CN113835512B - 存储器存储装置的电源控制方法与存储器存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种存储器存储装置的电源控制方法与存储器存储系统。所述方法包括：在主机系统中配置电源控制器；以及由所述电源控制器控制所述主机系统与所述存储器存储装置之间的电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电，其中所述电源门不受所述主机系统的基本输入/输出系统(Basic Input Output System,BIOS)控制器控制。藉此，可减少存储器存储装置的不安全断电的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种存储装置的电源控制技术，尤其涉及一种存储器存储装置的电源控制方法与存储器存储系统。
背景技术
非易失性存储器主机控制器接口规范(Non-Volatile Memory Host ControllerInterface Specification)存储装置或称为NVMe(NVM Express)存储装置是一种特定的快闪存储器存储装置。相较于SATA接口标准，使用NVMe接口标准来与主机系统通信的存储器存储装置一般具有较高的数据存取效能。
在传统的待机模式下，NVMe存储装置会进入PS4状态，使NVMe存储装置的待机功耗大幅下降。然而，某些类型的NVMe存储装置可能进一步导入进阶组态与电源接口(AdvancedConfiguration and Power Interface,ACPI)中关于装置电源状态(Device power state)的规范，使得NVMe存储装置可操作于D1状态(即正常工作状态)与D3状态(即关闭状态)。D3状态下NVMe存储装置的系统功耗将低于D1状态下NVMe存储装置的系统功耗。其中，D3状态又可区分为D3-cold与D3-hot。在D3-cold状态下，主机系统对NVMe存储装置的供电会被切断，而在D3-hot状态下，主机系统对NVMe存储装置的供电会被保留。
图1为一般NVMe存储系统的架构。请参照图1，NVMe存储系统10包括主机系统11与存储器存储装置12。主机系统11包括处理器111、存储控制器112、电源门(power gate)113及BIOS控制器114。当处理器111接收到待机指令时，处理器111会指示BIOS控制器114对电源门113进行控制，以通过电源门113切断主机系统11对于存储器存储装置12的供电。同时，处理器111也会指示存储控制器112对存储器存储装置12下达进入D3-cold状态的指令。根据此指令，存储器存储装置12可执行断电准备，例如，对缓冲存储器中的数据备份。
然而，如图1所示，BIOS控制器114对于存储器存储装置12的断电行为与存储器存储装置12自身的断电准备是各自独立的。若在接收到断电指令后BIOS控制器114太早对存储器存储装置12断电，则可能引起存储器存储装置12意外断电(或称为不安全断电)。此外，在存储器存储装置12进入D3-cold状态之后，BIOS控制器114也可能因为部分软硬件(例如网络接口)的更新等行为而对存储器存储装置12进行无预警地断电和/或上电，此举同样也会引发所述不安全断电甚至使得存储器存储装置12频繁地重开机，从而导致使用者对装置安全性产生疑虑。
发明内容
本发明提供一种存储器存储装置的电源控制方法与存储器存储系统，可减少存储器存储装置的不安全断电的发生。
本发明的实施例提供一种存储器存储装置的电源控制方法，其包括：在主机系统中配置电源控制器；以及由所述电源控制器控制所述主机系统与所述存储器存储装置之间的电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电，其中所述电源门不受所述主机系统的BIOS控制器控制。
本发明的实施例另提供一种存储器存储系统，其包括主机系统与存储器存储装置。所述主机系统包括电源控制器、电源门及BIOS控制器。所述存储器存储装置连接至主机系统，其中所述电源控制器用以控制所述电源门，所述电源门用以控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电，并且所述电源门不受所述主机系统的BIOS控制器控制。
基于上述，主机系统中可额外配置一个电源控制器。所述电源控制器可控制所述主机系统与存储器存储装置之间的电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电。特别是，所述电源门将不受所述主机系统的BIOS控制器控制。藉此，可有效减少存储器存储装置的不安全断电的发生。
