JP2018181348A - インテリジェントなバックアップキャパシタ管理 - Google Patents

Abstract

【課題】記憶装置における複数のバックアップキャパシタをインテリジェントに管理するための方法及び装置を提供する。【解決手段】装置への主電力の供給が遮断された場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作に要するエネルギー量を含む現在のバックアップエネルギー要件を決定するために、装置の電力消費が監視される。現在のバックアップ要件に基づき、装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数がオン又はオフに切り替えられ、複数のバックアップキャパシタは、主電力の供給が遮断されている間、複数のバックアップキャパシタのうちでオン状態を維持しているバックアップキャパシタがバックアップエネルギーを供給するように構成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、記憶装置における複数のバックアップキャパシタを、キャパシタの長寿命化のためにインテリジェントに管理する方法、システム及び装置に関する。幾つかの実施形態によれば、方法が、装置への主電力の供給が遮断された場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作のための装置に電力を供給するのに要するエネルギーの量を含む現在のバックアップエネルギー要件を決定するために、装置の電力消費を監視することを含む。現在のバックアップ要件に基づき、装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数がオン又はオフに切り替えられてもよく、複数のバックアップキャパシタは、主電力の供給が遮断されている間、複数のバックアップキャパシタのうちでオン状態を維持しているバックアップキャパシタがバックアップエネルギーを供給するように構成されている。

更なる複数の実施形態によれば、コンピュータ可読記憶媒体が、記憶装置のコントローラに、記憶装置に関する電力消費データを電力モニタ部品から受信させ、電力消費データに基づいて記憶装置の現在のバックアップエネルギー要件を決定させるように構成された、プロセッサ実行可能な複数の命令を有する。次に、コントローラが、記憶装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数を、現在のバックアップエネルギー要件に基づいてターンオン又はターンオフしてもよい。受信、決定及びターンオン又はターンオフが、コントローラによって周期的に反復される。記憶装置における停電がコントローラによって検出された場合には、複数のバックアップキャパシタのうちでオン状態を維持しているバックアップキャパシタが記憶装置に電力を供給している間に、コントローラがデータバックアップ動作及び電源切断動作を実行する。

更なる複数の実施形態によれば、ソリッド・ステート・ドライブ（「ＳＳＤ」）装置が、コントローラ、ＳＳＤ装置の電源回路装置をホスト装置に接続して、ホスト装置からＳＳＤ装置に電力を供給する電源コネクタ、電源コネクタとＳＳＤ装置のその他の部品との間に配置され、ＳＳＤ装置の電力消費を監視して、電力消費データをコントローラに供給するように構成された電力モニタ、電源回路装置に接続され、ホスト装置からＳＳＤ装置への電力供給が遮断された場合にＳＳＤ装置にバックアップエネルギーを供給するように構成された複数のバックアップキャパシタ及び、コントローラによって制御され、複数のバックアップキャパシタのうちの対応する一つのバックアップキャパシタとＳＳＤ装置の電源回路装置との間の接続をオン又はオフに切り替えるように構成された複数のスイッチング部品を備えている。コントローラは、電力消費データを電力モニタから受信し、電力消費データに少なくとも部分的に基づいてＳＳＤ装置の現在のバックアップエネルギー要件を決定するように構成されている。現在のバックアップエネルギー要件は、ホスト装置からの電力の供給が遮断された場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作のためにＳＳＤ装置に電力を供給するのに要するエネルギーの量を表す。現在のバックアップエネルギー要件に基づき、コントローラが複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数とＳＳＤ装置の電源回路装置との間の接続をオン又はオフに切り替えてもよい。コントローラが、受信、決定及び切り替えステップを周期的に反復する。

様々な実施形態のこれらの及びその他の特徴及び局面は、以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかとなろう。

以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成し、具体的な実施形態又は実施形態を図示した添付の図面を参照する。図面は縮尺通りではない。複数の図面を通じ、同様の参照記号は同様の要素を表す。

記憶装置における複数のバックアップキャパシタを、キャパシタの長寿命化のためにインテリジェントに管理するための、本明細書に記載の複数の実施形態に基づく一方法を示すフロー図である。 複数のバックアップキャパシタのインテリジェントな管理のための、本明細書に記載の複数の実施形態に基づく記憶装置の一例を示すブロック図である。 複数のバックアップキャパシタのインテリジェントな管理において使用される、本明細書に記載の複数の実施形態に基づく幾つかのパラメータを示すデータ構造図である。

以下の詳細な説明は、ソリッド・ステート・ドライブ（「ＳＳＤ」）などの記憶装置における複数のバックアップキャパシタを、キャパシタの長寿命化のためにインテリジェントに管理するための方法、装置及びシステムに関する。ＳＳＤ及びその他の記憶装置において、（本明細書中で、「バックアップキャパシタ」、「バックアップキャップ」、「バックアップキャパシタ／バンク」などとして互換可能に言及される）複数のバックアップキャパシタが、装置への電力の供給が遮断されている間の情報のバックアップのために使用される。複数のバックアップキャパシタは、（保留中のＮＡＮＤトランザクションなどの）保留中のライトトランザクションを完了させるのに十分なエネルギーを記憶チャネルに供給して、安全な電源切断を実行する。ＳＳＤにおいて、これらのデータバックアップ動作及び電源切断動作は、僅か数ミリ秒で完了しうる。

