TW201638765A

TW201638765A - 儲存裝置和功率狀態切換方法

Info

Publication number: TW201638765A
Application number: TW104113165A
Authority: TW
Inventors: 傅子瑜
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-11-01

Abstract

一種儲存裝置，包括：一控制器，用以偵測在一操作狀態之上述儲存裝置之一溫度，並根據上述溫度決定一功率狀態。

Description

儲存裝置和功率狀態切換方法

本發明說明書主要係有關於一儲存裝置之功率狀態切換技術，特別係有關於藉由一非揮發性記憶體快捷(Non-Volatile Memory Express，NVMe)控制器偵測儲存裝置之溫度，以決定儲存裝置之功率狀態之技術。

隨者儲存裝置技術的演進，傳統串列先進技術附接(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)介面已經不足以滿足反及閘快閃記憶體(NAND Flash)儲存裝置所需的頻寬，因此，快捷周邊組件互連(Peripheral Component Interconnect Express，PCIe)技術將是未來儲存裝置的一主要趨勢。

然而，PCIe介面的高傳輸速度，也相對帶來了更高的功率消耗。雖然目前已有提出突破傳統進階主機控制器介面(Advanced Host Controller Interface，AHCI)限制的NVMe控制器。然而，在NVMe的標準當中僅只有針對NVMe之功率狀態(Power State)去做一些定義，以讓PCIe儲存裝置(例如：固態硬碟(Solid State Disk，SSD))的平均功耗與溫度能維持在使用者能接受的程度。此外，目前標準中亦僅針對閒置狀態(Idle State)(即非操作狀態(Non-Operation State))去定義出一個自動功率狀態切換(Autonomous Power State Transition，APST)的機制。然而，這對在操作狀態(Operation State)之PCIe儲存裝置連續進行傳輸檔案和資料之時，並沒有幫助。當PCIe儲存裝置一直維持在傳輸資料時，PCIe儲存裝置之功率就會一直維持在相當高的瓦數。

有鑑於此，關於PCIe儲存裝置之功率消耗以及溫度的控制，將會是PCIe儲存裝置的重要課題。

有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了藉由一非揮發性記憶體快捷(NVMe)控制器偵測儲存裝置之溫度，以決定儲存裝置之功率狀態之方法。

根據本發明之一實施例提供了一種儲存裝置。上述儲存裝置包括一控制器。此控制器用以偵測在一操作狀態之上述儲存裝置之一溫度，並根據上述溫度決定一功率狀態。

根據本發明之一實施例提供了一種功率狀態切換方法。此功率狀態切換方法適用於在一操作狀態之一儲存裝置。此功率狀態切換方法之步驟包括：藉由一控制器偵測在上述操作狀態之上述儲存裝置之一溫度；以及根據上述溫度決定一功率狀態。

根據本發明之一實施例提供了一種功率狀態切換方法。此功率狀態切換方法適用於在一操作狀態之一儲存裝置。此功率狀態切換方法之步驟包括：藉由一控制器偵測上述儲存裝置在上述操作狀態之上述溫度；根據上述溫度決定一功率狀態；藉由一作業系統偵測上述儲存裝置之一資料傳輸量；以及藉由上述作業系統判斷上述資料傳輸量是否大於一臨界值，其中當上述資料傳輸量大於一臨界值，藉由上述作業系統讀取上述儲存裝置之上述功率狀態。

關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之執行聯繫程序之使用者裝置、系統、以及方法，做些許的更動與潤飾而得到。

