数据存储装置及其操作方法制造方法及图纸

本公开涉及一种数据存储装置，该数据存储装置包括：非易失性存储器设备，包括被分配作为用于垃圾收集以外的目的的第一开放块的多个存储块；以及控制器。控制器被配置为在将非易失性存储器设备切换到垃圾收集模式时，在第一开放块之中分配用于执行垃圾收集操作的垃圾收集的开放块，并且在垃圾收集操作期间，复制牺牲块的有效页面中存储的数据，将所复制的数据存储到用于垃圾收集的开放块中，并且擦除牺牲块，从而获得空闲块。从而获得空闲块。从而获得空闲块。

【技术实现步骤摘要】
数据存储装置及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月15日提交的申请号为10
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2021
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0005807的韩国申请的优先权，该韩国申请通过引用整体并入本文。


[0003]本公开的各个实施例总体上涉及一种半导体设备，并且更特别地，涉及一种数据存储装置及其操作方法。

技术介绍

[0004]使用存储器设备的数据存储装置的优点在于：由于没有机械驱动单元而稳定性和耐久性优异，信息访问速度很快并且功耗较低。具有这些优点的数据存储装置的示例可以包括通用串行总线(USB)存储器设备、具有各种接口的存储卡、通用闪存(UFS)装置和固态驱动器。
[0005]垃圾收集是获得空闲块的操作。当数据存储装置没有足够的时间进行垃圾收集操作或者由于断电、恢复、清除过程等的重复，可能难以获得空闲块。

