CN102855090B - 存储设备及其运行方法 - Google Patents

Abstract

一种存储设备，包括主机接口、至少两个存储单元、主控制单元和与每个所述存储单元对应的存储控制单元，所述主控制单元与所述主机接口电连接，每个所述存储控制单元分别与所述主控制单元和对应的存储单元电连接；所述主控制单元用于对存储设备进行上电初始化、设备枚举、处理主机的非存储相关的命令以及将数据读写指令分发给各存储控制单元；所述存储控制单元用于根据数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出。该存储设备能提高存储效率。此外，还提供了一种存储设备的运行方法。

Description

存储设备及其运行方法

技术领域

本发明涉及存储设备技术领域，特别是涉及一种存储设备及其运行方法。

背景技术

现有的存储设备通常会通过叠加多个存储单元来扩大其存储容量。传统的这种存储设备通常包含主机接口、与主机接口电连接的控制单元和与控制单元电连接的多个存储单元。其中，控制单元负责与主机端的通信以及对各存储单元中数据的写入和读出。

然而，传统的这种存储设备，由于所有的数据写入和读出都由控制单元统一负责，存储效率不高，当有大量数据的写入和读出时，会导致数据的处理速度变慢。

发明内容

基于此，有必要针对上述存储效率不高的问题，提供一种能提高存储效率的存储设备。

一种存储设备，包括主机接口和至少两个存储单元，所述存储设备还包括主控制单元和与每个所述存储单元对应的存储控制单元，所述主控制单元与所述主机接口电连接，每个所述存储控制单元分别与所述主控制单元和对应的存储单元电连接；

所述主控制单元用于对存储设备进行上电初始化、设备枚举、处理主机的非存储相关的命令以及将数据读写指令分发给各存储控制单元；

所述存储控制单元用于根据数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出。

在其中一个实施例中，每个所述存储控制单元电连接一个缓存，所述缓存用于缓冲所述存储控制单元处理的数据。

在其中一个实施例中，所述主控制单元包括通信数据处理器和数据分发器；所述通信数据处理器用于与主机间进行通信；所述数据分发器与所述通信数据处理器电连接，用于将数据分发给各存储控制单元。

在其中一个实施例中，所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的用于对数据进行并行备份和保护的备份控制单元。

在其中一个实施例中，所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的加解密单元；或每个所述存储控制单元电连接一个加解密单元；

所述加解密单元包括用于数据加密的加密模块和用于数据解密的解密模块。

在其中一个实施例中，所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的数据压缩解压缩单元；或每个所述存储控制单元电连接一个数据压缩解压缩单元；

所述数据压缩解压缩单元包括用于数据压缩的数据压缩模块和用于数据解压缩的数据解压缩模块。

在其中一个实施例中，所述存储单元与所述存储控制单元固定连接或可拆卸式连接；所述存储单元为闪存芯片、相变存储器、SD卡、MicroSD卡、MemoryStick、EMMC中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述主机接口为SATA接口、USB接口、PCIE接口中的任意一种。

此外，还提供了一种能提高存储效率的存储设备的运行方法。

一种存储设备的运行方法，包括以下步骤：

主控制单元对存储设备进行上电初始化、设备枚举；

所述主控制单元将数据读写指令分发给与其电连接的各存储控制单元；

各存储控制单元接收到主控制单元的数据读写指令，根据所述数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述主控制单元从各存储控制单元中读取设备配置信息，根据所述设备配置信息向主机上报描述信息和确定对存储单元的数据操作方式；

所述描述信息包括存储设备的容量、生产厂家；所述数据操作方式包含写入或读出存储单元的数据是否需要进行加解密或压缩解压缩。

上述存储设备及其运行方法，通过主控制单元将数据读写指令分发给与其电连接的各存储控制单元，由各存储控制单元根据数据读写指令来对相应的存储单元进行数据的写入或读出。当有大量数据的写入和读出时，主控制单元可以将数据分发给各存储控制单元并行处理，因此能够提高存储效率。

附图说明

图1为一个实施例中的存储设备的结构示意图；

图2为另一个实施例中的存储设备的结构示意图；

图3为一个实施例中主控制单元的结构示意图；

图4为一个实施例中存储设备的运行方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，在一个实施例中，一种存储设备，包括主机接口、至少两个存储单元（如存储单元1、…存储单元n）、主控制单元和与每个存储单元对应的存储控制单元（如存储控制单元1、…存储控制单元n），主控制单元和主机接口电连接，每个存储控制单元分别与主控制单元和对应的存储单元电连接。

