TWI564809B - 單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置 - Google Patents

單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置 Download PDF

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Description

單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置
本發明關連於一種快閃記憶體裝置，特別是一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置。
快閃記憶體裝置通常分為NOR快閃裝置與NAND快閃裝置。NOR快閃裝置為隨機存取裝置，而可於位址腳位上提供任何的位址，用以存取NOR快閃裝置的主裝置(host)，並及時地由NOR快閃裝置的資料腳位上獲得儲存於該位址上的資料。相反地，NAND快閃裝置並非隨機存取，而是序列存取。NAND快閃裝置無法像NOR快閃裝置一樣，可以存取任何隨機位址，主裝置反而需要寫入序列的位元組(bytes)的值到NAND快閃裝置中，用以定義請求命令(command)的類型(如，讀取、寫入、抹除等)，以及用在此命令上的位址。當關連於發出命令的返回實體回覆後，例如，資料、處理狀態、錯誤訊息等，連接至快閃記憶體裝置的主裝置於單一中斷服務常式執行緒中處理一個返回實體。通常，一旦返回實體處理完畢，結束中斷服務常式執行緒並交還控制權給之前被中斷的執行緒。然 而，於多核(multi-core)處理單元中，中斷服務常式執行緒的結束將於不同核間觸發上下文轉換(context switch)，產生一定程度的前置成本(overhead)。因此，需要一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置。
本發明的實施例提出一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，由主裝置中處理單元的一核執行，至少包含下列步驟。從佇列移出多個關連於先前發送命令的實體給儲存裝置，以及處理移出的實體，直到滿足條件為止。
本發明的實施例提出一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，至少包含佇列及處理單元。處理單元包含多個核，以及耦接至佇列。處理單元的一個核於載入並執行中斷服務常式執行緒，用以從佇列移出多個關連於先前發送命令的實體給儲存裝置，以及處理移出的實體，直到滿足條件為止。
10‧‧‧系統
110‧‧‧處理單元
120‧‧‧動態隨機存取記憶體
150‧‧‧存取介面
160‧‧‧主裝置
170‧‧‧存取介面
180‧‧‧儲存單元
210‧‧‧記憶體單元陣列
220‧‧‧行解碼單元
230‧‧‧列編碼單元
240‧‧‧位址單元
250‧‧‧資料緩存器
310‧‧‧處理單元
330‧‧‧佇列
350‧‧‧介面控制器
370‧‧‧寄存器
S410~S440‧‧‧方法步驟
S510~S540‧‧‧方法步驟
S610~S660‧‧‧方法步驟
第1圖係依據本發明實施例之快閃記憶體的系統架構示意圖。
第2圖係依據本發明實施例之快閃記憶體中的儲存單元示意圖。
第3圖係依據本發明實施例之主裝置的系統架構圖。
第4圖係依據本發明實施例由介面控制器執行的儲存裝置互動的方法流程圖。
第5圖係依據本發明實施例之由單一中斷服務常式執行緒執行用以處理佇列中的實體的方法流程圖。
第6圖係依據本發明實施例之由單一中斷服務常式執行緒執行用以處理佇列中的實體的方法流程圖。
以下說明係為完成發明的較佳實現方式，其目的在於描述本發明的基本精神，但並不用以限定本發明。實際的發明內容必須參考之後的權利要求範圍。
必須了解的是，使用於本說明書中的”包含”、”包括”等詞，係用以表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件以及/或組件，但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、組件，或以上的任意組合。
於權利要求中使用如”第一”、"第二"、"第三"等詞係用來修飾權利要求中的元件，並非用來表示之間具有優先權順序，先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序，僅用來區別具有相同名字的元件。
