具固态储存元件的电子装置及其相关控制方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电子装置及其控制方法，且特别是有关于一种具固态储存元件(solid-state storage device,简称SSD)的电子装置及其相关控制方法。
【背景技术】
[0002]由于科技的进步以及消费者的需求，现今的手持式电子装置皆同时具备多种功能。以智能型手机为例，除了移动电话的基本功能之外，更具备上网、收发信件、照相、录像等等功能。因此，电子装置中的各个元件的电力消耗需要被严格的管控，方能够延长电子装置的待机时间。
[0003]基本上，现今的电子装置中皆会搭配固态储存元件来储存电子装置中的文件、程序、照片、影像等数据。此类的固态储存元件又可被称为内嵌式多媒体存储卡(embeddedmult1-media card,简称 eMMC 卡)。
[0004]固态储存元件(SSD)为一种与非门闪存(NAND flash memory)。由于闪存为一种非易失性(non-volatile)的存储器，因此，当数据写入闪存后，一旦电子装置的电源关闭后，数据仍可保存在固态储存元件中。
[0005]请参照图1，其所绘示为已知电子装置中主机(Host)与固态储存元件(SSD)之间的信号连接示意图。在电子装置100中，固态储存元件110利用一总线120连接至主机112，用以接收主机112发出的读取指令或者写入指令。其中，主机112可为中央处理单元(CPU)，而总线120可为USB总线、IEEE1394总线或SATA总线等等。
[0006]再者，固态储存元件110中包括一控制单元101、一高速缓存(cache memory) 103与一闪存(flash memory) 105。其中，控制单元101利用总线120与主机112之间进行指令与数据的传递。而控制单元101根据主机的指令，以存取闪存105中的数据。再者，高速缓存103连接至控制单元101用以暂时储存主机112输入的写入数据、以及主机112请求的读取数据。
[0007]由于固态储存元件110为电子装置100中众多元件的其中之一。因此，如何让固态储存元件110与主机112之间更有效率的运作，并在储存数据安全无虞的情况下，有效地控制固态储存元件HO的耗能即为本发明的主要目的。
【发明内容】
[0008]本发明是有关于一种具固态储存元件的电子装置，包括:一主机；一供电元件，供应电力至该主机与该固态储存元件；以及该固态储存元件包括一控制单元经由一总线连接至该主机；一高速缓存连接至该控制单元；以及一闪存连接至该控制单元；其中，当该供电元件的一剩余电力下降至一临限值时，该主机控制该固态储存元件进入一数据保全模式并禁能该高速缓存；以及，当该供电元件的该剩余电力未下降至该临限值时，该主机控制该固态储存元件进入一高效能模式并致能该高速缓存。
[0009]本发明是有关于一种具固态储存元件的电子装置的控制方法，包括下列步骤:检测该电子装置中一供电元件的一剩余电力是否下降至一临限值；当该供电元件的该剩余电力下降至该临限值时，控制该固态储存元件进入一数据保全模式并禁能固态储存元件中的一高速缓存；以及当该供电元件的该剩余电力未下降至该临限值时，控制该固态储存元件进入一高效能模式并致能该高速缓存。
[0010]为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
[0011]图1所绘示为已知电子装置中主机与固态储存元件之间的信号连接示意图。
[0012]图2所绘示为本发明电子装置中主机与固态储存元件之间的信号连接示意图。
[0013]图3A所绘示为高速缓存禁能时，主机发出连续写入命令时固态储存元件的能量消耗示意图。
[0014]图3B所绘示为高速缓存致能时，主机发出连续写入命令时固态储存元件的能量消耗示意图。
[0015]图4A所绘示为本发明电子装置的控制方法的第一实施例。
[0016]图4B所绘示为本发明电子装置的控制方法的第二实施例。
[0017][标号说明]
[0018]100、200:电子装置 101、201:控制单元
[0019]103、203:高速缓存 105、205:闪存
[0020]110、210:固态储存元件112、212:主机
[0021]120、220:总线250:供电元件
【具体实施方式】
[0022]以下详细介绍固态储存元件的操作模式，以及让固态储存元件与主机之间更有效率的控制方法。
[0023]请参照图2，其所绘示为本发明电子装置中主机与固态储存元件之间的信号连接示意图。在电子装置200中，固态储存元件210利用一总线220连接至主机212，用以接收主机212发出的读取指令或者写入指令。其中，主机212可为中央处理单元(CPU)，而总线220可为USB总线、IEEE1394总线或SATA总线等等。电子装置200中又包含一供电元件250用以提供电源至主机212及固态储存元件210。
[0024]再者，供电元件250可为一电池，供应电力至主机212与固态储存元件210。固态储存元件210中包括一控制单元201、一高速缓存203与一闪存205。控制单元201利用总线220与主机212之间进行指令与数据的传递。而控制单元201根据主机的指令，以存取闪存205中的数据。再者，高速缓存203连接至控制单元201用以暂时储存主机212输入的写入数据、以及主机212要求的读取数据。
