專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，更具體地涉及低功率數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
筆記本計(jì)算機(jī)是使用線(xiàn)路電源和電池電源供電的。筆記本計(jì)算機(jī)的處理器、圖形處理器、存儲(chǔ)器和顯示器在工作過(guò)程中消耗相當(dāng)大的電量。筆記本計(jì)算機(jī)的一個(gè)重大局限和筆記本計(jì)算機(jī)在電池不充電的情況下使用電池所能夠工作的時(shí)間量有關(guān)。筆記本計(jì)算機(jī)相對(duì)高功率的消耗通常對(duì)應(yīng)于相對(duì)短的電池壽命。
現(xiàn)在參考圖1A，其顯示了一個(gè)包括處理器6和存儲(chǔ)器7比如緩存的示例計(jì)算機(jī)架構(gòu)4。處理器6和輸入/輸出(I/O)接口8通信。易失性存儲(chǔ)器9比如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)10和/或其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也和接口8通信。圖形處理器11和存儲(chǔ)器12比如緩存提高了圖形處理的速度和性能。
一個(gè)或更多的I/O設(shè)備比如鍵盤(pán)13和指示設(shè)備14(比如鼠標(biāo)和/或其他合適的設(shè)備)與接口8通信。高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)15比如具有一個(gè)或多個(gè)直徑大于1.8英寸的母板的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器提供永久的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并和接口8通信。HPDD15在工作期間一般消耗較大的電量。當(dāng)依靠電池工作時(shí)，頻繁使用HPDD15將極大縮短電池壽命。計(jì)算機(jī)架構(gòu)4還包括顯示器16、音頻輸出設(shè)備17比如音頻揚(yáng)聲器和/或其他總體被標(biāo)識(shí)在18的輸入/輸出設(shè)備。
現(xiàn)在參考圖1B，示例計(jì)算機(jī)架構(gòu)20包括處理芯片組22和輸入/輸出芯片組24。例如，計(jì)算機(jī)架構(gòu)可以是北橋/南橋架構(gòu)(處理芯片組對(duì)應(yīng)于北橋芯片組和輸入/輸出芯片組對(duì)應(yīng)于南橋芯片組)或其他類(lèi)似的架構(gòu)。處理芯片組22經(jīng)由系統(tǒng)總線(xiàn)27和處理器25和圖形處理器26通信。處理芯片組22控制與易失性存儲(chǔ)器28(比如外部的DRAM或其他存儲(chǔ)器)、外設(shè)部件互連(PCI)總線(xiàn)30和/或2級(jí)緩存32的交互。1級(jí)緩存33和34可以分別與處理器25和/或圖形處理器26關(guān)聯(lián)。在一個(gè)替代實(shí)施例中，加速圖形接口(AGP)(沒(méi)有示出)與處理芯片組22而不是與圖形處理器26通信，和/或除與圖形處理器26通信之外其還與處理芯片組22通信。典型地但不是必須使用多個(gè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)處理芯片組22。PCI插槽與PCI總線(xiàn)30相接。
輸入/輸出芯片組24管理輸入/輸出(I/O)的基本形式。I/O芯片組24經(jīng)由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)總線(xiàn)44與通用串行總線(xiàn)(USB)40、音頻設(shè)備41、鍵盤(pán)(KBD)和/或指示設(shè)備42和基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)43通信。與處理芯片組22不同，I/O芯片組24典型地(但不是必要地)使用單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)，其連接到PCI總線(xiàn)30。HPDD50比如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器也和I/O芯片組24通信。HPDD50存儲(chǔ)功能完整的操作系統(tǒng)(OS)，比如Windows XP、Windows 2000、Linux和基于MAC的操作系統(tǒng)，其由處理器25執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)和高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)?？刂颇K包括一個(gè)最少使用塊(LUB)模塊，其識(shí)別LPDD中的LUB。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求中的至少一個(gè)時(shí)，控制模塊在低功率模式期間選擇地把LUB傳送到HPDD。
在其他特征中，在寫(xiě)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)請(qǐng)求期間，如果LPDD上有足夠的空間用于寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么控制模塊把寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到LPDD。如果LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么控制模塊給HPDD供電并把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到LPDD。
在另外的其他特征中，控制模塊包括一個(gè)自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊，其確定當(dāng)LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，是否可能在LUB之前使用寫(xiě)數(shù)據(jù)。如果可能在LUB之后使用寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么控制模塊把寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到HPDD上。如果可能在LUB之前使用寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么控制模塊給HPDD供電并把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到LPDD。
在另外的其他特征中，在讀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求期間，控制模塊從LPDD檢索讀數(shù)據(jù)，如果讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在LPDD中的話(huà)?？刂颇K包括一個(gè)自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊，其確定當(dāng)讀數(shù)據(jù)沒(méi)有位于LPDD上時(shí)，是否可能使用讀數(shù)據(jù)一次。如果可能使用讀數(shù)據(jù)一次，那么控制模塊從HPDD檢索讀數(shù)據(jù)。如果所述自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊確定可能多次使用讀數(shù)據(jù)，那么控制模塊把讀數(shù)據(jù)從HPDD傳送到LPDD，如果LPDD上有足夠的空間用于讀數(shù)據(jù)的話(huà)。如果所述自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊確定可能多次使用讀數(shù)據(jù)，那么控制模塊把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把讀數(shù)據(jù)從HPDD傳送到LPDD，如果LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于讀數(shù)據(jù)的話(huà)。
在另外的其他特征中，如果LPDD上有足夠的空間用于讀數(shù)據(jù)，那么控制模塊把讀數(shù)據(jù)從HPDD傳送到LPDD。如果LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于讀數(shù)據(jù)，那么控制模塊把LUB從LPDD傳送到HPDD，且把讀數(shù)據(jù)從HPDD傳送到LPDD。如果讀數(shù)據(jù)沒(méi)有位于LPDD上，那么控制模塊從HPDD檢索讀數(shù)據(jù)。
在另外的其他特征中，HPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸。LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。
