CN108008917A - 存储设备及控制其链接状态的方法 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明构思的控制存储设备的通信端口的链接状态的方法，包括：将通信端口的链接状态设定为可与主机交换数据的链接活动状态，在所述通信端口的链接状态中确定第一备用状态的保持时间，将所述通信端口的链接状态改变为第一备用状态，监控从转变为第一备用状态的时间开始的保持时间期间是否发生退出事件；以及响应于在所述保持时间期间不发生所述退出事件，将所述通信端口的链接状态改变为第二备用状态。从第一备用状态到链接活动状态的恢复时间比从第二备用状态到链接活动状态的恢复时间更短。

Description

存储设备及控制其链接状态的方法
相关申请的交叉引用
该专利申请要求于2016年10月31日提交的韩国专利申请号10-2016-0143511的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本发明的概念涉及半导体存储设备，并且更特别地，涉及存储设备和/或控制存储设备的通信端口的链接状态的方法。
闪存设备被广泛用作比如计算机、智能手机、数码相机、摄像机、录音机、MP3播放器、手持式PC等的信息设备的音频和视频数据存储介质。
基于闪存的高容量存储设备的典型示例包括固态驱动器(SSD)。随着SSD的使用爆炸式增长，SSD的用途被不同地区分。例如，SSD的用途可以被细分为用于服务器的SSD、用于客户端的SSD、用于数据中心的SSD等。SSD接口应当能够提供基于其用途的最佳速度和最优可靠性。存在作为可满足该需求的最佳SSD接口的SATA、SAS等接口。目前正在积极研究和应用基于PCIe接口的SSD。
适合SSD的主机设备可以包括各种计算机系统。例如，SSD可以连接到服务器、数据中心或个人计算机(PC)。可以以各种链接状态来管理主机设备和SSD的通信端口以降低功耗。例如，通信端口的链接状态可以以如下方式管理：其中可以进行数据通信的完全活动状态、其中仅接收数据的备用状态、或者电源被关闭的止动状态。然而，对于使用串行接口的通信端口，持续需要考虑功耗和性能的链接状态的控制方法。
发明内容
本发明构思的一些示例实施例提供了一种控制存储设备的通信端口的链接状态的方法。该方法可以包括：将通信端口的链接状态设置为可以与主机交换数据的链接活动状态，确定通信端口的链接状态中的第一备用状态的保持时间，将通信端口的链接状态改变为第一备用状态，在从转变到第一备用状态时开始的保持时间期间监控是否发生退出事件，并且响应于在保持时间期间不发生退出事件，将通信端口的链接状态改变为第二备用状态。从第一备用状态到链接活动状态的恢复时间比从第二备用状态到链接活动状态的恢复时间更短。
本发明构思的一些示例实施例提供一种存储设备。存储设备可以包括多个非易失性存储设备，以及存储控制器，其被配置为根据通过串行通信端口从主机提供的访问请求来控制多个非易失性存储设备，并且响应于电源管理请求，将串行通信端口的链接状态从可以与主机交换数据的链接活动状态改变到第一备用状态。在预先设定了第一备用状态的保持时间之后，链接状态进入第一备用状态。
本发明构思的一些示例实施例提供了包括端口控制器、CPU和闪存接口的存储控制器。端口控制器被配置为：在包括链接活动状态、第一备用状态和第二备用状态的多个链接状态下操作，当在链接活动状态下时与主机设备通信，当在第一备用状态下时接收通信，如果没有发生退出事件，则基于保持时间转变到第二备用状态，并且当在第二备用状态下时不接收电力。CPU被配置为：发送读/写控制信息以控制非易失性存储设备，在多个链接状态中设置端口控制器的链接状态，基于从主机接收到的访问请求的属性或模式来确定第一备用状态的保持时间，在端口控制器处于第一备用状态时监控由端口控制器接收的通信以确定是否已发生退出事件，并且如果当端口控制器处于第一备用模式时发生退出事件，则将端口控制器的链接状态设置为链接活动状态。闪存接口被配置为基于读/写控制信息与非易失性存储设备交换数据。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明构思的示例实施例。然而，本发明构思的实施例可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。在全文中，相同的数字指代相同的元素
图1是表述根据本发明构思的一些示例实施例的存储系统的框图。
图2是表述图1中所示的存储控制器的配置的框图。
图3是表述根据本发明构思的一些示例实施例的通信端口的链接状态的状态转变图。
图4是表述根据本发明构思的一些示例实施例的设置链接状态的方法的时序图。
图5是表述根据特定场景下的发明构思的一些示例实施例的设置链接状态的方法的时序图。
图6是表述根据本发明构思的其他示例实施例的存储系统的框图。
图7是表述由图6所示的存储系统的主机执行的控制链接状态的方法的流程图。
图8是表述在图6的存储系统中执行的设置链接状态的方法的视图。
图9是表述根据本发明构思的其他示例实施例的存储系统的框图。
图10是表述控制图9中所示的存储设备的链接状态的方法的流程图。
图11是表述在图9的存储系统中执行的设置链接状态的方法的视图。
具体实施方式
