一體化固態(tài)陣列存儲卡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一體化固態(tài)陣列存儲卡，采用具有PCIE3.0總線接口的RAID控制芯片，和多個SATA3或者SAS3接口的高密度的SSD模塊組成，用RAID控制芯片的BIOS，設(shè)置為RAID0的方式運行，這樣速度和容量都是單一SSD模塊之和，并將所有硬件集成到一塊卡上(如標準的PCIE卡或VPX卡)，這樣很小的體積可以做到大容量(單PCIE卡16TB；單一VPX卡48TB)；高速度(讀4000MB/S，寫4000MB/S)；低功耗(小于40W)。
【專利說明】
—體化固態(tài)陣列存儲卡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高速度，大容量的固態(tài)電子數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]SD卡存儲卡，是用于手機、數(shù)碼相機、便攜式電腦、MP3和其他數(shù)碼產(chǎn)品上的獨立存儲介質(zhì)，一般是卡片的形態(tài)，故統(tǒng)稱為“存儲卡”，又稱為“數(shù)碼存儲卡”、“數(shù)字存儲卡”、“儲存卡”等。存儲卡具有體積小巧、攜帶方便、使用簡單的優(yōu)點。同時，由于大多數(shù)存儲卡都具有良好的兼容性，便于在不同的數(shù)碼產(chǎn)品之間交換數(shù)據(jù)。近年來，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的不斷發(fā)展，存儲卡的存儲容量不斷得到提升，應(yīng)用也快速普及。
[0003]Secure Digital卡簡稱SD卡，從字面理解,此卡就是安全卡，它比CF卡以及早期的SM卡在安全性能方面更加出色。是由日本的松下公司、東芝公司和SanDisk公司共同開發(fā)的一種全新的存儲卡產(chǎn)品，最大的特點就是通過加密功能，保證數(shù)據(jù)資料的安全保密。SD卡從很多方面來看都可看作MMC的升級。兩者的外形和工作方式都相同，只是MMC卡的厚度稍微要薄一些，但是使用SD卡設(shè)備的機器都可以使用MMC卡。其外形尺寸為32mmX24mmX2.1mm0
[0004]SD卡對于手機等小型數(shù)碼產(chǎn)品而略顯臃腫，同時也為了追趕Duo以及Xd，SD卡陣營發(fā)表了比原來更小的存儲卡，名為“miniSD”。其外形尺寸為20mmX21.5mmX 1.4mm,封裝面積是原來SD卡的44%、體積是原來SD卡的63%，具有11個金手指(SD卡只有9個)。通過轉(zhuǎn)接卡也可以當(dāng)作SD卡使用。該卡在多普達、松下等手機上有廣泛的使用。
[0005]microSD
[0006]microSD卡標準由SD協(xié)會在2005年參照T-Flash的相關(guān)標準制定出來的，T-Flash卡和microSD卡是相互兼容的。與miniSD卡相比,microSD卡體積更為小巧，尺寸為IlmmX 15mmX 1.4mm,它僅有標準SD卡的四分之一左右,是目前市場上體積最小的存儲卡。
[0007]T-Flash 卡
[0008]全名:TransFLash，由摩托羅拉與SANDISK共同研發(fā)，在2004年推出。是一種超小型卡(11*15*1麗)，約為SD卡的1/4，可以算目前最小的儲存卡了。TF卡可經(jīng)SD卡轉(zhuǎn)換器后，當(dāng)SD卡使用ο利用適配器可以在使用SD作為存儲介質(zhì)的設(shè)備上使用。TransFlash主要是為照相手機拍攝大幅圖像以及能夠下載較大的視頻片段而開發(fā)研制的。TransFlash卡可以用來儲存?zhèn)€人數(shù)據(jù)，例如數(shù)字照片、MP3、游戲及用于手機的應(yīng)用和個人數(shù)據(jù)等，還內(nèi)設(shè)置版權(quán)保護管理系統(tǒng)，讓下載的音樂、影像及游戲受保護；未來推出的新型TransFlash還備有加密功能，保護個人數(shù)據(jù)、財政紀錄及健康醫(yī)療文件。體積小巧的TransFlash讓制造商無須顧慮電話體積即可采用此設(shè)計，而另一項彈性運用是可以讓供貨商在交貨前隨時按客戶不同需求做替換，這個優(yōu)點是嵌入式閃存所沒有的。
