非易失存储系统和非易失存储器的管理方法

摘要

一种非易失存储系统，其包括非易失存储器和控制器。将所述控制器配置为基于管理信息管理所述非易失存储器。所述控制器的管理信息包括用于共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息。所述控制器可用于借助所述基础表共同管理所述块，并采用所述差别信息管理所收集的范围内的所述块的不同部分。

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含与2006年3月10日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-066623相关的主题，在此将其全文引入以做参考。

技术领域

本发明涉及一种包括控制器和诸如闪速存储器的非易失存储器的非易失存储系统，以及一种非易失存储器的管理方法。

背景技术

通常，为了解决对包括多个存储体的非易失存储器的管理，可以采用对存储体彼此独立管理的方法，也可以采用对存储体共同管理的另一种方法。例如，在美国专利No.6757800(以下称为专利文献1)中公开了后一种方法。

发明内容

在彼此独立地管理存储体的方法中，随着存储体的数量的增大，存储体的地址管理所需的表格大小也将按比例增大。因此，所述方法的问题在于，增大了所需的RAM大小，或者无法将所有信息一次置入到RAM内，从而导致成本的增大或性能的劣化。

另一方面，专利文献1中公开的共同管理多个体的方法能够抑制表格大小的这种增大。

但是，在所收集的范围内的不同存储体中具有相同地址的块受到等同处理。因此，如图1所示，如果所述块中的一个产生故障，并且无法使用，那么必然会妨碍对具有相同地址的所有存储体的块的使用。因而，所述方法的不利之处在于，相对于实际产生故障的块而言，表面上发生故障的块的数量增大到了与存储体的数量相等的很多倍。

因此，希望提供一种非易失存储系统和非易失存储器的管理方法，其中，表面上发生故障的块的数量不会由实际发生故障的块的数量显著增大，同时还能够将地址管理所需的表格大小保持为小。

出于这一目的，根据本发明，在共同管理多个体的方法中，执行故障块的替换过程。

更具体而言，根据本发明的实施例，提供了一种非易失存储系统，其包括非易失存储器和被配置为基于管理信息管理非易失存储器的控制器，所述控制器的管理信息包括用于共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息，所述控制器可用于借助所述基础表共同管理所述块，以及采用所述差别信息管理所收集的范围内的所述块的不同部分。

优选地，所述控制器采用所述差别信息将一个或多个所收集的块用另一个或多个块替换。

可以在体、芯片或局部区域的范围内执行所述替换。

或者，也可以在跨越芯片、跨越体或跨越局部区域延伸的范围内执行所述替换。

优选地，所述非易失存储器具有多个体，所述控制器能够基于地址执行针对每一体的访问，并跨越所述体在具有相同体内部地址的块的不同块中收集多个块。

优选地，可以将所述非易失存储系统配置为使得所述非易失存储器包括多个形成于彼此不同的芯片上的非易失存储部分，所述控制器能够基于地址执行针对每一芯片的访问，并跨越所述芯片收集具有相同地址的芯片的多个块。

优选地，所述控制器在多个局部区域之间收集具有相同的局部地址的多个块。

优选地，所述控制器包括作为所述差别信息的用于块替换的物理地址到物理地址转换表。

在这种情况下，所述控制器优选在被用作基础表的逻辑地址到物理地址转换表上向物理地址到物理地址转换的对象设置标志。

此外，所述控制器优选在被用作基础表的逻辑地址到物理地址转换表上向物理地址到物理地址转换的对象的块上添加转换表索引。

优选地，所述控制器共同管理多个块，并将对故障块的访问交换为对另一地址的访问。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于管理对非易失存储器的访问的非易失存储器的管理方法，其中，用于管理非易失存储器的管理信息包括用于共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息，借助所述基础表共同管理所述块，同时采用差别信息在所收集的范围内管理所述块的不同部分。

借助所述非易失存储系统和所述非易失存储器的管理方法，能够实现精确的管理，同时将管理表格大小保持为小。

例如，有可能显著减少表面上发生故障的块的数量，并显著提高块的利用效率。利用效率的提高实现了有效容量的提高和系统成本的降低。

此外，能够在不降低利用效率同时将管理表格大小保持为小的情况下增加管理对象的块的数量。因而，能够构建具有大存储容量的非易失存储系统。

结合附图，通过下文的说明和附加的权利要求，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中采用类似的附图标记表示类似的部分或元件。

