CN102362263A - Ssd控制器与ssd控制器的操作方法 - Google Patents

Ssd控制器与ssd控制器的操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种固态硬盘SSD(Solid State Drive)控制器。提出的SSD控制器，从主机发出数据读取命令时，检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针，以所述代表指针为基础，参照第二指针，从所述缓冲器中读取所述数据来发送至主机。

Description

SSD控制器与SSD控制器的操作方法
技术领域
本发明提出了一种固态硬盘SSD(Solid State Drive)控制器及SSD控制器的操作方法。特别是，提出了一种可有效管理包含在SSD中的多个存储器访问缓冲器(buffer)时参照的指针的SSD控制器及SSD控制器的操作方法。
技术背景
存储数据的存储装置有磁盘(magnetic disk)、半导体存储器等。因为存储装置根据种类具有各自不同的物理特性，所以需要与物理特性相对应的管理方法。
现有存储装置中，磁盘被广泛地使用，磁盘的特征为平均每千字节(kilobyte)需要数毫秒(millisecond)的读写时间。此外，磁盘的特征为，根据数据被存储的物理性位置光标(arm)到达的时间的不同，因此读写的时间也不同。
最近，比磁盘读写时间短、电力消耗低、体积小的非易失性(non-volatile)存储器在加速地替代磁盘。这是因为非易失性存储器实现了大容量化而产生的效果。
非易失性存储器是可用电力进行读取(read)、写入(write)及擦除(erase)并在没有电源的状态下也可维持被存储的数据的一种半导体存储器装置。对非易失性存储器装置存储数据的过程，除了被叫作写入以外还被叫作编程(programming)。
具代表性的非易失性存储器可为闪存(Flash memory)，闪存比现有的硬盘驱动器HDD(Hard Disk Drive)体积小、电力消耗低，具有可提高读取速度的优点。最近，用于利用大容量闪存来替代HDD的固态硬盘SSD(SolidState Disk)也已被提议出来。
闪存的种类中，具代表性的为NAND方式的闪存和NOR方式的内存等。NAND方式和NOR方式可根据信元(cell)阵列(array)的结构和操作方式被区分。
闪存通过多数的存储器信元的排列来实现，一个存储器信元可存储一个以上的数据比特。一个存储器信元包括控制栅(control gate)和浮栅(floatinggate)，控制栅和浮栅的之间被插入绝缘体(insulator)，并在控制栅和基片(substrate)之间也被插入绝缘体。
此类非易失性存储器通过一定的控制器实现管理，此外，根据此类控制器的性能，可决定非易失性存储器的整体性能。
因此，有必要对可有效地管理和控制存储器的存储器控制器来进行研究。
发明内容
技术课题
本发明意在提供一种SSD控制器与SSD控制器的操作方法，其在管理包含在SSD(Solid State Drive)中的DRAM缓冲器(buffer)时，在根据包含在SSD中多个存储器的多个指针中选定代表指针，只管理代表指针，由此可以减少指针管理的复杂性。
技术方案
根据本发明的一实施例的SSD控制器，包括：命令单元，当从主机发送出数据读取命令时，其向至少一个存储器发送数据读取命令；指针选定单元，其检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针；和发送单元，其基于所述代表指针，参照第二指针，从所述缓冲器中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机，其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，将所述数据写入到所述缓冲器中。
此外，根据本发明的另一实施例的SSD控制器，包括：命令单元，当从主机发送出数据写入命令时，其向至少一个存储器发送数据写入命令；指针选定单元，其检查至少一个存储器从缓冲器中读取出数据的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针；和写入单元，其从所述主机接收所述数据，基于所述代表指针，参照第二指针，将所述数据写入到所述缓冲器中，其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，从所述缓冲器中读取所述数据。
此外，根据本发明的一实施例的SSD控制器的操作方法，包括以下步骤：当从主机发送出数据读取命令时，向至少一个存储器发送数据读取命令；检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针；和基于所述代表指针，参照第二指针，从所述缓冲器中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机，其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，将所述数据写入到所述缓冲器中。
此外，根据本发明的另一实施例的SSD控制器的操作方法，包括以下步骤：当从主机发送出数据写入命令时，其向至少一个存储器发送数据写入命令；检查至少一个存储器从缓冲器中读取出数据的时间点，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针；从所述主机接收所述数据，基于所述代表指针，参照第二指针，将所述数据写入到所述缓冲器中，其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，从所述缓冲器中读取所述数据。
