专利名称：具有可扩充性的混合式储存装置及计算机系统与控制方法
技术领域：
本发明涉及一种混合式储存装置及其相关计算机系统与控制方法，特别是涉及一种可弹性扩充的混合式储存装置及其相关计算机系统与控制方法。
背景技术：
储存装置在计算机系统中扮演着非常重要的角色，无论是一般数字数据或是各种应用程序数据皆必须被储存在储存装置中，以便运用。传统的硬盘装置(Hard Disk Drive, HDD)具有低成本及较快的写入速度的特点，因此，传统的硬盘装置为目前常用的储存装置之一。然而，由于传统的硬盘装置于读写运作时，必须高速旋转磁盘盘并结合读写头的移动，所以势必耗费较多电能，同时更需花费较多的时间才能将所需的数据读取出来。因此， 当计算机系统执行开机时，若采用传统的硬盘装置，常会因读取速度过慢，而导致开机的时间过长，而造成使用者的不便。相较于传统的硬盘装置，采取半导体工艺技术的固态硬盘(Solid StateDrive, SSD)应用电子式的读写架构，而完全无机械结构，因而，具有低耗电且不需机械式动作的优点。然而，由于固态硬盘的制造成本高与耐用度(读写次数限制)较差，目前尚无法全面取代传统的硬盘装置而广泛应用于一般的计算机系统中。因此，现有技术提出一种结合传统的硬盘装置与固态硬盘的混合式硬盘，来应用至一般计算机系统中。请参考图1，图1为现有的一混合式硬盘装置10的示意图。混合式硬盘装置10包含一磁盘控制器102、一固态硬盘104以及一传统硬盘106。固态硬盘104 与传统硬盘106分别通过串行式传输接口 108、110与磁盘控制器102进行通讯，而磁盘控制器102则通过一串行式传输接口 112与计算机系统的南桥电路进行数据的传递程序。在混合式硬盘装置10中，经由磁盘控制器102的控制，计算机系统可有效应用不同储存装置的特性。举例来说，于储存数据时，可利用传统硬盘106来写入数据，并结合数据同步至固态硬盘104 ；而在读取数据时，控制由固态硬盘104来读取数据。因此，当计算机系统于开机时，藉由固态硬盘104来提供读取所需的应用程序，而不需等待读取传统硬盘106，便能完成操作系统的启动。换句话说，通过混合式硬盘装置10除了可降低开机耗电量外，更不需冗长的数据读取时间，而能有效提升开机的速度。另一方面，为了加快开机时间，现有技术亦通过软件方式，加速储存装置的存取速度。然而，目前混合式硬盘的产品主要是将传统的硬盘装置与固态硬盘设置在同一硬件产品上，对于使用者来说将无法弹性运用，而只能就现有的混合式硬盘产品进行使用，而无法进行任何的扩充配置，而且对于原来已有传统硬盘装置的使用者来说，为实现混合式硬盘的目的，仍必须再多购置前述整合在一起的硬盘装置，如此一来，对于欲升级的使用者将增加额外的升级成本。此外，若现有技术通过软件方式来加快储存装置的存取速度，更将会大大地增加系统的负担。简言之，在现有技术中，尚未对于这种混合式固态硬盘提出可弹性配置而仍兼原有优点的架构，因此，其为极待解决的问题。
发明内容
因此，本发明主要在于提供一种具可扩充性的混合式储存装置及其相关计算机系 统与控制方法。本发明掲示一种具可扩充性的混合式储存装置，用于一计算机系统，包含有一第 一储存单元，经由一第一数据传输接ロ稱接至一选择单元；一扩充储存装置，包含有一磁盘 控制器；以及一第二储存单元，经由一第二数据传输接口稱接至该磁盘控制器；以及一选 择单元，分别经由一第三数据传输接ロ与一第四数据传输接ロ稱接至该计算机系统的一南 桥电路与该扩充储存装置，用来选择性地将该第一储存单元连结至该南桥电路或该扩充储 存装置；其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择単元将该第一储存单元切 换连结至该扩充储存装置，以使该磁盘控制器对该第一储存单元或该第二储存单元进行存 取控制。本发明还掲示一种计算机系统，包含有一中央处理器，用来控制该计算机系统的 运作；一北桥电路，稱接于该中央处理器，用来处理中央处理器与相关组件间的数据交換； 一南桥电路，稱接于该北桥电路，用来经由该北桥电路与该中央处理器进行数据交換；一第 一储存单元，经由一第一数据传输接ロ稱接至一选择单元；一扩充储存装置，包含有一磁 盘控制器；以及一第二储存单元，经由一第二数据传输接口稱接至该磁盘控制器；以及一 选择单元，分别经由一第三数据传输接ロ与一第四数据传输接口稱接至该南桥电路与该扩 充储存装置，用来选择性地将该第一储存单元连结至该南桥电路或该扩充储存装置；其中 于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择単元将该第一储存单元切換连结至该扩 充储存装置，以使该磁盘控制器对该第一储存单元或该第二储存单元进行存取控制。