TWI723712B

TWI723712B - 溫度控制方法與資料儲存系統

Info

Publication number: TWI723712B
Application number: TW108148364A
Authority: TW
Inventors: 侯冠宇; 傅子瑜
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-04-01
Also published as: TW202125510A

Abstract

一種溫度控制方法與資料儲存系統。所述方法包括：偵測資料儲存系統中的記憶體裝置的忙碌狀態；以及根據所述忙碌狀態將對應於溫度控制策略的至少一溫控指令傳送至所述記憶體裝置，以指示所述記憶體裝置自動根據所述溫度控制策略來執行溫度控制。

Description

溫度控制方法與資料儲存系統

本發明是有關於一種溫度控制技術，且特別是有關於一種溫度控制方法與資料儲存系統。

一般來說，記憶體裝置或其他類型的電子裝置普遍都內建有溫度控制機制。當裝置內部的溫度過高時，此溫度控制機制就可被啟動以進行降溫。然而，大部分的電子裝置所採用的溫度控制機制都是根據廠商評估的溫度變化曲線所預先設定的。以記憶體裝置為例，當溫度高於預設的門檻值時，記憶體裝置一般可採用預設的降溫手段(例如降低資料存取效能)來進行降溫。但是，實際在記憶體裝置與主機系統的配合操作中，記憶體裝置的忙碌狀態可能會隨時改變，進而造成記憶體裝置的溫度變化曲線不斷改變。因此，無論是採用過於嚴苛的溫控策略或採用過於寬鬆的溫控策略，皆可能導致記憶體裝置的效能無故降低或者導致記憶體裝置降溫不及而造成裝置損壞。

本發明提供一種溫度控制方法與資料儲存系統，可根據當前記憶體裝置的忙碌狀態來動態調整記憶體裝置所使用的溫度控制策略。

本發明的實施例提供一種溫度控制方法，其用於控制記憶體裝置的溫度。所述溫度控制方法包括：偵測所述記憶體裝置的忙碌狀態；以及根據所述忙碌狀態將對應於溫度控制策略的至少一溫控指令傳送至所述記憶體裝置，以指示所述記憶體裝置自動根據所述溫度控制策略來執行溫度控制。

本發明的實施例另提供一種資料儲存系統，其包括主機系統與記憶體裝置。所述記憶體裝置耦接至所述主機系統。所述主機系統用以偵測所述記憶體裝置的忙碌狀態。所述主機系統更用以根據所述忙碌狀態將至少一溫控指令傳送至所述記憶體裝置。所述記憶體裝置用以根據所述至少一溫控指令決定溫度控制策略並自動根據所述溫度控制策略執行溫度控制。

基於上述，在測得記憶體裝置的忙碌狀態後，主機系統以可根據所述忙碌狀態將對應於特定溫度控制策略的至少一溫控指令傳送至所述記憶體裝置，以藉由所述溫控指令指示所述記憶體裝置自動根據所述溫度控制策略來執行溫度控制。藉此，可有效在記憶體裝置的溫度控制與資料存取效能之間取得平衡。

圖1是根據本發明的一實施例所繪示的資料儲存系統的示意圖。請參照圖1，資料儲存系統10包括主機系統11與記憶體裝置12。主機系統11可將資料儲存至記憶體裝置12中，或從記憶體裝置12中讀取資料。例如，主機系統11為可實質地與記憶體裝置12配合以儲存資料的任意系統，例如，電腦系統、數位相機、攝影機、通訊裝置、音訊播放器、視訊播放器或平板電腦等，而記憶體裝置12則可為隨身碟、記憶卡、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)、安全數位(Secure Digital, SD)卡、小型快閃(Compact Flash, CF)卡或嵌入式儲存裝置等各式非揮發性記憶體裝置。

在本實施例中，主機系統11包括處理器111與連接介面112。處理器111可包括中央處理單元(CPU)或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。處理器111用以控制主機系統11的整體或部分運作。以下實施例中，主機系統11的操作可等同於處理器111的操作。

連接介面112耦接至處理器111並用以將資料傳輸至記憶體裝置12或從記憶體裝置12接收資料。在一實施例中，主機系統11還包含任何實務上所需的硬體裝置，例如電池單元、網路介面卡、鍵盤(或觸控板)、螢幕及/或揚聲器等等。