複数のバックアップキャパシタ又はキャパシタバンクのキャパシタンスは、通常、記憶装置のワーストケースでのピーク動作電力要件に基づいて設計されている。加えて、１つ又は複数のキャパシタ／バンクが故障した場合においても、ピーク電力要件でのバックアップ動作及び電源切断に十分な電力が確保できるように、システムに追加された複数のバックアップキャパシタ／バンクが、ピーク要件を上回る余分な容量を有している場合もある。従来の記憶装置においては、記憶装置の動作時間全体にわたって、複数のバックアップキャパシタが「常時オン」状態であり、この長時間にわたる「オン時間」が、装置の動作寿命の間に、複数のバックアップキャパシタの信頼性を低下させてしまうおそれがある。

本明細書に記載の実施形態を用いることにより、複数のバックアップキャパシタ又はキャパシタバンクを組み込んだＳＳＤ又はその他の記憶装置であって、複数のバックアップキャパシタ／バンクとシステムとの接続が、記憶装置の任意の所与の時点における電力要件に基づいてオン及びオフに切り替えられることにより、複数のバックアップキャパシタの信頼性が向上するＳＳＤ又はその他の記憶装置が具現化されてもよい。電力喪失の場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作を実行するのに要するエネルギーの量は、電力喪失時点における装置の動作電力によって左右される。装置が、その動作寿命の間、常にピーク動作電力で稼働しているのではないことから、全てのバックアップキャパシタを常時継続的に充電している必要はない。

複数の実施形態によれば、装置のコントローラ及び記憶チャネルの電力消費を測定する電力モニタが、ＳＳＤ又はその他の記憶装置内に具現化されていてもよい。複数のバックアップキャパシタ／バンクは、従来の記憶装置におけるように、全てのバックアップキャパシタ／バンクが装置の動作の間接続されているのではなく、システムとの間の接続が、電力モニタからのリアルタイムの電力消費の詳細に基づいてオン又はオフに切り替えられる。電力消費がピーク未満である場合には、より少数のキャパシタ／バンクが「ターンオン」、即ち、装置の電源回路装置との間の接続がオンに切り替えられ、残りのキャパシタが「ターンオフ」、即ち、電源回路装置との間の接続がオフに切り替えられてもよい。このことにより、複数のキャパシタの総動作時間（及びこれらに加えられるストレス）が大幅に低減され、その結果、装置の動作寿命全体にわたる信頼性が向上する。幾つかの場合においては、装置の信頼できるバックアップキャパシタンスでの動作寿命を３０〜４０％延長することが可能である。

図１は、ＳＳＤ装置などの記憶装置における複数のバックアップキャパシタを、キャパシタの長寿命化のためにインテリジェントに管理するための一方法を図示している。ルーチン１００は、通常の動作中に実行されてもよいが、例えば装置の「ユーザモード」中に実行されてもよい。幾つかの実施形態によれば、ルーチン１００が、記憶装置のコントローラのソフトウェア及び／又は回路装置内に実装されているバックアップキャパシタ管理モジュールによって実行されてもよい。ルーチン１００は、装置の電源投入時に装置の全てのバックアップキャパシタ又はキャパシタバンクが容量１００％まで充電されるステップ１０２を含む。幾つかの実施形態によれば、フル充電の間、キャパシタと電源回路装置との接続をオフに切り替えることで、キャパシタの信頼性及び動作寿命が更に向上する。別の複数の実施形態においては、ある数のキャパシタ／バンクが電源投入時にターンオンされ、経時的に充電されてもよい。

次に、ステップ１０４で、データバックアップ動作及び電源切断動作を実行するのに要するバックアップエネルギーを決定するために、記憶装置の電力消費が通常の動作の間監視される。幾つかの実施形態においては、バックアップエネルギー要件が、電力入力において測定された現在の電力消費から求められてもよい。例えば、あるＳＳＤ装置のバックアップ時間Ｔが、装置の設計中に決定されてもよく、数ミリ秒から数秒にわたってもよい。装置の瞬時電力消費Ｐ_ＩＮＳＴが電力入力において電力モニタから取得された場合には、現在のバックアップエネルギー要件Ｅ_ＲＥＱが、Ｅ_ＲＥＱ＝Ｐ_ＩＮＳＴ ^＊Ｔとして算出されてもよい。別の複数の実施形態においては、装置の現在のバックアップエネルギー要件が、装置の現在の電力消費、装置によって処理されている演算の割合、装置のキャッシュ内のＮＡＮＤ演算の数などのうちの１つ又は複数に基づいて算出されてもよい。

