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CN114595095A - 存储器系统及存储器系统的控制器 - Google Patents

存储器系统及存储器系统的控制器 Download PDF

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CN114595095A
CN114595095A CN202110782125.4A CN202110782125A CN114595095A CN 114595095 A CN114595095 A CN 114595095A CN 202110782125 A CN202110782125 A CN 202110782125A CN 114595095 A CN114595095 A CN 114595095A
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边谕俊
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SK Hynix Inc
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Abstract

本公开涉及一种存储器系统，该存储器系统包括存储介质和控制器。存储介质包括多个物理区域。控制器将由主机装置配置的逻辑区域映射到物理区域，并且响应于针对目标逻辑区域的写入请求，对映射到目标逻辑区域的物理区域执行写入操作。控制器响应于写入请求而更新在写入状态表内与目标逻辑区域相对应的写入状态。

Description

存储器系统及存储器系统的控制器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月7日提交的、申请号为10-2020-0169157的韩国申请的优先权，该韩国申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的各个实施例涉及一种存储器系统，并且更特别地，涉及一种包括非易失性存储器装置的存储器系统。
背景技术
存储器系统可以被配置为响应于来自主机装置的写入请求而存储主机装置提供的数据。此外，存储器系统可以被配置为响应于来自主机装置的读取请求而向主机装置提供所存储的数据。主机装置是能够处理数据的电子装置，并且可以包括计算机、数码相机、移动电话等。存储器系统可以安装在主机装置中或者可以被制造为能够连接到主机装置以及与主机装置分离。
发明内容
本公开的实施例提供一种能够有效地执行针对异常断电的恢复操作的存储器系统及其控制器。
在本公开的实施例中，存储器系统可以包括存储介质和控制器。存储介质可以包括多个物理区域。控制器可以被配置为将由主机装置配置的逻辑区域映射到物理区域，并且被配置为响应于针对目标逻辑区域的写入请求，对映射到目标逻辑区域的物理区域执行写入操作。控制器可以被配置为响应于写入请求而更新在写入状态表内与目标逻辑区域相对应的写入状态。
在本公开的实施例中，存储器系统可以包括存储介质和控制器。存储介质可以包括多个物理区域。控制器可以被配置为：响应于针对物理区域之中的目标物理区域的写入请求，当在写入状态表内与目标物理区域相对应的写入状态为第一状态时，将写入状态从第一状态改变为第二状态，并且被配置为：响应于针对目标物理区域的写入请求，当写入状态为第二状态时，将写入状态保持为第二状态。
在本公开的实施例中，存储器系统的控制器可以包括写入单元和恢复单元。写入单元可以被配置为将由主机装置配置的逻辑区域映射到物理区域，并且被配置为响应于针对目标逻辑区域的写入请求，对映射到目标逻辑区域的物理区域执行写入操作。恢复单元可以被配置为：当在启动操作期间确定存在异常断电时，跳过对映射到写入状态为第一状态的逻辑区域的物理区域的恢复操作，并且被配置为对映射到写入状态为第二状态的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。
在本公开的实施例中，包括主机和存储器系统的数据处理系统的操作方法可以包括：由存储器系统响应于来自主机的请求，对其中包括的物理区域执行写入操作；由存储器系统控制主机在其中记录映射到物理区域的逻辑区域的信息；由存储器系统在其突然断电之后通电时，基于所记录的信息恢复物理区域；以及由存储器系统控制主机在恢复之后删除记录。
根据本公开的实施例，可以提供一种能够有效地执行恢复操作的存储器系统及其控制器。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的数据处理系统的框图。
图2是示出根据本公开的实施例的逻辑区域和物理区域的示图。
图3是示出根据本公开的实施例的更新主机存储器缓冲器中存储的写入状态表内的写入状态的操作的示图。
图4是示出根据本公开的实施例的通过参考主机存储器缓冲器中存储的写入状态表内的写入状态来执行恢复操作的操作的示图。
图5是示出根据本公开的实施例的图1的写入单元的操作的流程图。
图6是示出根据本公开的实施例的图1的恢复单元的操作的流程图。
图7是示出根据本公开的实施例的图1的恢复单元的操作的流程图。
图8是示出根据本公开的实施例的包括固态驱动器(SSD)的数据处理系统的示图。
图9是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示图。
图10是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的数据处理系统的示图。
图11是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统的网络系统的示图。
