TW201428761A

TW201428761A - 用於非揮發性儲存器件之電源關閉預測

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Publication number: TW201428761A
Application number: TW102135186A
Authority: TW
Inventors: Avraham Poza Meir; Shai Ojalvo; Moshe Neerman
Original assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-07-16
Also published as: US20150082099A1; US20140089743A1; US8924785B2; WO2014052584A1; US9547574B2; TWI505282B

Abstract

一種方法，其包括：在將資料儲存於一儲存器件中之一主機中，偵測統計地而非確定性地指示該主機中之一即將發生之電源關閉的一事件。回應於該經偵測事件而將一通知發送至該儲存器件，以便使該儲存器件針對該即將發生之電源關閉而起始預備動作。

Description

用於非揮發性儲存器件之電源關閉預測

本發明大體上係關於資料儲存，且特別係關於用於在記憶體器件中預測電源關閉之方法及系統。

用於在記憶體器件中傳信及管理電源事件之各種技術在此項技術中為吾人所知。舉例而言，美國專利7,000,146(其揭示內容係以引用方式併入本文中)描述一種提供用於在電源故障或系統重設期間組態及控制記憶體子系統之一或多個控制信號的記憶體系統。電源延遲電路及電源故障控制器合作以在偵測電源故障事件之情況下快速地使記憶體系統置於保留狀態。電源延遲電路偵測重設信號抑或電源故障以起始記憶體保留狀態。電源延遲電路及電源故障控制器確保記憶體系統在進入保留狀態之前被初始化。

美國專利申請公開案2009/0249087(其揭示內容係以引用方式併入本文中)描述一種用於受管理記憶體器件之電源事件指示器。耦接至受管理記憶體器件之主機器件產生指示經預期電源事件之信號。該信號係由受管理記憶體器件接收，該受管理記憶體器件回應於該信號而執行一或多個操作。在一些實施中，將接腳添加至電源管理晶片，該電源管理晶片提供信號以在電源事件被預期發生時中斷受管理記憶體器件。該信號向受管理記憶體器件提供用以完成一或多個操作且用以在發生電源事件之前使受管理記憶體器件置於已知及/或安全狀態的時間。

本文所描述的本發明之一實施例在將資料儲存於一儲存器件中之一主機中提供一種方法。該方法包括在該主機中偵測統計地而非確定性地指示一即將發生之電源關閉的一事件。回應於該經偵測事件而將一通知發送至該儲存器件，以便使該儲存器件針對該即將發生之電源關閉而起始預備動作。

在一些實施例中，偵測該事件包括識別由該主機之一使用者執行的一使用者動作。在一實施例中，識別該使用者動作包括識別出該使用者在一圖形使用者介面(GUI)中指向一關閉命令，但尚未選擇該關閉命令。識別該使用者動作可包括識別由該使用者在一觸敏式輸入器件中執行之一四指致意(four-finger salute)。在一實施例中，該主機在一關閉按鈕被按壓歷時一預定義持續時間時起始該電源關閉，且識別該使用者動作包括在小於該預定義持續時間之時間之後指示該即將發生之關閉。

在另一實施例中，偵測該事件包括在該主機中識別統計地指示該即將發生之關閉的一故障事件。識別該故障可包括在該主機中識別一電池故障、一熱事件、一硬體故障、一韌體故障及/或一軟體故障。在一所揭示實施例中，偵測該事件包括識別長於一預定義持續時間的該主機之一停止使用時期。

在一些實施例中，該方法包括在該儲存器件中接收該通知，及回應於該通知而起始該等預備動作。該方法可包括在該儲存器件中接收該即將發生之電源關閉的至少一其他指示，及基於該通知及該指示兩者而驗證該即將發生之電源關閉。在一實施例中，該方法包括在判定出該經偵測事件不再有效後即中止該預備動作。

根據本發明之一實施例，另外提供一種包括一儲存器件及一處理器之裝置。該處理器經組態以將資料儲存於該儲存器件中、在該裝置中偵測統計地而非確定性地指示一即將發生之電源關閉的一事件，且回應於該經偵測事件而將一通知發送至該儲存器件，以便使該儲存器件針對該即將發生之電源關閉而起始預備動作。