附图说明
图1为一般NVMe存储系统的架构；
图2是根据本发明的一实施例所示出的存储器存储系统的功能方块图；
图3是根据本发明的一实施例所示出的切断主机系统对存储器存储装置的供电的示意图；
图4是根据本发明的一实施例所示出的恢复主机系统对存储器存储装置的供电的示意图；
图5是根据本发明的一实施例所示出的存储器存储装置的电源控制方法的流程图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图2是根据本发明的一实施例所示出的存储器存储系统的功能方块图。请参照图2，存储器存储系统20包括主机系统21与存储器存储装置22。主机系统21与存储器存储装置22之间的接口规范符合NVM Express(NVMe)接口标准。存储器存储系统20亦称为NVMe存储系统。
主机系统21连接至存储器存储装置22并可将数据存储至存储器存储装置22中或从存储器存储装置22中读取数据。例如，主机系统21为可实质地与存储器存储装置22配合以存储数据的任意系统，例如，计算机系统、数字相机、摄像机、通信装置、音频播放器、视频播放器或平板计算机等，而存储器存储装置22则可为U盘、存储卡、固态盘(Solid StateDrive,SSD)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、小型快闪(Compact Flash,CF)卡或嵌入式存储装置等各式非易失性存储器存储装置。
主机系统21包括处理器211、存储控制器212、电源门213及BIOS控制器214。处理器211用以控制存储控制器212与BIOS控制器214。例如，处理器112可包括中央处理单元(CPU)、或是其他可程式化的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor,DSP)、可程式化控制器、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits,ASIC)、可程式化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。此外，处理器211可运行作业系统(例如Windows或iOS等)并可负责主机系统21的部分或整体运作。
存储控制器212连接至处理器211并可用以控制存储器存储装置22。处理器211可经由存储控制器212来存取存储器存储装置22或者与存储器存储装置22通信。例如，存储控制器212可经由路径(亦称为指令/数据路径)201来与存储器存储装置22通信。存储控制器212可实作为程式码或硬件电路，本发明不加以限制。
电源门213连接至存储控制器212并可用以控制主机系统21对存储器存储装置22的供电。例如，电源门213位于主机系统21与存储器存储装置22之间并可包含至少一个硬件开关元件。在正常供电状态下，电源门213可经由路径(亦称为电源路径)202提供电源至存储器存储装置22。当存储器存储装置22关机或者进入D3-cold等不需要供电的状态时，电源门213可切断路径202以停止对存储器存储装置22供电。
BIOS控制器214连接至处理器211并可根据处理器211的指示执行相应的接口控制行为。例如，BIOS控制器214可包括一或多个嵌入式控制器等控制电路。需注意的是，在传统的电源控制架构中，BIOS控制器可用以控制电源门以决定是否对存储器存储装置进行供电，如图1所示。然而，在本发明所提出的实施例中，电源门213将不受BIOS控制器214控制。
在一实施例中，存储控制器212中额外配置有电源控制器215。电源控制器215可用以控制电源门213以决定是否对存储器存储装置22供电。或者，假设传统上是以BIOS控制器214来控制电源门213以决定是否对存储器存储装置22供电，则在一实施例中，电源控制器215可取代BIOS控制器214以对电源门213进行控制。类似于存储控制器212，电源控制器215也可实作为程式码或硬件电路，本发明不加以限制。
存储器存储装置22可包括一或多个存储器控制器(亦称为快闪存储器控制器)与一或多个非易失性存储器模块。存储器控制器可用以控制非易失性存储器模块。非易失性存储器模块可包括单阶存储单元(single level cell,SLC)NAND型快闪存储器模块(即，一个存储单元可存储1个比特的快闪存储器模块)、多阶存储单元(multi level cell,MLC)NAND型快闪存储器模块(即，一个存储单元可存储2个比特的快闪存储器模块)、三阶存储单元(triple level cell,TLC)NAND型快闪存储器模块(即，一个存储单元可存储3个比特的快闪存储器模块)、四阶存储单元(quad level cell,QLC)NAND型快闪存储器模块(即，一个存储单元可存储4个比特的快闪存储器模块)和/或其他类型的快闪存储器模块。此外，存储器存储装置22亦称为NVMe存储装置。
