JP2011258306A - System and method for module type power management - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for managing power consumption of a hard disk drive system.SOLUTION: A module type applicable power management 110 includes a power island register and an oscillation control register. Both registers are capable of writing through firmware and writing through a host interface. A hard disk controller 140, an interface controller 120, a channel reading module 130, and a power management system are implemented over two or more different power islands and use two or more different clocks. Power to the two or more different power islands is at least partially controlled by the power management system through the power island register, and the two or more different clocks are respectively controlled by the power management system through the oscillation control register.

Description

本発明は、電気システムの電力損失を管理するシステム及び方法に関し、特に、ハードディスク・ドライブ・システムの電力消費を管理するシステム及び方法に関する。   The present invention relates to a system and method for managing power loss of an electrical system, and more particularly to a system and method for managing power consumption of a hard disk drive system.

ハードディスク・ドライブは、複雑な電気機械システムであり、電力の問題と熱放散の問題との両方があるために、いっそう複雑なシステムである。これらの電力の問題及び熱放散の問題については、様々な個別の方向からの取り組みが行われてきた(たとえば、低電力特定用途向け半導体の設計、クロック速度を低減するハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェアのいずれかの使用など)。一例として、ホストからのソフトウェア命令に従って電力損失を管理するハードディスク・ドライブがある。そのようなホスト命令は、典型的には、ATAバスを介して配信され、本質的に非常に粗い。こうした精密さの欠如により、ハードディスク・ドライブの動作を十分なレベルに保ちながら、ドライブの電力を効果的に管理することができない。   Hard disk drives are complex electromechanical systems and are more complex systems due to both power and heat dissipation problems. These power issues and heat dissipation issues have been addressed in a variety of individual directions (eg, low power application specific semiconductor design, hardware, firmware, or software to reduce clock speeds). Any use of). An example is a hard disk drive that manages power loss in accordance with software instructions from a host. Such host instructions are typically distributed over the ATA bus and are inherently very coarse. This lack of precision prevents the drive power from being effectively managed while keeping the hard disk drive operation at a sufficient level.

したがって、少なくとも上述の理由により、当該技術分野では、先進的な、電力管理のシステム及び方法が必要とされている。   Accordingly, there is a need in the art for advanced power management systems and methods for at least the reasons described above.

本発明は、電気システムの電力損失を管理するシステム及び方法に関し、特に、ディスク・ドライブの電力消費を管理するシステム及び方法に関する。   The present invention relates to systems and methods for managing power loss in electrical systems, and more particularly to systems and methods for managing power consumption of disk drives.

本発明の各種実施形態は、モジュール式の適応電力管理システムを提供する。そのようなモジュール式の適応電力管理システムは、ハードディスク・ドライブ・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、ホスト・インターフェース・コントローラ、及び電力管理システムを含む。ハードディスク・ドライブ・コントローラは、ファームウェアを実行するプロセッサを含み、ホスト・インターフェース・コントローラは、ホスト・インターフェースを介してのホスト・アクセスを可能にする。ホスト・インターフェースまたはトランスレータ・インターフェースは、たとえば、ATAインターフェース、SATAインターフェース、及び/または、MMC、CE−ATA、SDIOなどのような、他の新興のシリアル・インターフェースであってよい。電力管理システムは、電力アイランド・レジスタ及び発振制御レジスタを含む。電力アイランド・レジスタ及び発振制御レジスタは、両方がそれぞれ、少なくとも、ファームウェア及び/またはホスト・インターフェースを介して間接的に書き込み可能である。ハードディスク・コントローラ、インターフェース・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、及び電力管理システムは、2つ以上の別個の電力アイランドにまたがって実装され、2つ以上の別個のクロックを使用する。2つ以上の別個の電力アイランドへの電力は、少なくとも部分的には、電力アイランド・レジスタを介して電力管理システムによって制御され、2つ以上の別個のクロックは、それぞれ、発振制御レジスタを介して電力管理システムによって制御される。   Various embodiments of the present invention provide a modular adaptive power management system. Such modular adaptive power management systems include a hard disk drive controller, a channel read module, a host interface controller, and a power management system. The hard disk drive controller includes a processor that executes firmware and the host interface controller allows host access via the host interface. The host interface or translator interface may be, for example, an ATA interface, a SATA interface, and / or other emerging serial interfaces such as MMC, CE-ATA, SDIO, etc. The power management system includes a power island register and an oscillation control register. The power island register and the oscillation control register are both writable indirectly, at least via firmware and / or host interface, respectively. The hard disk controller, interface controller, channel read module, and power management system are implemented across two or more separate power islands and use two or more separate clocks. Power to the two or more separate power islands is controlled, at least in part, by the power management system via a power island register, and the two or more separate clocks are each via an oscillation control register. Controlled by power management system.

本発明の他の実施形態は、様々なシステムで使用される、再使用可能なモジュール式電力管理回路を提供する。そのような電力管理回路は、電力アイランド制御レジスタ及び発振制御レジスタを含む。電力アイランド制御レジスタは、いくつかの電力アイランド制御ビットに関連付けられ、電力アイランド制御ビットのそれぞれは、所与の電力アイランドへの給電をディスエーブルにするように動作可能である。発振制御レジスタは、いくつかの発振制御ビットに関連付けられ、発振制御ビットのそれぞれは、所与のクロックをディスエーブルにするように動作可能である。この回路はさらに、トランスレータ・インターフェースを含む。トランスレータ・インターフェースは、標準的な電力管理命令を受信することと、その標準的な電力管理命令を、電力アイランド制御レジスタ及び発振制御レジスタへの書き込みに変換することと、を行うように動作可能である。電力アイランド制御レジスタ及び発振制御レジスタへの書き込みは、標準的な電力管理命令に関連して適合された電力管理方式を実装する。ケースによっては、標準的な電力管理命令は、ATAまたはSATA命令であり、あるいは、MMC、CE−ATA、SDIOなどのような、新興のシリアル・インターフェースの1つに関連付けられた命令である。   Other embodiments of the present invention provide reusable modular power management circuits for use in various systems. Such a power management circuit includes a power island control register and an oscillation control register. A power island control register is associated with a number of power island control bits, each of which is operable to disable power delivery to a given power island. The oscillation control register is associated with a number of oscillation control bits, each of which is operable to disable a given clock. The circuit further includes a translator interface. The translator interface is operable to receive standard power management instructions and convert the standard power management instructions into writes to the power island control registers and oscillation control registers. is there. Writing to the power island control register and the oscillation control register implements a power management scheme adapted in connection with standard power management instructions. In some cases, the standard power management instruction is an ATA or SATA instruction, or an instruction associated with one of the emerging serial interfaces, such as MMC, CE-ATA, SDIO, etc.

本発明の前述の実施形態のいくつかの例では、この回路はさらに、ファームウェアを実行する埋め込みプロセッサを含む。そのような埋め込みプロセッサは、トランスレータ・インターフェースの動作を、少なくとも部分的に制御することが可能である。ケースによっては、ファームウェアはアップグレード可能である。本発明の前述の実施形態の一具体例では、発振制御ビットのうちの1つのビットが、発振器をディスエーブルにするように動作可能であり、発振制御ビットのうちの別のビットが、その発振器から取り出されるすべてのクロックをゲートするように動作可能であり、発振制御ビットのうちのさらに別のビットが、その発振器から取り出されるクロックのうちの、すべてではない一部のクロックをゲートするように動作可能である。   In some examples of the foregoing embodiments of the invention, the circuit further includes an embedded processor that executes firmware. Such an embedded processor can at least partially control the operation of the translator interface. In some cases, the firmware can be upgraded. In one implementation of the foregoing embodiment of the present invention, one of the oscillation control bits is operable to disable the oscillator and another of the oscillation control bits is the oscillator. Is operable to gate all clocks that are taken from, and yet another bit of the oscillation control bits gates some but not all of the clocks that are taken from that oscillator It is possible to operate.

本発明のさらに別の実施形態は、ハードディスク・コントローラ、インターフェース・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、及び電力管理システムを含むハードディスク・ドライブ・システムを提供する。これらのハードディスク・コントローラ、インターフェース・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、及び電力管理システムは、2つ以上の別個の電力アイランドにまたがって実装され、それらの2つ以上の別個の電力アイランドへの給電は、少なくとも部分的に、電力管理システムによって制御される。ケースによっては、これらのハードディスク・コントローラ、インターフェース・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、及び電力管理システムは、2つ以上の別個のクロックを利用し、この2つ以上の別個のクロックは、それぞれが電力管理システムによって制御される。ケースによっては、インターフェース・コントローラは、たとえば、ATAインターフェース、SATAインターフェースなどのようなホスト・インターフェース、及び/または、MMC、CE−ATA、SDIOなどのような、他の新興のシリアル・インターフェースを提供するように動作可能である。ケースによっては、ハードディスク・ドライブ・システムはさらに、ファームウェアを実行するプロセッサを含む。そのようなケースでは、ファームウェアは、電力管理システムを介して適応電力管理方式を実装するように動作可能である。特定のケースでは、インターフェース・コントローラは、選択された電力モードが電力管理システムを介して実装されるようにするホスト命令を受信するように動作可能なトランスレータ・インターフェースを提供するように動作可能である。   Yet another embodiment of the present invention provides a hard disk drive system that includes a hard disk controller, an interface controller, a channel read module, and a power management system. These hard disk controllers, interface controllers, channel read modules, and power management systems are implemented across two or more separate power islands, and the power supply to those two or more separate power islands is at least In part, controlled by a power management system. In some cases, these hard disk controllers, interface controllers, channel read modules, and power management systems utilize two or more separate clocks, each of which is a power management system. Controlled by. In some cases, the interface controller provides a host interface such as, for example, an ATA interface, a SATA interface, and / or other emerging serial interfaces such as MMC, CE-ATA, SDIO, etc. Is operable. In some cases, the hard disk drive system further includes a processor that executes the firmware. In such cases, the firmware is operable to implement an adaptive power management scheme via the power management system. In certain cases, the interface controller is operable to provide a translator interface operable to receive a host instruction that causes the selected power mode to be implemented via the power management system. .

本発明のさらに別の実施形態は、電力アイランド・コントローラ及び発振コントローラを含むモジュール式適応電力管理システムを提供する。これらの発振コントローラ及び電力アイランド・コントローラは、モジュール式電力管理回路内に実装される。ケースによっては、電力管理システムはさらに、電力管理システムを動作させるために実行可能なファームウェアを有するプロセッサを含む。さらに、ケースによっては、電力管理システムは、2つ以上の電力アイランドを含む装置との関連で配備される。そのようなケースでは、電力アイランド・コントローラは、ファームウェアによって書き込み可能であって、それらの電力アイランドのうちの1つの電力アイランドへの給電をディスエーブルにするように動作可能な、1つのレジスタ・ビットと、ファームウェアによって書き込み可能であって、それらの電力アイランドのうちの別の電力アイランドへの給電をディスエーブルにするように動作可能な、別のレジスタ・ビットと、を含む。ケースによっては、ファームウェアは、適応電力管理方式を実装するように動作可能である。   Yet another embodiment of the present invention provides a modular adaptive power management system that includes a power island controller and an oscillation controller. These oscillation controllers and power island controllers are implemented in a modular power management circuit. In some cases, the power management system further includes a processor having firmware executable to operate the power management system. Further, in some cases, the power management system is deployed in the context of a device that includes two or more power islands. In such a case, the power island controller is one register bit that is writable by firmware and is operable to disable power to one of those power islands. And another register bit that is writable by firmware and operable to disable powering to another of those power islands. In some cases, the firmware is operable to implement an adaptive power management scheme.

前述の実施形態のさらに別のケースでは、電力管理システムはさらに、ホスト・インターフェースを含む。そのようなケースでは、前述のレジスタ・ビットは、ホスト・インターフェースを介しての書き込みが可能である。特定のケースでは、ホスト・インターフェースを介して通信しているホストが、粗い電力管理方式の実装を命令する。そのようなケースでは、ファームウェアは、より微細な適応電力管理方式を実装するように動作可能であってよい。ケースによっては、電力管理システムは、レジスタ・ベースであり、様々なホスト・システムとの関連で配備可能である。   In yet another case of the foregoing embodiment, the power management system further includes a host interface. In such a case, the aforementioned register bits can be written via the host interface. In certain cases, a host communicating via the host interface commands the implementation of a coarse power management scheme. In such cases, the firmware may be operable to implement a finer adaptive power management scheme. In some cases, the power management system is register based and can be deployed in the context of various host systems.

本要約では、本発明によるいくつかの実施形態の概要のみを示した。本発明の、他の多くの目的、特徴、利点、及び他の実施形態が、以下の詳細説明、添付の特許請求項、及び添付図面から、より完全に明らかになるであろう。   This summary provides only an overview of some embodiments according to the present invention. Many other objects, features, advantages and other embodiments of the present invention will become more fully apparent from the following detailed description, the appended claims and the accompanying drawings.

本明細書のこの後の部分で説明されている図面を参照することにより、本発明の各種実施形態のさらなる理解が得られるであろう。図面において、類似の要素については、複数の図面にわたって類似の参照符号が使用されている。いくつかの例では、複数の同様の要素のうちの1つを表すために、小文字からなるサブラベルが、参照符号に関連付けられている。既存のサブラベルを指定せずに参照符号への参照が行われた場合、これは、そのような複数の同様の要素をすべて参照しようとするものである。   A further understanding of the various embodiments of the present invention may be obtained by reference to the drawings described in the remaining portions of the specification. In the drawings, like reference numerals have been used throughout the drawings for like elements. In some examples, a sublabel consisting of lowercase letters is associated with a reference sign to represent one of a plurality of similar elements. If a reference to a reference is made without specifying an existing sublabel, this is an attempt to reference all such similar elements.

