TWI220959B - Storage device with optimized compression management mechanism - Google Patents

Description

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二、【先 目前 體）已曰 高、容量 F、M S 身碟等之 配置固態 五、發明說明Ο) 1 一 一、【發明所屬之技術領域】 本發明是一種具備最佳化壓縮管理機制之儲存裝置， 特別疋有關於一種可自行選擇最適之壓縮演算法以將待儲 存資料施以最佳化壓縮之儲存裝置。 月，J技術】 具有一與 令之微處 介面A1 3 體A2或自 但不 定其生產 體的容量 具備6 4 裝置產出 存容量成 存裝置反 技術建到 由石夕晶片記憶體作為固態儲存媒體（如快閃記憶 ，普及，由於矽晶片記憶體具耗電低、可靠度 、與存取速度快等優點，而被廣泛應用於如c S D、Μ M C、s ]V[等之小型記憶卡與USB隨 紗ί裝置，该等儲存裝置A (請參第6圖）内部除 :子媒體A2外，尚設有一控制器A j，該控制器A j =系統端B連接之系統介面AU、—處理系統指 ，A1 2以及與固悲儲存媒體A 2溝通之記憶體 而t由統端B將待儲存資料寫入該固態儲存媒 ^固恶儲存媒體A2讀取所需的已儲存資料。 己憶卡或* USB隨身^之館存裝置，決 n格=關鍵仍在於其内建固態儲存媒 ’：：：固態儲存媒體的儲存量來看，係 Ή8ΜΒ以及2 5 6 mb等級數之儲存 ’其成本與售價皆與其内含 予 正比，亦即固態儲存媒體的儲媒體的儲 應售出的價格越高，反之大，則儲 @ _存媒體在相同的尺寸規格 ^20959 五、發明說明（2) ______ 中’亦面臨了血曰乂 量即無法再向上提；：雄巧碟片相同的困境，即其儲存容 間微小化而提升其儲=目則已有奈米科技可將儲存空 段，儲气量：二=目前仍處於萌芽階 餘存裝置本存容量不足的方法’係在前述的 槽，使該插槽可再另行插垃身碟）上適當處構設一插 储存容旦 接外部記憶卡，以達到擴充 诉生出必須另行購置外部記情=不足之問題，但卻 士從另-個觀點來看，若：：：成：增加之缺點。 使始、士:裝置’則勢必得將外部資料採敗懕縮祚聲 匕，存資料量，進以提升固;j 里但目前能執行資料壓縮作紫信亡^子媒體的貝枓儲存 的壓縮軟獲得較佳之傳輸率，藉由適當 縮再诸如=r、Winzip等）將檔案資料予以； ]日行释存於其内部之儲存、 人1k (如光碟、磁;^、隨身；^ i f 2 碟）或外部儲存媒體 磁碟、奴身碟或電子記憶卡等）。 具備資料颅ί此有ϋ存叙置，其本身除具儲存m，尚 縮技術，則可自行壓縮外部的原始資料再行儲 旦化 者，若能自行選擇最適之壓縮機制，進而"極"微 里化原始資料之資料量，即 2而極微 其儲存資額外的外部設備下，加倍提升

1220959 五、發明說明（3) 三、，【發明内容】 有鑑於此’本發明之主要目的乃在於提供一種具傷最 佳化壓縮管理機制之儲存裝置，使其透過内部之壓縮機制 大幅壓縮原始資料的資料量而使固態儲存媒體得以存放更 多的儲存資料，進以達到提高資料儲存量的目的，同時亦 具備降低產品成本與提高存取速度等特性。 更甚者，本發明之另一目的係使所提供之一種具傷最 佳化壓縮管理機制之儲存裝置，其可自行選擇最佳化的壓 縮技術而得以壓縮原始資料成一極微量化資料，進而達到 加倍提高固態儲存媒體的資料存儲量者。 為達上述及其他目的與功效，本發明一種具備最佳化 壓^管理機制之儲存裝置，其主要係由一控制器及至少一 固態儲存媒體所構成；其中，該控制器内具有一與外部系 接之系統介面、-處理系統指令之微處理器以及二 ί 媒體溝通連接之記憶體介面，其特徵在 ^縮掇細，，二面與屺憶體介面之間配置有一資料壓縮/解 以壓缩1二Γ"將欲儲存之雇始資料以一定的壓縮比例予 I =，以§己錄儲存於固態儲存媒體。 縮模i:具ί 技術，在該資料壓縮/解壓 用之複數個演算法;m及與該資料壓縮電路搭配使 之原始資料類型進：判二造藉微處理器對系統介面傳送 型之演算法處理原則:而自仃選取一最適該資料類 算法處理原則壓缩令原：；料壓縮電路可依據該最適演 細忒原始貝枓，使之成就為一具最小儲存

