CN108255277B - 存储系统及其电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种存储系统及其电源管理方法，存储系统包括一非易失性存储器、一温度感测器、一存储控制电路；温度感测器感测非易失性存储器的温度并且提供一温度信号；存储控制电路耦接温度感测器及非易失性存储器，以接收温度信号；当存储控制电路的闲置时间大于等于一浅眠时间时，存储控制电路由一操作状态进入一浅眠状态；当非易失性存储器的温度小于一第一临界温度时，浅眠时间为一预设时间；当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，浅眠时间设定为小于预设时间的一第一时间。

Description

存储系统及其电源管理方法

技术领域

本发明涉及一种电源管理方法，尤其涉及一种存储系统及其电源管理方法。

背景技术

在电脑系统中，存储装置是一个相当重要的元件，其储存了中央处理器(CPU)所要执行的程序代码。并且，随着数据存取速度的提高，存储装置在频繁的存取运行下也使存储装置不断地提高。以固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)之类的存储装置而言，温度是影响使用寿命、数据存储耐久度及效能一个很重要的因素。

现在的温度保护机制都是在存储装置的固件中预先定义一个温度临界值，当超过温度临界值则存储装置中的控制器会限制系统的使用效能，来达到降温目的。但是，限制系统效能会影响整体运行，对于使用者感受而言有相当不好的影响，所以目前厂商都会将温度临界值定得较高(如75～80度)，也就是当温度到达危险的临界值时才启动温度保护，这样的机制称为热节流(Thermal Throttling)。但是，存储装置的温度达到高温代表着存储装置可能正处于频繁存取的状态，一旦温度稍微降低至温度临界值以下，系统又会自动跑回全速效能，以致于存储装置的温度就会很快地再飙升上来。根据上述，传统的温度保护会导致存储装置会有很长一段时间处于高温状态，但是这对固态硬盘之类的存储装置而言是相当危险的。

发明内容

本发明提供一种存储系统及其电源管理方法，可在存储装置的温度上升时，有效降低存储装置的温度。

本发明的存储系统，包括一非易失性存储器、一温度感测器、一存储控制电路；温度感测器感测非易失性存储器的温度并且提供一温度信号；存储控制电路耦接温度感测器及非易失性存储器，以接收温度信号；当存储控制电路的闲置时间大于等于一浅眠时间时，存储控制电路由一操作状态进入一浅眠状态；当非易失性存储器的温度小于一第一临界温度时，浅眠时间为一预设时间；当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，浅眠时间设定为小于预设时间的一第一时间。

本发明的存储系统的电源管理方法，包括下列步骤：感测一非易失性存储器的温度；当存取非易失性存储器的一存储控制电路的闲置时间大于等于一浅眠时间时，存储控制电路由一操作状态进入一浅眠状态；当存储控制电路的闲置时间小于浅眠时间时，存储控制电路维持于操作状态；当非易失性存储器的温度小于一第一临界温度时，浅眠时间设定为一预设时间；以及，当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，浅眠时间设定为小于预设时间的一第一时间。

基于上述，本发明的存储系统及其电源管理方法，当非易失性存储器的温度小于第一临界温度时，浅眠时间为预设时间，而存储控制电路会依照预设的排程进行状态的切换，当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，浅眠时间缩短为第一时间，而存储控制电路会容易进入浅眠状态，借此抑制或降低非易失性存储器的温度。

附图说明

图1为依据本发明的一实施例的存储系统的系统示意图。

图2为依据本发明的一实施例的存储系统的电源管理方法的流程图。

图3A及图3B分别为依据本发明的一实施例的存储系统的温度测试示意图。

附图标记说明：

100：存储系统；

110：非易失性存储器；

120：温度感测器；

130：存储控制电路；

140：温度设定单元；

CMS1：第一设定指令；

CMS2：第二设定指令；

S310、S320、S330、S340：曲线；

STx：温度信号；

SWA：警示信号；

S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170：步骤。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

图1为依据本发明的一实施例的存储系统的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，存储系统100包括非易失性存储器110、温度感测器120、存储控制电路130及温度设定单元140。温度感测器120用以感测非易失性存储器110的温度并且提供温度信号STx。存储控制电路130耦接非易失性存储器110、温度感测器120及温度设定单元140，以接收温度信号STx，并且存取非易失性存储器110。

当存储系统100开机时，温度设定单元140通过第一设定指令CMS1设定存储控制电路130的第一临界温度(如50度)，其中第一临界温度是小于非易失性存储器110的最大承受温度(如70度)。在设定完第一临界温度后，存储控制电路130会判断非易失性存储器110的温度是否小于第一临界温度。

当非易失性存储器110的温度小于第一临界温度时，存储控制电路130会禁能警示信号SWA(例如为逻辑准位“0”)，以通知温度设定单元140，而温度设定单元140会反应于警示信号SWA，通过第二设定指令CMS2将浅眠时间设定为(或维持于)预设时间(例如为500毫秒(ms))。

