KR20120034976A - Apparatus and method for mapping the data address in nand flash memory - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for mapping a data address in a NAND flash memory are provided to prevent unnecessary writing command due to medium. CONSTITUTION: A buffer(410) stores object data according to a writing command from first medium to second medium. The buffer generates data of a second operation unit which is larger than a first operation unit according to the command. An address map managing unit(420) stores an address map which maps a logical address of the data of the second operation unit to a physical address of the data of the first operation unit. A recording unit(430) records the data of the generated second operation unit.

Description

낸드 플래시 메모리에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치 및 방법{Apparatus and method for mapping the data address in NAND flash memory}Apparatus and method for mapping the data address in NAND flash memory}

본 발명은 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 낸드 플래시 메모리에서 섹터 단위의 데이터의 주소를 페이지 단위의 데이터의 주소로 사상시키는 장치, 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for mapping an address of data in media having different units of operation, and more particularly, to an apparatus, method and method for mapping an address of data in sector units to an address of data in page units in a NAND flash memory. It relates to a recording medium recording this.

플래시 메모리는 소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 사라지지 않은 채 유지되는 비휘발성 저장매체로서, 디램(DRAM)과는 달리 전원이 끊기더라도 저장된 정보를 그대로 보존할 수 있을 뿐만 아니라 정보의 입출력도 자유로워 디지털 텔레비전, 디지털 캠코더, 휴대전화, 디지털 카메라, 개인휴대단말기(PDA), 게임기, MP3 플레이어 등에 널리 활용되고 있다.Flash memory is a non-volatile storage medium with low power consumption and stored information remains unchanged even when the power is turned off. Unlike DRAM, the flash memory not only retains the stored information even when the power is cut. Free input and output is widely used in digital televisions, digital camcorders, mobile phones, digital cameras, personal digital assistants (PDAs), game consoles, and MP3 players.

플래시 메모리의 종류에는 크게 저장 용량이 큰 낸드(NAND, Not AND) 플래시 메모리와 처리 속도가 빠른 노어(NOR, Not OR) 플래시 메모리의 2 가지로 분류된다. 비트선과 접지선 사이에 셀(cell)이 병렬로 배치된 노어 플래시 메모리와 달리 낸드 플래시 메모리는 셀이 직렬로 배치된 데이터 저장형 플래시 메모리이다. 특히, 낸드 플래시 메모리는 기존의 저장 매체인 하드디스크와 같은 자기식 저장장치들과는 달리 내구성이 우수하고, 기계적인 메카니즘이 존재하지 않음으로 인하여 매우 빠른 액세스 속도를 가진다. 나아가, 고집적과 대용량화가 가능하며, 값이 저렴하다는 장점이 있다. 따라서 휴대용 정보통신기기 사용이 증가하면서 낸드 플래시 메모리 시장도 점점 성장하고 있는 추세이다.There are two types of flash memory, NAND flash memory with large storage capacity and NOR flash memory with fast processing speed. Unlike NOR flash memory in which cells are disposed in parallel between bit lines and ground lines, NAND flash memories are data storage flash memories in which cells are disposed in series. In particular, NAND flash memory is highly durable unlike magnetic storage devices such as hard disks, which are conventional storage media, and has a very fast access speed due to the absence of a mechanical mechanism. Furthermore, there is an advantage that high integration and large capacity are possible and the price is low. Therefore, as the use of portable information and communication devices increases, the NAND flash memory market is also growing.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기록하려는 대상 데이터와 기록 매체가 서로 다른 연산 단위를 가짐으로 인해 매체에 불필요한 쓰기 명령이 발생하는 한계를 극복하고, 이로 인해 매체의 공간이 낭비되며 쓰기 성능이 저하되는 문제점을 해결하는데 있다. 나아가 본 발명은 쓰기 명령에 취약한 매체의 특성으로 인해 장치의 수명이 짧아지는 문제점을 해결하고자 한다.The technical problem to be solved by the present invention is to overcome the limitation that unnecessary write commands occur on the medium because the target data to be recorded and the recording medium has different operation units, which wastes space on the medium and decreases the write performance. To solve the problem. Furthermore, the present invention is to solve the problem of shortening the life of the device due to the characteristics of the medium vulnerable to the write command.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법은 제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기(write) 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 버퍼에 저장하는 단계; 상기 버퍼에 저장하는 단계를 반복함으로써 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성하는 단계; 상기 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 상기 제 2 매체에 기록하는 단계; 및 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵(map)을 저장하는 단계를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the method of mapping the address of the data in the medium having a different operation unit according to the present invention according to the write command from the first medium to the second medium Storing the target data in a buffer; Generating data of a second operation unit larger in size than the first operation unit by repeating the storing in the buffer; Recording the data of the generated second operation unit on the second medium; And storing an address map in which a logical address of data of the second operation unit is mapped to a physical address of the data of the first operation unit.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법은 제 1 연산 단위의 크기를 갖는 데이터에 대한 읽기(read) 명령을 수신하는 단계; 주소 맵을 이용하여 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 크기를 갖는 데이터의 물리 주소를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 물리 주소에 저장된 데이터로부터 상기 읽기 명령의 대상 데이터를 독출하는 단계를 포함하고, 상기 주소 맵은 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 미리 사상시켜 저장한다.In order to solve the another technical problem, the method of mapping the address of the data in the medium having different operation units according to the present invention is to receive a read command for the data having the size of the first operation unit step; Obtaining a physical address of data having a size of a second operation unit larger in size than the first operation unit using an address map; And reading the target data of the read command from the data stored in the obtained physical address, wherein the address map includes a logical address of the data of the second operation unit and a physical address of the data of the first operation unit. Map to and save in advance.

상기 기재된 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법들에서 상기 제 1 연산 단위는 섹터(sector)이고, 상기 제 2 연산 단위는 페이지(page)이며, 상기 제 2 매체는 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory)인 것이 바람직하다.In the above-described methods for mapping the address of data in media having different operation units, the first operation unit is a sector, the second operation unit is a page, and the second medium is a NAND. It is preferably a flash memory.

또한, 이하에서는 상기 기재된 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법들을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.Further, the following provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method for mapping the address of data in a medium having different units of operation described above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치는 제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 저장하고, 상기 명령에 따라 저장된 복수 개의 대상 데이터로부터 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성하는 버퍼; 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵을 저장하는 주소 맵 관리부; 및 상기 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 상기 제 2 매체에 기록하는 기록부를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the apparatus for mapping the address of the data in the medium having a different operation unit according to the present invention, the target data of the first operation unit according to the write command from the first medium to the second medium; A buffer configured to store data of a second operation unit larger in size than the first operation unit from the plurality of pieces of target data stored according to the command; An address map manager configured to store an address map of mapping a logical address of data of the second operation unit to a physical address of the data of the first operation unit; And a recording unit for recording the generated second operation unit data on the second medium.

상기 기재된 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치에서 상기 제 1 연산 단위는 섹터이고, 상기 제 2 연산 단위는 페이지이며, 상기 제 2 매체는 낸드 플래시 메모리인 것이 바람직하다.In the apparatus for mapping the address of data in the media having the different operation units described above, the first operation unit is a sector, the second operation unit is a page, and the second medium is a NAND flash memory.

본 발명은 기록하려는 대상 데이터와 기록 매체가 서로 다른 연산 단위를 갖는 상황에서 대상 데이터를 매체의 연산 단위로 가공함으로써 과도한 쓰기 명령을 수행을 방지하고, 그 결과 매체의 기록 공간을 절약할 수 있으며, 쓰기 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 쓰기 명령에 취약한 매체의 특성을 고려하여 쓰기 명령을 감소시킴으로써 장기적으로 장치의 수명을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, an excessive write command can be prevented from being performed by processing the target data into a calculation unit of the medium in a situation where the target data to be recorded and the recording medium have different operation units, and consequently, the recording space of the medium can be saved. Write performance can be improved. In addition, the present invention can increase the life of the device in the long term by reducing the write command in consideration of the characteristics of the medium vulnerable to the write command.

