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DE10339225A1 - Speichereinrichtung mit optimierter Kompression - Google Patents

Speichereinrichtung mit optimierter Kompression Download PDF

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DE10339225A1
DE10339225A1 DE10339225A DE10339225A DE10339225A1 DE 10339225 A1 DE10339225 A1 DE 10339225A1 DE 10339225 A DE10339225 A DE 10339225A DE 10339225 A DE10339225 A DE 10339225A DE 10339225 A1 DE10339225 A1 DE 10339225A1
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DE
Germany
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data
compression
storage device
controller interface
microprocessor
Prior art date
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Withdrawn
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DE10339225A
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English (en)
Inventor
Chia-Li Hisndien Chen
Hsiang-An Hisndien Hsieh
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Carry Computer Engineering Co Ltd
Original Assignee
Carry Computer Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung mit optimierter Kompression, die im wesentlichen aus einem Controller und mindestens einem Festkörperspeichermedium besteht, wobei der Controller eine Host/Controller-Schnittstelle, die zur Verbindung mit der Systemseite dient, einen Mikroprozessor, der die Befehle aus der Systemseite verarbeitet, und eine Flash/Controller-Schnittstelle, die zur Verbindung mit dem Festkörperspeichermedium dient, umfaßt. Zwischen der Host/Controller-Schnittstelle und der Flash/Controller-Schnittstelle ist ein Datenkompressions-/-dekompressionsmodul vorgesehen, durch den die zu speichernden Daten in einem vorbestimmten Verhältnis komprimiert werden können. Der Mikroprozessor entscheidet anhand des Typs der über die Host/Controller-Schnittstelle eingegebenen Daten die beste Kompressionskombination, mit der die Datenkompressionsschaltung die zu speichernden Daten zu minimierten Daten mit kleinster Speichereinheit komprimiert. Dadurch kann die Speicherkapazität erweitert werden, ohne die Hardware der Speichereinrichtung auszubauen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung mit optimierter Kompression.
  • Den Siliziumchips als Festkörperspeichermedium (wie Flash-Speicher) zu verwenden, ist immer populär. Da die Siliziumchip-Speicherkarte die Vorteile von niedrigem Stromverbrach, hoher Sicherheit, großer Speicherkapazität und kurzer Zugriffszeit aufweist, findet sie eine breite Anwendung auf Speichereinrichtungen wie CF-, MS-, SD-, MMC- oder SM-Karte und USB-Wechselplatte. Diese Speichereinrichtungen A( 6) bestehen aus einem Controller A1 und einem Festkörperspeichermedium A2. Der Controller A1 umfaßt eine Host/Controller-SchnittstelleA11, die zur Verbindung mit der Systemseite B dient, einen Mikroprozessor A12, der die Befehle aus der Systemseite verarbeitet, und eine Flash/Controller-Schnittstelle A13, die zur Verbindung mit dem Festkörperspeichermedium A2 dient. Die Systemseite B kann Daten in das Festkörperspeichermedium A2 schreiben und aus dem Festkörperspeichermedium A2 lesen.
  • Die Herstellungskosten sowohl der Speicherkarte als auch der USB-Wechselplatte sind von der Speicherkapazität des Festkörperspeichermediums abhängig. Zur Zeit sind auf dem Markt Speichereinrichtungen von 64 MB, 128 MB und 256 MB vorhanden. Je größer die Speicherkapazität ist, desto höher ist der Preis der Speichereinrichtung. Die Speicherkapazität des Festkörperspeichermediums ist jedoch wie CD-ROM durch das Herstellungsverfahren der Hardware begrenzt.
  • Daher wurde die Speichereinrichtung (Speicherkarte und USB-Wechselplatte) mit einem Steckplatz für Speicherkarte entwickelt, um die Speicherkapazitätzu erweitern. Die weitere Speicherkarte zu beschaffen, bedeutet jedoch zusätzliche Kosten für den Benutzer.
