[发明专利]固态储存装置及其数据编程方法

说明书

本发明涉及一种固态储存装置及其数据编程方法。该固态储存装置包括：一控制器；以及一闪存，连接至该控制器，且包括多个区块；其中，该控制器用以决定是否启动一无用单元收集动作；并于决定启动该无用单元收集动作时，于该闪存中的这些区块中选定一第一开启区块，用以储存执行该无用单元收集动作时所搬移的一有效数据；以及编程该无用单元收集动作时所搬移的该有效数据至该第一开启区块；其中，该闪存中的这些区块具有另一被选定的一第二开启区块，用以储存由该主机输出的一写入数据。

技术领域

本发明涉及一种固态储存装置及其数据编程方法，且特别是涉及一种可执行无用单元收集(garbage collection)动作的固态储存装置及其包含无用单元收集动作的数据编程方法。

背景技术

众所周知，固态储存装置(Solid State Device，SSD)使用与非门闪存(NANDflash memory)为主要储存元件，而闪存为一种非易失性(non-volatile)存储器。也就是说，当数据编程(program)至闪存后，即使系统电源关闭，数据仍保存在闪存中。

请参照图1，其所示为已知固态储存装置的示意图。固态储存装置10中包括一控制器101、一缓冲元件(buffering element)107与一闪存105。控制器101连接至缓冲元件107与闪存105。再者，控制器101利用一外部总线20与主机(host)12之间进行指令与数据的传递。

当主机12输出写入数据(write data)欲编程至闪存105时，控制器101会先将写入数据进行ECC编码程序，之后再将写入数据暂存于缓冲元件107。而控制器101会适时的进行编程动作，将缓冲元件107中的写入数据编程至闪存105。

其中，缓冲元件107为高速缓存存储器(cache memory)，可利用SRAM或者DRAM来实现。另外，外部总线20可为USB总线、IEEE 1394总线、PCIe总线或SATA总线等等。

一般来说，闪存中105包括多个区块(block)，而每个区块中又包括多个页(page)。例如，闪存中105中有1024个区块，而每个区块中有64页，每个页的容量为4K bytes。再者，由于闪存105的特性，数据编程是以页为基本单位来进行编程动作(program action)，而数据擦除(erase)则是以区块为单位进行区块擦除动作(block erase action)。

再者，主机12是以逻辑区块地址(logical block address，简称LBA)来存取闪存105。而一个LBA可对应至512字节(512bytes)的数据。换言之，当主机12欲将写入数据编程至闪存时，主机12会先产生写入命令(write command)及LBA至控制器101。之后，主机12再将对应的写入数据输出至控制器101。而控制器101会将写入数据暂存于缓冲元件107中。

假设闪存105中一个页的数据量为4Kbytes，则8个LBA的数据量等于一个页的数据量。由于闪存105是以页为基本单位来进行编程，所以当缓冲元件107中暂存的数据量达到或超过一页的数据量时，控制器101即可启动编程动作，并且以页为基本单位将数据编程至闪存中105。

另外，控制器101会于闪存105中选定一个空白区块来进行数据编程，称为开启区块(open block)。当控制器101进行编程动作时，会将缓冲元件107中暂存的数据编程至开启区块。当开启区块填满数据后，控制器101会再选定另一空白区块为开启区块，并继续将缓冲元件107中的数据编程至开启区块。

由于闪存105是以区块为擦除单位，每个页内的数据无法单独被擦除并更新(update)，因此当闪存105接收到更新数据时，会将更新数据储存在新页(空白页)内，而原来旧页中的原始数据则被视为无效数据。如此，闪存105在经过长时间的存取之后，许多区块中都会包含有效数据以及无效数据，且闪存105的可编程空间会逐渐减少。