[发明专利]带有非易失性存储器的、具有多种操作模式的盘驱动器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及盘驱动器，更具体地涉及一种包括用于存储写入数据的非易失性存储器的磁记录盘驱动器。

背景技术

通常，除了旋转盘存储器之外，磁记录硬盘驱动器(HDD)包括固态存储器(被称为“高速缓冲存储器”)，该固态存储器在从主计算机传送的写入数据被写入到盘中之前暂时保存该写入数据。传统的高速缓冲存储器是动态随机存取存储器(DRAM)，即易失性形式的存储器，其可以承受大量写入/擦除循环并且具有高数据传送速率。

盘驱动器的数据控制器从主机接收写入数据，并控制向盘和DRAM的写入。典型地，使用两种传统方法之一来进行写入数据向DRAM的传送。在被称为“回写式高速缓存(write-back caching)”或“启用写入高速缓冲存储器(write-cache enabled)”的第一种方法中，将来自主机的用于写入命令的写入数据块存储在DRAM中，并且当在DRAM中接收到该写入数据决时，向主机发送信号通知写入完成。然后，将DRAM中的写入数据块从DRAM中降级(destage)并写入到盘中。在有时被称为“直写式高速缓存(write-throughcaching)”或者更一般地称为“禁用写入高速缓冲存储器(write-cache disabled)”的第二种方法中，主要将高速缓冲存储器用作速度匹配缓冲器，仅在写入数据块被写入到盘之后才向主机发送信号通知写入完成。与启用或禁用写入缓冲存储器无关，现在的盘驱动器还支持“命令排队”，其中，在驱动器的控制器中可以接收多个写入命令并且所述多个写入命令可以在队列中等待。控制器将来自主机的用于这些等待的命令中的一个或多个的写入数据块传送到DRAM中，并且如果启用写入高速缓冲存储器，则发送信号通知写入完成。如果写入高速缓冲存储器被禁用，则控制器运行程序以确定何时以及将哪些写入数据块降级到所述盘中。仅在写入数据块被降级到所述盘之后，控制器才向主机发送信号通知写入完成。

随着电池供电的移动计算机的出现，一些HDD具有“节电”或“待机”(stand-by)模式，其中，当驱动器在一段时间内不活动时，驱动器旋转减慢(spindown)(停止旋转)。该模式的主要目的是延长移动计算机的电池寿命。当盘驱动器处于待机模式下并且仅仅电子设备运行时，节约了电池电力。当从主机接收了写入数据并且必须将该写入数据写入到盘中时，驱动器退出待机模式，并且盘旋转加速(spin up)以使得能够写入所述写入数据，这消耗大量电池电力。如果这过于频繁地出现，则没有节电。

该问题的一种解决方案是：在驱动器处于待机模式且盘不旋转时，将写入数据存储在DRAM中，然后在某个稍后的时间将写入数据降级到盘中，如同在启用写入高速缓冲存储器中那样。然而，由于DRAM是易失性存储器，所以存在如下风险：如果驱动器在可将写入数据降级到盘中之前掉电，则可能丢失DRAM中的写入数据。因此，已经提出：在移动计算机中使用的HDD中，除了DRAM之外或者代替DRAM，使用诸如“快闪”存储器的非易失性存储器。美国专利6295577描述了一种HDD，其在电源故障的情况下将DRAM中的写入数据传送到快闪存储器。由于快闪存储器是非易失性的，所以即使掉电也不会丢失写入数据。这种类型的HDD有时被称为“混合”盘驱动器。混合HDD使用它们的快闪存储器用于这一操作模式，即节电模式。因此，混合盘驱动器的主要优点是这样的能力，即：从主机接收写入数据而不必退出待机模式、由此节约电力并延长电池寿命，但是在电源故障的情况下没有任何丢失数据的风险。混合HDD通常还使用非易失性存储器来存储计算机引导映像(boot-up image)，使得一启动就可以快速加载引导映像，而不必等待盘旋转加速。类似地，可以将应用程序存储在混合HDD的非易失性存储器中以快速加载应用程序。

所需要的是一种混合盘驱动器，其使用由其非易失性存储器提供的优点以便在除了节电模式之外的模式下操作。

发明内容