TWI388993B

TWI388993B - 資料儲存系統

Info

Publication number: TWI388993B
Application number: TW094143638A
Authority: TW
Inventors: Sehat Sutardja
Original assignee: Marvell World Trade Ltd
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2013-03-11
Also published as: DE602005013322D1; EP1605453A3; EP1605456A3; EP1605455B1; CN1866163A; TWI363293B; US7512734B2; US7634615B2; JP4969804B2; JP2006012126A; EP1605456B1; EP1605456A2; TW200619973A; TWI417743B; TW200625100A; JP2005353080A; EP1605455A2; JP5059298B2; CN100541410C; CN1866164A

Description

資料儲存系統

本發明係關於一種資料儲存系統，特別是關於一種低功率資料儲存系統。

筆記型電腦是使用線路電源和電池電源供電。筆記型電腦的處理器、圖形處理器、記憶體和顯示器在工作過程中消耗相當大的電量。筆記型電腦的一個重大局限和筆記型電腦在電池不充電的情況下使用電池所能夠工作的時間量有關。筆記型電腦相對高功率的消耗通常對應於相對短的電池壽命。

現在參考『第1A圖』，其顯示了一種示例性的電腦架構4，包括處理器6和記憶體7，例如快取記憶體。處理器6和輸入/輸出(I/O)介面8通信。揮發性記憶體9，例如隨機存取記憶體(RAM)和/或其他合適的電子資料記憶體也和輸入/輸出介面8通信。圖形處理器11和記憶體12，例如快取記憶體，提高了圖形處理的速度和性能。

一個或更多的I/O設備，例如鍵盤13和指標設備14(例如滑鼠和/或其他合適的設備)與輸入/輸出介面8通信。高功率磁碟機(以下簡稱HPDD)15，例如具有一個或多個直徑大於1.8英寸的磁碟盤的硬碟驅動器提供永久的記憶體、儲存資料並和輸入/輸出介面8通信。高功率磁碟機15在工作期間一般消耗較大的電量。當依靠電池工作時，頻繁使用高功率磁碟機15將大幅縮短電池壽命。電腦架構4還包括顯示器16、音頻輸出設備17例如音頻揚聲器和/或其他輸入/輸出設備18。

現在參考『第1B圖』，電腦架構20包括處理晶片組22和輸入/輸出晶片組24。例如，電腦架構可以是北橋/南橋架構(處理晶片組對應於北橋晶片組和輸入/輸出晶片組對應於南橋晶片組)或其他類似的架構。處理晶片組22經由系統匯流排27和處理器25和圖形處理器26通信。處理晶片組22控制揮發性記憶體28(例如外部的DRAM或其他記憶體)、週邊組件連接介面(PCI)匯流排30和/或二級快取32之間的運作與訊號。一級快取33和34可以分別與處理器25和/或圖形處理器26關聯。在一個替代實施例中，圖形加速介面(AGP)(圖中未示)與處理晶片組22而不是與圖形處理器26通信，和/或除與圖形處理器26通信之外其還與處理晶片組22通信。處理晶片組22典型地(但不是必要地)使用多個晶片來實現。PCI插槽36與PCI匯流排30相接。

輸入/輸出晶片組24管理輸入/輸出(I/O)的基本形式。輸入/輸出晶片組24經由工業標準體系結構(ISA)匯流排44與通用串列匯流排(USB)40、音頻設備41、鍵盤(KBD)和/或指標設備42和基本輸入/輸出系統(BIOS)43通信。與處理晶片組22不同，輸入/輸出晶片組24典型地(但不是必要地)使用單個晶片實現，其連接到PCI匯流排30。高功率磁碟機50例如硬碟驅動器也和輸入/輸出晶片組24通信。高功率磁碟機50儲存功能完整的作業系統(OS)，例如Windows XP、Windows 2000、Linux和基於MAC的作業系統，其由處理器25執行。

依據本發明，用於具有高功率和低功率模式的電腦的磁碟機系統包括低功率磁碟機(Low Power Disk Drive，以下簡稱LPDD)和高功率磁碟機(High Power Disk Drive，以下簡稱HPDD)。控制模組包括一個最少使用區塊(Least Used Block，以下簡稱LUB)模組，其識別LPDD中的LUB。當接收到至少一個資料儲存請求和資料檢索請求時，控制模組在低功率模式期間選擇地把LUB傳送到HPDD。

在其他特徵中，在寫資料的儲存請求期間，當LPDD上有足夠的空間用於寫入資料時，那麼控制模組把寫資料傳送到LPDD。當LPDD上沒有足夠的空間用於寫入資料時，那麼控制模組供電給HPDD並把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把寫資料傳送到LPDD。

在另外的其他特徵中，控制模組包括一個適應性的儲存模組，當LPDD上沒有足夠的空間用於寫資料時，用以確定是否使用在LUB之前使用寫入資料。當在LUB之後使用寫入資料時，那麼控制模組把寫入資料儲存到HPDD上。當在LUB之前使用寫入資料時，那麼控制模組供電給HPDD並把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把寫入資料傳送到LPDD。

在另外的其他特徵中，在讀取資料的資料擷取請求期間，當讀取資料儲存在LPDD中時，控制模組從LPDD擷取讀取資料。控制模組包括一個適應性的儲存模組，當讀取資料沒有位於LPDD上時，用以確定是否使用讀取資料一次。當使用讀取資料一次，那麼控制模組從HPDD擷取讀取資料。當所述適應性的儲存模組確定可多次使用讀取資料，且LPDD上有足夠的空間用於讀取資料時，那麼控制模組把讀取資料從HPDD傳送到LPDD。當所述適應性的儲存模組確定可能多次使用讀取資料，且LPDD上沒有足夠的空間用於讀取資料時，那麼控制模組把LUB從LPDD傳送到HPDD，並把讀取資料從HPDD傳送到LPDD。

在另外的其他特徵中，當LPDD上有足夠的空間用於讀取資料時，那麼控制模組把讀數據從HPDD傳送到LPDD。當LPDD上沒有足夠的空間用於讀取資料，那麼控制模組把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把讀取資料從HPDD傳送到LPDD。當讀取資料沒有位於LPDD上時，那麼控制模組從HPDD擷取讀取資料。

在另外的其他特徵中，HPDD包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑大於1.8英寸。LPDD包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑小於或等於1.8英寸。

依據本發明，用於具有高功率和低功率模式的電腦的磁片驅動系統包括低功率磁碟機(LPDD)和高功率磁碟機(HPDD)。控制模組與LPDD和HPDD通信。在低功率模式中的寫入資料的儲存請求期間，控制模組確定LPDD上是否有足夠的空間用於寫入資料，並且當有足夠的空間時，其把寫入資料傳送到LPDD。

在其他特徵中，當有足夠的空間可用時，那麼控制模組把寫入資料儲存到HPDD上。控制模組進一步包括一個LPDD維護模組，其在高功率模式期間把資料檔案從LPDD傳送到HPDD，以增加LPDD上的可用磁碟空間。所述LPDD維護模組基於至少壽命、大小和未來使用的可能性之一，在低功率模式中傳送資料檔案。HPDD包括一個或多個直徑大於1.8英寸的磁碟盤。LPDD包括一個或多個直徑小於或等於1.8英寸的磁碟盤。

依據本發明，用於包括高功率和低功率模式的電腦的資料儲存系統包括低功率(LP)非揮發性記憶體和高功率(HP)非揮發性記憶體。快取控制模組與低功率和高功率非揮發性記憶體通信，且包括一個適應性儲存模組。當寫入資料寫入到低功率和高功率非揮發性記憶體之一時，在適應性儲存模組產生適應性的儲存決定，以選擇低功率和高功率非揮發性記憶體之一。

在其他特徵中，所述適應性的決定是基於至少以下之一：和寫入資料的先前的使用關聯的功率模式、寫入資料的大小、寫入資料的最後使用日期和寫入資料的手動覆蓋狀態。低功率非揮發性記憶體包括快閃記憶體和低功率磁碟機(LPDD)中的至少一個。LPDD包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑小於或等於1.8英寸。高功率非揮發性記憶體包括硬碟驅動器，其包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑大於1.8英寸。

依據本發明，用於包括高功率和低功率模式的電腦的資料儲存系統包括低功率(LP)非揮發性記憶體和高功率(HP)非揮發性記憶體。快取控制模組與低功率和高功率非揮發性記憶體通信，且包括一個驅動功率減少模組。當在低功率模式期間從高功率非揮發性記憶體讀取讀取資料時，且所述讀數據包括一個順序存取資料檔案，所述驅動功率減少模組計算一個突發週期(burst period)，用於把讀取資料段從高功率非揮發性記憶體傳送到低功率非揮發性記憶體。