[0025]再者，于写入数据时，固态储存元件210的控制单元201是以页(page)为单位写入闪存205。页的大小可由闪存制造商来定义,举例来说每一页可为2K bytes、4K bytes或者 8K bytes。
[0026]根据本发明的实施例，闪存205是由多个多层式晶胞晶粒(MLC die)a?h所组成。举例来说，每个晶粒的储存容量为2G bytes，所以闪存205的容量即为16G bytes。当然，闪存205也可由多个三层式晶胞晶粒(TLC die) a?h所组成。
[0027]—般来说，闪存根据每个晶胞储存数据量的特性可区分为单层式晶胞(SLC)、多层式晶胞(MLC)、以及三层式晶胞(TLC)。一个单层式晶胞(SLC)可以储存I个位(bit)的数据；多层式晶胞晶粒(MLC)可以储存2个位的数据；三层晶胞(TLC)可以储存3个位的数据。因此，多层式晶胞晶粒中每个晶胞(cell)的数据储存量大于单层式晶胞晶粒中每个晶胞的数据储存量；三层式晶胞晶粒中每个晶胞的数据储存量大于多层式晶胞晶粒中每个晶胞的数据储存量。以下详细介绍固态储存元件210的特性以及本发明的相关控制方法。
[0028][高速缓存的控制]
[0029]以写入数据为例，当固态储存元件210接收到主机212的写入命令以及写入数据后，会根据高速缓存203是否被致能(enable)而有不同的写入方式以及耗电量。
[0030]当高速缓存203被禁能(disable)时，即为强制数据存取(force unit access,简称FUC)状态。当控制单元201接收到主机212的写入命令以及写入数据后，控制单元201必须立即将写入数据写入闪存205中。
[0031]当写入数据已经全部写入闪存205之后，控制单元201回复主机212已经完成该写入命令。接着，主机212会再发出写入命令以及写入数据至固态储存元件210。
[0032]请参照图3A，其所绘示为高速缓存禁能时，主机发出连续写入命令时固态储存元件的能量消耗示意图。如图所示，当主机212发出连续写入命令时，控制单元201必须持续地将写入数据直接写入闪存205。此时，由于固态储存元件210持续的进行写入动作，所以其平均耗电量为Wl瓦特。
[0033]另外，由于无法预测主机212的写入数据量，当主机的写入数据量小于一个页(page)的数据量时，控制单元201需要在写入数据之后增加一些无效数据(dummy data),使得写入数据以及无效数据的总和为一个页的数据量时，才可以写入闪存205。
[0034]因此，当高速缓存203被禁能(disable)时，其写入效率会比较低(lowperformance),写入放大率(write amplificat1n)较高。再者，当固态储存元件210被无预期地断电时，由于写入数据已经写入闪存205内，所以其突然断电回复(sudden poweroff recovery,简称SP0R)能力较佳。亦即，当固态储存元件210被无预期地断电时,其数据遗失(data loss)较少。
[0035]另外，当高速缓存203被致能(enable)时。控制单元201会先将写入数据暂时储存于高速缓存203，并且立刻回复主机112写入指令已经完成。此时，主机112可以继续发出下一笔写入命令以及写入数据。
[0036]当高速缓存203累积到特定数据量的写入数据之后，控制单元201才会将高速缓存203中的写入数据一次写入闪存205。
[0037]请参照图3B，其所绘示为高速缓存致能时，主机发出连续写入命令时，固态储存元件的能量消耗示意图。于周期A时，高速缓存203尚在累积写入数据，控制单元201并未将写入数据写入闪存，此时固态储存元件210的耗电量极低。于周期B时，写入数据由高速缓存203被写入闪存205时，控制单元201以最高写入效率进行写入动作，此时固态储存元件210的耗电量较闻。
[0038]如图3B所示，当高速缓存被致能且固态储存元件210持续的进行写入动作时，其平均耗电量为W2瓦特。很明显地，在相同的条件下，高速缓存被致能时其平均耗电量(W2)小于高速缓存被禁能时其平均耗电量(Wl)。
[0039]另外，由于写入数据需要累积到特定的数据量之后，才会写入闪存205。因此，当高速缓存203被致能(enable)时,其写入效率会比较高(high performance),写入放大率(write amplificat1n)较低。
[0040]再者，当固态储存元件210被无预期地断电时，由于写入数据尚未写入闪存205内，而暂存于高速缓存203中的数据会因断电而消失,所以其突然断电回复(sudden poweroff recovery,简称SP0R)能力较差。亦即，当固态储存元件210被无预期的断电时,其数据遗失(data loss)较多。
[0041][闪存的数据备份控制]
[0042]众所周知，控制单元201进行写入动作时，是以页为最小单元来写入闪存205。当闪存205由多层式晶胞晶粒(MLC die)a?h所组成时，闪存205中的页可以区分为下页(lower page)与上页(upper page)。而控制单元201进行写入动作时，需要先写下页