數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置及其管理方法制造方法及圖紙

一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的管理方法，包括以下步驟：根據(jù)多個(gè)先前存取指令獲得多個(gè)相關(guān)性規(guī)則；根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則建立多個(gè)查找表；接收當(dāng)前存取指令，并且判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)這些查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的查找表獲得當(dāng)前存取指令的實(shí)體地址；根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所需要對(duì)應(yīng)的查找表，并預(yù)先建立這些被預(yù)測(cè)的查找表。本發(fā)明專利技術(shù)還提出一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，可實(shí)施上述的管理方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置及其管理方法
本專利技術(shù)涉及一種數(shù)據(jù)存取技術(shù)，且特別涉及一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置及其管理方法。
技術(shù)介紹
近年來，各式配備存儲(chǔ)裝置的電子裝置已被消費(fèi)者普遍應(yīng)用在日常生活中，而且隨著存儲(chǔ)容量的需求增加，快速且大容量可供讀寫的非易失性存儲(chǔ)器成為十分受歡迎的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品大多以快閃存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。由于快閃存儲(chǔ)器的讀寫特性，快閃存儲(chǔ)器會(huì)具有邏輯-實(shí)體地址查找表，其用來紀(jì)錄邏輯區(qū)塊地址(LogicalBlockAddress，LBA)與實(shí)體區(qū)塊地址(PhysicalBlockAddress，PBA)之間的映射關(guān)系。通過查找表找出存取指令的邏輯地址實(shí)際在快閃存儲(chǔ)器中的區(qū)塊地址，才有辦法正確地存取數(shù)據(jù)。然而，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量與成本的限制無法將所有的PBA與LBA的映射關(guān)系都記錄下來。如果存取指令的目標(biāo)不在查找表所記錄的范圍內(nèi)，系統(tǒng)需要移除現(xiàn)有的查找表并且根據(jù)目標(biāo)的存取地址重新建立查找表，因此降低快閃存儲(chǔ)器的存取效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置及其管理方法，能夠減少重建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置所需要的邏輯-實(shí)體地址查找表次數(shù)，增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置所需要的邏輯-實(shí)體地址查找表的命中率(hitrate)，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的效能。本專利技術(shù)的實(shí)施例提出一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置包括存儲(chǔ)器陣列、預(yù)測(cè)單元以及查找表管理單元。預(yù)測(cè)單元用以根據(jù)多個(gè)先前存取指令進(jìn)行相關(guān)性規(guī)則分析后而獲得多個(gè)存取位置之間的多個(gè)相關(guān)性規(guī)則。查找表管理單元用以根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則管理多個(gè)查找表，其中查找表管理單元判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)這些查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的查找表獲得當(dāng)前存取指令在存儲(chǔ)器陣列的實(shí)體地址，若不存在可對(duì)應(yīng)的查找表則需建立可對(duì)應(yīng)的查找表，并且根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表，以及預(yù)先建立這些查找表。本專利技術(shù)的實(shí)施例提出一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括主機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。主機(jī)包括運(yùn)算裝置，其中運(yùn)算裝置根據(jù)多個(gè)先前存取指令進(jìn)行相關(guān)性規(guī)則分析后獲得多個(gè)相關(guān)性規(guī)則。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置電性連接主機(jī)且包括輸入輸出接口、存儲(chǔ)器陣列與查找表管理單元。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置通過輸入輸出接口從主機(jī)接收這些相關(guān)性規(guī)則以及當(dāng)前存取指令。查找表管理單元用以根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則管理多個(gè)查找表，其中查找表管理單元判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)這些查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的查找表獲得當(dāng)前存取指令在存儲(chǔ)器陣列的實(shí)體地址，若不存在可對(duì)應(yīng)的查找表則需建立可對(duì)應(yīng)的查找表，并且根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表，以及預(yù)先建立這些查找表。本專利技術(shù)的實(shí)施例提出一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的管理方法，包括以下步驟：根據(jù)多個(gè)先前存取指令獲得多個(gè)相關(guān)性規(guī)則；根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則建立多個(gè)查找表；接收當(dāng)前存取指令，并且判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)這些查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的查找表獲得當(dāng)前存取指令的實(shí)體地址；若不存在可對(duì)應(yīng)的查找表則需建立可對(duì)應(yīng)的查找表，并且根據(jù)這些相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表，以及預(yù)先建立這些查找表?；谏鲜?