技术实现思路

[0006]本公开的各个实施例旨在提供一种具有改进的空闲块获得性能的数据存储装置及其操作方法。
[0007]在本公开的实施例中，一种数据存储装置可以包括：非易失性存储器设备，包括多个存储块，多个存储块被分配作为用于垃圾收集以外的目的的第一开放块；以及控制器，被配置为在将非易失性存储器设备切换到垃圾收集模式时，在第一开放块之中分配用于执行垃圾收集操作的用于垃圾收集的开放块，并且在垃圾收集操作期间，复制牺牲块的有效页面中存储的数据，将所复制的数据存储到用于垃圾收集的开放块中，并且擦除牺牲块，从而获得空闲块。
[0008]在本公开的实施例中，一种数据处理系统可以包括：主机，被配置为根据预设条件来生成用于仅执行垃圾收集操作的垃圾收集请求；以及数据存储装置，被配置为当由于接收到垃圾收集请求而切换到垃圾收集模式时，在用于垃圾收集以外的目的的第一开放块之中分配用于执行垃圾收集操作的用于垃圾收集的开放块。
[0009]在本公开的实施例中，一种数据存储装置可以包括：非易失性存储器设备，包括开放块；以及控制器，被配置为控制非易失性存储器设备以利用开放块执行垃圾收集操作、损耗均衡操作、读取回收操作和主机写入操作中的任意一个。非易失性存储器设备在不执行损耗均衡操作、读取回收操作和主机写入操作中的任意一个时执行垃圾收集操作。
[0010]根据本实施例，由于稳定地获得空闲块，因此可以预期可以缩短针对来自主机的数据写入指令的操作处理时间。
[0011]此外，根据本实施例，由于在垃圾收集操作期间使用了用于垃圾收集以外的目的
的开放块而不是空闲块，因此可以防止空闲块被不必要地消耗，从而稳定地保持获得空闲块的状态。
附图说明
[0012]图1是示出根据本公开的实施例的数据存储装置的配置的示图。
[0013]图2和图3是描述根据本公开的实施例的获得空闲块的方法的示图。
[0014]图4和图5是描述根据本公开的实施例的选择牺牲块的方法的示图。
[0015]图6是描述根据本公开的实施例的获得空闲块的另一方法的示图。
[0016]图7是描述根据本公开的实施例的执行垃圾收集的方法的示图。
[0017]图8是示出根据本公开的实施例的数据处理系统的配置的示图。
[0018]图9示出根据本公开的实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统的示图。
[0019]图10是示出根据本公开的实施例的图9的控制器的配置的示图。
[0020]图11是示出包括根据本公开的实施例的数据存储装置的数据处理系统的示图。
[0021]图12是示出包括根据本公开的实施例的数据存储装置的数据处理系统的示例性示图。
[0022]图13是示出包括根据本公开的实施例的数据存储装置的网络系统的示图。
[0023]图14是示出根据本公开的实施例的数据存储装置中包括的非易失性存储器设备的示图。
具体实施方式
[0024]在下文中，将参照附图描述各个实施例。
[0025]图1是示出根据本公开的实施例的数据存储装置10的配置的示图。
[0026]参照图1，根据本实施例的数据存储装置10可以存储由诸如蜂窝电话、MP3播放器、膝上型计算机、台式计算机、游戏机、电视机和车载信息娱乐系统的主机(未示出)访问的数据。数据存储装置10也可以称为存储器系统。
[0027]根据连接到主机的接口协议，数据存储装置10可以被制造为各种类型的存储装置中的任意一种。例如，数据存储装置10可以被配置为诸如以下的各种类型的存储装置中的任意一种：固态驱动器(SSD)、MMC、eMMC、RS
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MMC或微型MMC形式的多媒体卡，SD、迷你SD或微型SD形式的安全数字卡，通用串行总线(USB)存储装置，通用闪存(UFS)装置，个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡形式的存储装置，外围组件互连(PCI)卡形式的存储装置，高速PCI(PCI
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E)卡、紧凑型闪存(CF)卡、智能媒体卡和记忆棒形式的存储装置。
[0028]数据存储装置10可以被制造为各种类型的封装中的任意一种。例如，数据存储装置10可以被制造为诸如以下的各种类型的封装中的任意一种：堆叠封装(POP)、系统级封装(SIP)、片上系统(SOC)、多芯片封装(MCP)、板上芯片(COB)、晶圆级制造封装(WFP)或者晶圆级堆叠封装(WSP)。
[0029]数据存储装置10可以包括非易失性存储器设备100和控制器200。
[0030]参照图1，非易失性存储器设备100可以包括被分配作为用于垃圾收集以外的目的的第一开放块的多个存储块。
[0031]此外，除了第一开放块之外，非易失性存储器设备100还可以包括用于垃圾收集的
开放块GC open block。在这种情况下，用于垃圾收集的开放块GC open block可以指存储块，牺牲块的有效页面中的数据被复制到该存储块中。
[0032]第一开放块可以包括用于内部操作的开放块以及用于主机写入的开放块Host open block，该内部操作包括损耗均衡操作和读取回收操作。
[0033]用于主机写入的开放块Host open block可以是用于写入从主机(未示出)传输的数据的主机写入操作的开放块。用于内部操作的开放块也可以是用于损耗均衡的开放块WL open block或者是用于读取回收的开放块。用于损耗均衡的开放块WL open block可以用于损耗均衡操作。用于读取回收的开放块可以用于读取回收操作。
[0034]上述的第一开放块是指为垃圾收集以外的目的而分配的开放块，并且除了上述损耗均衡、读取回收和主机写入之外，还可以包括用于垃圾收集以外的目的的开放块。
[0035]每个开放块的使用可以被设置为当数据在控制器200的控制下首先被存储在非易失性存储器设备100中时使用的目的，但不限于此。对开放块的使用进行分类可以用于通过根据待存储的数据的属性来区分和管理开放块来延长存储器的寿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据存储装置，包括：非易失性存储器设备，包括多个存储块，所述多个存储块被分配作为用于垃圾收集以外的目的的第一开放块；以及控制器，在将所述非易失性存储器设备切换到垃圾收集模式时，在所述第一开放块之中分配用于执行垃圾收集操作的用于垃圾收集的开放块，并且在所述垃圾收集操作期间，复制牺牲块的有效页面中存储的数据，将所复制的数据存储到所述用于垃圾收集的开放块中，并且擦除所述牺牲块，从而获得空闲块。2.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中，当所述非易失性存储器设备中的空闲块的总数量等于或小于参考数量时或者当接收到从主机传送的垃圾收集命令时，所述控制器进一步将所述非易失性存储器设备切换到仅执行所述垃圾收集操作的所述垃圾收集模式。3.根据权利要求2所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步重复地执行所述垃圾收集操作直到所述空闲块的总数量等于所述参考数量。4.根据权利要求2所述的数据存储装置，其中所述控制器进一步按照存储块中包括的有效页面的数量的升序来选择与所述参考数量和所述空闲块的总数量之间的差值相对应的数量的所述牺牲块。5.根据权利要求4所述的数据存储装置，其中，在所述垃圾收集操作期间，所述控制器进一步检查所述用于垃圾收集的开放块的空闲空间以及所述牺牲块的有效页面的数量，并且确定所检查的空闲空间是否能够存储所述牺牲块的有效页面中存储的所有数据，并且其中，当所述牺牲块包括至少一个超级块时，所述控制器进一步将所述至少一个超级块的所有有效页面的数量与所述用于垃圾收集的开放块的空闲空间进行比较。6.根据权利要求5所述的数据存储装置，其中，当无法将所述牺牲块的有效页面中存储的所有数据存储在所述用于垃圾收集的开放块的空闲空间中时，所述控制器进一步在所述牺牲块的有效页面被复制到所述用于垃圾收集的开放块的同时，当所述用于垃圾收集的开放块的空闲空间减少到小于预设参考值时，在所述第一开放块之中分配下一个用于垃圾收集的开放块。7.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中，在将所述非易失性存储器设备切换到所述垃圾收集模式时，所述控制器进一步通过将为主机写入和内部操作保留的空闲块添加到空闲块列表来增加空闲块的总数量。8.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中，在所述垃圾收集操作期间，所述控制器进一步通过参考映射表来确定所述用于垃圾收集的开放块的最终写入位置，并且将存储在所述牺牲块的有效页面中的数据存储到所确定的最终写入位置之后的位置。9.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述第一开放块包括用于内部操作的开放块和用于主机写入操作的开放块，所述内部操作包括损耗均衡操作和读取回收操作。10.根据权利要求1所述的数据存储装置，其中所述第一开放块、所述牺牲块、所述空闲块和所述用于垃圾收集的开放块中的每一个都是包括一个或多个块的超级块。11.一种数据处理系统，包括：主机，根据预设条件来生成用于仅执行垃圾收集操作的垃圾收集请求；以及数据存储装置，当由于接收到所述垃圾收集请求而切换到垃圾收集模式时，在用于垃
圾收集以外的目的的第一开放块之中分配用于执行所述垃圾收集操作的用于垃圾收集的开放块，并且执行所述垃圾收集操作。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金辰杓，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：