图12是示出根据本公开的实施例的存储器系统中包括的非易失性存储器装置的框图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各个实施例。然而，本发明可以以不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
附图不一定按比例绘制，并且在某些情况下，可能已经夸大比例以清楚地示出实施例的特征。本文使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。
如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的至少一个。将理解的是，当元件被称为在另一元件“上”、“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可以直接在另一元件上、连接到或联接到另一元件，或者可以存在一个或多个中间元件。除非上下文另外明确指出，否则如本文所使用的，单数形式旨在包括复数形式，反之亦然。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包括有”、“包含”和“包含有”时，指定存在所述元件，并且不排除存在或添加一个或多个其它元件。
在下文中，以下将参照附图描述本公开的各个实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的数据处理系统10的框图。
参照图1，数据处理系统10可以是能够处理数据的电子系统。数据处理系统10可以包括数据中心、互联网数据中心、云数据中心、个人计算机、膝上型计算机、智能手机、平板电脑、数码相机、游戏机、导航装置、虚拟现实装置、可穿戴装置等。
数据处理系统10可以包括主机装置100和存储器系统200。
在处理数据时，主机装置100可以通过利用逻辑地址来访问存储器系统200。主机装置100可以通过将逻辑地址分配到数据来访问存储器系统200。
主机装置100可以包括逻辑区域管理单元110、处理器120和主机存储器缓冲器130。
逻辑区域管理单元110可以基于逻辑地址配置多个逻辑区域。每个逻辑区域可以对应于连续逻辑地址。响应于来自处理器120的请求，逻辑区域管理单元110可以向处理器120分配可用的逻辑区域，即尚未分配到数据的逻辑地址所对应的逻辑区域。
为了将数据存储到存储器系统200中，处理器120可以向逻辑区域管理单元110请求分配逻辑区域。在向其分配逻辑区域之后，处理器120可以通过利用所分配的逻辑区域内的逻辑地址来将数据存储到存储器系统200中。具体地，处理器120可以将所分配的逻辑区域内的逻辑地址分配到数据，并且可以向存储器系统200提供包括数据以及所分配的逻辑地址的写入请求，以将数据存储到存储器系统200中。在下文中，当处理器120向存储器系统200提供包括逻辑地址和数据的写入请求时，可以将包括该逻辑地址的逻辑区域称为与写入请求相对应的目标逻辑区域。
处理器120可以以升序顺序地利用配置逻辑区域的连续逻辑地址。因此，来自处理器120的写入请求可以是与逻辑区域的连续逻辑地址相关的顺序写入请求。
可以一次将单个逻辑区域分配给处理器120。根据实施例，可以一次将两个或更多个逻辑区域分配给处理器120。尽管未示出，但是主机装置100可以包括多个处理器，多个处理器中的每一个可以分配有单个逻辑区域。在这种情况下，来自一个或多个处理器的写入请求可以对应于不同的逻辑区域，并且写入请求中的每一个可以是顺序写入请求。
处理器120可以包括中央处理单元、图形处理单元、微处理器、应用处理器、加速处理单元、操作系统等。
主机存储器缓冲器130可以在其中存储写入状态表135。写入状态表135可以由存储器系统200内的写入单元211和恢复单元212管理和参考，这将在稍后进行更详细的描述。写入状态表135可以包括与一个或多个逻辑区域相对应的写入状态。
主机存储器缓冲器130可以例如根据诸如高速非易失性存储器(NVMe)的标准进行操作。
存储器系统200可以被配置为响应于来自主机装置100的写入请求，在其中存储从主机装置100提供的数据。存储器系统200可以被配置为响应于来自主机装置100的读取请求，向主机装置提供所存储的数据。
存储器系统200可以被配置为个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡、紧凑型闪存(CF)卡、智能媒体卡、记忆棒、各种多媒体卡(例如，MMC、eMMC、RS-MMC和微型MMC)、安全数字(SD)卡(例如，SD、迷你SD和微型SD)、通用闪存(UFS)或固态驱动器(SSD)。
存储器系统200可以包括控制器210和存储介质220。
控制器210可以控制存储器系统200的全部操作。控制器210可以响应于来自主机装置100的指令而控制存储介质220执行前台操作。前台操作可以包括响应于来自主机装置100的指令，即写入请求和读取请求，将数据写入存储介质220以及从存储介质220读取数据的操作。
此外，控制器210可以独立于主机装置100而控制存储介质220执行内部必要的后台操作。后台操作可以包括针对存储介质220的损耗均衡操作、垃圾收集操作、擦除操作、读取回收操作和刷新操作中的至少一种。与前台操作一样，后台操作也可以包括将数据写入存储介质220以及从存储介质220读取数据的操作。
控制器210可以包括写入单元211和恢复单元212。
写入单元211可以将分配给处理器120的逻辑区域映射到存储介质220内的一个或多个物理区域。写入单元211可以管理逻辑区域和物理区域之间的映射信息。响应于来自处理器120的写入请求，写入单元211可以将数据存储到映射到与写入请求相对应的目标逻辑区域的物理区域中。根据实施例，对于每个逻辑区域，写入单元211可以在最初针对该逻辑区域而接收写入请求时将该逻辑区域映射到一个或多个物理区域。
