DE202010017661U1

DE202010017661U1 - Datenspeichervorrichtung

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Publication number: DE202010017661U1
Application number: DE202010017661U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2020-04-02
Also published as: JP5347061B2; US8578084B2; JP2015046175A; WO2010117930A1; JP2012523622A; CN107832010A; US20100262738A1; US8244962B2; EP2417529A1; AU2010234648A1; JP2012523619A; US20100262762A1; EP2417531A1; AU2010234647A1; US20100262894A1; AU2010234648B2; EP2417528B1; JP2012523618A; CN102428451A; JP2012523623A

Abstract

Datenspeichervorrichtung (100) bestehend aus: einer ersten Arbeitsspeicherplatine (104a); einer zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b), wobei die erste Arbeitsspeicherplatine (104a) und die zweite Arbeitsspeicherplatine (104b) jeweils mehrere Speicherchips enthalten; sowie einer Controllerplatine (102), die ausgelegt und konfiguriert ist, um mit der ersten Arbeitsspeicherplatine (104a) und mit der zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b) funktional verbunden zu sein, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine (104a) und die zweite Arbeitsspeicherplatine (104b) jeweils einzeln von der Controllerplatine (102) abnehmbar sind; wobei die Controllerplatine (102) besteht aus: einer Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle (108), und einem Controller (110), der ausgelegt und konfiguriert ist, mittels der Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle (108) Befehle von einem Host (106) zu empfangen und die Befehle auszuführen, wobei der Controller ein Spannungsversorgungsmodul (114) enthält zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen, zum automatischen Erkennen einer Spannung der Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine (104a) und auf der zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b), sowie zum Konfigurieren des Spannungsversorgungsmoduls (114) für den Betrieb bei der...

Description

Technisches Gebiet
Die Beschreibung betrifft eine Datenspeichervorrichtung.
Hintergrund
Datenspeichervorrichtungen können zum Speichern von Daten verwendet werden. Eine Datenspeichervorrichtung kann mit Computern verwendet werden um die Datenspeicheranforderungen des Computers zu erfüllen. In manchen Fällen ist es wünschenswert, große Datenmengen auf einer Datenspeichervorrichtung zu speichern. Im weiteren kann es wünschenswert sein, Befehle zum Lesen von Daten und zum Schreiben von Daten auf die Datenspeichervorrichtung schnell auszuführen.
Zusammenfassung
Dieses Dokument beschreibt eine Datenspeichervorrichtung, die eine oder mehrere Arbeitsspeicherplatinen enthält, wobei jede der Arbeitsspeicherplatinen mehrere Flash-Speicherchips enthält. Die Datenspeichervorrichtung enthält eine Controllerplatine, mit der die Arbeitsspeicherplatinen funktional verbunden sind. Die Datenspeichervorrichtung kann zum Kommunizieren mit einem Host unter Verwendung einer Schnittstelle zum Empfangen von Befehlen von dem Host und zum Verarbeiten dieser Befehle unter Verwendung der Flash-Speicherchips konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Host Befehle zum Lesen, Schreiben, Kopieren und Löschen von Blöcken von Daten unter Verwendung der Flash-Speicherchips senden und kann die Controllerplatine diese empfangen.
In einer beispielhaften Implementierung enthält der Controller einen Field-Programmable-Gate-Array-Controller (FPGA-Controller, feldprogrammierbarer Gate-Array-Controller) und kann die Schnittstelle zwischen dem Host und der Controllerplatine eine Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle wie etwa z. B. eine Peripheral-Component-Interconnect-Express-Schnittstelle (PCIe-Schnittstelle) sein. Auf diese Weise kann die Datenspeichervorrichtung hohe Speichervolumina enthalten und zum Erzielen einer hohen Leistung und hoher Geschwindigkeiten der Datenübertragung zwischen dem Host und den Flash-Speicherchips konfiguriert sein.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Datenspeichervorrichtung mit zwei Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein, wobei jede der Arbeitsspeicherplatinen mehrere Flash-Speicherchips enthält. Die Datenspeichervorrichtung einschließlich der Controllerplatine und der zwei Arbeitsspeicherplatinen kann in Form eines Plattenlaufwerks konfiguriert sein, so dass die Datenspeichervorrichtung in einen integrierten Einbauplatz (Laufwerksschacht) einer Computervorrichtung passt. Zum Beispiel kann die Datenspeichervorrichtung so konfiguriert sein, dass sie in einen integrierten Einbauplatz eines Servers passt, um Datenspeicherkapazität für den Server bereitzustellen. Die Datenspeichervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie abnehmbar ist, sodass sie leicht von der Computervorrichtung abgenommen und in den integrierten Einbauplatz einer anderen Computervorrichtung eingeführt werden kann.
Außerdem kann die Datenspeichervorrichtung modular sein, sodass die Arbeitsspeicherplatinen von der Controllerplatine gelöst und durch andere Arbeitsspeicherplatinen ersetzt werden können, wobei die anderen Arbeitsspeicherplatinen ebenfalls mehrere Flash-Speicherchips enthalten können. Der Controller auf der Controllerplatine kann konfigurierbar sein, um zu erkennen, dass eine oder mehrere der Arbeitsspeicherplatinen gelöst und durch andere Arbeitsspeicherplatinen ersetzt worden sind. Der Controller kann zum Erkennen dieses Typs von Austausch von Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein und kann Befehle zwischen dem Host und den anderen Arbeitsspeicherplatinen verarbeiten. Auf diese Weise kann die Controllerplatine weiterverwendet werden, selbst wenn eine oder mehrere der Arbeitsspeicherplatinen nicht mehr verwendbar sind. Eine unbrauchbare Arbeitsspeicherplatine kann von der Controllerplatine gelöst werden und kann durch eine andere Arbeitsspeicherplatine ersetzt werden, während dieselbe Controllerplatine und dieselben Komponenten auf der Controllerplatine weiterverwendet werden.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Datenspeichervorrichtung konfigurierbar sein, um verschiedene Typen von Flash-Speicherchips zu behandeln. Zum Beispiel kann der Controller auf der Controllerplatine dafür konfiguriert werden, verschiedene Typen von Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen zu erkennen und mit ihnen zu arbeiten. Zum Beispiel kann der Controller ein FPGA-Controller sein, der zum Erkennen verschiedener Typen von Flash-Speicherchips einschließlich z. B. Single-Level-Cell-Flash-Speicherchips (SLC-Flash-Speicherchips), Multi-Level-Cell-Flash-Speicherchips (MLC-Flash-Speicherchips), NAND-Flash-Speicherchips, NOR-Flash-Speicherchips und anderer Typen von Flash-Speicherchips konfiguriert ist. Der Controller kann zum Erkennen von Flash-Speicherchips von verschiedenen Flash-Speicherchip-Anbietern konfiguriert sein. Der Controller kann zum Erkennen der verschiedenen Typen von Flash-Speicherchips und zum Ausführen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Flash-Speicherchips durch Übersetzen der Befehle auf der Grundlage des Typs der Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein. Somit ist es nicht erforderlich, dass der Host wegen des Typs des Flash-Speicherchips die Befehle übersetzt oder unterschiedliche Befehle sendet. Der Controller kann zum Übersetzen der Befehle von dem Host in die systemspezifischen Befehle für den bestimmten Typ von Flash-Speicherchips konfiguriert sein.
Auf diese Weise kann dieselbe Controllerplatine mit demselben Controller mit Arbeitsspeicherplatinen mit unterschiedlichen Typen von Flash-Speicherchips verwendet werden. Zum Beispiel können eine erste Arbeitsspeicherplatine und eine zweite Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine verbunden werden und kann jede der Platinen SLC-NAND-Flash-Speicherchips enthalten, die von einem Anbieter hergestellt worden sind. Die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine können gelöst und durch zwei andere Arbeitsspeicherplatinen ersetzt werden, wobei die anderen Arbeitsspeicherplatinen MLC-NAND-Flash-Speicherchips enthalten, die von einem anderen Anbieter hergestellt worden sind. Der Controller kann zum automatischen Erkennen der Flash-Speicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen und zum Ausführen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Flash-Speicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein. Auf diese Weise kann die Datenspeichervorrichtung je nach den Eigenschaften der Anwendung oder der Anwendungen in dem Host und je nach den von der Anwendung oder von den Anwendungen in dem Host gewünschten Merkmalen der Datenspeichervorrichtung mit verschiedenen Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen angepasst und konfiguriert werden.