本发明还掲示一种混合式储存装置的控制方法，用于一计算机系统，该控制方法 包含有检测一扩充储存装置的连结状态；于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，一选 择单元将一第一储存单元切換连结至该扩充储存装置，以使一磁盘控制器对该第一储存单 元或该扩充储存装置的一第二储存单元进行存取控制；以及于该扩充储存装置自该计算机 系统移除时，该选择单元将该第一储存单元切換连结至一南桥电路，以使该计算机系统的 该南桥电路对该第一储存单元进行存取控制。
图1为现有的一混合式硬盘装置的示意图。图2为本发明实施例的一计算机系统的示意图。图3为图2的计算机系统的变化实施例的示意图。图4为图2的计算机系统的变化实施例的示意图。图5为本发明实施例的一流程的示意图。附图符号说明10混合式硬盘装置102、214磁盘控制器104固态硬盘106传统硬盘108、110、112串行式传输接ロ
502、504、506、508、510MLCU MLC220202204206208210212216 218、220、222、224、22630230440250
计算机系统中央处理器北桥电路南桥电路第一储存单元扩充储存装置选择单元第二储存单元数据传输接口桥接器
固态硬盘控制器
数据传输连接器
流程
步骤
闪存
具体实施例方式请参考图2，图2为本发明实施例一计算机系统20的示意图。计算机系统20可为一笔记型计算机或一个人计算机，但不以此为限。计算机系统20包含有一中央处理器202、 一北桥电路204、一南桥电路206、一第一储存单元208、一扩充储存装置210以及一选择单元212。其中，中央处理器202用来控制计算机系统20的运作，以统合计算机系统20中的各组件，进而实现计算机系统20的整体功能。北桥电路204耦接于中央处理器202，用来处理中央处理器202与相关组件间的数据交换。南桥电路206耦接于北桥电路204，用来经由北桥电路204与中央处理器202进行数据交换，并存取第一储存单元208或扩充储存装置210所储存的数据。扩充储存装置210包含有一磁盘控制器214以及一第二储存单元 216。较佳地，第一储存单元208包含有一硬盘装置，而第二储存单元216包含有一固态硬盘装置，但不以此为限。此外，如图2所示，第一储存单元208经由数据传输接口 218耦接至选择单元212，第二储存单元216经由数据传输接口 220耦接至磁盘控制器214，磁盘控制器214经由数据传输接口 2 耦接至南桥电路206。另外，选择单元212分别经由数据传输接口 222与数据传输接口 2M耦接至南桥电路206与扩充储存装置210，用来选择性地将第一储存单元208连结至南桥电路206或扩充储存装置210。当扩充储存装置210尚未连结至计算机系统20时或当扩充储存装置210自计算机系统20移除时，选择单元210导通数据传输接口 222与数据传输接口 218，使第一储存单元208经由数据传输接口 222与数据传输接口 218连接到南桥电路206。在此情况下， 南桥电路206可存取第一储存单元208上的数据。当扩充储存装置210连结至计算机系统 20时，选择单元210导通数据传输接口 2M与数据传输接口 218，以将第一储存单元208切换连结至扩充储存装置210，使磁盘控制器214对第一储存单元208或第二储存单元216进行存取控制，如此一来，南桥电路206可通过数据传输接口 2 与磁盘控制器214来存取第一储存单元208或第二储存单元216上的数据。换句话说，藉由选择单元212的切换控制，当扩充储存装置210并未连结至计算机系统20时，计算机系统20可经由南桥电路206对第一储存单元208存取数据；当扩充储存装置210连结至计算机系统20时，计算机系统20 可经由南桥电路206对第一储存单元208或第二储存单元216存取数据。因此，本发明提供可弹性扩充的储存装置，以解决计算机系统对于混合式储存装置的需求。在一般使用时，使用者可仅使用原来的硬盘装置，而一旦当使用者有其它需求时 (例如欲进行快速开机时)，仅需将扩充储存装置210连结上计算机系统20，便可提供混合式储存装置的功能。