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TW201321994A - 行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法 - Google Patents

行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法 Download PDF

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高啟豪
劉炎信
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Abstract

本發明提供一種行動儲存裝置，其包括快閃記憶元件、快閃記憶元件介面、主機存取介面與控制單元。快閃記憶元件介面耦接快閃記憶元件，且用以對快閃記憶元件存取資料。主機存取介面耦接快閃記憶元件介面，且用以傳送來自該快閃記憶元件的資料至主機或傳送來自主機的資料至快閃記憶元件介面。控制單元耦接快閃記憶元件介面以及主機存取介面，並透過主機存取介面偵測主機傳輸資料的通訊協定，以調整快閃記憶元件介面存取資料的模式。據此，行動儲存裝置的資料傳輸速率可依據主機的通訊協定而調整，且可達到省電與降低電磁干擾的功效。

Description

行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法
本發明有關於儲存裝置，特別是有關於可移動式的儲存裝置及其控制方法。
現有的資料儲存裝置朝向容量大、體積小、資料存取速率快的方向發展。除了用以儲存資料庫系統的儲存裝置必須在固定且不可移動的伺服器中，大多數的使用者將資料儲存裝置用以存取個人或工作所需的文件或圖檔等檔案，且往往必須隨身攜帶。因此，行動儲存裝置因為使用者的需求而產生。
目前的行動儲存裝置大多利用磁碟(Hard Disk)或快閃記憶體(Flash Memory)作為儲存資料的元件。磁碟具有儲存容量大的特性，但體積也較大且可能對震動的承受能力較小，其存放與攜帶時的限制條件較多。快閃記憶體則具有體積小、容易存放與攜帶的特點，使得利用快閃記憶體的行動儲存裝置廣泛地被各種電子裝置利用。使用者也可隨身攜帶利用快閃記憶體的行動儲存裝置，以方便地在各種電子裝置之間交換資料。
利用快閃記憶體的行動儲存裝置的資料存取速率(或稱為頻寬)並非是固定的。行動儲存裝置可以隨著所連結的主機(例如：電子裝置或個人電腦)而改變資料的存取速率。例如：使用通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB) 3.0的資料存取速率與使用通用序列匯流排(USB) 2.0的資料存取速率就有相當大的差異。快閃記憶體的存取介面的資料存取速率通常是製造商在生產時所設定的，且通常設定為較高頻寬。然而，較高頻寬意味者較高的操作頻率與較高的資料閂鎖率(data latching rate)。如此可能造成較高的耗電量與產生較大的電磁干擾等問題。
本發明實施例提供一種行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法，可依據與行動儲存裝置的主機的通訊協定而動態調整快閃記憶元件介面的工作模式。
本發明實施例提供一種行動儲存裝置，其包括快閃記憶元件、快閃記憶元件介面、主機存取介面與控制單元。快閃記憶元件介面耦接快閃記憶元件，且用以對快閃記憶元件存取資料。主機存取介面耦接快閃記憶元件介面，且用以傳送來自該快閃記憶元件的資料至主機或傳送來自主機的資料至快閃記憶元件介面。控制單元耦接快閃記憶元件介面以及主機存取介面，並透過主機存取介面偵測主機傳輸資料的通訊協定，且根據偵測結果調整快閃記憶元件介面存取資料的工作模式。當主機所提供的傳輸頻寬非小於快閃記憶元件介面的預設傳輸頻寬時，控制單元使快閃記憶元件介面操作在第一工作模式，當主機所提供的傳輸頻寬小於快閃記憶元件介面的預設傳輸頻寬時，控制單元使快閃記憶元件介面操作在第二工作模式。第一工作模式的傳輸頻寬大於第二工作模式的傳輸頻寬。
本發明實施例提供一種動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法。行動儲存裝置包括快閃記憶元件、快閃記憶元件介面、主機存取介面與控制單元。快閃記憶元件介面耦接快閃記憶元件。主機存取介面耦接快閃記憶元件介面。主機存取介面用以耦接主機。控制單元控制快閃記憶元件介面以及主機存取介面的工作模式。此控制方法包括以下步驟。首先，行動儲存裝置偵測主機傳輸資料的通訊協定，並獲得傳輸頻寬。然後，判斷傳輸頻寬是否小於行動儲存裝置之快閃記憶元件介面的預設傳輸頻寬。當傳輸頻寬非小於行動儲存裝置之快閃記憶元件介面的預設傳輸頻寬時，控制單元維持快閃記憶元件介面的工作模式。當傳輸頻寬小於行動儲存裝置之快閃記憶元件介面的預設傳輸頻寬時，控制單元改變快閃記憶元件介面的工作模式以降低快閃記憶元件介面的傳輸頻寬。
