TW201721441A - 元件承載裝置、轉換板以及刷新快取記憶體的方法 - Google Patents

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Abstract

一種元件承載裝置，包括外殼以及在外殼內的轉換板。轉換板包括U.2連接器、M.2連接器以及一電容器。M.2連接器被配置以接收具備快取記憶體的M.2固態硬碟。電容器針對斷電保護系統提供備用電源，且斷電保護系統允許刷新快取記憶體。外殼被配置以接收耦接至轉換板的一或多個M.2固態硬碟。

Description

元件承載裝置、轉換板以及刷新快取記憶體的方法
本發明係有關固態硬碟承載裝置，特別係有關於可被配置以轉換M.2(亦可稱之為Next Generation Form Factor(NGFF))固態硬碟，藉以與U.2連接器(亦可稱之為SFF-8639)一起運作的固態硬碟承載裝置。
M.2(亦可稱之為Next Generation Form Factor(NGFF))固態硬碟，係企業以及資料中心系統中主要的儲存裝置。M.2固態硬碟能夠以低耗電、低成本以及高效能的方式，支援SATA或PCIe。然而M.2無法支援熱插拔(hot-plug)以及斷電保護(power loss protection(PLP))。
本發明提供一種元件承載裝置，包括一外殼；一轉換板，該轉換板設置於該外殼中。該轉換板包括一U.2連接器；一M.2連接器，被配置以接收具備一快取記憶體的一M.2固態硬碟；以及一電容器，其中該電容器針對一斷電保護提供備用電源。其中，該外殼被配置以接收耦接至該轉換板的該M.2固態硬碟，且該斷電保護允許該M.2固態硬碟刷新該快取記憶體。
本發明提供一種轉換板，包括一U.2連接器；一M.2連接器，被配置以接收具備一快取記憶體的一第一M.2固態硬碟；以及一電容器，其中該電容器針對一斷電保護提供備用電源。其中，該外殼被配置以接收耦接至該轉換板的該第一M.2固態硬碟，且該斷電保護允許該第一M.2固態硬碟刷新該快取記憶體。
本發明提供一種刷新快取記憶體的方法，包括從一主機傳送電力以及一PCIe訊號至一M.2固態硬碟，該主機具備一電容器，且該M.2固態硬碟具備一快取記憶體；判斷該主機是否發生一電力中斷；以及當該電力中斷發生時，該刷新快取記憶體的方法更包括傳送一刷新快取指令至該M.2固態硬碟；由該電容器提供電力至該M.2固態硬碟；以及將儲存在該快取記憶體之資料轉換至一非揮發性記憶體。
100‧‧‧元件承載裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧轉換板
106‧‧‧U.2連接器
108‧‧‧M.2連接器
110‧‧‧PCIe時脈緩衝器
112‧‧‧M.2固態硬碟
114‧‧‧電容器
116‧‧‧M.2固態硬碟快取記憶體
204‧‧‧轉換板
206‧‧‧U.2連接器
208‧‧‧M.2連接器
214‧‧‧電容器
218‧‧‧電源電路
222‧‧‧I2C電路
224‧‧‧SSDs_PREST#電路
226‧‧‧PCIe_RST電路
228‧‧‧PCIe_CLK電路
PCIe Gen3x2‧‧‧PCIe通訊通道
300‧‧‧元件承載裝置
302‧‧‧外殼
304‧‧‧轉換板
306‧‧‧U.2連接器
308‧‧‧M.2連接器
309‧‧‧M.2連接器
310‧‧‧PCIe時脈緩衝器
314‧‧‧電容器
404‧‧‧轉換板
406‧‧‧U.2連接器
408‧‧‧M.2連接器
409‧‧‧M.2連接器
410‧‧‧PCIe時脈緩衝器
414‧‧‧電容器
418‧‧‧電源電路
424‧‧‧SSDs_PREST#電路
426‧‧‧PCIe_RST電路
428‧‧‧PCIe_CLK電路
429‧‧‧PCIe_CLK_A電路
430‧‧‧PCIe_CLK_B電路
PCIe x2‧‧‧PCIe通訊通道
M.2 PCIe SSD_1‧‧‧M.2固態硬碟
M.2 PCIe SSD_2‧‧‧M.2固態硬碟
500‧‧‧方法
502-516‧‧‧步驟
本發明之各個示範性的實施例，將與所附圖式搭配，於下文中做描述，其中：第1圖係依據本發明一實施例之具備一轉換板之一元件承載裝置的等角視圖。
第2圖係依據本發明一實施例之一轉換板的示意圖。
