TWI653636B - 資料儲存裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種資料儲存裝置及其操作方法。資料儲存裝置包括 一非揮發性記憶體、一揮發性記憶體耦接至非揮發性記憶體以及一記憶體控制器耦接至非揮發性記憶體及揮發性記憶體。記憶體控制器用以執行下列操作：接收來自一主機的一現代待機通知；及依據複數個旗標及儲存於揮發性記憶體的一第一映射表更新儲存於非揮發性記憶體的一第二映射表。

Description

資料儲存裝置及其操作方法
本發明是有關於一種資料儲存裝置及其操作方法。
隨著科技的發展，各式各樣的電子裝置諸如手機、平板電腦、個人電腦、筆記型電腦等圍繞著現代人的生活。為了符合不同的要求，電子裝置的功能也越來越多樣化。增加電子裝置的功能將造成運作時耗電量增加，故而使用者會希望電子裝置處於待機模式下能夠盡量地減少電力消耗，以增加續航力。然而，使用者同時也會期望電子裝置在待機時也能執行某些特定功能，例如硬體、軟體或韌體更新、接收即時訊息或電子郵件等。有鑑於此，微軟(Microsoft)推出一種新的待機模式－現代待機(modern standby)模式。相較於傳統的待機模式(或稱S3模式)，處於現代待機模式下的電子裝置仍能連接網路，且能透過網路接收訊息或資料。然而，現代待機模式與傳統的待機模式之間畢竟有所差異，若要有效地支援現代待機模式，電子裝置內部的其他裝置(例如資料儲存裝置)的操作勢必要有所調整。
當處於現代待機模式下，電子裝置(例如筆記型電腦)的資料儲存裝置(例如固態硬碟)會反覆地進入低功率消耗模式。也就是說，資料儲存裝置在現代待機模式下會頻繁地在一般模式與低功率消耗模式之間切換。當資料儲存裝置從一般模式進入低功率消耗模式時，資料儲存裝置的記憶體控制器會要將資料儲存裝置的揮發性記憶體中的邏輯對實體映射表全部寫入至資料儲存裝置的非揮發性記憶體中，以避免因進入低功率消耗模式斷電而造重要資訊遺失。當資料儲存裝置由低功率消耗模式被喚醒而進入一般模式時，資料儲存裝置的記憶體控制器又會再將資料儲存裝置的非揮發性記憶體中的邏輯對實體映射表寫入(或稱加載)到資料儲存裝置的非揮發性記憶體中。由於在現代待機模式下，會導致記憶體控制器頻繁地將整份邏輯對實體映射表寫入非揮發性記憶體，而導致寫入的資料量大幅增加，進而減少非揮發性記憶體的壽命。
有鑑於上述問題，如何降低現代待機模式下資料儲存裝置從一般模式進入低功率消耗模式時所寫入的資料量是一個重要的課題。
本發明的目的係提供一種資料儲存裝置及其操作方法。
本發明的一方面提供一種資料儲存裝置，包括 一非揮發性記憶體、一揮發性記憶體耦接至非揮發性記憶體以及一記憶體控制器耦接至非揮發性記憶體及揮發性記憶體。記憶體控制器用以執行下列操作：接收來自一主機的一現代待機通知；及依據複數個旗標及儲存於揮發性記憶體的一第一映射表更新儲存於非揮發性記憶體的一第二映射表。此些旗標係對應於第一映射表的複數個邏輯區塊編號，當第一映射表的任一邏輯區塊編號所對應的一實體區塊編號被變更時，記憶體控制器係將對應於該任一邏輯區塊編號的旗標由一第一值設為一第二值，記憶體控制器係將第一映射表中對應於此些旗標中為第二值者的部分寫入非揮發性記憶體。
本發明的另一方面提供一種資料儲存裝置的操作方法。當操作方法由資料儲存裝置的一記憶體控制器執行時，致使記憶體控制器執行下列操作：接收來自一主機的一現代待機通知；以及依據複數個旗標及儲存於資料儲存裝置的一揮發性記憶體中的一第一映射表更新儲存於資料儲存裝置的一非揮發性記憶體中的一第二映射表。此些旗標係對應於第一映射表的複數個邏輯區塊編號，當第一映射表的任一邏輯區塊編號所對應的一實體區塊編號被變更時，記憶體控制器係將對應於該任一邏輯區塊編號的旗標由一第一值設為一第二值，記憶體控制器係將第一映射表中對應於此些旗標中為第二值者的部分寫入非揮發性記憶體。