除此之外，针对现有使用传统硬盘的使用者，通过本发明的扩充储存装置210将可提供使用者轻易地将其储存装置扩充升级为混合式硬盘功能，而不需耗费更多成本去购买内含传统硬盘与固态硬盘的混合式硬盘。进一步说明，选择单元212主要用来切换选择第一储存单元208的连结对象。较佳地，选择单元212可为一多工器或是开关。在本发明中，选择单元212系根据扩充储存装置210的连结状态来进行相对应切换动作。举例来说，可藉由计算机系统的一基本输入输出系统￠10 来检测扩充储存装置210的连结状态，并据以控制选择单元212进行相对应的切换动作。另一方面，扩充储存装置210可作为扩充储存装置的平台，使用者可以依据所欲整合的混合硬盘类型，来将欲扩充的固态硬盘装置设置于扩充储存装置210。当然，扩充储存装置210中的第二储存单元216的所包含储存装置的种类与数量不拘，视使用需求与设计考虑而定。举例来说，第二储存单元216可为一 NAND闪存、一 NOR闪存、一同步动态随机存取存储器或其它相关的易失性(或非易失性)存储器及其组合。需注意的是，图2是说明本发明的概念，本领域的技术人员可根据系统需求，做适当的变化。举例来说，如图3所示，计算机系统20可还包含一桥接器302。桥接器302耦接于选择单元212与数据传输接口 2M之间，用来于选择单元212将第一储存单元208切换连结至磁盘控制器214时，桥接数据传输接口 218与数据传输接口 2M上所传输的数据。并且， 桥接器302通过数据传输接口 2M直接耦接至磁盘控制器214。举例来说，假设数据传输接口 218、222 分别为一串行先进技术附加 Gerial AdvancedTechnology Attachment, SATA) 传输接口，数据传输接口 2对、2沈分别为一周边装置互连高速(Peripheral Component Interconnect Express,PCIe)传输接口。由于数据传输接口 218与数据传输接口 2 并非相同种类的传输接口，因此通过桥接器302来将数据传输接口 218与数据传输接口 2M桥接，以进行数据传输。结合周边装置互连高速传输接口的应用，扩充储存装置210为一 PCIe 迷你卡。同时，第二储存单元216是以一多层式储存结构(Multi-level Cell，MLC)的闪存实现。如图3所示，第二储存单元216包含有一固态硬盘控制器304及闪存MLC1、MLC2。 当计算机系统20检测到扩充储存装置210连结至计算机系统20时，计算机系统20会控制选择单元212将第一储存单元208切换连结至磁盘控制器214。例如，当计算机系统20的基本输入输出系统检测到扩充储存装置210连结至计算机系统20时，基本输入输出系统会产生一控制讯号来控制选择单元212，选择单元212便据以导通数据传输接口 218、桥接器 302与数据传输接口 2M间的连结。在此情况下，磁盘控制器214负责控制对第一储存单元208或第二储存单元216存取数据。换句话说，无论欲对第一储存单元208或第二储存单元216存取数据，皆需通过磁盘控制器214。同时，南桥电路206便可通过数据传输接口 226自磁盘控制器214存取所需的数据。 另外，如图4所示，扩充储存装置210包含一数据传输连接器402，耦接于磁盘控制器214，并经由数据传输接口 2M与选择单元212耦接。数据传输连接器402对应于数据传输接口 218，可用来接收或传送经由数据传输接口 218所传输的数据。当计算机系统20检测到扩充储存装置210连结至计算机系统20时，计算机系统20会控制选择单元212将第一储存单元208切换连结至磁盘控制器214。也就是说，选择单元212会导通数据传输接口 218与数据传输接口 224，以实现第一储存单元208与数据传输连接器402间的连结，如此一来，磁盘控制器214可控制对第一储存单元208与第二储存单元216的存取。因此，当使用者欲提升开机速度时，可以藉由将扩充储存装置210加入计算机系统20，并且，于开机程序时，由磁盘控制器214控制对第二储存单元216存取相关的操作系统应用程序，以实现快速读取，而达到混合式储存装置的功能。要注意的是，对计算机系统20本领域的技术人员可据以做不同的变化。举例来说，扩充储存装置210可包含有一装置平台，如PCIe迷你卡，用来设置磁盘控制器214与第二储存单元216。数据传输接口 218 2 可以是任何用来传送数据的数据传输接口，当然，其种类与规格则视设计需求，而可据以做不同的变化。请参考图5，图5为本发明实施例的计算机系统20的一流程50的示意图。