TWM532085U - 硬碟控制晶片及含其的硬碟 - Google Patents

Description

硬碟控制晶片及含其的硬碟

本創作係有關於一種硬碟控制晶片及含其的硬碟，特別是指一種可主動偵測硬碟健康狀態的硬碟控制晶片及含其的硬碟。

隨著電腦設備蓬勃發展，各式電腦硬體設備隨處可見，而在這些電腦硬體設備中用以司職大量儲存裝置的就是硬碟，硬碟大致可以分成HDD(Hard Disk Drive)及SSD(Solid State Disk)兩種。HDD係為一種使用旋轉磁碟為基礎的儲存裝置，它在平整的磁性表面儲存和檢索數字資料，由電磁流來改變磁頭的極性方式將電磁流所帶的資訊寫到磁碟上；SSD一種以快閃記憶體(非揮發性記憶體)作為永久性記憶體的電腦儲存裝置，主要可以分為NAND型及NOR型，和傳統硬碟相比，固態硬碟具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量的特點。這類的硬碟小至個人電腦、隨身硬碟，大至用於科學運算的超級電腦與雲端服務的伺服器均被廣泛的使用，這些負責儲存資料的硬碟如果損壞了，裡面的資料很有可能會難以復原造成巨大的損失，因此，如何即時監測硬碟的壽命就是個很重要的課題。

最早期的硬碟監控技術起源於1992年IBM在為AS/400電腦的IBM9337硬碟陣列中的IBM 0662 SCSI2代硬碟機之中，後來該技術被命名為Predictive Failure Analysis(故障預警分析技術)，它是通過在韌體中測量幾個重要的硬碟安全參數和評估他們的情況。從物理硬碟傳送到監控軟體的結果中被限定兩種結果：「硬碟安全」和「硬碟不久後會發生故障」。

不久，由微機製造商Compaq和硬碟製造商Seagate、Quantum和Conner提出了名為IntelliSafe的類似技術。通過該技術，硬碟會測量自身的的健康指標並將參量值傳送給作業系統和使用者的監控軟體中，每個硬碟生產商有權決定哪些指標需要被監控和它們的安全閾值。

Compaq於1995早期將該項技術方案提交到Small Form Factor委員會進行標準化，該方案得到IBM、Seagate、Quantum、Conner和Western Digital所支援。由於IntelliSafe技術的靈活性，委員會接受了該方案，並正式更名S.M.A.R.T.技術，將其標準化並推廣至ATA-3行業標準中。

透過S.M.A.R.T技術設備維運者可以通過主機的監控硬體或軟體自動作出警告並進行輕微的自動修復，以提前保障硬碟資料的安全。惟，目前具有S.M.A.R.T功能的儲存裝置，均需使用者利用軟體工具，被動地藉由主機端存取該儲存裝置的控制晶片藉以偵測儲存裝置的狀態，再利用主機之附屬設備如螢幕或喇叭，來提供警示功能，無法即時反應硬碟的狀態。

本創作的主要目的，在於解決習知硬碟需藉由外部設備存取硬碟參數，無法即時反應硬碟狀態的問題。

本創作的主要目的，在於提供一種硬碟，包含有一記憶模組、一警示裝置、以及一硬碟控制晶片。該記憶模組用以儲存資料。該警示裝置用以表示該記憶模組的狀態。該硬碟控制晶片係連結至該記憶模組以作為該記憶模組的控制器並連結至該警示裝置。該硬碟控制晶片包含有一自我監測模組，以及一硬碟偵錯模組，所述的自我監測模組用以檢測該記憶模組的健康指標及其參數值，所述的硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值設定一或複數個觸發條件，於該觸發條件發生時主動輸出一控制訊號至該警示裝置，以藉由該警示裝置表示該記憶模組的狀態。

進一步地，該硬碟偵錯模組係設定一安全閾值，當該硬碟偵錯模組偵測到該記憶模組的參數值超過該安全閾值，係輸出該控制訊號至該警示裝置藉以警示使用者。

進一步地，該硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值計算取得該記憶模組的使用壽命，並輸出該控制訊號至該警示裝置以表示該使用壽命的數據。