[0009]詳細說明:
[0010]體積約等于半張S頂卡，內(nèi)設(shè)版權(quán)保護管理系統(tǒng)，適用于多項多媒體應(yīng)用。
[0011]搭配適配器之后，使用于附SD卡槽的數(shù)碼產(chǎn)品上。
[0012]尺寸:11mm*15mm* 1mm。
[0013]SDHC
[0014]SDHC 是“Secure Digital High Capacity” 的縮寫，S卩“高容量 SD 存儲卡”。2006年5月SD協(xié)會發(fā)布了最新版的SD 2.0的系統(tǒng)規(guī)范，在其中規(guī)定SDHC是符合新的規(guī)范、且容量大于2GB小于等于32GB的SD卡。
[0015]SDHC最大的特點就是高容量(2GB-32GB)。另外，SD協(xié)會規(guī)定SDHC必須采用FAT32文件系統(tǒng)，這是因為之前在SD卡中使用的FAT16文件系統(tǒng)所支持的最大容量為2GB，并不能滿足SDHC的要求。
[0016]作為SD卡的繼任者，SDHC主要特征在于文件格式從以前的FAT12、FAT16提升到了 FAT32，而且最高支持32GB。同時傳輸速度被重新定義為Class2 (2MB/sec)、Class4(4MB/sec)、Class6(6MB/sec)等級別，高速的SD卡可以支持高分辨視頻錄制的實時存儲。
[0017]SDHC卡的外形尺寸32X24X2.1mm(長X寬X高)，與SD卡一樣，著作權(quán)保護機能等也和以前相同，但是由于文件系統(tǒng)被變更，以前只支持FAT12/16格式的SD設(shè)備存在不兼容現(xiàn)象，也支持FAT32 (SDHC)的機器，這可以讀取現(xiàn)存的FAT12/16格式的SD卡。
[0018]所有大于2G容量的SD卡必須符合SDHC規(guī)范，規(guī)范中指出SDHC至少需符合Class2的速度等級，并且在卡片上必須有SDHC標志和速度等級標志。
[0019]在市場上有一些品牌提供的4GB或更高容量的SD卡并不符合以上條件，例如缺少SDHC標志或速度等級標志，這些存儲卡不能被稱為SDHC卡，嚴格說來它們是不被SD協(xié)會所認可的，這類卡在使用中很可能出現(xiàn)與設(shè)備的兼容性問題。
[0020]SDXC
[0021]SD協(xié)會在CES2009上展示了一款2TB容量的SDXC存儲卡(SD extendedCapacity)。
[0022]SDXC不但擁有超大的容量，而且其數(shù)據(jù)傳輸速度也不俗，據(jù)介紹，其最大的傳輸速度預(yù)期能夠達到300MB/S。擁有超大容量的存儲卡，那么以后用NDS燒錄卡或者是用記憶棒馬甲再或者其他方面的朋友就可隨意往里面丟任何東西了，不過其數(shù)據(jù)安全性能如何暫時未清楚。這款SDXC存儲卡采用的是NAND閃存芯片，使用了 Microsoft的exFAT文件系統(tǒng)(vista的新文件系統(tǒng))ο
[0023](I) SDXC存儲卡的目前最大容量可達64GB。理論容量是2TB。
[0024](2)支持UHS 104，一種新的超高速SD接口規(guī)格，新SD存儲卡標準Ver.3.00種的最高標準，其在SD接口上實現(xiàn)每秒104MB的總線傳輸速度，從而可實現(xiàn)每秒35MB的最大寫入速度和每秒60MB的最大讀取速度。
[0025](3)UHS104 提供傳統(tǒng)的 SD 接口 一3.3VDS (25MHz) /HS (50MHz)，支持 UHS104 的新SDHC存儲卡和現(xiàn)有的SDHC對應(yīng)設(shè)備相兼容。
[0026]⑷SDXC存儲卡只和裝有exFAT文件系統(tǒng)的SDXC對應(yīng)設(shè)備相兼容。它不能用于SD或SDHC對應(yīng)設(shè)備。
[0027](5)采用最可靠的CPRM版權(quán)保護技術(shù)。
[0028](6) UHS104是一種新的超高速接口規(guī)格，數(shù)據(jù)總線傳輸速率為每秒104MB。這是SD新存儲卡標準Ver.3.00中的最高標準。