自本發明之實施例的以下詳細描述連同圖式，將更充分地理解本發明，在該等圖式中：

20‧‧‧電腦

22‧‧‧中央處理單元(CPU)

24‧‧‧固態磁碟機(SSD)

26‧‧‧SSD介面

30‧‧‧SSD控制器

34‧‧‧NAND快閃記憶體器件

38‧‧‧主機介面

42‧‧‧處理器

46‧‧‧記憶體介面

50‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

圖1為根據本發明之一實施例的示意性地說明將資料儲存於固態磁碟機(SSD)中之電腦的方塊圖；及圖2為根據本發明之一實施例的示意性地說明用於在電腦中預測及準備電源關閉之方法的流程圖。

概觀

在各種資料儲存應用中，主機將資料儲存於包含非揮發性記憶體之儲存器件中。舉例而言，個人電腦可將資料儲存於固態磁碟機(SSD)中，且企業儲存控制器可將資料儲存於SSD陣列中。在一些情境中，在主機中可發生電源關閉，且因此在儲存器件中可發生電源關閉。高度地需要向儲存器件提供即將發生之電源關閉的早期通知，以便允許儲存器件在電力實際地中斷之前執行預備動作。

本文所描述的本發明之實施例提供用於偵測及準備電源關閉之改良型方法及系統。在一些實施例中，主機偵測統計地而非確定性地指示關閉之事件。主機在偵測此類事件後即將通知發送至儲存器件，且儲存器件起始預備動作。

在個人電腦中，舉例而言，主機可偵測到電腦使用者已將滑鼠游標置放於選單中之「關閉」選擇上方，但尚未按壓滑鼠按鈕。作為另一實例，使用者可藉由按壓電腦之電源按鈕歷時若干秒而執行「硬關閉」。在此時間之一部分之後，例如，在半秒之後，主機可指示可能的即將發生之關閉。長時期之使用者停止使用亦可用作即將發生之關閉的統計指示。

由於上文所描述之事件本質上係統計的，故在此等事件之一些發生之後將不為真正的電源關閉。因此，若經偵測事件被發現不再有效，則儲存器件可在完成之前中止預備動作。

本文描述可用作即將發生之電源關閉之統計指示的事件之各種實例。亦描述主機與儲存器件之間的通知機制之若干實例，及預備動作之若干實例。在一些實施例中，除了向儲存器件確定性地通知經預期電源關閉之明確介面以外(且通常在該明確介面之前)，亦執行所揭示的以事件為基礎之預測。

本文所描述之方法及系統向儲存器件提供即將發生之電源關閉的早期通知。因此，儲存器件被給出供準備該關閉之長時段。當使用所揭示技術時，可執行較複雜的預備動作，及/或可較快地完成預備動作。在任一狀況下，可改良儲存效能及使用者體驗兩者。

系統描述

圖1為根據本發明之一實施例的示意性地說明將資料儲存於固態磁碟機(SSD)24中之電腦20的方塊圖。舉例而言，電腦20可包含行動電腦、平板電腦或個人電腦。該電腦包含充當主機之中央處理單元(CPU)22，及用於在CPU 22與SSD 24之間通信之SSD介面26。

在替代實施例中，主機可包含任何其他合適處理器或控制器，且儲存器件可包含任何其他合適器件。舉例而言，主機可包含企業儲存系統之儲存控制器，且儲存器件可包含SSD或SSD陣列。將資料儲存於非揮發性儲存器件中之主機的其他實例包含行動電話、數位相機、媒體播放器及卸除式記憶體卡或器件。

SSD 24將用於CPU 22之資料儲存於非揮發性記憶體中，在本實例中儲存於一或多個NAND快閃記憶體器件34中。在替代實施例中，SSD 24中之非揮發性記憶體可包含任何其他合適類型之非揮發性記憶體，諸如，NOR快閃記憶體、電荷捕獲快閃記憶體(Charge Trap Flash,CTF)、相變RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)或鐵電RAM(FeRAM)。