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單位之微量化壓縮資 壓縮後之微量化、次粗，並透過該記憶體介面的傳輸 炎禮士 & 貝抖記錄儲存於固態儲存媒體者。 两瑕本發明之μ、+、 顯易懂，下文特與^ 4 t其他目的、特徵、和優點能更明 說明如下：、牛較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細· 四、【實施方式】 縮总第1圖，其繪示的是本發明一種具備最佳化肩 置iU之乂儲存裝置的内部電路示意圖；#中，儲存菜 卡糸胃目_前被廣泛應用於各種可攜式數位產品的記憶 日i =或疋應用於個人電腦領域的USB隨身碟產品，亦或 疋目前尚在研發中具備有固態儲存媒體（即Flash Memory )的其他儲存裝置。 其中’該儲存裝置1主要係由一控制器1〇與至少一固 態儲存媒體2 0所組成；該控制器丨〇内係包含有系統介面 1 〇4、微處理器1 〇2與記憶體介面丨〇6。系統介面丨〇4係用以 作為連通外部預設系統端2 (即前述之各種可攜式數位產 σσ與電知糸統荨應用設備），記憶體介面1 〇 6係與該固態 儲存媒體20進行溝通連接；而微處理器1 〇2係連接系統介 面1 〇 4與記憶體介面1 〇 6。 請參第1圖所示，在本發明中為提升固態儲存媒體2〇 之儲存量所採取的實施例設計，係在儲存裝置1内設置一 資料壓縮/解壓縮模組1 0 8，其係配置於系統介面丨〇 4與記 憶體介面1 0 6之間且與該微處理器1 〇 2電性連接；另外為因