100‧‧‧儲存裝置

110‧‧‧控制器

120‧‧‧記憶單元

200‧‧‧作業系統

300‧‧‧處理器

400、500‧‧‧流程圖

第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之儲存裝置100之方塊圖。

第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之功率狀態設定之示意圖。

第3圖係顯示根據本發明之實施例所述之作業系統200調整處理器300之操作頻率之示意圖。

第4圖係根據本發明一實施例所述之功率狀態切換方法之流程圖400。

第5圖係根據本發明另一實施例所述之功率狀態切換方法之流程圖500。

本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第1圖係顯示根據本發明之實施例所述之儲存裝置100之方塊圖。根據本發明一實施例，儲存裝置100可係指具有PCIe介面之一非揮發性(non-volatile)記憶體裝置，例如：具有PCIe介面之固態硬碟(SSD)。如第1圖所示，儲存裝置100中包括了控制器110，以及一記憶體單元120。在第1圖中之方塊圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。根據本發明一實施例，控制器110可係指一非揮發性記憶體快捷(NVMe)控制器，記憶體單元120可係指一或複數之非揮發性記憶體或非揮發性記憶模組。

根據本發明一實施例，控制器110會用以偵測在操作狀態(Operation State)之儲存裝置100之溫度，並根據所偵測到之儲存裝置100之溫度決定儲存裝置100之功率狀態。也就是說，控制器110會自動根據所偵測到之溫度，來適當地調整儲存裝置100之功率狀態(Power State，PS)，以防止儲存裝置100之問度過高。

根據本發明一實施例，每一功率狀態會分別對應到一(最大)操作功率以及一溫度區間。第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之功率狀態設定之示意圖。如第2圖所示，功率狀態PS0所對應到之操作功率係10瓦(W)，且所對應到之溫度區間則是小於50度、功率狀態PS1所對應到之操作功率係6瓦(W)，且所對應到之溫度區間則是50~60度、功率狀態PS2所對應到之操作功率係3瓦(W)，且所對應到之溫度區間則是60~70度，以及功率狀態PS3所對應到之操作功率係2瓦(W)，且所對應到之溫度則是大於70度。控制器110會自動根據所偵測到之溫度，來判斷儲存裝置100目前之溫度係落在哪一溫度區間，來調整儲存裝置100之功率狀態。舉例來說，若儲存裝置100原先係操作在功率狀態PS0，當控制器110偵測到儲存裝置100之溫度已超過50度，控制器110就會將儲存裝置100之功率狀態從功率狀態PS0調整到功率狀態PS1，也就是說儲存裝置100之操作功率會從原先之10瓦降低至6瓦。特別說明的是，第2圖所示之功率狀態設定僅係用以說明本發明之實施例，但並非用以限制本發明，功率狀態設定亦可根據不同的需求而有所調整。

根據本發明一實施例，當儲存裝置100在一非操作狀態(Non-Operation State)，也就是說儲存裝置100已無進行讀取或寫入之動作，且進入閒置狀態(Idle State)時，控制器110就會以自動功率狀態切換(APST)機制控制儲存裝置100之功率狀態。當儲存裝置100又再次進入操作狀態時，控制器110就會又開始偵測儲存裝置100之溫度，並根據所偵測到之溫度，來適當地調整儲存裝置100之功率狀態。

第3圖係顯示根據本發明之實施例所述之作業系統200調整處理器300之操作頻率之示意圖。根據本發明一實施例，作業系統200會偵測儲存裝置100之資料傳輸量(R/W throughput)，以判斷儲存裝置100之資料傳輸量是否大於一臨界值。當儲存裝置100之資料傳輸量大於一臨界值時，作業系統200就會去讀取儲存裝置100之控制器110，以得知儲存裝置100目前之功率狀態。舉例來說，若臨界值是5GB，當儲存裝置100之資料傳輸量大於5GB時，作業系統200就會去讀取儲存裝置100之控制器110，以得知儲存裝置100目前之功率狀態。

作業系統200得知儲存裝置100目前之功率狀態後，會再去判斷儲存裝置100之功率狀態是否從一高功率狀態(具有高操作功率)切換至一低功率狀態(具有低操作功率)，例如：儲存裝置100之功率狀態從功率狀態PS0切換到功率狀態PS1。當儲存裝置100之功率狀態係從高功率狀態切換至低功率狀態時，作業系統200就會去調整處理器300之操作頻率，例如：降低處理器之加速時間，或降低處理器300之加速瓦數，以節省電源。