SSD控制器30執行SSD之各種儲存及管理任務。SSD控制器通常亦被稱作記憶體控制器。SSD控制器30包含用於經由介面26而與CPU 22通信之主機介面38，用於與快閃記憶體器件34通信之記憶體介面46，及進行SSD之各種處理任務的處理器42。

SSD 24進一步包含揮發性記憶體，在本實例中包含隨機存取記憶體(RAM)50。在圖1之實施例中，RAM 50被展示為SSD控制器30之部分，但RAM可替代地與SSD控制器分離。

SSD控制器30且尤其是處理器42可以硬體予以實施。或者，SSD控制器可包含執行合適軟體或執行硬體元件及軟體元件之組合的微處理器。

圖1之組態為例示性組態，其係純粹地出於概念清楚起見而被展示。亦可使用任何其他合適SSD或其他記憶體系統組態。已出於清楚起見而自該圖省略對於理解本發明之原理不必要的元件，諸如，各種介面、定址電路、計時及定序電路，及除錯電路。在一些應用(例如，非SSD應用)中，由合適記憶體控制器進行SSD控制器30之功能。

在圖1所展示之例示性系統組態中，記憶體器件34及SSD控制器30被實施為分離積體電路(IC)。然而，在替代實施例中，記憶體器件及SSD控制器可整合於單一多晶片封裝(MCP)或系統單晶片(SoC)中之分離半導體晶粒上，且可由內部匯流排互連。再或者，SSD控制器電路系統之一些或全部可駐留於經安置有記憶體器件34中之一或多者的同一晶粒上。再或者，SSD控制器30之功能性的一些或全部可以軟體予以實施，且由電腦中之CPU 22或其他處理器進行。在一些實施例中，CPU 22及SSD控制器30可製作於同一晶粒上，或製作於同一器件封裝中之分離晶粒上。

在一些實施例中，SSD控制器30包含一般用途處理器，該一般用途處理器係以軟體予以程式化以進行本文所描述之功能。該軟體可經由(例如)網路而以電子形式下載至該處理器，或者或另外，該軟體可提供及/或儲存於諸如磁性記憶體、光學記憶體或電子記憶體之非暫時性有形媒體上。

即將發生之電源關閉的早期統計預測

為了在電腦20中準備電源關閉，SSD控制器通常執行某些預備動作。舉例而言，SSD控制器可將儲存於RAM 50中之任何資訊提交至快閃記憶體器件34。舉例而言，此類資訊可包含邏輯至實體位址轉譯資料表、記憶體區塊資料庫，或任何其他合適類型之資訊。連貫性資料表及資料庫對於防止資料遺失及對於縮減電源恢復執行之開機時間係重要的。

作為另一實例，SSD控制器可完成快閃記憶體器件34中之任何未完成儲存操作。舉例而言，當SSD控制器將最低有效位元(LSB)頁面及最高有效位元(MSB)頁面儲存於同一記憶體胞群組中時，SSD控制器可需要完成當前執行之MSB寫入操作，以便防止LSB頁面之損毀。若存在LSB頁面之備份，則通常可在完成之前中止MSB程式化。

在一些實施例中，SSD控制器藉由僅程式化LSB頁面(亦即，使用單位階記憶體胞--SLC程式化)(其為顯著地快於MSB程式化之程式化模式)而將資訊提交至快閃記憶體器件34。僅LSB程式化在此情形中亦被視為安全：若在LSB程式化期間發生電源中斷，則通常將僅損毀當前程式化之LSB頁面。(若在MSB程式化期間發生電源中斷，則亦很可能損毀儲存於同一記憶體胞群組中之LSB頁面。)或者或另外，SSD控制器30可執行任何其他合適預備動作。

在一些實施例中，CPU 22藉由提供即將發生之電源關閉的早期通知而向SSD 24提供用於執行預備動作之時間。CPU藉由偵測統計地指示即將發生之關閉的事件而提供早期通知。術語「統計地指示」意謂在所述事件之後常常而非確定性地為電源關閉。存在此類事件將為「假警報(false alarm)」(亦即，在此類事件之後將不為電源關閉)之特定發生的某一非零機率。下文出於簡潔起見而將此類別之事件稱作「預測事件(prediction event)」。