技术效果
本发明通过提供一种SSD控制器与SSD控制器的操作方法，其在管理包含在SSD(Solid State Drive)中的DRAM缓冲器(buffer)时，在根据包含在SSD中多个存储器的多个指针中选定代表指针，只管理代表指针，由此可以减少指针管理的复杂性。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的SSD控制器的结构的示图；
图2是示出根据本发明的另一个实施例的SSD控制器的结构的示图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的SSD控制器的操作方法的流程图；和
图4是示出根据本发明的另一个实施例的SSD控制器的操作方法的流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图，对本发明的一个实施例进行详细说明。但是，本发明并不受该实施例的限制或限定。各个附图中展示出的相同的参考数字表示相同的结构。
一般情况下，对非易失性存储器的编程(programming)，可以页(page)为单位执行，擦除(erase)可以块(block)为单位执行。在这种情况下，块可包括多个页面。
此外，管理非易失性存储器的存储器控制器，可向外部主机(host)或处理器(processor)提供逻辑地址(logical address)，并对非易失性存储器提供物理地址(physical address)。
在这种情况下，存储器控制器可利用物理地址来管理非易失性存储器，并将物理地址转换为逻辑地址。
在此，执行物理地址和逻辑地址的转换的层也被称为FTL(FlashTranslation Layer)。
一般情况下，固态硬盘SSD由多个闪存芯片及总线、执行FTL的控制器及缓存主机系统的请求的存储器构成。由于这样的结构，SSD与多个芯片和总线并行操作可以获得较高性能。包含在SSD内的FTL，将与多个芯片中在逻辑上具有相同块号码的块具有逻辑上相同的页码的页，分别创建为叫做块组、页组的逻辑单位来进行演算。此时，FTL由于对所述页组的读取(read)和写入(write)演算均在所有芯片中并行操作，所以可以促进SSD的整体性能。此外，FTL在对组块的擦除时也对所有芯片的块并行操作，因此可有助于提高SSD的性能。
最近SSD中包括DRAM，从闪存读取数据或向闪存写入闪存时，所述DRAM常被用作缓冲器(buffer)。
现有的硬盘中使用DRAM缓冲器的方式，采用以下方法，即，主机(Host)管理指向DRAM缓冲器的第一指针，硬盘管理指向DRAM缓冲器的第二指针，在从主机发送出数据请求信号时，硬盘参照第一指针来向DRAM缓冲器中写入数据，主机参照第二指针从DRAM缓冲器中读取出所述数据。
与此相反，SSD不像传统硬盘，它包括多个闪存，随着多个闪存的个数的增加，多个闪存指向DRAM缓冲器的指针的个数也增加。
因此，SSD中使用DRAM缓冲器的情况，需要管理的指针的数目增加，SSD控制器管理指针可能会发生困难，SSD的整体性能可能会低下。
在这方面，根据本发明的一个实施例的SSD控制器，将多个闪存向DRAM缓冲器写入数据或从DRAM缓冲器中读取数据时使用的多个指针中某一个指针选定为代表指针，只对所述代表指针和主机向DRAM缓冲器中写入数据或从DRAM缓冲器中读取数据时使用的指针进行管理，由此可减少管理指针的复杂性。
因此，在下面将参照图1和图2来对根据本发明的一个实施例的SSD控制器进行详细说明。
图1是示出根据本发明的一个实施例的SSD控制器的结构的示图。
参照图1，示出了主机110、SSD控制器120、缓冲器130和至少一个存储器141、142、143。
根据本发明实施例的SSD控制器120，包含命令单元121、指针选定单元122、发送单元123。
根据本发明的一个实施例，缓冲器130可以是DRAM缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，缓冲器130可以是环形的缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，至少一个存储器141、142、143可以是至少一个闪存。
命令单元121，当从主机110发送出数据读取命令时，其向至少一个存储器141、142、143发送数据读取命令。
在这种情况下，至少一个存储器141、142、143，参照至少一个存储器141、142、143向缓冲器130中写入数据时参照的至少一个指针来将数据写入缓冲器130。
指针选定单元122，持续检查(check)由至少一个存储器141、142、143完成将数据写入在缓冲器130中的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针。
根据本发明的一个实施例，指针选定单元122，可将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为所述代表指针。
发送单元123，基于所述代表指针，参照从缓冲器130中读取数据来发送至主机110时参照的第二指针，从所述缓冲器130中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机110。