将在下文中参考附图更充分地描述本发明构思的实施例，在附图中示出了本发明的实施例。然而，这些发明构思可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。在附图中，为了清楚起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可能被夸大。在全文中，相同的数字指代相同的元素。
图1是示出根据本发明构思的一些示例实施例的存储系统的框图。参考图1，存储系统100包括主机110和存储设备120。
主机110可以在存储设备120中写入数据或者可以读取存储在存储设备120中的数据。主机110产生将数据写入存储设备120或读取存储在存储设备120中的数据的命令。主机110的命令处理过程可以如下。主机110向存储设备120发送命令，并且从存储设备120接收指示是否执行相应命令的完整条目和与完整条目相关联的中断。主机110可以响应于该中断，执行用于完成与相应命令相关联的线程或任务的中断处理。主机110可以包括处理单元111、工作存储器113、存储接口115和系统总线117。
处理单元111可以执行被加载到工作存储器113中的各种软件(例如，应用程序、操作系统、设备驱动程序)。处理单元111可以执行操作系统(OS)和应用程序。处理单元111可以以同构多核处理器或异构多核处理器的形式提供。
要在处理单元111中处理的应用程序或数据可以被加载到工作存储器113中。操作系统、文件系统等可以被加载到工作存储器113中。执行与存储设备120的接合的设备驱动程序114可以被加载到工作存储器113中并且可以被执行。此外，用于驱动主机110的设备的各种软件可以被加载到工作存储器113中。用于管理与要发送到存储设备120的命令相关的队列的输入/输出调度器(未示出)可以被加载到工作存储器113中。可以在输入/输出调度器中管理提交队列(SQ)和完成队列(CQ)。提交队列(SQ)是要发送到存储设备120的命令的队列。完成队列(CQ)是由存储设备120写入的完成条目的队列，并且表示由主机110请求的命令是否完成。处理单元111可以参考提交队列(SQ)或完成队列(CQ)的状态来确定用于控制通信端口(116、122)的链接状态的参数。例如，处理单元111可以参考将提供给存储设备120的命令或请求的属性，在通知端口(116、122)的链接状态中确定第一备用状态L1的保持时间(ΔT_L1)，当描述存储控制器121的功能时，将详细描述通信端口(116、122)的链接状态。
存储接口115在主机110和存储设备120之间提供物理连接。也就是说，存储接口115可以将与从主机110发布的各种访问请求对应的命令、地址、数据等转变为存储设备120的接口格式。存储接口115可以包括用于与存储设备120交换信号和数据的第一输入/输出端口116。存储接口115可以通过第一输入/输出端口116将信号和数据电发送至存储设备120/从存储设备120接收信号和数据。
存储接口115的协议可以是USB(通用串行总线)、SCSI(小型计算机系统接口)、PCIexpress、ATA、PATA(并行ATA)、和SATA(串行ATA)。本发明构思将描述PCI express是存储接口115的协议的情况作为示例。
存储设备120可以访问非易失性存储设备(124、125和126)，或者可以响应于从主机110提供的命令CMD来执行各种被请求的操作。存储设备120可以包括提供与主机110的第一输入/输出端口116的电连接的第二输入/输出端口122。存储设备120可以根据主机110的控制或内部判断来控制第二输入/输出端口122的链接状态。也就是说，存储设备120可以在第二输入/输出端口122的链接状态中确定第二备用状态(L1Substate)的保持时间。存储设备120可以包括存储控制器121、RAM 123和多个非易失性存储设备(124、125至126)。
存储控制器121提供主机110和存储设备120之间的接口。存储控制器121可以控制第二输入/输出端口122的链接状态。这里，链接状态指主机110与存储设备120之间的通信端口(Port_1、Port_2)的电力状态。链接状态可以包括活动状态(L0)、第一备用状态(L1)和第二备用状态(L1Substate)。链接状态还可以包括不同的状态(L2、L3)。然而，将基于活动状态(L0)、第一备用状态(L1)和第二备用状态(L1Substate)来描述本发明构思的优点。
在活动状态(L0)的特定时间期间通信端口未被使用或空闲状态持续的情况下，存储控制器121可将通信端口(Port_2)改变为第一备用状态(L1)以管理电力。如果在第一备用状态(L1)持续的参考时间或保持时间(ΔT_L1)下不存在用于请求唤醒的训练序列(TS)，则链接状态可以从第一备用状态(L1)转变到第二备用状态(L1Substate)。这里，可以由主机110或存储设备120计算或确定第一备用状态(L1)持续的参考时间或保持时间(ΔT_L1)。
从第一备用状态(L1)返回到活动状态(L0)所花费的链接状态的恢复时间远短于从第二备用状态(L1Substate)返回到活动状态(L0)所花费的链接状态的恢复时间。因此，如果根据来自主机110的访问请求的属性或模式来调整保持时间(ΔT_L1)，则可以在链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)之前快速响应于从主机110提供的访问请求。通过调整保持时间(ΔT_L1)，可以通过第一备用状态(L1)和第二备用状态(L1Substate)的适当操作来增加功耗的效率。