도 1은 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터를 기록할 때 발생하는 기록 현상과 이를 개선하기 위한 본 발명의 기본 아이디어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예가 구현되는 환경에서 서로 다른 연산 단위의 데이터를 기록하기 위한 처리 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치가 구현되는 환경 및 그 장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법을 데이터의 흐름에 따라 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 실시예에서 데이터의 쓰기 연산을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 실시예에서 데이터의 기록 공간을 확보하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5의 실시예에서 데이터의 읽기 연산을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시킴에 있어서 해시 함수를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a recording phenomenon that occurs when recording data in media having different operation units and the basic idea of the present invention for improving the same.
2 is a flowchart illustrating a process for recording data of different operation units in an environment in which an embodiment of the present invention is implemented.
3 is a flowchart illustrating a method of mapping an address of data in media having different operation units according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are block diagrams illustrating an environment and a device in which an apparatus for mapping an address of data in media having different operation units is implemented according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for describing a method of mapping an address of data according to a flow of data in media having different operation units according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for describing in more detail a write operation of data in the embodiment of FIG. 5.
FIG. 7 is a diagram for describing a method of securing a recording space of data in the embodiment of FIG. 5 in more detail.
FIG. 8 is a diagram for describing in more detail a read operation of data in the embodiment of FIG. 5.
FIG. 9 is a diagram for describing a method of using a hash function in mapping an address of data in media having different operation units according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 활용 및 구현될 수 있는 낸드 플래시 메모리의 특성과 이를 디스크로서 활용하기 위한 기술들에 대해 개괄적으로 소개하고자 한다. 이하에서는 다양한 실시예들을 설명함에 있어서 낸드 플래시 메모리를 예시하고 있으나, 이는 연산의 기본 단위가 서로 다른 경우에 있어서의 기록 특성을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 단지 낸드 플래시 메모리에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예들은 그 동작 원리와 아이디어의 동일성이 유지되는 한 서로 다른 연산 단위를 갖는 다양한 매체들의 데이터 주소 사상(mapping)에서 유연하게 활용될 수 있다.Before describing the embodiments of the present invention, the characteristics of the NAND flash memory in which the embodiments of the present invention can be utilized and implemented, and techniques for utilizing the same as a disk will be described. Hereinafter, in describing various embodiments, a NAND flash memory is exemplified. However, this is only to describe recording characteristics when the basic units of operation are different from each other, and the present invention is not limited to the NAND flash memory. In addition, embodiments of the present invention can be flexibly utilized in data address mapping of various media having different units of operation as long as the principle of operation and the idea are maintained.

낸드 플래시 메모리는 기본 단위인 페이지(page)와, 여러 개의 페이지로 구성된 블록(block)으로 구성된다. 낸드 플래시 메모리의 페이지는 보통 2KB나 4KB의 크기를 가지며 이러한 페이지는 낸드 플래시 메모리의 읽기 및 쓰기의 기본 단위이다. 블록은 보통 64개나 128개의 페이지로 구성되며 낸드 플래시 메모리의 삭제 연산의 기본 단위이다. 낸드 플래시 메모리는 일반적으로 쓰기 연산이 읽기 연산보다 8-10배 정도 느리며 기록할 수 있는 회수에 제한이 있으므로 기록 방식의 개선에 따라 빠른 속도를 보장할 수 있으며, 낸드 플래시 메모리의 수명 또한 증가시킬 수 있다.NAND flash memory is composed of pages, which are basic units, and blocks composed of several pages. Pages of NAND flash memory are usually 2KB or 4KB in size, and these pages are the basic unit of reading and writing of NAND flash memory. A block is usually 64 or 128 pages long and is the basic unit of erase operation of NAND flash memory. NAND flash memory is generally 8-10 times slower than read operations and has a limit on the number of times that it can be written, so the NAND flash memory can guarantee fast speeds and improve the lifespan of NAND flash memory. have.

낸드 플래시 메모리는 덮어쓰기(overwrite)가 지원되지 않는 특징을 가지므로 미리 써진 데이터에 덮어쓰기가 발생한 경우에는 여분의 공간(미리 지워진 페이지)에 갱신된 데이터를 기록하고 사상 장치를 통해서 새롭게 갱신되었다는 사실을 알려준다. 또한, 낸드 플래시 메모리는 읽기, 쓰기 단위는 페이지인데 반해서, 삭제 단위는 페이지보다 큰 블록 단위라는 특징을 가진다. 이로 인해 낸드 플래시 메모리는 가비지 컬렉션(garbage collection)을 통해 기존에 사용된 블록을 재활용하게 된다. 이 과정에서 기존의 블록을 삭제하기 전에 해당 블록에 유효한 페이지가 존재하는 경우에는 해당 페이지를 빈 공간에 복사한 후, 해당 블록을 삭제하여 추가적인 여유 공간을 확보하게 된다. 이러한 가비지 컬렉션은 복사하는 작업을 통해서 추가적인 쓰기 요청을 유발하게 되고 낸드 플래시 메모리의 수명을 단축시키는 원인이 되기도 한다.NAND flash memory does not support overwrite, so in the event of overwriting of pre-written data, the updated data is written to the extra space (erased pages) and updated by the mapping device. Tells. In addition, NAND flash memory is a unit of reading and writing, whereas a unit of erase is a block unit larger than a page. This will allow NAND flash memory to be recycled through previously used blocks through garbage collection. In this process, if a valid page exists in the block before deleting the existing block, the page is copied to an empty space, and then the block is deleted to secure additional free space. This garbage collection causes additional write requests through copying, and can also shorten the life of NAND flash memory.

기존의 파일 시스템이나 블록 인터페이스 레이어(block interface layer)는 기본적으로 저장 매체로서 하드디스크를 활용한다는 가정하게 구현되어 있다. 그러나, 낸드 플래시 메모리는 쓰기 전에 지우기(erase before write)와 각 연산의 단위가 다른 특성으로 인해서 종래의 하드디스크와는 구조적으로 동일하게 동작할 수 없다는 약점을 가진다. 따라서, 낸드 플래시 메모리를 하드디스크와 동일하게 동작시킬 수 있도록 해주는 인터페이스 역할의 소프트웨어가 필요한데 이를 플래시 변환 계층(flash translation layer, FTL)라고 한다. FTL는 파일 시스템이나 블록 인터페이스 레이어에서 사용하는 논리 블록 주소(logical block address)를 낸드 플래시 메모리에 해당하는 물리 블록 주소(physical block address)로 변환해주는 사사상(mapping) 장치이다. 이런 FTL은 사상 단위에 따라서 페이지 단위 주소 사상 (page-level address mapping)과 블록 단위 주소 사상(block-level address mapping)으로 분류될 수 있다.Existing file systems or block interface layers are basically implemented on the assumption that a hard disk is used as a storage medium. However, NAND flash memory has a weak point that it cannot operate structurally the same as a conventional hard disk due to the different characteristics of erase before write and the unit of each operation. Therefore, a software that functions as an interface that enables NAND flash memory to operate in the same manner as a hard disk is called a flash translation layer (FTL). FTL is a mapping device that converts a logical block address used in a file system or block interface layer into a physical block address corresponding to NAND flash memory. Such FTLs may be classified into page-level address mapping and block-level address mapping according to mapping units.

