針對固態(tài)存儲設(shè)備在運行中的性能調(diào)整的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請涉及并且要求2013年5月31日提交的NO. 61/829, 983、題目為 "ON-THE-FLY PERFOMANCE ADJUSTMENT FOR SOLID STATE STORAGE DEVICES" 的美國臨時 專利申請和2013年6月27日提交的NO. 13/929, 708、題目為"ON-THE-FLY PERFOMANCE ADJUSTMENT FOR SOLID STATE STORAGE DEVICES" 的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般涉及電子領(lǐng)域。更加具體地，本發(fā)明的一些實施例一般涉及針對固態(tài) 存儲設(shè)備在運行中的性能調(diào)整技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004] -般地，計算系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器可以是易失性的（用于存儲易失性信 息）或非易失性的（用于存儲永久性信息）。存儲于易失性存儲器中的易失性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用 于被要求在程序的運行時期間支持該程序的功能的臨時的或中間性的信息。另一方面，存 儲在非易失性存儲器中的持久性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以超越于程序運行時使用并且可以被再利用。 此外，新數(shù)據(jù)在用戶或程序員決定使該數(shù)據(jù)成為永久性數(shù)據(jù)之前通常先被生成為易失性數(shù) 據(jù)。例如，程序員或用戶可以在處理器直接可訪問的易失性主存儲器中產(chǎn)生對易失性結(jié)構(gòu) 的映射（即實例化）。另一方面，持久性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在如附連到輸入/輸出（1/0或10)總線 的旋轉(zhuǎn)盤的非易失性存儲器設(shè)備或如閃存的基于非易失性存儲器的設(shè)備上被實例化。
[0005] 為了增強性能，一些系統(tǒng)可以使用包括如閃存的非易失性存儲器的固態(tài)驅(qū)動器 (SSD)來提供非易失性存儲方案。這種SSD-般比大多數(shù)傳統(tǒng)的硬盤驅(qū)動器（HDD)占用更 少空間、更輕并且更快。此外，硬盤驅(qū)動器提供相對低成本的存儲方案，并且在很多計算設(shè) 備中使用用于提供非易失性存儲。然而，由于硬盤驅(qū)動器需要使其旋轉(zhuǎn)盤在相對較高的速 度下旋轉(zhuǎn)并且相對于旋轉(zhuǎn)盤移動磁盤頭以進行讀/寫數(shù)據(jù)，因此當硬盤驅(qū)動器與固態(tài)驅(qū)動 器相比較時，硬盤驅(qū)動器可能使用大量的功率。所有這種物理運動會產(chǎn)生熱量并且增加功 率消耗。
[0006] 為此，一些移動設(shè)備正在向固態(tài)驅(qū)動器迀移。此外，一些固定計算系統(tǒng)（如桌面型 計算機、工作站、服務(wù)器等）可以使用這種固態(tài)驅(qū)動器來提高性能。然而，在不同類型的計 算設(shè)備中針對固態(tài)啟動器使用相同的使用模型不是總能夠在性能和可靠性之間產(chǎn)生最優(yōu) 的平衡。
【附圖說明】
[0007] 參照附圖提供詳細的描述。在附圖中，附圖標記最左側(cè)的數(shù)字表示該附圖標記最 先出現(xiàn)的附圖。在不同附圖中使用相同的附圖標記表示相似或相同的項目。
[0008] 圖1、5和6-7示出了計算系統(tǒng)的實施例的框圖，所述計算系統(tǒng)可以用來實現(xiàn)本文 中所討論的各種實施例。
[0009] 圖2、4和4A示出了根據(jù)一些實施例的流程圖。
[0010] 圖3示出了根據(jù)實施例的用于提供對固態(tài)存儲設(shè)備的調(diào)制進行控制的示例用戶 接口。
[0011] 圖4B示出了根據(jù)實施例的SSD各部件的框圖。
【具體實施方式】
[0012] 在下文的描述中，闡述了大量的具體細節(jié)以便提供對各種實施例的透徹理解。然 而，可以在沒有所述具體細節(jié)的情況下來實現(xiàn)本發(fā)明的各種實施例。在其它實例中，沒有對 公知的方法、過程、部件、以及電路進行詳細描述，以便不使本發(fā)明的特定實施例不清楚。此 外，可以使用各種模塊來執(zhí)行本發(fā)明的實施例的各個方面，所述各種模塊如集成半導體電 路（"硬件"）、被組織為一個或多個程序的計算機可讀指令（"軟件"）或硬件和軟件的一 些組合。針對本公開的目的，對"邏輯"的引用應意味著硬件、軟件、固件、或它們的一些組 合。
