專(zhuān)利名稱(chēng)：基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
固態(tài)態(tài)硬盤(pán)是使用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)的一類(lèi)硬盤(pán)，相比較傳統(tǒng)硬盤(pán)，其有更高速度，更低功耗，更低噪音等優(yōu)點(diǎn)。由于固態(tài)硬盤(pán)使用的閃存有擦寫(xiě)次數(shù)限制，一旦某一閃存塊擦除/寫(xiě)入到達(dá)一定次數(shù)，就可能造成無(wú)法寫(xiě)入新數(shù)據(jù)，或者數(shù)據(jù)損壞。為了避免這種情況發(fā)生，固態(tài)硬盤(pán)引入了閃存轉(zhuǎn)換層(Flash Translation Layer)算法技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)將主機(jī)的邏輯塊地址(LBA)映射為閃存的物理塊地址(PBA)，對(duì)閃存的每個(gè)物理塊進(jìn)行管理， 做到每個(gè)物理塊的擦寫(xiě)次數(shù)做到靜態(tài)和動(dòng)態(tài)均衡，延長(zhǎng)了閃存的壽命，使得固態(tài)硬盤(pán)也有傳統(tǒng)硬盤(pán)的使用壽命。參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的固態(tài)硬盤(pán)主要由三個(gè)模塊組成接口控制器模塊，負(fù)責(zé)收發(fā)與主機(jī)交互的數(shù)據(jù)；FTL算法模塊，負(fù)責(zé)管理閃存物理塊和邏輯到物理地址映射；閃存控制器模塊，負(fù)責(zé)根據(jù)FTL提供的物理地址從閃存讀出數(shù)據(jù)或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)到閃存。且所有控制器驅(qū)動(dòng)程序和FTL算法模塊，共用一個(gè)高性能嵌入式處理器或者兩個(gè)嵌入式處理器來(lái)處理指令。這樣就會(huì)存在以下缺陷所有模塊共用一個(gè)處理器，增加處理器的負(fù)擔(dān)，降低系統(tǒng)響應(yīng)速度；使用高性能處理器雖然會(huì)提高系統(tǒng)功耗，同時(shí)投入成本也相對(duì)較高；系統(tǒng)緩存有限， 無(wú)法緩存更多數(shù)據(jù)，導(dǎo)致性能會(huì)有所損失。綜上可知，現(xiàn)有的固態(tài)硬盤(pán)系統(tǒng)，在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其具有較高的系統(tǒng)性能，還可以減少固態(tài)硬盤(pán)的損耗。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括相互連接的主機(jī)和固態(tài)硬盤(pán)，所述主機(jī)包括文件模塊以及用于提供第一驅(qū)動(dòng)程序的第一硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述主機(jī)還包括用于提供第二驅(qū)動(dòng)程序的第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，所述第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊包括FTL管理子模塊，用于提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表；文件分析子模塊，用于分析所述文件模塊，并將文件模塊內(nèi)刪除的文件對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址通知所述FTL管理子模塊，所述FTL管理子模塊回收所述邏輯塊地址對(duì)應(yīng)的物理塊；緩存子模塊，用于建立緩沖區(qū)，暫存所述主機(jī)與固態(tài)硬盤(pán)之間交互的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述固態(tài)硬盤(pán)包括接口模塊，用于與所述主機(jī)交互數(shù)據(jù)；CN 102541760 A
FTL算法模塊，用于當(dāng)主機(jī)采用第一驅(qū)動(dòng)程序時(shí)提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表；或者，用于當(dāng)主機(jī)采用第二驅(qū)動(dòng)程序時(shí)輔助所述FTL管理子模塊運(yùn)算管理；閃存控制模塊，用于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存或者從閃存中讀出數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)所述主機(jī)與所述固態(tài)硬盤(pán)交互數(shù)據(jù)時(shí)，所述緩存子模塊將所述主機(jī)的內(nèi)存作為緩沖區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述接口模塊與閃存控制模塊可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述主機(jī)加載第一驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，所述固態(tài)硬盤(pán)工作在第一工作模式；所述主機(jī)加載第二驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，所述固態(tài)硬盤(pán)工作在第二工作模式。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述固態(tài)硬盤(pán)的接口包括USB接口、 SATA 接口、SAS 接口、PATA 接口禾口 PCIE 接口。根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊還包括自定義命令子模塊，用于處理所述固態(tài)硬盤(pán)的FTL算法模塊的通信及同步；和/或保存映射表。