，本專利技術(shù)提供一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置及其管理方法，通過分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的存取歷史以獲得先前存取位置之間的相關(guān)性規(guī)則，并根據(jù)相關(guān)性規(guī)則建立查找表甚至進(jìn)一步根據(jù)相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)接下來可能的存取位置并相應(yīng)地預(yù)備好查找表，如此一來，可以提高查找表對(duì)應(yīng)的命中率，減少重新建立查找表的次數(shù)，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)存取的效能。附圖說明包含附圖以便進(jìn)一步理解本專利技術(shù)，且附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖說明本專利技術(shù)的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本專利技術(shù)的原理。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的功能方塊圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的邏輯地址的分段方式示意圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的相關(guān)性規(guī)則分析的過程示意圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能方塊圖；圖5是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的管理方法的流程圖；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)的另一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的管理方法的流程圖。上述附圖中，附圖標(biāo)記含義如下：40：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)100、400：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；110：存儲(chǔ)器陣列；120：存儲(chǔ)器控制器；130：查找表管理單元；140：輸入輸出接口；150：預(yù)測(cè)單元；200：邏輯地址范圍；301～306：量化數(shù)據(jù)；402：運(yùn)算裝置；500、600：管理方法；A～G：存儲(chǔ)段；H：主機(jī)；S510～S570、S610～S640：步驟。具體實(shí)施方式現(xiàn)將詳細(xì)地參考本專利技術(shù)的示范性實(shí)施例，示范性實(shí)施例的實(shí)例說明于附圖中。只要有可能，相同元件符號(hào)在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的功能方塊圖。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置100可以是一種NAND快閃存儲(chǔ)器，但不限于此。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置100包括存儲(chǔ)器陣列110、存儲(chǔ)器控制器120、查找表管理單元130、輸入輸出接口140以及預(yù)測(cè)單元150。存儲(chǔ)器陣列110包括排列為矩陣狀的多個(gè)存儲(chǔ)器單元(memorycells)。存儲(chǔ)器控制器120基于來自輸入輸出接口140的存取指令而對(duì)存儲(chǔ)器陣列110進(jìn)行數(shù)據(jù)存取動(dòng)作。輸入輸出接口140例如支持SATA、USB、PCIe、或SPI等接口協(xié)議。查找表管理單元130用以管理多個(gè)查找表(look-uptable，LUT)。這些查找表例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器陣列110的備用區(qū)(Sparearea)或高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)中。通過這些查找表，查找表管理單元130將存取目標(biāo)的邏輯地址轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)器陣列110的實(shí)體地址。具體而言，查找表管理單元130包括快閃存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換層(FlashTranslationLayer，F(xiàn)TL)，可以將邏輯區(qū)塊地址(LogicalBlockAddress，LBA)轉(zhuǎn)換為實(shí)體區(qū)塊地址(PhysicalBlockAddress，PBA)。存儲(chǔ)器控制器120根據(jù)查找表管理單元130提供的實(shí)體地址將數(shù)據(jù)移進(jìn)或移出被選中的存儲(chǔ)器單元。值得注意的是，本實(shí)施例的預(yù)測(cè)單元150可以分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置100的存取歷史。預(yù)測(cè)單元150收集存取歷史中的多個(gè)存取指令(以下簡(jiǎn)稱為先前存取指令)，并且根據(jù)這些先前存取指令獲得多個(gè)相關(guān)性規(guī)則(AssociationRules)。上述的相關(guān)性規(guī)反應(yīng)存取目標(biāo)之間的位置相關(guān)性。更具體而言，預(yù)測(cè)單元150會(huì)對(duì)這些先前存取指令進(jìn)行量化(Quantization)處理以獲得多個(gè)量化數(shù)據(jù)，并且對(duì)這些量化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性規(guī)則分析(AssociationRulesAnalysis)以獲得這些相關(guān)性規(guī)則。查找表管理單元130根據(jù)預(yù)測(cè)單元150提供的相關(guān)性規(guī)則管理這些查找表。查找表管理單元130判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)這些現(xiàn)有的查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的查找表獲得當(dāng)前存取指令在存儲(chǔ)器陣列110的實(shí)體地址，并且根據(jù)對(duì)應(yīng)的相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)未來接收的存取指令(簡(jiǎn)稱后續(xù)存取指令)所對(duì)應(yīng)的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包括：/n存儲(chǔ)器陣列；/n預(yù)測(cè)單元，用以根據(jù)多個(gè)先前存取指令獲得多個(gè)存取位置之間的多個(gè)相關(guān)性規(guī)則；以及/n查找表管理單元，用以根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則管理多個(gè)查找表，其中所述查找表管理單元判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)所述多個(gè)查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的所述查找表獲得所述當(dāng)前存取指令在所述存儲(chǔ)器陣列的實(shí)體地址，并且根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表。/n

