专利名称：基于固态硬盘的ecc模块动态复用系统及方法
技术领域：
本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统 及方法。
背景技术：
目前在固态硬盘(Solid State Disk)的控制器中，一般为了提高数据读取速度， 闪存的读写数据用的通道都在8 10个左右，每个通道的位宽为8bit。而由于数据存在不 稳定性，因此每个闪存的通道一般都要相应的配备一个ECC (Error Correcting Code，错误 检查和纠正)模块，目前比较主流的为BCH校错方法。现有固态硬盘的ECC校错技术原理 如图1所示，固态硬盘包括多个通道，每个通道包括一 ECC模块210、一闪存控制器220和一 闪存230，而每个ECC模块210又分为ECC编码器和ECC解码器。在每个通道将数据写入闪 存230之前，需要通过ECC编码器对数据进行编码；而在每个通道从闪存230读数据之后， 需要通过ECC解码器进行解码来还原数据。随着闪存工艺的不断变化，闪存接口的速度越来越高，ECC算法也越来越复杂，导 致ECC模块逐渐成为读取数据的瓶颈。一个闪存通道配置一个ECC模块已经不能满足控制 器的需求。但如果一个闪存通道分别配置多个ECC模块，不仅需要增加算法的复杂度，而且 导致芯片成本和功耗的增加。综上可知，现有固态硬盘ECC校错技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以 有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用 系统及方法，其可以在不增加硬件资源占用的前提下，大大提升固态硬盘单通道的ECC编 解码速度。为了实现上述目的，本发明提供一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统，所 述固态硬盘包括多个通道，每个所述通道分别设有一控制器和一 ECC模块，所述多个通道 被划分成至少一组，每组中各通道的控制器和ECC模块之间共同连接设有一多路选择器， 当所述一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或部分空闲时，所述多路选择器将同 组的所述数据操作通道的ECC模块和所述空闲或部分空闲通道的ECC模块动态分配给所述 数据操作通道的控制器使用。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述ECC模块包括可分开使用的ECC编码 器和ECC解码器；在所述一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，所述多路选择器将 同组的所述读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给所述读操 作通道的控制器使用；或者在所述一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，所述多路选择器将同组的所述写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给所述写操 作通道的控制器使用。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述多个通道中每相邻两个通道构成一组。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述多路选择器为可编程控制寄存器。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述固态硬盘的存储介质采用闪存或者动 态随机存储器。本发明还提供一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用方法，所述固态硬盘包括多 个通道，每个所述通道分别设有一控制器和一 ECC模块，所述方法包括步骤如下建立多路选择器步骤，所述多个通道被划分成至少一组，每组中各通道的控制器 和ECC模块之间共同连接设有一多路选择器；动态分配ECC模块步骤，当所述一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或 部分空闲时，所述多路选择器将同组的所述数据操作通道的ECC模块和所述空闲或部分空 闲通道的ECC模块动态分配给所述数据操作通道的控制器使用。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述ECC模块包括可分开使用的ECC编码 器和ECC解码器；所述动态分配ECC模块步骤还包括在所述一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，所述多路选择器将 同组的所述读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给所述读操 作通道的控制器使用；或者在所述一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，所述多路选择器将 同组的所述写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给所述写操 作通道的控制器使用。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述建立多路选择器步骤中，所述多个通 道中每相邻两个通道构成一组。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述多路选择器为可编程控制寄存器。根据本发明的ECC模块动态复用系统，所述固态硬盘的存储介质采用闪存或者动 态随机存储器。本发明将固态硬盘中多通道分为至少一组，每组通道共设一多路选择器，多路选 择器根据各通道的操作情况对ECC模块进行动态配置，当一通道进行数据操作而同组的其 他通道空闲时，多路选择器可将空闲通道的ECC模块动态分配给数据操作通道的控制器使 用，这样一个通道可以同时占用两个或以上的ECC模块，从而可在不增加硬件资源占用的 前提下，固态硬盘单通道的ECC编解码速度可以比原来提升近两倍或以上，进而提高数据 读写吞吐率，同时降低硬件复杂度、芯片成本以及功耗。另外，ECC模块中的ECC编码器和 ECC解码器可以分开使用，因此在有大量读写并行运算的情况下，可大幅提高固态硬盘各通 道的并行读写能力。