第3圖係依據本發明一實施例之具備一轉換板之一元件承載裝置的等角視圖。
第4圖係依據本發明一實施例之一轉換板的示意圖。
第5圖係依據本發明一實施例之一元件存取方法的流程圖。
應當理解的是，為了以簡潔且明確的方式描述，一些參考符號會在不同圖式中重複出現，藉以表示相應或類似的元件。此外，許多具體細節將被闡述，使本發明所提之各實施例能被透徹的理解。然而，熟知此技術領域者應可理解，本說明書所提之各實施例，可以在不具備上述具體細節的狀況下實現。在其他實施例中，方法、程序和組件沒有被詳細描述，以避免對被描述之相關特徵造成混淆。本發明之圖式不須依照實際比例繪製，且某些特定部分可能以較誇大的比例表現，藉以更清楚的說明細節以及特徵。本發明各實施例的內容，並非用以對本發明的範圍形成限制。
本說明書將藉由許多定義用語來進行描述。
術語：「耦接」，係定義為一種連接方式，包括直接地連接或經由中間元件而間接地連接，且不須受限於物理連接。上述所提之連接方式，可用以表示物體係永久性地連接或可釋放地連接。術語：「基本上」，係被定義為本質上符合特定尺寸、形狀或其他字面上的實質修飾，使得被描述之元件不必為精確的。例如：「基本上為圓柱形的」，係表示對象類似於圓柱體，但可以與一個真正的圓柱體之間，具備一或多個偏差。術語：「包括」，用以表達「包含但不必受限於...」，可用於特別針對被描述的組合、團體、序列等，表達開放式的採納或開放式的條件資格。
本發明係專注於一元件承載裝置，具備實現一U.2連接器與一或多個M.2固態硬碟的功能。M.2固態硬碟係企業以及資料中心系統中主要的儲存方案，因為M.2固態硬碟能夠以 具備低耗電與高效能的優勢支援SATA以及PCIe介面。U.2連接器一般被配置以接收NVMe(Non-Volatile Memory Express)type-PCIe類型的固態硬碟，而NVMe type-PCIe類型的固態硬碟允許熱插拔以及斷電保護。M.2固態硬碟相較於NVMe type-PCIe類型的固態硬碟而言更具備成本效益。本發明係專注於一元件承載裝置，該元件承載裝置允許一M.2固態硬碟與一U.2連接器共同實現，藉以提供一M.2固態硬碟的成本效益以及一U.2連接系統之有利的特點。
上述元件承載裝置包括一轉換板，該轉換板可耦接上述M.2固態硬碟以及上述U.2連接器。上述轉換板具備一PCIe時脈緩衝器，用以產生兩個時脈訊號源以支援兩個M.2固態硬碟。上述轉換板也包括至少一電容器，用以提供M.2固態硬碟刷新快取記憶體的備用電源。上述元件承載裝置以及轉換板可允許將M.2固態硬碟與具有熱插拔以及斷電保護之優點的U.2連接器一起實現，藉以針對在一M.2固態硬碟失效的事件上提高成本效益以及耐用性。
本發明描述一元件承載裝置，該元件承載裝置可形成一外殼以及設置在該外殼內的一轉換板。上述轉換板具備一U.2連接器、一PCIe時脈緩衝器、至少一M.2連接器(被配置以接收一M.2固態硬碟)以及一電容器。上述PCIe時脈緩衝器係被配置以產生用於上述M.2固態硬碟的兩個時脈訊號源；上述電容器可提供M.2固態硬碟用於刷新快取記憶體的備用電源；而上述外殼係被配置以接收耦接至上述轉換板的一或多個M.2固態硬碟。
第1圖係描述本發明之一實施例的一元件承載裝置100。元件承載裝置100包括一外殼102。外殼102接收在內部之一轉換板104。轉換板104包括一U.2連接器106(亦可稱為SFF-8639)，用以將元件承載裝置100耦接至一電子裝置(未示於圖式中)。上述電子裝置可為一電腦、一伺服器、一機架式伺服器(rack mount server)、一刀鋒伺服器(blade server)，或任何其他電子裝置(可接收透過U.2連接的元件)。轉換板104具備一M.2連接器108(亦可稱為Next Generation Form Factor)。M.2連接器108可接收一M.2相容元件，例如一M.2固態硬碟112。轉換板104將U.2連接器106電性耦接至M.2連接器108，藉以允許M.2元件使用U.2連接器106以及相關的系統。具體而言，M.2固態硬碟112相較於一般U.2元件(例如一NVMe type PCI-e固態硬碟)，具備較低的電力消耗以及較高的效能。
