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1、(10)申请公布号 CN 103092771 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103092771 A *CN103092771A* (21)申请号 201110336553.0 (22)申请日 2011.10.31 G06F 12/08(2006.01) (71)申请人 建兴电子科技股份有限公司 地址 中国台湾台北市内湖区瑞光路 392 号 14 楼 (72)发明人 陈奕任 庄吉贤 陈彦仲 赖昀佐 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 汤保平 (54) 发明名称 固态储存装置及其高速缓存的控制方法 (57) 摘要 本发明为一种固态储存装置。
2、及其高速缓存的 控制方法， 其中固态储存装置具有一闪存， 闪存具 有多个区块， 每一区块中具有多个页。 此控制方法 包括下列步骤 ： 接收一更新资料， 并储存于一第 一快取单元， 其中更新资料对应于闪存中一特定 页的部分原始资料 ； 读取储存于特定页内的原始 资料， 并将未被更新的原始资料储存于第一快取 单元， 将欲被更新的原始资料储存于一第二快取 单元 ； 以及将第一快取单元内的更新资料及未更 新的原始资料储存于闪存中的一空白页。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 。
3、附图7页 (10)申请公布号 CN 103092771 A CN 103092771 A *CN103092771A* 1/2 页 2 1. 一种固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中该固态储存装置具有一闪存， 该闪存 具有多个区块， 每一该区块中具有多个页， 包括下列步骤 ： 接收一更新资料， 并储存于一第一快取单元， 其中该更新资料对应于该闪存中一特定 页的部分原始资料 ； 读取储存于该特定页内的该原始资料， 并将未被更新的该原始资料储存于该第一快取 单元， 将欲被更新的该原始资料储存于一第二快取单元 ； 以及 将该第一快取单元内的该更新资料及该未更新的原始资料储存于该闪存中的一空白 页。。
4、 2. 如权利要求 1 所述的固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中还包括将该闪存中的 该特定页设定为一无效页。 3. 如权利要求 1 所述的固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中还包括将该第二快取 单元设定为一无效快取单元， 且将该第一快取单元设定为一有效快取单元。 4. 一种固态储存装置， 该固态储存装置包含 ： 一闪存， 该闪存中具有多个区块， 每一该区块中具有多个页 ； 一高速缓存， 包括多个快取单元 ； 以及 一控制单元， 连接至该闪存与该高速缓存 ； 其中， 该控制单元接收一更新资料， 该更新资料对应于储存于该闪存中的一特定页内 的部分原始资料， 并储存该更新资料于一第一快取单元 。
5、； 该控制单元读取该特定页内的该 原始资料， 并储存未被更新的该原始资料于该第一快取单元， 储存欲被更新的该原始资料 于一第二快取单元 ； 以及该控制单元将该第一快取单元内的该更新资料及该未被更新的原 始资料储存于该闪存中的一空白页， 作为该特定页的一更新页。 5. 如权利要求 4 所述的固态储存装置， 其中还包括 ： 该控制单元将该闪存中的该特定 页设定为一无效页。 6. 如权利要求 4 所述的固态储存装置， 其中还包括 ： 该控制单元将该第二快取单元设 定为一无效快取单元， 且将该第一快取单元设定为一有效快取单元。 7. 一种固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中该固态储存装置具有一闪存，。
6、 且该闪 存具有多个区块， 每一该区块中具有多个页， 该高速缓存具有多个快取单元， 包括下列步 骤 ： 接收一更新资料， 并储存该更新资料于该高速缓存的一第一快取单元 ； 读取储存于该闪存中的一特定页内的一第一资料及一第二资料， 其中该更新资料对应 于该第二资料 ； 储存该第一资料于该高速缓存中的该第一快取单元， 且储存该第二资料于该高速缓存 中的一第二快取单元 ； 以及 将该第一快取单元内的该更新资料及该第一资料储存于该闪存的一空白页。 8. 如权利要求 7 所述的固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中还包括将该闪存中的 该特定页设定为一无效页。 9. 如权利要求 7 所述的固态储存装置的高。