幾つかの実施形態によれば、装置のバックアップエネルギー要件が、周期的に求められてもよい。例えば、装置のバックアップエネルギー要件が、装置のバックアップ電力のために利用可能なキャパシタンスを実質的にリアルタイムで調整するために、１〜５マイクロ秒ごとに決定されてもよい。このことが、使用頻度が比較的低いコアを装置のバックアップエネルギー要件のほぼ継続的な監視のために利用可能なマルチコアプロセッサを有する記憶装置において望ましくてもよい。別の複数の例においては、バックアップエネルギー要件が、一日に１回から数回などのより低い頻度で求められてもよい。このことが、装置の電力要件が常に比較的一定である場合において望ましくてもよい。別の複数の実施形態においては、バックアップエネルギー要件が決定される頻度が、装置の動作条件に基づいて変化してもよい。例えば、装置のコントローラ内にアクティビティが存在する間は、バックアップエネルギー要件が、１〜５マイクロ秒ごとに１回などの第１の周期で決定されてもよい。コントローラ内のアクティビティが検出されない場合には、バックアップエネルギー要件が、例えば毎秒１回などのより低い頻度で決定されてもよい。バックアップエネルギー要件を求めるためにいかなる周期を使用してもよく、そのような周期の全てが本開示の範囲に含まれることは、当業者に理解されよう。

ルーチン１００は、装置の複数のバックアップキャパシタ／バンクのうちの１つ又は複数が、装置のバックアップエネルギー要件に基づいてターンオン又はターンオフ、即ち記憶装置の電源回路装置との接続をオン又はオフに切り替えられるステップ１０６へと進む。複数の実施形態によれば、記憶装置の複数のバックアップキャパシタが、単一のキャパシタ又は複数のキャパシタからなるバンクに分割され、各キャパシタ／バンクが既知のエネルギー蓄積容量を有してもよい。バックアップキャパシタ／バンクが総キャパシタンスＣを有する場合には、バックアップキャパシタによって供給されるバックアップエネルギーＥ_ＢＣは、Ｅ_ＢＣ＝０．５^＊Ｃ^＊Ｖ^２によって算出されてもよく、式中、Ｖはキャパシタの両端の電圧である。例えば、最大バックアップエネルギー要件Ｎについては、記憶装置の複数のバックアップキャパシタが、エネルギー蓄積容量１／２Ｎ、１／２Ｎ、１／４Ｎ、及び１／４Ｎを有する４つのキャパシタ／バンクに分割されてもよい。各キャパシタ／バンクは、コントローラによって、記憶装置の電源回路装置との接続をオン又はオフに切り替えられることが可能である。

ステップ１０４で算出された装置のバックアップエネルギー要件Ｅ_ＲＥＱに基づき、コントローラが各キャパシタ／バンクのうちの１つ又は複数をターンオン又はターンオフしてもよい。例えば、利用可能な総バックアップエネルギーＥ_{ＴＯＴＡＬ}が、現在オン状態である全てのバックアップキャパシタの各バックアップエネルギーＥ_ＢＣを合計することで得られてもよい。Ｅ_{ＴＯＴＡＬ}＞Ｅ_ＲＥＱである限り、停電時にデータバックアップ及び電源切断を行うのに十分なバックアップエネルギーが利用可能である一方で、不要なキャパシタ／バンクが継続的な充電サイクルに残存することが防止されることにより、これらの動作寿命が向上する。幾つかの実施形態によれば、接続を遮断されたキャパシタは、フル充電状態で開放されたままとなる。最大バックアップエネルギー要件が必要である場合には、全てのバックアップキャパシタ／バンクがターンオンされる。更なる複数の実施形態においては、ターンオン又はターンオフされる各キャパシタ／バンクが、各キャパシタ／バンクがオン（継続的な充電）状態である時間が実質的に均等化されるように構成されたローテーションスケジュールに基づいていることにより、複数のバックアップキャパシタの信頼性及び記憶装置の動作寿命が更に向上してもよい。

図１に示すように、バックアップエネルギー要件を監視し、適切なバックアップキャパシタ／バンクをオン又はオフに切り替えるプロセスが、記憶装置の通常の動作の間、継続的に反復される。しかしながら、ステップ１０８に示すように停電が発生した場合には、ルーチン１００が、記憶装置が必要なデータバックアップ動作を実行するステップ１１０へと進む。このことが、例えば、ＳＳＤにおける全てのキャッシュされたＮＡＮＤ演算を処理することを含んでもよい。別の複数の記憶装置においては、このことが、ライトキャッシュを記憶媒体にフラッシュすることを含んでもよい。複数の実施形態によれば、記憶装置が、データバックアップ動作を完了させて、全てのデータが保全されるグレースフルな電源切断を行うために、現在オン状態である複数のバックアップキャパシタ／バンクからの十分なエネルギーを有してもよい。ルーチン１００はステップ１１０で終了する。

