TW201543346A - 固態硬碟控制電路及相關的固態硬碟裝置與固態硬碟存取系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種固態硬碟控制電路及相關的裝置與系統,該固態硬碟控制電路包含:進階主機控制器介面(AHCI)控制電路,用於耦接快速週邊組件互連(PCIe)介面;以及快閃記憶體控制電路,耦接於AHCI控制電路,設置成控制固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作。AHCI控制電路會透過PCIe介面,傳送用於代表AHCI控制電路耦接於M個固態硬碟的指示信息至主控裝置。前述M為大於1且小於32的正整數。
Description
本發明有關固態硬碟,尤指一種固態硬碟控制電路及相關的固態硬碟裝置與固態硬碟存取系統。
傳統的固態硬碟(solid state drive,SSD)多半是設計成透過序列式先進附加技術(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)介面與主控端裝置(host device)進行資料通信。然而, SATA介面的傳輸頻寬有限。隨著固態硬碟中的快閃記憶體晶片的存取速度愈來愈往上提升,SATA介面已逐漸成為進一步提升固態硬碟與主控端裝置間的資料傳輸速度的瓶頸。
有鑑於此,如何有效提升固態硬碟與主控端裝置間的資料傳輸速度,實為業界有待解決的問題。
本說明書提供一種固態硬碟存取系統的實施例,包含:一主控端裝置,其包含:一主控端通信電路;以及一處理電路,耦接於該主控端通信電路,設置成控制該主控端通信電路的運作;以及一固態硬碟裝置,其包含:一快速週邊組件互連介面,設置成與該主控端通信電路進行資料通信;一固態硬碟;以及一固態硬碟控制電路,其包含:一進階主機控制器介面控制電路,耦接於該快速週邊組件互連介面;以及一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,該快閃記憶體控制電路設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。
本說明書另提供一種用於一固態硬碟存取系統中的固態硬碟控制電路的實施例。該固態硬碟存取系統包含一主控端裝置以及一固態硬碟裝置,該主控端裝置包含一主控端通信電路以及耦接於該主控端通信電路的一處理電路,該固態硬碟裝置包含一快速週邊組件互連介面、一固態硬碟、以及該固態硬碟控制電路。該固態硬碟控制電路包含:一進階主機控制器介面控制電路,用於耦接該快速週邊組件互連介面;以及一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。
本說明書另提供一種用於一固態硬碟存取系統中的固態硬碟裝置的實施例。該固態硬碟存取系統包含一主控端裝置以及一固態硬碟裝置,該主控端裝置包含一主控端通信電路以及耦接於該主控端通信電路的一處理電路。該固態硬碟裝置包含:一快速週邊組件互連介面,設置成與該主控端通信電路進行資料通信;一固態硬碟;以及一固態硬碟控制電路,其包含:一進階主機控制器介面控制電路,耦接於該快速週邊組件互連介面;以及一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,該快閃記憶體控制電路設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。
上述實施例的優點之一,是該主控端裝置的處理電路會基於該進階主機控制器介面控制電路產生的該指示信息,而配置超額的命令槽(command slot)給該進階主機控制器介面控制電路,藉此可大幅提升該固態硬碟裝置與該主控端裝置之間的資料傳輸速度。
本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。
100‧‧‧固態硬碟存取系統
110‧‧‧主控端裝置
112、212‧‧‧主控端通信電路
114‧‧‧處理電路
120‧‧‧固態硬碟裝置
122‧‧‧快速週邊組件互連介面
124‧‧‧固態硬碟
126‧‧‧固態硬碟控制電路
128‧‧‧無線通信電路
140‧‧‧快閃記憶體陣列
162‧‧‧進階主機控制器介面控制電路
164‧‧‧快閃記憶體控制電路
圖1為本發明一實施例的固態硬碟存取系統簡化後的功能方塊圖。
圖2為本發明另一實施例的固態硬碟存取系統簡化後的功能方塊圖。
以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中,相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。
圖1為本發明一實施例的固態硬碟存取系統(SSD access system)100簡化後的功能方塊圖。固態硬碟存取系統100包含一主控端裝置(transmitting-end Bluetooth device)110、以及一固態硬碟裝置120。
