CN101527165B - 存储系统及读取其扩充只读存储器影像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非易失性存储器存储系统，其包括连接接口、非易失性存储器、缓冲存储器、微控制器以及虚拟主控模组。连接接口用以连接主机。非易失性存储器用以存储使用者数据，其中非易失性存储器更存储供主机读取的扩充只读存储器影像。缓冲存储器用以暂时地存储扩充只读存储器影像。微控制器控制连接接口、缓冲存储器与非易失性存储器之间的运作。虚拟主控模组用以通过微控制器提供扩充只读存储器影像的内容给主机。因此可有效地缩小存储系统的体积并且有效地节省存储系统的制造成本。

Description

存储系统及读取其扩充只读存储器影像的方法

技术领域

本发明是有关于一种存储系统，且特别是有关于一种非易失性存储器存储系统及读取其扩充只读存储器影像的方法。

背景技术

数码相机、手机相机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对存储媒体的需求也急速增加，由于闪存存储器(Flash Memory)具有数据非易失性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合可携式应用，最适合使用于这类可携式由电池供电的产品上。因此，近年闪存存储器存储设备成为电子产品中相当热门的产品。随着数码产品逐渐缩小化的趋势，如何使得闪存存储器存储设备更轻巧是此领域技术人员所致力的方向。

一般来说，闪存存储器存储设备是以连接接口(例如USB总线与PCI总线等)连接至主机。值得一提的是，主机的BIOS在主机开机的过程中是无法开机不支持即插即用(Plug and Play)总线(例如PCI总线)的装置。因此，倘若在闪存存储器存储设备的总线不支持即插即用功能下，闪存存储器存储设备必须额外配置扩充(Expansion)只读存储器(Read Only Memory，ROM)，其存有开机此装置的开机码。由此，在主机BIOS进行开机的程序中会检测到扩充只读存储器，并且将扩充只读存储器的开机码拷贝至主机的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)中执行以开机闪存存储器存储设备。之后操作系统才能执行对应的驱动程序以驱动闪存存储器存储设备。然而，此ROM会占用闪存存储器存储设备的空间，使得闪存存储器存储设备无法更有效地缩小。

发明内容

本发明提供一种非易失性存储器存储系统，其在无需扩充(Expansion)只读存储器(Read Only Memory，ROM)下具备扩充只读存储器的功能，由此以有效缩小存储系统的体积与制造成本。

本发明提供一种读取扩充只读存储器影像的方法，其能够无需使用额外存储单元来扩充只读存储器下具备扩充只读存储器的功能，由此，以有效缩小存储系统的体积与制造成本。

本发明提供一种控制器，其能够无需使用额外存储单元来扩充只读存储器下具备扩充只读存储器的功能，由此，以有效缩小存储系统的体积与制造成本。

本发明提出一种非易失性存储器存储系统，其包括连接接口、非易失性存储器以及控制器。连接接口用以连接主机。非易失性存储器用以存储使用者数据，其中非易失性存储器还存储供主机读取的扩充只读存储器影像。控制器包括缓冲存储器、微控制器以及虚拟主控模组。缓冲存储器用以暂时地存储扩充只读存储器影像。虚拟主控模组用以提供扩充只读存储器影像内的开机码给主机。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的虚拟主控模组包括：地址寄存器与扩充只读存储器存取器。地址寄存器用以将主机欲读取扩充只读存储器影像内开机码的地址和在非易失性存储器中存储该扩充只读存储器影像内开机码的地址进行映射。扩充只读存储器存取器用以告知主机非易失性存储器存储系统具有扩充只读存储器影像。扩充只读存储器存取器从主机接收用以读取扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令、依据该读取指令提供地址寄存器所映射的地址给微控制器以及从缓冲存储器中以字节为单位读取扩充只读存储器影像内的开机码并传送所读取的开机码给该主机，其中控制器会依据所映射的地址读取存储在非易失性存储器中的扩充只读存储器影像内的开机码并且将所读取的开机码暂存于缓冲存储器中。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的微控制器会以扇区(sector)为单位预先读取扩充只读存储器影像内的开机码并且将所预先读取的开机码暂存于该缓冲存储器中。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的扩充只读存储器存取器会参考缓冲器索引寄存器来读取暂存于缓冲存储器中的开机码。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的非易失性存储器为闪存存储器。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的连接接口为PCI Express连接接口。