図２及び以下の記載は、本明細書に記載の複数の実施形態を実施可能な好適な環境を概略的に説明することを意図されている。詳細には、図２は、本明細書に記載の複数の実施形態に基づく、装置の複数のバックアップキャパシタをインテリジェントに管理するための、ハードウェア、ソフトウェア及び複数の部品を有するＳＳＤ装置などの記憶装置２００の一例を図示している。記憶装置２００が、記憶装置の動作を制御するコントローラ／プロセッサ２１０を有してもよい。記憶装置２００が、記憶装置２００と通信可能に結合され、記憶装置との間でデータの格納及び検索を行うことの可能なホスト装置又はその他の、サーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）、ラップトップ、タブレット、ゲームコンソール、セットトップボックス又は任意のその他の電子機器などの部品と通信を行うことを可能にするホストインターフェース２１２を、記憶装置２００が更に有してもよい。コントローラ２１０が、ホスト装置からの読み出し／書き込み命令を、ソリッド・ステート媒体、磁気的媒体、光学的媒体及び／又はこれらの及びその他の当業者で周知のデータ記憶媒体任意の組み合わせを含んでもよい記憶チャネル２１４を介して処理してもよい。

コントローラ／プロセッサ２１０が、プロセッサ実行可能な命令、データ構造及びその他の情報を記憶するためのコンピュータ可読記憶媒体又は「メモリ」２１０を更に有してもよい。メモリ２１０が、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）及び／又はＦＬＡＳＨメモリなどの不揮発性メモリ並びに、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（「ＤＲＡＭ」）又は同期ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（「ＳＤＲＡＭ」）などのランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）を備えてもよい。メモリ２１０が、記憶装置２００の記憶チャネル２１４内に記憶媒体の一部を更に備えてもよい。例えば、メモリ２１６が、記憶装置２００の動作を実行するのに必要な命令及びデータを備えたファームウェアを記憶してもよい。幾つかの実施形態によれば、メモリ２１６が、プロセッサによって実行された時に、記憶装置２００の複数のバックアップキャパシタをインテリジェントに管理するための本明細書に記載のルーチン１００のステップ１０２〜１１０の一部又は全てを実行する、プロセッサ実行可能な複数の命令を記憶してもよい。

環境が、メモリ２１６に加えて、記憶装置２００内の複数の電圧源間で電力負荷を分担するためのプログラムモジュール、データ構造及びその他の本明細書に記載のデータを記憶しているその他のコンピュータ可読媒体を有してもよい。コンピュータ可読媒体が、コンピュータ可読記憶媒体及び通信媒体を含む演算システムによってアクセス可能なコントローラ／プロセッサ２１０又はその他のいかなる利用可能な媒体であってもよいことが、当業者に理解されよう。通信媒体は、一時的な信号を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、情報の非一時的な記憶のための任意の方法又は技術において具現化される揮発性の及び不揮発性の、リムーバブルな及び非リムーバブルな記憶媒体を含む。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＰＲＯＭ」）、電子的消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）ＦＬＡＳＨメモリ又はその他のソリッド・ステート・メモリ技術、コンパクトディスクＲＯＭ（「ＣＤ−ＲＯＭ」）、デジタルバーサタイルディスク（「ＤＶＤ」）、高精細ＤＶＤ（「ＨＤ−ＤＶＤ」）、ＢＬＵ−ＲＡＹ（登録商標）又はその他の光学的な記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又はその他の磁気記憶装置などを非限定的に含む。

記憶装置２００が、ホスト装置により、ＳＡＴＡ電力コネクタ、Ｍｏｌｅｘ（登録商標）電力コネクタ、シリアルアタッチドＳＣＳＩ（「ＳＡＳ」）コネクタなどの標準的な電力コネクタ２２０を介して動作用の電力を供給されてもよい。幾つかの実施形態においては、ホストが、装置の様々な部品を動作させるために、記憶装置２００の電源回路装置に複数の電圧を供給してもよい。例えば、ＳＳＤ記憶装置２００が、ＳＡＴＡ電力コネクタ２２０で供給される＋５Ｖを利用してコントローラ／プロセッサ２１０を動作させ、＋３．３Ｖを利用して記憶チャネル２１４内のＮＡＮＤフラッシュメモリを動作させてもよい。幾つかの実施形態によれば、記憶装置２００の電源回路装置が、様々な部品に電力を分配すると共に装置の複数の部品を電源に起因する損傷から保護して、本明細書中に記載するように複数のバックアップキャパシタを用いて停電中にバックアップ電力を使用することを可能にする電子ヒューズ回路又は電子ヒューズ２２２を有する。

更なる複数の実施形態によれば、記憶装置２００の電源回路装置が、記憶装置２００の瞬時電力消費を監視することの可能な電力モニタ２２４を更に有する。幾つかの実施形態においては、電力モニタ２２４が、電子ヒューズ２２２内に実装された、又は電子ヒューズ２２２と電力コネクタ２２０との間に組み込まれた回路装置を備えてもよい。電力モニタ２２４が、本明細書中に記載する複数のバックアップキャパシタの管理のために、電力消費データをコントローラ／プロセッサ２１０に供給するように構成されていてもよい。

