CN105474182A - 在电子设备处于低功率模式的同时支持周期性写操作的存储设备 - Google Patents

Abstract

一种存储设备，包括被配置为存储来自于主机的数据的非易失性存储器，以及控制器。所述控制器被配置为检测所述主机何时处于低功率周期性更新模式，所述检测至少部分基于来自于所述主机的通信的计时，以及当所述主机处于低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为加电待机模式。

Description

在电子设备处于低功率模式的同时支持周期性写操作的存储设备

背景技术

传统的膝上型计算机具有有限的对其可用的电量。然而，用户可能希望在膝上型计算机上例如通过获取电子邮件或更新社交网络应用来更新数据。这样的过程往往要求用户打开膝上型计算机的电源以接收电子邮件或更新。这样可能会耗尽膝上型计算机的电源。当膝上型计算机中的电池被耗尽时，则用户通常不得不通过将膝上型计算机插入电源插座来为膝上型计算机充电。这样可能会限制膝上型计算机的便携性。

替代地，用户可以拥有备用电池。然而，备用电池可能是沉重的，并且对用户来说将备用电池与膝上型计算机一起随身携带可能会不方便。此外，在一些情况下，例如当膝上型计算机的电池与膝上型计算机集成或不能由用户拆卸时，备用电池可能对膝上型计算机来说并不可用。

附图说明

本实施例的特征和优点将通过下面结合附图给出的具体实施方式而变得更加显而易见，其中：

图1描述了根据实施例的被配置为连接到网络的电子设备；

图2描述了根据实施例的过程；以及

图3描述了根据实施例的过程。

具体实施方式

在实施例中，电子设备102被配置为连接到网络104。网络104可以是例如因特网、局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、或者可以包含电子设备102可能希望访问的数据的任何其他网络。

在实施例中，电子设备102包括主机106、网络设备108、主机易失性存储器110、以及存储设备112。在实施例中，电子设备102可以包括例如膝上型计算机、机顶盒(例如，DVR)、或其他电子设备，其中所述电子设备和/或主机106可以被配置为在低功耗周期性更新模式中操作，这将在下面更详细地描述。在实施例中，膝上型计算机包括小型笔记本计算机，其中所述小型笔记本计算机中的电池是不可由用户拆卸的。在实施例中，膝上型计算机包括超极本。

在实施例中，主机106被配置为处于低功率周期性更新模式、睡眠模式、或活动模式。在实施例中，低功率周期性更新模式包括iSCT(IntelSmartConnectTechnology)。在实施例中，睡眠模式包括低功率模式。在实施例中，活动模式包括正常功率模式。在实施例中，睡眠模式包括相对于活动模式的减少的功率模式。

在实施例中，主机易失性存储器110可以包括例如动态随机存取存储器(“DRAM”)。在实施例中，主机易失性存储器110可以被配置为被主机106利用。在实施例中，网络设备108被配置为将电子设备102连接到网络104。例如，网络设备108可以促进从网络104接收网络数据。在实施例中，网络104包括有线或无线网络。网络设备108可以例如被配置为与云服务连接。

在实施例中，存储设备112包括控制器114、易失性存储器116、非易失性存储器118、以及可选地，非易失性存储器120。在实施例中，易失性存储器116包括缓存存储器。例如，易失性存储器116可以包括DRAM。在实施例中，非易失性存储器118和非易失性存储器120可以各自包括旋转磁介质或固态存储器。例如，存储设备112可以是硬盘驱动器、混合盘驱动器、或固态驱动器。此外，虽然在图1中显示了非易失性存储器118和120，也可以利用附加的非易失性存储器。

虽然本文的描述总体上涉及固态存储器，但是应当理解的是固态存储器可以包括各种类型的固态非易失性存储器设备中的一个或多个，例如闪速集成电路、硫族化物RAM(C-RAM)、相变存储器(PC-RAM或PRAM)、可编程金属化单元RAM(PMC-RAM或PMCm)、奥氏统一存储器(OUM)、电阻型RAM(RRAM)、NAND存储器(例如，单层单元(SLC)存储器、多层单元(MLC)存储器、或其任意组合)、NOR存储器、EEPROM、铁电型存储器(FeRAM)、磁阻型RAM(MRAM)、其他分立NVM(非易失性存储器)芯片、或其任意组合。

