CN102103467A - 通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的方法 - Google Patents

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Abstract

一般性地给出了用于通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的方法。在这点上，在一个实施例中，引入了一种方法，该方法包括将来自固态驱动器的要求对接口进行访问的请求延迟一段时间，以允许主机访问所述接口来将命令发送到所述固态驱动器。还描述和要求了其他实施例。

Description

通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的方法
技术领域
本发明的实施例通常涉及数据存储领域，并且更为具体地，涉及用于通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的方法。
背景技术
当代固态盘(SSD)驱动器具有这样的高性能，从而使得它们可以以非常突发的方式使得接口饱和，所述接口比如是串行高级技术附件(SATA)接口。由于这些大的数据突发，来自主机的新命令可能被阻止发送到该SSD，直到该SSD在一段时间内处于空闲状态为止。结果是，在工作负荷排队非常严重的情况下，SSD可能不能使用NAND设备的完全并行性。发向该SSD的新命令可能被阻止几百微妙，因为在该SSD具有准备好要发送到主机的数据时，该SSD可能赢得SATA总线仲裁。这在常用的旋转盘式驱动器中不是问题，因为旋转盘式驱动器不能并行地获取与多个命令对应的数据。然而，对于SSD而言，这可能阻止多个并行的NAND通道的完全使用。
附图说明
在附图的各个示图中作为示例而非限制性地例示了本发明，在附图中，相同的附图标记指示相似的元件。并且，在附图中：
图1是根据本发明的一个示例实施例的示例固态盘和主机接口的图示；
图2是根据本发明的一个示例实施例的适于实现所公开的方法的示例电子装置的方框图；
图3是根据本发明的一个示例实施例的通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的示例方法的流程图；和
图4是包括当被设备访问时使得该设备实现本发明的一个或多个实施例的一个或多个方面的内容的示例制品的方框图。
具体实施方式
在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他例子中，为了避免混淆本发明，结构和设备以方框图的形式示出。
在整个本说明书中关于“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个本说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必都指代同一实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中按照任何合适的方式组合。
图1是根据本发明的一个示例实施例的示例固态盘和主机接口的图示。根据所例示的示例实施例，系统100可以包括主机102和固态盘(SSD)104，该主机102和SSD 104通过接口116通信，并且竞争访问该接口116。主机102可以包括主机队列106，用于存储在主机102能够访问接口116时要发送到SSD 104的未决(pending)命令110，例如读取请求。SSD 104可以包括盘队列108，用于存储当SSD 104能够访问接口116时要发送到主机102的结果112，例如读取完成。
主机102和SSD 104可以针对对接口116的访问来进行仲裁。在一个实施例中，其中SSD 104在主机102提交访问请求120之前提交访问请求118，SSD 104将在访问时间122访问接口116，以发送所存储的结果112。当在访问时间122后SSD 104完成发送时，SSD 104可以准备好在时间124提交另一访问请求。然而，作为通过使用可编程总线仲裁器来提供固态盘性能的方法的一部分，如下参照图3所述，SSD 104可以取而代之地将访问接口116的请求延迟一段延迟时间126，以允许主机102提交访问请求128，并且允许主机102在访问时间130期间通过接口116向SSD 104发送命令110。
可以周期性地或者仅仅在满足特定条件时引入延迟时间126。在一个实施例中，如果检测到主机102在尝试访问接口116时输给(lost to)SSD 104，例如在访问请求120的情况下，则引入延迟时间126来延迟SSD 104请求访问接口116。在一个实施例中，仅仅在存在少于盘队列108中所存储的阈值114个结果112时，例如当允许主机102提交其他命令110是有益的时，引入延迟时间126。本领域技术人员可以想到何时引入延迟时间126的其他方法或条件，并且该其他方法或条件被认为是本发明的实施例的精神的一部分。在一个实施例中，延迟时间126包括大约1微秒。
图2是根据本发明的一个示例实施例的适合于实现所公开的方法的一个示例电子装置的方框图。电子装置200意在表示各种传统或非传统电子装置、膝上型计算机、台式计算机、蜂窝电话、无线通信用户单元、无线通信电话基础元件、个人数字助理、机顶盒中的任何一种，或者将从本发明的教导中受益的任何一种电子装置。根据所例示的示例实施例，电子装置200可以包括如图2中所示耦合的处理器202、存储器控制器204、系统存储器206、输入/输出控制器208、网络控制器210、输入/输出设备212、固态盘214、互连216和仲裁器218中的一个或多个。在一个实施例中，固态盘214包括快闪存储器(比如NAND快闪存储器)，并且在SSD 104与主机102交互时，固态盘214与I/O控制器208交互。在一个实施例中，作为提高固态盘性能的方法的一部分，仲裁器218可以在SSD互连访问请求中引入延迟126，在下文中将参照图3对其进行更详细的描述。
处理器202可以表示各种控制逻辑中的任何一个，包括但不限于微处理器、可编程逻辑器件(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、和微控制器等中的一个或多个，但是本发明不限于此。在一个实施例中，处理器202是
Figure BSA00000392515700031
可兼容处理器。处理器202可以具有包含多个机器级指令的指令集，该多个机器级指令例如可以由应用程序或操作系统调用。