在本发明的非易失性存储器存储系统中，上述的PCI Express连接接口在数据传输的物理层是以一组或多组单通道组成发送端与接收端。

本发明提供一种读取扩充只读存储器影像的方法，其中扩充只读存储器影像是存储在非易失性存储器存储系统中存储使用者数据的非易失性存储器内，此读取扩充只读存储器影像的方法包括从与非易失性存储器存储系统连接的主机中接收用以读取扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令。之后，依据读取指令中欲读取扩充只读存储器影像内的开机码的地址判断出欲读取扩充只读存储器影像内的开机码映射存储在非易失性存储器中的地址，并且将读取指令和所映射的地址传送给非易失性存储器存储系统的微控制器。接着，将欲读取扩充只读存储器影像内的开机码读取至非易失性存储器存储系统的缓冲存储器。最后，从缓冲存储器中传送欲读取扩充只读存储器影像内的开机码给主机，其中从非易失性存储器中读取扩充只读存储器影像内的开机码是以扇区为单位，并且从缓冲存储器中传送欲读取扩充只读存储器影像内的开机码给主机是以字节为单位。

在本发明的一实施例中，上述的读取扩充只读存储器影像的方法还包括以扇区(sector)为单位预先读取扩充只读存储器影像内的开机码并且将所预先读取的内容暂存于缓冲存储器中。

本发明提出一种控制器，其适用于具有非易失性存储器的非易失性存储器存储系统。控制器包括缓冲存储器、微控制器以及虚拟主控模组。缓冲存储器用以暂时地存储扩充只读存储器影像。虚拟主控模组用以透过连接接口提供扩充只读存储器影像内的开机码给主机。

在本发明的控制器中，上述的虚拟主控模组包括：地址寄存器与扩充只读存储器存取器。地址寄存器用以将主机欲读取扩充只读存储器影像内开机码的地址和在非易失性存储器中存储该扩充只读存储器影像内开机码的地址进行映射。扩充只读存储器存取器用以告知主机非易失性存储器存储系统具有扩充只读存储器影像。扩充只读存储器存取器从主机接收用以读取扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令、依据该读取指令提供地址寄存器所映射的地址给微控制器以及从缓冲存储器中以字节为单位读取扩充只读存储器影像内的开机码并传送所读取的开机码给该主机，其中控制器会依据所映射的地址读取存储在非易失性存储器中的扩充只读存储器影像内的开机码并且将所读取的开机码暂存于缓冲存储器中。

在本发明的控制器中，上述的微控制器会以扇区(sector)为单位预先读取扩充只读存储器影像内的开机码并且将所预先读取的开机码暂存于该缓冲存储器中。

在本发明的控制器中，上述的扩充只读存储器存取器会参考缓冲器索引寄存器来读取暂存于缓冲存储器中的开机码。

在本发明的控制器中，上述的非易失性存储器为闪存存储器。

在本发明的控制器中，上述的连接接口为PCI Express连接接口。

在本发明的控制器中，上述的PCI Express连接接口在数据传输的物理层是以一组或多组单通道组成发送端与接收端。

在本发明的控制器中，上述的非易失性存储器为USB随身碟、闪存存储卡或固态硬盘。

本发明因采用以非易失性存储器存储系统内用以存储使用者数据的非易失性存储器来存储扩充只读存储器影像，而无需使用额外存储媒体来记录扩充只读存储器影像，因此可有效地缩小存储系统的体积并且有效地节省存储系统的制造成本。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是根据本发明实施例绘示非易失性存储器存储系统的方块图。

图2是根据图1绘示虚拟主控模组的方块图。

图3是根据本发明实施例绘示读取扩充只读存储器影像的流程图。

主要元件符号说明：

100：非易失性存储器存储系统

110：微控制器

120：连接接口

130：非易失性存储器

140：缓冲存储器

150：虚拟主控模组

151：地址寄存器

151-1：缓冲器索引寄存器

151-2：缓冲器索引寄存器

152：扩充只读存储器存取器

200：主机

300：总线

400：控制器

S301、S303、S305、S307、S309：读取扩充只读存储器影像的步骤

具体实施方式

本发明是通过将扩充只读存储器影像(image)存储在非易失性存储器存储设备的非易失性存储器中以取代现有技术中的扩充只读存储器，由此减少非易失性存储器存储设备的体积以及降低制造成本。特别是，由于主机的BIOS读取扩充只读存储器的方式(例如以字节为单位)与非易失性存储器存储设备中微控制器读取非易失性存储器的方式(例如以扇区(sector)为单位)是不同的。因此，在本发明中实作虚拟主控模组(Virtual Host)来作为主机与微控制器之间的沟通桥梁，以传送扩充只读存储器影像中的开机码给主机。再者，由于在根据本发明的非易失性存储器存储设备中不具有独立扩充只读存储器，因此虚拟主控模组会还用以使主机识别此非易失性存储器存储设备具有扩充只读存储器影像的功能。以下将配合范例实施例详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例绘示非易失性存储器存储系统的方块图。