本発明の各種実施形態によるモジュール式適応電力管理モジュールを組み込んだハードディスク・ドライブ・システムを示す図である。1 illustrates a hard disk drive system incorporating a modular adaptive power management module according to various embodiments of the invention. FIG. 本発明の1つまたは複数の実施形態による、アクティブ状態における異なる電力レベル間の例示的適応遷移を示すグラフである。6 is a graph illustrating exemplary adaptive transitions between different power levels in an active state according to one or more embodiments of the present invention. 本発明の各種実施形態による電力管理システムの制御下にある電力アイランドを含む、異なるシステムを示す図である。FIG. 4 illustrates different systems including power islands under the control of a power management system according to various embodiments of the invention. 本発明の各種実施形態による電力管理システムの制御下にある電力アイランドを含む、異なるシステムを示す図である。FIG. 4 illustrates different systems including power islands under the control of a power management system according to various embodiments of the invention. 本発明の1つまたは複数の実施形態による、レジスタ・ベースのモジュール式電力管理システムを示す図である。1 illustrates a register-based modular power management system according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 本発明の1つまたは複数の実施形態による、再使用可能なモジュール式電力管理回路を示す図である。FIG. 2 illustrates a reusable modular power management circuit according to one or more embodiments of the present invention.

本発明は、電気システムの電力損失を管理するシステム及び方法に関し、特に、ハードディスク・ドライブ・システムの電力消費を管理するシステム及び方法に関する。   The present invention relates to a system and method for managing power loss of an electrical system, and more particularly to a system and method for managing power consumption of a hard disk drive system.

多数のコンピュータ装置がハードディスク・ドライブを使用している。たとえば、ハードディスク・ドライブは、デスクトップ・コンピュータ及びラップトップ・コンピュータの両方を含むパーソナル・コンピュータに一般的に組み込まれる。さらに、多くの民生用電子機器が、機器の記憶容量を増やすための機構として、ハードディスク・ドライブを組み込み始めている。たとえば、デジタル・ビデオ・カメラ、デジタル・スチル・カメラ、携帯情報端末、携帯電話などがハードディスク・ドライブを組み込むことが一般的になり始めている。多くの場合、これらの機器は、非常に高いクロック速度で動作しており、関連付けられたハードディスク・ドライブにあるデータに対して、比較的低いアクセス時間を必要とする。データ保持プラッタが回転する速度を、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリに対して高くすることにより、高速ハードディスク・ドライブを実装することが可能である。これらのプラッタは回転スピンドルに接続されているため、プラッタの回転速度は、スピンドル速度と呼ばれることが多い。スピンドル速度を増加させると、シーケンシャル・アクセス時にプラッタのデータにアクセスできる速度が増加するだけでなく、回転遅延も減少するため、ランダム・データ・アクセスの実行に必要な時間の平均値が減少する。スピンドル速度の増加によって得られる利点のために、スピンドル速度をさらに増加させる取り組みが続けられている。   Many computer devices use hard disk drives. For example, hard disk drives are commonly incorporated into personal computers, including both desktop and laptop computers. In addition, many consumer electronic devices are beginning to incorporate hard disk drives as a mechanism for increasing the storage capacity of the devices. For example, digital video cameras, digital still cameras, personal digital assistants, mobile phones, and the like are becoming commonplace to incorporate hard disk drives. In many cases, these devices operate at very high clock speeds and require relatively low access times for data residing on the associated hard disk drive. By increasing the speed at which the data retention platter rotates relative to the read / write head assembly, it is possible to implement a high speed hard disk drive. Since these platters are connected to a rotating spindle, the rotation speed of the platter is often referred to as the spindle speed. Increasing the spindle speed not only increases the speed at which platter data can be accessed during sequential access, but also reduces the rotational delay, thereby reducing the average time required to perform random data access. Due to the benefits gained by increasing spindle speed, efforts to further increase spindle speed continue.

スピンドル速度を増加させると、振動エネルギー及び熱エネルギーが増加し、これらは、それぞれが、ハードディスク・ドライブの動作に対しては有害である。効果的な電力管理を導入することにより、熱エネルギーの増加を抑えて、ハードディスク・ドライブの性能を高めることが可能である。電力管理は、モバイル民生用電子機器に配備されるべきハードディスク・ドライブにおいては最も重要であるが、電力管理は、より大きな、モバイル性の低い機器(たとえば、ラップトップ・パーソナル・コンピュータや、さらには企業用途など)に配備されるべきハードディスク・ドライブの場合でも、かなり重要である。   Increasing the spindle speed increases vibration energy and thermal energy, each of which is detrimental to hard disk drive operation. By introducing effective power management, it is possible to suppress the increase in thermal energy and improve the performance of the hard disk drive. Power management is most important in hard disk drives that should be deployed in mobile consumer electronics, but power management is much larger and less mobile (eg, laptop personal computers, or even Even in the case of hard disk drives that should be deployed for corporate use, etc., it is quite important.

本発明の各種実施形態は、ハードディスク・ドライブの有効電力を適応制御する既存の手法と連携して動作して、所望の性能レベルを提供しながら熱損失を制限することが可能な、精巧に適合された電力管理を実現する。本発明のそのような実施形態は、低電力損失モードから高電力損失モードへ、及び/または、高電力損失モードから低電力損失モードへの適応遷移を、たとえば、標準的なATAバスを介して配信されるホスト命令による制御では提供されない微細さで、含むことが可能である。本発明のいくつかの実施形態では、上述の適応電力管理システムは、専用電力管理コントローラとして実装される。そのような専用電力管理コントローラは、様々なハードディスク・ドライブ設計及び/または他のシステム設計に適合され、それらの設計と関連して配備されることが可能であるように、モジュール式であることが可能である。   Various embodiments of the present invention work in conjunction with existing techniques for adaptively controlling the active power of hard disk drives to provide elaborate adaptations that can limit heat loss while providing a desired level of performance. Power management is realized. Such an embodiment of the present invention provides an adaptive transition from a low power loss mode to a high power loss mode and / or from a high power loss mode to a low power loss mode, eg via a standard ATA bus. It can be included at a fineness not provided by the control by the distributed host command. In some embodiments of the invention, the adaptive power management system described above is implemented as a dedicated power management controller. Such dedicated power management controllers may be modular so that they can be adapted to and deployed in connection with various hard disk drive designs and / or other system designs. Is possible.

本発明の各種実施形態は、モジュール式の適応電力管理システムを提供する。そのようなモジュール式の適応電力管理システムは、ハードディスク・ドライブ・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、ホスト・インターフェース・コントローラ、及び電力管理システムを含む。ハードディスク・ドライブ・コントローラは、ファームウェアを実行するプロセッサを含み、ホスト・インターフェース・コントローラは、ホスト・インターフェースを介してのホスト・アクセスを可能にする。ホスト・インターフェースまたはトランスレータ・インターフェースは、たとえば、ATAインターフェース、SATAインターフェース、及び/または、MMC、CE−ATA、SDIOなどのような、他の新興のシリアル・インターフェースであってよい。電力管理システムは、電力アイランド・レジスタ及び発振制御レジスタを含む。本明細書では、用語「レジスタ」は、任意のメモリ素子を意味する、最も広い意味で使用される。したがって、ケースによっては、レジスタが、単一フリップフロップまたはラッチ、一群のフリップフロップまたはラッチ、または他の何らかのアドレス指定可能なメモリ素子であってよい。なお、「レジスタ」は、所与のアドレスまたはメモリ・アドレスにおける書き込み及び/または読み出しが可能な個別レジスタ・ビットのサブセットまたはスーパセットを含んでよい。電力アイランド・レジスタ及び発振制御レジスタは、両方がそれぞれ、少なくとも、ファームウェア及び/またはホスト・インターフェースを介して間接的に書き込み可能である。ハードディスク・コントローラ、インターフェース・コントローラ、チャネル読み出しモジュール、及び電力管理システムは、2つ以上の別個の電力アイランドにまたがって実装され、2つ以上の別個のクロックを使用する。本明細書では、語句「電力アイランド」は、電源によって提供され、所与のシステムの他の領域から離れたところで制御可能な、任意の領域を意味する、最も広い意味で使用される。2つ以上の別個の電力アイランドへの電力は、少なくとも部分的には、電力アイランド・レジスタを介して電力管理システムによって制御され、2つ以上の別個のクロックは、それぞれ、発振制御レジスタを介して電力管理システムによって制御される。   Various embodiments of the present invention provide a modular adaptive power management system. Such modular adaptive power management systems include a hard disk drive controller, a channel read module, a host interface controller, and a power management system. The hard disk drive controller includes a processor that executes firmware and the host interface controller allows host access via the host interface. The host interface or translator interface may be, for example, an ATA interface, a SATA interface, and / or other emerging serial interfaces such as MMC, CE-ATA, SDIO, etc. The power management system includes a power island register and an oscillation control register. In this specification, the term “register” is used in its broadest sense, meaning any memory element. Thus, in some cases, the register may be a single flip-flop or latch, a group of flip-flops or latches, or some other addressable memory element. Note that a “register” may include a subset or superset of individual register bits that can be written and / or read at a given address or memory address. The power island register and the oscillation control register are both writable indirectly, at least via firmware and / or host interface, respectively. The hard disk controller, interface controller, channel read module, and power management system are implemented across two or more separate power islands and use two or more separate clocks. As used herein, the phrase “power island” is used in its broadest sense to mean any region that is provided by a power source and that is controllable away from other regions of a given system. Power to the two or more separate power islands is controlled, at least in part, by the power management system via a power island register, and the two or more separate clocks are each via an oscillation control register. Controlled by power management system.

図1は、本発明の1つまたは複数の実施形態によるモジュール式適応電力管理モジュール110を含むハードディスク・ドライブ・システム100を示す。本発明のいくつかの実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、多数の異なる装置に配備されたり、かつ/または、1つまたは複数の装置での動作のためにカスタマイズされたりすることが可能なモジュール式設計で実装される。本発明の別の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、ホスト命令による電力管理、ファームウェア制御下の適応電力管理、及び/またはハードワイヤード適応電力管理のうちの1つまたは複数を提供することが可能である。本発明のさらに別の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、設計及び適応電力管理の両方のモジュール性を提供する。本発明のさらになお別の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、設計、適応電力管理、及びホスト命令による電力管理のモジュール性を提供する。ハードディスク・ドライブ・システム100は、モジュール式適応電力管理モジュール110に加えて、インターフェース・コントローラ120、チャネル読み出しモジュール130、ハードディスク・コントローラ140、モータ・コントローラ150、前置増幅器160、スピンドル・モータ170、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180、及びディスク・プラッタ190を含む。   FIG. 1 illustrates a hard disk drive system 100 that includes a modular adaptive power management module 110 according to one or more embodiments of the present invention. In some embodiments of the present invention, the modular adaptive power management module 110 may be deployed on many different devices and / or customized for operation on one or more devices. Implemented with possible modular design. In another embodiment of the present invention, modular adaptive power management module 110 provides one or more of host-initiated power management, firmware-controlled adaptive power management, and / or hardwired adaptive power management. It is possible. In yet another embodiment of the present invention, modular adaptive power management module 110 provides both design and adaptive power management modularity. In yet another embodiment of the present invention, modular adaptive power management module 110 provides modularity of design, adaptive power management, and power management with host instructions. In addition to the modular adaptive power management module 110, the hard disk drive system 100 includes an interface controller 120, a channel read module 130, a hard disk controller 140, a motor controller 150, a preamplifier 160, a spindle motor 170, and a read. / Write head assembly 180 and disk platter 190.

インターフェース・コントローラ120は、命令がホスト・コントローラに渡されること、及び/または命令がホスト・コントローラから渡されることを可能にするように適合された任意のインターフェースであってよい。したがって、ホスト・インターフェース・コントローラは、ATAインターフェース・コントローラ、SATAインターフェース・コントローラ、MMCインターフェース・コントローラ、CEATAインターフェース・コントローラ、またはSDIOインターフェース・コントローラであってよく、これらに限定されない。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、本発明の1つまたは複数の実施形態に関連して実装可能な、様々なインターフェース・コントローラを認識されるであろう。   The interface controller 120 may be any interface adapted to allow instructions to be passed to the host controller and / or instructions to be passed from the host controller. Accordingly, the host interface controller may be, but is not limited to, an ATA interface controller, a SATA interface controller, an MMC interface controller, a CEATA interface controller, or an SDIO interface controller. Those skilled in the art will recognize a variety of interface controllers that can be implemented in connection with one or more embodiments of the present invention based on the disclosure provided herein.