依據本揭露的資料儲存裝置及其操作方法能夠有效地減少刷新映射表所要寫入的資料量。特別是，在資料儲存裝置處於待機模式下頻繁地切換於一般狀態與低功率消耗狀態的情況下，本揭露能夠有效地減少刷新映射表時要寫入的資料量，進而延長資料儲存裝置中的非揮發性記憶體的壽命。
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：
請參照第1圖，第1圖繪示依據本發明一實施例的資料儲存裝置的方塊圖。資料儲存裝置10包括一非揮發性記憶體102、一揮發性記憶體104以及一記憶體控制器106。
非揮發性記憶體102可以採用反及閘快閃記憶體(NAND flash)或反或閘快閃記憶體(NOR flash)等方式實施。揮發性記憶體104可以是雙倍資料速率(double data rate, DDR)記憶體或低電壓雙倍資料速率(DDRL)記憶體。記憶體控制器106可以採用微處理器、微控制器、數位信號處理器、特殊應用積體電路(microprocessor、microcontroller、DSP、ASIC)等電路元件的方式實施，用於設置非揮發性記憶體102及揮發性記憶體104進行傳送、接收、讀取(read)、編程(program)、抹除(erase)或儲存資料等運作。
非揮發性記憶體102可包括一或多個邏輯單元編號(Logical Unit Number, LUN)，可由一晶片致能(Chip Enable, CE)訊號而選取/致能。每一邏輯單元編號可包括多個平面(Plane)。每一平面可包括多個區塊(Block)。
記憶體控制器106更可藉由SATA、PCIe、乙太網路等有線或無線的通訊介面(未圖示)耦接至一主機90，例如：主機90可以是個人電腦、手機、平板電腦、車載系統或導航裝置等。記憶體控制器106可接收來自主機90的資料存取指令或通知，例如：讀出指令或寫入指令。舉例來說，記憶體控制器106可回應來自主機90的讀出指令或寫入指令，對非揮發性記憶體102中的一或多個特定實體區塊或實體位址進行讀取或寫入操作。
在一實施例中，非揮發性記憶體102中儲存有一邏輯對實體(Logical to Physical, L2P)映射表，用以記錄非揮發性記憶體102中的邏輯區塊(logical block)與實體區塊(Physical block)的對應關係。一般來說，當主機90欲存取非揮發性記憶體102中的一特定資料時，主機90所發送的資料存取指令可包括一邏輯位址，其中邏輯位址代表的是主機90所知道的特定資料的儲存位址，且此儲存位址可能會與該特定資料於非揮發性記憶體102的實際的儲存位址(即實體位址)不同。當記憶體控制器106由主機90收到資料存取指令時，會依據邏輯對實體映射表將邏輯位址轉換為實體位址，接著才依據實體位址進行該特定資料的存取操作。需要注意的是，由於在資料儲存裝置10的運作過程中邏輯區塊與實體區塊的對應關係常會有所變動，故記憶體控制器106會將邏輯對實體映射表寫入(或稱加載)至揮發性記憶體104以增加處理速度。為了使說明更加容易理解，以下將儲存於揮發性記憶體104的邏輯對實體映射表稱之為第一映射表，並將儲存於非揮發性記憶體102的邏輯對實體映射表稱之為第二映射表。
請參照第2圖，第2圖繪示第一映射表、第二映射表及旗標的示意圖。如第2圖所示，第一映射表及第二映射表皆包括多個邏輯區塊編號的欄位，各個欄位用以記錄對應於該邏輯區塊編號的實體區塊編號。舉例來說，邏輯區塊編號Block 1的欄位是用以記錄對應於邏輯區塊編號Block 1的實體區塊編號，以此類推。在此例中，假設第一映射表中的邏輯區塊編號Block 2、Block (n-1)及Block n的欄位所記錄的實體區塊編號在資料儲存裝置10的運作或操作過程中有所變動，而使得第一映射表在上述欄位(Block 2、Blcok (n-1)及Block n)不同於第二映射表。關於旗標的細節將於下文進一步說明。