本發(fā)明通過(guò)在基于固態(tài)硬盤(pán)的系統(tǒng)的主機(jī)端內(nèi)設(shè)置FTL管理子模塊，其可以提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表其，該模塊可提供FTL算法，并通過(guò)主機(jī)處理器控制運(yùn)算，借此有效利用主機(jī)的處理器，且當(dāng)運(yùn)行該 FTL管理子模塊時(shí)，固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)的FTL算法模塊無(wú)需再做大量的算法運(yùn)算，借此提高系統(tǒng)的整體性能，并減少固態(tài)硬盤(pán)的損耗。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的基于固態(tài)硬盤(pán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤(pán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明提供了一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括相互連接的主機(jī) 10和固態(tài)硬盤(pán)20。主機(jī)10內(nèi)具有文件模塊11以及用于提供第一驅(qū)動(dòng)程序的第一硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊12，以及用于提供第二驅(qū)動(dòng)程序的第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13。本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13包括FTL管理子模塊131，用于提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě) /擦除的損耗均衡以及壞塊表。文件分析子模塊132，用于分析文件模塊11，并將文件模塊11內(nèi)刪除的文件對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址通知FTL管理子模塊131，F(xiàn)TL管理子模塊131回收所述邏輯塊地址對(duì)應(yīng)的物理塊。緩存子模塊133，用于建立緩沖區(qū)，暫存所述主機(jī)與固態(tài)硬盤(pán)之間交互的數(shù)據(jù)。
自定義命令子模塊134，用于處理所述固態(tài)硬盤(pán)的FTL算法模塊的通信及同步；和 /或保存映射表。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所述的第一驅(qū)動(dòng)程序是普通的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序，第二驅(qū)動(dòng)程序是通過(guò)上述第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序，該第二驅(qū)動(dòng)程序是加載了 FTL算法的驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，可以加載普通的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)入第一工作模式，也可以加載第二驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)入第二工作模式，所述的第一工作模式為普通硬盤(pán)的正常工作模式，第二工作模式為本發(fā)明提供的高性工作模式。具體應(yīng)用中，固態(tài)硬盤(pán)20包括 接口模塊21，用于與主機(jī)10交互數(shù)據(jù)。本發(fā)明的固態(tài)硬盤(pán)20的接口可以為USB 接口、SATA接口、SAS接口、PATA接口和PCIE接口等，接口模塊21也與各類(lèi)接口對(duì)應(yīng)。FTL算法模塊22，用于當(dāng)主機(jī)10加載第一驅(qū)動(dòng)程序時(shí)提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表，當(dāng)主機(jī)采用第二驅(qū)動(dòng)程序時(shí)該 FTL算法模塊22輔助主10機(jī)的FTL管理子模塊131運(yùn)算管理。閃存控制模塊23，用于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存或者從閃存中讀出數(shù)據(jù)。下面結(jié)合圖2具體描述本發(fā)明的一個(gè)工作過(guò)程。系統(tǒng)上電初始化，主機(jī)10通過(guò)第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13加載第二驅(qū)動(dòng)程序，并發(fā)送自定義ATA命令通知固態(tài)硬盤(pán)20切換到第二工作模式。固態(tài)硬盤(pán)20將FTL相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13，F(xiàn)TL管理子模塊131根據(jù)這些數(shù)據(jù)重建FTL管理所需的各映射表，且在之后的系統(tǒng)運(yùn)行中FTL的運(yùn)算管理主要由FTL管理子模塊131完成，固態(tài)硬盤(pán)20的FTL 算法模塊22可協(xié)助其完成相應(yīng)的計(jì)算管理任務(wù)，借此可減少固態(tài)硬盤(pán)20的損耗，提高其壽命。在主機(jī)10與固態(tài)硬盤(pán)20交互的過(guò)程中，緩存子模塊133將主機(jī)10的內(nèi)存建為緩沖區(qū)， 可暫存交互的數(shù)據(jù)，同時(shí)，文件分析子模塊132在系統(tǒng)空閑時(shí)分析文件模塊11，將文件模塊 11內(nèi)刪除的文件對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址通知FTL管理子模塊131，F(xiàn)TL管理子模塊131回收這些邏輯塊對(duì)應(yīng)的物理塊，借此節(jié)省空間。需要說(shuō)明的是，固態(tài)硬盤(pán)20的接口模塊21和閃存控制模塊23可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，且交互過(guò)程中，F(xiàn)TL算法模塊22可以管理壞塊表以及錯(cuò)誤處理等輔助工作。本發(fā)明通過(guò)在主機(jī)10和固態(tài)硬盤(pán)20內(nèi)均設(shè)有用于提供FTL管理的模塊，二者可以獨(dú)立工作，也可以協(xié)同工作，方便靈活。同時(shí)，通過(guò)主機(jī)10的處理器進(jìn)行計(jì)算處理減少了固態(tài)硬20的運(yùn)算量。