用于避免数据存储设备中较低页讹误的方法和设备的制造方法_2

文档序号:9332668阅读:来源:国知局
。根据一个实施例,要写到MLC非易失性存储器设备的数据可以存储在写存储装置203和缓冲器208中,使得缓冲器208和写存储装置203彼此镜像或者彼此基本镜像。事实上,根据一个实施例,控制器202可以被配置为对要写到写存储装置203和缓冲器208中的数据进行累积,直到构造出完整的F-页。根据一个实施例,部分F-页可以与预定的编码值封装在一起并且被视为完整的。完整的F-页可以写到MLC非易失性存储器设备。也即,所累积的数据的至少一部分可以写到MLC非易失性存储器设备的较低页。根据一个实施例,当与较低页相对应的所有较高序页已写MLC非易失性存储器设备时,可以将缓冲器208中先前分配的空间解除分配。也即,控制器202可以被配置为将较低页数据保存在缓冲器208中,直到已经对与较低页相对应的上页或高序页进行编程。这确保了写数据的电力安全副本被维持在缓冲器208中,直到较低页和较高序页或多个页二者已被编程,此后数据可以被视为防电力故障或讹误。
[0015]根据一个实施例,在数据存储设备200的正常操作过程中,随着构造出完整的F-页(并且在写存储装置203中累积以及写出到缓冲器208),它们可以写出到MLC非易失性存储器设备。根据一个实施例,写出到MLC非易失性存储器设备的是存储在写存储装置203中的完整的F-页。事实上,由于写存储装置203能够支持比缓冲器208更大的带宽,所以优选的是将完整的F-页从写存储装置203中而不是从缓冲器208中写出。
[0016]根据一个实施例,缓冲器208可以包括非易失性存储器。例如,缓冲器208可以包括这样的存储器:其为非易失性的,以及特征为具有高的存取速度、读速度和写速度。根据一个实施例,缓冲器208可以包括磁性随机存取存储器(MRAM)。还可以使用其他存储器类型。MRAM可以展现出与SRAM类似的性能,相当于DRAM的密度以及低功耗。而且,MRAM不随时间而降级。虽然成本相对高,但是MRAM非常适合于缓冲器208的任务;也即,适合于存储较低页数据的电力安全副本,至少直到相对应的较高序页已经安全地存储在闪速块206中。但是,值得注意的是,由于该写入,在MRAM中实现缓冲器208的成本仍比常规的超级电容器的使用或者离散电容器阵列的使用更廉价。在缓冲器208包括例如MRAM的非易失性存储器的实现中,尚未安全地存储在闪速块206中的写到非易失性存储器中的数据(例如,在电力故障事件之前其相对应的较高序页未存储到闪速存储器中的较低页数据)可以在对数据存储设备200恢复供电时,由控制器202从缓冲器208读出并且存储在闪速块206中。也即,控制器202可以进一步被配置为,在对掉电之后的数据存储设备200恢复供电之后,从缓冲器208中读取数据以及将读取的数据的至少一部分写到闪速块206的非易失性存储器设备。
[0017]根据一个实施例,缓冲器208可以被配置为至少足够大以使得在数据存储设备掉电之后能够从较低页讹误恢复。因此,缓冲器208的尺寸可以随着例如较低页与较高序页之间的页数、F-页的尺寸、平面的数量以及数据存储设备的管芯数而不同。例如,缓冲器208的尺寸可以从几MB到几百MB不同,但是其他实现可以利用其他尺寸而达到良好效果。根据一个实施例,缓冲器208可以包括用于每一个管芯的多个缓冲器,因为每一个管芯在不同的时间完成其编程。这使得能够独立地管理每管芯的多个页,产生高效的缓冲器208的配置。缓冲器208可以例如被实现为多个缓冲器,当相对应的较低页的较高序页存储在闪速块206中时,控制器202从所述多个缓冲器分配空间,存储数据,以及对空间解除分配。这样的缓冲器配置非常适合于缓存来自主机写命令的写数据流,直到在电力故障时较低页讹误的概率可接受地小或者为零。根据一个实施例,控制器202可以被配置为在累积的数据被写缓冲器中的分配空间之后(例如,一旦累积的数据被写缓冲器中的分配空间)就生成写确认,并且将该写确认发送到主机218。也即,从主机的视角看,当数据存储在缓冲器208中时,数据就可以被视为已经安全地存储在闪速存储器中。根据一个实施例,MLC非易失性设备可以在仅较低页模式或者“SLC”模式下运行。在该情况下,由于没有要处理的较高序页,所以一旦对仅MLC较低页模式下的页或者SLC模式中的页进行编程,就可以实施对缓冲器208中的空间进行解除分配,并且在等待要被编程的任何较高序页的同时无需被延迟。