In anderen beispielhaften Implementierungen kann jede der Arbeitsspeicherplatinen andere Speichervorrichtungen als Flash-Speicherchips enthalten. Zum Beispiel kann jede der Arbeitsspeicherplatinen mehrere dynamische Schreib-Lese-Arbeitsspeicherchips (DRAM-Chips) enthalten. In derselben Weise wie oben in Bezug auf die Flash-Speicherchips beschrieben kann die Datenspeichervorrichtung zum Behandeln unterschiedlicher Typen von DRAM-Chips konfigurierbar sein. Zum Beispiel kann der Controller auf der Controllerplatine zum Erkennen und Arbeiten mit unterschiedlichen Typen von DRAM-Chips auf den Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein. Eine Arbeitsspeicherplatine von DRAM-Chips kann von der Datenspeichervorrichtung entfernt werden und durch eine Arbeitsspeicherplatine mit einem anderen Typ von DRAM-Chips ersetzt werden. Der Controller kann Befehle von dem Host unter Verwendung des anderen Typs von DRAM-Chips durch Übersetzen der Befehle auf der Grundlage des Typs der DRAM-Chips auf der Arbeitsspeicherplatine ausführen. In anderen beispielhaften Implementierungen können die Arbeitsspeicherplatinen andere Typen von Speichervorrichtungen einschließlich z. B. Phase-Change-Speicherchips (PCM-Chips) und andere Typen von Speichervorrichtungen enthalten.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann der Controller auf der Controllerplatine zum Erkennen und Arbeiten mit einem Typ einer Speichervorrichtung auf der einen Arbeitsspeicherplatine und gleichzeitig zum Arbeiten mit einem anderen Typ einer Speichervorrichtung auf der anderen Arbeitsspeicherplatine konfiguriert sein. Zum Beispiel kann eine der Arbeitsspeicherplatinen Flash-Speicherchips enthalten und kann eine andere Arbeitsspeicherplatine DRAM-Chips enthalten.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Datenspeichervorrichtung zum Behandeln von Flash-Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen konfigurierbar sein. Zum Beispiel kann der Controller auf der Controllerplatine zum Erkennen und Arbeiten mit Flash-Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen auf den Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Controller die Spannung der Flash-Speicherchips abtasten und eine Leistungssteuerschaltungsanordnung zum Zuführen der geforderten Spannung konfigurieren. Zum Beispiel kann der Controller ein FPGA-Controller sein, der zum Abtasten der Spannung der Flash-Speicherchips auf der Arbeitsspeicherplatine und zum Konfigurieren eines Leistungsmoduls auf der Controllerplatine, um den Flash-Speicherchips auf der Grundlage der abgetasteten Spannung die geeignete Spannung zuzuführen, konfiguriert ist. Der Controller kann zum Abtasten der Spannung der Flash-Speicherchips und zum Ausführen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Flash-Speicherchips, ohne die Befehle übersetzen zu müssen, auf der Grundlage der Spannung der Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein.
Auf diese Weise kann dieselbe Controllerplatine mit demselben Controller mit Arbeitsspeicherplatinen mit Flash-Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden. Zum Beispiel können eine erste Arbeitsspeicherplatine und eine zweite Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine verbunden sein und kann jede der Platinen Flash-Speicherchips enthalten, die mit einer ersten Spannung arbeiten. Die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine können gelöst und durch zwei andere Arbeitsspeicherplatinen ersetzt werden, wobei die anderen Arbeitsspeicherplatinen Flash-Speicherchips enthalten, die mit einer zweiten Spannung arbeiten, wobei sich die zweite Spannung von der ersten Spannung unterscheidet. Der Controller kann zum automatischen Abtasten der zweiten Spannung der Flash-Speicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen, zum Konfigurieren des Leistungsmoduls zum Arbeiten mit der zweiten Spannung und zum Ausführen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Flash-Speicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein. Auf diese Weise kann die Datenspeichervorrichtung je nach den Eigenschaften der Anwendung oder der Anwendungen in dem Host und je nach den von der Anwendung oder von den Anwendungen in dem Host gewünschten Merkmalen der Datenspeichervorrichtung mit verschiedenen Flash-Speicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen angepasst und konfiguriert werden.
Die Verwendung einer einzelnen Controllerplatine mit einem einzelnen Controller, der sich gegenüber den Flash-Speicherchips, die sich auf den Arbeitsspeicherplatinen befinden, auf einer getrennten Platine befindet, ermöglicht Flexibilität beim Konfigurieren der Datenspeichervorrichtung. Zum Beispiel ermöglicht die Verwendung einer einzelnen Controllerplatine mit einem einzelnen Controller auf der Platine, der zum Erkennen und Arbeiten mit unterschiedlichen Typen von Flash-Speicherchips und/oder zum Erkennen und Arbeiten mit Flash-Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen konfiguriert ist, dass die Datenspeichervorrichtung unter Verwendung verschiedener Flash-Speicherchip-Technologien ausgelegt wird. Außerdem kann auf der Grundlage des Typs der Anwendung in dem Host, der mit der Datenspeichervorrichtung über eine Schnittstelle verbunden wird, eine bestimmte Flash-Speicherchip-Technologie ausgewählt und in den Arbeitsspeicherplatinen verwendet werden. Außerdem können durch Austausch der Arbeitsspeicherplatinen dieselbe Controllerplatine und derselbe Controller mit den anderen Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen verwendet werden, während sich die Flash-Speicherchip-Technologien ändern können. Auf diese Weise kann die Controllerplatine mit dem Controller und mit den anderen Komponenten als eine Universalcontrollerplatine und als ein Universalcontroller angesehen werden, die zur Aufnahme mehrerer verschiedener Typen von Flash-Speicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen konfigurierbar ist.
In Übereinstimmung mit einem allgemeinen Aspekt kann die Datenspeichervorrichtung eine erste Arbeitsspeicherplatine und eine zweite Arbeitsspeicherplatine enthalten, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils mehrere Speicherchips umfassen. Die Datenspeichervorrichtung kann eine Controllerplatine enthalten, die zum funktionalen Verbinden mit der ersten Arbeitsspeicherplatine und mit der zweiten Arbeitsspeicherplatine ausgelegt und konfiguriert ist, wobei die Controllerplatine eine Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle und einen Controller, der zum Empfangen von Befehlen von einem Host unter Verwendung der Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle und zum Ausführen der Befehle ausgelegt und konfiguriert ist, enthält, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils getrennt von der Controllerplatine abnehmbar sind. Die Datenspeichervorrichtung kann als ein Computerprogrammprodukt implementiert sein.
Implementierungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten. Zum Beispiel kann der Controller ein Field-Programmable-Gate-Array-Controller (FPGA-Controller) sein. Die Speicherchips können Flash-Speicherchips enthalten. Die Flash-Speicherchips können Single-Level-Cell-NAND-Flash-Speicherchips (SLC-NAND-Flash-Speicherchips) und/oder Multi-Level-Cell-NAND-Flash-Speicherchips (MLC-NAND-Flash-Speicherchips) enthalten. Die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle kann eine PCIe-Schnittstelle enthalten. In einer beispielhaften Implementierung können die Flash-Speicherchips NAND-Flash-Speicherchips enthalten, kann die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle eine PCIe-Schnittstelle sein und kann der Controller ein Field Programmable Gate Array (FPGA) sein.
Die erste Arbeitsspeicherplatine, die zweite Arbeitsspeicherplatine und die Controllerplatine können so ausgelegt und konfiguriert sein, dass sie in einen Laufwerkschacht eines Servers passen. Die erste Arbeitsspeicherplatine kann mit einer Oberseite der Controllerplatine funktional verbunden sein und die zweite Arbeitsspeicherplatine kann mit einer Unterseite der Controllerplatine funktional verbunden sein.
In einer beispielhaften Implementierung können die Speicherchips dynamische Schreib-Lese-Arbeitsspeicherchips (DRAM-Chips) enthalten. In einer anderen beispielhaften Implementierung umfassen die Speicherchips Phase-Change-Speicherchips (Phasen-Änderungs-Speicherchips, PCM-Chips).
Die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine können modulare Platinen sein, die dafür ausgelegt und konfiguriert sind, abgenommen und durch eine andere Arbeitsspeicherplatine, die mehrere Speicherchips enthält, ersetzt zu werden. Der Controller kann ein Leistungsmodul enthalten und kann dafür ausgelegt und konfiguriert sein, die Befehlsverarbeitung für mehrere Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen zu steuern, eine Spannung der Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine und auf der zweiten Arbeitsspeicherplatine automatisch zu erkennen, das Leistungsmodul für den Betrieb bei der erkannten Spannung der Speicherchips zu konfigurieren, unter Verwendung der Schnittstelle Befehle von dem Host zu empfangen und die Befehle unter Verwendung der Speicherchips auszuführen.
Der Controller kann dafür ausgelegt und konfiguriert sein, die Befehlsverarbeitung für mehrere verschiedene Typen von Speicherchips zu steuern, einen Typ der Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine und auf der zweiten Arbeitsspeicherplatine automatisch zu erkennen, unter Verwendung der Schnittstelle Befehle von dem Host zu empfangen und die Befehle unter Verwendung der Speicherchips auszuführen.
Der Controller kann mehrere Kanäle enthalten, wobei jeder der Kanäle einem oder mehreren der Speicherchips zugeordnet ist und jeder der Speicherchips einem der Kanäle zugeordnet ist. Der Controller kann einen Kanalcontroller für jeden der Kanäle enthalten.
In einem anderen allgemeinen Aspekt kann eine Computervorrichtung einen Host und eine Datenspeichervorrichtung enthalten. Die Datenspeichervorrichtung kann eine erste Arbeitsspeicherplatine, eine zweite Arbeitsspeicherplatine, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils mehrere Speicherchips umfassen, und eine Controllerplatine, die zum funktionalen Verbinden mit der ersten Arbeitsspeicherplatine und mit der zweiten Arbeitsspeicherplatine ausgelegt und konfiguriert ist, enthalten. Die Controllerplatine kann eine Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle und einen Controller, der zum Empfangen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle und zum Ausführen der Befehle ausgelegt und konfiguriert ist, enthalten, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils getrennt von der Controllerplatine abnehmbar sind. In einigen Fällen kann die Computervorrichtung als ein Computersystem oder als ein Teil eines Computersystems implementiert sein. Implementierungen können eines oder mehrere der zuvor und im Folgenden diskutierten Merkmale enthalten.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt kann ein Verfahren zum Montieren einer Datenspeichervorrichtung das Befestigen mehrerer Speicherchips auf einer ersten Arbeitsspeicherplatine, das Befestigen mehrerer Speicherchips auf einer zweiten Arbeitsspeicherplatine, das Anbringen einer Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle und eines Controllers auf einer Controllerplatine, das funktionale Verbinden der ersten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine und das funktionale Verbinden der zweiten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine enthalten, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils getrennt von der Controllerplatine abnehmbar sind.
Implementierungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten. Zum Beispiel kann das Verfahren ferner das Befestigen mehrerer Speicherchips auf einer dritten Arbeitsspeicherplatine, das Lösen der ersten Arbeitsspeicherplatine oder der zweiten Arbeitsspeicherplatine von der Controllerplatine und das funktionale Verbinden der dritten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine enthalten. Das funktionale Verbinden der ersten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine und das funktionale Verbinden der zweiten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine können das Ausbilden eines Plattenlaufwerks-Formfaktors der ersten Arbeitsspeicherplatine, der zweiten Arbeitsspeicherplatine und der Controllerplatine in der Weise enthalten, dass der Plattenlaufwerks-Formfaktor so konfiguriert ist, dass er in einen Laufwerkschacht eines Servers passt. Das funktionale Verbinden der ersten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine kann das funktionale Verbinden der ersten Arbeitsspeicherplatine mit einer Oberseite der Controllerplatine enthalten und das funktionale Verbinden der zweiten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine kann das funktionale Verbinden der zweiten Arbeitsspeicherplatine mit einer Unterseite der Controllerplatine enthalten.
In einer Implementierung können die Speicherchips dynamische Schreib-Lese-Arbeitsspeicherchips (DRAM-Chips) enthalten. In einer anderen Implementierung können die Speicherchips Phase-Change-Speicherchips (PCM-Chips) enthalten. In einer weiteren Implementierung können die Speicherchips Flash-Speicherchips enthalten. Die Flash-Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine und auf der zweiten Arbeitsspeicherplatine können NAND-Flash-Speicherchips enthalten, die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle kann eine PCIe-Schnittstelle sein und der Controller kann ein Field-Programmable-Gate-Array-Controller (FPGA-Controller) sein.
Die Einzelheiten einer oder mehrerer Implementierungen sind aus den beigefügten Zeichnungen und der folgenden Beschreibung ersichtlich. Andere Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, sowie aus den Ansprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Datenspeichervorrichtung
2 ist ein beispielhaftes perspektivisches Blockdiagramm einer Platine der Datenspeichervorrichtung.
3 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm eines beispielhaften Computers zur Verwendung mit der Datenspeichervorrichtung nach 1
4 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Controllers.
5 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Montieren einer Datenspeichervorrichtung nach 1.
6 ist ein beispielhaftes Blockdiagram einer beispielhaften Ausführungsform der Datenspeichervorrichtung nach 1.
7 ist ein beispielhafter Ablaufplan vom beispielhaften Operationen der Datenspeichervorrichtung nach 1.
8 ist ein beispielhafter Ablaufplan vom beispielhaften Operationen der Datenspeichervorrichtung nach 1.
Detailbeschreibung
Dieses Dokument beschreibt eine Vorrichtung, ein System (Systeme) und Techniken für die Datenspeicherung. Eine solche Datenspeichervorrichtung kann eine Controllerplatine enthalten, die einen Controller aufweist, der mit einer oder mit mehreren verschiedenen Arbeitsspeicherplatinen verwendet werden kann, wobei jede der Arbeitsspeicherplatinen mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips aufweist. Die Datenspeichervorrichtung kann unter Verwendung einer Schnittstelle auf der Controllerplatine mit einem Host kommunizieren. Auf diese Weise kann der Controller auf der Controllerplatine zum Empfangen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Schnittstelle und zum Ausführen dieser Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen konfiguriert sein.
1 ist ein Blockschaltplan einer Datenspeichervorrichtung 100. Die Datenspeichervorrichtung 100 kann eine Controllerplatine 102 und eine oder mehrere Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b enthalten. Die Datenspeichervorrichtung 100 kann über eine Schnittstelle 108 mit einem Host 106 kommunizieren. Die Schnittstelle 108 kann sich zwischen dem Host 106 und der Controllerplatine 102 befinden. Die Controllerplatine 102 kann einen Controller 110, einen DRAM 111, mehrere Kanäle 112, ein Spannungsversorgungsmodul 114 und ein Arbeitsspeichermodul 116 enthalten. Die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können auf jeder der Arbeitsspeicherplatinen mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b enthalten. Außerdem enthalten die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b eine Arbeitsspeichervorrichtung 120a und 120b.
Die Datenspeichervorrichtung 100 kann allgemein zum Speichern von Daten in den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b konfiguriert sein. Der Host 106 kann Daten in die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b schreiben und Daten von ihnen lesen sowie veranlassen, dass weitere Operationen hinsichtlich der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b ausgeführt werden. Das Lesen und das Schreiben von Daten zwischen dem Host 106 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b sowie die weiteren Operationen können durch den Controller 110 auf der Controllerplatine 102 verarbeitet und gesteuert werden. Der Controller 110 kann Befehle von dem Host 106 empfangen und veranlassen, dass diese Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen dem Host 106 und dem Controller 110 kann über die Schnittstelle 108 erfolgen. Der Controller 110 kann unter Verwendung der Kanäle 112 mit den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b kommunizieren.
Die Controllerplatine 102 kann einen DRAM 111 enthalten. Der DRAM 111 kann mit dem Controller 110 funktional gekoppelt sein und zum Speichern von Informationen verwendet werden. Der DRAM 111 kann z. B. zum Speichern von Abbildern logischer Adressen auf physikalische Adressen und von Informationen über schlechte Blöcke verwendet werden. Außerdem kann der DRAM 111 dazu konfiguriert sein, als ein Puffer zwischen dem Host 106 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b zu fungieren.
In einer beispielhaften Implementierung sind die Controllerplatine 102 und jede der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b physikalisch getrennte Leiterplatten (PCBs). Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann sich auf einer PCB befinden, die mit der Controllerplatine-102-PCB funktional verbunden ist. Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann z. B. mit der Controllerplatine 102 physikalisch und/oder elektrisch verbunden sein. Ähnlich kann die Arbeitsspeicherplatine 104b eine von der Arbeitsspeicherplatine 104a getrennte PCB sein und mit der Controllerplatine-102-PCB funktional verbunden sein. Die Arbeitsspeicherplatine 104b kann mit der Controllerplatine 102 z. B. physikalisch und/oder elektrisch verbunden sein. Die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können jeweils einzeln von der Controllerplatine 102 getrennt werden und abnehmbar sein. Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann z. B. von der Controllerplatine 102 getrennt und durch eine andere Arbeitsspeicherplatine (nicht gezeigt) ersetzt werden, wobei die andere Speicherplatine mit der Controllerplatine 102 funktional verbunden wird. In diesem Beispiel können eine oder beide der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b durch andere Arbeitsspeicherplatinen ausgetauscht werden, sodass die anderen Arbeitsspeicherplatinen mit derselben Controllerplatine 102 und mit demselben Controller 110 arbeiten können.
In einer beispielhaften Implementierung können die Controllerplatine 102 und jede der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b in einem Plattenlaufwerks-Formfaktor physikalisch verbunden sein. Der Plattenlaufwerks-Formfaktor kann verschiedene Größen wie etwa z. B. einen 3,5''-Plattenlaufwerks-Formfaktor und einen 2,5''-Plattenlaufwerks-Formfaktor enthalten.
In einer beispielhaften Implementierung können die Controllerplatine 102 und jede der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b unter Verwendung eines High-Density-Ball-Grid-Array-Verbinders (High-Density-BGA-Verbinders) elektrisch verbunden sein. Es können andere Varianten von BGA-Verbindern einschließlich z. B. eines Fine-Ball-Grid-Array-Verbinders (FBGA-Verbinders), eines Ultra-Fine-Ball-Grid-Array-Verbinders (UBGA-Verbinders) und eines Micro-Ball-Grid-Array-Verbinders (MBGA-Verbinders) verwendet werden. Andere Typen elektrischer Verbindungsmittel können ebenfalls verwendet werden.
In einer beispielhaften Implementierung kann sich die Controllerplatine 102, die ihre eigene PCB ist, physikalisch zwischen jeder der Platinen 104a und 104b befinden, die sich auf ihren eigenen getrennten PCBs befinden. Auch anhand von 2 kann die Datenspeichervorrichtung 100 die Arbeitsspeicherplatine 104a auf einer PCB, die Controllerplatine 102 auf einer zweiten PCB und die Arbeitsspeicherplatine 104b auf einer dritten PCB enthalten. Die Arbeitsspeicherplatine 104a enthält mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und die Arbeitsspeicherplatine 104b enthält mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 118b. Die Controllerplatine 102 enthält den Controller 110 und die Schnittstelle 108 zu dem Host (nicht gezeigt) sowie weitere Komponenten (nicht gezeigt).
In dem in 2 dargestellten Beispiel kann die Arbeitsspeicherplatine 104a mit der Controllerplatine 102 funktional verbunden sein und sich auf einer Seite 220a der Controllerplatine 102 befinden. Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann z. B. mit einer Oberseite 220a der Controllerplatine 102 verbunden sein. Die Arbeitsspeicherplatine 104b kann mit der Controllerplatine 102 funktional verbunden sein und sich auf einer zweiten Seite 220b der Controllerplatine 102 befinden. Die Arbeitsspeicherplatine 104b kann z. B. mit einer Unterseite 220b der Controllerplatine 102 verbunden sein.
