固态硬盘及其执行删除命令的方法与流程

本发明有关一种固态硬盘，尤其关于固态硬盘在接收主机的删除命令时，执行删除命令修改转换层的方法。

背景技术：

固态硬盘(Solid State Drive，简称SSD)是由与非门闪存阵列(NAND Flash Memory Array)整合成为单一的储存装置，一般作为电子装置的储存装置。电子装置的主机，由中央处理器发出存取数据的逻辑地址，至连接在传输接口的固态硬盘，固态硬盘内设控制器配合缓冲存储器，接收主机的存取数据的逻辑地址，再到闪存阵列相对逻辑地址的实体地址存取数据，传输至主机的动态随机存储器DRAM，以供主机备用。

由于闪存具有抹除次数限制，数据分散储存在闪存阵列，为了管理数据的逻辑地址与闪存阵列的实体地址的关系，固态硬盘在启动时，读取闪存阵列中各数据区块的管理数据，形成数据的逻辑地址与实体地址的逻辑实体检查表(Logical to Physical Lookup Table)，以建立闪存转换层(Flash Translation Layer，简称FTL)，储存及管理逻辑实体检查表及其相关参数。

固态硬盘中的闪存无法随机覆盖写入数据，写入数据前需先抹除数据，而闪存需以数据区块为单位，才能整个数据区块抹除数据。固态硬盘利用垃圾回收(Garbage Collection)的机制，以数据区块为单位，将数据区块中有效数据页先转移至其他数据区块后，才整个抹除数据区块的数据，回收做为写入数据的备用区块。因此，主机越快通知固态硬盘无效的数据页，数据区块中的无效数据页的数目，越容易达到回收的门槛，垃圾回收的效率越高，可提供足够的备用区块，让数据不需等待回收备用区块就能顺利写入，而提升固态硬盘的性能。

如图1所示，为现有技术固态硬盘执行删除命令的示意图。现有技术的删除命令(Trim Command)为提升固态硬盘性能的标准指令，需藉由系统下达命令。当主机获得无效数据页的信息，例如使用者删除数据文件等，将以一 批数笔的删除命令，例如删除命令0至删除命令n，通知固态硬盘相关无效数据页。现有技术固态硬盘通常以四个步骤执行每一笔删除命令，执行步骤1由主机接收删除命令，执行步骤2根据删除命令所下逻辑地址的范围，清空逻辑实体检查表，执行步骤3根据删除命令所下逻辑地址的范围，调整转换层的参数，最后在执行步骤4告知主机完成该笔删除命令，然后再以前述的四个步骤执行下一笔删除命令，直到执行完删除命令n。才能尽快通知固态硬盘无效的数据页，以提升固态硬盘的性能。

然而，固态硬盘对每一笔删除命令需以四个步骤执行，将拉长完成整批删除命令回应主机的时间。尤其是删除命令所下的逻辑地址范围太广又太分散时，固态硬盘在各逻辑地址间来来回回，以及耗费在执行步骤2清空逻辑实体检查表与执行步骤3调整转换层参数的时间更多，势必增长回应主机的时间，使主机处于等待中，而排挤主机其他的操作，造成降低固态硬盘的性能。因此，固态硬盘在执行删除命令的方法上，仍有问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种固态硬盘，在逻辑实体检查表的检查表入口设置删除标志，藉由删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址，以利固态硬盘根据删除标志执行删除命令。

本发明的另一目的在提供一种固态硬盘执行删除命令的方法，根据接收的删除命令仅更改逻辑地址检查表入口删除标志，即回报主机完成删除命令，以缩短对主机的回应时间。

本发明的再一目的在提供一种固态硬盘执行删除命令的方法，固态硬盘在幕后对删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址，执行删除命令，以提升固态硬盘的性能。

为了达到前述发明的目的，本发明固态硬盘执行删除命令的方法，本发明的固态硬盘，利用控制器接收主机的存取命令，并暂存在缓冲存储器，以闪存阵列储存数据，由转换层单元决定在缓冲存储器或闪存阵列建立闪存转换层的位置，并通知控制器读取闪存阵列的储存数据，形成逻辑实体检查表，以建立闪存转换层及管理闪存转换层的参数，逻辑实体检查表包含逻辑地址及检查表入口，在检查表入口的保留区规划一位的删除标志字段，用以标示未执行删除命令的逻辑地址。固态硬盘在幕后或空闲时机，根据删除标志标 示未执行删除命令的逻辑地址，执行删除命令。

本发明固态硬盘执行删除命令的方法，由固态硬盘接收一批删除命令，删除命令为通知固态硬盘无效的数据页，根据删除命令所下逻辑地址的范围，至逻辑实体检查表的逻辑地址的检查表入口，更改删除标志，回报主机完成删除命令，一笔删除命令执行完后，重复执行步骤继续执行下一笔删除命令，直到执行完该批删除命令，固态硬盘选择在幕后或空闲的时机，对删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址，执行删除命令，清除检查表入口记录的数据及调整转换层的参数。

