CN106527651A - 功率节省方法及其存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种功率节省方法及其存储装置。其中该功率节省方法用于存储装置，包含：从主控制器接收多个任务请求，其中将每个任务请求推送至该存储装置的任务队列用于后续执行；从该主控制器接收功率节省命令或信号，用于在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；处理该挂起排队任务以满足功率节省条件；以及在完成该挂起排队任务之前，一旦满足该功率节省条件，则进入该功率节省模式。该功率节省方法及其存储装置可节省系统电量。

Description

功率节省方法及其存储装置
交叉引用
本发明要求如下优先权：编号为62/215,857，申请日为2015年9月9日，名称为“Power Saving Methodology for Storage Device Equipped with Task Queues”的美国临时专利申请；编号为15/176,312，申请日为2016年6月8日的美国专利申请。上述专利申请在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及一种存储装置的控制方法。特别地，本发明涉及一种通过主控制器将存储装置设为低功率状态(或功率节省模式)的功率节省方法。
背景技术
数据存储装置是用于记录并存储数据信息的装置。实际上，为了实现上述记录步骤，用户可使用任意能量形式，例如，从人工手写至留声记录的声振动、电磁能量调制磁带及光盘等。电子数据存储需要电能以存储及提取数据。大部分电处理数据存储媒介(包含多种形式的计算机数据存储)是永久性存储媒介(例如，非易失性存储媒介)，即，当装置断电时，数据仍处于存储状态。相反地，大多数半导体(计算机芯片)微电路中的电存储媒介是易失性的，因此如果电路掉电，则数据将会消失。闪存是可进行电擦除及重编的电子非易失性计算机存储媒介。现今，存在两种主要类型的闪存，其命名中分别带有NAND逻辑门以及NOR逻辑门。固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)是使用集成电路集合作为永久存储数据存储器的固态存储装置。大多数SSD使用基于NAND的闪存。多媒体卡(MultiMediaCard，MMC)是用于固态存储的标准存储卡。
新式存储装置，例如嵌入式MMC(eMMC)以及通用闪存(Universal Flash Storage，UFS)，装配有任务队列，其允许存储装置排列来自于其主机装置的多个数据传送请求。一旦通过数据总线在主机装置与存储装置之间进行数据传送，则存储装置准备用于排队任务的数据并且同时从主机装置接收新请求。然而，除非任务队列中不存在挂起任务，否则不允许将上述存储装置设为功率节省模式(例如，低功率状态或休眠模式)。因此当使用任务队列时，存储装置将消耗更多电量。例如，当主机装置计划命令存储装置休眠时，主机装置将首先检查任务队列是否为空。仅当任务队列为空时，主机装置可命令存储装置休眠。因此，当任务队列中存在挂起任务时，存储装置将花费更长时间才能进入休眠，从而消耗更多电量。
综上，亟需一种有效地将存储装置设为功率节省模式(例如，低功率状态或休眠模式)的解决方案以节省存储装置的更多功率消耗。
发明内容
有鉴于此，本发明揭露一种功率节省方法及其存储装置。
根据本发明实施例，提供一种功率节省方法，用于存储装置，包含：从主控制器接收多个任务请求，其中将每个任务请求推送至该存储装置的任务队列用于后续执行；从该主控制器接收功率节省命令或信号，用于在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；处理该挂起排队任务以满足功率节省条件；以及在完成该挂起排队任务之前，一旦满足该功率节省条件，则进入该功率节省模式。
根据本发明另一实施例，提供一种存储装置，包含任务队列、命令总线以及处理器。其中，该任务队列用于从主控制器接收多个任务请求，其中每个任务请求被推送至该存储装置的该任务队列用于后续执行；该命令总线用于从该主控制器接收功率节省命令或信号，从而在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；以及该处理器用于处理该挂起排队任务以满足功率节省条件，其中在完成该挂起排队任务之前，一旦满足该功率节省条件，则该存储装置进入该功率节省模式。
