本發(fā)明涉及一種固態(tài)儲存裝置及其數(shù)據(jù)編程方法，且特別是涉及一種可執(zhí)行無用單元收集(garbage collection)動作的固態(tài)儲存裝置及其包含無用單元收集動作的數(shù)據(jù)編程方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，固態(tài)儲存裝置(Solid State Device，SSD)使用與非門閃存(NAND flash memory)為主要儲存元件，而閃存為一種非易失性(non-volatile)存儲器。也就是說，當(dāng)數(shù)據(jù)編程(program)至閃存后，即使系統(tǒng)電源關(guān)閉，數(shù)據(jù)仍保存在閃存中。

請參照圖1，其所示為已知固態(tài)儲存裝置的示意圖。固態(tài)儲存裝置10中包括一控制器101、一緩沖元件(buffering element)107與一閃存105?？刂破?01連接至緩沖元件107與閃存105。再者，控制器101利用一外部總線20與主機(jī)(host)12之間進(jìn)行指令與數(shù)據(jù)的傳遞。

當(dāng)主機(jī)12輸出寫入數(shù)據(jù)(write data)欲編程至閃存105時(shí)，控制器101會先將寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行ECC編碼程序，之后再將寫入數(shù)據(jù)暫存于緩沖元件107。而控制器101會適時(shí)的進(jìn)行編程動作，將緩沖元件107中的寫入數(shù)據(jù)編程至閃存105。

其中，緩沖元件107為高速緩存存儲器(cache memory)，可利用SRAM或者DRAM來實(shí)現(xiàn)。另外，外部總線20可為USB總線、IEEE 1394總線、PCIe總線或SATA總線等等。

一般來說，閃存中105包括多個(gè)區(qū)塊(block)，而每個(gè)區(qū)塊中又包括多個(gè)頁(page)。例如，閃存中105中有1024個(gè)區(qū)塊，而每個(gè)區(qū)塊中有64頁，每個(gè)頁的容量為4K bytes。再者，由于閃存105的特性，數(shù)據(jù)編程是以頁為基本單位來進(jìn)行編程動作(program action)，而數(shù)據(jù)擦除(erase)則是以區(qū)塊為單位進(jìn)行區(qū)塊擦除動作(block erase action)。

再者，主機(jī)12是以邏輯區(qū)塊地址(logical block address，簡稱LBA)來存 取閃存105。而一個(gè)LBA可對應(yīng)至512字節(jié)(512bytes)的數(shù)據(jù)。換言之，當(dāng)主機(jī)12欲將寫入數(shù)據(jù)編程至閃存時(shí)，主機(jī)12會先產(chǎn)生寫入命令(write command)及LBA至控制器101。之后，主機(jī)12再將對應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)輸出至控制器101。而控制器101會將寫入數(shù)據(jù)暫存于緩沖元件107中。

假設(shè)閃存105中一個(gè)頁的數(shù)據(jù)量為4Kbytes，則8個(gè)LBA的數(shù)據(jù)量等于一個(gè)頁的數(shù)據(jù)量。由于閃存105是以頁為基本單位來進(jìn)行編程，所以當(dāng)緩沖元件107中暫存的數(shù)據(jù)量達(dá)到或超過一頁的數(shù)據(jù)量時(shí)，控制器101即可啟動編程動作，并且以頁為基本單位將數(shù)據(jù)編程至閃存中105。

另外，控制器101會于閃存105中選定一個(gè)空白區(qū)塊來進(jìn)行數(shù)據(jù)編程，稱為開啟區(qū)塊(open block)。當(dāng)控制器101進(jìn)行編程動作時(shí)，會將緩沖元件107中暫存的數(shù)據(jù)編程至開啟區(qū)塊。當(dāng)開啟區(qū)塊填滿數(shù)據(jù)后，控制器101會再選定另一空白區(qū)塊為開啟區(qū)塊，并繼續(xù)將緩沖元件107中的數(shù)據(jù)編程至開啟區(qū)塊。

