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Die
Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zur Anordnung an einen
internen Bus eines Rechners mit wenigstens einem Speicherelement und
mit wenigstens einem Mikrocontroller, der das wenigstens eine Speicherelement
ansteuert sowie mit einem Verbindungsmittel, welches das wenigstens
eine Speicherelement an den Rechner-internen Bus anbindet.
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Derartige
Speichereinrichtungen sind bekannt und dienen beim Betrieb eines
Rechners zum Vorhalten und Ablegen von Informationen bzw. Daten in
dem oder den Speicherelementen, etwa in Form von Anwendungen oder
aber beispielsweise auch eines Betriebssystems, auf die durch einen
Prozessor des Rechners zugegriffen werden kann. Bei den bekannten
Speichereinrichtungen werden die Daten zwischen dem Prozessor und
dem wenigstens einen Speicherelement wortweise, etwa in Wörtern zu
16 Bit Breite, übertragen,
wodurch bei einer Störung
der Übertragung
durch das zwangsweise Verlieren vollständiger Wörter ein erheblicher Datenverlust
auftreten kann. Gleichzeitig kann es durch Abnutzung der Speicherelemente
zu Datenverlusten kommen, so dass die Da tenintegrität, insbesondere
bei einem Spannungsverlust während
eines Schreibzugriffs nicht immer gegeben zu sein scheint.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichereinrichtung
zur Verfügung zu
stellen, welches bei hohen Datenraten eine verlustarme Übertragung
zwischen Speicherelementen und Prozessor und ein sicheres Ablegen
von Daten in den Speicherelementen gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Speichereinrichtung der eingangs genannten Art, bei welchem
das Verbindungsmittel über
den Rechner-internen Bus eine bit-serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit
wenigstens einem Prozessor des Rechners herstellt und der Mikrocontroller
Bereiche des wenigstens einen Speicherelements nach wenigstens einer vorbestimmten
Nutzungsverteilungsregel beschreibt. Durch eine solche bit-serielle
Punkt-zu-Punkt-Verbindung als Verbindungsmittel und der damit verbundenen
bitweisen Übertragung
von Daten nacheinander ist die Speichereinrichtung gegenüber kurzfristigen Störungen deutlich
weniger anfällig,
so dass hierbei weniger Daten verloren gehen und eine geeignete
Signalgebung mit relativ geringen, differentiellen Spannungspegeln
für entsprechend
hohe Datenraten sorgt. Überdies
sorgt eine vorbestimmte Nutzungsverteilungsregel des Mikrocontrollers
für eine
gleichmäßigere Abnutzung
der eingesetzten Speicherelemente, wenn sich diese Regel nachdem
Abnutzungsgrad der betreffenden Bereiche richtet und einen Schreibvorgang
beispielsweise stets mit dem am wenigsten abgenutzten Bereich beginnt.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Speichereinrichtung ist das
wenigstens eine Speicherelement als mindestens eine Zelle eines Flash-Speichers,
bei welchem insbesondere pro Zelle ein Bit speicherbar ist, ausgebildet.
Solche Single-Level-Cell-Speicherzellen, abgekürzt auch SLC, werden aus sogenanntem
NAND-Flash Speicher gebildet und können die beiden möglichen
Zustände
eines Bits in einer Zelle abspeichern. Ganze Dateien werden hierbei
in eine Vielzahl solcher Zellen, als Bitfolge geschrieben und Blöcke verschiedener
Bytegröße zusammengefasst
durch den Mikrocontroller angesteuert.
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Zweckmäßigerweise
kann bei einer anderen Ausführung
des Speichermittels das Verbindungsmittel eine SATA-Schnittstelle
in Art einer sogenannten Bridge bilden, so dass der Datenbus der
Speicherelemente und des zugeordneten Mikrocontrollers ohne Probleme
an einen schnellen Bus des Rechners angebunden werden kann und derart
hohe Datenübertragungsraten
gewährleistet
sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung
ist der Mikrocontroller durch einen Speichercontroller, welcher
als Nutzungsverteilungsregel wenigstens eine Unterart des sogenannten
wear-leveling verwendet, gebildet. Mit einer solchen, in dem Mikrocontroller
implementierten Nutzungsverteilungsregel könnte zum Beispiel stets der
von den im jeweiligen Moment unbenutzten am wenigsten abgenutzte,
aus mehreren Zellen bestehende Block eines oder mehrerer Speicherelemente
zuerst beschrieben werden (dynamic wear leveling) oder aber, wenn
der am wenigsten abgenutzte bereits belegt ist, dessen Inhalt zunächst verlagert
werden (static wear leveling), so dass anhand solcher Maßnahmen
ein hohes Maß an
Datenintegrität
erreicht werden kann. Es können
natürlich auch
andere Regeln implementiert werden.
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Bei
einer gut handhabbaren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung, die
dann einen vibrationssicheren, wechselbaren Datenträger bildet,
ist diese mit dem wenigstens einen Speicherelement, dem Mikrocontroller
und dem Verbindungsmittel auf einer gemeinsamen Platine angeordnet
ist, welche in einem Gehäuse
untergebracht ist, welches die vorstehenden Elemente einfasst, so dass
diese gleichzeitig gut geschützt
sind und eine kompakte Einheit bilden.
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Der
Handhabbarkeit ebenfalls zu Gute kommend weist bei einer anderen
Ausbildung der Speichereinrichtung das Gehäuse einen Stecker zum Anschluss
der Speichereinrichtung an den Bus des Rechners, insbesondere einen
SATA-Stecker auf.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Speichereinrichtung ist es vorgesehen,
dass eine Stirnseite des Gehäuses
derart den Anschlussstecker bildet, dass diese von einem an dem
Bus angeordneten Sockel vollständig
aufnehmbar ist und die Speichereinrichtung in Art einer Karte in
dem Sockel fest sitzt.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Speichereinrichtung
weist eine ebene Projektion des Gehäuses dabei einen rechteckigen Querschnitt
auf, wobei die Seitenlängen
des Rechtecks zwischen 30 und 50 mm betragen.