根据本发明另一实施例，提供一种功率节省方法，用于主控制器，包含：从该主控制器发送多个任务请求至存储装置，其中将每个任务请求推送至该存储装置的任务队列用于后续执行；向该存储装置发送功率节省命令或信号，用于在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；从该存储装置接收该挂起排队任务的任务信息；以及在从该功率节省模式唤醒该存储装置后，重新安排该挂起排队任务。
本发明提供的功率节省方法及其存储装置可节省系统电量。
附图说明
图1是根据本发明实施例描述的存储网络示意图；
图2是根据本发明实施例描述的主控制器与存储装置的示例区块图；
图3A是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送示意图；
图3B是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送的另一示意图；
图3C是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送的另一示意图；
图4是根据本发明描述的主控制器将存储装置设定为低功率状态或休眠模式的第一实施例流程图；
图5是根据本发明描述的主控制器将存储装置设定为低功率状态或休眠模式的第二实施例流程图；
图6是根据本发明实施例描述的存储装置侧的功率节省方法流程图；
图7是根据本发明实施例描述的主控制器侧的功率节省方法流程图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
接下来的描述是实现本发明的最佳实施例，其是为了描述本发明原理的目的，并非对本发明的限制。可以理解地是，本发明实施例可由软件、硬件、固件或其任意组合来实现。
图1是根据本发明实施例描述的存储网络示意图，其中，该存储网络包含主控制器101以及新式的存储装置102，并且存储装置102装配有任务队列。主控制器101与存储装置102通过双向命令总线111、数据总线112以及信号总线113彼此进行通信。存储装置102装配有一个或多个任务队列103，其允许存储装置102排列来自主控制器的多个任务请求。在一个示例中，存储装置102是新式移动存储装置，例如eMMC或UFS。典型地，每个任务请求关联于主控制器与存储装置之间的数据传送。一旦通过数据总线112进行主控制器与存储装置之间的数据传送，则存储装置102同时为排队任务(queued task)准备数据及/或通过双向命令总线111接收新任务请求。为了节省电量，主控制器可命令存储装置进入功率节省模式(例如，低功率状态或休眠模式)。
当前，除非任务队列中不存在挂起排队任务，否则不允许将存储装置设定为功率节省模式。因此，当使用任务队列时，存储装置将消耗更多电量。例如，当主控制器101计划命令存储装置102休眠时，主控制器将首先检查任务队列103是否为空。因此，当在任务队列103中存在挂起排队任务时，存储装置将花费更长时间进入功率节省模式。
根据新颖方面，即使当任务队列103中存在等待执行的挂起排队任务时，仍允许主控制器101向存储装置102发送命令或信号，以通知存储装置102进入功率节省模式。相似地，允许存储装置102在休眠之前保存挂起排队任务，并且接着在唤醒存储装置102后通过将上述挂起排队任务再次推送至任务队列103重新存储挂起排队任务。或者，在存储装置102休眠之前，存储装置102将任务队列103中所剩挂起排队任务信息通知给主控制器101。存储装置102可轻易被唤醒并具有空任务队列，主控制器101将再次重启已通知的上述挂起排队任务，以在任务队列中进行排队。
在图1的示例中，主控制器101通过命令总线111向存储装置102发送多个任务请求(用于任务T1、T2、T3……)。将任务推送至任务队列103用于后续处理。例如，任务T1处于准备状态并且接着执行任务T1，存储装置102通过数据总线112开始将T1数据151传送至主控制器101。接着，任务T1跳出任务队列103，与此同时，任务T2与T3仍在任务队列103中等待执行。根据新颖方面，当主控制器101计划将存储装置102设为功率节省模式时，主控制器101通过命令总线111直接发送功率节省命令121，或者通过信号总线113直接发送功率节省信号123。在不需要首先确认任务队列103是否为空情况下(例如，省略步骤131)，主控制器101发送上述命令或信号。换句话说，当主控制器101发送功率节省命令或信号时，存储装置102的任务队列103中仍存在挂起排队任务(例如，T2与T3)。一旦存储装置102接收了功率节省命令或信号，存储装置102在步骤141处理上述挂起排队任务，并且接着在步骤142进入功率节省模式。将存储装置102设为功率节省模式，由于存储装置在不需要完成任务队列103中所有挂起排队任务情况下快速进入功率节省模式，所以可节省更多电量。