轉換板104亦包括一PCIe時脈緩衝器110。PCIe時脈緩衝器110可產生用於M.2固態硬碟112的兩個時脈訊號源。PCIe時脈緩衝器110可允許轉換板104支援一或多個M.2元件，而上述一或多個M.2元件係設置於一個元件承載裝置100之中(如第3、4圖所示)。U.2連接器106具備四個PCIe通訊通道(或線路(lanes))，因此允許兩個M.2固態硬碟112搭配一個U.2連接器106來實現。每一個M.2固態硬碟112係耦接上述四個個別之PCIe通訊通道之其中兩個PCIe通訊通道。
轉換板104亦配置一或多個電容器114，用以支援電源管理。上述一或多個電容器114可在電力中斷時提供M.2固態硬碟112的備用電源。上述一或多個電容器114可允許斷電 保護在M.2固態硬碟112中實現。斷電保護係U.2連接器106以及NVMe type PCI-e固態硬碟的特徵，但並非標準M.2固態硬碟112的特徵。轉換板104以及一或多個電容器114可以使M.2固態硬碟112具備斷電保護，且維持M.2元件的性能和成本優勢。斷電保護使用儲存在一或多個電容器114的電力，藉以在電力中斷時實現一刷新快取(Flush Cache)指令。上述刷新快取指令將M.2固態硬碟快取記憶體116中的所有資料轉換至不要求電力的記憶體(例如NAND記憶體)。
轉換板104可將M.2固態硬碟112與U.2轉換板106一起實現，同時支援熱插拔的功能。上述熱插拔係指在不關閉電子裝置之電源的情況下，執行存取、提供服務，或更換裝置的動作。上述熱插拔係U.2連接器106以及NVMe type PCI-e固態硬碟的特徵，但並非標準M.2固態硬碟112的特徵。
第2圖係描述本發明一實施例之一轉換板204。轉換板204可為一印刷電路板、條板(ribbon board)、軟性電路板，麵包板，或任何其它已知的電路。如第2圖所示，U.2連接器206之適當的接腳(pin)耦接至M.2連接器208之相對應的接腳。一電源電路218將U.2連接器206之一適當接腳與M.2連接器208之相對應的接腳耦接在一起。電源電路218與兩個電容器214耦接。在一些實施例中，電源電路218可包括一個，或大於兩個電容器214。電源電路218將3.3伏特的電壓從U.2連接器206承載至M.2連接器208。在一些實施例中，較高或較低的電壓可承載於電源電路218，例如1.5伏特或5伏特。
轉換板204亦包括一I2C電路222，I2C電路222可允 許從U.2連接器206至M.2連接器208的通訊；一SSDs_PREST#電路224可允許從M.2連接器208至U.2連接器206的通訊，以及PCIe_RST電路226可允許從U.2連接器206至M.2連接器208的通訊；以及一PCIe_CLK電路228從U.2連接器206傳送一時脈訊號源至M.2連接器208。
第3圖係描述本發明之一元件承載裝置300的一第二實施例。元件承載裝置300包括一外殼302。外殼302接收在內部之一轉換板304。轉換板304包括一U.2連接器306(亦可稱為SFF-8639)，用以將元件承載裝置300耦接至一電子裝置(未示於圖式中)。上述電子裝置可為一電腦、一伺服器、一機架式伺服器、一刀鋒伺服器，或任何其他電子裝置(可接收透過U.2連接的元件)。轉換板304具備M.2連接器308、309(亦可稱為Next Generation Form Factor)。M.2連接器308、309可接收一M.2相容元件，例如M.2固態硬碟。轉換板304將U.2連接器306電性耦接至M.2連接器308、309，藉以允許M.2元件使用U.2連接器306以及相關的系統。具體而言，M.2固態硬碟相較於一般U.2元件(例如一NVMe type PCI-e固態硬碟)具備較低的電力消耗以及較高的效能。
轉換板304亦包括一PCIe時脈緩衝器310。PCIe時脈緩衝器310可產生用於兩個M.2固態硬碟的兩個時脈訊號源。PCIe時脈緩衝器310可允許轉換板304支援一個元件承載裝置300中的M.2固態硬碟，且每一個上述M.2固態硬碟接收一個時脈訊號源。
U.2連接器306具備四個PCIe通訊通道(或線路 (lanes))，因此允許兩個M.2固態硬碟搭配一個U.2連接器306來實現。每一個M.2固態硬碟係耦接上述四個個別之PCIe通訊通道之其中兩個PCIe通訊通道。