根据本发明的一个实施例，所述发送单元123，当所述代表指针的指针值大于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器130上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来读取所述数据。
结果，根据本发明的一个实施例的SSD控制器120，将所述至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针，只对所述代表指针的存取进行管理，由此可以减少指针管理的复杂性。
图2是示出根据本发明的另一个实施例的SSD控制器的结构的示图。
参照图2，示出了主机210、SSD控制器220、缓冲器230、至少一个存储器241、242、243。
根据本发明的一个实施例的SSD控制器220，包括命令单元221、指针选定单元222、写入单元223。
根据本发明的一个实施例，缓冲器230，可以是DRAM缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，缓冲器230可以是环形缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，所述至少一个存储器241、242、243，可以是至少一个闪存。
命令单元221，当从主机210发送出数据写入命令时，其向至少一个存储器241、242、243发送数据写入命令。
指针选定单元222，检查至少一个存储器241、242、243从缓冲器230中读取出数据的时间点，在至少一个存储器241、242、243向缓冲器230中写入数据时参照的至少一个第一指针中选定代表指针。
根据本发明的一个实施例，指针选定单元222，可将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为所述代表指针。
写入单元223，从所述主机210接收所述数据，基于所述代表指针，参照从主机210发送出的数据被写入缓冲器230中时参照的第二指针，将所述数据写入到所述缓冲器230中。
根据本发明的一个实施例，写入单元223，当所述代表指针的指针值小于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器230上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来写入所述数据。
此时，至少一个存储器241、242、243，参照所述至少一个第一指针，从缓冲器230种读取所述数据。
结果，根据本发明的一个实施例的SSD控制器220，将所述至少一个第一指针中代表指针值最小的指针选定为代表指针，只对所述代表指针的存取进行管理，由此可降低指针管理的复杂性。
在上面，参照图1和图2对从包含在SSD中的至少一个存储器中读取数据的情况和向所述至少一个存储器写入数据的情况的SSD控制器的实施例进行了说明。
根据本发明的实施例，使用图1及图2进行说明的SSD控制器的实施例，可被构建为一个SSD控制器。
也就是说，根据本发明的一个实施例的SSD控制器，如图1和图2所示，可以构建为分开的单独SSD控制器，也可以将图1和图2示出的实施例统合，来构建为一个SSD控制器。
图3是示出根据本发明的一个实施例的SSD控制器的操作方法的流程图。
在步骤S310中，当从主机发送出数据读取命令时，向至少一个存储器发送数据读取命令。
此时，所述至少一个存储器，参照所述至少一个存储器向缓冲器中写入数据时参照的至少一个第一指针来将数据写入所述缓冲器。
根据本发明的一个实施例，缓冲器可以是DRAM缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，缓冲器可以是环形的缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，至少一个存储器可以是至少一个闪存。
在步骤S320中，检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针。
在步骤S330中，基于所述代表指针，参照从缓冲器中读取数据来发送至主机时参照的第二指针，从所述缓冲器中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机。
根据本发明的一个实施例，在步骤S330中，当所述代表指针的指针值大于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来读取所述数据。
图4是示出根据本发明的另一个实施例的SSD控制器的操作方法的流程图。
在步骤S410中，当从主机发送出数据写入命令时，向至少一个存储器发送数据写入命令。
在步骤S420中，检查至少一个存储器从缓冲器中读取出数据的时间点，在至少一个存储器向缓冲器中写入数据时参照的至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针。
根据本发明的一个实施例，所述缓冲器可以是DRAM缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，所述缓冲器可以是环形缓冲器。
此外，根据本发明的一个实施例，所述至少一个存储器可以是至少一个闪存。
在步骤S430中，从所述主机接收所述数据，基于所述代表指针，参照从主机发送出的数据被写入缓冲器中时参照的第二指针，将所述数据写入所述缓冲器中。
根据本发明的一个实施例，在步骤S430中，当所述代表指针的指针值小于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来写入所述数据。
