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TW202009709A - 記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 - Google Patents

記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元 Download PDF

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TW202009709A
TW202009709A TW107130013A TW107130013A TW202009709A TW 202009709 A TW202009709 A TW 202009709A TW 107130013 A TW107130013 A TW 107130013A TW 107130013 A TW107130013 A TW 107130013A TW 202009709 A TW202009709 A TW 202009709A
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Abstract

本發明的範例實施例提供一種用於可複寫式非揮發性記憶體模組的記憶體管理方法，包括：執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元；記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料；執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將第二資料儲存至第三實體單元；記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料；以及在第一時間點之後，根據第一更新資料與第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在緩衝記憶體中更新所述管理資訊。

Description

記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元
本發明是有關於一種記憶體管理技術，且特別是有關於一種記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體控制電路單元。
數位相機、行動電話與MP3播放器在這幾年來的成長十分迅速，使得消費者對儲存媒體的需求也急速增加。由於可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)(例如，快閃記憶體)具有資料非揮發性、省電、體積小，以及無機械結構等特性，所以非常適合內建於上述所舉例的各種可攜式多媒體裝置中。
當記憶體儲存裝置的閒置實體單元的數目不足時，一般可藉由垃圾收集程序來將所儲存的有效資料集中並釋放出新的閒置實體單元。當執行垃圾收集程序時，儲存在可複寫式非揮發性記憶體模組的邏輯至實體映射表等管理資訊可能會被頻繁地存取與修改。此外，在執行主機寫入操作以儲存來自主機系統的資料時，儲存在可複寫式非揮發性記憶體模組的邏輯至實體映射表等管理資訊可能也會被頻繁地存取與修改，從而加速可複寫式非揮發性記憶體模組的損耗(例如增加資料的寫入放大)。
本發明提供一種記憶體管理方法、記憶體儲存裝置及記憶體管理電路，可有效減少對可複寫式非揮發性記憶體模組的存取次數。
本發明的範例實施例提供一種記憶體管理方法，其用於可複寫式非揮發性記憶體模組，其中所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體管理方法包括：執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至所述實體單元中的第一實體單元；記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料；執行資料整併操作，以從所述實體單元中的第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至所述實體單元中的第三實體單元；記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料；以及根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的步驟包括：響應於所記錄的所述第一更新資料符合預設條件，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述的記憶體管理方法更包括：響應於所記錄的所述第一更新資料的資料量不小於預設資料量，判定所記錄的所述第一更新資料符合所述預設條件。
在本發明的一範例實施例中，所述的記憶體管理方法更包括：在根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊讀取至所述緩衝記憶體之前，持續將所述第二更新資料暫存於所述緩衝記憶體，且不根據所述第二更新資料讀取所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的步驟包括：根據所述第一更新資料與所述第二更新資料，更新邏輯至實體映射資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述的記憶體管理方法更包括：將經更新的管理資訊儲存至所述可複寫式非揮發性記憶體模組；以及在所述緩衝記憶體中清除所述第一更新資料與所述第二更新資料。
在本發明的一範例實施例中，所述的記憶體管理方法更包括：獲得所述第一更新資料與所述第二更新資料中對應於同一邏輯單元的子更新資料；以及根據所述子更新資料中的最新資料更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述的記憶體管理方法更包括：判斷所述緩衝記憶體中是否存在所述第一更新資料與所述第二更新資料的至少其中之一。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體儲存裝置，其包括連接介面單元、可複寫式非揮發性記憶體模組及記憶體控制電路單元。所述連接介面單元用以耦接至主機系統。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元耦接至所述連接介面單元與所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體控制電路單元用以執行主機寫入操作，以從所述主機系統接收寫入指令並指示將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至所述實體單元中的第一實體單元。所述記憶體控制電路單元更用以記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料。所述記憶體控制電路單元更用以執行資料整併操作，以指示從所述實體單元中的第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至所述實體單元中的第三實體單元。所述記憶體控制電路單元更用以記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料。所述記憶體控制電路單元更用以根據所述第一更新資料與所述第二更新資料指示將管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的操作包括：響應於所記錄的所述第一更新資料符合預設條件，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以響應於所記錄的所述第一更新資料的資料量不小於預設資料量，判定所記錄的所述第一更新資料符合所述預設條件。