在其他特徵中，所述驅動功率減少模組選擇所述突發週期，以減少低功率模式期間讀取資料的讀出過程中的功率消耗。低功率非揮發性記憶體包括至少一個快閃記憶體和低功率磁碟機(LPDD)。LPDD包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑小於或等於1.8英寸。高功率非揮發性記憶體包括高功率磁碟機(HPDD)。HPDD包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑大於1.8英寸。所述突發週期是基於至少以下之一：LPDD的旋轉起動時間(spin－up time)、HPDD的旋轉起動時間、LPDD的功率消耗、HPDD的功率消耗、讀取資料的讀出長度和LPDD的容量。

依據本發明的多磁片驅動系統包括一個高功率磁碟機(HPDD)，其包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑大於1.8英寸，和一個低功率磁碟機(LPDD)，其包括一個或多個磁碟盤，其中所述一個或多個磁碟盤的直徑小於或等於1.8英寸。驅動控制模組集中控制到LPDD和HPDD的資料存取。

依據本發明的獨立磁碟多重陣列(RAID)系統包括一個第一磁碟陣列，其包括X個高功率磁碟機(HPDD)，其中X大於或等於2。第二磁碟陣列包括Y個低功率磁碟機(LPDD)，其中Y大於或等於1。陣列管理模組與第一和第二磁碟陣列通信，且利用第二磁碟陣列來快取資料到第一磁碟陣列和/或緩存來自第一磁碟陣列的資料。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

為使對本發明的目的、構造、特徵、及其功能有進一步的瞭解，茲配合實施例詳細說明如下。以下描述的優選實施例僅僅是示例性的，而且不打算限制本發明、其應用或者使用。為了清楚，在附圖中使用相同的引用數位來標識類似的元件。如在此使用的，術語模組和/或設備指的是特定應用積體電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、專用的或組)和執行一個或多個軟體或固件程式的記憶體、聯合邏輯電路、和/或提供所描述功能的其他合適元件。

如在此使用的，術語“高功率模式”指的是主機處理器和/或主機設備的主圖形處理器(GPU)的活動操作。術語“低功率模式”指的是低功率睡眠模式、關閉模式和/或當副處理器和副圖形處理器可工作時，主處理器和/或主圖形處理器的非回應模式。“關閉模式”指的是當主、副處理器都關閉時的狀況。

術語“低功率磁碟機”或LPDD指的是具有一個或多個直徑小於或等於1.8英寸的磁碟盤的磁碟機和/或微驅動器。術語“高功率磁碟機”或HPDD指的是具有一個或多個直徑大於1.8英寸的磁碟盤的硬碟驅動器。LPDD典型地具有低儲存容量且消耗的功率比HPDD少。LPDD旋轉的速度也比HPDD快。例如，LPDD可達到10,000－20,000RPM或更高的旋轉速度。

依據本發明的電腦架構包括主處理器、主圖形處理器和主記憶體(如結合『第1A圖』和『1B圖』描述的)，它們在高功率模式期間工作。副處理器和副圖形處理器在低功率模式期間工作。副處理器和副圖形處理器可連接到電腦的各種的元件，如以下描述的。在低功率模式期間，副處理器和副圖形處理器可使用主揮發性記憶體。替代地，可使用副揮發性記憶體，例如DRAM和/或嵌入的副揮發性記憶體例如嵌入的DRAM，描述如下。

當在高功率模式中工作時，主處理器和主圖形處理器消耗相對高的功率。主處理器和主圖形處理器執行功能完整的作業系統(OS)，這種作業系統要求相對大量的外部儲存。主處理器和主圖形處理器支援高性能的操作，包括複雜的計算和高級的圖形。功能完整的作業系統可以是基於Windows的OS例如Windows XP、基於Linux的OS和基於MAC的OS等等。功能完整的作業系統儲存在HPDD 15和/或50中。

副處理器和副圖形處理器在低功率模式期間工作時消耗較少的功率(比主處理器和主圖形處理器少)。副處理器和副圖形處理器操作功能受限的作業系統，這種作業系統要求相對少量的外部揮發性記憶體。副處理器和副圖形處理器也可使用和主處理器相同的作業系統。例如，可以使用簡化版本的作業系統。副處理器和副圖形處理器支援較低性能的操作、較低的計算速率和低品質的圖形。例如，功能受限的作業系統可以是Windows CE或任何其他合適的功能受限的作業系統。功能受限的作業系統最好儲存在非揮發性記憶體中，例如快閃記憶體和/或LPDD。在較佳實施例中，功能完整和功能受限的作業系統共用共同的資料格式以減少複雜性。

主處理器和/或主圖形處理器較佳包括電晶體，其使用具有微小尺寸的製造程序製造。在一個實施方式中，這些電晶體是使用高級CMOS製造程序製造。在主處理器和/或主圖形處理器中使用的電晶體具有相對高的備用漏電(standby leakage)、相對短的通道且被製造成適合高速的大小尺寸。主處理器和主圖形處理器最好主要利用動態邏輯。換句話說，它們不能夠被關閉。電晶體在少於約20%的責任週期(duty cycle)，且最好是少於約10%的責任週期被切換，雖然可使用其他的責任週期。

相反，副處理器和/或副圖形處理器較佳包括電晶體，其使用特徵尺寸比用於主處理器和/或主圖形處理器的電晶體大的製造程序製造。在一個實施方式中，這些電晶體是使用常規CMOS製造程序製造的。在副處理器和/或副圖形處理器中使用的電晶體具有相對低的備用漏電、相對長的通道且大小尺寸適合低功率消耗。副處理器和副圖形處理器較佳主要利用靜態邏輯而不是動態邏輯。電晶體在大於80%的責任週期，且優選是大於90%的責任週期被切換，雖然可使用其他的責任週期。

當在高功率模式中工作時，主處理器和主圖形處理器消耗相對高的功率。當在低功率模式中工作時，副處理器和副圖形處理器消耗較少的功率。但是，在低功率模式中，電腦架構能夠比在高功率模式中工作時支援減少的特徵和計算和低複雜度的圖形。如技術人員能夠理解的，有許多實現依據本發明的電腦架構的方法。因此，技術人員將理解，以下結合『第2A圖』至『第4C圖』的描述僅僅是示例性的而不是限制性的。

現在參考『第2A圖』，其顯示了第一個示例的電腦架構60。在高功率模式期間，主處理器6、揮發性記憶體9和主圖形處理器11與輸入/輸出介面8通信，並且支援複雜的資料和圖形處理。在低功率模式期間，副處理器62和副圖形處理器64與輸入/輸出介面8通信，並且支援低複雜度的資料和圖形處理。在低功率和/或高功率模式期間，選擇性的非揮發性記憶體65(例如，LPDD 66和/或快閃記憶體68)與輸入/輸出介面8通信，且提供資料的低功率永久儲存。HPDD 15提供高功率/容量非揮發性記憶體。在低功率模式期間，非揮發性記憶體65和/或HPDD 15用於儲存功能受限的作業系統和/或其他資料和檔案。

在這個實施例中，副處理器62和副圖形處理器64在低功率模式工作時使用揮發性記憶體9(或主記憶體)。所以，在低功率模式期間，供電給至少部分輸入/輸出介面8，以支援與主記憶體的通信和/或在低功率模式期間被供電的元件之間的通信。例如，在低功率模式期間，可供電和使用鍵盤13、指標設備14和主顯示器16。在結合『第2A圖』至『第4C圖』描述的所有實施例中，在低功率模式期間也可提供和使用具有減少的功能的從顯示器(例如單色顯示器)和/或從輸入/輸出設備。

現在參考『第2B圖』，顯示了和『第2A圖』中的架構類似的第二個實施例的電腦架構70。在這個實施例中，副處理器62和副圖形處理器64與副揮發性記憶體74和/或76通信。副揮發性記憶體74和76可以是DRAM或其他合適的記憶體。在低功率模式期間，副處理器62和副圖形處理器64分別利用副揮發性記憶體74和/或76替代『第2A圖』中的主揮發性記憶體9。