傳統調節溫度(Throttling)技術，一種方式為儲存裝置之韌體自己內部控管，當溫度一到設定值，儲存裝置自行去做調節溫度，但作業系統並不會被通知。因此，當儲存裝置過熱，資料傳輸不夠快時，因為要等待資料傳輸完成，處理器才有辦法繼續進行後面的動作，因此可能會出現作業系統一直在等待儲存裝置之傳輸完成，而發生浪費電源的情形。此外，另一種方式則係使用進階電源管理(Adcanced Power Management，APM)設定，但此方式必須要由作業系統自行去設定進階電源管理之數值來達成調節溫度的效果。然而，這種方式通常是緩不濟急，因為作業系統在傳輸資料給儲存裝置時，並不會一直去讀取儲存裝置的溫度，但儲存裝置過熱的清況通常就是在儲存裝置傳輸資料時發生，等到作業系統有機會去讀取儲存裝置之溫度時，儲存裝置的溫度早已下降。

因此，由於調節溫度是由NVMe控制器(控制器110)去操作，因此，作業系統就無需再花額外資源去做溫度監控。此外，作業系統亦可藉由自行去讀取MVMe控制器，以得知儲存裝置100目前之功率狀態，並根據儲存裝置100目前之功率狀態，去判斷是否調整處理器300之操作頻率，以節省電源。

第4圖係根據本發明一實施例所述之功率狀態切換方法之流程圖400，此功率狀態切換方法適用於在操作狀態之儲存裝置100。如第4圖所示，在步驟S410，藉由儲存裝置100之控制器110偵測在操作狀態之儲存裝置100之溫度。在步驟S420，藉由儲存裝置100之控制器110根據上述溫度決定儲存裝置100之功率狀態，其中上述功率狀態對應一操作功率以及一溫度區間。根據本發明一實施例，此功率狀態切換方法更包括，當儲存裝置100係在一非操作狀態時，藉由控制器100以一自動功率狀態切換(APST)機制，控制儲存裝置100之功率狀態。

第5圖係根據本發明另一實施例所述之功率狀態切換方法之流程圖500，此功率狀態切換方法適用於在操作狀態之儲存裝置100。如第5圖所示，在步驟S510，藉由儲存裝置100之控制器110偵測在操作狀態之儲存裝置100之溫度。在步驟S520，藉由儲存裝置100之控制器110根據上述溫度決定儲存裝置100之功率狀態。在步驟S530，藉由一作業系統 200偵測儲存裝置100之一資料傳輸量，並判斷測儲存裝置100之資料傳輸量是否超過一臨界值。當儲存裝置100之資料傳輸量大於一臨界值，進行步驟S540。在步驟S540，藉由作業系統200讀取儲存裝置100之控制器110，以得知儲存裝置100目前之功率狀態。當儲存裝置100之資料傳輸量未大於一臨界值，則繼續進行步驟S530。

在步驟S550，藉由作業系統200判斷儲存裝置100之功率狀態是否從一高功率狀態(具有高操作功率)切換至一低功率狀態(具有低操作功率)。當儲存裝置100之功率狀態係從高功率狀態切換至低功率狀態，進行步驟S560。在步驟S560，藉由作業系統200調整一處理器300之操作頻率。若儲存裝置100之功率狀態並未從高功率狀態切換至低功率狀態，則回到步驟S530。

