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CN101165659A - 用于在存储装置中再分配可寻址空间的方法和设备 - Google Patents

用于在存储装置中再分配可寻址空间的方法和设备 Download PDF

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CN101165659A CNA2007100061170A CN200710006117A CN101165659A CN 101165659 A CN101165659 A CN 101165659A CN A2007100061170 A CNA2007100061170 A CN A2007100061170A CN 200710006117 A CN200710006117 A CN 200710006117A CN 101165659 A CN101165659 A CN 101165659A
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nonvolatile memory
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integrated circuit
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金慧英
崔永准
李东起
李时润
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Abstract

集成电路系统包括非易失存储装置(例如，闪速EEPROM装置)和存储器处理电路。将存储器处理电路电耦合到非易失存储装置。将该存储器处理电路配置为再分配非易失存储装置内的可寻址空间。响应于存储器处理电路所接收到的容量调整命令，通过增加被作为冗余存储器地址保留的、在非易失存储装置内的物理地址的数量来执行这种再分配。

Description

用于在存储装置中再分配可寻址空间的方法和设备
相关申请的交叉参考
本申请要求于2006年10月19日提交的韩国专利申请No.10-2006-0101644的优先权，在此通过参考合并其整个公开。
技术领域
本发明涉及集成电路系统，更具体地说，涉及控制存储装置的处理器和操作存储装置的方法。
背景技术
诸如闪速EEPROM装置之类的非易失存储装置具有使得它们适于在低功率应用中使用的许多优良特性。这些低功率应用包括诸如数字照相机、MP3音乐播放机、蜂窝电话、存储器卡和个人数字助理(PDA)之类的移动装置应用。
如本领域普通技术人员所理解的，在用于对闪速EEPROM装置进行编程的操作之前通常自动进行擦除操作(例如，块擦除)，其在该装置中准备EEPROM单元以接受新的程序数据。因此，在用于对在EEPROM装置内的一块单元进行编程的操作之前进行用于擦除该块单元的操作以在这些单元内达到“复位”阈值电压条件的操作是普遍的。不幸的是，对一块EEPROM单元执行相对大量的擦除操作可能导致在一个或多个EEPROM单元内产生“阈值-电压(threshold-voltage)”缺陷从而缩短EEROPM装置的有效寿命。
为了应对响应于在EEPROM装置上所执行的“块”擦除操作的数量增加可能发生的EEPROM单元缺陷的数量增加，许多EEPROM装置被配置为具有EERPOM单元的一个或多个保留存储器块，它们作为用于EEPROM单元的其他有效存储器块的“冗余”存储器块操作，所述其他有效存储器块在正常使用期间经历多次写、读和擦除操作。可以用对应的被保留存储器块来代替在EEPROM装置的使用期间变为有缺陷的多个有效存储器块的每一个。然而，一旦已经使用了所有可用的保留存储器块来代替相应的有效存储器块，则在随后的擦除和编程操作期间在EEPROM装置内检测到任何进一步的缺陷可能会导致装置故障。
为了减少在一个或多个有效存储器块上所执行的过量擦除/编程操作所导致的EEPROM装置故障的可能性，已经开发了技术以在所有有效存储器块的范围上相对均匀地分布擦除/编程操作。这些技术可能使用闪速转换层(flashtranslation layer，FTL)技术来支持擦除/编程操作的相对均匀分布。但是，因为许多有效存储器块可能具有对擦除/编程操作所导致的缺陷的不同敏感度(susceptibility)，所以用于在多个有效存储器块的范围上相对均匀地分布擦除/编程操作的技术可能在实现相对长的装置寿命方面不能完全成功。
发明内容
本发明的实施方式包括其中具有非易失存储装置和存储器处理电路的集成电路。典型的非易失存储装置包括闪速EEPROM装置。将存储器处理电路电耦合到非易失存储装置。将存储器处理电路配置来在非易失存储装置内再分配可寻址的空间。响应于所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令，通过在非易失存储装置内增加被保留作为冗余存储器地址的物理地址的数量来执行这种再分配。
