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固態 硬盤 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201310381722.1

申請日:

2013.08.28

公開號:

CN103678177A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):G06F 12/16登記生效日:20180214變更事項:專利權人變更前權利人:巴法絡記憶體股份有限公司變更后權利人:巴法絡股份有限公司變更事項:地址變更前權利人:日本愛知縣變更后權利人:日本愛知縣|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 12/16申請日:20130828|||公開
IPC分類號: G06F12/16 主分類號: G06F12/16
申請人: 巴法絡記憶體股份有限公司
發明人: 真國一起; 沖永隆幸; 東修一郎; 高田陽介; 菅原識介
地址: 日本愛知縣
優先權: 2012.08.29 JP 2012-188415
專利代理機構: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277 代理人: 劉新宇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310381722.1

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.03.09|||2016.08.31|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種固態硬盤裝置,該SSD裝置是能夠恰當地應對斷電的小型輕量的裝置。在使用了快閃存儲器的SSD裝置中設置有與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器和控制器部,其中,該控制器部在接收要寫入快閃存儲器的數據并將接收到的該數據保存到非易失性存儲器之后,寫入要從非易失性存儲器寫入快閃存儲器的數據,并且,控制器部將表示控制器部所要進行的作業流程的流程數據保存到非易失性存儲器。

權利要求書

權利要求書
1.  一種固態硬盤裝置,使用了快閃存儲器,該固態硬盤裝置的特征在于,具備:
非易失性存儲器,其與上述快閃存儲器種類不同;以及
控制器部,其在接收到要寫入上述快閃存儲器的數據并將接收到的該數據保存到上述非易失性存儲器之后,對要從上述非易失性存儲器寫入上述快閃存儲器的數據進行寫入,
其中,上述控制器部將表示該控制器部所要進行的作業流程的流程數據保存到上述非易失性存儲器中。

2.  根據權利要求1所述的固態硬盤裝置,其特征在于,
在對于上述固態硬盤裝置的電源供給被強制性地切斷之后,上述控制器部參照保存在上述非易失性存儲器內的上述流程數據來進行上述固態硬盤裝置的恢復動作。

3.  根據權利要求2所述的固態硬盤裝置,其特征在于,
在對于上述固態硬盤裝置的電源供給被強制性地切斷之后,上述控制器部參照針對上述固態硬盤裝置的斷電在該固態硬盤裝置的動作的哪個時刻發生來進行上述固態硬盤裝置的恢復動作。