記憶體裝置12包括連接介面121、記憶體控制器122及記憶體模組123。連接介面121用以連接主機系統11的連接介面112並經由連接介面112與主機系統11通訊。在一實施例中，連接介面112與121符合NVM Express (NVMe)介面規範。在另一實施例中，連接介面112與121亦可以符合序列先進附件(Serial Advanced Technology Attachment, SATA)、並列先進附件(Parallel Advanced Technology Attachment, PATA)、高速周邊零件連接介面(Peripheral Component Interconnect Express, PCI Express)或通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)等各式連接介面標準。

記憶體控制器122耦接至連接介面121與記憶體模組123。記憶體控制器122用以執行以硬體型式或韌體型式實作的多個邏輯閘或控制指令並且根據主機系統11的指令在記憶體模組123中進行資料的寫入、讀取與抹除等運作。此外，記憶體控制器122也可控制記憶體裝置12的整體運作。在一實施例中，記憶體控制器122亦稱為快閃記憶體控制器。

記憶體模組123用以儲存主機系統11所寫入之資料。例如，記憶體模組123可包括單階胞(single level cell, SLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞可儲存1個位元的快閃記憶體模組)、多階胞(multi level cell, MLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞可儲存2個位元的快閃記憶體模組)、三階胞(triple level cell, TLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞可儲存3個位元的快閃記憶體模組)及/或四階胞(quad level cell, QLC)NAND型快閃記憶體模組(即，一個記憶胞可儲存4個位元的快閃記憶體模組)。此外，記憶體模組123中的記憶胞是以臨界電壓的改變來儲存資料。

在一實施例中，主機系統11可偵測記憶體裝置12的忙碌狀態。例如，此忙碌狀態可反映在某一段時間範圍內，記憶體控制器122根據來自主機系統11的至少一指令而處於忙碌狀態的時間。在一實施例中，此忙碌狀態亦可反映在某一段時間範圍內，記憶體模組123被存取而處於忙碌狀態的時間。

在一實施例中，主機系統11可根據所測得的記憶體裝置12的忙碌狀態將至少一溫控指令傳送至記憶體裝置12，以指示記憶體裝置12自動根據此溫度控制策略對其自身執行溫度控制。例如，根據接收到的溫控指令，記憶體控制器122可查詢至少一資料表格以獲得對應於此溫控指令的溫度控制策略。然後，記憶體控制器122可自動根據此溫度控制策略來控制記憶體裝置12的溫度。換言之，即便記憶體控制器122無法自行根據當前的忙碌狀態來改變溫度控制策略，主機系統11也可根據所測得的記憶體裝置12的忙碌狀態來控制或改變記憶體裝置12使用特定的溫度控制策略。

在一實施例中，若記憶體裝置12的忙碌狀態符合某一條件(亦稱為第一條件)，主機系統11可將對應於某一溫度控制策略(亦稱為第一溫度控制策略)的至少一溫控指令(亦稱為第一溫控指令)傳送至記憶體裝置12。記憶體控制器122可根據第一溫控指令自動採用相應的第一溫度控制策略。或者，若記憶體裝置12的忙碌狀態符合另一條件(亦稱為第二條件)，主機系統11可將對應於另一溫度控制策略(亦稱為第二溫度控制策略)的至少一溫控指令(亦稱為第二溫控指令)傳送至記憶體裝置12。記憶體控制器122可根據第二溫控指令自動採用相應的第二溫度控制策略。

在一實施例中，記憶體控制器122根據第一溫度控制策略與第二溫度控制策略所對應使用的降溫手段及/或降溫能力各不相同。例如，在一實施例中，根據第一溫度控制策略，記憶體控制器122可使用較為強烈及/或降溫效果較快的溫度控制及/或降溫手段來對記憶體裝置12執行降溫。在一實施例中，根據第二溫度控制策略，記憶體控制器122可使用較為緩和及/或降溫效果較慢的溫度控制及/或降溫手段來對記憶體裝置12執行降溫。

在一實施例中，記憶體控制器122根據第一溫度控制策略與第二溫度控制策略所對應使用的至少一個溫控門檻值各不相同。例如，在一實施例中，第一溫度控制策略與第二溫度控制策略各具有一個溫控門檻值。此溫控門檻值用以作為是否啟動降溫操作的判斷標準。例如，當偵測到記憶體裝置12當前的溫度高於當前的溫度控制策略所對應的溫控門檻值時，對應於當前的溫度控制策略的溫度控制機制可被啟動並執行相應的降溫手段。

