TWI697003B - 記憶體裝置與控制方法 - Google Patents

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Abstract

記憶體裝置包含資料計算電路、空間計算電路以及警示電路。資料計算電路耦接至一記憶體，並用以計算該記憶體所儲存之一有效資料的一資料量。空間計算電路耦接至該記憶體，並用以計算該記憶體當前的一有效儲存空間的一資料容量。警示電路用以根據該資料量決定一臨界容量，並根據該資料容量、該資料量與該臨界容量決定是否輸出一警示訊息。

Description

記憶體裝置與控制方法
本案是有關於一種記憶體裝置，且特別是有關於具有動態監測使用者資料與損壞儲存區塊的記憶體裝置與控制方法。
固態硬碟近期已被廣泛地應用。一般而言，隨著操作時間越來越長，固態硬碟會產生越來越多損壞的儲存區塊。若損壞的儲存區塊的個數多到讓固態硬碟內的資料無法再做重新搬移時，固態硬碟無法再接受新的資料，而變成僅能唯讀的固態硬碟。於此狀態下，固態硬碟視為壽命終止。
為了解決上述問題，本案之一些態樣提供一種記憶體裝置，其包含資料計算電路、空間計算電路以及警示電路。資料計算電路耦接至一記憶體，並用以計算該記憶體所儲存之一有效資料的一第一資料量。空間計算電路耦接至該記憶體，並用以計算該記憶體當前的一有效儲存空間的一第一資料容量。警示電路用以根據該第一資料量決定一臨界容量，並 根據該第一資料容量、該第一資料量與該臨界容量決定是否輸出一警示訊息。
本案之一些態樣提供一種控制方法，用以控制一記憶體，該控制方法包含下列操作：計算該記憶體所儲存之一有效資料的一第一資料量；計算該記憶體當前的一有效儲存空間的一第一資料容量；根據該第一資料量決定一臨界容量；以及根據該第一資料容量、該第一資料量與該臨界容量決定是否輸出一警示訊息。
綜上所述，本案實施例提供的記憶體裝置與控制方法可動態地監測使用者資料與損壞儲存空間，以即時通知使用者是否對其資料進行刪減。如此一來，可延長記憶體的使用壽命。
100:記憶體裝置
120:控制器電路系統
140:記憶體
122:資料計算電路
124:空間計算電路
126:警示電路
D1:有效資料的資料量
DST:記憶體的總資料容量
DSD:損壞儲存空間的資料容量
TH:臨界容量
100A:主機端
DS1:有效儲存空間的資料容量
DS2:有效空間容量
PV2:預設數值
MS:警示訊息
S310、S320:操作
PV1:預設數值
S330、S340:操作
DS3:資料量
300:控制方法
本案所附圖式之說明如下：第1圖為根據本案的一些實施例所繪示之記憶體裝置的示意圖；第2圖為根據本案的一些實施例所繪示第1圖的記憶體的另一操作情況的示意圖；以及第3圖為根據本案一些實施例所繪示之控制方法之流程圖。
本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述 之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本揭示內容之範圍與意涵。同樣地，本揭示內容亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本案的本意。本文中所使用之『與/或』包含一或多個相關聯的項目中的任一者以及所有組合。
關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
於本文中，用語『電路系統(circuitry)』泛指包含一或多個電路(circuit)所形成的單一系統。用語『電路』泛指由一或多個電晶體與/或一或多個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的物件。
參照第1圖，第1圖為根據本案的一些實施例所繪示之記憶體裝置100的示意圖。於一些實施例中，記憶體裝置100包含控制器電路系統120與記憶體140。於一些實施例中，記憶體140可為固態硬碟。例如，記憶體140可為快閃式記憶體。於另些實施例中，快閃式記憶體包含NAND型快閃記憶 體。上述關於記憶體140的實施方式僅為示例，各種類型的記憶體140皆為本案所涵蓋的範圍。