请参照图1，非易失性存储器存储系统100包括连接接120、非易失性存储器130以及控制器400。

连接接口120电性连接控制器400，且用以通过总线300连接于主机200。在本实施例中，连接接口120为PCI Express接口，因此也可称为PCI Express连接接口120。然而，必须了解的是本发明不限于此，连接接口120可以是其他适合的数据传输接口，特别是主机200的基本输入输出系统(basicinput/output system，BIOS)或EFI(Extensible Firmware Interface)所无法支持的数据传输接口。此外，在本发明实施例中，PCI Express连接接口120在数据传输的物理层是以一组单通道(lane)组成发送端(Tx)与接收端(Rx)，然而必须了解的是本发明还可应用于使用多组单工通道(Multi-Lanes)作数据传输。

非易失性存储器130是电性连接控制器400，且是非易失性存储器存储系统100中用以存储使用者数据的元件。值得一提的是，在本实施例中非易失性存储器130会有一保留区用以存储供主机200读取的扩充只读存储器影像，其中扩充只读存储器影像中的内容是用以开机非易失性存储器存储系统100的开机码。

具体来说，由于主机200的BIOS无法辨识PCI Express接口的装置，因此当使用PCI Express连接接口120的非易失性存储器存储系统100与主机200电性连接时，开机码是用以提供给主机200的BIOS以致能非易失性存储器存储系统100，之后才能通过操作系统上的驱动程序来驱动非易失性存储器存储系统100。在此，提供PCI Express接口装置的开机码的扩充只读存储器影像也可称为PCI Express扩充只读存储器影像。在本实施例中，非易失性存储器130是闪存存储器。然而，必须了解的是其他非易失性存储器也可适用于本发明。

控制器400用以协调连接接口120以及非易失性存储器130之间的运作以进行数据的存储、读取与抹除等。控制器400包括微控制器110、缓冲存储器140以及虚拟主控模组150。

微控制器110用以控制缓冲存储器140以及虚拟主控模组150的整体运作。

缓冲存储器140是用以暂时地存储主机200与非易失性存储器之间传送的使用者数据，或者暂时地存储系统数据(例如固件码)以加速微控制器110的执行运作。特别是，在本发明实施例中，缓冲存储器140会暂时地存储欲传送给主机200的PCI Express扩充只读存储器影像内的开机码。在本实施例中，缓冲存储器140为静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)。然而，必须了解的是，本发明不限于此，动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess memory，DRAM)、磁阻式存储器(Magnetoresistive Random AccessMemory，MRAM)、相变化存储器(Phase Change Random Access Memory，PRAM)或其他适合的存储器也可应用于本发明。

虚拟主控模组150是以固件型式来实作并且用以使主机200识别出非易失性存储器存储系统100具有扩充只读存储器影像，并且提供扩充只读存储器影像内的开机码。具体来说，本发明实施例的非易失性存储器存储系统100是PCIExpress接口的范例下，虚拟主控模组150是用以让主机200识别出非易失性存储器存储系统100为具有PCI Express扩充只读存储器影像的PCI Express接口的装置，并且传送PCI Express扩充只读存储器影像内的开机码给主机200。在此，在本实施例中虚拟主控模组150也可称为虚拟PCI Express主控模组150。

值得一提的是，在PCI Express接口的规格中会定义特定的寄存器(register)存放扩充只读存储器在物理存储器的地址，由此主机200的BIOS才能够读取出开机码来开机以使得非易失性存储器存储系统100。然而，如上所述由于主机200的BIOS读取扩充只读存储器的方式是以字节为单位，而非易失性存储器存储系统100中微控制器110读取非易失性存储器的是以扇区(512字节)为单位。因此，根据本发明实施例的虚拟主控模组150会提供地址映射的功能，以利扩充只读存储器影像的读取。例如，虚拟PCI Express主控模组150包括地址寄存器151与扩充只读存储器存取器152(如图2所示)。

地址寄存器151用以将主机200欲读取的PCI Express扩充只读存储器影像的地址和在非易失性存储器130中存储PCI Express扩充只读存储器影像的地址进行映射。换言之，当主机200欲读取PCI Express扩充只读存储器影像的开机码时，地址寄存器151会将主机200欲读取此开机码的地址映射为非易失性存储器130所对应的地址。

