[发明专利]使用多层存储器的磁盘驱动数据缓存

说明书

公开一种磁盘驱动器，其利用多层固态存储器来缓存从主机接收的数据。数据可以被存储在能够以低成本提供要求的性能的存储器层中。例如，多级单元（MLC）存储器可以被用来存储频繁读取但是不频繁写入的数据。作为另一个示例，单级单元（SLC）存储器可以被用来存储频繁写入的数据。因而能够获得提高的性能、降低的成本和改进的功耗。

技术领域

本公开内容涉及磁盘驱动器，包括但是不限于包括磁和固态存储装置两者的混合磁盘驱动器。更具体地，本公开内容涉及用于在包括固态存储器的多层存储器架构中存储数据的系统和方法。

背景技术

非易失性存储器装置通常提供比磁介质更好的性能来读写数据。因此，在存储装置中，利用非易失性存储器来存储数据是有利的。然而，使用非易失性存储器来存储数据的问题是非易失性存储器的可靠性随着时间而退化。

非易失性存储器装置可以通常在它们的有用寿命中容忍有限数量的写循环。各种因素可能导致非易失性存储器装置中的数据错误，其中包括随着时间电荷丢失或者泄漏，读取干扰和由程序擦除循环造成的器件磨损。非易失性存储器退化可以造成存储的数据被损坏。例如，当读操作上的比特错误的数量超过非易失性存储器装置的ECC（纠错码）纠正能力时，读操作失败。

发明内容

附图说明

下面将参照附图描述实现本发明的各种特征的系统和方法，其中：

图1是例示根据本发明的一个实施方式实现用于在多层存储器架构中存储数据的机制的存储装置的框图。

图2是例示根据本发明的一个实施方式用于在多层存储器架构中存储数据的机制的流程图。

图3是例示根据本发明的一个实施方式用于在多层存储器架构中存储数据的机制的流程图。

图4例示根据本发明的一个实施方式在多层存储器架构中存储数据的多个示例。

具体实施方式

尽管描述特定实施方式，但是这些实施方式仅作为示例呈现，而不旨在限制保护范围。实际上，此处描述的新颖方法和系统可以在多种其它形式中体现。此外，此处描述的方法和系统的形式可以进行各种省略、替代和修改，而不背离保护范围。

概述

非易失性存储器（NVM）装置（例如，闪存存储器和其它类型的固态存储器装置）在存储器单元的阵列中存储信息。在单级单元（SLC）非易失性存储器中，每一个单元存储单个比特的信息。在多级单元（MLC）非易失性存储器中，每一个单元存储两个或更多比特的信息。非易失性存储器具有由数据可被写入到特定NVM位置的次数测量的有限可用寿命。随着NVM磨损增加（例如，程序擦除循环的数量增加），NVM的可靠性和数据保持性降低。MLC非易失性存储器（例如，MLCNAND）比SLC非易失性存储器更廉价，但是趋向于具有更慢的存取时间，更低的耐久力和更低的数据保持性。MLC非易失性存储器可以被配置为在SLC模式下操作，从而在存储器单元中存储单个比特的信息。和被配置为在MLC模式下操作的MLC存储器相比，被配置为在SLC模式下操作的MLC存储器提供更好的耐久力和数据保持性。

为了提高性能，一些磁盘驱动器利用非易失性存储器的速度来在非易失性存储器中存储特定数据。这个数据可以包括被频繁存取的数据和在启动时存取的数据。在本公开内容中，除了磁存储之外，包括非易失性存储器缓存的磁盘驱动器被称为“混合硬盘驱动器”或者“混合硬驱动器”。在一些混合硬驱动器中，由于其低成本和高存储密度，MLC NVM可以是缓存存储的好选择。非易失性存储器通常被用作读缓存（例如，磁存储中存在的数据的副本）和写缓存（例如，和存储在磁存储中的数据相比，存储在NVM缓存中的数据是最近版本）两者。