CN106873725B - 元件承载装置、转换板以及刷新快取存储器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种元件承载装置、转换板以及刷新快取存储器的方法。该元件承载装置包括外壳以及在外壳内的转换板。转换板包括U.2连接器、M.2连接器以及一电容器。M.2连接器被配置以接收具备快取存储器的M.2固态硬盘。电容器针对断电保护系统提供备用电源，且断电保护系统允许刷新快取存储器。外壳被配置以接收耦接至转换板的一或多个M.2固态硬盘。

Description

元件承载装置、转换板以及刷新快取存储器的方法
技术领域
本发明涉及有关固态硬盘承载装置，特别是涉及可被配置以转换M.2(也可称之为Next Generation Form Factor(NGFF))固态硬盘，用于与U.2连接器(也可称之为SFF-8639)一起运作的固态硬盘承载装置。
背景技术
M.2(也可称之为Next Generation Form Factor(NGFF))固态硬盘，是企业以及数据中心系统中主要的存储装置。M.2固态硬盘能够以低耗电、低成本以及高效能的方式，支援SATA或PCIe。然而M.2无法支援热插拔(hot-plug)以及断电保护(power lossprotection(PLP))。
发明内容
本发明提供一种元件承载装置，包括一外壳；一转换板，该转换板设置于该外壳中。该转换板包括一U.2连接器；一M.2连接器，被配置以接收具备一快取存储器的一M.2固态硬盘；以及一电容器，其中该电容器针对一断电保护提供备用电源。其中，该外壳被配置以接收耦接至该转换板的该M.2固态硬盘，且该断电保护允许该M.2固态硬盘刷新该快取存储器。
本发明提供一种转换板，包括一U.2连接器；一M.2连接器，被配置以接收具备一快取存储器的一第一M.2固态硬盘；以及一电容器，其中该电容器针对一断电保护提供备用电源。其中，该外壳被配置以接收耦接至该转换板的该第一M.2固态硬盘，且该断电保护允许该第一M.2固态硬盘刷新该快取存储器。
本发明提供一种刷新快取存储器的方法，包括从一主机传送电力以及一PCIe信号至一M.2固态硬盘，该主机具备一电容器，且该M.2固态硬盘具备一快取存储器；判断该主机是否发生一电力中断；以及当该电力中断发生时，该刷新快取存储器的方法更包括传送一刷新快取指令至该M.2固态硬盘；由该电容器提供电力至该M.2固态硬盘；以及将存储在该快取存储器的数据转换至一非挥发性存储器。
附图说明
本发明的各个示范性的实施例，将与所附附图搭配，于下文中做描述，其中：
图1是依据本发明一实施例的具备一转换板的一元件承载装置的等角视图；
图2是依据本发明一实施例的一转换板的示意图；
图3是依据本发明一实施例的具备一转换板的一元件承载装置的等角视图；
图4是依据本发明一实施例的一转换板的示意图；
图5是依据本发明一实施例的一元件存取方法的流程图。
符号说明
100～元件承载装置 102～外壳
104～转换板 106～U.2 连接器
108～M.2 连接器 110～PCIe 时脉缓冲器
112～M.2 固态硬盘 114～电容器
116～M.2 固态硬盘快取存储器 204～转换板
206～U.2 连接器 208～M.2 连接器
214～电容器 218～电源电路
222～I2C 电路 224～SSDs_PREST# 电路
226～PCIe_RST 电路 228～PCIe_CLK 电路
PCIe Gen3x2～PCIe 通讯通道 300～元件承载装置
302～外壳 304～转换板
306～U.2 连接器 308～M.2 连接器
309～M.2 连接器 310～PCIe 时脉缓冲器
314～电容器 404～转换板
406～U.2 连接器 408～M.2 连接器
409～M.2 连接器 410～PCIe 时脉缓冲器
414～电容器 418～电源电路
424～SSDs_PREST# 电路 426～PCIe_RST 电路
428～PCIe_CLK 电路 429～PCIe_CLK_A 电路