現在參考『第2C圖』，顯示了和『第2A圖』類似的第三個實施例的電腦架構80。副處理器62和/或副圖形處理器64分別包括嵌入式揮發性記憶體84和86。在低功率模式期間，副處理器62和副圖形處理器64分別利用嵌入式揮發性記憶體84和/或86，除了主揮發性記憶體之外和/或取代主揮發性記憶體。在一個實施例中，嵌入式揮發性記憶體84和86是嵌入式DRAM(eDRAM)，雖然可以使用其他類型的嵌入式揮發性記憶體。

現在參考圖『第3A圖』，其顯示了依據本發明的第四個實施例的電腦架構100。在高功率模式期間，主處理器25、主圖形處理器26和主揮發性記憶體28與處理晶片組22通信，並支援複雜的資料和圖形處理。當電腦處於低功率模式時，副處理器104和副圖形處理器108支援低複雜度的資料和圖形處理。在這個實施例中，副處理器104和副圖形處理器108在低功率模式中工作時，利用了主揮發性記憶體28。因此，在低功率模式期間，處理晶片組22可以被完全供電和/或部分供電，以便於它們之間的通信。在低功率模式期間，供電給HPDD 50以提供高功率揮發性記憶體。低功率非揮發性記憶體109(LPDD 110和/或快閃記憶體112)連接到處理晶片組22、I/O晶片組24或者在其他位置，並為低功率模式儲存功能受限的作業系統。

處理晶片組22可以被完全供電和/或部分供電，以支援HPDD 50、LPDD 110和/或在低功率模式期間使用的其他元件的操作。例如，在低功率模式期間，可使用鍵盤和/或指標設備42和主顯示器。

現在參考『第3B圖』，顯示了和『第3A圖』類似的第五個實施例的電腦架構150。副揮發性記憶體154和158分別連接到副處理器104和/或副圖形處理器108。在低功率模式期間，副處理器104和副圖形處理器108分別使用副揮發性記憶體154和158，而不是主揮發性記憶體28和/或還使用主揮發性記憶體28。另外，可在低功率模式期間關閉處理晶片組22和主揮發性記憶體28。副揮發性記憶體154和158可以是DRAM或其他合適的記憶體。

現在參考『第3C圖』，顯示了和『第3A圖』類似的第六個實施例的電腦架構170。副處理器104和/或副圖形處理器108分別包括嵌入式記憶體174和176。在低功率模式期間，副處理器104和副圖形處理器108分別利用嵌入式記憶體174和176，而不是主揮發性記憶體28和/或還利用主揮發性記憶體28。在一個實施例中，嵌入式揮發性記憶體174和176是嵌入式DRAM(eDRAM)，雖然可以使用其他類型的嵌入式記憶體。

現在參考『第4A圖』，其顯示了依據本發明的第七個實施例的電腦架構190。在低功率模式期間，副處理器104和副圖形處理器108與輸入/輸出晶片組24通信，並利用主揮發性記憶體28作為揮發性記憶體。處理晶片組22仍然完全供電和/或部分供電，以允許在低功率模式期間存取主揮發性記憶體28。

現在參考『第4B圖』，顯示了和『第4A圖』類似的第八個實施例的電腦架構200。副揮發性記憶體154和158分別連接到副處理器104和副圖形處理器108，並在低功率模式期間用於取代主揮發性記憶體28和/或還使用主揮發性記憶體28。在低功率模式期間，能夠關閉處理晶片組22和主揮發性記憶體28。

現在參考『第4C圖』，顯示了和『第4A圖』類似的第九個實施例的電腦架構210。嵌入式揮發性記憶體174和176分別提供給副處理器104和/或副圖形處理器108，另外嵌入式揮發性記憶體174和176可取代主揮發性記憶體28。在這個實施例中，在低功率模式期間，能夠關閉處理晶片組22和主揮發性記憶體28。

現在參考『第5圖』，顯示了用於『第2A圖』至『第4C圖』中示例的電腦架構的快取層次結構250。高功率非揮發性記憶體254位於快取層次結構250的最底層。當HPDD 50被禁用時，那麼在低功率模式期間可能使用或不使用高功率非揮發性記憶體254，且當在低功率模式期間HPDD 50啟用時，則使用高功率非揮發性記憶體254。低功率非揮發性記憶體258例如LPDD 110和/或快閃記憶體112位於快取層次結構250的下一層。外部的揮發性記憶體262例如主揮發性記憶體、副揮發性記憶體和/或副嵌入式記憶體是快取層次結構250的下一層。二級快取266或副快取包括快取層次結構250的下一層。一級快取268是快取層次結構250的下一層。主/副處理器270是快取層次結構的最後一層。主/副圖形處理器使用類似的層次結構。

依據本發明的電腦架構提供支援低複雜度的處理和圖形的低功率模式。結果，電腦的功率消耗可顯著減少。對於筆記型電腦而言，亦延長了電池壽命。

現在參考『第6圖』，用於多磁碟機系統的驅動控制模組300或主機控制模組包括一個最少使用區塊(LUB)模組304、一個適應性儲存模組306和/或LPDD維護模組308。部分基於LUB資訊，驅動控制模組300控制高功率磁碟機(HPDD)310例如硬碟驅動器，和低功率磁碟機(LPDD)312例如微驅動器之間的儲存和資料傳送。透過管理高低功率模式期間HPDD和LPDD之間的資料儲存和傳送，以減少驅動控制模組300的功率消耗。

最少使用區塊模組304保留LPDD 312中的最少使用區塊磁軌中的資料。在低功率模式期間，最少使用區塊模組304識別LPDD 312中的資料(例如檔案和/或程式)的最少使用區塊，以使當需要時能夠取代它。某些資料塊或檔案可免除最少使用區塊的監控，例如只和功能受限的作業系統相關的檔案、手動設置儲存在LPDD 312中的區塊和/或僅僅在低功率模式運行的其他檔案和程式。可以使用其他的準則來選擇要被覆蓋的資料區塊，如以下描述的。

在低功率模式期間，在資料儲存請求過程中適應性儲存模組306確定是否更可能在最少使用區塊之前使用寫入資料。適應性儲存模組306也確定在低功率模式期間，在資料檢索請求過程中是否可能只使用一次讀取資料。在高功率模式期間和/或其他情況下，LPDD維護模組308把舊的資料從LPDD傳送到HPDD，如以下描述的。

請參考『第7A圖』，顯示了由驅動控制模組300執行的步驟。控制始於步驟320。驅動控制模組300判斷是否有資料儲存請求(步驟324)。當資料儲存請求存在時，那麼驅動控制模組300判斷在LPDD 312上是否有足夠的空間可用(步驟328)。當沒有足夠的空間可用時，那麼驅動控制模組300供電給HPDD 310(步驟330)。驅動控制模組300把最少使用的資料區塊傳送給HPDD 310(步驟334)。驅動控制模組300判斷在LPDD 312上是否有足夠的空間可用(步驟336)。當沒有足夠的空間可用時，則回到步驟334。當有足夠的空間可用時，驅動控制模組300繼續到步驟340並關閉HPDD 310。傳送待儲存資料(例如來自主機)到LPDD 312(步驟344)。

當資料儲存請求不存在時，那麼驅動控制模組300判斷是否有資料擷取請求存在(步驟350)。當資料擷取請求不存在時，則回到步驟324。當資料擷取請求存在時，判斷資料是否位於LPDD 312中(步驟354)。當資料位於LPDD 312中時，那麼驅動控制模組300從LPDD 312擷取資料(在步驟356)，並繼續到步驟324。當資料不位於LPDD 312中時，驅動控制模組300供電給HPDD 310(步驟360)。接下來，驅動控制模組300判斷在LPDD 312上是否有足夠的空間可用於請求的資料(步驟364)。當沒有足夠的空間可用於請求的資料時，驅動控制模組300把最少使用的資料區塊傳送給HPDD 310(步驟366)，並繼續到步驟364。當有足夠的空間可用於請求的資料時，驅動控制模組300把資料傳送給LPDD 312，並從LPDD 312擷取資料(步驟368)。當資料傳送完成到LPDD 312時，則關閉HPDD 310(步驟370)。

請參考『第7B圖』，與『第7A圖』所示類似的修改的方法，其包括一個或更多由適應性儲存模組306執行的適應性步驟。在步驟328中，當LPDD上有足夠的空間可用時，則判斷待儲存資料是否在最少使用區塊模組識別的區塊中的資料前是否使用待儲存資料(步驟372)。當最少使用區塊模組識別的區塊中的資料前不使用待儲存資料時，那麼驅動控制模組300把資料儲存到HPDD上(步驟374)，且回到步驟324，藉以節省把最少使用區塊傳送給LPDD所消耗的功率。當最少使用區塊模組識別的區塊中的資料前使用待儲存資料時，則繼續到步驟330，如以上關於『第7A圖』所描述的。