依據(jù)本發(fā)明，用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)和高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)。控制模塊與LPDD和HPDD通信。在低功率模式中的寫(xiě)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)請(qǐng)求期間，控制模塊確定LPDD上是否有足夠的空間用于寫(xiě)數(shù)據(jù)，并且如果有足夠的空間的話(huà)，其把寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到LPDD。
在其他特征中，如果有足夠的空間可用，那么控制模塊把寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到HPDD上?？刂颇K進(jìn)一步包括一個(gè)LPDD維護(hù)模塊，其在高功率模式期間把數(shù)據(jù)文件從LPDD傳送到HPDD，以增加LPDD上的可用磁盤(pán)空間。所述LPDD維護(hù)模塊基于至少壽命、大小和未來(lái)使用的可能性之一，在低功率模式中傳送數(shù)據(jù)文件。HPDD包括一個(gè)或多個(gè)直徑大于1.8英寸的母板。LPDD包括一個(gè)或多個(gè)直徑小于或等于1.8英寸的母板。
依據(jù)本發(fā)明，用于包括高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括低功率(LP)永久性存儲(chǔ)器和高功率(HP)永久性存儲(chǔ)器。緩存控制模塊與低功率和高功率永久性存儲(chǔ)器通信，且包括一個(gè)自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊。當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)被寫(xiě)到低功率和高功率永久性存儲(chǔ)器之一上時(shí)，在自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊產(chǎn)生自適應(yīng)的存儲(chǔ)決定，其選擇低功率和高功率永久性存儲(chǔ)器之一。
在其他特征中，所述自適應(yīng)的決定是基于至少以下之一和寫(xiě)數(shù)據(jù)的先前的使用關(guān)聯(lián)的功率模式，寫(xiě)數(shù)據(jù)的大小，寫(xiě)數(shù)據(jù)的最后使用日期和寫(xiě)數(shù)據(jù)的手動(dòng)覆蓋狀態(tài)。LP永久性存儲(chǔ)器包括閃存和低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)中的至少一個(gè)。LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。HP永久性存儲(chǔ)器包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸。
依據(jù)本發(fā)明，用于包括高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括低功率(LP)永久性存儲(chǔ)器和高功率(HP)永久性存儲(chǔ)器。緩存控制模塊與低功率和高功率永久性存儲(chǔ)器通信，且包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)功率減少模塊。當(dāng)在低功率模式期間從高功率永久性存儲(chǔ)器讀取讀數(shù)據(jù)時(shí)，且所述讀數(shù)據(jù)包括一個(gè)順序存取數(shù)據(jù)文件，所述驅(qū)動(dòng)功率減少模塊計(jì)算一個(gè)突發(fā)周期(burst period)，用于把讀數(shù)據(jù)片斷從HP永久性存儲(chǔ)器傳送到LP永久性存儲(chǔ)器。
在其他特征中，所述驅(qū)動(dòng)功率減少模塊選擇所述突發(fā)周期，以減少低功率模式期間讀數(shù)據(jù)的讀出過(guò)程中的功率消耗。LP永久性存儲(chǔ)器包括閃存和低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)中的至少一個(gè)。LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。HP永久性存儲(chǔ)器包括高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)。HPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸。所述突發(fā)周期是基于至少以下之一LPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間(spin-up time)、HPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間、LPDD的功率消耗、HPDD的功率消耗、讀數(shù)據(jù)的讀出長(zhǎng)度和LPDD的容量。
依據(jù)本發(fā)明的多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)，其包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸，和一個(gè)低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)，其包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。驅(qū)動(dòng)控制模塊集中控制到LPDD和HPDD的數(shù)據(jù)存取。
依據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列(RAID)系統(tǒng)包括一個(gè)第一磁盤(pán)陣列，其包括X個(gè)高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)，其中X大于或等于2。第二磁盤(pán)陣列包括Y個(gè)低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)，其中Y大于或等于1。陣列管理模塊與第一和第二磁盤(pán)陣列通信，且利用第二磁盤(pán)陣列來(lái)緩存數(shù)據(jù)到第一磁盤(pán)陣列和/或緩存來(lái)自第一磁盤(pán)陣列的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明應(yīng)用性的其他方面從以下提供的詳細(xì)描述將變得明顯。應(yīng)該理解的是，指出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和特定示例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)描述和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1A和1B依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)說(shuō)明了示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)；圖2A依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第一個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其具有在高功率模式期間工作的主處理器、主圖形處理器和主易失性存儲(chǔ)器及與主處理器通信的從處理器和從圖形處理器，他們?cè)诘凸β誓Ｊ狡陂g工作且在低功率模式期間利用主易失性存儲(chǔ)器；圖2B依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第二個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖2A類(lèi)似，且包括連接到從處理器和/或從圖形處理器的從易失性存儲(chǔ)器；圖2C依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第三個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖2A類(lèi)似，且包括嵌入的易失性存儲(chǔ)器，其和從處理器和/或從圖形處理器關(guān)聯(lián)；圖3A依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第四個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，計(jì)算機(jī)具有在高功率模式期間工作的主處理器、主圖形處理器和主易失性存儲(chǔ)器及與處理芯片組通信的從處理器和從圖形處理器，它們?cè)诘凸β誓Ｊ狡陂g工作且在低功率模式期間利用主易失性存儲(chǔ)器；圖3B依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第五個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖3A類(lèi)似，且包括連接到從處理器和/或從圖形處理器的從易失性存儲(chǔ)器；圖3C依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第六個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖3A類(lèi)似，且包括嵌入的易失性存儲(chǔ)器，其和從處理器和/或從圖形處理器關(guān)聯(lián)；圖4A依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