在固態介質中使用多級別映射的修整機制制造技術

公開了在固態介質中使用多級別映射的修整機制。所描述的實施例提供用于接收包括邏輯地址和地址范圍的請求的介質控制器。響應于該請求，介質控制器判斷接收到的請求是否是作廢請求。如果接收到的請求類型是作廢請求，則介質控制器使用映射來確定與邏輯地址和范圍相關聯的映射的一個或多個條目。與每一個映射條目相關聯的映射中的指示符被設置為表示這些映射條目將被作廢。介質控制器向主機設備確認該作廢請求完成，并在介質控制器的空閑模式下基于將被作廢的映射條目更新空閑空間計數。使與作廢的映射條目相關聯的物理地址可用，以便重復用于來自主機設備的隨后的請求。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】公開了在固態介質中使用多級別映射的修整機制。所描述的實施例提供用于接收包括邏輯地址和地址范圍的請求的介質控制器。響應于該請求，介質控制器判斷接收到的請求是否是作廢請求。如果接收到的請求類型是作廢請求，則介質控制器使用映射來確定與邏輯地址和范圍相關聯的映射的一個或多個條目。與每一個映射條目相關聯的映射中的指示符被設置為表示這些映射條目將被作廢。介質控制器向主機設備確認該作廢請求完成，并在介質控制器的空閑模式下基于將被作廢的映射條目更新空閑空間計數。使與作廢的映射條目相關聯的物理地址可用，以便重復用于來自主機設備的隨后的請求。【專利說明】在固態介質中使用多級別映射的修整機制 相關申請的交叉引用 本申請是2012年8月8日提交的國際專利申請PCT/US2012/049905的部份繼續 申請，并要求 申請日期:的權益，在此引用該申請的全部內容作為參考。 本申請要求2013年3月14日提出的美國臨時專利申請61/783, 555的 申請日期: 的權益，在此引用該申請的全部內容作為參考。 本申請的主題涉及下列美國專利申請：2012年5月4日提交的13/464,433、2012 年8月4日提交的13/567, 025、2012年8月31日提交的13/600, 464、2012年12月28日 提交的13/729, 966以及2013年1月23日提交的13/748, 260,在此引用這些申請的全部內 容作為參考。 背景 閃存是非易失性存儲器（NVM)，這是特定類型的電可擦可編程只讀存儲器 (EEPR0M)。一種通常使用的類型的閃存技術是NAND閃存。NAND閃存每個單元需要小的芯 片面積，通常被分成一個或多個存儲體或平面。每一個存儲體都被分成塊；每一個塊都被分 成頁面。每一個頁面都包括用于存儲用戶數據、糾錯碼（ECC)信息或兩者的若干個字節。 對于NAND設備，有三個基本操作：讀取、寫入和擦除。一頁一頁地執行讀和寫操 作。頁面大小一般是2N字節的用戶數據(加上ECC信息的額外的字節)，其中，N是整數，每 個頁面，有典型的用戶數據頁面大小，例如，2, 048字節（2KB)，4, 096字節（4KB)，8, 192字節 (8KB)或更多。"讀取單位"是可以從NVM中讀取的并由ECC校正的數據以及對應的ECC信 息的最小的量，并通常可以在4K比特和32K比特之間（例如，每個頁面，一般有整數個讀取 單位)。頁面通常以塊排列，逐塊地執行擦除操作。典型的塊大小是，例如，每塊有64、128 或更多個頁面。頁面必須按順序寫入，通常從塊內的低位地址到高位地址。直到塊被擦除 之前，不能重寫較低的地址。與每一個頁面相關聯的還有備用區(通常，100 - 640字節)，一 般用于存儲ECC信息和/或用于存儲器管理的其他元數據。ECC信息一般用于檢測并糾 正存儲在頁面中的用戶數據中的錯誤，元數據可以用于在邏輯地址和物理地址之間進行映 射。在帶有多個存儲體的NAND閃存芯片中，可以支持允許來自每一個存儲體的頁面被基本 上并行地訪問的多存儲體操作。 NAND閃存在由浮動柵晶體管制成的存儲器單元的陣列中存儲信息。在沒有外部 電源的情況下，這些晶體管能在大約幾個月或幾年的長的時間段內保留它們的電壓電平， 也簡稱為電荷。在單級別單元（SLC)閃存中，每一個單元都存儲一個比特的信息。在多級 別單元(MLC)閃存中，通過在施加于其單元的浮動柵的電荷的多個級別之間選擇，每一個單 元都可以存儲一個以上的比特。MLC NAND閃存使用多個電壓電平/單元，帶有串行鏈接的 晶體管布局，以使用相同數量的晶體管存儲更多比特。如此，分別地考慮，每一個單元都具 有對應于被存儲在單元中的邏輯比特值的特定編程的電荷(例如，對于SLC閃存，0或1 ;對 于MLC閃存，00,01，10,11 )，基于每一個單元的一個或多個閾值電壓，讀取這些單元。