附图说明

图1是示出了本发明所要解决的问题的示意图；

图2是示出了应用本发明的非易失存储系统的构造实例的方框图；

图3是示出了图2所示的存储单元的存储区的原理的示意图；

图4是示出了普通闪速管理表的实例的示意图；

图5是示出了包含在非易失存储系统中采用的管理信息中的基础表和差别信息表的示意图；

图6是示出了从逻辑地址转换为虚拟块地址以及从虚拟块地址转换为访问非易失存储系统中的存储体时所采用的地址的方式的示意图；

图7是示出了物理地址到物理地址的转换表的示意图，其中，所有虚拟块地址和存储体的访问地址相互配合；

图8是示出了物理地址到物理地址的转换表的示意图，其中，在该处发生块替换的虚拟块地址和体的访问地址相互配合；

图9是示出了物理地址到物理地址的转换表的示意图，其中，将被作为故障块处理的块的虚拟块地址与体的访问地址相互配合；

图10是示出了逻辑到物理-物理到物理转换表的示意图，其中，在逻辑到物理表的物理地址字段内添加1比特的标志；

图11是示出了逻辑到物理-物理到物理转换表的示意图，其中，向物理地址字段添加对应表格的索引，其中，关于所述物理地址字段执行逻辑地址到物理地址转换表的访问地址互换；

图12是示出了采用由非易失存储系统执行的差别信息针对故障块的替换过程的实例示意图；

图13是示出了针对故障块的替换过程中采用的差别信息的实例的示意图；以及

图14是示出了由非易失存储系统采用差别信息执行的地址互换流程的流程图。

具体实施方式

图2示出了应用本发明的非易失存储系统的构造实例。

参考图2，非易失存储系统1包括具有多个存储体2-1到2-n(在图2的实例中，n＝4)的非易失存储单元2(其后在某些情况下称为存储单元)和用于响应来自未示出的主系统的请求控制对非易失存储单元2的访问的控制器3。

存储体2-1(体A)、2-2(体B)、2-3(体C)和2-4(体D)具有彼此相似的构造，并包括存储单元阵列21(21-1到21-4)、地址解码器22(22-1到22-4)和页面缓冲器23(23-1到23-4)。

存储单元阵列21由，例如，NAND型闪速存储单元阵列形成。

通过地址线ADRL1将存储体2-1的地址解码器22-1连接至控制器3。类似地，通过地址线ADRL2将存储体2-2的地址解码器22-2连接至控制器3；通过地址线ADRL3将存储体2-3的地址解码器22-3连接至控制器3；以及通过地址线ADRL4将存储体2-4的地址解码器22-4连接至控制器3。

通过数据线DTL1将存储体2-1的页面缓冲器23-1连接至控制器3。类似地，通过数据线DTL2将存储体2-2的页面缓冲器23-2连接至控制器3；通过数据线DTL3将存储体2-3的页面缓冲器23-3连接至控制器3；以及通过数据线DTL4将存储体2-4的页面缓冲器23-4连接至控制器3。

存储体2-1到2-4采用通过地址线ADRL1到ADRL4接收的地址访问非易失存储单元2的单元阵列21-1到21-4，从而将从控制器3接收的数据写入到相关位置内，或将从相关位置读出的数据发送至控制器3。

尽管在图2中彼此独立地提供了控制器3用来传输地址的地址线和控制器3用来传送往返于控制器3的数据的数据线，但是，也可以像在普通NAND闪速存储单元中那样，通过多路复用法采用共用线路作为地址线和数据线。上述构造提供的优点在于，可以减少控制器和存储单元之间的传输线的数量。

此外，还有可能分开地通过使用体选择法在多个体之间共享传输线。

图3示出了图2所示的非易失存储单元2的存储区的原理。

在非易失存储单元2中，每一存储体(在下文中的某些情况下称为体)2-1到2-4包括多个存储块BLK1到BLKm。

虚拟块VBLK(VBLK1到VBLKm)由存储体2-1到2-4内处于相同存储体内部地址的多个块的集合形成。

如下文所述，控制器3将虚拟块VBLK作为管理单元处理。

这里，如果存储体包括多个块并且具有相同的结构，那么可以在彼此独立的芯片上提供所述存储体，或者可以将其提供为同一芯片内的不同区域。

控制器3基于管理信息管理非易失存储单元2。将控制器3的管理信息划分为用于共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息(differential information)。控制器采用基础表共同管理多个块，采用差别信息管理所收集的(collected)范围内的不同部分。

控制器3基于差别信息将所收集的块中的一个或多个块替换为另一个或多个块。

在本实施例中，如上所述，非易失存储单元2包括多个存储体2-1到2-4，控制器3能够基于地址单独访问存储体2-1到2-4，并跨越所述体收集不同体内具有相同体内部地址的多个块作为虚拟块VBLK。

