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CN106814969A - 数据缓冲调整装置及其方法 - Google Patents

数据缓冲调整装置及其方法 Download PDF

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CN106814969A
CN106814969A CN201510873559.XA CN201510873559A CN106814969A CN 106814969 A CN106814969 A CN 106814969A CN 201510873559 A CN201510873559 A CN 201510873559A CN 106814969 A CN106814969 A CN 106814969A
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李俊昌
余俊翰
许峰旗
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Abstract

本发明公开一种数据缓冲调整装置及其方法，其适用于固态硬盘，此固态硬盘包含电力供应单元、监控单元、控制单元、快取单元以及储存单元，电力供应单元由第一电力来源模块或第二电力来源模块提供存取电力，存取电力在断电时提供整个储存装置以及存取数据从快取单元写入至储存单元的所需电力，此数据缓冲调整方法包含下列步骤。利用监控单元监控第二电力来源模块的蓄电量大小。根据蓄电量的大小以动态调整快取单元的暂存空间的大小。根据暂存空间的大小以决定存取数据的数据量。通过实时监控第二电力来源模块的电量，控制单元可以随着此电量而调整快取单元内的暂存空间的大小，可避免因为电力不足而导致数据无法从快取区域写回至NAND闪存。

Description

数据缓冲调整装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种数据缓冲调整装置，特别涉及一种可避免因为电力不足，而导致数据无法从快取区域写回至NAND闪存的数据缓冲调整装置以及使用此技术特征的调整方法。
背景技术
固态硬盘(SSD，Solid-State Drive)是最近几年来兴起的储存装置，其性能方面大大的超越传统硬盘。因SSD内部是由许多Flash Memory所组成，故传输速度方面比起机械装置的传统硬盘来的优秀许多。在固态硬盘内的许多电子组件中有两样是组成的关键。第一是负责存放数据的NAND闪存，第二则是控制固态硬盘的控制器。这两种组件关系紧密相关，负责整个固态硬盘的储存、传输、运作…等。
此外，在固态硬盘中，亦可以包含一动态随机存取内存以作为快取使用，在将数据写入至NAND闪存之前，控制器可以先把此数据置入动态随机存取内存所规划的快取区域以增加一计算机主机存取此固态硬盘的访问速度，待一定时间之后，再将此数据写回至NAND闪存以保持数据一致性。
为了解决无法预期断电所造成NAND Flash写入数据错误，一般而言，在固态硬盘中将会置入一备用电源装置(如:锂电池)，当此固态硬盘遭遇不正常断电的情形时，便由此备用电源装置供应电力至控制器，确保控制器可将快取区域内的数据完整地写入至NAND闪存内。然而在上述的架构中可能存在以下问题。
(1)当备用电源装置的蓄电量随其的剩余使用寿命成一正比的关系，以锂电池为例，若是此锂电池的剩余使用寿命即将终止时，其低电量将导致控制器无法完整地将快取区域内的数据写回至NAND闪存中。
(2)若此固态硬盘以锂电池作为备用电源装置且此固态硬盘遭遇不正常断电的频率过高时，此锂电池将反复进行充电及放电的行为，并可能因为充电不及而导致其蓄电量过低，使得控制器无法完整地将快取区域内的数据写回至NAND闪存中。
综观前所述，本发明的发明人思索并设计一种数据缓冲调整装置及其方法，以期针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据缓冲调整装置及其方法，以解决现有技术所存在的因为充电不及而导致其蓄电量过低，使得控制器无法完整地将快取区域内的数据写回至NAND闪存中的问题。
本发明提供一种数据缓冲调整方法，其适用于一固态硬盘，此固态硬盘包含一电力供应单元、一监控单元、一控制单元、一快取单元以及一储存单元，电力供应单元由一第一电力来源模块或一第二电力来源模块提供一存取电力，存取电力提供将一存取数据从快取单元写入至储存单元的所需电力，此数据缓冲调整方法包含下列步骤。利用监控单元监控第二电力来源模块的蓄电量大小。根据蓄电量的大小以动态调整快取单元的暂存空间的大小。根据暂存空间的大小以决定存取数据的数据量。