在資料擷取請求的過程中，當資料不位於LPDD 312中時，則繼續到步驟376，並判斷是否可再使用資料一次。當可以再使用資料一次時，那麼驅動控制模組300從HPDD擷取資料(步驟378)，並繼續到步驟324，藉以節省把資料傳送給LPDD所消耗的功率。當無法再使用資料一次時，則繼續到步驟360。當可再使用資料一次時，則不需要把資料移動到LPDD。但是，不能避免HPDD的功率消耗。

請參考『第7C圖』，在低功率操作期間，也能夠執行更簡化的控制形式。在高功率和/或低功率模式期間也能夠執行維護步驟(使用LPDD維護模組308)。在步驟328，當LPDD上有足夠的空間可用時，傳送資料到LPDD(344步驟)，且返回到步驟324。否則，當LPDD上沒有足夠的空間可用時，儲存資料到HPDD上(步驟380)，且返回到步驟324。『第7C圖』說明的方法在容量可用時使用LPDD，且在LPDD容量不可用時則使用HPDD。技術人員可以利用混合的方法，即可以使用『第7A圖』至『第7D圖』的步驟的各種組合。

在『第7D圖』中，驅動控制模組300在返回高功率模式時，和/或在其他時間執行維護步驟，以刪除儲存在LPDD上的未使用的檔案或使用少的檔案。這個維護步驟也可在低功率模式中、在發生事件時例如磁碟容量不足時和/或在其他情況下，在使用過程中定期執行。控制始於步驟390。判斷是否在使用高功率模式(步驟392)。當不是使用高功率模式時，則回到步驟392。當確認為使用高功率模式時，那麼判斷上一個模式是否是低功率模式(步驟394)。當上一個模式不是低功率模式時，則返回步驟392。當上一個模式是低功率模式時，則執行維護(步驟396)，例如把舊的檔案或使用少的檔案從LPDD移動到HPDD。也可作出關於未來可能使用哪些檔案的適應性決定，例如使用以上描述的準則和以下結合『第8A圖』至『第10圖』描述的準則。

請參考『第8A圖』和『第8B圖』，顯示了儲存控制系統400－1、400－2、400－3。在『第8A圖』中，儲存控制系統400－1包括具有適應性儲存控制模組414的快取控制模組410。適應性儲存控制模組414監控檔案和/或程式的使用，以判斷是否可能在低功率模式或高功率模式中使用它們。快取控制模組410與一條或多條資料匯流排416通信，資料匯流排然後與揮發性記憶體422例如L1快取、L2快取、揮發性RAM例如DRAM和/或其他揮發性電子資料記憶體通信。資料匯流排416也與低功率非揮發性記憶體424(例如快閃記憶體和/或LPDD)和/或高功率非揮發性記憶體426例如HPDD通信。在『第8B圖』中顯示了功能完整和/或功能受限的作業系統430，其包括適應性儲存控制模組414。合適的介面和/或控制器(圖中未示)位於資料匯流排416和HPDD之間，和/或資料匯流排416和/或LPDD之間。

在『第8C圖』中，主機控制模組440包括適應性儲存控制模組414。主機控制模組440與LPDD 424’和高功率磁碟機426’通信。主機控制模組440可以是驅動控制模組、集成設備電路(IDE)、ATA、串列ATA(SATA)或其他控制器。

請參考『第9圖』，顯示了『第8A圖』至『第8C圖』中的儲存控制系統執行的步驟。在『第9圖』中，控制始於步驟460。判斷是否存在到非揮發性記憶體的資料儲存請求(步驟462)。當到非揮發性記憶體的資料儲存請求不存在時，則回到步驟462。當到非揮發性記憶體的資料儲存請求存在時，適應性儲存控制模組414判斷是否可以在低功率模式使用資料(步驟464)。當無法在低功率模式使用資料時，則把資料儲存在HPDD中(步驟468)。當可以在低功率模式使用資料時，則把資料儲存在非揮發性記憶體中(步驟474)。

請參考『第10圖』，顯示了一種確定是否可能在低功率模式中使用資料區塊的方法。表490包括資料區塊描述欄位492、低功率計數器欄位493、高功率計數器欄位494、大小欄位495、最後使用欄位496和/或手動覆蓋欄位497。當在低功率模式或高功率模式期間使用特定的程式或檔案時，計數器欄位493和/或494就遞增。當向非揮發性記憶體要求程式或檔案的資料儲存時，就存取表492。可使用門檻值百分比和/或計數值進行評估。例如，當檔案或程式在低功率模式被使用的時間多於80%，那麼檔案可儲存在低功率非揮發性記憶體中，例如快閃記憶體和/或微驅動器。當沒有達到門檻值，那麼檔案或程式儲存在高功率非揮發性記憶體中。

在預定的取樣數量後，可以定時重置計數器(換句話說，提供滾動視窗)，和/或使用任何其他準則。此外，可以使用加權、或修改、和/或由大小欄位495取代。換句話說，隨著檔案大小增加，由於LPDD的有限容量，所需的門檻值可能增加。

可以根據最後使用欄位496記錄的自從檔最後被使用的時間，進一步修改使用決定的可能性。可以使用門檻日期和/或自從最後使用的時間作為可能性決定中的一個因素。雖然『第10圖』顯示了表，但被使用的一個或多個欄位可儲存在其他位置和/或其他資料結構中。可以使用演算法和/或兩個或多個欄位的加權取樣。

使用手動覆蓋欄位497允許用戶和/或作業系統手動地覆蓋使用決定的可能性。例如，手動覆蓋欄位可允許L狀態用於LPDD中預設儲存，H狀態用於HPDD中的預設儲存，和/或A狀態用於自動儲存決定(如以上描述的)。可以定義其他的手動覆蓋類別。除了以上的準則，在LPDD中工作的電腦的當前功率級別可被用於調整所述決定。技術人員可理解的是存在其他方法，用於確定在高功率模式或低功率模式中使用檔案或程式的可能性，這些方法屬於本發明的原理範圍。

請參考『第11A圖』和『第11B圖』，顯示了驅動功率減少系統500－1、500－2、500－3(總稱為500)。驅動功率減少系統500週期性地或以突發式連續存取檔案到低功率非揮發性記憶體，例如音頻和/或視頻檔案，但不限於這些檔案。在『第11A圖』中，驅動功率減少系統500－1包括具有驅動功率減少控制模組522的快取控制模組520。快取控制模組520和一條或多條資料匯流排526通信，資料匯流排526然後與揮發性記憶體530例如L1快取、L2快取、揮發性RAM例如DRAM和/或其他揮發性電子資料記憶體、低功率非揮發性記憶體534例如快閃記憶體和/或LPDD和高功率非揮發性記憶體538通信。在『第11B圖』中，驅動功率減少系統500－2包括具有驅動功率減少控制模組522的功能完整和/或功能受限的作業系統542。合適的介面和/或控制器(圖中未示)位於資料匯流排和HPDD之間，和/或資料匯流排和LPDD之間。

在『第11C圖』中，驅動功率減少系統500－3包括具有驅動功率減少控制模組522的主機控制模組560。主機控制模組560和一條或多條資料匯流排通信，資料匯流排與LPDD 534’和HPDD 538’通信。主機控制模組560可以是驅動控制模組、集成設備電路(IDE)、ATA、串列ATA(SATA)和/或其他控制器或介面。

請參考『第12圖』，顯示了『第11A圖』至『第11C圖』的驅動功率減少系統500執行的步驟。控制始於步驟582。在步驟584，判斷系統是否處於低功率模式。如果不是，那麼控制迴圈回到步驟584。當系統處於低功率模式時，判斷大的資料區塊存取請求是否來自HPDD(步驟586)。當大的資料區塊存取請求不是來自HPDD時，則回到步驟584。當大的資料區塊存取請求來自HPDD時，則判斷資料區塊是否被順序存取(步驟590)。當資料區塊無法被順序存取時，則回到步驟584。當資料區塊被順序存取時，確定讀出長度(步驟594)。判斷突發週期和頻率，用於把資料從高功率非揮發性記憶。體傳送到低功率非揮發性記憶體(步驟598)。

在一個實施例中，最佳化突發週期和頻率以減少功率消耗。突發週期和頻率較佳是基於HPDD和/或LPDD的旋轉起動(spin－up)時間、非揮發性記憶體的容量、讀出速率(Playback Rate)、HPDD和/或LPDD的旋轉起動和穩定狀態功率消耗、和/或連續資料區塊的讀出長度。