在本發明的一範例實施例中，在根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊讀取至所述緩衝記憶體之前，所述記憶體控制電路單元更用以持續將所述第二更新資料暫存於所述緩衝記憶體，且不根據所述第二更新資料讀取所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的操作包括：根據所述第一更新資料與所述第二更新資料，更新邏輯至實體映射資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以將經更新的管理資訊儲存至所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體控制電路單元更用以在所述緩衝記憶體中清除所述第一更新資料與所述第二更新資料。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以獲得所述第一更新資料與所述第二更新資料中對應於同一邏輯單元的子更新資料。所述記憶體控制電路單元更用以根據所述子更新資料中的最新資料更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體控制電路單元更用以判斷所述緩衝記憶體中是否存在所述第一更新資料與所述第二更新資料的至少其中之一。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體控制電路單元，其用於控制可複寫式非揮發性記憶體模組。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元包括主機介面、記憶體介面、緩衝記憶體及記憶體管理電路。所述主機介面用以耦接至主機系統。所述記憶體介面用以耦接至所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體管理電路耦接至所述主機介面、所述記憶體介面及所述緩衝記憶體。所述記憶體管理電路用以執行主機寫入操作，以從所述主機系統接收寫入指令並指示將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至所述實體單元中的第一實體單元。所述記憶體管理電路更用以記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料。所述記憶體管理電路更用以執行資料整併操作，以指示從所述實體單元中的第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至所述實體單元中的第三實體單元。所述記憶體管理電路更用以記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料。所述記憶體管理電路更用以根據所述第一更新資料與所述第二更新資料指示將管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的操作包括：響應於所記錄的所述第一更新資料符合預設條件，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以響應於所記錄的所述第一更新資料的資料量不小於預設資料量，判定所記錄的所述第一更新資料符合所述預設條件。
在本發明的一範例實施例中，在根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊讀取至所述緩衝記憶體之前，所述記憶體管理電路更用以持續將所述第二更新資料暫存於所述緩衝記憶體，且不根據所述第二更新資料讀取所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述第一更新資料包括與第一邏輯單元有關的映射資訊，所述第二更新資料包括與第二邏輯單元有關的映射資訊，所述第一邏輯單元映射至所述第一實體單元，且所述第二邏輯單元映射至所述第三實體單元。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將所述管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至所述緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊的操作包括：根據所述第一更新資料與所述第二更新資料，更新邏輯至實體映射資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以將經更新的管理資訊儲存至所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體管理電路更用以在所述緩衝記憶體中清除所述第一更新資料與所述第二更新資料。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以獲得所述第一更新資料與所述第二更新資料中對應於同一邏輯單元的子更新資料。所述記憶體管理電路更用以根據所述子更新資料中的最新資料更新所述管理資訊。
在本發明的一範例實施例中，所述記憶體管理電路更用以判斷所述緩衝記憶體中是否存在所述第一更新資料與所述第二更新資料的至少其中之一。
本發明的範例實施例另提供一種記憶體儲存裝置，其包括連接介面單元、可複寫式非揮發性記憶體模組及記憶體控制電路單元。所述連接介面單元用以耦接至主機系統。所述可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元。所述記憶體控制電路單元耦接至所述連接介面單元與所述可複寫式非揮發性記憶體模組。所述記憶體控制電路單元用以執行第一寫入操作，其中所述第一寫入操作包括將從所述主機系統接收的第一資料儲存至所述實體單元中的第一實體單元之操作以及將儲存於所述實體單元中的第二實體單元中的第二資料寫入至所述實體單元中的第三實體單元之操作的其中之一。所述記憶體控制電路單元更用以記錄對應於所述第一寫入操作的第一更新資料。所述記憶體控制電路單元更用以判斷是否存在第二更新資料，所述第二更新資料基於第二寫入操作而產生，且所述第二寫入操作包括將所述第一資料儲存至所述第一實體單元之所述操作以及將所述第二資料寫入至所述第三實體單元之所述操作的其中之另一。所述記憶體控制電路單元更用以根據所述第一更新資料與所述第二更新資料指示將管理資訊從所述可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
基於上述，對應於所執行的主機寫入操作以及資料整併操作，第一更新資料與第二更新資料可分別被記錄。在某一時間點之後，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料，管理資訊可從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新。藉此，可有效減少對可複寫式非揮發性記憶體模組的存取次數，進而延長可複寫式非揮發性記憶體模組的使用壽命。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
一般而言，記憶體儲存裝置(亦稱，記憶體儲存系統)包括可複寫式非揮發性記憶體模組(rewritable non-volatile memory module)與控制器(亦稱，控制電路)。通常記憶體儲存裝置是與主機系統一起使用，以使主機系統可將資料寫入至記憶體儲存裝置或從記憶體儲存裝置中讀取資料。
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。圖2是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。
請參照圖1與圖2，主機系統11一般包括處理器111、隨機存取記憶體(random access memory, RAM)112、唯讀記憶體(read only memory, ROM)113及資料傳輸介面114。處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114皆耦接至系統匯流排(system bus)110。
在本範例實施例中，主機系統11是透過資料傳輸介面114與記憶體儲存裝置10耦接。例如，主機系統11可經由資料傳輸介面114將資料儲存至記憶體儲存裝置10或從記憶體儲存裝置10中讀取資料。此外，主機系統11是透過系統匯流排110與I/O裝置12耦接。例如，主機系統11可經由系統匯流排110將輸出訊號傳送至I/O裝置12或從I/O裝置12接收輸入訊號。
在本範例實施例中，處理器111、隨機存取記憶體112、唯讀記憶體113及資料傳輸介面114可設置在主機系統11的主機板20上。資料傳輸介面114的數目可以是一或多個。透過資料傳輸介面114，主機板20可以經由有線或無線方式耦接至記憶體儲存裝置10。記憶體儲存裝置10可例如是隨身碟201、記憶卡202、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)203或無線記憶體儲存裝置204。無線記憶體儲存裝置204可例如是近距離無線通訊(Near Field Communication, NFC)記憶體儲存裝置、無線傳真(WiFi)記憶體儲存裝置、藍牙(Bluetooth)記憶體儲存裝置或低功耗藍牙記憶體儲存裝置(例如，iBeacon)等以各式無線通訊技術為基礎的記憶體儲存裝置。此外，主機板20也可以透過系統匯流排110耦接至全球定位系統(Global Positioning System, GPS)模組205、網路介面卡206、無線傳輸裝置207、鍵盤208、螢幕209、喇叭210等各式I/O裝置。例如，在一範例實施例中，主機板20可透過無線傳輸裝置207存取無線記憶體儲存裝置204。
