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KR20210016227A - 빠른 쓰기 및 빠른 읽기를 지원하기 위한 복수의 버퍼 영역들을 포함하는 메모리 장치 및 이를 포함하는 스토리지 장치 - Google Patents

빠른 쓰기 및 빠른 읽기를 지원하기 위한 복수의 버퍼 영역들을 포함하는 메모리 장치 및 이를 포함하는 스토리지 장치 Download PDF

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KR20210016227A
KR20210016227A KR1020190094435A KR20190094435A KR20210016227A KR 20210016227 A KR20210016227 A KR 20210016227A KR 1020190094435 A KR1020190094435 A KR 1020190094435A KR 20190094435 A KR20190094435 A KR 20190094435A KR 20210016227 A KR20210016227 A KR 20210016227A
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김영문
박정우
이경백
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삼성전자주식회사
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Abstract

메모리 컨트롤러와 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치가 개시된다. 불휘발성 메모리 장치는 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함한다. 메모리 컨트롤러는 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 제 1 데이터를 기록하기 위한 터보 라이트 동작, 또는 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로부터 제 2 데이터를 읽어내기 위한 터보 리드 동작을 제어한다. 본 개시에 의하여, 스토리지 장치에 대한 읽기 및 쓰기 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

빠른 쓰기 및 빠른 읽기를 지원하기 위한 복수의 버퍼 영역들을 포함하는 메모리 장치 및 이를 포함하는 스토리지 장치{MEMORY DEVICE INCLUDING A PLURALITY OF BUFFER AREA FOR SUPPORTING FAST WRITE AND FAST READ AND STORAGE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 스토리지 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 메모리 장치의 복수의 버퍼 영역들을 이용하여 쓰기 동작 및 읽기 동작의 속도를 향상시키는 스토리지 장치에 관한 것이다.
반도체 메모리는 SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM) 등과 같이 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 휘발성 메모리 장치 및 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같이 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 불휘발성 메모리 장치로 구분된다.
플래시 메모리 장치는 컴퓨팅 시스템의 대용량 저장 매체로서 널리 사용된다. 최근에는 플래시 메모리 장치의 고속 동작을 지원하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 일 예로서, JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(Universal Flash Storage) 인터페이스는 종래의 플래시 메모리 기반의 저장 장치보다 향상된 동작 속도를 지원할 수 있다.
본 개시의 기술 사상은 스토리지 장치에 대한 빠른 쓰기 및 빠른 읽기를 지원하기 위한 메모리 장치의 구성 및 동작 방법을 제공한다.
본 개시의 실시 예에 따른 스토리지 장치는, 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 제 1 데이터를 기록하기 위한 터보 라이트 동작, 또는 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로부터 제 2 데이터를 읽어내기 위한 터보 리드 동작을 제어하는 메모리 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 스토리지 장치는, 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 및 상기 제 1 내지 제 3 영역들 중 호스트로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 영역을 관리하는 메모리 영역 속성 관리자, 및 상기 제 1 내지 제 3 영역들 사이의 데이터 이동을 제어하는 메모리 영역 관리자를 포함하는 메모리 컨트롤러를 포함하되, 상기 메모리 영역 속성 관리자는 상기 호스트로부터의 쓰기 커맨드에 응답하여 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역에 우선하여 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 기록한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스토리지 장치는, 각각이 제 1 비트를 저장하는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 사용자 스토리지 및 각각이 상기 제 1 비트보다 큰 제 2 비트를 저장하는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 터보 라이트 버퍼를 포함하는 불휘발성 메모리 장치, 그리고 호스트로부터 수신된 쓰기 커맨드 UPIU (Universal Flash Storage Protocol Information Unit)에 응답하여, 상기 터보 라이트 버퍼의 고정된 터보 라이트 버퍼 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼에 데이터를 기록하는 메모리 컨트롤러를 포함한다.
본 개시의 예시적인 실시 예들에 따르면, 스토리지 장치는 사용자 스토리지와 구별되는 영역을 불휘발성 메모리 장치 내에 지정할 수 있다.
지정된 영역은, 사용자 스토리지에 대한 프로그램 방식과는 다른 방식으로 프로그램 되므로, 지정된 영역에 대한 쓰기 및 읽기 속도가 향상될 수 있다.
나아가, 일반적인 휘발성 메모리로 구성된 버퍼와는 달리, 불휘발성 메모리 장치 내에 지정된 영역된 영역이기 때문에, 데이터의 신뢰성이 보장될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 스토리지 시스템에서 채용될 수 있는 예시적인 인터페이스 규약에 따른 계층 구조를 보여주는 도시한다.
도 3는 도 2의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 터보 라이트 버퍼 타입을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 도시한다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 7은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다.
도 8은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 9는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 도시한다.
도 10은 도 9를 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에 대한 논리적 저장 공간을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 도 9를 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 도시한다.
도 12는 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도들이다.
도 13은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 14a 내지 도 14c는 메모리 영역 속성 관리자에 의해 설정되는, 터보 라이트 버퍼를 관리하기 위한 정책들을 도시한다.
도 15는 메모리 영역 속성 관리자에 의해 설정되는, 터보 라이트 버퍼를 관리하기 위한 정책을 도시한다.
도 16은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 17은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 18은 본 개시의 실시 예에 따른 전자 장치의 예시적인 구성을 도시한다.
도 19는 스토리지 시스템에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 스토리지 시스템이 적용된 메모리 카드의 예시적인 구성을 도시한다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
상세한 설명에서 사용되는 부 또는 유닛(unit), 모듈(module), 블록(block), ~기(~or, ~er) 등의 용어들을 참조하여 설명되는 구성 요소들 및 도면에 도시된 기능 블록들은 소프트웨어, 또는 하드웨어, 또는 그것들의 조합의 형태로 구현될 수 있다. 예시적으로, 소프트웨어는 기계 코드, 펌웨어, 임베디드 코드, 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 예를 들어, 하드웨어는 IC (Integrated Circuit), ASIC (Application Specific IC), FPGA (Field Programmable Gate Array), CPLD (Complex Programmable Logic Device), 멤즈 (microelectromechanical system; MEMS), 프로세서, 수동 소자, 또는 그것들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 스토리지 시스템을 도시한다. 도 1을 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함할 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하거나 또는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 데이터를 저장하기 위하여 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 또는 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)에 저장된 데이터를 읽기 위하여, 읽기 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 컨트롤러(1210) 및 불휘발성 메모리 장치(1220)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 쓰기 커맨드 및 쓰기 데이터를 수신하고, 수신된 쓰기 커맨드에 응답하여, 수신된 쓰기 데이터를 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장할 수 있다 또는 컨트롤러(1210)는 호스트(1100)로부터 읽기 커맨드를 수신하고, 수신된 읽기 커맨드에 응답하여, 불휘발성 메모리 장치(1220)에 저장된 데이터를 읽을 수 있다. 이후에, 컨트롤러(1210)는 읽은 데이터를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, 불휘발성 메모리 장치(1220)는 낸드 플래시 메모리 장치일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 있어서, 호스트(1100)는 JEDEC 표준에 의해 정의된 UFS(universal flash storage) 인터페이스를 기반으로 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 UFS 프로토콜 정보 단위(UFS protocol information unit; UPIU)의 형태를 갖는 패킷(이하, "UPIU"라 칭함)을 주고받을 수 있다. UPIU는 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 인터페이스(예를 들어, UFS 인터페이스)에 의해 정의된 다양한 정보를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트(Turbo Write) 기능을 지원할 수 있으며, 호스트(1100)의 제어에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화 또는 비활성화될 수 있다. 호스트(1100)의 제어에 따라 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 터보 라이트 동작은 SLC 버퍼링 방식을 기반으로 수행되며, 스토리지 장치(1200)의 향상된 성능(특히, 향상된 쓰기 성능)을 제공할 수 있다. 터보 라이트 동작(Turbo Write Operation)은 이하의 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 2는 도 1의 스토리지 시스템(1000)에서 채용될 수 있는 예시적인 인터페이스 규약에 따른 계층 구조를 보여주는 도시한다. 예를 들어, 호스트(1100)와 스토리지 장치(1200)는, 서로 통신하기 위해, JEDEC에 의해 제안된 UFS 규약에 따라 구현될 수 있다.
호스트(1100)는 애플리케이션(AP-h), 파일 시스템(FS-h), 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)을 포함할 수 있다. 호스트 (1100)의 계층들 각각은 고유의 기능(들)을 수행하기 위해, 물리적인 하드웨어 회로 및/또는 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 코드를 포함할 수 있다.
애플리케이션(AP-h)은 호스트(1100)에서 구동되는 다양한 응용 프로그램들, 프로세스들 등을 포함할 수 있다. 애플리케이션(AP-h)은 상위 계층으로써 스토리지 시스템(1000)의 사용자로부터의 요청을 다룰 수 있다. 애플리케이션(AP-h)은 읽기, 쓰기와 같은 보통의 커맨드들을 다룰 수 있다. 애플리케이션(AP-h)은 쿼리 요청(Query Request)과 같은 장치 레벨의 제어를 제공할 수 있다.
파일 시스템(FS-h)은 애플리케이션(AP-h)에 의해 발생하는 다양한 데이터(파일)를 조직화하고 관리할 수 있다. 파일 시스템(FS-h)은 스토리지 장치(1200)에 대한 액세스 요청(예를 들어, 쓰기 요청 등)에 따른 논리 어드레스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템(FS-h)은 FAT (File Allocation Table), FAT32, NTFS (NT File System), HFS (Hierarchical File System), JSF2 (Journaled File System2), XFS, ODS-5 (On-Disk Structure-5), UDF, ZFS, UFS (Unix File System), ext2, ext3, ext4, ReiserFS, Reiser4, ISO 9660, Gnome VFS, BFS, 또는 WinFS 등을 포함할 수 있다.
UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이의 다양한 커맨드를 지원하도록 구성된다. 예를 들어, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 입출력 스트림 관리자(IOM-h) 및 UFS 커맨드 셋(USC-h)을 포함할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청을 관리하도록 구성된다.
실시 예에 있어서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 입출력의 특성 값을 구분하도록 구성될 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청의 우선 순위를 관리하거나 또는 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따른 다양한 기능을 지원하도록 구성될 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 기능 또는 터보 리드 기능을 지원하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 호스트(1100) 또는 호스트(1100)의 사용자에 의해 지정된 특정한 애플리케이션 또는 프로세스는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 애플리케이션 또는 프로세스의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
또한, 파일 시스템(FS-h)에 의해 관리되는 특정한 데이터는 터보 라이트 또는 터보 리드를 사용할 수 있다. 특정한 데이터(예를 들어, 메타 데이터)의 스토리지 장치(1200)에 대한 쓰기 또는 읽기 요청에 응답하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 터보 라이트 또는 터보 리드를 수행할 것을 판단할 수 있다.