綜上所述，本發明實施例所提供的行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法，可依據與行動儲存裝置的主機的通訊協定而動態調整快閃記憶元件介面的工作模式，以達到省電與降低電磁干擾的功效。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
 [行動儲存裝置的實施例]
請參照圖1，圖1是本發明實施例之行動儲存裝置的功能方塊圖。行動儲存裝置1包括控制單元11、快閃記憶元件介面12、主機存取介面13與快閃記憶元件14～17。行動儲存裝置1用以與主機2連結以交換資料。
快閃記憶元件介面12分別耦接快閃記憶元件14～17。控制單元11耦接於快閃記憶元件介面12以及主機存取介面13之間。另外，行動儲存裝置1透過主機存取介面13連結至主機2。
主機存取介面13可以例如是通用序列匯流排(USB) 3.0、通用序列匯流排(USB) 2.0、序列進階技術配置介面(Serial Advanced Technology Attachment，SATA) 2.0、序列進階技術配置介面(SATA) 3.0或安全數位介面(Secure Digital Input/Output，SDIO)...等。
快閃記憶元件介面12用以對快閃記憶元件14～17存取資料。快閃記憶元件介面12存取快閃記憶元件14～17的資料的模式可以包括兩種模式。當主機2所提供的傳輸頻寬非小於快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11使快閃記憶元件介面12操作在第一工作模式，當主機2所提供的傳輸頻寬小於快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11使快閃記憶元件介面12操作在第二工作模式。第一工作模式的傳輸頻寬大於第二工作模式的傳輸頻寬。例如：第一工作模式可以是以雙倍資料率(Double Data Rate，DDR)的的資料閂鎖率(data latching rate)來傳輸資料。第二工作模式可以是以單倍資料率(Single Data Rate，SDR)的資料閂鎖率來傳輸資料。而且，快閃記憶元件介面12存取資料的模式也可以包括不同的工作頻率，例如第一工作模式是133MHz、第二工作模式是100MHz，但本發明並不因此限定。
在本實施例中的快閃記憶元件14～17為反及快閃記憶體(NAND Flash Memory)，反及快閃記憶體利用穿隧注入(Tunnel injection)的方式寫入資料，且以穿隧釋放(Tunnel release)的方式抹除資料。
控制單元11可以控制主機存取介面13與快閃記憶元件介面12的工作。控制單元11通常是一個微處理晶片(microprocessor chip)，且以晶片名稱為8051系列的較為常用，但本發明並不因此限定。控制單元11也可以是其他類型的控制單元，本領域具有通常知識者可以輕易了解控制單元11的實施方式，不再贅述。
當主機2要讀取行動儲存裝置1所具有的資料時，控制單元11可以控制快閃記憶元件介面12獲取快閃記憶元件14～17中的資料，控制單元11再控制主機存取介面13傳送快閃記憶元件介面12所接收到的資料至主機2。換句話說，控制單元11控制主機存取介面13傳送來自快閃記憶元件14～17的資料至主機2。當主機2要傳送資料至行動儲存裝置1時，控制單元11控制主機存取介面13接收來自主機2的資料，然後，控制單元11也可以控制主機存取介面13傳送資料至快閃記憶元件介面12，並控制快閃記憶元件介面12以將資料儲存至快閃記憶元件14～17。
控制單元11也可以透過主機存取介面13偵測主機2的通訊協定(protocol)，並據此調整快閃記憶元件介面12存取資料的模式。偵測主機2傳輸資料的通訊協定的方式是透過主機存取介面13與主機2的信號交換(hand-shaking)以偵測主機2傳輸資料的通訊協定。由於各種通訊協定所使用的資料傳輸速率(或稱為頻寬)相異，當主機存取介面13與主機2之間傳輸資料的速率較慢時，控制單元11可以控制快閃記憶元件介面12改變快閃記憶元件介面12存取資料的工作模式或以較低的存取速率工作。快閃記憶元件介面12存取資料的速率或工作模式如前述，不再贅述。
另外，行動儲存裝置1也可以包括一個資料暫存單元(未圖示)，且資料暫存單元可以耦接於控制單元11或者資料暫存單元位於控制單元11之內，例如：控制單元11是微處理器，且微處理器包括資料暫存單元。在行動儲存裝置1存取資料時，資料暫存單元可以暫存主機存取介面13與快閃記憶元件介面12所存取的資料，以方便控制單元11控制與處理資料的交換。附帶一提，在快閃記憶體存取過程中，通常也有機制來防止錯誤發生，或當錯誤發生時可以將錯誤更正，此機制即錯誤檢查和校正碼(Error Checking and Correcting Code，ECC Code)。藉此，主機存取介面13與快閃記憶元件介面12所存取的資料可以被檢查和校正。
[行動儲存裝置之控制方法的實施例]