在一範例實施例中，所提及的主機系統為可實質地與記憶體儲存裝置配合以儲存資料的任意系統。雖然在上述範例實施例中，主機系統是以電腦系統來作說明，然而，圖3是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。請參照圖3，在另一範例實施例中，主機系統31也可以是數位相機、攝影機、通訊裝置、音訊播放器、視訊播放器或平板電腦等系統，而記憶體儲存裝置30可為其所使用的安全數位(Secure Digital, SD)卡32、小型快閃(Compact Flash, CF)卡33或嵌入式儲存裝置34等各式非揮發性記憶體儲存裝置。嵌入式儲存裝置34包括嵌入式多媒體卡(embedded Multi Media Card, eMMC)341及/或嵌入式多晶片封裝(embedded Multi Chip Package, eMCP)儲存裝置342等各類型將記憶體模組直接耦接於主機系統的基板上的嵌入式儲存裝置。
圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。請參照圖4，記憶體儲存裝置10包括連接介面單元402、記憶體控制電路單元404與可複寫式非揮發性記憶體模組406。
連接介面單元402用以將記憶體儲存裝置10耦接至主機系統11。在本範例實施例中，連接介面單元402是相容於序列先進附件(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)標準。然而，必須瞭解的是，本發明不限於此，連接介面單元402亦可以是符合並列先進附件(Parallel Advanced Technology Attachment, PATA)標準、電氣和電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE)1394標準、高速周邊零件連接介面(Peripheral Component Interconnect Express, PCI Express)標準、通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)標準、SD介面標準、超高速一代(Ultra High Speed-I, UHS-I)介面標準、超高速二代(Ultra High Speed-II, UHS-II)介面標準、記憶棒(Memory Stick, MS)介面標準、MCP介面標準、MMC介面標準、eMMC介面標準、通用快閃記憶體(Universal Flash Storage, UFS)介面標準、eMCP介面標準、CF介面標準、整合式驅動電子介面(Integrated Device Electronics, IDE)標準或其他適合的標準。連接介面單元402可與記憶體控制電路單元404封裝在一個晶片中，或者連接介面單元402是佈設於一包含記憶體控制電路單元404之晶片外。
記憶體控制電路單元404用以執行以硬體型式或韌體型式實作的多個邏輯閘或控制指令並且根據主機系統11的指令在可複寫式非揮發性記憶體模組406中進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
可複寫式非揮發性記憶體模組406是耦接至記憶體控制電路單元404並且用以儲存主機系統11所寫入之資料。可複寫式非揮發性記憶體模組406可以是單階記憶胞(Single Level Cell, SLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存1個位元的快閃記憶體模組)、多階記憶胞(Multi Level Cell, MLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存2個位元的快閃記憶體模組)、複數階記憶胞(Triple Level Cell，TLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞中可儲存3個位元的快閃記憶體模組)、其他快閃記憶體模組或其他具有相同特性的記憶體模組。
可複寫式非揮發性記憶體模組406中的每一個記憶胞是以電壓(以下亦稱為臨界電壓)的改變來儲存一或多個位元。具體來說，每一個記憶胞的控制閘極(control gate)與通道之間有一個電荷捕捉層。透過施予一寫入電壓至控制閘極，可以改變電荷補捉層的電子量，進而改變記憶胞的臨界電壓。此改變記憶胞之臨界電壓的操作亦稱為“把資料寫入至記憶胞”或“程式化(programming)記憶胞”。隨著臨界電壓的改變，可複寫式非揮發性記憶體模組406中的每一個記憶胞具有多個儲存狀態。透過施予讀取電壓可以判斷一個記憶胞是屬於哪一個儲存狀態，藉此取得此記憶胞所儲存的一或多個位元。
在本範例實施例中，可複寫式非揮發性記憶體模組406的記憶胞會構成多個實體程式化單元，並且此些實體程式化單元會構成多個實體抹除單元。具體來說，同一條字元線上的記憶胞會組成一或多個實體程式化單元。若每一個記憶胞可儲存2個以上的位元，則同一條字元線上的實體程式化單元至少可被分類為下實體程式化單元與上實體程式化單元。例如，一記憶胞的最低有效位元(Least Significant Bit，LSB)是屬於下實體程式化單元，並且一記憶胞的最高有效位元(Most Significant Bit，MSB)是屬於上實體程式化單元。一般來說，在MLC NAND型快閃記憶體中，下實體程式化單元的寫入速度會大於上實體程式化單元的寫入速度，及/或下實體程式化單元的可靠度是高於上實體程式化單元的可靠度。
在本範例實施例中，實體程式化單元為程式化的最小單元。即，實體程式化單元為寫入資料的最小單元。例如，實體程式化單元為實體頁面(page)或是實體扇(sector)。若實體程式化單元為實體頁面，則此些實體程式化單元通常包括資料位元區與冗餘(redundancy)位元區。資料位元區包含多個實體扇，用以儲存使用者資料，而冗餘位元區用以儲存系統資料(例如，錯誤更正碼等管理資料)。在本範例實施例中，資料位元區包含32個實體扇，且一個實體扇的大小為512位元組(byte, B)。然而，在其他範例實施例中，資料位元區中也可包含8個、16個或數目更多或更少的實體扇，並且每一個實體扇的大小也可以是更大或更小。另一方面，實體抹除單元為抹除之最小單位。亦即，每一實體抹除單元含有最小數目之一併被抹除之記憶胞。例如，實體抹除單元為實體區塊(block)。
圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。請參照圖5，記憶體控制電路單元404包括記憶體管理電路502、主機介面504及記憶體介面506。
記憶體管理電路502用以控制記憶體控制電路單元404的整體運作。具體來說，記憶體管理電路502具有多個控制指令，並且在記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會被執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。以下說明記憶體管理電路502的操作時，等同於說明記憶體控制電路單元404的操作。
在本範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令是以韌體型式來實作。例如，記憶體管理電路502具有微處理器單元(未繪示)與唯讀記憶體(未繪示)，並且此些控制指令是被燒錄至此唯讀記憶體中。當記憶體儲存裝置10運作時，此些控制指令會由微處理器單元來執行以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
在另一範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令亦可以程式碼型式儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組406的特定區域(例如，記憶體模組中專用於存放系統資料的系統區)中。此外，記憶體管理電路502具有微處理器單元(未繪示)、唯讀記憶體(未繪示)及隨機存取記憶體(未繪示)。特別是，此唯讀記憶體具有開機碼(boot code)，並且當記憶體控制電路單元404被致能時，微處理器單元會先執行此開機碼來將儲存於可複寫式非揮發性記憶體模組406中之控制指令載入至記憶體管理電路502的隨機存取記憶體中。之後，微處理器單元會運轉此些控制指令以進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。