扩充只读存储器存取器152是用以提供上述告知主机200非易失性存储器存储系统100具有PCI Express扩充只读存储器影像的功能。除此之外，扩充只读存储器存取器152可从主机200中接收用以读取PCI Express扩充只读存储器影像的开机码的读取指令，并提供此读取指令给微控制器110。

之后，微控制器110会从扩充只读存储器存取器152中接收到读取指令以及从地址寄存器151的只读存储器地址寄存器151-1得到主机200的BIOS欲读取的映射地址。依此，微控制器110会依据映射地址以扇区为单位读取存储在非易失性存储器130中的PCI Express扩充只读存储器影像的开机码，并且将所读取的开机码暂存于缓冲存储器140中。换言之，微控制器110在通过地址寄存器151的只读存储器地址寄存器151-1得知主机200的BIOS所要读取的地址范围后，即可从非易失性存储器130中读取对应的开机码。

接着，扩充只读存储器存取器152会从缓冲存储器140中以字节为单位读取PCI Express扩充只读存储器影像的开机码并传送给主机200。

由于主机200的BIOS读取PCI Express扩充只读存储器影像的开机码的动作一般会先读取开机码的标头(一般为3字节)以判断开机码长度后，接着再连续读取所有开机码(一般为8K字节)。因此，在本发明另一实施例中，在主机200的BIOS还在读取开机码的标头或所请求读取的开机码期间，微控制器110更会以扇区(sector)为单位连续预先读取PCI Express扩充只读存储器影像内未读取的开机码，并存储于缓冲存储器140中。基此，由于微控制器110已先将PCI Express扩充只读存储器影像内所有的开机码存储在缓冲存储器140中，因此可加速主机200的BIOS读取开机码的速度。

值得一提的是，微控制器110在将PCI Express扩充只读存储器影像内的开机码存储于缓冲存储器140后会通过地址寄存器151的缓冲器索引寄存器151-2来读取暂存于缓冲存储器140中的开机码。

图3是根据本发明实施例绘示读取扩充只读存储器影像的流程图。

请参照图3，当主机200的BIOS通过扩充只读存储器存取器152识别出非易失性存储器存储系统100为具有PCI Express扩充只读存储器影像的装置时。在步骤S301中，会从主机200中接收用以读取扩充只读存储器影像的开机码的读取指令。

接着，在步骤S303中依据读取指令中欲读取PCI Express扩充只读存储器影像内的开机码的地址判断其所对应存储在非易失性存储器140内的地址。然后，将读取指令和所对应的地址传送给非易失性存储器存储系统100的微控制器110(步骤S305)，并且将欲读取的开机码以扇区为单位读取至非易失性存储器存储系统100的缓冲存储器140中(步骤S307)。最后，从缓冲存储器140中以字节为单位传送欲读取的开机码给主机200(步骤S309)。

本发明另一实施例中，读取扩充只读存储器影像的流程还包括以扇区(sector)为单位预先读取PCI Express扩充只读存储器影像的其他开机码，并且将所预先读取的开机码暂存于缓冲存储器140中，以加速主机200的BIOS读取开机码的速度。

综上所述，本发明是使用存储系统中既有的非易失性存储器来存储扩充只读存储器影像，因此在非易失性存储器配置BIOS无支持的连接接口下提供不需额外的存储媒体来存储开机码。由此，可有效降低存储系统的制造成本，并且有效缩小存储系统的体积以达更微小化的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (15)

1.一种非易失性存储器存储系统，包括：

连接接口，用以连接主机；

非易失性存储器，用以存储使用者数据，其中该非易失性存储器还存储供该主机读取的扩充只读存储器影像；

控制器，电性连接至该连接接口与该非易失性存储器，该控制器包括：

微控制器；

缓冲存储器，电性连接该微控制器且用以暂时地存储该扩充只读存储器影像；以及

虚拟主控模组，电性连接该微控制器且用以提供该扩充只读存储器影像内的开机码给该主机，该虚拟主控模组包括：

地址寄存器，用以将该主机欲读取该扩充只读存储器影像内开机码的地址和在该非易失性存储器中存储该扩充只读存储器影像内开机码的地址进行映射；以及

扩充只读存储器存取器，用以告知该主机该非易失性存储器存储系统具有该扩充只读存储器影像，

其中该扩充只读存储器存取器从该主机接收用以读取该扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令，并提供该读取指令给该微控制器，

