TWI788495B - 供電設備和包括該供電設備的電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種供電設備和包括該供電設備的電子設備，其關於一種用於資料儲 存設備的技術。所述電子設備包括供電設備和控制器。所述供電設備透過檢測外部電力的位準而在突然斷電(SPO)狀態下產生突然失電(SPL)檢測信號，將充電供電的充電容量分成複數個充電等級單位，檢測充電容量的等級，以及產生與檢測到的充電等級相對應的充電感測信號。控制器在突然失電(SPL)檢測信號啟動期間將刷寫資訊儲存在至少一個非揮發性記憶體裝置中，以及回應於充電感測信號來可變地調整非揮發性記憶體裝置的儲存單位。

Description

供電設備和包括該供電設備的電子設備
本揭示內容的實施例整體可以關於一種供電設備和包括該供電設備的電子設備，以及更具體地關於一種用於資料儲存設備的技術
在最近的計算環境中，讓使用者能夠隨時隨地使用電腦系統的普適計算已經變得普遍。行動電子設備(例如行動電話、數位相機、筆記型電腦等)的使用者正在迅速增多。通常，每個行動電子設備已被設計為使用包括記憶體裝置的資料儲存設備。資料儲存設備已用於儲存用在行動電子設備中的資料。
由於資料儲存設備不具有機械驅動器，因此資料儲存設備具有高穩定性和高耐用性，使得能夠以高速存取儲存在其中的資訊，並且具有低功耗。具有上述優點的資料儲存設備可以包括通用序列匯流排(USB)記憶體裝置、具有各種介面的記憶卡、通用快閃記憶體儲存(UFS)設備和固態硬碟(SSD)。
本揭示內容的各種實施例針對提供一種供電設備和包括該供電設備的電子設備，其基本上解決了由於現有技術的限制和缺點導致的一個或更多個問題。
本揭示內容的實施例關於一種用於透過根據輔助供電電路中所儲存的電荷量可變地改變資料儲存單位來保證操作可靠性的電子設備。
根據本揭示內容的實施例，一種供電設備包括輔助供電電路、等級檢測電路和供電控制器。所述輔助供電電路產生表示充電容量的信號。等級檢測電路將輔助供電電路的充電容量劃分為複數個充電等級，檢測所述充電容量在該等充電等級之中的等級，以及產生與所檢測到的充電等級相對應的充電等級檢測信號。供電控制器回應於外部電力來產生內部電壓和充電供電電壓，檢測所述外部電力位準，使用所檢測到的外部電力的位準而在突然斷電(sudden power off,SPO)狀態下產生突然失電(udden power loss,SPL)檢測信號，以及回應於所述充電等級檢測信號而輸出表示所述輔助供電電路的充電等級的充電感測信號。
根據本揭示內容的另一實施例，一種電子設備包括供電設備和控制器。所述供電設備透過檢測外部電力的位準而在突然斷電(SPO)狀態下產生突然失電(SPL)檢測信號，產生表示輔助供電電路的充電容量的充電感測信號，將所述充電容量劃分為複數個充電等級，檢測所述充電容量的等級，以及回應於所檢測到的充電等級來產生表示所述輔助供電電路的充電等級的充電感測信號。當SPL檢測信號被啟動時，所述控制器將刷寫(flushing)資訊儲存在至少一個非揮發性記憶體裝置中，以及回應於所述充電感測信號來可變地調整所述非揮發性記憶體裝置中的儲存量。
應理解，本揭示內容的前述一般描述和以下詳細描述都是解釋，性的，並且旨在提供對請求保護的本揭示內容的進一步說明。
相關申請案的交叉引用：
本申請案請求2018年6月27日向韓國智慧財產局提交的第10-2018-0073762號韓國專利申請案的優先權，其公開內容透過引用整體合併於此。
10:主機
100:電子設備
110:控制器
111:主機介面
112:處理器
113:記憶體控制器
114:記憶體介面
115:緩衝記憶體
116:使用者介面
120:非揮發性記憶體裝置
130:供電設備
131:供電控制器
132:操作電壓提供器
133:等級檢測電路
134:輔助供電電路
CL1~CL5:第一充電等級~第五充電等級
CMD:命令信號
CH1~CHN:通道
CHARGE:充電感測信號
DET:充電等級檢測信號
FW:韌體
METADATA1~METADATA5:第一部分~第五部分
NS1~NS5:命名空間
HPWR:供電電壓
INTV:內部電壓
PCHARGE:充電容量信號
PWR:充電供電電壓
RES:回應信號
SPL_DET:突然失電檢測信號
當結合圖式考慮時，參考以下詳細描述，本揭示內容的實施例的上述和其他特徵以及有益方面將變得顯而易見，其中：圖1示出了根據本揭示內容的實施例的電子設備。
圖2示出了根據本揭示內容的實施例的圖1中所示的控制器。
圖3示出了根據本揭示內容的實施例的圖1中所示的供電設備。
圖4示出了根據本揭示內容的實施例的圖1中所示的輔助供電電路的操作。
圖5示出了根據本揭示內容的實施例的圖1中所示的每個非揮發性記憶體裝置的操作。
現在將詳細參考本揭示內容的實施例，其示例在圖式中示出。貫穿圖式可以使用相同的元件符號來表示相同或相似的部分。
圖1示出了根據本揭示內容的實施例的電子設備100。
