CN109783297A - 一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘，涉及数据提取技术领域。通过当从数据存放模块中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息，并依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。本发明提供的固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘具有能够提升固态硬盘的使用温宽的效果。

Description

一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘

技术领域

本发明涉及数据提取技术领域，具体而言，涉及一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘。

背景技术

当前，市场上很多的SSD(Solid State Disk，固态硬盘)都只支持0到70度的使用范围，如果在超出温度范围后使用，就会出现各种情况，比如操作系统蓝屏，数据丢失等等问题。

因此，市场上需要支持超0到70度温宽的SSD只有价钱昂贵的企业级存储，成本相对较高，或者使用之前将环境温度调整到适宜温度，导致消费级的SSD只能在室内使用。

有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固态硬盘使用温宽提升方法，以解决现有技术中消费级的SSD的使用温宽范围较窄的问题。

本发明的另一目的在于提供一种固态硬盘，以解决现有技术中消费级的SSD的使用温宽范围较窄的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种固态硬盘使用温宽提升方法，所述固态硬盘使用温宽提升方法包括：

当从数据存放模块中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息；

依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。

另一方面，本发明实施例还提供了一种固态硬盘，应用于固态硬盘，所述固态硬盘包括数据处理模块、数据存放模块以及温度感应装置，所述温度感应装置与所述数据处理模块电连接，所述数据处理模块与所述数据存放模块电连接；

当所述数据处理模块从所述数据存放模块中读取数据出现错误时，所述温度感应装置用于获取所述数据存放模块的第一温度信息；

所述数据处理模块用于依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘，通过当从数据存放模块中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息，并依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。由于本发明能够利用温度感应装置检测当前的环境温度，并且在当前的环境温度高于或低于固态硬盘内部能够调整的温度时，能够利用电压补偿的方式进行数据的读取，从而达到提升固态硬盘的使用温宽的效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的固态硬盘的模块示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种固态硬盘使用温宽提升方法的流程图。

图3示出了本发明实施例提供的图2的S102的子步骤的流程图。

图4示出了本发明实施例提供的另一种固态硬盘使用温宽提升方法的流程图。

图5示出了本发明实施例提供的图4的S203的子步骤的流程图。

图标：100-固态硬盘；110-CPU；120-数据处理模块；130-数据存放模块；140-温度感应装置；150-纠错算法模块；160-I2C。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供了一种固态硬盘使用温宽提升方法，应用于固态硬盘100，该固态硬盘100包括CPU110(Central Processing Unit，中央处理器)、数据纠错模块、数据处理模块120、数据存放模块130以及温度感应装置140，CPU110与温度感应装置140电连接。

其中，本实施例提供的温度感应装置140包括温度传感器，其与CPU110电连接，并将检测到的当前第一温度信息传输至CPU110。数据存放模块130为NAND(计算机闪存设备)，即用于存放数据的flash介质；数据处理模块120包括NFC(NAND Flash Control，NAND闪存控制)，其负责启动数据从NAND中读出，数据从NAND中出来后，经过数据纠错模块进行纠错，NFC监控纠错是否成功，若失败，则决定是否继续纠错，以及如何纠错。数据纠错模块包括LDPC Engine(Low Density Parity Check Engine，低密度奇偶校验码引擎)，用于对NAND中读出的数据进行校验，纠错。其中，该固态硬盘100的模块与模块之间通过I2C(Inter-Integrated Circuit bus)总线实现连接，以实现数据之间的传输。

需要说明的是，NAND在存放数据以及读取数据的时候，需要尽量保证温度的一致性，且NAND内的电子会因为温度不同而造成一定的漂移。对于商用的NAND，一般温宽是颗粒表面温度0到70度，且NAND设置有相应的Error-and-try的纠错机制与Read retry的重读机制，即在该范围内，NAND内部会根据温度进行一定的调整，以满足电子的漂移不会影响数据的正确读取，进而通过重读机制来保证这个温度范围内数据能正确读出来。但是一般当环境温度低于5读，或者高于65度时，NAND内电子的漂移会较为严重，如果到达低温-10度或者高温80度，商用的NAND的电子漂移幅度已经超过了Read retry和其相应的Error-and-try的纠错机制所能纠错的范围。

即在高于或者低于NAND的Error-and-try的纠错机制所处的温度范围时，由于NAND内的电子漂移会较为严重，无法实现对NAND内的数据的读取。并且，由于电子的漂移还与电压相关联，因此能够通过电压补偿的方式实现对NAND中数据的读取。即固态硬盘100的CPU110根据温度来调控NAND的电压寄存器的值，从而让数据经过数据纠错模块后正确的读出来。

