[发明专利]用于在存储设备中选择功率状态的方法和装置

说明书

用于在计算机的存储设备中选择功率状态的方法和装置，包括提供监测存储设备参数以及比较那些参数与耐久阈值以增加存储设备的可靠性。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月24日提交的美国申请号15/878,735的优先权，其以全部内容通过参考并入本文。

技术领域

本公开的方面涉及主机连接的设备的功率状态和功率使用。更具体地，本公开的方面涉及用于存储设备中的功率状态的选择性通告(advertisement)的方法。

背景技术

诸如计算机的存储器布置之类的消费者存储设备可以具有许多功率状态。这些功率状态被单独定义和创建，以降低总功率使用。在某些情况下，可能需要在不同的功率参数与进入和退出这些功率状态所需的时间和能量之间进行权衡。设备可以用不同的操作参数来通告多个功率使用状态。

在一个示例中，高性能消费者存储设备使用的NVM Express协议包括多达32个功率状态，每个状态由该设备通告，作为对主机提交的“识别控制器”命令的响应的一部分。各个功率状态中的每一个都包括诸如进入等待时间(latency)、退出等待时间和在状态活动时的目标功耗之类的参数。例如，进入等待时间的测量是从完成将设备放入特定功率状态直到功耗未超过目标的命令所花费的时间。退出等待时间的测量是从设备离开功率状态(由于主机功率管理指令或由于I/O命令)直到设备再次操作并可以成功完成输入/输出命令而无需其他等待时间的时间。

非易失性存储器消费者设备通常具有两个非操作功率状态以及三个操作状态。非操作状态在本文中称为PS3和PS4，尽管实施方式可能具有不同的功率状态，并且可能以不同的方式对这些状态进行编号。

PS3被定义为具有较短的进入和退出等待时间非操作状态，而PS4状态则牺牲了等待时间以进一步降低功率。例如，PS3状态可能具有在单微秒范围内测量的进入和退出等待时间，同时消耗50-100mW的功率，而PS4状态可能具有在数百微秒中测量到的进入和退出等待时间，但可能仅消耗1-5mW的功率。在这两种情况下，由于设备会记录状态信息，因此在转换时期期间设备将消耗更多的功率。

非易失性存储器存储设备可以支持多种功率管理命令方法。例如，在使用NVMExpress协议的设备中，主机可以向具有请求的功率状态的设备发送“设置特征/功率管理”命令，以初始化到新状态的转换。命令成功完成后，设备将在“识别控制器”数据结构中返回的功率状态表的进入等待时间参数中通告的时间内转换为新的功率状态。在主机定向的设备初始化方法(自主功率状态转换)中，主机根据空闲时间发送设备应转换到的功率状态列表。当设备检测到在指定的持续时间内未从主机发送任何命令时，它将自动转换到给定的非操作功率状态中。在这两种情况下，设备都会在收到输入/输出命令后立即转换回上一个操作功率状态。主机在选择合格的功率状态以及指定转换到此功率状态之前所需的空闲时间时，可以考虑进入和/或退出等待时间。

每个转换在功率(转换能量)方面都有一定的成本。将状态数据写入设备也可能会影响耐久性，因为每次转换都可能需要控制写入和对开放块的填充。在最坏的情况下，非常小的写入之后的立即功率状态转换可能会大大增加写入放大。

需要提供一种用于使可以连接到主机的设备的功率状态转换成本最小化的方法。

进一步需要提供一种方法和装置，以允许最有效地使用所连接的设备的功率状态。

仍然进一步需要提供一种方法和装置，以检测来自主机设备的命令并允许连接的设备具有足够的自主权，以不仅使功率成本最小化，而且还使等待时间和操作命令请求最小化。

发明内容