430～PCIe_CLK_B 电路 PCIe x2～PCIe 通讯通道
M.2PCIe SSD_1～M.2 固态硬盘
M.2PCIe SSD_2～M.2 固态硬盘
500～方法 502-516～步骤
具体实施方式
应当理解的是，为了以简洁且明确的方式描述，一些参考符号会在不同附图中重复出现，用于表示相应或类似的元件。此外，许多具体细节将被阐述，使本发明所提的各实施例能被透彻的理解。然而，熟知此技术领域者应可理解，本说明书所提的各实施例，可以在不具备上述具体细节的状况下实现。在其他实施例中，方法、程序和组件没有被详细描述，以避免对被描述的相关特征造成混淆。本发明的附图不须依照实际比例绘制，且某些特定部分可能以较夸大的比例表现，用于更清楚的说明细节以及特征。本发明各实施例的内容，并非用以对本发明的范围形成限制。
本说明书将通过许多定义用语来进行描述。
术语：「耦接」，定义为一种连接方式，包括直接地连接或经由中间元件而间接地连接，且不须受限于物理连接。上述所提的连接方式，可用以表示物体永久性地连接或可释放地连接。术语：「基本上」，被定义为本质上符合特定尺寸、形状或其他字面上的实质修饰，使得被描述的元件不必为精确的。例如：「基本上为圆柱形的」，表示对象类似于圆柱体，但可以与一个真正的圆柱体之间，具备一或多个偏差。术语：「包括」，用以表达「包含但不必受限于…」，可用于特别针对被描述的组合、团体、序列等，表达开放式的采纳或开放式的条件资格。
本发明专注于一元件承载装置，具备实现一U.2连接器与一或多个M.2固态硬盘的功能。M.2固态硬盘是企业以及数据中心系统中主要的存储方案，因为M.2固态硬盘能够以具备低耗电与高效能的优势支援SATA以及PCIe界面。U.2连接器一般被配置以接收NVMe(Non-Volatile Memory Express)type-PCIe类型的固态硬盘，而NVMe type-PCIe类型的固态硬盘允许热插拔以及断电保护。M.2固态硬盘相较于NVMe type-PCIe类型的固态硬盘而言更具备成本效益。本发明专注于一元件承载装置，该元件承载装置允许一M.2固态硬盘与一U.2连接器共同实现，用于提供一M.2固态硬盘的成本效益以及一U.2连接系统的有利的特点。
上述元件承载装置包括一转换板，该转换板可耦接上述M.2固态硬盘以及上述U.2连接器。上述转换板具备一PCIe时脉缓冲器，用以产生两个时脉信号源以支援两个M.2固态硬盘。上述转换板也包括至少一电容器，用以提供M.2固态硬盘刷新快取存储器的备用电源。上述元件承载装置以及转换板可允许将M.2固态硬盘与具有热插拔以及断电保护的优点的U.2连接器一起实现，用于针对在一M.2固态硬盘失效的事件上提高成本效益以及耐用性。
本发明描述一元件承载装置，该元件承载装置可形成一外壳以及设置在该外壳内的一转换板。上述转换板具备一U.2连接器、一PCIe时脉缓冲器、至少一M.2连接器(被配置以接收一M.2固态硬盘)以及一电容器。上述PCIe时脉缓冲器被配置以产生用于上述M.2固态硬盘的两个时脉信号源；上述电容器可提供M.2固态硬盘用于刷新快取存储器的备用电源；而上述外壳被配置以接收耦接至上述转换板的一或多个M.2固态硬盘。
图1是描述本发明的一实施例的一元件承载装置100。元件承载装置100包括一外壳102。外壳102接收在内部的一转换板104。转换板104包括一U.2连接器106(也可称为SFF-8639)，用以将元件承载装置100耦接至一电子装置(未示于附图中)。上述电子装置可为一电脑、一伺服器、一机架式伺服器(rack mount server)、一刀锋伺服器(blade server)，或任何其他电子装置(可接收通过U.2连接的元件)。转换板104具备一M.2连接器108(也可称为Next Generation Form Factor)。M.2连接器108可接收一M.2相容元件，例如一M.2固态硬盘112。转换板104将U.2连接器106电性耦接至M.2连接器108，用于允许M.2元件使用U.2连接器106以及相关的系统。具体而言，M.2固态硬盘112相较于一般U.2元件(例如一NVMetype PCI-e固态硬盘)，具备较低的电力消耗以及较高的效能。