一些預測事件可包含可被偵測且統計地指示電腦之即將發生之關閉的使用者動作。舉例而言，CPU可偵測到使用者在電腦20之圖形使用者介面(GUI)中指向關閉命令，但尚未選擇關閉命令。此事件可早於關閉命令之實際選擇被偵測，且因此允許用於預備動作之較多時間。另一方面，存在使用者將改變其想法且不選擇關閉選項之某一機率。

作為另一實例，CPU可偵測到使用者在觸敏式輸入器件(例如，觸控板或觸敏式顯示器)中進入「四指致意」(涉及四個手指之示意動作)。

作為又一實例，當使用者按壓關閉按鈕歷時預定義持續時間(例如，四秒)時，一些電腦起始電源關閉。在一些實施例中，在使用者按壓關閉按鈕歷時小於預定義時期之時間之後(例如，在半秒之後)，CPU可宣告預測事件。此類別之事件給出先於實際關閉達若干秒之預測。在大多數狀況下，使用者將保持按壓按鈕歷時預定義時段之剩餘部分，且將發生關閉。然而，存在使用者將改變其想法且釋放按鈕之某一機率。

在一些實施例中，預測事件包含電腦20中之內部故障，該內部故障很可能最終導致電源關閉。舉例而言，內部故障可包含電池故障、熱事件、硬體故障、韌體故障、軟體故障，或任何其他合適故障。CPU可將此類故障看作即將發生之電源關閉的早期統計指示。

預測事件之又一實例為電腦之某一停止使用時期的偵測。或者或另外，CPU 22可識別統計地而非確定性地指示即將發生之電源關閉的任何其他合適種類之事件。

在一些實施例中，預測事件可包含兩個或兩個以上不同事件之組合。在一些實施例中，CPU 22及SSD 24支援用於向SSD指示確定性(亦即，非統計)關閉(無論立即抑或即將發生)之信號、命令或其他介面。在此等實施例中，CPU可應用除了此介面以外之所揭示技術。

電腦20可包含用於將早期電源關閉通知自CPU傳送至SSD的各種種類之介面。在一些實施例中，CPU經由不同於用於與SSD交換儲存命令及資料之介面的旁頻帶介面而提供通知。舉例而言，旁頻帶介面可將電腦之系統管理控制器(SMC)連接至SSD，或將CPU 22連接至SSD。即使電腦掛斷、懸置或處於故障模式，通常亦可使用旁頻帶介面。

在替代實施例中，CPU使用專用「準備關閉(prepare to shut down)」命令經由用於傳送儲存命令及資料之同一介面而將通知傳送至SSD。在又一實施例中，CPU及SSD係藉由「保持連線有效(keep alive)」信號而連接。此信號係由CPU設定且通常為作用中。由SSD將信號歷時大於預定義時期之時間的中斷視為即將發生之電源關閉的指示。「保持連線有效」信號可包含至SSD之專用信號，或至連接至旁頻帶介面之單元的觸發。再或者，主機可使用任何其他合適介面而將通知提供至SSD。

圖2為根據本發明之一實施例的示意性地說明用於在電腦20中預測及準備電源關閉之方法的流程圖。該方法開始於在偵測步驟60處電腦20之CPU 22偵測預測事件。如上文所解釋，預測事件統計地而非確定性地指示電腦中之即將發生之電源關閉。

在通知步驟64處，CPU將經偵測事件報告至SSD 24之SSD控制器30。在接收通知後，在準備步驟68處，SSD控制器30即起始準備電源關閉之預備動作。在完成檢查步驟72處，SSD控制器檢查是否完成預備動作。若完成，則在關閉步驟74處，SSD進入關閉狀態。

否則，在有效性檢查步驟76處，SSD控制器或CPU檢查預測事件是否仍有效。如上文所解釋，在預備動作期間，存在預測事件將消失且其後將無關閉之某一機率。在此類狀況下，在中止步驟80處，SSD控制器中止預備動作。否則，該方法循環回至以上步驟68。

儘管本文所描述之實施例主要地處理SSD，但本文所描述之方法及系統亦可用於其他應用中，諸如，用於固持未經儲存快取記憶體之任何器件或應用中，或用於使用可在突然電源故障之狀況下遺失連貫性之資料庫的任何器件或應用中。所揭示技術通常提供自電源中斷之恢復時間的顯著縮減，例如，相比於以日誌記錄為基礎之恢復解決方案。