图2是根据本发明实施例描述的主控制器201与存储装置202的示例区块图。主控制器201包含处理器211、内存221、配置及控制电路231、供电电路232以及时钟电路233。处理器211处理命令、数据、信号，并且调用不同功率模块执行主控制器201中的功能。内存221存储程序指令222以及数据从而控制主控制器201的操作。功能模块是通过硬件、固件、软件或其组合实施并配置的电路。主控制器201可通过数据总线252上的数据传送将数据存入存储装置202，或者从存储装置202加载数据。主控制器201与存储装置202之间的数据交换(handshaking)包含具有特定协议的至多一个命令总线251。其他所需连线可包含用于时钟、供电、接地、延迟链、重启、中断等连线，其用信号总线253代表。在一个示例中，在不需要确认存储装置202中任务队列241是否为空情况下，主控制器201可向存储装置202发送功率节省命令或信号，以取得更大电量节省效果。
存储装置202包含处理器231、闪存232、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)233、任务队列241以及非易失性存储器242。非易失性存储器242可属于闪存232的一部分，或可为独立存储器。处理器231处理命令、数据、信号，并且调用不同功率模块执行存储装置202中的功能。闪存232以及RAM 233存储程序指令以及数据从而控制存储装置202的操作。存储装置202也包含执行功能任务的控制模块及电路集合。通过硬件、固件、软件或其组合实施上述控制模块及电路。存储装置202包含队列结构以针对主控制器201的请求预取数据。
在一个示例中，使用任务队列241排列来自于主控制器201的多个任务请求(例如，数据传送请求)。通常，每个任务请求关联主控制器201与存储装置202之间的数据传送。一旦通过数据总线252进行主控制器201与存储装置202之间的数据传送，则存储装置202可同时准备排队任务的数据或通过命令总线251接收新任务请求。一旦存储装置202从主控制器201接收功率节省命令或信号，则在满足条件下，允许存储装置202在休眠之前保存挂起排队任务。例如，在休眠之前，存储装置202将挂起排队任务存入非易失性存储器242中。在唤醒后，存储装置202通过将挂起排队任务从非易失性存储器242再次推送至任务队列241，从而恢复挂起排队任务。或者，在存储装置202休眠前，存储装置202将任务队列241中的挂起任务信息通知主控制器201。存储装置202可轻易被唤醒并具有空队列241，主控制器201将再次重启已通知的挂起排队任务，从而将挂起排队任务进行排队。
图3A是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送示意图。在图3A的示例中，主控制器301与存储装置302通过命令总线311以及数据总线312进行通信。主控制器301通过命令总线311向存储装置302发送任务T1、T2以及T3的任务请求。接着，存储装置302将上述任务请求推送至其任务队列303。
图3B是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送的另一示意图。在图3B的示例中，主控制器301与存储装置302通过命令总线311以及数据总线312进行通信。紧接图3A，当任务T1准备好时，存储装置302将“T1已准备”状态发送至主控制器301，接着，主控制器301通过命令总线311将“执行T1”命令反馈至存储装置302。
图3C是根据本发明实施例描述的新式存储装置中用于任务队列管理的任务队列以及数据传送的另一示意图。在图3C的示例中，主控制器301与存储装置302通过命令总线311以及数据总线312进行通信。紧接图3B，一旦存储装置302接收到“执行T1”命令，则通过数据总线312将T1数据传送至主控制器301。接着，存储装置302将任务T1调出任务队列303。在T1数据传送期间，主控制器301通过命令总线311请求新任务T4。然后，存储装置302将任务请求推送至任务队列303。在T1数据传送期间，主控制器301也通过命令总线311接收任务状态“T2已准备”用于执行。
在传统功率节省方案中，例如，JEDEC所定义：eMMC5.1的JESD84-B51、UFS2.0的JESD220B，直到任务队列为空时，才允许主控制器发送命令以控制存储装置休眠或进入低功率模式。因此，当主控制器计划命令存储装置休眠时，主控制器将首先需要检查任务队列是否正在使用以及正在使用任务队列是否为空。如果答案为正在使用的任务队列不为空，则主控制器不会命令存储装置休眠，并且存储装置继续执行挂起排队任务的排队操作。如果任务队列为空，则主控制器命令存储装置休眠或进入低功率模式。因此，当任务队列中存在挂起排队任务时，存储装置将花费更长时间才能休眠或进入低功率模式。根据新颖方面，允许主控制器直接发送命令或信号至存储装置使其休眠或进入低功率模式，从而取得更大电量节省效果。