第七個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，計(jì)算機(jī)具有從處理器和從圖形處理器，其與輸入/輸出芯片組通信，在低功率模式期間工作且在低功率模式期間利用主易失性存儲(chǔ)器；圖4B依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第八個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖4A類(lèi)似，且包括連接到從處理器和/或從圖形處理器的從易失性存儲(chǔ)器；圖4C依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了第九個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)，其和圖4A類(lèi)似，且包括嵌入的易失性存儲(chǔ)器，其和從處理器和/或從圖形處理器關(guān)聯(lián)；和圖5依據(jù)本發(fā)明說(shuō)明了用于圖2A-4C的計(jì)算機(jī)架構(gòu)的緩存層次結(jié)構(gòu)；圖6是驅(qū)動(dòng)控制模塊的功能塊圖，其包括最少使用塊(LUB)模塊，且管理數(shù)據(jù)在低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)和高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)之間的存儲(chǔ)和傳送；圖7A是說(shuō)明由圖6的驅(qū)動(dòng)控制模塊執(zhí)行的步驟的流程圖；圖7B是說(shuō)明由圖6的驅(qū)動(dòng)控制模塊執(zhí)行的替代步驟的流程圖；圖7C和7D是說(shuō)明由圖6的驅(qū)動(dòng)控制模塊執(zhí)行的替代步驟的流程圖；圖8A說(shuō)明了緩存控制模塊，其包括一個(gè)自適應(yīng)的存儲(chǔ)控制模塊，且控制LPDD和HPDD之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳送；圖8B說(shuō)明了一個(gè)操作系統(tǒng)，其包括一個(gè)自適應(yīng)的存儲(chǔ)控制模塊，且控制LPDD和HPDD之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳送；圖8C說(shuō)明了一個(gè)主機(jī)控制模塊，其包括一個(gè)自適應(yīng)的存儲(chǔ)控制模塊，且控制LPDD和HPDD之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳送；圖9說(shuō)明了由圖8A-8C的自適應(yīng)的存儲(chǔ)控制模塊執(zhí)行的步驟；圖10是一個(gè)示例表，說(shuō)明了確定程序或文件在低功率模式期間將被使用的可能性的一個(gè)方法；圖11A說(shuō)明了包括一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率減少模塊的緩存控制模塊；圖11B說(shuō)明了包括一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率減少模塊的操作系統(tǒng)；圖11C說(shuō)明了包括一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率減少模塊的主機(jī)控制模塊；圖12說(shuō)明了由圖11A-11C的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率減少模塊執(zhí)行的步驟；圖13說(shuō)明了包括高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)和低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)的多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)；圖14-17說(shuō)明了圖13的多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的其他示例型的實(shí)施方式；圖18說(shuō)明了低功率永久性存儲(chǔ)器比如閃存或低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)的使用，用于增加計(jì)算機(jī)的虛擬存儲(chǔ)；圖19和20說(shuō)明了由操作系統(tǒng)執(zhí)行的步驟，以分配和使用圖18的虛擬存儲(chǔ)；圖21是依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列(RAID)系統(tǒng)的功能塊圖；圖22A是依據(jù)本發(fā)明的示例RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其具有包括X個(gè)HPDD的磁盤(pán)陣列和包括Y個(gè)LPDD的磁盤(pán)陣列；圖22B是圖22A的RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其中X和Y等于Z；圖23A是依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其具有包括Y個(gè)LPDD的磁盤(pán)陣列，該陣列與包括X個(gè)HPDD的磁盤(pán)陣列通信；圖23B是圖23A的RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其中X和Y等于Z；圖24A是依據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其具有包括X個(gè)HPDD的磁盤(pán)陣列，該陣列與包括Y個(gè)LPDD的磁盤(pán)陣列通信；圖24B是圖24A的RAID系統(tǒng)的功能塊圖，其中X和Y等于Z；圖25是依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)(NAS)系統(tǒng)的功能塊圖；和圖26是依據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)(NAS)系統(tǒng)的功能塊圖，其包括圖22A、圖22B、圖23A、圖23B、圖24A和/或24B的RAID系統(tǒng)和/或依據(jù)圖6-17的多驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
以下描述的優(yōu)選實(shí)施例僅僅是示例性的，而且不打算限制本發(fā)明、其應(yīng)用或者使用。為了清楚，在附圖中使用相同的引用數(shù)字來(lái)標(biāo)識(shí)類(lèi)似的元件。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)模塊和/或設(shè)備指的是特定應(yīng)用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專(zhuān)用的或組)和執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的存儲(chǔ)器、聯(lián)合邏輯電路、和/或提供所描述功能的其他合適組件。
如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“高功率模式”指的是主機(jī)處理器和/或主機(jī)設(shè)備的主圖形處理器(GPU)的活動(dòng)操作。術(shù)語(yǔ)“低功率模式”指的是低功率冬眠模式、關(guān)閉模式和/或當(dāng)從處理器和從圖形處理器可工作時(shí)，主處理器和/或主圖形處理器的非響應(yīng)模式?！瓣P(guān)閉模式”指的是當(dāng)主從處理器都關(guān)閉時(shí)的狀況。
術(shù)語(yǔ)“低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器”或LPDD指的是具有一個(gè)或多個(gè)直徑小于或等于1.8英寸的母板的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和/或微驅(qū)動(dòng)器。術(shù)語(yǔ)“高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器”或HPDD指的是具有一個(gè)或多個(gè)直徑大于1.8英寸的母板的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。LPDD典型地具有低存儲(chǔ)容量且消耗的功率比HPDD少。LPDD旋轉(zhuǎn)的速度也比HPDD快。例如，LPDD可達(dá)到10000-20000RPM或更高的旋轉(zhuǎn)速度。
依據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)架構(gòu)包括主處理器、主圖形處理器和主存儲(chǔ)器(如結(jié)合圖1A和1B描述的)，它們?cè)诟吖β誓Ｊ狡陂g工作。從處理器和從圖形處理器在低功率模式期間工作。從處理器和從圖形處理器可連接到計(jì)算機(jī)的各種的組件，如以下描述的。在低功率模式期間，從處理器和從圖形處理器可使用主易失性存儲(chǔ)器。替代地，可使用從易失性存儲(chǔ)器，比如DRAM和/或嵌入的從易失性存儲(chǔ)器比如嵌入的DRAM，如以下將描述的。