參考圖1，根據本揭示內容的實施例的電子設備100可以包括控制器110、複數個非揮發性記憶體裝置120和供電設備130。
電子設備100可以回應於來自主機10的請求來提供資料。例如，電子設備100可以讀取所儲存的資料並將所讀取的資料提供給主機10。
控制器110可以控制電子設備100的整體操作。控制器110可以向位於外部的主機10發送信號和從其接收信號。這裡，術語「信號」可以包括命令信號、位址、資料等。
例如，控制器110可以分析和處理從主機10接收的命令信號CMD。在這種情況下，命令信號CMD可以包括用於在電子設備100中寫入資料的寫入命令、用於讀取電子設備100中所儲存的資料的讀取命令等。
在接收到命令信號CMD時，控制器110可以根據用於驅動電子設備100的韌體或軟體來控制後臺功能塊的操作。控制器110可以回應於命令信號CMD來對電子設備100的操作進行處理，以及可以將回應於處理結果的回應信號RES發送到主機10。控制器110可以控制該等非揮發性記憶體裝置120中的一個或更多個以執行從主機10接收的命令(例如，資料讀取命令或資料寫入命令)。
複數個非揮發性記憶體裝置120可以作為電子設備100的儲存媒介。非揮發性記憶體裝置120可以透過複數個通道CH1~CHN而耦接到控制器110。在一個實施例中，一個或更多個非揮發性記憶體裝置120可以被耦接到單個通道。當兩個或更多個非揮發性記憶體裝置120被耦接到該單個通道時，這些非揮發性記憶體裝置120可以被耦接到公共信號匯流排和公共資料匯流排。
供電設備130可以從外部部件接收外部電力(例如，供電電壓)HPWR，基於供電電壓HPWR來產生一個或更多個內部電壓，以及將所產 生的內部電壓提供給電子設備100的一個或更多個組件。在一個實施例中，供電設備130可以包括電源管理積體電路(PMIC)。
供電設備130可以檢測供電電壓HPWR的位準。當供電設備130基於所檢測到的供電電壓HPWR的位準而檢測到突然斷電(SPO)的發生時，供電設備130可以將突然失電檢測信號SPL_DET啟動(或使其生效)，並且可以將已啟動的突然失電檢測信號SPL_DET輸出到控制器110。
在電子設備100的操作期間可能發生供電錯誤。例如，當供電設備130在意外情況下(例如，停電)不正常操作時，非揮發性記憶體裝置120可以被斷電，這在下文中將稱為SPO。供電設備130可以包括各種類型的供電電路，例如，DC電源、AC電源、充電電池、電源轉換器等。
供電設備130可以包括輔助供電電路134。如果SPO發生，則包括輔助供電電路134的供電設備130可以提供供電電壓以使電子設備100以預定方式停止。
即，當在儲存系統的操作期間發生意外的供電錯誤時，表示突然斷電的SPO可能發生。如果SPO發生，則電子設備100可以由輔助供電電路134中所儲存的輔助電力來驅動，而外部電力(例如，供電電壓HPWR)不被供應。在電子設備100由輔助供電電路134驅動的時間段期間，控制器110可以將用於系統恢復的資訊傳送到非揮發性記憶體裝置120。在將表示用於系統恢復的資訊的資料傳送到非揮發性記憶體裝置120中之後，控制器110可以停止供應內部電力並停止執行操作。
根據本揭示內容的實施例的供電設備130可以將輔助供電電路134的最大充電容量劃分為給定數量(例如，N是等於或大於2的整數)的充 電單位(或充電等級)，監控該N個充電單位，並且將表示輔助供電電路134的充電容量的充電感測信號CHARGE輸出到控制器110。例如，供電設備130可以對輔助供電電路134中的充電能量進行檢測，選擇預定N個充電等級中的對應於充電能量與輔助供電電路134的最大充電能量的比率的一個充電等級，以及產生表示該比率的充電感測信號CHARGE。另外，控制器110可以回應於充電感測信號CHARGE來可變地調整非揮發性記憶體裝置120的儲存單位。具體地，控制器110可以回應於充電感測信號CHARGE而按給定的單位調整一個或更多個非揮發性記憶體裝置120中的儲存量。控制器110可以產生回應於充電感測信號CHARGE的回應信號RES，並且將回應信號RES發送到主機10。
主機10可以在諸如印刷電路板(PCB)的板上實現。儘管未在圖1中示出，主機10可以包括一個或更多個後臺功能塊，用於產生控制信號和處理控制信號。主機10可以包括用於向電子設備100發送信號和從電子設備100接收信號的連接端子(未示出)，並且這種連接端子可以是，例如插座、插槽或連接器。電子設備100可以安裝到主機10的連接端子。透過連接端子可以在主機10與電子設備100之間傳遞信號(例如，命令、位址、資料等)和電力。連接端子可以根據主機10與電子設備100之間的介面連接方法以各種方式實施。
根據本揭示內容的上述實施例，輔助供電電路134的充電容量可以由供電設備130監控。在一個實施例中，供電設備130可以監控輔助供電電路134中當前所儲存的能量。控制器110可以回應於充電感測信號CHARGE來控制複數個非揮發性記憶體裝置120的一部分。
