TWI831704B - 藉助於動態區塊配置來進行記憶體裝置的儲存空間管理之方法、記憶體控制器、記憶體裝置以及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供藉助於動態區塊配置來進行記憶體裝置的儲存空間管理之方法及相關設備。該方法可包含:依據一第一保留區塊閾值將複數個區塊當中的至少一部分區塊配置為一第一區域中的多個第一區塊以及一第二區域中的多個第二區塊;將該多個第一區塊組合成該第一區域中的一組第一超級區塊;以及將該多個第二區塊當中的至少一部分第二區塊組合成該第二區域中的一組第二超級區塊,該第一保留區塊閾值小於複數個平面之各自的非損壞區塊數中的最小非損壞區塊數,以供記憶體控制器藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小之比率增大可用儲存容量。
Description
本發明係有關於記憶體控制,尤指一種藉助於動態區塊配置(dynamic block configuration)來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法以及相關設備諸如該記憶體裝置的一記憶體控制器、該記憶體裝置以及包含該記憶體裝置的一電子裝置。
依據相關技術,一記憶體裝置可被設計成具備同時存取其內的多個快閃記憶體晶片之各自的儲存單元的能力,以提升關於資料存取(access)的吞吐量(throughput),這可能發生某些問題。尤其,該多個快閃記憶體晶片可能有損壞的儲存單元。如果要同時存取的一組儲存單元中的某些儲存單元損壞,存取這一組儲存單元之操作可能不成功,這可能降低整體效能。相關技術嘗試解決這個問題,然而,可能會引入了更多問題諸如某些副作用。舉例來說,在快閃記憶體製造商嘗試藉由加大三維(three-dimensional,3D)NAND型快閃堆疊架構來增加儲存容量的情況下,製程良率可能下降、及/或平均損壞的儲存單元數增加,這可能使採用3D NAND型快閃記憶體的記憶體裝置無法通過關於充足儲存容量(可簡稱「足容」)的測試。因此,需要一種新穎的方法以及相關架構
以在不引入任何副作用的狀況下或藉由不太可能引入副作用的方式解決這些問題。
因此,本發明的目的之一在於提供一種藉助於動態區塊配置來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法以及相關設備諸如該記憶體裝置的一記憶體控制器、該記憶體裝置以及包含該記憶體裝置的一電子裝置,以解決上述問題。
本發明之至少一實施例提供了一種藉助於動態區塊配置來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法,其中該方法可應用於該記憶體裝置的一記憶體控制器。該記憶體裝置可包含該記憶體控制器以及一非揮發性(non-volatile,NV)記憶體,該非揮發性記憶體可包含至少一非揮發性記憶體元件(例如一或多個非揮發性記憶體元件),並且上述至少一非揮發性記憶體元件可包含複數個區塊。該方法可包含:利用該記憶體控制器依據一第一保留區塊閾值(reserved block threshold)將該複數個區塊當中的至少一部分區塊配置為一第一區域中的多個第一區塊以及一第二區域中的多個第二區塊,以保留該多個第一區塊以供進行資料存取,其中該複數個區塊中的任一區塊屬於該至少一非揮發性記憶體元件的複數個平面中的一平面,以容許該記憶體控制器配置分別屬於該複數個平面的區塊成為一超級區塊;將該多個第一區塊組合成該第一區域中的一組第一超級區塊,其中該組第一超級區塊中的每一第一超級區塊內的第一區塊的區塊數等於一第一預定區塊數,且該組第一超級區塊的一超級區塊數等於該第一保留區塊閾值;以及將該多個第二區塊當中的至少一部分第二區塊組合成該第二區域中的一組第二超級區塊,其中該組第二超級區塊中的每一第二超級區塊內的第二區塊的區塊數小於該第一預定區塊數,以及該第一保留區塊閾值小於
該複數個平面之各自的非損壞區塊數中的一最小非損壞區塊數,以供該記憶體控制器藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小之比率增大該記憶體裝置的一可用儲存容量。
除了上述方法之外,本發明另提供了一種記憶體裝置的記憶體控制器,其中該記憶體裝置可包含該記憶體控制器以及一非揮發性記憶體。該非揮發性記憶體可包含至少一非揮發性記憶體元件(例如一或多個非揮發性記憶體元件),並且上述至少一非揮發性記憶體元件可包含複數個區塊。另外,該記憶體控制器包含一處理電路,其是用以根據來自一主機裝置的複數個主機命令來控制該記憶體控制器,以容許該主機裝置藉由該記憶體控制器來存取該非揮發性記憶體,其中該處理電路是用以藉助於動態區塊配置來進行該記憶體裝置的儲存空間管理。該記憶體控制器另包含一傳輸介面電路,並且該傳輸介面電路是用以與該主機裝置進行通訊。舉例來說,該記憶體控制器依據一第一保留區塊閾值將該複數個區塊當中的至少一部分區塊配置為一第一區域中的多個第一區塊以及一第二區域中的多個第二區塊,以保留該多個第一區塊以供進行資料存取,其中該複數個區塊中的任一區塊屬於該至少一非揮發性記憶體元件的複數個平面中的一平面,以容許該記憶體控制器配置分別屬於該複數個平面的區塊成為一超級區塊;該記憶體控制器將該多個第一區塊組合成該第一區域中的一組第一超級區塊,其中該組第一超級區塊中的每一第一超級區塊內的第一區塊的區塊數等於一第一預定區塊數,且該組第一超級區塊的一超級區塊數等於該第一保留區塊閾值;以及該記憶體控制器將該多個第二區塊當中的至少一部分第二區塊組合成該第二區域中的一組第二超級區塊,其中該組第二超級區塊中的每一第二超級區塊內的第二區塊的區塊數小於該第一預定區塊數,以及該第一保留區塊閾值小於該複數個平面之各自的非損壞區塊數中的一最小非損壞區塊數,以供該記憶體控制器藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小
之比率增大該記憶體裝置的一可用儲存容量。
除了上述方法外,本發明另提供包含上述記憶體控制器的該記憶體裝置,其中該記憶體裝置包含該非揮發性記憶體以及該記憶體控制器。該非揮發性記憶體是用以儲存資訊。該記憶體控制器是耦接至該非揮發性記憶體,並且用以控制該記憶體裝置的操作。
除了上述方法外,本發明另提供了一種相關電子裝置。該電子裝置可包含上述記憶體裝置,並且可另包含:該主機裝置,其耦接至該記憶體裝置。該主機裝置可包含:至少一處理器,其用以控制該主機裝置的操作;以及一電源供應電路,其耦接至該至少一處理器,並且用以提供電源給該至少一處理器以及該記憶體裝置,此外,該記憶體裝置可提供儲存空間給該主機裝置。
根據某些實施例,該設備可包含該電子裝置的至少一部分(例如一部分或全部),舉例來說,該設備可包含該記憶體裝置中的該記憶體控制器,又例如,該設備可包含該記憶體裝置,再舉一例,該設備可包含該主機裝置,在某些例子中,該設備可包含該電子裝置。
根據某些實施例,該記憶體裝置中的該記憶體控制器可依據該方法來控制該記憶體裝置的操作,並且該記憶體裝置可被設置於該電子裝置中。另外,該記憶體裝置可以為該主機裝置儲存資料。該記憶體裝置可響應於來自該主機裝置的一主機命令讀取所儲存的資料,並且將讀取自該非揮發性記憶體的資料提供給該主機裝置。
本發明的方法以及相關設備可保證該記憶體裝置可在不同狀況中適當地操作,尤其,可動態地調整至少一保留區塊閾值(reserved block threshold)以將該非揮發性記憶體的複數個區塊中的一第一組區塊和一第二組區塊分別配置為對應於一第一每超級區塊平面數(plane count per superblock)的超級區塊以及對應於一第二每超級區塊平面數的超級區塊,以供適當地保留具備(關於資
料存取的)最大吞吐量的超級區塊、且同時儘量最大化該記憶體裝置的總儲存容量,以兼顧達到儲存容量規格的需求以及資料存取效能。此外,本發明的方法和設備可在不引入任何副作用的狀況下或藉由不太可能引入副作用的方式來解決相關技術的問題。
10:電子裝置
50:主機裝置
52:處理器
54:電源供應電路
58:傳輸介面電路
100:記憶體裝置
110:記憶體控制器
112:微處理器
112C:程式碼
112M:唯讀記憶體
114:控制邏輯電路
116:隨機存取記憶體
116AM:暫時邏輯至實體(L2P)位址映射表
116BR:暫時壞區塊置換(BR)管理表
118:傳輸介面電路
120:非揮發性(NV)記憶體
120AM:全域邏輯至實體(L2P)位址映射表
120BR:壞區塊置換(BR)管理表
122-1~122-NE:非揮發性(NV)記憶體元件
S10~S12,S20~S32:步驟
CH0~CH3:通道
PL0~PL5:平面
PLANE:全域平面
Fblock:實體區塊
Fb0,Fb1:實體區塊編號
XBLK(1)~XBLK(567):超級區塊
XBLKMAX_THROUGHPUT:最大吞吐量超級區塊
XBLKLOWER_THROUGHPUT:較小吞吐量超級區塊
RMAX_THROUGHPUT(0),RMAX_THROUGHPUT(1):最大吞吐量超級區塊區域
RREMAIN(1):其餘區域
R(1),R(2):子區域
PLANEMAX:總平面數
WAY(0),WAY(1)~WAY(WAYTOTAL-1):路
第1圖為依據本發明一實施例的一電子裝置的示意圖。
第2圖繪示一區塊組合控制方案。
第3A圖繪示一區塊置換(replacement)控制方案的置換處理前的壞區塊分佈的例子。
第3B圖繪示該區塊置換控制方案的該置換處理完成後的區塊組合的例子之某些實施細節。
第3C圖繪示該區塊置換控制方案的該置換處理完成後的上述區塊組合的例子之某些其它實施細節。
第4圖依據本發明一實施例繪示一種藉助於動態區塊配置來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法的流程圖。
第5圖依據本發明一實施例繪示該方法的一儲存空間增大控制方案。
第6A圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組原始邊界區塊的例子。