[0013] -些實施例提供針對固態(tài)驅(qū)動器在運行中（on-the-fly)的性能調(diào)整技術(shù)。正如 本文所討論的，"運行中"或"動態(tài)"性能調(diào)整通常指不需要計算系統(tǒng)重啟或操作系統(tǒng)（OS) 重啟的性能調(diào)整。此外，這種固態(tài)驅(qū)動器可以包括閃存（本文也可互換地稱為固態(tài)存儲設(shè) 備）、相變存儲器（PCM)、自旋轉(zhuǎn)移矩隨機存取存儲器（STTRAM)、電阻式隨機存取存儲器、 3D (3維）交叉點存儲器等。因此，一些實施例提供方法和/或裝置用于能夠?qū)崿F(xiàn)對SSD的 動態(tài)性能控制。實施例使終端用戶能夠動態(tài)控制SSD的性能，在性能、可靠性、熱約束和/ 或設(shè)備壽命之間進行權(quán)衡。在一個實施例中，命令接口（例如通過軟件）允許在運行中例 如從OS的內(nèi)部做出這種性能權(quán)衡。
[0014] 在實施例中，終端用戶可以使用本文所討論的技術(shù)/特征來調(diào)整/調(diào)制SSD的性 能，例如，通過使SSD超頻（over-clocking)。超頻通常指將部件（如SSD)的操作頻率增加 超出正常/默認的操作頻率，例如來提高性能。例如，所述調(diào)制可以基于OEM(原始設(shè)備制 造商）和/或終端用戶容忍度來改變熱、功率、和/或可靠性條件。這些方法允許在不同類 型的計算設(shè)備中針對SSD使用不同的特性或使用模型來提供性能、可靠性、功率消耗、熱條 件等中的一個或多個之間的更優(yōu)平衡。
[0015] 此外，不在一些實施例中，在具有附加功率傳送和冷卻能力的更大的桌面系統(tǒng)中 使用的SSD必須與在比它們具有更少的冷卻和功率傳送能力的超薄筆記本計算機中所用 的SSD在相同約束下操作。而且，相比于游戲系統(tǒng)，文件服務(wù)器可能具有不同的可靠性期 望。為此，一些實施例允許系統(tǒng)設(shè)計者（或精通的用戶）投入到這些平臺權(quán)衡中。此外，一 些實施例提供類似于基于平臺的SSD"渦輪增壓"的能力，例如，針對一個或多個（連續(xù)或非 連續(xù)）時間段和/或基于多種準則（例如，軟件工作量需求、傳感器數(shù)據(jù)、和/或環(huán)境條件）， 可以實時地或在運行時期間來調(diào)整（本文也稱為"調(diào)制")SSD的性能。另外，Intel·?公司的 極限超頻單元（XTU)能夠使終端用戶超頻于中央處理單元（CPU)、圖形處理單元（GPU)、和 /或系統(tǒng)存儲器以達到更高的系統(tǒng)性能。該單元在一個實施例中可以被擴展以允許終端用 戶超頻于他們的SSD，如引起針對存儲1/0(輸入/輸出）限定工作量的性能提高。此外，盡 管允許超頻于SSD的能力，但一些實施例避免了大量數(shù)據(jù)丟失的可能性（例如，當固態(tài)存儲 設(shè)備控制器停止運作時）。此外，盡管本文的一些實施例討論了應用于SSD的技術(shù)，但可以 展望的是相同或相似的技術(shù)也可以應用于其它類型的非易失存儲設(shè)備。
[0016] 可以在如參照圖1-7所討論的各種計算系統(tǒng)（例如，包括智能電話、平板計算機、 便攜式游戲控制臺、超便攜移動個人計算機（UMPC)等）中提供本文所討論的技術(shù)。更加特 別地，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100可以包括一個或 多個處理器102-1到102-N(本文通常稱為"多個處理器102"或"處理器102"）。處理器 102可以通過互連或總線104來進行通信。每個處理器可以包括多種部件，為了簡單起見只 參照處理器102-1來討論其中的一些。相應地，其余的處理器102-2到102-N中的每一個 可以包括與本文參照處理器102-1所討論的相同或相似的部件。
[0017] 在實施例中，處理器102-1可以包括一個或多個處理器核心106-1到106-M (本文 稱為"多個核心106"或更一般地稱為"核心106"）、高速緩存108(在各實施例中可以是共 享的高速緩存或私有的高速緩存）、和/或路由器110。處理器核心106可以在單個集成電 路（IC)芯片上實現(xiàn)。此外，芯片可以包括一個或多個共孚的和/或私有的尚速緩存（如尚 速緩存108)、總線或互連（如總線或互連112)、邏輯120、存儲控制器（如參照圖5-7所討 論的）、或其它部件。
[0018] 在一個實施例中，路由器110可以用于在處理器102-1和/或系統(tǒng)100的各個部 件之間進行通信。此外，處理器102-1可以包括一個以上的路由器110。此外，眾多的路由 器110可以相互通信以實現(xiàn)處理器102-1內(nèi)部或外部的各個部件之間的數(shù)據(jù)路由。
[0019] 高速緩存108可以存儲由處理器102-1的一個或多個部件（如核心106)所使用 的數(shù)據(jù)（例如包括指令）。例如，高速緩存108可以局部地緩存存儲在存儲器114內(nèi)的數(shù) 據(jù)，以用于處理器102的部件的更快速的訪問。如圖1所示，存儲器114可以經(jīng)由互連104 與處理器102進行通信。在實施例中，高速緩存108 (可以是共享的）可以具有各種級別， 例如，高速緩存108可以是中級高速緩存和/或最低級高速緩存（LLC)。此外，核心106的 每一個可以包括1級（LI)高速緩存（116-1)(通常本文稱為"L1高速緩存116"）。處理器 102-1的各部件可以通過總線（如總線112)、和/或存儲控制器或集線器來直接地與高速 緩存108進行通{目。
[0020] 如圖1所示，存儲器114可以通過存儲控制器120耦合到系統(tǒng)100的其