페이지 단위 주소 사상은 보다 상세한 단위의 사상이 가능하므로 페이지의 단위의 데이터 갱신이 발생할 경우에 좋은 성능을 보여줄 수 있지만 사상 단위가 작음으로 인해서 많은 양의 사상 정보를 고가의 SRAM이나 DRAM에 저장해야 하는 단점을 가진다. 이에 반해 블록 단위 주소 사상은 사상 단위가 페이지에 비해서 64배 또는 128배 크므로 보다 적은 양의 사상 정보를 관리해야 하는 장점을 가지지만 상대적으로 성능이 떨어진다. 그 이유는 보다 큰 사상 단위를 가지게 되므로, 사상 단위 내에서 일부분에 대한 데이터 갱신 요청이 발생하더라도 해당 사상 단위의 데이터 모두를 복사해야 하기 때문이다.Page-level address mapping allows more detailed mapping, which can show good performance when page-level data updates occur. However, due to the small mapping unit, a large amount of mapping information must be stored in expensive SRAM or DRAM. Has its drawbacks. On the other hand, block-based address mapping has the advantage of managing a smaller amount of mapping information because the mapping unit is 64 times or 128 times larger than the page, but the performance is relatively poor. This is because it has a larger mapping unit, so even if a data update request for a part occurs within the mapping unit, all data of the mapping unit must be copied.

도 1은 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터를 기록할 때 발생하는 기록 현상과 이를 개선하기 위한 본 발명의 기본 아이디어를 설명하기 위한 도면으로서, 앞서 설명한 낸드 플래시 메모리의 특성으로부터 그 원인을 찾을 수 있다.FIG. 1 is a view for explaining a recording phenomenon that occurs when data is recorded on media having different operation units and a basic idea of the present invention for improving the same, and find the cause from the characteristics of the NAND flash memory described above. Can be.

통상적으로 페이지의 크기는 2KB나 4KB의 크기를 가지므로 하드디스크에서 사용하는 섹터 단위보다 훨씬 큰 단위를 가지게 된다. 낸드 플래시 메모리를 사용하는 파일 시스템이나 블록 인터페이스 레이어는 종래의 하드디스크를 저장매체로 예상하여 제작되었기 때문에 섹터 단위로 I/O 요청을 하게 되고, 이로 인해서 FTL은 페이지보다 상대적으로 더 작은 단위의 요청을 받게 된다. 그러나 페이지는 섹터보다 훨씬 큰 단위이며, 낸드 플래시 메모리의 기본 쓰기 단위는 페이지이므로, 페이지보다 훨씬 작은 단위의 섹터를 기록하기 위해서는 페이지 전체를 써야 하는 과도한 쓰기 요청이 발생할 수밖에 없다. 또한 기존의 페이지에 섹터 단위의 갱신이 발생하게 되는 경우에는 기존의 페이지의 데이터를 읽은 후, 새로 쓸 섹터 크기의 쓰기 데이터와 병합한 다음에 비로소 하나의 페이지를 쓰게 된다. 즉, 섹터 단위의 크기를 쓰기 위해 하나의 페이지 쓰기가 발생하게 되고 추가적으로 하나의 페이지 크기의 읽기 요청 또한 발생하게 된다.In general, the page size is 2KB or 4KB, so the unit has a much larger unit than the sector unit used in the hard disk. The file system or block interface layer that uses NAND flash memory is made in anticipation of a conventional hard disk as a storage medium. Therefore, I / O requests are made in sector units, which causes FTL to request relatively smaller units than pages. Will receive. However, since pages are much larger than sectors, and the basic write unit of NAND flash memory is pages, in order to write sectors much smaller than pages, excessive write requests that require the entire page are inevitable. In addition, when a sector-by-sector update occurs on an existing page, data of the existing page is read, merged with write data of a new sector size, and then one page is written. That is, one page write occurs to write the size in sectors, and a read request of one page size also occurs.

도 1에서 [case 1]은 상기된 상황을 시각적으로 표현한 것으로서, 먼저 호스트로부터 8개의 쓰기 요청이 순서대로 수신된다. 이 중, 페이지 3에 포함된 일련의 섹터(4개의 연속된 섹터를 의미한다.)로 구성된 하나의 쓰기만이 전체 페이지 쓰기 요청이라고 가정하자(즉, 1개의 페이지는 4개의 섹터를 저장할 수 있다.). 나머지는 모두 부분 페이지 쓰기 요청으로서, 하나의 섹터 크기를 가지는 쓰기 요청이다. 이런 쓰기 요청 각각을 그대로 순차적으로 낸드 플래시 메모리에 쓰게 되면, 8개의 전체 페이지 쓰기 요청으로서 매체에 기록된다. 왜냐하면 낸드 플래시 메모리의 기본 쓰기 단위가 페이지이기 때문에 그보다 작은 섹터 크기의 쓰기 요청이 오더라도 페이지 전체를 다 쓸 수밖에 없기 때문이다. 도 1에서 하나의 페이지(110)에 비록 하나의 섹터(120)밖에 기록하지 못하였음에도 다음 페이지(140)에 쓰기 명령을 수행한 것을 볼 수 있다.In FIG. 1, case 1 is a visual representation of the above situation. First, eight write requests are received in order from the host. Of these, assume that only one write composed of a series of sectors (meaning four consecutive sectors) included in page 3 is a full page write request (that is, one page can store four sectors). .). All others are partial page write requests, and write requests with one sector size. When each of these write requests is written to the NAND flash memory sequentially, they are written to the medium as eight full page write requests. Because the basic write unit of NAND flash memory is a page, even if a write request with a smaller sector size comes, the entire page must be written. In FIG. 1, even though only one sector 120 is written on one page 110, a write command is performed on the next page 140.

이제 본 발명의 실시예들이 제안하고자 하는 기본 아이디어를 [case 2]를 통해 살펴보자. [case 2]에서는 버퍼(140)를 이용하여 같은 논리 페이지에 속하는 섹터들을 모아 하나의 페이지 쓰기로 변환하는 방법을 제시하고 있다. 즉, [case 2]에서는 쓰기 명령의 대상 데이터들(섹터 단위의 데이터를 의미한다.)을 각각의 논리 페이지별로 취합하여 하나의 페이지를 구성하고, 이렇게 구성된 데이터를 매체에 페이지 단위로 기록한다. 따라서, 낸드 플래시 메모리에는 3개의 전체 페이지 쓰기 요청만으로 쓰기 명령의 대상 데이터를 처리할 수 있다. 이러한 방법을 통해 [case 1]에 비해 [case 2]의 방법은 5개의 전체 페이지 쓰기 요청을 줄일 수 있다.Now look at the basic idea proposed by the embodiments of the present invention through [case 2]. [case 2] illustrates a method of collecting sectors belonging to the same logical page using the buffer 140 and converting them into one page write. That is, in [case 2], the target data (meaning data in sector units) of the write command is collected for each logical page to form one page, and the data thus configured is recorded in the medium on a page basis. Therefore, the NAND flash memory can process the target data of the write command with only three full page write requests. In this way, [case 2] 's method can reduce five total page write requests compared to [case 1].

이상에서 검토한 기록 현상은 낸드 플래시 메모리에서 섹터의 크기보다 페이지의 크기가 더 크다는 데서 원인을 찾을 수 있다. 만약 페이지와 섹터의 크기가 동일하다면 상기된 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 최근 낸드 플래시 메모리의 공정이 발달함에 따라 페이지의 크기는 점점 더 커지는 경향을 보이고 있으므로, 그에 따라 작은 섹터를 기록하기 위해서 낭비되는 공간 또한 점점 커질 것으로 예상된다. 특히 SSD(solid state drive)와 같은 저장 기기에서 활용되는 낸드 플래시 메모리는 병렬성을 극대화하기 위해서 다수의 칩들을 묶어서 활용하게 되는데, 이 경우 페이지와 섹터의 크기 차이는 점점 더 벌어지게 된다.The above-described write phenomenon can be attributed to the fact that the page size is larger than the sector size in the NAND flash memory. If the page and sector sizes are the same, the above problem does not occur. However, with the recent development of NAND flash memory processes, the page size tends to become larger, and accordingly, the space wasted for writing small sectors is expected to increase. In particular, NAND flash memory used in a storage device such as a solid state drive (SSD) uses a plurality of chips in order to maximize parallelism. In this case, the size difference between pages and sectors becomes wider.