說明書

說明書固態硬盤裝置
技術領域
本發明涉及一種使用了NAND快閃存儲器等快閃存儲器的SSD裝置。
背景技術
近年來,基于吞吐量高、電力消耗低等觀點,利用SSD(Solid State Drive:固態硬盤)裝置來替代硬盤驅動器(HDD:Hard Disk Drive)。在這種SSD裝置中具有如下的例子:為了提高讀出、寫入的速度而利用作為易失性存儲器的DRAM(Dynamic Random Access Memory:動態隨機存取存儲器)來作為高速緩沖存儲器。
在此,當由于無法預測的停電等而強制性地切斷對該SSD裝置的電源供給(以后有時簡稱為“斷電”)時,在高速緩沖存儲器為易失性存儲器的情況下,在高速緩沖存儲器上展開的數據伴隨斷電而消失。因而,需要應對所述高速緩沖存儲器內的數據伴隨斷電而消失的對策。
不只限于SSD裝置,用于外部存儲裝置的高速緩沖存儲器大多為易失性存儲器,因此提出了如下的技術:在該外部存儲裝置中設置電池,在斷電時通過從該電池供給的電力使處于高速緩沖存儲器內的數據保存到外部存儲裝置內的快閃存儲器(參照專利文獻1),或者在斷電時電池驅動高速緩沖存儲器來繼續保持內部數據(參照專利文獻2)。
專利文獻1:日本特開平5-216775號公報
專利文獻2:日本特開2012-78941號公報
發明內容
發明要解決的問題
上述以往的外部存儲裝置均是在斷電時利用電池對高速緩沖存儲器內的數據進行備份,或者利用電池作為使高速緩沖存儲器內的數據保存到非易失性存儲器時的電源,無論如何都需要電池以應對斷電。然而,在將該技術應用于SSD裝置的情況下,SSD裝置的優點是小型輕量,因此由于設置電池而無法避免導致SSD裝置大型化以及重量增加。也考慮假設使用雙電層電容器作為臨時電源,但即使在這種情況下仍然無法避免導致SSD裝置大型化以及重量增加。
本發明是鑒于上述問題而完成的,其目的在于提供一種能夠恰當地應對斷電的小型輕量的SSD裝置。
用于解決問題的方案
本發明應用于使用了快閃存儲器的SSD(固態硬盤)裝置,而且,為了達成上述目的,在該SSD裝置中設置有與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器和控制器部,其中,該控制器部在接收到要寫入快閃存儲器的數據并將接收到的該數據保存到非易失性存儲器之后,對要從非易失性存儲器寫入快閃存儲器的數據進行寫入,并且,控制器部將表示控制器部所要進行的作業流程的流程數據保存到非易失性存儲器。
因而,即使在SSD裝置發生了斷電的情況下,由于流程數據被保存在與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器中,因此流程數據不會由于斷電而消失。
在此,優選的是在對于SSD裝置的電源供給被強制性地切斷之后,控制器部參照保存在非易失性存儲器內的流程數據來進行SSD裝置的恢復動作。并且,優選的是在對于SSD裝置的電源供給被強制性地切斷之后,控制器部參照在SSD裝置的動作的哪個時刻發生了針對該SSD裝置的斷電來進行SSD裝置的 恢復動作。
發明的效果
在本發明中,控制器部將表示控制器部所要進行的作業流程的流程數據保存到非易失性存儲器中,因此該流程數據不會由于斷電而消失。由此,不設置電池等電源就能夠通過參照流程數據來進行斷電結束后的恢復動作。因此,能夠提供一種可恰當地應對斷電的小型輕量的SSD裝置。
附圖說明
圖1是表示作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的結構例的概要框圖。
圖2是表示作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的控制器部的內容例的框圖。
圖3是用于說明作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的動作的圖。
圖4是表示作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的動作的一例的流程圖。
圖5是表示作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的動作的另一個例子的流程圖。
圖6是表示作為本發明的一個實施方式的SSD裝置的動作的再一個例子的流程圖。
附圖標記說明
1:SSD裝置;11:控制器部;12:接口部;13:高速緩沖存儲器部;14:快閃存儲器部;21:CPU;22:存儲部;23:輸入輸出部;24:緩存控制部;30、33:數據;31:管理表;32:作業流程數據。
具體實施方式
下面,參照附圖說明本發明的SSD裝置的實施方式。
(一個實施方式)