【技術(shù)特征摘要】
20200110 TW 1091009181.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包括：
存儲(chǔ)器陣列；
預(yù)測(cè)單元，用以根據(jù)多個(gè)先前存取指令獲得多個(gè)存取位置之間的多個(gè)相關(guān)性規(guī)則；以及
查找表管理單元，用以根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則管理多個(gè)查找表，其中所述查找表管理單元判斷當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)所述多個(gè)查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的所述查找表獲得所述當(dāng)前存取指令在所述存儲(chǔ)器陣列的實(shí)體地址，并且根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述預(yù)測(cè)單元對(duì)所述多個(gè)先前存取指令進(jìn)行量化處理以獲得多個(gè)量化數(shù)據(jù)，并且對(duì)所述多個(gè)量化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性規(guī)則分析以獲得所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)器陣列的邏輯地址范圍通過所述量化處理后被標(biāo)定區(qū)分為多個(gè)存儲(chǔ)段，所述預(yù)測(cè)單元計(jì)數(shù)所述多個(gè)先前存取指令對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)段的存取次數(shù)，并根據(jù)所述多個(gè)存儲(chǔ)段的存取次數(shù)進(jìn)行所述相關(guān)性規(guī)則分析。


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，各所述查找表的映射范圍等于至少一所述存儲(chǔ)段的邏輯地址范圍。


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，當(dāng)所述當(dāng)前存取指令沒有對(duì)應(yīng)所述多個(gè)查找表的任一時(shí)，所述查找表管理單元根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則建立對(duì)應(yīng)所述當(dāng)前存取指令的查找表以及預(yù)先建立被預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)于所述后續(xù)存取指令的查找表。


6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述查找表管理單元根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則建立與所述當(dāng)前存取指令具有相關(guān)性的所述多個(gè)查找表。


7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述查找表管理單元根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則優(yōu)先移除對(duì)應(yīng)最小支持度的所述查找表或是與所述當(dāng)前存取指令相關(guān)性最低的所述查找表。


8.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
主機(jī)，包括運(yùn)算裝置，其中所述運(yùn)算裝置根據(jù)多個(gè)先前存取指令獲得多個(gè)相關(guān)性規(guī)則；以及
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，電性連接所述主機(jī)且包括：
輸入輸出接口，其中所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置通過所述輸入輸出接口從所述主機(jī)接收所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則以及當(dāng)前存取指令；
存儲(chǔ)器陣列；以及
查找表管理單元，用以根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則管理多個(gè)查找表，其中所述查找表管理單元判斷所述當(dāng)前存取指令是否對(duì)應(yīng)所述多個(gè)查找表的至少其中之一以從對(duì)應(yīng)的所述查找表獲得所述當(dāng)前存取指令在所述存儲(chǔ)器陣列的實(shí)體地址，并且根據(jù)所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則預(yù)測(cè)后續(xù)存取指令所對(duì)應(yīng)的查找表。


9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)算裝置對(duì)所述多個(gè)先前存取指令進(jìn)行量化處理以獲得多個(gè)量化數(shù)據(jù)，并且對(duì)所述多個(gè)量化數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性規(guī)則分析以獲得所述多個(gè)相關(guān)性規(guī)則。


10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)器陣列的邏輯地址范圍被標(biāo)定區(qū)分為多個(gè)存儲(chǔ)段，所述運(yùn)算裝置計(jì)數(shù)所述多個(gè)先前存取指令對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)段的存取次數(shù)，并根據(jù)所述多個(gè)存儲(chǔ)段的存取次數(shù)進(jìn)行所述相關(guān)性規(guī)則分析。


11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，各所述查找表的映射范圍等于至少一所述存儲(chǔ)段的邏輯地址范圍。


12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃瑋淦，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：祥碩科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：中國(guó)臺(tái)灣;71