따라서, 상기 제시된 [case 2]와 같은 섹터의 압축을 통해 페이지를 구성하는 방법을 제안하는 바이다. 이하에서 설명할 본 발명의 실시예들에서는 섹터 쓰기 요청을 최대한 축적하여 하나의 페이지를 구성한 다음, FTL에 전달하여 최대한 쓰기 연산을 줄이고자 한다. 이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명한다.Therefore, a method of constructing a page through compression of a sector as shown in [case 2] is proposed. In the embodiments of the present invention to be described below, one sector is formed by accumulating sector write requests as much as possible and then transferred to the FTL to reduce the maximum write operation. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예가 구현되는 환경에서 서로 다른 연산 단위의 데이터를 기록하기 위한 처리 과정을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process for recording data of different operation units in an environment in which an embodiment of the present invention is implemented.

210 단계에서 호스트로부터 쓰기 요청을 수신한다.In step 210, a write request is received from the host.

이어서, 220 단계를 통해 DRAM 버퍼를 통해 해당 쓰기 요청을 버퍼링한 후, 해당 공간이 가득 찼는지 검사한다. 이러한 DRAM 버퍼는 최근에 쓰거나 읽은 데이터를 저장함으로써 빠른 속도로 호스트에게 해당 데이터를 재전송하는데 활용된다. 본 발명의 실시예에서 이러한 DRAM 버퍼는 필요에 따라 선택적으로 활용될 수 있을 것이다. 만약 DRAM 버퍼가 가득 찼다면 버퍼링된 데이터 중에 하나를 선택하여 내보내게 된다.In operation 220, the corresponding write request is buffered through the DRAM buffer and the corresponding space is checked. These DRAM buffers are used to retransmit the data to the host at high speed by storing recently written or read data. In an embodiment of the present invention, such a DRAM buffer may be selectively utilized as needed. If the DRAM buffer is full, one of the buffered data is selected and exported.

230 단계에서는 쓰기 요청에 따라 대상 데이터의 크기가 페이지의 크기와 일치하는지 여부를 검사한다. 만약 대상 데이터의 크기가 페이지의 크기와 일치한다면(즉, 페이지 단위의 쓰기 명령에 비어있는 섹터 단위의 공간이 없음을 의미한다.) 240 단계를 통해 바로 FTL로 전달되어 쓰기 처리될 것이다.In step 230, it is checked whether the size of the target data matches the size of the page according to the write request. If the size of the target data coincides with the size of the page (that is, there is no empty sector space in the write command in the page unit), the data is transferred to the FTL and written in step 240.

따라서, 본 발명의 실시예들은 제 1 매체(종래의 하드디스크와 같은 구조의 파일 시스템을 가지는 매체를 의미한다.)로부터 제 2 매체(낸드 플래시 메모리를 의미한다.)로의 쓰기 명령에 따라 수신된 대상 데이터의 크기가 제 2 연산 단위(페이지가 될 수 있다.)의 크기와 일치하는지 여부를 검사하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 검사 결과 수신된 대상 데이터의 크기가 제 2 연산 단위의 크기와 일치하는 경우 곧바로 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer, FTL)로 전달된다.Accordingly, embodiments of the present invention are received in response to a write command from a first medium (meaning a file system having a structure of the same structure as a conventional hard disk) to a second medium (meaning a NAND flash memory). The method may further include checking whether the size of the target data matches the size of the second operation unit (which may be a page), wherein the size of the target data received as a result of the inspection is equal to the size of the second operation unit. If there is a match, it is passed directly to the Flash Translation Layer (FTL).

반면, 대상 데이터의 크기가 페이지의 크기보다 일치하지 않는다면(대상 데이터의 크기가 페이지의 크기보다 작음을 의미하며, 비어있는 섹터 단위의 공간이 존재한다.), 250 단계로 진행하여 본 발명의 실시예들이 제안하는 처리 과정 A에 따르게 된다. 처리 과정 A는 도 3을 통해 구체적으로 설명한다.On the other hand, if the size of the target data does not match the size of the page (meaning that the size of the target data is smaller than the size of the page, there is an empty sector space), proceed to step 250 to implement the present invention The example will follow the proposed process A. Process A is described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법을 도시한 흐름도이다. 이후의 실시예들에서는 편의상 제 1 매체 및 제 2 매체를 각각 종래의 파일 시스템을 갖는 매체 및 낸드 플래시 메모리를 의미하는 용어로서 사용하도록 하겠다. 또한, 제 1 연산 단위 및 제 2 연산 단위는 각각 섹터 단위 및 페이지 단위를 의미하는 용어로서 사용하도록 하겠다.3 is a flowchart illustrating a method of mapping an address of data in media having different operation units according to an embodiment of the present invention. In the following embodiments, for convenience, the first medium and the second medium will be used as terms meaning a medium having a conventional file system and a NAND flash memory, respectively. In addition, the first operation unit and the second operation unit will be used as terms meaning sector units and page units, respectively.

310 단계에서 제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 버퍼에 저장한다. 이러한 버퍼는 통상적인 임시 저장 공간을 활용하여 구현될 수 있다.In operation 310, the target data of the first operation unit is stored in the buffer according to the write command from the first medium to the second medium. Such a buffer may be implemented utilizing conventional temporary storage space.

320 단계에서는 310 단계의 버퍼에 저장하는 단계를 반복함으로써 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성한다. 즉, 페이지보다 작은 단위의 섹터 쓰기들을 하나의 페이지 단위로 모은다.In operation 320, the data stored in the buffer of operation 310 is repeated to generate data of a second operation unit larger in size than the first operation unit. That is, sector writes smaller than a page are collected in one page unit.

330 단계에서는 320 단계를 통해 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 제 2 매체에 기록한다. 즉, 하나의 페이지 단위의 데이터를 낸드 플래시 메모리 영역에 쓴다. In operation 330, data of the second operation unit generated in operation 320 is recorded on the second medium. That is, data of one page unit is written to the NAND flash memory area.

340 단계에서는 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵(address map)을 저장한다. 앞서 330 단계의 기록 과정에서 하나의 페이지 내에 모여진 섹터들은 각기 다른 논리 페이지 번호(logical page number)에 속하므로, 보다 상세한 섹터 단위의 사상이 필요하다. 본 실시예에서는 섹터 단위의 사상을 제공하여 각기 다른 논리 페이지에 속하는 섹터들을 하나의 물리 페이지에 기록하고, 공간이 부족해지는 경우 같은 논리 페이지 속하는 섹터들을 모아서 FTL에 전달한다. 이러한 과정을 통해 섹터 쓰기들이 모여서 하나의 페이지 단위의 쓰기로 변환되게 된다.In operation 340, an address map obtained by mapping a logical address of data of a second operation unit to a physical address of data of a first operation unit is stored. Since the sectors gathered in one page in the recording process of step 330 belong to different logical page numbers, more detailed sector-wise mapping is required. In this embodiment, sector-wise mapping is provided to record sectors belonging to different logical pages in one physical page, and when space is insufficient, sectors belonging to the same logical page are collected and transferred to the FTL. Through this process, sector writes are collected and converted into writes of one page unit.