ディスク・プラッタ190上のデータは、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180がディスク・プラッタ190の上で適正に位置決めされたときにアセンブリ180によって検出されることが可能な磁気信号の集まりで構成される。典型的な読み出し動作では、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180が、モータ・コントローラ150によって、ディスク・プラッタ190上の所望のデータ・トラックの上で正確に位置決めされる。モータ・コントローラ150は、ハードディスク・コントローラ140の指示に従って、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180をディスク・プラッタ190上の適正なデータ・トラックへ移動させることによって、ディスク・プラッタ190に対して読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180を位置決めするとともに、スピンドル・モータ170を駆動する。スピンドル・モータ170は、所定の回転数(RPM)でディスク・プラッタ190を回転させる。   The data on the disk platter 190 consists of a collection of magnetic signals that can be detected by the assembly 180 when the read / write head assembly 180 is properly positioned on the disk platter 190. In a typical read operation, read / write head assembly 180 is accurately positioned by motor controller 150 over a desired data track on disk platter 190. The motor controller 150 moves the read / write head assembly 180 to the proper data track on the disk platter 190 in accordance with instructions from the hard disk controller 140 to read / write heads to the disk platter 190. Position assembly 180 and drive spindle motor 170. The spindle motor 170 rotates the disk platter 190 at a predetermined rotational speed (RPM).

読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ190が適正なデータ・トラックの近傍に位置決めされた時点で、ディスク・プラッタ190がスピンドル・モータ170によって回転するにつれて、ディスク・プラッタ190上のデータを表す磁気信号が、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180によって検知される。検知された磁気信号は、ディスク・プラッタ190上の磁気データを表す微小な連続アナログ信号として与えられる。この微小なアナログ信号は、前置増幅器160を介して読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180からチャネル読み出しモジュール130へ転送される。前置増幅器160は、ディスク・プラッタ190から読み出された微小アナログ信号を増幅するように動作可能である。さらに、前置増幅器160は、ディスク・プラッタ190に書き込まれるべき、チャネル読み出しモジュール130からのデータを増幅するように動作可能である。そして、チャネル読み出しモジュール130は、受信されたアナログ信号をデジタイズして、最初にディスク・プラッタ190に書き込まれたデジタル・データを再作成する。デジタイズされたデータは、インターフェース・コントローラ120を介して、ホスト・コンピュータ、またはハードディスク・ドライブ・システム100の動作を制御する装置へ渡される。   When the read / write head assembly 190 is positioned near the proper data track, as the disk platter 190 is rotated by the spindle motor 170, a magnetic signal representing the data on the disk platter 190 is read. Detected by write head assembly 180. The detected magnetic signal is given as a minute continuous analog signal representing magnetic data on the disk platter 190. This small analog signal is transferred from read / write head assembly 180 to channel read module 130 via preamplifier 160. Preamplifier 160 is operable to amplify the minute analog signal read from disk platter 190. Further, the preamplifier 160 is operable to amplify data from the channel read module 130 that is to be written to the disk platter 190. The channel read module 130 then digitizes the received analog signal to recreate the digital data originally written to the disk platter 190. The digitized data is passed through the interface controller 120 to a host computer or a device that controls the operation of the hard disk drive system 100.

書き込み動作は、前述の読み出し動作のほぼ逆であり、デジタル・データが、インターフェース・コントローラ120を介してホストから受信される。デジタル・データは、チャネル読み出しモジュール130及びハードディスク・コントローラ140に渡される。ハードディスク・コントローラ140は、モータ・コントローラ150による、データ・プラッタ190上の特定のデータ・トラックの近傍での読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180の適正な位置決めと、ディスク・プラッタ190の所望の回転数とを指示する。上述の指示が行われると、デジタル・データが、チャネル読み出しモジュール130によってアナログ・データ・ストリームに変換され、前置増幅器160を介して読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180に渡される。そして、読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ180が、データをディスク・プラッタ190に書き込む。   The write operation is almost the reverse of the read operation described above, and digital data is received from the host via the interface controller 120. Digital data is passed to the channel read module 130 and the hard disk controller 140. The hard disk controller 140 provides proper positioning of the read / write head assembly 180 by the motor controller 150 in the vicinity of a particular data track on the data platter 190 and the desired number of revolutions of the disk platter 190. Instruct. When the above instructions are made, the digital data is converted to an analog data stream by channel read module 130 and passed to read / write head assembly 180 via preamplifier 160. Read / write head assembly 180 then writes the data to disk platter 190.

ケースによっては、前述の読み出し動作及び書き込み動作が連続的には行われず、そのようなケースでは、電力管理を行う機会が存在する。モジュール式適応電力管理モジュール110は、そのような電力管理をハードディスク・ドライブ・システム100に対して行う。本発明のいくつかの特定の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110は、所望のシステム性能を満たしながら、ドライブのエネルギー効率を高めるために、プログラム可能な電力管理を行う。   In some cases, the read operation and the write operation described above are not performed continuously. In such a case, there is an opportunity to perform power management. The modular adaptive power management module 110 performs such power management on the hard disk drive system 100. In some specific embodiments of the present invention, modular adaptive power management module 110 provides programmable power management to increase drive energy efficiency while meeting desired system performance.

既に提案されたように、本発明の1つまたは複数の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110は、ハードディスク・ドライブ・システム100内の他の主要サブブロックにクロックを分配し、イネーブルするように動作するスタンドアロン回路である。本発明のいくつかの実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、ハードディスク・コントローラ140上で実行されているファームウェアが、ハードディスク・ドライブ・システム100の他の様々な回路への配電を制御することを可能にする、いくつかのレジスタをサポートしている。モジュール式適応電力管理モジュール110は、いくつかの電力管理手法を連携させて利用することにより、ハードディスク・ドライブ・システム100の全体の電力損失を制御することが可能である。本発明のある特定の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、ハードディスク・ドライブ・システム100の全体のシステム・クロックを同期させる動作をイネーブル及びディスエーブルにする機能を含む。ある特定のケースでは、そのような機能は、全体のシステム・クロックをゲートすることによって与えられることが可能であり、他のケースでは、前述の機能は、全体のシステム・クロックを生成する役割の発振回路への給電をオフにすることによって与えられることが可能である。   As already proposed, in one or more embodiments of the present invention, the modular adaptive power management module 110 distributes and enables clocks to other major sub-blocks in the hard disk drive system 100. It is a stand-alone circuit that operates on In some embodiments of the present invention, modular adaptive power management module 110 allows firmware running on hard disk controller 140 to control power distribution to various other circuits in hard disk drive system 100. It supports several registers that make it possible. The modular adaptive power management module 110 can control the overall power loss of the hard disk drive system 100 by using several power management techniques in cooperation. In certain embodiments of the invention, the modular adaptive power management module 110 includes the ability to enable and disable the operation of synchronizing the entire system clock of the hard disk drive system 100. In certain cases, such a function can be provided by gating the entire system clock; in other cases, the aforementioned function is responsible for generating the entire system clock. It can be provided by turning off the power supply to the oscillator circuit.

さらに、モジュール式適応電力管理モジュール110は、全体のシステム・クロックのサブクロックをイネーブル及びディスエーブルにする機能を含むことが可能である。したがって、たとえば、モジュール式適応電力管理モジュール110は、チャネル読み出しモジュール130に与えられるクロックをディスエーブルにし、同時に、インターフェース・コントローラ120に与えられるクロックをイネーブルにする機能を含むことが可能である。なお、モジュール式適応電力管理モジュール110は、ハードディスク・ドライブ・システム100の他のエレメントと同じシリコン片に実装されてもよく、異なるシリコン片及び/または異なるパッケージにおいて他のエレメントのうちの1つまたは複数のエレメントから離れて実装されてもよい。   Further, the modular adaptive power management module 110 can include the ability to enable and disable sub-clocks of the overall system clock. Thus, for example, the modular adaptive power management module 110 can include the ability to disable the clock provided to the channel read module 130 and at the same time enable the clock provided to the interface controller 120. It should be noted that the modular adaptive power management module 110 may be mounted on the same piece of silicon as other elements of the hard disk drive system 100, and one of the other elements in a different piece of silicon and / or different package or It may be mounted away from a plurality of elements.

前述の、クロックをゲートするアプローチ及び/またはクロックをオフにするアプローチを用いると、CMOS回路で損失される動的電力の量を劇的に低減することが可能である。一般的には、これで十分である。所与の回路における動的電力の損失は、静的電力(たとえば、漏れ電流)の損失の何倍にもなる可能性があるからである。しかしながら、漏れ電力もさらに制御することが有利であろう。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、漏れ電流を制限する機能も提供する。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110が、ハードディスク・ドライブ・システム100の個々の部分への電力をシャットオフする機能を含む。そのようなケースでは、個々の設計部分は、様々な回路が、他の領域の回路とは別個の共通電源を共有する電力アイランドまたは領域に配置されることが可能である。したがって、たとえば、チャネル読み出しモジュール130及びインターフェース・コントローラ120が全体電源から電力を受けるものの、チャネル読み出しモジュール130及びインターフェース・コントローラ120のそれぞれへの電力が個別にイネーブル及びディスエーブルにされることが可能であるように、チャネル読み出しモジュール130及びインターフェース・コントローラ120を実装することが可能である。したがって、チャネル読み出しモジュール130への電力をディスエーブルにして、インターフェース・コントローラ120への電力をイネーブルにすることにより、チャネル読み出しモジュール130による動的電力損失及び静的電力損失の両方を排除する一方で、インターフェース・コントローラ120の機能性を維持することが可能である。   Using the clock gating and / or clock off approach described above can dramatically reduce the amount of dynamic power lost in a CMOS circuit. In general, this is sufficient. This is because the loss of dynamic power in a given circuit can be many times the loss of static power (eg, leakage current). However, it may be advantageous to further control the leakage power. Thus, some embodiments of the present invention also provide the ability to limit leakage current. Specifically, in some embodiments of the present invention, modular adaptive power management module 110 includes the ability to shut off power to individual portions of hard disk drive system 100. In such cases, the individual design portions can be placed in power islands or regions where the various circuits share a common power source that is separate from the circuits in other regions. Thus, for example, although channel read module 130 and interface controller 120 receive power from the overall power source, power to each of channel read module 130 and interface controller 120 can be individually enabled and disabled. As is the case, the channel readout module 130 and the interface controller 120 can be implemented. Thus, disabling both power to channel read module 130 and disabling both dynamic power and static power loss by channel read module 130 by disabling power to channel read module 130 and enabling power to interface controller 120. The functionality of the interface controller 120 can be maintained.

この複数電圧アイランド・トポロジは、設計が様々な技術に移行し続けるにつれて、重要性が増す。たとえば、ある技術では、動的電力損失は、いかなる静的電力損失より相対的に優位かもしれない。一方、別の技術では、静的電力損失が動的電力損失より有意であるかもしれない。具体的には、いくつかの技術では、全体電力損失があるとすれば、その主因は漏れの問題である場合がある。使用されていないロジックへの給電をオフにすることによって、そのロジックを完全にシャットダウンすると、この漏れの要素が排除され、スタンバイ・モード及びスリープ・モードの動作における全体システム電力消費が減少する。   This multiple voltage island topology becomes more important as designs continue to move to different technologies. For example, in some technologies, dynamic power loss may be a relative advantage over any static power loss. On the other hand, in other technologies, static power loss may be more significant than dynamic power loss. Specifically, in some technologies, if there is an overall power loss, the main cause may be a leakage problem. By shutting down power to unused logic and shutting it down completely, this leakage factor is eliminated and overall system power consumption in standby and sleep mode operation is reduced.

本発明のいくつかの特定の実施形態では、モジュール式適応電力管理モジュール110は、インターフェース・コントローラ120へのインターフェースを含み、このインターフェースは、本発明のいくつかの実施形態では、ホスト・コントローラから電力管理命令を受信するために、ハードディスク・ドライブ・システム100によって使用される。したがって、多数の例のうちの1つに過ぎないが、ホストは、3つのレベルの動作(アウェイク(覚醒)、スタンバイ、及びスリープ)を命令することが可能である。どのモードが選択されているかにかかわらず、前述の読み出し命令や書き込み命令のようなメディア・アクセス命令が受信された場合、ハードディスク・ドライブ・システム100は、受信された命令の要求に応える動作を開始しなければならない。この、受信された命令の要求に応える動作を開始することにかかる時間は、ハードディスク・ドライブ・システム100が現在どのモードで動作しているかによって異なる可能性がある。したがって、応答時間と電力損失との間にはトレードオフが存在する。このトレードオフは、装置が現在どの程度使用されているか、及び、どれだけ速い応答時間が所与のアプリケーションによって要求されているか、によって異なる可能性がある。したがって、たとえば、電力が非常に貴重であるポータブル装置では、電力損失を最小限に抑えるために、応答時間を犠牲にしてよい。これに対し、電源の制限がない固定装置の場合は、応答時間がより重要であってよく、実装される電力管理方式は、あまり積極的なものでなくてもよい。   In some specific embodiments of the present invention, the modular adaptive power management module 110 includes an interface to the interface controller 120, which in some embodiments of the present invention provides power from the host controller. Used by hard disk drive system 100 to receive management instructions. Thus, although only one of many examples, the host can command three levels of operation: awake, awake, and sleep. Regardless of which mode is selected, when a media access command such as the above-mentioned read command or write command is received, the hard disk drive system 100 starts to respond to the request for the received command. Must. The time taken to start the operation in response to the received command request may vary depending on which mode the hard disk drive system 100 is currently operating. Therefore, there is a trade-off between response time and power loss. This trade-off can vary depending on how much the device is currently used and how fast response time is required by a given application. Thus, for example, in portable devices where power is very valuable, response time may be sacrificed to minimize power loss. On the other hand, in the case of a fixed device with no power limitation, the response time may be more important, and the implemented power management method may not be very aggressive.