此外，在另一範例實施例中，記憶體管理電路502的控制指令亦可以一硬體型式來實作。例如，記憶體管理電路502包括微控制器、記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路。記憶胞管理電路、記憶體寫入電路、記憶體讀取電路、記憶體抹除電路與資料處理電路是耦接至微控制器。記憶胞管理電路用以管理可複寫式非揮發性記憶體模組406的記憶胞或其群組。記憶體寫入電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達寫入指令序列以將資料寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406中。記憶體讀取電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達讀取指令序列以從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取資料。記憶體抹除電路用以對可複寫式非揮發性記憶體模組406下達抹除指令序列以將資料從可複寫式非揮發性記憶體模組406中抹除。資料處理電路用以處理欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料以及從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取的資料。寫入指令序列、讀取指令序列及抹除指令序列可各別包括一或多個程式碼或指令碼並且用以指示可複寫式非揮發性記憶體模組406執行相對應的寫入、讀取及抹除等操作。在一範例實施例中，記憶體管理電路502還可以下達其他類型的指令序列給可複寫式非揮發性記憶體模組406以指示執行相對應的操作。
主機介面504是耦接至記憶體管理電路502並且用以接收與識別主機系統11所傳送的指令與資料。也就是說，主機系統11所傳送的指令與資料會透過主機介面504來傳送至記憶體管理電路502。在本範例實施例中，主機介面504是相容於SATA標準。然而，必須瞭解的是本發明不限於此，主機介面504亦可以是相容於PATA標準、IEEE 1394標準、PCI Express標準、USB標準、SD標準、UHS-I標準、UHS-II標準、MS標準、MMC標準、eMMC標準、UFS標準、CF標準、IDE標準或其他適合的資料傳輸標準。
記憶體介面506是耦接至記憶體管理電路502並且用以存取可複寫式非揮發性記憶體模組406。也就是說，欲寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料會經由記憶體介面506轉換為可複寫式非揮發性記憶體模組406所能接受的格式。具體來說，若記憶體管理電路502要存取可複寫式非揮發性記憶體模組406，記憶體介面506會傳送對應的指令序列。例如，這些指令序列可包括指示寫入資料的寫入指令序列、指示讀取資料的讀取指令序列、指示抹除資料的抹除指令序列、以及用以指示各種記憶體操作(例如，改變讀取電壓準位或執行垃圾回收操作等等)的相對應的指令序列。這些指令序列例如是由記憶體管理電路502產生並且透過記憶體介面506傳送至可複寫式非揮發性記憶體模組406。這些指令序列可包括一或多個訊號，或是在匯流排上的資料。這些訊號或資料可包括指令碼或程式碼。例如，在讀取指令序列中，會包括讀取的辨識碼、記憶體位址等資訊。
在一範例實施例中，記憶體控制電路單元404還包括錯誤檢查與校正電路508、緩衝記憶體510與電源管理電路512。
錯誤檢查與校正電路508是耦接至記憶體管理電路502並且用以執行錯誤檢查與校正操作以確保資料的正確性。具體來說，當記憶體管理電路502從主機系統11中接收到寫入指令時，錯誤檢查與校正電路508會為對應此寫入指令的資料產生對應的錯誤更正碼(error correcting code, ECC)及/或錯誤檢查碼(error detecting code，EDC)，並且記憶體管理電路502會將對應此寫入指令的資料與對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼寫入至可複寫式非揮發性記憶體模組406中。之後，當記憶體管理電路502從可複寫式非揮發性記憶體模組406中讀取資料時會同時讀取此資料對應的錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼，並且錯誤檢查與校正電路508會依據此錯誤更正碼及/或錯誤檢查碼對所讀取的資料執行錯誤檢查與校正操作。
緩衝記憶體510是耦接至記憶體管理電路502並且用以暫存來自於主機系統11的資料與指令或來自於可複寫式非揮發性記憶體模組406的資料。電源管理電路512是耦接至記憶體管理電路502並且用以控制記憶體儲存裝置10的電源。
在一範例實施例中，圖4的可複寫式非揮發性記憶體模組406亦稱為快閃(flash)記憶體模組，記憶體控制電路單元404亦稱為用於控制快閃記憶體模組的快閃記憶體控制器，及/或圖5的記憶體管理電路502亦稱為快閃記憶體管理電路。
圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示的管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。
請參照圖6，記憶體管理電路502會將可複寫式非揮發性記憶體模組406的實體單元610(0)~610(C)邏輯地分組至儲存區601、閒置(spare)區602及系統區603。儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)儲存有資料(例如來自圖1的主機系統11的使用者資料)。例如，儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)可儲存有效(valid)資料與無效(invalid)資料。閒置區602中的實體單元610(A+1)~610(B)尚未用來儲存資料(例如有效資料)。儲存區603中的實體單元610(B+1)~610(C)用以儲存管理資訊(亦稱為系統資料)，例如邏輯至實體映射表、壞塊管理表、裝置型號或其他類型的管理資訊。
當欲儲存資料時，記憶體管理電路502會從閒置區602的實體單元610(A+1)~610(B)中選擇一個實體單元並且將來自主機系統11或來自儲存區601中至少一實體單元的資料儲存至所選的實體單元中。同時，所選的實體單元會被關聯至儲存區601。此外，在抹除儲存區601中的某一個實體單元後，所抹除的實體單元會被重新關聯至閒置區602。
在本範例實施例中，屬於儲存區601的每一個實體單元亦稱為非閒置(non-spare)實體單元，而屬於閒置區602的每一個實體單元亦稱為閒置實體單元。在本範例實施例中，一個實體單元是指一個實體抹除單元。然而，在另一範例實施例中，一個實體單元亦可以包含多個實體抹除單元。
記憶體管理電路502會配置邏輯單元612(0)~612(D)以映射儲存區601中的實體單元610(0)~610(A)。在本範例實施例中，每一個邏輯單元是指一個邏輯位址。然而，在另一範例實施例中，一個邏輯單元也可以是指一個邏輯程式化單元、一個邏輯抹除單元或者由多個連續或不連續的邏輯位址組成。此外，邏輯單元612(0)~612(D)中的每一者可被映射至一或多個實體單元。須注意的是，在一範例實施例中，記憶體管理電路502可不配置映射至系統區603的邏輯單元，以防止儲存於系統區603的管理資訊被使用者修改。
記憶體管理電路502會將邏輯單元與實體單元之間的映射關係(亦稱為邏輯至實體映射資訊)記錄於至少一邏輯至實體映射表。邏輯至實體映射表是儲存於系統區603的實體單元中。當主機系統11欲從記憶體儲存裝置10讀取資料或寫入資料至記憶體儲存裝置10時，記憶體管理電路502可根據此邏輯至實體映射表來執行對於記憶體儲存裝置10的資料存取操作。
在本範例實施例中，有效資料是屬於某一個邏輯單元的最新資料，而無效資料則不是屬於任一個邏輯單元的最新資料。例如，若主機系統11將一筆新資料儲存至某一邏輯單元而覆蓋掉此邏輯單元原先儲存的舊資料(即，更新屬於此邏輯單元的資料)，則儲存至儲存區601中的此筆新資料即為屬於此邏輯單元的最新資料並且會被標記為有效，而被覆蓋掉的舊資料可能仍然儲存在儲存區601中但被標記為無效。
在本範例實施例中，若屬於某一邏輯單元的資料被更新，則此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之舊資料的實體單元之間的映射關係會被移除，並且此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之最新資料的實體單元之間的映射關係會被建立。然而，在另一範例實施例中，若屬於某一邏輯單元的資料被更新，則此邏輯單元與儲存有屬於此邏輯單元之舊資料的實體單元之間的映射關係仍可被維持。
當記憶體儲存裝置10出廠時，屬於閒置區602的實體單元的總數會是一個預設數目(例如，30)。在記憶體儲存裝置10的運作中，越來越多的實體單元會被從閒置區602選擇並且被關聯至儲存區601以儲存資料(例如，來自主機系統11的使用者資料)。因此，屬於閒置區602的實體單元的總數會隨著記憶體儲存裝置10的使用而逐漸減少。