상기된 과정들은 이러한 일련의 연산을 처리할 수 있는 처리기(processor) 및 이러한 연산에 필요한 기억공간(memory)을 통해 구현될 수 있으며, 필요에 따라서는 처리기와 기억공간 간의 데이터 처리를 적절하게 제어할 수 있는 제어기(controller)가 활용될 수도 있을 것이다. 이러한 처리기, 기억공간 및 제어기는 본 발명이 속하는 기술분야의 활용 환경이나 동작 환경을 고려하여 통상의 기술자에 의해 적절하게 선택될 수 있을 것이다. 나아가, 이러한 제어 과정에는 이상에서 예시된 하드웨어들을 제어하기 위한 부가적인 소프트웨어 코드(code)도 활용될 수 있을 것이다.The processes described above may be implemented through a processor capable of processing such a series of operations and a memory required for such operations, and, if necessary, appropriate control of data processing between the processor and the storage space is required. A controller may be utilized. Such a processor, a storage space, and a controller may be appropriately selected by those skilled in the art in consideration of the utilization environment or operating environment of the technical field to which the present invention belongs. Furthermore, this control process may also utilize additional software code for controlling the hardware illustrated above.

상기된 본 발명의 실시예에 따르면 낸드 플래시 메모리의 과도한 쓰기 명령 수행을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 기록 공간을 절약할 수 있다. 종래의 방식에 따라 섹터 쓰기 명령들을 그대로 FTL에 전달하게 되면, FTL은 섹터 쓰기를 위해 섹터보다 큰 페이지 단위의 쓰기를 수행하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이 낸드 플래시 메모리의 기본 쓰기 단위가 페이지 단위이기 때문이다. 이로 인해 작은 크기의 쓰기 요청이 이보다 훨씬 큰 단위의 쓰기 요청으로 변경이 되게 되고, 이는 쓰기에 취약한 낸드 플래시 메모리의 성능을 저해하는 요소가 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 섹터 단위의 쓰기 명령들을 모아 하나의 페이지 단위의 쓰기 명령을 생성하여 FTL로 전달하게 되므로 쓰기 연산의 횟수를 줄일 수 있게 되고, 낸드 플래시 메모리의 쓰기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 장치의 수명을 증가시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to reduce the performance of an excessive write command of the NAND flash memory, thereby saving the recording space. When the sector write commands are transmitted to the FTL as it is, according to the conventional method, the FTL performs writes in units of pages larger than sectors for sector write. As described above, the basic write unit of the NAND flash memory is a page unit. As a result, small write requests are changed into write requests in much larger units, which impedes the performance of NAND flash memory, which is vulnerable to writing. Therefore, according to the embodiment of the present invention, since write commands in a sector unit are collected and generated in one page unit, the write commands are transmitted to the FTL, thereby reducing the number of write operations and improving the write performance of the NAND flash memory. Not only can it increase the life of the device in the long run.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치가 구현되는 환경 및 그 장치를 도시한 블록도이다.4A and 4B are block diagrams illustrating an environment in which an apparatus for mapping an address of data in media having different operation units is implemented, and the apparatus, respectively, according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 서로 다른 연산 단위의 데이터를 사상시키기 위해 호스트(10)로부터 쓰기 명령이 수신된다. 임시 데이터 처리 장치(20)는 FTL에 쓰기 명령의 대상 데이터를 전달하기 전에 임시로 데이터를 처리하는 장치를 의미한다. 앞서 도 2를 통해 설명한 바와 같이 DRAM 버퍼가 활용될 수 있다. DRAM 버퍼에서는 쓰기 명령의 대상 데이터의 크기가 페이지의 크기와 일치하는지 여부를 판단한 후, 그 결과에 따라 FTL(30)에 직접 데이터를 전달하거나, 본 발명의 실시예들이 제안하고 있는 서로 다른 연산 단위의 주소를 사상시키는 장치(25)에 전달한다.Referring to FIG. 4A, a write command is received from the host 10 to map data of different operation units. The temporary data processing device 20 refers to a device that temporarily processes data before delivering target data of a write command to the FTL. As described above with reference to FIG. 2, a DRAM buffer may be utilized. In the DRAM buffer, it is determined whether the size of the target data of the write command coincides with the size of the page, and then the data is directly transferred to the FTL 30 according to the result, or different operation units proposed by the embodiments of the present invention. The device 25 maps its address to the device 25.

즉, 본 발명의 실시예가 제안하고자 하는 주소 사상 장치(25)는 DRAM 버퍼(20)와 FTL(30)의 사이에 위치하여 섹터 단위의 쓰기 명령을 페이지 단위의 쓰기 명령으로 처리하기 위한 장치로 구현 가능하다. 이러한 구조를 통해서 주소 사상 장치(25)는 어떠한 FTL에서도 동작할 수 있는 장점을 가지며, 기존의 FTL를 이용하는 저장장치를 큰 구조 변경 없이 그대로 사용할 수 있다는 유연함을 갖는다.That is, the address mapping apparatus 25 proposed by the embodiment of the present invention is located between the DRAM buffer 20 and the FTL 30 and is implemented as an apparatus for processing a sector write command as a page write command. It is possible. Through this structure, the address mapping apparatus 25 has an advantage that it can operate in any FTL, and has the flexibility of using an existing storage device using the FTL as it is without large structural changes.

이하에서는 도 4a의 주소 사상 장치(25)를 도 4b를 통해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the address mapping apparatus 25 of FIG. 4A will be described in more detail with reference to FIG. 4B.

버퍼(410)는 제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 저장하고, 명령에 따라 저장된 복수 개의 대상 데이터로부터 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성한다. 즉, 버퍼(410)는 섹터 단위의 쓰기를 하나의 페이지 크기로 모으는 역할을 한다. 버퍼(410)가 필요한 이유는 낸드 플래시 메모리는 페이지 단위로 쓰기를 하므로, 동일한 논리 페이지 주소에 속하지 않는 섹터 쓰기 요청이 수신되더라도 일단 하나의 페이지 단위로 모아서 낸드 플래시 메모리에 써야 하기 때문이다. 이러한 버퍼(410)는 통상적인 기록 매체로 구현될 수 있으며, SRAM이나 DRAM으로 구성되는 것이 바람직하다.The buffer 410 stores the target data of the first operation unit according to the write command from the first medium to the second medium, and the second operation unit having a larger size than the first operation unit from the plurality of target data stored according to the command. Create data for That is, the buffer 410 collects sector writes into one page size. The reason why the buffer 410 is required is that since the NAND flash memory writes in units of pages, even if a sector write request that does not belong to the same logical page address is received, the NAND flash memory must be collected in one page unit and written to the NAND flash memory. The buffer 410 may be implemented as a conventional recording medium, and preferably, SRAM or DRAM.

주소 맵 관리부(420)는 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵을 저장한다. 주소 맵 관리부(420)는 논리 섹터 주소를 실제 물리 섹터 주소로 변환해주는 역할을 한다. 구현의 측면에서 주소 맵은 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키 값으로 하는 해시 함수를 사용하여 주소를 사상시킬 수 있으나, 이러한 해시 함수 외에 다양한 사상 방법이 활용될 수 있을 것이다. 해시 함수를 사용하여 주소 맵의 사상을 구현할 경우, 주소 맵의 엔트리(entry)에는 제 2 연산 단위의 데이터에 포함되는 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소가 사상되어 저장될 수 있다. 해시 함수를 이용하여 데이터를 사상시키는 보다 구체적인 방법은 이후에 도 9를 통해 다시 설명하겠다.The address map manager 420 stores an address map in which the logical address of the data of the second operation unit is mapped to the physical address of the data of the first operation unit. The address map manager 420 converts a logical sector address into an actual physical sector address. In terms of implementation, an address map may map an address using a hash function whose key value is a logical address of data of a second operation unit, but various mapping methods may be used in addition to the hash function. When the mapping of the address map is implemented using the hash function, the physical address of the data of the first operation unit included in the data of the second operation unit may be mapped and stored in the entry of the address map. A more specific method of mapping data using a hash function will be described later with reference to FIG. 9.