第6B圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組第一邊界區塊的例子。
第6C圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組第二邊界區塊的例子。
第6D圖繪示該儲存空間增大控制方案中的另一組邊界區塊的例子。
第7圖依據本發明一實施例繪示該方法的一預定設定程序之工作流程。
第1圖為依據本發明一實施例的一電子裝置10的示意圖,其中電子裝置10可包含一主機裝置50以及一記憶體裝置100。主機裝置50可包含至少一處理器(例如一或多個處理器),其可被統稱為處理器52,且包含一電源供應電路54以及一傳輸介面電路58,其中處理器52以及傳輸介面電路58可藉由匯流排來彼此耦接,並且可耦接於電源供應電路54以取得電源。處理器52可用以控制主機裝置50的操作,以及電源供應電路54可用以提供電源給處理器52、傳輸介面電路58以及記憶體裝置100,並且將一或多個驅動電壓輸出至記憶體裝置100,其中記憶體裝置100可提供儲存空間給主機裝置50,並且可自主機裝置50取得該一或多個驅動電壓以作為記憶體裝置100的電源。主機裝置50的例子可包含(但不限於):多功能手機、平板電腦、可穿戴裝置以及個人電腦,例如桌上型電腦以及筆記型電腦。記憶體裝置100的例子可包含(但不限於):可攜式記憶體裝置(例如符合SD/MMC、CF、MS或XD規範的記憶卡、固態硬碟(solid state drive,SSD)以及各種類型的嵌入式記憶體裝置(例如符合通用快閃儲存(universal flash storage,UFS)規範或嵌入式多媒體卡(embedded multi-media card,eMMC)規範的嵌入式記憶體裝置)。根據本實施例,記憶體裝置100可包含一控制器例如記憶體控制器110,並且可另包含一非揮發性(non-volatile,NV)記憶體120,其中該控制器用以存取該NV記憶體120,以及該NV記憶體120用以儲存資訊。該NV記憶體120可包含至少一NV記憶體元件(例如一或多個NV記憶體元件),諸如複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE,其中“NE”可以代表大於1的正整數,舉例來說,該NV記憶體120可以是快閃記憶體,並且該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE可以分別是複數個快閃記憶體晶片或複數個快閃記憶體裸晶(die),但本發明不限於此。
如第1圖所示,記憶體控制器110可包含一處理電路例如一微處理器
112、一儲存單元例如一唯讀記憶體(read only memory,ROM)112M、一控制邏輯電路114、一隨機存取記憶體(random access memory,RAM)116(例如:其可以藉由靜態隨機存取記憶體來實現)以及一傳輸介面電路118,其中上列元件之至少一部分(例如一部分或全部)可藉由匯流排彼此耦接。隨機存取記憶體116可用以提供內部儲存空間給記憶體控制器110(例如:可暫時地儲存資訊),但本發明不限於此。另外,本實施例的唯讀記憶體112M用以儲存程式碼112C,並且微處理器112用以執行程式碼112C以控制該NV記憶體120的存取。請注意,程式碼112C也可被儲存於隨機存取記憶體116或任一類型的記憶體。此外,控制邏輯電路114可用以控制該NV記憶體120。控制邏輯電路114可包含一錯誤校正碼(error correction code,ECC)電路(未顯示於第1圖),其可進行錯誤校正碼編碼以及錯誤校正碼解碼以保護資料,及/或進行錯誤校正。傳輸介面電路118可符合各種通訊規範(例如序列先進技術附件(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)規範、通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)規範、快捷週邊元件互連(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)規範、快捷非揮發性記憶體(Non-Volatile Memory Express,NVMe;亦可稱為“快捷NVM”)規範、嵌入式多媒體卡規範以及通用快閃儲存規範)當中的一或多個通訊規範,並且可根據該一或多個通訊規範來為記憶體裝置100與主機裝置50(例如傳輸介面電路58)進行通訊。相似地,傳輸介面電路58可符合該一或多個通訊規範,並且可根據該一或多個通訊規範來為主機裝置50與記憶體裝置100(例如傳輸介面電路118)進行通訊。
在本實施例中,主機裝置50可將對應於邏輯位址的複數個主機命令傳送至記憶體控制器110,以間接地存取記憶體裝置100中的該NV記憶體120。記憶體控制器110接收複數個主機命令以及邏輯位址,分別將複數個主機命令轉換為記憶體操作命令(其可稱為操作命令以求簡明),以及更進一步地用操作命令
控制該NV記憶體120以對該NV記憶體120當中特定實體位址的記憶體單元或資料頁面(data page)進行讀取或寫入/編程(programing),其中實體位址可以與邏輯位址有關聯。舉例來說,記憶體控制器110可產生或更新至少一邏輯至實體(logical-to-physical,L2P)位址映射表,以管理實體位址以及邏輯位址之間的關係。該NV記憶體120可儲存一全域L2P位址映射表120AM,用以提供記憶體控制器110來控制記憶體裝置100,以存取該NV記憶體120中的資料,但本發明不限於此。另外,記憶體控制器110可產生或更新至少一壞區塊置換(bad-block replacement,BR)管理表例如一BR管理表120BR,而該NV記憶體120可儲存該BR管理表120BR。記憶體控制器110可於該BR管理表120BR中產生或更新BR管理相關資訊(BR-management-related information),以供管理BR操作。
為了更好地理解,全域L2P位址映射表120AM和該BR管理表120BR可位於該NV記憶體元件122-1內的一預定區域中,例如一系統區域,但本發明不限於此。舉例來說,全域L2P位址映射表120AM可被劃分為複數個局部L2P位址映射表,並且該複數個局部L2P位址映射表可以被儲存在該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE中的一或多個NV記憶體元件,尤其,可以分別被儲存在該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE中。當需要時,記憶體控制器110可將全域L2P位址映射表120AM的至少一部分(例如一部分或全部)加載至隨機存取記憶體116或其它記憶體中。舉例來說,記憶體控制器110可將該複數個局部L2P位址映射表中的一局部L2P位址映射表加載至隨機存取記憶體116中以作為一暫時L2P位址映射表116AM,以根據被儲存作為暫時L2P位址映射表116AM的該局部L2P位址映射表來存取該NV記憶體120中的資料,但本發明不限於此。記憶體控制器110可於暫時L2P位址映射表116AM中產生或更新位址映射資訊,並且依據暫時L2P位址映射表116AM中的最新的位址映射資訊來更新全域L2P位址映射表120AM。另外,記憶體控制器110可將該BR管
理表120BR加載至隨機存取記憶體116或其它記憶體中。舉例來說,記憶體控制器110可將該BR管理表120BR加載至隨機存取記憶體116中以作為一暫時BR管理表116BR,以根據暫時BR管理表116BR管理BR操作。記憶體控制器110可於暫時BR管理表116BR中產生或更新BR管理相關資訊,並且依據暫時BR管理表116BR中的最新的BR管理相關資訊來更新該BR管理表120BR。
此外,上述的至少一NV記憶體元件(例如一或多個NV記憶體元件,諸如該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE)可包含複數個區塊(block){BLK},其中記憶體控制器110在該NV記憶體120上進行資料抹除操作的最小單位可以是一個區塊,以及記憶體控制器110在該NV記憶體120上進行資料寫入操作的最小單位可以是一個頁面,但本發明不限於此。舉例來說,該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE內的任一NV記憶體元件122-n(其中“n”可以表示區間[1,NE]中的任一整數)可包含多個區塊,並且該多個區塊中的一區塊可包含並記錄特定數量的頁面,其中記憶體控制器110可根據區塊位址以及頁面位址來存取該多個區塊中的某個區塊內的某個頁面。在某些例子中,上述任一NV記憶體元件122-n可包含多個平面,該多個平面中的一平面可包含多個區塊,並且該多個區塊中的一區塊可包含並記錄特定數量的頁面,其中記憶體控制器110可根據平面位址、區塊位址以及頁面位址來存取該多個平面中的某個平面內的某個區塊內的某個頁面。
依據某些實施例,記憶體控制器110可將該複數個區塊{BLK}中之任一區塊BLK配置成一單階細胞(single level cell,SLC)區塊,以供進行每記憶細胞一位元(1 bit per memory cell)的儲存,但本發明不限於此。記憶體控制器110可將上述任一區塊BLK配置成一X階細胞(X-level cell,XLC)區塊,以供進行每記憶細胞X位元(X bit per memory cell)的儲存,其中X可為一正整數。舉例來說,當X=1,該XLC區塊可代表該SLC區塊。在某些例子中,當X>1,該
XLC區塊可代表一多階細胞(multiple level cell,MLC)區塊(例如:一雙階細胞(double level cell,DLC)區塊)、一三階細胞(triple level cell,TLC)區塊、一四階細胞(quadruple level cell,QLC)區塊等中的任一者。
