存储系统及其操作方法
【专利说明】存储系统及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2014年12月19日提交的韩国专利申请N0.10-2014-0184811的优先权，其整体内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明的示例性各实施例涉及一种存储系统，并且更具体地，涉及一种处理来自于存储器件的数据的存储系统，及其操作方法。
【背景技术】
[0004]近年来，针对计算环境的范例业已改变为普适计算，使得可以在任何时间任何地点使用计算机系统。因此，对例如移动电话、数字相机以及笔记本电脑的便携式电子器件的使用快速地增长。这种便携式电子器件通常使用具有存储器件，即数据储存器件的存储系统。数据储存器件在便携式电子器件之内用作主存储器或辅助式存储器件。
[0005]具有存储器件的数据储存器件具有优势的原因在于由于没有移动部分，因此稳定性和耐久性卓越，信息存取速度高，并且功耗低。具有这些优势的带有存储系统的数据储存器件的例子包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储器卡以及固态驱动器(SSD) ο
【发明内容】
[0006]各种实施例指向一种存储系统及其操作方法，其可以快速且稳定地处理来自存储器件的数据。
[0007]在一个实施例中，存储系统可以包括:存储器件，其包括多个存储块，其中所述多个存储块中的每一个包括多个页，其中所述多个页中的每一个包括电耦接到多个字线的多个存储单元，其中由主机所请求的读取数据和写入数据存储在所述多个存储单元中；以及控制器，配置为(i)将与接收自主机的写入命令/读取命令相对应的第一数据编程在从多个存储块中选择的第一存储块的第一页中，(ii)将第二数据的位置信息记录在第一页中，以及(iii)将第二数据编程在第一存储块中的第一页之后的第二页中。
[0008]所述控制器可以将第一数据编程在第一页的数据区域中并且将第二数据的位置信息记录在第一页的空闲区域。
[0009]所述控制器可以将第三数据的位置信息记录在第二页中并且将第三数据编程在第二页之后的第三页中。
[0010]所述第二数据可能没有成功地被编程在第二页中，所述控制器利用记录在第一页的空闲区域中的第二数据的位置信息将第二数据编程在第二页中。
[0011]当不存在第三数据时，控制器可以在第二页的空闲区域记录虚设数据或空数据。
[0012]当第一数据和第二数据是存储在包括在控制器中的缓冲器中的数据时，第二数据的位置信息可以是存储在缓冲器中的第二数据的地址。
[0013]当第一数据和第二数据是被编程在第一存储块中的数据时，第二数据的位置信息可以是被编程在第一存储块中的第二数据的地址。
[0014]第二数据的位置信息可以包括关于第二数据存储在第一存储块中的位置的信息。
[0015]第二数据的位置信息可以是第二数据的逻辑块地址(LBA)。
[0016]在一个实施例中，一种用于操作包括存储装置的存储系统的方法包括:从存储装置的多个存储块中选择第一存储块；从包括在第一存储块中的多个页中选择第一页，其中所述第一页包括电耦接到多个字线的多个存储单元；将与接收自主机的写入命令/读取命令相对应的第一数据编程在第一存储块的第一页中；将第二数据的位置信息记录在第一存储块的第一页中；以及将第二数据编程在第一存储块中的第一页之后的第二页中。
[0017]将与接收自主机的写入命令/读取命令相对应的第一数据编程在第一页中可以包括将第一数据编程在第一页的数据区域中，以及记录第二数据的位置信息可以包括将第二数据的位置信息记录在第一页的空闲区域中。
[0018]在第二页中编程可以进一步包括:将第三数据的位置信息记录在第二页中，其中所述第三数据被编程在第二页之后的第三页中。
[0019]将第二数据编程在第二页中可以进一步包括:当第二数据在第二页中的编程失败时检查记录在第一页的空闲区域中的第二数据的位置信息；以及利用第二数据的位置信息将第二数据编程在第二页中。
[0020]所述将第三数据的位置信息记录在第二页中进一步包括:当被编程在第三页中的第三数据不存在时，在第二页的空闲区域记录虚设数据或空数据。
[0021]当第一数据和第二数据是存储在包括在控制器中的缓冲器中的数据时，第二数据的位置信息可以是存储在缓冲器中的第二数据的地址。
[0022]当第一数据和第二数据是被编程在第一存储块中的数据时，第二数据的位置信息可以是被编程在第一存储块中的第二数据的地址。
[0023]第二数据的位置信息可以包括关于第二数据存储在第一存储块中的位置的信息。
[0024]第二数据的位置信息可以是第二数据的逻辑块地址(LBA)。
[0025]在一个实施例中，存储系统可以包括:包括有N个数目的页的存储块，第(M-1)个页可以包括第(M-1)个数据的非位置信息，第M个页可以包括第M个数据的非位置信息，第(M-1)个页进一步可以包括第M个数据的位置信息，并且N可以为整数，M可以为整数，并且M < N。
[0026]N个数目的页中的每一个可以包括数据区域和空闲区域，第(M-1)个页的数据区域可以存储第(M-1)个数据的非位置信息，并且第(M-1)个页的空闲区域可以存储第M个数据的位置信息，并且第N个页的空闲区域可以存储空数据。
【附图说明】
[0027]图1是图示了包括根据一个实施例的存储系统的数据处理系统的示图。
[0028]图2是图示了图1所示的存储系统中的存储器件的示图；
[0029]图3是图示了根据一个实施例的存储器件中的存储块的电路图。
[0030]图4到图11是示意性地图示了根据一个实施例的存储系统中的存储器件的示图。
[0031]图12是图示了根据一个实施例的数据处理操作的示意性示图；
[0032]图13是图示了用于处理根据一个实施例的存储系统中的数据的操作过程的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0033]以下将参照附图详细描述各种实施例。然而本发明可以实施为不同的形式并且不应当被解释为限于这里所列举的实施例。相反，提供这些实施例从而使得本公开充分完整，并且将完全将本发明的范围传达给本领域的技术人员。贯穿本公开，相同的参考标号在本发明的相应的附图和实施例中指代相同的部分。