具体的には、モジュール式適応電力管理モジュール110は、アウェイク・モードで動作するように命令されている場合には、最小限の遅延だけで読み出し及び書き込みの要求に応答するのに十分な配電を保証する。これに対し、スタンバイ・モードで動作するように命令されている場合には、モジュール式適応電力管理モジュール110は、読み出しまたは書き込みの要求の受信後にフル配電を行うことを見込んだ所定の遅延の応答時間を与えながら、電力損失を最小限に抑える。さらにまた、スリープ・モードで動作するように命令されている場合には、モジュール式適応電力管理モジュール110は、受信された読み出しまたは書き込みの要求に応えることがいつ必要になっても著しい遅延が避けられないように、配電が極端に切り詰められている。ケースによっては、そのようなスリープ・モードは、ハードディスク・ドライブ・システム100の電源がほぼ完全に切られることを含んでよい。そのように給電を完全にオフにすることは、電力の大幅な節約を可能にし、ホスト・コンピュータまたはホスト装置によって実質的なキャッシングが提供されるいくつかのケースでは、そのような給電オフの弊害が限定される。一例として、MP3装置では、かなりの量のオーディオ・データがシステム・キャッシュ内で保持される、非常に低電力かつ高遅延であるアプローチを利用することが可能である。本発明のいくつかの実施形態では、積極的な電力管理方式または消極的な電力管理方式のいずれが実装される場合でもモジュール式適応電力管理モジュール110を使用可能にするために、モジュール式適応電力管理モジュール110にプログラム可能性が与えられる。そのようなプログラム可能性は、モジュール式適応電力管理モジュール110に含まれているいくつかの制御レジスタを介して実装可能であり、それらの制御レジスタは、ファームウェアを実行しているプロセッサを介してアクセス可能であって、ハードディスク・コントローラ140の一部として実装されている。これにより、モジュール式適応電力管理モジュール110を、複数の設計及び/またはアプリケーション空間にまたがって再利用及び活用することが可能になる。ユーザは、応答時間と電力損失との間のトレードオフを、個々のアプリケーション要件に応じて適合させることが可能である。   Specifically, the modular adaptive power management module 110, when instructed to operate in awake mode, provides enough power to respond to read and write requests with minimal delay. Guarantee. In contrast, when instructed to operate in standby mode, the modular adaptive power management module 110 responds with a predetermined delay that is expected to perform full power distribution after receiving a read or write request. Minimize power loss while giving time. Furthermore, when instructed to operate in sleep mode, the modular adaptive power management module 110 avoids significant delays whenever it becomes necessary to respond to a received read or write request. The power distribution is extremely cut off so that it is not possible. In some cases, such a sleep mode may include the hard disk drive system 100 being almost completely turned off. Such a complete power off allows a significant power savings, and in some cases where substantial caching is provided by the host computer or host device, the negative effects of such a power off. Is limited. As an example, MP3 devices can utilize a very low power and high delay approach where a significant amount of audio data is kept in the system cache. In some embodiments of the invention, the modular adaptive power management module 110 is enabled to enable the modular adaptive power management module 110 to be implemented whether either an aggressive power management scheme or a passive power management scheme is implemented. Programmability is provided to the management module 110. Such programmability can be implemented via a number of control registers included in the modular adaptive power management module 110, which are accessed via a processor running firmware. Yes, it is implemented as part of the hard disk controller 140. This allows the modular adaptive power management module 110 to be reused and utilized across multiple designs and / or application spaces. The user can adapt the trade-off between response time and power loss according to individual application requirements.

ハードディスク・ドライブ・システム100との通信のために、様々なホスト・インターフェースが存在する。そのようなホスト・インターフェースは、典型的には、所定の電力管理ストラテジを含むが、その電力管理ストラテジは、特定のハードディスク・ドライブ・システム100に対して最適に動作する場合と、最適には動作しない場合とがある。たとえば、ATAインターフェースは、よく知られており、業界が準拠して設計を行うことが可能な、安定したインターフェース規格を提供している。しかしながら、規格が安定であることは、最適な電力管理に適合することを困難にする。ATA規格の一部として提供される電力管理命令は、汎用であり、ATAバス・インターフェースを介して通信する任意のタイプの装置に適用される。このような抽象化は、粗い電力管理のみを可能にし、特定のハードディスク・ドライブ実装にはほとんど適合されない。さらに、多くのケースでは、特定のホストが、非常に積極的な電力管理方式を実装することは不可能である。   There are various host interfaces for communication with the hard disk drive system 100. Such a host interface typically includes a predetermined power management strategy, which may or may not operate optimally for a particular hard disk drive system 100. There are cases where it does not. For example, the ATA interface is well known and provides a stable interface standard that the industry can design in compliance. However, the stability of the standard makes it difficult to meet optimal power management. The power management instructions provided as part of the ATA standard are generic and apply to any type of device that communicates via the ATA bus interface. Such an abstraction allows only coarse power management and is hardly adapted to a particular hard disk drive implementation. Furthermore, in many cases it is not possible for a particular host to implement a very aggressive power management scheme.

本発明のいくつかの実施形態は、ホスト命令に付加するかたちで動作する自己管理または適応電力管理方式を提供する。いくつかのケースでは、ホスト命令による電力管理は、粗い電力管理として動作し、自己管理は、上述の粗い制御の中での微細な制御として動作する。ホスト命令による電力管理に付加するかたちで適応電力管理が提供される実施形態では、そのような適応電力管理は、ホストによって命令される範囲内で動作することが可能である。したがって、たとえば、ホストがアウェイク・モードでの動作を命令した場合、適応電力管理は、アウェイク・モードの上限からスタンバイ・モードの上限までの範囲で適応的に変化する電力損失を与えるように実装されることが可能である。同様に、ホストがスタンバイ・モードでの動作を命令した場合、適応電力管理は、スタンバイ・モードの上限からスリープ・モードの上限までの範囲で適応的に変化する電力損失を与えるように実装されることが可能である。   Some embodiments of the present invention provide a self-managed or adaptive power management scheme that operates in addition to host instructions. In some cases, power management by host instructions operates as coarse power management, and self-management operates as fine control within the coarse control described above. In embodiments where adaptive power management is provided in addition to power management by a host command, such adaptive power management can operate within the range commanded by the host. Thus, for example, if the host commands operation in awake mode, adaptive power management is implemented to give a power loss that varies adaptively from the upper limit of the awake mode to the upper limit of the standby mode. Is possible. Similarly, when the host commands operation in standby mode, adaptive power management is implemented to give a power loss that varies adaptively from the upper limit of standby mode to the upper limit of sleep mode. It is possible.

図2は、アクティブ状態における異なる電力レベル間の例示的適応遷移を示すグラフ200である。グラフ200は、電力軸210及び時間軸220を含む。ブロック225で示されるように、最初、ハードディスク・ドライブ・システム100は、読み出し命令または書き込み命令をアクティブに処理している。この時間の間に、ハードディスク・ドライブ・システム100は、フルに動作可能であり、それによって損失される電力は、ハードディスク・ドライブ・システム100における最大になる。命令の処理が終了すると、ハードディスク・ドライブ・システム100は、ブロック235で表される高パフォーマンス・アイドル状態に遷移する。この状態では、ハードディスク・ドライブ・システムは、まだほぼ動作可能であり、可能な電力低減はわずかである。さらに、この状態では、後続の命令の受信及び処理に際し、それと分かるほどの遅延は発生しない。一例として、この状態の間に、他のロジックは完全にイネーブルのままで、トライステート・バスをトライステート条件で配置することが可能である。   FIG. 2 is a graph 200 illustrating exemplary adaptive transitions between different power levels in an active state. The graph 200 includes a power axis 210 and a time axis 220. As indicated by block 225, initially, the hard disk drive system 100 is actively processing a read or write instruction. During this time, the hard disk drive system 100 is fully operational and the power lost thereby is maximized in the hard disk drive system 100. When the instruction processing is complete, the hard disk drive system 100 transitions to a high performance idle state represented by block 235. In this state, the hard disk drive system is still nearly operational and there is little power reduction possible. Further, in this state, there is no appreciable delay in receiving and processing subsequent instructions. As an example, the tristate bus can be placed in a tristate condition while other logic remains fully enabled during this state.

非アクティブ状態が所定の時間だけ続くと、ハードディスク・ドライブ・システム100は、ブロック245で表される高速アイドル状態に遷移する。高速アイドル状態では、後続の着信した命令に応える際に、遅延がより長くなる代わりに、電力損失のさらなる因子が排除される。同様に、さらに所定の時間が経過すると、ハードディスク・ドライブ・システム100は、ブロック255で表される低電力アイドル状態に遷移する。低電力アイドル状態では、後続の着信した命令に応える際に、遅延がさらに長くなる代わりに、電力損失のよりさらなる因子が排除される。最終的に、さらにいくらかの遅延を経て、ハードディスク・ドライブ・システム100は、スタンバイ電力状態に遷移する。したがって、ホスト・バスを用いて、粗い電力状態(たとえば、アクティブ、スタンバイ、及びスリープ)を命令し、適応電力管理を用いて、ホスト命令による粗いレベルの間のより微細なレベルで電力の使用のされ方を修正することが可能である。代替として、ホスト命令が使用可能でない場合は、スタンバイ状態を、単に、適応電力管理が遷移する、別の電力状態の1つと見なすことが可能である。   If the inactive state continues for a predetermined time, the hard disk drive system 100 transitions to a fast idle state represented by block 245. In the fast idle state, an additional factor of power loss is eliminated at the expense of longer delay in responding to subsequent incoming commands. Similarly, after a further predetermined time has elapsed, the hard disk drive system 100 transitions to a low power idle state represented by block 255. In the low power idle state, an additional factor of power loss is eliminated at the expense of longer delay in responding to subsequent incoming commands. Eventually, after some further delay, the hard disk drive system 100 transitions to the standby power state. Thus, the host bus is used to command coarse power states (eg, active, standby, and sleep) and adaptive power management is used to use power at a finer level between the coarse levels due to host commands. It is possible to correct how it is done. Alternatively, if host instructions are not available, the standby state can simply be considered as one of the other power states to which adaptive power management transitions.

図3は、MMCインターフェースとの使用に適合されたシステム300と、SATAインターフェースとの使用に適合された別のシステム301とを示す。これら2つのシステムは単に例示的であること、ならびに、当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、本発明の1つまたは複数の実施形態による電力管理を導入することが可能な、様々なシステムを認識されるであろうことに注意されたい。具体的には、システム300は、モータ・コントローラ320、記憶プラッタ322、及び読み出し/書き込みヘッド・アセンブリ324を含む、標準的な制御可能記憶システム310を含む。モータ・コントローラ320は、スイッチング・レギュレータ318、スイッチドキャパシタ312、スピンドル・ドライバ314、及びボイスコイル・モータ・ドライバ316を含む。制御可能記憶システム310は、当該技術分野ではよく知られていること、ならびに、当業者であれば、本開示を読むことにより、制御可能記憶システム310を、本発明の1つまたは複数の実施形態による電力管理を適用することが可能な、他の知られたシステムに置き換えることが可能であろうことに注意されたい。モータ・コントローラ320は、LCフィルタ326を介して、安定化電源と電気的に結合されている。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、本出願と関連して用いることが可能な、他のフィルタを認識されるであろう。   FIG. 3 shows a system 300 adapted for use with an MMC interface and another system 301 adapted for use with a SATA interface. These two systems are merely exemplary, and one of ordinary skill in the art can implement power management according to one or more embodiments of the present invention based on the disclosure provided herein. Note that a variety of possible systems will be recognized. Specifically, the system 300 includes a standard controllable storage system 310 that includes a motor controller 320, a storage platter 322, and a read / write head assembly 324. The motor controller 320 includes a switching regulator 318, a switched capacitor 312, a spindle driver 314, and a voice coil motor driver 316. Controllable storage system 310 is well known in the art, and those of ordinary skill in the art will understand that controllable storage system 310 is one or more embodiments of the present invention upon reading this disclosure. Note that it would be possible to replace other known systems that can apply power management according to. The motor controller 320 is electrically coupled to the stabilized power supply via the LC filter 326. One skilled in the art will recognize other filters that can be used in connection with the present application based on the disclosure provided herein.

システム300はさらに、MMCインターフェース330を含み、MMCインターフェース330によって、MMC電源332、MMCクロック336、及びMMC信号338が、クロック・バッファ348及びトライステート・バッファ344を介してMMCホスト・インターフェース回路360に供給される。さらに、システム300は、MMC電源332から1.2ボルト電源を生成するように動作可能なミニ電圧レギュレータ342を含む。システム300はまた、水晶発振器352に関連付けられた発振回路350を含む。さらに、システム300は、本発明の実施形態による、プロセッサ及び/または他の制御ロジック390と、電力管理回路380とを含む。システム300はさらに、クロック生成回路372及びチャネル読み出しデジタル回路396を含む。   The system 300 further includes an MMC interface 330 that allows the MMC power supply 332, the MMC clock 336, and the MMC signal 338 to pass to the MMC host interface circuit 360 via the clock buffer 348 and the tristate buffer 344. Supplied. In addition, system 300 includes a mini-voltage regulator 342 operable to generate a 1.2 volt power supply from MMC power supply 332. System 300 also includes an oscillating circuit 350 associated with crystal oscillator 352. Further, the system 300 includes a processor and / or other control logic 390 and a power management circuit 380 in accordance with an embodiment of the present invention. The system 300 further includes a clock generation circuit 372 and a channel read digital circuit 396.