1220959 五、發明說明（5) 緩2 。面間傳輸速度不—’控制器内另設置有第- 、，4衝£ 1 1 〇與第二資料緩衝區1 2 0，豆中第__資料螵術 區11 〇係電性連拯古次村网W , ，、弟貝料緩衝 统介面1〇4 ίΐ 縮解壓縮模組108與前述之系 ε .而第一^資㈣縮/解壓縮模組1〇8的前端緩衝 =二一以V，，區12°則係電性連接有資料壓縮/解壓 杈！ 108以及削述之記憶體介面106，传作Α #料Μ始/ 解壓縮模組108的後端緩衝巴…二係作為貝枓壓縮/ 為暫存資料用〜友衝Q§亥些緩衝區"〇、12〇係作 當欲記錄儲存原始資料於儲存 2 0時，李统介而】^ /么拉丨^ 仔裝置1之固悲儲存媒體 料上i:會接收由外部系統端2所傳送的原始資 二得透過本發明專屬設計的資料壓縮/解 2 = 108中的壓縮機制先行對該原始資料予 ，比例而進行壓縮作業，使 ，也 再經由記憶體介面丨〇6將之#你处—傲里化貝枓，而後 中，攄吐太恭RB _ 、 °己錄儲存於固態儲存媒體20 中據此本發明猎由壓縮機制之設舛撂佶m #妙六… 可儲存數倍於未壓縮前的資料存儲量；使口 '儲存媒體2〇 料進ΐίϊ::採i設計中，系統介面104在傳送原始資 斗進订反备S之刖，會將原始資料一次 / 、 no，再由資料壓縮模組104依 速：厂=區 枓傳达至弟二資料緩衝區12〇 里化貝 導控制，俾將暫存於第二資料η「错由微處理益1 〇2的主 ^ ® 1 0 6 I, ^ #Γ# 2 ^ Μ ^ f ^ ^ 河什％回悲儲存媒體2 〇者。 在解壓縮模式中’利用資料壓縮/解壓縮模組 ^20959 五、發明說明（6) " -----^--_ 中μ的解壓縮機制透過記憶體介面106將自固態儲存媒 次、中讀取出的微量化壓縮資料進行解壓縮處理，此時第二 貝料緩衝區1 2 0係暫存待解壓縮的微量化資料，而第一 ^一 料緩衝區1 1 〇則係暫存已解壓縮還原之原始資料，並透^ 系統介面1 04將已完成解壓縮處理的還原資料傳至外部= 統端2。 °尔 請參W圖所示，由外部系統端2傳人而欲儲存紀錄於 口恕，存媒體20的資料，除原始資料以外，尚須同 原始資料的控制資訊。而固態儲存媒體2〇係由若 錄區塊4所構成，在本實施例中，係界定每一資料記錚5 塊4佔據儲存空間5 28個位元組，其中，每一資料記錄;\ 4又具備一儲存資料的紀錄區42 (佔據512個位元組厂^一 硬碟磁區（Sector )大小相同）以及儲存控制資訊之& 區44 (佔據1 6個位元組），在紀錄區44中儲存之押 = 除包括一狀態屬性旗標（Status Flag)441、錯誤^正碼° (Error C〇rrecti〇n c〇de)442 以及邏輯定址紀錄 ‘ (Logical Address Record) 443 等相關控制用資訊 有部分保留空間並未使用（如第2圖中之保留空間以彳）， 為此，本發明在壓縮及/或解壓縮的最佳化過程中 上述之保留空間444作為壓縮紀錄的儲存空間。 料仏㈣’ _ +㈣#達最佳化的壓縮 况明。 在第1圖中所# ’資料壓縮/解壓縮模組1〇8内 如第3圖所示之資料壓縮電路1 08 2及與資料廢縮電路丨〇82

1220959 五、發明說明（7) 搭配使用之複數個演算法敘述元（如1 〇83a〜1 08 3η )及t 數表（如1084a〜1084η)，其中一演算法敘述元係定義〜 種壓縮/解壓縮演算法，而每一種壓縮/解壓縮演算法可與 配多種參數表，以期所搭配出的壓縮組合可使原始資料髮 縮至具最小儲存單位之微量化資料。 & 其中先由微處理器1 02判讀系統介面1 〇4傳遂之原始資 料類型以決定一最適之壓縮組合，而微處理器丨〇 2判讀資、 料類型的方式可係以構成原始資料的二進位分佈型態來 別，即依據建構原始資料的” 〇，，與”丨，，位元分別佔有^比例 與集中或分散的程度以及特定分佈型態之重覆現象等要 ，，決定最適之演算法規則；當判讀出資料類型後即從演 法敘述元1 〇 8 3群組與參數表1 〇 8 4群組的排列組合中選取 二最適該資料類型之壓縮演算組合，由微處理器丨〇 2交由 貝料壓縮電路1 〇 82執行該最適的壓縮組合以壓縮原始資 ίί之成就為一具最小儲存單位的微量化資料並暫存於 —貧料緩衝區1 2 〇，待記憶體介面〗〇6受觸發 _ :料記錄儲存於固態儲存媒㈣的同•，亦將：二;： = 算Ϊ:述元及參數表的索引指標儲㈡ 禆伐、六斗錄區42中，而本發明經壓縮所產生之f引浐俨 係儲存於資料記錄區塊4之保留空間444中。"“ 壓縮㊁路1:口 ί ΓΛ壓縮模,1 0 82内尚具有-資料解 的資料時，透過i产理I。糸統端2欲擷取儲存於儲存裝置1 透過微處理益102的觸發，即經由記憶體介面 第11頁 1220959

