KR101217937B1 - 고속의 외부 메모리 인터페이스를 위한 적응적 디지털 ｐｈｙ - Google Patents

고속의 외부 메모리 인터페이스를 위한 적응적 디지털 ｐｈｙ Download PDF

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Abstract

고속의 외부 메모리 인터페이스를 위한 적응적 디지털 PHY가 개시된다. 적응적 디지털 PHY는 복수개의 캡쳐 클럭들을 이용하여 외부 메모리에 저장된 데이터를 캡쳐한다. 적응적 디지털 PHY는 복수의 캡쳐 클럭들을 이용하여 캡쳐된 데이터들을 에러케이스에 관해 미리 저장된 테이블과 비교함으로써 에러의 유형을 파악할 수 있다. 그리고 적응적 디지털 PHY는 발생된 에러의 유형에 따라 캡쳐 클럭의 지연 시간을 조정할 수 있다.

Description

고속의 외부 메모리 인터페이스를 위한 적응적 디지털 ＰＨＹ{ADAPTIVE DIGITAL PHY FOR HIGH SPEED EXTERNAL MEMORY INTERFACE}
본 발명의 일 실시예는 외부 메모리 인터페이스를 위한 PHY에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 PHY는 고속으로 동작하는 SRD/DDR DRAM 컨트롤러 및 SSD 컨트롤러에 적용될 수 있다.
종래의 DRAM, FLASH와 같은 외부 메모리 인터페이스는 고성능이 요구되는 경우에는 아날로그(Analog) PHY를 사용하였다. 고성능이 요구되지 않는 경우에는 디지털(Digital) 회로 만으로 외부 메모리 인터페이스가 구성되었다. 아날로그 PHY의 사용은 고성능을 확보할 수 있는 반면 비용 및 면적(Area)에서 약점을 가질 수 있다.
아날로그 PHY를 사용하지 않을 경우, 외부 메모리 인터페이스는 디지털 회로의 특성상 고속으로 동작하는 데에 한계가 있을 수 있다. 디지털 회로 만으로 최대 성능을 끌어내기 위해서는 복잡한 Calibration 과정이 필요하며, 외부 인터페이스와의 동기화(Synchronization)에 있어서 Meta Stable을 피하기 위한 장치가 마련될 필요가 있다. 또한 Calibration 값은 칩이 동작하는 동안에 온도 등과 같은 외부 환경에 따라서 달라져야 할 필요가 있다.
특히 고체 상태 디스크(Solid State Disk; SSD) 컨트롤러(Controller)와 같이 하나의 채널(Channel)에 다수의 플래시 메모리(Flash Memory) 칩이 인터페이스 되는 경우에는 신호 무결성(Signal Integrity) 측면에서 메모리 컨트롤러가 캡쳐(Capture)할 수 있는 데이터 윈도우(Data Window)가 상대적으로 취약할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 외부 메모리 인터페이스의 성능을 향상하기 위한 간단한 디지털 회로로 구성된 PHY를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 시스템은 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기; 상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기; 상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛들; 및 상기 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진을 포함한다.
상기 교정 엔진은 상기 캡쳐된 데이터들을 기초로 하나의 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 생성부는 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에서 캡쳐 시점의 면에서 가운데에서 가장 가까운 캡쳐 클럭을 이용하여 캡쳐된 데이터에 기초하여 상기 하나의 데이터를 생성할 수 있다.
상기 데이터 생성부는 상기 캡쳐된 데이터들 중에서 동일한 데이터가 가장 많은 데이터를 기초로 상기 하나의 데이터를 생성할 수 있다.
상기 교정 엔진은 상기 복수의 캡쳐 유닛들을 이용한 데이터 캡쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들에 대해 미리 정의된 테이블을 저장하고, 상기 테이블과 상기 캡쳐된 데이터들을 비교하여 상기 캡쳐된 데이터들의 유효성을 판단하는 미스매치 검출기를 포함할 수 있다.