因此，應瞭解，作為實例而引用上文所描述之實施例，且本發明並不限於上文已特定地展示及描述之內容。實情為，本發明之範疇包括上文所描述之各種特徵的組合及子組合兩者，以及熟習此項技術者在閱讀前述描述後即將想到且先前技術中未揭示的該等特徵之變化及修改。以引用方式併入本專利申請案中之文件應被視為本申請案之一體式部分，惟如下情形除外：在此等併入式文件中以與本說明書中明確地或隱含地作出之定義相衝突之方式來定義任何術語的程度上，應僅考慮本說明書中之定義。

Claims

一種方法，其包含：在將資料儲存於一儲存器件中之一主機中，偵測統計地而非確定性地指示該主機中之一即將發生之電源關閉的一事件；及回應於該經偵測事件而將一通知發送至該儲存器件，以便使該儲存器件針對該即將發生之電源關閉而起始預備動作。
如請求項1之方法，其中偵測該事件包含：識別由該主機之一使用者執行的一使用者動作。
如請求項2之方法，其中識別該使用者動作包含：識別出該使用者在一圖形使用者介面(GUI)中指向一關閉命令，但尚未選擇該關閉命令。
如請求項2之方法，其中識別該使用者動作包含：識別由該使用者在一觸敏式輸入器件中執行之一四指致意。
如請求項2之方法，其中該主機在一關閉按鈕被按壓歷時一預定義持續時間時起始該電源關閉，且其中識別該使用者動作包含在小於該預定義持續時間之時間之後指示該即將發生之關閉。
如請求項1之方法，其中偵測該事件包含：在該主機中識別統計地指示該即將發生之關閉的一故障事件。
如請求項6之方法，其中識別該故障包含：在該主機中識別一電池故障、一熱事件、一硬體故障、一韌體故障及一軟體故障中之一者。
如請求項1之方法，其中偵測該事件包含：識別長於一預定義持續時間的該主機之一停止使用時期。
如請求項1之方法，且其包含在該儲存器件中接收該通知，及回應於該通知而起始該等預備動作。
如請求項9之方法，且其包含在該儲存器件中接收該即將發生之電源關閉的至少一其他指示，及基於該通知及該指示兩者而驗證該即將發生之電源關閉。
如請求項9之方法，且其包含在判定出該經偵測事件不再有效後即中止該預備動作。
一種裝置，其包含：一儲存器件；及一處理器，其經組態以將資料儲存於該儲存器件中、在該裝置中偵測統計地而非確定性地指示一即將發生之電源關閉的一事件，且回應於該經偵測事件而將一通知發送至該儲存器件，以便使該儲存器件針對該即將發生之電源關閉而起始預備動作。
如請求項12之裝置，其中該處理器經組態以藉由識別由該裝置之一使用者執行的一使用者動作而偵測該事件。
如請求項13之裝置，其中該處理器經組態以藉由識別出該使用者在一圖形使用者介面(GUI)中指向一關閉命令，但尚未選擇該關閉命令而識別該使用者動作。
如請求項13之裝置，其中該處理器經組態以藉由識別由該使用者在一觸敏式輸入器件中執行之一四指致意而識別該使用者動作。
如請求項13之裝置，其中該裝置在一關閉按鈕被按壓歷時一預定義持續時間時起始該電源關閉，且其中該處理器經組態以在小於該預定義持續時間之時間之後指示該即將發生之關閉。
如請求項12之裝置，其中該處理器經組態以藉由在該裝置中識別統計地指示該即將發生之關閉的一故障事件而偵測該事件。
如請求項17之裝置，其中該故障包含該裝置中之一電池故障、一熱事件、一硬體故障、一韌體故障及一軟體故障中之一者。
如請求項12之裝置，其中該處理器經組態以藉由識別長於一預定義持續時間的該裝置之一停止使用時期而偵測該事件。
如請求項12之裝置，其中該儲存器件經組態以接收該通知，且回應於該通知而起始該等預備動作。