写入单元211可以管理主机存储器缓冲器130内的写入状态表135。响应于针对目标逻辑区域的写入请求，写入单元211可以更新主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内、与目标逻辑区域相对应的写入状态。具体地，当与目标逻辑区域相对应的写入状态为第一状态(例如，禁用状态)时，写入单元211可以将该禁用状态改变为第二状态(例如，启用状态)。当与目标逻辑区域相对应的写入状态为启用状态时，写入单元211可以保持该启用状态。
根据实施例，写入单元211可以在接收针对目标逻辑区域的写入请求之后，在执行写入操作之前、在写入操作期间或完成写入操作之后，更新与目标逻辑区域相对应的写入状态。
根据实施例，写入单元211可以管理仅与映射到存储介质220内的物理区域之中的开放物理区域的逻辑区域相对应的写入状态。开放物理区域可以是响应于写入请求而执行写入操作的物理区域。根据实施例，当开放物理区域中充满所存储的数据时，写入单元211可以将与映射到该开放物理区域的逻辑区域相对应的写入状态从写入状态表135移除，或者可以将写入状态改变为禁用状态。
根据实施例，写入单元211可以管理仅与已经是写入请求的目标逻辑区域的一个或多个逻辑区域相对应的写入状态。根据实施例，写入单元211可以管理仅与被占用的逻辑区域(即，包括分配到数据的逻辑地址的逻辑区域)相对应的写入状态。根据实施例，写入单元211可以管理与逻辑区域管理单元110配置的所有逻辑区域相对应的写入状态。逻辑区域管理单元110可以向写入单元211提供逻辑区域的信息。
根据实施例，当写入状态表135不包括与逻辑区域相对应的写入状态并且然后向存储器系统200提供针对该逻辑区域的写入请求时，写入单元211可以将与该逻辑区域相对应的写入状态作为启用状态，包括到写入状态表135中。
根据实施例，当提供写入请求时，主机装置100可以提供逻辑区域标识符ID以及逻辑地址和数据。逻辑区域标识符ID可以指示与所提供的逻辑地址相对应的逻辑区域。因此，写入单元211可以通过写入请求中包括的逻辑区域标识ID来识别与写入请求相对应的目标逻辑区域。根据实施例，即使当写入请求不包括逻辑区域标识符ID时，写入单元211也可以基于写入请求中包括的逻辑地址来确定目标逻辑区域并且可以识别指示目标逻辑区域的逻辑区域标识符ID。
在控制器210的启动操作期间，当存储器系统200被确定为在启动操作之前异常断电时，恢复单元212可以执行恢复操作。此时，恢复单元212可以参考主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135，以仅对存储介质220内的选择的物理区域执行恢复操作。
具体地，恢复单元212可以参考写入状态表135以对映射到相对应的写入状态为启用状态的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。恢复单元212可以参考写入状态表135以对映射到相对应的写入状态为禁用状态的逻辑区域的物理区域不执行恢复操作或跳过/省略恢复操作。
在完成对物理区域的恢复操作之后，恢复单元212可以将与映射到该物理区域的逻辑区域相对应的写入状态改变为禁用状态。因此，即使当存储器系统200反复异常断电时，恢复单元212也可以通过写入状态表135将与映射到先前执行恢复操作的物理区域的逻辑区域相对应的写入状态识别为禁用状态。因此，可以不对先前执行恢复操作的物理区域执行不必要的恢复操作。
综上所述，根据实施例，通过管理写入状态表135，可以防止对不需要执行恢复操作的开放物理区域进行不必要的恢复操作。也就是说，因为参考写入状态表135仅对从整个开放物理区域中选择的开放物理区域执行恢复操作，所以恢复物理区域所需的时间量可以减少。此外，因为控制器210可以通过参考写入状态表135容易地识别整个开放物理区域之中需要执行恢复操作的开放物理区域，所以分析用于恢复操作的物理区域所需的时间量可以有效地减少。
此外，即使当存储器系统200异常断电时，只要主机装置100保持通电，写入状态表135就可以安全地保存在主机存储器缓冲器130中。因此，可以基于写入状态表135适当地执行恢复操作。
此外，写入状态表135可以在具有较高操作速度的主机存储器缓冲器130中管理。因此，即使频繁地更新写入状态表135，也不会影响存储器系统200的操作性能。
此外，控制器210可以以逻辑区域为单位管理写入状态表135。因此，即使当物理区域以任意单位或者以任意方法映射到逻辑区域时，也可以容易地管理与逻辑区域相对应的写入状态。
根据实施例，对于主机装置100像存储器系统200一样也异常断电的情况，写入单元211可以在管理写入状态表135的同时，将针对写入状态表135的有效性验证的信息(例如，奇偶校验数据)周期性地存储到主机存储器缓冲器130中。根据实施例，每当更新写入状态表135时，写入单元211可以生成针对更新后的写入状态表135的有效性验证的信息，并且可以将针对更新后的写入状态表135的有效性验证的信息存储到主机存储器缓冲器130中。当在启动操作期间确定存储器系统200在启动操作之前异常断电时，恢复单元212可以首先基于针对写入状态表135的有效性验证的信息来确定写入状态表135的有效性。当写入状态表135被确定为有效时，恢复单元212可以参考写入状态表135以对选择的物理区域执行上述恢复操作。当写入状态表135被确定为无效时，恢复单元212可以在忽略写入状态表135的同时执行恢复操作。根据实施例，当写入状态表135被确定为无效时，恢复单元212可以对一个或多个开放物理区域的全部执行恢复操作。
根据实施例，除与逻辑区域相对应的写入状态之外，写入单元211可以在写入状态表135内进一步管理与存储介质220中的系统区域相对应的写入状态。存储介质220中的系统区域可以是被配置为在其中不是存储从主机装置100提供的数据而是存储存储器系统200的操作所需的数据以及在操作期间生成的数据的物理区域。因此，系统区域可以不映射到任何逻辑区域。因此，为了有效地管理对系统区域进行恢复操作的必要性，写入单元211可以在写入状态表135内管理与系统区域相对应的写入状态。将与系统区域相对应的写入状态管理为启用状态或禁用状态的方案可以与管理与逻辑区域相对应的写入状态的方案相同。以与上述相同的方式，恢复单元212可以通过参考与系统区域相对应的写入状态，选择性地对系统区域执行恢复操作。
