固态硬盘的写入方法
【专利摘要】一种固态硬盘的写入方法，在处理固态硬盘内部写入数据的需求时，检查写入数据的来源地及目的地的实体地址都在健康状态，在快闪转换层登录写入数据的逻辑位对照目的地的实体地址，将储存在来源地的写入数据，直接写入至目的地的实体地址，以加速写入速度。
【专利说明】
固态硬盘的写入方法
技术领域
[0001]本发明有关一种固态硬盘，尤其关于固态硬盘在写入数据时，处理固态硬盘内部数据移转的写入方法。
【背景技术】
[0002]固态硬盘(Solid State Drive，简称SSD)是将与非门闪存数组(NAND FlashMemory Array)整合成为单一的储存装置，由于固态硬盘利用半导体变换电压记忆的特性，传输数据非常地快速，且体积轻薄短小，已成为大量信息储存的消费主流产品。
[0003]如图1所示，为先前技术固态硬盘的数据写入流程。先前技术固态硬盘写入数据的需求，主要有二个来源，一是主机要求写入数据，另一需求来源来自固态硬盘的内部。当主机要求写入的数据时(请参步骤Pl)会将写入数据暂存在固态硬盘的动态随机内存(Dynamic Random Access Memory，简称DRAM)中(步骤P2)，再利用固态硬盘的错误校正编码器(Error Correct Code Encoder,简称ECC编码器)，对暂存的写入数据进行编码，加入ECC的编码数据(步骤P3)，以便写入数据在储存后再被读取时，借由ECC的编码数据自动校正部分读取讯号失误的数据，达到确保正确读取写入数据的目的。然后将ECC编码后的写入数据，写入固态硬盘中的闪存(步骤P4)。
[0004]对于来自固态硬盘内部的写入数据需求(步骤P5)，因固态硬盘内闪存的每个记忆单元(Memory Cell)有使用次数的寿命限制，超过抹除、写入的限制次数，将造成记忆单元失效。因此固态硬盘本身需要进行磨耗平衡(Wear Leveling)，将已写入的数据重新搬移至抹写次数较少的记忆区，平均抹写次数，以增加固态硬盘整体的使用寿命。此外，闪存包含多个实体区块(Block)，实体区块内含复数个实体页(Page)作为数据储存的单位，但抹除数据时需以实体区块为单位。因此闪存对更新后废弃的实体页，无法立即抹除，而是利用逻辑-实体对照的快闪转换层(Flash Transmit Layer，简称FTL)登录为废弃实体页，等待固态硬盘自动执行搜集垃圾区块程序时，将实体区块中少数有效的实体页，先搬移至其它实体区块，再抹除废弃实体区块中储存的数据，以回收实体区块再利用。
[0005]固态硬盘执行磨耗平衡或搜集垃圾区块程序等内部写入需求时，首先固态硬盘读取各闪存需要搬移的数据(步骤P6)，经由错误校正编码器译码成原写入数据(步骤P7)，暂存在固态硬盘的动态随机内存中(步骤P2)，重新设定搬移位置后，再利用错误校正编码器进行编码，加入ECC的编码数据(步骤P3)，最后重新写入固态硬盘中的闪存(步骤P4)。
[0006]然而，先前技术的动态随机内存通常一边要接收从主机来的写入数据，一边要接受固态硬盘内部搬移所读取的数据，另一边又要处理闪存写入数据的需求，常常造成数据存取不及，导致固态硬盘写入数据的延迟。此外，在写入数据时，除将主机写入数据暂存在动态随机内存外，固态硬盘也将读取的内部写入数据暂时存在动态随机内存，以致极度使用动态随机内存，极易造成动态随机内存容量不足，最后影响固态硬盘整体的存取效能。因此，固态硬盘在数据的写入方法上，仍有问题亟待解决。
【发明内容】
[0007]本发明的目的提供一种固态硬盘的写入方法，借由判断固态硬盘内部需搬移数据的来源地及搬移目的地的闪存的健康性，在健康的状态，进行固态硬盘内部搬移，以加速数据的写入速度。
[0008]本发明的另一目的提供一种固态硬盘的写入方法，利用固态硬盘进行内部搬移时，不经动态随机内存及编译码处理的直接搬移，减少使用动态随机内存及固态硬盘的作业，以提尚整体的存取效能。
[0009]为了达到前述发明的目的，本发明固态硬盘的写入方法，在处理固态硬盘内部写入数据的需求时，由固态硬盘根据快闪转换层规划写入数据的目的地，并根据快闪转换层登录的健康性的管理信息，检查写入数据的来源地及目的地的实体地址都在健康状态，在快闪转换层登录写入数据的逻辑位对照目的地的实体地址，将储存在来源地的写入数据，直接写入至目的地的实体地址。
[0010]本发明固态硬盘的写入方法，检查写入数据的来源地及目的地的实体地址有一不健康，读取来源地储存的写入数据，译码写入数据形成具有逻辑地址的原写入数据，暂存在动态随机内存，再重新编码暂存的原写入数据，固态硬盘重新规划储存目的地的实体地址，并在快闪转换层登录原写入数据的逻辑位对照搬移目的地的实体地址，然后写入固态硬盘中闪存的实体地址。