在圖1的實施例中,主控端裝置110包含一主控端通信電路(host-end communication circuit)112以及一處理電路(processing circuit)114。固態硬碟裝置(SSD device)120包含一快速週邊組件互連(peripheral component interconnect express,PCIe)介面122、一固態硬碟124、一固態硬碟控制電路(SSD controlling circuit,以下簡稱SSD控制電路)126、以及一無線通信電路128。
在主控端裝置110中,處理電路114耦接於主控端通信電路112,設置成控制主控端通信電路112及主控端裝置110中的其他元件(未繪示)的運作。實作上,主控端裝置110可以是各種可執行各種作業系統的裝置,例如,個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、小筆電、智慧型手機、智慧型電視等。
在固態硬碟裝置120中,PCIe介面122設置成與主控端通信電路112進行資料通信。如圖1所示,固態硬碟124中包含一或多個快閃記憶體陣列(flash memory array)140。SSD控制電路126包含一進階主機控制器介面(advance host controller interface,AHCI)控制電路162以及一快閃記憶體控制電路164。AHCI控制電路162耦接於PCIe介面122,設置成透過PCIe介面122與主控端裝置110進行資料通信。快閃記憶體控制電路164耦接於AHCI控制電路162並用於耦接固態硬碟裝置120中的固態硬碟124。快閃記憶體控制電路164設置成控制固態硬碟裝置120中的一或多個快閃記憶體陣列140的存取運作。無線通信電路128耦接於PCIe介面122,設置成以無線傳輸方式進行主控端通信電路112與PCIe介面122之間的資料通信。
換言之,在圖1的實施例中,主控端通信電路112是以具有無線通信能力的電路來實現。
為了說明上的方便,在圖1中並未繪示主控端裝置110與固態硬碟裝置120中的其他元件及相關的連接、運作、與實施方式。
在傳統的固態硬碟存取系統中,固態硬碟與主控端裝置間是透過一SATA介面進行資料傳輸。然而,在前述的固態硬碟存取系統100中,則是以PCIe介面122來做為固態硬碟124與主控端裝置110間的資料傳輸橋梁,藉此可增加固態硬碟124與主控端裝置110間的資料傳輸頻寬,以提升固態硬碟124與主控端裝置110間的資料傳輸速度。這是固態硬碟存取系統100與傳統固態硬碟存取系統在架構上的差異點之一。
另外,傳統固態硬碟存取系統中的AHCI控制電路是設置於主控端裝置中。然而,在前述的固態硬碟存取系統100中,AHCI控制電路162則是設置於固態硬碟裝置120中。藉此可提升固態硬碟裝置120在運作方式上的設計彈性。這是固態硬碟存取系統100與傳統固態硬碟存取系統在架構上的另一項差異點。
再者,當傳統固態硬碟存取系統中的該AHCI控制電路耦接於K個固態硬碟時,該AHCI控制電路會傳送用於代表該AHCI控制電路耦接於K個固態硬碟的一指示信息至主控端裝置中的處理電路。在此情況下,該主控端裝置的處理電路會基於該AHCI控制電路產生的該指示信息,而配置對應數量的命令槽(command slot)給該AHCI控制電路。例如,在傳統的固態硬碟存取系統中,當該AHCI控制電路耦接於單一個固態硬碟時,該AHCI控制電路會傳送用於代表該AHCI控制電路耦接於單一個固態硬碟的指示信息至該處理電路,而該處理電路則會基於該指示信息配置32個命令槽給該AHCI控制電路。又例如,當該AHCI控制電路耦接於兩個固態硬碟時,該AHCI控制電路會傳送用於代表該AHCI控制電路耦接於兩個固態硬碟的指示信息至該處理電路,而該處理電路則會基於該指示信息配置64個命令槽給該AHCI控制電路。又例如,當該AHCI控制電路耦接於三個固態硬碟時,該AHCI控制電路會傳送用於代表該AHCI控制電路耦接於三個固態硬碟的指示信息至該處理電路,而該處理電路則會基於該指示信息配置96個命令槽給該AHCI控制電路。
在傳統的固態硬碟存取系統中,該AHCI控制電路只能分配32個命令槽給所耦接的每一個固態硬碟。因此,當該主控端裝置的處理電路所執行的作業系統(operating system)的執行序(queue)要存取該AHCI控制電路所耦接的一特定固態硬碟時,該處理電路必須要將一存取命令放置在相對應的命令槽中。倘若對應於該特定固態硬碟的32個命令槽此時都處於忙碌狀態,則該處理電路會將該執行序暫停,直到對應於該特定固態硬碟的32個命令槽的其中之一被該作業系統釋放為止。
然而,在前述的固態硬碟存取系統100中,當快閃記憶體控制電路164耦接於單一固態硬碟124時,AHCI控制電路162會透過PCIe介面122、無線通信電路128、與主控端通信電路112,傳送用於代表AHCI控制電路162耦接於M個固態硬碟的一指示信息至處理電路114,其中,M為大於1且小於32的正整數。
很明顯地,AHCI控制電路162向處理電路114宣告的一總耦接固態硬碟數量(total number of coupled solid state drives),會大於AHCI控制電路162或快閃記憶體控制電路164當時所實際耦接的固態硬碟數量。這是固態硬碟存取系統100中的AHCI控制電路162與傳統AHCI控制電路在運作上的差異點之一。