根据上述描述，为了将通信端口的链接状态改变为备用模式，通信端口(Port_2)的链接状态改变为首先持续以保持时间(ΔT_L1)的第一备用状态(L1)。如果在保持时间(ΔT_L1)期间不存在比如训练序列(TS)的退出事件，则链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。根据本发明构思的一些示例实施例，可以根据从主机110提供的访问请求的属性或模式而适应性地调整保持时间(ΔT_L1)的长度。因此，可以考虑到所有性能和降低功耗来管理通信端口的链接状态。
图2是示出图1中所示的存储控制器的配置的框图。参考图2，存储控制器121包括中央处理单元(CPU)121a、第二通信端口122、缓冲区管理器121c和闪存接口121d。第二通信端口122也可以用作端口控制器。
CPU 121a将关于非易失性存储设备(124、125、126)的读/写操作所需的各种控制信息发送到第二通信端口122和闪存接口121d。CPU 121a可以根据被提供用于存储控制器121的各种控制操作的固件进行操作。例如，CPU121a可以执行垃圾收集来管理非易失性存储设备(124，125和126)或闪存转换层(FTL)以执行地址映射、耗损均衡等
CPU 121a可以设置链接状态控制器121b以根据主机110的请求或其自身决定来控制第二通信端口122的链接状态。CPU 121a可以向链接状态控制器121b提供其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)的长度信息。链接状态控制器121b可以包括用于存储链接状态控制器121b中的保持时间(ΔT_L1)的寄存器。在经过保持时间(ΔT_L1)之前，CPU121a可以监控是否从主机接收到用于唤醒通信端口122的训练序列。
第二通信端口122可以执行与主机110的通信。第二通信端口122可以根据与主机110的第一通信端口116相同的通信协议来发送或接收信号或数据。第二通信端口122包括执行本发明构思的链接状态转变的链接状态控制器121b。在将第二通信端口122改变为备用模式的情况下，链接状态控制器121b首先将链接状态转变到其中调整保持时间(ΔT_L1)的第一备用状态(L1)。之后，在保持时间(ΔT_L1)内不存在退出事件的情况下，链接状态控制器121b将链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。
响应于主机110的总线格式，第二通信端口122提供与存储设备120的接口。主机110的总线格式可以由USB(通用串行总线)、SCSI(小型计算机系统接口)、PCI Express、ATA、PATA(并行ATA)、SATA(串行ATA)和SAS(串行附接SCSI)中的至少一者构成。第二通信端口122可以是与以PCI Express方式交换数据的主机110适合于NVMe协议的物件。
缓冲区管理器121c控制RAM 123的读取和写入操作(参考图1)。缓冲区管理器121c在RAM 123中临时存储写入数据或读取数据。缓冲区管理器121c可以将RAM 123的存储区域分组成流单元，以根据CPU 121a的控制对其管理。
闪存接口121d可以与非易失性存储设备(124、125、126)交换数据。闪存接口121d可以通过存储通道(CH1、CH2、…、CHn)将从RAM 123发送的数据写入非易失性存储设备(124、125和126)。从通过存储通道提供的非易失性存储设备(124、125、126)读取数据可以由闪存接口121d收集。之后收集的数据将被存储在RAM 123中。
根据存储控制器121，当链接状态转变到备用模式时，链接状态首先转变到其中持续时间被控制的第一备用状态(L1)，然后转变到第二备用状态(L1Substate)。这里，持续时间与由主机110或存储控制器121确定的保持时间(ΔT_L1)对应。
图3是示出根据本发明构思的一些示例实施例的通信端口的链接状态的状态转变图。参考图3，通信端口(Port_2)的链接状态包括活动状态(L0)、第一备用状态(L1)和第二备用状态(L1Substate)。由于余下的各种链接状态(L2，L3)超出了本发明构思的技术类别，因此省略其描述。为了便于描述，将链接状态从备用状态(L1或L1Substate)改变为活动状态(L0)的恢复(RCVY)被添加。然而，恢复步骤(RCVY)可以被认为是备用状态的一部分(L1或L1Substate)。
首先，假设通信端口(Port_2)的链接状态存在于活动状态(L0)中。如果在活动状态(L0)的存储设备120中发生功率管理请求(PM请求)，则通信端口(Port_2)的链接状态转变到第一备用状态(L1)。可以与电源管理请求(PM请求)一起提供定义主机110或存储控制器120中的第一备用状态(L1)的持续时间的保持时间(ΔT_L1)。
