[发明专利]面向3D TLC闪存存储器的数据分配与重编程优化方法

说明书

本发明涉及一种面向3D TLC闪存存储器的数据分配与重编程优化方法，属于闪存性能技术领域。包括以下步骤：S1：借助闪存控制器缓冲区，缓存临时访问的请求数据，并根据请求数据的访问特征，将数据划分为冷热读写数据；S2：根据热写数据的热度，对热写数据进行分类，建立多级热度链表；S3：根据请求数据的类别与热度，将两个热度最高的热写数据与一个热读数据进行组合，分别存放于一个word line的CSB、LSB、MSB页面；S4：根据3D闪存重编程的限制层数，设计基于限制层数的重编程方法。本发明提出了相应的数据分配算法与重编程，实现闪存控制器层，提高闪存存储器的读写性。

技术领域

本发明属于闪存性能技术领域，涉及一种面向3DTLC闪存存储器的数据分配与重编程优化方法。

背景技术

随着大数据时代的到来，对存储系统的容量、性能和可靠性等方面都提出了更高的要求。在传统的存储系统中，以平面闪存为主。与二维闪存不同，三维闪存通过在垂直方向堆叠闪存单元来增加容量。一个典型的三维闪存块是由数百层组成的。一般来说，每条字线包含64K到128K的闪存单元，它可以是SLC(单层存储单元模式)、MLC(双层存储单元模式)、TLC(双三层存储单元模式)或QLC(四层存储单元模式)。一个闪存单元是一个浮动门晶体管，它可以在浮动门中存储不同的电荷，形成不同的电压。电压的范围可以分为多个电压区间来代表不同的值。近年来因为三维堆叠(3D)闪存具有更好的性能和存储密度，现在先进的存储设备都是基于3D闪存的。所以，如何优化3D闪存成为了目前存储领域的研究热点。

由于对读取LSB(最低有效位)、CSB(中间有效位)和MSB(最高有效位)闪存单元上读取不同位置数据读取时延不同。如果LSB或CSB上的数据无效，为了减少识别CSB或MSB电压的次数，设计了一种无效数据感知(IDA)编码技术来合并重复的电压状态。如图三所示，如果LSB和CSB位无效，电压状态P1、P2和P5可以移到P5，同时，P0、P3和P4可以移到P7。同样地，如果LSB位无效，P1、P2、P3或P4可以分别移到P8、P7、P6或P5。这可以使CSB页的读取延迟接近LSB页的读取延迟，MSB页的读取延迟分别接近CSB页或LSB页的读取延迟。而它的有效性受到无效数据位置的限制，无效数据在LSB、CSB和SLC页上存在的概率相同。

通过实验验证后发现，在大部分数据中，有相当大比例的数据是频繁更新的，这些数据中，热读较大的数据又占了很大的比例，也就是说一部分数据会在较短的时间内更新，现有技术中没有针对这方面进行优化和改善的技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向3DTLC闪存存储器的数据分配与重编程优化方法。通过冷热数据识别，对数据进行冷热区分，修改数据的分配方式，本发明优化了传统重编程方法的性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向3D TLC闪存存储器的数据分配与重编程优化方法，包括以下步骤：

S1：借助闪存控制器缓冲区，缓存临时访问的请求数据，并根据请求数据的访问特征，将数据划分为热读、热写、冷读、冷写的数据；

S2：根据热写数据的热度，进一步对热写数据进行分类，建立多级热度链表，链表级别越高的数据热度越高；

S3：根据请求数据的类别与热度，提出新的数据分配优化方法，将两个热度最高的热写数据与一个热读数据进行组合，分别存放于一个word line的CSB、LSB、MSB页面，以提升平均写请求性能；

S4：根据3D闪存重编程的限制层数，设计出基于限制层数的重编程方法，在CSB与LSB页面被更新后，提升对应MSB页面热读数据的读性能。