例如，在-10到80度的温度区间内，可获取NAND内部的读数据的电压寄存器的补偿值，测试结果主要是分3个温度区间，-10到5度需要进行低温补偿，5-65度颗粒内部可以处理，65到80度需要进行高温补偿，从而提升了固态硬盘100的使用温宽。当然地，在其它的一些实施例中，温宽也可以设置为其它值，例如-20到90度，其中，-20到5度需要进行低温补偿，5-65度颗粒内部可以处理，65到90度需要进行高温补偿，本实施例对此并不做任何限定。

具体地，请参阅图2，本实施例提供的固态硬盘使用温宽提升方法包括：

S101，当从数据存放模块130中读取数据出现错误时，获取数据存放模块130的第一温度信息。

在进行数据的读取时，由于在NAND的Error-and-try的纠错机制所处的温度范围时，NAND内部会根据温度进行一定的调整，从而正确地进行数据的读取，然而，当数据存放模块120的温度值在纠错机制所处的温度范围之外时，则通过数据处理模块120从数据存放模块130中读取数据时会出现错误，例如对于冬天或者散热不好的环境都比较敏感的固态硬盘100，此时即需要通过补偿的方式将数据正确的读取。

其中，由于补偿分为高温补偿与低温补偿，因此，需要基于当前数据存放模块130进行温度的检测，其中，本实施例采用温度传感器进行数据存放模块130温度的检测，并且将温度传感器集成于该固态硬盘100，减小体积，使整个固态硬盘100更加稳定的同时能够实现环境温度的采集，并将采集到的环境温度参数至CPU110中。

并且，在本实施例中，利用CPU协调周边器件，例如温度信息的协调，当然地，在其它的一些实例中，也可以采用其它器件进行周边器件的协调，或者直接采用温度传感器将温度信息传输至数据处理模块120的方式进行数据的获取。

当然地，当从数据存放模块130中读取数据未出现错误时，则表示当前数据存放模块130的温度处于NAND的Error-and-try的纠错机制所处的温度范围内，此时无需对其进行补偿。

S102，依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块130进行电压补偿，以提升所述固态硬盘100的使用温宽。

在本实施例中，存储模块中存储有NAND的自补偿温度区间，其中，例如，该自补偿温度区间为5-65度，在该区间内，NAND能够实现温度或者电压的自补偿，从而实现正确读出NAND中的数据的效果。当环境温度不在该自补偿温度区间内时，则数据处理模块120会执行电压补偿的过程。

具体地，CPU110在获取第一温度信息后，会将第一温度信息传输至数据处理模块120，在数据处理模块120接收到温度信息后，即可确定出具体为高压补偿或者低压补偿。可以理解地，数据处理模块120会依据第一温度信息与该自补偿温度区间的最大值与最小值进行比较，当第一温度信息大于最大值时，即判定在需要进行高温补偿；而当第一温度信息小于最小值时，即判定需要进行低温补偿。

具体地，请参阅图3，S102包括：

S1021，按照不同档位对所述数据存放模块130进行电压补偿，直至读取的所述数据通过所述纠错算法模块150的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

其中，由于不知道数据存放时的温度，因此在补偿过程中，实际需要进行不同档位的补偿值进行尝试，直至在该电压补偿值下，数据处理模块120读取的数据能过通过纠错算法模块150。需要说明的是，本实施例读取NAND中的数据的步骤为数据处理模块120从数据存放模块130中提取数据，并将提取的数据传输至数据纠错模块，数据纠错模块对数据进行检测，包括对数据进行校验与纠错等，当检测出数据满足提取要求时，则将数据传输至与之连接的RAM(random access memory，随机存取存储器)中，进而是CPU110在RAM中读取数据，其中，本实施例所述的通过所述纠错算法模块150的检测指纠错算法模块150检测出数据满足提取要求，并将数据传输中RAM中。

并且，还需要说明的是，本实施例提供的NAND在存放数据时，其电子漂移幅度与数据存放模块130的当前温度、电压寄存器的电压值均相关，因此本实施例实质为通过电压寄存器的电压补偿值对数据存放模块的当前温度进行补偿，以使电子漂移幅度不会漂移过于严重，进而将数据正确的读取出。

其中，S1021包括：

S1022，依次提升或降低档位，其中相邻档位之间的电压差值相同。

为了更加快速准确的将NAND中的数据进行提取，本实施例按照依次提升档位的方式进行补偿档位的判断，由于每相邻两个档位之间对应的电压差值相同，因此档位对应的电压值呈等差数列的方式增长，更加方便的测试出补偿的档位。例如，一档对应的电压值为0.75mv，二挡对应的电压值为1.5mv，三挡对应的电压值为2.25mv，以此类推。

