[发明专利]SATA协议加速模块、主机与硬盘通信方法及固态硬盘控制器

摘要

本发明公开了一种SATA协议加速模块、主机与硬盘通信方法及固态硬盘控制器，其中加速模块包括接收控制模块、发送控制模块、信息提取模块、DMA接口控制模块、CPU接口控制模块、寄存器控制模块、指令执行模块和指令RAM模块，其中接收控制模块与SATA接口控制模块相连，接收控制模块通过信息提取模块、CPU接口控制模块与CPU相连，CPU接口控制模块通过寄存器控制模块与指令执行模块相连，CPU接口控制模块与指令RAM模块相连，指令执行模块还分别与信息提取模块、接收控制模块、指令RAM模块和发送控制模块相连。本发明能够减少SATA接口协议消耗带来的性能损失，突破SATA接口的性能瓶颈，提高SATA接口和固态硬盘的性能；支持SATA协议的扩展升级，减少电路改动带来的风险及成本。

主权项

一种应用于固态硬盘控制器的SATA协议加速模块，其特征在于，包括接收控制模块（71）、发送控制模块（72）、信息提取模块（74）、DMA接口控制模块（78）、CPU接口控制模块（77）、寄存器控制模块（76）、指令执行模块（75）和指令RAM模块（73），其中接收控制模块（71）与SATA接口控制模块（1）相连，接收控制模块（71）通过DMA接口控制模块（78）与Dram控制模块（3）相连，接收控制模块（71）依次通过信息提取模块（74）、CPU接口控制模块（77）与CPU（2）相连，CPU接口控制模块（77）通过寄存器控制模块（76）与指令执行模块（75）相连，CPU接口控制模块（77）与指令RAM模块（73）相连，指令执行模块（75）还分别与信息提取模块（74）、接收控制模块（71）、指令RAM模块（73）和发送控制模块（72）相连，DMA接口控制模块（78）还与发送控制模块（72）相连，发送控制模块（72）还与SATA接口控制模块（1）相连；其中，接收控制模块（71）用于通过SATA接口控制模块（1）接收来自主机的数据帧和非数据帧，同时根据指令执行模块（75）的控制传递接收到的数据帧和非数据帧，其中数据帧通过DMA接口控制模块（78）传递至Dram控制模块（3），由Dram控制模块（3）中的DMA搬移到Dram颗粒（6）；非数据帧传递至信息提取模块（74）；发送控制模块（72）用于接收指令执行模块（75）和DMA接口控制模块（78）的请求传输SATA帧，并将接收到的内容通过SATA接口控制模块（1）传至主机；其中非数据帧的内容由指令执行模块（75）提供，数据帧的内容由DMA接口控制模块（78）提供；信息提取模块（74）一方面用于将接收到的非数据帧中的主机发送到设备的帧通过CPU接口控制模块（77）发送至CPU（2），另一方面用于从接收到的非数据帧中的主机发送到设备的帧中提取出ATA命令信息以及控制和状态信息；DMA接口控制模块（78）用于数据帧的传输，根据接收控制模块（71）和发送控制模块（72）的请求，通过Dram控制模块（3）将数据从Dram颗粒（6）读取或写入；CPU接口控制模块（77）用于适配CPU（2）总线接口时序；寄存器控制模块（76）用于控制指令执行模块（75）的运行，寄存器控制模块（76）内部包括寄存器和命令描述符；寄存器的内容由CPU（2）控制，寄存器的值用于控制指令执行模块（75）的跳转判断、操作执行行为；命令描述符是描述一条ATA命令详细信息的数据结构，所述ATA命令详细信息包括命令类型，命令TAG，搬移数据的长度、地址以及控制信息，命令描述符由CPU（2）根据收到的主机发送到设备的帧产生，并写入寄存器控制模块（76）内部的命令描述符RAM；指令RAM模块（73）中用于存储指令序列，所述指令序列根据SATA命令层协议生成并由CPU（2）写入；指令执行模块（75）用于根据SATA命令层的协议处理收到的ATA命令，指令执行模块（75）通过解析指令序列并执行操作来控制SATA帧的收发，完成SATA命令层交互；指令执行模块（75）包括三个基本操作：接收帧并跳转、发送帧并跳转、根据跳转条件跳转，发送帧的内容和跳转条件由信息提取模块（74）、寄存器和命令描述符提供。