Andere Anordnungen der physikalischen und/oder elektrischen Verbindungen zwischen den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b und der Controllerplatine 102 sind möglich. 2 veranschaulicht lediglich eine beispielhafte Anordnung. Zum Beispiel kann die Datenspeichervorrichtung 100 mehr als zwei Arbeitsspeicherplatinen wie etwa drei Arbeitsspeicherplatinen, vier Arbeitsspeicherplatinen oder mehr Arbeitsspeicherplatinen enthalten, wobei alle Arbeitsspeicherplatinen mit einer einzelnen Controllerplatine verbunden sind. Auf diese Weise kann die Datenspeichervorrichtung weiter in einem Plattenlaufwerks-Formfaktor konfiguriert sein. Außerdem können die Arbeitsspeicherplatinen mit der Controllerplatine in anderen Anordnungen wie etwa z. B. die Controllerplatine oben und die Arbeitsspeicherkarten unten oder die Controllerplatine unten und die Arbeitsspeicherkarten oben verbunden sein.
Die Datenspeichervorrichtung 100 kann zum Zusammenwirken mit einer Computervorrichtung ausgelegt und konfiguriert sein. In einer beispielhaften Implementierung können die Controllerplatine 102 und die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b so ausgelegt und konfiguriert sein, dass sie in einen Laufwerkschacht einer Computervorrichtung passen. In 3 sind zwei beispielhafte Computervorrichtungen, d. h. ein Server 330 und ein Server 340, dargestellt. Die Server 330 und 340 können so ausgelegt und konfiguriert sein, dass sie verschiedene Typen von Computerdiensten bereitstellen. Die Server 330 und 340 können einen Host (z. B. den Host 106 aus 1) enthalten, der Computerprogrammprodukte enthält, die Anweisungen aufweisen, die veranlassen, dass einer oder mehrere Prozessoren in den Servern 330 und 340 Computerdienste bereitstellen. Der Typ des Servers kann von einem oder von mehreren Anwendungsprogrammen abhängen, die in dem Server arbeiten. Die Server 330 und 340 können z. B. Anwendungsserver, Web-Server, E-Mail-Server, Suchserver, Streaming-Media-Server, E-Commerce-Server, Datenübertragungsprotokoll-Server (FTP-Server), andere Typen von Servern oder Kombinationen dieser Server sein. Der Server 330 kann als ein Gestelleinbauserver konfiguriert sein, der innerhalb eines Servergestells arbeitet. Der Server 340 kann als ein eigenständiger Server konfiguriert sein, der unabhängig von einem Servergestell arbeitet. Auch wenn sich der Server 340 nicht innerhalb eines Servergestells befindet, kann er so konfiguriert sein, dass er mit anderen Servern arbeitet, und kann er mit anderen Servern funktional verbunden sein. Die Server 330 und 340 sollen beispielhafte Computervorrichtungen veranschaulichen, wobei andere Computervorrichtungen einschließlich anderer Typen von Servern verwendet werden können.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Datenspeichervorrichtung 100 aus 1 und 2 so bemessen sein, dass sie in einen Laufwerkschacht 335 des Servers 330 oder in den Laufwerkschacht 345 des Servers 340 passt, um eine Datenspeicherfunktionalität für die Server 330 und 340 bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Datenspeichervorrichtung 100 als ein 3,5''-Plattenlaufwerks-Formfaktor bemessen sein, um in die Laufwerkschächte 335 und 345 zu passen. Die Datenspeichervorrichtung 100 kann ebenfalls in anderen Größen konfiguriert sein. Die Datenspeichervorrichtung 100 kann unter Verwendung der Schnittstelle 108 mit den Servern 330 und 340 funktional verbunden sein und kommunizieren. Auf diese Weise kann der Host unter Verwendung der Schnittstelle 108 Befehle an die Controllerplatine 102 übermitteln und kann der Controller 110 die Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b ausführen.
Wieder anhand von 1 kann die Schnittstelle 108 eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle zwischen dem Controller 110 und dem Host 106 enthalten. Die Hochgeschwindigkeitsschnittstelle kann schnelle Übertragungen von Daten zwischen dem Host 106 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b ermöglichen. In einer beispielhaften Implementierung kann die Hochgeschwindigkeitsschnittstelle eine PCIe-Schnittstelle enthalten. Die PCIe-Schnittstelle kann z. B. eine PCIe-x4-Schnittstelle oder eine PCIe-x8-Schnittstelle sein. Die PCIe-Schnittstelle 108 kann eine PCIe-Verbinder-Kabel-Anordnung zu dem Host 106 enthalten. Andere Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, Verbinder und Verbinderanordnungen können ebenfalls verwendet werden.
In einer beispielhaften Implementierung kann die Kommunikation zwischen der Controllerplatine 102 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b in mehreren Kanälen 112 ausgelegt und konfiguriert sein. Jeder der Kanäle 112 kann mit einem oder mit mehreren Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b kommunizieren. Der Controller 110 kann in der Weise konfiguriert sein, dass von dem Host 106 empfangene Befehle durch den Controller 110 unter Verwendung jedes der Kanäle 112 gleichzeitig oder wenigstens im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden können. Auf diese Weise können in verschiedenen Kanälen 112 mehrere Befehle gleichzeitig ausgeführt werden, was den Durchsatz der Datenspeichervorrichtung 100 verbessern kann.
In dem Beispiel aus 1 sind zwanzig (20) Kanäle 112 dargestellt. Die vollständig durchgezogenen Linien veranschaulichen die zehn (10) Kanäle zwischen dem Controller 110 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a auf der Arbeitsspeicherplatine 104a. Die gemischten durchgezogenen und gestrichelten Linien stellen die zehn (10) Kanäle zwischen dem Controller 110 und den Flash-Arbeitsspeicherchips 118b auf der Arbeitsspeicherplatine 104b dar. Wie in 1 dargestellt ist, kann jeder der Kanäle 112 mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips unterstützen. Zum Beispiel kann jeder der Kanäle 112 bis zu 32 Flash-Arbeitsspeicherchips unterstützen. In einer beispielhaften Implementierung kann jeder der 20 Kanäle in der Weise konfiguriert sein, dass er 6 Flash-Arbeitsspeicherchips unterstützt und mit ihnen kommuniziert. In diesem Beispiel würde jede der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b jeweils 60 Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. Je nach dem Typ und der Anzahl der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b kann die Datenspeichervorrichtung 100 in der Weise konfiguriert sein, dass sie bis zu einschließlich mehreren Terabytes Daten speichert.
Der Controller 110 kann einen Mikrocontroller, einen FPGA-Controller, andere Typen von Controllern oder Kombinationen dieser Controller enthalten. In einer beispielhaften Implementierung ist der Controller 110 ein Mikrocontroller. Der Mikrocontroller kann in Hardware, in Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Der Mikrocontroller kann z. B. mit einem Computerprogrammprodukt aus dem Arbeitsspeicher (z. B. aus dem Arbeitsspeichermodul 116) geladen werden, das Anweisungen enthält, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen können, dass der Mikrocontroller in einer bestimmten Weise funktioniert. Der Mikrocontroller kann zum Empfangen von Befehlen von dem Host 106 unter Verwendung der Schnittstelle 108 und zum Ausführen der Befehle konfiguriert sein. Die Befehle können z. B. Befehle zum Lesen, zum Schreiben, zum Kopieren und zum Löschen von Datenblöcken unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b sowie weitere Befehle enthalten.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung ist der Controller 110 ein FPGA-Controller. Der FPGA-Controller kann in Hardware, in Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Der FPGA-Controller kann z. B. mit Firmware aus dem Arbeitsspeicher (z. B. aus dem Arbeitsspeichermodul 116) geladen werden, die Anweisungen enthält, die, wenn sie ausgeführt werden, veranlassen können, dass der FGPA-Controller auf eine bestimmte Weise funktioniert. Der FPGA-Controller kann zum Empfangen von Befehlen von dem Host 106 unter Verwendung der Schnittstelle 108 und zum Ausführen der Befehle konfiguriert sein. Die Befehle können z. B. Befehle zum Lesen, zum Schreiben, zum Kopieren und zum Löschen von Datenblöcken unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b sowie weitere Befehle sein.
In einer beispielhaften Implementierung kann der FPGA-Controller mehrere Schnittstellen 108 mit dem Host 106 unterstützen. Der FPGA-Controller kann z. B. zum Unterstützen mehrerer PCIe-x4- oder PCIe-x8-Schnittstellen mit dem Host 106 konfiguriert sein.
Das Arbeitsspeichermodul 116 kann zum Speichern von Daten konfiguriert sein, die in den Controller 110 geladen werden können. Das Arbeitsspeichermodul 116 kann z. B. zum Speichern eines oder mehrerer Abbilder für den FPGA-Controller konfiguriert sein, wobei die Abbilder Firmware zur Verwendung durch den FPGA-Controller enthalten. Das Arbeitsspeichermodul 116 kann über eine Schnittstelle mit dem Host 106 verbunden sein, um mit dem Host 106 zu kommunizieren. Das Arbeitsspeichermodul 116 kann direkt über eine Schnittstelle mit dem Host 106 verbunden sein und/oder kann über den Controller 110 indirekt über eine Schnittstelle mit dem Host 106 verbunden sein. Der Host 106 kann z. B. eines oder mehrere Abbilder der Firmware zur Speicherung an das Arbeitsspeichermodul 116 übermitteln. In einer beispielhaften Implementierung enthält das Arbeitsspeichermodul 116 einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM). Das Arbeitsspeichermodul 116 kann außerdem andere Typen von Arbeitsspeichermodulen enthalten.