图4是根据本发明描述的主控制器将存储装置设定为低功率状态或休眠模式的第一实施例流程图，其中该第一实施例可应用于具有任务队列管理的存储装置并节省更大电量。在步骤411，主控制器命令存储装置休眠或进入低功率模式。在步骤412，主控制器检查存储装置中的任务队列管理是否正在使用。如果答案为是，则进入步骤413，存储装置检查任务队列是否为空。如果答案为是，则进入步骤414，存储装置休眠或进入低功率状态。否则，在步骤421，存储装置将挂起排队任务存入非易失性存储器，其满足条件进入休眠。接着，流程进入步骤414。稍后，当唤醒存储装置时，存储装置通过将挂起排队任务从非易失性存储器再次推送至任务队列，从而恢复挂起排队任务。在一个示例中，主控制器提供存储装置的供电。当存储装置休眠时，主控制器可选择性关闭存储装置的供电，从而节省电量(步骤415)。
图5是根据本发明描述的主控制器将存储装置设定为低功率状态或休眠模式的第二实施例流程图，其中该第二实施例可应用于具有任务队列管理的存储装置并节省更大电量。在步骤511，主控制器命令存储装置休眠或进入低功率模式。在步骤512，主控制器检查存储装置中的任务队列管理是否正在使用。如果答案为是，则进入步骤513，存储装置检查任务队列是否为空。如果答案为是，则进入步骤514，存储装置休眠或进入低功率状态。否则，在步骤521，存储装置521通知主控制器在唤醒存储装置后重新安排挂起排队任务。在一个示例中，存储装置将挂起排队任务信息列表发送至主控制器。上述信息可包含任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。在步骤522，存储装置将清空任务队列的挂起排队任务。在步骤521与522后，满足休眠条件。接着，流程进入步骤514。稍后，当唤醒存储装置时，主控制器再次重启已通知挂起任务列表的任务队列。在一个示例中，主控制器提供存储装置的供电。当存储装置休眠时，主控制器可选择性关闭存储装置的供电，从而节省电量(步骤515)。
图6是根据本发明实施例描述的存储装置侧的功率节省方法流程图。在步骤601，存储装置接收主控制器的多个任务请求。将每个任务请求推送至存储装置的任务队列用于后续执行。在步骤602中，存储装置接收主控制器的功率节省命令，用于在存储装置任务队列中仍存在挂起排队任务时，存储装置进入功率节省模式。在步骤603，存储装置处理挂起排队任务以满足功率节省条件。在步骤604，一旦在完成挂起排队任务之前满足了功率节省条件，存储装置进入功率节省模式。在一个实施例中，当存储装置将挂起排队任务存入非易失性存储器时，满足功率节省条件。在另一实施例中，当从功率节省模式唤醒存储装置后，存储装置通知主控制器在从功率节省模式唤醒存储装置后重新安排挂起排队任务，则满足功率节省条件。例如，通过相应任务信息通知每个挂起排队任务，其中上述相应任务信息包含任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。
图7是根据本发明实施例描述的主控制器侧的功率节省方法流程图。在步骤701，主控制器向存储装置发送多个任务请求。将每个任务请求推送至存储装置的任务队列用于后续执行。在步骤702中，主控制器向存储装置发送功率节省命令，用于在存储装置任务队列中仍存在挂起排队任务时，存储装置进入功率节省模式。在步骤703，主控制器从存储装置接收挂起排队任务的任务信息。例如，通过相应任务信息通知每个挂起排队任务，其中上述相应任务信息包含任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。在步骤704，在唤醒存储装置后，主控制器重新安排挂起排队任务。
呈现上述描述以允许本领域技术人员根据特定应用以及其需要的内容实施本发明。所述实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可将上述定义的基本原则应用于其他实施例。因此，本发明不局限于所述的特定实施例，而是符合与揭露的原则及新颖特征相一致的最宽范围。在上述细节描述中，为了提供对本发明的彻底理解，描述了各种特定细节。然而，本领域技术人员可以理解本发明是可实施的。
在不脱离本发明精神或本质特征的情况下，可以其他特定形式实施本发明。描述示例被认为说明的所有方面并且无限制。因此，本发明的范围由权利要求书指示，而非前面描述。所有在权利要求等同的方法与范围中的变化皆属于本发明的涵盖范围。

Claims (21)

1.一种功率节省方法，用于存储装置，包含：