另外,記憶體控制器110可對上述任一NV記憶體元件122-n進行至少一測試程序以將其內的任一平面中的任一損壞的區塊判定為一壞區塊,且將該壞區塊的實體位址記錄在上述至少一BR管理表(例如:該BR管理表120BR及/或暫時BR管理表116BR),但本發明不限於此。記憶體控制器110可選擇上述任一NV記憶體元件122-n內的上述任一平面中的一好區塊(例如一非損壞區塊)以供對該壞區塊進行置換,尤其,將該好區塊的實體位址記錄在上述至少一BR管理表以指出該好區塊取代該壞區塊,使存取該壞區塊之操作變為存取該好區塊之操作。依據某些實施例,記憶體控制器110可動態地調整至少一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th以將該NV記憶體120的該複數個區塊{BLK}中的一第一組區塊和一第二組區塊分別配置為對應於一每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)的超級區塊以及對應於一每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的超級區塊,以供適當地保留具備(關於資料存取的)最大吞吐量的超級區塊、且同時儘量最大化記憶體裝置100的總儲存容量,以兼顧達到儲存容量規格的需求以及資料存取效能。
第2圖繪示一區塊組合控制方案。在上述任一NV記憶體元件122-n被配置於多個通道{CH(i)}中的某一通道Ch(i)的情況下,記憶體控制器110可於通道Ch(i)上存取該NV記憶體元件122-n,尤其,存取該NV記憶體元件122-n內的多個平面{PL(j)}中的任一平面PL(j)之多個區塊{BLK(k)}中的任一區塊BLK(k)。為了便於理解,假設該多個通道{CH(i)}可包含4個通道{CH(i)|i=0,1,2,3}諸如通道{CH0,CH1,CH2,CH3},該多個平面{PL(j)}可包含6個平面{PL(j)|j=0,1,2,3,4,5}諸如平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5},且該多個區塊{BLK(k)}可包含
567個區塊{BLK(k)|k=1,2,...,567},其中該多個通道{CH(i)}的通道數CNT_CH等於4,該多個平面{PL(j)}的平面數CNT_PL等於6,而該多個區塊{BLK(k)}的區塊數CNT_BLK等於567,但本發明不限於此。依據某些實施例,通道數CNT_CH、平面數CNT_PL以及區塊數CNT_BLK可予以變化。另外,記憶體控制器110可將所有通道{CH(i)}的所有平面{PL(j)}中的對應於區塊索引k之區塊{BLK(k)}組合成對應於相同區塊索引k之一超級區塊XBLK(k),以藉由相同區塊位址BLK_Add(k)來同時存取超級區塊XBLK(k)中的這些區塊{BLK(k)}。於是,記憶體控制器110可同時存取多個超級區塊{XBLK(k)}(例如:567個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,567})中的任一超級區塊XBLK(k)的所有區塊{BLK(k)},以達到上述最大吞吐量。此外,所有通道{CH(i)}的所有平面{PL(j)},諸如通道{CH0,CH1,CH2,CH3}之各自的平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5},可用全域平面PLANE的編號(例如:{0,1,...,23})來繪示於橫軸,而任一通道CH(i)的任一平面PL(j)的所有區塊{BLK(k)},諸如區塊{BLK(1),...,BLK(567)},可用實體區塊Fblock的編號(例如:{1,2,...,567})繪示於縱軸,但本發明不限於此。
第3A圖繪示一區塊置換控制方案的置換處理前的壞區塊分佈的例子,第3B圖繪示該區塊置換控制方案的該置換處理完成後的區塊組合的例子之某些實施細節,而第3C圖繪示該區塊置換控制方案的該置換處理完成後的上述區塊組合的例子之某些其它實施細節,其中以陰影繪示的區塊可代表損壞的區塊諸如壞區塊,而沒有陰影的區塊可代表非損壞的區塊諸如好區塊,但本發明不限於此。依據某些實施例,第3A圖所示之壞區塊分佈以及第3B圖和第3C圖所示之區塊組合可予以變化。
記憶體控制器110可進行上述至少一測試程序以偵測到任一全域平面PLANE(例如:任一通道CH(i)的任一平面PL(j))的任一壞區塊BLK(k),且選
擇相同的全域平面PLANE中的一好區塊來取代該任一壞區塊BLK(k)。如第3B圖和第3C圖所示,標示著實體區塊Fblock的編號(例如:{1,2,...,567}中的任一者)的任一好區塊可代表一置換區塊,而該置換區塊是用以取代屬於同一個平面的一壞區塊。以PLANE=1為例,記憶體控制器110可用一好區塊例如第3A圖中對應於Fblock=567的區塊取代一壞區塊例如第3A圖中對應於Fblock=564的區塊,以使這個好區塊成為一置換區塊例如第3B圖中在座標(PLANE=1,Fblock=564)上標示著567的區塊,用以置換該壞區塊例如第3B圖中在座標(PLANE=1,Fblock=567)上標示著564的區塊。另外,以PLANE=23為例,記憶體控制器110可用一第一好區塊例如第3A圖中對應於Fblock=567的區塊取代一第一壞區塊例如第3A圖中對應於Fblock=288的區塊,以使該第一好區塊成為一第一置換區塊例如第3C圖中在座標(PLANE=23,Fblock=288)上標示著567的區塊,用以置換該第一壞區塊例如第3C圖中在座標(PLANE=23,Fblock=567)上標示著288的區塊;以及記憶體控制器110可用一第二好區塊例如第3A圖中對應於Fblock=566的區塊取代一第二壞區塊例如第3A圖中對應於Fblock=565的區塊,以使該第二好區塊成為一第二置換區塊例如第3C圖中在座標(PLANE=23,Fblock=565)上標示著566的區塊,用以置換該第二壞區塊例如第3C圖中在座標(PLANE=23,Fblock=566)上標示著565的區塊。其餘可依此類推。
基於該區塊置換控制方案,記憶體控制器110可進行該置換處理,尤其,將所有壞區塊{BLK(k)}的實體位址以及對應的置換區塊{BLK(k)}(例如:分別用以取代這些壞區塊{BLK(k)}的好區塊{BLK(k)})的實體位址記錄在上述至少一BR管理表,以指出這些置換區塊{BLK(k)}取代了這些壞區塊{BLK(k)},使存取這些壞區塊{BLK(k)}之操作變為存取這些置換區塊{BLK(k)}之操作。記憶體控制器110可將所有全域平面{PLANE}(例如:所有通道{CH(i)}的所有平面{PL(j)})中的對應於區塊索引k之區塊{BLK(k)}組合成對應於相同區塊索引k
之一超級區塊XBLK(k),以藉由相同區塊位址BLK_Add(k)來同時存取超級區塊XBLK(k)中的這些區塊{BLK(k)}。於是,記憶體控制器110可同時存取多個超級區塊{XBLK(k)}(例如:560個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,560})中的任一超級區塊XBLK(k)的所有區塊{BLK(k)},以達到上述最大吞吐量。由於記憶體控制器110可使用該多個超級區塊{XBLK(k)}(例如:該560個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,560})以達到上述最大吞吐量,故該多個超級區塊{XBLK(k)}的區域(例如:第3B圖和第3C圖中標示著Fblock=560的虛線以上的區域)可視為一最大吞吐量超級區塊區域。
如第3B圖和第3C圖所示,記憶體控制器110可最大化該最大吞吐量超級區塊區域,以提升整體效能,但本發明不限於此。舉例來說,該NV記憶體120可藉由3D NAND型快閃記憶體等方式來實施。在快閃記憶體製造商嘗試藉由加大3D NAND型快閃堆疊架構來增加儲存容量的情況下,製程良率可能下降、及/或任一全域平面PLANE(例如:任一通道CH(i)的任一平面PL(j))中損壞的區塊數增加,這可能使採用3D NAND型快閃記憶體作為該NV記憶體120的記憶體裝置100無法通過關於足容的測試。記憶體控制器110可依據一或多個控制方案來操作以避免最大化該最大吞吐量超級區塊區域,以兼顧達到儲存容量規格的需求以及資料存取效能。
第4圖依據本發明一實施例繪示一種藉助於動態區塊配置來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法的流程圖。該NV記憶體120的該複數個區塊{BLK}中的任一區塊BLK可屬於上述至少一NV記憶體元件的複數個平面(例如:全域平面{PLANE},諸如所有通道{CH(i)}的所有平面{PL(j)})中的一平面,以容許記憶體控制器110配置分別屬於該複數個平面的區塊{BLK(k)}(例如:所有通道{CH(i)}的所有平面{PL(j)}中的對應於區塊索引k之區塊{BLK(k)})成為對應的超級區塊XBLK(k)。
於步驟S10中,記憶體控制器110可依據一第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)將該複數個區塊{BLK}當中的至少一部分區塊{BLK}配置為一第一區域中的多個第一區塊{BLK(k)|k=1,...,Fb1}以及一第二區域中的多個第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,FblockMAX},諸如該複數個平面的該多個第一區塊{BLK(k)|k=1,...,Fb1}以及該複數個平面的該多個第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,FblockMAX},以保留該多個第一區塊{BLK(k)|k=1,...,Fb1}以供進行資料存取,例如對應於一第一目標效能的資料存取,其中該複數個平面的該多個第一區塊{BLK(k)|k=1,...,Fb1}可包含(CNT_CH * CNT_PL * Fb1)個區塊{BLK(k)},該複數個平面的該多個第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,FblockMAX}可包含(CNT_CH * CNT_PL *(FblockMAX-Fb1))個區塊{BLK(k)},且FblockMAX=CNT_BLK。舉例來說,該第一目標效能可代表記憶體裝置100的關於資料存取之上述最大吞吐量。另外,上述至少一部分區塊{BLK}可代表該複數個區塊{BLK(k)}當中的非損壞的區塊,而非任何損壞的區塊。