  • Die andere Maßnahme zur Erweiterung der Speicherkapazität der Speichereinrichtung ist eine Kompression der zu speichernden Daten. Zur Zeit kann die Kompression nur in einem Computersystem durchgeführt werden, in dem die zu speichernden Daten durch eine geeignete Kompressionssoftware (wie Winrar und Winzip) komprimiert und in einem internen Speicher (wie Festplatte) oder einem externen Speicher (wie CD-ROM, Diskette, Wechselplatte oder Speicherkarte) gespeichert werden.
  • Der Erfindung zielt daher darauf, eine Speichereinrichtung anzubieten, die neben der Speicherfunktion noch eine Kompressionsfunktion aufweist, wobei die Kompression der Daten optimiert werden kann, so daß die Speicherkapazität der Speichereinrichtung erweitert wird, ohne die Hardware der Speichereinrichtung auszubauen.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speichereinrichtung mit optimierter Kompression zu schaffen, wobei die zu speichernden Daten komprimiert werden können, so daß die Speicherkapazität erweitert wird, die Zugriffsgeschwindigkeit erhöht wird und die Kosten reduziert werden.
  • Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine Speichereinrichtung mit optimierter Kompression zu schaffen, wobei die Kompression optimiert werden kann.
  • Diese Aufgaben werden dadurch gelöst, daß die Speichereinrichtung im wesentlichen aus einem Controller und mindestens einem Festkörperspeichermedium besteht, wobei der Controller eine Host/Controller-Schnittstelle, die zur Verbindung mit der Systemseite dient, einen Mikroprozessor, der die Befehle aus der Systemseite verarbeitet, und eine Flash/Controller-Schnittstelle, die zur Verbindung mit dem Festkörperspeichermedium dient, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Host/Controller-Schnittstelle und der Flash/Controller-Schnittstelle ein Datenkompressions-/-dekompressionsmodul vorgesehen ist, durch den die zu speichernden Daten in einem vorbestimmten Verhältnis komprimieren können, wodurch die Datenmenge, die in dem Festkörperspeichermedium gespeichert werden kann, erhöht wird, so daß eine Erweiterung der Speicherkapazität erreicht wird.
  • Um die Kompression zu optimieren, enthält der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul eine Datenkompressionsschaltung und eine Datendekompressionsschaltung. Der Mikroprozessor entscheidet anhand des Tpys der über die Host/Controller-Schnittstelle eingegebenen Daten die beste Kompressionskombination, durch die die zu speichernden Daten zu minimierten Daten mit kleinster Speichereinheit komprimiert werden können.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Blockschaltung der Erfindung.
  • 2 zeigt einen Block des Festkörperspeichermediums.
  • 3 zeigt eine Blockschaltung des Datenkompressions-/-dekompressionsmoduls.
  • 4 zeigt einen Block des Festkörperspeichermediums mit komprimierten Daten.
  • 5A zeigt eine Blockschaltung des Datenkompressions-/-dekompressionsmoduls bei der Kompression.
  • 5B zeigt eine Blockschaltung des Datenkompressions-/-dekompressionsmoduls bei der Dekompression.
  • 6 zeigt eine Blockschaltung der herkömmlichen Lösung.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • In 1 ist eine Blockschaltung der Erfindung gezeigt. Wie dargestellt, handelt es sich bei der Speichereinrichtung 1 um eine Speicherkarte für tragbare Digitalgeräte oder eine USB-Wechselplatte oder eine andere Speichereinrichtung mit Festkörperspeichermedium (Flash-Speicher), die sich noch in der Entwicklung befindet.
  • Die Speichereinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Controller 10 und mindestens einem Festkörperspeichermedium 20. Der Controller 10 umfaßt eine Host/Controller-Schnittstelle 104, einen Mikroprozessor 102 und eine Flash/Controller-Schnittstelle 106. Die Host/Controller-Schnittstelle 104 dient zur Verbindung mit der Systemseite 2 (tragbare Digitalgeräte oder Hostcomputer) und die Flash/Controller-Schnittstelle 106 dient zur Verbindung mit dem Festkörperspeichermedium 20. Der Mikroprozessor 102 verbindet die Host/Controller-Schnittstelle 104 mit der Flash/Controller-Schnittstelle 106.
