[发明专利]用于减少针对块可擦除非易失性存储器的读取延时的方法和装置

说明书

技术领域

本文所描述的实施例一般地涉及用于减少针对块可擦除非易失性存储器的读取延时的方法和装置。

背景技术

固态驱动器（SSD）的重要优点是其在处理读取和写入操作方面优于磁性硬盘驱动器的性能的低最大延时。然而，SSD可以实现改进数据完整性的后台操作，其触发对SSD中的非易失性存储器的写入和擦除操作。这些后台擦除和写入操作可以增加延时，尤其是在以读取为中心的工作负荷中。

特别地，在只读工作负荷期间，主机可以经历从对块可擦除非易失性存储器（例如NAND）的写入操作和擦除操作二者显露的延时。最大NAND组件写入和擦除延时是最大读取延时的多于一个数量级，并且擦除延时是写入延时的若干倍。因此，在SSD中的命令队列中跟随擦除命令的读取命令可能经历等待擦除操作完成的延时中的相当大的增加。另外，最大读取和擦除延时之间的增量经过NAND组件世代持续增加。例如，在其中NAND命令按序排队的简单系统中，如果主机读取以其中已经开始块擦除操作的NAND组件为目标，则主机将经历等于NAND读取命令加上NAND擦除命令的延时的读取命令延时。例如，具有大约100微秒（μs）的最大读取延时和大约10毫秒（ms）的擦除延时是可能的。对于正在仅发送读取命令的主机——忽略系统中的其他延时，主机可以看到10.1ms的最差情况读取命令延时。

在本领域中存在对于用于减少由擦除操作导致的读取和写入操作的延时的改进技术的需要。

附图说明

通过示例的方式参考随附各图来描述实施例，随附各图不是按比例绘制的，其中相同的参考标号指代类似的元件。

图1图示非易失性存储器设备的实施例。

图2图示擦除寄存器的实施例。

图3图示用以使擦除分段命令与读取和写入命令交错的操作的实施例。

图4图示用以在命令队列中使擦除分段命令与读取和写入命令交错的操作的实施例。

图5图示用以处理命令队列中的命令的操作的实施例。

图6图示非易失性存储器设备的附加实施例。

图7图示用以使用图6的非易失性存储器设备来使擦除分段命令与读取和写入命令交错的操作的实施例。

图8图示在其中可以部署图1和/或6的存储器设备的系统。

具体实施方式

用以减少由于擦除操作的读取和写入延时的一种现有技术是实现擦除挂起和恢复命令。如果主机在已经通过SSD控制器向NAND组件分派内部擦除命令之后请求读取命令，则SSD控制器可以发送擦除挂起命令以暂停擦除从而允许主机读取进行而不等待擦除命令完成。在向命令队列添加擦除命令之后接收到主机读取命令之后，在读取之前向控制器命令队列中注入擦除挂起命令以挂起擦除从而允许读取命令进行。在读取命令完成之后，向命令队列中注入擦除恢复命令以导致擦除操作继续。在可替换的实现方式中，SSD控制器可以具有定时器接口以在达到超时之后注入擦除挂起命令从而迫使擦除挂起以允许读取进行，以便避免读取操作经历擦除操作的完整延时。SSD控制器和NAND组件，例如NAND管芯，将要求额外的寄存器来追踪被挂起的擦除的进展。

所描述的实施例提供一种解决方案，其通过插入部分擦除命令（称为分段擦除命令、擦除命令，或简称为命令）（每一个仅执行块擦除操作的部分）而不要求SSD控制器和NAND组件内的侵入式中止（挂起）接口。例如，块擦除操作可以要求多个脉冲和验证操作以跨单元块施加电压从而将单元值重置到经擦除的状态。分段擦除命令可以包括单个擦除命令或脉冲和验证操作。以此方式，分段擦除命令与多个读取和写入命令交错以将由于擦除操作所致的增加的延时限制为部分擦除操作（即，分段擦除命令）的延时。

所描述的与分段擦除命令（还称为命令）的交错过程还是有利的，因为它允许对擦除操作的持续时间和速度的控制，其不要求无序挂起和恢复命令实施。

在以下描述中，阐述众多具体细节诸如逻辑实现方式、操作码、指定操作数的手段、资源划分/共享/复制实现方式、系统组件的类型和相互关系，以及逻辑划分/集成选择，以便提供对本发明的更加透彻的理解。然而，本领域技术人员将领会到，可以在没有这样的具体细节的情况下实践本发明。在其他实例中，并未详细示出控制结构、门级电路和完整的软件指令序列以免使本发明模糊。本领域普通技术人员利用所包括的描述将能够在没有过度实验的情况下实现适当的功能。