在实施例中，当主机106处于低功率周期性更新模式时，主机106周期性地将电子设备102从睡眠模式唤醒，并重新建立网络连接。这使得从因特网接收数据的应用(例如电子邮件和社交网络应用)能够迅速与云服务同步。内容被更新后，主机106自动转回睡眠模式。在实施例中，替代电子邮件和社交网络应用的额外应用也可以与其对应的数据一起被利用。

在实施例中，这允许用户在唤醒电子设备时无需等待下载所有更新数据就能查看电子邮件或社交网络应用的更新。例如，如果电子设备是膝上型计算机，用户可以合上膝上型计算机以令膝上型计算机睡眠。在膝上型计算机睡眠的同时，膝上型计算机将周期性地唤醒并从因特网为应用(例如电子邮件和社交网络应用)下载数据。也就是说，新的电子邮件或社交网络应用数据从用户合上膝上型计算机开始就将被膝上型计算机下载。当用户打开膝上型计算机以唤醒膝上型计算机这样他就可以使用该膝上型计算机时，电子邮件和社交应用数据将可用于用户查看。在用户打开膝上型计算机并唤醒该膝上型计算机之后，用户不必等待下载所有的电子邮件或社交应用数据。

在实施例中，当主机106处于低功率周期性更新模式时，它能够在从睡眠模式唤醒的1ms内向存储设备112发送识别驱动命令。在实施例中，识别驱动命令包括高级技术附加装置(“ATA”)识别驱动命令。另一方面，在实施例中，当主机106未处于低功率周期性更新模式时，例如当主机106处于活动模式时，主机106在其能够向存储设备112发送识别驱动命令之前，可能经过相对于较低功率周期性更新模式来说远远更长的初始化阶段。

在实施例中，初始化阶段利用初始化时间周期。在实施例中，初始化时间周期包括大约800ms到8000ms之间。当主机106处于低功率周期性更新模式时的远远更快的计时(timing)可能是由于这样的事实：主机106已经知晓连接到其的设备并且无需经历枚举过程来初始化那些设备。

在实施例中，如在图2中的实施例中所显示的，为了判定是否将存储设备112置为加电待机(“PUIS”)模式，在存储设备112中的控制器114被配置为判定主机106是否处于低功率周期性更新模式。

在方框S202中，控制器114检测主机106是否处于低功率周期性更新模式。在实施例中，在存储设备112中的控制器114利用低功率周期性更新模式和活动模式之间的计时差异来作出这样的判定。在实施例中，控制器114至少部分基于来自于主机106的通信的计时来判定主机106何时处于低功率周期性更新模式。例如，控制器114通过判定当存储设备112加电时和当从主机106接收到识别驱动命令时之间的时间量，可以检测主机106何时处于低功率周期性更新模式。在实施例中，当存储设备112加电时和当从主机106接收到识别驱动命令时之间的时间量小于预定的时间阈值量时，控制器114检测到主机106处于低功率周期性更新模式。在实施例中，预定的时间阈值量包括大约10ms。

在方框S204中，如果检测到主机106处于低功率周期性更新模式，则控制器114将存储设备112置为PUIS模式。例如，如果在从存储设备112加电起的预定的时间阈值量内，从主机106接收到识别驱动命令，则在存储设备112中的控制器114可以自动将存储设备112置为PUIS模式。

在实施例中，存储设备112可以在应用了100毫秒的电力内，向主机报告就绪。在实施例中，存储设备112可以不要求PUIS模式被显式地打开/关闭。

因此，在实施例中，在存储设备112中的控制器114通过对识别驱动命令的计时，判定主机的操作模式(其是否处于低功率周期性更新模式)，并且相应地自动将存储设备置为PUIS模式。

当在存储设备112中的控制器114检测到主机106处于低功率周期性更新模式时(例如经由计时推断)，控制器114可以加载闪存并使存储设备112作好接受主机命令的准备。例如，当从主机106发送设置功能命令以自旋加速(spin-up)在存储设备112中的非易失性存储器118或120中的旋转磁介质时，存储设备112可以接受主机命令。然而，旋转磁介质可能不会按照这条命令自旋加速。