기록부(430)는 버퍼(410)를 통해 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 제 2 매체에 기록한다. 기록부(430)는 버퍼(410)에 축적된 하나의 페이지 크기를 갖는 섹터 쓰기 명령들을 실제 낸드 플래시 메모리에 쓰는 역할을 수행한다.The recording unit 430 records the data of the second operation unit generated through the buffer 410 on the second medium. The write unit 430 writes sector write commands having one page size accumulated in the buffer 410 to the actual NAND flash memory.

상기된 본 발명의 실시예에 따르면 낸드 플래시 메모리의 과도한 쓰기 명령 수행을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 기록 공간을 절약할 수 있다. 그 결과, 낸드 플래시 메모리의 쓰기 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 장치의 수명을 증가시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to reduce the performance of an excessive write command of the NAND flash memory, thereby saving the recording space. As a result, not only can the write performance of the NAND flash memory be improved, but also the life of the device can be increased in the long term.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법을 데이터의 흐름에 따라 설명하기 위한 도면이다. 우선 논리 주소에 따른 쓰기 명령들(510)이 수신된다. 이렇게 수신된 명령들(510)은 DRAM으로 구현된 버퍼(520)에 저장된다. 버퍼(520)에 저장된 데이터들 중 인접하지 않은 섹터들(non-contiguous sectors)은 본 발명의 실시예들이 제안하고 있는 데이터 사상 장치(530)를 통해 각각의 섹터 데이터를 하나의 페이지로 축적한다. 반면, 버퍼(520)에 저장된 데이터들 중 하나의 페이지를 구성하고 있는 인접한 섹터들(contiguous sectors)은 곧바로 FTL로 전달된다. FIG. 5 is a diagram for describing a method of mapping an address of data according to a flow of data in media having different operation units according to an exemplary embodiment of the present invention. First, write commands 510 according to the logical address are received. The received instructions 510 are stored in a buffer 520 implemented in DRAM. Non-contiguous sectors among the data stored in the buffer 520 accumulate each sector data into one page through the data mapping apparatus 530 proposed by the embodiments of the present invention. On the other hand, contiguous sectors constituting one page of the data stored in the buffer 520 are transferred directly to the FTL.

즉, 섹터 데이터의 저장 공간(버퍼를 의미한다.)이 가득 차서 더 이상 기록할 공간이 없는 경우에 버퍼로부터 내보낼 데이터를 선정해서 FTL로 최대한 페이지 단위의 쓰기로 모아서 전송하게 된다. 이 때, 섹터 단위의 쓰기 요청이 발생하게 되는 경우 본 발명의 실시예에 따른 데이터 사상 장치(530)에 의해 다수의 섹터 쓰기 요청들을 축적하여 하나의 페이지 크기의 쓰기로 변환해 줌으로서 쓰기 연산의 회수를 감소시킬 수 있다.That is, when the storage space (meaning the buffer) of the sector data is full and there is no more space to write, the data to be exported is selected from the buffer and collected in the unit of the page as much as possible by the FTL. At this time, when a write request occurs in sector units, the data mapping apparatus 530 according to the embodiment of the present invention accumulates a plurality of sector write requests and converts them into writes of one page size. The number of times can be reduced.

이 과정에서 사용되는 보다 구체적인 연산들은 이하의 도 6 내지 도 8을 통해 설명한다. 이하의 도면들에 도시된 실시예들에서는 4개의 섹터가 1개의 페이지를 구성한다고 가정한다.More specific operations used in this process will be described with reference to FIGS. 6 to 8 below. In the embodiments shown in the following figures, it is assumed that four sectors constitute one page.

도 6은 도 5의 실시예에서 데이터의 쓰기 연산을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 쓰기 명령의 대상 데이터(610)는 논리 섹터 번호 (logical sector number)가 0이고 데이터의 크기는 1인 섹터 쓰기와 논리 섹터 번호가 5이고 데이터의 크기가 4인 섹터 쓰기가 존재한다.FIG. 6 is a diagram for describing in more detail a write operation of data in the embodiment of FIG. 5. In FIG. 6, the target data 610 of the write command includes a sector write having a logical sector number of 0 and a data size of 1 and a sector write having a logical sector number of 5 and a data size of 4.

우선, 이러한 두 개의 쓰기 요청이 버퍼(620)에 저장되게 되고, 버퍼(620)가 가득 되면, 기록부(630) 내의 빈 공간을 찾아 데이터를 기록하게 된다. 도 6에서는 기록부(630)의 블록 0번, 페이지 0번의 위치에 기록하였다. 이제 주소 맵 관리부(640)는 이러한 기록 위치를 파악하여 해당 논리 섹터 번호에 대응하는 물리 섹터 번호를 기록하게 된다. First, these two write requests are stored in the buffer 620, and when the buffer 620 is full, the empty space in the recording unit 630 is found to record data. In FIG. 6, recording is performed at positions 0 and 0 of the recording unit 630. The address map manager 640 now grasps the recording position and records the physical sector number corresponding to the logical sector number.

본 발명의 실시예에 따른 주소 사상 장치를 사용하지 않은 경우, 최초에 수신된 2개의 쓰기 명령에 의해 2번의 페이지 쓰기가 발생하였을 것이나, 도 6에 도시된 주소 사상 장치를 활용함으로써 단 1회의 페이지 쓰기를 통해 2개의 쓰기 명령을 모두 수행할 수 있었다.If the address mapping apparatus according to the embodiment of the present invention is not used, two page writes may have occurred due to the first two writing commands received, but only one page by utilizing the address mapping apparatus shown in FIG. Write enabled us to perform both write commands.

도 7은 도 5의 실시예에서 데이터의 기록 공간을 확보하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 우선 데이터를 제 2 매체(기록 공간인 낸드 플래시 메모리를 의미한다.)에 기록하는 방법을 개괄적으로 살펴보면 다음과 같다.FIG. 7 is a diagram for describing a method of securing a recording space of data in the embodiment of FIG. 5 in more detail. First, a method of recording data on a second medium (meaning NAND flash memory, which is a recording space) is as follows.

버퍼를 통해 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 제 2 매체 내의 특정 공간에 기록한다. 이어서, FTL에 따라 제 1 매체의 논리 주소를 제 2 매체의 물리 주소로 변환한 후, 특정 공간을 제 2 매체의 기록 공간으로 전환한다. 즉, 본 발명의 실시예에서 언급하고 있는 기록 공간은 낸드 플래시 메모리에서 관리되는 통상의 저장 공간으로 전환된다.Data of the second operation unit generated through the buffer is recorded in a specific space in the second medium. Subsequently, after converting the logical address of the first medium into the physical address of the second medium according to the FTL, the specific space is switched to the recording space of the second medium. That is, the recording space mentioned in the embodiment of the present invention is converted to the normal storage space managed in the NAND flash memory.