請參照第3圖，第3圖繪示依據本發明一實施例的資料儲存裝置的操作方法的流程圖。本揭露的操作方法可由記憶體控制器106執行。更具體來說，本操作方法可以韌體程式碼(firmware code)的形式實現，並編程於記憶體控制器106中。
在步驟302中，記憶體控制器106接收來自主機90的一待機通知。當主機90即將進入一待機模式時會發出待機通知，以令資料儲存裝置10切換為待機模式，並由一第一狀態進入一第二狀態。待機模式可以是現代待機(modern standby)模式。第一狀態是一般狀態，第二狀態是低功率消耗狀態，其中一般狀態指的是主機90正常供應電力給資料儲存裝置10，使得資料儲存裝置10可執行寫入、讀取或抹除等操作，而低功率消耗狀態則是指主機90減少或停止供應電力給資料儲存裝置10，使得資料儲存裝置10可維持非揮發性記憶體102內資料的正確性。當資料儲存裝置10進入低功率消耗狀態時揮發性記憶體104內的暫存資料將會因沒有電力維持而遺失。待機模式下，主機90可依據是否要存取資料儲存裝置10中的資料來決定是否要減少或停止對資料儲存裝置10的電力供應。在一實施例中，在待機模式下，主機90在要存取資料儲存裝置10內的資料時發送一喚醒通知至資料儲存裝置10，而令資料儲存裝置10由低功率消耗狀態進入一般狀態；當主機90在完成存取資料儲存裝置10內的資料後，可再次發送待機通知至資料儲存裝置10，以令資料儲存裝置10由一般狀態進入低功率消耗狀態。換言之，當資料儲存裝置10非處於待機模式時，資料儲存裝置10會回應於待機通知切換為待機模式並由一般狀態進入低功率消耗狀態；當資料儲存裝置10處於待機模式時，資料儲存裝置10會回應於待機模式由一般狀態進入低功率消耗狀態，並回應於喚醒通知由低功率消耗狀態進入一般狀態。
在步驟304中，記憶體控制器106依據複數個旗標及儲存於揮發性記憶體104的第一映射表更新儲存於非揮發性記憶體102的第二映射表。如第3圖所示，旗標可藉由一旗標表來加以記錄，每一旗標係對應於第一映射表的一個邏輯區塊編號。例如，旗標Flag 1對應於邏輯區塊編號Block 1(的欄位)，旗標Flag 2對應於邏輯區塊編號Block 2(的欄位)，以此類推。當第一映射表的任一邏輯區塊編號所對應的一實體區塊編號被變更時，記憶體控制器106會將對應於該任一邏輯區塊編號的旗標由一第一值(例如「0」)設為一第二值(例如「1」)。以第3圖為例，對應於邏輯區塊編號Block 2、Block (n-1)及Block n的旗標Flag 2、Flag (n-1)及Flag n會被記憶體控制器106由第一值設為第二值。當記憶體控制器106收到現代待機通知後，記憶體控制器106會將旗標的值為第二值的邏輯區塊編號的欄位寫入至非揮發性記憶體102，以更新(或稱刷新)第二映射表。以第2圖為例，記憶體控制器106會將邏輯區塊編號Block 2、Block (n-1)及Block n的欄位的內容寫入至非揮發性記憶體102。換言之，記憶體控制器106藉由旗標來記錄第一映射表中哪些邏輯區塊編號對應的實體區塊編號有變動，並在進入現代待機模式之前將有變動的部分寫入至非揮發性記憶體102。在一實施例中，步驟304會在資料儲存裝置10進入低功率消耗狀態之前完成。
當主機90要存取資料儲存裝置10時，會恢復對資料儲存裝置10的電力供應，並發送喚醒通知至資料儲存裝置10，以令資料儲存裝置10由低功率消耗狀態進入一般狀態。記憶體控制器106在收到喚醒通知後，會將第二映射表寫入至揮發性記憶體104以進行後續操作。所有旗標則會被設置為第一值。
