[发明专利]非易失数据存储装置中虚拟文件系统命令调度方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年12月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为10-2006-0129661的优先权，将其全部公开通过引用的方式合并在此。

技术领域

与本发明一致的方法和设备涉及命令调度的方法和设备，并且特别地，涉及用于降低包含在非易失性数据存储装置中的虚拟文件系统的复杂性，并且通过在包含在非易失性数据存储装置中的虚拟文件系统中设置命令调度的准备阶段来执行有效交织(interleaving)的命令调度(command scheduling)方法和设备。

背景技术

目前的多媒体装置(包括移动装置)存储大量的诸如MP3声音和电影(movingpicture)之类的多媒体数据。因此它们需要提供非常大的存储空间并且能以高速率读和写数据的数据存储装置。

图1示出了使用闪存的N-通道/4-路硬件体系结构。

闪存是一种非易失性数据存储装置，由于其低能耗、小型化、低热量和高稳定性而被用在各种移动装置中。单个闪存的存储空间也迅速增加来满足用户的需求。

然而，闪存一般具有低编程(写)速率。为了克服这个问题并执行高速率数据输入/输出，已经为闪存存储装置建议了多种硬件体系结构。

参照图1，闪存控制器110通过单通道连接到4闪存120。为了增加存储容量和数据输入/输出性能，闪存存储装置使用多个如图1所示的闪存芯片。

闪存的读/写包括两个操作：i)从存储单元读/向存储单元写数据；和ii)向闪存控制器110输入/从闪存控制器110输出数据。因此，在闪存存储装置中的控制器通过单数据输入/输出通道连接到多个闪存芯片，并且使用交织输入/输出数据。根据通常的闪存标准，由于当使用4-5个闪存芯片时，单通道使得难于预料生能的提高，所以经常使用4-路体系结构，其中地址分配可以在两个功率(a power of two)获得。

图2是图1所示的单通道中的4个闪存的写操作的定时图。图3是图2所示的单页写操作的定时图。

如图3所示，当在单页写操作210中使用2KB的页单元时，页建立时间是51.2μs(1字节的建立时间是25ns)，并且编程时间是200μs。为了补偿相对慢的编程时间，划分大量数据并且将其存储在图1所示的单通道的4个闪存120中。根据现有技术，当在闪存中执行编程时，通过在空闲状态下在其它闪存中执行安装，来执行图2中所示的使用交织的高速率写操作以便最小化控制器的等待时间。

图4示出了使用闪存的位-宽扩展硬件体系结构。

大容量闪存存储装置可以使用多于5个闪存芯片，并且在这种情况下可以使用位-宽扩展体系结构或多-通道体系结构。上述多-通道体系结构可以是上述的1-通道/x-路体系结构的扩展，并且位-宽扩展体系结构是通过连接多于2个闪存芯片来同时传送数据的方法。在这种情况下，所连接的闪存芯片必须在相同的地址同时执行读/写。

一般而言，对于闪存，在页基础上执行读/写，并且为了重写数据来更新，擦除操作必须首先以块为单元执行，其中每一个块包括多个页。这个特征与一般存储装置的特征是不同的，因此，为了与现有的文件系统具有兼容性，使用被称作闪存翻译层(Flash Translation Layer，FTL)的专门软件(虚拟文件系统)来管理闪存存储器。与文件系统兼容的虚拟文件系统也可以应用于其它非易失性数据存储装置，因此以下说明可以应用于所有非易失性数据存储装置。

上述FTL通常使用来自上述复杂硬件体系结构的诸如地址映射表、空闲块信息、坏块信息之类的多种元数据，并且大多数元数据存储在闪存中。将FTL的元数据独立地存储在装置中，或者每一个与闪存的复制回(copyback)命令所覆盖的范围相对应的普通单元中。这就允许有效的碎片(garbage)收集，其是FTL的一项重要工作。具有使用多个闪存芯片的复杂体系结构的闪存存储装置具有与闪存芯片数目相称的独立元数据。

图5是根据使用单闪存的写请求命令的FTL的命令顺序的定时图。

在上述硬件体系结构中，响应于文件系统的读/写请求，FTL向每一个闪存传送多种命令。图5中，如果假设使用单闪存芯片的存储装置被使用，则响应于文件系统的数据写请求510而从FTL传送到硬件的命令与元数据命令520和540(例如映射表读/更新命令、块擦除命令以及块合并命令521)以及用于输入/输出用户数据的数据命令530和550混合。