[发明专利]访问超过地址总线宽度的内存空间

说明书

提供了访问超过地址总线宽度的内存空间的方法与装置。公开的用于访问FTL表的装置，包括FTL表项地址存储部件，FTL表项数据存储部件，CPU接口以及内存管理单元(MMU)，FTL表项地址存储部件存储多个FTL表项地址；FTL表项数据存储部件存储多个FTL表项数据；所述CPU接口用于接收CPU发出的请求；所述内存管理单元用于将接收的虚拟地址转换为用于主存储器的物理地址并访问主存储器；以及其中由相同的索引在FTL表项地址存储部件与FTL表项数据存储部件中分别访问FTL表项地址以及与其相关联的FTL表项数据，FTL表项地址是与其相关联的FTL表项数据在主存储器中的物理地址。

技术领域

本发明涉及存储设备控制器，特别是存储设备控制器中用32位CPU通过MMU(Memory Management Unit)访问大于4GB的内存空间的方法与装置

背景技术

在固态存储设备(Solid State Drive，SSD)中，利用FTL(Flash TranslationLayer，闪存转换层)来维护从逻辑地址到物理地址的映射信息。逻辑地址构成了操作系统等上层软件所感知到的固态存储设备的存储空间。物理地址是用于访问固态存储设备的物理存储单元的地址。在现有技术中还可利用中间地址形态实施地址映射。例如将逻辑地址映射为中间地址，进而将中间地址进一步映射为物理地址。

存储了从逻辑地址到物理地址的映射信息的表结构被称为FTL表。FTL表是固态存储设备中的重要元数据。通常FTL表的数据项记录了固态存储设备中以数据页为单位的地址映射关系。固态存储设备的FTL表具有较大的尺寸，例如若干GB级。

FTL表包括多个FTL表条目(或称表项)。在申请号为201510430174.6的中国专利申请中提供了FTL表结构的示例。在一个例子中，每个FTL表条目中记录了一个逻辑页地址与一个物理页的对应关系。在又一个例子中，每个FTL表条目中记录了逻辑块地址与物理块地址的对应关系。在依然又一个例子中，FTL表中记录逻辑块地址与物理块地址的映射关系，和/或逻辑页地址与物理页地址的映射关系。FTL表条目也可以记录逻辑地址与一个或多个物理地址的映射关系。

在依然又一个例子中，在连续的内存地址空间中存储FTL表，每个FTL表条目中记录物理地址，而以每个FTL表条目自身的内存地址代表对应于物理地址的逻辑地址。FTL表条目的数量对应于固态存储设备逻辑地址空间的大小。

闪存控制器工作时需要频繁访问FTL。在读取闪存时，通过逻辑地址查询FTL表以获得存储数据的闪存的物理地址。在写入闪存时，为写入的数据分配物理地址，并在FTL中记录写入的逻辑地址与物理地址的对应关系。在发生GC、擦除均衡等操作时，逻辑地址与物理地址的映射关系发生改变，需要更新FTL。

已经存在多种访问FTL的技术方案。在中国发明专利申请(CN 201610346104.7)中提供了FTL表快速访问方法与装置，将其通过引用并入本发明。

FTL表的特点包括表项数量多(常见的SSD中要管理数亿条FTL表项)、每条表项的尺寸小(约几个到十几个字节)、随机性强(对FTL表项的访问分布在整个表项空间而缺乏局部性)。并且由于要支持大容量的FLASH，所以经常需要进行超过4GB的空间的访问。

为存储GB级的数据，一般采用DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机访问存储器)。而DRAM的访问延迟无法匹配CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等高速处理部件，并严重影响闪存控制器的处理性能。传统地，采用Cache(高速缓冲存储器)作为存储中间层，通过缓存DRAM中的部分数据来为CPU提供高速数据访问能力。

但是，由于FTL表访问的随机性，即使使用Cache来缓存FTL表，也会由于频繁的换页引起Cache颠簸，并导致FTL访问能力无法显著提升。