電力管理回路380は、システム300内の様々な電力アイランド340、370、392、及び394への電力の制御、ならびに、システム300の様々な部分への別個のクロックの供給を行う。電力管理回路380の役割は、それらのクロックのうちの1つまたは複数をゲートして、各部分に関連付けられた動的電力損失を排除することと、電力アイランド340、370、392、及び394のうちの1つまたは複数への電力をオフにして、各アイランドに関連付けられた動的電力損失及び静的電力損失の両方を排除することと、である。ケースによっては、電力管理回路380及び/またはインターフェース回路360は、アクティブ・クロックを使用せずに伝えられるATA/ATAPI命令に応答することをサポートする。そのような実施形態では、発振回路350をオフにすることが可能であり、それでも、システム300を、ホスト命令によって回復させることが可能である。   The power management circuit 380 controls power to the various power islands 340, 370, 392, and 394 in the system 300 and provides separate clocks to the various parts of the system 300. The role of the power management circuit 380 is to gate one or more of those clocks to eliminate the dynamic power loss associated with each part, and the power islands 340, 370, 392, and 394 Turning off power to one or more of them to eliminate both dynamic and static power losses associated with each island. In some cases, power management circuit 380 and / or interface circuit 360 supports responding to ATA / ATAPI instructions that are communicated without using an active clock. In such an embodiment, the oscillator circuit 350 can be turned off and the system 300 can still be recovered by a host instruction.

システム300は、それぞれが、隣接する破線内に示された回路を含む、別個の電力アイランド340、370、392、及び394として構成される。たとえば、電力管理回路380によって制御されるスイッチ374は、電力アイランド370への給電をオフにするように開かれることが可能である。それによって、クロック生成回路372へのすべての給電がオフになり、動的電力損失だけでなく静的電力損失も排除される。同様に、電力管理回路380によって制御されるスイッチ398は、電力アイランド394への給電をオフにするように開かれることが可能である。それによって、チャネル読み出しデジタル回路396へのすべての給電がオフになり、動的電力損失だけでなく静的電力損失も排除される。図示されていないが、電力アイランド340及び電力アイランド392に関してスイッチが配備されることも可能であり、これは、個々の電圧アイランドに関連付けられた回路に供給される電力が、電力管理回路380の制御下でオン/オフを切り替えられることが可能であるように配備されることが可能である。本発明のいくつかの実施形態では、前述のスイッチは、それらのスイッチのうちの1つまたは複数に割り当てられたレジスタ・ビットを介して制御される。したがって、たとえば、スイッチ398は、電力管理回路380内の特定のレジスタ・ビットに関連付けられることが可能である。そのレジスタ・ビットに論理「1」が書き込まれると、スイッチ398が開かれ、論理「0」が書き込まれると、スイッチ398が閉じられるようにすることが可能である。そのようなレジスタ・ビットについては、後で図4を参照しながら詳述する。さらに、当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、電力アイランド340、370、392、及び394のうちの1つまたは複数への給電をゲートするために用いられることが可能な、様々な制御を認識されるであろう。   System 300 is configured as separate power islands 340, 370, 392, and 394, each including circuitry shown in adjacent dashed lines. For example, switch 374 controlled by power management circuit 380 can be opened to turn off power to power island 370. Thereby, all power supply to the clock generation circuit 372 is turned off, and not only dynamic power loss but also static power loss is eliminated. Similarly, a switch 398 controlled by the power management circuit 380 can be opened to turn off power to the power island 394. Thereby, all power supply to the channel readout digital circuit 396 is turned off, eliminating not only dynamic power loss but also static power loss. Although not shown, switches may also be deployed with respect to power island 340 and power island 392 because the power supplied to the circuits associated with the individual voltage islands is controlled by power management circuit 380. It can be deployed so that it can be switched on / off below. In some embodiments of the invention, the aforementioned switches are controlled via register bits assigned to one or more of those switches. Thus, for example, switch 398 can be associated with a particular register bit within power management circuit 380. The switch 398 can be opened when a logic “1” is written to the register bit, and the switch 398 can be closed when a logic “0” is written. Such register bits will be described in detail later with reference to FIG. Further, one of ordinary skill in the art can be used to gate the feed to one or more of power islands 340, 370, 392, and 394 based on the disclosure provided herein. Various controls will be recognized.

システム300は、複数の電力アイランドに分割されることによって、連続して給電されなければならないシステム300の様々な部分が、断続的に給電されればよいシステム300の他の部分と分離されることを可能にしている。システム300をウェイクアップ状態まで鋭敏にして、システム300の電源投入シーケンスを制御することを求められるシステム300の部分に対しては、連続給電が維持される。そのように連続給電される部分は、「常時オン」である電力アイランドに含まれることが可能であり、ケースによっては、システム300に組み込まれたリニア・レギュレータによって給電される。当業者であれば本開示を読むことによって理解されるように、様々な電力アイランドは、共通電源によって給電されることが可能であるが、それらは互いに隔離される。   System 300 is divided into multiple power islands so that various parts of system 300 that must be continuously powered are separated from other parts of system 300 that need to be intermittently powered. Is possible. Continuous power feed is maintained for those portions of the system 300 that are required to sensitize the system 300 to a wake-up condition and control the system 300 power-up sequence. Such a continuously powered portion can be included in a power island that is “always on” and, in some cases, powered by a linear regulator built into the system 300. As will be appreciated by those skilled in the art upon reading this disclosure, the various power islands can be powered by a common power source, but they are isolated from each other.

同様に、制御可能記憶システム310に対する給電が、アウェイク(AWAKE)信号328によって制御される。図示された、本明細書の実施形態では、電力生成は、モータ・コントローラ320と一体化されている。アウェイク信号328が論理「0」であれば、電力が生成される。また、アウェイク信号328が論理「1」であれば、電力が生成されない。アウェイク信号328は、(たとえば、スピンドル・モータ及びボイスコイル・モータを含む)個々のハードディスク・ドライブ・システムにおいて使用可能ないくつかのモータに対する給電及び制御をシャットダウンすることも可能である。これらのモータをシャットダウンしてヘッドをパーキングさせることは、システム・レベルの顕著な電力節約になる。これは、これらの電気機械インターフェースが、伝統的に、ハードディスク・ドライブ・システムのシステム電流の大部分を消費するためである。本発明のいくつかの実施形態では、アウェイク信号328は、電流管理回路380の一部として維持される1つまたは複数のレジスタ・ビットによって制御される。そのようなレジスタ・ビットについては、後で図4を参照しながら詳述する。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、制御可能記憶システム310への給電をゲートするために使用可能な、様々な制御を認識されるであろう。   Similarly, power supply to the controllable storage system 310 is controlled by an Awake signal 328. In the illustrated embodiment shown, power generation is integrated with the motor controller 320. If the awake signal 328 is a logic “0”, power is generated. If the awake signal 328 is logic “1”, no power is generated. The awake signal 328 can also shut down power and control for several motors available in individual hard disk drive systems (eg, including spindle motors and voice coil motors). Shutting down these motors and parking the heads will result in significant system level power savings. This is because these electromechanical interfaces traditionally consume most of the system current of hard disk drive systems. In some embodiments of the present invention, the awake signal 328 is controlled by one or more register bits maintained as part of the current management circuit 380. Such register bits will be described in detail later with reference to FIG. Those skilled in the art will recognize various controls that can be used to gate power to the controllable storage system 310 based on the disclosure provided herein.

本発明のいくつかの実施形態では、システム300の動作を制御するために、電力
管理回路380によって、1つまたは複数の、プログラム可能なディスクリートI/Oが提供される。たとえば、制御可能記憶システム310の電力生成回路を制御するアウェイク信号328が提供される。他に、すべてのアナログ回路をシャットダウンする信号、発振回路をシャットダウンする信号、及び/または、すべての、不可欠でないデジタル回路をシャットダウンする信号が含まれることが可能である。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、他の様々な機能性を制御するために含まれることが可能な、他のI/Oを認識されるであろう。
In some embodiments of the present invention, one or more programmable discrete I / Os are provided by the power management circuit 380 to control the operation of the system 300. For example, an awake signal 328 is provided that controls the power generation circuitry of the controllable storage system 310. In addition, a signal that shuts down all analog circuits, a signal that shuts down the oscillator circuit, and / or a signal that shuts down all non-essential digital circuits can be included. Those skilled in the art will recognize other I / Os that can be included to control various other functionalities based on the disclosure provided herein.

本発明のある特定の実施形態では、システム300において、低電力状態から高電力状態に遷移する際に、以下の例示的な電源投入シーケンスが実施される。
(1)ホスト・インターフェースにおけるアクティビティを検出するために、MMCクロック336が監視される。
(2)ホスト・インターフェース360がMMCインターフェース330におけるアクティビティを検出すると、電力管理回路380に通知される。
(3)ホスト・インターフェース360が、システム300を回復させるためにファームウェア制御が必要であると判断すると、電力管理回路380が、ファームウェアを動作させるために必要なすべての回路をオンにするように命令される。ケースによっては、これは、スーサイド・ビットをリセットすることを含む(これについては、後で図4に関連して詳述する)。
(4)電力管理システム380が、ホスト・インターフェース360への内部システム・クロックをイネーブルにする。
(5)電力管理システム380が、システム300のしかるべき回復を行わせるように設計されたいくつかのレジスタ・ビットをセットするための、ファームウェアによる対話を待つ。
(6)電力管理回路380が、電力管理回路380のレジスタ・ビットを介してファームウェアから受信した命令を実施する。
本発明の各種実施形態が、複数の動作モードをサポートするように設計されることが可能であることにも注意されたい。ホスト・インターフェース360と電力管理システム380との間の対話は、動作モードごとに多少変わってもよい。しかしながら、電力管理システム380と対話するファームウェアを変えるだけで、同じ電力管理システム380を配備して、様々な意図の動作モードをサポートすることが可能である。
In one particular embodiment of the present invention, the following exemplary power-up sequence is implemented in system 300 when transitioning from a low power state to a high power state.
(1) The MMC clock 336 is monitored to detect activity at the host interface.
(2) When the host interface 360 detects an activity in the MMC interface 330, the power management circuit 380 is notified.
(3) If the host interface 360 determines that firmware control is required to recover the system 300, the power management circuit 380 commands to turn on all circuitry necessary to operate the firmware. Is done. In some cases, this involves resetting the suicide bit (this will be described in detail later in connection with FIG. 4).
(4) The power management system 380 enables the internal system clock to the host interface 360.
(5) The power management system 380 waits for firmware interaction to set some register bits designed to cause the system 300 to perform an appropriate recovery.
(6) The power management circuit 380 executes the instruction received from the firmware via the register bit of the power management circuit 380.
It should also be noted that various embodiments of the present invention can be designed to support multiple modes of operation. The interaction between the host interface 360 and the power management system 380 may vary somewhat from mode to mode. However, the same power management system 380 can be deployed to support various intended modes of operation by simply changing the firmware that interacts with the power management system 380.

たとえば、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、ATA動作モードを実装することが可能である。そのようなケースでは、ホストは主に、ホスト・インターフェース360を介して、給電をオフにする動作モードのシーケンスを制御する。しかしながら、電力管理システム380は、システムの電力をよりよく管理するために、システム300のアーキテクチャの枠内で使用可能な、追加の、より積極的な電力管理機能を含むことが可能である。具体的には、ホスト命令による電力管理に追加するかたちの適応電力管理を用いて、クロックをゲートし、電源を切り替えることが可能である。これは、ATAバスによって提供される標準的なスリープ・モード及びスタンバイ・モードに追加するかたちであることが可能である。スタンバイでは、クロックが選択的にシャットダウンされるが、システム300のコア電圧ドメインへの給電はオフにされない。一方、電気機械インターフェースはすべて、シャットダウンされることが可能である。ホストがドライブに対し、スリープに入るよう指示すると、システム300への給電が劇的に低減されるスーサイド動作モードが開始されることが可能である。   For example, according to one or more embodiments of the present invention, an ATA mode of operation can be implemented. In such a case, the host mainly controls the sequence of operation modes for turning off the power supply via the host interface 360. However, the power management system 380 can include additional, more aggressive power management functions that can be used within the architecture of the system 300 to better manage the power of the system. Specifically, it is possible to gate the clock and switch the power supply by using adaptive power management that is added to power management by a host command. This can be in addition to the standard sleep and standby modes provided by the ATA bus. In standby, the clock is selectively shut down, but power to the core voltage domain of system 300 is not turned off. On the other hand, all electromechanical interfaces can be shut down. When the host instructs the drive to go to sleep, a suicide mode of operation can be initiated in which power to system 300 is dramatically reduced.