當(dāng)在高功率模式中工作時(shí)，主處理器和主圖形處理器消耗相對(duì)高的功率。主處理器和主圖形處理器執(zhí)行功能完整的操作系統(tǒng)(OS)，這種操作系統(tǒng)要求相對(duì)大量的外部存儲(chǔ)。主處理器和主圖形處理器支持高性能的操作，包括復(fù)雜的計(jì)算和高級(jí)的圖形。功能完整的操作系統(tǒng)可以是基于Windows的OS比如Windows XP、基于Linux的OS和基于MAC的OS等等。功能完整的操作系統(tǒng)存儲(chǔ)在HPDD15和/或50中。
從處理器和從圖形處理器在低功率模式期間工作時(shí)消耗較少的功率(比主處理器和主圖形處理器少)。從處理器和從圖形處理器操作功能受限的操作系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)要求相對(duì)少量的外部易失性存儲(chǔ)。從處理器和從圖形處理器也可使用和主處理器相同的操作系統(tǒng)。例如，可以使用功能完整的操作系統(tǒng)的削減版本。從處理器和從圖形處理器支持較低性能的操作、較低的計(jì)算速率和不太高級(jí)的圖形。例如，功能受限的操作系統(tǒng)可以是Windows CE或任何其他合適的功能受限的操作系統(tǒng)。功能受限的操作系統(tǒng)最好存儲(chǔ)在永久性存儲(chǔ)器中，比如閃存和/或LPDD。在優(yōu)選實(shí)施例中，功能完整和功能受限的操作系統(tǒng)共享共同的數(shù)據(jù)格式以減少?gòu)?fù)雜性。
主處理器和/或主圖形處理器優(yōu)選包括晶體管，其使用具有相對(duì)小的特征尺寸的制造工藝制造。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些晶體管是使用高級(jí)CMOS制造工藝制造的。在主處理器和/或主圖形處理器中使用的晶體管具有相對(duì)高的備用漏電(standby leakage)、相對(duì)短的通道且被制造成大小適合高速。主處理器和主圖形處理器最好主要利用動(dòng)態(tài)邏輯。換句話(huà)說(shuō)，它們不能夠被關(guān)閉。晶體管在少于約20％的占空度，且最好是少于約10％的占空度被切換，雖然可使用其他的占空度。
相反，從處理器和/或從圖形處理器優(yōu)選包括晶體管，其使用特征尺寸比用于主處理器和/或主圖形處理器的工藝大的制造工藝制造。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些晶體管是使用常規(guī)CMOS制造工藝制造的。在從處理器和/或從圖形處理器中使用的晶體管具有相對(duì)低的備用漏電、相對(duì)長(zhǎng)的通道且被確定大小以適合低功率消耗。從處理器和從圖形處理器優(yōu)選主要利用靜態(tài)邏輯而不是動(dòng)態(tài)邏輯。晶體管在大于80％的占空度，且優(yōu)選是大于90％的占空度被切換，雖然可使用其他的占空度。
當(dāng)在高功率模式中工作時(shí)，主處理器和主圖形處理器消耗相對(duì)高的功率。當(dāng)在低功率模式中工作時(shí)，從處理器和從圖形處理器消耗較少的功率。但是，在低功率模式中，計(jì)算機(jī)架構(gòu)能夠比在高功率模式中工作時(shí)支持減少的特征和計(jì)算和較不復(fù)雜的圖形。如技術(shù)人員能夠理解的，有許多實(shí)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)架構(gòu)的方法。因此，技術(shù)人員將理解，以下結(jié)合圖2A-4C的描述僅僅是示例性的而不是限制性的。
現(xiàn)在參考圖2A，其顯示了第一個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)60。在高功率模式期間，主處理器6、易失性存儲(chǔ)器9和主圖形處理器11與接口8通信，并且支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖形處理。在低功率模式期間，從處理器62和從圖形處理器64與接口8通信，并且支持較不復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖形處理。在低功率和/或高功率模式期間，可選的永久性存儲(chǔ)器65比如LPDD66和/或閃存68與接口8通信，且提供數(shù)據(jù)的低功率永久存儲(chǔ)。HPDD15提供高功率/容量永久性存儲(chǔ)器。永久性存儲(chǔ)器65和/或HPDD15被用于在低功率模式期間存儲(chǔ)功能受限的操作系統(tǒng)和/或其他數(shù)據(jù)和文件。
在這個(gè)實(shí)施例中，從處理器62和從圖形處理器64在低功率模式工作時(shí)利用易失性存儲(chǔ)器9(或主存儲(chǔ)器)。所以，在低功率模式期間，至少部分接口8被供電以支持與主存儲(chǔ)器的通信和/或在低功率模式期間被供電的組件之間的通信。例如，鍵盤(pán)13、指示設(shè)備14和主顯示器16在低功率模式期間可被供電和使用。在結(jié)合圖2A-4C描述的所有實(shí)施例中，在低功率模式期間也可提供和使用具有減少的功能的從顯示器(比如單色顯示器)和/或從輸入/輸出設(shè)備。
現(xiàn)在參考圖2B，顯示了和圖2A中的架構(gòu)類(lèi)似的第二個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)70。在這個(gè)實(shí)施例中，從處理器62和從圖形處理器64與從易失性存儲(chǔ)器74和/或76通信。從易失性存儲(chǔ)器74和76可以是DRAM或其他合適的存儲(chǔ)器。在低功率模式期間，除了圖2A中顯示和描述的主易失性存儲(chǔ)器9之外，從處理器62和從圖形處理器64分別利用從易失性存儲(chǔ)器74和/或76，和/或從處理器62和從圖形處理器64分別利用從易失性存儲(chǔ)器74和/或76而不是主易失性存儲(chǔ)器9。
現(xiàn)在參考圖2C，顯示了和圖2A類(lèi)似的第三個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)80。從處理器62和/或從圖形處理器64分別包括嵌入的易失性存儲(chǔ)器84和86。在低功率模式期間，從處理器62和從圖形處理器64分別利用嵌入的易失性存儲(chǔ)器84和/或86，除了主易失性存儲(chǔ)器之外和/或取代主易失性存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，嵌入的易失性存儲(chǔ)器84和86是嵌入的DRAM(eDRAM)，雖然可以使用其他類(lèi)型的嵌入的易失性存儲(chǔ)器。
現(xiàn)在參考圖3A，其顯示了依據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)100。在高功率模式期間，主處理器25、主圖形處理器26和主易失性存儲(chǔ)器28與處理芯片組22通信，并支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖形處理。當(dāng)計(jì)算機(jī)處于低功率模式時(shí)，從處理器104和從圖形處理器108支持較不復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖形處理。在這個(gè)實(shí)施例中，從處理器104和從圖形處理器108在低功率模式中工作時(shí)，利用了主易失性存儲(chǔ)器28。因此，在低功率模式期間，處理芯片組22可以被完全供電和/或部分供電，以便于它們之間的通信。在低功率模式期間，HPDD50可被供電以提供高功率易失性存儲(chǔ)器。低功率永久性存儲(chǔ)器109(LPDD110和/或閃存112)被連接到處理芯片組22、I/O芯片組24或者在其他位置，并為低功率模式存儲(chǔ)功能受限的操作系統(tǒng)。
處理芯片組22可以被完全供電和/或部分供電，以支持HPDD50、LPDD110和/或在低功率模式期間使用的其他組件的操作。例如，在低功率模式期間，可使用鍵盤(pán)和/或指示設(shè)備42和主顯示器。
現(xiàn)在參考圖3B，顯示了和圖3A類(lèi)似的第五個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)150。從易失性存儲(chǔ)器154和158分別連接到從處理器104和/或從圖形處理器108。在低功率模式期間，從處理器104和從圖形處理器108分別利用從易失性存儲(chǔ)器154和158，而不是主易失性存儲(chǔ)器28和/或還利用主易失性存儲(chǔ)器28。如果希望的話(huà)，可在低功率模式期間關(guān)閉處理芯片組22和主易失性存儲(chǔ)器28。從易失性存儲(chǔ)器154和158可以是DRAM或其他合適的存儲(chǔ)器。
現(xiàn)在參考圖3C，顯示了和圖3A類(lèi)似的第六個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)170。從處理器104和/或從圖形處理器108分別包括嵌入的存儲(chǔ)器174和176。在低功率模式期間，從處理器104和從圖形處理器108分別利用嵌入的存儲(chǔ)器174和176，而不是主易失性存儲(chǔ)器28和/或還利用主易失性存儲(chǔ)器28。在一個(gè)實(shí)施例中，嵌入的易失性存儲(chǔ)器174和176是嵌入的DRAM(eDRAM)，雖然可以使用其他類(lèi)型的嵌入的存儲(chǔ)器。