於一些實施例中，記憶體140包含多個儲存區塊(未繪示)，其可用以被依序寫入資料。於一些實施例中，此些儲存區塊可為記憶體區塊、頁面等等。隨著使用時間增加，記憶體140內的部分儲存區塊可能出現損壞而無法提供存取資料的功能。於一些實施例中，上述的部分儲存區塊被參照為損壞儲存空間。
於一些實施例中，控制器電路系統120包含資料計算電路122、空間計算電路124以及警示電路126。資料計算電路122與空間計算電路124耦接至記憶體140，以獲取記憶體140的相關資訊。
於一些實施例中，資料計算電路122用以判定記憶體140內的多個儲存區塊是否已被寫入資料；若是，在這些已被寫入資料的儲存區塊被消除(trim)前，資料計算電路122將判定這些已寫入的資料為有效資料，並累加這些有效資料的資料量以決定資料量D1。或者，於一些實施例中，資料計算電路122可連接至記憶體140內的一暫存器(未繪示)與/或相關控制電路(未繪示)以直接獲取有效資料的資料量D1的相關資訊。此暫存器可用以紀錄記憶體140內的多個儲存區塊是否已被寫入資料；若有，則此些儲存區塊已被寫入的資料將被視為有效資料。
上述關於有效資料的資料量D1的計算方式用於示例，本案並不以此為限。各種適用於記憶體裝置100的計算 方式皆為本案所涵蓋之範圍。
空間計算電路124亦可連接至上述記憶體140內的暫存器與/或相關電路，以獲取相關資訊。例如，於一些實施例中，空間計算電路124可自記憶體140獲取記憶體140的總資料容量DST以及記憶體140中損壞儲存空間之資料容量DSD等等資訊。
於一些實施例中，空間計算電路124根據總資料容量DST以及資料容量DSD決定記憶體140內有效儲存空間的資料容量DS1。於一些實施例中，如第1圖所示，空間計算電路124可根據總資料容量DST與資料容量DSD之間的差值，以決定資料容量DS1。於一些實施例中，資料容量DS1為記憶體140中尚未損壞的儲存空間(即有效儲存空間，其包含已被寫入有效資料的儲存區塊以及尚未被寫入資料的儲存區塊)的實際資料容量。
舉例而言，總資料容量DST可為128個十億位元組(gigabyte,GB)，且資料容量DSD約為10GB，空間計算電路124可據此決定記憶體140中有效儲存空間的資料容量DS1為118GB。上述的數值用於示例，本案並不以上述數值為限。
警示電路126耦接至資料計算電路122與空間計算電路124，以分別接收資料量D1與資料容量DS1等資訊。於一些實施例中，警示電路126用以根據資料量D1決定一臨界容量TH，並根據資料容量DS1、資料量D1以及臨界容量TH決定是否輸出一警示訊息MS至主機(host)端100A。於一些實施例中，警示訊息MS用以確認是否降低有效資料的資料量D1。
於一些實施例中，如第1圖所示，警示電路126可相乘資料量D1與預設數值PV1，並根據上述兩者的乘積決定臨界容量TH。於一些實施例中，上述預設數值PV1可為大於1的任意數值。例如，預設數值可為1.1，且臨界容量TH為1.1倍的資料量D1。上述數值用於示例，且本案並不以此為限。
於一些實施例中，如第1圖所示，警示電路126可根據資料容量DS1與資料量D1之間的差值決定一有效空間容量DS2。詳細而言，如先前所述，資料容量DS1代表記憶體140中可尚未損壞的儲存空間的資料容量。因此，藉由自此資料容量DS1減去目前已寫入的有效資料的資料量D1，警示電路126可獲取記憶體140中還能被寫入資料的剩餘儲存空間的容量(即有效資料容量DS2)。
於一些實施例中，若有效資料容量DS2大於或等於臨界容量TH時，警示電路126不發送警示訊息MS至主機端100A。