优选地，本发明的数据缓冲调整方法还包含由电力供应单元对第二电力来源模块进行充电。
优选地，本发明的数据缓冲调整方法还包含当第一电力来源模块停止提供存取电力时，由第二电力来源模块提供存取电力。
优选地，第一电力来源模块可为一电源供应器，第二电力来源模块可为一锂电池、一电容或是一储能电池。
优选地，监控单元可为一电池容量计算芯片。
优选地，快取单元可为一动态随机存取内存，储存单元可为一NAND闪存。
基于上述目的，本发明再提供一种数据缓冲调整装置，其包含一储存单元、一快取单元、一控制单元、一电力供应单元以及一监控单元。储存单元可用以储存一存取数据。快取单元可包含暂存空间以暂存一存取数据。控制单元可将存取数据从快取单元写入至储存单元，或是将存取数据从储存单元写入至快取单元。电力供应单元提供控制单元作动时所需的一存取电力，存取电力由第一电力来源模块或第二电力来源模块所提供。监控单元监控第二电力来源模块的一蓄电量并传送此蓄电量的大小至控制单元。控制单元根据此蓄电量的大小以动态调整暂存空间的大小，并根据暂存空间的大小以调整写入存取数据的数据量。
优选地，第一电力来源模块可为一电源供应器，第二电力来源模块可为一锂电池、一电容或是一储能电池。
优选地，监控单元可为一电池容量计算芯片。
优选地，快取单元可为一动态随机存取内存，储存单元可为一NAND闪存。
优选地，当第一电力来源模块停止提供存取电力时，存取电力由第二电力来源模块提供。
承上所述，依据本发明的数据缓冲调整装置及其方法，可具有下述优点：
通过实时监控第二电力来源模块的电量，控制单元可以随着此电量而调整快取单元内的暂存空间的大小，如此一来，无论存取电力是由第一电力来源模块或是由第二电力来源模块提供，控制器均可以将快取单元内的存取数据写入至储存单元。也就是说，控制器在任何情形下均可以将快取内所储存的存取数据写回至NAND闪存，以确保达到数据一致性。
附图说明
图1为本发明的数据缓冲调整装置的方块图。
图2A为本发明的数据缓冲调整装置的第一实施例的第一示意图。
图2B为本发明的数据缓冲调整装置的第一实施例的第二示意图。
图3为本发明的数据缓冲调整方法的步骤流程图。
具体实施方式
为便于了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能实现的功效，将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
请参阅图1，为本发明的数据缓冲调整装置的方块图。如图所示，数据缓冲调整装置100可包含一储存单元10、一快取单元20、一控制单元30、一电力供应单元40以及一监控单元50。此储存单元10可以为多个NAND闪存，快取单元20可以为一动态随机存取内存内所划分出来的一快取，监控单元50可为一电池容量计算芯片，控制单元30可以为一控制器，且此控制单元30电性连接至储存单元10、快取单元20、电力供应单元40以及监控单元50。
较佳的情况是，此数据缓冲调整装置100可以以一固态硬盘来举例实施，其可以通过一数据传输线以连接至一计算机主机，并由计算机主机传送并写入一存取数据11至此数据缓冲调整装置100。
详细地说，快取单元20可包含一暂存空间21以暂时储存此存取数据11，当经过一般时间之后，控制单元30可将存取数据11从快取单元20写入至储存单元10，并由此储存单元10储存此存取数据11。或者，另一方面，此控制单元30也可将存取数据11从储存单元10写入至快取单元20，使得计算机主机可直接对此快取单元20上的存取数据11进行存取。
电力供应单元40提供控制单元30作动时所需的一存取电力41，此作动包含整个数据缓冲调整装置100的储存、传输、运作等，举例来说，控制单元30控制存取数据11在储存单元10及快取单元20之间的搬移作动，而存取电力41则用以确保控制单元30完成每一次存取数据11的搬移作动。此外，此存取电力41由第一电力来源模块42或第二电力来源模块43所提供，其中此第一电力来源模块42可为计算机主机上的一电源供应器，第二电力来源模块43可为一备用电源，例如一锂电池、一电容或是一储能电池。
详细地说，此第一电力来源模块42及第二电力来源模块43分别为此数据缓冲调整装置100的主要供电来源以及次要供电来源。在正常情形下，第一电力来源模块42提供存取电力41给控制单元30，同时亦提供一电力给第二电力来源模块43以进行充电。而当第一电力来源模块42停止提供存取电力41时，存取电力41便由第二电力来源模块43提供。