Das Spannungsversorgungsmodul 114 kann zum Empfangen der Spannungsversorgung (Vin), zum Ausführen irgendwelcher Umrichtungen der empfangenen Spannungsversorgung und zum Ausgeben einer Ausgangsspannungsversorgung (Vout) konfiguriert sein. Das Spannungsversorgungsmodul 114 kann eine Spannungsversorgung (Vin) von dem Host 106 oder von einer anderen Quelle empfangen. Das Spannungsversorgungsmodul 114 kann eine Spannungsversorgung (Vout) an die Controllerplatine 102 und an die Komponenten auf der Controllerplatine 102 einschließlich des Controllers 110 liefern. Außerdem kann das Spannungsversorgungsmodul 114 eine Spannungsversorgung (Vout) an die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b und an die Komponenten auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b einschließlich der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b liefern.
In einer beispielhaften Implementierung kann das Spannungsversorgungsmodul 114 einen oder mehrere Gleichstrom-(DC-)DC-Umrichter enthalten. Die DC-DC-Umrichter können zum Empfangen einer Eingangsspannungsversorgung (Vin) und zum Umrichten der Spannungsversorgung in einen oder mehrere verschiedene Spannungspegel (Vout) konfiguriert sein. Das Spannungsversorgungsmodul 114 kann z. B. zum Empfangen von +12 V (Vin) und zum Umrichten der Spannungsversorgung in 3,3 V, 1,2 V oder 1,8 V und zum Zuführen der Ausgangsspannungsversorgung (Vout) zu der Controllerplatine 102 und zu den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b konfiguriert sein.
Die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können zum Behandeln verschiedener Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b konfiguriert sein. In einer beispielhaften Implementierung können die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und die Flash-Arbeitsspeicherchips 118b derselbe Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips sein, einschließlich dessen, dass sie dieselbe Spannung von dem Spannungsversorgungsmodul 114 erfordern und von demselben Flash-Arbeitsspeicherchip-Anbieter sind. Die Begriffe Anbieter und Hersteller sind überall in diesem Dokument austauschbar verwendet.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung können die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a auf der Arbeitsspeicherplatine 104a ein anderer Typ von Flash-Arbeitsspeicherchip als die Flash-Arbeitsspeicherchips 118b auf der Arbeitsspeicherplatine 104b sein. Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann z. B. SLC-NAND-Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten und die Arbeitsspeicherplatine 104b kann MLC-NAND-Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. In einem weiteren Beispiel kann die Arbeitsspeicherplatine 104a Flash-Arbeitsspeicherchips von einem Flash-Arbeitsspeicherchip-Hersteller enthalten und kann die Arbeitsspeicherplatine 104b Flash-Arbeitsspeicherchips von einem anderen Flash-Arbeitsspeicherchip-Hersteller enthalten. Die Flexibilität, überall denselben Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips zu haben oder verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips zu haben, ermöglicht, dass die Datenspeichervorrichtung 100 an verschiedene Anwendungen, die von dem Host 106 verwendet werden, angepasst wird.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung können die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips auf derselben Arbeitsspeicherplatine enthalten. Zum Beispiel kann die Arbeitsspeicherplatine 104a sowohl SLC-NAND-Chips als auch MLC-NAND-Chips auf derselben PCB enthalten. Ähnlich kann die Arbeitsspeicherplatine 104b sowohl SLC-NAND-Chips als auch MLC-NAND-Chips enthalten. Auf diese Weise kann die Datenspeichervorrichtung 100 vorteilhaft angepasst werden, um die Spezifikationen des Hosts 106 zu erfüllen.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann die Arbeitsspeicherplatine 104a und 104b andere Typen von Speichervorrichtungen einschließlich Nicht-Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. Zum Beispiel können die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b Schreib-Lese-Arbeitsspeicher (RAM) wie etwa z. B. dynamischen RAM (DRAM) und statischen RAM (SRAM) sowie andere Typen von RAM und andere Typen von Arbeitsspeichervorrichtungen enthalten. In einer beispielhaften Implementierung können die beiden Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b RAM enthalten. In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann eine der Arbeitsspeicherplatinen RAM enthalten und kann die andere Arbeitsspeicherplatine Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. Außerdem kann eine der Arbeitsspeicherplatinen sowohl RAM als auch Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten.
Die Arbeitsspeichermodule 120a und 120b auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können zum Speichern von Informationen verwendet werden, die sich auf die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a bzw. 118b beziehen. In einer beispielhaften Implementierung können die Arbeitsspeichermodule 120a und 120b Vorrichtungscharakteristiken der Flash-Arbeitsspeicherchips speichern. Die Vorrichtungscharakteristiken können eine Angabe, ob die Chips SLC-Chips oder MLC-Chips sind, eine Angabe, ob die Chips NAND- oder NOR-Chips sind, eine Anzahl der Chipauswahlen, eine Anzahl der Blöcke, eine Anzahl der Seiten pro Block, eine Anzahl der Bytes pro Seite und eine Geschwindigkeit der Chips enthalten.
In einer beispielhaften Implementierung können die Arbeitsspeichermodule 120a und 120b serielle EEPROMs enthalten. Die EEPROMs können die Vorrichtungscharakteristiken speichern. Die Vorrichtungscharakteristiken können für irgendeinen gegebenen Typ von Flash-Arbeitsspeicherchip einmal zusammengestellt werden, und mit den Vorrichtungscharakteristiken kann das geeignete EEPROM-Abbild erzeugt werden. Wenn die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b mit der Controllerplatine 102 funktional verbunden sind, können die Vorrichtungscharakteristiken von den EEPROMs gelesen werden, sodass der Controller 110 die Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b, die der Controller 110 steuert, automatisch erkennen kann. Außerdem können die Vorrichtungscharakteristiken verwendet werden, um den Controller 110 auf die geeigneten Parameter für den spezifischen Typ oder für die spezifischen Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b zu konfigurieren.
Wie oben diskutiert wurde, kann der Controller 110 einen FPGA-Controller enthalten. In 4 ist ein beispielhafter Blockschaltplan eines FGPA-Controllers 410 dargestellt. Der FPGA-Controller kann so konfiguriert sein, dass er in der oben in Bezug auf den Controller 110 aus 1 beschriebenen Weise arbeitet. Der FPGA-Controller 410 kann mehrere Kanalcontroller 450 enthalten, um die mehreren Kanäle 112 mit den Flash-Arbeitsspeicherchips 418 zu verbinden. Die Flash-Arbeitsspeicherchips 418 sind als mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips, die mit jedem der Kanalcontroller 450 verbunden sind, dargestellt. Die Flash-Arbeitsspeicherchips 418 repräsentieren die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b aus 1, die sich auf den getrennten Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b aus 1 befinden. Die getrennten Arbeitsspeicherplatinen sind in 4 nicht gezeigt. Der FPGA-Controller 410 kann ein PCIe-Schnittstellenmodul 408, einen Controller für den bidirektionalen direkten Speicherzugriff (DMA-Controller) 452, einen Controller 454 für dynamischen Schreib-Lese-Speicher (DRAM), einen Befehlsprozessor/eine Warteschlange 456 und ein Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 enthalten.
Mit einem Host (z. B. mit dem Host 106 aus 1) können unter Verwendung einer Schnittstelle Informationen übermittelt werden. In diesem Beispiel, 4, enthält der FPGA-Controller 410 eine PCIe-Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Host und ein PCIe-Schnittstellenmodul 408. Das PCIe-Schnittstellenmodul 408 kann zum Empfangen von Befehlen von dem Host und zum Senden von Befehlen an ihn ausgelegt und konfiguriert sein. Das PCIe-Schnittstellenmodul 408 kann eine Datenflusssteuerung zwischen dem Host und der Datenspeichervorrichtung bereitstellen. Das PCIe-Schnittstellenmodul 408 kann schnelle Übertragungen von Daten zwischen dem Host und dem Controller 410 und schließlich den Flash-Arbeitsspeicherchips 418 ermöglichen. In einer beispielhaften Implementierung können die PCIe-Schnittstelle und das PCIe-Schnittstellenmodul 408 einen 64-Bit-Bus enthalten.
Der bidirektionale DMA-Controller 452 kann dafür konfiguriert sein, die PCIe-Schnittstelle 408, den Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 und jeden der Kanalcontroller 450 über eine Schnittstelle zu verbinden. Der bidirektionale DMA-Controller 452 ermöglicht den bidirektionalen direkten Speicherzugriff zwischen dem Host und den Flash-Arbeitsspeicherchips 418.
Der DRAM-Controller 454 kann zum Steuern der Umsetzung logischer in physikalische Adressen ausgelegt und konfiguriert sein. Der DRAM-Controller 454 kann z. B. dem Befehlsprozessor/der Warteschlange 456 bei der Umsetzung der logischen Adressen, die von dem Host verwendet werden, und der tatsächlichen physikalischen Adressen in den Flash-Arbeitsspeicherchips 418, die sich auf Daten beziehen, die in die Flash-Arbeitsspeicherchips 418 geschrieben oder aus ihnen gelesen werden, helfen. Eine logische Adresse, die von dem Host empfangen wird, kann in eine physikalische Adresse für einen Platz in einem der Flash-Arbeitsspeicherchips 418 umgesetzt werden. Ähnlich kann eine physikalische Adresse für einen Platz in einem der Flash-Arbeitsspeicherchips 418 in eine logische Adresse umgesetzt und an den Host übermittelt werden.
Der Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 kann zum Empfangen der Befehle von dem Host über das PCIe-Schnittstellenmodul 408 und zum Steuern der Ausführung der Befehle durch die Kanalcontroller 450 ausgelegt und konfiguriert sein. Der Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 kann eine Warteschlange für eine Anzahl auszuführender Befehle unterhalten. Auf diese Weise können mehrere Befehle gleichzeitig ausgeführt werden und kann jeder der Kanäle 112 gleichzeitig oder wenigstens im Wesentlichen gleichzeitig verwendet werden.