[0029](7) SDXC存儲卡是SD協(xié)會于2009年4月定義的下一代SD存儲卡標準，為滿足大容量存儲媒體的不斷增長的需求，為豐富的存儲應(yīng)用提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。新SDXC存儲卡標準和提供4GB到32GB容量的SDHC存儲卡標準相比，其所實現(xiàn)的容量可超越32GB，最大可達 2TB(TB:terabyte，萬億字節(jié)，ITB = 1024GB)。
[0030]PCIe 閃存卡
[0031]閃存卡(Flash Card)是利用閃存(Flash Memory)技術(shù)達到存儲電子信息的存儲器，一般應(yīng)用在數(shù)碼相機，掌上電腦，MP3等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲介質(zhì)，所以樣子小巧，有如一張卡片，所以稱之為閃存卡。而PC1-e閃存卡(PC1-Express)是最新的總線和接口標準，它原來的名稱為“3G10”，PCIe屬于高速串行點對點雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨享通道帶寬，不共享資源，主要支持主動電源管理，錯誤報告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務(wù)質(zhì)量(QOS)等功能。
[0032]PCIe閃存卡生產(chǎn)商按品牌可分為:LS1、金士頓、索尼、蔑碟、Kingmax、鷹泰、倉ij見、愛國者、紐曼、威剛、聯(lián)想、臺電、微星、SSK等。
[0033]其原理是基于【NAND型閃存】，內(nèi)存和NOR型閃存的基本存儲單元是bit，用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型閃存的基本存儲單元是頁(Page)(可以看到，NAND型閃存的頁就類似硬盤的扇區(qū)，硬盤的一個扇區(qū)也為512字節(jié))。每一頁的有效容量是512字節(jié)的倍數(shù)。所謂的有效容量是指用于數(shù)據(jù)存儲的部分，實際上還要加上16字節(jié)的校驗信息，因此我們可以在閃存廠商的技術(shù)資料當(dāng)中看到“(512+16)Byte”的表示方式。2GB以下容量的NAND型閃存絕大多數(shù)是(512+16)字節(jié)的頁面容量，2GB以上容量的NAND型閃存則將頁容量擴大到(2048+64)字節(jié)。
[0034]PCIe交由PCI_SIG(PCI特殊興趣組織)認證發(fā)布后才改名為“PC1-Express”，簡稱“PC1-E”。這個新標準將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實現(xiàn)總線標準的統(tǒng)一。其主要應(yīng)用在服務(wù)器中的SSD(固態(tài)驅(qū)動器)中，PCIe閃存卡的供應(yīng)商有很多，如IBM-TMS、英特爾、LS1、0CZ、三星(計劃中)、SanDisk、STEC、SuperTalent和東芝(計劃中)，其中以LSI生產(chǎn)的產(chǎn)品最為突出，質(zhì)量和性能都是最佳。目前最新的版本為PC1-E3.0，也有還未退市的PC1-E ( S卩1.0版)。2.0比1.0帶寬提高一倍，而3.0比2.0版帶寬又提升一倍，為5GHzx4。PCI Express2.0規(guī)范的主要在數(shù)據(jù)傳輸速度上做出了重大升級，即從以前的2.5Gbps總線頻率翻倍至5.0Gbps,這也就是說以前PCI Express2.0x16接口能夠翻番達到驚人的10GB/s 總線帶寬(lGB/s = 8Gbps)。