第1圖係依據本發明實施例之快閃記憶體的系統架構示意圖。快閃記憶體的系統架構10中包含處理單元110，用以寫入資料到儲存單元180中的指定位址，以及從儲存單元180中的指定位址讀取資料。詳細來說，處理單元110透過存取 介面170寫入資料到儲存單元180中的指定位址，以及從儲存單元180中的指定位址讀取資料。系統架構10使用數個電子訊號來協調處理單元110與儲存單元180間的資料與命令傳遞，包含資料線(data line)、時脈訊號(clock signal)與控制線(control lines)。資料線可用以傳遞命令、位址、讀出及寫入的資料；控制訊號線可用以傳遞晶片致能(chip enable,CE)、位址提取致能(address latch enable,ALE)、命令提取致能(command latch enable,CLE)、寫入致能(write enable,WE)等控制訊號。存取介面170可採用單倍資料率(single data rate,SDR)通訊協定或雙倍資料率(double data rate,DDR)通訊協定與儲存單元180溝通，例如，開放NAND快閃(open NAND flash interface,ONFI)、雙倍資料率開關(DDR toggle)或其他介面。處理單元110另可使用存取介面150透過指定通訊協定與主裝置160進行溝通，例如，通用序列匯流排(universal serial bus,USB)、先進技術附著(advanced technology attachment,ATA)、序列先進技術附著(serial advanced technology attachment,SATA)、快速周邊元件互聯(peripheral component interconnect express,PCI-E)或其他介面。主裝置160可透過存取介面150提供邏輯區塊位址(LBA,Logical Block Address)給處理單元110，用以指示寫入或讀取特定區域的資料。然而，為為最佳化資料寫入的效率，存取介面170將一段具有連續邏輯區塊位址的資料分散地擺放在儲存單元180中的不同實體區域。因此，需要於動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory)120中儲存一個實體儲存對照表(又稱為Host-to-Flash-H2F表)，用以指出每個邏輯區塊 位址的資料實際儲存於儲存單元180中的哪個位置。處理單元110、動態隨機存取記憶體120、寄存器(register)130、存取介面150及170、以及儲存單元180可統稱為一個儲存裝置。
第2圖係依據本發明實施例之快閃記憶體中的儲存單元示意圖。儲存單元180可包含由MxN個記憶體單元(memory cells)組成的陣列(array)210，而每一個記憶體單元儲存至少一個位元(bit)的資訊。快閃記憶體可以是NAND型或NOR型快閃記憶體，或其他種類的快閃記憶體。為了正確存取資訊，行解碼單元220用以選擇記憶體單元陣列210中指定的行，而列編碼單元230用以選擇指定行中一定數量的位元組的資料作為輸出。位址單元240提供行資訊給行解碼器220，其中定義了選擇記憶體單元陣列210中的那些行。相似地，列解碼器230則根據位址單元240提供的列資訊，選擇記憶體單元陣列210的指定行中一定數量的列進行讀取或寫入操作。行可稱為為字元線(wordline)，列可稱為位元線(bitline)。資料緩存器(data buffer)250可儲存從記憶體單元陣列210讀取出的資料，或欲寫入記憶體單元陣列210中的資料。記憶體單元可為單層式單元(single-level cells,SLCs)、多層式單元(multi-level cells,MLCs)或三層式單元(triple-level cells,TLCs)。
第3圖係依據本發明實施例之主裝置的系統架構圖。此系統架構可實施於桌上型電腦、筆記型電腦、手機等，至少包含處理單元310。處理單元310可使用多種方式實施，例如以專用硬體電路或通用硬體(例如，單一處理器、具平行處理能力的多處理器、圖形處理器或其他具運算能力的處理 器)，並且在執行程式碼或軟體時，提供之後所描述的功能。系統架構更包含佇列330，用以儲存從存取介面150接收的實體，例如，資料、處理狀態、錯誤訊息等。佇列330順序性地儲存實體集合。每個實體關連於透過存取介面150發送給處理單元110的一個命令，例如，讀取命令、寫入命令等。例如，一個實體可包含相應於讀取命令的讀取資料，另一個實體可包含相應於寫入命令的錯誤訊息。集合操作包含加入實體至尾端，稱為推入佇列(enqueue)，以及從開頭移出實體，稱為移出佇列(dequeue)，令佇列330成為先進先出(FIFO,First-In-First-Out)的資料結構。第一個加入佇列330的實體將會是第一個被移出以及被處理單元310處理的實體。第4圖係依據本發明實施例由介面控制器執行的儲存裝置互動的方法流程圖。介面控制器350透過儲存裝置的存取介面150發送命令(步驟S410)。例如，介面控制器350可經由存取介面150發送資料讀取命令及讀取位址，用以請求從儲存單元180讀取資料。介面控制器350可經由存取介面150發送資料寫入命令、寫入位址及資料，用以請求寫入資料至儲存單元180中的指定位置。介面控制器350經由存取介面150從儲存裝置接收用以回應之前所發送命令的實體，例如，資料、處理狀態、錯誤訊息等(步驟S420)，以及加入接收到實體至佇列330(步驟S430)。於完成加入接收到實體的作業後，介面控制器350設定寄存器370，用以指出一個實體以加入至佇列330(步驟S440)。寄存器370的設定又可視為發起中斷訊號。