根據本揭示內容的實施例的電子設備100可以應用於固態硬碟(SSD)，其中用於儲存資料的儲存媒介被實施為快閃記憶體裝置。然而，本揭示內容的實施例不限於此。
例如，根據本揭示內容另一實施例的電子設備100可以被實施為各種儲存設備中的任何一種，例如，多媒體卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、縮小尺寸MMC(RS-MMC)、微型MMC、安全數位(SD)卡、迷你安全數位(mini-SD)卡、微型安全數位(micro-SD)卡、通用序列匯流排(USB)記憶體、通用快閃記憶體儲存(UFS)設備、個人電腦記憶卡國際協會(PCMCIA)卡型記憶體、週邊元件互連(PCI)卡型記憶體、PCI-express(PCI-E)卡型記憶體、緊湊型快閃記憶體(CF)卡、智慧媒體(SM)卡、記憶棒等。
此外，根據本揭示內容另一實施例的電子設備100可以被實施為各種封裝中的任何一種，例如，層疊封裝(POP)、系統級封裝(SIP)、系統單晶片(SOC)、多晶片封裝(MCP)、晶片直接封裝(COB)、晶圓級製造封裝(WFP)、晶圓級堆疊封裝(WSP)等。
圖2示出了根據實施例的圖1中所示的控制器110。
參考圖2，控制器110可以包括主機介面111、處理器112、記憶體控制器113、記憶體介面114、緩衝記憶體115和使用者介面116。在圖2所示的實施例中，主機介面111、處理器112、記憶體控制器113、記憶體介面114、緩衝記憶體115和使用者介面116可以透過匯流排BUS彼此通訊。匯流排BUS可以是用於在電子設備100的組成元件之間的資料通訊的路徑。
主機介面111可以控制在外部主機10與電子設備100之間的介面連接。即，主機介面111可以包括用於使主機10與電子設備100耦接的資料交換協定，並且可以將電子設備100耦接到主機10。主機介面111可以是序列先進技術附件(SATA)介面、平行先進技術附件(PATA)介面、通用序列匯流排(USB)介面、序列連接小型(SAS)電腦系統介面、PCI-express(PCI-E)介面和非揮發性記憶體快速(NVMe)介面中的任何一種。然而，本揭示內容的實施例不限於此。
另外，處理器112可以分析電子設備100的輸入信號，並且可以基於分析的結果對操作進行處理。這裡，處理器112可以被實施為微控制單元(MCU)或中央處理單元(CPU)。
處理器112可以使用用於驅動電子設備100的韌體FW來控制電子設備100的整體操作。處理器112可以運行韌體FW以控制非揮發性記憶體裝置120。處理器112可以將透過運行韌體FW而產生和更新的資料臨時儲存在緩衝記憶體115中。
在一個實施例中，韌體FW可以指用於回應於使用者輸入信號而處理資料的軟體、應用程式等。儘管根據本揭示內容的上述實施例在處理器112中運行韌體FW，但是本揭示內容的實施例不限於此。例如，韌體(未示出)可以在緩衝記憶體115中運行，或者也可以根據需要在其他塊中運行。
在將來自非揮發性記憶體裝置120的讀取資料傳送到主機10之前，處理器112可以將該讀取資料臨時儲存在緩衝記憶體115中。此外，在主機10回應於寫入請求將資料傳送到非揮發性記憶體裝置120中之前，處理器112可以將寫入請求資料臨時地儲存在緩衝記憶體115中。在一個實施例中， 資料(即，要傳送到主機的資料或從主機接收的資料)可以不僅包括由應用程式運行的資料，還包括用於資料管理的主機10的中繼資料。處理器112可以向供電設備130發送請求信號，使得處理器112可以使用請求信號來確認輔助供電電路134的充電容量。
記憶體控制器113可以控制非揮發性記憶體裝置120的操作。記憶體控制器113可以向非揮發性記憶體裝置120發送和從非揮發性記憶體裝置120接收命令、位址、資料等。例如，在寫入操作期間，記憶體控制器113可以將從主機介面111接收的信號轉發到非揮發性記憶體裝置120，從而將該轉發的信號所表示的資料儲存在非揮發性記憶體裝置120中。在讀取操作期間，記憶體控制器113可以將從非揮發性記憶體裝置120讀取的信號發送到主機介面111。
另外，基於從處理器112接收到控制信號，記憶體介面114可以將資料寫入緩衝記憶體115中，或者可以讀取緩衝記憶體115中儲存的資料。在一個實施例中，記憶體介面114可以包括用於管理緩衝器的緩衝器分配單元(Buffer Allocation Unit,BAU)，使得記憶體介面114可以使用緩衝器分配單元(BAU)來管理緩衝器的使用和釋放。
緩衝記憶體115可以作為控制器110的資料儲存媒介。緩衝記憶體115可以臨時儲存控制器110或複數個非揮發性記憶體裝置120的輸入/輸出(I/O)資料。在一個實施例中，緩衝記憶體115可以包括諸如DRAM或SRAM的記憶體裝置。儘管儲存在緩衝記憶體115中的資料在緩衝記憶體115斷電時丟失，但記憶體115可以以足夠高的速度操作而作為緩衝記憶體。臨時 儲存在緩衝記憶體115中的資料可以根據控制器110的控制信號被發送到主機10或複數個非揮發性記憶體裝置120。