상기 교정 엔진은 상기 캡쳐 클럭 선택기가 상기 유효성 판단 결과를 반영하여 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있도록 클럭 제어 신호를 생성하는 클럭 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
상기 클럭 제어 신호 생성부는 상기 유효성 판단에 따라 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에 상기 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 작은 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 캡쳐 클럭 선택기가 더 큰 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 클럭 제어 신호 생성부는 상기 유효성 판단에 따라 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에 상기 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 큰 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 캡쳐 클럭 선택기가 더 작은 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 캡쳐 클럭 생성기는 상기 기준 클럭으로부터 일정한 간격의 지연 시간을 갖는 상기 복수의 캡쳐 클럭들을 생성할 수 있다.
상기 캡쳐 클럭 선택기는 상기 선택된 캡쳐 클럭들의 캡쳐 시점들이 일정한 간격을 갖도록 상기 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스토리지 시스템은 서로 독립적인 복수의 채널들과 연결되고, 데이터를 저장하는 복수의 고체 상태 디스크들; 상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 상기 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭을 기초로 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기; 상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기; 및 상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진을 포함한다.
상기 캡쳐 클럭 생성기는 상기 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖고 상기 지연 시간의 간격이 일정한 상기 복수의 캡쳐 클럭들을 생성할 수 있다.
상기 교정 엔진은 상기 캡쳐된 데이터들 중에서 동일한 데이터가 가장 많은 데이터 또는 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에서 캡쳐 시점이 가장 가운데 있는 캡쳐 클럭을 이용하여 캡쳐된 데이터를 기초로 하나의 데이터를 생성할 수 있다.
상기 교정 엔진은 상기 복수의 캡쳐 클럭들을 이용한 데이터 캡쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들에 대해 미리 정의된 테이블을 저장하고, 상기 테이블과 상기 캡쳐된 데이터들을 비교하여 상기 캡쳐된 데이터들의 유효성을 판단할 수 있다.
상기 교정 엔진은 상기 유효성 판단에 따라 상기 캡쳐 클럭 선택기가 해당 에러 케이스를 해결하도록 상기 캡쳐 클럭 선택기를 위한 클럭 선택 제어 신호를 생성하는 스토리지 시스템.
본 발명의 일 실시예에 따른 PHY는 복수개의 비동기 캡쳐 클럭들을 이용하여 외부 메모리에 저장된 데이터를 캡쳐함으로써 메타 스테이블에 의한 영향을 줄이고, 보다 정확하게 외부 메모리로부터 데이터를 액세스할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PHY는 복수의 캡쳐 클럭들을 이용하여 캡쳐된 데이터들을 에러 케이스에 관해 미리 저장된 테이블과 비교함으로써 발생된 에러의 유형을 파악할 수 있다. 그리고 PHY는 발생된 에러의 유형에 따라 캡쳐 클럭들의 지연 시간을 조정함으로써 상황에 따라 적응적으로 에러를 해결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PHY는 간단한 디지털 회로들로 구성됨으로써 외부 메모리 인터페이스의 성능을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 상태 디스크 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 초기 교정이 완료된 경우에 각각의 캡쳐 유닛들이 데이터를 캡쳐하는 시점에 대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 엔진을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 외부 환경의 영향으로 캡쳐 유닛들이 데이터를 캡쳐하는 시점이 변경되는 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 캡쳐 유닛들의 데이터쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 상태 디스크 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 스토리지 시스템의 일종인 고체 상태 디스크(Solid State Disk; SSD) 시스템(120)은 컨트롤러, 복수의 SSD들(SSD1 내지 SSD9), 복수의 PHY들(PHY1 내지 PHY3)을 포함한다.
컨트롤러는 호스트(110)의 읽기 또는 쓰기 요청에 응답하여 복수의 SSD들에 대한 읽기 동작 또는 쓰기 동작을 제어한다. 여기서, 복수의 SSD들 각각에는 플래시 메모리가 설치될 수 있으며, 복수의 SSD들은 DRAM 등 다른 반도체 디스크를 포함할 수도 있다. 복수의 SSD들은 서로 독립적인 복수의 채널들(채널1 내지 채널3)과 연결된다. 그리고 컨트롤러는 복수의 채널들 각각에 연결된 PHY들(PHY1 내지 PHY3)을 통해 복수의 SSD들에 대한 읽기 또는 쓰기 동작을 제어할 수 있다.