이에 더하여, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 이동(move)을 지시할 수 있다. 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로, 또는 사용자 스토리지(UST)로 이동시킴으로써, 스토리지 장치(1200)에 기입된 데이터의 읽기 속도들을 조절할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 구성되는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대해서는 추후 상세하게 설명될 것이다.
UFS 커맨드 셋(USC-h)은 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 사이에서 지원되는 다양한 커맨드 세트를 지원할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 커맨드 셋(USC-h)은 UFS 전용 커맨드 셋(UFS Native command set) 및 UFS SCSI 커맨드 셋(UFS SCSI command set)을 포함할 수 있다. UFS 커맨드 셋(USC-h)은 애플리케이션(AP-h) 또는 파일 시스템(FS-h)으로부터의 요청에 따라 스토리지 장치(1200)로 전송될 커맨드를 구성할 수 있다.
비록 도면에 도시되지는 않았으나, UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 커맨드 큐 제어를 위한 커맨드들을 처리하는 태스크 관리자(Task Manager)를 더 포함할 수 있다.
장치 관리자(DM-h)는 장치 레벨의 동작들 및 장치 레벨의 구성들을 관리할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 장치 관리자(DM-h)는 스토리지 장치(1200)의 다양한 정보를 설정하거나 확인하기 위한 쿼리 요청을 관리할 수 있다.
UFS 전송 프로토콜 계층(UFS Transport Protocol; UTP-h)은 상위 계층을 위한 서비스들을 제공할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)으로부터 제공된 커맨드 또는 정보; 또는 장치 관리자(DM-h)로부터 제공된 쿼리 요청을 UPIU (UFS Protocol Information Unit) 형태의 패킷으로 생성할 수 있다.
실시 예에 있어서, UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UDM-SAP (UDM-Service Access Point)를 통해 서로 통신할 수 있다. UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h) 및 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h)은 UTP_CMD_SAP 또는 UTP_TM_SAP를 통해 서로 통신할 수 있다.
UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)은 스토리지 장치(1200)와의 연결을 관리할 수 있다. 실시 예에 있어서, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)은 스토리지 장치(1200)의 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)과 물리적으로 연결된 MIPI Unipro 및 MIPI M-PHY 와 같은 하드웨어 구성들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h) 및 UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h)은 UIC-SAP를 통해 통신할 수 있고, UFS 인터커넥트 계층(UIC-h) 및 장치 관리자(DM-h)는 UIO-SAP를 통해 통신할 수 있다.
비록 도면에는 도시되지 않았지만, 호스트(1100)는 장치 드라이버를 더 포함할 수 있다. 장치 드라이버는 호스트(1100)에 포함된 장치 및/또는 계층을 제어할 수 있다. 장치 드라이버는 파일 시스템(FS-h)에 의해 발생하는 스토리지 장치(1200)에 대한 요청(예컨대, 쓰기 요청 등)을 스토리지 장치(1200)에 의해 식별 가능한 명령으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 파일 시스템(FS-h)과 장치 드라이버는 OS에 포함될 수 있으며, 애플리케이션 계층(AP-h)은 OS에 설치될 수 있다. 장치드라이버는 하드웨어 리소스를 관리하면서 스토리지 장치(1200)와의 통신을 제어할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 메모리 영역 관리자(MAM-d), 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d), 장치 관리자(DM-d), UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, UFS 애플리케이션 계층(UAP-d), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-d), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-d)의 구성은 호스트(1100)의 UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)과 유사하며, 대응되는 계층들 간 논리적 통신하는 구성으로 이해될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 영역을 지정하고 관리할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)의 명시적 요청 또는 내부 정책에 따라 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 중 적어도 하나의 공간에 기입될 수 있다. 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)은 앞서 설명된 다양한 방식들을 기반으로 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 공간을 선택하고, 선택된 공간에 쓰기 데이터를 저장할 수 있다.
스토리지 장치(1200)의 메모리 영역 관리자(MAM-d)는 앞서 설명된 바와 같이, 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청 또는 내부 정책에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 사이의 데이터 이동/플러쉬/마이그레이션을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 앞서 설명된 바와 유사하게, 호스트(1100)부터의 이동 속성 정보(MA)가 설정된 CMD UPIU에 응답하여, 다양한 영역들 사이의 데이터 이동을 수행할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, CMD UPIU 또는 CMD UPIU에 포함된 커맨드 디스크립터 블록(CDB)의 특정 필드가 특정 값인 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 데이터(예를 들어, DATA IN UPIU)를 전송하는 것을 생략할 수 있다.
다만, 상술된 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 계층적인 구조 및 기능은 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3는 도 2의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 도시한다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 스토리지 장치(도 1, 1200)의 물리적 저장 공간(PS)의 용어가 사용된다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 불휘발성 메모리 장치(도 1, 1220)에서 실제 사용자 데이터가 저장되는 물리적인 영역을 가리킬 수 있다. 즉, 물리적 저장 공간(PS)은 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적인 구성과 대응될 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 도 2에 도시된 물리적 저장 공간 이외의 다른 저장 공간(예를 들어, 예비 영역, 또는 오버프로비져닝을 위한 영역 등)을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 설명의 편의를 위하여, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼 영역(Turbo Write Buffer area; TWB)(이하, "터보 라이트 버퍼"라 칭함) 및 사용자 스토리지 영역(User Storage area; UST)(이하, "사용자 스토리지(User Storage)"라 칭함)을 포함할 수 있다.
터보 라이브 버퍼(TWB)는 스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 일부(a)와 대응될 수 있다. 사용자 스토리지(UST)는 스토리지 장치(1200)의 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 중 나머지 일부(b)와 대응되거나 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 물리적 저장 공간(PS) 전부(a+b)와 대응될 수 있다.
실시 예에 있어서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 단일 레벨 셀(single level cell; SLC)로서 사용될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 삼중 레벨 셀(triple level cell; TLC)로서 사용될 수 있다. 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 n-비트의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있고, 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각은 m-비트의 데이터(m은 n보다 큰 자연수)를 저장하도록 구성될 수 있다. 즉, 터보 라이트 버퍼(TWB)는 사용자 스토리지(UST)보다 빠른 고속 쓰기를 지원하는 영역을 가리킬 수 있다.
상술된 내용은 본 발명의 일부 실시 예들이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대응되는 메모리 셀들 각각에 저장되는 비트 수(예를 들어, k)는 사용자 스토리지(UST)에 대응되는 메모리 셀들 각각에 저장되는 비트 수(예를 들어, i)보다 크거나 같을 수 있다. (즉, k ≥ i) 예시적인 실시 예에서, 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 메모리 셀에 저장되는 비트 수는 스토리지 장치의 신뢰성, 수명 등과 같은 다양한 인자들에 의해 결정될 수 있다.
실시 예에 있어서, 참조 기호 "a" 및 "b"는 각 저장 공간에 대응하는 메모리 블록들의 개수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)의 크기를, 구현 방식(예를 들어, SLC, MLC, TLC, QLC 등)에 따라, 다양하게 가변할 수 있다. 그 결과, "a" 및 "b"의 크기는 다양하게 가변될 수 있다.
실시 예에 있어서, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 개시의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능을 지원할 수 있다. 호스트(1100)에 의해 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입할 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입(예를 들어, SLC 프로그램)되기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 노멀 라이트 동작(예를 들어, TLC 프로그램)이 수행되는 경우보다 빠른 동작 속도가 보장될 수 있다. 터보 라이트 기능이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 쓰기 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입하지 않을 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 내부적으로 정해진 정책(예를 들어, 노멀 라이트 정책)에 따라, 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 직접 기입하거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입할 수 있다. 쓰기 데이터를 어떻게 기입하는 지는 노멀 라이트 정책에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 데이터 점유율, 물리적 저장 공간(PS)의 상태 등과 같은 다양한 요인들을 반영하여 결정될 수 있다.
다른 예로서, 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UTS)에 우선 기입하도록 정해질 수 있다. 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 아래의 상세한 설명에서 노멀 라이트 정책은 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UTS)에 우선 기입하는 것으로 가정된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다
실시 예에 있어서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드 또는 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정되는 다양한 내부 정책에 따라 사용자 영역(UST)으로 플러쉬 또는 마이그레이션될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 터보 라이트 버퍼 타입을 도시한다.
도 1 내지 도 4b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 호스트(1100)로부터의 커맨드를 처리하는, 외부적으로 관리 가능하고, 독립적인 처리 객체를 가리킬 수 있다. 호스트(1100)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)을 통해 스토리지 장치(1200)의 저장 공간을 관리할 수 있다. 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각은 스토리지 장치(1200)에서 사용자 데이터를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
비록 도 4a 및 도 4b에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)이 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에 사용자 데이터를 저장하고 관리하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다. 또는 스토리지 장치(1200)는 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 이외에, 다양한 기능들을 지원하기 위한 다른 논리 유닛들을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼(TWB)는 다양한 타입들(types)로 구성될 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type) 및 공유 버퍼 타입(shared buffer type) 중 어느 하나의 타입으로 구성될 수 있다.
논리 유닛 전용 버퍼 타입(LU dedicated buffer type)의 경우, 논리 유닛(LU)마다 터보 라이트 버퍼(TWB)가 독립적으로 또는 개별적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 중 제 1 논리 유닛(LU1)에 대하여 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)가 구성될 수 있고, 제 3 논리 유닛(LU3)에 대하여 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
이러한 논리 유닛 전용 버퍼 타입에서, 제 1 논리 유닛(LU1)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제 1 논리 유닛(LU1)에 대응하는 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다. 제 3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 데이터가 수신된 경우, 제 3 논리 유닛(LU3)에 대응하는 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 쓰기 데이터가 우선 기입될 수 있다.
터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되지 않은 제 2 및 제 4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 제 2 및 제 4 논리 유닛들(LU2, LU4)에 대응하는 사용자 스토리지(UST)에 쓰기 데이터가 기입될 수 있다. 또한, 터보 라이트가 비활성화된 후에 제 1 논리 유닛(LU1) 또는 제3 논리 유닛(LU3)에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제 1 논리 유닛(LU1)의 사용자 스토리지(UST1) 또는 제 1 터보 라이트 버퍼(TWB1)에 기입되거나, 또는 제 3 논리 유닛(LU3)의 사용자 스토리지(UST) 또는 제 3 터보 라이트 버퍼(TWB3)에 기입될 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 및 제 3 터보 라이트 버퍼들(TWB1, TWB3) 각각의 용량은 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 터보 라이트 버퍼가 할당되는 논리 유닛들의 개수, 각 터보 라이트 버퍼의 용량 등은 다양하게 변형될 수 있다.
실시 예에 있어서, 각 논리 유닛에 대한 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 유닛 디스크립터(Unit Descriptor)의 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")에 설정될 수 있다. 실시 예에 있어서, 유닛당 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dLUNumTurboWriteBufferAllocUnits")는 설정 가능한 파라미터일 수 있다.