由于閃存105是以區(qū)塊為擦除單位，每個(gè)頁內(nèi)的數(shù)據(jù)無法單獨(dú)被擦除并更新(update)，因此當(dāng)閃存105接收到更新數(shù)據(jù)時(shí)，會將更新數(shù)據(jù)儲存在新頁(空白頁)內(nèi)，而原來舊頁中的原始數(shù)據(jù)則被視為無效數(shù)據(jù)。如此，閃存105在經(jīng)過長時(shí)間的存取之后，許多區(qū)塊中都會包含有效數(shù)據(jù)以及無效數(shù)據(jù)，且閃存105的可編程空間會逐漸減少。

請參照圖2A至圖2C，其所示為已知閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的示意圖。以下是以閃存105中有五個(gè)區(qū)塊(Block_1～Block_5)，每個(gè)區(qū)塊中有四頁(Page_1～Page_4)為例來進(jìn)行說明。

如圖2A所示，假設(shè)區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)中所有的頁內(nèi)已分別儲存有Data1～Data8的數(shù)據(jù)。

假設(shè)主機(jī)12輸出寫入數(shù)據(jù)Data8′、Data2′、Data9、Data10、Data11、Data7′、Data12、Data13欲編程至閃存105中。其中，Data2′、Data7′、Data8′是Data2、Data7、Data8的更新數(shù)據(jù)，而Data9～Data13是新數(shù)據(jù)。

如圖2B所示，控制器101先選定區(qū)塊3(Block_3)為開啟區(qū)塊，并將Data8′、Data2′、Data9、Data10編程至區(qū)塊3(Block_3)。之后，控制器101再選定區(qū)塊4(Block_4)為開啟區(qū)塊，并將Data11、Data7′、Data12、Data13編程至區(qū)塊4(Block_4)中。其中，舊的Data2、Data7、Data8則被視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。

接著，假設(shè)主機(jī)12輸出寫入數(shù)據(jù)Data14、Data3′、Data7″、Data12′欲編程至閃存105中。其中，Data3′、Data7″、Data12′是Data3、Data7′、Data12的更新數(shù)據(jù)，而Data14是新數(shù)據(jù)。

如圖2C所示，控制器101選定區(qū)塊5(Block_5)為開啟區(qū)塊，將Data14、Data3′、Data7"、Data12′編程至區(qū)塊5(Block_5)。其中，舊的Data3、Data7′、Data12′則被視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。

由以上的說明可知，經(jīng)過多次的編程之后，閃存105中會出現(xiàn)許多的無效數(shù)據(jù)，且閃存105的可編程空間會逐漸減少。由于閃存105的擦除最小單位為區(qū)塊，而圖2C所示的閃存105中雖然有部分區(qū)塊中具有無效數(shù)據(jù)，但是這些區(qū)塊中仍有部份的有效數(shù)據(jù)，因此控制器101無法直接擦除上述區(qū)塊。

由于閃存105中已經(jīng)沒有足夠的儲存空間，所以為了將儲存無效數(shù)據(jù)的空間釋放出來，固態(tài)儲存裝置10的控制器101會進(jìn)行無用單元收集(garbage collection)動作，以釋放儲存無效數(shù)據(jù)的空間，增加可編程空間。

一般來說，主機(jī)12可針對閃存105進(jìn)行隨機(jī)寫入(random write)或者連續(xù)寫入(sequential write)。于主機(jī)12輸出的寫入命令中，如果邏輯區(qū)塊地址(LBA)不是連續(xù)地址即為隨機(jī)寫入。反之，如果寫入指令中的LBA為連續(xù)地址，即為連續(xù)寫入。其中，當(dāng)主機(jī)12進(jìn)行連續(xù)寫入時(shí)，主機(jī)12會輸出連續(xù)的寫入數(shù)據(jù)儲存至閃存105，例如連續(xù)數(shù)據(jù)重寫(overwrite)或連續(xù)數(shù)據(jù)更新。以下延續(xù)圖2C來說明已知閃存包含無用單元收集動作的編程流程。

請參照圖3A至圖3F，其所繪示為已知固態(tài)儲存裝置中閃存包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。假設(shè)，控制器101欲將區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中儲存無效數(shù)據(jù)的空間清出，以便于編程新數(shù)據(jù)。首先，如圖3A所示，控制器101將區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6搬移(move)至緩沖元件107。搬移完成后，再將區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中Data1、Data4、Data5、Data6視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。