图1是现有固态硬盘的ECC校错技术原理图；图2是本发明ECC模块动态复用系统的第一实施例结构5
图3是本发明ECC模块动态复用系统的第二实施例结构图；图4是本发明ECC模块动态复用系统中多路选择器的实施例结构图；图5是本发明基于固态硬盘的ECC模块动态复用方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。图2示出了本发明基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统的第一实施例结构，固 态硬盘包括多个通道，每个通道分别设有一 ECC模块10、一控制器20以及一存储单元30， ECC模块10又包括ECC编码器和ECC解码器。多个通道中每相邻两个通道构成一组，每组 中各通道的控制器20和ECC模块10之间共同连接设有一多路选择器40。在同一通道组 中，当一通道进行数据操作，而另一通道空闲或部分空闲时，多路选择器40将数据操作通 道(即正处于数据操作状态的通道)的ECC模块10和空闲或部分空闲通道(即正处于空 闲或部分空闲状态的通道)的ECC模块10动态分配给数据操作通道的控制器20使用，这 样一个通道可以同时占用两个ECC模块10，可在不增加硬件资源占用的前提下，固态硬盘 单通道的ECC编解码速度可以比原来提升近两倍。本发明中固态硬盘的存储介质可采用闪 存或者DRAM (Dynamic Random Access Memory，动态随机存储器)，而闪存可以是NAND闪存寸。图2所示实施例中采用的是每相邻两个通道之间共设一多路选择器40，实际上也 可以是每相邻的三个或以上通道之间共设一多路选择器40，但是这样也会相对提高电路的 复杂性和控制算法的复杂性。另外，固态硬盘也可任意每任意两个或以上通道之间共设一 多路选择器，但与相邻通道之间共设多路选择器方案相比，非相邻通道共设多路选择器方 案的电路设计要相对复杂。优选地，由于ECC模块10中的ECC编码器和ECC解码器可以分开使用，因此通过 多路选择器40的动态配置，ECC编码器和ECC解码器可以分别给不同的控制器20使用，尤 其适用于在大量的读写并行操作中。具体实现方式如下当一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，多路选择器40将同组的 读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给读操作通道的控制器 20使用；或者当一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，多路选择器40将同组的 写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给写操作通道的控制器 20使用。这样，一个通道在读或写的时候可以借用另一个通道的ECC解码器或ECC编码器， 但是并不会影响另一个通道的写或读数据操作(此时该通道可被定义为处于部分空闲状 态)，该结构能大幅提高整个硬盘控制器的性能，尤其适用于有大量读写并行运算的情况。图3示出了本发明基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统的第二实施例结构，与 图2不同的是，固态硬盘的所有通道仅分成一个组，所有通道的控制器20和ECC模块10之 间共设有一多路选择器40，即所有ECC模块10均由一个多路选择器40操作以实现多路复用。当一通道进行数据操作，而其他通道空闲或部分空闲时，多路选择器40将数据操作通 道的ECC模块10和空闲或部分空闲通道的ECC模块10动态分配给数据操作通道的控制器 20使用，这样一个通道可以同时占用两个以上的ECC模块10，可在不增加硬件资源占用的 前提下，固态硬盘单通道的ECC编解码速度可以比原来提升两倍以上。当然，所有通道共用 一多路选择器40会提高电路的复杂性和控制算法的复杂性，应该根据具体的应用来进行 设置。图4示出了本发明一实施例中多路选择器的逻辑结构，其采用可编程控制寄存器 作为多路选择器，可编程控制寄存器可以动态配置不同的ECC编/解码器使用方案，可以一 对一使用，也可以一对二使用，从而保证了硬件复用功能。其实对于多通道的复用方案，同 样可以通过类似的开关结构来完成复用功能。通过上述ECC模块动态复用系统的使用，当固定硬盘中一个通道有大量的数据读 写，而另一个或另几个通道空闲或者部分空闲时，多路选择器40可以选通两个或以上ECC 模块10为一个控制器20使用，使得每一个控制器20实际可使用的ECC模块10变为两个 或以上，从而满足单个通道的快速读写需求。图5示出了本发明基于固态硬盘的ECC模块动态复用方法的流程，其通过如图2 或图3所示的ECC模块动态复用系统实现，该方法包括步骤如下步骤S501，将固态硬盘的多个通道划分成至少一组，每组中各通道的控制器20和 ECC模块10之间共同连接设有一多路选择器40，即每两个或以上的通道设有一多路选择器 40，多路选择器40分别与该两个或以上的通道的控制器20和ECC模块10连接。优选的 是，每相邻两个通道构成一组，通过多路选择器40动态分配相邻通道的ECC解码器或者编 码器，且多路选择器40可选用可编程控制寄存器。步骤S502，当一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或部分空闲时，多路选 择器40将同组的数据操作通道的ECC模块10和空闲或部分空闲通道的ECC模块10动态 分配给数据操作通道的控制器20使用。本发明方法通过相邻通道或者多个通道ECC模块 10的动态共享提高了固态硬盘单通道校错的理论最大读写吞吐率。ECC模块10包括可分开使用的ECC编码器和ECC解码器，通过多路选择器40的动 态配置，ECC编码器和ECC解码器可以分别给不同的通道使用，从而提高控制器20并行读 写的能力。