根据这些实施方式中的一些，存储器处理电路包括地址变换表。将该地址变换表配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的逻辑地址来产生映射到所述非易失存储装置的物理地址。将所述存储器处理电路进一步配置为在非易失存储装置内读取存储器分配区域，以确定该非易失存储装置内有效存储器区域和/或保留存储器区域的容量。还响应于所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令来执行该读取操作。此外，将所述存储器处理电路配置为响应于所述容量调整命令，将数据写到所述非易失存储装置内的存储器分配区域。以这种方式，所述存储器处理电路可以执行操作来读取所述存储器分配区域以确定非易失存储装置内有效存储器块和保留存储器块之间的首次分配，然后用非易失存储装置内的有效存储器块和保留存储器块之间的经修改的分配来写存储器分配区域。
根据本发明的再一种实施方式，用其中至少具有有效存储器区域和保留存储器区域的非易失存储装置和存储器处理电路来配置所述集成电路系统。将所述存储器处理电路配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的容量调节命令来调节有效和保留存储器区域的容量。将所述存储器处理电路配置为在调整有效和保留存储器区域的容量之前，读取该集成电路系统内的存储器分配区域，以确定有效和保留存储器区域的容量。这种存储器处理电路可以包括地址变换表，将该表配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的逻辑地址来产生物理地址。这些物理地址映射到所述非易失存储装置。所述存储器处理电路还包括地址变换表。将该表配置为产生映射到非易失存储装置的物理地址。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的集成电路的框图；和
图2是示出响应于容量调整指令由图1的系统所执行的操作的流程图。
具体实施方式
下面将更加全面地参照附图来描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施方式。然而，可以用不同的形式来实现本发明，而且不应该将本发明理解为限于这里所述的实施方式。相反地，提供这些实施方式从而本公开将会全面和完整，而且将把本发明的范围传递给本领域的普通技术人员。在全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出根据本发明实施方式的集成电路系统10。将该系统10示出为包括如所示连接的主处理器20、存储器处理器30和非易失存储装置40。这里可以将存储器处理器30和非易失存储装置40当作存储器容量调整装置。可以将该系统10实现在视频摄像机、电视、音频系统、游戏控制台、移动电话、个人计算机、个人数字助理、话音记录器、存储器卡、固态盘驱动器或者可以使用非易失存储器的其他装置中。
在系统10内的主处理器20可以包括文件系统或者文件系统部件，而存储器处理器30可以包括作为闪速转换层(FTL)和地址变换表31操作的部件。在本发明的某些实施方式中，可以将该地址变换表31配置为非易失存储装置(例如，SRAM装置)。如本领域的普通技术人员所理解的那样，可以将FTL配置为对可以被实施为闪速EEPROM装置的存储装置40执行背景擦除操作。而且，可以将FTL配置为在存储器写操作期间将主处理器20所产生的逻辑地址(LA)转换为与非易失存储装置40相关联的物理地址(PA)。如方框32、34、36和38所示，可以进一步将存储器处理器30配置执行检查、读取、重构(reconstruction)和保存操作，如将在下面更加完整地描述的那样。
将存储装置40示出为包括至少两个存储器分区。这些分区包括有效存储器区域41(也称为用户可用存储器区域)和保留存储器区域43。在这里将把有效存储器区域41的存储器容量称作有效存储器容量，其反映用户可用的存储器容量，而这里将把保留存储器区域43的存储器容量称为保留存储器容量。
如将进行描述的那样，可以通过改变由存储器处理器30所执行的存储器映射操作来调整有效存储器容量和保留存储器容量。例如，在制造期间，可以将存储装置40配置为具有总共16千兆字节(GB)的存储器容量。从这样的总存储器容量中，可以将15GB的初始分区分配给有效存储器区域41，而将1GB的初始分区分配给保留存储器区域43。可以通过存储器分配区域45内所存储的信息来标识有效存储器区域41和保留存储器区域43之间的这个15∶1的分区比例。如所示的那样，该存储器分配区域45可以位于保留存储器区域43之内，或者位于存储器处理器30内的存储装置(未示出)之内。