Der Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 kann zum Verarbeiten von Befehlen für verschiedene Kanäle 112 außer der Reihe und zum Erhalten der Befehlsreihenfolge pro Kanal konfiguriert sein. Zum Beispiel können Befehle, die von dem Host empfangen werden und die für verschiedene Kanäle bestimmt sind, durch den Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 außer der Reihe verarbeitet werden. Auf diese Weise können die Kanäle belegt gehalten werden. Befehle, die von dem Host zur Verarbeitung in demselben Kanal empfangen werden, können in der Reihenfolge verarbeitet werden, in der die Befehle durch den Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 von dem Host empfangen wurden. In einer beispielhaften Implementierung kann der Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 zum Unterhalten einer Liste von dem Host empfangener Befehle in einer von dem ältesten zuerst sortierten Liste konfiguriert sein, um die rechtzeitige Ausführung der Befehle sicherzustellen.
Die Kanalcontroller 450 können zum Verarbeiten von Befehlen von dem Befehlsprozessor/der Warteschlange 456 ausgelegt und konfiguriert sein. Jeder der Kanalcontroller 450 kann zum Verarbeiten von Befehlen für mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 418 konfiguriert sein. In einer beispielhaften Implementierung kann jeder der Kanalcontroller 450 zum Verarbeiten von Befehlen für bis zu einschließlich 32 Flash-Arbeitsspeicherchips 418 konfiguriert sein.
Die Kanalcontroller 450 können zum Verarbeiten der Befehle von dem Befehlsprozessor/der Warteschlange 456 in der wie durch den Befehlsprozessor/die Warteschlange 456 bestimmten Reihenfolge konfiguriert sein. Beispiele der Befehle, die verarbeitet werden können, enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, das Lesen einer Flash-Seite, das Programmieren einer Flash-Seite, das Kopieren einer Flash-Seite, das Löschen eines Flash-Blocks, das Lesen der Metadaten eines Flash-Blocks, das Abbilden schlechter Blöcke eines Flash-Arbeitsspeicherchips und das Zurücksetzen eines Flash-Arbeitsspeicherchips.
Das Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 kann dafür ausgelegt und konfiguriert sein, mit einem Arbeitsspeichermodul (z. B. mit dem Arbeitsspeichermodul 116 aus 1) zum Empfangen von Konfigurationsinformationen für den FGPA-Controller 410 mit einer Schnittstelle zu verbinden. Das Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 kann z. B. eines oder mehrere Abbilder von dem Arbeitsspeichermodul empfangen, um Firmware an den FPGA-Controller 410 zu liefern. Über das Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 können Änderungen an den Abbildern und an der Firmware durch den Host an den Controller 410 geliefert werden. Änderungen, die über das Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 empfangen werden, können an irgendeine der Komponenten des Controllers 410 einschließlich z. B. des PCIe-Schnittstellenmoduls 408, des bidirektionalen DMA-Controllers 452, des DRAM-Controllers 454, des Befehlsprozessors/der Warteschlange 456 und des Kanalcontrollers 450 angelegt werden. Das Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 kann eines oder mehrere Register enthalten, die nach Bedarf durch Anweisungen von dem Host geändert werden können.
Der FPGA-Controller 410 kann zum Zusammenwirken mit und zum Verarbeiten von Befehlen gemeinsam mit dem Host ausgelegt und konfiguriert sein. Der FPGA-Controller 410 kann eine Fehlerkorrektur, ein Management schlechter Blöcke, eine Logisch-Physikalisch-Abbildung, eine Speicherbereinigung, ein Wear-Levelling, eine Partitionierung und eine Low-Level-Formatierung in Bezug auf die Flash-Arbeitsspeicherchips 418 ausführen oder wenigstens bei deren Ausführung helfen.
In 5 ist ein Prozess 500 zum Montieren einer Datenspeichervorrichtung dargestellt. Der Prozess 500 kann das Befestigen mehrerer Flash-Arbeitsspeicherchips an einer ersten Arbeitsspeicherplatine (510) und das Befestigen mehrerer Flash-Arbeitsspeicherchips an einer zweiten Arbeitsspeicherplatine (520) enthalten. Auch anhand von 1 können z. B. mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 118a an der Arbeitsspeicherplatine 104a befestigt werden und können mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips 118b an der Arbeitsspeicherplatine 104b befestigt werden. Die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können Leiterplatten (PCBs) sein, an denen die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a bzw. 118b angebracht werden. Die Menge der Speicherkapazität jeder der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b einzeln und zusammen kann von dem Typ und von der Anzahl auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b befestigter Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b abhängen. Die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b können in einem oder in mehreren Kanälen angeordnet werden, sodass ein einzelner Kanal wie oben diskutiert die Befehlsverarbeitung für mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips steuern kann.
Die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b können ein selber Typ von Flash-Arbeitsspeicherchip sein oder die Flash-Arbeitsspeicherchips auf der Arbeitsspeicherplatine 104a können von den Flash-Arbeitsspeicherchips auf der Arbeitsspeicherplatine 104b verschieden sein. Außerdem können die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b auf jeder der Arbeitsspeicherplatinen eine andere Anzahl von Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. Zum Beispiel kann die Arbeitsspeicherplatine 104a 60 Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten und kann die Arbeitsspeicherplatine 104b 80 Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten, wobei die Flash-Arbeitsspeicherchips auf der Arbeitsspeicherplatine 104a gegenüber den Flash-Arbeitsspeicherchips auf der Arbeitsspeicherplatine 104b vom selben oder von einem anderen Typ von Flash-Arbeitsspeicherchip sein können.
Der Prozess 500 kann das Anbringen einer Hochgeschwindigkeitsschnittstelle und eines Controllers an einer Controllerplatine (530), das funktionale Verbinden der ersten Arbeitsspeicherplatine mit dem Controller (540) und das funktionale Verbinden der zweiten Arbeitsspeicherplatine mit der Controllerplatine enthalten, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine und die zweite Arbeitsspeicherplatine jeweils getrennt von der Controllerplatine abnehmbar sind (550). Eine Schnittstelle 108 kann z. B. eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle sein und an der Controllerplatine 102 angebracht werden (530). An der Controllerplatine 102 kann ein Controller 110 angebracht werden. Die Controllerplatine 102 kann eine PCB sein, an der eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle und der Controller angebracht werden.
Die Arbeitsspeicherplatine 104a kann mit der Controllerplatine 102 funktional verbunden werden (540) und die Arbeitsspeicherplatine 104b kann mit der Controllerplatine funktional verbunden werden (550). Die Arbeitsspeicherplatine 104a ist eine von der Arbeitsspeicherplatine 104b getrennte und verschiedene Arbeitsspeicherplatine, und jede der Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b kann getrennt von der Controllerplatine 102 abnehmbar sein. Die Controllerplatine 102 und die zwei Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b, die montiert worden sind, können gemeinsam eine Datenspeichervorrichtung 100 bilden.
In einer beispielhaften Implementierung können die zwei Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b von der Controllerplatine 102 getrennt werden und durch zwei andere Arbeitsspeicherplatinen, die an den zwei anderen Arbeitsspeicherplatinen angebrachte Flash-Arbeitsspeicherchips aufweisen, ersetzt werden. Die anderen Flash-Arbeitsspeicherplatinen können einen selben Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips wie die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b auf den Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b enthalten, oder die anderen Flash-Arbeitsspeicherplatinen können einen anderen Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten. Die anderen Flash-Arbeitsspeicherplatinen können ebenfalls einen anderen Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips als die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b enthalten.
In einer beispielhaften Implementierung kann die montierte Datenspeichervorrichtung 100, die die mit der Controllerplatine 102 verbundenen Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b enthält, einen Laufwerkschacht-Formfaktor bilden, der so konfiguriert ist, dass er in einen Laufwerkschacht einer Computervorrichtung passt. Anhand von 2 und 3 kann die Datenspeichervorrichtung 100 aus 2 z. B. so konfiguriert sein, dass sie in einen Laufwerkschacht-Einbauplatz einer Computervorrichtung wie etwa z. B. in den Laufwerkschacht-Einbauplatz 335 des Servers 330 oder in den Laufwerkschacht-Einbauplatz 345 des Servers 340 passt.
In 6 ist eine beispielhafte Implementierung der Datenspeichervorrichtung 100 aus 1 als Datenspeichervorrichtung 600 dargestellt. Die Datenspeichervorrichtung 600 kann eine Controllerplatine 102 enthalten, die eine PCIe-Schnittstelle 608 mit dem Host 106, einen FPGA-Controller 610, den DRAM 611, DC-DC-Umrichter 614 und einen EEPROM 616 enthält. Außerdem kann die Datenspeichervorrichtung Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b enthalten, die Flash-Arbeitsspeicherchips 618a bzw. 618b aufweisen. In einer Implementierung sind die Flash-Arbeitsspeicherchips 618a und 618b NAND-Flash-Arbeitsspeicherchips. Wie in 1 kann der FGPA-Controller 610 die Flash-Arbeitsspeicherchips 618a und 618b unter Verwendung mehrerer Kanäle 112 steuern, wobei jeder der mehreren Kanäle 112 einen oder mehrere der Flash-Arbeitsspeicherchips 618a und 618b steuern kann.