在第一备用状态(L1)下，可以执行用于确定是否经过保持时间(ΔT_L1)的计数。在链接状态进入第一备用状态(L1)之后计数的经过时间(T_Elapse)比保持时间(ΔT_L1)短的情况下，链接状态保持在第一备用状态(L1)。然而，在经过时间(T_Elapse)超过保持时间(ΔT_L1)之前发生类似于来自主机110的访问请求的退出事件的情况下，链接状态移动到恢复状态(RCVY)以改变为活动状态(L0)。此外，在直到经过时间(T_Elapse)超过保持时间(ΔT_L1)才发生退出事件的情况下，链接状态移动到第二备用状态(L1Substate)。
在第二备用状态(L1Substate)下，链接状态维持第二备用状态(L1Substate)，直到退出事件发生。在第二备用状态(L1Substate)下，可以维持第二备用状态(L1Substate)，直到提供训练序列(TS)。如果提供用于激活通信端口(Port_2)的训练序列(TS)，则链接状态从第二备用状态(L1Substate)移动到恢复状态(RCVY)。
在恢复状态(RCVY)下执行通信端口(Port_1、Port_2)的唤醒。当通信端口(Port_1、Port_2)的唤醒完成时，链接状态转变到活动状态(L0)。从第二备用状态(L1Substate)改变为活动状态(L0)所耗费的恢复时间比从第一备用状态(L1)改变为活动状态(L0)所耗费的恢复时间长。
在其中发生功率管理请求(PM请求)的情况下，链接状态首先转变到第一备用状态(L1)。第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)可以由主机110或存储控制器120控制。因此，如果发生电源管理请求(PM请求)，则与链接状态进入第二备用状态(L1Substate)的情况相比，总是可以减少恢复时间。
图4是示出根据本发明构思的一些示例实施例的设置链接状态的方法的时序图。参考图4，将描述将通信端口(Port_1、Port_2)的链接状态改变为备用状态的方法。假设存储设备120的链接状态最初作为活动状态(L0)存在。
在时间T0，发生功率管理请求(PM请求)。然后保持在活动状态(L0)的链接状态转变到第一备用状态(L1)。此时，可以设定其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。
时间T1是从时间T0所经过的保持时间(ΔT_L1)的时间。第一备用状态(L1)在保持时间(ΔT_L1)期间持续，并且不发生退出事件。因此，在时间T1，链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。
如果退出事件在第二备用状态(L1Substate)所持续的时间T2发生，则可以执行激活通信端口(Port_1、Port_2)的恢复操作。链接状态从第二备用状态(L1Substate)改变为活动状态(L0)耗费第一恢复时间(ΔT_EX1)。
在恢复之后，在时间T3，链接状态转变为活动状态(L0)。从那时起，可以通过通信端口(Port_1、Port_2)发送信号或数据。
描述了本发明构思的链接状态转变的方法，其中当发生功率管理请求(PM请求)时，通信端口(Port_1、Port_2)的链接状态被设置为第一备用状态(L1)。此外，可以参考从主机110提供的访问请求的属性或模式来调整其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。因此，可以通过适当设置保持时间(ΔT_L1)来实现可以降低功耗并提供快速响应速度的存储设备120。
图5是示出在具体场景下根据本发明构思的一些示例实施例来设置链接状态的方法的时序图。参考图5，本发明构思的通信端口(Port_1、Port_2)可以提供能够减少到活动状态(L0)的恢复时间的链接状态。
在时间t0，由于通信端口(Port_1、Port_2)在空闲超时期间在活动状态(L0)下不执行数据传输，所以可以发生电源管理请求(PM请求)。然后保持在活动状态(L0)的链接状态转变到第一备用状态(L1)。此时，其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)可以是已被设定的状态。
在链接状态进入第一备用状态(L1)之后，当尚未经过保持时间(ΔT_L1)时，在时间t1发生退出事件。例如，假设链接状态是其中从主机110发送新的接入请求的状态。然后，链接状态应当从第一备用状态(L1)恢复到活动状态(L0)。在时间t1，相对于通信端口(Port_1、Port_2)执行恢复。
从第一备用状态(L1)执行恢复到活动状态(L0)的第二恢复时间(ΔT_EX2)比图4中描述的第一恢复时间(ΔT_EX1)短。在快速执行通信端口(Port_1、Port_2)的恢复之后，可以对活动状态(L0)下的主机110进行响应。
根据图4和图5所述的管理链接状态的方法，如果发生功率管理请求(PM请求)，则链接状态转变到其中设定了保持时间(ΔT_L1)的第一备用状态(L1)。可以参考从主机110提供的访问请求的属性或模式来调整保持时间(ΔT_L1)。因此，可以通过设置保持时间(ΔT_L1)来同时实现通信端口的功耗降低和性能改善。
图6是示出根据本发明构思的其他一些示例实施例的存储系统的框图。参考图6，存储系统200包括主机210和存储设备220。存储系统200的主机210可以使用将提供给存储设备220的访问请求的属性或模式来控制链接状态。也就是说，主机210可以设置通信端口216和222的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
