[發明專利]一種基于存儲卡陣列架構的硬盤實現方法

有效

• 申請號: 201510341108.1
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104991737B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 樊凌雁
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 吳建鋒

本發明提出一種基于存儲卡陣列架構的硬盤實現方法，包括以下步驟：在硬盤控制器并接N個存儲通道，每個存儲通道的信號總線上并接M個存儲卡；硬盤控制器為每個存儲卡分配具有唯一標識的相對卡地址；讀取文件數據并根據該文件的邏輯塊地址確定其所存儲的存儲卡；通過向信號總線發送控制命令實現存儲卡的片選使其由待機狀態轉換為占用總線狀態；與選中的存儲卡完成文件數據讀寫操作；當前文件數據讀寫操作結束后向信號總線發送控制命令使該存儲卡由占用總線狀態轉換為待機狀態。采用本發明的技術方案，在硬件架構上省去了高速開關電路，減輕了硬盤控制器的負荷，降低了成本。

技術領域

本發明涉及數據存儲領域，特別涉及一種基于存儲卡陣列架構的硬盤實現方法。

背景技術

近些年來，隨著基于閃存介質的固態硬盤應用日益廣泛，對這類硬盤的單體容量也提出了更大的要求，特別是在云服務器、大數據服務器、冗余磁盤陣列等需要海量數據存儲的應用領域。

現有技術固態硬盤一般采用Flash控制器+固態存儲介質NAND Flash的架構，該架構在實現大容量、尤其是TB級以上的超大容量固態硬盤時，由于NAND Flash自身的物理特性，大大增加了硬盤控制器實現的技術難度和硬件成本。如NAND Flash的頁數據寫入和擦除次數有限制，超過一定次數(比如3千次)將使得該存儲頁不穩定、乃至失效；另外NANDFlash在數據存儲過程中，有可能出現Bit錯誤，需要對數據進行糾錯；上述NAND Flash的自身物理特性，使其在直接架構大容量固態硬盤時，控制器需要增加復雜的讀寫均衡控制算法(糾錯編碼算法，如BCH、ECC等糾錯碼)以及存在閃存通道接口總線復雜等問題，大大增加了控制器實現的技術難度；同時為保證固態硬盤的讀寫性能，上述糾錯編碼必須在用硬件實現，而實現這些糾錯編碼電路需要耗費大量的邏輯資源，從而導致Flash控制器芯片面積增加，推高硬件成本。

另一方面隨著存儲卡技術的不斷成熟，SD卡、MMC卡或eMMC模塊等存儲卡都已廣泛應用于各種存儲設備，尤其隨著eMMC模塊在手機中的廣泛應用，eMMC模塊的價格迅速下降，導致采用eMMC模塊架構固態硬盤比直接采用NAND Flash在成本上差不多甚至更具優勢；但由于存儲卡在內都已經集成了控制器和接口模塊，從而無需復雜的讀寫算法，在實現大容量固態硬盤時，存儲卡能夠通過多級級聯進行擴容，具有電路簡單、接口總數少等優點，從而有利于硬盤控制器的集成度和ASIC化。比如申請人之前提出的發明專利申請2014100494177，其技術方案就是一種基于存儲卡陣列架構的超大容量固態硬盤的實現方法，其中，各個存儲卡是通過硬盤控制器切換高速開關電路選擇時鐘信號實現存儲卡的片選，但該技術方案還存在以下缺陷：對高速開關的控制增加了控制器的負荷，同時高速開關電路的存在增加了電路復雜性和電路板設計復雜性，也增加了硬件成本。

故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于存儲卡陣列架構的硬盤實現方法，該方法采用SD/MMC/eMMC等形式的存儲卡為存儲介質，并將多個存儲卡并接在硬盤控制器各個存儲通道的信號總線上，采用協議命令的方式實現存儲卡的片選，從而不需要在硬件結構中附加高速開關電路，降低了硬盤控制器的復雜性，進一步降低了硬盤成本。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案為：

一種基于存儲卡架構的固態硬盤控制方法，包括以下步驟：

在硬盤控制器并接N個存儲通道，每個存儲通道的信號總線上并接M個存儲卡；

硬盤控制器為每個存儲卡分配具有唯一標識的相對卡地址，并對每個存儲卡的物理存儲空間分配邏輯塊地址；

讀取文件數據并根據該文件的邏輯塊地址確定其所存儲的存儲卡；

通過向信號總線發送控制命令實現存儲卡的片選使其由待機狀態轉換為占用總線狀態；