可以執行下式(2)，以根據同位元資訊Cp、使用者資料C1、使用者資料C3、…、使用者資料Cx來獲得使用者資料C2。在另一實施例中，復原程序並不 侷限於下式(2)。

在獲得使用者資料C2之後，使用者資料C2儲存於資料暫存器400，且無法存取之記憶體裝置310的識別碼「#3」記錄於控制表TB之升溫修復名單L2。

接著，如第4圖所示，儲存於資料暫存器400之使用者資料C1至使用者資料Cx可以完整地讀取至主機介面600。“#3”則記錄於升溫修復名單L2，故識別碼為「#3」之記憶體裝置310將被執行一升溫修復程序(heating repair procedure)。如此一來，即使某一記憶體裝置310無法被存取，使用者資料C1至使用者資料Cx仍可以順利被讀取出來，且這個無法存取之記憶體裝置310可以藉由升溫修復程序進行修復。

請參照第5圖及第6圖，其說明記憶體系統1000之寫入方法的一實施例。儲存於資料暫存器400之使用者資料D1、使用者資料D2、使用者資料D3、…、使用者資料Dx將被寫入至記憶體陣列300。同位元單元500可以執行下式(3)，以根據使用者資料D1、使用者資料D2、使用者資料D3、…、使用者資料Dx來獲得同位元資訊Dp。

如第5圖所示，識別碼為「#3」的記憶體裝置310無法被存取。除了使用者資料D2以外，使用者資料D1至使用者資料Dx寫入至記憶體陣列300，且同位元資訊Dp也寫入至記憶 體陣列300。並且，識別碼為「#3」之記憶體裝置310被執行升溫修復成程序。

如第6圖所示，在升溫修復程序完成後，「#3」被移動至控制表TB之回存名單L3。接著，由於回存名單L3記錄「#3」，故同位元單元500執行下式(4)，以根據使用者資料D1、使用者資料D3、…、使用者資料Dx及同位元資訊Dp來獲得使用者資料D2。接著，使用者資料D2被回存至記憶體陣列300。

如此一來，即使某一記憶體裝置310無法被存取，使用者資料D1至使用者資料Dx仍可以順利被寫入至記憶體陣列300，且記憶體裝置310可以藉由升溫修復程序進行修復。

請參照第7圖，其繪示根據一實施例之記憶體系統1000之讀取方法的流程圖。在步驟S102中，記憶體控制器200接收來自主機介面600之讀取命令，此讀取命令用以讀取記憶體陣列300之使用者資料。記憶體控制器200並讀取使用者資料至資料暫存器400。

在步驟S104中，判斷使用者資料是否於某一記憶體裝置310無法被正確獲得(unavailable)。在一種情況中，「使用者資料於某一記憶體裝置310無法被正確獲得」的原因是使用者資料於某一記憶體裝置310發生錯誤；在另一種情況中，「使用者資料於某一記憶體裝置310無法被正確獲得」的原因是使用 者資料儲存於無法存取或即將耗損(wear out)之某一記憶體裝置310。若使用者資料於某一記憶體裝置310無法被正確獲得，則進入步驟S106；若使用者資料於任一記憶體裝置310皆可被正確獲得，則進入步驟S112。

在步驟S106中，同位元單元500根據同位元資訊復原使用者資料。

在步驟S108中，判斷使用者資料是否儲存於無法存取之某一記憶體裝置310。若使用者資料儲存於無法存取之記憶體裝置310，則進入步驟S116；若使用者資料並非儲存於無法存取之記憶體裝置310，則進入步驟S110。

