[发明专利]延长存储器的寿命的装置和方法

说明书

广义地说，本技术的实施例提供了用于改善(易失性和非易失性)存储器中的磨损均衡的装置和方法。特别地，本磨损均衡技术包括在存储器内移动静态数据，以便基本上平衡在存储器内所有位置的写入。

本技术一般而言涉及存储器的磨损均衡，并且尤其涉及在存储器内移动静态数据。

非易失性存储器(NVM)是其中存储器单元或元件在移除供给到单元/元件的电力之后不会失去其状态的一类存储器。非易失性存储器设备的示例包括闪存存储器、磁性计算机存储设备(例如，硬盘、软盘和磁带)和光盘。NVM设备的其它示例包括相变存储器(PCM/PCRAM)设备、电阻随机存取存储器(RRAM/ReRAM)设备和相关电子材料(CEM/CeRAM)设备。在相变存储器设备中，编程(写入)涉及加热存储器单元以使其熔化(这造成电阻的改变)并冷却至导电结晶状态或非导电非晶状态。在电阻RAM设备中，编程涉及改变介电固态材料两端的电阻。CeRAM设备(全部或部分地)由相关电子材料(CEM)形成，其表现出由于电子相关而不是固态结构相变引起的突然的导电或绝缘状态过渡。

一般而言，NVM单元或设备可以被电擦除和重新编程。但是，由于重复的擦除和重新编程循环，NVM单元或设备常常随着时间而磨损。这种磨损会导致更高的误码，并最终会导致NVM设备的部分无法存储数据。闪存存储器通常具有10⁵个编程/擦除循环的耐久性，PCM通常在10⁷和10⁹个编程/擦除循环之间，预期CeRAM大约为10⁹个编程/擦除循环，而动态随机存取存储器(DRAM)支持至少10¹⁵个编程/擦除循环。取决于存储器设备的类型，磨损具有不同的造成原因。PCM通常由于写入时使用的高温而磨损。高温造成PCM单元物理地膨胀和收缩，这对单元中的材料产生应力。闪存存储器因为连续的编程/擦除循环损耗位单元中的金属氧化物层而磨损。

本申请人已经认识到需要改进的技术来增加经历大量编程/擦除循环并且可能磨损的存储器设备的寿命。

根据本技术的第一方面，提供了一种磨损均衡方法，该方法包括：在存储系统内识别存储静态数据的存储器位置；识别存储系统的存储器内的写入繁重区域中的空闲存储器位置；以及将存储的静态数据写入存储器内的写入繁重区域中的空闲存储器位置。

根据本技术的第二方面，提供了一种存储系统，包括：至少一个高速缓存；存储器；以及模块，该模块用于：在存储系统内识别存储静态数据的存储器位置；识别存储器内的写入繁重区域中的空闲存储器位置；以及将存储的静态数据写入存储器内的写入繁重区域中的空闲存储器位置。

如本领域技术人员将认识到的，本技术可以被实施为系统、方法或计算机程序产品。因而，本技术可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。

此外，本技术可以采取在计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有实施在其上的计算机可读程序代码。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。

用于执行本技术的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象的编程语言和常规的过程编程语言。代码部件可以被实施为过程、方法等，并且可以包括子部件，子部件可以采取用任何抽象级别的指令或指令序列的形式，从本机指令集的直接机器指令到高级别编译或解释的语言构造。

在附图中通过示例的方式示意性地图示了这些技术，其中：

图1示出了存储系统中现有技术的磨损均衡系统的示意图；

图2示出了存储系统中改进的磨损均衡系统的示意图；

图3示出了存储系统的框图；

图4是在存储系统中执行磨损均衡的一般步骤的流程图；