基本上，控制器101在搬移欲清除的區(qū)塊中的有效數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖元件107仍可繼續(xù)接收主機(jī)12輸出的寫入數(shù)據(jù)。換句話說，控制器101可同時(shí)執(zhí)行無用單元收集動作以及接收主機(jī)12輸出的寫入數(shù)據(jù)。因此，如圖3A所示，緩沖元件107中包括欲清除的區(qū)塊(區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)) 中的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6，以及主機(jī)12輸出的寫入數(shù)據(jù)Data15、Data16、Data17、Data18。其中，寫入數(shù)據(jù)Data15、Data16、Data17、Data18是連續(xù)寫入數(shù)據(jù)。

接著，于確認(rèn)區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中已無任何有效數(shù)據(jù)后，如圖3B所示，控制器101即可對區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作，使區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)成為空白區(qū)塊。

接著，如圖3C所示，控制器101即可進(jìn)行編程動作并將緩沖元件107中的數(shù)據(jù)編程至閃存105中，并且完成一次包含無用單元收集動作的編程流程。其中，控制器101先選定區(qū)塊1(Block_1)為開啟區(qū)塊，將Data1、Data15、Data4、Data16編程至區(qū)塊1(Block_1)。接著，控制器101選定區(qū)塊2(Block_2)為開啟區(qū)塊，將Data17、Data5、Data6、Data18編程至區(qū)塊2(Block_2)。

由以上的說明可知，當(dāng)控制器101進(jìn)行包含無用單元收集動作的編程流程時(shí)，若欲清除的區(qū)塊中同時(shí)儲存有有效數(shù)據(jù)及無效數(shù)據(jù)時(shí)，控制器101需要將欲清除的區(qū)塊中的有效數(shù)據(jù)搬移至緩沖元件107，同時(shí)也需要接收主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)，并將寫入數(shù)據(jù)暫存至緩沖元件107。換言之，已知固態(tài)儲存裝置10在進(jìn)行包含無用單元收集動作的編程流程時(shí)，緩沖元件107內(nèi)會交錯(cuò)地暫存無用單元收集動作所搬移的有效數(shù)據(jù)以及主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)控制器101將緩沖元件107中的數(shù)據(jù)編程至閃存105中的開啟區(qū)塊(open block)后，該區(qū)塊中也會交錯(cuò)地儲存無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)以及主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)，如圖3C中的區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)所示。

再者，如圖3C所示，由于閃存105又再次沒有足夠的儲存空間，所以控制器101需要再次執(zhí)行無用單元收集動作，以便于編程新數(shù)據(jù)。

假設(shè)，主機(jī)12輸出寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′欲編程至閃存105中，其中，寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′是連續(xù)寫入數(shù)據(jù)，且為Data15、Data16、Data17、Data18的更新數(shù)據(jù)。如圖3C所示，雖然區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中舊的Data15、Data16、Data17、Data18將因數(shù)據(jù)更新而被視為無效數(shù)據(jù)，但由于區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)仍儲存有先前無用單元收集動作所搬移的有效數(shù)據(jù)，因此控制器101需要再次進(jìn)行無用單元收集動作，并再次將這些有效數(shù)據(jù)搬移至緩沖元件107，以便對區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作。

請參照圖3D至圖3F，其所繪示為已知固態(tài)儲存裝置執(zhí)行另一次包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。首先，如圖3D所示，控制器101將區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6搬移(move)至緩沖元件107。搬移完成后，再將區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中Data1、Data4、Data5、Data6視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。

同理，控制器101在搬移欲清除的區(qū)塊中的有效數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖元件107仍可接收主機(jī)12輸出的寫入數(shù)據(jù)。因此，如圖3D所示，緩沖元件107中包括欲清除的區(qū)塊(區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2))中的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6、以及主機(jī)12輸出的寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′。其中，區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中舊的Data15、Data16、Data17、Data18因數(shù)據(jù)更新而被視為無效數(shù)據(jù)。