主机210可以使用要发送到存储设备220的命令的属性或模式来确定其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。主机210可以设置通信端口216和222的链接状态，使得第一备用状态(L1)在所确定的保持时间(ΔT_L1)期间持续。为了设置第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)，主机210可以包括输入/输出调度器212、保持时间估计模块214和第一通信端口216。
在输入/输出调度器212中，要发送到存储设备220的命令和已经发送到存储设备220的命令可以分别作为提交队列和完成队列进行管理。可以在输入/输出调度器212中生成和更新与对存储设备220的各种访问请求相关联的队列。关于对存储设备220的访问请求或命令的信息可以被提供给保持时间估计模块214。输入/输出调度器212可以以硬件具现，但是可以以包括在操作系统的内核中的软件模块的形式提供。
保持时间估计模块214可以使用从输入/输出调度器212提供的信息来计算或估计第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。如果保持时间估计模块214接收到要从输入/输出调度器212发送到存储设备220的命令和地址信息，则保持时间估计模块214可以使用命令属性或地址来计算第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。例如，在提供读取命令的情况下，保持时间估计模块214参考读取所请求的存储区域的大小来估计第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。通信端口216和222的链接状态可以转变到第一备用状态(L1)，直到提供读取命令并且从存储设备220的内部非易失性存储设备223读取的数据被输出的时间为止。可以根据命令的属性来计算第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。关于被确定的保持时间(ΔT_L1)的信息可以与命令一起或以特定消息形式来提供给存储设备220。
存储设备220参考从主机110提供的保持时间(ΔT_L1)来控制第二通信端口222的链接状态。也就是说，如果链接状态转变到第一备用状态(L1)，在经过保持时间(ΔT_L1)之后，存储设备220将链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。存储设备220可以包括存储控制器221、RAM233和非易失性存储设备225。由于存储控制器221、RAM 223和非易失性存储设备225的功能和配置与图1中所描述的这些组件相同。因此省略其描述。
图7是示出由图6中所示的存储系统的主机执行的控制链接状态的方法的流程图。参考图7，主机210可以参考对存储设备220的访问请求的属性或模式来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S110中，主机210监控对存储设备220的访问请求。例如，主机210可以参考输入/输出调度器212的队列来检查当前被发送到存储设备220的命令。如果读取请求被调度以发送到存储设备220，则主机210可以向保持时间估计模块214提供与要发送的读取请求相关的信息。
在操作S120中，主机210的保持时间估计模块214使用关于访问请求的信息来计算第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)，例如，在发送读取命令之后要转变的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)可以使用存储器大小、频道信息、地址等来计算。另外，在提供多个命令的情况下可以使用命令的发送模式来确定其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S130中，主机210设定存储设备220，使得第一备用状态(L1)持续以所确定的保持时间(ΔT_L1)。例如，主机210可以通过发送用于控制链接状态的消息来设定存储设备220的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。然而，可以通过比如使用控制信号或边带的方法的各种方法来执行设定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
根据本发明构思的一些示例实施例，描述了由主机210设定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)的方法。要发送到存储设备220的命令存在于主机210中，并且可以快速判断命令的属性或模式。
图8是示出在图6的存储系统中设定链接状态的方法的视图。参考图8，将描述对存储设备220和主机210之间的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)进行设定的方法。