图3是根据本发明的一实施例所示出的切断主机系统对存储器存储装置的供电的示意图。请参照图3，当处理器211(或所运行的作业系统)检测到主机系统21中指示存储器存储装置22关机或者进入D3-cold等不需要供电的状态的指令时，处理器211可发送断电信号SS至电源控制器215。响应于断电信号SS，电源控制器215可发送控制信号CS至电源门213，以指示电源门213切断主机系统21对存储器存储装置22的供电。
在一实施例中，响应于断电信号SS，电源控制器215(或存储控制器212)可经由路径201指示存储器存储装置22执行断电准备作业并等待存储器存储装置22完成断电准备作业。例如，在断电准备作业中，存储器存储装置22可将易失性存储器模块(例如DRAM)中的数据备份到非易失性存储器模块中，以避免断电后导致数据遗失。在完成数据备份等断电准备作业后，存储器存储装置22可经由路径201回传断电完备(shutdown ready)信号RS至电源控制器215(或存储控制器212)。断电完备信号RS可反映存储器存储装置22已完成断电准备并处于可正常断电或可安全断电的状态。
响应于断电完备信号RS，电源控制器215可发送带有断电指令的控制信号CS至电源门213，以指示电源门213切断主机系统21对存储器存储装置22的供电。例如，响应于带有断电指令的控制信号CS，电源门213可切断路径202(以虚线表示)，以停止提供电源至存储器存储装置22。
需注意的是，在图3的实施例中，由于电源控制器215是在接收到断电完备信号RS后才控制电源门213切断主机系统21对存储器存储装置22的供电，故可确保存储器存储装置22断电在允许断电的时间点。相较于传统上由BIOS控制器(例如BIOS控制器214)控制对存储器存储装置(例如存储器存储装置22)的供电，以电源控制器215取代BIOS控制器(例如BIOS控制器214)对电源门213进行控制，可有效减少存储器存储装置22发生不安全断电的机率。
图4是根据本发明的一实施例所示出的恢复主机系统对存储器存储装置的供电的示意图。请参照图4，假设当前存储器存储装置22处于关机或者D3-cold等未被供电的状态。当处理器211(或所运行的作业系统)检测到主机系统21中指示唤醒存储器存储装置22的指令时，处理器211可发送唤醒信号WS至电源控制器215。响应于唤醒信号WS，电源控制器215可发送控制信号CS至电源门213，以指示电源门213恢复主机系统21对存储器存储装置22的供电。例如，响应于带有复电指令的控制信号CS，电源门213可恢复路径202，以经由路径202重新提供电源至存储器存储装置22。
需注意的是，传统上是由BIOS控制器(例如BIOS控制器214)控制对存储器存储装置(例如存储器存储装置22)的复电，故BIOS控制器可能会因为任何软硬件接口(例如网络接口)的更新等行为而在未通知存储器存储装置的情况下就直接对存储器存储装置复电，从而导致存储器存储装置22发生不安全断电。然而，在图4的实施例中，以电源控制器215取代BIOS控制器(例如BIOS控制器214)对电源门213进行复电控制，可确保是在处理器211检测到真正指示唤醒存储器存储装置22的指令时，才由电源控制器215控制电源门213对存储器存储装置22进行复电，从而有效减少存储器存储装置22发生不安全断电的机率。
在一实施例中，处理器211也可以主动禁能BIOS控制器214对电源门213的控制。例如，禁能BIOS控制器214对电源门213的控制可包括停止或关闭BIOS控制器214对电源门213的控制权限，使得BIOS控制器214无法对电源门213进行控制。藉此，即便BIOS控制器214预设是支援对电源门213的控制，在禁能BIOS控制器214对电源门213的控制后，BIOS控制器214随即丧失对于电源门213进行控制的能力。尔后，即可通过电源控制器215来取代BIOS控制器214对电源门213进行断电/复电控制，从而减少存储器存储装置22往后发生不安全断电的机率。
图5是根据本发明的一实施例所示出的存储器存储装置的电源控制方法的流程图。请参照图5，在步骤S501中，在主机系统中配置电源控制器。在步骤S502中，由所述电源控制器控制所述主机系统与存储器存储装置之间的电源门。在步骤S503中，经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电。特别是，所述电源门不受所述主机系统的BIOS控制器控制。
