[发明专利]具混合密度内存的内存系统及其抹除、文件配置管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内存系统，尤其涉及一种具混合密度内存(Hybriddensity memory)的内存系统，及其相关的抹除(Wear-leveling)管理方法与文件配置管理方法。

背景技术

随着科技的蓬勃发展，对于数据储存容量的需求日益增加。用以储存数据的非挥发性内存(Non-volatile memory，或称为非依电性内存)中，闪存(Flashmemory)具有高储存密度、低耗电特性、有效的存取效率与合理价格成本等优点，因此，已成为时下主流的储存媒体。结构紧实的闪存利于设置于电子装置内，包括数字相机、数字录放机、数字音乐播放机、掌上型个人计算机、与定位导航装置等，或者制作为记忆卡与随身碟等储存装置。

闪存虽具有诸多优点，却有两项硬件上的限制。首先，闪存以数据页(Page)为单位进行读取与编程操作，以储存区块(Block)为单位进行抹除。闪存的储存区块在重新写入数据前，必须先执行抹除动作才能再次写入，而不能直接覆写。其次，由于抹除动作须以较高电压执行，闪存能够承受的抹除次数有限。内存的抹除耐用次数一般称为内存的操作耐受次数(Endurance cycle)。当储存区块累积的抹除次数超过抹除耐用次数时，将会导致数据写入失败，使得数据存取可靠度降低。因此，有近来提出的均匀抹除(Wear-leveling)技术的提出，以通过控管闪存储存，让内存内存储器内所有储存区块的抹除次数尽可能地达到一致，借以使得内存的所有储存区块均被有效运用。

内存以记忆单元(Memory cell)保存的电压值来记录储存的位值。传统的内存储存技术中，以单一记忆单元保存的电压值为高电位或零电位来记录一位数据为1或0。随着半导体工艺技术的精进，记忆单元所保存电位值被进一步作分割，以储存更多位数据。举例来说，倘若记忆单元可保存四种不同电位值，便能够储存两位数据；倘若记忆单元可保存十六种不同电位值，便能够储存四位数据。业界将传统保存单一位数据存储器工艺技术称为单级单元(Single-1evel-cell，SLC)工艺，将保存多位数据内存工艺技术称为多级单元(Multi-level-cell，MLC)工艺；而采用单级单元工艺技术制作的内存称为低密度内存(Low density memory)，而采用多级单元工艺技术制作的内存称为高密度内存(High density memory)。

与低密度内存相较，高密度内存单位面积的数据储存容量成倍数增加。由于高密度内存占有价格与储存容量的优势，因此，时下记忆卡与随身碟等储存装置多采用高密度内存来作数据储存。多级单元工艺技术虽造就了高密度内存的高储存容量，然而却使其储存特性相对劣化，其中主要缺点包括有抹除耐用次数大幅减少与存取速率降低。内存的抹除耐用次数与工艺技术相关，目前，市面上的低密度内存的抹除耐用次数一般为十万次，而高密度内存的抹除耐用次数一般为一万次，其差异高达十倍之多。正因如此，故储存装置采用高密度内存大幅提升储存容量的同时，也面临了使用寿命大幅缩短的严重缺点。

有鉴于高密度内存的优势在于储存容量高与成本低，而低密度内存的优势在于抹除耐用次数高与存取速率快，两种内存优劣互见，因此，业界近来发展出混合密度内存(Hybrid density memory)。顾名思义，所述的混合密度内存同时配置有高密度内存与低密度内存。而如何利用两者优点从而优化混合密度内存的效能，为近来相关业界积极投入研发的主题。

US 6807106案(下称106案)便提出混合密度内存的数据储存技术。请参阅图1A与图1B，该二图为106案所提出的混合密度内存的储存管理示意图。图1A与图1B显示文件数据的逻辑(Logical)位置与实体(Physical)储存位置的对应转换关系，即数据的寻址空间与实际存放内存位置的关系。如图1A所示，逻辑区块10包括有一标头区100与一数据区105。数据区105为数据的实质内容，而标头区100则为相关的控制信息，例如描述数据区105的数据正确性等信息。图1B显示图1A的逻辑区块10所对应的实体区块12配置。如图1B所示，逻辑区块10的标头区100与数据区105分别备配置在低密度内存区块120与高密度内存区块125。106案着眼于标头区100的数据常被存取使用，是故将标头区100数据储存于存取速率快的低密度内存区块120，并将占用容量大的数据区105储存于高密度内存区块125，借以提升混合密度内存的数据存取效能。