Wieder anhand von 1 kann der Controller 110 (der als Beispiele den FPGA-Controller 410 aus 4 und den FGPA-Controller 610 aus 6 enthält) zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b, zum automatischen Erkennen eines Typs der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b auf den Flash-Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b und zum Ausführen empfangener Befehle unter Verwendung der verschiedenen Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b ausgelegt und konfiguriert sein. Der Controller 110 kann zum Verarbeiten von Befehlen für verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips durch Umsetzen der Befehle in die systemspezifischen Flash-Arbeitsspeicherchipbefehle konfiguriert sein. Da der Controller die Host-Befehle nimmt und die Host-Befehle bei Bedarf in die systemspezifischen Flash-Arbeitsspeicherchipbefehle umsetzt, braucht der Host die systemspezifischen Flash-Arbeitsspeicherchipbefehle nicht zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann ein von dem Host empfangener Lesebefehl durch den Controller 110 verarbeitet werden, ohne dass der Host den Lesebefehl in einen anderen Befehl umzusetzen braucht, damit er in Flash-Arbeitsspeicherchips von einem spezifischen Anbieter funktionieren kann.
In 7 veranschaulicht ein Prozess 700, dass der Controller 110 zum automatischen Erkennen und Arbeiten mit verschiedenen Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips konfiguriert sein kann. Der Prozess 700 enthält das Empfangen einer Spannungsversorgung bei einer Controllerplatine, wobei die Controllerplatine eine Schnittstelle zu einem Host und zu einem Controller enthält (710). Der Controller kann zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips konfiguriert sein (710). Die Controllerplatine 102 kann z. B. eine Spannungsversorgung (Vin) bei dem Spannungsversorgungsmodul 114 empfangen. In einer beispielhaften Implementierung kann das Spannungsversorgungsmodul 114 einen oder mehrere DC-DC-Umrichter (z. B. den DC-DC-Umrichter 614 aus 6) enthalten. Die Controllerplatine 102 kann eine Schnittstelle 108 und einen Controller 110 enthalten. Der Controller 110 kann zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere verschiedene Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips 118a und 118b konfiguriert sein.
Der Prozess 700 kann das Abfragen einer ersten Arbeitsspeicherplatine auf eine oder mehrere Charakteristiken mehrerer an einer ersten Arbeitsspeicherplatine befestigter Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten (720). In einer beispielhaften Implementierung kann der Controller 110 zum Abfragen des Arbeitsspeichermoduls 120a auf die Vorrichtungscharakteristiken der auf der Arbeitsspeicherplatine 104a befestigten Flash-Arbeitsspeicherchips 118a konfiguriert sein (720). Die Vorrichtungscharakteristiken können z. B. eine Angabe, ob die Chips SLC-Chips oder MLC-Chips sind, eine Angabe, ob die Chips NAND- oder NOR-Chips sind, eine Anzahl der Chipauswahlen, eine Anzahl der Blöcke, eine Anzahl der Seiten pro Block, eine Anzahl der Bytes pro Seite und eine Geschwindigkeit der Chips enthalten. Das Arbeitsspeichermodul 120a kann einen seriellen EEPROM (z. B. den EEPROM 620a aus 6) enthalten.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann der Controller 110 zum direkten Abfragen der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a konfiguriert sein. Der Controller 110 kann z. B. zum Abfragen der Vorrichtungs-ID-Seite jedes der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a, um die Vorrichtungscharakteristiken zu bestimmen, konfiguriert sein.
Der Prozess 700 kann das automatische Erkennen eines Typs der Flash-Arbeitsspeicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine auf der Grundlage der einen oder der mehreren Charakteristiken der Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten (730). Der Controller 110 kann die Vorrichtungscharakteristiken z. B. zum automatischen Erkennen des Typs der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a auf der Arbeitsspeicherplatine 104a verwenden. Die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a können SLC- oder MLC-Vorrichtungen sein. Die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a können NAND-Chips, NOR-Chips oder andere Typen von Chips sein. Außerdem können die Flash-Arbeitsspeicherchips 118a von irgendeinem einer Anzahl verschiedener Flash-Arbeitsspeicher-Hersteller sein.
Der Prozess 700 kann das Empfangen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Schnittstelle (740) und das Ausführen der Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips (750) enthalten. Der Controller 110 kann z. B. zum Empfangen von Befehlen von dem Host 106 unter Verwendung der Schnittstelle 108 und zum Ausführen der Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a konfiguriert sein. Auf diese Weise kann der Controller 110 zum automatischen Arbeiten mit irgendeinem Typ eines Flash-Arbeitsspeicherchips konfiguriert sein. Beim Einschalten der Datenspeichervorrichtung 100 kann der Controller bestimmen, welcher Typ die Flash-Arbeitsspeicherchips auf den Arbeitsspeicherplatinen sind, und daraufhin mit diesen Arbeitsspeicherplatinen zu arbeiten beginnen, um die von dem Host empfangenen Befehle auszuführen.
In einer beispielhaften Implementierung kann der Controller 110 auf der Grundlage des Typs von Flash-Arbeitsspeicherchips, von denen bestimmt worden ist, dass sie auf den Arbeitsspeicherplatinen vorhanden sind, eine oder mehrere Konfigurationsaktualisierungen empfangen. Der Controller 110 kann z. B. bestimmen, dass auf einer der Arbeitsspeicherplatinen ein bestimmter Typ von Flash-Arbeitsspeicherchip verwendet wird, wobei diese Informationen an den Host zurück berichtet werden können. Der Host 106 kann eine oder mehrere Konfigurationsaktualisierungen an den Controller 110 übermitteln, wobei der Controller 110 diese Aktualisierungen bei dem Informations- und Konfigurationsschnittstellenmodul 458 aus 4 empfangen und verarbeiten kann.
In einer beispielhaften Implementierung kann der Controller 110 zum automatischen Erkennen verschiedener Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips auf derselben Arbeitsspeicherplatine konfiguriert sein. Zum Beispiel können die Hälfte der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a auf der Arbeitsspeicherplatine 104a SLC-NAND-Flash-Arbeitsspeicherchips sein und können die andere Hälfte der Flash-Arbeitsspeicherchips 118b auf der Arbeitsspeicherplatine 104b MLC-NAND-Flash-Arbeitsspeicherchips sein. Der Controller 110 kann zum Ausführen von Befehlen für diese beiden Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips sogar auf derselben Arbeitsspeicherplatine konfiguriert sein.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann der Controller 110 dafür konfiguriert sein zu erkennen, wenn zwei Arbeitsspeicherplatinen von der Controllerplatine 102 entfernt und durch neue Arbeitsspeicherplatinen ersetzt werden, die einen anderen Typ von Flash-Arbeitsspeicherchips haben können oder nicht. Auf diese Weise ermöglicht der Controller 110 eine hohe Flexibilität beim Anpassen der Datenspeichervorrichtung 100 an die Erfüllung der spezifischen Anwendungsanforderungen des Hosts 106. Um die von der spezifischen Anwendung des Hosts 106 benötigten gewünschten Charakteristiken zu erfüllen, können spezifische Typen von Flash-Arbeitsspeicherchips einschließlich verschiedener Typen von Chips auf derselben Arbeitsspeicherplatine und/oder verschiedener Typen von Chips auf jeder der Arbeitsspeicherplatinen verwendet werden.
In 8 veranschaulicht ein beispielhafter Prozess 800, dass der Controller zum Arbeiten mit Flash-Arbeitsspeicherchips mit unterschiedlichen Spannungen konfiguriert ist. Der Prozess 800 kann das Empfangen einer Spannungsversorgung bei einer Controllerplatine enthalten, wobei die Controllerplatine eine Schnittstelle und einen Controller enthält und der Controller ein Spannungsversorgungsmodul enthält. Der Controller ist zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips, die verschiedene Spannungen aufweisen, konfiguriert (810). Die Controllerplatine 102 kann z. B. zum Empfangen einer Spannungsversorgung (Vin) von dem Host 106 konfiguriert sein, und die Controllerplatine kann eine Schnittstelle 108 und einen Controller 110 enthalten, während der Controller 110 ein Spannungsversorgungsmodul 114 enthalten kann. Der Controller 110 kann zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere Flash-Arbeitsspeicherchips, die unterschiedliche Spannungen aufweisen, konfiguriert sein. Der Controller 110 kann z. B. zum Steuern von Flash-Arbeitsspeicherchips konfiguriert sein, die bei 1,2 V, bei 1,8 V, bei 3,3 V oder bei anderen Spannungen arbeiten.
Der Prozess 800 enthält das Bestimmen einer Spannung von Flash-Arbeitsspeicherchips auf einer ersten Arbeitsspeicherplatine (820). Der Controller 110 kann z. B. zum Abtasten einer Spannung der Flash-Arbeitsspeicherchips auf der Grundlage von Signalpegeln von Anschlussstiften an einem Verbinder zwischen der Controllerplatine 102 und der Arbeitsspeicherplatine 104a konfiguriert sein. Die Signalpegel (z. B. eine Gruppierung logischer Hochs und/oder logischer Tiefs) können die von den Flash-Arbeitsspeicherchips 118a benötigte Spannung angeben. Der Prozess 800 enthält das Konfigurieren des Spannungsversorgungsmoduls zum Arbeiten bei der bestimmten Spannung der Flash-Arbeitsspeicherchips (830). Der Controller 110 kann z. B. zum Konfigurieren des Spannungsversorgungsmoduls 114 auf der Grundlage der bei den Anschlussstiften an den Verbinder zwischen der Controllerplatine 102 und der Arbeitsspeicherplatine 104a abgetasteten Spannung konfiguriert sein. In einer beispielhaften Implementierung enthält das Spannungsversorgungsmodul 114 einen oder mehrere DC-DC-Umrichter (z. B. die DC-DC-Umrichter 614 aus 6). Das Spannungsversorgungsmodul 114 kann zum Arbeiten bei der abgetasteten Spannung eingestellt werden.