복수의 채널들은 서로 독립적으로 운용된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 SSD 시스템은 서로 독립적으로 운용되는 복수의 채널들을 이용함으로써, 병렬적으로 읽기 동작 또는 쓰기 동작을 수행할 수 있다. 즉, 컨트롤러는 채널1과 연결된 SSD1, SSD2 및 SSD3, 채널2와 연결된 SSD4, SSD5 및 SSD6, 채널3과 연결된 SSD1, SSD2 및 SSD3에 대해 독립적으로 읽기 동작 또는 쓰기 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 컨트롤러가 외부의 메모리를 인터페이스 할 때 디지털 회로로 구성된 PHY를 이용함으로써 향상된 성능이 제공되고, 칩 동작 중에 발생하는 calibration 상황에 대하여 하드웨어(Hardware; HW)가 자동적으로 대처할 수 있는 PHY가 제공된다. 구체적으로 Factory 또는 초기 Boot Up Sequence에서 calibration을 통해 데이터 캡쳐 클럭에 대한 최적값이 결정되면, HW는 이를 기반으로 IO 상황 변화에 따라 자동적으로 캡쳐 클럭에 대한 최적값을 업데이트할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 PHY는 서로 다른 캡쳐 클럭을 갖는 비동기 캡쳐 유닛(즉, 비동기 FIFO(Asynchronous FIFO))들을 이용하여 Meta stable 문제를 해결할 수 있다.
이하에서, SSD 시스템에 포함되는 본 발명의 일 실시예에 따른 PHY에 대한 구체적인 구성을 도2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 캡쳐 클럭 생성기(210), 캡쳐 클럭 선택기(220), 복수의 캡쳐 유닛들(230)(캡쳐 유닛 A 내지 캡쳐 유닛 E) 및 교정 엔진(240)(Calibration Engine)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 외부 메모리(즉, SSD)의 데이터(즉, IODQ)를 인터페이스하며 내부 제어 신호를 갖는다.
캡쳐 클럭 생성기(210)는 해당 PHY에 대응하는 채널을 통하여 수신되는 복수의 SSD들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭(RefClk)으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성한다. 예를 들어, 캡쳐 클럭 생성기(210)는 기준 클럭을 입력 받아 일정한 간격으로 딜레이(delay)된 n개의 캡쳐 클럭들(CapClk_1 내지 CapClk_n)을 생성할 수 있다.
캡쳐 클럭 선택기(220)는 캡쳐 클럭 생성기(210)가 생성한 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수(m)의 캡쳐 클럭들(CalbClk_1 내지 CalbClk_m)을 선택한다. 이때 캡쳐 클럭 선택기(220)는 캡쳐 시점들이 일정한 간격을 갖도록 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있다. 즉, 캡쳐 클럭 선택기(220)는 n개의 캡쳐 클럭들 중 연속된 인덱스를 갖는 m개의 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있다. 예를 들어 m=5인 경우, CapClk_2 내지 CapClk_6과 같이 연속된 캡쳐 클럭들이 CalbClk_1 내지 CalbClk_m으로 선택될 수 있다. 이때, 선택된 캡쳐 클럭의 인덱스가 작을수록 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 짧은 것(즉, 캡쳐 시점이 빠른 것)으로 한다.
복수의 캡쳐 유닛들(230)(캡쳐유닛 A 내지 캡쳐 유닛 E)은 캡쳐 클럭 선택기(220)가 선택한 캡쳐 클럭들(CalbClk_1 내지 CalbClk_m)을 이용하여 채널을 통해 수신되는 데이터를 캡쳐한다. 복수의 캡쳐 유닛들(230) 각각은 서로 다른 캡쳐 클럭을 이용하므로 데이터가 캡쳐되는 시점이 서로 다르며 일정한 시간적 간격으로 데이터를 캡쳐할 수 있다.