於步驟S11中,記憶體控制器110可將該複數個平面的該多個第一區塊{BLK(k)|k=1,...,Fb1}組合成該第一區域中的一組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1},其中該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}中的每一第一超級區塊XBLK(k)內的第一區塊{BLK(k)}的區塊數等於一第一預定區塊數(例如:全域平面{PLANE}的總平面數PLANEMAX),且該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}的一超級區塊數Fb1等於第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)。
於步驟S12中,記憶體控制器110可將該複數個平面的該多個第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,FblockMAX}當中的至少一部分第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)}組合成該第二區域中的一組第二超級區塊{XBLK(k)
|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)},其中該組第二超級區塊{XBLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Eb)}中的每一第二超級區塊XBLK(k)內的第二區塊{BLK(k)}的區塊數小於該第一預定區塊數(例如:總平面數PLANEMAX),以及第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)小於該複數個平面(例如:全域平面{PLANE})之各自的非損壞區塊數中的一最小非損壞區塊數Fb0,以供記憶體控制器110藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小之比率增大記憶體裝置100的一可用儲存容量。舉例來說,記憶體控制器110可將該第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)決定成小於最小非損壞區塊數Fb0且大於或等於一預設值FbDEFAULT,以控制記憶體裝置100的一保證效能儲存容量(例如:該第一區域中的該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}的儲存容量)大於或等於一預定保證效能儲存容量(例如:該第一區域中的FbDEFAULT個第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,FbDEFAULT}的儲存容量),以供進行對應於該第一目標效能(例如:上述最大吞吐量)的資料存取,其中預設值FbDEFAULT可為小於或等於超級區塊數Fb1的一預定數值。
記憶體控制器110可依據一保留區塊閾值預設設定來決定第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1),但本發明不限於此。舉例來說,記憶體控制器110可依據該保留區塊閾值預設設定及一保留區塊閾值使用者設定中的任一者來決定第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)。再舉一例,記憶體控制器110可依據該複數個區塊{BLK}的一統計結果決定第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1),而該統計結果可包含一損壞的區塊統計結果(例如:指出第3B圖和第3C圖中的壞區塊分佈之一壞區塊統計結果)、一非損壞的區塊統計結果(例如:指出第3B圖和第3C圖中的好區塊分佈之一好區塊統計結果)、該複數個平面(例如:全域平面{PLANE})之各自的非損壞區塊數中的最小非損壞區塊數Fb0、以及該複數個平面(例如:全域平面{PLANE})之各自的損壞區塊
數中的最大損壞區塊數(FblockMAX-Fb0)的其中一者或組合。典型地,在該複數個區塊{BLK}中存在損壞的區塊,例如當該NV記憶體120是藉由3D NAND型快閃記憶體等方式來實施時,損壞的區塊的數量可以很大,所以不需要將所有的非損壞區塊組合成超級區塊。只要不妨礙本發明的實施,記憶體控制器110可用各種方式的任一方式決定第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)。另外,記憶體控制器110可控制該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}的超級區塊數Fb1等於第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1),而非一最大可用(maximum available)保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(0),以藉由增加具有最小非損壞區塊數Fb0的一平面PLANE中的第二區塊數來增加該第二區域中的第二超級區塊數,以供增大該可用儲存容量、及/或平衡記憶體裝置100的該保證效能儲存容量(例如:該第一區域中的該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}的儲存容量)以及該可用儲存容量,其中最大可用保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(0)可代表最小非損壞區塊數Fb0。
第5圖依據本發明一實施例繪示該方法的一儲存空間增大控制方案。為了便於理解,記憶體控制器110可依據一第一儲存容量設定例如一最大吞吐量超級區塊區域最大化設定來操作,尤其,使用多個超級區塊{XBLK(k)}(例如:Fb0個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,Fb0})以達到上述最大吞吐量,而該多個超級區塊{XBLK(k)}的區域(例如:標示著Fblock=Fb0的虛線以上的區域)可視為一最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(0),但本發明不限於此。以第3B圖和第3C圖所示之區塊組合為例,當Fb0=560,記憶體控制器110可使用該560個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,560}以達到上述最大吞吐量,而該560個超級區塊{XBLK(k)|k=1,2,...,560}的區域(例如:第3B圖和第3C圖中標示著Fblock=560的虛線以上的區域)可視為最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(0)。
另外,記憶體控制器110可依據一第二儲存容量設定例如一最大吞吐量超級區塊區域非最大化設定來操作,以增大該可用儲存容量、及/或平衡該保證效能儲存容量和該可用儲存容量。舉例來說,Reserved_BLK_Th(0)=Fb0且Reserved_BLK_Th(1)=Fb1,而記憶體控制器110可控制該第一區域成為對應於第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)之一最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(1),而非對應於最大可用保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(0)之最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(0),以於該第二區域例如其餘區域RREMAIN(1)配置更多的第二超級區塊{XBLK(k)}。最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(1)中之該組第一超級區塊{XBLK(k)|k=1,...,Fb1}可代表對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)的超級區塊,而其餘區域RREMAIN(1)(或其子區域R(1))中之該組第二超級區塊{XBLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)}可代表對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的超級區塊,其中Plane_CNT_per_SB(1)=PLANEMAX且Plane_CNT_per_SB(2)=(Plane_CNT_per_SB(1)-1)=(PLANEMAX-1)。
以第3B圖和第3C圖中該置換處理完成後的壞區塊相對於全域平面PLANE之分佈為例,損壞區塊數(或壞區塊數)在PLANE=16達到最大值。此情況下,記憶體控制器110可將全域平面{PLANE(p)|p=0,...,15,17,...,23}的第二區塊{BLK(k)|k=561,...,564}組合成第二超級區塊{XBLK(k)|k=561,...,564},而不使用座標{(PLANE=16,Fblock=561),...,(PLANE=16,Fblock=564)}上的4個壞區塊,以供進行對應於一第二目標效能(例如:一較小吞吐量)的資料存取。於某些實施例中,為了取得更多儲存空間,記憶體控制器110可將全域平面{PLANE(p)|p=0,1,3,5,...,15,17,...,23}的第二區塊{BLK(k)|k=565}組合成一第二超級區塊XBLK(565),而不使用座標{(PLANE=2,Fblock=565),(PLANE=4,Fblock=565),(PLANE=16,Fblock=565)}上的3個壞區塊,且