記憶装置２００の電源回路装置は、（本明細書中では概略的に複数のバックアップキャパシタ２２６と呼ぶ）複数のバックアップキャパシタ２２６Ａ〜２２６Ｎを更に有する。バックアップキャパシタ２２６Ａなどの各バックアップキャパシタが、所定量のエネルギーを蓄積するように設計された単一のキャパシタ部品又は並列に接続された複数のキャパシタ部品からなるバンクを備えてもよい。複数のキャパシタ部品が、タンタルキャパシタ、ニオビウムキャパシタ、スーパーキャパシタ及び／又は任意のこれらの組み合わせ並びにその他の当業で周知のキャパシタ部品を備えてもよい。各バックアップキャパシタ２２６Ａ〜２２６Ｎのエネルギー蓄積容量が、電力遮断時に記憶装置２００に適切かつ強靭なバックアップエネルギーを供給するが、複数のキャパシタの管理に使用されるスイッチング制御は最小限とするように選択されてもよい。例えば、最大バックアップエネルギー要件Ｎについては、記憶装置の複数のバックアップキャパシタが、エネルギー蓄積容量１／２Ｎ、１／２Ｎ、１／４Ｎと１／４Ｎをそれぞれ有する４個のバックアップキャパシタ２２６を有してもよい。このことにより、最大バックアップエネルギー要件が１５０％となる一方で、バックアップキャパシタ２２６の数が４個に限定されることから、本明細書の複数の実施形態に基づく複数のバックアップキャパシタのインテリジェントな管理に要するスイッチング部品が４個のみとなる。バックアップキャパシタ２２６の種類、数、容量及び構成は、本開示によって限定されることは意図されておらず、記憶装置２００又は一群の記憶装置の設計及び製造の間に、装置の電力要件、装置によって使用される記憶チャネル２１４の種類、装置によってキャッシュされる動作の数及び種類に基づいてなしうる設計上の選択の結果であることが理解されよう。

複数の実施形態によれば、各バックアップキャパシタ２２６Ａ〜２２６Ｎが、（本明細書中では概略的にスイッチング部品２２８と呼ぶ）対応するスイッチング部品２２８Ａ〜２２８Ｎによって、記憶装置２００の電源回路装置との接続を、本明細書中ではそれぞれ「ターンオンされる」又は「ターンオフされる」とも呼ばれてもよいが、オン又はオフに切り替えられてもよい。スイッチング部品２２８が、１つ又は複数のバックアップキャパシタの充電及び放電のために、対応するバックアップキャパシタ２２６Ａ〜２２６Ｎと電源バスとを接続又は切断するためのソリッド・ステート・リレー、トランジスタなどを備えてもよい。幾つかの実施形態においては、スイッチング部品２２８が記憶装置のコントローラ／プロセッサ２１０によって制御されてもよい。例えば、コントローラ／プロセッサ２１０が、スイッチング部品２２８を直接に又はマルチプレクサ回路（ＭＵＸ）（図示せず）を介して制御するために、入手可能な多目的Ｉ／Ｏ（ＧＰＩＯ）ピンを利用してもよい。別の複数の実施形態においては、スイッチング部品２２８が専用の回路装置によって制御されてもよい。

更なる複数の実施形態においては、記憶装置がバックアップキャパシタ管理モジュール２３０を有してもよい。バックアップキャパシタ管理モジュール２３０が、記憶装置２００のバックアップキャパシタ２２６を、キャパシタの信頼性向上及び長寿命化のためにインテリジェントに管理するための方法及びプロセスを実行してもよい。例えば、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０が、周期的に電力モニタ２２４から電力消費データを受信し、電力消費データの少なくとも一部に基づいて記憶装置２００の瞬時バックアップエネルギー要件を算出し、装置の現在のバックアップエネルギー要件に基づいて、適切なバックアップキャパシタ２２６をオン又はオフに切り替えるためのスイッチング部品２２８を利用してもよい。幾つかの実施形態によれば、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０が、コントローラ／プロセッサ２１０内で実行されるソフトウェアとして具現化され、記憶装置２００のファームウェアの一部としてメモリ２１６内に記憶されてもよい。更なる複数の実施形態においては、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０が、記憶装置２００の電源回路装置内のハードウェア部品及びコントローラ／プロセッサ２１０内のソフトウェアとの組み合わせとして具現化されてもよい。