【附图说明】
[0011]图1为先前技术固态硬盘的数据写入的流程图。
[0012]图2为本发明固态硬盘的系统结构。
[0013]图3为本发明固态硬盘对主机需求写入数据的示意图。
[0014]图4为本发明固态硬盘对内部需求写入数据的示意图。
[0015]图5为本发明固态硬盘无法进行内部写入的示意图。
[0016]图6为本发明固态硬盘的写入方法的流程图。
[0017]符号说明
[0018]20固态硬盘
[0019]21控制器
[0020]22动态随机内存
[0021]23错误校正编码器
[0022]24闪存
[0023]25快闪转换层
[0024]26实体页
[0025]27毁坏实体页
[0026]30主机
【具体实施方式】
[0027]有关本发明为达成上述目的，所采用之技术手段及其功效，现举较佳实施例，并配合附图加以说明如下。
[0028]请同时参阅图2、图3及图4，图2为本发明固态硬盘的系统结构，图3为本发明固态硬盘对主机需求写入数据的示意图，图4为本发明固态硬盘对内部需求写入数据的示意图。图2中本发明使用熟知的固态硬盘系统，固态硬盘系统包含固态硬盘(SSD) 20连接主机30，主机30发送存取固态硬盘20的数据，固态硬盘20作为主机30的主要数据储存装置，设控制器21控制收发主机30的数据，暂存在动态随机内存(DRAM) 22，另设有错误校正(ECC)编码器23，对暂存的数据进行ECC编码或译码，以确保正确读写储存的数据。本发明的固态硬盘20内含复数个闪存(FLASH) 24，借由控制器21分配储存的数据至各闪存24，并利用快闪转换层(FTL) 25记录写入数据的逻辑地址与储存在各闪存24的实体地址的对照表，以利存取数据。
[0029]如图3所示，本发明固态硬盘20对主机30写入数据的需求时，固态硬盘20利用控制器21接收主机30具有逻辑地址的写入数据，例如LOOl至L006，暂存在动态随机内存22，并控制错误校正编码器23对暂存的写入数据进行编码，由固态硬盘20的控制器21，根据快闪转换层25记录各闪存24的空或健康的实体页26，且依据磨耗平衡等原则规划各编码写入数据的储存实体页26，并将写入数据的逻辑地址及编码后储存实体页26的实体地址登录在快闪转换层25，最后由控制器21，避开如图3中灰色所示毁坏的实体页27，将各编码写入数据平均写入规划的各闪存24的实体页26。例如暂存在动态随机内存22的写入数据L005，如虚线指引线，避开闪存FLASHO的实体区块R)B1中毁坏的实体页F0B1002，另储存在健康的实体页F0B1003。
[0030]相反地，当主机30指令读取固态硬盘20储存的需要逻辑地址LOOl至L006的数据时，由固态硬盘20的控制器21，根据快闪转换层25记录需要数据的逻辑地址对照实体地址，读取对照实体地址的实体页26的数据，经由错误校正编码器23将储存的编码写入数据，译码为原写入数据，例如LOOl至L006，暂存在动态随机内存22备用。在读取储存数据过程中，错误校正编码器23依据各实体页26译码的错误率等，评估实体页26的健康性，并将不健康的实体页26登录在快闪转换层25，记录为毁坏的实体页27，因此快闪转换层25除了包含固态硬盘20储存数据的逻辑地址对照实体地址的管理及磨耗平衡等管理信息夕卜，也包含实体区块的实体页26健康性的管理信息。
[0031]图4中，本发明固态硬盘20对内部写入数据的需求时，例如固态硬盘20需搬移闪存FLASHl中实体区块B2的实体页P003储存数据，由固态硬盘20的控制器21，根据快闪转换层25规划搬移数据目的地实体页F0B2P004，再根据登录的实体区块健康性的管理信息，先判断搬移数据来源地的实体页F1B2P003的健康性，如果来源地的实体页F1B2P003对储存数据能维持读写良好状态，则评估来源地的实体页F1B2P003为健康，否则为不健康。同样根据快闪转换层25登录的实体区块健康性的管理信息，判断搬移数据目的地的实体页F0B2P004的健康性。如果判断搬移数据的来源地与目的地的实体页均属健康，则将来源地实体页F1B2P003储存的编码数据，不经过暂存动态随机内存22及编译码的处理，由固态硬盘20的控制器31控制，在快闪转换层25登录搬移位置，直接写入至目的地的实体页F0B2P004，保持数据编码的完整下，完成内部的数据搬移。该直接写入可将来源地实体页F1B2P003映像至目的地的实体页R)B2P004。