공유 버퍼 타입(shared buffer type)의 경우, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나의 터보 라이트 버퍼가 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 공유 버퍼 타입에서, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 전체에 대하여 하나의 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)가 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 먼저 기입될 수 있다. 터보 라이트가 비활성화된 후에 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4) 각각에 대한 쓰기 커맨드가 수신된 경우, 쓰기 데이터는 노멀 라이트의 정책에 따라 제 1 내지 제 4 논리 유닛들(LU1~LU4)의 각각에 또는 공유된 터보 라이트 버퍼(TWB0)에 기입될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능을 지원하기 위한 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 버퍼 타입(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입 또는 공유 버퍼 타입)에 따라, 복수의 논리 유닛들 각각에 대하여 독립적으로 구성될 수 있거나, 또는, 복수의 논리 유닛들 전체에 대하여 하나로 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 스토리지 장치의 터보 라이트 버퍼를 구성하는 모드들을 도시한다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 TLC 기준으로 32GB인 것으로 가정한다. 즉, 스토리지 장치(1200)에 포함된 메모리 셀들 각각이 3-비트의 데이터를 저장할 경우, 스토리지 장치(1200)는 32GB의 사용자 데이터를 저장할 수 있을 것이다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 메모리 셀들의 타입(SLC, MLC, TLC, QLC 등), 메모리 셀들의 개수, 메모리 셀들의 구성, 오버프로비져닝 비율 등과 같은 스토리지 장치(1200) 또는 불휘발성 메모리 장치(1220)의 구현 방식에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
도 1, 도 5a, 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 다양한 모드들에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 사용자 용량 차감 모드 및 사용자 용량 비차감 모드 중 어느 하나의 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼의 물리적 저장 공간을 구성할 수 있다.
사용자 용량 차감 모드(User Capacity Reduction Mode)는, 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 구성하기 위하여 사용자 스토리지(USTa)의 사용자 용량을 차감시키는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 TLC 기준으로 32GB일 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되기 전에, 32GB의 용량(즉, 물리적 저장 공간(PS)의 전체 용량)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)는 사용자 스토리지(UST)를 32GB의 크기로 인식할 것이다.
사용자 용량 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다. 이 경우, 물리적 저장 공간(PS) 중 일부인 제 2 물리적 저장 공간(PS2a)이 터보 라이트 버퍼(TWBa)로 할당되거나 또는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 사용될 수 있다. 또한 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)이 사용자 스토리지(USTa)를 위해 할당되거나 또는 사용자 스토리지(USTa)를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 터보 라이트 버퍼 구성 전과 비교하여, 호스트(1100)에 의해 식별되는 사용자 스토리지(USTa)의 용량은 감소(즉, 32GB→24GB)할 수 있다.
실시 예에 있어서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)은 TLC로 구성되고, 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제 2 물리적 저장 공간(PS2a)은 SLC로 구성될 수 있다. 이 때, 사용자 스토리지(USTa)가 24GB의 용량을 갖고, 터보 라이트 버퍼(TWBa)가 2GB의 용량을 갖는 경우, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)의 물리적 크기와 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제 2 물리적 저장 공간(PS1b)에 물리적 크기의 비율은 "24:6"일 수 있다. 다시 말해서, 터보 라이트 버퍼(TWBa)의 크기가 1GB 증가할 경우, 사용자 스토리지(USTa)의 논리적 저장 공간의 크기는 3GB씩 감소할 수 있다. 상술된 바와 같이, 사용자 용량 차감 모드에서 터보 라이트 버퍼(TWBa)가 구성된 경우, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간 중 일부는 터보 라이트 버퍼(TWBa)를 위해 할당되며, 이에 따라 호스트(1100)에 의해 식별되는 사용자 스토리지(USTa)의 용량이 감소될 수 있다.
실시 예에 있어서, 사용자 스토리지(USTa)에 대응하는 제 1 물리적 저장 공간(PS1a) 및 터보 라이트 버퍼(TWBa)에 대응하는 제 2 물리적 저장 공간(PS2a)은 서로 물리적으로 인접한 물리적 저장 공간일 수 있거나 또는 서로 물리적으로 이격된 물리적 저장 공간일 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드(No User Capacity Reduction Mode)는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100)에 의해 인식되는 사용자 스토리지(USTb)의 논리적 저장 용량이 감소되지 않는 모드를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB) 구성 전에, 사용자 스토리지(UST)는 32GB의 용량을 가질 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)이 사용자 스토리지(UST)로 할당되거나 또는 사용자 스토리지(UST)를 위해 사용될 수 있다.
사용자 용량 비차감 모드를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성된 경우, 특정 용량(예를 들어, 2GB)을 갖는 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성될 수 있다. 물리적 저장 공간(PS)의 일부인 제 2 물리적 저장 공간(PS2)은 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당되거나 또는 사용될 수 있다.
사용자 용량 차감 모드와 달리, 사용자 용량 비차감 모드에서의 사용자 스토리지(USTb)는 32GB의 용량을 유지할 수 있다. 즉, 사용자 용량 비차감 모드에서, 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 구성되더라도, 호스트(1100)에 의해 식별되는 사용자 스토리지(UST)의 용량은 터보 라이트 버퍼 구성전과 동일하게 유지될 수 있다.
실시 예에 있어서, 사용자 용량 비차감 모드에서의 터보 라이트 버퍼(TWBb)의 크기 또는 구성은 스토리지 장치(1200)의 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 요청에 의해 가변될 수 있다. 예를 들어, 물리적 저장 공간(PS2)의 일부인 제 2 물리적 저장 공간(PS2b)이 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 구성하는데 사용되기 때문에, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 사용될 수 있는 제 1 물리적 저장 공간(PS1a)은 사용자 스토리지(USTb)의 용량보다 작을 수 있다.
즉, 제 1 물리적 저장 공간(PS1b)이 사용자 데이터를 저장하기 위해 모두 사용되거나 또는 제 1 물리적 저장 공간(PS1b)의 가용한 용량이 기준치 이하인 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 사용된 제 2 물리적 저장 공간(PS2b)의 일부 또는 전부가 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 필요가 있다.
다시 말해서, 물리적 저장 공간(PS)에서, 사용자 스토리지(USTb)를 위해 가용한 공간이 부족하여 터보 라이트 버퍼(TWBb)가 유지될 수 없는 경우, 터보 라이트 버퍼(TWBb)를 위해 할당된 제 2 물리적 저장 공간(PS2b)은 사용자 스토리지(USTb)로 반환될 수 있다. 상술된 반환 동작은 사용자 데이터 플러쉬 동작 및 터보 라이트 버퍼 사이즈 설정 등을 통해 수행될 수 있다.
실시 예에 있어서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 크기에 대한 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(예를 들어, "dCurrentTurboWriteBufferSzie")에 설정할 수 있고, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 현재 가용한 용량의 비율에 대한 정보를 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dAvailableTurboWriteBufferSize")에 설정할 수 있다.
호스트(1100)는 스토리지 장치의 속성(ATTRIBUTES)의 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드(예를 들어, "dCurrentTurboWriteBufferSzie") 및 가용한 터보 라이트 버퍼 크기 필드(예를 들어, "dAvailableTurboWriteBufferSize")를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼의 현재 가용한 크기를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 확인된 정보를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 반환시킬 수 있다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 사용되는 물리적 저장 공간을 사용자 스토리지(UST)로 자체적으로 반환할 수 있다. 호스트는 현재 터보 라이트 버퍼 사이즈 필드를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 변경 상태를 확인할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)를 위해 할당된 또는 사용되는 물리적 저장 공간(또는 메모리 블록)의 P/E 사이클의 횟수를 기반으로 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferLifeTimeEst")에 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명에 대한 정보를 설정할 수 있다. 호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 스토리지 장치(1200)의 속성(ATTIRBUTES)의 터보 라이트 버퍼 수명 추정 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferLifeTimeEst")를 확인함으로써, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명을 예측할 수 있다. 실시 예에 있어서, 사용자 용량 비차감 모드에서는, 사용자 스토리(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)가 물리적 저장 공간(PS)을 공유하기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 대한 쓰기 동작이 수행될 경우, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 수명이 감소될 수 있다.
도 6은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 3, 및 도 6을 참조하여, 스토리지 시스템(1000)의 초기화 동작이 설명된다.
S11 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 파워-온 리셋, 하드웨어 리셋, 엔드포인트 리셋 등의 동작을 수행할 수 있다.
S12 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 하드웨어 초기화 및 부팅을 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200) 각각의 하드웨어 계층들이 초기화되고, 부팅될 수 있다.
S13 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 특정 계층(예를 들어, UTP (UFS Transport Protocol) 레이어)의 초기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 NOP OUT의 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 NOP OUT의 UPIU에 응답하여 NOP IN의 UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S14 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 디스크립터(DESCRIPTOR)를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request)를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 쿼리 요청에 응답하여 장치 디스크립터(Device Descriptor)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
실시 예에 있어서, 호스트(1100)는 장치 디스크립터를 통해 스토리지 장치(1100)의 구성, 기능 등을 확인할 수 있다. 예를 들어, 장치 디스크립터는 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보를 포함하는 확장된 UFS 기능 지원 필드(예를 들어, "dExtendedUFSFeaturesSupport")를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 터보 라이트 기능 지원 여부에 대한 정보는 확장된 UFS 기능 지원 필드(예를 들어, "dExtendedUFSFeaturesSupport")의 특정 비트(예를 들어, bit[8])에 설정될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 모드에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드(예를 들어, " bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn")를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드(예를 들어, " bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn")의 값이 "00h"인 경우, 도 4a를 참조하여 설명된 사용자 영역 차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화 필드(예를 들어, " bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn")의 값이 "01h"인 경우, 도 4b를 참조하여 설명된 사용자 영역 비차감 모드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼 타입에 대한 정보를 포함하는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bTurbowriteBufferType")를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bTurbowriteBufferType")가 "00h"로 설정된 경우, 도 4a를 참조하여 설명된 논리 유닛 전용 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성되고, 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bTurbowriteBufferType")가 "01h"로 설정된 경우, 도 4b를 참조하여 설명된 공유 버퍼 타입에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)가 구성될 수 있다.
장치 디스크립터는 터보 라이트 버퍼의 크기에 대한 정보를 포함하는 공유 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 필드(예를 들어, dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits")를 포함할 수 있다.