轉換板304亦配置一或多個電容器314，用以支援電源管理。上述一或多個電容器314可在電力中斷時提供上述M.2固態硬碟的備用電源。上述一或多個電容器314可允許斷電保護在M.2固態硬碟中實現。斷電保護係U.2連接器306以及NVMe type PCI-e固態硬碟的特徵，但並非標準M.2固態硬碟的特徵。轉換板304以及一或多個電容器314可以使上述M.2固態硬碟具備斷電保護，且維持M.2元件的性能和成本優勢。斷電保護使用儲存在一或多個電容器314的電力，藉以在電力中斷時實現一刷新快取指令。上述刷新快取指令將M.2固態硬碟快取記憶體316中的所有資料轉換至不要求電力的記憶體(例如NAND記憶體)。
轉換板304可將M.2固態硬碟與U.2轉換板306一起實現，同時支援熱插拔的功能。上述熱插拔係指在不關閉電子裝置之電源的情況下，執行存取、提供服務，或更換裝置的動作。上述熱插拔係U.2連接器306以及NVMe type PCI-e固態硬碟的特徵，但並非標準M.2固態硬碟的特徵。
第4圖係描述本發明一實施例之一轉換板404。轉換板404可為一印刷電路板、條板、軟性電路板，麵包板，或任何其它已知的電路。如第4圖所示，U.2連接器406之適當的接腳(pin)係耦接至M.2連接器408、409之相對應的接腳。一電源電路418將U.2連接器406之一適當接腳與M.2連接器408、409 之相對應的接腳耦接在一起。電源電路418與兩個電容器414耦接。在一些實施例中，電源電路418可包括一個，或大於兩個電容器414。電源電路418將3.3伏特的電壓從U.2連接器406承載至M.2連接器408、409。在一些實施例中，較高或較低的電壓可承載於電源電路418，例如1.5伏特或5伏特。
轉換板404亦包括一SSDs_PREST#電路424用以允許從M.2連接器408、409至U.2連接器406，以及PCIe_RST電路426用以允許從U.2連接器406至M.2連接器408、409的通訊；以及一PCIe_CLK電路428，用以從PCIe時脈緩衝器410，傳送一時脈訊號源至M.2連接器408、409。
如第4圖所示，PCIe_CLK電路428包括一PCIe_CLK_A電路429，用以從PCIe時脈緩衝器410傳送一第一時脈訊號源至M.2連接器408；以及一PCIe_CLK_B電路430，用以從PCIe時脈緩衝器410傳送一第二脈訊號源至M.2連接器409。每一個M.2連接器(408、409)從PCIe時脈緩衝器410接收一獨立時脈訊號源，藉此允許元件承載裝置300支援一個以上的M.2固態硬碟(如第3圖所示)。
如第5圖所示，一流程圖係描述本發明之一實施例的方法500。方法500是描述本發明的一種範例，而方法500亦可透過多種方式以呈現。在此描述之方法500可透過第1~4圖之實施例來實現，且第1~4圖之各個元件可被參考，並用以解釋方法500。第5圖之每一個步驟代表一或多個程序、方法或子程序，並透過方法500來呈現。此外，方法500之各個步驟的次序僅用以說明，且上述各個步驟的次序可依據本發明之內容進行 變動。在不脫離本發明之精神和範圍內，額外的步驟可被加入方法500；或方法500可採用較少的步驟。方法500可起始於步驟502。
在步驟502中，包括一M.2固態硬碟112以及一轉換板104的一系統被啟動。方法500接著進入步驟504。
在步驟504中，電源以及PCIe訊號從一主機傳送至上述系統。方法500接著進入步驟506。
在步驟506中，上述系統等待從上述主機，傳送至上述系統的上述電源以及PCIe訊號的一回應。方法500接著進入步驟508。
在步驟508中，上述系統判斷上述M.2固態硬碟112是否可被存取。若上述M.2固態硬碟112不可被存取，方法500回到步驟504。若上述M.2固態硬碟112可以被存取，方法500進入步驟510。
在步驟510中，上述系統判斷是否發生電力中斷。若發生電力中斷，方法500進入步驟512。若沒有發生電力中斷，方法500進入步驟514。
在步驟512中，上述主機發送一刷新快取指令至上述M.2固態硬碟112。上述M.2固態硬碟112刷新，或清除M.2固態硬碟快取記憶體，且將相關資料搬移至不要求電力的記憶體(例如NAND記憶體)以保存上述相關資料。快取記憶體在電力中斷時會喪失資料，因此方法500判斷是否發生電力中斷，藉以執行一刷新快取指令來避免資料的喪失。元件承載裝置100可使用一或多個電容器114的電力，藉以在電力中斷期間實現 上述刷新快取指令。方法500接著進入步驟516。
