[发明专利]存储器系统

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请基于并要求享受2010年2月26日递交的日本专利申请No.2010-43299的优先权的利益，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

概括地说，这里描述的实施例涉及包括非易失性半导体存储器的存储器系统。

背景技术

作为在计算机中使用的外部存储设备，使用非易失性半导体存储器的固态驱动器(SSD)、例如NAND闪存，这样的存储介质受到关注。由于SSD不包括机械操作，所以在抗阻、随机读取操作、和功耗方面，SSD优于传统使用的磁盘设备。

同时，NAND闪存的写入速度慢于磁盘设备的写入速度。因此，连接SSD中的NAND闪存的多个芯片以能够并行访问，并且NAND闪存自身被配置为能够在芯片的多个区域中同时进行写入操作，从而提高传输性能。

为了提高SSD的实际数据传输速率，需要完全使用如上配置的硬件的并行性。为此，配备临时性聚集从主机接收的写入数据的缓冲存储器，在缓冲存储器中聚集足够量的数据之后将数据分割，并且将数据并行地写入NAND闪存的多个芯片中。

将NAND闪存的存储区域分割成单元，称为块，并且在块单元中执行对于NAND闪存的数据擦除操作。即，通过在块中共同擦除数据并且以预定顺序在相应块中写入新数据来执行对于NAND闪存的数据写入操作。

同时，NAND闪存具有限制最大擦除计数的特征。例如，如果任意块的擦除计数等于或大于预定值，则块被用尽，并且数据存储失败的可能性增加。如果由于用尽而不能够存储数据的块的数目增加，则SSD的整个数据存储空间减少，并且当不能够提供预定的声明空间时SSD出现故障。为了增加SSD整体的寿命，需要均衡地使用所有块并且平衡每个块的擦除计数的机制。

如上所述，为了实际使用SSD，需要在访问时，特别在写入操作时利用并行性，以保持传输性能和平衡块之间的擦除计数。对于在写入数据时保证并行性和平衡块之间的擦除计数来说，选择写入数据的块的块分配方法是重要的。

例如，在硬盘中，如果对于SSD应用向每个地址固定地分配物理存储区域的方法，则将块固定地分配给SSD中的每个地址。然而，在这种情况下，引起以下两个问题。

当反复地覆写在与特定地址相应的块中写入的数据时，引起第一个问题。因为在与地址相应的块中重复共同的数据擦除和写入，仅相应块的擦除计数增加，并且相应块的寿命短于其他块的寿命。

当接收到针对向并行写入均被禁用的一个或多个块分配的地址的多个写入数据时，引起第二个问题。在这种情况下，在各个块中顺序写入数据，并且传输性能降低。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器，其包括多个存储区域，每个存储区域包括多个块，每个块是数据擦除的单位，所述非易失性存储器被配置为能够对于不同存储区域中包括的块进行并行写入；管理单元，其保持对于每个存储区域的空闲块列表，所述空闲块列表指示作为没有存储有效数据的块的空闲块；排序规则保持单元，其保持排序规则，所述排序规则是用于确定所述空闲块列表的排序的信息；位置信息存储单元，其存储位置信息，所述位置信息指示在所述排序规则中空闲块列表的位置；列表选择单元，其选择与所述位置信息指示的位置相应的空闲块列表；块选择单元，其从所述列表选择单元选择的空闲块列表选择空闲块；写入单元，其在所述块选择单元选择的空闲块中写入数据；以及更新单元，其在所述列表选择单元选择空闲块列表之后，用指示随后选择的空闲块列表的位置的位置信息来更新在所述位置信息存储单元中存储的位置信息。

根据本发明的另一方面，提供一种存储器系统，包括：非易失性存储器，其包括多个存储区域，每个存储区域包括多个块，每个块是数据擦除的单位，所述非易失性存储器被配置为能够对于不同存储区域中包括的块进行并行写入；管理单元，其保持对于每个存储区域的空闲块列表，所述空闲块列表指示作为没有存储有效数据的块的空闲块；排序规则保持单元，其保持排序规则，所述排序规则是用于确定所述空闲块列表的排序的信息；位置信息存储单元，其存储位置信息，所述位置信息指示在所述排序规则中空闲块列表的位置；列表选择单元，其选择与所述位置信息指示的位置相应的空闲块列表；块选择单元，其从所述列表选择单元选择的空闲块列表选择空闲块；写入单元，其在所述块选择单元选择的空闲块中写入数据；以及更新单元，其在所述列表选择单元选择空闲块列表之后，用指示随后选择的空闲块列表的位置的位置信息来更新在所述位置信息存储单元中存储的位置信息，其中所述位置信息存储单元存储位置信息，其指示基于使用多个不同排序规则生成的长期排序规则所确定的每个空闲块列表的排序。