可以针对给定用户应用来调整制造时所指定的初始分区。具体地说，涉及相对高频率的写(和预写擦除)操作的用户应用可以得益于相对于保留存储器区域43减少有效存储器区域41的大小的不同分区比例。例如，如果将操作系统(OS)安装在存储装置40中，则可以从在制造时所设置的15∶1改变分区比例到较低的比例14∶2或者更低。这种较低的比例使得为当相对高频率的写操作(和对应的预写擦除操作)发生时在有效存储器区域41中存储器缺陷可能随时间发展的可能性较高的那些情况，将更多的存储器分配到保留存储器区域43。为了在分区比例中实现这种变化，主处理器20发出容量调整指令给存储器处理器30。可以由存储器处理器30执行用于执行容量调整指令的操作序列，而且特别是，可以使用与FTL相关联的逻辑来执行所述操作序列。
在产生容量调整指令之前，主处理器20可以发出容量检查指令(或者命令)给存储器处理器30。响应于该指令，存储器处理器30可以从存储器分配区域45中读取指示分区比例的信息。从存储器分配区域45中所读取的该信息可以指定(例如)保留存储器区域43的容量、相对于保留存储器区域43的存储装置40的容量的比例、或者相对于保留存储器区域43的有效存储器区域41的比例。根据从存储器分配区域45中读取的该信息，存储器处理器30可以确定保留存储器区域43和数量和/或有效存储器区域41的数量。然后可以将这些数量传送到主处理器20。
响应于容量检查指令，主处理器20可以发出带有参数的容量调整指令(或者命令(CMD))，其可以标识保留存储器区域43和有效存储器区域41之间的经修改的分区。具体地说，该参数可以指定(例如)有效存储器区域41的大小、保留存储器区域43的大小或者有效存储器区域41与保留存储器区域43的比例。可以从在主存储器拉20的接口处所接收的信息中确定可以由用户指定的这种参数。在本发明的一些实施方式中，可以将该参数指定为保留存储器参数(PRM)，其指定保留存储器区域43的大小。因此，如果用户请求将保留存储器容量增加到2GB，则主处理器20可以输出指定2GB值的参数PRM到存储器处理器30。
如图2中所示，存储器处理器30对容量调整指令和参数(PRM)的这种接收(方框S10)，可以导致执行检查操作(可选的)(方框S20-30)，以确定该参数PRM是否有效。由存储器处理器30内的检查逻辑电路32来执行这种检查操作。在该参数PRM不是有效的情况下(意味着其可能具有不正确的格式或者可能在预定范围之外)，存储器处理器30可以输出错误消息(方框S31)。然而，如果该参数RPM是有效的，则存储器处理器30可以执行操作(可选的)以读取存储器分配区域45(方框S40)。可以由存储器处理器30内的读取逻辑电路34来执行该读取操作。
然后，可以使用存储器处理器30内的重构逻辑电路36来重构映像信息(例如，存储器映像)，以与新的参数PRM吻合(方框S50)。根据该重构，可以建立新的大小的有效存储器区域41(例如，14GB)和保留存储器区域43(例如，2GB)，而且可以将经修改的地址变换表31构建为对应于该新的分配比例。然后可以激活保存逻辑电路38来将新的分区(例如，分区比例)值存储在存储器分配区域45内(方框S60)。然后可以执行复位操作(方框S70)，以使得用被放置在由经修改的地址变换表31所标识的位置的新条目来重新住入(repopulate)到存储装置40。可以排他地使用存储器处理器30和/或主存储器20内的硬件或者硬件和软件的组合来执行由图2所示出的这些操作。在本发明的某些实施方式中，可以将所述软件实现为体现在计算机可读介质上的指令的计算机可读程序。
在存储装置40的操作期间，用于增加保留存储器区域43的容量的这些操作还可以响应于检测到的保留存储器区域43内的空间的用尽而发生。例如，在存储器处理器30检测到保留存储器区域43内的空闲空间的用尽的情况下，其可能产生于正常使用期间有效存储器区域41内的缺陷的累积，存储器处理器30可以启动增加保留存储器区域43的容量。保留存储器区域43的容量的这种增加可能多次发生，以延长存储装置40的寿命。
替代地，如果用户请求将保留存储器容量缩小到0.1GB，则主处理器20可以将指定为0.1GB值的参数PRM输出到存储器处理器30。这种较小的0.1GB值可能对这些应用是适当的：存储装置40在正常操作期间不经历高频率的擦除/写操作。当正在将存储装置40用于数据备份目的时可能发生这种应用，在这时写操作较少。在这种条件下，可以将有效存储器区域41分配为具有15.9GB的容量。然后针对PRM指定为0.1GB值用于保留存储器区域43的情况重复关于图2的上述操作。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的优选实施方式，虽然使用了特定术语，但是仅仅从普遍和描述性的角度使用它们而不具有限制目的，在所附权利要求中陈述了本发明的范围。