例如，高功率非揮發性記憶體是HPDD，其在工作期間消耗約1~2瓦特功率，具有4~10秒的旋轉起動時間和一般大於20Gb的容量。低功率非揮發性記憶體是微驅動器，其在工作期間消耗約0.3~0.5瓦特功率，具有1~3秒的旋轉起動時間和1~6Gb的容量。前述的性能值和/或容量對於其他的實施方式會變化。HPDD可具有1Gb/s的資料傳送速率到微驅動器。讀出速率可以是10Mb/s(例如對於視頻檔案而言)。HPDD的突發週期乘以傳送速率應該不超過微驅動器的容量。突發之間的時間應該大於旋轉起動時間加上突發週期。在這些參數內，可最佳化系統的功率消耗。在低功率模式中，當HPDD工作在播放整個視頻例如電影，那麼會消耗相當多的功率。使用以上描述的方法，透過在固定間隔的多個突發段中以非常高的速率(例如讀出速率的100倍)選擇性地把資料從HPDD傳送到LPDD，可大大降低功率消耗，然後可關閉HPDD，藉以節省大於50%的功率。

請參考『第13圖』，顯示了依據本發明的多磁碟機系統640，其包括一個驅動控制模組650和一個或多個HPDD 644和一個或多個LPDD 648。驅動控制模組650經由主機控制模組651與主機設備通信。對於主機，多磁碟機系統640有效地操作HPDD 644和LPDD 648作為整體的磁碟機，以減少複雜性、提高性能和減少功率消耗，如以下描述的。主機控制模組651可以是IDE、ATA、SATA和/或其他的控制模組或介面。

請參考『第14圖』，在一個實施例中，驅動控制模組650包括一個硬碟控制器(HDC)653，其用於控制HPDD和/或LPDD之一。緩衝區656儲存與HPDD和/或LPDD的控制相關的資料，和/或主動地緩衝資料到HPDD和/或LPDD或緩衝來自HPDD和/或LPDD的資料，以透過最佳化資料區塊大小，以提高資料傳送率。處理器657執行與HPDD和/或LPDD的操作相關的處理。

LPDD 648包括一個或多個磁碟盤652，而磁碟盤652具有儲存磁場的磁塗層。磁碟盤652由主軸馬達654驅動旋轉。一般主軸馬達654在讀/寫操作期間以固定的速度旋轉磁碟盤652。一條或多條讀/寫臂658相對於磁碟盤652移動，以讀取來自磁碟盤652的資料和/或寫資料到磁碟盤652。由於LPDD 648的磁碟盤比HPDD 644的大，所以主軸馬達654需要更多的功率來旋轉起動HPDD 644和高速維護HPDD 644。通常，HPDD 644的旋轉起動時間也較長。

讀/寫設備659位於靠近讀/寫臂658的末端處。讀/寫設備659包括寫元件例如產生磁場的電感器。讀/寫設備659還包括感測在磁碟盤652上的磁場的讀元件(例如抗磁MR元件)。前置放大電路660用以放大類比讀/寫信號。

當讀取資料時，前置放大電路660放大來自讀元件的低電平信號，並輸出放大的信號到讀/寫通道設備。當寫資料時，產生寫電流，其流過讀/寫設備659的寫元件，並被切換以產生具有正負極的磁場。正負極由磁碟盤652儲存，並用於表示資料。HPDD 644還包括一個或多個磁碟盤662、主軸馬達664、一條或多條讀/寫臂668、讀/寫設備669和前置放大電路670。

HDC 653與主機控制模組651和第一主軸/音圈馬達(VCM)驅動器672、第一讀/寫通道電路674、第二主軸/音圈馬達驅動器676和第二讀/寫通道電路678通信。主機控制模組651和驅動控制模組650能夠由系統單晶片(SOC)684實現。第一、第二主軸/音圈馬達驅動器672和676和/或第一、第二讀/寫通道電路674和678可以合併。第一、第二主軸/音圈馬達驅動器672和676控制主軸馬達654和664，其分別旋轉磁碟盤652和662。第一、第二主軸/音圈馬達驅動器672和676也分別產生定位讀/寫臂658和668的控制信號，例如使用音圈促動器、步進電動機或任何其他合適的促動器。

請參考『第15圖』至『第17圖』，顯示了多磁碟機系統的其他變化形式。在『第15圖』中，驅動控制模組650可包括一個直接的介面680，用於提供到一個或多個LPDD 682的外部連接。在一個實施方式中，直接介面是外設部件互連(PCI)匯流排、PCI快速(PCIX)匯流排和/或任何其他合適的匯流排或介面。

在『第16圖』中，主機控制模組651既與HPDD 644又與LPDD 648通信。低功率驅動控制模組650LP和高功率磁碟機控制模組650HP直接與主機控制模組通信。LP和/或HP驅動控制模組之一或者兩者都能夠由系統單晶片實現。

在『第17圖』中，顯示了一個示例的LPDD 682，其包括一個支援與直接介面680通信的介面690。如以上闡述的，介面680和690可以是外設部件互連(PCI)匯流排、PCI快速(PCIX)匯流排和/或任何其他合適的匯流排或介面。LPDD 682包括HDC 692、緩衝區694和/或處理器696。LPDD 682還包括第二主軸/音圈馬達驅動器676、第二讀/寫通道電路678、磁碟盤652、讀/寫通道電路664、讀/寫臂668、讀/寫設備669和前置放大器670。另外HDC 653、緩衝區656和處理器657能夠整合在一起，並用於上述裝置。同樣地，能夠選擇性合併主軸/音圈馬達驅動器和讀/寫通道電路。在『第13圖』至『第17圖』的實施例中，LPDD的主動緩衝用於提高性能。例如，緩衝區用來最佳化資料區塊大小，藉以超過主機資料匯流排的最佳速度。

在傳統的電腦系統中，分頁檔是HPDD或HP非揮發性記憶體上的隱藏檔，HPDD或HP非揮發性記憶體被作業系統用於保存部分不適合電腦的揮發性記憶體的程式和/或資料檔案。分頁檔和實體記憶體，或RAM限定了電腦的虛擬記憶體。作業系統根據需要，把資料從分頁檔傳送給記憶體，並把資料從揮發性記憶體返回給分頁檔，以為新資料騰出空間。分頁檔也被稱為交換檔。

請參考『第18圖』至『第20圖』，本發明利用LP非揮發性記憶體例如LPDD和/或快閃記憶體來增加電腦系統的虛擬儲存容量。在『第18圖』中，作業系統700允許用戶限定虛擬記憶體702。在操作期間，作業系統700經由一條或多條資料匯流排704定址虛擬記憶體702。虛擬記憶體702既包括揮發性記憶體708又包括LP非揮發性記憶體710例如快閃記憶體和/或LPDD。

請參考『第19圖』，作業系統允許用戶分配部分或全部LP非揮發性記憶體710作為分頁記憶體，以增加虛擬儲存容量。在步驟720控制開始。作業系統判斷是否有額外的分頁儲存請求(步驟724)。當沒有額外的分頁儲存請求時，則返回步驟724。當有額外的分頁儲存請求時，作業系統分配部分LP非揮發性記憶體用於分頁檔，以增加虛擬儲存容量(步驟728)。

在『第20圖』中，作業系統利用額外的LP非揮發性記憶體作為分頁記憶體。控制始於步驟740。判斷作業系統是否正在請求資料寫入操作(步驟744)。當作業系統正在請求資料寫入操作時，，判斷是否超出了揮發性記憶體的容量(步驟748)。當作業系統沒有在請求資料寫入操作時，那麼在步驟750使用揮發性記憶體進行寫操作。當超出揮發性記憶體的容量時，儲存資料在LP非揮發性記憶體的分頁檔中(步驟754)。當未超出揮發性記憶體的容量時，判斷是否請求了資料讀取操作(步驟760)。當未請求資料讀取操作時，則返回步驟744。當請求資料讀取操作時，判斷位址是否對應於RAM位址(步驟764)。當位址對應於RAM位址時，則在步驟766從揮發性記憶體讀取資料並繼續到步驟744。當位址未對應於RAM位址時，從LP非揮發性記憶體中的分頁檔讀取資料(步驟770)，且繼續到步驟744。