7、速缓存控制方法， 其中还包括将该第二快取 单元设定为一无效快取单元， 且将该第一快取单元设定为一有效快取单元。 10. 如权利要求 7 所述的固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中该第一资料为储存 权 利 要 求 书 CN 103092771 A 2 2/2 页 3 于该特定页中未被更新的原始资料， 且该第二资料为储存于该特定页中欲被更新的资料。 权 利 要 求 书 CN 103092771 A 3 1/4 页 4 固态储存装置及其高速缓存的控制方法 技术领域 0001 本发明是有关于一种固态储存装置及其控制方法， 且特别是有关于一种固态储存 装置及其高速缓存 (cache memory) 的。
8、控制方法。 背景技术 0002 众所周知， 固态储存装置(Solid State Drive， SSD)使用与非门闪存(NAND flash memory) 为主要存储元件， 而此类的储存装置为一种非挥发性 (non-volatile) 的存储器元 件。也就是说， 当资料写入闪存后， 一旦系统电源关闭， 资料仍保存在固态储存装置中。 0003 请参照图 1， 其所绘示为固态储存装置的示意图。固态储存装置 10 中包括一控制 单元 101、 高速缓存 (cache memory)107 与一闪存 105。在固态储存装置 10 内部， 控制单元 101 连接至与闪存 105 与高速缓存 107， 。
9、以控制闪存 105 与高速缓存 107 的资料存取。而在 固态储存装置 10 外部， 控制单元 101 利用一外部总线 20 与主机 (host)12 之间进行指令与 资料的传递。其中， 外部总线 20 可为 USB 总线、 IEEE 1394 总线或 SATA 总线等等。 0004 再者， 高速缓存107为一个缓冲单元(buffering unit)用以暂时地储存写入资料 以及读取资料。当固态储存装置 10 未接受电源时， 高速缓存 107 中的资料将被删除， 高速 缓存 107 可为静态随机存取存储器 (SRAM) 或动态随机存取存储器 (DRAM)。 0005 一般来说， 闪存105中包。
10、括许多区块(block)， 而每个区块中又包括多个页(page) 或称为段 (sector)。例如， 一个区块中有 64 页， 而每个页的容量为 8K bytes。再者， 由于 闪存105的特性， 每次资料写入时是以页为最小单位， 而每次擦除(erase)时则是以区块为 单位进行资料擦除。 0006 由于闪存 105 的特性， 当区块中某一特定页的资料需要被更改时， 控制单元 101 将无法直接修改该特定页中的资料， 因此控制单元 101 需要将修改后的资料写在另一空 白页， 而将原来的特定页标示为无效页 (invalid page)， 里面的资料则被视为无效资料 (invalid data)。
11、。 0007 请参照图2， 其所绘示为已知固态储装置进行资料更新时高速缓存的控制方法。 其 中， 高速缓存中包括多个快取单元。 0008 当主机 12 需要更新闪存 105 中一特定页里的部分资料时， 主机 12 会将更新资料 传递至固态储存装置 10， 而控制单元 101 将更新资料暂存于高速缓存的第一快取单元中 ( 步骤 S210)， 其中更新资料对应于上述特定页里的部分原始资料。接着， 控制单元 101 由 闪存 105 中将储存于特定页里的原始资料暂存于高速缓存的第二快取单元 ( 步骤 S220)。 接着， 控制单元 101 组合第一快取单元内的更新资料以及第二快取单元内未被更新的原始。
12、 资料， 并将组合后的资料储存于闪存 105 中的一空白页 ( 步骤 S230)。接着， 将第一快取单 元与第二快取单元设定为无效快取单元 ( 步骤 S240)。 0009 以下以图 3A 至图 3D 的资料搬移范例来解释图 2 的控制流程。如图 3A 所示， 假设 闪存中第一区块 (Block_1) 中包括四个页 P1、 P2、 P3、 P4， 第一页 P1 中的资料包括 D1、 D2、 D3， 而第二页 P2、 第三页 P3、 第四页 P4 为空白页。再者， 高速缓存 107 中至少包括二个空白 说 明 书 CN 103092771 A 4 2/4 页 5 的快取单元 Cm、 Cn。 00。
13、10 当主机12需要更新第一区块(Block_1)中第一页P1里的部分资料(例如D2)时， 主机 12 会将更新资料 D2 传递至固态储存装置 10。如图 3B 的路径 I 所示， 控制单元 101 将更新资料 D2 暂存于第 m 快取单元 Cm， 其中更新资料 D2 对应于第一页 P1 里的部分资 料 D2。接着， 如图 3B 的路径 II 所示， 控制单元 101 由第一区块 (Block_1) 中将储存于第一 页 P1 中的原始资料 D1、 D2、 D3 暂存于第 n 快取单元 Cn。接着， 如图 3C 的路径 III 所示， 控 制单元 101 组合第 m 快取单元 Cm 内的更新资料。