因此,主控端裝置110的處理電路114便會基於AHCI控制電路162所產生的該指示信息,而配置超額的命令槽給AHCI控制電路162。如此一來,AHCI控制電路162便得以分配超過32個命令槽給快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124。
例如,當前述的M為2時,AHCI控制電路162可分配64個命令槽給快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124。
在另一實施例中,前述的M大於等於3。在此情況下,AHCI控制電路162可分配96個或更多的命令槽給快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124。
相較於傳統的固態硬碟存取系統而言,前述AHCI控制電路162可分配給快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124的命令槽數量,是傳統AHCI控制電路的至少兩倍以上。因此,主控端裝置110的處理電路114所執行的作業系統,便得以允許更多的執行序來同時存取快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124,藉此可大幅提升固態硬碟裝置120與主控端裝置110之間的資料傳輸速度。
在運作時,SSD控制電路126中的快閃記憶體控制電路164,可將所耦接的固態硬碟124中的所有快閃記憶體陣列140群組成M個虛擬磁碟機(virtual disk drive),並將該M個虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)架構進行存取。例如,在前述的M為2的實施例中,快閃記憶體控制電路164可將固態硬碟124中的所有快閃記憶體陣列140群組成兩個虛擬磁碟機,並將這兩個虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列0(RAID 0)或磁碟陣列1(RAID 1)的架構進行存取。又例如,在前述的M大於等於3的實施例中,快閃記憶體控制電路164可將固態硬碟124中的所有快閃記憶體陣列140群組成3個或3個以上的虛擬磁碟機,並將這3個或3個以上的虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列5(RAID 5)的架構進行存取。
如此一來,藉由前述快閃記憶體控制電路164將固態硬碟124規劃成磁碟陣列架構的管理方式,便能為固態硬碟124提供資料容錯機制,而無需在固態硬碟124中增設其他的錯誤檢查及校正(Error Checking and Correcting,ECC)電路。這樣的方式不僅可大幅提升固態硬碟裝置120的資料可靠度和應用彈性,又可降低固態硬碟裝置120的硬體成本。
在前述的實施例中,主控端通信電路112是以具有無線通信能力的電路來實現,但這只是一實施例,而非侷限本發明的實際實施方式。例如,圖2為本發明另一實施例的固態硬碟存取系統200簡化後的功能方塊圖。固態硬碟存取系統200與前述的固態硬碟存取系統100很類似,主要差別之一在於固態硬碟存取系統200中的固態硬碟裝置120是透過PCIe介面122直接與主控端通信電路112連接,而省略了無線通信電路128,以進一步精簡固態硬碟裝置120的硬體架構。在圖2的實施例中,主控端通信電路112可用傳統的PCIe介面電路來實現,而無需具備無線通信能力。
有關前述固態硬碟存取系統100中的其他對應元件的實施方式、連接方式、以及運作方式,亦適用於固態硬碟存取系統200中。為簡潔起見,在此不重複敘述。
由前述說明可知,前述固態硬碟存取系統100或200的優點之一,是藉由採用將AHCI控制電路162設置於固態硬碟裝置120中的架構,以提升固態硬碟裝置120在運作方式上的設計彈性。
前述固態硬碟存取系統100或200的優點之二,是主控端裝置110的處理電路114會基於AHCI控制電路162產生的指示信息,而配置超額的命令槽給AHCI控制電路162,使得AHCI控制電路162得以分配超過32個命令槽給快閃記憶體控制電路164所耦接的固態硬碟124,進而大幅提升固態硬碟裝置120與主控端裝置110之間的資料傳輸速度。
前述固態硬碟存取系統100或200的優點之三,是可藉由快閃記憶體控制電路164將固態硬碟124規劃成磁碟陣列架構的管理方式,為固態硬碟124提供資料容錯機制,而無需在固態硬碟124中增設其他的錯誤檢查及校正電路,藉可不僅可大幅提升固態硬碟裝置120的資料可靠度和應用彈性,又可降低固態硬碟裝置120的硬體成本。
在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而,所屬技術領域中具有通常知識者應可理解,同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語,故應解釋成「包含但不限定於」。另外,「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此,若文中描述第一元件耦接於第二元件,則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件,或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式,包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外,除非說明書中特別指明,否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。