在記憶體儲存裝置10的運作中，記憶體管理電路502會持續更新屬於閒置區602的實體單元的總數。記憶體管理電路502會根據閒置區602中實體單元的數目(即，閒置實體單元的總數)執行資料整併操作。例如，記憶體管理電路502可判斷屬於閒置區602的實體單元的總數是否小於或等於一個門檻值(亦稱為第一門檻值)。此第一門檻值例如是2或者更大的值(例如，10)，本發明不加以限制。若屬於閒置區602的實體單元的總數小於或等於第一門檻值，記憶體管理電路502可執行資料整併操作。在一範例實施例中，資料整併操作亦稱為垃圾收集(garbage collection)操作。
在資料整併操作中，記憶體管理電路502可從儲存區601中選擇至少一個實體單元(亦稱為來源節點)並且嘗試將有效資料從所選擇的實體單元複製到另一實體單元(亦稱為回收節點)。用來儲存所複製之有效資料的實體單元則是從閒置區602中選擇並且會被關聯至儲存區601。若某一個實體單元所儲存的有效資料皆已被複製至回收節點，則此實體單元可被抹除並且被關聯至閒置區602。在一範例實施例中，將某一個實體單元從儲存區601重新關聯回閒置區602的操作(或抹除某一個實體單元的操作)亦稱為釋放一個閒置實體單元。藉由執行資料整併操作，一或多個閒置實體單元會被釋放並且使得屬於閒置區602的實體單元的總數逐漸增加。
在開始執行資料整併操作後，若屬於閒置區602之實體單元符合一特定條件，資料整併操作會停止。例如，記憶體管理電路502可判斷屬於閒置區602的實體單元的總數是否大於或等於一個門檻值(以下亦稱為第二門檻值)。例如，第二門檻值可以大於或等於第一門檻值。若屬於閒置區602的實體單元的總數大於或等於第二門檻值，記憶體管理電路502可停止資料整併操作。須注意的是，停止資料整併操作是指結束當前執行中的資料整併操作。在停止一個資料整併操作之後，若屬於閒置區602的實體單元的總數再次小於或等於第一門檻值，則下一個資料整併操作可再次被執行，以嘗試釋放新的閒置實體單元。
圖7是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機寫入操作與資料整併操作的示意圖。
請參照圖7，在主機寫入操作中，主機系統11會發送至少一個寫入指令以指示將資料701(亦稱為第一資料)寫入至某一個邏輯單元(亦稱為第一邏輯單元)。根據此寫入指令，資料701會被儲存至映射至第一邏輯單元的實體單元710(0)(亦稱為第一實體單元)。例如，實體單元710(0)可以是從圖6的閒置區602中選擇。在一範例實施例中，當前用來儲存來自主機系統11之資料701的實體單元710(0)亦稱為開啟區塊(open block)或主機寫入區塊。須注意的是，在另一範例實施例中，一個開啟區塊或主機寫入區塊亦可以包含多個實體單元。
在執行主機寫入操作之期間，資料整併操作可被執行。或者，在執行資料整併操作之期間，主機寫入操作可被執行。在資料整併操作中，屬於至少一邏輯單元(亦稱為第二邏輯單元)的資料702(亦稱為第二資料)可被從屬於來源節點720的實體單元721(0)~721(E)(亦稱為第二實體單元)收集並且被寫入至屬於回收節點730的實體單元731(0)~731(F)(亦稱為第三實體單元)。資料702包括有效資料，且第二邏輯單元可被映射至實體單元731(0)~731(F)。屬於來源節點720的實體單元721(0)~721(E)是從圖6的儲存區601中選擇，而屬於回收節點730的實體單元731(0)~731(F)是從圖6的閒置區602中選擇。在一範例實施例中，實體單元721(0)~721(E)是圖6的儲存區601中儲存最少有效資料的E+1個實體單元。在一範例實施例中，實體單元721(0)~721(E)是根據其他規則從圖6的儲存區601中選擇，本發明不加以限制。
圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的記錄更新資料的示意圖。
請參照圖7與圖8，根據所執行的主機寫入操作，記憶體管理電路502可將資料801記錄至緩衝記憶體510。資料801包括與資料701所屬的邏輯單元(即第一邏輯單元)有關的映射資訊。例如，資料801可包括對應於資料701的實體至邏輯映射資訊，其反映實體單元710(0)與第一邏輯單元的映射關係。根據所執行的資料整併操作，記憶體管理電路502可將資料802(1)與802(2)記錄至緩衝記憶體510。資料802(1)與802(2)包括與資料702所屬的邏輯單元(即第二邏輯單元)有關的映射資訊。例如，資料802(1)與802(2)可包括對應於資料702的實體至邏輯映射資訊，其反映實體單元731(0)與第二邏輯單元的映射關係。
圖9是根據本發明的一範例實施例所繪示的記錄更新資料與更新管理資訊的示意圖。
請參照圖7至圖9，根據圖7的範例實施例中持續執行的主機寫入操作，記憶體管理電路502可持續將資料801暫存至緩衝記憶體510，且資料801的資料量逐漸增加。另外，根據圖7的範例實施例中持續執行的資料整併操作，記憶體管理電路502可持續將資料802(1)~802(N)暫存至緩衝記憶體510，且資料802(1)~802(N)的資料量大於圖8的範例實施例中的資料802(1)與802(2)的資料量。例如，資料802(1)與802(2)可反映資料702中的一部分資料被儲存至實體單元731(0)，而資料802(N)可反映資料702中的另一部分資料被儲存至實體單元731(F)。
在某一時間點(亦稱為第一時間點)之後，記憶體管理電路502可根據資料801與802(1)~802(N)指示將資料803從可複寫式非揮發性記憶體模組406讀取至緩衝記憶體510。例如，資料803可包括圖6的系統區603所儲存的管理資訊。然後，記憶體管理電路502可根據資料801與802(1)~802(N)在緩衝記憶體510中更新資料803。例如，記憶體管理電路502可根據資料801與802(1)~802(N)的實體至邏輯映射資訊來更新圖6的系統區603中的邏輯至實體映射表所記載的邏輯至實體映射資訊。更新後的資料803可反映圖7的範例實施例中實體單元710(0)與資料701所屬的第一邏輯單元的映射關係以及實體單元731(0)~731(F)與資料702所屬的第二邏輯單元的映射關係。
記憶體管理電路502可指示將經更新的資料803儲存至可複寫式非揮發性記憶體模組406(例如圖6的系統區603)並清除緩衝記憶體510中的資料801與802(1)~802(N)。在將經更新的資料803儲存至可複寫式非揮發性記憶體模組406後，記憶體管理電路502可根據經更新的資料803(即可複寫式非揮發性記憶體模組406中經更新的管理資訊)來存取實體單元710(0)及實體單元731(0)~731(F)所儲存的資料(即資料701與702)。
從另一角度來看，在圖8的範例實施例中，在第一時間點之前，記憶體管理電路502持續將資料801、802(1)及802(2)暫存於緩衝記憶體510，且暫不根據資料801、802(1)及802(2)從可複寫式非揮發性記憶體模組406讀取管理資訊(例如資料803)。在圖8的一範例實施例中，在第一時間點之前，記憶體管理電路502可禁止根據資料801、802(1)及802(2)中的任一者讀取管理資訊(例如資料803)。
在圖8的一範例實施例中，若僅根據802(1)及/或802(2)從可複寫式非揮發性記憶體模組406讀取並更新管理資訊，則每一次讀取管理資訊都會對可複寫式非揮發性記憶體模組406或儲存管理資訊的記憶胞造成損耗。然而，在圖9的範例實施例中，在第一時間點之後根據資料801與802(1)~802(N)來一次性地從可複寫式非揮發性記憶體模組406讀取相關的管理資訊(即資料803)並在緩衝記憶體510中進行更新，可有效減少對於可複寫式非揮發性記憶體模組406的存取次數，進而延長可複寫式非揮發性記憶體模組406的使用壽命。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502可判斷緩衝記憶體510中的資料801是否符合預設條件。以圖8為例，若緩衝記憶體510中的資料801不符合預設條件，記憶體管理電路502可持續將資料801、802(1)及802(2)暫存在緩衝記憶體510且暫不根據資料801、802(1)及802(2)從可複寫式非揮發性記憶體模組406讀取管理資訊(例如資料803)。或者，以圖9為例，若緩衝記憶體510中的資料801符合預設條件，記憶體管理電路502可指示將資料803從可複寫式非揮發性記憶體模組406一次性地讀取至緩衝記憶體510並根據資料801與802(1)~802(N)來更新資料803。換言之，記憶體管理電路502可響應於緩衝記憶體510中的資料801符合預設條件，而讀取並更新資料803。此外，第一時間點可以是記憶體管理電路502判定緩衝記憶體510中的資料801符合預設條件之後的任意時間點。