KR200404469Y1 - 플래쉬 메모리를 이용한 아이디이 및 스카시 방식의 데이터 저장장치 - Google Patents

플래쉬 메모리를 이용한 아이디이 및 스카시 방식의 데이터 저장장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 플래쉬 메모리를 이용한 IDE & SCSI 방식의 데이터 저장장치에 관한 것으로, 기존의 데이터 저장장치(하드 디스크)가 가지고 있는 단점을 개선하기 위하여 반도체 소자인 플래쉬 메모리를 이용한 IDE 및 SCSI 버스 방식의 데이터 저장장치에 관한 것이다.
일반적인 데이터 저장장치(하드 디스크)의 경우, 외부의 충격에 비교적 민감하며 이로 인해 데이터의 손상이나 디스크의 오류가 발생되게 된다. 또한 내부적인 구조로 인하여 구동 시 많은 전류를 필요로 하며 경량화에 어렴움이 있다. 그러나 반도체 소자인 플래쉬 메모리를 이용하여 데이터 저장장치를 제작하게 되면 소전류로도 구동이 가능하며 경량화가 가능하다.

Description

플래쉬 메모리를 이용한 아이디이 및 스카시 방식의 데이터 저장장치{Data Storage Disk for IDE and SCSI interface using the Flash Memory}
본 고안은 플래쉬 메모리를 이용한 IDE & SCSI 방식의 데이터 저장장치에 관한 것으로, 특히, 기존의 데이터 저장장치(하드 디스크)가 가지고 있는 단점을 개선하기 위하여 반도체 소자인 플래쉬 메모리를 이용한 IDE 및 SCSI 버스 방식의 데이터 저장장치를 설계함으로써 향상된 데이터 장치에 관한 것이다.
현재 SCSI에 대한 규약은 ANSI에서 그 표준을 정하고 있는 상황이며, 우리나라에서 SCSI에 대한 연구 및 개발은 극히 미약한 상태라고 할 수 있다. 현재 우리나라에서 SCSI 장비는 가격 경쟁력이 E-IDE보다 떨어지고 사용자들에 대한 인지도가 낮기 때문에 개발되지 않고 있다. 결국 이것은 우리가 SCSI 장비를 비싼 값에 수입할 수밖에 없는 나라로 만들어버리고 정작 SCSI를 원하는 사람들은 그에 따른 고 비용을 부담할 수밖에 없는 실정이다.
또한, 현재 외국의 경우 SCSI가 폭넓게 보편화되어 하나의 PC 솔루션으로 자리를 잡았으며, SCSI를 지나 이제 1394와 파이버채널, RAID 등이 다음 단계의 솔루션으로 거론되고 있으며, 각 업체들은 이에 대한 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 또한, 외국에서는 SCSI 방식을 이용하여 이미지 판독기를 비롯하여 CD-ROM, CD-R, HDD, JAZ, ZIP등 다양한 제품을 생산하고 있다. 또한 백업 장치로서 주로 쓰이는 것은 테이프와 DAT(Digital Audio Tape)인데 이들은 주로 기가바이트(GB)급의 데이터를 백업하는데 사용되며 속도 향상을 위해서 모두 SCSI 인터페이스와 함께 서버 시스템에 장착된다. 그러나, 저가형 테이프 백업 장치 중에는 패러렐이나 IDE 방식이 있지만, 용량도 작고 속도가 매우 느리기 때문에 자주 이용되지 않고 있는 있다.
도 1은 종래에 디스크(2)와 헤더를 갖는 일반적인 하드 디스크(1)는 외부 구조를 도시한 것으로, 아래과 같은 문제를 가지고 있다.
일반적인 하드 디스크(1)의 제어부는 하드 디스크(1)의 중심부로 하드의 동작을 제어하고 디스크(2)의 자료를 받아 메인보드의 CPU나RAM으로 전송하고 발생된 자료를 받아 디스크(2)에 전송하는 역할을 담당한다. 이것은 다른 물리적인 부분에 비해 수리가 간단한 장점도 있지만, 외부로부터 전원을 받아서 스핀들 모터(4)에 공급을 해 주는 역할을 하는데 만약 전원 공급이 불안정하면 하드 디스크(1)내의 오류가 발생할 수도 있다.