在方框S206中，如果控制器114检测到主机106未处于低功率周期性更新模式，控制器114将存储设备112置为快速引导模式。例如，如果主机106没有在预定的时间阈值量内发送识别驱动命令，则存储设备112进入正常的快速引导模式(其后是自旋加速)。存储设备112然后继续进行其正常的2个第二自旋加速后过程(加载全部闪存和阅读保留的文件)。在实施例中，进入低功率周期性更新模式的性能风险是相对低的，因为当接收到设置功能自旋加速命令且直到旋转磁介质就绪之后才返回时，存储设备固件可以为全部操作初始化存储设备112。

在实施例中，如在图3中的实施例中所显示的，一旦控制器114判定主机106处于低功率周期性更新模式，控制器114可以缓存要写入到目标位置的数据。在方框S302中，控制器114从主机106接收要写入到目标位置的写数据，所述目标位置例如存储设备112(例如，在存储设备112中的非易失性存储器118或120)、或主机易失性存储器110(在使用驱动器的情况下)。

在实施例中，要写入的数据可以是来自于周期性更新的网络设备108、且将被写入到目标位置的数据。在实施例中，主机106可以通过向存储设备112传输该数据来促进该数据写入。

在实施例中，主机106以第一数据速率(由于从远程网络取数据受网络连接速度所限，其可以是相对慢的)向存储设备112传输数据，而存储设备112被配置为以大于所述第一数据速率的第二数据速率将数据写入到在非易失性存储器118或120中的旋转磁介质。类似地，在具有在非易失性存储器118或120中的固态存储器的存储设备112中，写入到固态存储器的第二数据速率也将远远超过第一数据速率。

在实施例中，要写入的数据的目标位置可以是存储设备112的非易失性存储器118或120，例如存储设备112的旋转磁介质或固态存储器。在实施例中，目标位置可以包括主机易失性存储器110。

在方框S304中，控制器可以在易失性存储器116中缓存来自于主机106的写数据。例如，如果目标是非易失性存储器118或120，可以将数据缓存在易失性存储器116中而不是直接写入到非易失性存储器118或120。在实施例中，通过缓存要写入的数据而不是直接将数据写入到目标位置，可以累积要写入的数据。

在实施例中，要写入的数据包括要被写入到逻辑块地址(“LBA”)中的数据。在实施例中，由于控制器114将把写操作缓存到易失性存储器116中，写操作仍然可以去到非易失性存储器118或120，并且可以利用同一个易失性存储器累积功能来执行写操作。

在实施例中，一旦所有要写入的数据都已经被传输，主机可以向存储设备112发出缓存刷新命令、或指示要写入的数据已经全部被转移或主机106已经结束取数据并将恢复为较低功率状态的其他命令/信号。在方框S306中，当从主机106接收到缓存刷新命令时，在存储设备112中的控制器114可以刷新在易失性存储器116中的到目标位置的累积数据。在实施例中，当控制器从主机106接收到指示要写入的数据已经全部从主机106被转移走的其他命令/信号时，控制器114可以刷新在易失性存储器116中的累积数据。在实施例中，当控制器114从主机106接收到主机106已经结束取数据并将恢复为较低功率状态的指示时，控制器114可以刷新在易失性存储器116中的累积数据。

因此，在目标位置包括旋转磁介质的实施例中(例如当非易失性存储器118或120包括旋转磁介质)，由于第二数据速率和第一数据速率之间的差异，在累积数据以用于在目标位置中的写操作的同时，旋转磁介质不需要自旋。由于较高的第二数据速率，累积数据的刷新可以非常迅速地写入，需要旋转磁介质的短的启动时间。在实施例中，当存储设备112处于PUIS模式时，控制器114可以防止旋转磁介质自旋加速，直到从主机106接收到缓存刷新命令、或存储在所述旋转磁介质中的数据被主机请求了读命令。在实施例中，这可以通过减少旋转磁介质自旋时间量来减少存储设备112的功耗。

在目标位置包括固态存储器的实施例中(例如当非易失性存储器118或120包括固态存储器)，在主机106正在取数据的同时，固态存储器可以无需周期性地写少量的数据。因此，对固态存储器的刷新也可以快速地执行。在实施例中，这可以通过减少在固态存储器中写电路打开的时间量来减少存储设备112的功耗。