然而， 增大每個單元的比特數量會增大單元與單元干擾以及保留噪聲，從而增大讀取錯誤的可能 性，如此，增大該系統的錯碼率（BER)。進一步地，每一個單元的讀取的閾值電壓分布會在 NVM的操作時間內變化，例如，由于讀取干擾、寫入干擾、保留丟失、單元老化以及過程、電壓 以及溫度（PVT)變化，也會增大BER。 如上文所描述的，典型的NVM要求先擦除塊然后才能將新的數據寫入到塊中。如 此，諸如使用一個或多個NVM芯片的固態磁盤（SSD)之類的NVM系統，通常周期性地啟動"垃 圾回收"過程，以擦除"陳舊的"或過時的數據，以防止閃存被主要是過時的數據填充，這將 縮小實現的閃存容量。然而，在設備故障之前，NVM塊只能被擦除有限的次數。例如，SLC閃 存只能被擦除大約100, 〇〇〇次，而MLC閃存只能被擦除大約10, 000次。因此，在NVM的使 用壽命(例如，在NAND閃存的額定的數量的編程/擦除（P/E)周期內），NVM磨損，閃存塊將 發生故障，并變得無法使用。NVM中的塊故障類似于硬盤驅動器（HDD)中的扇區故障。典型 的NVM系統還可以執行磨損平衡，以盡可能均勻地在NVM的所有塊上分布P/E周期。如此， 在NVM系統的壽命內，隨著不好的塊的數量增大和/或用于系統數據要求(例如，邏輯到物 理轉換表、日志、元數據、ECC，等等）的存儲量增大，總的存儲容量縮小。如此，在垃圾回收 過程中，減少被寫入到NVM的數據量是重要的。 在垃圾回收過程中，塊中的仍有效的用戶數據在后臺進程中被移動到存儲介質上 的新位置。"有效"用戶數據可以是被寫入了至少一次的任何地址，即使主機設備不再使用 此數據。為減少在垃圾回收過程中重寫的"有效的"但不再需要的數據的量，某些存儲協議 支持使NVM能將以前保存的數據的塊指定為不需要的或無效以便塊在垃圾回收過程中不 移動并且可以使塊可用于存儲新的數據的命令。這樣的命令的示例有SATA "修整"（數據 集管理）命令、SCSI UNMAP命令、MultiMediaCard (MMC) "擦除"命令，以及安全數字（SD) 卡"擦除"命令。一般而言，這樣的命令會改善NVM性能，以便完全修整的NVM具有接近于 相同類型的新制造的（即，空的)NVM的性能的性能。然而，同時對于大量的塊執行這些命令 可能很費時，并降低NVM的操作效率。
技術實現思路
提供本
技術實現思路
是為了以精簡的形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一 些概念。本
技術實現思路
并不旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用 于限制所要求保護的主題的范圍。 所描述的實施例為固態介質提供介質控制器。介質控制器包括控制處理器，其接 收來自主機設備的包括至少一個邏輯地址和地址范圍的請求。響應于請求，控制處理器判 斷接收到的請求是否是作廢請求。如果接收到的請求類型是作廢請求，則控制處理器使用 介質控制器的映射來確定與邏輯地址和范圍相關聯的映射的一個或多個條目。與每一個映 射條目相關聯的映射中的指示符被設置成表示這些映射條目將被作廢。控制處理器向主機 設備確認該作廢請求完成，并在介質控制器的空閑模式下基于將被作廢的映射條目更新空 閑空間計數。使與作廢的映射條目相關聯的物理地址可用，以便重復用于來自主機設備的 隨后的請求。 【專利附圖】【附圖說本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種處理由與固態介質和主機設備進行通信的介質控制器接收到的主機請求的方法，所述方法包括：由所述介質控制器，接收來自所述主機設備的請求，所述請求包括至少一個邏輯地址和地址范圍；響應于接收所述請求：判斷所接收到的請求是否是作廢請求，如果所接收到的請求類型是作廢請求：使用所述介質控制器的映射，來確定與所述固態介質的所述至少一個邏輯地址和地址范圍相關聯的所述映射的一個或多個條目；在所述映射中標記與所述映射條目中的每一個相關聯的指示符，所述指示符表示所述一個或多個映射條目將被作廢；向所述主機設備確認所述作廢請求完成；在所述介質控制器的空閑模式中，基于將被作廢的所述一個或多個映射條目來更新所述介質控制器的空閑空間計數；以及使與被作廢的映射條目相關聯的所述物理地址可用，以便重復用于來自所述主機設備的隨后的請求。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：E·T·科恩，L·巴瑞烏丁，
申請(專利權)人：LSI公司，
類型：發明
國別省市：美國;US