進一步地，該警示裝置係可透過有線手段或無線手段與該硬碟控制晶片連結。

進一步地，該警示裝置係為一或複數個發光單元、 顯示單元、或音訊輸出單元。

進一步地，所述的硬碟包含有一連結至該硬碟控制晶片的通訊介面，電腦裝置係可透過該通訊介面連接至該硬碟控制晶片以存取該記憶模組的資料。

進一步地，所述的記憶模組係為非揮發性記憶體(NVRAM)、或硬碟磁盤。

本創作的另一目的在於提供一種硬碟控制晶片，係設置於一硬碟上並作為該硬碟的控制器，該硬碟控制晶片包含有一控制單元、以及一儲存單元。該儲存單元係連接至該控制單元，該控制單元係載入該儲存單元的程式並執行以下功能模組。所述的自我監測模組用以檢測該記憶模組的健康指標及其參數值。該硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標設定一或複數個觸發條件，於該觸發條件發生時主動輸出一控制訊號至一警示裝置，以藉由該警示裝置表示該硬碟的狀態。

進一步地，該硬碟偵錯模組係設定一安全閾值，當該硬碟偵錯模組偵測到該硬碟的參數值超過該安全閾值，係輸出控制訊號至該警示裝置藉以警示使用者。

進一步地，該硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值計算取得該記憶模組的使用壽命，並輸出該控制訊號至該警示裝置以表示該使用壽命的數據。

因此，本創作係比起習知技術具有以下之優異效果：

1.本創作主動地由硬碟本身的硬碟控制晶片監測硬 碟的健康狀況、並依據該健康狀況主動地輸出警示訊息，相較於習知技術較能快速即時反應硬碟的狀態。

2.本創作不須藉由任何外部裝置或主機連結至硬碟，即可透過硬碟內建的自我監測模組監測硬碟的健康狀況及壽命，並透過警示裝置反應硬碟的健康狀態。

100‧‧‧硬碟

110‧‧‧硬碟控制晶片

111‧‧‧控制單元

112‧‧‧儲存單元

120‧‧‧通訊介面

130‧‧‧記憶模組

140‧‧‧警示裝置

11A‧‧‧韌體管理模組

11B‧‧‧自我監測模組

11C‧‧‧硬碟偵錯模組

20A‧‧‧電腦機殼

20B‧‧‧外部裝置

圖1，本創作第一實施態樣的方塊示意圖。

圖2，本創作第一實施態樣的外觀示意圖。

圖3，本創作第二實施態樣的外觀示意圖。

圖4，本創作第三實施態樣的外觀示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本創作中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本創作之範圍，在此先行敘明。

本創作係提供一種硬碟控制晶片110，係用以設置於一硬碟100上並作為該硬碟100的控制器，用以儲存並執行該硬碟100的驅動程式，並整合有自我監測、分析及報告技術(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology,S.M.A.R.T)或是其他用以偵測硬碟健康指標或其參數值的程式。該硬碟控制晶片110係具有一控制單元111，以及一連結於該控制單元111的儲存單元112。於一較佳實施態樣中，該控制單元111可為中央處理 器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程式化並具有一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、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。於另一較佳實施態樣，所述的控制單元111可與儲存單元112共同構成處理器，該控制單元111可載入該儲存單元112所預存的程式，並執行對應的演算法。

於說明書中所述的記憶模組130具體而言可以為非揮發性記憶體(NVRAM)、或硬碟磁盤等，於本創作中並不欲限制該記憶模組130的實施形式，凡可供大量儲存資料且於未提供電源時資料仍不會消失的儲存裝置，均屬於本創作中所述記憶模組130的均等範圍內。

請先參閱「圖1」及「圖2」，係為本創作第一實施態樣的方塊示意圖及外觀示意圖，如圖所示：本實施態樣係為一種硬碟100，所述的硬碟100包含有一通訊介面120、一記憶模組130、一警示裝置140、以及一連結該記憶模組130及該警示裝置140的硬碟控制晶片110。