如在圖1中表示的概要那樣,作為本發明的一個實施方式的SSD裝置1構成為包括控制器部11、接口部12、高速緩沖存儲器部13、快閃存儲器部14以及電源部15。該SSD裝置1經由接口部12與主機(計算機等利用SSD裝置的裝置)相連接。
控制器部11是按照所存儲的程序來進行動作的程序控制設備,具體地說,如圖2所例示那樣,控制器部11構成為包括CPU21、存儲部22、輸入輸出部23、緩存控制部24以及快閃存儲器接口25。
在此,CPU21按照存儲在存儲部22中的程序進行動作。在本實施方式中,該CPU21按照經由輸入輸出部23從主機側輸入的指示與高速緩沖存儲器部13、快閃存儲器部14之間進行數據的讀出、寫入。后面敘述該CPU21的具體的處理內容。
控制器部11的存儲部22例如是SRAM(Static Random Access Memory:靜態隨機存取存儲器)等易失性存儲器,保持固件等由CPU21執行的程序。此外,該固件可以事先保存在未圖示的NOR型閃存等非易失性存儲器中,將該NOR型閃存連接于控制器部11,從該NOR型閃存讀出該固件并存儲到該存儲部22中。另外,該固件可以是被存儲到DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory:數字視盤)等計算機可讀記錄介質、或者從主機側提供并被復制到該存儲部22中的固件。
將輸入輸出部23連接于接口部12,經由接口部12來控制CPU21與主機裝置之間的通信。該輸入輸出部23例如是SATA(Serial Advanced Technology Attachment:串行高級技術附件)-PHY。
緩存控制部24按照從CPU21輸入的指示與高速緩沖存儲器部13之間進行數據的寫入、讀出的處理。快閃存儲器接口25按照從CPU21輸入的指示與快閃存儲器部14之間進行數據的寫入、讀出。
接口部12是SATA或者PATA(Parallel Advanced Technology Attachment:并行高級技術附件)接口、連接器等,與主機側相連接。該接口部12從主機裝置側接收命令、作為寫入對象的數據并輸出到控制器部11。另外,該接口部12將從控制器部11輸入的數據等輸出到主機裝置側。并且,例如在控制器部11所包含的輸入輸出部23為SATA-PHY、接口部12為PATA接口、連接器的情況下,可以在控制器部11與接口部12之間設置用于進行PATA與SATA之間的協議轉換的組件。
高速緩沖存儲器部13包括與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器。作為這種非易失性存儲器,具有FeRAM(Ferroelectric RAM:鐵電隨機存儲器)、MRAM(Magnetoresistive RAM:磁阻式隨機存儲器)等。高速緩沖存儲器部13按照從控制器部11輸入的指示來保持數據。另外,該高速緩沖存儲器部13按照從控制器部11輸入的指示讀出所保持的數據并輸出到控制器部11。
快閃存儲器部14例如包括NAND型閃存。該快閃存儲器部14按照從控制器部11輸入的指示來保持數據。另外,該快閃存儲器部14按照從控制器部11輸入的指示讀出所保持的數據并輸出到控制器部11。
電源部15按照從控制器部11輸入的指示來單獨接通/切斷對各部的電源供給。
(一個實施方式的動作)
接著,參照圖3說明本實施方式的SSD裝置1的動作的概要。如圖3的(a)所示,對不具有高速緩沖存儲器的普通的SSD裝置寫 入數據(A)30、管理表(B)31以及作業流程數據(C)32,其中,該數據(A)30被寫入到快閃存儲器部14內,該管理表(B)31用于管理該快閃存儲器部14內的邏輯地址,該作業流程數據(C)32表示記載有針對快閃存儲器部14的數據寫入/讀出動作的過程的作業流程。在SSD裝置發生斷電時,為了在進行斷電結束后的恢復作業時參照該數據22進行恢復作業,而將作業流程數據32寫入快閃存儲器部14。因而,只要寫入新的數據,就基本上不需要事先將管理表31和作業流程數據32保存到快閃存儲器部14內。
該管理表31和作業流程數據32被分散地寫入到快閃存儲器部14內。因而,在用數據30、管理表31以及作業流程數據32填滿快閃存儲器部14的階段需要刪除多余的管理表31和作業流程數據32(在此所說的“刪除”包括:在該時刻有效的管理表31上使多余的管理表31等所存儲的地址無效等而成為可寫入的狀態、刪除該位置的快閃存儲器部14的區塊)。
為了省略這樣的動作,進一步地為了使針對快閃存儲器部14的數據寫入/讀出的動作高速化,設置有高速緩沖存儲器部13,但在利用DRAM等易失性存儲器構成該高速緩沖存儲器部13的情況下,如已經說明那樣存在作為斷電對策而需要電源等的問題。