在操作S210中，主机210参考要发送到存储设备220的访问请求的属性或模式来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)不仅可以对应于一个命令，也可以对应于多个命令。可以参考多个命令来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S220中，主机210将关于所确定的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)的信息发送到存储设备220。主机210可以使用单独消息或控制信号来发送关于第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)的信息。用于发送关于第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)的信息的方法或手段不限于此。
在操作S230中，存储设备220可以使用从主机210提供的第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)来设定通信端口222的链接状态。
在操作S240中，存储设备220向主机210发送功率管理请求(PM请求)。功率管理请求(PM请求)是将链接状态置于低功率状态的请求。然后，主机210向存储设备220发送关于功率管理请求(PM REQ)的确认消息(PM ACK)。响应于接收到允许消息(PM ACK)，存储设备220将通信端口222的链接状态转变到第一备用状态(L1)。确认消息(PM ACK)是向存储设备220发送主机210识别出低功率状态的访问请求的事实的消息。此外，存储设备220对从转变时间到第一备用状态(L1)的经过时间进行计数。
如果在经过时间超过保持时间(ΔT_L1)的情况下不发生退出事件，则存储设备220将链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。
描述了在主机210中确定保持时间(ΔT_L1)的实施例。在链接状态转变到第一备用状态(L1)之后，如果在经过保持时间(ΔT_L1)之前发生退出事件，则可以快速恢复到活动状态(L0)。因此，可以提供具有高速响应性能的存储系统200。
图9是示出根据本发明构思的其他示例实施例的存储系统的框图。参考图9，存储系统300包括主机310和存储设备320。存储设备320可以使用从主机310提供的访问请求的属性或模式来控制通信端口322的链接状态。也就是说，存储设备320可以在第二通信端口322的链接状态中设定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
主机310使用第一通信端口316与存储设备320进行通信。主机310访问存储设备320，而不管对链接状态的控制。也就是说，主机310可以在不确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)的情况下向存储设备320发送命令。存储设备320需要设定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
存储设备320可以使用从主机310接收的命令的属性或模式来确定其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。存储设备320可以包括存储控制器321、非易失性存储设备325和RAM 323。由于非易失性存储设备325和RAM 323与图6中所示的这些组件相同，因此省略其说明。存储设备320可以设定第二通信端口322的链接状态，使得第一备用状态(L1)持续以被确定的保持时间(ΔT_L1)。为了设定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)，存储控制器321可以包括第二通信端口322、保持时间估计模块324和保持时间寄存器326。
保持时间估计模块324监控主机310的访问请求或通过第二通信端口322接收的命令。保持时间估计模块324可以使用监控结果来确定第二通信端口322的链接状态参数。也就是说，保持时间估计模块324可以使用主机310的访问请求或命令的属性或模式来计算或估计第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
在从主机310接收到读取命令的情况下，保持时间估计模块324参考读取所请求的存储区域的大小来计算第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。第二通信端口322的链接状态保持在第一备用状态(L1)，直到提供读取命令并且从非易失性存储器325读出的数据被输出到存储设备320的外部的时间为止。此时，可以根据命令的属性来计算第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。可以根据所确定的保持时间(ΔT_L1)来设定保持时间寄存器326。