因此，和利用HPDD的系統相比，使用LP非揮發性記憶體例如快閃記憶體和/或LPDD來增加虛擬記憶體的大小將提高電腦的性能。此外，分頁檔的功率消耗比使用HPDD的系統更低。由於其增加的尺寸，HPDD需要額外的旋轉起動時間，與快閃記憶體和/或LPDD相比這增加了資料存取時間，其中快閃記憶體沒有旋轉起動等待時間，LPDD的旋轉起動時間更短且功率消耗更低。

請參考『第21圖』，顯示了獨立磁碟多重陣列(RAID)系統800，其包括一個或多個與磁碟陣列808通信的伺服器和/或用戶端804。一個或多個伺服器和/或用戶端804包括磁碟陣列控制器812和/或陣列管理模組814。磁碟陣列控制器812和/或陣列管理模組814接收資料並執行資料的邏輯到實體位址映射到磁碟陣列808。磁碟陣列一般包括多個HPDD 816。

多個HPDD 816提供容錯(冗餘)和/或提高的資料存取率。RAID系統800提供一種存取多個單獨的HPDD的方法，如同磁碟陣列808是一個大的硬碟裝置。磁碟陣列808總共可提供幾百Gb到10倍至100倍Tb的資料儲存。資料以各種方式被儲存在多個HPDD 816上，以減少當一個裝置(例，硬碟)失效而丟失所有資料的風險，且改善資料存取時間。

把資料儲存在HPDD 816上的方法一般稱為RAID級別。存在各種RAID級別，包括RAID 0級或者磁碟機平行儲存(disk striping)。在RAID 0級系統中，資料被寫入跨越多個裝置的區塊中，以允許一個裝置寫或讀資料區塊而同時另一個裝置尋找下一個區塊。磁碟機平行儲存的優點包括更快的存取速率和充分利用陣列容量。缺點是沒有容錯。當一個裝置失效，那麼整個陣列就無法進行存取。

RAID 1級或磁碟機映射儲存(disk mirroring)透過寫兩次提供冗餘－每個裝置一次。當一個裝置失效時，則另一個裝置備份資料，且RAID系統能夠切換到使用的鏡像裝置，並可正常的進行存取作業。其缺點包括無法提高資料存取速度和由於需要的裝置數量增加(2N)而造成的高成本問題。但是，RAID 1級提供資料的最佳保護，因為當HPDD之一失效時，陣列管理軟體僅需把所有的應用請求引導到繼續存在的HPDD。

RAID 3級分段資料跨越多個裝置，且具有一個額外的裝置專門用於奇偶校驗，用於錯誤改正/恢復。RAID 5級提供分段以及奇偶校驗用於錯誤恢復。在RAID 5級中，分配奇偶校驗區塊於陣列的裝置之間，其提供了裝置之間更平衡的存取負擔。一個裝置失效，奇偶校驗資訊被用於恢復資料。其缺點是相對慢的寫週期(對於每個被寫的區塊需要兩次讀和兩次寫)。陣列容量是N－1，最少需要3個裝置。

RAID 0＋1級包括平行儲存和鏡像儲存而沒有奇偶校驗。其優點是快速的資料存取(像RAID 0級)和單個驅動器容錯(像RAID 1級)。RAID 0＋1級仍然需要兩倍數量的磁片(像RAID 1級)。因此，可以有其他的RAID級別和/或方法把資料儲存到磁碟陣列808上。

請參考『第22A圖』和『第22B圖』，依據本發明的RAID系統834－1包括X個HPDD磁碟陣列836，和Y個LPDD磁碟陣列838。一個或多個伺服器/用戶端840包括磁碟陣列控制器842和/或陣列管理模組844。雖然圖中顯示了分離的設備，但如果需要時，可以將這些設備整合在一起。可以理解的，X大於或等於2，Y大於或等於1。X能夠大於Y、小於Y和/或等於Y。例如，『第22B圖』顯示的RAID系統834－1’，其中X＝Y＝Z。

請參考『第23A圖』、『第23B圖』、『第24A圖』和『第24B圖』，顯示了RAID系統834－2和834－3。在『第23A圖』，Y個LPDD磁碟陣列838與伺服器/用戶端840通信，且X個HPDD磁碟陣列836與Y個LPDD磁碟陣列838通信。RAID系統834－2可包括管理旁路路徑，其選擇地避開Y個LPDD磁碟陣列838。可以理解的，X大於或等於2，且Y大於或等於1。X能夠大於Y、小於Y和/或等於Y。例如，『第23B圖』顯示的RAID系統834－2’，其中X＝Y＝Z。在『第24A圖』中，X個HPDD磁碟陣列836與伺服器/用戶端840通信，且Y個LPDD磁碟陣列838與X個HPDD磁碟陣列836通信。RAID系統834－2可包括由虛線表示的管理旁路路徑846，其選擇地避開Y個LPDD磁碟陣列838。可以理解的，X大於或等於2，且Y大於或等於1。X能夠大於Y、小於Y和/或等於Y。例如，『第24B圖』顯示的RAID系統834－3’，其中X＝Y＝Z。在『第23A圖』至『第24B圖』中使用的策略可包括直寫和/或回寫。

陣列管理模組844和/或磁碟陣列控制器842利用LPDD磁碟陣列838來減少HPDD磁碟陣列836的功率消耗。典型地，在『第21圖』的先前技術RAID系統中的HPDD磁碟陣列808在工作期間總是保持打開，以支援所需的資料存取時間。可以理解的，HPDD磁碟陣列808消耗相對高的功率。此外，由於大量的資料儲存在HPDD磁碟陣列808中，所以HPDD的磁碟盤典型地盡可能地大，這需要更高容量的主軸馬達，且因為讀/寫臂平均移動距離更遠，更增加了資料存取時間。

依據本發明，以上結合『第6圖』至『第17圖』描述的技術在如『第22B圖』所示的RAID系統834－1’中可選擇地使用，以減少功率消耗和資料存取時間。雖然沒有在『第22A圖』和『第23A圖』至『第24B圖』中顯示，依據本發明的其他RAID系統也可使用這些技術。換句話說，在『第6圖』和『第7A圖』至『第7D圖』中描述的LUB模組304、適應性儲存模組306和/或LPDD維護模組被磁碟陣列控制器842和/或陣列管理模組844選擇地實現，以選擇性把資料儲存在LPDD磁碟陣列838上，以減少功率消耗和資料存取時間。『第8A圖』至『第8C圖』、『第9圖』和『第10圖』中描述的適應性儲存控制模組414也可被磁碟陣列控制器842和/或陣列管理模組844選擇地實現，以減少功率消耗和資料存取時間。『第11A圖』至『第11C圖』和『第12圖』中描述的驅動功率減少控制模組522也可由磁碟陣列控制器842和/或陣列管理模組844實現，以減少功率消耗和資料存取時間。此外，『第13圖』至『第17圖』中顯示的多驅動器系統和/或直接介面可用HPDD磁碟陣列836中的一個或多個HPDD實現，以增加功能和減少功率消耗和存取時間。

請參考『第25圖』，顯示了依據現有技術的網路附加儲存(NAS)系統850，其包括儲存設備854、儲存請求器858、檔案伺服器862和通信系統866。儲存設備854典型地包括磁碟機、RAID系統、磁帶裝置、磁帶庫、光碟裝置、自動點播機和要被共用的任何其他儲存設備。儲存設備854較佳是物件導向的設備。儲存設備854可包括I/O介面，用於請求器858的資料儲存和擷取。請求器858典型地包括共用和/或直接存取儲存設備854的伺服器和/或用戶端。

檔案伺服器862執行管理和安全功能，例如請求驗證和資源分配。檔案伺服器862管理指示儲存設備854，而請求器858不承擔儲存管理，而由檔案伺服器862承擔儲存管理。在小型的系統中，可能不需要專門的檔案伺服器。在這個狀況下，請求器可以承擔監視NAS系統850操作的責任。同樣地，檔案伺服器862和請求器858分別包括管理模組870和872，雖然可提供一個或另一個和/或兩個管理模組。通信系統866是實體的基本設備，NAS系統850的元件透過通信系統866通信。通信系統866較佳具有網路與通道的屬性，能夠連接網路中的所有元件，且具有典型地在通道中的低延遲特性。