상술된 각 필드는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 장치 디스크립터는 상술된 필드들 이외에, 스토리지 장치(1200)의 구성, 구조, 기능 등에 대한 정보를 포함하는 다른 필드들을 더 포함할 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들은 초기화 이전에 설정된 값들을 나타낼 수 있다. 장치 디스크립터의 다양한 필드들을 읽음으로써, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 현재 상태를 식별할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상술된 장치 디스크립터의 다양한 필드들(예를 들어, "bTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionEn", "bTurboWriteBufferType", "dNumSharedTurboWriteBufferAllocUnits" 등)은 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 대응하는 필드의 값을 기입함으로써, 가변될 수 있다. 즉, 호스트(1100)는 구성 디스크립터(Configuration Descriptor)의 다양한 필드들의 값을 기입함으로써, 터보 라이트 버퍼 타입, 터보 라이트 버퍼 사용자 비차감 활성화, 터보 라이트 버퍼 할당 유닛 개수 등과 같은 정보를 가변시킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)의 지오메트리 디스크립터(Geometry Descriptor)는 스토리지 장치(1200)에 대한 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드, 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드, 지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드 등과 같은 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼 최대 크기 필드(예를 들어, "dTurboWriteBufferMaxNAllocUnits")는 전체 장치에서 지원되는 터보 라이트 버퍼(TWB)의 최대 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼 최대 개수 필드(예를 들어, "bDeviceMaxTurboWriteLUs")는 스토리지 장치(1200)에서 지원되는 터보 라이트 버퍼의 최대 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferCapAdjFac")는 터보 라이트 버퍼 메모리의 종류에 따른 용량 차감 팩터에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 TLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferCapAdjFac")의 값은 "3"일 수 있고, 터보 라이트 버퍼(TWB)가 SLC이고, 사용자 스토리지(UST)가 MLC인 경우, 터보 라이트 버퍼 용량 조절 인자 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferCapAdjFac")의 값은 "2"일 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 사용자 용량 비차감 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferNoUserSpaceReductionTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 모드를 지원할 수 있는지(예를 들어, 사용자 용량 차감 모드, 사용자 용량 비차감 모드, 또는 그것들 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
지원되는 터보 라이트 버퍼 타입 필드(예를 들어, "bSupportedTurboWriteBufferTypes")는 스토리지 장치(1200)가 어떤 터보 라이트 버퍼 타입을 지원하는지(예를 들어, 논리 유닛 전용 버퍼 타입, 공유 버퍼 타입, 또는 그것들 둘 모두)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술된 각 필드들은 예시적인 것이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
S15 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로부터 부트 코드를 다운로드할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 TEST UNIT READY의 UPIU를 전송할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 TEST UNIT READY의 UPIU에 응답하여 상태 정보(Status)를 전송할 수 있다. 호스트(1100)는 수신된 상태 정보(Status)를 기반으로 스토리지 장치(1200)의 부트 논리 유닛(boot LU or boot well-known LU)이 액세스될 수 있는지 판별할 수 있다.
부트 논리 유닛이 액세스될 수 있는 경우, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 SCSI READ 커맨드를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, SCSI READ 커맨드는 부트 논리 유닛(Boot LU)에 대응할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 수신된 커맨드에 응답하여 데이터(DATA) 및 상태 정보(Status)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S16 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그를 설정함으로써, 초기화 동작을 완료할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)로 쿼리 요청(Query Request)을 전송할 수 있다. 쿼리 요청(Query Request)은 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 설정하기 위한 요청일 수 있다. 쿼리 요청에 응답하여, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)에 포함된 장치 초기화 정보(예를 들어, "fDeviceInit")가 특정 값(예를 들어, "01h")으로 설정될 수 있다. 이후에, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 전송할 수 있다.
S17 단계에서, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 폴링할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 플래그(FLAG)의 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")를 읽기 위한 쿼리 요청(Query Request, READ FLAG fDeviceInit)을 스토리지 장치(1200)로 전송하고, 스토리지 장치(1200)는 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")가 포함된 쿼리 응답을 호스트로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, S16 단계 이후에, 스토리지 장치(1200)에서 초기화 동작이 완료된 경우, 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")는 다른 값(예를 들어, "00h")로 리셋될 것이다. 즉, 호스트(1100)는 S17 단계의 동작을 반복 수행하여, 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")가 리셋되었는지 확인할 수 있다. 장치 초기화 필드(예를 들어, "fDeviceInit")가 리셋된 경우, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)의 모든 초기화 동작이 완료될 수 있다.
도 7은 도 1의 스토리지 시스템의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도들이다. 도 1 및 도 7을 참조하여 스토리지 시스템(1000)의 쓰기 동작이 설명된다.
S21 단계에서, 호스트(1100)는 쓰기 커맨드(WR CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다.
S22 단계에서, 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 데이터 트랜잭션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 RTT UPIU (Ready to Transfer UPIU)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RTT UPIU는 스토리지 장치(1200)가 수신할 수 있는 데이터 범위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 호스트(1100)는 RTT UPIU에 응답하여, 쓰기 데이터를 포함하는 DATA OUT UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 상술된 동작이 반복 수행됨으로써, 쓰기 데이터가 호스트(1100)로부터 스토리지 장치(1200)로 전송될 수 있다.
모든 쓰기 데이터의 수신이 완료된 이후에, S13 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. RESPONSE UPIU는 S21 단계에서 수신된 쓰기 커맨드에 대한 동작이 완료되었음을 가리키는 정보를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 S22 단계 동안 수신된 쓰기 데이터에 대하여 노멀 쓰기 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, S21 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 좀 더 상세한 예로서, 스토리지 장치(1200)는 플래그의 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값을 확인함으로써, 터보 라이트 기능이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 플래그의 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값이 "0b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화되지 않은 상태일 수 있고, 값이 "1b"인 경우, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 실시 예에 있어서, 플래그의 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값은 호스트(1100)의 셋 플래그를 위한 쿼리 요청에 의해 설정될 수 있다.
호스트(1100)로부터 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값이 설정되지 않을 수 있다. 이 경우, S22 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 사용자 스토리지(UST)에 기입(즉, 노멀 기입)될 수 있다.
S30 단계에서, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)는 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값을 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정하기 위한 쿼리 요청을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 호스트(1100)로부터의 쿼리 요청에 응답하여 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정되고, 스토리지 장치(1200)는 쿼리 응답을 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
이후에, S31 단계에서, 호스트(1100)는 S31 단계 내지 S33 단계의 동작들을 수행할 수 있다. S31 단계 내지 S33 단계의 동작들은 S21 단계 내지 S23 단계의 동작들과 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
실시 예에 있어서, S32 단계에서 수신된 쓰기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입될 수 있다. 예를 들어, S30 단계에서, 터보 라이트 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteEn")의 값이 특정 값(예를 들어, "1b")으로 설정됨에 따라, 터보 라이트 기능이 활성화될 수 있다. 이 경우, 호스트(1100)로부터 수신된 쓰기 데이터는 터버 라이트 버퍼(TWB)에 우선 기입될 수 있다. 예를 들어, S31 단계에서, 커맨드 UPIU의 특정 인자 값에 따라, 호스트(1100)로부터 수신된 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장될 수 있다. 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)와 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 구분되는 터보 라이트 버퍼의 구체적인 구성은 도 9를 통하여 상세하게 설명될 것이다.
실시 예에 있어서, 터보 라이트 기능이 활성화된 상태이더라도, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 공간이 충분하지 않은 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 쓰기 데이터를 사용자 스토리지(UST)에 기입할 수 있다.
도 8은 도 1의 스토리지 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 2, 및 도 8을 참조하여, 스토리지 장치(1100)의 플러쉬 동작이 설명된다.
S41 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 현재 상태가 유휴 상태(Idle)인지, 하이버네이션 상태(Hibernation)인지, 또는 구동 중(Runtime)인지 판별할 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 구동 중(Runtime)인 경우, 별도의 플러쉬 동작이 수행되지 않을 수 있다.
예를 들어, 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신된 커맨드를 처리중인 경우, 스토리지 장치(1200)는 구동 중일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 호스트(1100)로부터 수신되었고 아직 처리 중이거나 또는 처리해야 하는 명령(예를 들어, 계류중인(pending) 커맨드가 없는 경우, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태일 수 있다. 스토리지 장치(1200)가 스토리지 장치(1200) 또는 호스트(1100)의 개시(initiation)에 의해 '하이버네이션'이라 불리는 저전력 모드로 진입한 때에, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태일 수 있다.
스토리지 장치(1200)가 유휴 상태(Idle)인 경우, S42 단계에서, 제 1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 호스트(1100)는 스토리지 장치(1100)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제 1 플러쉬 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값을 확인함으로써, 제 1 플러쉬 동작이 활성화되었는지 여부를 판별할 수 있다. 실시 예에 있어서, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값이 "0b"인 것은, 제 1 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있고, 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn")의 값이 "1b"인 것은, 제 1 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제 1 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제 1 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S43 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 제 1 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 제 1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)가 유휴 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 가리킬 수 있다. 플러쉬 동작은 내부 정책 또는 호스트(1100)로부터의 명시적인 커맨드에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션시키는 동작을 가리킬 수 있다.
실시 예에 있어서, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터가 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되더라도, 플러쉬된 사용자 데이터의 논리 주소는 유지되고, 물리 주소는 바뀔 것이다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬된 사용자 데이터의 논리 주소 및 물리 주소의 매핑 정보를 갱신할 수 있다.
S41의 판별 결과가 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태(Hibernation)인 것을 가리키는 경우, S44 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 제 2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 제 2 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)가 하이버네이션 상태에서 수행하는 플러쉬 동작을 의미할 수 있다.
앞서 설명된 바와 유사하게, 호스트(1100)는 스토리지 장치(1100)의 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernat")의 값을 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 제 2 플러쉬 동작을 허용하거나 또는 차단할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate")의 값을 확인함으로써, 제 2 플러쉬 동작이 활성화되었는지 판별할 수 있다. 실시 예에 있어서, 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate")의 값이 "0b"인 것은, 제 2 플러쉬 동작의 비활성화 또는 차단을 가리킬 수 있고, 플래그(FLAG)의 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate")의 값의 값이 "1b"인 것은, 제 2 플러쉬 동작의 활성화를 가리킬 수 있다. 제 2 플러쉬 동작이 비활성화된 경우, 스토리지 장치(1200)는 별도의 플러쉬 동작을 수행하지 않을 수 있다.
제 2 플러쉬 동작이 활성화된 경우, S45 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 하이버네이션 상태 동안, 제 2 플러쉬 동작을 수행할 수 있다.
상술된 바와 같은 플러쉬 동작에 의해, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 기입된 사용자 데이터가 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션될 수 있다. 이에 따라, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 가용한 버퍼 크기가 확보될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상술된 플러쉬 동작은 특정 조건에서 중단될 수 있다. 예를 들어, 유휴 상태에서 수행되는 제 1 플러쉬 동작은 스토리지 장치(1200)의 커맨드 큐가 비어있는 상태에서만 수행될 수 있다. 제 1 플러쉬 동작이 수행되는 동안, 호스트(1100)로부터 커맨드가 발행된 경우, 스토리지 장치(1200)는 수행 중인 제 1 플러쉬 동작을 중단하고, 호스트(1100)로부터 발행된 커맨드를 우선 처리할 수 있다. 실시 예에 있어서, 하이버네이션 모드가 종료된 경우, 하이버네이션 상태에서 수행되는 제 2 플러쉬 동작이 중단될 수 있다.