其餘可依此類推,其中吞吐量可能變得更小,但本發明不限於此。基於該儲存空間增大控制方案,記憶體控制器110可控制該第一區域成為對應於第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)之最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(1)以於其餘區域RREMAIN(1)配置更多的第二超級區塊{XBLK(k)},以供進行對應於該第二目標效能(例如:該較小吞吐量)的資料存取。舉例來說,針對第3B圖和第3C圖中該置換處理完成後的壞區塊相對於全域平面PLANE之分佈,記憶體控制器110可保留座標{(PLANE=16,Fblock=(Fb1+1)),...,(PLANE=16,Fblock=560)}上的好區塊,以供配置成對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的超級區塊,而非對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)的超級區塊。
在完成該置換處理後,記憶體控制器110可對該第二區域(例如:其餘區域RREMAIN(1))進行一重新置換處理以重新排列該第二區域內的壞區塊{BLK(k)}中的至少一部分壞區塊{BLK(k)},尤其,將上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}依序重新排列成每列(或整數座標系統(PLANE,Fblock)的每一垂直位置,沿著Fblock軸)只有一個壞區塊的一區塊排列型樣(block arrangement pattern),以供配置成對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的超級區塊。上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}可代表其餘區域RREMAIN(1)中對應於Fblock=FbTh或Fblock<FbTh的壞區塊{BLK(k)},諸如該複數個平面(例如:全域平面{PLANE})之區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,FbTh}中的所有壞區塊{BLK(k)},其中記憶體控制器110可從其餘區域RREMAIN(1)內的壞區塊{BLK(k)}選擇對應於FblockFbTh的壞區塊{BLK(k)}作為上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}。舉例來說,假設FbTh=566,記憶體控制器110可將第3B圖中座標{(PLANE=2,Fblock=565),(PLANE=2,Fblock=566),(PLANE=4,Fblock=565),(PLANE=4,Fblock=566),(PLANE=15,Fblock=566)}上的壞區塊分別重新排列至座標{(PLANE=2,Fblock=(Fb1+1)),(PLANE=2,Fblock=(Fb1+2)),
(PLANE=4,Fblock=(Fb1+3)),(PLANE=4,Fblock=(Fb1+4)),(PLANE=15,Fblock=(Fb1+5))},且將第3C圖中座標{(PLANE=16,Fblock=561),...,(PLANE=16,Fblock=566),(PLANE=20,Fblock=566),(PLANE=21,Fblock=566),(PLANE=23,Fblock=566)}上的壞區塊分別重新排列至座標{(PLANE=16,Fblock=(Fb1+6)),...,(PLANE=16,Fblock=(Fb1+11)),(PLANE=20,Fblock=(Fb1+12)),(PLANE=21,Fblock=(Fb1+13)),(PLANE=23,Fblock=(Fb1+14))},但本發明不限於此。依據某些實施例,該區塊排列型樣可予以變化。
如第5圖所示,該第二區域例如其餘區域RREMAIN(1)可包含多個子區域諸如子區域R(1)和R(2)。記憶體控制器110可依據一子區域邊界預設設定和一子區域邊界使用者設定中的任一者來決定子區域R(1)和R(2)之間的邊界,但本發明不限於此。舉例來說,記憶體控制器110可依據該複數個區塊{BLK}的該統計結果來決定子區域R(1)和R(2)之間的邊界,尤其,可先依據該複數個區塊{BLK}的該統計結果決定壞區塊選擇閾值FbTh,且依據壞區塊選擇閾值FbTh從其餘區域RREMAIN(1)內的壞區塊{BLK(k)}選擇對應於FblockFbTh的壞區塊{BLK(k)}作為上述至少一部分壞區塊{BLK(k)},以供進行該重新置換處理,藉此決定子區域R(1)和R(2)之間的邊界。假設上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}包含△Fb個壞區塊,於進行該重新置換處理以將上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}依序重新排列成每列只有一個壞區塊的該區塊排列型樣之後,記憶體控制器110可取得△Fb列好區塊{BLK(k)},諸如分別對應於Fblock=(Fb1+1)、...和Fblock=(Fb1+△Fb)的好區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)},每列好區塊{BLK(k)}具有(PLANEMAX-1)個平面的(PLANEMAX-1)個好區塊{BLK(k)},以作為上述至少一部分第二區塊{BLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)}。於是,記憶體控制器110可組合其餘區域RREMAIN(1)內的上述△Fb列好區塊{BLK(k)}以產生對應於每
超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的超級區塊以作為位於子區域R(1)中之該組第二超級區塊{XBLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)},其中記憶體控制器110可保留子區域R(2)中的好區塊{BLK(k)}以供其它用途之處理,而不需要重新排列子區域R(2)中的壞區塊{BLK(k)}。在該複數個區塊{BLK}的總壞區塊數很大的情況下,子區域R(2)中可以有大量的壞區塊{BLK(k)},且壞區塊選擇閾值FbTh可以接近子區域R(1)和R(2)之間的邊界,例如Fb0=(Fb1+△Fb),但本發明不限於此。此外,該區塊排列型樣可隨著該複數個區塊{BLK}的該統計結果之變化、及/或上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}的壞區塊數△Fb之變化而對應地變化。
基於該儲存空間增大控制方案,記憶體控制器110可使用具有最小非損壞區塊數Fb0的平面PLANE中的第二區塊{BLK(k)}作為配置該組第二超級區塊{XBLK(k)|k=(Fb1+1),...,(Fb1+△Fb)}的餘裕,但本發明不限於此。依據某些實施例,記憶體控制器110可使用具有最小非損壞區塊數Fb0的平面PLANE中的第二區塊{BLK(k)}作為配置該第二區域(例如:其餘區域RREMAIN(1))中之一或多個額外的第二超級區塊{XBLK(k)}的餘裕,其中該一或多個額外的第二超級區塊{XBLK(k)}的中的每一第二超級區塊XBLK(k)內的第二區塊{BLK(k)}的區塊數小於該第一預定區塊數(例如:總平面數PLANEMAX)。舉例來說,上述至少一NV記憶體元件可代表該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE,該複數個區塊{BLK}中的任一區塊BLK可屬於該複數個NV記憶體元件122-1、122-2、...、以及122-NE中的一個NV記憶體元件的多個平面{PL(j)}中的一平面PL(j),以容許記憶體控制器110配置分別屬於該複數個平面(例如:全域平面{PLANE})的上述區塊{BLK(k)}成為該對應的超級區塊XBLK(k),以藉由同時存取來達到該第一目標效能(例如:上述最大吞吐量)。為了簡明起見,於這些實施例中類似的內容在此不重複贅述。
第6A圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組原始邊界區塊的例
子,第6B圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組第一邊界區塊的例子,第6C圖繪示該儲存空間增大控制方案中的一組第二邊界區塊的例子,而第6D圖繪示該儲存空間增大控制方案中的另一組邊界區塊的例子。為了便於理解,假設Fb0=453、Fb1=309且子區域R(1)和R(2)之間的邊界可為對應於Fblock=506的區塊{BLK(506)}和對應於Fblock=507的區塊{BLK(507)}之間的邊界,如第6A圖、第6B圖和第6C圖所示,但本發明不限於此。舉例來說,最小非損壞區塊數Fb0、超級區塊數Fb1、及/或子區域R(1)和R(2)之間的邊界可予以變化。