本發明之說明書所揭露之方法和演算法之步驟，可直接透過執行一處理器直接應用在硬體以及軟體模組或兩者之結合上。一軟體模組(包括執行指令和相關數據)和其它數據可儲存在數據記憶體中，像是隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體(flash memory)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規化唯讀記憶體(EPROM)、電子可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、暫存器、硬碟、可攜式應碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、DVD或在此領域習之技術中任何其它電腦可讀取之儲存媒體格式。一儲存媒體可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是電腦/處理器(為了說明之方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可透過來讀取資訊(像是程式碼)，以及寫入資訊至儲存媒體。一儲存媒體可整合一處理器。一特殊應用積體電路(ASIC)包括處理器和儲存媒體。一用戶設備則包括一特殊應用積體電路。換句話說，處理器和儲存媒體以不直接連接用戶設備的方式，包含於用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合電腦程序之產品包括可讀取之儲存媒體，其中可讀取之儲存媒體包括和一或多個所揭露實施例相關之程式碼。在一些實施例中，電腦程序之產品可包括封裝材料。

本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」，表示與實施例有關之所述特定的特徵、結構、或特性是包含根據本發明的至少一實施例中，但並不表示它們存在於每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現的「在一實施例中」或「在實施例中」詞組並不必然表示本發明的相同實施例。

以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧儲存裝置

110‧‧‧控制器

120‧‧‧記憶單元

Claims

一儲存裝置，包括：一控制器，用以偵測在一操作狀態之上述儲存裝置之一溫度，並根據上述溫度決定一功率狀態。
如申請專利範圍第1項所述之儲存裝置，其中上述功率狀態對應一操作功率以及一溫度區間。
如申請專利範圍第2項所述之儲存裝置，其中當上述溫度係在上述溫度區間，上述控制器就指示上述儲存裝置以對應上述溫度區間之上述操作功率進行操作。
如申請專利範圍第1項所述之儲存裝置，其中當上述儲存裝置在一非操作狀態時，上述控制器以一自動功率狀態切換(APST)機制，控制上述儲存裝置之上述功率狀態。
如申請專利範圍第1項所述之儲存裝置，其中一作業系統會偵測上述儲存裝置之一資料傳輸量，且當上述資料傳輸量大於一臨界值，上述作業系統更讀取上述儲存裝置之上述功率狀態。
如申請專利範圍第5項所述之儲存裝置，其中上述作業系統更判斷上述儲存裝置之上述功率狀態是否從一高功率狀態切換至一低功率狀態。
如申請專利範圍第6項所述之儲存裝置，其中若上述儲存裝置係從上述高功率狀態切換至上述低功率狀態，上述作業系統調整一處理器之操作頻率。
一功率狀態切換方法，適用於在一操作狀態之一儲存裝置，上述功率狀態切換方法包括：藉由一控制器偵測在上述操作狀態之上述儲存裝置之一溫度；以及根據上述溫度決定一功率狀態。
如申請專利範圍第7項所述之功率狀態切換方法，其中上述功率狀態對應一操作功率以及一溫度區間。
如申請專利範圍第8項所述之功率狀態切換方法，更包括：當上述溫度係在上述溫度區間，藉由上述控制器指示上述儲存裝置以對應上述溫度區間之上述操作功率進行操作。
如申請專利範圍第7項所述之功率狀態切換方法，更包括：當上述儲存裝置在一非操作狀態時，藉由上述控制器以一自動功率狀態切換(APST)機制，控制上述儲存裝置之上述功率狀態。
一功率狀態切換方法，適用於在一操作狀態之一儲存裝置，上述功率狀態切換方法包括：藉由一控制器偵測上述儲存裝置在上述操作狀態之上述溫度；根據上述溫度決定一功率狀態；藉由一作業系統偵測上述儲存裝置之一資料傳輸量；以及藉由上述作業系統判斷上述資料傳輸量是否大於一臨界值，其中當上述資料傳輸量大於一臨界值，藉由上述作業系統讀取上述儲存裝置之上述功率狀態。
如申請專利範圍第12項所述之功率狀態切換方法，更包括：藉由上述作業系統判斷上述儲存裝置之上述功率狀態是否從一高功率狀態切換至一低功率狀態。
如申請專利範圍第13項所述之功率狀態切換方法，更包括：當上述儲存裝置係從上述高功率狀態切換至上述低功率狀態，藉由上述作業系統調整一處理器之操作頻率。