[发明专利]提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于存储器与计算机体系结构技术领域，具体涉及一种提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置及其方法。

背景技术

作为唯一主流的固态非挥发数据储存技术，闪存已经成为了全球半导体产业体系中发展最为迅速的一环。2010年市场研究报告显示，闪存产品的市场已突破200亿美元。使用闪存作为存储介质的固态存储系统比传统硬盘的速度可提高10至100倍。除了速度上的优势，由于完全没有机械结构，固态存储系统在抗震性能、发热功耗、使用噪音和体积重量方面都有着显著的优势。

在固态数据存储系统内，一定数量的闪存芯片通过一条共享信道(channel)与固态数据存储系统控制器相连接。这样增加固态数据存储系统容量只能通过两种方式：(1)增加固态数据存储系统内信道的数目，(2)增加每一条信道上闪存芯片的数目。第一种方式会直接增加固态硬盘控制器芯片的设计复杂度和制造成本，并且会降低固态数据存储系统控制器芯片对于数据读写命令的响应速度。第二种方式也会导致固态数据存储系统数据读写响应速度下降，其原因是作为标准件，闪存芯片必须支持某种通用数据传输接口标准，如ONFI(Open NAND Flash Interface)接口标准和Toggle DDR接口标准，每一条信道上闪存芯片数目直接决定此信道负载电容，而信道负载电容直接决定其所能够支持的最高数据传输速率。所以，为了要增加每一条信道上闪存芯片的数目，必须使用速率相对较低的接口标准，这样会直接导致系统响应速度的下降。综上所述，在现行设计架构中，存储容量和数据读写响应速度之间存在着较大的相互制约，使得大容量固态数据存储系统难以达到非常理想的运行速度。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置及其方法，避免了存储容量和数据读写响应速度之间存在着较大的相互制约使得大容量固态数据存储系统难以达到非常理想的运行速度的缺陷，最终达到提高大容量固态数据存储系统运行速度的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置，包括固态数据存储系统主控制器芯片，该固态数据存储系统主控制器芯片通过一条以上的信道同一个以上的协数据处理控制芯片相通信连接，而每一个协数据处理控制芯片通过一条以上的信道连接一定数量的闪存芯片。

所述的协数据处理控制芯片包括主控制器芯片通讯接口模块，该主控制器芯片通讯接口模块通过信道与固态数据存储系统主控制器芯片相通信连接，该协数据处理控制芯片还包括闪存芯片接口模块，该闪存芯片接口模块通过信道与对应的闪存芯片相通信连接，另外协数据处理控制芯片还包括负责解释并执行固态数据存储系统主控制器芯片所发来指令的控制器模块，该控制器模块同协数据处理控制芯片内的包括数据纠错编解码功能的数据处理模块和用来暂存所要传输数据的数据缓存模块相通信连接。

所述的提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置的方法为当固态数据存储系统主控制器芯片并行发送访问闪存芯片的指令到与对应的闪存芯片相通信连接的协数据处理控制芯片，其控制器模块对此指令进行分析后，对协数据处理控制芯片内其他模块进行相应的控制以完成此指令，由于多个该协数据处理控制芯片共享同一信道、连于同一协数据处理控制芯片的多个闪存芯片共享同一信道，协数据处理控制芯片内的数据缓存模块用于暂存所要传输数据以优化共享信道的利用率和提高不同芯片的并行度。

本发明由于协数据处理控制芯片数目小于闪存芯片数目，导致固态数据存储系统主控制器芯片与协数据处理控制芯片之间的数据传输信道的负载电容相对来说非常小，所以，固态数据存储系统主控制器芯片与协数据处理控制芯片之间信道的速率可以远高于协数据处理控制芯片与闪存芯片之间信道的速率；此分布式系统架构明显具有更高的数据传输与处理的并行度，这可直接提高系统运行速度。由于用户数据纠错编解码操作由分布式的协数据处理控制芯片完成，主控制器芯片与协数据处理控制芯片之间只需传输用户数据，而不用传输纠错编冗余，这可直接提高信道的有效利用率、进而提高系统运行速度。

附图说明

图1是本发明的提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置的结构示意图。

图2是本发明的提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置的方法原理示意图。

图3是本发明的协数据处理控制芯片的内部结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更详细的说明。

如图1所示，提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置，包括固态数据存储系统主控制器芯片，该固态数据存储系统主控制器芯片通过一条以上的信道同一个以上的协数据处理控制芯片相通信连接，而每一个协数据处理控制芯片通过一条以上的信道连接一定数量的闪存芯片。如图3所示，所述的协数据处理控制芯片包括主控制器芯片通讯接口模块，该主控制器芯片通讯接口模块通过信道与固态数据存储系统主控制器芯片相通信连接，该协数据处理控制芯片还包括闪存芯片接口模块，该闪存芯片接口模块通过信道与对应的闪存芯片相通信连接，另外协数据处理控制芯片还包括负责解释并执行固态数据存储系统主控制器芯片所发来指令的控制器模块，该控制器模块同协数据处理控制芯片内的包括数据纠错编解码功能的数据处理模块和用来暂存所要传输数据的数据缓存模块相通信连接。如图2所示，提高大容量固态数据存储系统运行速度的装置的方法为当固态数据存储系统主控制器芯片并行发送访问闪存芯片指令到与对应的闪存芯片相通信连接的协数据处理控制芯片，其控制器模块对此指令进行分析后，对协数据处理控制芯片内其他模块进行相应的控制以完成此指令，由于多个该协数据处理控制芯片共享同一信道、连于同一协数据处理控制芯片的多个闪存芯片共享同一信道，协数据处理控制芯片内的数据缓存模块用于暂存所要传输数据以优化共享信道的利用率和提高不同芯片的并行度。