バックアップキャパシタ管理モジュール２３０が、様々なバックアップキャパシタ管理パラメータ２３２を、バックアップキャパシタ２２６のインテリジェントな管理のために利用してもよい。幾つかの実施形態によれば、バックアップキャパシタ管理パラメータ２３２が、記憶装置２００のメモリ２１６内に記憶されてもよい。例えば、図３に示すように、バックアップキャパシタ管理モパラメータ２３２が、（本明細書中では概略的にバックアップエネルギー要件しきい値３０２と呼ぶ）複数のバックアップエネルギー要件しきい値３０２Ａ〜３０２Ｎを含んでもよい。各バックアップエネルギー要件しきい値３０２が、バックアップエネルギー要件を満たすためのバックアップエネルギー要件しきい値及び、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０によってターンオンされなければならないバックアップキャパシタ２２６の数又は大きさの詳細を特定してもよい。現在のバックアップエネルギーがしきい値を上回るか又は下回ると、これに応じて特定されたバックアップキャパシタがターンオン又はターンオフされ、装置への電力の供給が遮断された場合に記憶装置２００への十分なバックアップエネルギーが確保されてもよい。

バックアップキャパシタ管理パラメータ２３２が、バックアップキャパシタローテーションスケジュール３０４を更に含んでもよい。バックアップ・キャパシタ・ローテーション・スケジュール３０４が、いずれか一つのバックアップキャパシタのみがほぼ常時オン状態、即ち継続的な充電状態とならないように、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０によって利用されるバックアップキャパシタ２２６用のローテーションスケジュールを、様々なバックアップエネルギー要件しきい値３０２ごとに異なるバックアップキャパシタ／バンクをオン又はオフに切り替えるように指定することにより、様々なバックアップキャパシタの動作寿命を均等化してもよい。例えば、充電時間とも呼ばれる、各バックアップキャパシタ２２６が「オン状態」である時間が、カウンタによって監視されてもよい。あるバックアップキャパシタのカウンタが何らかのしきい時間値Ｔ，を超えると、バックアップキャパシタがターンオフされ、同じエネルギー容量の次の１つ又は複数のバックアップキャパシタがターンオンされてもよい。次に、このバックアップキャパシタ用のタイマがリセットされてもよい。バックアップキャパシタ２２６のためのこの充電時間情報が、その他のバックアップキャパシタ管理パラメータ２３２と共に、例えばコントローラ２１０のメモリ２１６の不揮発性の領域内に記憶されてもよい。装置の瞬時電力消費に基づいてターンオンするバックアップキャパシタを選択するために、充電時間情報の周期的な読み出し及び更新を用いることにより、複数のバックアップキャパシタの動作寿命を均等化してもよい。バックアップキャパシタ２２６のインテリジェントな管理のために、図面に図示し、本明細書中に記載するもの以外の数多くのその他のバックアップキャパシタ管理パラメータ２３２も、バックアップキャパシタ管理モジュール２３０によって更に又は代わりに利用されてもよいことが理解されよう。

再び図２を参照すると、記憶装置２００の構成及び／又は機能が、図面に図示し本明細書中に記載するものとは異なってもよいことが理解されよう。例えば、記憶装置２００のコントローラ／プロセッサ２１０、ホストインターフェース２１２、記憶チャネル２１４の複数の部品、メモリ２１６、電子ヒューズ２２２、電力モニタ２２４、バックアップキャパシタ２２６、スイッチング部品２２８及びその他の複数の部品及び回路装置が、システムオンチップ（「ＳｏＳ」）などの共通の集積回路パッケージ内に組み込まれていてもよいが、これらが複数の集積回路パッケージ間に分散されていてもよい。同様に、図示された接続経路は限定ではなく例示を目的として記載されており、幾つかの部品及び／又は相互接続が明瞭化のために省略されてもよい。記憶装置２００が、図２に図示する全ての部品を有する必要はなく、図２に明示されていないその他の部品を有してもよく、図２に図示するものとは全く異なる構成を採用してもよいことが更に理解されよう。

実際の利用率は、インテリジェント管理及びバックアップキャパシタのローテーションアルゴリズムの実装及び効率によって左右されうるが、本明細書中に記載の技術を用いることにより、典型的なエンタープライズＳＳＤ装置における任意の一バックアップキャパシタ２２６の利用率（オン／充電／放電状態である時間）を３５％まで減少させることが可能であることが、シミュレーションでは示されている。このことは、単一のバックアップキャパシタ及び、これに対応して１つ又は複数のバックアップキャパシタバンクの信頼性を向上させるであろう。加えて、本明細書中に記載の複数の部品を、既存のドライブ設計及び構成に、ドライブのパフォーマンス又は動作を劣化又は変化させることなく加えてもよい。

以上の記載から、記憶装置におけるバックアップキャパシタを、キャパシタの長寿命化のためにインテリジェントに管理する方法及び装置が本明細書で示されていることが理解されよう。本明細書に示す複数の実施形態は、記憶装置、より詳細にはＳＳＤに関連させながら記載されているが、本明細書に記載の方法、装置及びシステムが、装置の主電源の遮断中にバックアップ電力用のバックアップキャパシタを使用するいかなる装置に利用されてもよいことが理解されよう。これには、ハードディスクドライブ（「ＨＤＤ」）装置、ソリッド・ステート・ハイブリッド・ドライブ（「ＳＳＨＤ」）装置、光学的記憶装置、通信及びネットワーキング装置、サーバコンピュータ装置などが含まれる。これらのような装置の全てが本開示の範囲に包含されることが意図されている。