在一實施例中，假設每一個溫度控制策略具有對應的一個溫控門檻值，則第二溫度控制策略所對應的溫控門檻值大於第一溫度控制策略所對應的溫控門檻值。例如，第一溫度控制策略與第二溫度控制策略所各別對應的溫控門檻值可為43度及48度等，且各溫控門檻值可還可視實務需求調整。

在一實施例中，第一溫度控制策略與第二溫度控制策略各具有多個溫控門檻值。此些溫控門檻值用以作為是否啟動特定降溫操作的判斷標準。例如，當偵測到記憶體裝置12當前的溫度高於當前的溫度控制策略所對應的某一溫控門檻值時，相應溫度控制機制可被啟動並執行相應的降溫手段。

在一實施例中，假設第一溫度控制策略所對應的多個溫控門檻值可為43度及45度，而第二溫度控制策略所對應的多個溫控門檻值可為48度及50度。當採用第一溫度控制策略時，若記憶體裝置12當前的溫度高於43度，對應於第一溫度控制策略的初階降溫手段可被執行，以對記憶體裝置12進行初始降溫。若記憶體裝置12的溫度持續上升至高於45度，則對應於第一溫度控制策略的進階降溫手段可被執行，以對記憶體裝置12進行進階降溫。或者，當採用第二溫度控制策略時，若記憶體裝置12當前的溫度高於48度，對應於第二溫度控制策略的初階降溫手段可被執行，以對記憶體裝置12進行初始降溫。若記憶體裝置12的溫度持續上升至高於50度，則對應於第二溫度控制策略的進階降溫手段可被執行，以對記憶體裝置12進行進階降溫。

須注意的是，第一溫度控制策略與第二溫度控制策略所分別限定採用的降溫手段可不相同。例如，記憶體控制器122可採用的降溫手段可包括但不限於，降低記憶體裝置12的時脈頻率、降低記憶體裝置12的工作電壓、降低對於記憶體模組123的存取速度及/或降低記憶體裝置12的解碼引擎耗電量等任何可用於對記憶體裝置12進行降溫的技術手段。在不同的溫度控制策略中，記憶體控制器122可改變降溫手段的至少部分控制參數以調整降溫能力。此外，同一個溫度控制策略所限定的初階降溫手段與進階降溫手段也可採用不同的控制參數及/或具有不同的降溫能力。此外，更多的溫度控制策略也可被制定並且由記憶體控制器122根據特定的溫控指令執行，本發明不加以限制。

在一實施例中，記憶體控制器122可根據其自身的忙碌狀態更新的一個指標(亦稱為忙碌指標)。此忙碌指標的數值可以反映記憶體裝置12的忙碌狀態。例如，此忙碌指標的數值越高，表示記憶體裝置12(或記憶體控制器122)處於忙碌狀態的時間越長。此忙碌指標的數值越低，表示記憶體裝置12(或記憶體控制器122)處於忙碌狀態的時間越短。

在一實施例中，主機系統11無法直接存取此忙碌指標。記憶體控制器122可根據此忙碌指標產生並傳送特定訊號(亦稱為通知訊號)至主機系統11。主機系統11可根據此通知訊號來獲得記憶體裝置12的忙碌狀態。

在一實施例中，記憶體控制器122可將忙碌指標與一個預設值進行比較。若忙碌指標高於此預設值，記憶體控制器122可產生一個通知訊號(亦稱為第一通知訊號)並將第一通知訊號傳送至主機系統11。根據第一通知訊號，主機系統11可判定記憶體裝置12的忙碌狀態符合第一條件。此外，若忙碌指標不高於此預設值，則記憶體控制器122可產生另一個通知訊號(亦稱為第二通知訊號)並將第一通知訊號傳送至主機系統11。根據第二通知訊號，主機系統11可判定記憶體裝置12的忙碌狀態符合第二條件。

圖2是根據本發明的一實施例所繪示的主機系統的示意圖。請參照圖1與圖2，在一實施例中，主機系統11的處理器111可運行監控模組201與應用程式202。連接介面112可從記憶體裝置12接收訊號SN(1)(即第一通知訊號)或訊號SN(2)(即第二通知訊號)。