因此,在本實施方式中,如圖3的(b)所示,設為如下結構:在SSD裝置1中設置包括與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器的高速緩沖存儲器部13,控制器部11將被指示從未圖示的主機裝置向SSD裝置1寫入的數據(D)33、管理表(B)31以及作業流程數據(C)32保存到高速緩沖存儲器部13中,并且將數據33寫入快閃存儲器部14。根據所述結構,由于高速緩沖存儲器部13具備非易失性存儲器,因此即使在強制性地使SSD裝置1斷電 的情況下,數據33、管理表31以及作業流程數據32也不會由于斷電而消失,而且能夠通過參照作業流程數據32來進行斷電結束后的恢復動作。
在此,說明本實施方式中的作業流程數據32的詳細內容。作業流程數據32的具體結構是任意的,但作為一例,該作業流程數據32是包括每次作業的(1)處理內容所附加的編號、(2)傳輸源信息、(3)傳輸目的地信息、(4)作業完成標志并將(1)~(4)表格化而得到的。更為具體地說,(1)處理內容所附加的編號是指對在SSD裝置1中實施的各處理分別附加編號而得到的,作為一例,將從主機裝置向高速緩沖存儲器部13的數據傳輸設為“1”,將從高速緩沖存儲器部13向主機裝置的數據傳輸設為“2”,將從高速緩沖存儲器部13向快閃存儲器部14的數據傳輸設為“3”。實際上例如用16進制數來表示該編號。(2)傳輸源信息和(3)傳輸目的地信息是以編號為單位的各個處理內容中的數據的傳輸源和傳輸目的地信息,作為一例為高速緩沖存儲器部13等的地址值信息。此外,在如傳輸源為主機裝置的情況那樣傳輸源特定的情況下,或者在如快閃存儲器部14的以區塊為單位的刪除動作的情況那樣只要傳輸源信息或者傳輸目的地信息中的某一個明確即可的情況下,還有時一方的信息為空白。(4)作業完成標志是表示該處理是否已實施完的標志。
接著,參照圖4~圖6說明本實施方式的SSD裝置1的動作。此外,只要沒有特別記載,則由控制器部11實施圖4~圖6所示的動作。
首先,圖4是用于說明將寫入到SSD裝置1的高速緩沖存儲器部13的數據33(參照圖3)向快閃存儲器部14寫入(傳輸)時的動作的流程圖。在圖4中,在步驟S1中確定要向快閃存儲器部14進行數據寫入的規定區域(傳輸目的地)。接著,在步驟S2中將 表示從高速緩沖存儲器部13向快閃存儲器部14的數據傳輸過程的作業流程數據32寫入高速緩沖存儲器部13。
在步驟S3中,將寫入到高速緩沖存儲器部13的數據33向快閃存儲器部14的規定區域寫入(傳輸)。在步驟S4中,從快閃存儲器部14對控制器部11進行表示寫入正常結束的通知。
在步驟S5中,在步驟S4中接收到對快閃存儲器部14的數據寫入正常結束的通知,從而更新被寫入高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32。步驟S5的作業流程數據32更新作業包括:已處理的作業流程數據32的以作業為單位的刪除作業、作業流程數據32的作業完成標志的改寫(改寫為表示實施完成的標志)作業。接著,在步驟S6中,同樣在步驟S4中接收到對快閃存儲器部14的數據寫入正常結束的通知,從而更新處于高速緩沖存儲器部13的管理表31。然后,在步驟S7中刪除被寫入高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32。在此所說的“刪除”不僅包括處于高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32的擦除動作,還包括對于寫入了作業流程數據32的區域設定為可寫入數據。
接著,圖5是用于說明從主機裝置接收到作為向SSD裝置1的快閃存儲器部14寫入的對象的數據時的動作的流程圖。首先,在步驟S10中,以從主機裝置接收到作為向快閃存儲器部14寫入的對象的數據為觸發,將表示針對高速緩沖存儲器部13的數據接收過程的作業流程數據32寫入高速緩沖存儲器部13。在步驟S11中,將從主機裝置接收到的數據33寫入高速緩沖存儲器部13。在步驟S12中,從高速緩沖存儲器部13對控制器部11進行表示寫入正常結束的通知。
在步驟S13中,在步驟S12中接收到對高速緩沖存儲器部13的數據寫入正常結束的通知,從而更新被寫入高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32。與步驟S5的作業同樣地,步驟S13的 作業流程數據32更新作業包括:已處理的作業流程數據32的以作業為單位的刪除作業、作業流程數據32的作業完成標志的改寫(改寫為表示實施完成的標志)作業。接著,在步驟S14中,同樣在步驟S12中接收到對高速緩沖存儲器部13的數據寫入正常結束的通知,從而更新處于高速緩沖存儲器部13的管理表31。然后,在步驟S15中將被寫入高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32刪除。在此所說的“刪除”不僅包括處于高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32的擦除動作,還包括能夠針對寫入了作業流程數據32的區域設定為可寫入數據。