  • Die Speichereinrichtung 1 weist einen Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 auf, der sich zwischen der Host/Controller-Schnittstelle 104 und der Flash/Controller-Schnittstelle 106 befindet und mit dem Mikroprozessor 102 elektrisch verbunden ist. In dem Controller 10 sind weiterhin ein erster Datenpuffer 110 und ein zweiter Datenpuffer 120 vorgesehen, wobei der erste Datenpuffer 110 den Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 mit der Host/Controller-Schnittstelle 104 und der zweite Datenpuffer 120 den Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 mit der Flash/Controller-Schnittstelle 106 verbindet. Der erste und zweite Datenpuffer 110, 120 dienen zum Zwischenspeichern von Daten.
  • Beim Datenschreiben der Systemseite 2 in das Festkörperspeichermedium 20 der Speichereinrichtung 1 werden die Daten aus der Systemseite 2 über die Host/Controller-Schnittstelle 104 eingegeben und unter Steuerung des Mikroprozessors 102 durch den Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 in geeignetem Verhältnis komprimiert. Die dadurch komprimierten Daten werden dann über die Flash/Controller-Schnittstelle 106 in dem Festkörperspeichermedium 20 gespeichert. Da die Daten komprimiert werden, können die gespeicherte Datenmenge um vielfach höher werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden die Daten vor der Kompression in dem ersten Datenpuffer 110 zwischengespeichert. Der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 greift auf die Daten in dem ersten Datenpuffer 110 zu, komprimiert diese Daten und dann speichert die komprimierten Daten in dem zweiten Datenpuffer 120. Die in dem zweiten Datenpuffer 120 zwischengespeicherten Daten werden unter Steuerung des Mikroprozessors 102 über die Flash/Controller-Schnittstelle 106 in dem Festkörperspeichermedium 20 gespeichert.
  • Beim Datenlesen der Systemseite 2 aus dem Festkörperspeichermedium 20 der Speichereinrichtung 1 werden die komprimierten Daten in dem Festkörperspeichermedium 20 über der Flash/Controller-Schnittstelle 106 in dem zweiten Datenpuffer 120 zwischengespeichert. Der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 greift auf die komprimierten Daten in dem zweiten Datenpuffer 120 zu, dekomprimiert diese Daten und dann speichert die dekomprimierten Daten in dem ersten Datenpuffer 110. Danach werden die in dem ersten Datenpuffer 110 zwischen gespeicherten Daten über die Host/Controller-Schnittstelle 104 auf die Systemseite 2 übertragen.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, wird beim Datenschreiben der Systemseite 2 in das Festkörperspeichermedium 20 der Speichereinrichtung 1 neben den zu Speicherenden Daten auch die Steuerinformation gespeichert. Das Festkörperspeichermedium 20 ist in vier Blöcke 4 aufgeteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat jeder Block eine Kapazität von 528 Byte und weist jeweils einen Datenbereich 42 (512 Byte, gleich wie bei einem Sektor der Festplatte) sowie einen Steuerinformationsbereich 44 (16 Byte) auf. Die in dem Steuerinformationsbereich 44 gespeicherte Steuerinformation enthält ein Status-Flag 441, einen Fehlerkorrektionskode 442 und ein logisches Adressenregister 443. Neben der Steuerinformation besitzt der Steuerinformationsbereich 44 noch einen freien Raum (444 in 2), der in der Erfindung als Speicherraum für Kompressionsregister verwendet wird.
  • In den 3 bis 5 wird die optimierte Kompression der Erfindung beschrieben.
  • Wie aus 3 ersichtlich ist, enthält der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 eine Datenkompressionsschaltung 1082 sowie eine Vielzahl von algorithmischen Anweisungen 1083a–1083n und Parametertabellen 1084a–1084n, wobei eine algorithmische Anweisung eine algorithmische Methode der Kompression/Dekompression definiert. Jede algorithmische Methode der Kompression/Dekompression kann in Verbindung mit einer geeignetesten Parametertabelle die beste Kompressionskombination bilden, durch die die zu speicherenden Daten zu minimierten Daten mit kleinster Speichereinheit komprimiert werden können.