使用者介面116可以包括用於允許使用者存取電子設備100的輸入介面和用於向使用者提供電子設備100的操作狀態或處理結果的輸出介面。
圖3示出了根據實施例的圖1中所示的供電設備130。
參考圖3，供電設備130可以包括供電控制器131、操作電壓提供器132、等級檢測電路133和輔助供電電路134。
供電控制器131可以控制供電設備130的整體操作。例如，供電控制器131可以接收供電電壓(或外部電壓)HPWR，並且可以將所接收的供電電壓HPWR轉換為用於電子設備100的內部電壓INTV。供電電壓HPWR可以從主機10提供。另外，供電控制器131可以接收供電電壓HPWR，並且可以將所接收的供電電壓(HPWR)轉換為充電供電電壓PWR以對輔助供電電路134充電。
供電控制器131可以監控供電電壓HPWR的位準。當供電電壓(HPWR)的位準低於給定參考值(例如，預定電壓位準)時，供電控制器131可以確定中斷的發生(例如，SPO)，並且可以產生檢測信號(例如，突然失電檢測信號SPL_DET)。在一個實施例中，供電控制器131可以將突然失電檢測信號SPL_DET提供給處理器(例如，圖2中的控制器110的處理器112)。
另外，供電控制器131可以基於充電等級檢測信號DET將表示輔助供電電路134的充電等級的充電感測信號CHARGE輸出到控制器110。在 一個實施例中，供電控制器131可以將充電感測信號CHARGE提供給圖2中的控制器110的處理器112。
操作電壓提供器132可以從供電控制器131接收內部電壓INTV，將所接收的內部電壓(INTV)轉換為具有各種位準的操作電壓以驅動電子設備(例如，圖1中的電子設備100)的相應元件。在一個實施例中，操作電壓提供器132可以對內部電壓INT執行位準移位，以產生用於執行快閃記憶體的編程、擦除和讀取操作的各種電壓位準。在一個實施例中，操作電壓提供器132可以將供應的電壓(例如，內部電壓INTV)升壓(或升高)以向每一個使用比所供應的電壓高的電壓的一個或更多個元件提供已升壓的電壓，可以將所供應的電壓降壓以向每一個使用比所供應的電壓低的電壓的一個或更多個元件提供已降壓的電壓，或兩者。
等級檢測電路133可以透過對已充入輔助供電電路134中的充電容量的等級進行檢測來產生充電等級檢測信號DET。具體地，等級檢測電路133可以回應於表示輔助供電電路134的充電容量的充電容量信號PCHARGE來產生充電等級檢測信號DET。在一個實施例中，充電容量表示輔助供電電路134的一個或更多個電容元件中的充電(或儲存)能量(例如，以焦耳為單位)。例如，等級檢測電路133可以使用以下等式來檢測輔助供電電路134的儲存能量：P=1/2*C*V^2。在等式中，P可以指輔助供電電路134中的儲存能量，C可以指輔助供電電路134的電容值，以及V可以指輔助供電電路134的充電電壓。儘管輔助供電電路134可以透過測量輔助供電電路134的充電電壓來檢測充電容量，但是本揭示內容的實施例不限於此。在其他實施例中，輔助供電電路134可以透過測量電流值、測量放電時間或透過兩者來計算充電容 量。例如，當充電容量表示當前電池容量(例如，以Amp-hrs為單位)時，透過從最大電池容量(例如，以Amp-hr為單位)減去放電電流(例如，以安培Amp為單位)與放電時間(例如，以小時Hr為單位)的乘積值來計算充電容量。
當電子設備100執行給定操作時，等級檢測電路133可以在任何時間或以預定時間間隔對來自輔助供電電路134的充電容量信號PCHARGE的值進行檢測。例如，等級檢測電路133可以多次檢測充電容量信號PCHARGE的值，所述多次中的相鄰次之間的時間間隔是預定的。
在電子設備100的加電操作或正常操作期間，輔助供電電路134可以被充電以儲存位能。當發生意外的供電錯誤(例如，SPO)時，輔助供電電路134可以使用所儲存的能量向電子設備100供電。
輔助供電電路134可以包括大容量儲能電容器，例如超級電容器。在一個實施例中，超級電容器可以是能夠以高容量保持電荷的儲電裝置，並且可以在其中儲存輔助電力。儘管輔助供電電路134可以使用鋁電解電容器或聚合物鉭電容器來實施，但是本揭示內容的實施例不限於此。
圖4示出了根據實施例的圖1中所示的輔助供電電路134的操作。
參考圖4，輔助供電電路134的最大充電容量(例如，最大儲存能量)可以被劃分為給定數量N(例如，圖4中的5)的單位(或等級)。例如，輔助供電電路134的放電狀態(或空態)可以以0%表示。等級檢測電路133可以將輔助供電電路134的充電容量檢測為額定容量(或最大容量)的百分比。在一個實施例中，等級檢測電路133可以將輔助供電電路134中當前儲 存的能量檢測為輔助供電電路134中能夠儲存的最大能量的百分比。例如，如果輔助供電電路134由高容量電容器組成，則輔助供電電路134的額定容量可以由能夠施加在高容量電容器的電極之間的最大電壓表示。