上述步骤S502中还可包括当一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，多路选择器40将同组的 读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给读操作通道的控制器 20使用，这样读操作通道可占有两个或以上的ECC解码器；或者当一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，多路选择器40将同组的 写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给写操作通道的控制器 20使用，这样写操作通道可占有两个或以上的ECC编码器。综上所述，本发明将固态硬盘中多通道分为至少一组，每组通道共设一多路选择 器，多路选择器根据各通道的操作情况对ECC模块进行动态配置，当一通道进行数据操作 而同组的其他通道空闲时，多路选择器可将空闲通道的ECC模块动态分配给数据操作通道 的控制器使用，这样一个通道可以同时占用两个或以上的ECC模块，从而可在不增加硬件 资源占用的前提下，固态硬盘单通道的ECC编解码速度可以比原来提升近两倍或以上，进而提高数据读写吞吐率，同时降低硬件复杂度、芯片成本以及功耗。另外，ECC模块中的ECC 编码器和ECC解码器可以分开使用，因此在有大量读写并行运算的情况下，可大幅提高固 态硬盘各通道的并行读写能力。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统，所述固态硬盘包括多个通道，每个所述通道分别设有一控制器和一ECC模块，其特征在于，所述多个通道被划分成至少一组，每组中各通道的控制器和ECC模块之间共同连接设有一多路选择器，当所述一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或部分空闲时，所述多路选择器将同组的所述数据操作通道的ECC模块和所述空闲或部分空闲通道的ECC模块动态分配给所述数据操作通道的控制器使用。
2.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述ECC模块包括可分 开使用的ECC编码器和ECC解码器；在所述一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，所述多路选择器将同组 的所述读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给所述读操作通 道的控制器使用；或者在所述一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，所述多路选择器将同组 的所述写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给所述写操作通 道的控制器使用。
3.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述多个通道中每相邻 两个通道构成一组。
4.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述多路选择器为可编 程控制寄存器。
5.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述固态硬盘的存储介 质采用闪存或者动态随机存储器。
6.一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用方法，所述固态硬盘包括多个通道，每个所 述通道分别设有一控制器和一 ECC模块，其特征在于，所述方法包括步骤如下建立多路选择器步骤，将所述多个通道划分成至少一组，每组中各通道的控制器和ECC 模块之间共同连接设有一多路选择器；动态分配ECC模块步骤，当所述一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或部分 空闲时，所述多路选择器将同组的所述数据操作通道的ECC模块和所述空闲或部分空闲通 道的ECC模块动态分配给所述数据操作通道的控制器使用。
7.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述ECC模块包括可分 开使用的ECC编码器和ECC解码器；所述动态分配ECC模块步骤还包括在所述一通道进行读操作，而同组的其他通道进行写操作时，所述多路选择器将同组 的所述读操作通道的ECC解码器和其他写操作通道的ECC解码器动态分配给所述读操作通 道的控制器使用；或者在所述一通道进行写操作，而同组的其他通道进行读操作时，所述多路选择器将同组 的所述写操作通道的ECC编码器和其他读操作通道的ECC编码器动态分配给所述写操作通 道的控制器使用。
8.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述建立多路选择器步 骤中，所述多个通道中每相邻两个通道构成一组。
9.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述多路选择器为可编 程控制寄存器。
10.根据权利要求1所述的ECC模块动态复用系统，其特征在于，所述固态硬盘的存储 介质采用闪存或者动态随机存储器。
全文摘要
本发明设计存储技术领域，公开了一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用系统，所述固态硬盘包括多个通道，每个所述通道分别设有一控制器和一ECC模块，所述多个通道被划分成至少一组，每组中各通道的控制器和ECC模块之间共同连接设有一多路选择器，当所述一通道进行数据操作，而同组的其他通道空闲或部分空闲时，所述多路选择器将同组的所述数据操作通道的ECC模块和所述空闲或部分空闲通道的ECC模块动态分配给所述数据操作通道的控制器使用。相应地，本发明还公开了一种基于固态硬盘的ECC模块动态复用方法。借此，本发明可以在不增加硬件资源占用的前提下，大大提升固态硬盘单通道的ECC编解码速度，进而提高数据读写吞吐率。
文档编号G11C7/10GK101964205SQ20101028558
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘伟, 张耀辉, 朱从义, 贾宗铭 申请人:记忆科技(深圳)有限公司