일단 기록부(710)에 여분의 공간이 없는 경우에 기존의 저장된 데이터들을 내보내야 한다. 기록부(710)의 저장 공간에 저장된 데이터들은 섹터 쓰기 명령의 대상 데이터들을 저장한 것으로서, 최대한 한 페이지 단위로 묶어서 내보내는 것이 바람직하다. 먼저 기록부(710)가 데이터를 내보내기 위해 물리 블록 0번을 선택한 경우, 해당 블록에 유효한 데이터들만 내보내야 한다. 해당 블록에서 유효한 데이터를 포함하고 있는 페이지는 0번과 1번이다. 기록부(710)는 주소 맵 관리부(720)를 참조하여 논리 페이지 번호 0번에 해당되는 섹터들을 하나의 페이지로 모으게 되고, 또한 논리 페이지 번호 1번에 해당되는 섹터들을 하나의 페이지로 모으게 된다. 결국 기록부(710)는 기존의 섹터 쓰기 명령의 데이터들을 모아서 2개의 페이지로 만들어 FTL(730)에 전달하게 되고, FTL(730)은 기존의 섹터 쓰기가 아닌 페이지 쓰기로 요청을 받게 된다. 마지막으로 본 발명에 따른 실시예는 기록부(710)로부터 내보내기를 위해 선택된 블록 0을 지우게 된다. Once there is no extra space in the recording unit 710, the existing stored data should be exported. The data stored in the storage space of the recording unit 710 stores target data of a sector write command, and is preferably exported in a unit of one page. First, when the recording unit 710 selects physical block 0 to export data, only valid data for the block should be exported. Pages containing valid data in the block are numbered 0 and 1. The recording unit 710 collects sectors corresponding to logical page number 0 into one page with reference to the address map manager 720 and also collects sectors corresponding to logical page number 1 into one page. As a result, the recording unit 710 collects data of the existing sector write command into two pages and delivers the data to the FTL 730. The FTL 730 is requested to write a page instead of the existing sector write. Finally, the embodiment according to the present invention erases the block 0 selected for export from the recording unit 710.

이 경우 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 '소거 횟수 평준화 기법(wear-leveling)'을 채용하는 것이 아니라, 지운 블록을 FTL과 교환하는 방식을 통해서 소거 횟수를 최대한 평준화시키는 것이 바람직하다. 즉, 기록부(710)에서 사용하는 낸드 플래시 메모리 영역은 그 위치나 크기가 고정되어 있는 것이 아니라 FTL(730)(보다 정확하게는 제 2 매체를 의미한다.)와 물리적인 공간을 공유함으로써 교환하는 방식을 취하게 된다. 따라서, 기록부(710)의 기록 공간은 필요에 따라 물리적인 위치 및 크기를 가변적으로 변화시킴으로써 기록 상황에 유연하게 대응하는 것이 가능하다.In this case, rather than employing a 'wear-leveling technique' that is well known in the art, it is preferable to level the erase count as much as possible by exchanging the erased block with the FTL. That is, the NAND flash memory area used by the recording unit 710 is not fixed in position or size, but is exchanged by sharing a physical space with the FTL 730 (more precisely, the second medium). Will be taken. Therefore, the recording space of the recording unit 710 can flexibly respond to the recording situation by variably changing the physical position and size as necessary.

도 8은 도 5의 실시예에서 데이터의 읽기 연산을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면으로서, 그 과정을 개괄적으로 설명하면 다음과 같다.FIG. 8 is a diagram for describing in more detail a read operation of data in the embodiment of FIG. 5.

우선, 제 1 연산 단위의 크기를 갖는 데이터에 대한 읽기 명령(810)을 수신한다. 도 8에서는 논리 섹터 번호 0번에 해당되는 4의 크기를 가지는 읽기 요청이 발생하였다고 가정하자.First, a read command 810 for data having a size of a first operation unit is received. In FIG. 8, it is assumed that a read request having a size of 4 corresponding to logical sector number 0 has occurred.

본 실시예에서는 버퍼(820) 내에 해당되는 데이터가 존재하는지 살펴본다. 만약 해당되는 데이터가 존재하지 않는 경우에는 주소 맵(830)을 통해서 해당 위치를 찾게 된다. 이러한 버퍼(820)를 검사하는 과정은 선택적으로 구현될 수 있을 것이다.In the present embodiment, it is examined whether data corresponding to the buffer 820 exists. If the corresponding data does not exist, the corresponding location is found through the address map 830. Examining this buffer 820 may optionally be implemented.

이제, 주소 맵(830)을 이용하여 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 크기를 갖는 데이터의 물리 주소를 획득한다. 도 8에서는 주소 맵(830)을 통해 읽기 요청에 해당하는 위치가 물리 블록 0번의 페이지 0번과 1번에 존재하므로 2번의 페이지 읽기를 통해서 해당되는 요청을 처리할 수 있다. 따라서, 획득된 물리 주소에 저장된 데이터로부터 읽기 명령의 대상 데이터를 독출한다. Now, the physical address of the data having the size of the second operation unit larger in size than the first operation unit is obtained using the address map 830. In FIG. 8, since a location corresponding to a read request exists in pages 0 and 1 of physical block 0 through the address map 830, the corresponding request may be processed through two page reads. Therefore, the target data of the read command is read from the data stored in the obtained physical address.

한편, 주소 맵(830)은 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 미리 사상시켜 저장하는 것이 바람직하다. 또한, 주소 맵(830)은 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키 값으로 하는 해시 함수를 사용하여 주소를 사상시킬 수 있으나, 이러한 사상 방법은 본 발명이 구현되는 상황 및 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 유연하게 변경 가능하다. Meanwhile, the address map 830 preferably maps the logical address of the data of the second operation unit to the physical address of the data of the first operation unit in advance. In addition, the address map 830 may map an address using a hash function that uses a logical address of data of a second operation unit as a key value, but this mapping method may be performed according to the situation and the embodiment of the present invention. The invention can be flexibly modified by those skilled in the art.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시킴에 있어서 해시 함수를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 앞서 간단히 언급한 바와 같이 주소 맵은 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키(key) 값으로 하는 해시(hash)(920) 함수를 사용하여 주소를 사상시킬 수 있다. 또한, 주소 맵의 엔트리(entry)에는 제 2 연산 단위의 데이터에 포함되는 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소가 사상되어 저장될 수 있다.FIG. 9 is a diagram for describing a method of using a hash function in mapping an address of data in media having different operation units according to an exemplary embodiment of the present invention. As briefly mentioned above, the address map may map an address using a hash 920 function that uses a logical address of data of a second operation unit as a key value. In addition, the physical address of the data of the first operation unit included in the data of the second operation unit may be mapped and stored in the entry of the address map.

본 발명의 실시예들에서 제안하고 주소 사상 방법에 따르면, 섹터 단위의 사상 방식은 기존의 페이지 단위의 사상 방식보다 훨씬 정교하므로 많은 양의 메모리를 사상 정보 저장에 사용할 수밖에 없다. 이를 효과적으로 처리하기 위해 본 실시예에서는 논리 페이지 주소(910)를 해시하여 저장하게 된다. 이 때, 버킷(bucket)의 수는 섹터 맵(930)의 공간 크기에 따라서 n개를 가질 수 있으며, 각 버킷은 m개의 하부 엔트리(940)를 가진다. 여기서 m개는 한 페이지에 포함되는 섹터의 수를 나타낸다. m개의 엔트리는 해당 데이터의 논리 페이지에 속하는 섹터들의 실제 물리주소를 나타낸다.According to the address mapping method proposed in the embodiments of the present invention, the sector-based mapping method is much more sophisticated than the existing page-based mapping method, so that a large amount of memory can be used for storing the mapping information. In order to effectively process this, in the present embodiment, the logical page address 910 is hashed and stored. In this case, the number of buckets may be n depending on the size of the space of the sector map 930, and each bucket has m lower entries 940. Here m represents the number of sectors included in one page. The m entries represent the actual physical addresses of the sectors belonging to the logical page of the data.

특히, 본 실시예에서는 페이지 단위의 데이터의 논리 주소를 섹터 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시키는 방법을 사용하고 있다. 만약 논리 섹터 주소와 물리 섹터 주소를 직접 사상할 경우, 하나의 논리 페이지 주소에 해당되는 섹터들을 모두 찾아야 하는 경우가 빈번하게 발생하게 되므로 다수의 해시를 통해 목적 데이터를 검색해야 하는 불편함이 발생하게 될 우려가 있다. 따라서, 상기된 본 발명의 실시예에서는 논리 페이지 주소를 물리 섹터 주소에 사상시켜, 단 한 번의 논리 페이지 주소 검색을 통해서 하부의 섹터들을 검색함으로써, 검색 속도를 크게 향상시킬 수 있다.In particular, the present embodiment uses a method of mapping a logical address of data in page units to a physical address of data in sector units. If the logical sector address and the physical sector address are mapped directly, it is frequently necessary to find all sectors corresponding to one logical page address. Therefore, the inconvenience of having to search for the target data through multiple hashes occurs. There is a concern. Accordingly, in the above-described embodiment of the present invention, the logical page address is mapped to the physical sector address, and the lower sectors are searched through only one logical page address search, thereby greatly improving the search speed.