当非易失性存储器110的温度不小于(亦即大于等于)第一临界温度时，存储控制电路130会致能警示信号SWA(例如为逻辑准位“1”)，以通知温度设定单元140，而温度设定单元140会反应于警示信号SWA，通过第二设定指令CMS2将浅眠时间设定为小于预设时间的第一时间(例如为60毫秒)。其中，第一时间可以设定为小于预设时间的五分之一，并且警示信号SWA可以是存储控制电路130所传送的信息封包中的一个特定位元。

另一方面，在存储系统100开机后，存储控制电路130会判断其闲置时间是否小于浅眠时间。当存储控制电路130的闲置时间小于浅眠时间时，存储控制电路130会维持于操作状态，亦即正常存取非易失性存储器110。当存储控制电路130的闲置时间大于等于浅眠时间时，存储控制电路130由操作状态进入浅眠状态(例如Partial状态)，亦即存储控制电路130的脱离延迟(Exit Latency)会较高，以降低存储控制电路130的功耗。

依据上述，当非易失性存储器110的温度小于第一临界温度时，存储控制电路130会依照预设的排程，进行状态的切换。然而，当非易失性存储器110的温度大于等于第一临界温度时，存储控制电路130会容易进入浅眠状态，借此抑制或降低非易失性存储器110的温度。并且，由于即时检测非易失性存储器110的温度的行为是存储控制电路130的主动行为，并不会占用到电脑系统的中央处理器的资源，亦即不会影响到电脑系统的效能。

在本发明实施例中，存储控制电路130可内建第二临界温度(例如75度)，用以在上述方式无法抑制非易失性存储器110的温度时，其中第二临界温度高于第一临界温度。换言之，当非易失性存储器110的温度大于等于第二临界温度时，降低存储控制电路130的工作频率；当非易失性存储器110的温度小于第二临界温度时，恢复存储控制电路130的工作频率。

并且，存储控制电路130可内建深眠时间(例如EXLAT*1000毫秒，亦称Slumber)，以判断存储控制电路130是否进入深眠状态(如DevSlp状态)，其中EXLAT可以是装置唤醒延迟(Device Wakeup Latency)，并且深眠时间大于浅眠时间。当存储控制电路130的闲置时间大于等于深眠时间时，存储控制电路130由浅眠状态进入深眠状态；当存储控制电路130的闲置时间小于深眠时间但大于等于浅眠时间时，存储控制电路130维持于浅眠状态。

在本发明实施例中，温度设定单元140可以是操作系统中的常驻程序，亦即温度设定单元140可以是由中央处理单元执行对应的程序代码所建立的功能模块，并且温度设定单元140也可以是配置于电路板上的专用集成电路，亦即温度设定单元140也可以是主机板上的电路或硬盘机里的电路。

当温度设定单元140是操作系统的常驻程序时，温度设定单元140可以通过快速非易失性存储器界面标准(Non-Volatile Memory express，NVMe)设定存储控制器130的第一临界温度及浅眠时间，而警示信号SWA可以是快速非易失性存储器界面标准中所定义的重要警告(Critical Warning)栏位。

举例来说，目前提供快速非易失性存储器界面标准的驱动程序有英特尔(Intel)及微软(Microsoft)。英特尔所提供的驱动程序是遵从快速非易失性存储器界面标准的规定，因此通过快速非易失性存储器界面标准下的设定特征指令(Set Feature Command)设定自主电源状态转换(Autonomous Power State Transition，APST)参数，以通过自主电源状态转换参数设定存储控制器130进入休眠的闲置时间以及进入休眠的深浅程度。

微软所提供的驱动程序虽不支持自主电源状态转换参数，但是对应地提供电源管理指南(Power Management Guide)，因此能够通过电源管理指南自订电源排程，其运行原理跟自主电源状态转换参数类似，同样可以设定存储控制器130进入休眠的闲置时间以及进入休眠的深浅程度。

图2为依据本发明的一实施例的存储系统的电源管理方法的流程图。请参照图2，在本实施例中，存储系统的电源管理方法包括下列步骤。在步骤S110中，会感测非易失性存储器的温度。在步骤S120中，会判断非易失性存储器的温度是否小于第一临界温度。当非易失性存储器的温度小于第一临界温度时，亦即步骤S120的判断结果为“是”，则执行步骤S130，以将浅眠时间设定为预设时间；当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，亦即步骤S120的判断结果为“否”，则执行步骤S140，以将浅眠时间设定为小于预设时间的第一时间。

在步骤S130及S140之后，会执行步骤S150，以判断存取非易失性存储器的存储控制电路的闲置时间是否大于等于浅眠时间。当存储控制电路的闲置时间大于等于浅眠时间时，亦即步骤S150的判断结果为“是”，则执行步骤S160，以使存储控制电路由操作状态进入浅眠状态；当存储控制电路的闲置时间小于浅眠时间时，亦即步骤S150的判断结果为“否”，则执行步骤S170，以使存储控制电路维持于操作状态。