1 0 6攸g怨儲存媒體2 〇的保留空間4 4 4中 索引指標，依該索引指標指示之演V、去：；先削所儲存之 微化貧料予以解壓縮還原成初始的原始資 枓< π透過系統介面1 04將原始資料外傳至 ’、13 、 2。 τ 1 1寻主外部系統端 化壓ϋ:4機與:Α之圖’Λ„是有關本發明在執行最佳 π i ^ 3理機制之一取佳實施例流程實施例。 士 *外部傳入之原始資料載入至第一資料緩衝區丨J 0 犄，透過微處理器102對原始資料的二進位分°° 10 一 判讀後，隨即自行從演算法敘述元1〇83群組與來^矣H 群ί t選定一最適該分佈型態的壓縮組合，i i例二係 選定第一演算法敘述元1 083a及與其搭配使用之二夂數、 表1 084b作為該圖檔格式之壓縮組合（1 夕％一多數 動資料！縮/解壓縮模組108内之資料壓縮電路1 =啟 並將^縮組合（1，2)交由資料壓縮電路1〇8乍動’ 原始資钭的依據，在本例中，該壓縮組合（1 始資料以1/2 ·的比例壓縮（亦即假設原本原始資料係佔據 512byt^位元空間，在經壓縮後即僅佔據2561^^位元空 間）太秃得在資料記錄區塊4中原本僅能儲存一筆原始'fc 料的育钭記錄區42 ’在經壓縮後可在同—資料記錄區:2貝中 容納兩荃經壓縮後的微量化壓縮資料，足見經本發明之 佳$麼湾後係可使同—儲存空間達到數倍於未壓縮前的資 料存儲量之目的者。 、 在鍺存經壓縮的原始資料同時，控制資訊紀錄區4 4

1220959 五、發明說明（9)^ ^ - ---- 中除狀悲屬性旗標4 4 1 '錯誤修正碼4 4 2、邏輯定址紀錄 4^3維持不變以外，另在保留空間^^中新增有兩組索引指 標θ( ^ 2胃），其中括號中的第一數值與第二數值分別標示 =疋微量化資料適用之第一演算法敘述元與第二參數表， =:忒索引指標（i，2 )可利資料解碼處理，其解碼作業 將在下述提出。 ，參第4與“圖，其繪示的是 本發明 化解，縮”機制之一最佳實施例流程實施例。… 0、2|二ί制态收到系統端要求讀取資料時，即依據該資料 Γ4=:Τ43尋找到該筆資料所對應之邏輯位址 子放在固態儲存媒體内的資料記錄區塊4，並自 :二媒體中讀取資料記錄區塊彳儲存的 枓緩衝區120，接著微處理器便 弟一貝 作動；此拉吹_u a γ 时使啟動貝枓解壓縮電路1 〇 8 5 :上= 解壓縮電路1 0 85會讀取紀錄在同-資料 j錄區塊4的保留空間444所儲 J貝抖 據該索引沪拷沾扣-> 予 < 家Μ才曰才承（1，2 )，依 •以τ谂ώ日不的私不碩取弟一演算法敘述元盥第-夂齡丰 :乂正確解壓縮還原原始資料 二：-參數表 料傳輸至第一資料緩衝區110接二將解壓細元成之原始資 综合上豸，本發明已以較估1待外傳至外部系統端2。 非用以限定本發明，任何孰揭露如*，然其並 之精神和範圍内，當可作各種支f者，在不脫離本發明 之保護範圍當視後附之申 與潤飾，因此本發明 本發明之構想所作之改變界定者為準；若依 處理器改用其他電路，如資料“；判::1:=:: 第13頁 1220959