在实施例中，这允许处于低功率周期性更新模式的主机106唤醒存储设备112来接收数据更新，而无需存储设备112自旋加速所述旋转磁介质。在实施例中，只有不在固态存储器中读时(在混合盘驱动存储设备的情况下)和需要访问旋转磁介质以获得读命令的数据时，所述旋转磁介质才自旋加速。

如果虽然如此，需要访问旋转磁介质，则存储设备112可以拖延主机2秒钟以允许完成自旋加速。在实施例中，这确保写/智能启用命令被路由到在存储设备112中的易失性存储器116，所以稍后在旋转磁介质作为主机106缓存刷新/待机命令的结果而完成自旋加速之后执行命令。在实施例中，这可以使存储设备112能够得到低功率周期性更新模式的全部好处，提供全部的低功率周期性更新的支持，并仍然在预定的时间量内保持后期就绪。在实施例中，预定的时间量包括2秒钟。然而，在实施例中，预定的时间量可以包括其他时间。此外，许多系统只有一个串行高级技术附加装置(“SATA”)端口。因此，这可以允许这样的系统满足支持利用固态存储器和旋转磁介质的单个设备上的低功率周期更新模式的所有要求。

本领域中的普通技术人员会意识到结合本文所公开的示例描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法部分可以被实现为电子硬件、计算机软件、或者二者的组合。另外，实施例还能够被具体化到使得处理器或者计算机实现或者执行特定功能的非易失性机器可读介质上。

为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文中已经总体上依据它们的功能性描述了各种说明性的部件、块、模块、电路、以及过程部分。这样的功能性被实现为硬件还是被实现为软件取决于具体应用和被施加到整个系统上的设计约束。技术人员可以以针对每个具体应用而变化的方式来实现所描述的功能性，但是这样的实现决策不应该被解释为使得脱离公开的设备和方法的范围。

结合本文所公开的示例描述的方法或者算法的部分可以被直接具体化在硬件中、由处理器执行的软件模块中、或者二者的组合中。方法或者算法的部分也可以以示例中所提供的顺序的可替代的顺序来执行。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、光盘、或者本技术领域内所公知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储器介质被耦合到处理器，使得处理器能够从存储器介质读取信息，以及向存储器介质写入信息。可替代地，存储器介质可以被集成在处理器内。处理器和存储器介质可以驻留在专用集成电路(ASIC)内。

提供公开的示例的上述描述以使得本领域中的任何普通技术人员能够制造或者使用公开的方法和装置。对这些示例的各种变形对本领域中的技术人员而言将是显而易见的，并且本文所定义的原理可以被应用到其他示例而不脱离公开的方法和装置的精神或范围。所描述的实施例被认为是在所有方面仅作为说明性的而非限制性的，并且因此本公开的范围由所附权利要求而非上述描述指示。落入权利要求的等价的含义和范围内的所有变化将被包括在它们的范围内。

Claims (20)

1.一种存储设备，包括：

被配置为存储来自于主机的数据的非易失性存储器；以及

被配置为执行以下操作的控制器：

检测所述主机何时处于低功率周期性更新模式，所述检测至少部分基于来自于所述主机的通信的计时；以及

当所述主机处于所述低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为加电待机模式。

2.如权利要求1所述的存储设备，进一步包括易失性存储器，其中当所述存储设备处于所述加电待机模式时，所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

从所述主机接收要被写入到目标位置的写数据；

将来自于所述主机的所述写数据缓存在所述易失性存储器中；以及

当从所述主机接收到缓存刷新命令时，将来自于所述主机的所述写数据写入到所述目标位置。

3.如权利要求2所述的存储设备，其中所述非易失性存储器进一步包括旋转磁介质，并且当所述存储设备处于所述加电待机模式时，所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

防止所述旋转磁介质自旋加速，直到从所述主机接收到所述缓存刷新命令或存储在所述旋转磁介质中的数据被所述主机请求了读命令为止。

4.如权利要求2所述的存储设备，其中所述目标位置包括所述非易失性存储器。

5.如权利要求2所述的存储设备，其中所述目标位置包括主机易失性存储器。

6.如权利要求1所述的存储设备，其中所述检测所述主机何时处于低功率周期性更新模式进一步包括：

从所述主机接收识别驱动命令；

判定当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的时间量；以及

当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的所述时间量小于预定的时间阈值量时，检测到所述主机处于所述低功率周期性更新模式。