14、 D2 以及第 n 快取单元 Cn 内未被更新的资 料 D1、 D3， 并将组合后的资料 D1、 D2 、 D3 储存于第一区块 (Block_1) 中的一空白页 ( 例如 P3)。 0011 接着， 控制单元将第 m 快取单元 Cm 与第 n 快取单元 Cn 设定为无效快取单元 ( 斜 线部分 )。当然， 控制单元 101 并不一定要写入第一区块 (Block_1) 中的第三页 P3， 也可以 写到其它区块的空白页中。再者原第一页 P1 也被设定成无效页 ( 斜线部分 )。 0012 由图 3D 可知， 当控制单元 101 将组合后的资料 D1、 D2 、 D3 写入第一区块 (Block_。
15、1) 的第三页 P3 后， 第 m 快取单元 Cm 与第 n 快取单元 Cn 中的资料与第三页 P3 的资 料并不相同， 所以第 m 快取单元 Cm 与第 n 快取单元 Cn 中的资料无法再次被利用， 因此将会 被设定为无效资料。而控制单元 101 可适时地删除第 m 快取单元 Cm 与第 n 快取单元 Cn 中 的资料。 0013 之后， 假设主机 12 发出读取指令， 欲读取第一区块 (Block_1) 的第三页 P3 时， 由 于快取未命中(cache miss)， 所以控制单元101会读取第一区块(Block_1)的第三页P3资 料 D1、 D2 、 D3 并暂存于快取单元中的另一空白。
16、快取单元 ( 例如第 p 快取单元 ) 中， 接着将 该第 p 快取单元中的资料 D1、 D2 、 D3 由快取单元传递至主机 12。 发明内容 0014 本发明提出一种固态储存装置及其高速缓存的控制方法， 可在更新闪存中的一特 定页时， 控制高速缓存的资料配置方式， 达成简化已知高速缓存的控制方法并增加快取命 中 (cache hit) 率。 0015 本发明提出一种固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中固态储存装置具有一闪 存， 闪存具有多个区块， 每一区块中具有多个页， 其特征在于， 包括下列步骤 ： 接收一更新资 料， 并储存于一第一快取单元， 其中更新资料对应于闪存中一特定页的部分原。
17、始资料 ； 读取 储存于特定页内的原始资料， 并将未被更新的原始资料储存于第一快取单元， 将欲被更新 的原始资料储存于一第二快取单元 ； 以及将第一快取单元内的更新资料及未更新的原始资 料储存于闪存中的一空白页。 0016 本发明提出一种固态储存装置， 其特征在于， 该固态储存装置包含 ： 一闪存， 该闪 存中具有多个区块， 每一该区块中具有多个页 ； 一高速缓存， 包括多个快取单元， 每个快取 单元的大小等于闪存中的一个页的大小 ； 以及一控制单元， 连接至该闪存与该高速缓存 ； 其中， 该控制单元接收一更新资料， 该更新资料对应于储存于该闪存中的一特定页内的部 分原始资料， 并储存该更新资。
18、料于一第一快取单元 ； 该控制单元读取该特定页内的该原始 资料， 并储存未被更新的该原始资料于该第一快取单元， 储存欲被更新的该原始资料于一 第二快取单元 ； 以及该控制单元将该第一快取单元内的该更新资料及该未被更新的原始资 说 明 书 CN 103092771 A 5 3/4 页 6 料储存于该闪存中的一空白页， 作为该特定页的一更新页。 0017 本发明提出一种固态储存装置的高速缓存控制方法， 其中该固态储存装置具有一 闪存， 且该闪存具有多个区块， 每一该区块中具有多个页， 该高速缓存具有多个快取单元， 其特征在于， 包括下列步骤 ： 接收一更新资料， 并储存该更新资料于该高速缓存的一第。
19、一快 取单元 ； 读取储存于该闪存中的一特定页内的一第一资料及一第二资料， 其中该更新资料 对应于该第二资料 ； 储存该第一资料于该高速缓存中的该第一快取单元， 且储存该第二资 料于该高速缓存中的一第二快取单元 ； 以及将该第一快取单元内的该更新资料及该第一资 料储存于该闪存的一空白页。 附图说明 0018 为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解， 下文特举较佳实施例并配合附 图， 作详细说明如下， 其中 ： 0019 图 1 所绘示为固态储存装置的示意图。 0020 图 2 所绘示为已知固态储装置进行资料更新时高速缓存的控制方法。 0021 图 3A 至图 3D 所绘示为根据图 2 的控制。
20、流程的资料搬移范例。 0022 图 4 所绘示为本发明固态储装置进行资料更新时高速缓存的控制方法。 0023 图 5A 至图 5E 所绘示为根据图 4 的控制流程的资料搬移范例。 具体实施方式 0024 请参照图 4， 其所绘示为本发明固态储装置中进行资料更新时的高速缓存控制方 法。 固态储存装置中包括一控制单元、 一高速缓存与一闪存， 其中， 闪存具有多个区块， 每一 该区块中具有多个页， 而高速缓存具有多个快取单元。由于固态储存装置的构造与第 1 图 相同， 因而不再赘述。 0025 当主机需要更新储存于闪存中一个页里的部分资料时， 主机会将更新资料传递至 固态储存装置， 而控制单元则将更。