在第6A圖中,進行邊界調整前的該組原始邊界區塊可為對應於Fblock=453的區塊{BLK(453)}。此情況下,記憶體控制器110可配置對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)的453個超級區塊{XBLK(1),...,XBLK(453)},以作為具備(關於資料存取的)最大吞吐量的最大吞吐量超級區塊{XBLKMAX_THROUGHPUT},其中區塊{BLK(453)}可視為包含這些最大吞吐量超級區塊{XBLKMAX_THROUGHPUT}的最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(0)的邊界區塊。舉例來說,每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)可等於全域平面{PLANE}的總平面數PLANEMAX。以第2圖所示通道{CH0,CH1,CH2,CH3}之各自的平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5}為例,通道{CH0,CH1,CH2,CH3}的通道數CNT_CH等於4,並且通道{CH0,CH1,CH2,CH3}中之任一通道CH(i)內的平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5}的平面數CNT_PL等於6,因此Plane_CNT_per_SB(1)=PLANEMAX=(CNT_CH * CNT_PL)=(4 * 6)=24。
在第6B圖中,進行邊界調整後的該組第一邊界區塊可為對應於Fblock=309的區塊{BLK(309)}。此情況下,記憶體控制器110可配置對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)的309個超級區塊{XBLK(1),...,XBLK(309)},以作為具備(關於資料存取的)最大吞吐量的最大吞吐量超級區塊{XBLKMAX_THROUGHPUT},其中區塊{BLK(309)}可視為包含這些最大吞吐量超
級區塊{XBLKMAX_THROUGHPUT}的最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(1)的邊界區塊。舉例來說,每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(1)可等於總平面數PLANEMAX。以第2圖所示通道{CH0,CH1,CH2,CH3}之各自的平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5}為例,Plane_CNT_per_SB(1)=PLANEMAX=(CNT_CH * CNT_PL)=(4 * 6)=24。
在第6C圖中,進行該重新置換處理後的該組第二邊界區塊可為對應於Fblock=506的區塊{BLK(506)}。如第6B圖和第6C圖所示,於進行該重新置換處理後,記憶體控制器110可配置對應於每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)的197個超級區塊{XBLK(310),...,XBLK(506)},以作為具備該較小吞吐量的較小吞吐量超級區塊{XBLKLOWER_THROUGHPUT},其中區塊{BLK(506)}可視為包含這些較小吞吐量超級區塊{XBLKLOWER_THROUGHPUT}的子區域R(1)的邊界區塊。舉例來說,每超級區塊平面數Plane_CNT_per_SB(2)可等於總平面數PLANEMAX減一。以第2圖所示通道{CH0,CH1,CH2,CH3}之各自的平面{PL0,PL1,PL2,PL3,PL4,PL5}為例,Plane_CNT_per_SB(2)=(PLANEMAX-1)=(CNT_CH * CNT_PL-1)=(4 * 6-1)=23。
為了便於理解,該NV記憶體120可具備一路(way)的內部配置,例如(分別具有各自的平面{PL(j)}的)該多個通道{CH(i)}之內部配置,而相關操作可描述如上,但本發明不限於此。舉例來說,該NV記憶體120可具備超過一路的內部配置,例如多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的內部配置,而該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}中的任一路WAY(Intlv)可包含該多個通道{CH(i)}上的對應的NV記憶體元件{122-n}(例如:CNT_CH個NV記憶體元件{122-n})的多個全域平面{PLANE},諸如全域平面{PLANE(p)|p=0,...,(PLANEMAX-1)}。於是,針對該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)},記憶體控制器110可分別依據該儲存空間增大控制方案
進行類似的操作以取得WAYTOTAL個處理結果。由於該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的壞區塊分佈可以彼此不同,故記憶體控制器110可配置該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的最大吞吐量超級區塊區域{RMAX_THROUGHPUT(1)}彼此相同,且從(如該WAYTOTAL個處理結果所指出之)該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的暫時子區域{R(1)}選擇一最小的子區域R(1),以配置該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的子區域{R(1)}均等於該最小的子區域R(1)。如第6D圖所示,於進行針對該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}中的每一路WAY(Intlv)之該重新置換處理後,記憶體控制器110可配置該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的子區域{R(1)}彼此相同,使該另一組邊界區塊為對應於Fblock=495的區塊{BLK(495)}。另外,記憶體控制器110可保留子區域R(2)中的好區塊{BLK(k)}以供其它用途之處理,例如用於運行時間(runtime)的置換。
第7圖依據本發明一實施例繪示該方法的一預定設定程序之工作流程。記憶體控制器110可於執行步驟S20之後設定該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}的路索引(way index)Intlv之初始值等於0,且於執行步驟S21~S31中之至少一部分步驟之後重新進入步驟S21之前以一預定增量例如一增加路索引Intlv(標示為「Intlv++」以求簡明),但本發明不限於此。舉例來說,設定路索引Intlv的初始值之操作可被整合至步驟S20中。另外,於執行步驟S22之後,記憶體控制器110可分別設定平面索引I_plane、壞區塊指示器N和壞區塊選擇閾值FbTh的初始值,尤其,設定I_plane=0、N=0以及FbTh=Fb0,以於包含某些後續步驟的至少一迴圈中選擇目前的路WAY(Intlv)的全域平面{PLANE}(例如:全域平面{PLANE(p)|p=0,...,(PLANEMAX-1)})的其中之一作為一目標平面PLANETARGET(I_plane),以供進行相關操作,其中FbTh=Fb0代表將壞區
塊選擇閾值FbTh沿著Fblock軸移到對應於最小非損壞區塊數Fb0的位置(例如:第3B圖和第3C圖中對應於Fblock=560的位置),以供指出壞區塊分佈之最大值,例如目前的路WAY(Intlv)的全域平面{PLANE}之各自的損壞區塊數中的最大損壞區塊數(FblockMAX-Fb0)。
於步驟S20中,記憶體控制器110可決定第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)。
於步驟S21中,記憶體控制器110可判斷是否路索引Intlv小於該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}的總路數WAYTOTAL。如果是(例如:Intlv<WAYTOTAL),進入步驟S22;如果否,進入步驟S32。
於步驟S22中,記憶體控制器110可計算目前的路WAY(Intlv)的全域平面{PLANE}中的每一全域平面PLANE的壞區塊{BLK}的數量。
於步驟S23中,記憶體控制器110可判斷是否平面索引I_plane小於將總平面數PLANEMAX減一而取得的差值(PLANEMAX-1)且壞區塊指示器N小於或等於壞區塊指示器上限NMAX(標示為「I_plane<(PLANEMAX-1)&& NNMAX」以求簡明)。如果是(例如:I_plane<(PLANEMAX-1)且NNMAX),進入步驟S24;如果否,進入步驟S27。
於步驟S24中,記憶體控制器110可更新平面索引I_plane和先前壞區塊指示器pre_N以使平面索引I_plane以一增量例如一增加且先前壞區塊指示器pre_N等於壞區塊指示器N(分別標示為「I_plane+=1」和「pre_N=N」以求簡明)。
於步驟S25中,記憶體控制器110可更新壞區塊選擇閾值FbTh以將壞區塊選擇閾值FbTh沿著Fblock軸移到對應於下一個最小非損壞區塊數的位置(例如:第3B圖和第3C圖中對應於Fblock=564的位置,對於從最小非損壞區塊數Fb0開始的第一次更新而言),以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如目