現(xiàn)在參考圖4A，其顯示了依據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)190。在低功率模式期間，從處理器104和從圖形處理器108與I/O芯片組24通信，并利用主易失性存儲(chǔ)器28作為易失性存儲(chǔ)器。處理芯片組22仍然完全供電和/或部分供電，以允許在低功率模式期間訪(fǎng)問(wèn)主易失性存儲(chǔ)器28。
現(xiàn)在參考圖4B，顯示了和圖4A類(lèi)似的第八個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)200。從易失性存儲(chǔ)器154和158分別連接到從處理器104和從圖形處理器108，并在低功率模式期間被用于取代主易失性存儲(chǔ)器28和/或還利用主易失性存儲(chǔ)器28。在低功率模式期間，能夠關(guān)閉處理芯片組22和主易失性存儲(chǔ)器28。
現(xiàn)在參考圖4C，顯示了和圖4A類(lèi)似的第九個(gè)示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)210。除了主易失性存儲(chǔ)器28之外和/或取代主易失性存儲(chǔ)器28的是，嵌入的易失性存儲(chǔ)器174和176分別被提供給從處理器104和/或從圖形處理器108。在這個(gè)實(shí)施例中，在低功率模式期間，能夠關(guān)閉處理芯片組22和主易失性存儲(chǔ)器28。
現(xiàn)在參考圖5，顯示了用于圖2A-4C中示例的計(jì)算機(jī)架構(gòu)的緩存層次結(jié)構(gòu)250。HP永久性存儲(chǔ)器HPDD50位于緩存層次結(jié)構(gòu)250的最低層254。如果HPDD50被禁用的話(huà)，那么在低功率模式期間可能使用或不使用層254，且如果在低功率模式期間HPDD50被啟用的話(huà)，那么使用層254。LP永久性存儲(chǔ)器比如LPDD110和/或閃存112位于緩存層次結(jié)構(gòu)250的下一層258。外部的易失性存儲(chǔ)器比如主易失性存儲(chǔ)器、從易失性存儲(chǔ)器和/或從嵌入的存儲(chǔ)器是緩存層次結(jié)構(gòu)250的下一層262，這取決于配置。2級(jí)緩存或從緩存包括緩存層次結(jié)構(gòu)250的下一層266。1級(jí)緩存是緩存層次結(jié)構(gòu)250的下一層268。CPU(主或從)是緩存層次結(jié)構(gòu)的最后一層270。主從圖形處理器使用類(lèi)似的層次結(jié)構(gòu)。
依據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)架構(gòu)提供支持較不復(fù)雜的處理和圖形的低功率模式。結(jié)果，計(jì)算機(jī)的功率消耗可顯著減少。對(duì)于筆記本計(jì)算機(jī)應(yīng)用，延長(zhǎng)了電池壽命。
現(xiàn)在參考圖6，用于多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制模塊300或主機(jī)控制模塊包括一個(gè)最少使用塊(LUB)模塊304、一個(gè)自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊306和/或LPDD維護(hù)模塊308。部分基于LUB信息，驅(qū)動(dòng)控制模塊300控制高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)310比如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，和低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)312比如微驅(qū)動(dòng)器之間的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳送。通過(guò)管理高低功率模式期間HPDD和LPDD之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳送，驅(qū)動(dòng)控制模塊300減少了功率消耗。
最少使用塊模塊304跟蹤LPDD312中的數(shù)據(jù)的最少使用塊。在低功率模式期間，最少使用塊模塊304識(shí)別LPDD312中的數(shù)據(jù)(比如文件和/或程序)的最少使用塊，以使當(dāng)需要時(shí)能夠取代它。某些數(shù)據(jù)塊或文件可免除最少使用塊監(jiān)視，比如只和功能受限的操作系統(tǒng)相關(guān)的文件、被手動(dòng)設(shè)置存儲(chǔ)在LPDD312中的塊和/或僅僅在低功率模式運(yùn)行的其他文件和程序?？梢允褂闷渌臏?zhǔn)則來(lái)選擇要被覆蓋的數(shù)據(jù)塊，如以下將描述的。
在低功率模式期間，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求過(guò)程中自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊306確定是否更可能在最少使用塊之前使用寫(xiě)數(shù)據(jù)。自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊306也確定在低功率模式期間，在數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求過(guò)程中是否可能只使用讀數(shù)據(jù)一次。在高功率模式期間和/或其他情況下，LPDD維護(hù)模塊308把舊的數(shù)據(jù)從LPDD傳送到HPDD，如以下將描述的。
選擇現(xiàn)在參考圖7A，顯示了由驅(qū)動(dòng)控制模塊300執(zhí)行的步驟?？刂剖加诓襟E320。在步驟324，驅(qū)動(dòng)控制模塊300確定是否存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求。如果步驟324為真，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟328中確定在LPDD312上是否有足夠的空間可用。如果沒(méi)有，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟330給HPDD310供電。在步驟334，驅(qū)動(dòng)控制模塊300把最少使用的數(shù)據(jù)塊傳送給HPDD310。在步驟336，驅(qū)動(dòng)控制模塊300確定在LPDD312上是否有足夠的空間可用。如果沒(méi)有，那么控制循環(huán)到步驟334。否則，驅(qū)動(dòng)控制模塊300繼續(xù)到步驟340并關(guān)閉HPDD310。在步驟344，要被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(例如來(lái)自主機(jī))被傳送到LPDD312。
如果步驟324為假，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300繼續(xù)到步驟350并確定是否存在數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求。如果沒(méi)有，控制返回到步驟324。否則，控制繼續(xù)到步驟354并確定數(shù)據(jù)是否位于LPDD312中。如果步驟354為真，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟356中從LPDD312檢索數(shù)據(jù)，并繼續(xù)到步驟324。否則，驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟360給HPDD310供電。在步驟364，驅(qū)動(dòng)控制模塊300確定在LPDD312上是否有足夠的空間可用于請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有，驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟366中把最少使用的數(shù)據(jù)塊傳送給HPDD310，并繼續(xù)到步驟364。當(dāng)步驟364為真時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制模塊300把數(shù)據(jù)傳送給LPDD312，并在步驟368從LPDD312檢索數(shù)據(jù)。在步驟370，當(dāng)?shù)絃PDD312的數(shù)據(jù)傳送完成時(shí)，控制關(guān)閉HPDD310。
現(xiàn)在參考圖7B，一種和圖7A所示類(lèi)似的修改的方法，其包括一個(gè)或更多由自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊306執(zhí)行的自適應(yīng)步驟。在步驟328中，當(dāng)LPDD上有足夠的空間可用時(shí)，控制在步驟372確定要被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否可能在最少使用塊中的數(shù)據(jù)前面或者在被最少使用塊模塊識(shí)別的塊中的數(shù)據(jù)前面被使用。如果步驟372為假，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟374把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到HPDD上，且控制繼續(xù)到步驟324。通過(guò)這樣做，節(jié)省了把最少使用塊傳送給LPDD所消耗的功率。如果步驟372為真，那么控制繼續(xù)到步驟330，如以上關(guān)于圖7A所描述的。