Der Prozess 800 enthält das Empfangen von Befehlen von dem Host unter Verwendung der Schnittstelle (840) und das Ausführen der Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips (850). Der Controller 110 kann z. B. zum Empfangen von Befehlen von dem Host 106 unter Verwendung der Schnittstelle 108 und zum Ausführen der Befehle unter Verwendung der Flash-Arbeitsspeicherchips 118a konfiguriert sein. Auf diese Weise können die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b Chips mit derselben Spannung enthalten, wobei die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b mit der Controllerplatine 102 verbunden sind. Die Arbeitsspeicherplatinen 104a und 104b können von der Controllerplatine 102 getrennt und durch andere Arbeitsspeicherplatinen, die Flash-Arbeitsspeicherchips mit einer anderen Spannung aufweisen, ersetzt werden. Der Controller 110 ist zum automatischen Erkennen der von den Flash-Arbeitsspeicherchips auf den anderen Arbeitsspeicherplatinen benötigten anderen Spannung und zum Konfigurieren des Spannungsversorgungsmoduls 114 zum Arbeiten bei dem anderen Spannungspegel konfiguriert.
Ausführungen der hier beschriebenen verschiedenen Techniken können ausgeführt werden mit digitalen elektronischen Schaltungen, oder in Computer-Hardware, Firmware, Software oder in Kombinationen davon. Ausführungen können ausgeführt sein als Computer-Programm-Produkt, d. h. als auf einem Datenträger aufgebrachtes Computer Programm, z. B. in einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung, zur Ausführung durch einen, oder zur Betriebssteuerung eines Datenverarbeitungsgerätes, z. B. ein programmierbarer Prozessor, ein Computer, oder mehrfache Computer. Ein Computer-Programm, wie das oben beschriebene Computerprogramm, kann in jeder Form einer Programmiersprache, einschließlich compilierender oder interpretierender Sprachen, geschrieben sein; und kann in jeder Form bereitgestellt werden, einschließlich Stand-Alone-Programm oder als Modul, Komponente, Unterroutine, oder andere Einheit, die in einer Computer-Umgebung verwendbar ist. Ein Computer-Programm kann bereitgestellt werden zur Ausführung auf einem Computer, oder auf mehreren Computer an einem Standort oder verteilt über mehrere über ein Kommunikationsnetz miteinander verbundene Standorte.
Verfahrensschritte können ausgeführt werden durch einem oder durch mehrere programmierbare Prozessoren die ein Computerprogramm ausführen, um Funktionen durch das Bearbeiten von Eingangsdaten und das Erzeugen von Ausgangsdaten zu erfüllen. Verfahrensschritte können auch ausgeführt werden in einem Gerät, das ausgeführt ist als Spezialzwecklogikschaltung beispielsweise als FPGA (field programmable gate array, feldprogrammierbare Gatter-Anordnungen) oder als ASIC (application specific integrated circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung).
Prozessoren, die zur Ausführung von Computer-Programmen geeignet sind, sind beispielsweise sowohl Allzweck-Mikroprozessoren als auch Spezialzweck-Mikroprozessoren, und jede einzelnen Prozessoren oder mehrere Prozessoren aller Art von digitalem Computern. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten von einem Nur-Lese-Speicher oder von einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder von beiden. Bauelemente eines Computers können mindestens einen Prozessor zum Ausführen von Anweisungen sowie ein oder mehrere Speicher-Geräte zum Speichern von Anweisungen und Daten enthalten. Im Allgemeinen kann ein Computer Massen-Daten-Speicher zum Daten-Speichern, z. B. magnetische, magneto-optische, oder optische Scheiben enthalten, oder betriebsmäßig an diese gekoppelt sein, um Daten zu empfangen, oder zu übertragen, oder um beides zu tun. Informationsträger, die zum Speichern vom Computer-Programm-Anweisungen und von Daten geeignet sind, können alle Arten von nicht-flüchtigen Speichern sein, darunter beispielsweise Halbleiter-Speicher-Geräte, wie z. B. EPROM, EEPROM, und Flash-Speicher-Geräte; sowie magnetische Scheiben, wie z. B. interne Festplatten oder entfernbare Platten; magneto-optische Scheiben, sowie CD-ROM und DVD-ROM-Disks enthalten. Der Prozessor und der Speicher können durch Spezialzweck-Logik-Schaltungen ergänzt werden bzw. in diese Schaltungen eingebaut sein.
Um Interaktion mit einem Benutzer bereitzustellen, können Ausführungsformen vorgesehen sein mit einem Computer, der eine Anzeige-Einheit enthält, wie z. B. eine Kathodenstrahlröhre (CRT), oder einen Flüssigkeitskristall-Monitor (LCD-Monitor), um dem Benutzer Informationen darzustellen. Eine Tastatur und ein Zeigegerät wie z. B. eine Maus oder ein Trackball können bereitgestellt werden, mit dem der Benutzer Eingaben in den Computer vornehmen kann. Andere Arten von Geräten können ebenfalls zur Interaktion mit dem Benutzer bereitgestellt werden, zum Beispiel Rückmeldungen können an den Benutzer in jeder Form von sensorischer Rückmeldung, z. B. visueller Rückmeldung, akustischer Rückmeldung, oder taktiler Rückmeldungen bereitgestellt werden; Eingaben des Benutzers können in jeder Form empfangen werden, einschließlich akustischer Eingabe, Spracheingabe oder taktiler Eingabe.
Ausführungsformen können ausgeführt sein ein einem Computer-System, das eine Backend-Komponente enthält, z. B. als Daten-Server, oder das eine Middleware-Komponente enthält, z. B. einen Anwendungs-Server, oder das eine Frontend-Komponente enthält, z. B., einen Client-Computer mit graphischer Benutzerschnittstelle oder mit Web-Browser mit dem ein Benutzer interagieren kann. Die Ausführungsformen können auch Kombinationen von Backend-, Middleware- und Frontend-Komponenten enthalten. Komponenten können in jeder Form oder mit jeder Art von Medium der digitalen Kommunikation miteinander verbunden sein, z. B. mit einem Kommunikationsnetz. Beispiele von Kommunikationsnetzen beinhalten ein Local Area Network (LAN) und ein Wide Area Network (WAN) wie z. B. das Internet.
Während einige Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen wie hier beschrieben illustriert worden sind, sind dem Fachmann viele Veränderungen, Substitutionen, Änderungen oder Äquivalente zugänglich. Es ist deshalb davon auszugehen, dass die nun folgenden Ansprüche alle diese Modifikationen sowie Änderungen als zum Umfang der Ausführungsbeispiele gehörig umfassen.

Claims

Datenspeichervorrichtung (100) bestehend aus: einer ersten Arbeitsspeicherplatine (104a); einer zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b), wobei die erste Arbeitsspeicherplatine (104a) und die zweite Arbeitsspeicherplatine (104b) jeweils mehrere Speicherchips enthalten; sowie einer Controllerplatine (102), die ausgelegt und konfiguriert ist, um mit der ersten Arbeitsspeicherplatine (104a) und mit der zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b) funktional verbunden zu sein, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine (104a) und die zweite Arbeitsspeicherplatine (104b) jeweils einzeln von der Controllerplatine (102) abnehmbar sind; wobei die Controllerplatine (102) besteht aus: einer Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle (108), und einem Controller (110), der ausgelegt und konfiguriert ist, mittels der Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle (108) Befehle von einem Host (106) zu empfangen und die Befehle auszuführen, wobei der Controller ein Spannungsversorgungsmodul (114) enthält zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere Speicherchips mit unterschiedlichen Spannungen, zum automatischen Erkennen einer Spannung der Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine (104a) und auf der zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b), sowie zum Konfigurieren des Spannungsversorgungsmoduls (114) für den Betrieb bei der erkannten Spannung der Speicherchips; der Controller des weiteren zum Empfangen von Befehlen vom Host (106) über die Schnittstelle (108) und zum Ausführen der Befehle mittels der Speicherchips.
Datenspeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Controller ausgelegt und konfiguriert ist zum Steuern der Befehlsverarbeitung für mehrere verschiedene Typen von Speicherchips, sowie zum automatischen Erkennen eines Typs der Speicherchips auf der ersten Arbeitsspeicherplatine (104a) und der zweiten Arbeitsspeicherplatine (104b).
Datenspeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Controller (110) ein feldprogrammierbarer Gate-Array (FPGA) Controller (610) ist.
Datenspeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Speicherchips Single-Level Cell (SLC) NAND Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten.
Datenspeichervorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Speicherchips Multi-Level Cell (MLC) NAND Flash-Arbeitsspeicherchips enthalten.
Datenspeichervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle eine PCIe-Schnittstelle (408) ist.
Datenspeichervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Arbeitsspeicherplatine (104a), die zweite Arbeitsspeicherplatine (104b) sowie die Controllerplatine (102) so ausgelegt und konfiguriert sind, daß sie in den Laufwerkschacht-Einbauplatz (335) eines Servers (330) passen.
Datenspeichervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speicherchips dynamische Schreib-Lese-Speicher (DRAM) Chips enthalten.
Datenspeichervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speicherchips Phasen-Änderungs-Speicher (phase change memory PCM) Chips enthalten.
Datenspeichervorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Controller (110) mehrere Kanäle enthält, wobei jeder der Kanäle einem Speicherchip oder mehreren Speicherchips zugeordnet ist, und jeder Speicherchip einem der Kanäle zugeordnet ist.