[0018]图3是根据一个实施例的S-块的框图。如其中所示,S-块302可以每管芯包括一个闪速块(F-块)206。因此,S-块可以被视为F-块的集合,每个管芯上一个F- ±夬,这些F-块组合在一起而形成数据存储设备的闪速管理系统(FMS)的单元。根据一个实施例,可以在S-块级上管理分配、擦除和GC。如图3所示,每一个F-块206可以包括多个闪速页(F-页),例如,256或512个F-页。根据一个实施例,F-页可以为用于给定的非易失性存储器设备的最小程序单元的尺寸。图4示出了根据一个实施例的超级页(S-页)。如其中所示,S-页402可以每S-块的F-块包括一个F-页,意味着S-页跨越整个S-块。根据图2所示的一个实施例,数据可以S-页402为单位进行累积、写和存储。缓冲器208可以被配置为取决于具体的实现来存储以与S-页402不同的方式组织的写数据。
[0019]图5是根据一个实施例的另一数据存储设备500的框图。参考图2,类似的附图标记表示类似的元件,并且为简要起见省略了对这样的类似元件的说明。在该实施例中,控制器502无需(但是可以)包括写存储装置,例如图2中的写存储装置203。易失性存储器缓冲器504 (或者多个这样的易失性存储器缓冲器)可以与控制器502耦合。例如,易失性存储器缓冲器504可以包括动态随机存取存储器(DRAM)或者被配置在动态随机存取存储器(DRAM)中。易失性存储器缓冲器504在图5中示出为位于控制器502的外部。但是,易失性存储器缓冲器504还可以位于控制器502的内部,其可以通过控制器502来变换为更快的存取时间。但是,尺寸和/或其他考量可以推荐的是,将易失性存储器缓冲器504配置为与控制器502耦合的外部存储器缓冲器。图5的数据存储设备500还可以包括例如506所示的备用电源以及如508所示的非易失性存储器。备用电源506可以与易失性存储器缓冲器504、控制器504和非易失性存储器508親合。备用电源506可以被配置为在电力故障事件发生时至少保持易失性存储器缓冲器504、控制器502和/或非易失性存储器508在一段时间内加电,而不会丢失易失性存储器504中的数据(至少直到其内容能够被保存到非易失性存储器508中)。根据一个实施例,备用电源506可以被配置为对图5的数据存储设备的至少部分加电,至少长达控制器502将数据从易失性缓冲器504写到非易失性存储器508所需的时间。备用电源506可以包括电容器、超级电容器和/或任何能量存储元件。在一个实施例中,其中数据存储设备是与硬盘驱动器耦合的混合磁盘驱动器或者固态驱动器,电源506可以由根据硬盘驱动器的主轴电动机生成的BEMF(反向电动势)来提供。
[0020]事实上,在正常操作期间,由于写命令是从主机218接收并且由控制器502执行的,所以要写到MLC非易失性存储器设备(即,闪速块206)的数据可以写到易失性存储器缓冲器504和MLC非易失性存储器设备二者。根据一个实施例,控制器502可以被配置为累积待在内部(例如,在写存储装置203中)写(如例如由主机218发出的写命令所引导)的数据,直到构造了完整的F-页。可替代地以及根据一个实施例,部分F-页可以与预定的编码值封装在一起并且被视为完整的。然后,完整的F-页可以写到易失性存储器缓冲器504和MLC非易失性存储器设备二者。根据一个实施例,数据还可以以S-页402为单位或者以任何其他数据组织单元为单位来进行累积、写以及存储。实际上,易失性存储器缓冲器504可以被配置为取决于具体的实现来存储以与S-页402不同的方式组织的写数据。因此,根据一个实施例,除了将累积的数据(或其部分)写到易失性存储器缓冲器504中之外,所累积的数据(或其部分)可以写到MLC非易失性存储器设备(闪速块206)的一个或多个较低页和/或上页。根据一个实施例,当与之前编程的较低页相对应的所有较高序页已经写到MLC非易失性存储器设备中,并且因此可以被视为有效地防讹误时,可以将易失性存储器缓冲器504中的先前分配的空间解除分配,
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