主機(jī)10的第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊13可分析主機(jī)文件模塊11，便于Wear leveling和Gartage Collection，有利于改善性能，提高固態(tài)硬盤(pán)壽命。更好的，本發(fā)明可以將主機(jī)10的內(nèi)存作為數(shù)據(jù)緩存，也可以對(duì)內(nèi)存采取數(shù)據(jù)預(yù)讀取技術(shù)，借此提升隨機(jī)/順序讀寫(xiě)速度，同時(shí)可減小寫(xiě)入放大(Write Amplify)。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)在基于固態(tài)硬盤(pán)的系統(tǒng)的主機(jī)端內(nèi)設(shè)置FTL管理子模塊， 其可以提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表其，該模塊可提供FTL算法，并通過(guò)主機(jī)處理器控制運(yùn)算，借此有效利用主機(jī)的處理器， 且當(dāng)運(yùn)行該FTL管理子模塊時(shí)，固態(tài)硬盤(pán)內(nèi)的FTL算法模塊無(wú)需再做大量的算法運(yùn)算，借此提高系統(tǒng)的整體性能，并減少固態(tài)硬盤(pán)的損耗。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括相互連接的主機(jī)和固態(tài)硬盤(pán)，所述主機(jī)包括文件模塊以及用于提供第一驅(qū)動(dòng)程序的第一硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述主機(jī)還包括用于提供第二驅(qū)動(dòng)程序的第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，所述第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊包括FTL管理子模塊，用于提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表；文件分析子模塊，用于分析所述文件模塊，并將文件模塊內(nèi)刪除的文件對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址通知所述FTL管理子模塊，所述FTL管理子模塊回收所述邏輯塊地址對(duì)應(yīng)的物理塊；緩存子模塊，用于建立緩沖區(qū)，暫存所述主機(jī)與固態(tài)硬盤(pán)之間交互的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述固態(tài)硬盤(pán)包括接口模塊，用于與所述主機(jī)交互數(shù)據(jù)；FTL算法模塊，用于當(dāng)主機(jī)采用第一驅(qū)動(dòng)程序時(shí)提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射， 并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表；或者，用于當(dāng)主機(jī)采用第二驅(qū)動(dòng)程序時(shí)輔助所述FTL管理子模塊運(yùn)算管理；閃存控制模塊，用于將數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存或者從閃存中讀出數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述主機(jī)與所述固態(tài)硬盤(pán)交互數(shù)據(jù)時(shí)，所述緩存子模塊將所述主機(jī)的內(nèi)存作為緩沖區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述接口模塊與閃存控制模塊可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)加載第一驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，所述固態(tài)硬盤(pán)工作在第一工作模式；所述主機(jī)加載第二驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，所述固態(tài)硬盤(pán)工作在第二工作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述固態(tài)硬盤(pán)的接 口包括 USB 接口、SATA 接口、SAS 接口、PATA 接口和 PCIE 接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊還包括自定義命令子模塊，用于處理所述固態(tài)硬盤(pán)的FTL算法模塊的通信及同步； 和/或保存映射表。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于固態(tài)硬盤(pán)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括相互連接的主機(jī)和固態(tài)硬盤(pán)，主機(jī)包括文件模塊以及用于提供第一驅(qū)動(dòng)程序的第一硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，所述主機(jī)還包括用于提供第二驅(qū)動(dòng)程序的第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊，第二硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊包括FTL管理子模塊，用于提供邏輯塊地址到物理塊地址的映射，并管理閃存讀寫(xiě)/擦除的損耗均衡以及壞塊表；文件分析子模塊，用于分析文件模塊，并將文件模塊內(nèi)刪除的文件對(duì)應(yīng)的邏輯塊地址通知FTL管理子模塊，F(xiàn)TL管理子模塊回收所述邏輯塊地址對(duì)應(yīng)的物理塊；緩存子模塊，用于建立緩沖區(qū)，暫存所述主機(jī)與固態(tài)硬盤(pán)之間交互的數(shù)據(jù)。借此，本發(fā)明的主機(jī)端也具有FTL管理功能，可大大提高系統(tǒng)的性能，減少固態(tài)硬盤(pán)的損耗。
文檔編號(hào)G06F12/08GK102541760SQ201210000778
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者楊樹(shù)浩 申請(qǐng)人:記憶科技(深圳)有限公司