在數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求的過(guò)程中，當(dāng)步驟354為假，那么控制繼續(xù)到步驟376，并確定是否可能使用數(shù)據(jù)一次。如果步驟376為真，那么驅(qū)動(dòng)控制模塊300在步驟378中從HPDD檢索數(shù)據(jù)，并繼續(xù)到步驟324。通過(guò)這樣做，節(jié)省了把數(shù)據(jù)傳送給LPDD所消耗的功率。如果步驟376為假，那么控制繼續(xù)到步驟360。如能夠理解的，如果可能使用數(shù)據(jù)一次，那么不需要把數(shù)據(jù)移動(dòng)到LPDD。但是，HPDD的功率消耗不能避免。
現(xiàn)在參考圖7C，在低功率操作期間，也能夠執(zhí)行更簡(jiǎn)化的控制形式。在高功率和/或低功率模式期間也能夠執(zhí)行維護(hù)步驟(使用LPDD維護(hù)模塊308)。在步驟328，當(dāng)LPDD上有足夠的空間可用時(shí)，在344步驟中數(shù)據(jù)被傳送到LPDD，且控制返回到步驟324。否則，當(dāng)步驟328為假，數(shù)據(jù)在步驟380被存儲(chǔ)到HPDD上，且控制返回到步驟324。如能夠理解的，圖7C說(shuō)明的方法在容量可用時(shí)使用LPDD，且在LPDD容量不可用時(shí)使用HPDD。技術(shù)人員理解的是可以利用混合的方法，其可以使用圖7A-7D的步驟的各種組合。
在圖7D中，驅(qū)動(dòng)控制模塊300在返回高功率模式時(shí)，和/或在其他時(shí)間執(zhí)行維護(hù)步驟，以刪除存儲(chǔ)在LPDD上的未使用文件或使用少的文件。這個(gè)維護(hù)步驟也可在低功率模式中、在發(fā)生事件時(shí)比如磁盤(pán)滿(mǎn)事件時(shí)和/或在其他情況下，在使用過(guò)程中定期執(zhí)行?？刂剖加诓襟E390。在步驟392，控制確定是否在使用高功率模式。如果不是，那么控制循環(huán)回到步驟392。如果步驟392為真，那么控制在步驟394確定上一個(gè)模式是否是低功率模式。如果不是，那么控制返回步驟392。如果步驟394為真，那么控制在步驟396執(zhí)行維護(hù)，比如把舊的文件或使用少的文件從LPDD移動(dòng)到HPDD。也可作出關(guān)于未來(lái)可能使用哪些文件的自適應(yīng)決定，例如使用以上描述的準(zhǔn)則和以下結(jié)合圖8A-10描述的準(zhǔn)則。
現(xiàn)在參考圖8A和8B，顯示了存儲(chǔ)控制系統(tǒng)400-1、400-2、400-3。在圖8A中，存儲(chǔ)控制系統(tǒng)400-1包括具有自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414的緩存控制模塊410。自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414監(jiān)視文件和/或程序的使用，以確定是否可能在低功率模式或高功率模式中使用它們。緩存控制模塊410與一條或多條數(shù)據(jù)總線(xiàn)416通信，數(shù)據(jù)總線(xiàn)然后與易失性存儲(chǔ)器422比如L1緩存、L2緩存、易失性RAM比如DRAM和/或其他易失性電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通信?？偩€(xiàn)416也與低功率永久性存儲(chǔ)器424(比如閃存和/或LPDD)和/或高功率永久性存儲(chǔ)器426比如HPDD426通信。在圖8B中顯示了功能完整和/或功能受限的操作系統(tǒng)430，其包括自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414。合適的接口和/或控制器(沒(méi)有顯示)位于數(shù)據(jù)總線(xiàn)和HPDD之間，和/或數(shù)據(jù)總線(xiàn)和/或LPDD之間。
在圖8C中，主機(jī)控制模塊440包括自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414。主機(jī)控制模塊440與LPDD426′和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器426′通信。主機(jī)控制模塊440可以是驅(qū)動(dòng)控制模塊、集成設(shè)備電路(IDE)、ATA、串行ATA(SATA)或其他控制器。
現(xiàn)在參考圖9，顯示了圖8A-8C中的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)執(zhí)行的步驟。在圖9中，控制始于步驟460。在步驟462，控制確定是否存在到永久性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求。如果沒(méi)有，那么控制循環(huán)回到步驟462。否則，自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414在步驟464確定是否可能在低功率模式使用數(shù)據(jù)。如果步驟464為假，那么在步驟468把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在HPDD中。如果步驟464為真，那么在步驟474把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在永久性存儲(chǔ)器444中。
現(xiàn)在參考圖10，顯示了一種確定是否可能在低功率模式中使用數(shù)據(jù)塊的方法。表490包括數(shù)據(jù)塊描述符字段492、低功率計(jì)數(shù)器字段493、高功率計(jì)數(shù)器字段494、大小字段495、最后使用字段496和/或手動(dòng)覆蓋字段497。當(dāng)在低功率模式或高功率模式期間使用特定的程序或文件時(shí)，計(jì)數(shù)器字段493和/或494就遞增。當(dāng)向永久性存儲(chǔ)器要求程序或文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，就存取表492?？墒褂瞄撝蛋俜直群?或計(jì)數(shù)值進(jìn)行評(píng)估。例如，如果文件或程序在低功率模式被使用的時(shí)間多于80％，那么文件可存儲(chǔ)在低功率永久性存儲(chǔ)器中，比如閃存和/或微驅(qū)動(dòng)器。如果沒(méi)有達(dá)到閾值，那么文件或程序存儲(chǔ)在高功率永久性存儲(chǔ)器中。
如能夠理解的，可以定期重置計(jì)數(shù)器，在預(yù)定的樣本數(shù)量后(換句話(huà)說(shuō)，提供滾動(dòng)窗口)，和/或使用任何其他準(zhǔn)則。此外，可能性可被加權(quán)、或修改、和/或由大小字段495取代。換句話(huà)說(shuō)，隨著文件大小增加，由于LPDD的有限容量，所需的閾值可能增加。
可以基于由最后使用字段496記錄的自從文件最后被使用的時(shí)間，進(jìn)一步修改使用決定的可能性。可以使用閾日期和/或自從最后使用的時(shí)間作為可能性決定中的一個(gè)因素。雖然圖10顯示了表，但被使用的一個(gè)或多個(gè)字段可存儲(chǔ)在其他位置和/或其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中?？梢允褂盟惴ê?或兩個(gè)或多個(gè)字段的加權(quán)采樣。
使用手動(dòng)覆蓋字段497允許用戶(hù)和/或操作系統(tǒng)手動(dòng)地覆蓋使用決定的可能性。例如，手動(dòng)覆蓋字段可允許L狀態(tài)用于LPDD中默認(rèn)存儲(chǔ)，H狀態(tài)用于HPDD中的默認(rèn)存儲(chǔ)，和/或A狀態(tài)用于自動(dòng)存儲(chǔ)決定(如以上描述的)?？梢远x其他的手動(dòng)覆蓋類(lèi)別。除了以上的準(zhǔn)則，在LPDD中工作的計(jì)算機(jī)的當(dāng)前功率級(jí)別可被用于調(diào)整所述決定。技術(shù)人員可理解的是存在其他方法，用于確定在高功率模式或低功率模式中使用文件或程序的可能性，這些方法屬于本發(fā)明的原理范圍。
現(xiàn)在參考圖11A和11B，顯示了驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500-1、500-2、500-3(總稱(chēng)為500)。驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500周期性地或以其他方式猝發(fā)或突發(fā)較大順序存取文件到低功率永久性存儲(chǔ)器，比如音頻和/或視頻文件的片斷，但不限于這些文件。在圖11A中，驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500-1包括具有驅(qū)動(dòng)功率減少控制模塊522的緩存控制模塊520。緩存控制模塊520和一條或多條數(shù)據(jù)總線(xiàn)526通信，數(shù)據(jù)總線(xiàn)526然后與易失性存儲(chǔ)器530比如L1緩存、L2緩存、易失性RAM比如DRAM和/或其他易失性電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、永久性存儲(chǔ)器534比如閃存和/或LPDD和HPDD538通信。在圖11B中，驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500-2包括具有驅(qū)動(dòng)功率減少控制模塊522的功能完整和/或功能受限的操作系統(tǒng)542。合適的接口和/或控制器(沒(méi)有顯示)位于數(shù)據(jù)總線(xiàn)和HPDD之間，和/或數(shù)據(jù)總線(xiàn)和LPDD之間。