接著，于確認(rèn)區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)中已無任何有效數(shù)據(jù)后，如圖3E所示，控制器101即可對區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作，使區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)成為空白區(qū)塊。

接著，如圖3F所示，控制器101即可進(jìn)行編程動作并將緩沖元件107中的數(shù)據(jù)編程至閃存105中，并且完成一次包含無用單元收集動作的編程流程。其中，控制器101先選定區(qū)塊1(Block_1)為開啟區(qū)塊，將Data1、Data15′、Data16′、Data4編程至區(qū)塊1(Block_1)。接著，控制器101選定區(qū)塊2(Block_2)為開啟區(qū)塊，將Data17′、Data18′、Data5、Data6編程至區(qū)塊2(Block_2)。

同理，當(dāng)控制器101將緩沖元件107中的數(shù)據(jù)編程至閃存105中的開啟區(qū)塊(open block)后，該區(qū)塊中也會交錯(cuò)地儲存無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)以及主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)，如圖3F中的區(qū)塊1(Block_1)及區(qū)塊2(Block_2)所示。

再者，于圖3F的狀況，由于閃存105又再次沒有足夠的儲存空間，此時(shí)，若主機(jī)12欲再次更新或重寫連續(xù)寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′時(shí)，控制器101需要再次執(zhí)行無用單元收集動作，并再次重復(fù)搬移在先前無用單元收集動作所搬移的有效數(shù)據(jù)。其運(yùn)作情況不再贅述。

請參閱圖4，其繪示為已知固態(tài)儲存裝置中閃存的數(shù)據(jù)儲存示意圖。根據(jù)已知固態(tài)儲存裝置10的數(shù)據(jù)編程方法，當(dāng)閃存105沒有足夠的空間，并進(jìn)行多次的包含無用單元收集動作的編程流程之后，每個(gè)區(qū)塊(Block_1～Block_n)中會包括無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)以 及主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。

根據(jù)已知固態(tài)儲存裝置10的數(shù)據(jù)編程方法。當(dāng)固態(tài)儲存裝置10中的閃存105的儲存狀況如圖4所示且主機(jī)12進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)寫入時(shí)，控制器101必須持續(xù)的進(jìn)行無用單元收集動作，并重復(fù)地搬移在先前無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)以產(chǎn)生空白區(qū)塊，而開啟區(qū)塊中還是儲存無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)以及主機(jī)12所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。如此，將導(dǎo)致固態(tài)儲存裝置10的寫入速度(write speed)下降并且無法有效地提升。

由以上的說明可知，由于根據(jù)已知固態(tài)儲存裝置10的數(shù)據(jù)處理方法，閃存105中的區(qū)塊會交錯(cuò)地儲存有無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)及主機(jī)12的寫入數(shù)據(jù)(H)。所以在主機(jī)10以連續(xù)寫入的方式進(jìn)行的連續(xù)數(shù)據(jù)重寫或連續(xù)數(shù)據(jù)更新的過程，控制器101需持續(xù)進(jìn)行無用單元收集動作，并重復(fù)地搬移在先前無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)。再者，控制器101需先進(jìn)行將欲清除的區(qū)塊中的有效數(shù)據(jù)搬移至緩沖元件107后，才能進(jìn)行區(qū)塊擦除動作，并將數(shù)據(jù)編程至閃存105中。再者，由于緩沖元件107中仍包括有效數(shù)據(jù)(GC)以及寫入數(shù)據(jù)(H)，所以有效數(shù)據(jù)(GC)與寫入數(shù)據(jù)(H)仍會交錯(cuò)地被編程至開啟區(qū)塊中。