等級檢測電路133可以將輔助供電電路134的最大容量劃分為第一充電等級CL1(等於或小於最大容量的20%)、第二充電等級CL2(大於最大容量的20%且等於或小於最大容量的40%)、第三充電等級CL3(大於最大容量的40%且等於或小於最大容量的60%)、第四充電等級CL4(大於最大容量的60%且等於或小於最大容量的80%)以及第五充電等級CL5(大於最大容量的80%且等於或小於最大容量的100%)，並且因此可以根據劃分的充電等級CL1~CL5來檢測輔助供電電路134的充電容量信號PCHARGE的值。在一個實施例中，等級檢測電路133可以使用與各個充電等級相對應的預定參考電壓，以確認充電容量信號PCHARGE的充電等級。例如，當輔助供電電路134的充電電壓等於最大電壓的89.4%時，輔助供電電路134中當前儲存的能量基本上等於最大能量的80%。結果，等級檢測電路133回應於表示當前儲存的能量與輔助供電電路134的最大能量的80%相對應的充電容量信號PCHARGE來產生表示第四充電等級CL4的充電等級檢測信號DET。
在圖4所示的實施例中，輔助供電電路134的最大容量以最大容量的20%為單位被劃分為五個充電等級CL1~CL5，然後根據五個充電等級CL1~CL5進行測量。然而，本揭示內容的實施例不限於此，並且充電等級的數量可以根據實施例而變化。
等級檢測電路133可以回應於來自輔助供電電路134的充電容量信號PCHARGE來產生充電等級檢測信號DET。回應於充電等級檢測信號 (DET)，供電控制器131可以產生表示關於輔助供電電路134的充電等級的資訊的充電感測信號CHARGE，並且將充電感測信號CHARGE輸出到圖2中的處理器112。
圖5示出了根據本揭示內容的實施例的圖1中所示的每個非揮發性記憶體裝置120的操作。
參考圖5，用於系統恢復的刷寫資訊不是一次全部刷寫出，而是根據預定單元或根據各個功能來被刷寫出。在一個實施例中，刷寫資訊可以包括表示邏輯塊位址(Logical Block Address,LBA)的主機請求位址、映射資訊、寫入資料等。
主機請求位址可以是LBA，並且可以指要由主機(例如，圖1中的主機10)寫入或讀取的位址值。映射資訊可以是用於將LBA轉換為虛擬位址(virtual address,VA)的位址資訊。記憶體控制器(例如，圖2中的記憶體控制器113)可以使用儲存在緩衝記憶體(例如，圖2中的緩衝記憶體115)中的映射資訊將從主機10接收的邏輯位址轉換為物理位址。在一個實施例中，映射資訊可以包括映射表和中繼資料。中繼資料可以指能夠在電子設備(例如，圖1中的電子設備100)的操作期間保證匹配特性的特定資訊。中繼資料可以包括表示至少一個非揮發性記憶體裝置120的每個塊的擦除狀態的資訊或者表示至少一個非揮發性記憶體裝置120的每個頁面的有效性的其他資訊。寫入資料可以是已經從主機10接收然後快取在緩衝記憶體115中的資料。
從圖5中可以看出，可以根據個體中繼資料對刷寫資訊進行歸類。在圖5中，中繼資料可以根據邏輯上不同的單元來歸類。邏輯上不同的單元可以包括，例如中繼資料的重要性、內部資料的管理方案、一組非揮發性記 憶體裝置120的單位、流、快閃記憶體轉換層(FTL)實例(instance)、容量(volume)、命名空間(name space)等。回應於與輔助供電電路(例如，圖3中的輔助供電電路134)的充電容量信號(例如，圖3中的充電容量信號PCHARGE)相對應的充電感測信號(例如，圖1中的充電感測信號CHARGE)，控制器(例如，圖1中的控制器110)可以選擇性地改變其中儲存中繼資料的複數個儲存區域。
圖5中所示的每個非揮發性記憶體裝置120可以允許中繼資料根據複數個命名空間NS1~NS5被歸類和儲存。複數個命名空間NS1~NS5可以將非揮發性記憶體裝置120的單個物理儲存空間劃分為複數個邏輯位址空間。例如，假設輔助供電電路134的充電等級的數量被設置為5，則可以使用分別與五個充電等級相對應的五個命名空間NS1~NS5。儘管圖5中的本揭示內容的實施例示出了根據5個邏輯位址空間而被歸類的命名空間NS1~NS5，但是本揭示內容的實施例不限於此。例如，命名空間的數量可以根據實施例而變化。
基於從記憶體控制器113接收到控制信號，非揮發性記憶體裝置120可以將用於系統恢復的中繼資料分類為複數個部分(或複數個組)METADATA1~METADATA5，並且可以將中繼資料的已分類的部分METADATA1~METADATA5儲存在命名空間NS1~NS5中相應的命名空間中。換言之，根據本揭示內容的實施例的控制器110可以根據中繼資料的複數個部分METADATA1~METADATA5的優先級資訊將中繼資料的複數個部分METADATA1~METADATA5中的每個部分路由(route)到命名空間NS1~NS5中的所選中的命名空間。例如，中繼資料的具有最高優先級到最低優先級的第一部分至第五部分METADATA1~METADATA5可以分別被路由到第一命名空間 至第五命名空間NS1~NS5。記憶體控制器113可以透過命名空間標識符號(ID)從複數個命名空間NS1~NS5之中指定特定的命名空間，使得對於所指定的命名空間的獨立儲存操作可以針對中繼資料的METADATA1部分至METADATA5部分中相對應的一個部分而執行。