前的路WAY(Intlv)的全域平面{PLANE}之各自的損壞區塊數中的下一個最大損壞區塊數。以第3B圖和第3C圖所示的壞區塊分佈為例:(1)當I_plane=0時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=16),且FbTh=Fb0=560,以供指出壞區塊分佈之最大值,例如對應於座標(PLANE=16,Fblock=560)(或其下方壞區塊)的第1個最大值;(2)當I_plane=1時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=2),且FbTh=564,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=2,Fblock=564)(或其下方壞區塊)的第2個最大值;(3)當I_plane=2時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=4),且FbTh=564,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=4,Fblock=564)(或其下方壞區塊)的第3個最大值,其中第3個最大值可等於第2個最大值;(4)當I_plane=3時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=15),且FbTh=565,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=15,Fblock=565)(或其下方壞區塊)的第4個最大值;(5)當I_plane=4時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=20),且FbTh=565,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=20,Fblock=565)(或其下方壞區塊)的第5個最大值,其中第5個最大值可等於第4個最大值;(6)當I_plane=5時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=21),且FbTh=565,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=21,Fblock=565)(或其下方壞區塊)的第6個最大值,其中第6個最大值可等於第5個最大值;以及(7)當I_plane=6時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=23),且
FbTh=565,以供指出壞區塊分佈之下一個最大值,例如對應於座標(PLANE=23,Fblock=565)(或其下方壞區塊)的第7個最大值,其中第7個最大值可等於第6個最大值;其中其餘可依此類推,但本發明不限於此。
於步驟S26中,記憶體控制器110可更新或計算壞區塊指示器N,例如壞區塊指示器N可等於壞區塊分佈當中對應於FblockFbTh的壞區塊{BLK(k)}之壞區塊數加上對應於Fblock>FbTh的候選壞區塊{BLK(k)}之候選壞區塊數,其中候選壞區塊{BLK(k)}可包含在目前時間點(例如:執行步驟S26的時間點)已被檢查過的目標平面{PLANETARGET(0),...,PLANETARGET(I_plane)}中的對應於FbTh<FblockFbTh2的壞區塊{BLK(k)},而“FbTh2”可代表壞區塊選擇閾值FbTh之下一層候選值,以供指出壞區塊分佈之下一層最大值。以第3B圖和第3C圖所示的壞區塊分佈為例:(1)當I_plane=1時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=2),且FbTh=564且FbTh2=565,其中N=4+(1 *(I_plane+1))=4+(1 * 2)=6;(2)當I_plane=2時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=4),且FbTh=564且FbTh2=565,其中N=4+(1 *(I_plane+1))=4+(1 * 3)=7;(3)當I_plane=3時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=15),且FbTh=565且FbTh2=566,其中N=7+(1 *(I_plane+1))=7+(1 * 4)=11;(4)當I_plane=4時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=20),且FbTh=565且FbTh2=566,其中N=7+(1 *(I_plane+1))=7+(1 * 5)=12;(5)當I_plane=5時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=21),且FbTh=565且FbTh2=566,其中N=7+(1 *(I_plane+1))=7+(1 * 6)=13;以及(6)當I_plane=6時,PLANETARGET(I_plane)=PLANE(p=23),且
FbTh=565且FbTh2=566,其中N=7+(1 *(I_plane+1))=7+(1 * 7)=14;其中其餘可依此類推,但本發明不限於此。
舉例來說,在執行包含步驟S23~S26的一第一迴圈之前,記憶體控制器110可計算一第一預定值(例如:最小非損壞區塊數Fb0和第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)之間的差值(Fb0-Reserved_BLK_Th(1)))以作為步驟S23中之壞區塊指示器上限NMAX,以供控制該第一迴圈的執行條件,但本發明不限於此。再舉一例,記憶體控制器110可在執行該第一迴圈之前預先設定壞區塊指示器上限NMAX的初始值等於該第一預定值,且於執行該第一迴圈的期間更新壞區塊指示器上限NMAX,尤其,在完成步驟S25的操作之一第一時間點t1(I_plane)取得最新的壞區塊選擇閾值FbTh以作為對應於平面索引I_plane之最新的壞區塊選擇閾值FbTh(I_plane),且於第一時間點t1(I_plane)和重新進入步驟S23之一第二時間點t2(I_plane)之間的區間[t1(I_plane),t2(I_plane)]中的任一時間點t將壞區塊指示器上限NMAX更新為最新的壞區塊選擇閾值FbTh(I_plane)和第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)之間的差值(FbTh(I_plane)-Reserved_BLK_Th(1)),以供控制該第一迴圈的執行條件。依據某些實施例,壞區塊指示器N的計算方式可予以變化,且壞區塊指示器上限NMAX可隨著壞區塊指示器N的計算方式之變化而對應地變化。舉例來說,在執行該第一迴圈之前,記憶體控制器110可預先設定壞區塊指示器上限NMAX的初始值等於該第一預定值(例如:區塊數CNT_BLK或FblockMAX),且依據該複數個區塊{BLK}的該統計結果產生一壞區塊數估計值NEST(I_plane)以作為壞區塊指示器N,以供指出要納入估計的壞區塊{BLK(k)}的壞區塊數NREAL(I_plane),其中壞區塊數估計值NEST(I_plane)可對應於壞區塊數NREAL(I_plane),尤其,可為壞區塊數NREAL(I_plane)的NFACTOR倍,而步驟S23中之壞區塊指示器上限NMAX可被取代為FblockMAX,例如NFACTOR=(FblockMAX/NMAX),但本發明不限於此。
於步驟S27中,記憶體控制器110可判斷是否先前壞區塊指示器pre_N小於或等於壞區塊指示器上限NMAX(標示為「pre_NNMAX」以求簡明)。如果是(例如:pre_NNMAX),進入步驟S28;如果否,進入步驟S30。
於步驟S28中,記憶體控制器110可微調壞區塊選擇閾值FbTh,尤其,用一預定增量例如一增加壞區塊選擇閾值FbTh(例如:FbTh+=1),以使壞區塊選擇閾值FbTh沿著Fblock軸往增加方向移動,以供嘗試於執行包含步驟S27~S29的一第二迴圈的期間增加要重新排列的壞區塊{BLK(k)}的數量,藉此增大子區域R(1)、及/或增加較小吞吐量超級區塊{XBLKLOWER_THROUGHPUT}的數量,但本發明不限於此。
於步驟S29中,記憶體控制器110可更新或計算先前壞區塊指示器pre_N,例如先前壞區塊指示器pre_N可等於壞區塊分佈當中對應於FblockFbTh的壞區塊{BLK(k)}之壞區塊數加上對應於Fblock>FbTh的候選壞區塊{BLK(k)}之候選壞區塊數,其中候選壞區塊{BLK(k)}可包含在目前時間點(例如:執行步驟S29的時間點)已被檢查過的目標平面{PLANETARGET(0),...,PLANETARGET(I_plane)}中的對應於FbTh<FblockFbTh3的壞區塊{BLK(k)},而“FbTh3”可代表微調壞區塊選擇閾值FbTh後之最新的壞區塊選擇閾值FbTh之下一層候選值,以供指出壞區塊分佈之下一層最大值,但本發明不限於此。依據某些實施例,步驟S29中之候選壞區塊{BLK(k)}可予以變化。舉例來說,候選壞區塊{BLK(k)}可包含全域平面{PLANE}中的對應於FbTh<FblockFbTh3的壞區塊{BLK(k)}。
於步驟S30中,記憶體控制器110可從對應於第一保留區塊閾值Reserved_BLK_Th(1)的(最大吞吐量超級區塊區域RMAX_THROUGHPUT(1)和其餘區域RREMAIN(1)之間的)邊界、且從全域平面PLANE(p=0)開始,重新排列上述至少一部分壞區塊{BLK(k)}。
於步驟S31中,記憶體控制器110可儲存全域平面{PLANE}之各自的開始壞區塊的位置以作為目前的路{WAY(Intlv)}的處理結果,以供產生上述至少一BR管理表(例如:該BR管理表120BR及/或暫時BR管理表116BR)。
於步驟S32中,記憶體控制器110可產生上述至少一BR管理表(例如:該BR管理表120BR及/或暫時BR管理表116BR),尤其,依據該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的處理結果,從(如該WAYTOTAL個處理結果所指出之)該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的暫時子區域{R(1)}選擇一最小的子區域R(1)以作為一共同子區域R(1),以配置該多個路{WAY(Intlv)|Intlv=0,...,(WAYTOTAL-1)}之各自的子區域{R(1)}均等於共同子區域R(1),以產生對應於共同子區域R(1)的配置之上述至少一BR管理表。