외부 메모리(즉, SSD들)가 비록 동기 인터페이스(Synchronous Interface)를 가진다 하더라도 외부 환경에 의하여 글리치 및 딜레이가 발생할 수 있다. 이는 칩 내부의 동기화와는 달리 비동기 경로(Asynchronous Path)와 유사하게 메타 스테이블(Meta Stable)을 유발하여 칩 동작에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY에서는 비동기 캡쳐 유닛들(230)을 이용하여 메타 스테이블에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
교정 엔진(240)(Calibration Engine)은 캡쳐 유닛들(230)이 캡쳐한 데이터들을 처리한다. 구체적으로 교정 엔진(240)은 캡쳐 유닛들(230)이 캡쳐한 데이터들을 기초로 SSD 시스템의 컨트롤러 위한 하나의 데이터(Internal IODQ)를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY의 컨트롤 인터페이스(Control Interface)는 펌웨어 컨트롤(Firmware Control)과 하드웨어 컨트롤(Hardware control) 로 구성된다. 펌웨어 컨트롤은 초기 교정(Initial Calibration) 과정에서 이용된다.
펌웨어(Firmware; FW)는 FW_CALVALUE를 변경하면서 읽기 동작을 수행하여 초기 교정 값(Initial Calibration value)을 찾는다. 초기 교정 값은 동작 초기에 캡쳐 유닛들(230)이 캡쳐하는 데이터들이 올바르게 캡쳐될 수 있도록 하기 위한 캡쳐 시점과 관련된 값이다. 하드웨어 컨트롤은 적응적 교정 값(Adaptive Calibration Value)을 적용하는 시점을 정의한다. 하드웨어(HW)는 캡쳐 클럭의 phase를 1Delay Tap만큼 증가시키거나 감소시켜도 데이터 읽기에 영향을 미치지 않는 시점에 대한 정보를 제공할 수 있다.
초기 교정 과정에서 펌웨어는 캡쳐 클럭 선택기(220)가 선택한 캡쳐 클럭들(CalbClk_0 내지 CalbClk_m) 각각에 기초하여 캡쳐된 데이터들을 비교 분석하여 CalbClk_0 내지 CalbClk_m 각각에 대해 캡쳐된 데이터들이 모두 유효하도록 캡쳐 시점들을 조정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 초기 교정이 완료된 경우에 각각의 캡쳐 유닛들이 데이터를 캡쳐하는 시점에 대하여 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 초기 교정이 완료된 경우, 캡쳐 유닛 C에 대응하는 캡쳐 클럭 C를 중심으로 모든 캡쳐 클럭들의 캡쳐 시점들이 IODQ가 유효한 범위(310)에 놓이게 된다. 따라서 초기 교정 이후의 읽기 동작에서 캡쳐 유닛들은 올바른 IOQD를 캡쳐할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 엔진을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 엔진은 데이터 생성부(410), 미스매치 검출기(420)(Mismatch Finder) 및 클럭 제어 신호 생성부(430)를 포함한다.
데이터 생성부(410)는 캡쳐 유닛들이 캡쳐한 데이터들을 비교 분석하여 하나의 데이터를 생성한다.
구체적으로, 하나의 데이터를 생성하는 i)첫 번째 방법은, 데이터 생성부(410)는 캡쳐 클럭 선택부가 선택한 캡쳐 클럭들 중에서 캡쳐 시점의 면에서 가운데서 가장 가까운 캡쳐 클럭을 이용하여 캡쳐된 데이터를 취하여 컨트롤러를 위한 하나의 데이터를 생성하는 방법이다. 즉, 데이터 생성부(410)는 캡쳐 유닛 C에 의해 캡쳐된 데이터를 선택할 수 있다. 이 경우 캡쳐 유닛 C에 이상 글리치(Glitch) 등이 인가되는 경우 데이터 생성이 부정확할 수 있다.
ii)두 번째 방법은, 각 비트(bit)에 대해 모든 캡쳐 유닛들이 캡쳐한 데이터들 중에서 가장 많은 데이터를 취하여 컨트롤러를 위한 하나의 데이터를 생성하는 방법이다. 예를 들어, 캡쳐 유닛 C가 캡쳐한 [0]번 비트가 '1'이고 나머지 캡쳐 유닛들(캡쳐 유닛 A, 캡쳐 유닛 B, 캡쳐 유닛 D 및 캡쳐 유닛 E)이 캡쳐한 [0]번 비트가 '0'인 경우, [0]번 비트에 대하여 '0'을 캡쳐한 캡쳐 유닛들이 다수이므로 [0]번 비트에 대한 컨트롤러를 위한 데이터(즉, Internal IODO[0])는 '0'이 된다. 두 번째 방법은 첫 번째 방법과 비교할 때 캡쳐 유닛 C에만 글리치가 발생하는 경우에 대한 예방 효과를 가질 수 있다.