由于連續(xù)寫入的過程，控制器101需要同時(shí)不斷地進(jìn)行無用單元收集動作，并重復(fù)地搬移在先前無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)，因此固態(tài)儲存裝置10的寫入速度會高低變化，并且無法到達(dá)較高的寫入速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種固態(tài)儲存裝置，經(jīng)由一外部總線連接至一主機(jī)，該固態(tài)儲存裝置包括：一控制器；以及一閃存，連接至該控制器，且包括多個(gè)區(qū)塊；其中，該控制器用以決定是否啟動一無用單元收集動作；并于決定啟動該無用單元收集動作時(shí)，于該閃存中的這些區(qū)塊中選定一第一開啟區(qū)塊，用以儲存執(zhí)行該無用單元收集動作時(shí)所搬移的一有效數(shù)據(jù)；以及編程該無用單元收集動作時(shí)所搬移的該有效數(shù)據(jù)至該第一開啟區(qū)塊；其中，該閃存中的這些區(qū)塊具有另一被選定的一第二開啟區(qū)塊，用以儲存由該主機(jī)輸出的一寫入數(shù)據(jù)。

本發(fā)明有關(guān)于一種固態(tài)儲存裝置的數(shù)據(jù)編程方法，該固態(tài)儲存裝置具有一閃存，該閃存包括多個(gè)區(qū)塊，該數(shù)據(jù)編程方法包括下列步驟：決定是否啟 動一無用單元收集動作；于決定啟動該無用單元收集動作時(shí)，于該閃存中的這些區(qū)塊中選定一第一開啟區(qū)塊，用以儲存執(zhí)行該無用單元收集動作時(shí)所搬移的一有效數(shù)據(jù)；以及編程該無用單元收集動作時(shí)所搬移的該有效數(shù)據(jù)至該第一開啟區(qū)塊；其中，該閃存中的這些區(qū)塊具有另一被選定的一第二開啟區(qū)塊，用以儲存由該主機(jī)輸出的一寫入數(shù)據(jù)。

為了對本發(fā)明上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1所繪示為已知固態(tài)儲存裝置的示意圖。

圖2A至圖2C所繪示為閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的示意圖。

圖3A至圖3F所繪示為已知固態(tài)儲存裝置中閃存包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。

圖4所繪示為已知固態(tài)儲存裝置中閃存的儲存數(shù)據(jù)示意圖。

圖5所繪示為本發(fā)明實(shí)施例固態(tài)儲存裝置的示意圖。

圖6A至圖6F所繪示為本發(fā)明實(shí)施例固態(tài)儲存裝置中閃存包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。

圖7所繪示為本發(fā)明實(shí)施例固態(tài)儲存裝置中閃存的儲存數(shù)據(jù)示意圖。

具體實(shí)施方式

請參考圖5，其所繪示為本發(fā)明固態(tài)儲存裝置的示意圖。固態(tài)儲存裝置50中包括一控制器501、一緩沖元件(buffering element)510與一閃存505?？刂破?01連接至緩沖元件510與閃存505。再者，控制器501利用一外部總線55與主機(jī)(host)52之間進(jìn)行指令與數(shù)據(jù)的傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，緩沖元件510中還劃分為第一儲存區(qū)512與第二儲存區(qū)514。其中，無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)暫存于第一儲存區(qū)512，而主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)暫存于第二儲存區(qū)514。

再者，本發(fā)明的固態(tài)儲存裝置50中，控制器501還可于閃存505中選定二個(gè)空白區(qū)塊，并定義為第一開啟區(qū)塊與第二開啟區(qū)塊。其中，第一開啟區(qū)塊用以儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，而第二開啟區(qū)塊用以儲存主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。換句話說，控制器501進(jìn)行編程時(shí)， 將第一儲存區(qū)512中的有效數(shù)據(jù)(GC)與第二儲存區(qū)514中的寫入數(shù)據(jù)(H)，分別儲存于第一開啟區(qū)塊與第二開啟區(qū)塊。當(dāng)?shù)谝婚_啟區(qū)塊被編程且填滿之后，控制器501再由閃存505中選定另一第一開啟區(qū)塊，用以儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)。同理，當(dāng)?shù)诙_啟區(qū)塊被編程且填滿之后，控制器501再由閃存505中選定另一第二開啟區(qū)塊，用以儲存主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。

換言之，控制器501可將無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)與主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)分別編程于不同的開啟區(qū)塊，以避免發(fā)生一個(gè)區(qū)塊中同時(shí)包括無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)以及主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)，并可有效地提升固態(tài)儲存裝置10的寫入速度。