또한, 상기의 일반적인 하드 디스크(1)의 디스크(2)는 실제 데이터가 저장되는 부분으로 아주 민감하다. 그러나, 이곳을 헤드(3)가 움직이며 자료를 읽고 쓰고 하는데 표면이 아주 약하므로 작은 충격에도 쉽게 손상을 입는다. 만약, 디스크(2) 표면에 손상을 입게 되면, 배드 섹터(bad sector)가 발생되어 데이터가 손실되며, 이 경우 하드 디스크(1)의 수리는 사실상 불가능하게 된다.
또한, 종래의 일반적인 하드 디스크(1)의 헤드(3)는 하드 디스크(1)에 자료를 읽고 쓰기를 하며 하드 디스크(1)와 접촉한다. 그러나, 헤드(3)에 충격이 있거나 불안정하면 디스크(2) 표면이 헤드(3)에 의해 손상을 입게 된다. 헤드(3)가 고장이 나면 소리가 요란하게 나거나 자료 읽거나 저장하지 못하게 된다.
이처럼, 일반적인 하드 디스크(1)는 외부적인 문제뿐만 아니라. 내부적인 구조로 인하여 구동시 많은 전류를 필요로 하며, 데이터를 고속으로 전송하지 못하는 단점과, 하드 디스크(1)의 경량화에 어려움이 있었다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 회전할 수 있는 모터(4) 구동되는 저장장치의 외부 구조적 한계를 극복하고, 고속의 데이터 전송 및 고용량의 이동식 저장매체로서의 활용을 실현하기 위한 플래쉬 메모리를 이용한 SCSI방식의 데이터 저장장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 회전할 수 있는 모터(4) 구동되는 저장장치의 외부 구조적 한계를 극복하고, 고속의 데이터 전송 및 고용량의 이동식 저장매체로서의 활용을 실현하기 위한 플래쉬 메모리를 이용한 IDE방식의 데이터 저장장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 고안의 플래쉬 메모리를 이용한 SCSI 방식의 데이터 저장장치는 데이터 및 SCSI명령 데이터를 입ㆍ출력하는 SCSI 인터페이스와, 상기 SCSI 인터페이스에서 전달된 상기 SCSI명령 데이터를 처리하기 위한 SCSI 제어기와, 상기 SCSI 인터페이스에서 전달된 상기 데이터를 임시로 저장하는 버퍼 메모리와, 상기 처리된 SCSI 명령 데이터를 분석하고, 상기 버퍼 메모리에 저장된 데이터를 입출력하는 동시에 상기 데이터 저장장치의 내부 레지스터에 상기 데이터의 읽고 쓰기를 수행하는 DSP와, 상기 DSP에서 수행된 상기 데이터가 다시 버퍼 메모리에 임시로 저장되고, 상기 버퍼 메모리에 저장된 데이터가 상기 데이터 저장장치 내부에 존재하는 버스를 거쳐서 저장되도록 하는 복수의 플래쉬 메모리를 가진 플래쉬 메모리 뱅크와, 상기 플래쉬 메모리 뱅크의 각각의 플래쉬 메모리 중 하나를 선택할 수 있는 디코더를 포함한다..
또한, 상기 SCSI 제어기에 의해 처리된 상기 SCSI 명령에 대한 기능을 수행하는 DMA 인터페이스를 더 포함한다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 플래쉬 메모리를 이용한 IDE 방식의 데이터 저장장치에 있어서, 데이터를 입ㆍ출력하는 IDE 인터페이스와, 상기 IDE 인터페이스에서 전달된 상기 데이터를 임시적으로 저장하는 SRAM 버퍼와, 상기 SRAM 버퍼에 저장된 상기 데이터의 에러유무와 정정을 수행하는 에러정정부와, 상기 IDE 인터페이스에서 지정된 값을 상기 플래쉬 메모리의 절대번지로 변환하기 위한 내부 DMA와, 상기 변환된 절대번지로 상기 플래쉬 메모리에 저장되도록 하는 멀티 테스킹 인터페이스를 포함한다.