转换板104也包括一PCIe时脉缓冲器110。PCIe时脉缓冲器110可产生用于M.2固态硬盘112的两个时脉信号源。PCIe时脉缓冲器110可允许转换板104支援一或多个M.2元件，而上述一或多个M.2元件是设置于一个元件承载装置100之中(如图3、图4所示)。U.2连接器106具备四个PCIe通讯通道(或线路(lanes))，因此允许两个M.2固态硬盘112搭配一个U.2连接器106来实现。每一个M.2固态硬盘112是耦接上述四个个别的PCIe通讯通道的其中两个PCIe通讯通道。
转换板104也配置一或多个电容器114，用以支援电源管理。上述一或多个电容器114可在电力中断时提供M.2固态硬盘112的备用电源。上述一或多个电容器114可允许断电保护在M.2固态硬盘112中实现。断电保护是U.2连接器106以及NVMe type PCI-e固态硬盘的特征，但并非标准M.2固态硬盘112的特征。转换板104以及一或多个电容器114可以使M.2固态硬盘112具备断电保护，且维持M.2元件的性能和成本优势。断电保护使用存储在一或多个电容器114的电力，用于在电力中断时实现一刷新快取(Flush Cache)指令。上述刷新快取指令将M.2固态硬盘快取存储器116中的所有数据转换至不要求电力的存储器(例如NAND存储器)。
转换板104可将M.2固态硬盘112与U.2转换板106一起实现，同时支援热插拔的功能。上述热插拔是指在不关闭电子装置的电源的情况下，执行存取、提供服务，或更换装置的动作。上述热插拔是U.2连接器106以及NVMe type PCI-e固态硬盘的特征，但并非标准M.2固态硬盘112的特征。
图2是描述本发明一实施例的一转换板204。转换板204可为一印刷电路板、条板(ribbon board)、软性电路板，面包板，或任何其它已知的电路。如图2所示，U.2连接器206的适当的接脚(pin)耦接至M.2连接器208的相对应的接脚。一电源电路218将U.2连接器206的一适当接脚与M.2连接器208的相对应的接脚耦接在一起。电源电路218与两个电容器214耦接。在一些实施例中，电源电路218可包括一个，或大于两个电容器214。电源电路218将3.3伏特的电压从U.2连接器206承载至M.2连接器208。在一些实施例中，较高或较低的电压可承载于电源电路218，例如1.5伏特或5伏特。
转换板204也包括一I2C电路222，I2C电路222可允许从U.2连接器206至M.2连接器208的通讯；一SSDs_PREST#电路224可允许从M.2连接器208至U.2连接器206的通讯，以及PCIe_RST电路226可允许从U.2连接器206至M.2连接器208的通讯；以及一PCIe_CLK电路228从U.2连接器206传送一时脉信号源至M.2连接器208。
图3是描述本发明的一元件承载装置300的一第二实施例。元件承载装置300包括一外壳302。外壳302接收在内部的一转换板304。转换板304包括一U.2连接器306(也可称为SFF-8639)，用以将元件承载装置300耦接至一电子装置(未示于附图中)。上述电子装置可为一电脑、一伺服器、一机架式伺服器、一刀锋伺服器，或任何其他电子装置(可接收通过U.2连接的元件)。转换板304具备M.2连接器308、309(也可称为Next Generation FormFactor)。M.2连接器308、309可接收一M.2相容元件，例如M.2固态硬盘。转换板304将U.2连接器306电性耦接至M.2连接器308、309，用于允许M.2元件使用U.2连接器306以及相关的系统。具体而言，M.2固态硬盘相较于一般U.2元件(例如一NVMe type PCI-e固态硬盘)具备较低的电力消耗以及较高的效能。