第14頁 1220959 圖式簡單說明

五 圖 【圖式之簡届％ 、 间早說明】第1圖％示的θ丄 的疋本發明之 較佳實施例之電路概略 第2圖纟會示的 儲存媒體所具儀 第3圖％示的 圖； 疋本發明依據圖1中在未壓縮狀態下固 的格式内容； 疋本發明之另一較佳實施例之電路概略 第4圖綠示的Β 存媒體所具備的格=内=明依據圖3在壓縮完成後固態儲 ;5 B ^ :心是本發明依據圖3之-壓、缩動態圖； 圖；以及、，，B不的是本發明依據圖3之一解壓縮動態 第6圖繪 不的是習知之電路概略圖 〇 1 :儲存裝置 1 0 :控制器 1 〇 4 :系統介面 1 〇 2 :微處理器 1 〇 6 :記憶體介面

1 0 8 :資料壓縮/解壓縮模組 1 〇 8 2 :資料壓縮電路 j Ϊ 8 3 3〜1 ◦ 8 3 n :演算法敘述元 〇84a〜1〇84η:參數表 1 〇 8 5 :資料解壓縮電路

1220959 圖式簡單說明 1 1 0 • 第 — 資 料 緩 衝 1 2 0 第 二 資 料 緩 衝 2 0 • 固 態 儲 存 媒 體 2 • 外 部 系 統 端 4 • 資 料 記 錄 區 塊 4 2 • 資 料 記 錄 區 4 4 • 控 制 資 訊 紀 錄 f^r 4 4 1 狀 態 屬 性 旗 標 4 4 2 錯 誤 修 正 碼 4 4 3 邏 輯 定 址 紀 錄 4 4 4 保 留 空 間

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Claims (1)

1220959 六 2 3 申請專利範圍 、一種具備最佳化壓縮管理機制之儲存裝置，係由一控 制為’與至少一固怨储存媒體所構成，其中，該控制器 内具有一與外部預設系統端連接之系統介面、一處理 系統指令之微處理Is以及一與該等固態儲存媒體溝通 之記憶體介面；其特徵在於： 、在該系統介面與該記憶體介面之間配置有一電性 連接微處理器且具有資料壓縮電路及與該資料壓縮電 =搭紐配/吏用之複數個演算法敘述元及參數表之資料Μ 縮/解壓縮模組； 貝η & 其透過微處理器對系統介面所傳 型進行判讀，進而從該等演管/等广 列組合中撰跑一总t 敘述兀及參數表的排 合，該：身#壓扩^該原㉟資料類型之壓縮效能之組 始資料以成;；依據該？適壓縮組合壓縮該原 透過記憶體人:/、取小儲存早位的微量化資料，並 化資料記以：傳輸，將該具最小儲存單位之微ί 卞储存於固態儲存媒體者。 里 、如申請專利 — 制之儲存裝置，=土項=述之具備最佳化壓縮管理機 量化資料之最二π固恶儲存媒體係儲存一對應該微 夂取適演算法敘述元及參數表的索弓丨指標嘁 、如申请專利給#

第17頁 制之儲存裝置y::J具備最佳化壓縮管理機 一資料解壓J t /、中该貝枓壓縮/解壓縮模組尚且右 楚蝻電路，其係透過微處理器的 n /、有 _ i，從該 1220959

固態儲存媒體中讀取該索引指標，使盆 微量化資料依該指標指 ^ b :儲存之 以解壓縮還原成原始資料。 〃数表予 4 、如申請專利範圍第·| 制之儲存裝Ϊ，豆中儲卢乂之具備取佳化壓縮管理機 區，其係電性遠桩古存裝置係具備一第一資料緩衝 縮/解壓縮模組。 統介面、微處理器與資料星

5、如申請專利範圍第丄項所 制之儲存裂置，其中控制 區’係電性連接有記憶體 縮/解壓縮模組。 述之具備最佳化壓縮管理機 器内係具備一第二資料緩衝 介面、微處理器與資料壓 如申請專利範圍第1項所述之具備最佳化壓縮管理機 制之儲存裴置，其中該資料壓縮/解壓縮模組係配置 於控制器内。

7、如申請專利範圍第1項所述之具備最佳化壓縮管理機 制之儲存裝置，其中該微處理器係以構成該原始資料 的二進位分佈型態作為判讀的依據。

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