根據一個實施例，回應於輔助供電電路134的充電容量信號PCHARGE，中繼資料可以被儲存在複數個命名空間NS1~NS5之中的一些命名空間中，而不是儲存在所有命名空間NS1~NS5中。基於從供電設備(例如，圖1中的供電設備130)接收到充電感測信號CHARGE，控制器110可以執行優先級分配，使得控制器110可以獨立地管理和選擇命名空間NS1~NS5中的計劃在其中儲存中繼資料的一個或更多個命名空間。如果需要，控制器110可以調整從中繼資料的管理單元提供的中繼資料的一個或複數個部分METADATA1~METADATA5中的每個部分的服務類型、服務開始時間和優先級。
例如，假設充電容量信號PCHARGE的值達到與圖4中的第四充電等級CL4相對應的80%，控制器110可以對來自所有命名空間NS1~NS5之中的第一命名空間至第四命名空間NS1~NS4執行刷寫操作。相反，在剩餘的未選中的命名空間NS5中的中繼資料的第五部分METADATA5可以不被刷寫，而在剩餘命名空間NS5中可以執行讀取操作。
根據本揭示內容的實施例的非揮發性記憶體裝置120可以包括各種非揮發性記憶體裝置，例如，電可擦除可編程ROM(EEPROM)、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、相變RAM(PCRAM)、電阻式RAM(ReRAM)、鐵電RAM(PRAM)、自旋扭矩轉移磁性RAM(STT- MRAM)等。此外，非揮發性記憶體裝置120可以包括：複數個晶粒、複數個晶片或複數個封裝件。此外，非揮發性記憶體裝置120可以由被配置為在單個儲存單元中儲存1位元資料的單位準單元組成，或者可以由被配置為在單個儲存單元中儲存多位元資料的多位準單元組成。
下面將更詳細地描述包括上述組成元件的實施例的操作。
供電控制器(例如，圖3中的供電控制器131)可以檢測供電電壓(例如，圖3中的供電電壓HPWR)，可以將所檢測的供電電壓HPWR轉換為內部電壓(例如，圖3中的內部電壓INTV)，並且可以將內部電壓INTV發送到操作電壓提供器(例如，圖3中的操作電壓提供器132)。
在電子設備(例如，圖1中的電子設備100)的正常操作期間，由於一個或更多個各種問題的發生，例如，在電源中遭遇錯誤，電子設備100與電源之間的電連接切斷、使用者粗心、電子設備100的缺陷等，電子設備100可能突然斷電。此後，供電控制器131可以檢測供電電壓HPWR的位準。如果供電電壓HPWR的位準低於預定參考位準，則供電控制器131可以將突然失電檢測信號(例如，圖3中的突然失電檢測信號SPL_DET)啟動。突然失電檢測信號SPL_DET可以被提供給處理器(例如，圖2中的控制器110的處理器112)。
回應於被啟動的突然失電檢測信號SPL_DET，處理器112可以透過用於安全地停止電子設備100的操作的預處理而使得使用中或駐留中的資料和程式被安全地保持。
根據一個實施例，處理器112可以透過刷寫操作來安全地保持使用中的資料，在該刷寫操作中緩衝記憶體(例如，圖2中的緩衝記憶體 115)中所儲存的資料被轉移到一個或更多個非揮發性記憶體裝置(例如，圖1中的非揮發性記憶體裝置120)。處理器112可以執行用於在發生突然斷電(SPO)時停止電子設備100的操作的預處理操作。此後，在執行預處理操作完成之後，輔助供電電路(例如，圖1中的輔助供電電路134)被放電，從而可以停止電子設備100。
如果在SPO發生之後向電子設備100重新供電，則使用非揮發性記憶體裝置120中所儲存的中繼資料來執行系統恢復是可能的。在處理器112的預處理完成之後，控制器110可以透過主機介面(例如，圖2中的主機介面111)將回應信號(例如，圖1中的回應信號RES)輸出到主機(例如，圖1中的主機10)。
供電控制器131可以利用充電供電電壓(例如，圖3中的充電供電電壓PWR)對輔助供電電路134充電。如果在電子設備100的操作期間突然失電檢測信號SPL_DET被啟動，則供電控制器131可以使電子設備100透過輔助供電電路134中所充入的電力來操作。
為突然停電做準備，供電設備130可以執行失電保護(Power Loss Protection,PLP)操作。在這種情況下，突然斷電可以指異常斷電狀態，並且可以表示當電子設備100沒有接收到斷電命令時供應給電子設備100的電力被切斷。因此，在發生SPO之後，電子設備100可以使用輔助供電電路134進行操作。
在SPO發生之後，當輔助供電電路134被充分充電時，整個中繼資料可以被儲存在非揮發性記憶體裝置120中。例如，輔助供電電路134已 經被充滿電，那麼可以對整個中繼資料執行刷寫操作。然而，將刷寫資訊儲存在非揮發性記憶體裝置120中可能花費相對較長的時間段。