如图2所示，控制器3包括地址生成部分31、地址转换表32和数据处理部分33。

地址生成部分31基于地址转换表32的管理信息生成用于访问非易失存储单元2的地址，并通过地址线ADRL1到ADRL4将所生成的地址传送至存储体2-1到2-4。地址生成部分31能够将多个地址传输至不同的存储体。

存储体2-1到2-4中的每一个采用接收到的地址访问非易失存储单元2的单元阵列，并将从控制器3接收的数据写入到相关位置，或者将从相关位置读出的数据传输至控制器3。

数据处理部分33将从主系统接收的数据传输至数据线DTL1到DTL4，从而将所述数据写入到非易失存储单元2的处于指定地址的存储体2-1到2-4的相关位置内，以及将从相关位置读出的数据传输至主系统。

将地址转换表32划分为用于通过管理信息共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息。

在下文中，将描述本实施例的非易失存储系统1的控制器3的构造和基于管理信息的控制功能。

本实施例的非易失存储系统1的控制器3的特征在于，通过将管理信息划分为共同管理多个块/体的基础表321和所述块/体之间的差别信息表322降低非易失存储器的管理信息的大小，如果照原样保持所述管理信息，其将表现出大的大小。

例如，如果通过仅收集体来管理包括多个体的非易失存储单元2，进而降低管理信息的大小，那么出现故障的块的数量将明显增大。但是，通过采用差别信息将每一体的故障块替换为非故障块，将能够实现这样的优点，即表面上发生故障的块的大小未增大，同时保持对管理信息大小的遏制。

图6示出了本实施例中将逻辑地址LA转换为虚拟块地址VBA以及将虚拟块地址VBA转换为用于访问非易失存储系统1中的存储体2-1到2-4的地址的方式。

在对应的存储块BLK未发生故障的正常虚拟块VBLK中，采用向其添加表示体的标识符的虚拟块VBLK的地址执行存储访问。

所述表示体的标识符可以是任何指示该体的标识符，例如体地址、芯片选择信号或信道编号。

另一方面，将其中一个或多个对应的存储块BLK发生了故障的虚拟块VBLK分类为实际上被作为故障虚拟块处理的虚拟块VBLK-N和不被作为故障虚拟块处理的虚拟块VBLK-G。之后，同一体内将被作为故障虚拟块处理的虚拟块中的不是故障块的块(Afff或Dfff)与不会被作为故障虚拟块处理的另一虚拟块的故障块(Aggg或Dhhh)彼此互换。

通过这样的互换，对应于不会被作为故障虚拟块处理的虚拟块VBLK-G的块将变为正常块或非故障块，因此，存储访问是采用所述块的地址执行的。

应当注意，也有可能将其中对应的存储块未发生故障的虚拟块作为故障虚拟块处理。在这种情况下，有可能将预先确定的虚拟块设为故障虚拟块。

此外，还有可能跨越体在非故障块和故障块之间执行互换。在这种情况下，即使在不同的体之间故障块的数量不同，也可以对故障块进行处理，使得在所述体之间均等地出现故障块。

图7、图8和图9示出了表示故障块与非故障块之间的互换的配合关系。

图7示出了物理地址到物理地址转换表，其中，所述体的所有虚拟块地址和访问地址都是相互配合的。

参考图7，在不包括故障块的虚拟块VBLK-G中，例如，在虚拟块地址000h中，所述体的对应访问地址都是相同的000h。

在包括故障块的虚拟块VBLK-N中，将对应于虚拟块地址fff的体A的访问地址设为ggg，将对应于虚拟块地址fff的体D的访问地址设为hhh，由此将访问地址处的入口(entry)替换为虚拟块地址ggg和hhh处的对应入口。

因此，将不是故障块的块的访问地址分配给每一虚拟块地址ggg和hhh，因而能够将所述块作为非故障虚拟块处理。将虚拟块地址fff确定为故障虚拟块地址，并禁止对其使用。