存储介质220可以在控制器210的控制下在其中存储从控制器210提供的数据，并且可以向控制器210提供存储在其中的数据。
控制器210可以在存储介质220内配置多个物理区域。可以以存储介质220内的物理区域为单位执行擦除操作。换言之，物理区域中存储的全部数据可以通过擦除操作一次擦除。例如，物理区域可以是单个非易失性存储器设备中包括的存储块。例如，物理区域可以是分别包括在多个非易失性存储器设备中并且可以并行访问的一组存储块。例如，物理区域可以是超级块。
物理区域可以包括分别对应于连续物理地址的多个存储单元(memory unit)。可以以存储介质220内的存储单元为单位执行写入操作或读取操作。写入单元211可以根据物理地址的顺序将数据存储到存储单元中。
一旦数据被存储在物理区域内的存储单元中，写入单元211可以进一步管理对应于数据的逻辑地址与对应于存储单元的物理地址之间的映射信息。
存储介质220可以包括一个或多个非易失性存储器设备。非易失性存储器设备可以包括闪速存储器装置(例如，NAND闪存或NOR闪存)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、相变随机存取存储器(PCRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、电阻式随机存取存储器(ReRAM)等。
图2是示出根据本公开的实施例的逻辑区域LR和物理区域PR的示图。
参照图2，主机装置100可以通过将从“0”至“i”的逻辑地址LA进行划分来配置一个或多个逻辑区域LR。逻辑区域LR中的每一个可以包括连续逻辑地址。
逻辑区域LR中的每一个可以被映射到存储介质220内的一个或多个物理区域PR。例如，如图所示，逻辑区域LR0、LR1、LR2和LR3可以分别映射到物理区域PR0、PR1、PR2和PR3。尽管图2示出了单个逻辑区域LR映射到单个物理区域PR的示例，但是单个逻辑区域LR可以映射到两个或更多个物理区域PR。尽管图2示出了逻辑区域LR和物理区域PR根据地址的顺序进行顺序映射的示例，但是逻辑区域LR和物理区域PR可以与地址的顺序无关地进行映射。
根据实施例，写入单元211可以管理逻辑区域LR和物理区域PR之间的映射信息。例如，映射信息可以包括逻辑区域LR的逻辑区域标识符以及与映射到逻辑区域LR的物理区域PR相对应的物理地址。因此，写入单元211可以通过映射信息识别逻辑区域LR与物理区域PR之间的映射关系，以处理从主机装置100提供的写入请求和读取请求。根据实施例，写入单元211可以不管理或利用单独的映射信息，并且可以根据预定的规则识别逻辑区域LR和物理区域PR之间的映射关系。
逻辑区域LR和物理区域PR可以以相同的大小映射。也就是说，单个逻辑区域LR的大小可以与映射到单个逻辑区域LR的一个或多个物理区域PR的大小相同。换言之，与配置单个逻辑区域LR的逻辑地址相对应的数据的大小可以与可以存储在映射到单个逻辑区域LR的一个或多个物理区域PR中的数据的大小相同。
如上所述，写入单元211可以利用映射到目标逻辑区域LR物理区域PR来处理针对该目标逻辑区域LR的写入请求。例如，当写入请求对应于“0”和“k”之间的一个或多个逻辑地址时，目标逻辑区域LR可以是逻辑区域LR0。响应于该写入请求，写入单元211可以将数据存储到映射到目标逻辑区域LR0的物理区域PR0中。
参照图2，物理区域PR3中可以充满所存储的数据。物理区域PR0、PR1和PR2中的每一个可以是数据正被存储的“开放”物理区域。以类似的方式，配置映射到物理区域PR3的逻辑区域LR3的所有逻辑地址可以已被分配到数据。配置分别映射到物理区域PR0、PR1和PR2的逻辑区域LR0、LR1和LR2中的每一个的逻辑地址可以正被分配到数据。在下文中，将参照图3和图4对如参照图2所述的映射情况进行描述。
图3是示出根据本公开的实施例的更新主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内的写入状态WS的操作的示图。图3示出了存储器系统200正常断电然后再通电的情况。
参照图3，存储器系统200可以在时间点T0通电。恢复单元212可以在启动操作期间确定就在启动操作之前没有存储器系统200的诸如突然断电的异常断电。
在时间点Tl，如果主机装置100就在启动操作之前没有断电，则主机存储器缓冲器130可以保持写入单元211所存储的写入状态表135。写入状态表135可以包括一个或多个逻辑区域标识符ID以及与各个逻辑区域标识符ID相对应的写入状态WS。与逻辑区域标识符ID中的一个相对应的写入状态WS可以是与相应的逻辑区域标识符ID所指示的逻辑区域LR相对应的写入状态。在图3中，写入状态WS的值“0”可以指示禁用状态，而写入状态WS的值“1”可以指示启用状态。根据实施例，可以利用写入状态WS的任意值来指示启用状态或禁用状态。
在时间点Tl，恢复单元212可以在写入状态表135内将所有的写入状态WS改变为禁用状态。禁用状态可以是初始状态。与逻辑区域LR相对应的禁用状态可以表示在通电之后从未针对逻辑区域LR处理任何写入请求。换言之，与逻辑区域LR相对应的禁用状态可以表示在通电之后从未对映射到逻辑区域LR的物理区域PR执行任何写入操作。
在时间点T2，写入单元211可以接收针对目标逻辑区域LR1的写入请求。响应于写入请求，写入单元211可以将数据存储到映射到目标逻辑区域LR1的物理区域PR1中。