存储控制器321参考保持时间(ΔT_L1)来控制第二通信端口322的链接状态。也就是说，在链接状态转变到第一备用状态(L1)之后经过保持时间(ΔT_L1)之后，存储控制器321将链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。
简要描述了在主机310中确定保持时间(ΔT_L1)的实施例。也就是说，存储设备320可以使用所接收的命令的属性或模式来确定第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。通过这一功能，在减少主机310的负担的同时，可以控制满足存储设备320的功率和性能要求的通信端口316和322的链接状态。
图10是示出控制图9中所示的存储设备的链接状态的方法的流程图。参考图10，存储设备320可以参考来自主机310的访问请求和命令的属性来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S310中，存储设备320接收从主机310发送的访问请求。例如，存储设备320可以接收从主机320发送的读取命令、写入命令和地址。
在操作S320中，存储设备320的保持时间估计模块324使用关于访问请求的信息，计算第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。例如，在提供读取命令的情况下，可以使用存储器大小、频道信息、地址等来计算第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。此外，在提供多个命令的情况下，保持时间估计模块324可以使用命令的执行模式来确定其间第一备用状态(L1)持续的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S330中，存储控制器设置第二通信端口322，使得第一备用状态(L1)持续以所确定的保持时间(ΔT_L1)。也就是说，存储控制器321可以在保持时间寄存器326中设定所确定的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S340中，存储控制器321监控是否发生退出事件。例如，存储控制器321可以在经过保持时间(ΔT_L1)之前监控是否从主机310接收到用于唤醒通信端口316和322的训练序列。在经过保持时间(ΔT_L1)之前没有出现退出事件的情况下(否方向)，过程移动到操作S350。在经过保持时间(ΔT_L1)之前发生退出事件的情况下(是方向)，过程移动到操作S360。
在操作S350中，存储控制器321将第二通信端口322的链接状态转变到第二备用状态(L1Substate)。也就是说，第二通信端口322的功率模式可以被设定为高于第一备用状态(L1)的睡眠级。
在操作S360中，存储控制器321将第二通信端口322的链接状态转变到活动状态(L0)以激活与主机310的通信。在活动状态(L0)中，存储控制器321和主机310可以向彼此发送数据或者可以彼此交换命令或控制信号而不受限制。
图11是示出在图9的存储系统中执行的设定链接状态的方法的视图。参考图11，将描述根据在存储设备320中确定的保持时间(ΔT_L1)来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)和控制链接状态的方法。将以其中发送来自主机310的读取请求的情况作为示例来描述该操作。
在操作S410中，主机310向存储设备320发送读取请求。该读取请求可以包括命令和地址。
在操作S420中，存储设备320接收读取请求，并参考所接收的读取请求的属性确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。可以考虑使用地址的读取请求数据的大小来确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。当通信端口316和322的链接状态处于活动状态(L0)时，执行读取请求的接收。
在操作S430中，存储设备320使用确定的保持时间(ΔT_L1)，将第二通信端口322的链接状态设定为第一备用状态(L1)。存储设备320读出读取所请求的非易失性存储设备325的存储区域以其间第二通信端口322保持在第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)。
在操作S440中，当经过保持时间(ΔT_L1)时，存储设备320执行用于将第二通信端口322的链接状态恢复到活动状态(L0)的恢复处理。例如，在恢复步骤中，可以激活通信端口316和322的时钟发送/接收功能或数据发送/接收功能。
在操作S450中，存储设备320通过恢复到活动状态(L0)的通信端口316和322，向主机310发送从非易失性存储设备325读取的数据。
描述了确定用于控制存储设备320中的链接状态的参数的方法。通过存储设备320确定第一备用状态(L1)的保持时间(ΔT_L1)，可以减轻主机310的负担，并且可以提高通信端口的功率特性和存储设备320的响应特性。
根据本发明构思的一些示例实施例，根据本发明构思的示例实施例的存储设备进入备用状态，其中链接状态的退出时间较短，并且如果不发生退出事件，则进入退出时间较长的备用状态。退出时间较短的备用状态的时间可以通过命令的属性或模式来确定。因此，存储设备可以提供可以有效管理功率并快速响应主机的请求的通信端口的链接状态。