本实施例中，主控制单元用于对存储设备进行上电初始化、设备枚举、处理主机非存储相关的命令以及将数据读写指令分发给各存储控制单元。其中，非存储相关的命令包括与主机的通信以及数据分发等。存储控制单元用于根据数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出。

通过主控制单元对数据进行分发，由各存储控制单元根据数据读写指令来对相应的存储单元进行数据的写入或读出。当有大量数据的写入和读出时，主控制单元可以将数据分发给各存储控制单元并行处理，因此能够提高存储效率，且能提高响应时间，从而提高了存储设备的整体性能和可靠性。

由于主控制单元只需负责与主机的通信和将数据分发给各个存储控制单元，各存储控制单元接收到主控制单元传入的读写操作指令，只需负责其对应的存储单元中数据的读出和写入，且各存储控制单元接收到数据即可开始执行操作，各存储控制单元之间操作完全独立。因此主控制单元和存储控制单元的软件实现都比较简单，且易于维护。

在一个实施例中，存储控制单元的数量与存储单元的数量相等，且数量都为5个。

在一个实施例中，如图2所示，每个存储控制单元可电连接一个缓存，该缓存用于缓冲存储控制单元处理的数据。

在一个实施例中，如图3所示，主控制单元包括通信数据处理器和数据分发器，其中：通信数据处理器用于与主机间进行通信；数据分发器与通信数据处理器电连接，用于将数据分发给各存储控制单元。

在一个实施例中，存储设备还可包括与主控制单元电连接的用于对数据进行并行备份和保护的备份控制单元。

具体的，备份控制单元用于控制是否需要将数据进行并行备份以及备份多少份数据（具体多少份数据可根据数据的重要程度决定）。若需要并行备份时，主控制单元将相同的待写入的数据分发到至少两个存储控制单元中，各存储控制单元则将待写入的数据写入到对应的存储单元中。

当读取在至少两个存储单元中的备份数据时，存储控制单元会将备份数据的有效性标志上报给主控制单元，备份数据的有效性标志用来标识备份数据是否有效（若备份数据已损坏，则无效）。进一步的，主控制单元根据存储控制单元上报的备份数据的有效性标志来确定读取某个存储单元中的备份数据。主控制单元可读取标识数据为有效的存储单元中的备份数据。

本实施例中，通过为存储设备设置备份控制单元，可以实现将一些重要数据备份在多个存储单元中，确保存储设备中的重要数据（例如文件系统数据、映射表等）不被丢失，从而提升了整个存储设备的稳定性。

在一个实施例中，存储设备还可包括与主控制单元电连接的加解密单元；或者，每个存储控制单元电连接一个加解密单元。加解密单元可包括用于数据加密的加密模块和用于数据解密的解密模块。

本实施例中，要写入存储单元中的数据可先由加密模块通过预设的加密算法进行加密后，再写入存储单元。而从存储单元中读取的数据要先由解密模块通过对应的解密算法进行解密。从而能够加强存储设备中存储的受保护数据不会被泄漏，提高了安全性。

在一个实施例中，存储设备还可包括与主控制单元电连接的数据压缩解压缩单元；或者每个存储控制单元电连接一个数据压缩解压缩单元。数据压缩解压缩单元包括用于数据压缩的数据压缩模块和用于数据解压缩的数据解压缩模块。

本实施例中，写入存储单元中的数据可先经过数据压缩模块进行压缩处理，再写入存储单元，可以节省存储设备的存储空间，使得在存储设备的有限存储空间内能存储尽量多的数据。当从存储单元读取数据时，读取的数据则先经过数据解压缩模块进行解压缩处理。

在一个实施例中，主控制单元还可从各存储控制单元中读取设备配置信息，根据设备配置信息向主机上报描述信息和确定对存储单元的数据操作方式。具体的，描述信息包括存储设备的容量、生产厂家等，数据操作方式包括写入或读出存储单元的数据是否需要进行加解密或压缩解压缩等。

在一个实施例中，主控制单元还可控制各存储控制单元及其对应的存储单元的挂载和卸载，通过允许主控制单元对各存储控制单元的挂载和卸载，用户能够根据实际情况确定存储单元挂载的数量和容量，从而增强了用户的使用灵活性。

上述各实施例中的存储单元可以是闪存芯片、相变存储器、SD卡、MicroSD卡、MemoryStick、EMMC中的至少一种。其中，存储单元可以与存储控制单元固定连接，也可以与存储控制单元可拆卸式连接。存储单元和存储控制单元的连接方式并不用以限制本发明。