所述的通訊介面120係連結至該硬碟控制晶片110，電腦裝置係可透過該通訊介面120連接至該硬碟控制晶片110以存取該記憶模組130的資料。所述的通訊介面120例如可以為ATA(Advanced Technology Attachment)、SATA(Serial Advanced Technology Attachment)、SCSI(Small Computer System Interface)、SAS(Serial Attached Small Computer System Interface)、FC(Fibre Channel)、PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCIe(PCI Express)、USB(Universal Serial Bus)等或其他類此的通訊埠，於本創作中不予以限制。

所述的記憶模組130係用以大量儲存資料。具體而言，該記憶模組130可以為非揮發性記憶體(NVRAM)、或硬碟磁盤等大容量的儲存裝置。非揮發性記憶體例如為快閃記憶體(NAND Flash)，透過結合所述的硬碟控制晶片110而組成固態硬碟(Solid State Disk,SSD)或是快閃隨身碟。硬碟磁盤包含磁頭與碟片、馬達、與排線等零組件，於運作時，硬碟控制晶片110係驅動該馬達帶動碟片旋轉，並利用磁頭將資料寫入該碟片，藉以儲存資料。

所述的警示裝置140用以表示該記憶模組130的狀態，透過該警示裝置140可以供維運者或使用者即時觀察硬碟的狀態。具體而言，該警示裝置140可以為一或複數個發光單元、顯示單元、音訊輸出單元、上述裝置的總成、或是其他類此的輸出裝置，以便用戶進行確認。

舉例而言，所述的警示裝置140以發光單元的形式實施時，可以透過切換不同發光單元的色彩供用戶確認硬碟100健康狀態，例如顯示綠色代表硬碟100的狀態良好；顯示黃色時代表硬碟100偵測到錯誤或是硬碟即將毀損；顯示紅色時代表硬 碟100已損壞亟需要修理的情事。於另一較佳實施態樣中，所述的警示裝置140以顯示單元的形式實施時，可提供文字或圖形化介面供用戶確認該硬碟100的健康狀態，比如透過數值或圖形顯示硬碟100的壽命、錯誤率、效能狀態等。於另一較佳實施態樣中，所述的警示裝置140以音訊輸出單元的形式實施時，可透過傳遞音訊的種類提示用戶硬碟的狀態，例如音訊的長短、次數判斷硬碟100的狀態；或是直接提供語音訊息供用戶確認硬碟100的狀態。

所述的硬碟控制晶片110係連結至該記憶模組130以作為該記憶模組130的控制器，另一方面連結至該警示裝置140藉以透過該警示裝置140提示用戶硬碟100的狀態。該硬碟控制晶片110包含有一控制單元111、以及一連接至該控制單元111的儲存單元112。該控制單元111係載入該儲存單元112的程式並執行一韌體管理模組11A、一自我監測模組11B，以及一硬碟偵錯模組11C。

所述的韌體管理模組11A係用以聯絡電腦設備(圖未示)及該記憶模組130，藉此，電腦設備可透過連結該硬碟控制晶片110存取該記憶模組130所儲存的資料。除上述的功能外，該韌體管理模組11A亦可進行例如自動錯誤校正、故障區塊管理以及平均抹寫儲存區塊等功能。