附图说明

图1为现有技术固态硬盘执行删除命令的示意图。

图2为本发明固态硬盘的功能方块图。

图3为本发明逻辑实体检查表的示意图。

图4为本发明逻辑实体检查表的入口的示意图。

图5为本发明固态硬盘执行删除命令的示意图。

图6为本发明删除命令所下逻辑地址范围的示意图。

图7为本发明固态硬盘执行删除命令的方法的流程图。

附图标记说明：

10 电子装置

11 主机

12 中央处理器

13 动态随机存储器

14 传输接口

20 固态硬盘

21 控制器

22 缓冲存储器

23 闪存阵列

24 转换层单元

30 逻辑实体检查表

31 逻辑地址

32 检查表入口

33 删除标志

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，举较佳实施例，并结合附图说明如下。

请同时参阅图2、图3及图4，图2为本发明固态硬盘的功能方块图，图3为本发明逻辑实体检查表的示意图，图4为本发明逻辑实体检查表的入口的示意图。图2中本发明的固态硬盘(SSD)20作为电子装置10的储存装置，电子装置10的主机11设中央处理器(CPU)12及动态随机存储器(DRAM)13，由中央处理器12配合动态随机存储器13发出存取数据的逻辑地址至连接在传输接口14的固态硬盘20，固态硬盘20内设控制器21及缓冲存储器22，由控制器21接收主机11的存取命令，暂存在缓冲存储器22，以命令所下的逻辑地址，至储存数据的闪存阵列23相对逻辑地址的实体地址存取数据，到主机2的动态随机存储器13，以供主机11备用。本发明的固态硬盘20并设置转换层单元24，负责在固态硬盘20启动时，建立闪存转换层(FTL)，及管理转换层的参数。

本发明固态硬盘20启动时，由转换层单元24决定在缓冲存储器22或闪存阵列23建立闪存转换层的位置。并通知控制器21读取闪存阵列23中各数据区块的管理数据，形成图3中的逻辑实体检查表30，逻辑实体检查表包含逻辑地址31及检查表入口32(Lookup Table Entry)。其中检查表入口32如图4所示，包含管道(Channel)、目标(Target)、实体区块(Block)、页次(Page)及保留区(Reserved)等字段，以记录该笔数据的相关参数。因此，当控制器21接收主机11命令时，闪存转换层24利用建立的逻辑实体检查表30，根据命令所下的逻辑地址，由其检查表入口32记录的实体区块及页次，对照数据存放在闪存阵列23中的实体地址，以迅速至对应的闪存执行命令。而本发明固态硬盘20利用检查表入口32规划一位(Bit)的删除标志33字段，标示未执行删除命令的逻辑地址，以利固态硬盘在幕后或空闲时根据删除标志执行删除命令。本实施力将前述删除标志33字段设在检查表入口32的保留区。

请同时参考图5及图6，图5为本发明固态硬盘执行删除命令的示意图， 图6为本发明删除命令所下逻辑地址范围的示意图。图5中，本发明固态硬盘由主机接收一批删除命令0至删除命令n，通知固态硬盘无效数据页。本发明固态硬盘以三个步骤执行每一笔删除命令，执行步骤1由主机接收删除命令，执行步骤2根据删除命令所下逻辑地址的范围(参见图6阴影标示)，至图6的逻辑实体检查表各逻辑地址的检查表入口，更改删除标志33，标示为未执行删除命令的逻辑地址，而不清除检查表入口记录的数据，同时不执行步骤3调整转换层的参数，接着立即直接执行步骤4告知主机完成该笔删除命令，然后再以前述的三个步骤执行下一笔删除命令，直到执行完最后的删除命令n。本发明固态硬盘执行删除命令，由于仅在执行步骤2更改删除标志33，且不执行步骤3调整转换层的参数，可缩短对主机的回应时间的目的。

至于未执行的删除命令的逻辑地址，因已回报主机修改为无效的数据页，主机不会再要求存取该数据页。虽然只更改删除标志，但对固态硬盘仍维持在有效数据页的状态，不会增加各数据区块无效数据页的数量，而影响固态硬盘对其执行垃圾回收机制。只要固态硬盘的备用区块足够，能够维持正常操作，并无急迫性执行前述的删除命令。因此，本发明固态硬盘就可选择在幕后或空闲的时机，对删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址，执行未执行的执行步骤2清除检查表入口记录的数据，及执行步骤3调整转换层的参数。同时，让执行删除命令，不会耗费主机等待的时间，也不会影响固态硬盘执行其他操作的时间及速度，更可提升固态硬盘的性能。

如图7所示，为本发明固态硬盘执行删除命令的方法的流程图。本发明固态硬盘执行删除命令的方法的详细步骤说明如下:步骤S1，本发明固态硬盘由主机接收一批删除命令，通知固态硬盘无效的数据页；步骤S2，根据一笔删除命令所下逻辑地址的范围，至逻辑实体检查表各逻辑地址的检查表入口，更改删除标志，标示为未执行删除命令的逻辑地址；步骤S3，回报主机完成该笔删除命令；在步骤S4，检查是否执行完该批删除命令？假如未执行完该批删除命令，则回到步骤S2，继续执行下一笔删除命令，假如执行完该批删除命令，则至步骤S5，固态硬盘选择在幕后或空闲的时机；在步骤S6，对删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址，执行清除检查表入口记录的数据及调整转换层的参数。

因此，本发明的固态硬盘，利用在逻辑实体检查表的检查表入口设置删 除标志，本发明的固态硬盘执行删除命令的方法，就能根据接收的删除命令所下的逻辑地址，仅更改检查表入口的删除标志，标示未执行删除命令的逻辑地址，立即回报告知主机完成删除命令，达到缩短对主机的回应时间的目的。此外，本发明的固态硬盘执行删除命令的方法，利用固态硬盘选择在幕后或空闲时机，对删除标志标示未执行删除命令的逻辑地址执行删除命令，不会影响固态硬盘执行其他操作的时间及速度，可达到提升固态硬盘的性能的目的。

以上所述，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该较佳实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。