下面举例进行说明，在read命令发生数据处理模块120后，NFC通过I2C总线获得温度传感器上NAND颗粒的温度(即当前数据处理模块温度)，此时由于没有记录数据写入的温度，读出的温度可能与写入温度相差较大也可能相差较小，因而在第一次纠错时，不做补偿，使用正常的一组NAND电压寄存器的值，配置到NAND后在进行读取操作，若成功则返回，若失败则继续使用下一组NAND的电压寄存器的值，重复之前流程，若成功则返回数据。依次循环，直到所有的能用的电压寄存器都用完，如果还不能成功返回数据，则需要对NAND的电压值进行如下补偿，再进行一轮尝试：

若温度小于5度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值减两档；

若温度大于65度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值加一档；

由于对于NAND，低温的影响比高温的大，因此在补偿时，低温补偿较多。

之后将补偿过的一组电压寄存器的值配置到NAND，然后在进行读取操作，若读取成功则返回，若失败则将另一组电压寄存器的值做补偿处理后，再进行读取操作，若读取成功则返回，若失败则将重复之前的操作。当所有的电压寄存器的组合都被使用完之后，若还没成功需要进一步调整补偿值：

当第一温度信息小于预设定的温度区间信息的最小值时，依次降低档位；

当第一温度信息大于预设定的温度区间信息的最大值时，依次提升档位。

例如，若温度小于5度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值减四档；

若温度大于65度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值加二档；

然后以该补偿值，重复之前的操作即将一组电压寄存器的值加上补偿值，之后配置到NAND，再进行读取操作，直到读取成功。若当所有的电压寄存器的组合都被使用完之后，还未成功，则需要进一步调整补偿：

若温度小于5度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值减六档；

若温度大于65度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值加三档；

同样以这个补偿值，重复之前的操作，若成功则返回，若还失败则，继续调整补偿值：

若温度小于5度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值减八档；

若温度大于65度，NFC中会将NAND的所有电压寄存器的值加四档；

同样以这个补偿值，重复之前的操作，若成功则返回，若失败则继续进加大档位，直至加至最大档位。通过上述操作，能够实现当温度在更宽的值内变化，均能将数据从NAND读出后，经过数据纠错模块而获得正确的数据，从而使本实施例提供的固态硬盘100的使用温宽得到提升。

并且，还可根据实际需要设置最大档位值，以设置固态硬盘100的使用温宽，例如，当档位的最大值设置为64档时，能够使固态硬盘100的使用温宽提升至-10到80度；当档位的最大值设置为128档时，能够使固态硬盘100的使用温宽提升至-20到90度。

S1023，当档位达到最大档位且从所述数据存放模块130中读取的数据无法通过所述纠错算法模块150的检测时，生成故障信号并输出。

当档位提升至最大档位时，例如NAND的电压寄存器的值已减至最高档位或者NAND的电压寄存器的值已加至最高档位时，若数据存放模块130中读取的数据依然无法通过所述纠错算法模块150的检测时，则表示该数据已经无法通过电压补偿的方式进行纠正，此时CPU110会生成故障信号，并将故障信号输出至主机，达到报警的功能。

第二实施例

请参阅图4，本发明实施例提供了另一种固态硬盘使用温宽提升方法，其中，本实施例提供的方法与第一实施例提供的方法的不同在于，本实施例提供的方法在存储数据时已记录第二温度信息，下面进行详细说明。该方法包括：

S201，将数据存储至所述数据存放模块130中，并记录第二温度信息，其中，所述第二温度信息为数据写入时数据存放模块130的温度信息。

当CPU110将数据存储至NAND中时，温度感应装置140能够采集在数据存放时的第二温度信息，并将该第二温度信息进行存储。

S202，当从数据存放模块130中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息。

S203，依据所述第一温度信息与所述第二温度信息进行电压补偿。

其中，请参阅图5，S203包括：

S2031，依据所述第一温度信息与所述第二温度信息确定基础补偿档位。

在同时获取了数据写入时的温度信息与读取时的温度信息后，本实施例能够依据两个温度信息更快的实现电压的补偿，

其中，在获取两个温度信息后，数据处理模块120根据预设定的数据能够更加准确的确定基础补偿档位，基础补偿档位为进行电压补偿时的起始档位数据处理模块120能够根据存储的试验数据，通过第一温度信息与第二温度信息确定基础补偿档位。

例如，当第二温度信息为30°，第一温度信息为70°时，确定的基础补偿档位为加20档；即确定的基础补偿档位为提升20档；而在第二温度信息为80°时，确定的基础补偿档位为提升40档。

S2032，依据所述基础补偿档位依次提升或降低档位，直至读取的所述数据通过所述纠错算法模块150的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

在确定基础补偿档位后，按照第一实施例所述的电压补偿方法进行电压的补偿，即按照低温补偿或者高温补偿依次提升或者降低档位，进而实现达到准确从数据存放模块130中读取数据的效果。