以上僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾,皆應屬本發明的涵蓋範圍。
100‧‧‧固態硬碟存取系統
110‧‧‧主控端裝置
112、212‧‧‧主控端通信電路
114‧‧‧處理電路
120‧‧‧固態硬碟裝置
122‧‧‧快速週邊組件互連介面
124‧‧‧固態硬碟
126‧‧‧固態硬碟控制電路
128‧‧‧無線通信電路
140‧‧‧快閃記憶體陣列
162‧‧‧進階主機控制器介面控制電路
164‧‧‧快閃記憶體控制電路
Claims (11)
- 【第1項】一種固態硬碟存取系統,包含:
一主控端裝置,其包含:
一主控端通信電路;以及
一處理電路,耦接於該主控端通信電路,設置成控制該主控端通信電路的運作;以及
一固態硬碟裝置,其包含:
一快速週邊組件互連介面,設置成與該主控端通信電路進行資料通信;
一固態硬碟;以及
一固態硬碟控制電路,其包含:
一進階主機控制器介面控制電路,耦接於該快速週邊組件互連介面;以及
一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,該快閃記憶體控制電路設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;
其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。 - 【第2項】如請求項1的固態硬碟存取系統,其中,該快閃記憶體控制電路會將該固態硬碟中的該多個快閃記憶體陣列群組成M個虛擬磁碟機,並將該M個虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)架構進行存取。
- 【第3項】如請求項2的固態硬碟存取系統,其中,M大於等於3。
- 【第4項】如請求項2的固態硬碟存取系統,其中,該固態硬碟裝置另包含:
一無線通信電路,耦接於該快速週邊組件互連介面,設置成以無線傳輸方式進行該主控端通信電路與該快速週邊組件互連介面之間的資料通信。 - 【第5項】一種用於一固態硬碟存取系統中的固態硬碟控制電路,該固態硬碟存取系統包含一主控端裝置以及一固態硬碟裝置,該主控端裝置包含一主控端通信電路以及耦接於該主控端通信電路的一處理電路,該固態硬碟裝置包含一快速週邊組件互連介面、一固態硬碟、以及該固態硬碟控制電路,該固態硬碟控制電路包含:
一進階主機控制器介面控制電路,用於耦接該快速週邊組件互連介面;以及
一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;
其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。 - 【第6項】如請求項5的固態硬碟控制電路,其中,該快閃記憶體控制電路會將該固態硬碟中的該多個快閃記憶體陣列群組成M個虛擬磁碟機,並將該M個虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列架構進行存取。
- 【第7項】如請求項6的固態硬碟控制電路,其中,M大於等於3。
- 【第8項】一種用於一固態硬碟存取系統中的固態硬碟裝置,該固態硬碟存取系統包含一主控端裝置以及一固態硬碟裝置,該主控端裝置包含一主控端通信電路以及耦接於該主控端通信電路的一處理電路,該固態硬碟裝置包含:
一快速週邊組件互連介面,設置成與該主控端通信電路進行資料通信;
一固態硬碟;以及
一固態硬碟控制電路,其包含:
一進階主機控制器介面控制電路,耦接於該快速週邊組件互連介面;以及
一快閃記憶體控制電路,耦接於該進階主機控制器介面控制電路並用於耦接該固態硬碟,該快閃記憶體控制電路設置成控制該固態硬碟中的一或多個快閃記憶體陣列的存取運作;
其中,該進階主機控制器介面控制電路會透過該快速週邊組件互連介面與該主控端通信電路,傳送用於代表該進階主機控制器介面控制電路耦接於M個固態硬碟的一指示信息至該處理電路,其中,M為大於1且小於32的正整數。 - 【第9項】如請求項8的固態硬碟裝置,其中,該快閃記憶體控制電路會將該固態硬碟中的該多個快閃記憶體陣列群組成M個虛擬磁碟機,並將該M個虛擬磁碟機配置成一磁碟陣列架構進行存取。
- 【第10項】如請求項9的固態硬碟裝置,其中,M大於等於3。
- 【第11項】如請求項9的固態硬碟裝置,其另包含:
一無線通信電路,耦接於該快速週邊組件互連介面,設置成以無線傳輸方式進行該主控端通信電路與該快速週邊組件互連介面之間的資料通信。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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