以上参照图3和图4对根据本发明的一个实施例的SSD控制器的操作方法进行了说明。在这里，根据本发明的一个实施例的SSD控制器的操作方法与参照图1和图2进行说明的SSD控制器的结构相对应，因此在此将省略其具体说明。
根据本发明的示例性实施例的SSD控制器的操作方法，可被写入在包含由计算机执行各种操作的程序指令的计算机可读媒体中。该计算机可读媒体还可包括，独立的或结合的程序指令、数据文件、数据结构、表等。媒体和程序指令可专门为本发明的目的设计和创建，或为计算机软件技术人员熟知而应用。计算机可读媒体的例子包括：磁媒体(magnetic media)，如硬盘、软盘和磁带；光学媒体(optical media)，如CD ROM、DVD；磁光媒体(magneto-optical media)，如光盘(floptical disk)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件设备，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。程序指令的例子，既包括机器代码，如由编译器产生的，也包括含有可由计算机使用解释程序执行的更高级代码的文件。所述硬件设备可配置为作为一个以上软件模块运行，以执行上面所述的本发明的示例性实施例的操作，反之亦然。
如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但是本发明并不局限于所述实施例，在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。
因此，本发明的范围不受说明的实施例的局限或定义，而是由后附的权利要求范围以及权利要求范围等同内容定义。

Claims (11)

1.一种SSD控制器，其作为固态硬盘控制器，包括：
命令单元，当从主机发送出数据读取命令时，其向至少一个存储器发送数据读取命令；
指针选定单元，其检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针；和
发送单元，其基于所述代表指针，参照第二指针，从所述缓冲器中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机，
其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，将所述数据写入到所述缓冲器中。
2.如权利要求1所述的SSD控制器，其中，所述指针选定单元，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为所述代表指针。
3.如权利要求2所述的SSD控制器，其中，所述发送单元，当所述代表指针的指针值大于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来读取所述数据。
4.如权利要求1所述的SSD控制器，其中，所述缓冲器是环形的缓冲器。
5.一种SSD控制器，其作为固态硬盘控制器，包括：
命令单元，当从主机发送出数据写入命令时，其向至少一个存储器发送数据写入命令；
指针选定单元，其检查至少一个存储器从缓冲器中读取出数据的时间点，在至少一个第一指针中选定代表指针；和
写入单元，其从所述主机接收所述数据，基于所述代表指针，参照第二指针，将所述数据写入到所述缓冲器中，
其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，从所述缓冲器中读取所述数据。
6.如权利要求5所述的SSD控制器，其中，所述指针选定单元，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为所述代表指针。
7.如权利要求5所述的SSD控制器，其中，所述写入单元，当所述代表指针的指针值小于所述第二指针的指针值时，在所述缓冲器上移动所述第二指针直到所述第二指针的指针值与所述代表指针的指针值变得相同，来写入所述数据。
8.如权利要求5所述的SSD控制器，其中，所述缓冲器是环形的缓冲器。
9.一种SSD控制器的操作方法，其作为固态硬盘控制器的操作方法，包括以下步骤：
当从主机发送出数据读取命令时，向至少一个存储器发送数据读取命令；
检查由至少一个存储器完成将数据写入在缓冲器中的时间点，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针；和
基于所述代表指针，参照第二指针，从所述缓冲器中读取出所述数据，并将读取出的数据发送至主机，
其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，将所述数据写入到所述缓冲器中。
10.一种SSD控制器的操作方法，其作为固态硬盘控制器的操作方法，包括以下步骤：
当从主机发送出数据写入命令时，向至少一个存储器发送数据写入命令；
检查至少一个存储器从缓冲器中读取出数据的时间点，将至少一个第一指针中指针值最小的指针选定为代表指针；
从所述主机接收所述数据，基于所述代表指针，参照第二指针，将所述数据写入到所述缓冲器中，
其中，所述至少一个存储器，参照所述至少一个第一指针，从所述缓冲器中读取所述数据。
11.一种存储用于执行权利要求9或10中任何一项所述方法的程序的计算机可读记录介质。
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