其中流程50用来实现上述计算机系统20的一操作流程，其包含有下列步骤步骤502:开始。步骤504 检测扩充储存装置210的连结状态。步骤506 于扩充储存装置210连结至计算机系统20时，选择单元212将第一储存单元208切换连结至扩充储存装置210，以使磁盘控制器214对第一储存单元208或扩充储存装置210的第二储存单元216进行存取控制。步骤508 于扩充储存装置210自计算机系统20移除时，选择单元212将第一储存单元208切换连结至南桥电路206，以使计算机系统20的南桥电路206对第一储存单元 208进行存取控制。步骤510:结束。此外，无论扩充储存装置210中的第二储存单元216为任何种类或数量，只要扩充储存装置210连接上计算机系统20，本发明均可利用选择单元212的切换方式，以实现混合储存装置的弹性扩充目的。综上所述，本发明提供可弹性扩充的扩充储存装置210，并搭配选择单元212的切换，来实现计算机系统20对于混合式储存装置的需求。在一般使用时，使用者可以仅使用原来的硬盘装置，而一旦当使用者有需求时(例如欲进行快速开机时)，仅需将扩充储存装置210连结上计算机系统20，便可提供混合式储存装置的功能，如此一来，本发明除了可提供混合式储存装置的优点外，还保留系统设计的弹性。更重要的是，针对现有使用传统硬盘的使用者，通过本发明的扩充储存装置210将可提供使用者轻易地将其储存装置扩充升级为混合式硬盘功能，而不需耗费过多成本，即能拥有兼顾低成本与高效能表现的混合式储存装置。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种具可扩充性的混合式储存装置，用于一计算机系统，包含有 一第一储存单元，经由一第一数据传输接口耦接至一选择单元； 一扩充储存装置，包含有一磁盘控制器；以及一第二储存单元，经由一第二数据传输接口耦接至该磁盘控制器；以及一选择单元，分别经由一第三数据传输接口与一第四数据传输接口耦接至该计算机系统的一南桥电路与该扩充储存装置，用来选择性地将该第一储存单元连结至该南桥电路或该扩充储存装置；其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该扩充储存装置，以使该磁盘控制器对该第一储存单元或该第二储存单元进行存取控制。
2.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该磁盘控制器。
3.如权利要求2所述的混合式储存装置，其还包含一桥接器，耦接于该选择单元与该第四数据传输接口之间，用来于该选择单元将该第一储存单元切换连结至该磁盘控制器时，桥接该第一数据传输接口与该第四数据传输接口上所传输的数据。
4.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中该扩充储存装置还包含有一数据传输连接器，对应于该第一数据传输接口，且耦接于该磁盘控制器。
5.如权利要求4所述的混合式储存装置，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元经由该第一数据传输接口与该第四数据传输接口将该第一储存单元切换连结至该数据传输连接器。
6.如权利要求1所述的混合式储存装置，于该扩充储存装置自该计算机系统移除时， 该选择单元经由该第三数据传输接口将该第一储存单元切换连结至该南桥电路。
7.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中该磁盘控制器经由一第五数据传输接口耦接至该计算机系统的一南桥电路。
8.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中该第一储存单元包含有一硬盘装置。
9.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中该第二储存单元包含有一固态硬盘装置。
10.如权利要求1所述的混合式储存装置，其中该扩充储存装置包含有一周边装置互连高速迷你卡，其中该磁盘控制器与第二储存单元系设置于该周边装置互连高速迷你卡上，且该第四数据传输接口为一周边装置互连高速传输接口。