또한, 상기 플래쉬 메모리의 물리적인 수명을 연장하기 위한 내장 플래쉬 파일 시스템과, 상기 데이터 저장장치의 기록 과정을 총괄하는 MCU를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안에 따른 SCSI 방식의 플래쉬 메모리(17a, 17b, 17c, 17d) 를 이용한 데이터 저장장치에 대한 블록도를 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 플래쉬 메모리(17a, 17b, 17c, 17d) 를 이용한 데이터 저장장치는 SCSI 명령을 처리하기 위한 SCSI 제어기(11)와, 이 명령을 분석하여 처리할 수 있는 DSP(12)와, 데이터를 전송할 때 SCSI에서 발생하는 모든 기능을 수행하는 DMA 인터페이스, 버퍼 메모리(14), 각각의 플래쉬 메모리(17a, 17b, 17c, 17d) 를 선택할 수 있는 디코더(15), 부트(boot) 메모리, 플래쉬 메모리 뱅크(18), SCSI 인터페이스(10) 및 모드 선택부로 구성되어 진다.
DSP(12)는 프로세서에서 PAD 버스 또는 DB 버스의 인터페이스로 FIFO뿐만 아니라 모든 칩 내부의 레지스터가 읽고 쓸 수 있는 기능을 수행한다. 하지만, DSP(12)는 DMA 또는 SCSI가 동작 중에는 FIFO에서 액세스하지 않는다.
또한, DMA 인터페이스는 도 3에 도시된 바와 같이, DB 버스로 이루어지며, DB 버스의 데이터 폭은 8비트 또는 16비트로 이루어져 있다. DB 버스는 0-15개의 데이터 핀들로 이루어져 있고, 이 중에서 0-7개의 데이터 핀은 패리티 비트를 체크할 수 있는 데이터 버스(DBP0)와 8-15개의 데이터 핀은 패리티 비트를 체크할 수 있는 데이터 버스(DBP1)로 나뉜다. 이들 데이터 버스를 통해 SCSI 제어기(11)가 처리된 데이터를 전송할 때 일어나는 모든 기능을 수행할 수 있다.
또한, 버퍼 메모리(14)는 DSP(12)에서 데이터를 처리하는 경우 데이터를 실시간으로 처리할 수 있도록 데이터를 저장한 후에 처리해야 할 데이터만을 전송함으로 시스템의 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 디코더(15)는 플래쉬 메모리 뱅크(18)에 있는 각각의 플래쉬 메모리(17a, 17b, 17c, 17d) 를 선택하여 어느 메모리를 사용할지를 판단한다.
또한, 부트 메모리(13)는 폼웨어를 통해 동작되는 DSP의 동작을 추가하여 실행할 수 있도록 하는 외부 폼웨어와 같은 동작을 한다.
또한, 플래쉬 메모리 뱅크(18)는 각각의 플래시 메모리를 저장하고 있는 영역이다. 즉, 버퍼 메모리에 저장된 데이터를 제어 버스 및 데이터 버스를 통하여 디코더에서 플래쉬 메모리를 선택하여 플래쉬 메모리 뱅크에 저장된다.
또한, SCSI 인터페이스(10)는 외부에서 들어오는 데이터 신호 및 명령 데이터를 를 입ㆍ출력하여 SCSI 제어기(11)에 SCSI 명령을 전달한다.
또한, 모드 선택부는 단일 버스 8비트 DMA(모드 0), 단일 버스 16비트 DMA(모드 1), 분할 버스 16비트 DMA 바이트 제어 옵션 모드(모드 2), 분할 버스 16비트 DMA(모드 3) 등의 4가지 모드를 가지고 있다. 본 고안은 이 4가지 모드 중에서 모드 0과 모드 1을 통하여 플래쉬 메모리(17a, 17b, 17c, 17d) 를 이용한 데이터 저장 장치를 제공한다.