한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments thereof. Those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

10 : 호스트
20 : 임시 데이터 처리 장치
25 : 서로 다른 연산 단위의 주소 사상 장치
30 : 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer, FTL)
410 : 버퍼 420 : 주소 맵 관리부
430 : 기록부
10: host
20: temporary data processing device
25: address mapping device of different operation units
30: Flash Translation Layer (FTL)
410: buffer 420: address map management unit
430: register

Claims (15)

서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상(mapping)시키는 방법에 있어서,
제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기(write) 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 버퍼에 저장하는 단계;
상기 버퍼에 저장하는 단계를 반복함으로써 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성하는 단계;
상기 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 상기 제 2 매체에 기록하는 단계; 및
상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵(map)을 저장하는 단계를 포함하는 방법.
In the method for mapping the address of data in media having different units of operation,
Storing the target data of the first operation unit in a buffer according to a write command from the first medium to the second medium;
Generating data of a second operation unit larger in size than the first operation unit by repeating the storing in the buffer;
Recording the data of the generated second operation unit on the second medium; And
And storing an address map in which a logical address of data of the second operation unit is mapped to a physical address of data of the first operation unit.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연산 단위는 섹터(sector)이고, 상기 제 2 연산 단위는 페이지(page)이며, 상기 제 2 매체는 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein the first operation unit is a sector, the second operation unit is a page, and the second medium is a NAND flash memory.
제 1 항에 있어서,
상기 주소 맵을 저장하는 단계는 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키(key) 값으로 하는 해시(hash) 함수를 사용하여 주소를 사상시키는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
The storing of the address map may include mapping a address using a hash function having a logical address of data of the second operation unit as a key value.
제 3 항에 있어서,
상기 주소 맵의 엔트리(entry)에는 상기 제 2 연산 단위의 데이터에 포함되는 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소가 사상되어 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 3, wherein
The physical address of the data of the first operation unit included in the data of the second operation unit is mapped and stored in the entry of the address map.
제 1 항에 있어서,
제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기 명령에 따라 수신된 대상 데이터의 크기가 상기 제 2 연산 단위의 크기와 일치하는지 여부를 검사하는 단계를 더 포함하고,
상기 검사 결과 상기 수신된 대상 데이터의 크기가 상기 제 2 연산 단위의 크기와 일치하는 경우 상기 버퍼에 저장하는 단계 및 상기 제 2 연산 단위의 데이터를 생성하는 단계를 생략하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
Checking whether the size of the target data received according to the write command from the first medium to the second medium matches the size of the second operation unit,
If the size of the received target data coincides with the size of the second operation unit, storing the buffer in the buffer and generating data of the second operation unit.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 매체에 기록하는 단계는,
상기 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 상기 제 2 매체 내의 소정 공간에 기록하는 단계;
소정 변환 계층에 따라 상기 제 1 매체의 논리 주소를 상기 제 2 매체의 물리 주소로 변환하는 단계; 및
상기 소정 공간을 상기 제 2 매체의 기록 공간으로 전환하는 단계를 포함하는 방법.
The method of claim 1,
The recording on the second medium may include:
Recording the data of the generated second operation unit in a predetermined space in the second medium;
Translating the logical address of the first medium into a physical address of the second medium according to a predetermined translation layer; And
Converting the predetermined space into a recording space of the second medium.
제 6 항에 있어서,
상기 소정 변환 계층은 플래시 변환 계층(Flash Translation Layer, FTL)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6,
The predetermined translation layer is a Flash translation layer (FTL).
제 6 항에 있어서,
상기 소정 공간과 상기 제 2 매체는 저장 공간을 공유함으로써, 상기 소정 공간의 물리적인 위치 및 크기를 가변적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6,
And the predetermined space and the second medium share a storage space to variably change the physical location and size of the predetermined space.
서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 방법에 있어서,
제 1 연산 단위의 크기를 갖는 데이터에 대한 읽기(read) 명령을 수신하는 단계;
주소 맵을 이용하여 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 크기를 갖는 데이터의 물리 주소를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 물리 주소에 저장된 데이터로부터 상기 읽기 명령의 대상 데이터를 독출하는 단계를 포함하고,
상기 주소 맵은 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 미리 사상시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method of mapping an address of data in media having different units of operation,
Receiving a read command for data having a size of a first operation unit;
Obtaining a physical address of data having a size of a second operation unit larger in size than the first operation unit using an address map; And
Reading target data of the read command from data stored at the obtained physical address;
And the address map maps a logical address of data of the second operation unit to a physical address of the data of the first operation unit in advance and stores the logical address.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 연산 단위는 섹터이고, 상기 제 2 연산 단위는 페이지이며, 상기 읽기 명령의 대상 데이터는 낸드 플래시 메모리에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 9,
Wherein the first operation unit is a sector, the second operation unit is a page, and the target data of the read command is stored in a NAND flash memory.
제 9 항에 있어서,
상기 주소 맵은 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키 값으로 하는 해시 함수를 사용하여 주소를 사상시킨 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 9,
And the address map maps an address using a hash function using a logical address of data of the second operation unit as a key value.
제 1 항 내지 제 11 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of claim 1 on a computer. 서로 다른 연산 단위를 갖는 매체들에서 데이터의 주소를 사상시키는 장치에 있어서,
제 1 매체로부터 제 2 매체로의 쓰기 명령에 따라 제 1 연산 단위의 대상 데이터를 저장하고, 상기 명령에 따라 저장된 복수 개의 대상 데이터로부터 상기 제 1 연산 단위보다 크기가 큰 제 2 연산 단위의 데이터를 생성하는 버퍼;
상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 상기 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소에 사상시킨 주소 맵을 저장하는 주소 맵 관리부; 및
상기 생성된 제 2 연산 단위의 데이터를 상기 제 2 매체에 기록하는 기록부를 포함하는 장치.
An apparatus for mapping the address of data in media having different units of operation,
The target data of the first operation unit is stored according to the write command from the first medium to the second medium, and the data of the second operation unit larger in size than the first operation unit is stored from the plurality of target data stored according to the command. A buffer to create;
An address map manager configured to store an address map of mapping a logical address of data of the second operation unit to a physical address of the data of the first operation unit; And
And a recording unit for recording the generated data of the second operation unit on the second medium.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 연산 단위는 섹터이고, 상기 제 2 연산 단위는 페이지이며, 상기 제 2 매체는 낸드 플래시 메모리인 것을 특징으로 하는 장치.
The method of claim 13,
Wherein the first operation unit is a sector, the second operation unit is a page, and the second medium is a NAND flash memory.
제 13 항에 있어서,
상기 주소 맵은 상기 제 2 연산 단위의 데이터의 논리 주소를 키 값으로 하는 해시 함수를 사용하여 주소를 사상시키고,
상기 주소 맵의 엔트리에는 상기 제 2 연산 단위의 데이터에 포함되는 제 1 연산 단위의 데이터의 물리 주소가 사상되어 저장되는 것을 특징으로 하는 장치.
The method of claim 13,
The address map maps an address using a hash function having a logical address of data of the second operation unit as a key value,
And the physical address of the data of the first operation unit included in the data of the second operation unit is mapped and stored in the entry of the address map.
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