  • Zunächst entscheidet der Mikroprozessor 102 anhand des Tpys der über die Host/Controller-Schnittstelle 104 eingegebenen Daten die beste Kompressionskombination. Der Mikroprozessor 102 kann durch den Binärzustand der zu speicherenden Daten ihren Typ erfassen, d. h. durch den Anteil, die Verteilung oder die Wiederholung von 0 und 1-Bit. Nach der Erfassung des Typs der zu speicherenden Daten wird von den algorithmischen Anweisungen 1083 und Parametertabellen 1084 eine Kompressionskombination ausgewählt, die für den Typ der zu speicherden Daten am besten geeignet ist. Unter Steuerung des Mikroprozessors 102 führt die Datenkompressionsschaltung diese Kompressionskombination aus, wodurch die zu speichernden Daten zu minimierten Daten mit kleinster Speichereinheit komprimiert und in dem zweiten Datenpuffer 120 zwischengespeichert werden. Wenn die Flash/Controller-Schnittstelle 106 angesteuert wird und die komprimierten Daten in dem Festkörperspeichermedium 20 speichert, wird gleichzeitig eine Indexmarke für die beste Kompressionskombination von algorithmischer Anweisung und Parametertabelle in dem Festkörperspeichermedium 20 gespeichert, wobei die komprimierten Daten in dem Datenbereich 42 des Blockes 4 und die Indexmarke in dem freien Raum 444 des Blockes 4 gespeichert wird.
  • Der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 enthält weiterhin eine Datendekompressionsschaltung 1085. Beim Datenlesen der Systemseite 2 aus der Speichereinrichtung 1 wird die Datendekompressionsschaltung 1085 von dem Mikroprozessor 102 angesteuert. Die Datendekompressionsschaltung 1085 liest zunächst über die Flash/Controller-Schnittstelle 106 die in dem freien Raum 444 gespeicherte Indexmarke aus, durch die die verwendete algorithmische Anweisung und Parametertabelle erkannt werden können. Dementsprechend dekomprimiert die Datendekompressionsschaltung 1085 die komprimierten Daten und die dekomprimierten Daten über die Host/Controller-Schnittstelle 104 auf die Systemseite 2 übertragen.
  • In 4 und 5A ist ein Ausführungsbeispiel der optimierten Kompression gezeigt.
  • Wenn die zu speichernden Daten in dem ersten Datenpuffer 110 zwischengespeichert werden, führt der Mikroprozessor 102 eine Auswertung des Binärzustandes der zu speichernden Daten durch und wählt entsprechend dem Ergebnis der Auswertung eine geeigneteste Kompressionskombination von algorithmischer Anweisung 1083 und Parametertabelle 1084 aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Kompressionskombination (1, 2) von der ersten algorithmischen Anweisung 1083a und der zweiten Parametertabelle 1084b verwendet. Anschließend wird die Datenkompressionsschaltung 1082 in dem Datenkompressions-/-dekompressionsmodul 108 angesteuert, die somit anhand der Kompressionskombination (1, 2) die zu speichernden Daten komprimiert. Mit der Kompressionskombination (1, 2) werden die zu speicherenden Daten im Verhältnis von 1/2 komprimiert. (Wenn die zu speichernden Daten einen Speicherraum von 512 Byte besetzen, besetzen sie nach der Kompression nur einen Speicherraum von 256 Byte.) Der Datenbereich 42 eines Blockes 4 wird von diesen Daten vollbesetzt. Nach der Kompression besetzen diese Daten nur die Hälfte des Datenbereiches. Dadurch kann die Speicherkapazität des Festkörperspeichermediums 20 erweitert werden.
  • Beim Speichern der komprimierten Daten wird gleichzeitig eine Indexmarke (1, 2) für die erste algorithmische Anweisung und die zweite Parametertabelle in dem freien Raum 444 des Steuerinformationsbereiches 44 gespeichert, während das Status-Flag 441, der Fehlerkorrektionskode 442 und das logische Adressenregister 443 unverändertbleiben. Anhand der Indexmarke (1, 2) kann eine entsprechende Dekompression durchgeführt werden.
  • In 4 und 5B ist ein Ausführungsbeispiel der optimierten Dekompression gezeigt.