本明細書中で、方法、プロセス又はルーチンの一部として記載されている論理的ステップ、関数又は演算が、（１）相互接続された複数のデジタル回路又は部品として、及び／又は（２）プロセッサにより実行される一連の動作、複数のソフトウェアモジュール或いはコントローラ又は演算システム上で実行しているコードの複数の部分として具現化されてもよい。具現化は、システムのパフォーマンス及びその他の要件に基づいて選択される。関連する機能により、演算、関数又はステップが全く含まれないか又は実行されなくてもよいか、或いは、図示又は記載された順序とは異なる、実質的に同時か又は逆を含む順序で実行されてもよい複数の代替的な具現化が包含されることが、本開示の当業者によって容易に理解されるであろう。

更に、「可能である」、「可能であろう」、「してもよい」、「であってもよい」などの条件的な語句は、特に別に記載されない限り、又は用いられる文脈から特に別に解釈されない限り、ある特徴、要素及び／又はステップが幾つかの実施形態には含まれ、その他の実施形態には含まれないことを意味するものとして一般的には意図されていることも理解されるであろう。従って、そのような条件的な語句は、特徴、要素及び／又はステップが１つ又は複数の特定の実施形態に必要であるか、或いは１つ又は複数の特定の実施形態が、これらの特徴、要素及び／又はステップが任意の特定の実施形態に含まれるのか否か、又はそのような実施形態において実行されるのか否かを、ユーザによる入力又は働きかけの有無にかかわらず決定するための論理を必然的に含むことを意味するものとしては一般的には意図されていない。

上述の実施形態に、本開示の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく数多くの変更及び修正を加えることが可能である。更に、本開示の範囲は、上述の全ての要素、特徴及び局面の任意の及び全ての組み合わせ及び部分集合を含むことを意図されている。そのような変更及び修正は全て、本開示の範囲に包含されることを意図されており、また、複数の要素又はステップの各局面又は組み合わせに関する全ての可能性のある請求項は、本開示によって裏付けられることを意図されている。

Claims (20)