其中该微控制器会依据该读取指令从该地址寄存器中读出对应该读取指令的映射地址、依据该映射地址读取存储在该非易失性存储器中的该扩充只读存储器影像内的开机码并且将所读取的开机码暂存于该缓冲存储器中，

其中该扩充只读存储器存取器从该缓冲存储器中以字节为单位读取该扩充只读存储器影像内的开机码并传送所读取的开机码给该主机。

2.如权利要求1所述的非易失性存储器存储系统，其特征在于，该微控制器会以扇区为单位预先读取该扩充只读存储器影像内的开机码并且将所预先读取的开机码暂存于该缓冲存储器中。

3.如权利要求2所述的非易失性存储器存储系统，其特征在于，该扩充只读存储器存取器会参考缓冲器索引寄存器来读取暂存于该缓冲存储器中的开机码。

4.如权利要求1所述的非易失性存储器存储系统，其特征在于，该非易失性存储器为闪存存储器。

5.如权利要求1所述的非易失性存储器存储系统，其特征在于，该连接接口为PCI Express连接接口。

6.如权利要求5所述的非易失性存储器存储系统，其特征在于，该PCIExpress连接接口在数据传输的物理层是以一组或多组单通道组成发送端与接收端。

7.一种读取扩充只读存储器影像的方法，其中该扩充只读存储器影像是存储在非易失性存储器存储系统中存储使用者数据的非易失性存储器内，该读取扩充只读存储器影像的方法包括：

从与该非易失性存储器存储系统连接的主机中接收用以读取该扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令；

依据该读取指令中欲读取该扩充只读存储器影像内的开机码的地址判断出欲读取该扩充只读存储器影像内的开机码映射存储在该非易失性存储器中的地址；

将该读取指令和所映射的地址传送给该非易失性存储器存储系统的微控制器；

将欲读取该扩充只读存储器影像内的开机码读取至该非易失性存储器存储系统的缓冲存储器；以及

从该缓冲存储器中传送欲读取该扩充只读存储器影像内的开机码给该主机，

其中是从该非易失性存储器中读取该扩充只读存储器影像内的开机码是以扇区为单位，并且从该缓冲存储器中传送欲读取该扩充只读存储器影像内的开机码给该主机是以字节为单位。

8.如权利要求7所述的读取扩充只读存储器影像的方法，其特征在于，还包括以扇区为单位预先读取该扩充只读存储器影像内的其他开机码并且将所预先读取的内容暂存于该缓冲存储器中。

9.一种控制器，其适用于具有一非易失性存储器的一非易失性存储器存储系统，该控制器包括：

微控制器；

缓冲存储器，电性连接该微控制器且用以暂时地存储从该非易失性存储器中读取的一扩充只读存储器影像；以及

虚拟主控模组，电性连接该微控制器且用以透过一连接接口提供该扩充只读存储器影像内的开机码给一主机，该虚拟主控模组包括：

地址寄存器，用以将该主机欲读取该扩充只读存储器影像内开机码的地址和在该非易失性存储器中存储该扩充只读存储器影像内开机码的地址进行映射；以及

扩充只读存储器存取器，用以告知该主机该非易失性存储器存储系统具有该扩充只读存储器影像，

其中该扩充只读存储器存取器从该主机接收用以读取该扩充只读存储器影像内的开机码的读取指令，并提供该读取指令给该微控制器，

其中该微控制器会依据该读取指令从该地址寄存器中读出对应该读取指令的映射地址、依据该映射地址读取存储在该非易失性存储器中的该扩充只读存储器影像内的开机码并且将所读取的开机码暂存于该缓冲存储器中，

其中该扩充只读存储器存取器从该缓冲存储器中以字节为单位读取该扩充只读存储器影像内的开机码并传送所读取的开机码给该主机。

10.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，该微控制器会以扇区为单位预先读取该扩充只读存储器影像内的开机码并且将所预先读取的开机码暂存于该缓冲存储器中。

11.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，该扩充只读存储器存取器会参考缓冲器索引寄存器来读取暂存于该缓冲存储器中的开机码。

12.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，该非易失性存储器为闪存存储器。

13.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，该连接接口为PCI Express连接接口。

14.如权利要求13所述的控制器，其特征在于，该PCI Express连接接口在数据传输的物理层是以一组或多组单通道组成发送端与接收端。

15.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，该非易失性存储器为USB随身碟、闪存存储卡或固态硬盘。

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