在圖11C中，驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500-3包括具有自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊522的主機(jī)控制模塊560。主機(jī)控制模塊560和一條或多條數(shù)據(jù)總線(xiàn)564通信，數(shù)據(jù)總線(xiàn)564與LPDD534′和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器538′通信。主機(jī)控制模塊560可以是驅(qū)動(dòng)控制模塊、集成設(shè)備電路(IDE)、ATA、串行ATA(SATA)和/或其他控制器或接口。
現(xiàn)在參考圖12，顯示了圖11A-11C的驅(qū)動(dòng)功率減少系統(tǒng)500執(zhí)行的步驟?？刂剖加诓襟E582。在步驟584，控制確定系統(tǒng)是否處于低功率模式。如果不是，那么控制循環(huán)回到步驟584。如果步驟584為真，那么控制繼續(xù)到步驟586，在此控制確定大的數(shù)據(jù)塊存取是否典型地來(lái)自HPDD的請(qǐng)求。如果不是，則控制循環(huán)回到步驟584。如果步驟586為真，那么控制繼續(xù)到步驟590并確定數(shù)據(jù)塊是否被順序存取。如果不是，則控制循環(huán)回到步驟584。如果步驟590為真，那么控制繼續(xù)到步驟594并確定讀出長(zhǎng)度。在步驟598，控制確定突發(fā)周期和頻率，用于把數(shù)據(jù)從高功率永久性存儲(chǔ)器傳送到低功率永久性存儲(chǔ)器。
在一個(gè)實(shí)施例中，突發(fā)周期和頻率被優(yōu)化以減少功率消耗。突發(fā)周期和頻率優(yōu)選是基于HPDD和/或LPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)(spin-up)時(shí)間、永久性存儲(chǔ)器的容量、讀出速率(Playback Rate)、HPDD和/或LPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)和穩(wěn)定狀態(tài)功率消耗、和/或順序數(shù)據(jù)塊的讀出長(zhǎng)度。
例如，高功率永久性存儲(chǔ)器是HPDD，其在工作期間消耗1-2瓦特功率，具有4-10秒的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間和一般大于20Gb的容量。低功率永久性存儲(chǔ)器是微驅(qū)動(dòng)器，其在工作期間消耗0.3-0.5瓦特功率，具有1-3秒的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間和1-6Gb的容量。如能夠理解的，前述的性能值和/或容量對(duì)于其他的實(shí)施方式會(huì)變化。HPDD可具有1Gb/s的數(shù)據(jù)傳送速率到微驅(qū)動(dòng)器。讀出速率可以是10Mb/s(例如對(duì)于視頻文件)。如能夠理解的，HPDD的突發(fā)周期乘以傳送速率應(yīng)該不超過(guò)微驅(qū)動(dòng)器的容量。突發(fā)之間的時(shí)間應(yīng)該大于旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間加上突發(fā)周期。在這些參數(shù)內(nèi)，可優(yōu)化系統(tǒng)的功率消耗。在低功率模式中，如果HPDD工作以播放整個(gè)視頻比如電影，那么會(huì)消耗相當(dāng)多的功率。使用以上描述的方法，通過(guò)在固定間隔的多個(gè)突發(fā)段中以非常高的速率(例如讀出速率的100倍)選擇地把數(shù)據(jù)從HPDD傳送到LPDD，可極大減少功率消耗，然后HPDD可被關(guān)閉?？梢匀菀椎貙?shí)現(xiàn)大于50％的功率節(jié)省。
現(xiàn)在參考圖13，顯示了依據(jù)本發(fā)明的多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)640，其包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制模塊650和一個(gè)或多個(gè)HPDD644和一個(gè)或多個(gè)LPDD648。驅(qū)動(dòng)控制模塊650經(jīng)由主機(jī)控制模塊651與主機(jī)設(shè)備通信。對(duì)于主機(jī)，多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)640有效地操作HPDD644和LPDD648作為整體的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，以減少?gòu)?fù)雜性、提高性能和減少功率消耗，如以下將描述的。主機(jī)控制模塊651可以是IDE、ATA、SATA和/或其他的控制模塊或接口。
現(xiàn)在參考圖14，在一個(gè)實(shí)施中，驅(qū)動(dòng)控制模塊650包括一個(gè)硬盤(pán)控制器(HDC)653，其被用于控制HPDD和/或LPDD之一，或者這兩個(gè)都控制。緩沖區(qū)656存儲(chǔ)與HPDD和/或LPDD的控制關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，和/或主動(dòng)地緩沖數(shù)據(jù)到HPDD和/或LPDD或緩沖來(lái)自HPDD和/或LPDD的數(shù)據(jù)，以通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)塊大小提高數(shù)據(jù)傳送率。處理器657執(zhí)行與HPDD和/或LPDD的操作相關(guān)的處理。
HPDD648包括一個(gè)或多個(gè)母板652，母板652具有存儲(chǔ)磁場(chǎng)的磁涂層。母板652被在654示意顯示的主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。一般主軸電動(dòng)機(jī)654在讀/寫(xiě)操作期間以固定的速度旋轉(zhuǎn)母板652。一條或多條讀/寫(xiě)臂658相對(duì)于母板652移動(dòng)，以讀取來(lái)自母板652的數(shù)據(jù)和/或?qū)憯?shù)據(jù)到母板652。由于HPDD648的母板比LPDD的大，所以主軸電動(dòng)機(jī)654需要更多的功率來(lái)旋轉(zhuǎn)起動(dòng)HPDD和高速維護(hù)HPDD。通常，HPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間也更長(zhǎng)。
讀/寫(xiě)設(shè)備659位于靠近讀/寫(xiě)臂658的末端處。讀/寫(xiě)設(shè)備659包括寫(xiě)元件比如產(chǎn)生磁場(chǎng)的電感器。讀/寫(xiě)設(shè)備659還包括感應(yīng)在母板652上的磁場(chǎng)的讀元件(比如抗磁MR元件)。前置放大電路660放大模擬讀/寫(xiě)信號(hào)。
當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，前置放大電路660放大來(lái)自讀元件的低電平信號(hào)，并輸出放大的信號(hào)到讀/寫(xiě)通道設(shè)備。當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，生成寫(xiě)電流，其流過(guò)讀/寫(xiě)設(shè)備659的寫(xiě)元件，并被切換以產(chǎn)生具有正負(fù)級(jí)的磁場(chǎng)。正負(fù)級(jí)由母板652存儲(chǔ)，并被用于表示數(shù)據(jù)。LPDD644還包括一個(gè)或多個(gè)母板662、主軸電動(dòng)機(jī)664、一條或多條讀/寫(xiě)臂668、讀/寫(xiě)設(shè)備669和前置放大電路670。
HDC653與主機(jī)控制模塊651和第一主軸電動(dòng)機(jī)/音圈電動(dòng)機(jī)(VCM)驅(qū)動(dòng)器672、第一讀/寫(xiě)通道電路674、第二主軸電動(dòng)機(jī)/VCM驅(qū)動(dòng)器676和第二讀/寫(xiě)通道電路678通信。主機(jī)控制模塊651和驅(qū)動(dòng)控制模塊650能夠由片上系統(tǒng)(SOC)684實(shí)現(xiàn)。如能夠理解的，主軸VCM驅(qū)動(dòng)器672和676和/或讀/寫(xiě)通道電路674和678可以合并。主軸電動(dòng)機(jī)/VCM驅(qū)動(dòng)器672和676控制主軸電動(dòng)機(jī)654和664，其分別旋轉(zhuǎn)母板652和662。主軸電動(dòng)機(jī)/VCM驅(qū)動(dòng)器672和676也產(chǎn)生分別定位讀/寫(xiě)臂658和668的控制信號(hào)，例如使用音圈致動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或任何其他合適的致動(dòng)器。