請同時參照圖1與圖2，圖2是本發明實施例之動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法的流程圖。行動儲存裝置1包括快閃記憶元件14～17、快閃記憶元件介面12、主機存取介面13以及控制單元11。控制單元11可以例如是微處理器。另外，關於行動儲存裝置1的元件的連接關係與作動方式，請參照前一實施例的說明，不再贅述。動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法包括以下步驟。
首先，在步驟S21中，行動儲存裝置1與主機2連結。換句話說，行動儲存裝置1的主機存取介面13可以包括通用序列匯流排(USB) 3.0、通用序列匯流排(USB) 2.0、序列進階技術配置介面(SATA) 2.0、序列進階技術配置介面(SATA) 3.0或安全數位介面(SDIO)等的其中之一，並與主機2上的對應界面相連接。
然後，在步驟S22中，行動儲存裝置1偵測主機2傳輸資料的通訊協定，並獲得主機2所提供的傳輸頻寬。偵測主機2傳輸資料的通訊協定的方式是透過主機存取介面13與主機2的信號交換(hand-shaking)以偵測主機2傳輸資料的通訊協定。
接著，在步驟S23中，判斷主機2所提供的傳輸頻寬是否小於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬。通常，此預設傳輸頻寬可以設定為行動儲存裝置1的最大傳輸頻寬。行動儲存裝置1可以依據所測得的通訊協定所對應的傳輸頻寬，判斷此通訊協定所對應的傳輸頻寬是否小於快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬。當通訊協定所對應的傳輸頻寬是小於快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，進行步驟S25；反之，進行步驟S24。
在步驟S24中，當主機2所提供的傳輸頻寬非小於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11維持快閃記憶元件介面12的工作模式。例如：原本快閃記憶元件介面12工作在第一工作模式且以133MHz的操作頻率或雙倍資料率(DDR)的資料閂鎖率來傳輸資料，則快閃記憶元件介面12維持此原工作模式。
然後，在步驟S25中，當主機2所提供的傳輸頻寬小於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11改變快閃記憶元件介面12的工作模式以降低快閃記憶元件介面12的傳輸頻寬。例如：原本快閃記憶元件介面12工作在第一工作模式，並以133MHz的操作頻率或雙倍資料率(DDR)的資料閂鎖率傳輸資料，則快閃記憶元件介面12改變工作模式為第二工作模式，並可以100MHz的操作頻率或單倍資料率(SDR)的資料閂鎖率傳輸資料，但本發明並不因此限定。換句話說，控制單元11可以改變快閃記憶元件介面12的工作模式，在較低的傳輸頻寬時，快閃記憶元件介面12可以工作在第二工作模式，並以100MHz的操作頻率或單倍資料率(SDR)的資料栓鎖率來傳輸資料；反之，在較高的傳輸頻寬時，快閃記憶元件介面12可以工作在133MHz的操作頻率或雙倍資料率(DDR)的資料閂鎖率來傳輸資料。然而，本發明並不因此限定。快閃記憶元件介面12也可以操作在其他的操作頻率或模式，本領域具有通常知識者可利用操作頻率或模式的改變，以調整傳輸頻寬(或資料傳輸速率)。
需要注意的是，當行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬不是行動儲存裝置1的最大傳輸頻寬時，步驟S23可以改為，判斷主機2所提供的傳輸頻寬是否大於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬。例如：快閃記憶元件介面12可以工作在第一工作模式與第二工作模式，且第一工作模式與地二工作模式分別對應於較大的傳輸頻寬與較小的傳輸頻寬。相對應地，步驟S24可以改為，當主機2所提供的傳輸頻寬非大於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11維持快閃記憶元件介面12的工作模式。步驟S25可以改為，當主機2所提供的傳輸頻寬大於行動儲存裝置1之快閃記憶元件介面12的預設傳輸頻寬時，控制單元11改變快閃記憶元件介面12的工作模式以提高快閃記憶元件介面12的傳輸頻寬。
[實施例的可能功效]
根據本發明實施例，上述的行動儲存裝置及動態調整其工作模式之方法，可依據與行動儲存裝置的主機的通訊協定而動態調整快閃記憶元件介面的工作模式為雙倍資料率(DDR)、單倍資料率(SDR)或者是改變工作模式的操作頻率，以達到省電與降低電磁干擾的功效。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
1．．．行動儲存裝置
2．．．主機
11．．．控制單元
12．．．快閃記憶元件介面
13．．．主機存取介面
14～17．．．快閃記憶元件
S21～S25．．．步驟流程
圖1是本發明實施例之行動儲存裝置的功能方塊圖。
圖2是本發明實施例之動態調整行動儲存裝置的工作模式的流程圖。
S21～S25．．．步驟流程

