[发明专利]一种固态驱动器设备及基于该固态驱动器的数据读写方法

说明书

本发明实施例公开了一种GNSD固态驱动器设备及基于该固态驱动器的数据读写方法，该固态硬盘驱动器设备包括：闪存存储器，用于存储第一数据；SSD DRAM，用于存储映射表和第二数据；DRAM翻译层(DTL)，用于控制对SSD DRAM的访问；控制器，用于当主机读取数据时，根据映射表确定所读取的数据存储于SSD DRAM和/或闪存存储器中；控制器，还用于当主机写入数据时，根据映射表中的可用DRAM条目的数量，将所写入的数据存储于SSD DRAM或闪存存储器。采用本发明，可以有效控制闪存存储器的写入和擦除次数，从而提高闪存存储器的耐久性。

技术领域

本发明涉及闪存存储器技术领域，尤其涉及一种固态驱动器设备及基于该固态驱动器的数据读写方法。

背景技术

闪存存储器广泛用于计算机系统的外部储存，并且用于便携设备的主要储存。闪存存储器(flash memory)，在1987年由东芝Fujio Masuoka博士发明，采用在浮栅上存储电荷的电可擦除可编程只读存储器(Electrically-Erasable Programable Read-OnlyMemory，EEPROM)单元。该单元一般用雪崩电流编程，然后利用穿过氧化物薄层的量子力学隧道擦除。可惜的是，在编程或擦除过程中某些电子可能在氧化物薄层中被捕捉。假定编程电压恒定，这些被捕捉的电子在随后的编程周期中会减少该单元中贮存的电荷。因此，往往需要提高编程电压来补偿被捕捉的电子。

随着闪存存储器的密度和尺寸的增大，该单元的尺寸已经收缩。氧化物的厚度包括隧道氧化物的也已经减小。而较薄的氧化物更容易受到捕获的电子的影响，并且有时更容易失效。绿能与非固态驱动器(Green NAND Solid State Drive，GNSD)闪存存储器的浮栅可以捕获电子，浮栅中的电子数量会影响输出的电压电平。不同的电压电平可以通过控制在写入过程捕获到耗尽层中的电子来达到。越小的浮栅区域限制可捕获电子的最大数量(目前仅仅几百电荷的电子)。由于程序/读取干扰电荷可能泄漏或陷入浮栅。电子数量的变动会影响输出电压的变动并改变读取结果。

闪存存储器保证能够承受的编程擦除周期数约为100，000周期，在正常的读写条件下这被认为是一个很长的寿命了。但较小的闪存单元已经经历高得令人不安的损耗，且较新式的二级单元闪存存储器在规格书上被定义为低于10，000编程-擦除(Program/erase，P/E)周期的耐久性，而对于三级单元(Triple-Level Cell，TLC)为约600P/E周期的耐久性。如果目前趋势持续，未来闪存存储器可能只允许300编程-擦除周期。如此低的耐久性可能会严重地限制闪存存储器可能的用途，以及用于固态硬盘(Solid state drives，SSD)的应用。

另外，提高闪存存储器密度的一种方法是每个储存单元储存多于一位的数据。一个单元的不同电压等级被分配给多位中的不同位，例如给予一个两位的单元四个电压等级。然而，多层单元(Multi-level cell，MLC)和TLC闪存技术的噪声容限降低，使得闪存存储器的耐久性问题恶化。

在P/E次数有限的前提下，如何减少闪存存储器的写入次数和擦除次数是需要解决的问题。

发明内容

基于此，为解决上述提到的闪存存储器的耐久性恶化技术问题，特提供了一种固态驱动器设备及基于该固态驱动器的数据读写方法。

本发明实时例第一方面提供了一种绿能NAND固态驱动器(GNSD)设备，其特征在于，包括：

闪存存储器，用于存储第一数据；

闪存转换层，用于访问所述闪存存储器；

固态驱动器(SSD)动态随机存取存储器(DRAM)，用于存储映射表和第二数据，其中，所述固态驱动器动态随机存储器包括用于控制对所述SSD DRAM的访问的DRAM翻译层(DTL)；

GNSD控制器，包括：