转换板304也包括一PCIe时脉缓冲器310。PCIe时脉缓冲器310可产生用于两个M.2固态硬盘的两个时脉信号源。PCIe时脉缓冲器310可允许转换板304支援一个元件承载装置300中的M.2固态硬盘，且每一个上述M.2固态硬盘接收一个时脉信号源。
U.2连接器306具备四个PCIe通讯通道(或线路(lanes))，因此允许两个M.2固态硬盘搭配一个U.2连接器306来实现。每一个M.2固态硬盘是耦接上述四个个别的PCIe通讯通道的其中两个PCIe通讯通道。
转换板304也配置一或多个电容器314，用以支援电源管理。上述一或多个电容器314可在电力中断时提供上述M.2固态硬盘的备用电源。上述一或多个电容器314可允许断电保护在M.2固态硬盘中实现。断电保护是U.2连接器306以及NVMe type PCI-e固态硬盘的特征，但并非标准M.2固态硬盘的特征。转换板304以及一或多个电容器314可以使上述M.2固态硬盘具备断电保护，且维持M.2元件的性能和成本优势。断电保护使用存储在一或多个电容器314的电力，用于在电力中断时实现一刷新快取指令。上述刷新快取指令将M.2固态硬盘快取存储器316中的所有数据转换至不要求电力的存储器(例如NAND存储器)。
转换板304可将M.2固态硬盘与U.2转换板306一起实现，同时支援热插拔的功能。上述热插拔是指在不关闭电子装置的电源的情况下，执行存取、提供服务，或更换装置的动作。上述热插拔是U.2连接器306以及NVMe type PCI-e固态硬盘的特征，但并非标准M.2固态硬盘的特征。
图4是描述本发明一实施例的一转换板404。转换板404可为一印刷电路板、条板、软性电路板，面包板，或任何其它已知的电路。如图4所示，U.2连接器406的适当的接脚(pin)是耦接至M.2连接器408、409的相对应的接脚。一电源电路418将U.2连接器406的一适当接脚与M.2连接器408、409的相对应的接脚耦接在一起。电源电路418与两个电容器414耦接。在一些实施例中，电源电路418可包括一个，或大于两个电容器414。电源电路418将3.3伏特的电压从U.2连接器406承载至M.2连接器408、409。在一些实施例中，较高或较低的电压可承载于电源电路418，例如1.5伏特或5伏特。
转换板404也包括一SSDs_PREST#电路424用以允许从M.2连接器408、409至U.2连接器406，以及PCIe_RST电路426用以允许从U.2连接器406至M.2连接器408、409的通讯；以及一PCIe_CLK电路428，用以从PCIe时脉缓冲器410，传送一时脉信号源至M.2连接器408、409。
如图4所示，PCIe_CLK电路428包括一PCIe_CLK_A电路429，用以从PCIe时脉缓冲器410传送一第一时脉信号源至M.2连接器408；以及一PCIe_CLK_B电路430，用以从PCIe时脉缓冲器410传送一第二脉信号源至M.2连接器409。每一个M.2连接器(408、409)从PCIe时脉缓冲器410接收一独立时脉信号源，由此允许元件承载装置300支援一个以上的M.2固态硬盘(如图3所示)。
如图5所示，一流程图是描述本发明的一实施例的方法500。方法500是描述本发明的一种范例，而方法500也可通过多种方式以呈现。在此描述的方法500可通过图1～图4的实施例来实现，且图1～图4的各个元件可被参考，并用以解释方法500。图5的每一个步骤代表一或多个程序、方法或子程序，并通过方法500来呈现。此外，方法500的各个步骤的次序仅用以说明，且上述各个步骤的次序可依据本发明的内容进行变动。在不脱离本发明的精神和范围内，额外的步骤可被加入方法500；或方法500可采用较少的步骤。方法500可起始于步骤502。
在步骤502中，包括一M.2固态硬盘112以及一转换板104的一系统被启动。方法500接着进入步骤504。
在步骤504中，电源以及PCIe信号从一主机传送至上述系统。方法500接着进入步骤506。