  • Beim Datenlesen der Systemseite 2 findet der Controller anhand des logischen Adressenregisters 443 den Block 4 des Festkörperspeichermediums, in dem die zu lesenden Daten gespeichert sind, und speichert die zu lesenden Daten in dem zweiten Datenpuffer 120. Anschließend wird die Datendekompressionsschaltung 1085 von dem Mikroprozessor angesteuert, die somit anhand der Indexmarke (1, 2) für die erste algorithmische Anweisung und die zweite Parametertabelle, die in den freien Raum 444 desselben Blockes 4 gespeichert ist, die komprimierten Daten dekomprimiert und in dem ersten Datenpuffer 110 speichert. Die in dem ersten Datenpuffer zwischengespeicherten Daten werden dann auf die Systemseite 2 übertragen.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
    • 1
    Speichereinrichtung
    10
    Controller
    104
    Host/Controller-Schnittstelle
    102
    Mikroprozessor
    106
    Flash/Controller-Schnittstelle
    108
    Datenkompressions-/-dekompressionsmodul
    1082
    Datenkompressionsschaltung
    1083a–1083n
    algorithmische Anweisung
    1084a–1084n
    Parametertabelle
    1085
    Datendekompressionsschaltung
    110
    erster Datenpuffer
    120
    zweiter Datenpuffer
    20
    Festkörperspeichermedium
    2
    Systemseite
    4
    Block
    42
    Datenbereich
    44
    Steuerinformationsbereich
    441
    Status-Flag
    442
    Fehlerkorrekionskode
    443
    logisches Adressenregister
    444
    freier Raum

Claims (7)

  1. Speichereinrichtung mit optimierter Kompression, die im wesentlichen aus einem Controller (10) und mindestens einem Festkörperspeichermedium (20) besteht, wobei der Controller (10) eine Host/Controller-Schnittstelle (104), die zur Verbindung mit der Systemseite (2) dient, einen Mikroprozessor (102), der die Befehle aus der Systemseite (2) verarbeitet, und eine Flash/Controller-Schnittstelle (106), die zur Verbindung mit dem Festkörperspeichermedium (20) dient, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Host/Controller-Schnittstelle (104) und der Flash/Controller-Schnittstelle (106) ein Datenkompressions-/-dekompressionsmodul (108) vorgesehen ist, der mit dem Mikroprozessor (102) elektrisch verbunden ist und eine Datenkompressionsschaltung (1082) sowie eine Vielzahl von algorithmischen Anweisungen (1083a–1083n) und Parametertabellen (1084a–1084n) enthält, und der Mikroprozessor (102) anhand des Tpys der über die Host/Controller-Schnittstelle (104) eingegebenen Daten die beste Kompressionskombination entscheidet, mit der die Datenkompressionsschaltung (1082) die zu speichernden Daten zu minimierten Daten mit kleinster Speichereinheit komprimiert.
  2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Festkörperspeichermedium (20) eine Indexmarke für die verwendete Kompressionskombination von algorithmischer Anweisung und Parametertabelle gespeichert wird.
  3. Speichereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul (108) weiterhin eine Datendekompressionsschaltung (1085) enthält, die unter Steuerung des Mikroprozessors (102) entsprechend der in dem Festkörperspeichermedium (20) gespeicherten Indexmarke für die verwendete Kompressionskombination von algorithmischer Anweisung und Parametertabelle die komprimierten Daten dekomprimieren kann.
  4. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (1) ein erster Datenpuffer (110) vorgesehen ist, der mit der Host/Controller-Schnittstelle (104), dem Mikroprozessor (102) und dem Datenkompressions-/-dekompressionsmodul (108) elektrisch verbunden ist.
  5. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (1) einzweiter Datenpuffer (120) vorgesehen ist, der mit der Flash/Controller-Schnittstelle (106), dem Mikroprozessor (102) und dem Datenkompressions-/-dekompressionsmodul (108) elektrisch verbunden ist.
  6. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenkompressions-/-dekompressionsmodul (108) in dem Controller (10) eingebaut ist.
  7. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (102) durch den Binärzustand der zu speicherenden Daten ihren Typ erfassen kann.
DE10339225A 2003-06-05 2003-08-26 Speichereinrichtung mit optimierter Kompression Withdrawn DE10339225A1 (de)

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