监控单元50定时监控此第二电力来源模块43的一蓄电量51的大小，并传送此蓄电量51的信息至控制单元30。控制单元30可根据此蓄电量51的数值以动态调整快取单元20的暂存空间21的大小，并根据暂存空间21的大小以调整写入存取数据11的数据量。
请参阅图2A及图2B，其为本发明的数据缓冲调整装置的第一实施例的第一示意图及第二示意图，同时请参阅图1的文字及符号说明。在本实施例中，数据缓冲调整装置100以一固态硬盘101来举例实施，在此固态硬盘101的储存单元10、快取单元20、控制单元30以及监控单元50分别以NAND闪存、动态随机存取内存、控制器及电池容量计算芯片来举例实施，其中此控制单元30电性连接至储存单元10、快取单元20、监控单元50以及电力提供单元40。此外，在此实施例中，数据缓冲调整装置100也包含一锂电池431以作为第二电力来源模块43，同时也包含一充放电控制单元61以控制第二电力来源模块43与电力提供单元40之间的充电及放电管理机制。
当此固态硬盘101电性连接至一计算机主机时，电力提供单元40的电力来源由第一电力来源模块42所提供，在本实施例中以计算机主机的电源供应器来举例实施，且此电力来源通过一电源扁平电缆421以传送到电力供应单元40。控制单元30可利用此电力来源以进行数据的储存、传输以及运作等，在此同时，电力供应单元40亦可通过充放电控制单元61来对锂电池431进行充电。
在本实施例中，监控单元50将定时地监测锂电池431的蓄电量51，值得一提的是，此锂电池431的蓄电量51可能因为寿命或是遭受到反复充放电而导致其有不同的蓄电量百分比，而监控单元50可回报或通知此蓄电量百分比给控制单元30，再由控制单元30依据此蓄电量百分比调整快取单元20的暂存空间21大小。
举例来说，此固态硬盘101可默认快取单元20的暂存空间21的大小为16MB，控制单元30可以依据一比例以调整暂存空间21的大小。如图2B所示，当监控单元50监测此蓄电量51为80％时，则控制单元30可将暂存空间21更改为8MB，而当此蓄电量51为40％时，此暂存空间21可被更改为2MB，上述的比例仅为举例实施，并不以此为限，只要此蓄电量51足够使控制单元30将存放在暂存空间21内的存取数据11完整地搬移至储存单元10内即可。
详细地说明，控制单元30调整暂存空间21的大小以及搬移存取数据11的作动可由控制单元30上的一固件负责，同时，此固件也包含有效率地让NAND闪存上的页(Page)平均地被写入，以防此同一个页被频繁地读写而导致固态硬盘的寿命缩减。在此，固件的实作方式可因不同厂商而有所不同，且固件的技术亦为计算机软件领域中技术人员所熟知的现有技艺，故在此不进行赘述。
请参阅图3，其为本发明的数据缓冲调整方法的步骤流程图。此数据缓冲调整方法适用于一固态硬盘，其中此固态硬盘包含一电力供应单元、一监控单元、一控制单元、一快取单元以及一储存单元，此控制单元电性连接此电力供应单元、监控单元、快取单元以及储存单元，此电力供应单元由一第一电力来源模块或一第二电力来源模块提供一存取电力，控制单元可将一存取数据从快取单元写入至储存单元，而存取电力可提供控制单元作动时所需要的一电力，此数据缓冲调整方法包含以下步骤。
步骤S11利用监控单元监控一第二电力来源模块的一蓄电量。
步骤S12根据蓄电量的大小以动态调整快取单元的一暂存空间的大小。
步骤S13根据暂存空间的大小以决定存取数据的数据量。
在本实施例的数据缓冲调整方法，还包含由电力供应单元来对第二电力来源模块进行充电，当第一电力来源模块停止提供存取电力时，由第二电力来源模块提供存取电力，其中此第一电力来源模块可为一电源供应器，第二电力来源模块可为一锂电池、一电容或是一储能电池。而由于暂存空间的大小根据蓄电量的大小而进行调整，因此由第二电力来源模块所提供的存取电力可以确保控制单元将快取单元上的存取数据写回至储存单元。
较佳的情况是，监控单元可为一电池容量计算芯片。快取单元可为一动态随机存取内存，储存单元可为一NAND闪存。
由以上可以得知，本发明的数据缓冲调整装置及其方法可以根据第二电力来源模块的一蓄电量以调整快取单元内暂存空间的大小，以确保控制单元在足够的电力下能把暂存空间内的存取数据写回至储存单元内，可有效地防止在储存单元上的存取数据出现不一致的情形。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求书中。

