乱序执行NVM命令的方法与装置制造方法及图纸

本申请公开了乱序执行NVM命令的方法与装置。本申请的介质接口控制器，包括：消息队列和NVM命令处理单元，消息队列与NVM命令处理单元耦合，NVM命令处理单元还与多个NVM芯片耦合；消息队列用于接收访问NVM芯片的消息，NVM命令处理单元从消息队列获取信息，并根据消息的指示生成NVM接口命令并发送给NVM芯片；NVM命令处理单元改变发送NVM接口命令的顺序。

【技术实现步骤摘要】
乱序执行NVM命令的方法与装置
本申请涉及存储设备
，尤其涉及在存储设备中对访问NVM芯片的命令进行调度，以提高存储设备性能。
技术介绍
参看图1，展示了存储设备的框图。存储设备102同主机相耦合，用于为主机提供存储能力。主机同存储设备102之间可通过多种方式相耦合，耦合方式包括但不限于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe(NVMExpress)、SAS、以太网、光纤通道、无线通信网络等连接主机与存储设备102。主机可以是能够通过上述方式同存储设备相通信的信息处理设备，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、便携式计算机、网络交换机、路由器、蜂窝电话、个人数字助理等。存储设备102包括接口103、控制部件104、一个或多个NVM(非易失存储器，Non-VolatileMemory)芯片105以及可选地固件存储器110。接口103可适配于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、NVMe、SAS、以太网、光纤通道等方式与主机交换数据。控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及固件存储器110之间的数据传输，还用于存储管理、主机逻辑地址到闪存物理地址映射、擦除均衡、坏块管理等。可通过软件、硬件、固件或其组合的多种方式实现控制部件104。控制部件104可以是FPGA(Field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，应用专用集成电路)或者其组合的形式。控制部件104也可以包括处理器或者控制器。控制部件104在运行时从固件存储器110加载固件。固件存储器110可以是NOR闪存、ROM、EEPROM，也可以是NVM芯片105的部分。控制部件104包括闪存接口控制器(或称为介质接口控制器、闪存通道控制器)，闪存接口控制器耦合到NVM芯片105，并以遵循NVM芯片105的接口协议的方式向NVM芯片105发出命令，以操作NVM芯片105，并接收从NVM芯片105输出的命令执行结果。已知的NVM芯片接口协议包括“Toggle”、“ONFI”等。存储器目标(Target)是NAND闪存封装内的共享芯片使能(CE,ChipEnable)信号的一个或多个逻辑单元(LogicUnit)。每个逻辑单元具有逻辑单元号(LUN,LogicUnitNumber)。NAND闪存封装内可包括一个或多个管芯(Die)。典型地，逻辑单元对应于单一的管芯。逻辑单元可包括多个平面(Plane)。逻辑单元内的多个平面可以并行存取，而NAND闪存芯片内的多个逻辑单元可以彼此独立地执行命令和报告状态。在可从http://www.micron.com/～/media/Documents/Products/Other％20Documents/ONFI3_0Gold.ashx获得的“OpenNANDFlashInterfaceSpecification(Revision3.0)”中，提供了关于目标(target)、逻辑单元、LUN、平面(Plane)的含义，其为现有技术的一部分。存储介质上通常按页来存储和读取数据。而按块来擦除数据。块(也称物理块)包含多个页。块包含多个页。存储介质上的页(称为物理页)具有固定的尺寸，例如17664字节。物理页也可以具有其他的尺寸。在公开号为CN1414468A的中国专利申请中，提供了通过执行微指令序列来处理CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)指令的方案。当CPU要处理特定指令时，转换逻辑电路将特定指令转换成与之对应的微指令序列，通过执行微指令序列来实现特定指令的功能。微指令序列或者微指令序列的模板存储在ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)中。在将特定指令转换成微指令序列过程中，可对微指令序列模板进行填充，使之与特定指令相对应。在中国专利申请CN201610009789.6与CN201510253428.1中提供了用于闪存接口控制器的微指令执行方法与装置，中国专利申请CN201610861793.5提供了微指令序列的调度方法与装置，中国专利申请CN201611213754.0提供了IO命令处理方法与固态存储设备，中国专利申请CN201611213755.5提供了大容量NVM接口控制器，将其全文合并于此。闪存接口控制器通常耦合到多个NVM芯片，NVM芯片包括多个LUN(LogicUNit，逻辑单元)或管芯，多个LUN和管芯可以并行响应及访问NVM命令。又由于每个LUN或管芯上可以有多个待处理的NVM命令，因此NVM控制器需要对多个NVM命令的处理过程进行调度，以维护多个在处理中或待处理的NVM命令，或者维护多段用于生成和处理NVM命令的微指令序列的执行。
技术实现思路
根据本申请的第一方面，提供了根据本申请第一方面的第一介质接口控制器，包括：消息队列和NVM命令处理单元，消息队列与NVM命令处理单元耦合，NVM命令处理单元还与多个NVM芯片耦合；消息队列用于接收访问NVM芯片的消息，NVM命令处理单元从消息队列获取信息，并根据消息的指示生成NVM接口命令并发送给NVM芯片；NVM命令处理单元改变发送NVM接口命令的顺序。根据本申请的第一方面的第一介质接口控制器，提供了根据本申请第一方面的第二介质接口控制器，访问NVM芯片的消息包括指示读出数据的消息、写入数据的消息、擦除NVM芯片的存储单元的消息，指示读取NVM芯片状态的消息、读取或设置NVM芯片特征的消息，以及用户自定义消息中的一种或多种。根据本申请的第一方面的第一或第二介质接口控制器，提供了根据本申请第一方面的第三介质接口控制器，消息队列包括一个或多个消息队列。根据本申请的第一方面的第一至第三介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第四介质接口控制器，NVM命令处理单元通过多个通道与多个NVM芯片耦合连接，每个NVM芯片分别包括多个逻辑单元。根据本申请的第一方面的第一至第四介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第五介质接口控制器，NVM命令处理单元包括多个硬件实例或多个线程，各个实例或线程，并行处理NVM接口命令。根据本申请的第一方面的第一至第五介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第六介质接口控制器，NVM命令处理单元，通过执行指令或微指令序列，对NVM接口命令实施调度。根据本申请的第一方面的第一至第六介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第七介质接口控制器，基于同一指令或微指令序列创建多个线程。根据本申请的第一方面的第七介质接口控制器，提供了根据本申请第一方面的第八介质接口控制器，NVM命令处理单元为每个线程存储执行状态。根据本申请的第一方面的第一至第八介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第九介质接口控制器，NVM芯片处理单元向NVM芯片写入数据时，数据被存储在NVM芯片的页缓存中。根据本申请的第一方面的第一至第九介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第十介质接口控制器，NVM命令处理单元执行本申请第二方面的优化NVM接口命令执行顺序的方法之一。根据本申请的第一方面的第一至第十介质接口控制器之一，提供了根据本申请第一方面的第十一介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介质接口控制器，其特征在于，包括：消息队列和NVM命令处理单元，消息队列与NVM命令处理单元耦合，NVM命令处理单元还与多个NVM芯片耦合；消息队列用于接收访问NVM芯片的消息，NVM命令处理单元从消息队列获取信息，并根据消息的指示生成NVM接口命令并发送给NVM芯片；NVM命令处理单元改变发送NVM接口命令的顺序。