미스매치 검출기(420)는 복수의 캡쳐 유닛들을 이용한 데이터 캡쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들에 대해 미리 정의된 테이블을 저장하고, 데이터가 캡쳐될때마다 테이블과 캡쳐된 데이터들을 비교하여 캡쳐된 데이터들의 유효성을 판단할 수 있다.
클럭 제어 신호 생성부(430)는 캡쳐 클럭 선택기가 유효성 판단 결과를 반영하여 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있도록 클럭 제어 신호를 생성한다. 즉, 외부 환경에 의하여 캡쳐 시점이 변경됨에 따라 발생하는 에러를 해결하기 위하여 요구되는 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점의 변동에 관한 클럭 제어 신호를 생성한다. 그러면 캡쳐 클럭 선택기는 클럭 제어 신호를 기초로 새롭게 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있다.
에러 케이스들에 대해 구체적으로 설명하면, SSD 시스템 상에서 칩이 동작하는 경우 온도 상승 등과 같은 외부 환경의 변화로 인하여 초기 교정에 의한 캡쳐 시점들이 더 이상 유효하지 않은 경우가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PHY는 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점이 달라지는 것을 인식하고 하드웨어를 통해 자동적으로 캡쳐 시점이 IODQ가 유효한 범위에 있도록 캡쳐 시점을 조절할 수 있다.
다시 말해, 초기 교정에 의하여 이미 모든 캡쳐 유닛들의 캡쳐 클럭이 IODQ가 유효한 범위에 있도록 조정되었더라도 외부 환경으로 인하여 캡쳐 유닛 A 또는 캡쳐 유닛 E의 데이터에 에러가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 읽기 동작이 일어날 때마다 캡쳐 유닛들 각각이 캡쳐한 데이터들을 비교한다.
도 5a 및 도 5b는 외부 환경의 영향으로 캡쳐 유닛들이 데이터를 캡쳐하는 시점이 변경되는 예를 도시한 도면이다.
도 5a는 초기 교정 이후에 IODQ의 딜레이가 증가함에 따라 캡쳐 유닛 A에 대응하는 캡쳐 클럭 A의 캡쳐 시점이 IODQ가 유효한 범위(510)를 벗어나서 캡쳐 유닛 A가 캡쳐하는 데이터에 에러가 발생하는 경우를 나타낸다. 이 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 캡쳐 유닛 A가 캡쳐하는 데이터에 에러가 발생함을 인식하고 캡쳐 클럭 선택기가 현재보다 더 큰 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 함으로써 각 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점들이 늦춰지도록(도면에서 오른쪽으로 이동하도록) 캡쳐 클럭 선택기를 제어할 수 있다. 이러한 제어를 Right Shift 제어라고 한다. Right Shift 제어가 완료된 경우, 모든 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점이 IODQ가 유효한 범위(510) 이내에 있게 되므로 모든 캡쳐 유닛들이 캡쳐하는 데이터들의 값은 같게 된다.
도 5b는 초기 교정 이후에 IODQ의 딜레이가 감소함에 따라 캡쳐 유닛 D에 대응하는 캡쳐 클럭 D의 캡쳐 시점이 IODQ가 유효한 범위(520)를 벗어나서 캡쳐 유닛 D가 캡쳐하는 데이터에 에러가 발생하는 경우를 나타낸다. 이 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 캡쳐 유닛 D가 캡쳐하는 데이터에 에러가 발생함을 인식하고 캡쳐 클럭 선택기가 현재보다 더 작은 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 함으로써 각 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점들이 빨라지도록(도면에서 왼쪽으로 이동하도록) 캡쳐 클럭 선택기를 제어할 수 있다. 이러한 제어를 Left Shift 제어라고 한다. Leftt Shift 제어가 완료된 경우, 모든 캡쳐 유닛들의 캡쳐 시점이 IODQ가 유효한 범위(520) 이내에 있게 되므로 모든 캡쳐 유닛들이 캡쳐하는 데이터들의 값은 같게 된다.