請參照圖6A至圖6F，其所繪示為本發(fā)明固態(tài)儲存裝置中閃存包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。此流程是延續(xù)圖2C中閃存105來進(jìn)一步說明本發(fā)明所揭示的方法。在圖2C中，閃存105已沒有足夠的可編程空間來儲存新數(shù)據(jù)，因此控制器501需進(jìn)行無用單元收集動作。

首先，如圖6A所示，控制器501先將區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)中的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6搬移至緩沖元件510中的第一儲存區(qū)512。搬移完成后，再將區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)中的Data1、Data4、Data5、Data6視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。

相同地，控制器501在搬移閃存505中的有效數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖元件510仍可繼續(xù)接收主機(jī)52輸出的寫入數(shù)據(jù)。換句話說，控制器501可同時(shí)執(zhí)行無用單元收集動作以及接收主機(jī)52輸出的數(shù)據(jù)。因此，如圖6A所示，緩沖元件510中的第一儲存區(qū)512中儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)Data1、Data4、Data5、Data6，而主機(jī)52輸出的寫入數(shù)據(jù)Data15、Data16、Data17、Data18則儲存于第二儲存區(qū)514。其中，Data15、Data16、Data17、Data18為新數(shù)據(jù)且為連續(xù)寫入數(shù)據(jù)。

接著，于確認(rèn)區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)中已無任何有效數(shù)據(jù)后，如圖6B所示，控制器501即可對區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作，使區(qū)塊1(Block_1)與區(qū)塊2(Block_2)成為空白區(qū)塊。

接著，如圖6C所示，控制器501即可進(jìn)行編程動作并將緩沖元件510中的數(shù)據(jù)編程至閃存505中，并且完成一次包含無用單元收集動作的編程流程。其中，控制器501選定區(qū)塊1(Block_1)為第一開啟區(qū)塊，將Data1、Data4、 Data5、Data6編程至第一開啟區(qū)塊，亦即區(qū)塊1(Block_1)；再者，控制器501選定區(qū)塊2(Block_2)為第二開啟區(qū)塊，將Data15、Data16、Data17、Data18編程至第二開啟區(qū)塊，亦即區(qū)塊2(Block_2)。

明顯地，區(qū)塊1(Block_1)中的所有數(shù)據(jù)皆為無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，并且區(qū)塊2(Block_2)中的所有數(shù)據(jù)皆為主機(jī)52所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。

再者，由于圖6C中，閃存505又再次沒有足夠的儲存空間，所以控制器501需要再次執(zhí)行無用單元收集動作，以便于編程數(shù)據(jù)至閃存505。假設(shè)，主機(jī)52輸出寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′欲編程至閃存505中，其中，寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′是連續(xù)寫入數(shù)據(jù)Data15、Data16、Data17、Data18的更新數(shù)據(jù)。由于在前次的包含無用單元收集動作的編程流程中，無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)皆是儲存于第一開啟區(qū)塊，亦即區(qū)塊1(Block_1)，因此第二開啟區(qū)塊，亦即區(qū)塊2(Block_2)，僅儲存主機(jī)52輸出的寫入數(shù)據(jù)Data15、Data16、Data17、Data18，而未儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)儲存于區(qū)塊2(Block_2)中舊的Data15、Data16、Data17、Data18因數(shù)據(jù)更新而被視為無效數(shù)據(jù)時(shí)，控制器501可直接對區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作來取得儲存空間以編程數(shù)據(jù)，而無須進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的搬移動作。

請參照圖6D至圖6F，其所繪示為固態(tài)儲存裝置執(zhí)行另一次包含無用單元收集動作的編程流程示意圖。如圖6D所示，主機(jī)52輸出的寫入數(shù)據(jù)Data15′、Data16′、Data17′、Data18′暫儲存于第二儲存區(qū)514，而儲存于區(qū)塊2(Block_2)中舊的Data15、Data16、Data17、Data18因數(shù)據(jù)更新而被視為無效數(shù)據(jù)(以斜線來表示)。接著，于確認(rèn)區(qū)塊2(Block_2)中已無任何有效數(shù)據(jù)后，如圖6E所示，控制器501即可對區(qū)塊2(Block_2)進(jìn)行區(qū)塊擦除動作，使區(qū)塊2(Block_2)成為空白區(qū)塊。