从主控制器接收多个任务请求，其中将每个任务请求推送至该存储装置的任务队列用于后续执行；
从该主控制器接收功率节省命令或信号，用于在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；
处理该挂起排队任务以满足功率节省条件；以及
在完成该挂起排队任务之前，一旦满足该功率节省条件，则进入该功率节省模式。
2.如权利要求1所述的功率节省方法，其特征在于，该存储装置通过命令总线以及数据总线与该主控制器进行通信，其中通过该命令总线交换命令以及通过该数据总线读写数据。
3.如权利要求1所述的功率节省方法，其特征在于，当该存储装置将该挂起排队任务存入非易失性存储器时，满足该功率节省条件。
4.如权利要求3所述的功率节省方法，其特征在于，在从该功率节省模式唤醒该存储装置后，该存储装置将该挂起排队任务推送至该任务队列。
5.如权利要求1所述的功率节省方法，其特征在于，当该存储装置通知该主控制器在从该功率节省模式唤醒该存储装置后重新安排该挂起排队任务时，满足该功率节省条件。
6.如权利要求5所述的功率节省方法，其特征在于，在通知该主控制器后，该存储装置清空该任务队列中的该挂起排队任务。
7.如权利要求5所述的功率节省方法，其特征在于，通过相应任务信息通知该挂起排队任务的每个挂起排队任务，其中该相应任务信息包含任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。
8.一种存储装置，包含：
任务队列，用于从主控制器接收多个任务请求，其中每个任务请求被推送至该存储装置的该任务队列用于后续执行；
命令总线，用于从该主控制器接收功率节省命令，从而在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；以及
处理器，用于处理该挂起排队任务以满足功率节省条件，其中在完成该挂起排队任务之前，一旦满足该功率节省条件，则该存储装置进入该功率节省模式。
9.如权利要求8所述的存储装置，其特征在于，该存储装置通过该命令总线以及数据总线与该主控制器进行通信，其中通过该命令总线交换命令以及通过该数据总线读写数据。
10.如权利要求8所述的存储装置，其特征在于，当该存储装置将该挂起排队任务存入非易失性存储器时，满足该功率节省条件。
11.如权利要求10所述的存储装置，其特征在于，在从该功率节省模式唤醒该存储装置后，该存储装置将该挂起排队任务推送至该任务队列。
12.如权利要求8所述的存储装置，其特征在于，当该存储装置通知该主控制器在从该功率节省模式唤醒该存储装置后重新安排该挂起排队任务时，满足该功率节省条件。
13.如权利要求12所述的存储装置，其特征在于，在通知该主控制器后，该存储装置清空该任务队列中的该挂起排队任务。
14.如权利要求12所述的存储装置，其特征在于，通过相应任务信息通知该挂起排队任务的每个挂起排队任务，其中该相应任务信息包含任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。
15.一种功率节省方法，用于主控制器，包含：
从该主控制器发送多个任务请求至存储装置，其中将每个任务请求推送至该存储装置的任务队列用于后续执行；
向该存储装置发送功率节省命令或信号，用于在该存储装置的该任务队列中存在挂起排队任务时，使得该存储装置进入功率节省模式；
从该存储装置接收该挂起排队任务的任务信息；以及
在从该功率节省模式唤醒该存储装置后，重新安排该挂起排队任务。
16.如权利要求15所述的功率节省方法，其特征在于，该主控制器通过命令总线以及数据总线与该存储装置进行通信，其中通过该命令总线交换命令以及通过该数据总线读写数据。
17.如权利要求16所述的功率节省方法，其特征在于，该主控制器进一步通过信号总线与该存储装置进行通信，其中通过该信号总线提供时钟以及供电。
18.如权利要求15所述的功率节省方法，其特征在于，该任务信息包含每个挂起排队任务的任务识别码、任务大小、与任务数据相关联的地址以及任务状态。
19.如权利要求15所述的功率节省方法，其特征在于，一旦该存储装置进入该功率节省模式，则该主控制器关闭对该存储装置的供电。
20.如权利要求15所述的功率节省方法，其特征在于，在该主控制器检查该存储装置的该任务队列是否为空之前，该主控制器发送该功率节省命令或信号，从而使得该存储装置在完成该挂起排队任务之前进入该功率节省模式。
21.如权利要求15所述的功率节省方法，其特征在于，该主控制器通过命令总线发送该功率节省命令，并且通过信号总线发送该功率节省信号。
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