상술된 바와 같이, 특정 조건에 따라, 수행 중인 플러쉬 동작이 중단될 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬 동작의 중단 정보 또는 플러쉬 동작의 현재 상태를 속성(ATTRIBUTES)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 상태 필드(예를 들어, "bTurboWriteBufferFlushStatus")에 설정할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB)에 대한 플러쉬 동작이 필요하다는 정보를 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태(예를 들어, "dExceptionEventStatus")의 특정 값(예를 들어, Bit [5])에 설정할 수 있다. 호스트(1100)는 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태(예를 들어, "dExceptionEventStatus")의 특정 값(예를 들어, Bit [5])을 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구됨을 인지하고, 정책에 따라 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 특정 필드들(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn", "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernate" 등)을 설정할 수 있다.
도 9는 도 1의 스토리지 장치의 물리적 저장 공간을 예시적으로 도시한다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS)은 터보 라이트 버퍼(TWB) 및 사용자 스토리지(UST)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1200)의 물리적 저장 공간(PS), 터보 라이트 버퍼(TWB), 및 사용자 스토리지(UST)는 앞서 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 3을 참조하여 설명된 바와 달리, 도 9의 터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(pinned turbo write buffer; TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(non-pinned turbo write buffer; TWB-np)로 구분될 수 있다.
실시 예에 있어서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터는 사용자 스토리지(UST)로의 이동 대상이 될 수 없으며, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터는 사용자 스토리지(UST)로의 이동 대상이 될 수 있다. 즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터의 우선 순위는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터의 우선 순위보다 높을 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 시스템의 리소스 또는 정책에 따라 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터라 할지라도 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 또는 사용자 스토리지(UST)로의 이동 대상이 될 수 있다.
앞서 설명된 바와 유사하게, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 쓰기 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어느 하나에 저장될 수 있다. 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 쓰기 데이터가 저장되는 버퍼는 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 그리고, 필드 값, 인자, 플래그 등을 통한 호스트의 명시적인 요청)로 결정될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 목적지 정보에 따라 쓰기 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 혹은 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장할 수 있다.
실시 예에 있어서, 앞서 설명된 바와 같이, 터보 라이트 버퍼(TWB)의 크기는 호스트(1100)의 제어 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 의해 결정될 수 있다. 이 때, 터보 라이트 버퍼(TWB)에 포함된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 비율은 다양한 방식들(예를 들어, 내부 정책, 호스트의 명시적 요청 등)로 결정되거나 또는 가변될 수 있다.
실시 예에 있어서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 플러쉬(flush), 마이그레이션(migrate), 또는 이동(move)될 수 있다. 예를 들어, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다. 또는. 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다. 또는 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서 사용자 데이터가 이동(move)할 수 있다.
실시 예에 있어서, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)는 유휴 상태 동안 또는 하이버네이션 상태 동안 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 대한 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB) 중 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 사용자 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬할 수 있다. 이 때, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 것이다. 즉, 스토리지 장치(1200)가 플러쉬 동작을 수행하더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 사용자 데이터는 유지될 것이다.
다른 예로서, 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장되어야 하는 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장될 수 있다. 이러한 예외적인 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UTS)로 플러시될 수 있다. 다시 말해서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 데이터는 호스트(1100)로부터의 명시적인 플러쉬 요청에 의해 플러쉬되지 않을 수 있으나, 스토리지 장치(1200)의 내부 플러쉬 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST)로 선택적으로 플러쉬될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 사용자 스토리지(UST) 사이에서, 데이터가 플러쉬/마이그레이션/이동된 경우, 컨트롤러(1210)는 이동된 데이터의 맵핑 관계를 갱신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 논리 블록 어드레스에 대응하는 데이터가 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 또는 마이그레이션된 경우, 컨트롤러(1210)는 제1 논리 블록 어드레스와 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 해제하고, 제1 논리 블록 어드레스와 사용자 스토리지(UST)의 물리적 어드레스의 맵핑 관계를 갱신할 수 있다. 다른 영역들 사이의 데이터 이동에서 또한 상술된 바와 유사한 방식으로 맵핑 관계가 해제 또는 갱신되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입되는 데이터는 본래 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장되어야 하는 것으로 가정된다. 즉, 위에서 언급된 예외적인 데이터의 예는 제외하고 본 발명의 기술적 사상이 설명된다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 위에서 언급된 예외적인 데이터의 사례들을 모두 포함함이 이해될 것이다.
따라서, 호스트(1100)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 기입된 제 1 사용자 데이터에 대한 읽기 커맨드를 발행한 경우, 제 1 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 읽어질 것이다. 이 경우, 제 1 사용자 데이터에 대한 고속 읽기가 가능할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 SLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있고, 사용자 스토리지(UST)는 TLC 방식을 기반으로 사용자 데이터를 저장할 수 있다. SLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간은 TLC 방식을 기반으로 저장된 사용자 데이터를 읽는 시간보다 빠를 것이다. 즉, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 특정 사용자 데이터를 유지시킴으로써, 이후의 특정 사용자 데이터에 대한 읽기 동작의 속도를 향상시킬 수 있다. 이러한 스토리지 장치(1200)의 기능은 "터보 리드(Turbo Read)"라 불릴 수 있다.
도 10은 도 9를 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에 대한 논리적 저장 공간을 도시한다.
설명의 편의를 위하여, 하나의 논리 유닛을 기준으로 도 10의 실시 예가 설명된다. 도 1 및 도 10을 참조하면, 호스트(1100)에 의해 식별되는 스토리지 장치(1200)의 논리적 저장 공간(logical storage space; LS)은 사용자 스토리지(UST) 및 터보 라이트 버퍼(TWB)를 포함할 수 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 포함할 수 있다.
제 1 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)는 사용자 스토리지(UST)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제 1 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBA0~LBAa, LBAb+1~LBAc, LBAe+1)에 포함되는 사용자 데이터는 사용자 스토리지(UST)를 위해 할당된 또는 사용되는 물리적 저장 공간에 기입될 수 있다.
제 2 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제 2 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAa+1~LBAb, LBAd+1~LBAe)에 포함되는 사용자 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 위해 할당된 또는 사용되는 물리적 저장 공간에 저장될 수 있다.
제 3 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 논리적 저장 공간과 대응될 수 있다. 이 경우, 제 3 논리적 블록 어드레스 범위(예를 들어, LBAc+1~LBAd)에 포함되는 사용자 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)를 위해 할당된 또는 사용된 물리적 저장 공간에 저장될 수 있다.
상술된 바와 같이, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 호스트(1100)에 인식되는 논리적 저장 공간(LS) 상에서 다양한 형태로 분산될 수 있다. 실시 예에 있어서, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지(UST), 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np), 및 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 각각의 사이에서, 사용자 데이터가 이동/플러쉬/마이그레이션될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 9를 참조하여 설명된 스토리지 장치의 물리적 저장 공간에서의 동작을 예시적으로 도시한다.
도면의 간결성 및 설명의 편의를 위하여, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)는 제 1 메모리 블록(BLK1)을 포함하고, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)는 제 2 메모리 블록(BLK2)을 포함하고, 사용자 스토리지(UST)는 제 3 메모리 블록(BLK3)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1, 도 9, 및 도 11a를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터의 제 1 논리적 블록 어드레스(LBA1)에 대응하는 제 1 데이터(DT1)를 수신할 수 있다. 실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)의 터보 라이트 기능이 활성화된 상태일 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 수신된 제 1 데이터(DT1)를 터보 라이트 버퍼(TWB)(예를 들어, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 기입할 수 있다. 즉, 스토리지 장치(1200)는 제 1 데이터(DT1)에 대한 터보 라이트를 수행할 수 있다. 실시 예에 있어서, 터보 라이트 기능이 활성화된 경우, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np) 중 어디에 저장될지는 다양한 방식들을 통해 결정될 수 있다.
실시 예에 있어서, 도 11a에 도시된 바와 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 사용자 데이터(DTa, DTb, DT0, DT1)가 가득 차 있을 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드(예를 들어, "wExceptionEventStatus")의 특정 비트(예를 들어, Bit 5)를 설정함으로써, 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 호스트(1100)로 알릴 수 있다. 호스트(1100)는 쿼리 요청을 통해 속성(ATTRIBUTES)의 예외 이벤트 상태 필드를 확인하고, 스토리지 장치(1200)에서 플러쉬 동작이 요구된다는 정보를 확인할 수 있다. 호스트(1100)는 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이, 스토리지 장치(1200)의 플래그(FLAG)의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushEn") 또는 하이버네이션 동안의 터보 라이트 버퍼 플러쉬 활성화 필드(예를 들어, "fTurboWriteBufferFlushDuringHibernat")를 설정함으로써, 스토리지 장치(1200)에서의 플러쉬 동작을 허용할 수 있다.
호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용된 경우, 스토리지 장치(1200)는 플러쉬 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 사용자 데이터(DT0, DT1)를 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK1)으로 플러쉬할 수 있다. 실시 예에 있어서, 호스트(1100)의 제어에 따라 플러쉬 동작이 허용되더라도, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)에 저장된 사용자 데이터(DTa, DTb)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되지 않을 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제 1 논리적 블록 어드레스(LBA1)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 제 1 데이터(DT1)를 읽고, 읽은 제 1 데이터(DT1)를 호스트(1100)로 출력할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 데이터(DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 기입(즉, SLC 프로그램)되나, 플러쉬 동작으로 인해 제 1 데이터(DT1)는 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬되기 때문에, 제 1 데이터(DT1)는 노멀 읽기 동작(예를 들어, TLC 읽기 동작)을 통해 읽어질 수 있다.
다음으로 도 1, 도 9, 및 도 11b를 참조하면, 제 0 및 제 1 사용자 데이터(DT0, DT1)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 제 2 메모리 블록(BLK2)에 저장되고, 제a 데이터(DTa)는 사용자 스토리지(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장될 수 있다.
이후에, 호스트(1100)의 명시적인 요청 또는 스토리지 장치(1200)의 내부 정책에 따라, 사용자 스토리지 공간(UST)의 제a 데이터(DTa)가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)으로 이동할 수 있다.
이후에, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 제a 데이터(DTa)에 대응하는 제a 논리적 블록 어드레스(LBAa)에 대한 읽기 커맨드를 수신할 수 있다. 이 경우, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽고, 읽은 제a 데이터(DTa)를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 실시 예에 있어서, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 제 1 메모리 블록(BLK1)에 저장된 제a 데이터(DTa)를 읽는 동작은 사용자 스토리지 공간(UST)의 제 3 메모리 블록(BLK3)에 저장된 데이터를 읽는 동작보다 빠를 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(1200)는 특정 데이터를 터보 라이트 버퍼(TWB)(또는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p))에 저장하고 유지함으로써, 특정 데이터에 대한 빠른 읽기 동작(즉, 터보 리드 동작)을 지원할 수 있다.