在时间点T3，写入单元211可以在写入状态表135内将目标逻辑区域LR1的写入状态WS从禁用状态改变为启用状态。当在目标逻辑区域LR1的写入状态WS保持为启用状态的同时另外接收针对目标逻辑区域LR1的写入请求时，写入单元211可以将目标逻辑区域LR1的写入状态WS保持为启用状态。对应于逻辑区域LR的启用状态可以表示在通电之后已经针对逻辑区域LR处理了写入请求。换言之，对应于逻辑区域LR的启用状态可以表示在通电之后已经对映射到逻辑区域LR的物理区域PR执行了写入操作。
根据实施例，写入状态表135可以包括物理地址而不是逻辑区域标识符ID。与物理地址相对应的写入状态WS可以是与物理地址所指示的物理区域PR相对应的写入状态。作为物理区域PR的写入状态WS的禁用状态和启用状态的含义可以与逻辑区域LR的写入状态的含义相同。也就是说，与物理地址所指示的物理区域PR相对应的禁用状态可以表示在通电之后从未对物理区域PR执行任何写入操作，而与物理地址所指示的物理区域PR相对应的启用状态可以表示在通电之后已经对物理区域PR执行了写入操作。
图4是示出根据本公开的实施例的通过参考主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内的写入状态WS来执行恢复操作的操作的示图。图4示出了存储器系统200异常断电然后再通电。
参照图4，存储器系统200可以在时间点T10通电。恢复单元212可以在启动操作期间确定就在启动操作之前存在存储器系统200的诸如突然断电的异常断电。
在时间点Tl1，如果主机装置100就在启动操作之前没有断电，则主机存储器缓冲器130可以保持写入单元211所存储的写入状态表135。恢复单元212可以检查主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135。在写入状态表135内，恢复单元212可以将逻辑区域LR1和LR2的写入状态WS识别为启用状态并且可以将逻辑区域LR0的写入状态WS识别为禁用状态。在就在启动操作之前存在存储器系统200的突然断电的情况下，启用状态可以表示需要对映射到逻辑区域LR1和LR2的物理区域PR1和PR2执行恢复操作。禁用状态可以表示：即使当就在启动操作之前存在存储器系统200的突然断电时，也不需要对映射到逻辑区域LR0的物理区域PR0执行恢复操作。
在时间点T12，恢复单元212可以对映射到逻辑区域LR1和LR2的物理区域PR1和PR2执行恢复操作。恢复操作可以包括物理区域PR1和PR2中的每一个中的针对不稳定存储单元的虚拟写入操作、针对不稳定数据的复制操作、针对映射数据的恢复操作以及针对各种元数据的恢复操作中的至少一个。恢复单元212可以不对映射到逻辑区域LR0的物理区域PR0执行恢复操作。
在时间点T13，恢复单元212可以在主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内将逻辑区域LR1和LR2的写入状态WS中的每一个从启用状态改变为禁用状态。也就是说，禁用状态可以表示：即使当就在启动操作之前存在存储器系统200的突然断电时，也完成对映射到逻辑区域LR1和LR2的物理区域PR1和PR2的恢复操作。
除了在存储器系统200通电时执行启动操作以外，也可以在主机装置100请求对存储器系统200进行硬件复位时执行启动操作。因此，尽管图3和图4的时间点T0和T10表示存储器系统200通电的情况，但是当主机装置100请求对存储器系统200进行硬件复位时，恢复单元212也可以执行与参照图3和图4描述的相同的操作。
图5是示出根据本公开的实施例的图1的写入单元211的操作的流程图。
参照图5，在操作S110中，写入单元211可以接收针对目标逻辑区域的写入请求。
在操作S120中，写入单元211可以检查主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内与目标逻辑区域相对应的写入状态。
在操作S130中，写入单元211可以确定与目标逻辑区域相对应的写入状态是否为启用状态。当与目标逻辑区域相对应的写入状态被确定为启用状态时，过程可以进行到操作S140。当与目标逻辑区域相对应的写入状态被确定为禁用状态时，过程可以进行到操作S150。
在操作S140中，写入单元211可以将启用状态保持为与目标逻辑区域相对应的写入状态。
在操作S150中，写入单元211可以将与目标逻辑区域相对应的写入状态从禁用状态改变为启用状态。
图6是示出根据本公开的实施例的图1的恢复单元212的操作的流程图。
参照图6，在操作S210中，控制器210可以开始启动操作。
在操作S220中，恢复单元212可以确定就在启动操作之前是否存在存储器系统200的异常断电。当确定就在启动操作之前不存在存储器系统200的异常断电时，过程可以进行到操作S260。当确定就在启动操作之前存在存储器系统200的异常断电时，过程可以进行到操作S230。
在操作S230中，恢复单元212可以在主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内识别相对应的写入状态为启用状态的逻辑区域。
在操作S240中，恢复单元212可以对映射到所识别的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。恢复单元212可以不对映射到在写入状态表135内相对应的写入状态为禁用状态的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。因此，可以显著减少执行恢复操作所需的时间。
在操作S250中，恢复单元212可以将与所识别的逻辑区域相对应的写入状态从启用状态改变为禁用状态。
在操作S260中，恢复单元212可以将主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内的所有的写入状态改变为禁用状态。
图7是示出根据本公开的实施例的图1的恢复单元212的操作的流程图。
参照图7，在操作S310中，控制器210可以开始启动操作。