在一實施例中，旗標會被儲存在揮發性記憶體104中。在另一實施例中，旗標可被儲存在記憶體控制器106內部的工作記憶體(揮發性記憶體)中。
依據本揭露的資料儲存裝置及其操作方法能夠有效地減少刷新映射表所要寫入的資料量。特別是，在資料儲存裝置處於待機模式下頻繁地切換於一般狀態與低功率消耗狀態的情況下，本揭露能夠有效地減少刷新映射表時要寫入的資料量，進而延長資料儲存裝置中的非揮發性記憶體的壽命。
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。
10‧‧‧資料儲存裝置
102‧‧‧非揮發性記憶體
104‧‧‧揮發性記憶體
106‧‧‧記憶體控制器
90‧‧‧主機
302~304‧‧‧步驟
第1圖繪示本發明一實施例的資料儲存裝置的功能方塊圖； 第2圖繪示本發明一實施例的第一映射表、第二映射表及旗標的示意圖；以及 第3圖繪示本發明一實施例的資料儲存裝置的操作方法的流程圖。

Claims (8)

  1. 一種資料儲存裝置，包括： 一非揮發性記憶體； 一揮發性記憶體，耦接至該非揮發性記憶體；以及 一記憶體控制器，耦接至該非揮發性記憶體及該揮發性記憶體，且用以執行下列操作： 接收來自一主機的一待機通知；及 依據複數個旗標及儲存於該揮發性記憶體的一第一映射表更新儲存於該非揮發性記憶體的一第二映射表； 其中該些旗標係對應於該第一映射表的複數個邏輯區塊編號，當該第一映射表的任一邏輯區塊編號所對應的一實體區塊編號被變更時，該記憶體控制器係將對應於該任一邏輯區塊編號的該旗標由一第一值設為一第二值，該記憶體控制器係將該第一映射表中對應於該些旗標中為該第二值者的部分寫入該非揮發性記憶體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中當該記憶體控制器接收到來自該主機的一喚醒通知時，該記憶體控制器係將該第二映射表寫入該揮發性記憶體，且該些旗標係被重設為該第一值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該些旗標係記錄於一旗標表。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之資料儲存裝置，其中該些旗標儲存於該非揮發性記憶體或該記憶體控制器內部的一工作記憶體。
  5. 一種資料儲存裝置的操作方法，該資料儲存裝置包括一非揮發性記憶體、一揮發性記憶體及一記憶體控制器，該操作方法由該記憶體控制器執行，該操作方法包括： 接收來自一主機的一待機通知；及 依據複數個旗標及儲存於該揮發性記憶體的一第一映射表更新儲存於該非揮發性記憶體的一第二映射表； 其中該些旗標係對應於該第一映射表的複數個邏輯區塊編號，當該第一映射表的任一邏輯區塊編號所對應的一實體區塊編號被變更時，該記憶體控制器係將對應於該任一邏輯區塊編號的該旗標由一第一值設為一第二值，該記憶體控制器係將第一映射表中對應於該些旗標中為該第二值者的部分寫入該非揮發性記憶體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中當該記憶體控制器接收到來自該主機的一喚醒通知時，該記憶體控制器係將該第二映射表寫入該揮發性記憶體，且該些旗標係被重設為該第一值。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中該些旗標係記錄於一旗標表。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中該些旗標儲存於該非揮發性記憶體或該記憶體控制器內部的一工作記憶體。
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