도 12는 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도들이다. 도 1 및 도 11을 참조하여 스토리지 시스템(1000)의 읽기 동작이 설명된다.
S51 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD)와 읽기 데이터의 논리 주소를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서의 커맨드 UPIU는 사용자 스토리지(UST)로부터 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로의 이동(move)과 관련된 이동 인자(MV)를 포함하지 않을 수 있다.
S52 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 읽기 데이터를 포함하는 DATA IN UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 읽기 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로부터 읽혀진 데이터가 아니며, 사용자 스토리지(UST)로부터 읽혀진 데이터일 수 있다.
읽기 데이터의 전송이 완료된 후, S53 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 RESPONSE UPIU를 전송할 수 있다. RESPONSE UPIU는 S52 단계에서 전송된 읽기 커맨드에 대한 동작이 완료되었음을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 나아가, RESPONSE UPIU는 읽기 커맨드(RD CMD)에 따른 읽기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로부터 읽혀지지 않았음을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, RESPONPSE UPIU는 읽기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB-n 또는 TWB-np)로부터 읽혀지지 않았기 때문에 미스 처리되었다는 정보(MISS)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서, 커맨드 UPIU는 이동 인자(MV)를 포함하지 않기 때문에, 사용자 스토리지(UST)로부터 읽혀진 데이터에 대해 MISS 처리될 뿐, 추가적인 동작(예컨대, 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터의 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로의 이동)과 같은 동작은 일어나지 않는다. 그러므로, 읽기 데이터의 논리 주소와 물리 주소(X)는 그대로 유지될 것이다.
다음의 S61 단계 내지 S61 단계의 실시 예는, 앞서 S51 단계 내지 S51 단계의 실시 예와는 달리, 일반적인 읽기 동작에서 데이터의 이동을 수반하는 경우에 관한 것이다.
S61 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD)와 읽기 데이터의 논리 주소를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 본 단계에서의 커맨드 UPIU는 사용자 스토리지(UST)로부터 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로의 이동(move)과 관련된 이동 인자(MV)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 인자(MV)는 데이터의 이동이 필요함을 나타내는 정보, 데이터가 이동될 목적지(고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 혹은 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다.
S62 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)로부터 읽혀진 읽기 데이터를 포함하는 DATA IN UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다. 이와 동시에, 스토리지 장치(1200)는 이동 인자(MV)에 따라 사용자 스토리지(UST)로부터 읽혀진 읽기 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동시킬 수 있다. 또는, 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로의 데이터의 이동은 DATA IN UPIU가 호스트(1100)로 전송된 후 실행될 수도 있다. 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로의 데이터의 이동에 따라, 읽기 데이터의 논리 주소는 유지되는 반면, 물리 주소(Y)는 물리 주소(Y1 또는 Y2)로 변경될 것이다.
읽기 데이터의 전송이 완료된 후, S63 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 RESPONSE UPIU를 전송할 수 있다. RESOPNSE UPIU는 읽기 커맨드(RD CMD)에 따른 읽기 데이터가 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로부터 읽혀지지 않았음을 나타내는 정보(예컨대, MISS)를 포함할 수 있다. 나아가, RESPONSE UPIU는 읽기 데이터가 사용자 스토리지(UST)로부터 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동되었음을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
다음의 S71 단계 내지 S73 단계의 실시 예는, 앞선 S51 단계 내지 S63 단계에서 설명된 실시 예들과는 달리, 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로부터 데이터가 읽혀지는 실시 예에 관한 것이다.
호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD)와 읽기 데이터의 논리 주소를 포함하는 커맨드 CPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다(S71). 이후, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB-p 또는 TWB-np)로부터 읽혀진 읽기 데이터를 포함하는 DATA IN UPIU는 호스트(1100)로 전송할 수 있다(S72). 마지막으로, 읽기 데이터의 전송이 완료된 후, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로 RESPOSE UPIU를 전송할 수 있다(S73). 이때, RESPONSE UPIU는 읽기 커맨드(RD CMD)에 따른 읽기 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로부터 읽혀졌음을 나타내는 정보(예컨대, HIT)를 포함할 수 있다.
도 13은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 앞서 도 12에서는, 리드 동작 시 수반될 수 있는 데이터의 이동이 설명되었다. 이와 달리, 본 실시 예는 리드 동작과 관련되지 않은 데이터의 이동에 관한 것이다. 도 1, 도 2 및 도 13을 참조하여 스토리지 시스템의 이동 동작이 설명된다.
S81 단계에서, 호스트(1100)는 터보 라이트 버퍼(TWB-n 및 TWB-np)를 관리하기 위한 쿼리 요청을 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)는 쿼리 요청에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB-n 및 TWB-np)를 관리하기 위한 정책을 설정할 수 있다. 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정되는 다양한 정책은 도 14a내지 14c, 및 도 15를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.
S82 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np)를　관리하기 위한 정책이 설정되었음을 알리는 정보를 포함하는 쿼리 응답을 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S91 단계에서, 호스트(1100)는 이동 커맨드(MV CMD) 및 이동될 데이터가 저장된 영역의 논리 주소를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 커맨드 UPIU는 데이터가 이동될 목적지(즉, TWB-p)에 관한 정보가 기록되는 포함할 수 있다.
S92에서, 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터는 필드에서 설정된 값에 따라 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동될 것이다. 예시적으로, 도 12에서 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(X)에 저장된 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리 주소(X1)로 이동되는 것으로 도시되었다. 사용자 스토리지(UST)에 저장된 기존의 데이터는 물리적으로 혹은 논리적으로 소거될 수 있다. 그러나, 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정된 정책에 따라 사용자 스토리지(UST)에 저장된 기존의 데이터는 물리적으로 소거되지 않을 수도 있다.
S93 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 이동이 완료되었음을 나타내는 정보(MOVE)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S101 단계에서, 호스트(1100)는 이동 커맨드(MV CMD) 및 이동될 데이터가 저장된 영역의 논리 주소를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 커맨드 UPIU는 데이터가 이동될 목적지(즉, TWB-np)에 관한 정보가 기록되는 필드를 포함할 수 있으며, 필드에서 설정된 값에 따라, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리 주소(Y)에 저장된 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리 주소(Y1)로 이동될 것이다(S102).
S103 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 이동이 완료되었음을 나타내는 정보(MOVE)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
도 14a 내지 도 14c는 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정되는, 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np)를 관리하기 위한 정책들을 도시한다.
도 14a를 참조하면, 스토리지 장치(1100)는 호스트(1100)로부터 이동 커맨드(MV CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다(S111). 이동 요청된 데이터의 크기와, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 잔여 용량에 따라 몇몇 상황들이 발생할 수 있다.
만일 수신된 논리 주소에 대응하는 데이터의 크기가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 크기보다 크다면, 스토리지 장치는 일부의 데이터만 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동할 수 있다(S112). 예컨대, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터 중, 물리 주소(X)에 대응하는 데이터를 고정된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리 주소(X1)로 이동시킬 수 있다. 반면, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터 중, 물리 주소(Y)에 대응하는 데이터를 고정된 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동시키지 않을 수 있으며, 페일(fail) 처리할 수 있다.
이후, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 부분적 이동이 있었다는 정보(MOVE_P)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다(S113).
다음으로, 도 14b를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 이동 커맨드(MV CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다(S121). 만일 수신된 논리 주소에 대응하는 데이터의 크기가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 크기보다 크다면, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로의 데이터의 이동을 페일 처리할 수 있다(S112). 이후, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 이동이 페일되었다는 정보(MOVE_F)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다(S123).
마지막으로, 도 14c를 참조하면, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 이동 커맨드(MV CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 수신할 수 있다(S131).
만일 수신된 논리 주소에 대응하는 데이터의 크기가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 크기보다 크다면, 스토리지 장치(1200)는 터보 라이트 버퍼의 서로 다른 영역으로의 데이터 이동을 처리할 수 있다. 예를 들어, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(X)에 저장된 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리 주소(X1)로 이동시킬 수 있으며, 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(Y)에 저장된 데이터를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리 주소(Y2)로 이동시킬 수 있다. 물론, 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(Y)에 저장된 데이터의 크기만큼의 잔여 공간이 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 확보되어야 이러한 정책에 따른 데이터의 이동이 허용될 것이다.
이후, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 이동이 있었다는 정보(MOVE)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다(S133). 나아가, RESPONSE UPIU는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 및 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로의 데이터의 이동이 있었다는 정보를 더 포함할 수 있다.
도 15는 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정되는, 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np)를 관리하기 위한 정책을 도시한다. 앞서 도 14를 통하여 설명된 실시 예는 호스트(1100)의 명시적인 요청에 따라 수행되는 데이터의 이동에 대한 정책에 관한 것임에 반하여, 본 실시 예는 호스트(1100)의 개입이 없는, 스토리지 장치(1200)의 자체적인 판단에 따른 정책에 관한 것이다.
구체적인 데이터의 이동을 실행하기에 앞서, 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)에 의해 설정된 정책에 따라, 스토리지 장치(1200)는 호스트(1100)로부터 수신된 읽기 요청에 따른 히트(HIT)의 수를 카운팅 할 수 있다. 여기서 히트 수는, 사용자 스토리지(UST)로부터 읽혀진 데이터에 기반하고 호스트(1100)로 정상적으로 전달된, DATA IN UPIU의 개수를 의미할 수 있다. 카운팅 결과는 사용자 영역(UST), 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np), 또는 다른 다양한 저장 장치(미도시)에 저장될 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 기준 구간 또는 일정 시간 동안의 카운팅 개수에 기반하여 이동 이벤트가 발생하였는지 여부를 판별할 수 있다(S141). 예를 들어, 기준 구간 동안 카운팅 된 히트의 개수가 기준 값을 초과하는 경우, 스토리지 장치(1200)는 읽기 요청된 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동시킬 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 판단 결과에 따라, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동시킬 수 있다(S142).
한편, 호스트(1100)로부터 읽기 요청된 데이터의 크기가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 크기보다 큰 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)에 저장된 읽기 요청된 데이터를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동시킬 수 있다.
또는, 호스트(1100)로부터 읽기 요청된 데이터의 크기가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 크기보다 큰 경우, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)에 저장된 읽기 요청된 데이터는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-n)와 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np)로 이동시킬 필요가 있다고 판단된 데이터 중 상대적으로 히트 수가 적은 부분은 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동될 수 있으며, 상대적으로 히트 수가 많은 부분은 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동될 수 있다.