當啟動NAS系統850時，儲存設備854相互識別或者識別其他設備透過共同的裝置，例如檔案伺服器862、一個或多個請求器858和/或到通信系統866。通信系統866提供網路管理技術，並透過容易連接到與所述通信系統的傳遞媒介。儲存設備854和請求器858登錄到所述傳遞媒介上。要確定操作配置的任何元件能夠使用傳遞媒介來識別所有其他元件。請求器858從檔案伺服器862獲取可存取的儲存設備854的相關資訊，而儲存設備854取得需要定位另一個設備或調用管理服務(例如備份)的相關資訊。類似地，檔案伺服器862能夠從傳遞媒介瞭解是否存在儲存設備854。基於特定安裝的安全性，請求器可能被拒絕存取某個設備。請求器能夠從可存取的儲存設備中識別檔案、資料庫和可用的自由空間。

同時，每個NAS元件能夠識別任何特殊條件的檔案伺服器862。任何設備級服務屬性應該傳達到檔案伺服器862一次，所有其他元件能夠從檔案伺服器862識別。例如，請求器可能在啟動之後被告知加入了額外的記憶體，這由請求器登錄到檔案伺服器862上時設置的屬性觸發。當新的儲存設備增加到配置檔時，檔案伺服器862就自動這樣做，包括傳送重要的資訊，例如其是RAID 5、鏡像儲存等等。

當請求器必須打開一個檔時，其能夠直接到儲存設備854或者到檔案伺服器以獲得許可和位置資訊。儲存設備854控制存取記憶體的程度是安裝程序的安全要求功能。

請參考『第26圖』，顯示了依據本發明的網路附加儲存(NAS)系統900，其包括儲存設備904、請求器908、檔案伺服器912和通信系統916。儲存設備904包括RAID系統834和/或多磁碟機系統930，如『第6圖』至『第19圖』所描述的。儲存設備904典型地還包括磁碟機、RAID系統、磁帶裝置、磁帶庫、光碟裝置、自動點播機和/或如上所述的要共用的任何其他儲存設備。因此，使用改進的RAID系統和/或多磁碟機系統930將減少NAS系統900的功率消耗和資料存取時間。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

4．．．電腦架構

6．．．處理器

7．．．記憶體

8．．．輸入/輸出介面

9、28．．．揮發性記憶體

11．．．圖形處理器

12．．．記憶體

13．．．鍵盤

14．．．指標設備

15．．．高功率磁碟機

16．．．顯示器

17．．．音頻輸出設備

18．．．其他輸入/輸出設備

20．．．電腦架構

22．．．處理晶片組

32．．．二級快取

33、34．．．一級快取

24．．．輸入/輸出晶片組

25．．．處理器

26．．．圖形處理器

27．．．系統匯流排

30．．．PCI匯流排

36．．．PCI插槽

40．．．通用串列匯流排

50．．．高功率磁碟機

41．．．音頻設備

42．．．鍵盤和/或指標設備

43．．．基本輸入/輸出系統

44．．．ISA匯流排

60．．．電腦架構

62、104．．．副處理器

64、108．．．副圖形處理器

65．．．非揮發性記憶體

66．．．LPDD

68．．．快閃記憶體

70．．．電腦架構

74、76．．．副揮發性記憶體

80．．．電腦架構

84、86．．．嵌入式揮發性記憶體

100．．．電腦架構

110．．．低功率磁碟機

174、176．．．嵌入式揮發性記憶體

154、158．．．副揮發性記憶體

109．．．低功率非揮發性記憶體

112．．．快閃記憶體

150、170．．．電腦架構

190．．．電腦架構

200．．．電腦架構

210．．．電腦架構

250．．．快取層次結構

258．．．低功率非揮發性記憶體

254．．．高功率非揮發性記憶體

262．．．揮發性記憶體

266．．．二級快取

268．．．一級快取

270．．．主/副處理器(主/副圖形處理器)

300．．．驅動控制模組

304．．．LUB模組

306．．．適應性儲存模組

308．．．LPDD維護模組

310．．．高功率磁碟機

312．．．低功率磁碟機

400－1．．．儲存控制系統

400－2．．．儲存控制系統

400－3．．．儲存控制系統

410．．．快取控制模組

414．．．適應性儲存控制模組

416．．．資料匯流排

422．．．揮發性記憶體

424、534．．．低功率非揮發性記憶體

424’．．．低功率磁碟機

426、538．．．高功率非揮發性記憶體

426’．．．高功率磁碟機

430、542．．．作業系統

440．．．主機控制模組

490．．．表

492．．．資料區塊描述欄位

493．．．低功率計數器欄位

494．．．高功率計數器欄位

495．．．大小欄位

496．．．最後使用欄位

497．．．手動覆蓋欄位

500－1．．．驅動功率減少系統

500－2．．．驅動功率減少系統

500－3．．．驅動功率減少系統

530．．．揮發性記憶體

520．．．快取控制模組

522．．．驅動功率減少控制模組

526．．．資料匯流排

534’．．．低功率磁碟機

538’．．．高功率磁碟機

560、651．．．主機控制模組

640．．．多磁碟機系統

644．．．高功率磁碟機

648．．．低功率磁碟機

650．．．驅動控制模組

650LP．．．低功率驅動控制模組

650HP．．．高功率驅動控制模組

653．．．硬碟控制器

656、694．．．緩衝區

657、696．．．處理器

659．．．讀/寫設備

660、670．．．前置放大電路

654、664．．．主軸馬達

652．．．磁碟盤

658．．．讀/寫臂

662．．．磁碟盤

668．．．讀/寫臂

669．．．讀/寫設備

672．．．第一主軸/音圈馬達驅動器

676．．．第二主軸/音圈馬達驅動器

678．．．第二讀/寫通道電路

674．．．第一讀/寫通道電路

680、690．．．介面

682．．．低功率磁碟機

684．．．系統單晶片

692．．．硬碟控制器

704．．．資料匯流排

700．．．作業系統

702．．．虛擬記憶體

708．．．揮發性記憶體

710．．．LP非揮發性記憶體

800．．．獨立磁碟多重陣列

804．．．伺服器/用戶端

808．．．磁碟陣列

812、842．．．磁碟陣列控制器

814、844．．．陣列管理模組

816．．．高功率磁碟機

834．．．RAID系統

834－1．．．RAID系統

834－2．．．RAID系統

834－3．．．RAID系統

834－1’．．．RAID系統

834－2’．．．RAID系統

834－3’．．．RAID系統

836．．．X個HPDD磁碟陣列

836－1．．．高功率磁碟機

836－2．．．高功率磁碟機

838－1．．．低功率磁碟機

838－2．．．低功率磁碟機

836－Z．．．高功率磁碟機

838．．．Y個LPDD磁碟陣列

838－Z．．．低功率磁碟機

840．．．伺服器/用戶端

846．．．管理旁路路徑

850．．．網路附加儲存系統

854、904．．．儲存設備

858、908．．．請求器(伺服器和/或用戶端)