此外，由於啟動時間的減少或輔助供電電路134的劣化，輔助供電電路134的充電容量(例如，當前儲存的能量)可能無法達到預定的充電容量。在這種情況下，如果發生突然斷電(SPO)，則用於系統恢復的刷寫資訊可能不會被正常儲存在非揮發性記憶體裝置120中。此外，如果在SPO發生之後當電子設備被重新通電時輔助供電電路134未充滿電，則控制器110可能不會正常地處理來自主機10的服務請求。
因此，本揭示內容的實施例可以將輔助供電電路134的最大充電容量(例如，最大儲存能量)劃分為預定數量的單位(或充電等級)，並且可以透過檢測充電等級中與充電容量相對應的一個充電等級來產生充電等級檢測信號DET。此外，本揭示內容的實施例可以回應於充電感測信號CHARGE的充電容量來可變地控制非揮發性記憶體裝置120的儲存單位。
控制器110可以基於非揮發性記憶體裝置120的個體命名空間NS1~NS5的中繼資料儲存容量來執行逆運算以計算用於在SPO情況下執行刷寫操作的電荷量。例如，控制器110可以基於所監控的輔助供電電路134所儲存的電荷量和用於對每個命名空間NS1~NS5執行刷寫操作的電荷量來確定非揮發性記憶體裝置120的刷寫操作的單位。對命名空間NS1~NS5執行刷寫操作的優先級可以被預先分配給處理器112。
例如，假設由等級檢測電路133檢測到的充電容量信號PCHARGE表示輔助供電電路134的最大容量的80%(或80%充電容量)。如果輔助供電電路134的充電容量達到最大容量的80%，則等級檢測電路133可 以輸出充電等級檢測信號DET，該充電等級檢測信號DET具有關於與80%的充電容量相對應的充電等級(例如，圖4中的第四充電等級CL4)的資訊。結果，供電控制器131可以將表示80%充電等級資訊的充電感測信號CHARGE輸出到處理器112。
根據一個實施例，當命名空間NS1~NS5的數量被設置為5時，假設刷寫每一命名空間NS1~NS5需要與輔助供電電路134的最大容量的20%相對應的電荷量。因此，為了刷寫四個命名空間NS1~NS4，需要與輔助供電電路134的最大充電容量的80%相對應的電荷量。
根據現有技術，如果在發生突然斷電(SPO)之後輔助供電電路134未被充滿電(例如，充有最大充電容量的80%)，則恢復服務不會被執行。相反，根據本揭示內容的實施例，儘管輔助供電電路134未被充滿電，但是仍可以刷寫一些命名空間(例如，第一命名空間至第四命名空間NS1~NS4)，而不是所有命名空間NS1~NS5。
例如，處理器112在啟動操作期間可以不等待輔助供電電路134的充滿電的狀態而控制執行刷寫操作。基於從處理器112接收到控制信號，記憶體控制器113可以透過將中繼資料儲存在從非揮發性記憶體裝置120的所有命名空間NS1~NS5之中選中的一些命名空間NS1~NS4中來執行刷寫操作。
同樣地，如果在電子設備100的操作期間發生突然斷電(SPO)，則記憶體控制器113可以透過將中繼資料儲存在從所有命名空間NS1~NS5之中選中的一些命名空間NS1~NS4中來執行刷寫操作。根據一個實施例，在剩餘的未選中的命名空間NS5中，可以執行讀取操作或者可以停止刷寫操作。
從以上描述顯而易見的是，根據本揭示內容的實施例的供電設備和包括該供電設備的電子設備透過根據在輔助供電電路中所儲存的電荷量來可變地改變資料儲存單位，可以保證可靠的操作。
本領域技術人員將理解，在不脫離本揭示內容的精神和基本特徵的情況下，所述實施例可以以除了本文所述之外的其他特定方式來實施。因此，上述實施例在所有方面都應被解釋為說明性的而非限制性的。本揭示內容的範圍應由所附申請專利範圍及其合法等同物確定，而不是由以上描述確定。此外，在所附申請專利範圍的含義和等同範圍內的所有變化都旨在被包含在其中。
儘管已經描述了許多說明性實施例，但是應該理解，許多其他修改和實施例也是可能的。特別地，在本揭示內容、圖式和所附申請專利範圍的範圍內的組成部件和/或佈置方面多種變化和修改是可能的。
10:主機
100:電子設備
110:控制器
120:非揮發性記憶體裝置
130:供電設備
134:輔助供電電路
CH1~CHN:通道
CHARGE:充電感測信號
CMD:命令信號
HPWR:供電電壓
RES:回應信號
SPL_DET:突然失電檢測信號

Claims (20)

  1. 一種供電設備，包括：輔助供電電路，其被配置為產生表示充電容量的信號；等級檢測電路，其被配置為：將所述輔助供電電路的充電容量劃分為複數個充電等級，檢測充電容量在該等充電等級之中的等級，以及產生與所檢測到的充電等級相對應的充電等級檢測信號；以及供電控制器，其被配置為：回應於外部電力來產生內部電壓和充電供電電壓，檢測外部電力的位準，使用所檢測到的外部電力的位準來在突然斷電(SPO)狀態下產生突然失電(SPL)檢測信號，以及回應於所述充電等級檢測信號而輸出表示所述輔助供電電路的充電等級的充電感測信號。
