[發明專利]一種硬件加速器

有效

• 申請號: 201911060807.3
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN112764669B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 陳博
• 申請（專利權）人: 北京憶芯科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請提供了硬件加速器，包括命令管理器、讀寫處理器和緩沖存儲器，其中，讀寫處理器根據第一信息獲取數據索引，以及，指示數據搬移單元獲取與第一命令對應的讀/寫數據，其中，第一信息為CPU組從第一命令中獲取的，第一信息包括數據索引或用于獲取數據索引的信息，若第一命令為讀命令，讀/寫數據包括數據搬移單元從動態隨機存取存儲器DRAM中獲取的第一數據，緩沖存儲器緩存數據索引。通過命令管理器、讀寫處理器和緩沖存儲器分別實現CPU的部分功能，減少讀寫操作過程中占用的CPU資源，從而實現對讀寫操作的加速。

技術領域

本申請涉及存儲技術，特別地，涉及用于存儲設備的控制部件的硬件加速器。

背景技術

圖1A展示了固態存儲設備的框圖。固態存儲設備100同主機相耦合，用于為主機提供存儲能力。主機同固態存儲設備100之間可通過多種方式相耦合，耦合方式包括但不限于通過例如SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高級技術附件)、SCSI(Small Computer System Interface，小型計算機系統接口)、SAS(Serial AttachedSCSI，串行連接SCSI)、IDE (Integrated Drive Electronics，集成驅動器電子)、USB(Universal Serial Bus，通用串行總線)、PCIE(Peripheral Component InterconnectExpress,PCIe，高速外圍組件互聯)、NVMe(NVM Express，高速非易失存儲)、以太網、光纖通道、無線通信網絡等連接主機與固態存儲設備100。主機可以是能夠通過上述方式同存儲設備相通信的信息處理設備，例如，個人計算機、平板電腦、服務器、便攜式計算機、網絡交換機、路由器、蜂窩電話、個人數字助理等。存儲設備100包括接口120、控制部件140、一個或多個NVM芯片 130以及DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機訪問存儲器) 110。

NAND閃存、相變存儲器、FeRAM(Ferroelectric RAM，鐵電存儲器)、 MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁阻存儲器)、RRAM(Resistive Random AccessMemory，阻變存儲器)、XPoint存儲器等是常見的NVM。

接口120可適配于通過例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太網、光纖通道等方式與主機交換數據。

控制部件140用于控制在接口120、NVM芯片130以及DRAM 110之間的數據傳輸，還用于存儲管理、主機邏輯地址到閃存物理地址映射、擦除均衡、壞塊管理等。控制部件140可通過軟件、硬件、固件或其組合的多種方式實現，例如，控制部件140可以是FPGA(Field-programmable gate array，現場可編程門陣列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，應用專用集成電路)或者其組合的形式。控制部件140也可以包括處理器或者控制器，在處理器或控制器中執行軟件來操縱控制部件140的硬件來處理IO(Input/Output)命令。控制部件140還可以耦合到DRAM 110，并可訪問 DRAM 110的數據。在DRAM可存儲FTL表和/或緩存的IO命令的數據。

控制部件140包括閃存接口控制器(或稱為介質接口控制器、閃存通道控制器)，閃存接口控制器耦合到NVM芯片130，并以遵循NVM芯片130 的接口協議的方式向NVM芯片130發出命令，以操作NVM芯片130，并接收從NVM芯片130輸出的命令執行結果。已知的NVM芯片接口協議包括“Toggle”、“ONFI”等。