[发明专利]一种超大容量固态硬盘的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别涉及一种超大容量固态硬盘的实现方法。

背景技术

近些年来，随着基于闪存介质的固态硬盘应用日益广泛，对这类硬盘的单体容量也提出了更大的要求，特别是在数据库服务器、冗余磁盘阵列等需要海量数据存储的应用领域。

传统固态硬盘采用多个并行的存储通道的架构来实现高速数据读写和容量扩展，每个存储通道采用片选信号控制的方式来选择多个闪存芯片，因此固态硬盘的最大容量决定于其主控制器的存储通道数、片选控制数以及闪存芯片的单体容量等。

固态硬盘主控制器芯片受限于其架构和封装管脚数，所具有的并行存储通道和片选控制的数量均有限；另外传统的闪存芯片采用ONFI/Toggle数据接口协议，存在单体容量偏小、数据接口管脚数多的缺点，尽管随着集成电路工艺技术的进步，单体容量也有逐步增大的趋势，比如从4GB到8GB、乃至16GB等，但从大容量应用来说，闪存的单体容量仍偏小；从固态硬盘的体积而言，比如标准的2.5英寸固态硬盘，也限制了闪存芯片的配置数量。

因此传统的固态硬盘在大容量、尤其是TB级以上的超大容量的设计和实现方面，存在很大的瓶颈。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种超大容量的固态硬盘的实现方法，该方法采用单体容量大的带SD/MMC接口的存储介质，容量可达TB级以上；本发明的另一个目的在于提供一种固态硬盘的存储通道容量扩展机制，该机制使得硬盘控制器的单一存储通道所容纳的存储介质数量多倍地增加，从而使得硬盘容量多倍地增加。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案为：

1)超大容量的固态硬盘对外接口采用SATA、SAS、eSATA或者USB等高速数据通讯接口形式之一；

2)超大容量的固态硬盘内部设置有多个并行的存储通道；

3)每个存储通道均采用SD/MMC数据接口，配置带SD/MMC接口协议的存储介质，存储介质可为eMMC、iNAND、SD卡或者TF卡等形式；

4)每个存储通道均采用容量扩展机制，即可配置多个单体容量大的SD/MMC接口的存储介质，从而多倍扩展每个存储通道的容量；

5)通过存储通道的容量扩展，实现了超大容量的固态硬盘。

根据发明目的之一所提出的固态硬盘的存储通道容量扩展机制，实现方法为:

固态硬盘的存储通道容量扩展机制主要包括：主处理器、DMA数据通道、存储通道处理器、SD/MMC时序接口电路、高速数据开关电路、多个带SD/MMC接口的存储介质以及片选控制等。

该存储通道容量扩展机制所述的主处理器，通过DMA数据通道将逻辑块地址数据分别发给每个存储通道处理器。

该存储通道容量扩展机制所述的DMA数据通道，提供主处理器和并行存储通道的数据链接。

该存储通道容量扩展机制所述的存储通道处理器，负责将所获得的逻辑块地址转换成物理块地址，并负责计算和分配通道内的每个存储介质的物理块地址。

该存储通道容量扩展机制所述的存储通道处理器，根据物理块地址来选择所需读写的存储介质。

该存储通道容量扩展机制所述的存储通道处理器，负责控制高速数据开关电路的切换。

该存储通道容量扩展机制所述的SD/MMC时序接口电路，负责和通道内的各个存储介质的以SD/MMC通讯协议方式的数据传输。SD/MMC时序接口电路除了时钟线外，其他数据线(包括D[0：7]和CMD)均以并联的方式，和通道内的各个存储介质相连和共享。

该存储通道容量扩展机制所述的高速数据开关电路，属于单刀双掷、或者单刀多掷等开关方式；其公共端(输入端)连接到SD/MMC时序接口电路的时钟信号线，其掷端(输出端)则分别连到通道内的各个存储介质的时钟信号输入端，其控制端则连接到存储通道处理器的控制管脚。

该存储通道容量扩展机制所述的多个带SD/MMC接口的存储介质，可为eMMC、iNAND、SD卡或者TF卡等形式，较优的选择是单体容量大的eMMC存储芯片。

本发明的有益效果是：

用户使用本发明，可实现超大容量(TB级以上)的固态硬盘。

用户使用本发明，采用单体容量大的eMMC等存储介质，可在较小体积(如2.5英寸)的硬盘上，实现TB级的超大容量。