其中，步骤S110、S120、S130、S140、S150、S160的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，步骤S110、S120、S130、S140、S150、S160的细节可参照图1实施例所示，在此则不再赘述。

图3A及图3B分别为依据本发明的一实施例的存储系统的温度测试示意图。请参照图3A及图3B，在本实施例中，图3A是以测试软件PCMark Vantage来进行测试，图3B是以测试软件PCMark 8来进行测试，其中曲线S310及S330是使用传统的电源管理方法，曲线S320及S340是使用本发明的电源管理方法。从图3A的温度曲线的统计分布图可以看出，本发明的存储系统在高温区域(亦即50度以上)温度明显降低，确实可达到降温的效果。从图3B的温度曲线的统计分布图可以看出，本发明的存储系统在高温区域(亦即50度以上)的累积比率较传统电源管理方法来得少，能够有效降低存储系统处在高温的时间比率。并且，依据表一所示，使用本发明所得到的效能分数结果与传统电源管理方法的效能分数结果并无太大的差异，足以证明使用本发明电源管理方法并不会严重影响到存储系统的效能，也不会造成不好的使用者感受。

表一

	传统电源管理方法	本发明电源管理方法
			PCMark Vantage的分数	136,579	136,459
PCMark8的存取速度	499MB/s	479MB/s

综上所述，本发明实施例的存储系统及其电源管理方法，当非易失性存储器的温度小于第一临界温度时，浅眠时间为预设时间，而存储控制电路会依照预设的排程进行状态的切换，当非易失性存储器的温度大于等于第一临界温度时，浅眠时间缩短为第一时间，而存储控制电路会容易进入浅眠状态，借此抑制或降低非易失性存储器的温度。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种存储系统，包括：

一非易失性存储器；

一温度感测器，感测该非易失性存储器的温度并且提供一温度信号；以及

一存储控制电路，耦接该温度感测器及该非易失性存储器，以接收该温度信号，并且当该存储控制电路的闲置时间大于等于一浅眠时间时，该存储控制电路由一操作状态进入一浅眠状态，其中当该非易失性存储器的温度小于一第一临界温度时，该浅眠时间为一预设时间，当该非易失性存储器的温度大于等于该第一临界温度时，该浅眠时间设定为小于该预设时间的一第一时间；当该非易失性存储器的温度大于等于一第二临界温度时，降低该存储控制电路的工作频率，其中该第二临界温度高于该第一临界温度。

2.根据权利要求1所述的存储系统，还包括：

一温度设定单元，耦接该存储控制电路，当该存储系统开机时，设定该存储控制电路的该第一临界温度，当该非易失性存储器的温度小于该第一临界温度时，该存储控制电路禁能一警示信号，以使该温度设定单元将该浅眠时间设定为该预设时间，当该非易失性存储器的温度大于等于该第一临界温度时，该存储控制电路致能该警示信号，以使该温度设定单元将该浅眠时间设定为该第一时间。

3.根据权利要求2所述的存储系统，其特征在于，该温度设定单元通过一快速非易失性存储器界面标准设定该存储控制器的该第一临界温度及该浅眠时间。

4.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，该第一时间小于该预设时间的五分之一。

5.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，当该存储控制电路的闲置时间大于等于一深眠时间时，该存储控制电路由该浅眠状态进入一深眠状态，其中该深眠时间大于该浅眠时间。

6.一种存储系统的电源管理方法，包括：

感测一非易失性存储器的温度；

当存取该非易失性存储器的一存储控制电路的闲置时间大于等于一浅眠时间时，该存储控制电路由一操作状态进入一浅眠状态；

当该存储控制电路的闲置时间小于该浅眠时间时，该存储控制电路维持于该操作状态；

当该非易失性存储器的温度小于一第一临界温度时，该浅眠时间设定为一预设时间；

当该非易失性存储器的温度大于等于该第一临界温度时，该浅眠时间设定为小于该预设时间的一第一时间；

当该非易失性存储器的温度大于等于一第二临界温度时，降低该存储控制电路的工作频率，其中该第二临界温度高于该第一临界温度；

当该非易失性存储器的温度小于一第二临界温度时，恢复该存储控制电路的工作频率。

7.根据权利要求6所述的存储系统的电源管理方法，还包括：

当该存储系统开机时，设定该存储控制电路的该第一临界温度；

当该非易失性存储器的温度小于该第一临界温度时，该存储控制电路禁能一警示信号，以使一温度设定单元将该浅眠时间设定为该预设时间；以及

当该非易失性存储器的温度大于等于该第一临界温度时，该存储控制电路致能该警示信号，以使该温度设定单元将该浅眠时间设定为该第一时间。

8.根据权利要求6所述的存储系统的电源管理方法，其特征在于，该第一时间小于该预设时间的五分之一。

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