[發明專利]并行閃存控制器

在審

• 申請號: 200710074355.5
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101082891A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 黃河
• 申請（專利權）人: 憶正存儲技術（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 李廣

技術領域

本發明涉及一種并行閃存控制器，具體的來講，本發明涉及一種下掛按閃存通道和閃存行進行陣列組織的二維并行閃存控制器。

背景技術

隨著PC技術的逐漸發展，用戶對存儲設備的要求也越來越高，其中不僅僅包括對容量、性能、速度，還包括功耗，外形體積，對外界綜合環境的要求，以及很多特殊環境的要求等等。現在使用范圍最廣泛的存儲設備，按照存儲介質的類型大致可以分為閃存設備和硬盤設備兩種。對于這兩種存儲設備來講，硬盤設備由于其目前低廉的價格，因此是使用范圍最廣泛，市場占有率遠遠大于閃存設備，但是，其自身存在的很多缺點限制了廣泛的應用，而閃存則根據其自身存在的一些優勢，逐漸占領原屬于硬盤的一部分應用領域。對于閃存設備來講，其優點首先在于隨機讀寫速度快；同時由于閃存是芯片操作不存在機械控制，因此數據穩定，同時功耗很低；還有，由于其數據存儲單元為閃存芯片，因此對環境的適應性很強，無論溫度、壓強，還是濕度、空氣純凈度，對其的影響都不大，因此適用領域比較廣泛。對于硬盤來講，由于其內部的機械結構決定了它比較大的功耗，龐大的外形體積，工作過程中會產生噪聲，以及對外界環境的要求比較高；同時，由于其機械結構，決定其隨機讀寫的速率很低。因此，在相當一部分使用領域，越來越不能滿足市場要求，例如在便攜的筆記本電腦中，由于其比較大的功耗，抗震性能不好，相對比較龐大的外形，使得其越來越不能匹配要求日益提高的此類計算機。此外，在一些性能要求比較高的特殊環境下，硬盤由于其機械構造，也大大限制了它的使用；而在此類環境下，閃存則表現了其優勢所在。另一方面，由于閃存芯片自身的一些特性，限制了閃存的使用范圍的逐漸擴大，這類限制主要集中在閃存存儲設備的接口帶寬一直不能得到顯著的提高，所以，在大容量的存儲設備領域特別是對設備讀寫速率要求比較高的環境一直受到限制，因此，如何提高其閃存存儲設備的帶寬是擴大閃存設備使用范圍的關鍵所在。

目前常用的閃存芯片接口帶寬在一般情況下平均可以達到10MBps或者幾十MBps左右，而作為存儲器常用接口的PATA和SATA遠遠大于這個值，一般平均可以達到100MBps以上，因此閃存芯片的接口帶寬遠小于設備接口的帶寬，存儲設備的瓶頸主要集中在閃存芯片的接口帶寬上，所以，如何有效地提高閃存芯片與內部控制器之間的接口帶寬成為閃存存儲設備研發至關重要的因素。

此外，市場上出現了多通道閃存處理器，中國專利“多通道閃存傳輸控制器、芯片及存儲設備”(公開號CN?1790308A)中提出了多通道的控制思想，但其沒有實現真正的多通道并行工作，即各通道的控制信號線是復用的，這樣一旦有一個閃存芯片沒有完成操作任務，所有其他組就不可以開始新的操作。因此，這種做法雖然可以一定程度的提高閃存芯片的接口時序，但是，其做法工作效率比較低，同時還是遠遠小于PATA和SATA的接口時序。

發明內容

為了解決現有閃存芯片在讀寫等操作過程中出現的瓶頸問題，本發明提出了一種并行閃存控制器，通過閃存通道并行和閃存行并行的二維并行控制方式，有效地提高了存儲器的讀寫速度。

本發明提出的并行閃存控制器，用于控制多個閃存通道的閃存芯片組，閃存控制器包括：傳輸控制器、多個閃存控制單元、多個指令仲裁單元、多個指令隊列單元；每個閃存通道的閃存芯片組分別對應一個閃存控制單元、一個指令仲裁單元以及一個指令隊列單元；傳輸控制器通過片內數據總線與各閃存芯片進行數據交互；閃存通道內的閃存芯片劃分成多個閃存行；閃存控制指令按通道并行下發到指令隊列單元，指令隊列單元解析并存儲對應閃存通道的閃存控制指令，指令仲裁單元根據設定的仲裁規則確定閃存控制指令的發送順序；閃存控制單元接收指令仲裁單元下發的閃存控制指令，對通道內的閃存行按行進行分時復用方式的讀寫控制。

優選的，閃存控制單元對通道內的閃存行按行進行分時復用方式具體為：閃存控制單元選定通道內的一閃存行并下發讀寫控制指令后，立即再選定狀態空閑的另一閃存行并下發讀寫控制指令；通道內接收到讀寫控制指令的閃存行并行執行讀寫操作。

優選的，所述指令隊列單元中包括多個指令隊列，每個指令隊列存儲的閃存控制指令對應為該閃存通道中的一個閃存行。

優選的，所述指令仲裁單元按照指令隊列分時復用的方式確定閃存控制指令的發送順序。

優選的，所述指令仲裁單元根據閃存通道中指令隊列分時復用以及對應閃存控制單元的閃存芯片狀態反饋信息確定下一個要發送的閃存控制指令。