图8示出了另一物理地址到物理地址转换表，其中，其间发生块互换的虚拟块地址与体的访问地址之间相互配合。

参考图8，由于可能出现的故障块的数量是有限的，因此没有必要针对所有的虚拟块提供表格，但是，所述表格可以包括其间发生互换的那些虚拟块地址。

在这种情况下，地址生成部分31必须判断表格的虚拟地址列(column)中是否包含某一虚拟块地址VBA，如果包含所述地址，则执行访问地址互换。

图9示出了另一物理地址到物理地址转换表，其中，使被作为故障虚拟块地址处理的虚拟块地址与体的访问地址相互配合。

在执行地址互换时，由于将被作为故障虚拟块处理的虚拟块与将被作为非故障虚拟块处理的另一虚拟块彼此发生了互换，因此，也有可能提供一种表格，所述表格仅包括那些将被作为故障虚拟块处理的虚拟块。

在这种情况下，必须判断体访问地址中是否包含了某一虚拟地址，如果包含了所述的某一虚拟地址，则执行访问地址互换。

图10和图11示出了不同的方式，其中，在其中执行物理地址到物理地址(＝虚拟块地址)的转换的系统当中，在逻辑地址到物理地址转换表上标记作为访问地址转换的对象的虚拟块地址，以表示是否将执行互换。

图10示出了一实例，其中，在逻辑地址到物理地址转换表的物理地址字段内提供1比特的标志。

将其标志FLG为“0”的物理地址照原样用作体的访问地址，但是采用诸如图8或图9所示的表格将其标志FLG为“1”的物理地址与另一物理地址互换。

图11示出了另一实例，其中，向物理地址字段添加对应表格的索引，其中，关于所述物理地址字段执行逻辑地址到物理地址转换表的访问地址互换。

通过对针对要对其执行访问地址互换的物理地址使用物理地址字段内标示的索引IDX，能够获得将用于互换的访问地址。

图12示出了在本实施例的非易失存储系统1中采用差别信息执行的故障块替换过程的实例。

在图12所示的例子中，当非易失存储器内存在故障块时，略过所述块，并在访问任何后继地址的同时使地址发生移位，由此执行故障块的替换过程，并将用于所述替换过程的信息作为差别信息保留。

图13示出了图12所示的故障块的替换过程中采用的差别信息的实例。

在图13的实例中，给出了作为列表的差别信息322，在每一列表中，按照升序排列体的故障块的地址。

由EOL(列表结束)表示每一列表的末端，其可以具有比体的最大地址更高的值。

图14示出了采用差别信息的地址互换流程。

参考图14，在图示的地址转换过程中，将当前体设为A，由M表示从基础表321得到的块地址，随后，将故障块列表的相关体的顶部设为指针P(步骤ST1到ST3)。

之后，判断由指针P所指示的位置的内容是否大于等于从基础表321获得的块地址M(步骤ST4)。

如果在步骤ST4中判断由指针P所指示的位置的内容不大于等于从基础表321获得的块地址M，那么使块地址M加1，并使指针P前进1(步骤ST5)。尔后，执行步骤ST4的判断过程。

另一方面，如果在步骤ST4判断指针P的位置处的内容大于等于从基础表321获得的块地址M，那么将在相关体内实际访问的地址设为M(步骤ST6)。

此后，判断所述当前体是否为最后的一个体(步骤ST7)。

如果在步骤ST7中判断所述当前体不是最后一个体，那么将所述当前体设置为下一体(ST8)，之后，处理返回至步骤ST2，从而针对新的当前体重复步骤ST2以及后续步骤。

另一方面，如果在步骤ST7中判断所述当前体为最后一个体，那么将结束该流程。

总之，将对于从基础表321得到的体所共有的块地址与作为差别信息提供的故障块的列表相比较，并使所述地址增加必要的值，由此生成对每一体的实际访问中采用的地址。

由此，能够执行跳越故障块从而使地址发生移位的操作。

如上所述，将根据本实施例的非易失存储系统1配置为使其包括控制器3，控制器3被配置为基于管理信息管理非易失存储单元2，控制器3的管理信息包括用于共同管理多个块的基础表和所述块之间的差别信息，控制器可用于借助基础表共同管理所述块，并采用差别信息管理所收集的范围内的块的不同部分。因此，可以预见下述优点。

具体而言，由于采用非易失存储器的系统中的地址管理系统得到了显著改进，因此能够实现精确的管理，同时保持小的管理表格大小。

例如，有可能显著减少表面上发生故障的块的数量，并显著提高块的利用效率。利用效率的提高实现了有效容量的提高和系统成本的降低。

此外，能够在不降低利用效率同时保持小的管理表格大小的情况下提高管理对象的块的数量。因而，能够构建具有大存储容量的非易失存储系统。

尽管已经采用具体条目描述了本发明的优选实施例，但是，这样的描述只是出于说明的目的，应当理解，在不背离权利要求的精神或范围的条件下可以做出变化和改变。