接著，如圖6F所示，控制器501即可進(jìn)行編程動作并將緩沖元件510中的數(shù)據(jù)編程至閃存505中，并且完成另一次包含無用單元收集動作的編程流程。其中，控制器501選定區(qū)塊2(Block_2)為第二開啟區(qū)塊，將Data15′、Data16′、Data17′、Data18′編程至第二開啟區(qū)塊，亦即區(qū)塊2(Block_2)。須注意的是，在此次包含無用單元收集動作的編程流程中，無用單元收集動作并不需要重復(fù)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的搬移及編程動作，僅需直接進(jìn)行區(qū)塊擦除動作。 如此，將可有效地避免固態(tài)儲存裝置50的寫入速度下降。

由以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明提出的固態(tài)儲存裝置，控制器501可選擇二個(gè)空白區(qū)塊作為第一開啟區(qū)塊及第二開啟區(qū)塊，并用以分別儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，以及主機(jī)輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。在本發(fā)明實(shí)施例中，緩沖元件510中更劃分為第一儲存區(qū)與第二儲存區(qū)，并用以分別暫儲存無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，以及主機(jī)所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。

因此，如圖7所示，閃存505中的所有區(qū)塊(Block～1～Block_n)不是被編程無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，就是被編程主機(jī)所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。不會有任何區(qū)塊同時(shí)包括無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)以及主機(jī)所輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)。

再者，當(dāng)閃存505被編程且填滿后，當(dāng)主機(jī)52進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)更新或重寫(overwrite)時(shí)，由于閃存505中儲存寫入數(shù)據(jù)(H)的區(qū)塊中完全沒有任何無用單元收集動作所搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)。因此，于進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)更新或重寫時(shí)，閃存505中儲存寫入數(shù)據(jù)(H)的區(qū)塊有很高的機(jī)率會因數(shù)據(jù)被更新而使區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)皆為無效數(shù)據(jù)，因此控制器501不需要重復(fù)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的搬移及編程動作?？刂破?01僅需將數(shù)據(jù)皆為無效數(shù)據(jù)的區(qū)塊進(jìn)行擦除后，便可設(shè)定該被擦除的空白區(qū)塊為第二開啟區(qū)塊，并直接將寫入數(shù)據(jù)編程于第二開啟區(qū)塊。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于控制器501不再需要重復(fù)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的搬移及編程動作，因此控制器501可以維持在較高的寫入速度將主機(jī)52輸出的寫入數(shù)據(jù)編程于閃存505中。

此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，控制器501可根據(jù)閃存505的可編成空間的大小來決定是否啟動無用單元收集動作。其中，若閃存505具有足夠的可編成空間，則控制器501可決定無須啟動無用單元收集動作，并選定一第一開啟區(qū)塊用來儲存主機(jī)輸出的寫入數(shù)據(jù)。反之，若閃存505的可編程空間不足時(shí)，則控制器501可決定啟動無用單元收集動作，并選定一第二開啟區(qū)塊用來儲存無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)。其中，若在啟動無用單元收集動作的過程中，主機(jī)亦輸出寫入數(shù)據(jù)欲編程至閃存505時(shí)，控制器501會選定一第一開啟區(qū)塊用來儲存主機(jī)輸出的寫入數(shù)據(jù)，以及一第二開啟區(qū)塊用來儲存無用單元收集動作中所搬移的有效數(shù)據(jù)。

由以上的說明可知，本發(fā)明提出一種固態(tài)儲存裝置及其數(shù)據(jù)編程方法。通過將無用單元收集動作中搬移的有效數(shù)據(jù)(GC)，以及主機(jī)輸出的寫入數(shù)據(jù)(H)分別儲存在不同的區(qū)塊中，使固態(tài)儲存裝置50可以維持用較高的寫入速度來編程閃存505，提高固態(tài)儲存裝置50的整體效能(performance)。

綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書界定者為準(zhǔn)。