基于闪存的存储器系统及其管理元数据方法与流程

本公开涉及半导体存储器设备，尤其涉及基于闪存的存储器系统及其元数据管理方法。

背景技术：

1、半导体存储器设备通常可以分为易失性半导体存储器设备和非易失性半导体存储器设备。易失性半导体存储器设备具有快速的读取和写入速度，但是当电源切断时会丢失存储的数据。相反，非易失性半导体存储器设备在电源切断时保留存储的数据。因此，非易失性半导体存储器设备通常用于存储无论电源是否中断都必须保留的数据。

2、闪存(flash memory)是非易失性存储器的典型示例。闪存被广泛用作诸如计算机和智能手机的信息设备中的语音和图像数据的存储介质。目前，正在积极研究用于闪存的大容量、高速输入/输出和低功率技术，以用于诸如智能手机的移动设备。

3、然而，闪存的缺点在于写入速度和擦除速度慢于读取速度，使用次数有限制，并且不可能覆写。因此，当可写入空间不足时，闪存中的垃圾收集操作应该分开执行以确保空间。然而，垃圾收集操作可能会延迟闪存的运行进程。因此，需要一种减少这种延迟时间的方法。

技术实现思路

1、本发明构思的实施例提供了一种基于闪存的存储器系统及其元数据管理方法，该存储器系统利用写入局部性(locality)使得垃圾收集操作的次数减少以及存储设备的打开时间(open time)减少。

2、本发明构思的实施例提供了一种存储器系统，包括：闪存，包括元块和数据块，元块包括多个页；以及存储器控制器，包括元数据管理模块，管理要存储在元块中的元数据。元数据管理模块将多个页中的空闲页的数量与设置的空闲页计数进行比较以提供比较结果；并且根据比较结果，通过使用连续元写入操作或脏元写入操作之一，从空闲页中选择元数据的写入目标页。

3、本发明构思的实施例还提供了一种基于闪存的存储器系统的元数据管理方法，该闪存包括元块，该元块包括多个页。该方法包括：将多个页中的空闲页的数量与设置的空闲页计数进行比较以提供比较结果；并且根据比较结果，通过使用连续元写入操作和脏元写入操作之一，从空闲页中选择元数据的写入目标页。该选择包括当空闲页的数量大于设置的空闲页计数时，使用脏元写入技术选择元数据的写入目标页，以及当空闲页的数量小于或等于设置的空闲页计数时，使用连续元写入操作选择元数据的写入目标页。

4、本发明构思的实施例还提供了一种与包括元块的闪存连接的存储器控制器，该元块包括多个页。该存储器控制器包括：页选择表模块，其存储对多个页中的空闲页的写入顺序的指示，并且不调用元垃圾收集；距离检查选择器，其管理设置的空闲页计数，比较空闲页的数量和设置的空闲页计数以提供比较结果，并且根据比较结果管理连续元写入操作和脏元写入操作之一；以及脏选择器，从多个页的脏元页中选择要写入的元页作为写入目标页。当空闲页的数量大于设置的空闲页计数时，距离检查选择器使用脏元写入操作选择元数据的写入目标页。当空闲页的数量小于或等于设置的空闲页计数时，距离检查选择器使用连续元写入操作选择元数据的写入目标页。

技术特征：

1.一种存储器系统，包括：

2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中，所述空闲页的数量对应于从空闲页中的要执行元写入的页到空闲页中的紧接在多个页中最老的有效页之前的页的页的数量。

3.根据权利要求2所述的存储器系统，其中，设置的空闲页计数对应于在其处不调用元垃圾收集的空闲页的最小数量。

4.根据权利要求3所述的存储器系统，其中，当空闲页的数量大于设置的空闲页计数时，元数据管理模块通过使用脏元写入操作来选择元数据的写入目标页。

5.根据权利要求4所述的存储器系统，其中，当空闲页的数量小于或等于设置的空闲页计数时，元数据管理模块通过使用连续元写入操作来选择元数据的写入目标页。

6.根据权利要求2所述的存储器系统，其中，设置的空闲页计数对应于通过将在其处不调用元垃圾收集的空闲页的最小数量与附加页的数量相加而获得的页计数。

7.根据权利要求1所述的存储器系统，其中，所述元数据管理模块包括：

8.根据权利要求7所述的存储器系统，其中，所述页选择表模块被配置为执行用于返回到由写入位置指示的页的查找操作，用于增加写入位置使得多个页中的下一个有效页被指示的继续操作，以及用于调整顺序使得第n个页位于写入位置之后的重新排序操作。

9.根据权利要求7所述的存储器系统，其中，所述距离检查选择器被配置为计算从空闲页中的要执行元写入的页到空闲页中的紧接在多个页中最老的有效页之前的页的页的数量，并且确定计算的页的数量是否达到设置的空闲页计数。

10.根据权利要求7所述的存储器系统，其中，所述脏选择器被配置为根据选择算法从脏元页中选择作为写入目标的元页，并且更新页选择表模块使得所选择的元页位于最后的写入顺序。

11.一种基于闪存的存储器系统的元数据管理方法，该闪存包括元块，该元块包括多个页，该方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述空闲页的数量对应于从空闲页中的要执行元写入的页到空闲页中的紧接在多个页中最老的有效页之前的页的页的数量，以及

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述比较包括：

14.根据权利要求12所述的方法，还包括维持页选择表模块，该页选择表模块存储对空闲页的写入顺序的指示，

15.根据权利要求14所述的方法，其中，写入目标页的选择包括：

16.一种与闪存连接的存储器控制器，该闪存包括元块，该元块包括多个页，该存储器控制器包括：

17.根据权利要求16所述的存储器控制器，其中，所述页选择表模块被配置为执行用于返回到由写入位置指示的页的查找操作，用于增加写入位置使得多个页中的下一个有效元页被指示的继续操作，以及用于调整顺序使得第n个页位于写入位置之后的重新排序操作。

18.根据权利要求16所述的存储器控制器，其中，所述距离检查选择器被配置为计算从空闲页中的要执行元写入的页到空闲页中的紧接在多个页中最老的有效页之前的页的页的数量，并且确定计算的页的数量是否达到设置的空闲页计数。

19.根据权利要求16所述的存储器控制器，其中，所述脏选择器被配置为根据选择算法从脏元页中选择作为写入目标的元页，以及更新页选择表模块使得所选择的元页位于最后的写入顺序。

20.根据权利要求16所述的存储器控制器，其中，设置的空闲页计数对应于在其处不调用元垃圾收集的空闲页的最小数量。

技术总结一种存储器系统，包括：闪存，其包括元块和数据块；以及存储器控制器，其包括元数据管理模块，管理要存储在元块中的元数据。元块包括多个页。元数据管理模块将多个页中的空闲页的数量与预先设置数量的空闲页进行比较，并且根据比较结果，通过使用连续元写入操作或脏元写入操作之一来选择元数据的写入目标页。技术研发人员：崔贤镇,卢晟铉,赵仁顺,文贵妍,郑明珍受保护的技术使用者：三星电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/5/6