7.如权利要求1所述的存储设备，其中所述非易失性存储器进一步包括旋转磁介质，并且所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

当所述主机未处于所述低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为快速引导模式；以及

当所述存储设备处于所述快速引导模式时，自旋加速所述旋转磁介质。

8.如权利要求1所述的存储设备，进一步包括多个非易失性存储器，所述多个非易失性存储器至少包括旋转磁介质以及至少包括固态存储器。

9.一种用于操作存储设备的方法，包括：

使用在所述存储设备中的控制器检测连接到所述存储设备的主机何时处于低功率周期性更新模式，所述检测至少部分基于来自于所述主机的通信的计时；以及

当所述主机处于所述低功率周期性更新模式时，使用所述控制器将所述存储设备置为加电待机模式。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

当所述存储设备处于所述加电待机模式时，从所述主机接收要被写入到目标位置的写数据；

当所述存储设备处于所述加电待机模式时，将来自于所述主机的所述写数据缓存在所述存储设备中的易失性存储器中；以及

当从所述主机接收到缓存刷新命令时，将来自于所述主机的所述写数据写入到所述目标位置。

11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

当所述存储设备处于所述加电待机模式时，防止在所述存储设备中的非易失性存储器中的旋转磁介质自旋加速，直到从所述主机接收到所述缓存刷新命令或存储在所述旋转磁介质中的数据被所述主机请求了读命令为止，其中所述非易失性存储器被配置为存储主机数据。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述目标位置包括在所述存储设备中的非易失性存储器。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述目标位置包括主机易失性存储器。

14.如权利要求9所述的方法，其中所述检测所述主机何时处于低功率周期性更新模式进一步包括：

从所述主机接收识别驱动命令；

判定当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的时间量；以及

当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的时间量小于预定的时间阈值量时，检测到所述主机处于所述低功率周期性更新模式。

15.如权利要求9所述的方法，进一步包括；

当所述主机未处于所述低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为快速引导模式；以及

当所述存储设备处于所述快速引导模式时，自旋加速在所述存储设备中的非易失性存储器中的旋转磁介质。

16.一种电子设备，包括：

被配置为处于低功率周期性更新模式的主机；

被配置为当所述主机处于所述低功率周期性更新模式时，周期性地从网络接收网络数据的网络设备；以及

包括以下项的存储设备：

被配置为用于存储来自于所述主机的数据的非易失性存储器；以及

被配置为用于执行以下操作的控制器：

检测所述主机何时处于所述低功率周期性更新模式，所述检测至少部分基于来自于所述主机的通信的计时；以及

当所述主机处于所述低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为加电待机模式。

17.如权利要求16所述的电子设备，其中所述存储设备进一步包括易失性存储器，并且当所述存储设备处于所述加电待机模式时，所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

从所述主机接收要被写入到目标位置的写数据，其中所述写数据至少包括由所述网络设备接收到的所述网络数据的一部分；

将来自于所述主机的所述写数据缓存在所述易失性存储器中；以及

当从所述主机接收到缓存刷新命令时，将来自于所述主机的所述写数据写入到所述目标位置。

18.如权利要求17所述的电子设备，其中所述非易失性存储器进一步包括旋转磁介质，并且当所述存储设备处于所述加电待机模式时，所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

防止所述旋转磁介质自旋加速，直到从所述主机接收到所述缓存刷新命令或存储在所述旋转磁介质中的数据被所述主机请求了读命令为止。

19.如权利要求16所述的电子设备，其中所述检测所述主机何时处于低功率周期性更新模式进一步包括：

从所述主机接收识别驱动命令；

判定当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的时间量；以及

当所述存储设备加电时和当从所述主机接收到所述识别驱动命令时之间的时间量小于预定的时间阈值量时，检测到所述主机处于所述低功率周期性更新模式。

20.如权利要求16所述的电子设备，其中所述非易失性存储器进一步包括旋转磁介质，并且所述控制器被进一步配置为执行以下操作：

当所述主机未处于所述低功率周期性更新模式时，将所述存储设备置为快速引导模式；以及

当所述存储设备处于所述快速引导模式时，自旋加速所述旋转磁介质。