或者，一併參照第2圖，第2圖為根據本案的一些實施例所繪示第1圖的記憶體140的另一操作情況的示意圖。如第2圖所示，相較於第1圖，記憶體140被寫入的有效資料的資料量D1變多，且損壞的儲存空間的資料容量DSD也變多。於此條件下，有效資料容量DS2會減少，且臨界容量TH會變多。若有效資料容量DS2低於臨界容量TH，警示電路126發送警示訊息MS至主機端100A。據此，主機端100A可將此警示訊息MS經由一輸出介面(例如可為螢幕、喇叭等等輸出介面)通知一使用者。如此，使用者可依據警示訊息MS決定是否降 低有效資料的資料量D1。上述關於警示訊息MS的通知方式用於示例，且各種類型的通知方式皆為本案所涵蓋的範圍。
在記憶體140為快閃式記憶體的一些實施例中，記憶體140的資料寫入機制可為垃圾資料回收(garbage collection)機制。在垃圾資料回收機制中，記憶體140將保持至少一空白儲存區塊(例如為對應於資料量DS2的儲存區塊)，以對有效資料進行重新配置。如此，已被寫入有效資料的儲存區塊可以被釋放，以被寫入新的資料。
於一些相關技術中，隨著寫入的資料越來越多，或是隨著存取次數越來越多，有效資料的資料量或損壞儲存區塊會越來越多。如此，快閃式記憶體內剩餘的有效資料容量將會變少。一旦有效資料容量低到足以讓垃圾資料回收機制無法運作時，快閃式記憶體將進入唯讀(read only)模式，於此條件下，快閃式記憶體將被視為壽命終止。
相較於上述技術，本案實施例的控制器電路系統120可動態地監測有效資料的資料量D1以及損壞儲存空間的資料容量DSD，以即時決定臨界容量TH以及有效資料容量DS2。藉由比較臨界容量TH以及有效資料容量DS2，控制器電路系統120可輸出警示訊息MS以通知使用者應降低有效資料的資料量D1(例如：刪除有效資料中較少使用的部分資料)，以釋放出可用於重新配置資料的儲存區塊。如此，可確保記憶體140具有足夠的儲存區塊供垃圾資料回收機制使用，以延長記憶體140的壽命。
繼續參照第1圖，於一些實施例中，警示電路126 更用以根據資料量DS1決定一資料量DS3，並於警示訊息MS1中涵蓋此資料DS3的資訊。於此條件下，警示訊息MS1更用以提示使用者決定是否自有效資料中刪除部分資料，其中部分資料的資料量慛資料量DS3。例如，於一些實施例中，警示電路126可根據資料量DS1與預設數值PV2的乘積決定資料量DS3。例如，資料量DS1為50GB，且預設數值PV2為0.2。於此條件下，資料量DS3為10GB。據此，主機端100A可將此警示訊息MS經由一輸出介面通知一使用者。使用者可依據警示訊息MS決定是否自有效資料刪除10GB的部分資料，以使記憶體140可維持較有餘裕的有效儲存空間。
上述提及的相關數值用於示例，且本案並不以此為限。於一些實施例中，預設數值PV2可為大於0並小於1的一任意數。
參照第3圖，第3圖為根據本案一些實施例所繪示之控制方法300之流程圖。於一些實施例中，控制方法200可應用於第1圖中的記憶體裝置100，但本案並不依此為限。於一些實施例中，控制方法300包含操作S310、S320、S330以及S340。
於操作S310，計算記憶體140所儲存之一有效資料的資料量D1。例如，於第1圖所示，資料計算電路122耦接至記憶體140，並用以決定有效資料的資料量D1。
於操作S320，計算記憶體140當前的一有效儲存空間的資料容量DS1。例如，於第1圖所示，空間計算電路124可自記憶體140獲取總資料容量DST以及資料容量DSD，並根 據總資料容量DST以及資料容量DSD決定資料容量DS1。
於操作S330，根據資料量D1決定一臨界容量TH。例如，於第1圖所示，警示電路126可相乘資料量D1與預設數值PV1，並根據上述兩者的乘積決定臨界容量TH。
於操作S340，根據資料容量DS1、資料量D1與臨界容量TH決定是否輸出一警示訊息MS，其中警示訊息MS用以確認是否降低有效資料的資料量D1。
例如，如先前所述，警示電路126可根據資料容量DS1與資料量D1之間的差值決定一有效空間容量DS2，並在有效資料容量DS2低於臨界容量TH時發送警示訊息MS至主機端100A。藉此，使用者可依據警示訊息MS決定是否降低有效資料的資料量D1。或者，若有效資料容量DS2大於或等於臨界容量TH時，警示電路126不發送警示訊息MS。