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Um
für Daten
und Anwendungen genügend Speicherplatz
zur Verfügung
stellen zu können
ist bei einer anderen Ausführung
der Speichereinrichtung diese mit einem Speicherelement oder einer
Mehrzahl von Speicherelementen versehen, deren Gesamtkapazität zwischen
einem und vierundsechzig Gigabyte beträgt.
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Eine
erleichterte Fehlersuche und der Kontrolle, ob überhaupt ein rechnerseitiger
Zugriff stattfindet, ist mit einer Ausführung der Speichereinrichtung
möglich,
die mit einem Anzeigemittel versehen ist, welches einen Zugriff
auf das wenigstens eine Speicherelement anzeigt. Hierdurch kann
in Falle eines Fehlers häufig
bereits auf dessen Ursache geschlossen werden.
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Gut
wahrnehmbar und darüber
hinaus auch unabhängig
von einer irgendwie gearteten Anordnung des Anzeigemittels auf der
Platine des Rechners ist einer vorteilhafte Weiterbildung der Speichereinrichtung,
bei der das Anzeigemittel durch ein visuelles Mittel, insbesondere
ein Leuchtmittel, bevorzugt eine Leuchtdiode gebildet ist, die an
dem Außenbereich
des Gehäuses
des Speichermittels für
einen Benutzer sichtbar und mit dem Mikrokontroller verbunden angeordnet
ist.
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Das
Speichermittel ist in einer weiteren zweckmäßigen Ausführung besonders vielseitig
einsetzbar, wenn alle seine Komponenten zum Betrieb in einem Temperaturbereich
zwischen –40°C und +90°C spezifiziert
sind.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung
näher erläutert. Dabei
zeigen in teilweise schematisierter Darstellung die
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1 eine
schematische Ansicht der Speichereinrichtung mit Speicherelementen,
Mikrocontroller und dem Verbindungsmittel;
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2 eine
perspektivische Seitenansicht einer Speichereinrichtung mit Gehäuse, Anschlussstecker
und dem Anzeigemittel.
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In
der 1 ist zunächst
die im Ganzen mit 1 bezeichnete Speichereinrichtung schematisch
dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Speichereinrichtung 1 zur
Anordnung an einen internen Bus eines Rechners mit Speicherelementen 2 und
mit einem Mikrocontroller 3, der die Speicherelemente 2 ansteuert sowie
mit einem Verbindungsmittel 4, welches die Speicherelemente 2 an
den nicht weiter dargestellten Rechner-internen Bus anbindet. Hierbei stellt
das Verbindungsmittel 4 über den Rechner-internen Bus
eine bit-serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den Speicherelementen 2 und
wenigstens einem hier nicht gezeigten Prozessor des Rechners her
und der Mikrocontroller 3 beschreibt Bereiche der Speicherelemente 2 nach
wenigstens einer vorbestimmten Nutzungsverteilungsregel.
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Die
Speicherelemente 2 sind dabei als Single-Level-Cell-Flash-Speicher ausgebildet,
während das
Verbindungsmittel 4 als Schnittstelle eine SATA-Bridge
bildet, wobei der physikalische Anschluss an diesen Bus durch den
Stecker 5 erfolgt. Der Mikrocontroller ist mit jedem der
Speicherelemente 2 verbunden und in der Lage jedes von
diesen anzusteuern, von diesen zu lesen bzw. diese zu beschreiben. Ein
Zugriff auf Speicherelemente 2 der Speichereinrichtung 1 wird
durch eine mit dem Mikrocontroller 3 verbundenen Leuchtdiode 6 angezeigt,
die als Anzeigemittel 6 mit dem Mikrocontroller 3 verbunden
ist.
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Die 2 zeigt
eine Ausführung
der Speichereinrichtung 1 als kompakte Karte mit einem rechteckigen
Gehäuse 7,
welches die auf einer nicht sichtbaren Platine angeordneten, ebenfalls
nicht sichtbaren Speicherelemente 2, den dort ebenfalls angeordneten
Mikrokontroller 3 und das Verbindungsmittel 4 aufnimmt.
Eine dem Betrachter in der Darstellung der 2 zugewandte
Stirnseite 8 des Gehäuses
ist im Ganzen als Stecker 5 ausgebildet, der in einem an
dem Bus des Rechners befindlichen Sockel gesteckt und aufgenommen
werden kann. An dem Stecker sind Kontakte 12 von Strom-
und Datenleitungen erkennbar. Quer zu der Stirnseite 8 verläuft auf
die dem Betrachter zugewandte Ecke des Gehäuses 7 hin eine Längsseite 9,
die in diesem Eckbereich mit einem Vorsprung 10, der in
eine komplementäre
Nut des nicht dargestellten Sockels eingreift und dadurch die Speichereinrichtung
führt.
Eine definierte Einführtiefe
der Karte wird dadurch erreicht, dass an dem dem Stecker 5 abgewandten
Ende des Vorsprungs 10 ein Anschlag 11 an dem
Gehäuse 7 vorgesehen
ist. An der für
den Betrachter übersehbaren
Oberseite des Gehäuses 7 ist
eine Leuchtdiode angeordnet, die durch Aufleuchten den Zugriff auf Speicherelemente
der Speichereinrichtung anzeigt. Die Leuchtdiode 6 befindet
sich dabei in einem Bereich des Gehäuses 7, der bei Aufnahme
der Karte in einem Sockel von außen sichtbar bleibt.