接著,圖6是用于說明在圖4或者圖5所示的動作過程中強制性地使本實施方式的SSD裝置1發生斷電后的恢復動作的流程圖。首先,在步驟S20中,讀出保存于高速緩沖存儲器部13的作業流程數據32。接著,在步驟S21中對在步驟S20中讀出的作業流程數據32進行分析。
進而,在步驟S22中判斷在圖4或者圖5所示的動作的哪個階段發生了斷電。關于在哪個階段發生了斷電的判斷,能夠根據作業流程數據32的更新狀態以及作業流程數據32內的作業完成標志的值來進行判斷。而且,當判斷為在圖4的a所示的階段發生了斷電時,程序轉移至步驟S23,取消從高速緩沖存儲器部13向快閃存儲器部14的數據傳輸作業。之后,SSD裝置1恢復為正常動作。
另外,當在步驟S22中判斷為在圖4的b所示的階段發生了斷電時,程序轉移至步驟S24,在管理表31中將在圖4的步驟S1中確定的規定區域登記為之后要刪除的對象,接著,在步驟S25中取消從高速緩沖存儲器部13向快閃存儲器部14的數據傳輸作業。之后,SSD裝置1恢復為正常動作。在此所說的“登記為要刪除的對象”包括:使在管理表31上與規定區域對應的地址無效 等而成為可寫入的狀態、將規定區域的快閃存儲器部14作為區塊刪除的對象。
并且,當在步驟S22中判斷為在圖4的c所示的階段發生了斷電時,程序轉移至步驟S26,繼續進行圖4的步驟S5所示的管理表31更新作業。接著,在步驟S27中結束從高速緩沖存儲器部13向快閃存儲器部14的數據傳輸作業。之后,SSD裝置1恢復為正常動作。
并且,當在步驟S22中判斷為在圖5的d所示的階段發生了斷電時,程序轉移至步驟S28,將寫入了從主機裝置接收到的數據的高速緩沖存儲器部13的區域登記為空白區域,接著,在步驟S29中取消向高速緩沖存儲器部13的數據寫入作業。之后,SSD裝置1恢復為正常動作。在此所說的“登記為空白區域”包括使作為寫入對象的區域的地址無效等而成為可寫入的狀態。
并且,當在步驟S22中判斷為在圖5的e所示的階段發生了斷電時,程序轉移至步驟S30,繼續進行圖5的步驟S13所示的管理表31更新作業。接著,在步驟S31中結束向高速緩沖存儲器部13的數據寫入作業。之后,SSD裝置1恢復為正常動作。
如上述說明那樣,在本實施方式的SSD裝置1中,在SSD裝置1中設置包括與快閃存儲器種類不同的非易失性存儲器的高速緩沖存儲器部13,控制器部11將被指示從主機裝置向SSD裝置1寫入的數據33、管理表31以及作業流程數據32保存到高速緩沖存儲器部13中,因此即使在強制性地使SSD裝置1發生斷電的情況下,數據33、管理表31以及作業流程數據32也不會由于斷電而消失,而且能夠通過參照作業流程數據32來進行斷電結束后的恢復動作。由此,能夠恰當地應對斷電。而且,不像以往的SSD裝置等那樣設置高速緩沖存儲器的備份用電源就能夠恰當地應對斷電,因此能夠實現SSD裝置的小型輕量化。
在此,高速緩沖存儲器部13是包括與快閃存儲器部14種類不同的非易失性存儲器的結構,因此能夠考慮不將作業流程數據32保存到高速緩沖存儲器部13中,而僅將數據33和管理表31保存到高速緩沖存儲器部13的結構。在這種情況下也能夠認為即使發生了斷電、數據33和管理表31的該時刻的內容也不會消失。然而,可能無法事先預測在從主機向SSD裝置1的數據寫入作業的哪個階段發生了斷電,根據斷電的定時的不同,僅利用數據33和管理表31的內容不能恰當地進行斷電后的恢復動作。因而,為了恰當地應對斷電,優選除了數據33、管理表31以外還將作業流程數據32保存到高速緩沖存儲器部13中。
(變形例)
此外,本發明的SSD裝置的細節并不限于上述一個實施方式,能夠具有各種變形例。作為一例,在上述一個實施方式的SSD裝置1中,作為用于高速緩沖存儲器部13的非易失性的存儲器,列舉了FeRAM、MRAM的例子,但是能夠應用于高速緩沖存儲器部13的非易失性存儲器并不限于此,例如也可以是ReRAM(Resistance Random Access Memory:可變電阻式隨機存取存儲器),總之,只要是不利用電池等電源進行備份就能夠保持存儲器內的數據的存儲器就能夠應用。

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