【技术特征摘要】
2017.12.29 CN 20171146840581.一种介质接口控制器，其特征在于，包括：消息队列和NVM命令处理单元，消息队列与NVM命令处理单元耦合，NVM命令处理单元还与多个NVM芯片耦合；消息队列用于接收访问NVM芯片的消息，NVM命令处理单元从消息队列获取信息，并根据消息的指示生成NVM接口命令并发送给NVM芯片；NVM命令处理单元改变发送NVM接口命令的顺序。2.如权利要求1所述的介质接口控制器，其特征在于，NVM命令处理单元执行根据权利要求3-10之一所述的方法。3.一种优化NVM接口命令执行顺序的方法，其特征在于，包括：检测是否可优化NVM接口命令执行顺序；响应于可优化NVM接口命令执行顺序，识别读指针的偏移值是否大于0；响应于偏移值大于0，使偏移值递增；以及根据基地址与偏移值的和得到读指针，并根据读指针获取NVM接口命令并处理。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，响应于偏移值不大于0，使偏移值与基地址都递增。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，响应于无法优化NVM接口命令执行顺序，识别读指针的偏移值是否大于0；响应于偏移值大于0，根据基地址作为读指针获取NVM接口命令并处理；使基地址递增并与偏移值求和作为基地址的新值，并将偏移值设置为0；以及根据基地址与偏移值的和得到读指针，并根据读指针获取NVM接口命令并处理。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于偏移值不大于0，使基地址递增。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明浩，王祎磊，薛立成，
申请(专利权)人：贵阳忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52