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502可判斷緩衝記憶體510中的資料801的資料量是否不小於(即等於或大於)一個預設資料量。若緩衝記憶體510中的資料801的資料量小於此預設資料量，記憶體管理電路502可判定資料801不符合預設條件。反之，若緩衝記憶體510中的資料801的資料量不小於此預設資料量，記憶體管理電路502可判定資料801符合預設條件。換言之，記憶體管理電路502可響應於緩衝記憶體510中的資料801的資料量不小於預設資料量，而判定資料801符合預設條件進而讀取並更新資料803。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502可判斷緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)是否記載與相同的邏輯單元有關的映射資訊(亦稱為對應於同一邏輯單元的子更新資料)。若緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)記載與相同的邏輯單元有關的映射資訊，記憶體管理電路502可使資料802(1)~802(N)中的至少部分資訊無效。例如，假設資料801與資料802(1)皆包含了與圖6的邏輯單元612(0)有關的映射資訊，則記憶體管理電路502可保存資料801中與邏輯單元612(0)有關的映射資訊並使資料802(1)中與邏輯單元612(0)有關的映射資訊無效。此外，記憶體管理電路502也可刪除或忽略資料802(1)~802(N)中至少部分的相同資訊。藉此，可減少資料801與資料802(1)~802(N)的整體資料量並避免根據相同資訊重覆更新資料803。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502可獲得緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)中與相同的邏輯單元有關的映射資訊(即對應於同一邏輯單元的子更新資料)。然後，記憶體管理電路502可根據所述子更新資料中的最新資料讀取並更新資料803。例如，記憶體管理電路502可比較緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)或者將緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)中的至少一者進行比較，以判斷緩衝記憶體510中的資料801與資料802(1)~802(N)是否包含與相同的邏輯單元有關的映射資訊。假設資料801與資料802(1)皆包含了與圖6的邏輯單元612(0)有關的映射資訊，則記憶體管理電路502可判斷是資料801較新或資料802(1)較新。若資料801較新，則記憶體管理電路502可僅根據資料801來更新資料803中與邏輯單元612(0)有關的映射資訊。或者，若資料802(1)較新，則記憶體管理電路502可僅根據資料802(1)來更新資料803中與邏輯單元612(0)有關的映射資訊。
在一範例實施例中，記憶體管理電路502可判斷緩衝記憶體510中是否存在第一更新資料及/或第二更新資料。第一更新資料包括基於主機寫入操作與資料整併操作的其中之一所產生的更新資料。第二更新資料包括基於主機寫入操作與資料整併操作的其中之另一所產生的更新資料。例如，基於主機寫入操作而產生的更新資料包括資料801，而基於資料整併操作而產生的更新資料包括資料802(1)~802(N)。
在一範例實施例中，若緩衝記憶體510中存在第一更新資料與第二更新資料的其中之一(即第一更新資料與第二更新資料的其中之一被暫存至緩衝記憶體510)，記憶體管理電路502可判斷緩衝記憶體510中是否存在第一更新資料與第二更新資料的其中之另一。在一範例實施例中，若緩衝記憶體510中僅存在第一更新資料與第二更新資料的其中之一(例如僅存在資料801或802(1))，則緩衝記憶體510可暫不根據第一更新資料與第二更新資料的所述其中之一而讀取並更新管理資訊。例如，記憶體管理電路502可持續將第一更新資料與第二更新資料的所述其中之一保存在緩衝記憶體510中。在一範例實施例中，若緩衝記憶體510中同時存在第一更新資料與第二更新資料，記憶體管理電路502可根據第一更新資料與第二更新資料讀取並更新管理資訊(例如資料803)，相關操作細節可參照圖9的範例實施例。
圖10是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。
請參照圖10，在步驟S1001中，執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元。在步驟S1002中，記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料。在步驟S1003中，執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至第三實體單元。在步驟S1004中，記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料。在步驟S1005中，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。
圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。
在步驟S1101中，執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元。在步驟S1102中，記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料。在步驟S1103中，執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至第三實體單元。在步驟S1104中，記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料。在步驟S1105中，判斷第一更新資料是否符合預設條件。若第一更新資料符合預設條件，在步驟S1106中，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。在步驟S1107中，將經更新的管理資訊儲存至可複寫式非揮發性記憶體模組並在所述緩衝記憶體中清除所述第一更新資料與所述第二更新資料。此外，若步驟S1105判斷為否，則可重複執行步驟S1101~S1104。
須注意的是，本發明並不限制圖10中的步驟S1001~S1004與圖11中的步驟S1101~S1104的執行順序。例如，在圖10的另一範例實施例中，步驟S1003與S1004可以在步驟S1001與S1002之前或與步驟S1001與S1002同時執行，及/或在圖11的另一範例實施例中，步驟S1103與S1104可以在步驟S1101與S1102之前或與步驟S1101與S1102同時執行。
圖12是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。
請參照圖12，在步驟S1201中，執行第一寫入操作。第一寫入操作包括將從主機系統接收的第一資料儲存至第一實體單元之操作(即主機寫入操作)以及將儲存於第二實體單元中的第二資料寫入至第三實體單元之操作(即資料整併操作)的其中之一。在步驟S1202中，記錄對應於第一寫入操作的第一更新資料。例如，第一更新資料基於第一寫入操作而產生並可暫存於緩衝記憶體中。在步驟S1203中，判斷是否存在第二更新資料。第二更新資料基於第二寫入操作而產生並可暫存於緩衝記憶體中。第一寫入操作不同於第二寫入操作。例如，第二寫入操作包括將從主機系統接收的第一資料儲存至第一實體單元之操作(即主機寫入操作)以及將儲存於第二實體單元中的第二資料寫入至第三實體單元之操作(即資料整併操作)的其中之另一。例如，在一範例實施例中，第一寫入操作為主機寫入操作，則第二寫入操作可為資料整併操作。或者，在一範例實施例中，第一寫入操作為資料整併操作，則第二寫入操作可為主機寫入操作。
若存在第二更新資料，在步驟S1204中，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊。然而，若不存在第二更新資料，例如緩衝記憶體中存在第一更新資料但不存在第二更新資料，則可回到步驟S1201，以繼續執行第一寫入操作及/或第二寫入操作。
然而，圖10至圖12中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖10至圖12中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖10至圖12的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。
