[發(fā)明專利]ATA接口的DDR固態(tài)盤

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610089683.8
• 申請(qǐng)日: 2006-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN101105970A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京赫芯斯信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G11C7/00
• 分類號(hào): G11C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)外部存儲(chǔ)設(shè)備：磁盤的革新。具體地說，多年來，傳統(tǒng)機(jī)械式硬盤一直被用來作為計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)設(shè)備，隨著新的磁盤存儲(chǔ)器(例如，ATA接口的DDR固態(tài)盤)的提出，在磁盤的存儲(chǔ)速度、防震性能、體積等技術(shù)方面都將有重大的革新。

背景技術(shù)

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)通用的外部存儲(chǔ)器是磁盤，就是傳統(tǒng)的機(jī)械式硬盤，這是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)必備的外部設(shè)備，硬盤里存放著包括操作系統(tǒng)和各種各樣的應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)軟件。

從機(jī)械式硬盤誕生之日起，到現(xiàn)在的四，五十年中，硬盤驅(qū)動(dòng)器在控制技術(shù)、接口標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了一系列的重大改進(jìn)，新的機(jī)械式硬盤技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并得到廣泛的應(yīng)用。從市場(chǎng)來看，磁盤的容量、體積、速度和性能方面仍有待進(jìn)一步提高方能滿足用戶的需求。

另一種是以通用串行總線USB(Universal?Serial?Bus)為接口的閃盤，這是一個(gè)容量較大的存儲(chǔ)設(shè)備，只要計(jì)算機(jī)上有USB插口就可以使用；雖然讀寫速度慢一些，但可以隨意更換盤，且兼容性較高和防震性能好，仍受到用戶廣泛地重視。

新近出現(xiàn)的一種存儲(chǔ)器是以ATA接口的雙倍數(shù)據(jù)速率DDR(Double?Data?Rate)SDRAM的固態(tài)盤。比起前兩種盤，固態(tài)盤有它顯著的特點(diǎn)，如讀寫速度快，寫操作次數(shù)沒有限制等。表1給出這三種盤的性能比較：

有關(guān)盤的存儲(chǔ)技術(shù)方面亦有相應(yīng)的專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)。例如，專利號(hào)為ZL01114762.8(2004年4月28日)的“使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)安全存取方法和系統(tǒng)”和專利號(hào)為US6,148,354(2000年11月14日)的“通用串行總線個(gè)人電腦閃存盤的結(jié)構(gòu)(Architecture?for?a?universal?serial?bus-based?PC?flash?disk)”。這兩個(gè)專利文獻(xiàn)涉及到的USB接口和閃存盤都是成熟的技術(shù)，但在這些專利中，將其組合在一起，也體現(xiàn)了一種創(chuàng)新的亮點(diǎn)。

表1：三種盤的性能比較

同樣地，ATA接口，DDR接口是成熟的技術(shù)，但以ATA接口和DDR盤的組合而形成新的固態(tài)盤，確是繼傳統(tǒng)的機(jī)械式盤和閃盤之后出現(xiàn)的具有創(chuàng)新亮點(diǎn)的事物。由于DDR盤使用了更多更先進(jìn)的同步電路，因此，DDR實(shí)際上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器SDRAM(Synchronous?Dynamic?RAM)的速度，它允許在時(shí)鐘脈沖的上邊沿和下邊沿傳輸數(shù)據(jù)，這就使得DDR的速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的兩倍；而且容量上還有了提高。當(dāng)然，由于SDRAM的數(shù)據(jù)易失性，ATA接口和DDR接口組合的固態(tài)盤必須工作在有穩(wěn)定電源支持的情況下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一項(xiàng)接口轉(zhuǎn)換技術(shù)。即從ATA接口到DDR接口(如圖1所示)，從而實(shí)現(xiàn)固態(tài)盤的功能。接口轉(zhuǎn)換過程分四個(gè)步驟：(1)ATA接口分別通過兩個(gè)通道：傳送數(shù)據(jù)到FiFo，和傳送控制信息到控制邏輯；(2)控制邏輯對(duì)控制信息的分析處理產(chǎn)生新的信息，并將新的相關(guān)控制信息分別通過控制信息通道送到FiFo，和DDR接口；(3)FiFo根據(jù)控制信息將數(shù)據(jù)送到DDR接口；(4)DDR接口對(duì)控制信息和數(shù)據(jù)加工，從而實(shí)現(xiàn)固態(tài)盤的整體轉(zhuǎn)換功能。本發(fā)明是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片F(xiàn)PGA(Field?Programmable?Gate?Array)設(shè)計(jì)的。根據(jù)ATA接口規(guī)范與DDR接口規(guī)范對(duì)接口類型和數(shù)量上的要求以及本發(fā)明的設(shè)計(jì)規(guī)模，我們采用的是美國(guó)Xilinx公司推出的Spantan?III系列XC3S200型芯片。

(1)ATA接口

ATA是一種異步接口協(xié)議，需要使用異步接口電路完成信息的同步工作。ATA規(guī)范定義了12個(gè)寄存器，這些寄存器通過FPGA隨機(jī)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的監(jiān)控。

ATA接口中的DMA的功能接收輸入clk，reset，dior_，diow_和dmack等控制信息和輸出dmarq和iody等控制信息。ATA接口中的接口模塊的功能是利用FPGA芯片中的Block?Ram實(shí)現(xiàn)ATA協(xié)議中規(guī)定的接口寄存器，并保存Identify信息。我們選用的RAM是一個(gè)雙端口(A和B)器件；A和B兩端口可分別對(duì)整個(gè)RAM空間進(jìn)行讀寫操作，互不妨礙。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，RAM的A端口由ATA的相關(guān)邏輯控制；B端口由控制邏輯控制，并向RAM中實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)寄存器中返回當(dāng)前指令的狀態(tài)信息。

(2)控制邏輯

控制邏輯主要由微控制器和FiFo控制邏輯，以及信息傳送通道組成。

1)微控制器