然而，图5中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图5中各步骤可以实作为多个程式码或是电路，本发明不加以限制。此外，图5的方法可以搭配以上范例实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。
综上所述，本发明实施例提出在主机系统中额外配置一个电源控制器。所述电源控制器的主要用途是整合存储控制器与存储器存储装置的沟通能力并且取代传统上由BIOS控制器对于电源门的控制。在对存储器存储装置断电前，所述电源控制器可确保存储器存储装置已完成断电准备。在对存储器存储装置复电前，所述电源控制器则可确保此复电行为的正确性。藉此，可有效减少存储器存储装置的不安全断电的发生和/或提高存储器存储装置在电源供应上的稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种存储器存储装置的电源控制方法，其特征在于，包括：
在主机系统中配置电源控制器；
由所述电源控制器控制所述主机系统与所述存储器存储装置之间的电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电；以及
禁能所述主机系统的基本输入/输出系统控制器对所述电源门的控制，使得所述电源门不受所述基本输入/输出系统控制器控制。
2.根据权利要求1所述的存储器存储装置的电源控制方法，其中由所述电源控制器控制所述主机系统与所述存储器存储装置之间的所述电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电的步骤包括：
由所述电源控制器检测所述主机系统的断电信号；以及
响应于所述断电信号，由所述电源控制器指示所述电源门切断所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
3.根据权利要求2所述的存储器存储装置的电源控制方法，其中响应于所述断电信号，由所述电源控制器指示所述电源门切断所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电的步骤包括：
响应于所述断电信号，由所述电源控制器检测所述存储器存储装置回传的断电完备信号，其中所述断电完备信号反映所述存储器存储装置已完成断电准备；以及
响应于所述断电完备信号，由所述电源控制器指示所述电源门切断所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
4.根据权利要求1所述的存储器存储装置的电源控制方法，其中由所述电源控制器控制所述主机系统与所述存储器存储装置之间的所述电源门，并经由所述电源门控制所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电的步骤包括：
由所述电源控制器检测所述主机系统的唤醒信号；以及
响应于所述唤醒信号，由所述电源控制器指示所述电源门恢复所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
5.一种存储器存储系统，其特征在于，包括：
主机系统，包括电源控制器、电源门及BIOS控制器；以及
存储器存储装置，连接至主机系统，
其中所述电源控制器用以控制所述电源门，
所述电源门用以控制所述主机系统对所述存储器存储装置的供电，并且
所述主机系统禁能基本输入/输出系统控制器对所述电源门的控制，使得所述电源门不受所述基本输入/输出系统控制器控制。
6.根据权利要求5所述的存储器存储系统，其中所述电源控制器还用以检测所述主机系统的断电信号，并且
响应于所述断电信号，所述电源控制器指示所述电源门切断所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
7.根据权利要求6所述的存储器存储系统，其中响应于所述断电信号，所述电源控制器还用以检测所述存储器存储装置回传的断电完备信号，所述断电完备信号反映所述存储器存储装置已完成断电准备，并且
响应于所述断电完备信号，所述电源控制器指示所述电源门切断所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
8.根据权利要求5所述的存储器存储系统，其中所述电源控制器还用以检测所述主机系统的唤醒信号，并且
响应于所述唤醒信号，所述电源控制器指示所述电源门恢复所述主机系统对所述存储器存储装置的所述供电。
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