上述控制方法300的多個步驟僅為示例，並非限於上述示例的順序執行。在不違背本揭示內容的各實施例的操作方式與範圍下，在控制方法300下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。
於各個實施例中，控制器電路系統120的實施方式可為軟體、硬體與/或軔體。舉例而言，控制器電路系統120中的各個電路或單元可整合為單一積體電路。於一些實施例中，控制器電路系統120可由執行控制方法300的軟體實現。或者，控制器電路系統120可由執行控制方法300的數位訊號處理電路實現。於另一些實施例中，控制器電路系統120中的各個電路或單元亦可同時採用軟體、硬體及軔體協同作業。本 領域具有通常知識者可視實際需求選擇控制器電路系統120的具體實施方式。
綜上所述，本案實施例提供的記憶體裝置與控制方法可動態地監測使用者資料與損壞儲存空間，以即時通知使用者是否對其資料進行刪減。如此一來，可延長記憶體的使用壽命。
雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:記憶體裝置
120:控制器電路系統
140:記憶體
122:資料計算電路
124:空間計算電路
126:警示電路
D1:有效資料的資料量
DST:記憶體的總資料容量
DSD:損壞儲存空間的資料容量
TH:臨界容量
100A:主機端
DS1:有效儲存空間的資料容量
DS2:有效空間容量
PV2:預設數值
MS:警示訊息
PV1:預設數值
DS3:資料量

Claims (10)

  1. 一種記憶體裝置，包含：一資料計算電路，耦接至一記憶體，並用以計算該記憶體所儲存之一有效資料的一第一資料量；一空間計算電路，耦接至該記憶體，用以根據該記憶體的一總資料容量以及該記憶體的一損壞儲存空間容量，以計算出該記憶體當前的一有效儲存空間的一第一資料容量；以及一警示電路，用以根據該第一資料容量與該第一資料量之間的一差值計算出一有效資料容量，並根據該有效資料容量與該臨界容量決定是否輸出一警示訊息，用以確保該有效資料容量高於該記憶體裝置執行一垃圾資料回收機制所需容量。
  2. 如請求項1所述的記憶體裝置，其中該空間計算電路用以根據該總資料容量與該損壞儲存空間容量之間的一差值計算該第一資料容量。
  3. 如請求項1所述的記憶體裝置，其中該有效資料容量小於該臨界容量時，該警示電路輸出該警示訊息。
  4. 如請求項1所述的記憶體裝置，其中該警示電路用以根據該第一資料量與一預設數值的一乘積決定該臨界容量。
  5. 如請求項4所述的記憶體裝置，其中該預設數值大於1。
  6. 如請求項1所述的記憶體裝置，其中該警示電路更用以根據該第一資料量決定一第三資料量，以經由該警示訊息提示是否自該有效資料中刪除具該第三資料量的至少一部份資料。
  7. 如請求項6所述的記憶體裝置，其中，自該有效資料中刪除具該第三資料量的至少一部份資料以使該記憶體裝置成功地執行該垃圾資料回收機制。
  8. 一種控制方法，用以控制一記憶體裝置，該控制方法包含：計算該記憶體裝置所儲存之一有效資料的一第一資料量；根據該記憶體裝置的一記憶體的一總資料容量以及該記憶體的一損壞空間容量以計算出該記憶體裝置當前的一有效儲存空間的一第一資料容量；決定一臨界容量；以及根據該第一資料容量、該第一資料量與該臨界容量決定是否輸出一警示訊息，經由該警示訊息提示是否自該有效資料中刪除至少一部份資料，以使該記憶體裝置成功地執行一垃圾資料回收機制。
  9. 如請求項8所述的控制方法，其中計算該第一資料容量包含：根據該總資料容量與該損壞空間容量之間的一差值計算該第一資料容量。
  10. 如請求項8所述的控制方法，還包含：根據該第一資料容量與該第一資料量之間的一差值計算一有效資料容量；以及自該有效資料中刪除至少一部份資料，以確保該有效資料容量高於該記憶體裝置執行該垃圾資料回收機制所需容量。
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