在步驟S110中，將無法被正確獲得之使用者資料所在的記憶體裝置310之識別碼記錄於控制表TB之更新名單L1中。

在步驟S112中，將使用者資料讀取至資料暫存器400。

在步驟S114中，判斷更新名單L1是否沒有記錄。若更新名單L1沒有記錄，則進入步驟S116；若更新名單L1存有記錄，則進入步驟S118。

在步驟S116中，從資料暫存器400傳遞使用者資料至主機介面600，並同時執行一搜尋讀取程序。搜尋讀取程序用以尋找需要被更新之其他記憶體裝置310。

在步驟S118中，從資料暫存器400傳遞使用者資 料至主機介面600，並同時更新使用者資料。

在步驟S120中，透過搜尋讀取程序判斷是否有任何其他需要更新之記憶體裝置310。若有某一記憶體裝置310需要被更新，則進入步驟S122；若沒有任何記憶體裝置310需要被更新，則結束流程。

在步驟S122中，將需要被更新之記憶體裝置310之識別碼記錄於更新名單L1。

請參照第8圖，其繪示根據一實施例之記憶體系統1000之寫入方法的流程圖。在步驟S202中，主控制器100接收一寫入命令。寫入命令用以寫入一使用者資料至記憶體陣列300。主控制器100並配置記憶體陣列300之數個頁面來儲存使用者資料。

在步驟S204中，記憶體控制器200從主機介面600接收使用者資料，並存至資料暫存器400。

在步驟S206中，判斷所配置之頁面是否於某一記憶體裝置310無法被存取。若所配置之頁面於某一記憶體裝置310無法被存取，則進入步驟S210；若所配置之頁面並未於某一記憶體裝置310無法被存取，則進入步驟S208。

在步驟S208中，將使用者資料及對應之同位元資訊儲存至配置的頁面。

在步驟S210中，除了無法被存取之記憶體裝置310以外，將使用者資料及對應之同位元資料儲存至配置的頁 面。

在步驟S212中，判斷升溫修復名單L2是否沒有記錄。若升溫修復名單L2沒有記錄，則進入步驟S218；若升溫修復名單L2存有記錄，則進入步驟S214。

在步驟S214中，判斷升溫修復程序是否完成。若升溫修復程序已完成，則進入步驟S216；若升溫修復程序未完成，則進入S220。

在步驟S216中，將無法存取之記憶體裝置310的識別碼從升溫修復名單L2移動至回存名單L3。

在步驟S218中，將使用者資料回存至記憶體陣列300。此步驟將詳細說明於第9圖的流程圖。

在步驟S220中，確認是否還有任何記憶體裝置310無法被存取。此步驟將詳細說明於第10圖之流程圖。

請參照第9圖，其繪示第8圖之步驟S218的流程圖。在步驟S302中，判斷回存名單L3是否沒有記錄。若回存名單L3沒有記錄，則進入步驟S314；若回存名單L3存有記錄，則進入步驟S304。步驟S314類似於步驟S220。

在步驟S304中，同位元單元500根據同位元資訊復原使用者資料。

在步驟S306中，將已復原之使用者資料回存於記憶體陣列300中。

在步驟S308中，判斷是否收到其他命令。若有收 到其他命令，則結束本流程；若沒有收到其他命令，則進入步驟S310。

在步驟S310中，判斷使用者資料是否已回存完畢。若使用者資料已回存完畢，則進入步驟S312；若使用者資料未回存完畢，則進入步驟S304。

在步驟S312中，清除回存名單L3。

請參照第10圖，其繪示第8圖之步驟S314的流程圖。在步驟S402中，獲得各個記憶體裝置310之一預定參數。此預定參數可以是一抹除次數。

在步驟S404中，判斷任一記憶體裝置310之預定參數是否已達到一升溫點條件(heating point condition)。舉例來說，升溫點條件係為抹除次數達到一預定值。若任一記憶體裝置310之預定參數達到升溫點條件，則進入步驟S406；若沒有任何記憶體裝置310之預定參數達到升溫點條件，則結束此流程。