存储器控制器204可以表示利用电子装置200的其他组件与系统存储器206交互的任何类型的芯片组或控制逻辑。在一个实施例中，处理器202和存储器控制器204之间的连接可以是点到点串行链接。在另一实施例中，存储器控制器204可以被称为北桥。
系统存储器206可以表示用于存储数据和指令的任何类型的存储器设备，该数据和指令已经或者将被处理器202使用。通常，系统存储器206将包括动态随机存取存储器(DRAM)，但是本发明不限于此。在一个实施例中，系统存储器206可以包括Rambus DRAM(RDRAM)。在另一实施例中，系统存储器206可以包括双数据速率同步DRAM(DDRSDRAM)。
输入/输出(I/O)控制器208可以表示利用电子装置200的其他组件与I/O设备212交互的任何类型的芯片组或控制逻辑。在一个实施例中，I/O控制器208可以称为南桥。在另一实施例中，I/O控制器208可以遵循外围组件互连(PCI)特别兴趣小组在2003年4月15日发布的PCI ExpressTM基础规范1.0a版。
网络控制器210可以表示允许电子装置200与其他电子装置或设备通信的任何类型的设备。在一个实施例中，网络控制器210可以遵循(在1999年9月16日批准的是对ANSI/IEEE标准802.11的补充的1999年版的)电子电器工程学会(IEEE)802.11b标准。在另一实施例中，网络控制器210可以是以太网网络接口卡。
输入/输出(I/O)设备212可以表示向电子装置200提供输入或处理电子装置200的输出的任何类型的设备、外设或组件。
互连216被示出为将固态盘214与I/O控制器208耦合，然而，固态盘214可以与电子装置200的其他组件耦合。在一个实施例中，互连216表示串行高级技术附件(SATA)总线。
尽管被示出为是固态盘214的一部分，但是仲裁器218例如可以包含在电子装置200的另一组件中，比如I/O控制器208中。在一个实施例中，仲裁器218可以是软件或软件和硬件的组合。在一个实施例中，仲裁器218表示操作系统(OS)应用程序。
图3是根据本发明的一个示例实施例的通过使用可编程总线仲裁器来提高固态盘性能的示例方法的流程图。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，尽管下面的操作可以被描述为顺序过程，但是实际上可以并行或同时执行所述操作中的多个操作。另外，可以重新排列所述操作的顺序，而不会背离本发明的实施例的精神。
在一个实施例中，方法300开始于SSD 214处理(302)最近从I/O控制器208接收的针对数据的请求。在一个示例实施例中，命令110可以包括要从快闪存储器中读取的数据的虚拟地址。
接着，SSD 214将从快闪存储器获取(304)所请求的数据。在一个实施例中，SSD 214将上述结果存储在盘队列108中。
方法300继续下面的操作：仲裁器218确定(306)I/O控制器208是否在尝试访问互连216时失败。在一个实施例中，如果检测到失败的访问请求120，则仲裁器218设置标志或递增计数器。
接着，如果满足特定条件，则仲裁器218可以延迟(308)SSD 214对访问互连216的请求。在一个示例实施例中，如果检测到失败的访问请求120，则引入延迟时间126。在一个实施例中，如果至少部分基于所存储的结果112的数目和/或失败访问请求120的计数的公式指示延迟将提高盘性能，则仲裁器218引入延迟时间126。
随后，方法300可以继续下面的操作作为结束：SSD 214请求(310)访问互连216，以发送所获取的数据，例如所存储的结果112。
图4例示了包括当被访问时使得电子装置实现所公开的方法300的一个或多个方面的内容的示例存储介质的方框图。在这点上，存储介质400包括当执行时使得该电子装置实现上述方法的一个或多个方面的内容402(例如，指令、数据或它们的任意组合)。
机器可读(存储)介质400可以包括但不限于软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光学卡、快闪存储器或适合于存储电子指令的其他类型的媒介/机器可读介质。而且，本发明还可以被下载为计算机程序产品，其中所述程序可以经由通信链路(例如，调制解调器、无线或网络连接)，通过载波或其他传播介质中包含的数据信号，从远程计算机传送到正在请求的计算机。
在上面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体的细节，以便提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有部分这些具体细节中的一些细节的情况下实施本发明。在其他例子中，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
本发明的实施例可以用于各种应用。除了其他电子组件之外，本文中公开的发明可以用于微控制器、通用微处理器、数字信号处理器(DSP)、缩减指令集计算(RISC)、复杂指令集计算(CISC)，但是本发明并不限于此。然而，应该理解的是，本发明的范围不限于这些示例。
本发明的实施例还可以包括在集成电路块中，所述集成电路块称为内核存储器、高速缓存存储器、或者用于存储要由微处理器执行的电子指令或者存储在算术操作中使用的数据的其他类型的存储器。通常，根据所要求的主题的使用多级多米诺逻辑的实施例可以为微处理器提供益处，并且特别地，可以并入存储器设备的地址解码器中。注意，所述实施例可以集成到无线系统或手持便携式设备中，特别是在设备依赖于减小的功耗的情况下。因此，膝上型计算机、蜂窝无线电话通信系统、双向无线通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)、相机以及其他产品意在包括在本发明的范围内。
本发明包括各种操作。本发明的操作可以由硬件组件执行，或者可以具体体现为机器可执行内容(例如，指令)，该内容可以被使用来使得利用所述指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行上述操作。或者，所述操作可以由硬件和软件的组合执行。而且，尽管已经在计算装置的上下文中描述了本发明，但是本领域技术人员将明白的是，这个功能还可以在任意数目个替换实施例中实现，比如集成在通信装置(例如，蜂窝电话)内。
在所述方法中的多个方法的最基本形式方面，对该多个方法进行了描述，但是可以在所述方法中的任意一个方法中添加或删除操作，以及从任何所描述的消息中添加或删减信息，而不会背离本发明的基本范围。本发明的概念的任意数目个变型预期在本发明的范围和精神内。在这点上，特定的所例示的示例实施例不是提供来限制本发明，而仅仅是例示本发明。因此，本发明的范围不是由如上所提供的特定示例确定，而仅仅是由所附权利要求的简明语言确定。