[0032]如图5所示，为本发明固态硬盘无法进行内部写入的示意图。本发明固态硬盘对内部写入数据的需求时，根据快闪转换层25登录的实体区块健康性的管理信息，如果判断搬移数据的来源地或目的地的实体页其中有一个不健康，因读或写搬移数据时容易造成失误，将导致损毁储存的数据。例如判断搬移数据的目的地的实体页F0B2P004不健康，如图5中虚线所示，不能将来源地实体页F1B2P003直接至目的地的实体页F0B2P004，需读取来源地储存的写入数据，经过暂存动态随机内存及编译码的处理，再重新写入固态硬盘的闪存24。
[0033]因此无法直接写入时，将读取搬移数据来源地实体页F1B2P003储存的编码数据，如图5中实线所示，由快闪转换层25取得逻辑地址，经过错误校正编码器译码成例如L007的原写入数据，并暂存在动态随机内存22。再由错误校正编码器重新编码，由控制器重新规划储存目的地的实体页F0B12P004，并在快闪转换层25登录逻辑地址对搬移的实体地址，重新写入闪存24。
[0034]如图6所示，为本发明固态硬盘写入方法的流程图。本发明固态硬盘的写入方法详细步骤说明如下:首先在步骤SI，开始处理固态硬盘内部需求写入数据时，在步骤S2，根据快闪转换层登录的实体区块健康性的管理信息，检查需求写入数据的来源地及目的地的实体地址是否都健康？如果需求写入数据的来源地及目的地的实体地址有一不健康，步骤S3读取来源地储存的编码写入数据，步骤S4译码编码写入数据形成具有逻辑地址的原写入数据，步骤S5将原写入数据暂存在动态随机内存，步骤S6再重新编码暂存的原写入数据，由固态硬盘重新规划储存目的地的实体地址，在步骤S7，在快闪转换层登录原写入数据逻辑地址对照搬移目的地的实体地址，然后在步骤S8写入闪存的实体地址。
[0035]在步骤S2检查需求写入数据的来源地及目的地的实体地址的健康性时，如果需求写入数据的来源地及目的地的实体地址都健康，则直接进入步骤S7，在快闪转换层登录写入数据的逻辑地址对照搬移目的地的实体地址，接着在步骤S8将来源地储存的编码写入数据，不经过暂存动态随机内存及编译码等处理，直接写入至目的地的实体地址。
[0036]由以上的说明，本发明固态硬盘的写入方法，对固态硬盘内部搬移数据的需求，就可借由检查搬移数据的来源地及目的地的闪存都在健康的状态，直接进行固态硬盘内部搬移，不仅可达到加速数据的写入速度的目的，且不经过暂存动态随机内存及编译码等处理，可减少固态硬盘作业及使用动态随机内存的容量，达到提高整体存取效能的目的。
[0037]以上所述者，仅为用以方便说明本发明的较佳实施例，本发明的范围不限于这些较佳实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神的情况下，都属本发明申请的范围。
【主权项】
1.一种固态硬盘的写入方法，其步骤包含: 处理固态硬盘内部写入数据的需求； 检查该写入数据的来源地及目的地的实体地址都健康； 在快闪转换层登录该写入数据的逻辑位对照该目的地的实体地址； 将储存在该来源地的写入数据，直接写入至该目的地的实体地址。2.如权利要求1所述的固态硬盘的写入方法，其中处理内部写入数据的需求时，由固态硬盘根据快闪转换层规划写入数据的目的地。3.如权利要求1所述的固态硬盘的写入方法，其中该直接写入在固态硬盘内部进行，不经过暂存动态随机内存及编译码的处理。4.如权利要求2所述的固态硬盘的写入方法，其中该直接写入为将来源地实体地址映像至目的地的实体地址。5.如权利要求1所述的固态硬盘的写入方法，其中该来源地及目的地的实体地址根据快闪转换层登录的健康性的管理信息进行检查的健康性。6.如权利要求1所述的固态硬盘的写入方法，其中该检查该写入数据的来源地及目的地的实体地址有一不健康，读取来源地储存的写入数据，经过暂存动态随机内存，重新写入固态硬盘的闪存。7.如权利要求6所述的固态硬盘的写入方法，其中读取来源地储存的写入数据，经译码写入数据形成具有逻辑地址的原写入数据，暂存在动态随机内存。8.如权利要求7所述的固态硬盘的写入方法，其中该暂存在动态随机内存的原写入数据，由固态硬盘重新规划储存目的地的实体地址。9.如权利要求8所述的固态硬盘的写入方法，其中该固态硬盘在快闪转换层登录原写入数据的逻辑位对照搬移目的地的实体地址，然后写入闪存的实体地址。
【文档编号】G06F12/02GK105843746SQ201510013853
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月12日
【发明人】林政仪, 游英凯, 陈仕伟, 萧亦隆
【申请人】广明光电股份有限公司