在操作S320中，恢复单元212可以确定就在启动操作之前是否存在存储器系统200的异常断电。当确定就在启动操作之前不存在存储器系统200的异常断电时，过程可以进行到操作S370。当确定就在启动操作之前存在存储器系统200的异常断电时，过程可以进行到操作S330。
在操作S330中，恢复单元212可以基于主机存储器缓冲器130中存储的有效性验证的信息确定写入状态表135是否有效。当写入状态表135被确定为有效时，过程可以进行到操作S340。当写入状态表135被确定为无效时，过程可以进行到操作S380。
在操作S340中，恢复单元212可以在主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内识别相对应的写入状态为启用状态的逻辑区域。
在操作S350中，恢复单元212可以对映射到所识别的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。恢复单元212可以不对映射到在写入状态表135内相对应的写入状态为禁用状态的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。因此，可以显著减少执行恢复操作所需的时间。
在操作S360中，恢复单元212可以将与所识别的逻辑区域相对应的写入状态从启用状态改变为禁用状态。
在操作S370中，恢复单元212可以将主机存储器缓冲器130中存储的写入状态表135内的所有的写入状态改变为禁用状态。
在操作S380中，恢复单元212可以对一个或多个开放物理区域的全部执行恢复操作。
图8是示出根据本公开的实施例的包括固态驱动器(SSD)1200的数据处理系统1000的示图。参照图8，数据处理系统1000可以包括主机装置1100和SSD 1200。
SSD 1200可以包括控制器1210、缓冲存储器装置1220、多个非易失性存储器装置1231至123n、电源1240、信号连接器1250和电源连接器1260。
控制器1210可以控制SSD 1200的一般操作。控制器1210可以包括主机接口单元1211、控制单元1212、随机存取存储器1213、错误校正码(ECC)单元1214和存储器接口单元1215。
主机接口单元1211可以通过信号连接器1250与主机装置1100交换信号SGL。信号SGL可以包括命令、地址、数据等。主机接口单元1211可以根据主机装置1100的协议将主机装置1100和SSD 1200接口连接。例如，主机接口单元1211可以通过诸如以下的标准通信接口或协议中的任意一种与主机装置1100通信：安全数字、通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)、并行高级技术附件(PATA)、串行高级技术附件(SATA)、小型计算机系统接口(SCSI)、串列SCSI(SAS)、外围组件互连(PCI)、高速PCI(PCI-E)和通用闪存(UFS)。
控制单元1212可以分析和处理从主机装置1100接收的信号SGL。控制单元1212可以根据用于驱动SSD 1200的固件或软件来控制内部功能块的操作。随机存取存储器1213可以用作用于驱动这种固件或软件的工作存储器。控制单元1212可以包括图1所示的写入单元211和恢复单元212。
ECC单元1214可以生成待传输到非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个的数据的奇偶校验数据。所生成的奇偶校验数据可以与该数据一起存储在非易失性存储器装置1231至123n中。ECC单元1214可以基于奇偶校验数据来检测从非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个读取的数据的错误。如果检测到的错误在可校正范围内，则ECC单元1214可以校正检测到的错误。
存储器接口单元1215可以根据控制单元1212的控制将诸如命令和地址的控制信号提供到非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个。此外，存储器接口单元1215可以根据控制单元1212的控制与非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个交换数据。例如，存储器接口单元1215可以将缓冲存储器装置1220中存储的数据提供到非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个，或者将从非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个读取的数据提供到缓冲存储器装置1220。
缓冲存储器装置1220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个中的数据。进一步地，缓冲存储器装置1220可以临时存储从非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个读取的数据。根据控制器1210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置1220中的数据传输到主机装置1100或非易失性存储器装置1231至123n中的至少一个。
非易失性存储器装置1231至223n可以用作SSD 1200的存储介质。非易失性存储器装置1231至123n可以分别通过多个通道CH1至CHn与控制器1210联接。一个或多个非易失性存储器装置可以联接到一个通道。联接到每个通道的非易失性存储器装置可以联接到相同的信号总线和数据总线。
电源1240可以将通过电源连接器1260输入的电力PWR提供到SSD 1200的内部。电源1240可以包括辅助电源1241。辅助电源1241可以供应电力以在发生突然断电时允许SSD1200正常终止。辅助电源1241可以包括大容量电容器。