Claims (20)

1.一种存储介质，包括在由访问机器执行时使得所述访问机器进行下述操作的内容：
将来自固态驱动器的要求对接口进行访问的请求延迟一段时间，以允许主机访问所述接口来将命令发送到所述固态驱动器。
2.如权利要求1所述的存储介质，还包括在由访问机器执行时使得所述访问机器进行下述操作的内容：
检测所述主机在尝试访问所述接口的过程中是否输给所述固态驱动器，并且延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的后续请求。
3.如权利要求2所述的存储介质，其中所述接口包括串行高级技术附件(SATA)接口。
4.如权利要求3所述的存储介质，其中所述固态驱动器包括NAND快闪存储器。
5.如权利要求1所述的存储介质，还包括在由访问机器执行时使得所述访问机器进行下述操作的内容：
仅当在固态驱动器中排队的命令少于阈值数目时，才将来自所述固态驱动器的要求对接口进行访问的请求延迟一段时间。
6.如权利要求4所述的存储介质，其中所述延迟时间包括大约1微秒。
7.如权利要求1所述的存储介质，还包括在由访问机器执行时使得所述访问机器进行下述操作的内容：
延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的周期性请求。
8.一种系统，包括：
处理器；
网络控制器；
接口主机；以及
固态驱动器，其中所述固态驱动器包括仲裁器，所述仲裁器用于将来自所述固态驱动器的要求对接口进行访问的请求延迟一段时间，以允许所述接口主机访问所述接口来将命令发送到所述固态驱动器。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述仲裁器检测所述接口主机在尝试访问所述接口的过程中是否输给所述固态驱动器，并且延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的后续请求。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述接口包括串行高级技术附件(SATA)接口。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述固态驱动器包括NAND快闪存储器。
12.如权利要求8所述的系统，其中仅当在固态驱动器中排队的命令少于阈值数目时，所述仲裁器才将来自所述固态驱动器的要求对接口进行访问的请求延迟一段时间。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述延迟时间包括大约1微秒。
14.如权利要求8所述的系统，其中所述仲裁器延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的周期性请求。
15.一种方法，包括：
接收对固态驱动器上的数据的请求；
响应于所述请求，访问所述固态驱动器上的所请求的数据；以及
将访问接口以发送所请求的数据的尝试延迟一段时间，以允许主机访问所述接口来将命令发送到所述固态驱动器。
16.如权利要求15所述的方法，还包括检测所述主机在尝试访问所述接口的过程中是否输给所述固态驱动器，并且延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的后续请求。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述接口包括串行高级技术附件(SATA)接口。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述固态驱动器包括NAND快闪存储器。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述延迟时间包括大约1微秒。
20.如权利要求15所述的方法，还包括延迟来自所述固态驱动器的要求对所述接口进行访问的周期性请求。
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