綜上所述，對應於所執行的主機寫入操作以及資料整併操作，第一更新資料與第二更新資料可分別被記錄。在第一時間點之後，根據所述第一更新資料與所述第二更新資料，管理資訊可從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新。在一範例實施例中，只有需要根據第一更新資料來更新管理資訊(例如第一更新資料符合預設條件)時，管理資訊才會被讀取到緩衝記憶體中進行更新。在一範例實施例中，若緩衝記憶體中具有第二更新資料但第一更新資料不符合預設條件，則管理資訊仍不會被讀取到緩衝記憶體中進行更新。在一範例實施例中，只有緩衝記憶體中同時存在第一更新資料與第二更新資料時，管理資訊才會被讀取到緩衝記憶體中進行更新。藉此，可有效減少對可複寫式非揮發性記憶體模組的存取次數，進而可延長可複寫式非揮發性記憶體模組的使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、30‧‧‧記憶體儲存裝置11、31‧‧‧主機系統110‧‧‧系統匯流排111‧‧‧處理器112‧‧‧隨機存取記憶體113‧‧‧唯讀記憶體114‧‧‧資料傳輸介面12‧‧‧輸入/輸出(I/O)裝置20‧‧‧主機板201‧‧‧隨身碟202‧‧‧記憶卡203‧‧‧固態硬碟204‧‧‧無線記憶體儲存裝置205‧‧‧全球定位系統模組206‧‧‧網路介面卡207‧‧‧無線傳輸裝置208‧‧‧鍵盤209‧‧‧螢幕210‧‧‧喇叭32‧‧‧SD卡33‧‧‧CF卡34‧‧‧嵌入式儲存裝置341‧‧‧嵌入式多媒體卡342‧‧‧嵌入式多晶片封裝儲存裝置402‧‧‧連接介面單元404‧‧‧記憶體控制電路單元406‧‧‧可複寫式非揮發性記憶體模組502‧‧‧記憶體管理電路504‧‧‧主機介面506‧‧‧記憶體介面508‧‧‧錯誤檢查與校正電路510‧‧‧緩衝記憶體512‧‧‧電源管理電路601‧‧‧儲存區602‧‧‧閒置區603‧‧‧系統區610(0)~610(C)、710(0)、721(0)~721(E)、731(0)~731(F)‧‧‧實體單元612(0)~612(D)‧‧‧邏輯單元701、702‧‧‧資料720‧‧‧來源節點730‧‧‧回收節點801、802(1)~802(N)、803‧‧‧資料S1001‧‧‧步驟(執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元)S1002‧‧‧步驟(記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料)S1003‧‧‧步驟(執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至第三實體單元)S1004‧‧‧步驟(記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料)S1005‧‧‧步驟(根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊)S1101‧‧‧步驟(執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元)S1102‧‧‧步驟(記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料)S1103‧‧‧步驟(執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至第三實體單元)S1104‧‧‧步驟(記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料)S1105‧‧‧步驟(判斷第一更新資料是否符合預設條件)S1106‧‧‧步驟(根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊)S1107‧‧‧步驟(將經更新的管理資訊儲存至可複寫式非揮發性記憶體模組並在所述緩衝記憶體中清除所述第一更新資料與所述第二更新資料)S1201‧‧‧步驟(執行第一寫入操作)S1202‧‧‧步驟(記錄對應於第一寫入操作的第一更新資料)S1203‧‧‧步驟(判斷是否存在第二更新資料)S1204‧‧‧步驟(根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊)
圖1是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及輸入/輸出(I/O)裝置的示意圖。 圖2是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統、記憶體儲存裝置及I/O裝置的示意圖。 圖3是根據本發明的另一範例實施例所繪示的主機系統與記憶體儲存裝置的示意圖。 圖4是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體儲存裝置的概要方塊圖。 圖5是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體控制電路單元的概要方塊圖。 圖6是根據本發明的一範例實施例所繪示之管理可複寫式非揮發性記憶體模組的示意圖。 圖7是根據本發明的一範例實施例所繪示的主機寫入操作與資料整併操作的示意圖。 圖8是根據本發明的一範例實施例所繪示的記錄更新資料的示意圖。 圖9是根據本發明的一範例實施例所繪示的記錄更新資料與更新管理資訊的示意圖。 圖10是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。 圖11是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。 圖12是根據本發明的一範例實施例所繪示的記憶體管理方法的流程圖。
S1001‧‧‧步驟(執行主機寫入操作，以從主機系統接收寫入指令並將對應於所述寫入指令的第一資料儲存至第一實體單元)
S1002‧‧‧步驟(記錄對應於所述主機寫入操作的第一更新資料)
S1003‧‧‧步驟(執行資料整併操作，以從第二實體單元讀取第二資料並將所述第二資料儲存至第三實體單元)
S1004‧‧‧步驟(記錄對應於所述資料整併操作的第二更新資料)
S1005‧‧‧步驟(根據所述第一更新資料與所述第二更新資料將管理資訊從可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至緩衝記憶體並在所述緩衝記憶體中更新所述管理資訊)

Claims (28)

  1. 一種記憶體管理方法，用於一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，該記憶體管理方法包括： 執行一主機寫入操作，以從一主機系統接收一寫入指令並將對應於該寫入指令的一第一資料儲存至該多個實體單元中的一第一實體單元； 記錄對應於該主機寫入操作的一第一更新資料； 執行一資料整併操作，以從該多個實體單元中的一第二實體單元讀取一第二資料並將該第二資料儲存至該多個實體單元中的一第三實體單元； 記錄對應於該資料整併操作的一第二更新資料；以及 根據該第一更新資料與該第二更新資料將一管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至一緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，其中根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的步驟包括： 響應於所記錄的該第一更新資料符合一預設條件，根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，更包括： 響應於所記錄的該第一更新資料的一資料量不小於一預設資料量，判定所記錄的該第一更新資料符合該預設條件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，更包括： 在根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊讀取至該緩衝記憶體之前，持續將該第二更新資料暫存於該緩衝記憶體，且不根據該第二更新資料讀取該管理資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，其中該第一更新資料包括與一第一邏輯單元有關的映射資訊，該第二更新資料包括與一第二邏輯單元有關的映射資訊，該第一邏輯單元映射至該第一實體單元，且該第二邏輯單元映射至該第三實體單元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，其中根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的步驟包括： 根據該第一更新資料與該第二更新資料，更新一邏輯至實體映射資訊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，更包括： 將經更新的管理資訊儲存至該可複寫式非揮發性記憶體模組；以及 在該緩衝記憶體中清除該第一更新資料與該第二更新資料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，更包括： 獲得該第一更新資料與該第二更新資料中對應於同一邏輯單元的一子更新資料；以及 根據該子更新資料中的一最新資料更新該管理資訊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的記憶體管理方法，更包括： 判斷該緩衝記憶體中是否存在該第一更新資料與該第二更新資料的至少其中之一。