根据主机装置1100和SSD 1200之间的接口方案，信号连接器1250可以由各种类型的连接器配置。
根据主机装置1100的电源方案，电源连接器1260可以由各种类型的连接器配置。
图9是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统2200的数据处理系统2000的示图。参照图9，数据处理系统2000可以包括主机装置2100和存储器系统2200。
主机装置2100可以以诸如印刷电路板的板的形式配置。尽管未示出，但是主机装置2100可以包括用于执行主机装置的功能的内部功能块。
主机装置2100可以包括诸如插座、插槽或连接器的连接端子2110。存储器系统2200可以安装到连接端子2110。
存储器系统2200可以以诸如印刷电路板的板的形式配置。存储器系统2200可以被称为存储器模块或存储卡。存储器系统2200可以包括控制器2210、缓冲存储器装置2220、非易失性存储器装置2231和2232、电源管理集成电路(PMIC)2240和连接端子2250。
控制器2210可以控制存储器系统2200的一般操作。控制器2210可以以与图8所示的控制器1210相同的方式配置。
缓冲存储器装置2220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置2231和2232中的数据。进一步地，缓冲存储器装置2220可以临时存储从非易失性存储器装置2231和2232读取的数据。根据控制器2210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置2220中的数据传输到主机装置2100或非易失性存储器装置2231和2232。
非易失性存储器装置2231和2232可以用作存储器系统2200的存储介质。
PMIC 2240可以将通过连接端子2250输入的电力提供到存储器系统2200的内部。PMIC 2240可以根据控制器2210的控制来管理存储器系统2200的电力。
连接端子2250可以联接到主机装置2100的连接端子2110。通过连接端子2250，可以在主机装置2100和存储器系统2200之间传送诸如命令、地址、数据等的信号以及电力。根据主机装置2100和存储器系统2200之间的接口方案，连接端子2250可以被配置为各种类型。连接端子2250可以设置在存储器系统2200的任意一侧上。
图10是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统3200的数据处理系统3000的示图。参照图10，数据处理系统3000可以包括主机装置3100和存储器系统3200。
主机装置3100可以以诸如印刷电路板的板的形式配置。尽管未示出，但是主机装置3100可以包括用于执行主机装置的功能的内部功能块。
存储器系统3200可以以表面安装型封装的形式配置。存储器系统3200可以通过焊球3250安装到主机装置3100。存储器系统3200可以包括控制器3210、缓冲存储器装置3220和非易失性存储器装置3230。
控制器3210可以控制存储器系统3200的一般操作。控制器3210可以以与图8所示的控制器1210或图9所示的控制器2210相同的方式配置。
缓冲存储器装置3220可以临时存储待存储在非易失性存储器装置3230中的数据。进一步地，缓冲存储器装置3220可以临时存储从非易失性存储器装置3230读取的数据。根据控制器3210的控制，可以将临时存储在缓冲存储器装置3220中的数据传输到主机装置3100或非易失性存储器装置3230。
非易失性存储器装置3230可以用作存储器系统3200的存储介质。
图11是示出根据本公开的实施例的包括存储器系统4200的网络系统4000的示图。参照图11，网络系统4000可以包括通过网络4500联接的服务器系统4300和多个客户端系统4410至4430。
服务器系统4300可以响应于来自多个客户端系统4410至4430的请求而服务数据。例如，服务器系统4300可以存储从多个客户端系统4410至4430提供的数据。再例如，服务器系统4300可以向多个客户端系统4410至4430提供数据。
服务器系统4300可以包括主机装置4100和存储器系统4200。存储器系统4200可以由图1所示的存储器系统200、图8所示的SSD 1200、图9所示的存储器系统2200或图10所示的存储器系统3200配置。
图12是示出根据本公开的实施例的存储器系统中包括的非易失性存储器装置300的框图。参照图12，非易失性存储器装置300可以包括存储器单元阵列310、行解码器320、数据读取/写入块330、列解码器340、电压生成器350和控制逻辑360。
存储器单元阵列310可以包括布置在字线WL1至WLm和位线BL1至BLn彼此交叉的区域的存储器单元MC。
行解码器320可以通过字线WL1至WLm与存储器单元阵列310联接。行解码器320可以根据控制逻辑360的控制而操作。行解码器320可以对从外部装置(未示出)提供的地址进行解码。行解码器320可以基于解码结果选择并驱动字线WL1至WLm。例如，行解码器320可以将从电压生成器350提供的字线电压提供到字线WL1至WLm。
数据读取/写入块330可以通过位线BL1至BLn与存储器单元阵列310联接。数据读取/写入块330可以包括分别对应于位线BL1至BLn的读取/写入电路RW1至RWn。数据读取/写入块330可以根据控制逻辑360的控制而操作。数据读取/写入块330可以根据操作模式而作为写入驱动器或读出放大器进行操作。例如，数据读取/写入块330可以在写入操作中作为将从外部装置提供的数据存储在储器单元阵列310中的写入驱动器进行操作。又例如，数据读取/写入块330可以在读取操作中作为从存储器单元阵列310读出数据的读出放大器进行操作。