[0035]當(dāng)前，電腦與網(wǎng)絡(luò)的速度飛速發(fā)展，海量的數(shù)據(jù)，如互聯(lián)網(wǎng)；視頻采集；雷達數(shù)據(jù)等等，無一不要求一個高速度，大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。目前的普遍做法是使用體積龐大，功耗超高的磁盤陣列柜。雖然可以做到大容量，但遠達不到CPU的處理速度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0036]本發(fā)明的目的是提供一種一體化固態(tài)陣列存儲卡，為了做到高速度，大容量，小體積，低功耗的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。
[0037]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:采用具有PCIE3.0總線接口的RAID控制芯片，和多個(最大24個)SATA3或者SAS3接口的高密度的SSD模塊(單一 SSD模塊容量最大2TB，速度400MB/S)，組成一個存儲系統(tǒng)，并用RAID控制芯片的B1S，設(shè)置為RAIDO的方式運行，這樣速度和容量都是單一 SSD模塊之和。再將所有硬件集成到一塊卡上(如標準的PCIE卡或VPX卡)，這樣很小的體積可以做到大容量(單PCIE卡16TB ;單一 VPX卡48TB);高速度(讀4000MB/S，寫4000MB/S);低功耗(小于40W)。而且RAID控制芯片的B1S在電腦B1S之前運行，可以控制多塊這種存儲卡在同一臺電腦上運行。這樣，又可以提高速度和容量。以滿足更高的需求。
[0038]本發(fā)明的有益效果是，提供一種高速度和大容量的一體化固態(tài)陣列存儲卡，達到現(xiàn)有技術(shù)解決不了的行業(yè)難題。
[0039]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
【附圖說明】
[0040]圖1表TJK本發(fā)明一體化固態(tài)陣列存儲卡的原理框圖；
[0041]圖2表示本發(fā)明一體化固態(tài)陣列存儲卡的實物組合圖。
[0042]圖中元器件名稱:1.RAID 控制芯片 2.NVSRAM 3.FLASH MEMORY 4.PCIE3.0 總線5.SSD模塊6.SAS3.0總線7.基板8.連接座。
[0043]實施方式
[0044]本發(fā)明是一種一體化固態(tài)陣列存儲卡。
[0045]在圖1中，多個SSD模塊(5)通過SAS3.0總線(6)連接到RAID控制芯片(I)，RAID控制芯片(I)通過PCIE3.0總線(4)連接到電腦，(2)是NVSRAM，用以記錄RAID緩存數(shù)據(jù)。(3)是FLASH MEMORY,存儲Firmware和B1S。當(dāng)電腦開機后，即先運行RAID控制芯片的B10S，按相應(yīng)的鍵進入后，會顯示每個SSD，設(shè)置好RAID后即可。
[0046]圖2是實物組合圖，在圖2中，(7)是固態(tài)存陣列存儲卡的基板，RAID控制芯片(I)貼片安裝在基板上多個SSD模塊(5)通過板到板連接座(8)固定。與基板形成一體。組裝完成后的固態(tài)陣列存儲卡的外觀如同一塊顯卡，通過PCIE3.0總線(4)的金手指插裝到電腦主板的PCIE插座即可。
【主權(quán)項】
1.一體化固態(tài)陣列存儲卡，由多個獨立的SSD模塊，通過RAID控制芯片，組成一個存儲卡，其特征是:多個獨立的SSD模塊和RAID控制芯片集成于一片基板之上，由PCIE 3.0插槽與電腦相連，由RAID控制芯片以RAID O或RAID 10等模式將多個獨立的SSD模塊組成固態(tài)陣列存儲卡。2.如權(quán)利要求1所述的一體化固態(tài)陣列存儲卡，其特征在于:采用標準PCIE總線與電腦相連，多個獨立的SSD模塊用板到板等方式集成于基板之上，用SATA或SAS接口連到RAID控制芯片。3.如權(quán)利要求1所述的一體化固態(tài)陣列存儲卡，其特征在于:由RAID控制芯片以RAIDO或RAID 10等模式將多個獨立的SSD模塊的速度相加，容量相加，使其成為高速度，大容量的固態(tài)存儲設(shè)備。
【文檔編號】G06K19/077GK105989401SQ201510063606
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月9日
【發(fā)明人】詹雨明
【申請人】詹雨明