上述内容是用于实现本发明构思的示例实施例。本发明构思不仅可以包括上述实施例，而且还包括能够简单或容易地改变设计的实施例。本发明构思还可以包括使用示例实施例容易被改变以实现的技术。

Claims (20)

1.一种控制存储设备的通信端口的链接状态的方法，所述方法包括：
将所述通信端口的链接状态设定为链接活动状态以与主机交换数据；
在所述通信端口的链接状态中确定第一备用状态的保持时间；
将所述通信端口的链接状态改变为第一备用状态；
监控在所述保持时间期间是否发生退出事件；以及
响应于在所述保持时间期间不发生所述退出事件，将所述通信端口的链接状态改变为第二备用状态，
其中从第一备用状态到所述链接活动状态的恢复时间比从第二备用状态到所述链接活动状态的恢复时间更短。
2.根据权利要求1所述的控制链接状态的方法，其中，所述确定基于来自所述主机的关于所述保持时间的信息，确定第一备用状态的保持时间。
3.根据权利要求2所述的控制链接状态的方法，其中，所述主机基于被提供给所述存储设备的访问请求的属性或模式来确定所述保持时间。
4.根据权利要求1所述的控制链接状态的方法，其中所述确定根据由所述存储设备接收的访问请求的属性或模式来确定所述保持时间。
5.根据权利要求1所述的控制链接状态的方法，还包括：
响应于在经过所述保持时间之前发生所述退出事件，从第一备用状态转变为所述链接活动状态而不进入第二备用状态。
6.根据权利要求1所述的控制链接状态的方法，其中，所述通信端口使用PCIe(外围组件快速互连)协议，所述链接活动状态是“L0”状态，第一备用状态是“L1”状态，并且第二备用状态是“L1Substate”状态。
7.根据权利要求1所述的控制链接状态的方法，其中所述存储设备是基于NVMe的固态驱动器。
8.一种存储设备，包括：
多个非易失性存储设备；以及
存储控制器，被配置为：
基于通过串行通信端口从主机提供的访问请求，控制所述多个非易失性存储设备，以及
响应于电源管理请求，将所述串行通信端口的链接状态从可以与所述主机交换数据的链接活动状态改变为第一备用状态，
其中在设定第一备用状态的保持时间之后，所述串行通信端口进入第一备用状态。
9.根据权利要求8所述的存储设备，其中所述存储控制器被配置为：响应于所述存储控制器在经过所述保持时间之前接收到新的访问请求，将所述串行通信端口的链接状态从第一备用状态改变为所述链接活动状态。
10.根据权利要求8所述的存储设备，其中所述存储控制器被配置为：响应于所述存储控制器在经过所述保持时间之前未接收到新的访问请求，将所述串行通信端口的链接状态从第一备用状态改变为第二备用状态，
其中从第一备用状态到所述链接活动状态的恢复时间比从第二备用状态到所述链接活动状态的恢复时间更短。
11.根据权利要求10所述的存储设备，其中所述串行通信端口被配置为使用PCIe协议，其中所述链接活动状态是“L0”状态，第一备用状态是“L1”状态，并且第二备用状态是“L1Substate”状态。
12.根据权利要求8所述的存储设备，其中，基于被提供给所述存储控制器的访问请求的属性或模式，在所述主机中确定所述保持时间。
13.根据权利要求8所述的存储设备，其中，基于所述访问请求的属性或模式，在所述存储控制器中确定所述保持时间。
14.根据权利要求8所述的存储设备，其中在第一备用状态的串行通信端口中消耗的功率大于在第二备用状态的串行通信端口中消耗的功率。
15.根据权利要求8所述的存储设备，其中所述多个非易失性存储设备包括三维存储器阵列。
16.一种存储控制器，包括：
端口控制器，被配置为：
以包括链接活动状态、第一备用状态和第二备用状态的多个链接状态操作，
当在所述链接活动状态下时与主机设备进行通信，
当在第一备用状态下时接收通信，
如果未发生退出事件，则基于保持时间转变为第二备用状态，当在第二备用状态下时所述端口控制器不接收电力；
中央处理单元(CPU)，被配置为：
发送读/写控制信息以控制非易失性存储设备，
在所述多个链接状态中设定所述端口的链接状态，
基于从所述主机接收的访问请求的属性或模式，确定第一备用状态的保持时间，
在所述端口控制器处于第一备用状态时，监控由所述端口控制器接收的通信以确定是否已发生退出事件，并且
如果在所述端口控制器处于第一备用状态时发生退出事件，则将所述端口控制器的链接状态设定为链接活动状态；以及
闪存接口，被配置为基于所述读/写控制信息与所述非易失性存储设备交换数据。
17.根据权利要求16所述的存储控制器，还包括：
缓冲管理器，被配置为：
控制随机存取存储器(RAM)的读写操作，以及
在RAM中临时存储读取数据或写入数据。
18.根据权利要求16所述的存储控制器，其中所述端口控制器包括链接状态控制器，其被配置为在所述多个链接状态之间转变所述链接状态。
19.根据权利要求18所述的存储控制器，其中所述链接状态控制器包括寄存器，并且被配置为在其中存储所述保持时间。
20.根据权利要求16所述的存储控制器，其中所述CPU基于接收到的读取请求、接收到的写入请求或接收到的请求的模式来确定所述保持时间。
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