[发明专利]存储数据的方法和存储器系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及计算机存储器，并且更具体地涉及增加异构存储元件的存储容量。

背景技术

术语“异构存储元件”表示具有不同物理特性的各个存储器元件，其中不同的物理特性影响该元件可存储的信息的类型和数量。由此，取决于其特定的物理特性，每个元件可以存储不同类型和数量的信息。具有异构存储元件的存储器系统的一个示例是相变存储器(PCM)系统，其中对于不同的PCM单元，可以设置的阻抗值的范围是不同的。在PCM中，每个单元支持不同范围的阻抗水平，这影响该单元所能支持的水平范围(数据量)和绝对水平值(数据类型)二者。一般来说，元件的异构性会在将信息存储到存储器方面以及从存储器获取信息方面引起错误。具体而言，在向存储器写入数据时，写入者可能不再尝试将信息存储在无法支持该信息的单元中。

一种用于降低异构存储元件环境中的错误的方法是找到所有存储器元件的共同物理特性的范围，继而存储信息，使得可以在该共同物理特性范围内获取该信息。作为一个示例，在PCM存储单元中，可能存在可以跨所有PCM存储器元件来设置的阻抗值的范围。继而，仅使用该共同阻抗值范围来存储信息。另一方法是将不可写单元值视作错误，并且使用纠错码(ECC)来修正数据。这两种方法的不足之处在于，其可能导致存储容量的损失。

另一种用于降低异构存储元件环境中错误的方法是假设存储器块或者个体存储器元件为有缺陷的或者为无缺陷的，继而在数据读取和/或写入期间试图规避有缺陷的块或者元件。这些方法的缺点在于这些方法假设块或者个体元件只能处于两个状态之一，因此这些方法不是针对一般的异构性而设计的。

发明内容

一个示例性实施方式是一种用于存储数据的方法，包括向存储器进行写入的写入过程以及从存储器进行读取的读取过程。存储器中存储器单元的物理特性支持不同的数据水平(data level)集合。写入过程在向存储器写入时将不同的数据水平集合纳入考虑。读取过程首先获得存储器中的数据，并随后确定如何解释该数据。

另一实施方式是用于从存储器进行读取的方法。该方法包括从一组存储器单元接收读取字，其中该存储器单元的物理特性支持不同的数据水平集合。将读取字分割为两个或者更多虚拟读取向量。对于每个虚拟读取向量，标识在生成该虚拟读取向量时曾使用的码本，并且生成部分读取数据向量。该生成包括将该虚拟读取向量与表示码本的矩阵相乘。将部分读取数据向量合并成读取消息，并且输出该读取消息。

又一示例性实施方式是一种存储器系统，其包括存储器、测试器和编码器。存储器包括一组存储器单元，其中存储器单元的物理特性支持不同的数据水平集合。测试器确定存储器单元的物理特性。编码器与存储器和测试器连接，并且使用至少一个码本。编码器接收将要写入该组存储器单元的写入消息，并且响应于物理特性来标识与该组存储器单元相关联的虚拟存储器。对于每个虚拟存储器，生成描述该虚拟存储器中的虚拟单元的约束向量。约束向量的生成响应于物理存储器单元的物理特性，响应于先前生成的约束向量，以及响应于先前生成的虚拟写入向量。而且，针对每个虚拟存储器，计算虚拟写入向量。该计算响应于码本、约束向量和写入消息。将虚拟写入向量合并成写入字，并且将写入字输出到该组存储器单元。

另一示例性实施方式是一种用于对异构存储器进行写入的方法。该方法包括：接收写入消息以及与一组存储器单元相对应的写入地址，其中至少两个存储器单元支持不同的数据水平；确定存储器单元的物理特性；以及响应于该物理特性来标识与该组存储器单元相关联的虚拟存储器。针对每个虚拟存储器执行以下动作：生成描述该虚拟存储器中的虚拟单元的约束向量，该生成响应于物理存储器单元的物理特性、响应于先前生成的约束向量以及响应于先前生成的虚拟写入向量；以及响应于约束向量和写入数据来计算虚拟写入向量，该计算包括逐位、按序地将写入数据写入虚拟存储器中，跳过由约束向量指示的、已知为固定在特定值的位置。将虚拟写入向量合并成写入字，并且将写入字输出到该组存储器单元。