위와 같은 각종 에러 케이스들은 도 6과 같은 테이블로 정리될 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 도 6과 같은 테이블을 보유하고, 캡쳐되는 데이터들을 테이블과 비교할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 캡쳐 유닛들의 데이터쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 각 캡쳐 유닛들에 대한 항목에서 각 캡쳐 유닛들이 캡쳐한 데이터가 캡쳐 유닛 C가 캡쳐한 데이터와 일치하지 않는 경우를 1로 표시하였다.
미스매치 검출기의 유효성 판단 결과, 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 작은 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터(캡쳐 유닛 A가 캡쳐한 데이터)에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우(610), 클럭 제어 신호 생성부는 캡쳐 클럭 선택기가 더 큰 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 현재 선택된 캡쳐 클럭들이 CapClk_2 내지 CapClk_6이라면, 다음에 선택될 캡쳐 클럭들이 CapClk_3 내지 CapClk_7이 되도록 클럭 제어 신호 생성부는 클럭 제어 신호를 캡쳐 클럭 선택부로 전송할 수 있다(Right Shift 제어).
마찬가지로, 미스매치 검출기의 유효성 판단 결과, 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 큰 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터(캡쳐 유닛 E가 캡쳐한 데이터)에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우(620), 캡쳐 클럭 선택기가 더 작은 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 현재 선택된 캡쳐 클럭들이 CapClk_2 내지 CapClk_6이라면, 다음에 선택될 캡쳐 클럭들이 CapClk_1 내지 CapClk_6이 되도록 클럭 제어 신호 생성부는 클럭 제어 신호를 캡쳐 클럭 선택부로 전송할 수 있다(Left Shift 제어).
양 끝의 캡쳐 유닛들이 아닌 중간의 캡쳐 유닛들(캡쳐 유닛 B 및 캡쳐 유닛 D)에 에러가 발생하는 경우(이를 Shift Error라 한다), 적응적 디지털 PHY는 인터럽트(Interrupt)를 이용하여 에러 상태를 펌웨어에 보고할 수 있다. 펌웨어는 Shift Error에 의한 인터럽트가 발생한 경우 초기 교정 과정을 다시 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 디지털 PHY는 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성한다(710).
적응적 디지털 PHY는 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택한다(720).
적응적 디지털 PHY는 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐한다(730).
적응적 디지털 PHY는 캡쳐된 데이터들에 에러가 발생하였는지 판단한다(740). 에러 판단에 에러 케이스를 정리한 테이블이 이용될 수 있다.
에러가 발생한 경우, 적응적 디지털 PHY는에러 해결을 위한 클럭 제어 신호를 생성한다(760). 그리고 단계 720으로 돌아간다.
에러가 발생하지 않은 경우, 적응적 디지털 PHY는 캡쳐된 데이터들로부터 하나의 데이터를 생성한다(750).
지금까지 본 발명에 따른 적응적 디지털 PHY의 동작 방법에 대해 설명하였다. 본 적응적 디지털 PHY의 동작 방법에는 앞서 도 1 내지 도 6과 관련하여 다양한 실시예를 통하여 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 호스트
120: SSD 시스템

Claims (15)

  1. 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기;
    상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기;
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛들; 및
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진
    을 포함하고,
    상기 교정 엔진은
    상기 캡쳐된 데이터들을 기초로 하나의 데이터를 생성하는 데이터 생성부
    를 포함하는 스토리지 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 생성부는
    상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에서 캡쳐 시점의 면에서 캡쳐하기 위한 데이터의 가운데 시점과 가까운 캡쳐 클럭을 이용하여 캡쳐된 데이터에 기초하여 상기 하나의 데이터를 생성하는 스토리지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 생성부는
    상기 캡쳐된 데이터들 중에서 동일한 데이터가 가장 많은 데이터를 기초로 상기 하나의 데이터를 생성하는 스토리지 시스템.