  10. 一種記憶體儲存裝置，包括： 一連接介面單元，用以耦接至一主機系統； 一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元；以及 一記憶體控制電路單元，耦接至該連接介面單元與該可複寫式非揮發性記憶體模組， 其中該記憶體控制電路單元用以執行一主機寫入操作，以從該主機系統接收一寫入指令並指示將對應於該寫入指令的一第一資料儲存至該多個實體單元中的一第一實體單元， 其中該記憶體控制電路單元更用以記錄對應於該主機寫入操作的一第一更新資料， 其中該記憶體控制電路單元更用以執行一資料整併操作，以指示從該多個實體單元中的一第二實體單元讀取一第二資料並將該第二資料儲存至該多個實體單元中的一第三實體單元， 其中該記憶體控制電路單元更用以記錄對應於該資料整併操作的一第二更新資料， 其中該記憶體控制電路單元更用以根據該第一更新資料與該第二更新資料指示將一管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至一緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的操作包括： 響應於所記錄的該第一更新資料符合一預設條件，根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以響應於所記錄的該第一更新資料的一資料量不小於一預設資料量，判定所記錄的該第一更新資料符合該預設條件。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中在根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊讀取至該緩衝記憶體之前，該記憶體控制電路單元更用以持續將該第二更新資料暫存於該緩衝記憶體，且不根據該第二更新資料讀取該管理資訊。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該第一更新資料包括與一第一邏輯單元有關的映射資訊，該第二更新資料包括與一第二邏輯單元有關的映射資訊，該第一邏輯單元映射至該第一實體單元，且該第二邏輯單元映射至該第三實體單元。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的操作包括： 根據該第一更新資料與該第二更新資料，更新一邏輯至實體映射資訊。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以將經更新的管理資訊儲存至該可複寫式非揮發性記憶體模組， 其中該記憶體控制電路單元更用以在該緩衝記憶體中清除該第一更新資料與該第二更新資料。
  17. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以獲得該第一更新資料與該第二更新資料中對應於同一邏輯單元的一子更新資料， 其中該記憶體控制電路單元更用以根據該子更新資料中的一最新資料更新該管理資訊。
  18. 如申請專利範圍第10項所述的記憶體儲存裝置，其中該記憶體控制電路單元更用以判斷該緩衝記憶體中是否存在該第一更新資料與該第二更新資料的至少其中之一。
  19. 一種記憶體控制電路單元，用於控制一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元，其中該記憶體控制電路單元包括： 一主機介面，用以耦接至一主機系統； 一記憶體介面，用以耦接至該可複寫式非揮發性記憶體模組； 一緩衝記憶體；以及 一記憶體管理電路，耦接至該主機介面、該記憶體介面及該緩衝記憶體， 其中該記憶體管理電路用以執行一主機寫入操作，以從該主機系統接收一寫入指令並指示將對應於該寫入指令的一第一資料儲存至該多個實體單元中的一第一實體單元， 其中該記憶體管理電路更用以記錄對應於該主機寫入操作的一第一更新資料， 其中該記憶體管理電路更用以執行一資料整併操作，以指示從該多個實體單元中的一第二實體單元讀取一第二資料並將該第二資料儲存至該多個實體單元中的一第三實體單元， 其中該記憶體管理電路更用以記錄對應於該資料整併操作的一第二更新資料， 其中該記憶體管理電路更用以根據該第一更新資料與該第二更新資料指示將一管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的操作包括： 響應於所記錄的該第一更新資料符合一預設條件，根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以響應於所記錄的該第一更新資料的一資料量不小於一預設資料量，判定所記錄的該第一更新資料符合該預設條件。
  22. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中在根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊讀取至該緩衝記憶體之前，該記憶體管理電路更用以持續將該第二更新資料暫存於該緩衝記憶體，且不根據該第二更新資料讀取該管理資訊。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該第一更新資料包括與一第一邏輯單元有關的映射資訊，該第二更新資料包括與一第二邏輯單元有關的映射資訊，該第一邏輯單元映射至該第一實體單元，且該第二邏輯單元映射至該第三實體單元。
  24. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路根據該第一更新資料與該第二更新資料將該管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至該緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊的操作包括： 根據該第一更新資料與該第二更新資料，更新一邏輯至實體映射資訊。
  25. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以將經更新的管理資訊儲存至該可複寫式非揮發性記憶體模組， 其中該記憶體管理電路更用以在該緩衝記憶體中清除該第一更新資料與該第二更新資料。
  26. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以獲得該第一更新資料與該第二更新資料中對應於同一邏輯單元的一子更新資料， 其中該記憶體管理電路更用以根據該子更新資料中的一最新資料更新該管理資訊。
  27. 如申請專利範圍第19項所述的記憶體控制電路單元，其中該記憶體管理電路更用以判斷該緩衝記憶體中是否存在該第一更新資料與該第二更新資料的至少其中之一。
  28. 一種記憶體儲存裝置，包括： 一連接介面單元，用以耦接至一主機系統； 一可複寫式非揮發性記憶體模組，其中該可複寫式非揮發性記憶體模組包括多個實體單元；以及 一記憶體控制電路單元，耦接至該連接介面單元與該可複寫式非揮發性記憶體模組， 其中該記憶體控制電路單元用以執行一第一寫入操作，其中該第一寫入操作包括將從該主機系統接收的一第一資料儲存至該多個實體單元中的一第一實體單元之操作以及將儲存於該多個實體單元中的一第二實體單元中的一第二資料寫入至該多個實體單元中的一第三實體單元之操作的其中之一， 其中該記憶體控制電路單元更用以記錄對應於該第一寫入操作的一第一更新資料， 其中該記憶體控制電路單元更用以判斷是否存在一第二更新資料，該第二更新資料基於一第二寫入操作而產生，且該第二寫入操作包括將該第一資料儲存至該第一實體單元之該操作以及將該第二資料寫入至該第三實體單元之該操作的其中之另一， 其中該記憶體控制電路單元更用以根據該第一更新資料與該第二更新資料指示將一管理資訊從該可複寫式非揮發性記憶體模組讀取至一緩衝記憶體並在該緩衝記憶體中更新該管理資訊。
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