列解码器340可以根据控制逻辑360的控制而操作。列解码器340可以对从外部装置提供的地址进行解码。列解码器340可以基于解码结果，将数据读取/写入块330中分别对应于位线BL1至BLn的读取/写入电路RW1至RWn与数据输入/输出线或数据输入/输出缓冲器联接。
电压生成器350可以生成待在非易失性存储器装置300的内部操作中使用的电压。电压生成器350所生成的电压可以施加到存储器单元阵列310的存储器单元。例如，可以将在编程操作中生成的编程电压施加到待执行编程操作的存储器单元的字线。又例如，可以将在擦除操作中生成的擦除电压施加到待执行擦除操作的存储器单元的阱区。再例如，可以将在读取操作中生成的读取电压施加到待执行读取操作的存储器单元的字线。
控制逻辑360可以基于从外部装置提供的控制信号来控制非易失性存储器装置300的一般操作。例如，控制逻辑360可以控制非易失性存储器装置300的操作，诸如非易失性存储器装置300的读取操作、写入操作和擦除操作。
虽然以上已经描述了某些实施例，但是本领域技术人员将理解，所描述的实施例仅是示例性的。因此，不应基于所描述的实施例来限制存储器系统及存储器系统的控制器。相反，本文描述的存储器系统及存储器系统的控制器应当仅在结合以上描述和附图时根据所附权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种存储器系统，包括：
存储介质，包括多个物理区域；以及
控制器，将由主机装置配置的逻辑区域映射到所述物理区域，并且响应于针对目标逻辑区域的写入请求，对映射到所述目标逻辑区域的物理区域执行写入操作，
其中所述控制器进一步响应于所述写入请求而更新在写入状态表内与所述目标逻辑区域相对应的写入状态。
2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中当所述写入状态被确定为第一状态时，所述控制器通过将所述写入状态从所述第一状态改变为第二状态来更新所述写入状态。
3.根据权利要求2所述的存储器系统，其中当所述写入状态被确定为所述第二状态时，所述控制器通过将所述写入状态保持为所述第二状态来更新所述写入状态。
4.根据权利要求2所述的存储器系统，其中当在启动操作期间确定就在所述启动操作之前存在异常断电时，所述控制器进一步识别在所述写入状态表内写入状态为所述第二状态的逻辑区域，并且进一步对映射到所识别的逻辑区域的物理区域执行恢复操作。
5.根据权利要求4所述的存储器系统，其中所述控制器进一步跳过对映射到在所述写入状态表内写入状态为所述第一状态的逻辑区域的物理区域的恢复操作。
6.根据权利要求4所述的存储器系统，其中所述控制器进一步在所述恢复操作之后，将与所识别的逻辑区域相对应的写入状态从所述第二状态改变为所述第一状态。
7.根据权利要求4所述的存储器系统，其中当在启动操作期间确定就在所述启动操作之前存在异常断电时，所述控制器进一步基于针对所述写入状态表的有效性验证的信息来验证所述写入状态表的有效性。
8.根据权利要求7所述的存储器系统，其中当所述写入状态表被确定为无效时，所述控制器进一步对一个或多个开放物理区域的全部执行所述恢复操作。
9.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述控制器进一步管理所述主机装置中包括的主机存储器缓冲器中的所述写入状态表。
10.一种存储器系统，包括：
存储介质，包括多个物理区域；以及
控制器：
响应于针对物理区域之中的目标物理区域的写入请求，当在写入状态表内与所述目标物理区域相对应的写入状态为第一状态时，将所述写入状态从所述第一状态改变为第二状态，并且
响应于针对所述目标物理区域的所述写入请求，当所述写入状态为所述第二状态时，将所述写入状态保持为所述第二状态。
11.根据权利要求10所述的存储器系统，其中当在启动操作期间确定就在所述启动操作之前存在异常断电时，所述控制器进一步跳过对在所述写入状态表内写入状态为所述第一状态的物理区域的恢复操作。
12.根据权利要求10所述的存储器系统，其中当在启动操作期间确定就在所述启动操作之前存在异常断电时，所述控制器进一步对在所述写入状态表内写入状态为所述第二状态的物理区域执行恢复操作。
13.根据权利要求12所述的存储器系统，其中所述控制器进一步将与执行所述恢复操作的物理区域相对应的写入状态从所述第二状态改变为所述第一状态。
14.根据权利要求10所述的存储器系统，其中每当更新所述写入状态表时，所述控制器进一步生成针对所述写入状态表的有效性验证的信息。
15.根据权利要求14所述的存储器系统，其中当在启动操作期间确定就在所述启动操作之前存在异常断电时，所述控制器进一步基于针对所述写入状态表的有效性验证的信息来验证所述写入状态表的有效性。
16.根据权利要求10所述的存储器系统，其中所述控制器进一步管理主机装置中包括的主机存储器缓冲器中的所述写入状态表。
17.一种存储器系统的控制器，包括：
写入单元，将由主机装置配置的逻辑区域映射到物理区域，并且响应于针对目标逻辑区域的写入请求，对映射到所述目标逻辑区域的物理区域执行写入操作；以及
恢复单元，当在启动操作期间确定存在异常断电时，跳过对映射到写入状态为第一状态的逻辑区域的物理区域的恢复操作，并且对映射到写入状态为第二状态的逻辑区域的物理区域执行所述恢复操作。
18.根据权利要求17所述的控制器，其中所述写入单元进一步响应于所述写入请求，当与所述目标逻辑区域相对应的写入状态被确定为所述第一状态时，将与所述目标逻辑区域相对应的写入状态从所述第一状态改变为所述第二状态。
19.根据权利要求18所述的控制器，其中所述写入单元进一步响应于所述写入请求，当与所述目标逻辑区域相对应的写入状态被确定为所述第二状态时，将与所述目标逻辑区域相对应的写入状态保持为所述第二状态。
20.根据权利要求17所述的控制器，其中所述恢复单元进一步在所述恢复操作之后，将所述写入状态从所述第二状态改变为所述第一状态。
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