處理單元310執行的中斷處理(interrupt handler)週 期性地偵測寄存器370是否已設定。當寄存器370已設定，執行中的任務被中斷，接著，處理單元310中的一個核載入並執行中斷服務常式(ISR,Interrupt Service Routine)執行緒。以下段落描述中斷服務常式執行緒從佇列移出多個實體，這些實體關連於之前發送至儲存裝置的命令，以及處理移出的實體直到至少一個條件滿足。
於一個實施例中，中斷服務常式執行緒可處理關連於先前發送命令的實體，直到佇列330清空，用以減少上下文轉換(context switch)的次數。第5圖係依據本發明實施例之由單一中斷服務常式執行緒執行用以處理佇列330中的實體的方法流程圖。此方法反覆執行一個迴圈，直到佇列330中沒有實體待處理。於每一回合，中斷服務常式執行緒從佇列330移出實體(步驟S510)，執行關連於移出實體的資料處理作業(步驟S520)，以及判斷佇列330中是否還有任何實體待處理(步驟S530)。若是，此流程接著從佇列330移出下一個實體(步驟S510)。反之，中斷服務常式執行緒清除寄存器370(步驟S540)。當中斷服務常式執行緒結束時，回復被中斷的任務，用以繼續未執行完的指令。
於另一個實施例中，中斷服務常式執行緒可處理關連於先前發送命令的實體直到佇列330清空，或可限制在指定時間區間內處理關連於先前發送命令的實體，用以減少上下文轉換的次數。第6圖係依據本發明實施例之由單一中斷服務常式執行緒執行用以處理佇列330中的實體的方法流程圖。此方法開始於設定計時器(步驟S610)。計時器可為倒數計時器 (countdown timer)、碼表計時器(stopwatch timer)等。當經過一段指定的時間區間，計時器逾時。反覆執行一個迴圈，直到佇列330中沒有實體待處理，或直到計時器逾時。於每一回合，中斷服務常式執行緒從佇列330移出實體(步驟S620)，執行關連於移出實體的資料處理作業(步驟S630)，判斷佇列330中是否還有任何實體待處理(步驟S640)以及判斷計時器是否逾時(步驟S650)。當存在任何待處理的實體(步驟S640中”是”的路徑)以及計時器尚未逾時(步驟S650中”否”的路徑)，此流程接著從佇列330移出下一個實體(步驟S620)。反之，中斷服務常式執行緒清除寄存器370(步驟S660)。當中斷服務常式執行緒結束時，回復被中斷的任務，用以繼續未執行完的指令。
於一個範例，介面控制器350可藉發送多個資料讀取命令及連續的邏輯區塊位址來讀取多媒體資料，例如一段時間的聲音、視訊資料等，接著，儲存回覆的資料至佇列330。使用如第5及6圖的實施例，中斷服務常式執行緒可從佇列330移出讀取資料以及儲存讀取資料於緩存器，用以進行後續的播放。於另一個範例，介面控制器350可取得相機模組擷取的影像資料並且藉由發送多個資料寫入命令及連續的邏輯區塊位址來寫入影像資料。之後，介面控制器350可儲存關連於先前發送的資料寫入命令的回覆狀態至佇列330。使用如第5及6圖的實施例，中斷服務常式執行緒可從佇列330移出狀態以及知道資料寫入命令是否成功。
雖然第1至3圖中包含了以上描述的元件，但不排除在不違反發明的精神下，使用更多其他的附加元件，已達成 更佳的技術效果。此外，雖然第4至6圖的流程圖採用指定的順序來執行，但是在不違法發明精神的情況下，熟習此技藝人士可以在達到相同效果的前提下，修改這些步驟間的順序，所以，本發明並不侷限於僅使用如上所述的順序。此外，熟習此技藝人士亦可以將若干步驟整合為一個步驟，或者是除了這些步驟外，循序或平行地執行更多步驟，本發明亦不因此而侷限。
雖然本發明使用以上實施例進行說明，但需要注意的是，這些描述並非用以限縮本發明。相反地，此發明涵蓋了熟習此技藝人士顯而易見的修改與相似設置。所以，申請權利要求範圍須以最寬廣的方式解釋來包含所有顯而易見的修改與相似設置。
S510~S540‧‧‧方法步驟

Claims (16)