Claims (12)

1.一种集成电路系统，包括：
非易失存储装置，至少具有有效存储器区域和保留存储器区域；和
存储器处理电路，被配置来响应于所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令调整所述有效和保留存储器区域的容量。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，将所述存储器处理电路进一步配置为在调整所述有效和保留存储器区域的容量之前，读取所述集成电路系统内的存储器分配区域，以确定所述有效和保留存储器区域的容量。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中，将所述存储器处理电路进一步配置为在调整所述有效和保留存储器区域之前，读取所述非易失存储装置内的存储器分配区域以确定所述有效和保留存储器区域的容量。
4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述非易失存储装置是闪速EEPROM装置。
5.根据权利要求4所述的集成电路，其中，所述存储器处理电路包括地址变换表，将该表配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的逻辑地址来产生映射到所述非易失存储装置的物理地址。
6.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述存储器处理电路包括地址变换表，将该表配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的逻辑地址产生映射到所述非易失存储装置的物理地址。
7.一种集成电路系统，包括：
非易失存储装置；和
存储器处理电路，其电耦合到所述非易失存储装置，将所述存储器处理电路配置为响应于所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令，通过增加被保留为冗余存储器地址的、在所述非易失存储装置内的物理地址的数量来再分配所述非易失存储装置内的可寻址空间。
8.根据权利要求7所述的集成电路系统，其中，所述存储器处理电路包括地址变换表，该表用于响应于由所述存储器处理电路所接收到的逻辑地址产生映射到所述非易失存储装置的物理地址。
9.根据权利要求8所述的集成电路，其中，将所述存储器处理电路进一步配置为响应于由所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令，读取所述非易失存储装置内的存储器分配区域，以确定所述非易失存储装置内的有效存储器区域和/或保留存储器区域的容量。
10.根据权利要求7所述的集成电路系统，其中，将所述存储器处理电路进一步配置为响应于由所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令，读取所述非易失存储装置内的存储器分配区域，以确定所述非易失存储装置内的有效存储器区域和/或保留存储器区域的容量。
11.根据权利要求10所述的集成电路系统，其中，将所述存储器处理电路进一步配置为响应于由所述存储器处理电路所接收到的容量调整命令，将数据写到所述非易失存储装置内的存储器分配区域。
12.一种操作非易失存储装置的方法，包括：
读取非易失存储装置内的存储器分配区域，以确定所述非易失存储装置内有效存储器块和保留存储器块之间的首次分配；和
用所述非易失存储装置内有效存储器块和保留存储器块之间经修改的分配来写所述存储器分配区域。
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