所述的自我監測模組11B係透過自我監測、分析及報告技術(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology, S.M.A.R.T)或是其他類此用以檢測該記憶模組130健康指標及其參數值的檢測程式或標準。所述的健康指標及其參數值可包括底層資料讀取錯誤率、讀寫通量效能、碟片啟動時間、電機起停次計數、重定位磁區計數、信道讀取餘量、尋道錯誤率、尋道效能、硬碟加電時間、電機起轉重試、磁頭校準重試、裝置開關計數、軟體讀取錯誤率、SATA降級執行計數、終端校驗出錯、磁頭穩定性、報告不可糾正錯誤、通信超時、磁頭寫入高度、氣流溫度、加速度錯誤率、電源關閉磁頭收回計數、磁頭升降計數、溫度、硬體ECC恢復、重定位事件計數、等候重定的磁區計數、無法校正的磁區計數、UltraDMA通訊CRC錯誤、多區域錯誤率、寫入錯誤率、邏輯讀取錯誤率、資料位址標記錯誤、用完取消、邏輯ECC糾正、熱嘈率、飛行高度、主軸電機浪涌電流計數、離線尋址效能、寫操作震動、寫操作衝擊、盤體偏移、加速計出錯率、資料載入時間、載入/解除安裝重試次數、負載摩擦、載入/解除安裝迴圈計數、磁頭載入所需總時間、扭矩放大計數、斷電縮回周期、GMR磁頭振幅、硬碟溫度、耐久性剩餘、加電時間、介質耗損指標、磁頭飛行時間、傳輸錯誤率、LBA寫入總數、LBA讀取總數、讀取錯誤重試率、自由跌落保護等，於本創作中並不欲以限制。

於判定該硬碟100的健康狀態時，可藉由上述的複數個數值總體進行考量，例如碟片啟動時間、及電機起停次計數，可總和進行考量以判斷馬達壽命。亦可藉由上述的數值判斷硬碟 100的壽命，例如硬碟加電時間、裝置開關計數、電機起停次計數，可直接由上述的時間及次數將硬碟100的剩餘壽命數值化。另外，部分數值單獨產生時即可判定為異常，例如重定位磁區計數、等候重定的磁區計數顯示為1或1以上時，即可判定硬碟100已產生問題。

所述的硬碟偵錯模組11C係依據該記憶模組130的健康指標及其參數值設定一或複數個觸發條件，於該觸發條件發生時主動輸出一控制訊號至該警示裝置140，以藉由該警示裝置140表示該記憶模組130的狀態。所述的觸發條件可以為單一的事件，也可以透過設定規則，當事件依據設定的規則發生時即達成該觸發條件，於本創作中不予以限制。例如，於固定時間同一事件發生的次數，或是於第一事件發生後，進一步發生第二事件等。

於一較佳實施態樣中，該硬碟偵錯模組11C係設定一安全閾值，當該硬碟偵錯模組11C偵測到該記憶模組130的參數值超過該安全閾值，係輸出該控制訊號至該警示裝置140藉以警示使用者。所述的參數值例如可以為錯誤的發生次數或錯誤率等。

於另一較佳實施態樣中，該硬碟偵錯模組11C係依據該記憶模組130的健康指標及其參數值計算取得該記憶模組130的使用壽命，並輸出該控制訊號至該警示裝置140以表示該使用壽命的數據。所述的參數值例如可以為追蹤硬碟加電時間、裝置開關計數、或電機起停次計數等，各自設定一閾值作為硬碟100 的壽命值，並計算取得剩餘時間(或次數)與壽命值的百分比以得到該記憶模組剩餘的使用壽命。

除上述的實施態樣外，本創作硬碟的警示裝置140係可透過有線手段或無線手段與該硬碟控制晶片110連結，藉此可衍生出多種不同的實施態樣。

請參閱「圖2」，係為本創作第一實施態樣的外觀示意圖，如圖所示：於本實施態樣中，警示裝置140係直接設置於該硬碟100上，用以表示該硬碟100的健康狀態，所述的警示裝置140可以為發光單元、顯示單元、或音訊輸出單元。於另一較佳實施態樣中，所述的警示裝置140係可作為行動硬碟的硬碟外接盒實施，透過通訊埠連接至該硬碟100的硬碟控制晶片110，藉以即時表示硬碟100的狀態。

請參閱「圖3」，係為本創作第二實施態樣的外觀示意圖，如圖所示：於本實施態樣中，所述的硬碟100可以安裝於電腦內，並藉由排線(有線手段)連接至設置於電腦機殼20A上的警示裝置140(例如面板、燈號、揚聲器等)，該警示裝置140係可用以顯示硬碟100的壽命，或是當硬碟100發生問題時提示用戶硬碟100的狀態。