在步骤506中，上述系统等待从上述主机，传送至上述系统的上述电源以及PCIe信号的一回应。方法500接着进入步骤508。
在步骤508中，上述系统判断上述M.2固态硬盘112是否可被存取。若上述M.2固态硬盘112不可被存取，方法500回到步骤504。若上述M.2固态硬盘112可以被存取，方法500进入步骤510。
在步骤510中，上述系统判断是否发生电力中断。若发生电力中断，方法500进入步骤512。若没有发生电力中断，方法500进入步骤514。
在步骤512中，上述主机发送一刷新快取指令至上述M.2固态硬盘112。上述M.2固态硬盘112刷新，或清除M.2固态硬盘快取存储器，且将相关数据搬移至不要求电力的存储器(例如NAND存储器)以保存上述相关数据。快取存储器在电力中断时会丧失数据，因此方法500判断是否发生电力中断，用于执行一刷新快取指令来避免数据的丧失。元件承载装置100可使用一或多个电容器114的电力，用于在电力中断期间实现上述刷新快取指令。方法500接着进入步骤516。
在步骤514中，上述主机存取上述M.2固态硬盘112。方法500进入步骤516。
在步骤516中，结束方法500。
通过以上的描述，本发明的各个实施例的内容以及优点，已可被理解。显而易见地，在不脱离本发明的精神以及范围；或不牺牲本发明的所有优点的情况下，可对本发明的实施例进行各种变化。以上所提的各实施例仅为本发明的较佳或示范性的实施例。

Claims (8)

1.一种元件承载装置，包括：
外壳；
转换板，设置于该外壳中，该转换板包括：
U.2连接器；
M.2连接器，被配置以接收具备一快取存储器的一M.2固态硬盘；以及
电容器，其中该电容器针对一断电保护提供备用电源；
其中，该外壳被配置以接收耦接至该转换板的该M.2固态硬盘，且该断电保护允许该M.2固态硬盘刷新该快取存储器，
其中该M.2固态硬盘刷新该快取存储器，是将数据由该快取存储器转换至一非挥发性存储器。
2.如权利要求1所述的元件承载装置，其中该转换板包括：
第一M.2连接器，被配置以接收一第一M.2固态硬盘；
第二M.2连接器，被配置以接收一第二M.2固态硬盘；以及
PCIe时派缓冲器，具备产生两个时脉信号源的功能，上述时脉信号源是提供给该第一M.2固态硬盘以及该第二M.2固态硬盘。
3.如权利要求1所述的元件承载装置，其中该转换板具备两个电容器，上述两个电容器被配置以提供备用电源。
4.如权利要求1所述的元件承载装置，其中该M.2固态硬盘对应该转换板，具备热插拔的功能。
5.一种转换板，包括：
U.2连接器；
M.2连接器，被配置以接收具备一快取存储器的一第一M.2固态硬盘；以及
电容器，其中该电容器针对一断电保护提供备用电源；
其中，外壳被配置以接收耦接至该转换板的该第一M.2固态硬盘，且该断电保护允许该第一M.2固态硬盘刷新该快取存储器，
其中该第一M.2固态硬盘刷新该快取存储器，是将数据由该快取存储器转换至一非挥发性存储器。
6.如权利要求5所述的转换板，还包括两个M.2转接器，每一个上述两个M.2转接器，被配置以接收一M.2固态硬盘以及一PCIe时脉缓冲器，该PCIe时脉缓冲器具备产生两个时脉信号源的功能，上述时脉信号源提供给上述两个M.2转接器所接收的两个M.2固态硬盘。
7.如权利要求5所述的转换板，其中该第一M.2固态硬盘对应该转换板，具备热插拔的功能。
8.一种刷新快取存储器的方法，包括：
从一主机传送电力以及一PCIe信号至一M.2固态硬盘，该主机具备一电容器，且该M.2固态硬盘具备一快取存储器，该M.2固态硬盘连接至一转换板的M.2连接器，该M.2连接器的接脚连接至该转换板的U.2连接器的接脚；
判断该主机是否发生一电力中断；以及
当该电力中断发生时，该刷新快取存储器的方法还包括：
传送一刷新快取指令至该M.2固态硬盘；
由该电容器提供电力至该M.2固态硬盘；以及
将存储在该快取存储器的数据转换至一非挥发性存储器。
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