例如，存储单元为MicroSD卡，则可在存储设备上预留电连接到存储控制单元的MicroSD卡插槽，则MicroSD卡可通过MicroSD卡插槽电连接到存储控制单元。

进一步的，上述各实施例中的主机接口可以是SATA接口、USB接口、PCIE接口中的任意一种。优选的，主机接口可为SATA3.0接口、USB3.0接口中的一种。

进一步的，主控制单元和各存储控制单元之间的通讯可以是标准的接口定义，例如SDIO接口、SPI接口、NANDFLASH接口等，也可以是自定义的协议标准，该通讯方式并不用以限制本发明。

如图4所示，在一个实施例中，一种存储设备的运行方法，该存储设备可为上述各实施例中的存储设备，该方法包括以下步骤：

步骤S402，主控制单元对存储设备进行上电初始化、设备枚举。

步骤S404，主控制单元将数据读写指令分发给与其电连接的各存储控制单元。

步骤S406，各存储控制单元接收到主控制单元的数据读写指令，根据数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出。

在一个实施例中，存储设备的运行方法还包括：主控制单元从各存储控制单元中读取设备配置信息，根据设备配置信息向主机上报描述信息和确定对存储单元的数据操作方式。本实施例中，描述信息包括存储设备的容量、生产厂家等；数据操作方式包含写入或读出存储单元的数据是否需要进行加解密或压缩解压缩等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种存储设备，包括主机接口和至少两个存储单元，其特征在于，所述存储设备还包括主控制单元和与每个所述存储单元对应的存储控制单元，所述主控制单元与所述主机接口电连接，每个所述存储控制单元分别与所述主控制单元和对应的存储单元电连接；

所述主控制单元用于对存储设备进行上电初始化、设备枚举、处理主机的非存储相关的命令以及将数据读写指令分发给各存储控制单元；

所述存储控制单元用于根据数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出；

每个所述存储控制单元电连接一个缓存，所述缓存用于缓冲所述存储控制单元处理的数据；

所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的用于对数据进行并行备份和保护的备份控制单元，所述备份控制单元用于控制是否需要将数据进行并行备份以及备份多少份数据；

当读取在至少两个存储单元中的备份数据时，存储控制单元会将备份数据的有效性标志上报给主控制单元，备份数据的有效性标志用来标识备份数据是否有效，主控制单元用于根据存储控制单元上报的备份数据的有效性标志来确定读取某个存储单元中的备份数据。

2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述主控制单元包括通信数据处理器和数据分发器；所述通信数据处理器用于与主机间进行通信；所述数据分发器与所述通信数据处理器电连接，用于将数据分发给各存储控制单元。

3.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的加解密单元；或每个所述存储控制单元电连接一个加解密单元；

所述加解密单元包括用于数据加密的加密模块和用于数据解密的解密模块。

4.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储设备还包括与所述主控制单元电连接的数据压缩解压缩单元；或每个所述存储控制单元电连接一个数据压缩解压缩单元；

所述数据压缩解压缩单元包括用于数据压缩的数据压缩模块和用于数据解压缩的数据解压缩模块。

5.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储单元与所述存储控制单元固定连接或可拆卸式连接；所述存储单元为闪存芯片、相变存储器、SD卡、MicroSD卡、MemoryStick、EMMC中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述主机接口为SATA接口、USB接口、PCIE接口中的任意一种。

7.一种权利要求1所述的存储设备的运行方法，包括以下步骤：

主控制单元对存储设备进行上电初始化、设备枚举；

所述主控制单元将数据读写指令分发给与其电连接的各存储控制单元；

各存储控制单元接收到主控制单元的数据读写指令，根据所述数据读写指令对相应的存储单元进行数据的写入或读出，以及将存储控制单元处理的数据缓冲至与所述存储控制单元电连接的一个缓存中；

当读取在至少两个存储单元中的备份数据时，存储控制单元会将备份数据的有效性标志上报给主控制单元，备份数据的有效性标志用来标识备份数据是否有效，主控制单元根据存储控制单元上报的备份数据的有效性标志来确定读取某个存储单元中的备份数据，其中，主控制单元还连接了用于对数据进行并行备份和保护的备份控制单元，所述备份控制单元用于控制是否需要讲数据进行并行备份以及备份多少份数据。

8.根据权利要求7所述的存储设备的运行方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控制单元从各存储控制单元中读取设备配置信息，根据所述设备配置信息向主机上报描述信息和确定对存储单元的数据操作方式；

所述描述信息包括存储设备的容量、生产厂家；所述数据操作方式包含写入或读出存储单元的数据是否需要进行加解密或压缩解压缩。