이후, 스토리지 장치(143)는 스토리지 장치(1200) 내부의 이동 이벤트 발생에 따라 터보 라이트 버퍼(TWB-p 및/또는 TWB-np)로의 데이터의 이동이 있었다는 정보(MOVE)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
도 16은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 12 및 도 13에서 설명된 실시 예들과는 달리, 본 실시 예는 호스트(1100)로의 데이터 이동을 수반하지 않는 리드 동작에 관한 것이다. 도 1, 도 2 및 도 16을 참조하여 스토리지 시스템의 이동 동작이 설명된다.
일반적으로 호스트(1100)의 요청에 의해 쓰기 데이터는 사용자 스토리지(UST)에 저장된다. 이후, 터보 라이트 버퍼(TWB-n 또는 TWB-np)에서 관리할 필요성이 있는 데이터가 있는 경우, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다(S151). 커맨드 UPIU는 도 12를 통하여 설명된 이동 인자(MV)를 포함할 수 있다. 이동 인자(MV)는 데이터의 이동이 필요함을 나타내는 정보, 데이터가 이동될 목적지(고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 혹은 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 커맨드 UPIU는 스토리지 장치(1200)로부터 호스트(1100)로 전송될 데이터의 크기에 관한 필드(예를 들어, “Expected Data Transfer Length”)를 포함할 수 있다. 예상 데이터 전송 길이 값이 '0'이 아닌 경우, 읽기 데이터가 스토리지 장치(1200)로부터 호스트(1100)로 전송될 수 있다. 반면, 예상 데이터 전송 길이 값이 '0'인 경우, 읽기 데이터는 호스트(1100)로 전송되지 않을 수 있다.
커맨드 UPIU의 예상 데이터 전송 길이의 값이 '0'이고, 이동 인자(MV)를 통하여 데이터가 이동될 목적지가 설정되었기 때문에, 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터는 호스트(1100)로 전송되지 않을 것이다. 대신에, 커맨드 UPIU와 함께 수신된 논리 주소에 대응하는 물리 주소(X)에 저장된 데이터는, 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)의 물리 주소(X1)로 이동될 것이다(S152). 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이동 인자(MV)의 값에 따라, 사용자 스토리지(UST)에 저장된 데이터는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동될 수도 있다.
한편, 도 14a 내지 도 14c를 통하여 설명된 정책은 본 실시 예에도 적용될 수 있을 것이다. 호스트(1100)로부터 수신되는 커맨드의 종류를 제외하고, 본 실시 예는 도 13의 실시 예와 유사하므로, 도 14a 내지 도 14c의 정책들이 적용되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이후, 스토리지 장치(1200)는 사용자 스토리지(UST)의 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동되었음을 나타내는 정보를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다(S153).
도 17은 도 1의 스토리지 시스템의 동작들을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 12, 도 13, 및 도 16에서 설명된 실시 예들과는 달리, 본 실시 예는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 유저 스토리지로(UST)의 데이터 이동에 관한 것이다. 도 1, 도 2 및 도 17을 참조하여 스토리지 시스템의 이동 동작이 설명된다.
S161 단계 내지 S163 단계의 실시 예는, 이동 커맨드를 통한 사용자 스토리지(UST)로의 데이터 이동과 관련된다.
S161 단계에서, 호스트(1100)는 이동 커맨드(MV CMD)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 커맨드 UPIU는 데이터가 이동될 목적지(즉, TWB-np)에 관한 정보가 기록되는 필드를 포함할 수 있으며, 필드에서 설정된 값에 따라, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리 주소(X)에 저장된 데이터는 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(X1)로 이동될 것이다(S162).
S163 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 이동이 완료되었음을 나타내는 정보(MOVE)를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S171 단계 내지 S173 단계의 실시 예는, 터보 리드 명령을 통한 사용자 스토리지(UST)로의 데이터 이동과 관련된다.
S171 단계에서, 호스트(1100)는 읽기 커맨드(RD CMD), 이동될 데이터의 논리 주소 및 이동 인자(MV)를 포함하는 커맨드 UPIU를 스토리지 장치(1200)로 전송할 수 있다. 이동 인자는 사용자 스토리지(UST)로의 데이터 이동이 필요함을 나타내는 정보, 데이터가 이동될 목적지(즉, 사용자 스토리지(UST))를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
앞서 도 16의 실시 예와 유사하게, 커맨드 UPIU는 스토리지 장치(1200)로부터 호스트(1100)로 전송될 데이터의 크기에 관한 필드(즉, “Expected Data Transfer Length”)를 포함할 수 있으며, 그 값은 '0'일 수 있다. 따라서, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 물리 주소(X)에 저장된 데이터는 호스트(1100)로 전송되지 않으며, 사용자 스토리지(UST)의 물리 주소(X1)으로 이동될 것이다(S172).
S173 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 데이터가 사용자 스토리지(UST)로 이동되었음을 나타내는 정보를 포함하는 RESPONSE UPIU를 호스트(1100)로 전송할 수 있다.
S181 단계 내지 S183 단계의 실시 예는, 호스트(1100)의 개입 없이, 스토리지 장치(1200)의 정책에 의한 사용자 스토리지(UST)로의 데이터 이동과 관련된다. 특히, 호스트(1100)의 개입 없이, 스토리지 장치(1200)의 자체적인 정책에 의해 사용자 스토리지(UST)로의 데이터 이동은 플러쉬로 칭해질 수 있다.
S181 단계에서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 이동시킬 이벤트가 발생하는지 여부를 감지할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 용량이 부족한 경우, 사용자 스토리지(UST)로 데이터를 이동시킬 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 새로이 저장할 데이터가 있으나 용량이 부족한 경우, 스토리지 장치(1200)는 데이터의 우선 순위에 따라 사용자 스토리지(UST)로의 이동을 결정할 수 있다. 데이터의 우선 순위는 메모리 영역 속성 관리자(MAPM-d)의 정책에 의해 결정될 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 비교적 낮은 우선 순위의 데이터를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로부터 사용자 스토리지(UST)로 이동시킬 수 있으며, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 기존의 데이터는 물리적으로 소거될 것이다. 또는, 스토리지 장치(1200)는 비교적 낮은 우선 순위의 데이터를 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 유지시킬 수 있다. 대신에, 스토리지 장치(1200)는 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)의 용량 부족 문제를 해결하기 위해, 비교적 높은 우선 순위의 데이터를 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p)로 이동시킬 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 스토리지 장치(1200)는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 데이터의 히트 수가 기준 값 미만인 경우, 사용자 스토리지(UST)로 데이터를 이동시킬 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
스토리지 장치(1200)는, 기준 구간 또는 일정 시간 동안 히트 수가 기준 값 미만인 경우, 해당 데이터를 자주 액세스되지 않는 데이터로 간주하여, 사용자 스토리지(UST)로 데이터를 이동시킬 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 판단 결과에 따라, 스토리지 장치(1200)는 해당 데이터를 사용자 스토리지(UST)로 플러쉬 할 수 있으며, 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)에 저장된 기존의 데이터는 물리적으로 소거될 것이다.
도 18은 본 개시의 실시 예에 따른 전자 장치(1000)의 예시적인 구성을 도시한다. 도 2 및 도 18을 참조하면, 전자 장치(1000)는 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)를 포함한다. 호스트(1100) 및 스토리지 장치(1200)는 도 1 내지 도 17을 통하여 설명된 것에 따라 동작할 수 있다.
호스트(1100)는 애플리케이션 프로세서(1110), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1120), 모뎀(1130), 장치 드라이버(1140), 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 데스크톱(Desktop) 컴퓨터, 랩톱(Laptop) 컴퓨터, 태블릿(Tablet), 스마트폰, 웨어러블(Wearable) 장치, 비디오 게임기(Video Game Console), 워크스테이션(Workstation), 서버(Server), 드론(Drone), 블랙박스(Black Box), 전기 자동차 등과 같은 전자 시스템들 중 하나일 수 있다.
애플리케이션 프로세서(1110)는 애플리케이션(AP-h) 및 파일 시스템(FS-h)을 실행할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 RAM(1120)을 시스템 메모리로 사용할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 모뎀(1130)을 통해 외부의 장치와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 예시적으로, 모뎀(1130)은 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다. 애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 주변 장치들과 통신할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 프로세서(1110)는 장치 드라이버(1140)를 통해 스피커(1150), 디스플레이(1160), 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 이미지 센서들(1190), 그리고 스토리지 장치(1200)와 통신할 수 있다.
장치 드라이버(1140)는 장치 관리자(DM-h), UFS 애플리케이션 계층(UAP-h), UFS 전송 프로토콜 계층(UTP-h), 및 UFS 인터커넥트 계층(UIC-h)을 포함할 수 있다. 예시적으로, 장치 드라이버(1140)는 애플리케이션 프로세서(1110)의 내부에 내장될 수 있다.
스피커(1150) 및 디스플레이(1160)는 사용자에게 정보를 전달하는 사용자 출력 인터페이스들일 수 있다. 터치 패널(1170), 마이크로폰(1180), 그리고 이미지 센서들(1190)은 사용자로부터 정보를 수신하는 사용자 입력 인터페이스들일 수 있다.
스토리지 장치(1200)는 도 1 내지 도 17을 통하여 설명된 것과 같이, 고정된 터보 라이트 버퍼 영역, 비고정된 터보 라이트 버퍼 영역, 및 사용자 스토리지를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(1200)는 전자 장치(1000)에 내장된 임베디드(embedded) UFS, 및/또는 탈착식(removable) UFS 카드를 포함할 수 있다.
한편, 전자 장치(1000)의 구성 요소들은 통신 경로를 제공하는 시스템 버스에 의해 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 시스템 버스(1600)는 PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), NVMe (Nonvolatile Memory Express), UFS (Universal Flash Storage), SATA (Serial Advanced Technology Attachment), SCSI (Small Computer System Interface), SAS (Serial Attached SCSI), Gen-Z (Generation-Z), CCIX (Cache Coherent Interconnect for Accelerators), OpenCAPI (Open Coherent Accelerator Processor Interface) 등의 다양한 인터페이스 규약 중 하나 이상을 지원할 수 있다.
도 19는 스토리지 시스템(1000)에 본 발명의 실시 예가 적용된 개념도를 도시한다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 스토리지 시스템(1000)은 디스플레이(1160)를 통해 설정 화면들을 제공할 수 있다. 설정 화면들 중 하나는 사용자에게 가속 모드의 정보를 제공할 수 있다.
스토리지 시스템(1000)은 가속 모드가 적용될 수 있는 제 1 내지 제 n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 목록을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다. 또한, 스토리지 시스템은 제 1 내지 제 n 애플리케이션들(APP1~APPn)의 가속 모드들을 조절할 수 있는 스위치들을 디스플레이(1160)를 통해 표시할 수 있다.