모드 0에서, PAD 버스는 사용되지 않으며, DB 버스는 ８비트를 사용하여 데이터를 전송하는 방법으로, DB 버스는 DB7-0의 패리티 비트(DBP0)로 마이크로 프로세서 인터페이스와 DMA 인터페이스를 한다. DB15-8는 사용되지 않는다
모드 1에서, PAD 버스는 사용되지 않으며, DB 버스는 16비트를 사용하여 데이터를 전송하는 방법으로, 이 모드에서의 레지스터 주소는 A3-0에 의해 전송되고，SCSI 제어기(11)의 CS단자는 하이(high)에서 로(Low)로 된다. 마이크로 프로세서 인터페이스는 DB7-0 핀들의 의해 DBP0로 패리티 비트를 위해 사용된다．
상기와 같이 설명한 장치를 사용하여 SCSI 방식으로 플래쉬 메모리에 저장되는 방법은 일반적으로 비슷하다. 간략하게 설명하면, 컴퓨터로부터 디스크에 저장명령이 전달되면 디스크는 저장 명령을 처리하기 위해 플래쉬 메모리의 빈 공간을 찾는다. 그 다음 저장하고자 하는 저장 데이터를 버스를 통해 메인 칩으로 전달하고, 제어기는 데이터를 플래쉬 메모리의 저장 번지에 할당하고 데이터를 저장한다.
도 4은 본 고안에 따른 IDE 방식의 플래쉬 메모리(29) 를 이용한 데이터 저장장치에 대한 블록도이다.
일반적인 IDE방식의 인터페이스(40)는 8비트와 16비트 방식을 모두 지원하고 있으나, 본 고안은 시스템의 복잡도를 최소화하기 위하여 8비트의 인터페이스를 사용하였지만 16비트의 인터페이스를 사용해도 좋다.
본 실시예의 데이터 저장장치는 HOST ATA/IDE 버스의 인터페이스(40)와 연결되고 , 이 인터페이스(40)는 40핀의 표준 인터페이스로 되어 있다. 또한, 2.5인치 IDE 디스크의 인터페이스(40)인 44PIN 구조로도 설계가 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안의 데이터 저장장치는 IDE 인터페이스(40)에서 입출력되는 데이터나 명령을 임시적으로 저장하기 위한 SRAM 버퍼(23)와, HOST에서 지정받은 실린더, 헤드, 섹터 값을 플래쉬 메모리(29)의 절대번지로 변환하여 플래쉬 메모리(29) 의 효율적인 어드레스 관리를 위한 내부 DMA(25)와, 플래쉬 메모리(29) 의 물리적인 수명을 연장하기 위한 기법으로 내장 플래쉬 파일 시스템(21)으로 구성되고, 이 시스템에 의해 웨어리빙(Wear-Leveling)이 가능하다.
여기서, 웨어리빙을 사용하는 이유는 플래쉬 메모리의 1개 셀당 10만번의 저장 수명을 가지고 있기 때문에 데이터 저장시 메모리 앞부분의 주소에 편중되는 것을 막음으로써, 수명을 연장하기 위한 것이다.
또한, 약 16KB의 용량을 가진 SRAM 버퍼(23)를 통해 데이터 병목현상을 해결하고, 이 버퍼에 저장된 데이터를 처리하기 이전에 에러 정정(ECC) 블럭에서는 데이터의 에러유무와 정정이 이루어지며, 이런한 일련의 과정을 MCU(22)에서 총괄하여 처리하게 된다. 또, 외부의 다른 시스템과의 통신을 원활히 하기 위하여 SCI가 내장되어 있고, 이 인터페이스를 이용하여 폼웨어의 업데이트, 각종 레지스터의 상태를 확인할 수 있다.
게다가, 플래쉬 메모리(29) 를 최대 8개 까지 장착할 수 있도록 멀티 테스킹 인터페이스(multi-tasking Interface)(28)가 탑재되어 있고, 이를 이용함으로써 여러개의 플레쉬 메모리에 동시에 읽기와 쓰기가 가능하다.
상기와 같이 설명한 장치를 사용하여 IDE 방식으로 플래쉬 메모리에 저장되는 방법은 SCSI 방식과 비슷하므로 생략한다.
따라서, 본 고안에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 고안과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러가지 대안, 수정 및 변경을 실시할 수 있다.
상기에 기술된 바와 같이, 본 고안은 플래쉬 메모리를 이용한 IDE & SCSI 방식의 데이터 저장장치에 관한 것으로, 기존의 데이터 저장장치(하드 디스크)가 가지고 있는 단점을 개선하기 위하여 반도체 소자인 플래쉬 메모리를 이용한 IDE 및 SCSI 버스 방식의 데이터 저장장치를 사용함로써, 기존의 하드 디스크를 SCSI 방식의 플래쉬 메모리를 이용한 저장장치로 대치할 수 있다.