別の例として、埋め込みアプリケーションを対象とするMMC/CE−ATA動作モードが実装されることが可能である。そのようなモードは、オーバライディングATA命令セットを有するシリアル化物理インターフェースを提供する。そのようなモードでは、ホストは、給電をオフにする際に、サポートをほとんど(あったとしてもわずかしか)提供しない。本発明のそのような実施形態では、ホスト・インターフェース360は、MMCクロック336を使用するいくつかのケースにおいて、外部クロックで動作するように修正される。そのような外部クロックによってシステム300の回復が求められた場合は、電力管理回路380を介して内部クロックがイネーブルにされ、回復の処理が進められる。これに対し、ホスト・インターフェース360が、回復は要求されていないと判断した場合、システム300は、その低電力状態を維持される。ケースによっては、システム300は、複数の動作モードを同時にサポートするように修正されることが可能である。たとえば、同じシリコン片に、MMC/CE−ATAモード及びATAモードの両方が同時に実装されることが可能である。   As another example, an MMC / CE-ATA mode of operation targeted for embedded applications can be implemented. Such a mode provides a serialized physical interface with an overriding ATA instruction set. In such a mode, the host provides little (if any) support when powering off. In such embodiments of the invention, host interface 360 is modified to operate with an external clock in some cases using MMC clock 336. When recovery of the system 300 is requested by such an external clock, the internal clock is enabled via the power management circuit 380 and the recovery process proceeds. In contrast, if the host interface 360 determines that recovery is not required, the system 300 is maintained in its low power state. In some cases, system 300 can be modified to support multiple modes of operation simultaneously. For example, both the MMC / CE-ATA mode and the ATA mode can be simultaneously implemented on the same silicon piece.

図3bは、SATA動作モードに適合されたシステム301を示している。システム301は、既に説明されたシステム300とほぼ同じであり、異なる点は、制御可能記憶システム310が、モータ・コントローラ313及び関連付けられたスイッチング・レギュレータ315からなる制御可能回路311に置き換えられていることである。さらに、システム300のホスト・インターフェース330が、ホスト電源333及びSATA信号339を含むホスト・インターフェース331に置き換えられている。さらに、システム300のホスト・インターフェース360及び関連付けられたI/Oが、インターフェース回路345、347、349、355、357、359、361、363、及び365を有するSATA PHYレイヤ367に置き換えられている。   FIG. 3b shows a system 301 adapted for the SATA mode of operation. System 301 is substantially the same as previously described system 300, except that controllable storage system 310 is replaced by a controllable circuit 311 comprising a motor controller 313 and an associated switching regulator 315. That is. Further, the host interface 330 of the system 300 has been replaced with a host interface 331 that includes a host power source 333 and a SATA signal 339. Further, the host interface 360 and associated I / O of the system 300 has been replaced with a SATA PHY layer 367 having interface circuits 345, 347, 349, 355, 357, 359, 361, 363, and 365.

システム301はSATA PHYレイヤ367を含むため、SATA PHYレイヤ367と電力管理回路380との間の対話に対しては、特別の配慮がなされる。標準的なSATAインターフェースは、関心の対象となる3つの電力状態、すなわち、「アクティブ」(SATA PHYレイヤの準備が完了していて、完全に給電されていて、送信及び受信の両方がイネーブルになっている)、「パーシャル」(給電が抑えられていて、10マイクロ秒未満で動作を再開できる)、及び「スランバ」(給電が抑えられていて、10ミリ秒未満で動作を再開できる)の各電力状態を含む。したがって、本発明の前述の実施形態と異なり、これらの定義された電力状態は、電力管理回路380のどの動作においても、説明がつく所定の過渡応答を必要とする。   Since system 301 includes a SATA PHY layer 367, special consideration is given to interaction between the SATA PHY layer 367 and the power management circuit 380. A standard SATA interface has three power states of interest: “active” (SATA PHY layer is ready, fully powered, and both transmit and receive are enabled. ), “Partial” (suppressed power supply and can resume operation in less than 10 microseconds), and “slumber” (suppressed power supply and resumed operation in less than 10 milliseconds) Includes power status. Thus, unlike the previous embodiments of the present invention, these defined power states require a predetermined transient response that is accountable for any operation of the power management circuit 380.

図3(a)、(b)に示されたような、本発明の実施形態が提供する1つまたは複数の有利な特徴には、システム給電シーケンス、システム・クロッキング、及びシステム・リセット生成を適応制御することが含まれ、これらに限定されない。ケースによっては、動作要件を満たすために追加電力が必要であることから、最小限必要なブロックだけがアクティブ化される。具体的には、電力アイランド制御と内部クロッキング制御とを組み合わせることにより、電力損失の問題を効果的に管理することが可能になる。さらに、ケースによっては、漏れ電流を管理するために、「常時オン」の電力アイランドの給電にミニ・レギュレータ342が使用される。   One or more advantageous features provided by embodiments of the present invention as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) include system power supply sequence, system clocking, and system reset generation. This includes, but is not limited to, adaptive control. In some cases, only the minimum necessary blocks are activated because additional power is required to meet operational requirements. Specifically, the problem of power loss can be effectively managed by combining power island control and internal clocking control. Further, in some cases, a mini-regulator 342 is used to power an “always-on” power island to manage leakage current.

図4は、モジュール式適応電力管理モジュール110の代わりに使用されることが可能な電力管理システム400(破線内)。電力管理システム400は、トランスレータ・モジュール410、レジスタ・セット420、適応コントローラ430、電力アイランド・コントローラ440、及び発振コントローラ450を含む。トランスレータ410は、インターフェース476から情報を受信し、インターフェース476は、ホスト装置で実行されるソフトウェア472またはハードディスク・ドライブ・システムの一部として埋め込まれたファームウェア474のいずれかまたは両方からの命令をフォーマットするように動作可能である。電力アイランド・コントローラ440及び発振コントローラ450は、様々なシステム回路480への制御出力を提供する。本発明のいくつかの実施形態では、電力管理システム400は、ファームウェア474から命令を受信するようにのみ動作可能である。そのようなケースでは、ファームウェア474は、ホストからのすべての命令を、電力管理システム400による実施に適合された命令に変換することが可能である。したがって、たとえば、ソフトウェア472を実行しているホスト・コントローラが、スタンバイ・モードでの動作を要求した場合、ファームウェア474は、受信した命令を、要求されたスタンバイ・モードの解釈で電力管理システム400を動作させるように適合された命令に変換する。さらに、適応電力管理方式が実装されている場合には、ファームウェア474は、1つまたは複数の命令をインターフェース476経由でトランスレータ410に与えることによって、適応電力管理方式の実行を制御する。前述のケースでは、トランスレータ410は、比較的単純に、レジスタ・セット420内のしかるべきレジスタに命令を書き込むメカニズムを提供しているだけである。   FIG. 4 shows a power management system 400 (in broken lines) that can be used in place of the modular adaptive power management module 110. The power management system 400 includes a translator module 410, a register set 420, an adaptive controller 430, a power island controller 440, and an oscillation controller 450. Translator 410 receives information from interface 476, which formats instructions from either or both software 472 running on the host device or firmware 474 embedded as part of a hard disk drive system. Is operable. Power island controller 440 and oscillation controller 450 provide control outputs to various system circuits 480. In some embodiments of the present invention, power management system 400 is only operable to receive instructions from firmware 474. In such a case, firmware 474 can convert all instructions from the host into instructions adapted for implementation by power management system 400. Thus, for example, if a host controller that is executing software 472 requests operation in standby mode, firmware 474 causes power management system 400 to interpret the received instruction in the requested standby mode interpretation. Convert to instructions adapted to work. Further, if an adaptive power management scheme is implemented, firmware 474 controls execution of the adaptive power management scheme by providing one or more instructions to translator 410 via interface 476. In the case described above, translator 410 simply provides a mechanism for writing instructions to the appropriate registers in register set 420.

代替として、本発明のいくつかの実施形態では、ファームウェア制御が含まれない。そのような実施形態では、トランスレータ410は、ソフトウェア472からホスト命令を直接受信するように修正されることが可能である。そのようなケースでは、トランスレータ410は、1つまたは複数のホスト命令(たとえば、アウェイク、スタンバイ、スリープなどのような動作のレベルを指示する命令)を認識するように設計されることが可能である。トランスレータは、特定の命令を認識すると、レジスタ・セット420内の1つまたは複数のレジスタをセットして、電力管理システム400が配備されているシステムに特に適合された各命令の解釈を取得する。   Alternatively, some embodiments of the present invention do not include firmware control. In such embodiments, translator 410 can be modified to receive host instructions directly from software 472. In such a case, translator 410 can be designed to recognize one or more host instructions (eg, instructions that indicate a level of activity such as awake, standby, sleep, etc.). . When the translator recognizes a particular instruction, it sets one or more registers in the register set 420 to obtain an interpretation of each instruction that is specifically adapted to the system in which the power management system 400 is deployed.

レジスタ・セット420は、電力管理システム400の動作を制御する値をセットされることが可能な、いくつかのレジスタを含む。本発明のある特定の実施形態では、レジスタ・セット420は、電力モード・レジスタ223、クロック制御レジスタ224、及び低電力制御レジスタ225を含む。電力モード・レジスタ223は、電力管理システム400が動作している電力モードを定義することに特化された、いくつかのビットを含む。具体的には、本発明の一実施形態は、以下の表1に示された9個のレジスタ・ビットを含む。

Figure 2011258306
4個の「電力状態」ビットは、読み取り専用ビットであり、電力管理システム400が配備されているシステムの電力状態を反映するために連続的に更新されている。これらのレジスタ・ビットは、常時オンの電力ドメインにおいて維持され、したがって、ファームウェアを介してでもホストへでも常時アクセス可能である。動作時には、これら4個の「電力状態」ビットは、適応コントローラ430によって示される、次に来る電力状態を伝達するために使用されることが可能である。これらの「電力状態」ビットは、ファームウェアによってプロービングされる場合には、次に来る適応電力状態を選択する契機として使用されることが可能である。電力管理システム400がスタンバイ・モードまたはスリープ・モードで動作している場合に、「カートリッジ・ウェイク」ビットが論理「1」にセットされると、ウェイクアップ命令として動作する定義済み外部ビットがイネーブルになる。同様に、電力管理システム400がスタンバイ・モードまたはスリープ・モードで動作している場合に、「プロセッサ・ウェイク」ビットが論理「1」にセットされると、ファームウェアを実行しているプロセッサに対するウェイクアップ命令として動作する定義済み外部ビットがイネーブルになる。 Register set 420 includes a number of registers that can be set to values that control the operation of power management system 400. In certain embodiments of the invention, the register set 420 includes a power mode register 223, a clock control register 224, and a low power control register 225. The power mode register 223 includes a number of bits dedicated to defining the power mode in which the power management system 400 is operating. Specifically, one embodiment of the present invention includes the nine register bits shown in Table 1 below.
Figure 2011258306
The four “power status” bits are read-only bits and are continuously updated to reflect the power status of the system in which the power management system 400 is deployed. These register bits are maintained in the always-on power domain and are therefore always accessible through the firmware and to the host. In operation, these four “power state” bits can be used to convey the next power state indicated by the adaptive controller 430. These “power state” bits, when probed by firmware, can be used as an opportunity to select the next adaptive power state. When the power management system 400 is operating in standby mode or sleep mode, if the “cartridge wake” bit is set to logic “1”, a predefined external bit that operates as a wake-up instruction is enabled. Become. Similarly, when the power management system 400 is operating in standby mode or sleep mode and the “processor wake” bit is set to logic “1”, the wake-up to the processor running the firmware Defined external bits that act as instructions are enabled.

「スーサイド」ビットが論理「1」にセットされると、電力管理システム400は、電力管理システム400が配備されているシステムの動作の回復に必要なモジュールを除くすべてのモジュールへのクロックをディスエーブルにすることを強制される。さらに、ケースによっては、「スーサイド」ビットをセットすると、不可欠でないすべての電力アイランドへの給電がオフになる。したがって、「スーサイド」ビットは、システム動作を完全にシャットダウンするために使用されることが可能な、単一の書き込み可能ビットを提供する。いくつかの実施形態では、複数の「スーサイド」ビットが提供され、その各ビットは、電力管理システム400が配備されているシステムの1つまたは複数の部分の電力消費を抑えるように適合されている。たとえば、不可欠でないすべてのクロックをゲートするように動作可能なクロック・スーサイド・ビットに加えて、不可欠でないすべての電力アイランドの給電をオフにするように動作可能な電力アイランド・スーサイド・ビットが提供されることが可能である。そのようなアプローチは、所与のシステムにおける電力管理の柔軟性をさらに高める。この高められた柔軟性は、たとえば、様々な電力アイランドへの給電を維持しながら、不可欠でないすべてのクロックをオフにすることに用いられることが可能である。これは、それらの電力アイランドに関連付けられた回路で消費される漏れ電流を犠牲にして、所与の電力状態からより迅速に戻ることを保証する。   When the “Suicide” bit is set to logic “1”, the power management system 400 disables the clocks to all modules except those required to restore operation of the system in which the power management system 400 is deployed. To be forced to. In addition, in some cases, setting the “Suicide” bit turns off power to all non-essential power islands. Thus, the “Suicide” bit provides a single writable bit that can be used to completely shut down system operation. In some embodiments, multiple “suicide” bits are provided, each of which is adapted to reduce power consumption in one or more portions of the system in which the power management system 400 is deployed. . For example, in addition to a clock suicide bit that can be operated to gate all non-essential clocks, a power island suicide bit is provided that is operable to power off all non-essential power islands. Is possible. Such an approach further increases the power management flexibility in a given system. This increased flexibility can be used, for example, to turn off all non-essential clocks while maintaining power to the various power islands. This ensures a quicker return from a given power state at the expense of leakage current consumed in the circuits associated with those power islands.