[0034]图1是图示了包括根据本发明一个实施例的存储系统的数据处理系统的示图。
[0035]参照图1，数据处理系统100可以包括主机102和存储系统110。
[0036]所述主机102例如包括诸如移动电话、MP3播放器和膝上电脑的便携式电子器件或诸如台式电脑、游戏机、TV和投影仪的电子器件。
[0037]存储系统110响应于来自主机102的请求进行操作，并且特别地存储将由主机102存取的数据。换句话说，存储系统110可以用作主机102的主存储器件或辅助存储器件。存储系统110可以根据将与主机102电耦接的主机接口的协议通过各种储存器件中的任何一个来实施。例如，存储系统110可以利用以下各种储存器件中的一个来实施，诸如固态驱动器(SSD)、多媒体卡(MMC)、嵌入MMC (eMMC)、减少尺寸的MMC (RS-MMC)以及微MMC、安全数字(SD)卡、迷你-SD和微-SD、通用串行总线(USB)储存器件、通用闪存(UFS)器件、紧凑式闪存(CF)卡、智能媒体(SM)卡、存储棒等。
[0038]实现了存储系统110的储存器件可以利用易失性存储器件或非易失性存储器件来实施，所述易失性存储器件诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)，所述非易失性存储器件诸如只读存储器(R0M)、掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电擦除可编程ROM(EEPROM)、铁电型随机存取存储器(FRAM)、相变 RAM(PRAM)、磁性 RAM(MRAM)和电阻 RAM(RRAM)。以及
[0039]存储系统110包括存储将被主机102存取的数据的存储器件150，以及控制数据在存储器件150中的储存的控制器130。
[0040]控制器130和存储器件150可以被集成进一个半导体器件中。例如，控制器130和存储器件150可以被集成到一个半导体器件中并且配置固态驱动器(SSD)。当存储系统110被用作SSD时，与存储系统110电耦接的主机102的操作速度显著地增加。
[0041]控制器130和存储器件150可以被集成进一个半导体器件中并且配置存储器卡。例如，所述控制器130和存储器卡150可以被集成到一个半导体器件中并且配置存储器卡，诸如个人计算机存储器卡国际协会(PCMCIA)卡、紧凑式闪存(CF)卡、智能媒体(SM)卡、存储棒、诸多媒体卡(MMC)、RS-MMC和微-MMC、安全数字(SD)卡、迷你-SD、微-SD和SDHC以及通用闪存(UFS)器件。
[0042]针对另一个示例，存储系统110可以配置计算机、超便携移动PC(UMPC)、工作站、上网本、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、网络书写板、平板电脑、无线电话、移动电话、智能电话、电子书、便携式多媒体播放器(PMP)、便携式游戏机、导航器件、黑匣子、数字相机、数字多媒体广播(DMB)播放器、三维(3D)电视、智能电视、数字音频记录器、数字音频播放器、数字图片记录器、数字图片播放器、数字视频记录器、数字视频播放器、配置数据中心的储存器、能够在无线环境下传输和接收信息的器件、配置家庭网络的各种电子器件中的一个、配置计算机网络的各种电子器件中的一个、配置远程信息处理网络的各种电子器件中的一个、RFID器件、或配置计算系统的各种组成元件中的一个。
[0043]存储系统110的存储器件150可以在电源供给被切断时保持所存储的数据并且，特别地，在写入操作期间存储提供自主机102的数据，并且在读取操作期间提供存储的数据到主机102。存储器件150包括多个存储块152、154和156。所述存储块152、154和156中的每一个包括多个页。每个页包括多个存储单元，多个字线(WL)电耦接到所述多个存储单元。存储器件150可以是非易失性存储器件，例如闪存存储器。所述闪存存储器可以具有三维(3D)堆叠结构。由于将在后文参照图2到图11描述存储器件150的结构和存储器件150的三维(3D)堆叠结构，因此在此省略对其的详细描述。
[0044]存储系统110的控制器130响应于来自主机102的请求控制存储器件150。例如，所述控制器130将读取自存储器件150的数据提供给主机102，并且将提供自主机102的数据存储在存储器件150中。为了达到这个目的，控制器130控制存储器件150的所有操作，例如读取、写入、编程和擦除操作。
[0045]详细而言，控制器130包括主机接口单元132、处理器134、协议单元136、错误修正码(ECC)单元138、电源管理单元140、NAND闪存控制器142和存储器144。
[0046]主机接口单元132处理提供自主机102的命令和数据，并且可以配置为通过以下各种接口协议中的至少一个与主机102进行通信，即通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、快速外围组件互连(PC1-E)、串行SCSI (SAS)、串行高级技术附件(SATA)、并行高级技术附件(PATA)、小型计算机系统接口(SCSI)、增强小硬盘接口(ESDI)、以及集成驱动电路(IDE)ο
[0047]ECC单元138对在读取操作期间读取自存储器件150的数据中包含的错误进行检测和修正。也就是说，在对读取自存储器件150的数据执行错误修正解码操作之后，ECC单元138可以确定错误修正解码操作是否成功，响应于确定结果输出指示信号，并且基于由ECC编码处理生成的校验位(parity bit)来修正读取数据的错误位。如果错误位的数目等于或大于可修正错误位的阈值数，则ECC单元138可以不修正错误位，并且可以输出指示着其无法修正错误位的错误修正失败信号。
[0048]ECC