  5. 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기;
    상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기;
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛들; 및
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진
    을 포함하고,
    상기 교정 엔진은
    상기 복수의 캡쳐 유닛들을 이용한 데이터 캡쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들에 대해 미리 정의된 테이블을 저장하고, 상기 테이블과 상기 캡쳐된 데이터들을 비교하여 상기 캡쳐된 데이터들의 유효성을 판단하는 미스매치 검출기
    를 포함하는 스토리지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 교정 엔진은
    상기 캡쳐 클럭 선택기가 상기 유효성 판단 결과를 반영하여 캡쳐 클럭들을 선택할 수 있도록 클럭 제어 신호를 생성하는 클럭 제어 신호 생성부
    를 포함하는 스토리지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클럭 제어 신호 생성부는
    상기 유효성 판단에 따라 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에 상기 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 작은 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 캡쳐 클럭 선택기가 더 큰 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성하는 스토리지 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 클럭 제어 신호 생성부는
    상기 유효성 판단에 따라 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에 상기 기준 클럭으로부터의 지연 시간이 가장 큰 캡쳐 클럭에 대응하는 캡쳐된 데이터에 에러가 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 캡쳐 클럭 선택기가 더 작은 지연 시간을 갖는 캡쳐 클럭들을 선택하도록 클럭 제어 신호를 생성하는 스토리지 시스템.
  9. 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기;
    상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기;
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛들; 및
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진
    을 포함하고,
    상기 캡쳐 클럭 생성기는
    상기 기준 클럭으로부터 일정한 간격의 지연 시간을 갖는 상기 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 스토리지 시스템.
  10. 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖는 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기;
    상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기;
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 데이터를 캡쳐하는 캡쳐 유닛들; 및
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 상기 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진
    을 포함하고,
    상기 캡쳐 클럭 선택기는
    상기 선택된 캡쳐 클럭들의 캡쳐 시점들이 일정한 간격을 갖도록 상기 캡쳐 클럭들을 선택하는 스토리지 시스템.
  11. 서로 독립적인 복수의 채널들과 연결되고, 데이터를 저장하는 복수의 고체 상태 디스크들;
    상기 복수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여 수신되는 상기 복수의 고체 상태 디스크들 중 적어도 하나에 저장된 데이터를 캡쳐하기 위하여 기준 클럭을 기초로 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 캡쳐 클럭 생성기;
    상기 복수의 캡쳐 클럭들 중 미리 설정된 개수의 캡쳐 클럭들을 선택하는 캡쳐 클럭 선택기; 및
    상기 선택된 캡쳐 클럭들을 이용하여 캡쳐된 데이터들을 처리하는 교정 엔진
    을 포함하고,
    상기 캡쳐 클럭 생성기는
    상기 기준 클럭으로부터 서로 다른 지연 시간을 갖고 상기 지연 시간의 간격이 일정한 상기 복수의 캡쳐 클럭들을 생성하는 스토리지 시스템.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 교정 엔진은
    상기 캡쳐된 데이터들 중에서 동일한 데이터가 가장 많은 데이터 또는 상기 선택된 캡쳐 클럭들 중에서 캡쳐 시점의 면에서 캡쳐하기 위한 데이터의 가운데 시점과 가장 가까운 캡쳐 클럭을 이용하여 캡쳐된 데이터를 기초로 하나의 데이터를 생성하는 스토리지 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 교정 엔진은
    상기 복수의 캡쳐 클럭들을 이용한 데이터 캡쳐 과정에서 발생할 수 있는 에러 케이스들에 대해 미리 정의된 테이블을 저장하고, 상기 테이블과 상기 캡쳐된 데이터들을 비교하여 상기 캡쳐된 데이터들의 유효성을 판단하는 스토리지 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 교정 엔진은
    상기 유효성 판단에 따라 상기 캡쳐 클럭 선택기가 해당 에러 케이스를 해결하도록 상기 캡쳐 클럭 선택기를 위한 클럭 선택 제어 신호를 생성하는 스토리지 시스템.
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