在步驟S406中，判斷升溫修復名單L2是否沒有記錄。若升溫修復名單L2沒有記錄，進入步驟S410；若升溫修復名單L2存有記錄，則進入步驟S408。

在步驟S408中，將預定參數達到升溫點條件之記憶體裝置310的識別碼記錄於升溫修復名單L2中。

在步驟S410，將預定參數達到升溫點條件之記憶體裝置310的識別碼記錄於升溫修復名單L2中，並且執行升溫修復程序。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種記憶體系統之讀取方法，其中該記憶體系統包括一記憶體控制器及一記憶體陣列，一同位元資訊儲存於該記憶體陣列，該記憶體陣列包括複數個記憶體裝置，且該讀取方法包括：自一主機介面接收一讀取命令，該讀取命令用以請求儲存於該記憶體陣列之一使用者資料；當該使用者資料於該些記憶體裝置之其中之一發生錯誤時，根據該同位元資訊，復原該使用者資料；以及於已復原之該使用者資料讀取至該主機介面之過程中，更新該記憶體陣列之該使用者資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之記憶體系統之讀取方法，更包括：將具有該使用者資料之錯誤的該記憶體裝置的一識別碼記錄於一控制表之一更新名單，該控制表儲存於該記憶體陣列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之記憶體系統之讀取方法，更包括：將正在執行一升溫修復程序之該些記憶體裝置之其中之一的一識別碼記錄於一控制表之一升溫修復名單，該控制表儲存於該記憶體陣列；以及 當一升溫修復程序已執行完畢，傳遞已復原之該使用者資料至該主機介面，並執行一搜尋讀取程序。
4. 一種記憶體系統之寫入方法，其中該記憶體系統包括一記憶體控制器及一記憶體陣列，一同位元資訊儲存於該記憶體陣列中，該記憶體陣列包括複數個記憶體裝置，且該寫入方法包括：接收一寫入命令，該寫入命令用以寫入一使用者資料於該記憶體陣列；分配該記憶體陣列之複數個頁面來儲存該使用者資料；若被分配之該些頁面於該些記憶體裝置之其中之一無法進行存取，則除了無法進行存取之該記憶裝置以外，於該些頁面儲存該使用者資料及其對應之該同位元資訊；執行一升溫修復程序於無法進行存取之該記憶體裝置；以及於該升溫修復程序完成後，回存該使用者資料至該記憶體陣列。
5. 如申請專利範圍第4項所述之記憶體系統之寫入方法，更包括：將正在執行該升溫修復程序之該些記憶體裝置之其中之一的一識別碼記錄於一控制表之一升溫修復名單，該控制表儲存於該記憶體陣列。
6. 如申請專利範圍第5項所述之記憶體系統之寫入方法，更包括：當該升溫修復程序已執行完畢，將該識別碼從該升溫修復名單移至一回存名單；以及當該使用者資料已回存，將該識別碼從該回存名單移除。
7. 如申請專利範圍第4項所述之記憶體系統之寫入方法，更包括：判斷是否還有該些記憶體裝置之任一需要被執行該升溫修復程序，其中判斷是否還有該些記憶體裝置之任一需要被執行該升溫修復程序的步驟係根據一抹除次數進行判斷。
8. 一種記憶體系統，包括：一記憶體控制器；以及一記憶體陣列，包括複數個記憶體裝置，其中一同位元資訊儲存於該記憶體陣列；其中一控制表包括一更新名單，當讀取一使用者資料，而該使用者資料於該些記憶體裝置之其中之一發生錯誤時，根據該同位元資訊，復原該使用者資料，且具有該使用者資料之錯誤的該些記憶體裝置之其中之一的一第一識別碼紀錄於該更新名單，以 於已復原之該使用者資料讀取至一主機介面之過程中，更新該記憶體陣列之該使用者資料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之記憶體系統，其中該控制表更包括一升溫修復名單，當該使用者資料無法於該些記憶體裝置之其中之一進行存取，無法進行存取之該些記憶體裝置之其中之一的一第二該識別碼紀錄於該升溫修復名單中。
10. 如申請專利範圍第9項所述之記憶體系統，其中該控制表更包括一回存名單，當無法進行存取之該記憶體裝置已執行完畢一升溫復原程序，該第二識別碼係從該升溫修復名單移至該回存名單。