S210 단계에서, 사용자는 제 3 애플리케이션(APP3)의 가속 모드의 활성화 위치를 터치할 수 있다. 스토리지 시스템(1000)은 터치 패널(1170)을 통해 사용자의 터치, 즉 제 3 애플리케이션(APP3)을 활성화하는 지시를 감지할 수 있다. S220 단계에서, 제 3 애플리케이션(APP3) 또는 제 3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 입출력 스트림 관리자(IOM-h)로 전달될 수 있다.
제 3 애플리케이션(APP3) 또는 제 3 애플리케이션(APP3)의 프로세스들의 정보가 수신됨에 따라, S230 단계에서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 선택된 제 3 애플리케이션(APP3) 또는 프로세스들의 후속 읽기에 이동 동작을 예약할 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 쿼리 요청 UPIU를 통해 제 3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터에 대해 이동 인자를 설정하고, 그리고 제 3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 인자 (또는, 플래그)를 포함시킬 수 있다. 그 결과, 연관된 데이터는 터보 라이트 버퍼(TWB-p, TWB-np)로 이동될 것이다.
다른 예로서, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 제 3 애플리케이션(APP3)과 연관된 읽기가 필요할 때, 커맨드 UPIU에 이동 인자 (또는, 플래그) 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 이동 인자의 목적지 정보로서 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)를 지정할 수 있다.
제 3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터가 고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-p) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로 이동되면, 제 3 애플리케이션(APP3)과 연관된 데이터의 읽기가 가속된다. 따라서, 제 3 애플리케이션(APP3)의 성능이 가속될 수 있다.
예시적으로, 제 3 애플리케이션(APP3)의 가속 모드가 비활성화된 경우, 입출력 스트림 관리자(IOM-h)는 제 3 애플리케이션(APP3)의 후속 읽기의 이동 동작(예를 들어 사용자 스토리지(UST) 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼(TWB-np)로의 이동 동작)을 예약할 수 있다.
상술된 실시 예들에서, UFS 프로토콜에 기반하여 본 발명의 기술적 사상이 설명되었다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 UFS 프로토콜에 한정되지 않으며, 다양한 프로토콜들에 적용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 스토리지 시스템이 적용된 메모리 카드의 예시적인 구성을 도시한다. 도 20을 참조하면, 호스트(2100)에 연결되는 메모리 카드(2200)는 메모리 컨트롤러(2210) 및 불휘발성 메모리 장치(2220)를 포함한다. 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)와 연결된다. 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)를 액세스하도록 구성된다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(2210)는 불휘발성 메모리(2220)의 읽기, 쓰기, 소거, 그리고 배경(background) 동작을 제어하도록 구성된다. 배경(background) 동작은 마모도 관리, 가비지 콜렉션 등과 같은 동작들을 포함한다.
메모리 컨트롤러(2210)는 SRAM(2212), CPU(2213), 호스트 인터페이스(2215), 에러 정정 엔진(2217), 그리고 메모리 인터페이스(2219)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2210)는 도 1 내지 도 17를 참조하여 설명된 UFS 기반의 터보 라이트, 터보 리드, 및 데이터의 이동을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리(2220)는 낸드 플래시 메모리, 노어 플래시 메모리 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 소자들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러(2210)와 불휘발성 메모리(2220)는 하나의 반도체 장치로 집적되어 UFS 카드와 같은 장치를 구성할 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1000: 스토리지 시스템
1100: 호스트
1200: 스토리지 장치
1210: 컨트롤러
1220: 불휘발성 메모리 장치
TWB-p: 고정된 터보 라이트 버퍼
TWB-np: 비고정된 터보 라이트 버퍼
UST: 사용자 스토리지

Claims (28)

  1. 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 제 1 데이터를 기록하기 위한 터보 라이트 동작, 또는 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로부터 제 2 데이터를 읽어내기 위한 터보 리드 동작을 제어하는 메모리 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 호스트로부터의 쓰기 커맨드에 응답하여, 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역에 우선하여 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 기록하는 스토리지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쓰기 커맨드는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중 어느 하나를 나타내는 목적지 정보를 포함하고,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 목적지 정보에 기반하여 상기 제 1 데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 기록하는 스토리지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 호스트로부터의 노멀 라이트 커맨드에 응답하여, 제 3 데이터를 상기 제 3 영역에 기록하고, 스토리지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 상기 호스트로부터의 이동 커맨드 또는 읽기 커맨드에 응답하여, 상기 제 3 데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 3 데이터의 크기가 상기 제 1 영역의 가용 용량보다 작은 경우, 상기 메모리 컨트롤러는 상기 제 3 데이터의 상기 제 1 영역으로의 이동을 페일 처리하는 스토리지 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    제 3 데이터의 크기가 상기 제 1 영역의 가용 용량보다 작은 경우, 상기 메모리 컨트롤러는 상기 제 3 데이터의 일부를 상기 제 1 영역으로 이동시키고, 상기 제 3 데이터의 나머지를 상기 제 2 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 데이터가 상기 읽기 커맨드에 의해 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로의 이동되는 경우, 상기 제 3 데이터의 이동을 야기하는 상기 읽기 커맨드의 예상 데이터 전송 길이 값은 ‘0’인 스토리지 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 제 3 데이터에 대한 상기 호스트의 읽기 요청에 따른 히트 수를 카운팅 하고, 상기 카운팅 결과에 기반하여 상기 제 3 데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 호스트로부터의 커맨드에 응답하여, 상기 제 2 영역에 저장된 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 호스트의 개입 없이, 이동 이벤트의 발생에 응답하여, 상기 제 2 영역에 저장된 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 제 1 데이터에 대한 상기 호스트의 읽기 요청에 따른 히트 수를 카운팅 하고, 상기 카운팅 결과에 기반하여 사기 제 2 영역에 저장된 상기 제 1 데이터를 상기 3 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 대응하는 메모리 셀들의 각각이 저장하는 데이터의 비트 수는, 상기 3 영역에 대응하는 메모리 셀들의 각각이 저장하는 데이터의 비트 수보다 작은 스토리지 장치.
  14. 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역을 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 및
    상기 제 1 내지 제 3 영역들 중 호스트로부터 수신된 쓰기 데이터가 저장될 영역을 관리하는 메모리 영역 속성 관리자, 및 상기 제 1 내지 제 3 영역들 사이의 데이터 이동을 제어하는 메모리 영역 관리자를 포함하는 메모리 컨트롤러를 포함하되,
    상기 메모리 영역 속성 관리자는 상기 호스트로부터의 쓰기 커맨드에 응답하여 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역에 우선하여 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 기록하는 스토리지 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 쓰기 커맨드는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 중 어느 하나를 나타내는 목적지 정보를 포함하고,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 목적지 정보의 설정 값에 기반하여 상기 제 1데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 기록하고,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 목적지 정보의 설정 값이 없는 경우 상기 제 1 데이터를 상기 제 3 영역에 기록하는 스토리지 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터가 상기 제 3 영역에 기록된 경우, 상기 메모리 영역 관리자는:
    상기 호스트로부터의 요청 또는 상기 제 1 데이터에 대한 이동 이벤트의 발생에 응답하여 상기 제 1 데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 데이터의 크기가 상기 제 1 영역의 가용 용량보다 작은 경우, 상기 메모리 영역 관리자는:
    상기 제 1 데이터의 적어도 일부를 상기 제 1 영역으로 이동시키거나, 또는
    상기 제 1 데이터에 대한 상기 제 1 영역으로의 이동을 페일 처리하는 스토리지 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 메모리 영역 관리자는:
    상기 제 1 데이터에 대한 상기 호스트의 읽기 요청에 따른 히트 수를 카운팅 하고, 그리고
    상기 카운팅 결과에 기반하여 상기 제 1 데이터를 상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터가 상기 제 2 영역에 기록된 경우, 상기 메모리 영역 관리자는:
    상기 호스트로부터의 요청 또는 상기 제 1 데이터에 대한 이동 이벤트의 발생에 응답하여 상기 제 1 데이터를 상기 3 영역으로 이동시키는 스토리지 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 쓰기 커맨드는 커맨드 UPIU (Universal Flash Storage Protocol Information Unit)인 스토리지 장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 또는 상기 제 2 영역에 대응하는 메모리 셀들의 각각이 저장하는 데이터의 비트 수는, 상기 3 영역에 대응하는 메모리 셀들의 각각이 저장하는 데이터의 비트 수보다 작은 스토리지 장치.
  22. 각각이 제 1 비트를 저장하는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 사용자 스토리지 및 각각이 상기 제 1 비트보다 큰 제 2 비트를 저장하는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 터보 라이트 버퍼를 포함하는 불휘발성 메모리 장치; 그리고
    호스트로부터 수신된 쓰기 커맨드 UPIU (Universal Flash Storage Protocol Information Unit)에 응답하여, 상기 터보 라이트 버퍼의 고정된 터보 라이트 버퍼 또는 비고정된 터보 라이트 버퍼에 데이터를 기록하는 메모리 컨트롤러를 포함하는 스토리지 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 쓰기 커맨드 UPIU의 목적지 정보를 참조하여 상기 데이터를 상기 고정된 터보 라이트 버퍼 또는 상기 비고정된 터보 라이트 버퍼에 기록하는 스토리지 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 데이터가 상기 비고정된 터보 라이트 버퍼에 저장된 경우, 상기 메모리 컨트롤러는:
    상기 호스트로부터의 요청 또는 상기 데이터에 대한 이동 이벤트의 발생에 응답하여 상기 비고정된 터보 라이트 버퍼에 저장된 상기 데이터를 상기 사용자 스토리지로 이동시키는 스토리지 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 상기 목적지 정보가 없는 상기 쓰기 커맨드 UPIU에 응답하여, 상기 데이터를 상기 사용자 스토리지에 저장하는 스토리지 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는, 상기 호스트로부터의 이동 커맨드 UPIU 또는 읽기 커맨드 UPIU 에 응답하여, 상기 사용자 스토리지에 저장된 데이터를 상기 고정된 터보 라이트 버퍼 또는 상기 비고정된 터보 라이트 버퍼로 이동시키는 스토리지 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는 상기 사용자 스토리지에 저장된 상기 데이터의 적어도 일부를 상기 고정된 터보 라이트 버퍼로 이동시키고, 상기 사용자 스토리지에 저장된 상기 데이터의 다른 적어도 일부를 상기 피고정된 터보 라이트 버퍼로 이동시키는 스토리지 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 메모리 컨트롤러는:
    상기 사용자 스토리지에 저장된 상기 데이터에 대한 상기 호스트의 읽기 요청에 따른 히트 수를 카운팅 하고, 그리고
    상기 카운팅 결과에 기반하여 상기 사용자 스토리지에 저장된 상기 데이터를 상기 고정된 터보 라이트 버퍼 또는 상기 비고정된 터보 라이트 버퍼로 이동시키는 스토리지 장치.
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