21、新资料暂存于高速缓存中的第一快取单元中， 其中更新 资料对应于闪存中一特定页里的部分资料(步骤S410)。 接着， 控制单元由闪存中读取储存 于特定页中的原始资料， 并将未被更新的原始资料储存于第一快取单元中， 而将欲被更新 的原始资料储存于第二快取单元(步骤S420)。 接着， 将第一快取单元内的更新资料及未被 更新的原始资料储存于闪存中的一空白页(步骤S430)。 接着， 将第二快取单元设定为无效 快取单元， 将第一快取单元设定为有效快取单元 ( 步骤 S440)。 0026 以下以图 5A 至图 5E 的资料搬移范例来解释图 4 的控制流程。如图 5A 所示， 假设 闪存中第一区块 (B。
22、lock_1) 中包括四个页 P1、 P2、 P3、 P4， 第一页 P1 中的资料包括 D1、 D2、 D3， 而第二页 P2、 第三页 P3、 第四页 P4 为空白页。再者， 高速缓存中至少包括二个空白的快 取单元 Cm、 Cn。 0027 当主机需要更新第一区块 (Block_1) 中第一页 P1 里的部分资料 ( 例如 D2) 时， 主 机会将更新资料 D2 传递至固态储存装置。如图 5B 的路径 I 所示， 控制单元将更新资料 D2 暂存于第 m 快取单元 Cm 中。更新资料 D2 对应于第一页 P1 里的部分资料 D2。接着， 如图 5C 的路径 II 所示， 控制单元由第一区块 。
23、(Block_1) 中读取储存于第一页 P1 的原始资 料 D1、 D2、 D3， 并将未被更新的原始资料 D1、 D3 储存于该第 m 快取单元 Cm， 将欲被更新的原 说 明 书 CN 103092771 A 6 4/4 页 7 始资料 D2 储存于第 n 快取单元 Cn。接着， 如图 5D 的路径 III 所示， 控制单元将第 m 快取单 元 Cm 内的更新资料 D2 及未被更新的原始资料 D1、 D3 储存于第一区块 (Block_1) 中的一 空白页 ( 例如 P3)。 0028 接着， 控制单元将第n快取单元Cn设定为无效快取单元(斜线部分)， 将第m快取 单元 Cm 设定为有效快。
24、取单元。当然， 控制单元并不一定要将更新后的一页资料写入第一区 块 (Block_1) 中的第三页， 也可以写到其它区块的空白页中， 再者原第一页 P1 也被设定成 无效页 ( 斜线部分 )。 0029 由图 5E 可知， 当控制单元将更新后的资料 D1、 D2 、 D3 再次写入第一区块 (Block_1) 的第三页 P3 后， 第 n 快取单元 Cn 中的资料会被设定为无效资料， 并且控制单元 101 可适时地删除第 n 快取单元 Cn 中的资料。而由于第 m 快取单元 Cm 中的资料与第一区 块 (Block_1) 第三页 P3 的内容完全相同， 因此第 m 快取单元 Cm 会被设定为有。
25、效资料。 0030 之后， 当主机发出读取指令， 欲读取第一区块(Block_1)的第三页P3时， 高速缓存 即可发出快取命中 (cache hit)， 并直接将该第 m 快取单元 Cm 中的资料 D1、 D2 、 D3 由快 取单元传递至主机， 所以控制单元不需读取第一区块 (Block_1) 的第三页 P3 资料 D1、 D2 、 D3。 也就是说， 根据本发明的高速缓存控制方法， 控制单元不需再次由闪存中读取资料所以 可以提高系统的效率。 0031 由以上的说明可知， 本发明的高速缓存的控制方法， 其在更新闪存的一特定页时， 将有效的资料 ( 包含更新资料及未被更新的原始资料 ) 集中储。
26、存在同一个快取单元， 并将 无效的资料 ( 包含欲被更新的原始资料 ) 集中储存在另一快取单元中， 因此可增加快取命 中率， 并提高系统的读取速度。 0032 综上所述， 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然其并非用以限定本发明。 本发 明所属技术领域中具有通常知识者， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作各种的更动 与润饰。因此， 本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。 说 明 书 CN 103092771 A 7 1/7 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 8 2/7 页 9 图 3A 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 9 3/7 页 10 图 3C 图 3D 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 10 4/7 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 11 5/7 页 12 图 5A 图 5B 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 12 6/7 页 13 图 5C 图 5D 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 13 7/7 页 14 图 5E 说 明 书 附 图 CN 103092771 A 14 。