  1. 一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，由一主裝置中一處理單元的一核執行，包含：從一佇列移出多個關連於先前發送命令的實體給一儲存裝置，以及處理上述移出的實體，直到滿足一條件為止。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，上述命令請求上述儲存裝置執行關連於上述儲存裝置中一儲存單元的作業。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，上述命令包含多個資料讀取命令或多個資料寫入命令。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，上述主裝置使用通用序列匯流排(universal serial bus,USB)、先進技術附著(advanced technology attachment,ATA)、序列先進技術附著(serial advanced technology attachment,SATA)或快速周邊元件互聯(peripheral component interconnect express,PCI-E)通訊協定與上述儲存裝置溝通。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，當上述佇列中沒有實體待處理時，滿足上述條件為止。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的單一中斷服務常式執行緒中 處理關連於多個請求的返回實體的方法，更包含：於從上述佇列移出上述實體前，設定一計時器，其中，當上述計時器逾時，滿足上述條件為止。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，當一介面控制器設定一寄存器時，執行一中斷服務常式執行緒，上述方法更包含：於上述條件滿足後，清除上述寄存器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法，其中，當儲存從上述儲存裝置接收的一實體至上述佇列後，上述介面控制器設定上述寄存器，用以指出一實體已加入至上述佇列。
  9. 一種單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，包含：一佇列；以及一處理單元，包含多個核，耦接至上述佇列，其中，上述處理單元的一核於載入並執行一中斷服務常式執行緒，用以從上述佇列移出多個關連於先前發送命令的實體給一儲存裝置，以及處理上述移出的實體，直到滿足一條件為止。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，上述命令請求上述儲存裝置執行關連於上述儲存裝置中一儲存單元的作業。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，上述命令包含多個資料讀取命令或多個資料寫入命令。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，上述裝置使用通用序列匯流排(universal serial bus,USB)、先進技術附著(advanced technology attachment,ATA)、序列先進技術附著(serial advanced technology attachment,SATA)或快速周邊元件互聯(peripheral component interconnect express,PCI-E)通訊協定與上述儲存裝置溝通。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，當上述佇列中沒有實體待處理時，滿足上述條件為止。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，於從上述佇列移出上述實體前，上述中斷服務常式執行緒設定一計時器，以及當上述計時器逾時，滿足上述條件為止。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，當一介面控制器設定一寄存器時，執行上述中斷服務常式執行緒，以及，於上述條件滿足後，執行上述中斷服務常式執行緒以清除上述寄存器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的裝置，其中，當儲存從 上述儲存裝置接收的一實體至上述佇列後，上述介面控制器設定上述寄存器，用以指出一實體已加入至上述佇列。
TW105107500A 2015-09-29 2016-03-11 單一中斷服務常式執行緒中處理關連於多個請求的返回實體的方法以及使用該方法的裝置 TWI564809B (zh)

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