1. 方法であって、装置の電力消費を監視するステップと、
   前記装置の電力消費に基づいて、前記装置のバックアップエネルギー要件を決定するステップであって、前記バックアップエネルギー要件が、前記装置への電力供給が遮断された場合のデータバックアップ動作及び電源切断動作のために前記装置に電力を供給するのに要するエネルギーの量を含むステップと、
   前記装置の前記バックアップエネルギー要件に基づいて、前記装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数をオン又はオフに切り替えるステップであって、前記装置への電力供給が遮断された場合に、前記複数のバックアップキャパシタのうちでオン状態であるバックアップキャパシタが、前記装置にバックアップエネルギーを供給するように、前記複数のバックアップキャパシタが構成されているステップと、を含む方法。
2. 前記装置の電源投入時に、前記複数のバックアップキャパシタのそれぞれをフル充電状態とするステップを更に含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記監視、決定及び切り替えステップが周期的に反復される、請求項１に記載の方法。
4. 前記監視、決定及び切り替えステップが、実質的に継続して実行される、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数のバックアップキャパシタのうちの前記１つ又は複数が、前記装置のために構成されたバックアップ・キャパシタ・ローテーション・スケジュールに部分的に基づいてオン及びオフに切り替えられる、請求項１に記載の方法。
6. 前記装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数を、前記装置の前記バックアップエネルギー要件に基づいてオン又はオフに切り替えることが、
   前記バックアップエネルギー要件が第１のしきい値未満に低下したことを検出すると、前記装置の前記複数のバックアップキャパシタのうちの一サブセットをオフに切り替えることと、
   前記バックアップエネルギー要件が前記第１のしきい値を超えたことを検出すると、前記装置の前記複数のバックアップキャパシタのうちの前記一サブセットをオンに切り替えることと、を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記装置がソリッド・ステート・ドライブ（「ＳＳＤ」）装置を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記複数のバックアップキャパシタのそれぞれが、前記装置のコントローラ／プロセッサによって制御される、対応するスイッチング部品を用いてオン又はオフに切り替えられる、請求項１に記載の方法。
9. 記憶装置のコントローラによって実行された時に、前記コントローラに、
   前記記憶装置に関する電力消費データを電力監視部品から受信させ、
   前記電力消費データに基づいて、前記記憶装置の現在のバックアップエネルギー要件を決定させ、前記現在のバックアップエネルギー要件が、前記記憶装置への電力供給が遮断された場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作のために前記記憶装置に電力を供給するのに要するエネルギーの量を含み、
   前記現在のバックアップエネルギー要件に基づいて、前記記憶装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数をオン又はオフに切り替えさせ、
   前記受信、決定及びオン又はオフへの切り替えを周期的に反復させ、
   前記記憶装置における停電を検出させ、
   前記停電を検出すると、前記複数のバックアップキャパシタのうちでオン状態を維持しているバックアップキャパシタが前記記憶装置に電力を供給している間に、前記データバックアップ動作及び電源切断動作を実行させる、ように構成されたプロセッサ実行可能な複数の命令を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
10. 前記記憶装置の電源投入時に、前記コントローラに、前記複数のバックアップキャパシタのそれぞれがフル充電されるまで、前記複数のバックアップキャパシタの全てをオン状態とさせる、
    ように構成されたプロセッサ実行可能な複数の命令を更に含む、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
11. 前記受信、決定及びオン又はオフへの切り替えが、前記コントローラが前記記憶装置におけるアクティビティを検出した場合には第１の間隔で反復され、前記コントローラが前記記憶装置におけるアクティビティを検出しなかった場合には第２の間隔で反復される、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
12. 前記複数のバックアップキャパシタのうちの前記１つ又は複数が、前記記憶装置用に構成されたバックアップ・キャパシタ・ローテーション・スケジュールに部分的に基づいてオン及びオフに切り替えられる、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
13. 前記記憶装置の複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数をオン又はオフに切り替えることが、
    前記現在のバックアップエネルギー要件が第１のしきい値未満に低下したことを検出すると、前記複数のバックアップキャパシタのうちの一サブセットをオフに切り替えることと、
    前記現在のバックアップエネルギー要件が前記第１のしきい値を超えたことを検出すると、前記複数のバックアップキャパシタのうちの一サブセットをオンに切り替えることと、を含む、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
14. 前記記憶装置がソリッド・ステート・ドライブ（「ＳＳＤ」）を有する、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
15. 前記複数のバックアップキャパシタのそれぞれが、前記記憶装置のコントローラによって制御される、対応するスイッチング部品によってオン又はオフに切り替えられる、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
16. ソリッド・ステート・ドライブ（「ＳＳＤ」）装置であって、コントローラと、
    前記ＳＳＤ装置の電源回路装置をホスト装置に接続し、前記ホスト装置から前記ＳＳＤ装置に電力を供給する、電力コネクタと、
    前記電力コネクタと前記ＳＳＤ装置のその他の複数の部品との間に配置され、前記ＳＳＤ装置の電力消費を監視して、電力消費データを前記コントローラに供給するように構成された、電力モニタと、
    前記電源回路装置に接続され、前記ホスト装置から前記ＳＳＤ装置への電力供給が遮断された場合にバックアップエネルギーを前記ＳＳＤ装置に供給するように構成された、複数のバックアップキャパシタと、
    前記コントローラによって制御され、前記複数のバックアップキャパシタのうちの対応する一つと前記ＳＳＤ装置の電源回路装置との間の接続をオン又はオフに切り替えるように構成された、複数のスイッチング部品と、を備え、前記コントローラが、前記電力消費データを前記電力モニタから受信し、前記電力消費データに少なくとも部分的に基づいて、前記ＳＳＤ装置の現在のバックアップエネルギー要件を決定し、前記現在のバックアップエネルギー要件が、前記ホスト装置からの電力供給が遮断された場合にデータバックアップ動作及び電源切断動作のために前記ＳＳＤ装置に電力を供給するのに要するエネルギーの量を含み、
    前記現在のバックアップエネルギー要件に基づいて、前記複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数と前記ＳＳＤ装置の前記電源回路装置との間の接続をオン又はオフに切り替え、
    前記受信、決定及び切り替えを周期的に反復する、ように構成されている、ＳＳＤ装置。
17. 前記コントローラが、
    ホスト装置からの電力の供給の遮断を検出し、
    ホスト装置からの電力の供給が遮断されると、前記複数のバックアップキャパシタのうちで前記電源回路装置との接続を維持しているバックアップキャパシタが前記ＳＳＤ装置に電力を供給している間に、データバックアップ動作及び電源切断動作を実行する、ように更に構成されている、請求項１６に記載のＳＳＤ装置。
18. 前記複数のバックアップキャパシタのうちの少なくとも一つが、複数のキャパシタからなるバンクを含む、請求項１６に記載のＳＳＤ装置。
19. 前記受信、決定及び切り替えが、前記コントローラが前記ＳＳＤ装置におけるアクティビティを検出した場合には第１の間隔で反復され、前記コントローラが前記ＳＳＤ装置におけるアクティビティを検出しなかった場合には第２の間隔で反復される、請求項１６に記載のＳＳＤ装置。
20. 前記複数のバックアップキャパシタのうちの１つ又は複数と前記電源回路装置との間の接続をオン又はオフに切り替えることが、前記ＳＳＤ装置用に構成されたバックアップ・キャパシタ・ローテーション・スケジュールに更に基づいている、請求項１６に記載のＳＳＤ装置。