[发明专利]一种基于多个微处理器架构的存储控制装置

说明书

本发明公开了一种基于多个微处理器架构的存储控制装置，包括主机端接口单元、多个存储器接口单元、主机端微处理器和多个存储端微处理器，主机端微处理器通过主机端接口单元与计算机主机进行通信，存储端微处理器通过存储器接口单元与存储器进行通信，主机端微处理器同时与多个存储端微处理器进行信息交互，并通过存储器接口单元对存储器进行管理操作和数据存取操作，所述存储控制装置还包括主数据纠错编码模块、主数据纠错解码模块、多个管理数据纠错编码模块、多个管理数据纠错解码模块和多个管理数据存储模块。

技术领域

本发明涉及计算机通信和数据存储技术领域，特别涉及到一种基于多个微处理器架构的存储控制装置。

背景技术

固态硬盘(Solid State Drives)是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由主控芯片和多个闪存芯片(NAND Flash)组成。固态硬盘可广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备以及消费性电子产品等领域。固态硬盘相较于传统的机械硬盘具有启动快、访问延迟小、随机访问性能高、无噪音、发热量低、工作温度范围大、体较小重量轻、抗震动等优点。

主控芯片负责处理主机端协议并与主机端进行通信，常见的主机端协议包括Peripheral Component Interconnect Express(PCIE)总线接口协议、Serial AdvancedTechnology Attachment(SATA)总线接口协议、Universal Serial Bus(USB)总线接口协议。

主控芯片还负责对多个闪存芯片进行管理。由于闪存器件自身的特性，其每个存储单元的使用寿命是有限的，也就是常说的可擦写次数。闪存芯片随着其工艺水平的不断演进，成本在不断降低，可擦写次数却在持续下降。因此主控芯片需要使用各种算法对闪存芯片进行损耗均衡、垃圾回收等操作以提高其使用寿命。另外主控芯片内部通常还包含用于错误纠正的硬件(ECC)，可以自动纠正传输和储存中产生的错误。

闪存映射层(FTL)用来将文件系统访问的逻辑地址转换为闪存器件的物理地址，其主要思想是，通过将闪存模拟成与磁盘一致的块设备，屏蔽了闪存的特性，使得现有文件系统可以直接运行在闪存映射层之上，减少了移植的代价。FTL采用了逻辑页与物理页的映射机制，每个逻辑页在某一时刻映射到唯一的一个物理页。上层磁盘文件系统所访问的是逻辑页，而逻辑页与物理页的映射关系由FTL来管理与维护，对于上层磁盘文件系统则是完全透明不可见的。

闪存芯片的管理和FTL算法的实现都需要占用大量的系统资源，主控芯片中通常会包含一颗性能强大的处理器(如32位的ARM处理器)，并在硬件的协助下实现对多个闪存芯片的管理和FTL算法。然而强大的处理器性能也意味着芯片面积增大、功耗增大、成本提升和软件复杂度的提升。如果能使用多个微处理器(如8位的8051处理器)分别处理主机端通信，并实现对多个闪存芯片的管理和FTL算法，就可以减小芯片面积、减小功耗、降低成本和降低软件复杂度，达到更佳的成本效益比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：固态硬盘的主控芯片是连接主机端和存储器之间的桥梁，也是基于闪存芯片的存储系统的大脑中枢，更是存储系统达到高性能要求的关键，现有技术通常采用一颗性能强大的处理器来配合硬件处理主机端通信协议，并实现对多个闪存芯片的管理和FTL算法，然而强大的处理器性能也带来主控芯片面积增大、功耗增大、成本提升和软件复杂度的提升等问题，目前缺少一种低成本、低复杂度，又能达到较高性能的存储控制装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提出一种基于多个微处理器架构的存储控制装置，包括主机端接口单元和多个存储器接口单元，主机端接口单元连接着计算机主机，存储器接口单元一对一地连接着存储器，存储控制装置还包括主机端微处理器、多个存储端微处理器，

主机端微处理器通过主机端接口单元与计算机主机建立连接，并根据主机端协议与计算机主机进行通信，