11.一种计算机系统，包含有一中央处理器，用来控制该计算机系统的运作；一北桥电路，耦接于该中央处理器，用来处理该中央处理器与相关组件间的数据交换；一南桥电路，耦接于该北桥电路，用来经由该北桥电路与该中央处理器进行数据交换；一第一储存单元，经由一第一数据传输接口耦接至一选择单元； 一扩充储存装置，包含有一磁盘控制器；以及一第二储存单元，经由一第二数据传输接口耦接至该磁盘控制器；以及一选择单元，分别经由一第三数据传输接口与一第四数据传输接口耦接至该南桥电路与该扩充储存装置，用来选择性地将该第一储存单元连结至该南桥电路或该扩充储存装置；其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该扩充储存装置，以使该磁盘控制器对该第一储存单元或该第二储存单元进行存取控制。
12.如权利要求11所述的计算机系统，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该磁盘控制器。
13.如权利要求12所述的计算机系统，其还包含一桥接器，耦接于该选择单元与该第四数据传输接口之间，用来于该选择单元将该第一储存单元切换连结至该磁盘控制器时， 桥接该第一数据传输接口与该第四数据传输接口上所传输的数据。
14.如权利要求11所述的计算机系统，其中该扩充储存装置还包含有一数据传输连接器，对应于该第一数据传输接口，且耦接于该磁盘控制器。
15.如权利要求14所述的计算机系统，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元经由该第一数据传输接口与该第四数据传输接口将该第一储存单元切换连结至该数据传输连接器。
16.如权利要求11所述的计算机系统，于该扩充储存装置自该计算机系统移除时，该选择单元经由该第三数据传输接口将该第一储存单元切换连结至该南桥电路。
17.如权利要求11所述的计算机系统，其中该磁盘控制器经由一第五数据传输接口耦接至该南桥电路。
18.如权利要求11述的计算机系统，其中该第一储存单元包含有一硬盘装置。
19.如权利要求11所述的计算机系统，其中该第二储存单元包含有一固态硬盘装置。
20.如权利要求11所述的计算机系统，其中该扩充储存装置包含有一周边装置互连高速迷你卡，其中该磁盘控制器与第二储存单元设置于该周边装置互连高速迷你卡上，且该第四数据传输接口为一周边装置互连高速传输接口。
21.一种混合式储存装置的控制方法，用于一计算机系统，该控制方法包含有检测一扩充储存装置的连结状态；于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，一选择单元将一第一储存单元切换连结至该扩充储存装置，以使一磁盘控制器对该第一储存单元或该扩充储存装置的一第二储存单元进行存取控制；以及于该扩充储存装置自该计算机系统移除时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至一南桥电路，以使该计算机系统的该南桥电路对该第一储存单元进行存取控制。
22.如权利要求21所述的控制方法，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时， 该选择单元将该第一储存单元切换连结至该磁盘控制器。
23.如权利要求21所述的控制方法，其中该扩充储存装置还包含有一数据传输连接器，对应于一第一数据传输接口，且耦接于该磁盘控制器。
24.如权利要求M所述的控制方法，其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该数据传输连接器。
25.如权利要求21述的计算机系统，其中该第一储存单元包含有一硬盘装置。
26.如权利要求21所述的计算机系统，其中该第二储存单元包含有一固态硬盘装置。
全文摘要
本发明提供具有可扩充性的混合式储存装置及计算机系统与控制方法。该具可扩充性的混合式储存装置，用于一计算机系统，包含有一第一储存单元，经由一第一数据传输接口耦接至一选择单元；一扩充储存装置，包含有一磁盘控制器以及一第二储存单元，经由一第二数据传输接口耦接至该磁盘控制器；以及一选择单元，用来选择性地将该第一储存单元连结至一南桥电路或该扩充储存装置；其中于该扩充储存装置连结至该计算机系统时，该选择单元将该第一储存单元切换连结至该扩充储存装置，以使该磁盘控制器对该第一储存单元或该第二储存单元进行存取控制。
文档编号G06F3/06GK102236529SQ201010155410
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者武文钦, 王致力, 苏炳贤 申请人:纬创资通股份有限公司