請參閱「圖4」，係為本創作第三實施態樣的外觀示意圖，如圖所示： 於本實施態樣中，所述的硬碟100可連接至外部裝置20B(或第三方裝置、例如行動裝置、穿戴式裝置)顯示硬碟100的狀態。該硬碟100係可透過無線手段(例如WIFI、RFID、Bluetooth等)連結至該外部裝置20B，並於該外部裝置20B上的警示裝置140顯示該硬碟100的壽命，或是當硬碟100發生問題時提示用戶硬碟的狀態。

綜上所述，本創作主動地由硬碟本身的硬碟控制晶片監測硬碟的健康狀況、並依據該健康狀況主動地輸出警示訊息，相較於習知技術較能快速即時反應硬碟的狀態。此外，本創作不須藉由任何外部裝置或主機連結至硬碟，即可透過硬碟內建的自我監測模組監測硬碟的健康狀況及壽命，並透過警示裝置反應硬碟的健康狀態。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧硬碟

110‧‧‧硬碟控制晶片

111‧‧‧控制單元

112‧‧‧儲存單元

120‧‧‧通訊介面

130‧‧‧記憶模組

140‧‧‧警示裝置

11A‧‧‧韌體管理模組

11B‧‧‧自我監測模組

11C‧‧‧硬碟偵錯模組

Claims (10)

1. 一種硬碟，包含有：一記憶模組，用以儲存資料；一警示裝置，用以表示該記憶模組的狀態；以及一硬碟控制晶片，係連結至該記憶模組以作為該記憶模組的控制器並連結至該警示裝置，該硬碟控制晶片包含有一自我監測模組，以及一硬碟偵錯模組，所述的自我監測模組用以檢測該記憶模組的健康指標及其參數值，所述的硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值設定一或複數個觸發條件，於該觸發條件發生時主動輸出一控制訊號至該警示裝置，以藉由該警示裝置表示該記憶模組的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的硬碟，其中，該硬碟偵錯模組係設定一安全閾值，當該硬碟偵錯模組偵測到該記憶模組的參數值超過該安全閾值，係輸出該控制訊號至該警示裝置藉以警示使用者。
3. 如申請專利範圍第1項所述的硬碟，其中，該硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值計算取得該記憶模組的使用壽命，並輸出該控制訊號至該警示裝置以表示該使用壽命的數據。
4. 如申請專利範圍第1項所述的硬碟，其中，該警示裝置係可透過有線手段或無線手段與該硬碟控制晶片連結。
5. 如申請專利範圍第1項所述的硬碟，其中，該警示裝置係為一或複數個發光單元、顯示單元、或音訊輸出單元。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的硬碟，更進一步包含有一連結至該硬碟控制晶片的通訊介面，電腦裝置係可透過該通訊介面連接至該硬碟控制晶片以存取該記憶模組的資料。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的硬碟，所述的記憶模組係為非揮發性記憶體(NVRAM)、或硬碟磁盤。
8. 一種硬碟控制晶片，係設置於一硬碟上並作為該硬碟的控制器，該硬碟控制晶片包含有：一控制單元；以及一儲存單元，係連接至該控制單元，該控制單元係載入該儲存單元的程式並執行以下功能模組：一自我監測模組，所述的自我監測模組用以檢測該記憶模組的健康指標及其參數值；以及一硬碟偵錯模組，係依據該記憶模組的健康指標設定一或複數個觸發條件，於該觸發條件發生時主動輸出一控制訊號 至一警示裝置，以藉由該警示裝置表示該硬碟的狀態。
9. 如申請專利範圍第8項所述的硬碟控制晶片，其中，該硬碟偵錯模組係設定一安全閾值，當該硬碟偵錯模組偵測到該硬碟的參數值超過該安全閾值，係輸出控制訊號至該警示裝置藉以警示使用者。
10. 如申請專利範圍第8項所述的硬碟控制晶片，其中，該硬碟偵錯模組係依據該記憶模組的健康指標及其參數值計算取得該記憶模組的使用壽命，並輸出該控制訊號至該警示裝置以表示該使用壽命的數據。