与第一实施例所述的方法相比，由于本实施例能够更加精准的确定基础补偿档位，因此能够实现更快的读取数据存放模块130中的数据。

第三实施例

请参阅图1，本发明实施例还提供了一种固态硬盘100，以实现第一实施例或第二实施例提供的固态硬盘使用温宽提升方法。该固态硬盘100包括CPU110(CentralProcessing Unit，中央处理器)、数据纠错模块、数据处理模块120、数据存放模块130、温度感应装置140以及I2C，CPU110与温度感应装置140、数据处理模块120通过I2C160电连接。

其中，数据处理模块120用于从数据存放模块130中读取数据；

温度感应装置140用于检测数据存放模块130的第一温度信息，并将第一温度信息传输至CPU110；

CPU110用于将第一温度信息传输至数据处理单元；

数据处理单元依据第一温度信息与预设定的温度区间信息在读取数据存放模块130中的数据时进行电压补偿，以提升固态硬盘100的使用温宽。

具体地，数据处理单元还用于当温度信息不在预设定的温度区间信息内时，按照不同档位对数据存放模块130进行电压补偿，直至从数据存放模块130中读取的数据通过纠错算法模块150的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

并且，数据处理单元还用于当档位达到最大档位且从数据存放模块130中读取的数据无法通过纠错算法模块150的检测时，生成故障信号并输出。

综上所述，本发明提供了一种固态硬盘使用温宽提升方法与固态硬盘，通过当从数据存放模块中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息，并依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。由于本发明能够利用温度感应装置检测当前的环境温度，并且在当前的环境温度高于或低于固态硬盘内部能够调整的温度时，能够利用电压补偿的方式进行数据的读取，从而达到提升固态硬盘的使用温宽的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述固态硬盘使用温宽提升方法包括：

当从数据存放模块中读取数据出现错误时，获取数据存放模块的第一温度信息；

依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。

2.如权利要求1所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述对所述数据存放模块进行电压补偿的步骤包括：

按照不同档位对所述数据存放模块进行电压补偿，直至读取的所述数据通过纠错算法模块的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

3.如权利要求2所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述按照不同档位对所述数据存放模块进行电压补偿的步骤包括：

依次提升或降低档位，其中相邻档位之间的电压差值相同。

4.如权利要求2所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述固态硬盘使用温宽提升方法还包括：

当档位达到最大档位且从所述数据存放模块中读取的数据无法通过所述纠错算法模块的检测时，生成故障信号并输出。

5.如权利要求3所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述依次提升或降低档位，其中相邻档位之间的电压差值相同的步骤包括：

当所述第一温度信息小于所述预设定的温度区间信息的最小值时，依次降低档位；

当所述第一温度信息大于所述预设定的温度区间信息的最大值时，依次提升档位。

6.如权利要求1所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，在所述获取数据存放模块的第一温度信息的步骤之前，所述固态硬盘使用温宽提升方法还包括：

将数据存储至所述数据存放模块中，并记录第二温度信息，其中，所述第二温度信息为数据写入时数据存放模块的温度信息

在所述依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿的步骤之后，所述方法还包括：

依据所述第一温度信息与所述第二温度信息进行电压补偿。

7.如权利要求6所述的固态硬盘使用温宽提升方法，其特征在于，所述依据所述第一温度信息与所述第二温度信息进行电压补偿的步骤包括：

依据所述第一温度信息与所述第二温度信息确定基础补偿档位；依据所述基础补偿档位依次提升或降低档位，直至读取的所述数据通过纠错算法模块的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

8.一种固态硬盘，其特征在于，应用于固态硬盘，所述固态硬盘包括数据处理模块、数据存放模块以及温度感应装置，所述温度感应装置与所述数据处理模块电连接，所述数据处理模块与所述数据存放模块电连接；

当所述数据处理模块从所述数据存放模块中读取数据出现错误时，所述温度感应装置用于获取所述数据存放模块的第一温度信息；

所述数据处理模块用于依据所述第一温度信息与预设定的温度区间信息对所述数据存放模块进行电压补偿，以提升所述固态硬盘的使用温宽。

9.如权利要求8所述的固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘包括纠错算法模块，所述纠错算法模块用于对所述数据处理模块读取的数据进行检测；

所述数据处理模块还用于按照不同档位对所述数据存放模块进行电压补偿，直至从所述数据存放模块中读取的数据通过所述纠错算法模块的检测或达到最大档位，其中，每个档位对应预设定的电压值。

10.如权利要求9所述的固态硬盘使用温宽提升装置，其特征在于，数据处理模块还用于当档位达到最大档位且从所述数据存放模块中读取的数据无法通过所述纠错算法模块的检测时，生成故障信号并输出。