  2. 如請求項1所述的供電設備，其中，所述充電容量表示所述輔助供電電路中所儲存的能量，以及其中，所述等級檢測電路基於複數個參考電壓來檢測所述充電容量的等級，該等充電等級是基於該等參考電壓而確定的。
  3. 如請求項1所述的供電設備，其中，所述輔助供電電路包括超級電容器。
  4. 如請求項1所述的供電設備，其中，所述輔助供電電路包括鋁電解電容器和聚合物鉭電容器中的任何一種。
  5. 如請求項1所述的供電設備，還包括操作電壓提供器，所述操作電壓提供器被配置為：接收所述內部電壓，將所接收的內部電壓轉換為一個或更多個操作電壓，以及輸出所述操作電壓。
  6. 一種電子設備，包括：供電設備，其被配置為：透過檢測外部電力的位準而在突然斷電(SPO)狀態下產生突然失電(SPL)檢測信號，產生表示輔助供電電路的充電容量的充電感測信號，將充電容量劃分為複數個充電等級，檢測充電容量的等級，以及回應於所檢測到的充電等級來產生表示所述輔助供電電路的充電等級的充電感測信號；以及控制器，其被配置為：當所述SPL檢測信號被啟動時將刷寫資訊儲存在至少一個非揮發性記憶體裝置中，以及回應於所述充電感測信號來可變地調整所述非揮發性記憶體裝置中的儲存量。
  7. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器包括：緩衝記憶體，其被配置為儲存表示所述刷寫資訊的資料；以及處理器，其被配置為：當所述SPL檢測信號被啟動時將所儲存的資料的一部分刷寫到所述非揮發性記憶體裝置，以及回應於所述充電感測信號而將所刷寫的資料儲存在所述非揮發性記憶體裝置的一部分中。
  8. 如請求項7所述的電子設備，其中，所述控制器還包括記憶體介面，所述記憶體介面被配置為回應於來自所述處理器的控制信號來控制所述緩衝記憶體的一個或更多個操作。
  9. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述刷寫資訊包括主機請求位址、映射資訊和寫入資料中的一個或更多個。
  10. 如請求項9所述的電子設備，其中，所述映射資訊包括映射表和中繼資料中之一或兩者。
  11. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器被配置為：根據中繼資料類型對所述刷寫資訊進行歸類，以及回應於所述充電感 測信號而將所述中繼資料儲存在所述非揮發性記憶體裝置的一部分中。
  12. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器被配置為：基於重要性、內部資料管理方案、所述非揮發性記憶體裝置的組單位、快閃記憶體轉換層(FTL)實例、容量和命名空間中的任何一個而將中繼資料分類為複數個組。
  13. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器被配置為：當所述充電感測信號被啟動時，根據所述刷寫資訊的預定優先級資訊而將所述刷寫資訊儲存在所述非揮發性記憶體裝置的一部分中。
  14. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器將所述非揮發性記憶體裝置的儲存空間劃分為分別儲存複數個中繼資料組的複數個空間，以及基於所述輔助供電電路的充電容量和用於該等用於該等中繼資料組的空間中的每一空間的儲存容量而在SPO狀態下對所述非揮發性記憶體裝置執行刷寫操作。
  15. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器包括：主機介面，其被配置為控制與外部主機的介面連接操作；以及使用者介面，其被配置為控制與使用者的介面連接操作。
  16. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述控制器包括記憶體控制器，所述記憶體控制器被配置為控制所述非揮發性記憶體裝置的資料輸入/輸出(I/O)操作。
  17. 如請求項6所述的電子設備，其中，所述供電設備包括：等級檢測電路，其被配置為：將所述輔助供電電路的充電容量劃分為複數個充電等級，檢測充電容量在該等充電等級之中的等 級，以及產生表示所檢測到的充電容量的等級的充電等級檢測信號；以及供電控制器，其被配置為：在SPO狀態下產生SPL檢測信號，以及回應於所述充電等級檢測信號來產生所述充電感測信號。
  18. 如請求項17所述的電子設備，其中，所述充電容量表示所述輔助供電電路中所儲存的能量，以及其中，所述等級檢測電路基於複數個參考電壓來檢測所述充電容量的等級，該等充電等級是基於該等參考電壓而確定的。
  19. 如請求項17所述的電子設備，其中，所述輔助供電電路包括超級電容器。
  20. 如請求項17所述的電子設備，其中，所述輔助供電電路包括鋁電解電容器和聚合物鉭電容器中的任何一種。
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