在一實施例中，根據訊號SN(1)，監控模組201可將記憶體裝置12的忙碌指標高於上述預設值的狀態回報給應用程式202。應用程式202可根據監控模組201的回報而指示連接介面112發送第一溫控指令，以藉由第一溫控指令指示記憶體裝置12自動根據第一溫度控制策略對其自身執行溫度控制。

在一實施例中，根據訊號SN(2)，監控模組201可將記憶體裝置12的忙碌指標不高於上述預設值的狀態回報給應用程式202。應用程式202可根據監控模組201的回報而指示連接介面112發送第二溫控指令，以藉由第二溫控指令指示記憶體裝置12自動根據第二溫度控制策略對其自身執行溫度控制。

在一實施例中，當主機系統11根據第一通知訊號判定記憶體裝置12當前較為忙碌時，表示記憶體裝置12的溫度可能會上升較快。因此，主機系統11可指示記憶體裝置12採用降溫能力較強及/或溫控門檻值較低的第一溫度控制策略來自動控制記憶體裝置12自身的溫度。爾後，當主機系統11根據第二通知訊號而判定記憶體裝置12脫離先前較為忙碌的狀態時，表示記憶體裝置12的溫度可能不會那麼快上升。因此，主機系統11可指示記憶體裝置12採用降溫能力較弱及/或溫控門檻值較高的第一溫度控制策略來自動控制記憶體裝置12自身的溫度。爾後，當主機系統11再次根據第一通知訊號判定記憶體裝置12又處於較為忙碌的狀態時，主機系統11可再次指示記憶體裝置12採用降溫能力較強及/或溫控門檻值較低的第一溫度控制策略來自動控制記憶體裝置12自身的溫度。透過動態改變記憶體裝置12的溫度控制策略，可有效預防因記憶體裝置12過於忙碌而造成溫度快速上升而來不及降溫的問題，也可在溫度控制與記憶體裝置的系統效能之間取得平衡。

圖3是根據本發明的一實施例所繪示的忙碌時間的示意圖。請參照圖1與圖3，在一實施例中，記憶體控制器122可獲得記憶體控制器122(或記憶體裝置12)在一個時間範圍T(total)內的忙碌時間T(busy)。時間範圍T(total)可以是在記憶體裝置12開機後直到關機前的一個時間範圍。此時間範圍可短於或等於記憶體裝置12開機後直到關機前的總運行時間。

在一實施例中，忙碌時間T(busy)可反映記憶體控制器122執行來自主機系統11的至少一指令而處於忙碌狀態的時間。例如，在時間範圍T(total)內，若記憶體控制器122越頻繁地處於需要執行來自主機系統11的至少一指令的忙碌狀態，則忙碌時間T(busy)可能越長。反之，在時間範圍T(total)內，若記憶體控制器122越不頻繁地處於需要執行來自主機系統11的至少一指令的忙碌狀態，則忙碌時間T(busy)可能越短。例如，記憶體控制器122可持續累加在時間範圍T(total)內，記憶體控制器122處於需要執行來自主機系統11的至少一指令的忙碌狀態的時間，以獲得忙碌時間T(busy)。

記憶體控制器122可根據忙碌時間T(busy)及/或忙碌時間T(busy)與時間範圍T(total)的比例來更新忙碌指標。在一實施例中，記憶體控制器122可根據忙碌時間T(busy)在時間範圍T(total)內的佔比(例如45%或90%等)來更新忙碌指標。藉此，忙碌指標的數值可正相關於忙碌時間T(busy)及/或忙碌時間T(busy)在時間範圍T(total)內的佔比。

圖4是根據本發明的一實施例所繪示的溫度控制方法的流程圖。請參照圖4，在步驟S401中，偵測記憶體裝置的忙碌狀態。在步驟S402中，根據所述忙碌狀態將對應於特定溫度控制策略的至少一溫控指令傳送至所述記憶體裝置，以指示所述記憶體裝置自動根據所述溫度控制策略來執行溫度控制。

然而，圖4中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖4中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明不加以限制。此外，圖4的方法可以搭配以上範例實施例使用，也可以單獨使用，本發明不加以限制。

綜上所述，即便記憶體裝置無法自行根據當前的忙碌狀態來改變溫度控制策略及/或主機系統無法直接獲得記憶體裝置的忙碌狀態，主機系統也可根據來自記憶體裝置的通知訊號來動態控制或改變記憶體裝置使用特定的溫度控制策略。藉此，可有效在記憶體裝置的溫度控制與資料存取效能之間取得平衡。