862．．．檔案伺服器

866、916．．．通信系統

870、872．．．管理模組

900．．．網路附加儲存系統

912．．．檔案伺服器

920、922．．．管理模組

930．．．多磁碟機系統

HPDD．．．高功率磁碟機

ISA．．．工業標準體系結構

LUB．．．最少使用區塊

LPDD．．．低功率磁碟機

PCI．．．週邊組件連接介面

RAM．．．隨機存取記憶體

USB．．．通用串列匯流排

步驟320．．．開始

步驟324．．．是否有資料儲存請求？

步驟328．．．LPDD是否有足夠空間？

步驟330．．．供電給HPDD

步驟334．．．傳送LUB至HPDD

步驟336．．．LPDD是否有足夠空間？

步驟340．．．關閉HPDD

步驟344．．．傳送資料到LPDD

步驟350．．．是否有資料擷取請求？

步驟354．．．資料是否位於LPDD中？

步驟356．．．從LPDD擷取資料

步驟360．．．供電給HPDD

步驟364．．．LPDD是否有足夠空間？

步驟366．．．傳送LUB到HPDD

步驟368．．．傳送資料到LPDD並從LPDD上擷取資料

步驟370．．．當資料傳送完成時，關閉HPDD

步驟372．．．判斷是否在LUB之前使用資料？

步驟374．．．在HPDD上儲存資料

步驟376．．．是否可再使用資料一次？

步驟378．．．從HPDD擷取資料

步驟380．．．在HPDD上儲存資料

步驟390．．．開始

步驟392．．．是否為高功率模式？

步驟394．．．上一個模式是否為低功率模式？

步驟396．．．執行維護

步驟460．．．開始

步驟462．．．是否存在到非揮發性記憶體的資料儲存請求？

步驟464．．．判斷是否可以在低功率模式使用資料？

步驟468．．．把資料儲存在HPDD上

步驟474．．．把資料儲存在非揮發性記憶體中

步驟582‧‧‧開始

步驟584‧‧‧低功率模式？

步驟586‧‧‧判斷大的資料區塊存取是否來自HPDD？

步驟590‧‧‧判斷資料區塊是否被順序存取？

步驟594‧‧‧確定讀出長度

步驟598‧‧‧把資料從高功率非揮發性記憶體傳送到低功率非揮發性記憶體

步驟720‧‧‧開始

步驟724‧‧‧是否有額外的分頁儲存請求？

步驟728‧‧‧分配部分非揮發性記憶體用於分頁檔

步驟740‧‧‧開始

步驟744‧‧‧是否正在請求資料寫入操作？

步驟748‧‧‧是否超出揮發性記憶體的容量？

步驟750‧‧‧使用揮發性記憶體

步驟754‧‧‧儲存資料在非揮發性記憶體中

步驟760‧‧‧是否請求了資料讀取操作？

步驟764‧‧‧位址是否對應於RAM位址

步驟766‧‧‧從揮發性記憶體中讀取資料

步驟770‧‧‧從非揮發性記憶體中的分頁檔讀取資料

第1A圖和第1B圖依據現有技術說明示例的電腦架構；第2A圖依據本發明之電腦架構之第一實施例，其具有在高功率模式期間工作的主處理器、主圖形處理器和主揮發性記憶體及與主處理器通信的副處理器和從圖形處理器，他們在低功率模式期間工作且在低功率模式期間利用主揮發性記憶體；第2B圖依據本發明之電腦架構之第二實施例，其和第2A圖類似，且包括連接到副處理器和/或從圖形處理器的從揮發性記憶體；第2C圖依據本發明之電腦架構之第三實施例，其和第2A圖類似，且包括嵌入的揮發性記憶體，其和副處理器和/或從圖形處理器關聯；第3A圖依據本發明之電腦架構之第四實施例，計算機具有在高功率模式期間工作的主處理器、主圖形處理器和主揮發性記憶體及與處理晶片組通信的副處理器和從圖形處理器，它們在低功率模式期間工作且在低功率模式期間利用主揮發性記憶體；第3B圖依據本發明之電腦架構之第五實施例，其和第3A圖類似，且包括連接到副處理器和/或從圖形處理器的從揮發性記憶體；第3C圖依據本發明之電腦架構之第六實施例，其和第3A圖類似，且包括嵌入的揮發性記憶體，其和副處理器和/或從圖形處理器關聯；第4A圖依據本發明之電腦架構之第七實施例，計算機具有副處理器和從圖形處理器，其與輸入/輸出晶片組通信，在低功率模式期間工作且在低功率模式期間利用主揮發性記憶體；第4B圖依據本發明之電腦架構之第八實施例，其和第4A圖類似，且包括連接到副處理器和/或從圖形處理器的從揮發性記憶體；第4C圖依據本發明之電腦架構之第九實施例，其和第4A圖類似，且包括嵌入的揮發性記憶體，其和副處理器和/或從圖形處理器關聯；第5圖依據本發明說明了用於第2A圖~第4C圖的電腦架構的快取階層結構；第6圖是驅動控制模組的功能塊圖，其包括最少使用區塊(LUB)模組，且管理資料在低功率磁碟機(LPDD)和高功率磁碟機(HPDD)之間的儲存和傳送；第7A圖是說明由第6圖的驅動控制模組執行的步驟的流程圖；第7B圖是說明由第6圖的驅動控制模組執行的替代步驟的流程圖；第7C圖和第7D圖是說明由第6圖的驅動控制模組執行的替代步驟的流程圖；第8A圖說明了快取控制模組，其包括一個自適應的儲存控制模組，且控制LPDD和HPDD之間的資料儲存和傳送；第8B圖說明了一個作業系統，其包括一個適應性的儲存控制模組，且控制LPDD和HPDD之間的資料儲存和傳送；第8C圖說明了一個主機控制模組，其包括一個適應性的儲存控制模組，且控制LPDD和HPDD之間的資料儲存和傳送；第9圖說明了由第8A圖~第8C圖的適應性的儲存控制模組執行的步驟；第10圖是一個示例表，說明了在低功率模式期間決定程式或檔案被使用的可能性的方法；第11A圖說明了包括一個磁片驅動功率減少模組的快取控制模組；第11B圖說明了包括一個磁片驅動功率減少模組的作業系統；第11C圖說明了包括一個磁片驅動功率減少模組的主機控制模組；第12圖說明了由第11A圖~第11C圖的磁片驅動功率減少模組執行的步驟；第13圖說明了包括高功率磁碟機(HPDD)和低功率磁碟機(LPDD)的多磁碟機系統；第14圖~第17圖說明了第13圖的多磁碟機系統的其他示例型的實施方式；第18圖說明了低功率非揮發性記憶體例如快閃記憶體或低功率磁碟機(LPDD)的使用，用於增加電腦的虛擬儲存；第19圖和第20圖說明了由作業系統執行的步驟，以分配和使用第18圖的虛擬儲存；第21圖是依據現有技術的獨立磁碟多重陣列(RAID)系統的功能塊圖；第22A圖是依據本發明的示例RAID系統的功能塊圖，其具有包括X個HPDD的磁碟陣列和包括Y個LPDD的磁碟陣列；第22B圖是第22A圖的RAID系統的功能塊圖，其中X和Y等於Z；第23A圖是依據本發明的另一個示例RAID系統的功能塊圖，其具有包括Y個LPDD的磁碟陣列，該陣列與包括X個HPDD的磁碟陣列通信；第23B圖是第23A圖的RAID系統的功能塊圖，其中X和Y等於Z；第24A圖是依據本發明的又一個示例RAID系統的功能塊圖，其具有包括X個HPDD的磁碟陣列，該陣列與包括Y個LPDD的磁碟陣列通信；第24B圖是第24A圖的RAID系統的功能塊圖，其中X和Y等於Z；第25圖是依據現有技術的網路附加儲存(NAS)系統的功能塊圖；和第26圖是依據本發明的網路附加儲存(NAS)系統的功能塊圖，其包括第22A圖、第22B圖、第23A圖、第23B圖、第24A圖和/或第24B圖的RAID系統和/或依據第6圖~第17圖的多驅動器系統。

500－1．．．驅動功率減少系統

520．．．快取控制模組

522．．．驅動功率減少控制模組

526．．．資料匯流排

530．．．揮發性記憶體

534．．．低功率非揮發性記憶體

538．．．高功率非揮發性記憶體

Claims

一種資料儲存系統，其用於具有一高功率和一低功率模式的電腦，該資料儲存系統包括：一低功率(LP)非揮發性記憶體；一高功率(HP)非揮發性記憶體；和一快取控制模組，與該低功率(LP)和該高功率(HP)非揮發性記憶體通信，其中，在該低功率模式期間當從該高功率(HP)非揮發性記憶體讀取該讀取資料時，且該讀取資料包括一順序存取資料檔案，該快取控制模組包括一驅動功率減少模組，該驅動功率減少模組係用於計算一個突發週期，進而把該讀取資料之區段從該高功率(HP)非揮發性記憶體傳送到該低功率(LP)非揮發性記憶體。
如申請專利範圍第1項所述之資料儲存系統，其中該驅動功率減少模組選擇該突發週期，以減少該低功率模式期間該讀取資料的讀出過程中的功率消耗。
如申請專利範圍第1項所述之資料儲存系統，其中該低功率(LP)非揮發性記憶體包括快閃記憶體和該低功率磁碟機(LPDD)中的至少一個。
如申請專利範圍第3項所述之資料儲存系統，其中該LPDD包括一個或多個磁碟盤，所述一個或多個磁碟盤的直徑小於或等於1.8英寸。
如申請專利範圍第3項所述之資料儲存系統，其中該高功率(HP)非揮發性記憶體包括一高功率磁碟機(HPDD)。
如申請專利範圍第5項所述之資料儲存系統，其中該HPDD包括一個或多個磁碟盤，所述一個或多個磁碟盤的直徑大於1.8英寸。
如申請專利範圍第5項所述之資料儲存系統，其中該突發週期是基於至少以下之一：該LPDD的旋轉起動時間、該HPDD的旋轉起動時間、該LPDD的功率消耗、該HPDD的功率消耗、該讀取資料的讀出長度和該LPDD的容量。。
如申請專利範圍第1項所述之資料儲存系統，更包括一主機控制模組，其包括該驅動功率減少模組。
如申請專利範圍第1項所述之資料儲存系統，更包括一作業系統，其包括該驅動功率減少模組。