「スリープ」ビットは、ホストからスリープ・モードを命令されると必ず、論理「1」にセットされる。このレジスタ・ビットは、ホストが、標準的なATAバスに準拠した電力モードを命令している場合に使用されるように適合されることに注意されたい。本発明の他の実施形態では、別の標準的なバスに固有の電力モードを命令するために、他のビットが実装される可能性がある。ケースによっては、このビットは、電力管理システム400がファームウェアの独占的な制御の下で動作している場合には、セットされない。このビットが論理「1」にセットされた場合は、電力管理システム400が配備されているシステムのすべての部分でクロックがオフにされる。そのため、システムをアウェイク状態にすることは、典型的には、動作を回復させることが可能な設計になっている限られた部分にのみ供給される外部クロックに存在する。代替として、または追加で、リセットが受信された場合に、動作を回復させることが可能である。さらに、このビットがセットされると、不可欠でないすべての電力アイランドへの給電がオフにされる。給電は、クロックの回復に用いられる条件と同じ条件の下で回復されるが、クロックが再確立されるより多少早く確立される可能性がある。   The “sleep” bit is set to logic “1” whenever a sleep mode is commanded by the host. Note that this register bit is adapted to be used when the host is commanding a power mode compliant with the standard ATA bus. In other embodiments of the invention, other bits may be implemented to command a power mode specific to another standard bus. In some cases, this bit is not set when the power management system 400 is operating under exclusive control of the firmware. When this bit is set to logic “1”, the clock is turned off in all parts of the system where the power management system 400 is deployed. As such, putting the system in an awake state is typically present in an external clock that is supplied only to a limited portion of the design that is capable of restoring operation. Alternatively or additionally, operation can be restored if a reset is received. In addition, when this bit is set, power to all non-essential power islands is turned off. Power supply is recovered under the same conditions used for clock recovery, but may be established somewhat earlier than the clock is reestablished.

「スタンバイ」ビットは、ホストからスタンバイ・モードを命令されると必ず、論理「1」にセットされる。「スリープ」ビットと同様に、このレジスタ・ビットは、ホストが、標準的なATAバスに準拠した電力モードを命令している場合に使用されるように適合されることに注意されたい。本発明の他の実施形態では、別の標準的なバスに固有の電力モードを命令するために、他のビットが実装される可能性がある。ケースによっては、このビットは、電力管理システム400がファームウェアの独占的な制御の下で動作している場合には、セットされない。このビットがセットされた場合は、電力管理システム400が配備されているシステムのほとんどの部分でクロックがオフにされる。電力管理を制御する部分、及び/またはリブートにかなりの時間がかかる部分に対しては、クロックが維持される。システムは、ホストまたはファームウェア制御から命令が受信されればいつでも、この状態からアウェイクになる。   The “standby” bit is set to logic “1” whenever a standby mode is commanded by the host. Note that, like the “sleep” bit, this register bit is adapted to be used when the host is commanding a power mode that conforms to the standard ATA bus. In other embodiments of the invention, other bits may be implemented to command a power mode specific to another standard bus. In some cases, this bit is not set when the power management system 400 is operating under exclusive control of the firmware. When this bit is set, the clock is turned off in most parts of the system where the power management system 400 is deployed. For those parts that control power management and / or take a significant amount of time to reboot, a clock is maintained. The system wakes up from this state whenever an instruction is received from the host or firmware control.

単にいくつかの例であるが、低電力モードに入ることになっている場合、「スーサイド」ビットは、ファームウェアの制御下でセットされる。「スーサイド」ビットがセットされると、電力管理システム400は、電力管理システム400が配備されているシステムの、不可欠でないすべてのモジュールからのクロックを強制的にオフにする(かつ、ケースによっては、給電もオフにする)。典型的には、これらのクロックをシャットダウンすると、システム・レベルでかなりの量の電力が節約される(また、給電をシャットダウンすると、あらゆる電力消費をさらに抑えることが可能である)。   For some examples only, if the low power mode is to be entered, the “Suicide” bit is set under firmware control. When the “Suicide” bit is set, the power management system 400 forces the clocks from all non-essential modules of the system in which the power management system 400 is deployed to be turned off (and in some cases, Turn off the power supply). Typically, shutting down these clocks saves a significant amount of power at the system level (and shutting down the power supply can further reduce any power consumption).

パワー・オン・リセット(電源投入時リセット)直後は、すべてのディスクリートI/Oがイネーブルになり、前述のレジスタ・ビットは、それぞれのデフォルト状態に初期化される。したがって、「スーサイド」ビットは、非アクティブ(すなわち、論理「0」)状態に初期化される。さらに、この時点では、すべての電力アイランドに給電が行われており、すべてのクロックがアクティブである。そのような給電オン状態は、電力モード・レジスタ423の「電力状態」ビットに示される。   Immediately after a power-on reset (power-on reset), all discrete I / O is enabled and the register bits described above are initialized to their default states. Thus, the “Suicide” bit is initialized to an inactive (ie, logic “0”) state. In addition, at this point all power islands are powered and all clocks are active. Such a power on state is indicated in the “power state” bit of the power mode register 423.

電力管理システム400が配備されているシステムが、適応的に、またはファームウェアの制御下で、「スーサイド」ビットを使用して達成可能な電力モードに遷移するようにセットされている場合、ファームウェアは、所望の電力状態に従って「スーサイド」ビットをセットする。電力モード・レジスタ423の「スーサイド」ビットに書き込みを行うと、電力管理システム400が、以下のアクションを、たとえば、ハードディスク・ドライブ・システム100内で開始することが可能になる。第1に、電力管理システム400は、たとえばハードディスク・ドライブ・システム100の、様々なモジュールへのクロックをディスエーブルにする。これは、ファームウェアが実行されている埋め込みプロセッサへのクロックをディスエーブルにすることを含む。これにより、実質的に、埋め込みプロセッサが停止し、すべてのファームウェア・アクティビティが終了する。第2に、電力管理システム400は、命令された動作状態を反映及び実施するように、レジスタ・セット420内のすべてのレジスタ・ビットをセットする。これは、すべてのクロッキングのソースである発振器をシャットオフすること、単に1つまたは複数のクロックをゲートすること、及び/または、1つまたは複数の電力アイランドへの給電をオフにすることを含んでよい。第3に、電力管理システム400は、決定された命令がシステム動作を回復することを可能にするビットをセットすることが可能である。これは、たとえば、基本的なホスト命令によって、かつ/または、所定期間が経過した後に、不変ビットがセットされると、ただちにシステム回復が行われることを含んでよい。   If the system in which the power management system 400 is deployed is set to transition to a power mode that can be achieved adaptively or under the control of the firmware using the “Suicide” bit, Set the "Suicide" bit according to the desired power state. Writing to the “Suicide” bit of the power mode register 423 allows the power management system 400 to initiate the following actions, for example, within the hard disk drive system 100. First, the power management system 400 disables clocks to the various modules of the hard disk drive system 100, for example. This includes disabling the clock to the embedded processor on which the firmware is running. This effectively stops the embedded processor and terminates all firmware activity. Second, power management system 400 sets all register bits in register set 420 to reflect and implement the commanded operating state. This includes shutting off the oscillator that is the source of all clocking, simply gating one or more clocks, and / or turning off power to one or more power islands. May include. Third, the power management system 400 can set a bit that allows the determined instruction to restore system operation. This may include, for example, system recovery as soon as the invariant bit is set by a basic host instruction and / or after a predetermined period of time has elapsed.

クロック制御レジスタ424は、電力管理システム400に関連して用いられることが可能な各種のクロック制御方式を定義することに特化された、いくつかのビットを含む。クロック制御レジスタ424の各ビットは、電力管理システム400が関連付けられている個々の回路部分をゲートすることを制御する。たとえば、ハードディスク・ドライブ・システム100に関連して電力管理システム400が用いられている場合は、あるクロック制御ビットがチャネル読み出しモジュール130に関連付けられ、別のクロック制御ビットがハードディスク・コントローラ140に関連付けられることが可能である。これにより、ハードディスク・コントローラ140へのクロックがアクティブのままで、チャネル読み出しモジュール130へのクロックがゲートされることが可能である。さらに、クロック制御レジスタ424は、全体システム・クロックをゲートすることによって、すべてのクロックをゲートするビットを含んでよい。さらにまた、クロック制御レジスタ424は、セットされた場合に発振器への給電を完全にオフにするビットを含む。なお、クロック制御レジスタ424は、それぞれが個別にアドレス指定可能、読み出し可能、及び書き込み可能である、いくつかのワードを含んでよい。   Clock control register 424 includes a number of bits dedicated to defining various clock control schemes that can be used in connection with power management system 400. Each bit of the clock control register 424 controls the power management system 400 to gate the individual circuit portions with which it is associated. For example, if the power management system 400 is used in conjunction with the hard disk drive system 100, one clock control bit is associated with the channel read module 130 and another clock control bit is associated with the hard disk controller 140. It is possible. This allows the clock to the channel read module 130 to be gated while the clock to the hard disk controller 140 remains active. Further, the clock control register 424 may include a bit that gates all clocks by gating the entire system clock. Furthermore, the clock control register 424 includes a bit that, when set, turns off the power to the oscillator completely. Note that the clock control register 424 may include a number of words, each individually addressable, readable, and writable.

低電力制御レジスタ425は、電力管理システム400によって制御される1つまたは複数のバスに関連付けられたプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗のグループをディスエーブルにすることが可能な、いくつかのビットを有する。したがって、たとえば、あるモジュールにデータを供給するバスに関連付けられたプルアップ抵抗のグループと、別のモジュールにデータを供給する別のバスに関連付けられたプルアップ抵抗のグループとを、別々に制御することが可能である。これは、所与の設計における様々なプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗に関連する電力損失を柔軟に制御することを可能にするものである。さらに、低電力制御レジスタ425は、電力管理システム400の制御下にある1つまたは複数の電力アイランドへの給電を別々に制御するように設計された、いくつかのビットを含む。したがって、所与の設計の個々の電力アイランドのそれぞれへの給電を、別々に制御することが可能である。低電力制御レジスタ425のさらに別のビットの役割は、トライステート信号出力のグループをディスエーブルにすることである。このようにして、様々なトライステート信号出力に関連付けられた電力損失を最小限に抑えることが可能である。さらに、低電力制御レジスタ425は、関連付けられたすべてのシステムを、電力モード・レジスタ425の「スーサイド」ビットをセットすることによって開始された状態からアウェイク状態にするように動作可能なビットを含むことが可能である。さらに、低電力制御レジスタ425は、ホスト・インターフェースを動作させるために、内部生成されたクロックまたは外部生成されたクロックを選択するように動作可能なビットを含む。なお、低電力制御レジスタ425は、それぞれが個別にアドレス指定可能、読み出し可能、及び書き込み可能である、いくつかのワードを含んでよい。   The low power control register 425 has a number of bits that can disable a pull-up resistor or group of pull-down resistors associated with one or more buses controlled by the power management system 400. Thus, for example, separately controlling a group of pull-up resistors associated with a bus supplying data to one module and a group of pull-up resistors associated with another bus supplying data to another module. It is possible. This allows the power loss associated with various pull-up and pull-down resistors in a given design to be flexibly controlled. Further, the low power control register 425 includes a number of bits that are designed to separately control the power supply to one or more power islands under the control of the power management system 400. Thus, it is possible to separately control the power supply to each individual power island of a given design. Yet another bit of the low power control register 425 is to disable the group of tristate signal outputs. In this way, it is possible to minimize the power loss associated with various tristate signal outputs. In addition, the low power control register 425 includes a bit operable to bring all associated systems from a state initiated by setting the “Suicide” bit in the power mode register 425 to an awake state. Is possible. In addition, the low power control register 425 includes bits operable to select an internally generated clock or an externally generated clock to operate the host interface. Note that the low power control register 425 may include a number of words, each individually addressable, readable, and writable.

適応コントローラ430は、どのファームウェア制御とも別個であって離れているハードワイヤード適応電力管理方式を提供するように動作する。したがって、たとえば、ファームウェアを実行しているプロセッサの支援がなくても、本発明の1つまたは複数の実施形態を実装することが可能である。代替として、適応コントローラ430を、ファームウェアを実行しているプロセッサを含むシステムとの関連で用いて、他の方法であればファームウェアのかたちで実装されるであろう機能性のいくつかを実装することが可能である。さらに別の代替として、ハードワイヤード適応コントローラ430を用いずに、電力管理システム400を実装することが可能である。ケースによっては、ハードワイヤード適応コントローラ430は、ハードウェア・タイマのグループを含み、これらのハードウェア・タイマは、電力管理システム400が特定の電力状態で動作している期間を示し、かつ、より低い電力の状態に入ることを行わせるように動作可能である。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、ハードワイヤード適応コントローラ430による適応制御を実施する際に使用可能な、様々な回路を認識されるであろう。   The adaptive controller 430 operates to provide a hardwired adaptive power management scheme that is separate and separate from any firmware control. Thus, for example, one or more embodiments of the present invention can be implemented without the assistance of a processor executing firmware. Alternatively, the adaptive controller 430 may be used in the context of a system that includes a processor running firmware to implement some of the functionality that would otherwise be implemented in the form of firmware. Is possible. As yet another alternative, the power management system 400 can be implemented without using the hardwired adaptive controller 430. In some cases, the hardwired adaptive controller 430 includes a group of hardware timers that indicate how long the power management system 400 is operating in a particular power state and is lower It is operable to cause entry into the power state. Those skilled in the art will recognize a variety of circuits that can be used in performing adaptive control by the hardwired adaptive controller 430 based on the disclosure provided herein.