在步驟514中，上述主機存取上述M.2固態硬碟112。方法500進入步驟516。
在步驟516中，結束方法500。
透過以上之描述，本發明之各個實施例的內容以及優點，已可被理解。顯而易見地，在不脫離本發明之精神以及範圍；或不犧牲本發明之所有優點的情況下，可對本發明之實施例進行各種變化。以上所提之各實施例僅為本發明之較佳或示範性的實施例。
100‧‧‧元件承載裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧轉換板
106‧‧‧U.2連接器
108‧‧‧M.2連接器
110‧‧‧PCIe時脈緩衝器
112‧‧‧M.2固態硬碟
114‧‧‧電容器
116‧‧‧M.2固態硬碟快取記憶體

Claims (10)

  1. 一種元件承載裝置，包括：一外殼；一轉換板，設置於該外殼中，該轉換板包括：一U.2連接器；一M.2連接器，被配置以接收具備一快取記憶體的一M.2固態硬碟；以及一電容器，其中該電容器針對一斷電保護提供備用電源；其中，該外殼被配置以接收耦接至該轉換板的該M.2固態硬碟，且該斷電保護允許該M.2固態硬碟刷新該快取記憶體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之元件承載裝置，其中該轉換板包括：一第一M.2連接器，被配置以接收一第一M.2固態硬碟；一第二M.2連接器，被配置以接收一第二M.2固態硬碟；以及一PCIe時派緩衝器，具備產生兩個時脈訊號源的功能，上述時脈訊號源係提供給該第一M.2固態硬碟以及該第二M.2固態硬碟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之元件承載裝置，其中該轉換板具備兩個電容器，上述兩個電容器被配置以提供備用電源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之元件承載裝置，其中該M.2固態硬碟刷新該快取記憶體，係將資料由該快取記憶體轉換至一非揮發性記憶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之元件承載裝置，其中該M.2固態硬碟對應該轉換板，具備熱插拔的功能。
  6. 一種轉換板，包括：一U.2連接器；一M.2連接器，被配置以接收具備一快取記憶體的一第一M.2固態硬碟；以及一電容器，其中該電容器針對一斷電保護提供備用電源；其中，該外殼被配置以接收耦接至該轉換板的該第一M.2固態硬碟，且該斷電保護允許該第一M.2固態硬碟刷新該快取記憶體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之轉換板，更包括兩個M.2轉接器，每一個上述兩個M.2轉接器，係被配置以接收一M.2固態硬碟以及一PCIe時脈緩衝器，該PCIe時脈緩衝器具備產生兩個時脈訊號源的功能，上述時脈訊號源係提供給上述兩個M.2轉接器所接收的兩個M.2固態硬碟。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之轉換板，其中該第一M.2固態硬碟刷新該快取記憶體，係將資料由該快取記憶體轉換至一非揮發性記憶體。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之轉換板，其中該第一M.2固態硬碟對應該轉換板，具備熱插拔的功能。
  10. 一種刷新快取記憶體的方法，包括：從一主機傳送電力以及一PCIe訊號至一M.2固態硬碟，該主機具備一電容器，且該M.2固態硬碟具備一快取記憶體；判斷該主機是否發生一電力中斷；以及 當該電力中斷發生時，該刷新快取記憶體的方法更包括：傳送一刷新快取指令至該M.2固態硬碟；由該電容器提供電力至該M.2固態硬碟；以及將儲存在該快取記憶體之資料轉換至一非揮發性記憶體。
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