Claims (10)

  1. 一種行動儲存裝置，包括：一快閃記憶元件；一快閃記憶元件介面，耦接該快閃記憶元件，用以對該快閃記憶元件存取資料；一主機存取介面，耦接該快閃記憶元件介面，用以傳送來自該快閃記憶元件的資料至一主機或傳送來自該主機的資料至該快閃記憶元件介面；以及一控制單元，耦接該快閃記憶元件介面以及該主機存取介面，並透過該主機存取介面偵測該主機傳輸資料的通訊協定，且根據偵測結果調整該快閃記憶元件介面存取資料的工作模式；其中，當該主機所提供的一傳輸頻寬非小於該快閃記憶元件介面的一預設傳輸頻寬時，該控制單元使該快閃記憶元件介面操作在一第一工作模式，當該主機所提供的該傳輸頻寬小於該快閃記憶元件介面的該預設傳輸頻寬時，該控制單元使該快閃記憶元件介面操作在一第二工作模式，其中該第一工作模式的傳輸頻寬大於該第二工作模式的傳輸頻寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動儲存裝置，其中偵測該主機傳輸資料的通訊協定是透過該主機存取介面與該主機的信號交換(hand-shaking)以偵測該主機傳輸資料的通訊協定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動儲存裝置，其中該第一工作模式為雙倍資料率(DDR)的資料閂鎖率，該第二工作模式為單倍資料率(SDR)的資料閂鎖率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動儲存裝置，其中該第一工作模式具有一第一操作頻率，該第二工作模式具有一第二操作頻率，該第一操作頻率大於該第二操作頻率。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之行動儲存裝置，其中該快閃記憶元件為反及快閃記憶體(NAND Flash Memory)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之行動儲存裝置，其中該主機存取介面包括通用序列匯流排(USB)、序列進階技術配置介面(SATA)或安全數位介面(SDIO)。
  7. 一種動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法，其中該行動儲存裝置包括一快閃記憶元件、一快閃記憶元件介面、一主機存取介面以及一控制單元，該快閃記憶元件介面耦接該快閃記憶元件，該主機存取介面耦接該快閃記憶元件介面，該主機存取介面用以耦接一主機，該控制單元控制該快閃記憶元件介面以及該主機存取介面的工作模式，該控制方法包括：該行動儲存裝置偵測該主機傳輸資料的通訊協定，並獲得該主機所提供的一傳輸頻寬；判斷該主機所提供的該傳輸頻寬是否小於該行動儲存裝置之該快閃記憶元件介面的一預設傳輸頻寬；當該主機所提供的該傳輸頻寬非小於該行動儲存裝置之該快閃記憶元件介面的該預設傳輸頻寬時，該控制單元使該快閃記憶元件介面操作在一第一工作模式；以及當該主機所提供的該傳輸頻寬小於該行動儲存裝置之該快閃記憶元件介面的該預設傳輸頻寬時，該控制單元使該快閃記憶元件介面操作在一第二工作模式，其中該第一工作模式的傳輸頻寬大於該第二工作模式的傳輸頻寬。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法，其中偵測該主機傳輸資料的通訊協定是透過該主機存取介面與該主機的信號交換(hand-shaking)以偵測該主機傳輸資料的通訊協定。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法，其中該第一工作模式為雙倍資料率(DDR)的資料閂鎖率，該第二工作模式為單倍資料率(SDR)的資料閂鎖率。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之動態調整行動儲存裝置的工作模式之方法，其中該第一工作模式具有一第一操作頻率，該第二工作模式具有一第二操作頻率，該第一操作頻率大於該第二操作頻率。
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