為了更好地理解,該方法可用第7圖所示之工作流程來說明,但本發明不限於此。依據某些實施例,一個或多個步驟可於第7圖所示之工作流程中增加、刪除或修改。舉例來說,在離開包含步驟S23~S26的該第一迴圈之後,記憶體控制器110可直接依據最新的壞區塊選擇閾值FbTh進行步驟S30的操作,而不需要藉由執行包含步驟S27~S29的該第二迴圈一或多次來微調壞區塊選擇閾值FbTh。再舉一例,假設壞區塊分佈中的壞區塊沒有很多,記憶體控制器110可能因為“I_plane<(PLANEMAX-1)”的條件被滿足而離開該第一迴圈。此情況下,記憶體控制器110可於步驟S27中另檢查是否壞區塊選擇閾值FbTh小於FblockMAX,以避免任何可能的鎖死(例如:無法離開該第二迴圈)。尤其,於步驟S27中,記憶體控制器110可判斷是否壞區塊選擇閾值FbTh小於FblockMAX且先前壞區塊指示器pre_N小於或等於壞區塊指示器上限NMAX(其可於第7圖中重新標示為「FbTh<FblockMAX && pre_NNMAX」以求簡明)。如果是(例如:FbTh<FblockMAX且pre_NNMAX),進入步驟S28;如果否,進入步驟S30。此外,記
憶體控制器110可控制上述候選值FbTh2和FbTh3不超過FblockMAX以避免任何可能的計算錯誤。為了簡明起見,於這些實施例中類似的內容在此不重複贅述。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:電子裝置
50:主機裝置
52:處理器
54:電源供應電路
58:傳輸介面電路
100:記憶體裝置
110:記憶體控制器
112:微處理器
112C:程式碼
112M:唯讀記憶體
114:控制邏輯電路
116:隨機存取記憶體
116AM:暫時邏輯至實體(L2P)位址映射表
116BR:暫時壞區塊置換(BR)管理表
118:傳輸介面電路
120:非揮發性(NV)記憶體
120AM:全域邏輯至實體(L2P)位址映射表
120BR:壞區塊置換(BR)管理表
122-1~122-NE:非揮發性(NV)記憶體元件
Claims (14)
- 一種藉助於動態區塊配置(dynamic block configuration)來進行一記憶體裝置的儲存空間管理之方法,該方法是應用於該記憶體裝置的一記憶體控制器,該記憶體裝置包含該記憶體控制器以及一非揮發性記憶體,該非揮發性記憶體包含至少一非揮發性記憶體元件,該至少一非揮發性記憶體元件包含複數個區塊,該方法包含:利用該記憶體控制器依據一第一保留區塊閾值(reserved block threshold)將該複數個區塊當中的至少一部分區塊配置為一第一區域中的多個第一區塊以及一第二區域中的多個第二區塊,以保留該多個第一區塊以供進行資料存取,其中該複數個區塊中的任一區塊屬於該至少一非揮發性記憶體元件的複數個平面中的一平面,以容許該記憶體控制器配置分別屬於該複數個平面的區塊成為一超級區塊;將該多個第一區塊組合成該第一區域中的一組第一超級區塊,其中該組第一超級區塊中的每一第一超級區塊內的第一區塊的區塊數等於一第一預定區塊數,且該組第一超級區塊的一超級區塊數等於該第一保留區塊閾值;以及將該多個第二區塊當中的至少一部分第二區塊組合成該第二區域中的一組第二超級區塊,其中該組第二超級區塊中的每一第二超級區塊內的第二區塊的區塊數小於該第一預定區塊數,以及該第一保留區塊閾值小於該複數個平面之各自的非損壞區塊數中的一最小非損壞區塊數,以供該記憶體控制器藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小之比率增大該記憶體裝置的一可用儲存容量。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該記憶體控制器用以將該第一保留區塊閾值決定成小於該最小非損壞區塊數且大於或等於一預設值,以控制該記憶體裝置的一保證效能儲存容量大於或等於一預定保證效能儲存容量,以供進行對應於一第一目標效能的資料存取。
- 如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該第一目標效能代表該記憶體裝置的關於資料存取之最大吞吐量。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該記憶體控制器用以控制該組第一超級區塊的該超級區塊數等於該第一保留區塊閾值,而非一最大可用(maximum available)保留區塊閾值,以藉由增加具有該最小非損壞區塊數的一平面中的第二區塊數來增加該第二區域中的第二超級區塊數,以供平衡該記憶體裝置的一保證效能儲存容量以及該可用儲存容量,其中該最大可用保留區塊閾值代表該最小非損壞區塊數。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該記憶體控制器用以使用具有該最小非損壞區塊數的一平面中的第二區塊作為配置該第二區域中之一或多個額外的第二超級區塊的餘裕,其中該一或多個額外的第二超級區塊的中的每一第二超級區塊內的第二區塊的區塊數小於該第一預定區塊數。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該記憶體控制器依據該第一保留區塊閾值將該複數個區塊當中的該至少一部分區塊配置為該第 一區域中的該多個第一區塊以及該第二區域中的多個第二區塊,以保留該多個第一區塊以供進行對應於一第一目標效能的資料存取。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中至少一非揮發性記憶體元件代表複數個非揮發性記憶體元件,該複數個區塊中的任一區塊屬於該複數個非揮發性記憶體元件中的一個非揮發性記憶體元件的多個平面中的一平面,以容許該記憶體控制器配置分別屬於該複數個平面的所述區塊成為該超級區塊,以藉由同時存取來達到該第一目標效能。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中該第一目標效能代表該記憶體裝置的關於資料存取之最大吞吐量。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該至少一部分區塊代表該複數個區塊當中的非損壞的區塊,而非任何損壞的區塊。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該第二區域包含多個子區域,而該多個子區域包含一第一子區域和一第二子區域,其中該組第二超級區塊是位於該第一子區域;以及該記憶體控制器是用以依據一子區域邊界預設設定、一子區域邊界使用者設定以及該複數個區塊的一統計結果中的任一者來決定該第一子區域和該第二子區域之間的邊界。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該記憶體控制器是用以依據一保留區塊閾值預設設定、一保留區塊閾值使用者設定以及該複數個區塊的一統計結果中的任一者來決定該第一保留區塊閾值。
- 一種記憶體裝置的記憶體控制器,該記憶體裝置包含該記憶體控制器以及一非揮發性記憶體,該非揮發性記憶體包含至少一非揮發性記憶體元件,該至少一非揮發性記憶體元件包含複數個區塊,該記憶體控制器包含:一處理電路,用以根據來自一主機裝置的複數個主機命令來控制該記憶體控制器,以容許該主機裝置藉由該記憶體控制器來存取該非揮發性記憶體,其中該處理電路是用以藉助於動態區塊配置(dynamic block configuration)來進行該記憶體裝置的儲存空間管理;以及一傳輸介面電路,用以與該主機裝置進行通訊;其中:該記憶體控制器依據一第一保留區塊閾值(reserved block threshold)將該複數個區塊當中的至少一部分區塊配置為一第一區域中的多個第一區塊以及一第二區域中的多個第二區塊,以保留該多個第一區塊以供進行資料存取,其中該複數個區塊中的任一區塊屬於該至少一非揮發性記憶體元件的複數個平面中的一平面,以容許該記憶體控制器配置分別屬於該複數個平面的區塊成為一超級區塊;該記憶體控制器將該多個第一區塊組合成該第一區域中的一組第一超級區塊,其中該組第一超級區塊中的每一第一超級區塊內的第一區塊的區塊數等於一第一預定區塊數,且該組第一超級區塊的一超級區塊數等於該第一保留區塊閾值;以及該記憶體控制器將該多個第二區塊當中的至少一部分第二區塊組合成該第二區域中的一組第二超級區塊,其中該組第二超級區塊中的 每一第二超級區塊內的第二區塊的區塊數小於該第一預定區塊數,以及該第一保留區塊閾值小於該複數個平面之各自的非損壞區塊數中的一最小非損壞區塊數,以供該記憶體控制器藉由增加該第二區域的大小對該第一區域的大小之比率增大該記憶體裝置的一可用儲存容量。
- 一種包含如申請專利範圍第12項所述之記憶體控制器的該記憶體裝置,其中該記憶體裝置包含:該非揮發性記憶體,用以儲存資訊;以及該記憶體控制器,耦接至該非揮發性記憶體,用以控制該記憶體裝置的操作。
- 一種電子裝置,其包含如申請專利範圍第13項所述之記憶體裝置,並且另包含:該主機裝置,耦接至該記憶體裝置,其中該主機裝置包含:至少一處理器,用以控制該主機裝置的操作;以及一電源供應電路,耦接至該至少一處理器,用以提供電源給該至少一處理器以及該記憶體裝置;其中該記憶體裝置提供儲存空間給該主機裝置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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TW202008176A (zh) * | 2018-07-26 | 2020-02-16 | 慧榮科技股份有限公司 | 資料儲存裝置以及非揮發式記憶體控制方法 |
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2023
- 2023-06-12 TW TW112121836A patent/TWI831704B/zh active
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