さらに、電力管理システム400は、電力アイランド・コントローラ440及び発振コントローラ450を含む。電力アイランド・コントローラ440及び発振コントローラ450のそれぞれは、様々な所望の電力状態を実装する信号をシステム回路480に与える。具体的には、電力アイランド・コントローラ440は、電力管理システム400が配備されているシステムにある1つまたは複数の電力アイランドへの給電をイネーブル及びディスエーブルにする信号をシステム回路480に与えるように動作可能である。ケースによっては、電力アイランド・コントローラ440は、レジスタ・セット420に含まれるレジスタ・ビットの(バッファリングされるか、バッファリングされない)パススルーに過ぎない。他の実施形態では、電力アイランド・コントローラ440は、ハードワイヤード適応コントローラ430からの入力に加えてレジスタ・セット420にあるレジスタ・ビットを用いて、その1つまたは複数の電力アイランドへの給電を制御するように動作可能である。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、電力アイランド・コントローラ440の前述の機能性を実装するために配備されることが可能な、様々な回路を認識されるであろう。発振コントローラ450は、システム回路480にクロック信号またはクロック・イネーブル信号を与えるように動作可能である。これは、電力管理システム400が配備されているシステムにおいて様々な回路を同期するために用いられる1つまたは複数のクロックをオフまたはディスエーブルにする機能を電力管理システム400に与える。ケースによっては、発振コントローラ450は、レジスタ・セット420に含まれるレジスタ・ビットの(バッファリングされるか、バッファリングされない)パススルーに過ぎない。他の実施形態では、発振コントローラ450は、ハードワイヤード適応コントローラ430からの入力に加えてレジスタ・セット420にあるレジスタ・ビットを用いて、1つまたは複数のクロックをイネーブル及び/またはディスエーブルにするように動作可能である。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、発振コントローラ450の前述の機能性を実装するために配備されることが可能な、様々な回路を認識されるであろう。   In addition, the power management system 400 includes a power island controller 440 and an oscillation controller 450. Each of the power island controller 440 and the oscillation controller 450 provides a signal to the system circuit 480 that implements various desired power states. Specifically, the power island controller 440 provides a signal to the system circuit 480 that enables and disables power supply to one or more power islands in the system where the power management system 400 is deployed. It is possible to operate. In some cases, power island controller 440 is just a pass-through (buffered or unbuffered) of register bits included in register set 420. In other embodiments, the power island controller 440 uses the register bits in the register set 420 in addition to the input from the hardwired adaptive controller 430 to control the power supply to the one or more power islands. It is possible to operate. Those skilled in the art will recognize a variety of circuits that can be deployed to implement the aforementioned functionality of power island controller 440 based on the disclosure provided herein. Let's go. Oscillation controller 450 is operable to provide a clock signal or clock enable signal to system circuit 480. This provides the power management system 400 with the ability to turn off or disable one or more clocks used to synchronize various circuits in the system where the power management system 400 is deployed. In some cases, oscillation controller 450 is just a pass-through (buffered or unbuffered) of register bits included in register set 420. In other embodiments, the oscillation controller 450 enables and / or disables one or more clocks using register bits in the register set 420 in addition to inputs from the hardwired adaptive controller 430. Is operable. Those skilled in the art will recognize a variety of circuits that can be deployed to implement the aforementioned functionality of the oscillation controller 450 based on the disclosure provided herein.

図5は、本発明の1つまたは複数の実施形態による、再使用可能なモジュール式電力管理回路500を示す。モジュール式電力管理回路500は、ホストまたはホスト・インターフェース580を介して命令を受信することが可能なトランスレータ・インターフェース510を含む。したがって、たとえば、ホストがATAハードディスク・ドライブ・システムである場合は、様々なATA命令が、トランスレータ・インターフェース510を介してモジュール式電力管理回路500に与えられることが可能である。そして、トランスレータ・インターフェース510は、ホスト・インターフェース580からの標準化された命令を、モジュール式電力管理回路500が配備されたシステムに高度に適合された電力管理方式を実装するように適合された電力管理命令に変換する。ケースによっては、トランスレータ・インターフェース510は、変換機能の一部またはすべてを実行することが可能な埋め込みプロセッサ520を介して実装されるか、その埋め込みプロセッサ520と通信可能に結合される。埋め込みプロセッサ520は、ファームウェア更新インターフェース530を介して更新されることが可能なファームウェア530を実行する。そのようであるから、モジュール式電力管理回路500を介して実装される電力管理は、配備後に、個々のエンド・ユーザの必要に応じて、別の電力管理方式を提供するように修正されることが可能である。   FIG. 5 illustrates a reusable modular power management circuit 500 in accordance with one or more embodiments of the present invention. Modular power management circuit 500 includes a translator interface 510 capable of receiving instructions via a host or host interface 580. Thus, for example, if the host is an ATA hard disk drive system, various ATA instructions can be provided to modular power management circuit 500 via translator interface 510. The translator interface 510 then adapts the standardized instructions from the host interface 580 to implement a power management scheme that is highly adapted to the system in which the modular power management circuit 500 is deployed. Convert to instruction. In some cases, translator interface 510 is implemented through or communicatively coupled to embedded processor 520 that is capable of performing some or all of the conversion functions. Embedded processor 520 executes firmware 530 that can be updated via firmware update interface 530. As such, the power management implemented via the modular power management circuit 500 is modified after deployment to provide different power management schemes as needed by individual end users. Is possible.

トランスレータ・インターフェース510は、動作時には、ホスト580から命令を受信し、それらの命令をレジスタ書き込みに変換する。具体的には、トランスレータ・インターフェース510は、電力アイランド・レジスタ540及び発振制御レジスタ550への書き込みを行う。電力アイランド・レジスタ540の各ビット(545)は、電力アイランドI/Oバッファ560のそれぞれのビットに関連付けられ、発振制御レジスタの各ビット(555)は、発振制御I/Oバッファ570のそれぞれのビットに関連付けられている。電力アイランドI/Oバッファ560は、電力アイランド制御1〜N(591〜594)を含むいくつかの電力アイランド制御信号590を駆動する。設計者は、モジュール式電力管理回路500が配備されているシステムの中に形成されている様々な電力アイランドへの給電をゲートするそれぞれのスイッチを駆動するために、電力アイランド制御信号591〜594のそれぞれを利用することが可能である。同様に、発振制御I/Oバッファ570は、発振制御信号1〜N(596〜599)を含むいくつかの発振制御信号595を駆動する。設計者は、モジュール式電力管理回路500が配備されているシステムにおいて使用される発振器をオフにするか、クロックをゲートするそれぞれの回路を駆動するために、発振制御信号596〜599のそれぞれを利用することが可能である。したがって、一具体例として、発振制御信号596〜599のうちの1つの信号が、特定の発振器をシャットダウンすることが可能であり、発振制御信号596〜599のうちの別の信号が、その特定の発振器から取り出されるすべてのクロックをゲートすることが可能であり、発振制御信号596〜599のうちのさらに別の信号が、その特定の発振器から取り出されるクロックのうちの、すべてではない一部のクロックをゲートすることが可能である。これら3つの別個の発振制御は、異なるレベルの電力管理を実装すること、及び/または、任意のレベルの電力管理において電力管理の積極性を加減することを支援する。当業者であれば、本明細書で提供される開示に基づいて、本発明の実施形態によるモジュール式電力管理回路を使用して実装されることが可能な、無数の電力管理制御を認識されるであろう。   In operation, the translator interface 510 receives instructions from the host 580 and converts them to register writes. Specifically, the translator interface 510 writes to the power island register 540 and the oscillation control register 550. Each bit (545) of power island register 540 is associated with a respective bit of power island I / O buffer 560, and each bit (555) of oscillation control register is a respective bit of oscillation control I / O buffer 570. Associated with. The power island I / O buffer 560 drives a number of power island control signals 590 including power island controls 1-N (591-594). The designer uses the power island control signals 591-594 to drive the respective switches that gate the power supply to the various power islands formed in the system in which the modular power management circuit 500 is deployed. Each can be used. Similarly, the oscillation control I / O buffer 570 drives several oscillation control signals 595 including oscillation control signals 1 to N (596 to 599). The designer uses each of the oscillation control signals 596-599 to turn off the oscillator used in the system where the modular power management circuit 500 is deployed or drive the respective circuit that gates the clock. Is possible. Thus, as one specific example, one of the oscillation control signals 596-599 can shut down a particular oscillator, and another signal of the oscillation control signals 596-599 can be All clocks derived from the oscillator can be gated, and yet another signal of the oscillation control signals 596-599 is not all of the clocks derived from that particular oscillator. It is possible to gate. These three separate oscillation controls help to implement different levels of power management and / or moderate power management aggressiveness at any level of power management. One of ordinary skill in the art will be aware of the myriad power management controls that can be implemented using modular power management circuitry according to embodiments of the present invention based on the disclosure provided herein. Will.

モジュール式電力管理回路500の動作の単なる一具体例であるが、トランスレータ・インターフェース510は、ホスト580からATAスリープ・モード命令を受信することが可能である。そして、トランスレータ・インターフェース510は、受信した命令を、1つまたは複数の電力アイランドがシャットダウンされること、ならびに1つまたは複数のクロックがオフにされるかゲートされることを引き起こすレジスタ書き込みに変換することが可能である。そのようであるから、モジュール式電力管理回路500は、標準的な電力管理命令と対話するカスタム電力管理方式を設計者が容易に実装することを可能にするモジュール式プラットフォームを提供する。したがって、再使用可能な回路を用いることにより、電力管理をより洗練されたものにすることが可能である。   Although only one specific example of the operation of modular power management circuit 500, translator interface 510 can receive ATA sleep mode commands from host 580. Translator interface 510 then translates the received instruction into a register write that causes one or more power islands to be shut down and one or more clocks to be turned off or gated. It is possible. As such, the modular power management circuit 500 provides a modular platform that allows designers to easily implement custom power management schemes that interact with standard power management instructions. Thus, power management can be made more sophisticated by using reusable circuitry.

最後に、本発明は、電力管理のための新規なシステム、装置、方法、及び構成を提供する。ここまで、本発明の1つまたは複数の実施形態を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱しない様々な代替物、修正物、及び等価物については自明であろう。したがって、ここまでの説明は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならず、本発明は、添付の特許請求項によって定義される。   Finally, the present invention provides a novel system, apparatus, method, and configuration for power management. Up to now, one or more embodiments of the present invention have been described in detail, but those skilled in the art will recognize various alternatives, modifications, and equivalents that do not depart from the spirit of the present invention. Let's go. Accordingly, the above description should not be taken as limiting the scope of the invention, which is defined by the appended claims.

Claims (5)

ハードディスク・コントローラと、
インターフェース・コントローラと、
チャネル読み出しモジュールと、
電力管理システムと、を含むハードディスク・ドライブ・システムであって、
該ハードディスク・コントローラ、該インターフェース・コントローラ、該チャネル読み出しモジュール、及び該電力管理システムは、2つ以上の別個の電力アイランドにまたがって実装され、該2つ以上の別個の電力アイランドへの給電は、少なくとも部分的に、該電該力管理システムによって制御される、ハードディスク・ドライブ・システム。
A hard disk controller,
An interface controller;
A channel readout module;
A hard disk drive system including a power management system,
The hard disk controller, the interface controller, the channel read module, and the power management system are implemented across two or more separate power islands, and the power supply to the two or more separate power islands is: A hard disk drive system controlled at least in part by the power management system.
請求項1に記載のハードディスク・ドライブ・システムにおいて、
該ハードディスク・コントローラ、該インターフェース・コントローラ、該チャネル読み出しモジュール、及び該電力管理システムは、2つ以上の別個のクロックを利用し、該2つ以上の別個のクロックは、それぞれが該電力管理システムによって制御されるハードディスク・ドライブ・システム。
The hard disk drive system according to claim 1, wherein
The hard disk controller, the interface controller, the channel read module, and the power management system utilize two or more separate clocks, each of the two or more separate clocks being powered by the power management system. Hard disk drive system controlled.
請求項1に記載のハードディスク・ドライブ・システムにおいて、
該インターフェース・コントローラは、ATAインターフェース、SATAインターフェース、MMCインターフェース、CE−ATAインターフェース、及びSDIOインターフェースからなる群から選択されるトランスレータ・インターフェースを提供するように動作可能であるハードディスク・ドライブ・システム。
The hard disk drive system according to claim 1, wherein
The hard disk drive system, wherein the interface controller is operable to provide a translator interface selected from the group consisting of an ATA interface, a SATA interface, an MMC interface, a CE-ATA interface, and an SDIO interface.
請求項1に記載のハードディスク・ドライブ・システムにおいて、
ファームウェアを実行するプロセッサをさらに含み、該ファームウェアは、該電力管理システムを介して適応電力管理方式を実装するように動作可能であるハードディスク・ドライブ・システム。
The hard disk drive system according to claim 1, wherein
A hard disk drive system further comprising a processor executing firmware, wherein the firmware is operable to implement an adaptive power management scheme via the power management system.
請求項4に記載のハードディスク・ドライブ・システムにおいて、
該インターフェース・コントローラは、トランスレータ・インターフェースを提供するように動作可能であり、該トランスレータ・インターフェースは、選択された電力モードが該電力管理システムを介して実装されるようにするホスト命令を受信するように動作可能であるハードディスク・ドライブ・システム。
The hard disk drive system according to claim 4,
The interface controller is operable to provide a translator interface that receives host instructions that cause a selected power mode to be implemented via the power management system. Hard disk drive system that is operable to
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