CN206331414U - 一种固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态硬盘，包括多个NAND FLASH和固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器包括状态寄存器；所述多个NAND FLASH的空闲/忙碌信号引脚均通过监测引脚接入所述状态寄存器。本实用新型只需定义一个引脚监控，在所有NAND FLASH都为空闲状态时，可直接判断NAND FLASH为空闲状态，无需花费固态硬盘控制器通过命令访问NAND FLASH的每一个逻辑单元所耗费的时间；仅增加一个芯片引脚，对芯片体积和制造成本没有影响。

Description

一种固态硬盘

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其是一种固态硬盘。

背景技术

固态硬盘 (Solid State Disk) 用固态电子存储芯片为存储介质的硬盘，由控制器单元和存储单元组成。存储单元中NAND FLASH为使用最为广泛的存储介质。

由于NAND FLASH的特性，固态硬盘具有如下特点：

1.高速缓存(Buffer)：

NAND FLASH中的每一个存储数据和块页面的擦除和写入速度都是不同的。为了提高写入性能的稳定性，固态硬盘写入的数据会先放入高速缓存(Buffer)中，再被写入到多个NAND FLASH中。另外，固态硬盘在正常使用中也会将一些系统关键信息放入高速缓存中。所以高速缓存中存放有：尚未写入NAND FLASH的缓存数据和系统关键信息。当固态硬盘的外部电源关断时，高速缓存中的数据将会丢失；

为了可靠保存高速缓存中的数据不被丢失，固态硬盘配置有备电模块，以便在外部电源关断时，提供短时间的电源，让控制器将高速缓存中的数据写入到NAND FLASH中。

2.逻辑单元READY/BUSY（空闲/忙碌）监测：

根据ONFI和Toggle协议要求：在对NAND FLASH进行擦除或写入操作时，必须先查询将写入区域的FLASH逻辑单元（LUN）的状态，当检测到状态为空闲（Ready）时再进行操作。否则NAND FLASH将不会响应控制器命令。

目前行业通常做法：

1．固态硬盘控制器通过命令访问NAND FLASH的每一个逻辑单元（LUN），但对于具有多个NAND FLASH芯片的固态硬盘，将会有几十个逻辑单元。固态硬盘控制器完成所有逻辑单元的状态访问至少需要几百微秒甚至毫秒级的时间。对于一些对时间要求极为苛刻的操作，如：固态硬盘掉电前高速缓存中的数据写入。由于备电模块供电所持续的时间通常只有毫秒级的时间，访问逻辑单元耗费的时间对备电模块的储能消耗将会非常大；

2. 固态硬盘控制器定义与所需NAND FLASH逻辑单元等数量的物理引脚，直接与NAND FLASH每一个逻辑单元READY/BUSY（空闲/忙碌）信号引脚相连接。此方案要求固态硬盘控制芯片设计时至少需多预留几十个引脚，而引脚数量直接影响芯片的体积和制造成本。

由此可见两种方案中都有较大的弊端，在实际应用中都有显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种固态硬盘。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种固态硬盘，包括多个NAND FLASH和固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器包括状态寄存器；所述多个NANDFLASH的空闲/忙碌信号引脚均通过监测引脚接入所述状态寄存器。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型只需定义一个引脚监控，在所有NAND FLASH都为空闲状态时，可直接判断NAND FLASH为空闲状态，无需花费固态硬盘控制器通过命令访问NAND FLASH的每一个逻辑单元所耗费的时间；仅增加一个芯片引脚，对芯片体积和制造成本没有影响。

附图说明

图1为本实用新型实施例电路框图；

图2为本实用新型实施例1处理流程图。

图3为本实用新型实施例2处理流程图。

具体实施方式

如图1所示，固态硬盘控制器定义一个直接与固态控制器内部状态寄存器连接的硬件引脚（监测引脚），此硬件引脚可以是通用输入输出引脚(GPIO)，也可以是专用的FLASH状态检测引脚（READY/BUSY INPUT），硬件引脚的状态将直接体现在固态硬盘控制器内部状态寄存器中；将固态硬盘内所有NAND FLASH芯片的READY/BUSY（空闲/忙碌）信号引脚接到一起，并连接到上述硬件引脚。

实施例 1

图2示出根据实施例1的减少固态硬盘全盘操作等待时间的方法的流程图。如图2所示，当外部电源关闭固态硬盘掉电时，固态硬盘使用备电模块供电，固态硬盘控制器启动掉电流程：

一方面，固态硬盘控制器读取内部状态寄存器获悉所有NAND FLASH芯片的状态，当检测到所有NAND FLASH状态为忙碌时，固态硬盘控制器将循环持续检测此状态寄存器；

当检测到所有NAND FLASH状态为空闲，控制器将会向FLASH中写入固态硬盘的映射表项和尚未写入FLASH中的缓存数据；

另一方面，固态硬盘控制器通过轮循的方式访问所有NAND FLASH的每一个逻辑单元，直到有足够的逻辑单元为空闲可用于存放缓存数据，并且控制器的READY/BUSY（空闲/忙碌）状态寄仍然为忙碌是，存器控制器将会向FLASH中写入固态硬盘的映射表项和尚未写入FLASH中的缓存数据。

控制器直接访问内部寄存器只需要几个时钟周期，只需要纳秒级即可完成对所有NAND FLASH状态为空闲的监测。而固态硬盘控制器完成所有逻辑单元的状态访问需要至少几百微秒，甚至毫秒级的时间。此方法将大幅度缩减固态硬盘在写入缓存数据前的等待时间。

实施例 2

图3示出根据实施例2的减少固态硬盘全盘操作等待时间的方法的流程图。如图3所示，当主机下发对固态硬盘进行全盘擦除操作时：

固态硬盘控制器读取内部状态寄存器获悉所有NAND FLASH芯片的状态，当检测到所有NAND FLASH状态为忙碌时，固态硬盘控制器将循环持续检测此状态寄存器；

当检测到所有NAND FLASH状态为空闲，控制器将会向所有的NAND FLASH逻辑单元进行擦除操作。

对于具有多个NAND FLASH芯片的固态硬盘，将会有几十个逻辑单元。如：64G的MCLFLASH共计有4个逻辑单元，一个512G的固态硬盘需要8颗64G的FLASH芯片，固态硬盘共计有32个逻辑单元。固态硬盘控制器完成所有逻辑单元的状态访问需要至少几百微秒，如遇到有逻辑单元正在进行擦除或写入到编程时间较慢的页面时（page），所耗费的时间将达到毫秒级。而控制器直接访问内部寄存器只需要几个时钟周期，只需要纳秒级即可完成对所有NAND FLASH状态为空闲的监测。此方法将大幅度缩减固态硬盘对全盘所有逻辑单元操作前的等待时间。

Claims (3)

1.一种固态硬盘，包括多个NAND FLASH和固态硬盘控制器；所述固态硬盘控制器包括状态寄存器；其特征在于，所述多个NAND FLASH的空闲/忙碌信号引脚均通过监测引脚接入所述状态寄存器。

2.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述监测引脚为输入输出引脚。

3.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述监测引脚为FLASH状态检测引脚。