CN113921069A - 一种固态存储设备及提高其电源容忍能力的方法 - Google Patents
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Abstract
一种固态存储设备及提高其电源容忍能力的方法，属于存储技术领域，其特征在于：包括非易失性存储器、掉电保护电路、电源质量检测电路和控制器；非易失性存储器、掉电保护电路和电源质量检测电路均与前述控制器相连接；掉电保护电路与电源质量检测电路相连接。通过在固态存储设备中设置电源质量检测电路，对输入电源的电压进行实时监测，在输入电压出现波动时主动触发掉电保护电路工作，确保固态硬盘的持续供电。其后，快速实时电源波动或电源丢失的甄别，仅在电源丢失情况下执行异常掉电处理。本发明能够有效的减少因输入电源电压不稳定所引起的固态存储设备异常掉电、复位等情况，从而有效避免数据丢失、掉盘、无法正常工作的情况发生。
Description
技术领域
本发明属于存储技术领域，尤其涉及一种固态存储设备及提高固态存储设备电源容忍能力的方法。
背景技术
鉴于以NAND为主的非易失性存储介质的固态硬盘大规模应用和普及，固态硬盘的容量和性能需求的不断提高。为此，单片固态硬盘上挂载的非易失性存储介质的数量，及其并行操作度也不断提升。固态硬盘的功耗，尤其是峰值功耗也随之大大增加。这对电源提出了极高的质量要求。
为固态硬盘提供的电源，常见多为主机、服务器或存储阵列等设备上的主机电源。当盘片瞬时功耗增高时，部分质量较差的电源可能会出现输出电压被拉低的情况，从而导致固态硬盘超出电源容忍能力，出现异常掉电处理、复位等情况。该现象发生将进一步导致盘片在一段时间内不响应主机IO命令，并可能出现数据丢失等问题。
配置电容或电池的掉电保护功能的固态硬盘，可以减少该问题发生时的数据丢失概率，但依然存在短时无法响应并丢弃部分主机IO命令的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种固态存储设备及提高固态存储设备电源容忍能力的方法。
本发明所述固态存储设备，包括非易失性存储器、掉电保护电路、电源质量检测电路和控制器；所述非易失性存储器、掉电保护电路和电源质量检测电路均与前述控制器相连接，所述掉电保护电路与电源质量检测电路相连接。
进一步，本发明所述固态存储设备，所述控制器为带有嵌入式CPU的控制器。
进一步，本发明所述固态存储设备，所述非易失性存储器包括NOR或NAND或MRAM或PCM。
进一步，本发明所述固态存储设备，所述掉电保护电路采用电容或电池提供备电。
本发明所述固态存储设备的提高固态存储设备电源容忍能力的方法，电源质量检测电路实时检测外部输入电压；
当外部输入电压低于预设门限赋值时，触发掉电保护电路工作；
当外部输入电压恢复至预设恢复赋值时，停止掉电保护电路工作。
进一步，本发明所述固态存储设备的提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述预设门限赋值和预设恢复赋值，根据固态硬盘供电电路正常工作的最低电压设置；确保外部输入电压高于该预设门限赋值和预设恢复赋值时，固态硬盘正常工作。
进一步，本发明所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述触发掉电保护电路工作，掉电保护电路工作时，供电从外部输入电源切换至掉电保护电路的电容或电池；
当供电从外部输入电源切换至电容或电源时，向控制器产生中断；
控制器收到前述中断后，在给定时间内持续获取外部输入电源是否恢复的状态；
若在给定时间内恢复，则判断该为电压被拉低导致，退出掉电保护处理，恢复至正常处理模式；
若在给定时间内未恢复，则判断为输入电源丢失，继续掉电保护处理。
进一步，本发明所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述给定时间大于一次瞬时最大功耗出现的持续时间。
进一步，本发明所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述给定时间设置为测试获得的最大持续时间的2倍，即设置为一次瞬时最大功耗出现的持续时间的2倍。
进一步，本发明所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述电源质量检测电路会向控制器输入当前实际的供电状态；所述当前实际的供电状态包括采用外部输入电源供电或掉电保护电路供电；所述外部输入电源的供电状态可以被嵌入式CPU读取。
本发明所述固态存储设备及提高固态存储设备电源容忍能力的方法，通过在固态存储设备中设置电源质量检测电路，对输入电源的电压进行实时监测，在输入电压出现波动时主动触发掉电保护电路工作，确保固态硬盘的持续供电。其后，快速实时电源波动或电源丢失的甄别，仅在电源丢失情况下执行异常掉电处理。本发明能够有效的减少因输入电源电压不稳定所引起的固态存储设备异常掉电、复位等情况，从而有效避免数据丢失、掉盘、无法正常工作的情况发生。