10:資料儲存系統 11:主機系統 111:處理器 112:連接介面 12:記憶體裝置 121:連接介面 122:記憶體控制器 123:記憶體模組 201:監控模組 202:應用程式 T(busy):忙碌時間 T(total):時間範圍 S401、S402:步驟

圖1是根據本發明的一實施例所繪示的資料儲存系統的示意圖。圖2是根據本發明的一實施例所繪示的主機系統的示意圖。圖3是根據本發明的一實施例所繪示的忙碌時間的示意圖。圖4是根據本發明的一實施例所繪示的溫度控制方法的流程圖。

S401、S402:步驟

Claims

一種溫度控制方法，用於控制一記憶體裝置的溫度，該溫度控制方法包括：偵測該記憶體裝置的一忙碌狀態；以及根據該忙碌狀態將對應於一溫度控制策略的至少一溫控指令傳送至該記憶體裝置，以指示該記憶體裝置自動根據該溫度控制策略來執行一溫度控制，其步驟包括：若該忙碌狀態符合一第一條件，將對應於一第一溫度控制策略的至少一第一溫控指令傳送至該記憶體裝置；以及若該忙碌狀態符合一第二條件，將對應於一第二溫度控制策略的至少一第二溫控指令傳送至該記憶體裝置，其中該第一溫度控制策略不同於該第二溫度控制策略。
如申請專利範圍第1項所述的溫度控制方法，其中根據該忙碌狀態將對應於該溫度控制策略的該至少一溫控指令傳送至該記憶體裝置的步驟更包括：若該記憶體裝置的一忙碌指標高於一預設值，從該記憶體裝置接收一第一通知訊號並判定該忙碌狀態符合該第一條件；以及若該記憶體裝置的該忙碌指標不高於該預設值，從該記憶體裝置接收一第二通知訊號並判定該忙碌狀態符合該第二條件。
如申請專利範圍第2項所述的溫度控制方法，更包括：由該記憶體裝置偵測該記憶體裝置的一忙碌時間；以及由該記憶體裝置根據該忙碌時間決定該忙碌指標。
如申請專利範圍第1項所述的溫度控制方法，其中該記憶體裝置根據該第一溫度控制策略執行該溫度控制所使用的至少一第一溫控門檻值不同於該記憶體裝置根據該第二溫度控制策略執行該溫度控制所使用的至少一第二溫控門檻值。
一種資料儲存系統，包括：一主機系統；以及一記憶體裝置，耦接至該主機系統，其中該主機系統用以偵測該記憶體裝置的一忙碌狀態，該主機系統更用以根據該忙碌狀態將至少一溫控指令傳送至該記憶體裝置，並且該記憶體裝置用以根據該至少一溫控指令決定一溫度控制策略並自動根據該溫度控制策略執行一溫度控制，其操作包括：若該忙碌狀態符合一第一條件，將對應於一第一溫度控制策略的至少一第一溫控指令傳送至該記憶體裝置；以及若該忙碌狀態符合一第二條件，將對應於一第二溫度控制策略的至少一第二溫控指令傳送至該記憶體裝置，其中該第一溫度控制策略不同於該第二溫度控制策略。
如申請專利範圍第5項所述的資料儲存系統，其中該主機系統根據該忙碌狀態將該至少一溫控指令傳送至該記憶體裝置的操作更包括：若該記憶體裝置的一忙碌指標高於一預設值，從該記憶體裝置接收一第一通知訊號並判定該忙碌狀態符合該第一條件；以及若該記憶體裝置的該忙碌指標不高於該預設值，從該記憶體裝置接收一第二通知訊號並判定該忙碌狀態符合該第二條件。
如申請專利範圍第6項所述的資料儲存系統，其中該記憶體裝置用以偵測該記憶體裝置的一忙碌時間，並且該記憶體裝置更用以根據該忙碌時間決定該忙碌指標。
如申請專利範圍第5項所述的資料儲存系統，其中該記憶體裝置根據該第一溫度控制策略執行該溫度控制所使用的至少一第一溫控門檻值不同於該記憶體裝置根據該第二溫度控制策略執行該溫度控制所使用的至少一第二溫控門檻值。