또한, SCSI 방식을 사용하여 USB를 가진 CPU를 통해 데이터를 전송하고, 데이터를 전송하는 동안에 다른 작업을 수행하더라도, 작업의 수행속도가 떨어지지 않도록 고용량의 이동식 저장 매체로 사용할 수 있다.
또한, SCSI 방식의 플래시 메모리를 이용한 데이터 저장장치를 사용함으로, 데이터를 고속으로 전송하는 고속 데이터 저장장치로 사용할 수 있다.
그 밖에. 디스크 에뮬레이터, 복사기, 대용량 서버의 백업 디스크, 자동차 운행데이터 저장용 장치, 서버의 OS백업용 장치, 야전용 통신시스템의 부팅 디스크, 군사용 무기의 부팅디스크로 활용될 수 있다.
도 1은 종래에 디스크와 헤더를 갖는 일반적인 하드 디스크는 외부 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안에 따른 SCSI 방식의 플래쉬 메모리를 이용한 데이터 저장장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 고안에 따른 SCSI 방식의 플래쉬 메모리를 이용한 데이터 저장장치내 데이터 버스간에 데이터를 송수신하는 도면이다.
도 4은 본 고안에 따른 IDE 방식의 플래쉬 메모리를 이용한 데이터 저장장치의 구조를 도시한 블록도이다.

Claims (5)

  1. 데이터 저장장치에 있어서,
    데이터 및 SCSI명령 데이터를 입ㆍ출력하는 SCSI 인터페이스와,
    상기 SCSI 인터페이스에서 전달된 상기 SCSI명령 데이터를 처리하기 위한 SCSI 제어기와,
    상기 SCSI 인터페이스에서 전달된 상기 데이터를 임시로 저장하는 버퍼 메모리와,
    상기 처리된 SCSI 명령 데이터를 분석하고, 상기 버퍼 메모리에 저장된 데이터를 입출력하는 동시에 상기 데이터 저장장치의 내부 레지스터에 상기 데이터의 읽고 쓰기를 수행하는 DSP와,
    상기 DSP에서 수행된 상기 데이터가 다시 버퍼 메모리에 임시로 저장되고, 상기 버퍼 메모리에 저장된 데이터가 상기 데이터 저장장치 내부에 존재하는 버스를 거쳐서 저장되도록 하는 복수의 플래쉬 메모리를 가진 플래쉬 메모리 뱅크와,
    상기 플래쉬 메모리 뱅크의 각각의 플래쉬 메모리 중 하나를 선택할 수 있는 디코더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리를 이용한 SCSI 방식의 데이터 저장장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 SCSI 제어기에 의해 처리된 상기 SCSI 명령에 대한 기능을 수행하는 DMA 인터페이스를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리를 이용한 SCSI 방식의 데이터 저장장치.
  3. 데이터 저장장치에 있어서,
    데이터를 입ㆍ출력하는 IDE 인터페이스와,
    상기 IDE 인터페이스에서 전달된 상기 데이터를 임시적으로 저장하는 SRAM 버퍼와,
    상기 SRAM 버퍼에 저장된 상기 데이터의 에러유무와 정정을 수행하는 에러정정부와,
    상기 IDE 인터페이스에서 지정된 값을 상기 플래쉬 메모리의 절대번지로 변환하기 위한 내부 DMA와,
    상기 변환된 절대번지로서 상기 데이터를 상기 플래쉬 메모리에 저장되도록 하는 멀티 테스킹 인터페이스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리를 이용한 IDE 방식의 데이터 저장장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 플래쉬 메모리의 물리적인 수명을 연장하기 위한 내장 플래쉬 파일 시스템과, 상기 데이터 저장장치의 기록 과정을 총괄하는 MCU를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 IDE 방식의 데이터 저장장치
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 IDE 인터페이스에서 지정된 값은 실린더, 헤드, 섹터로 구성된 것을 특징으로 하는 IDE 방식의 데이터 저장장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101185818B1 (ko) * 2011-09-19 2012-11-09 주식회사 가야데이터 고체 상태 드라이브를 이용한 연속 데이터 보호 시스템

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KR101185818B1 (ko) * 2011-09-19 2012-11-09 주식회사 가야데이터 고체 상태 드라이브를 이용한 연속 데이터 보호 시스템

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