附图说明
图1为本发明所述固态存储设备结构示意图；
图2为本发明所述给定时间设定方法的示意图；
图3为本发明所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法流程示意图。
具体实施方式
下面根据附图及实施例对本发明所述固态存储设备及提高固态存储设备电源容忍能力的方法进行详细说明。
本公开实施例所述固态存储设备，如图1所示，包括非易失性存储器、掉电保护电路、电源质量检测电路和控制器；所述非易失性存储器、掉电保护电路和电源质量检测电路均与前述控制器相连接，并且掉电保护电路与电源质量检测电路相连接。在本公开实施例中所述控制器为带有嵌入式CPU的控制器。所述非易失性存储器为NAND。
本公开实施例中所述固态存储设备为SSD，外部输入电源的电压为5V。
本公开实施例所述固态存储设备的提高其电源容忍能力的方法，如图2所示，可概括为：
电源质量检测电路实时检测外部输入电压；当外部输入电压低于预设门限赋值时，触发掉电保护电路工作；当外部输入电压恢复至预设恢复赋值时，停止掉电保护电路工作。
掉电保护电路工作时，供电从外部输入电源切换至掉电保护电路的电容或电源；
当供电从外部输入电源切换至电容或电源时，向控制器产生中断；
控制器收到前述中断后，在给定时间内持续获取外部输入电源是否恢复的状态；
若在给定时间内恢复，则判断该为电压被拉低导致，退出掉电保护处理，恢复至正常处理模式；
若在给定时间内未恢复，则判断为输入电源丢失，继续掉电保护处理。
给定时间大于一次瞬时最大功耗出现的持续时间；该给定时间的设置与非易失性存储介质的特性以及控制器的操作方式有关，如图3所示，所述给定时间>= T2–T1。在本实施例中，该给定时间配置为3ms。
需要说明的是，本公开实施例所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，所述电源质量检测电路会向控制器输入当前实际的供电状态；所述当前实际的供电状态包括采用外部输入电源供电或掉电保护电路供电；所述外部输入电源的供电状态可以被读取。所述预设门限赋值根据固态硬盘供电电路正常工作电压设置，在本实施例中，预设门限赋值为3.875V，预设恢复赋值为3.95V。
Claims (10)
1.一种固态存储设备，其特征在于：包括非易失性存储器、掉电保护电路、电源质量检测电路和控制器；所述非易失性存储器、掉电保护电路和电源质量检测电路均与前述控制器相连接；所述掉电保护电路与电源质量检测电路相连接。
2.根据权利要求1所述固态存储设备，其特征在于：所述控制器为带有嵌入式CPU的控制器。
3.根据权利要求2所述固态存储设备，其特征在于：所述非易失性存储器包括NOR或NAND或MRAM或PCM。
4.根据权力要求3所述固态存储设备，其特征在于：所述掉电保护电路采用电容或电池提供备电。
5.一种根据权利要求1所述固态存储设备的提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：电源质量检测电路实时检测外部输入电压；
当外部输入电压低于预设门限赋值时，触发掉电保护电路工作；
当外部输入电压恢复至预设恢复赋值时，停止掉电保护电路工作。
6.根据权利要求5所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：所述预设门限赋值和预设恢复赋值，根据固态硬盘供电电路正常工作的最低电压设置。
7.根据权利要求5所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：所述触发掉电保护电路工作，掉电保护电路工作时，供电从外部输入电源切换至掉电保护电路的电容或电池；
当供电从外部输入电源切换至电容或电源时，向控制器产生中断；
控制器收到前述中断后，在给定时间内持续获取外部输入电源是否恢复的状态；
若在给定时间内恢复，则判断该为电压被拉低导致，退出掉电保护处理，恢复至正常处理模式；
若在给定时间内未恢复，则判断为输入电源丢失，继续掉电保护处理。
8.根据权利要求7所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：所述给定时间大于一次瞬时最大功耗出现的持续时间。
9.根据权利要求8所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：所述给定时间设置为测试获得的最大持续时间的2倍。
10.根据权利要求5或7或8所述提高固态存储设备电源容忍能力的方法，其特征在于：所述电源质量检测电路会向控制器输入当前实际的供电状态；所述当前实际的供电状态包括采用外部输入电源供电或掉电保护电路供电；所述外部输入电源的供电状态可以被嵌入式CPU读取。
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2021
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