Claims (11)

1.一种数据缓冲调整方法，适用于固态硬盘，所述固态硬盘包含电力供应单元、监控单元、控制单元、快取单元以及储存单元，其中所述电力供应单元由第一电力来源模块或第二电力来源模块提供存取电力，所述存取电力提供将存取数据从所述快取单元写入至所述储存单元的所需电力，其特征在于，包含：
利用所述监控单元监控第二电力来源模块的蓄电量；
根据所述蓄电量的大小以动态调整所述快取单元的暂存空间的大小；以及
根据所述暂存空间的大小以决定所述存取数据的数据量。
2.如权利要求1所述的数据缓冲调整方法，其特征在于，还包含由所述电力供应单元对所述第二电力来源模块进行充电。
3.如权利要求1所述的数据缓冲调整方法，其特征在于，还包含当所述第一电力来源模块停止提供所述存取电力时，由所述第二电力来源模块提供所述存取电力。
4.如权利要求1所述的数据缓冲调整方法，其特征在于，所述第一电力来源模块为电源供应器，所述第二电力来源模块为锂电池、电容或是储能电池。
5.如权利要求1所述的数据缓冲调整方法，其特征在于，所述监控单元为电池容量计算芯片。
6.如权利要求1所述的数据缓冲调整方法，其特征在于，所述快取单元为动态随机存取内存，所述储存单元为NAND闪存。
7.一种数据缓冲调整装置，其特征在于，包含：
储存单元，用以储存存取数据；
快取单元，包含暂存空间以暂存所述存取数据；
控制单元，将所述存取数据从所述快取单元写入至所述储存单元，或是将所述存取数据从储存单元写入至所述快取单元；
电力供应单元，提供所述控制单元作动所需的存取电力，其中所述存取电力由第一电力来源模块或第二电力来源模块所提供；以及
监控单元，监控所述第二电力来源模块的蓄电量并传送所述蓄电量的 大小至所述控制单元；
其中所述控制单元根据所述蓄电量的大小以动态调整所述暂存空间的大小，并根据所述暂存空间的大小以调整写入所述存取数据的数据量。
8.如权利要求7所述的数据缓冲调整装置，其特征在于，所述第一电力来源模块为电源供应器，所述第二电力来源模块为锂电池、电容或是储能电池。
9.如权利要求7所述的数据缓冲调整装置，其特征在于，所述监控单元为电池容量计算芯片。
10.如权利要求7所述的数据缓冲调整装置，其特征在于，所述快取单元为动态随机存取内存，所述储存单元为NAND闪存。
11.如权利要求7所述的数据缓冲调整装置，其特征在于，当所述第一电力来源模块停止提供所述存取电力时，所述存取电力由所述第二电力来源模块提供。
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