現(xiàn)在參考圖15-17，顯示了多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的其他變化形式。在圖15中，驅(qū)動(dòng)控制模塊650可包括一個(gè)直接的接口680，用于提供到一個(gè)或多個(gè)LPDD的外部連接。在一個(gè)實(shí)施方式中，直接接口是外設(shè)部件互連(PCI)總線(xiàn)、PCI快速(PCIX)總線(xiàn)和/或任何其他合適的總線(xiàn)或接口。
在圖16中，主機(jī)控制模塊651既與LPDD644又與HPDD648通信。低功率驅(qū)動(dòng)控制模塊650LP和高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制模塊650HP直接與主機(jī)控制模塊通信。0個(gè)、LP和/或HP驅(qū)動(dòng)控制模塊之一或者兩者都能夠作為SOC實(shí)現(xiàn)。
在圖17中，顯示了一個(gè)示例的LPDD682，其包括一個(gè)支持與直接接口680通信的接口690。如以上闡述的，接口680和690可以是外設(shè)部件互連(PCI)總線(xiàn)、PCI快速(PCIX)總線(xiàn)和/或任何其他合適的總線(xiàn)或接口。LPDD682包括HDC692、緩沖區(qū)694和/或處理器696。LPDD682還包括主軸電動(dòng)機(jī)/VCM驅(qū)動(dòng)器676、讀/寫(xiě)通道電路678、母板662、主軸電動(dòng)機(jī)665、讀/寫(xiě)臂668、讀元件669和前置放器670，如上所述。替代地，HDC653、緩沖區(qū)656和處理器658能夠被合并，并用于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。類(lèi)似地，能夠可選地合并主軸電動(dòng)機(jī)/VCM驅(qū)動(dòng)器和讀通道電路。在圖13-17的實(shí)施例中，LPDD的主動(dòng)緩沖被用于提高性能。例如，緩沖區(qū)被用來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)塊大小，用于超過(guò)主機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的最佳速度。
在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，分頁(yè)文件是HPDD或HP永久性存儲(chǔ)器上的隱藏文件，HPDD或HP永久性存儲(chǔ)器被操作系統(tǒng)用于保存部分不適合計(jì)算機(jī)的易失性存儲(chǔ)器的程序和/或數(shù)據(jù)文件。分頁(yè)文件和物理存儲(chǔ)器，或RAM限定了計(jì)算機(jī)的虛擬存儲(chǔ)器。操作系統(tǒng)根據(jù)需要，把數(shù)據(jù)從分頁(yè)文件傳送給存儲(chǔ)器，并把數(shù)據(jù)從易失性存儲(chǔ)器返回給分頁(yè)文件，以為新數(shù)據(jù)騰出空間。分頁(yè)文件也被稱(chēng)為交換文件。
現(xiàn)在參考圖18-20，本發(fā)明利用LP永久性存儲(chǔ)器比如LPDD和/或閃存來(lái)增加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)。在圖18中，操作系統(tǒng)700允許用戶(hù)限定虛擬存儲(chǔ)器702。在操作期間，操作系統(tǒng)700經(jīng)由一條或多條總線(xiàn)704尋址虛擬存儲(chǔ)器702。虛擬存儲(chǔ)器702既包括易失性存儲(chǔ)器708又包括LP永久性存儲(chǔ)器710比如閃存和/或LPDD。
現(xiàn)在參考圖19，操作系統(tǒng)允許用戶(hù)分配部分或全部LP永久性存儲(chǔ)器710作為分頁(yè)存儲(chǔ)器，以增加虛擬存儲(chǔ)。在步驟720控制開(kāi)始。在步驟724，操作系統(tǒng)確定是否請(qǐng)求了額外的分頁(yè)存儲(chǔ)。如果沒(méi)有，那么控制循環(huán)返回步驟724。否則，操作系統(tǒng)分配部分LP永久性存儲(chǔ)器用于分頁(yè)文件，以在步驟728增加虛擬存儲(chǔ)。
在圖20中，操作系統(tǒng)利用額外的LP永久性存儲(chǔ)器作為分頁(yè)存儲(chǔ)器?？刂剖加诓襟E740。在步驟744，控制確定操作系統(tǒng)是否正在請(qǐng)求數(shù)據(jù)寫(xiě)操作。如果是，控制繼續(xù)到步驟748，并確定是否超出了易失性存儲(chǔ)器的容量。如果沒(méi)有，那么在步驟750使用易失性存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)操作。如果步驟748為真，那么在步驟754數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在LP永久性存儲(chǔ)器的分頁(yè)文件中。如果步驟744為假，控制繼續(xù)到步驟760，并確定是否請(qǐng)求了數(shù)據(jù)讀操作。如果為假，控制循環(huán)返回步驟744。否則，控制在步驟764確定地址是否對(duì)應(yīng)于RAM地址。如果步驟764為真，控制在步驟766從易失性存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)并繼續(xù)到步驟744。如果步驟764為假，控制在步驟770從LP永久性存儲(chǔ)器中的分頁(yè)文件讀取數(shù)據(jù)，且控制繼續(xù)到步驟744。
如能夠理解的，和利用HPDD的系統(tǒng)相比，使用LP永久性存儲(chǔ)器比如閃存和/或LPDD來(lái)增加虛擬存儲(chǔ)器的大小將提高計(jì)算機(jī)的性能。此外，分頁(yè)文件的功率消耗比使用HPDD的系統(tǒng)更低。由于其增加的尺寸，HPDD需要額外的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間，與閃存和/或LPDD相比這增加了數(shù)據(jù)存取時(shí)間，其中閃存沒(méi)有旋轉(zhuǎn)起動(dòng)等待時(shí)間，LPDD的旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)間更短且功率消耗更低。
現(xiàn)在參考圖21，顯示了獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列(RAID)系統(tǒng)800，其包括一個(gè)或多個(gè)與磁盤(pán)陣列808通信的服務(wù)器和/或客戶(hù)機(jī)804。一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器和/或客戶(hù)機(jī)804包括磁盤(pán)陣列控制器812和/或陣列管理模塊814。磁盤(pán)陣列控制器812和/或陣列管理模塊814接收數(shù)據(jù)并執(zhí)行數(shù)據(jù)的邏輯到物理地址映射到磁盤(pán)陣列808。磁盤(pán)陣列典型地包括多個(gè)HPDD816。
多個(gè)HPDD816提供容錯(cuò)(冗余)和/或提高的數(shù)據(jù)存取率。RAID系統(tǒng)800提供一種存取多個(gè)單獨(dú)的HPDD的方法，就好象磁盤(pán)陣列808是一個(gè)大的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。磁盤(pán)陣列808總共可提供幾百Gb到10倍至100倍Tb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)以各種方式被存儲(chǔ)在多個(gè)HPDD816上，以減少如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失效而丟失所有數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)，且改善數(shù)據(jù)存取時(shí)間。
把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在HPDD816上的方法典型地并稱(chēng)為RAID級(jí)別。存在各種RAID級(jí)別，包括RAID 0級(jí)或者磁盤(pán)分段。在RAID 0級(jí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入跨越多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的塊中，以允許一個(gè)驅(qū)動(dòng)器寫(xiě)或讀數(shù)據(jù)塊而同時(shí)另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器尋找下一個(gè)塊。磁盤(pán)分段的優(yōu)點(diǎn)包括更快的存取速率和充分利用陣列容量。缺點(diǎn)是沒(méi)有容錯(cuò)。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失效，那么陣列的整個(gè)內(nèi)容就變得不可存取。
RAID 1級(jí)或磁盤(pán)鏡像通過(guò)寫(xiě)兩次提供冗余——每個(gè)驅(qū)動(dòng)器一次。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失效，那么另一個(gè)包含數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確備份，且RAID系統(tǒng)能夠切換到使用鏡像驅(qū)動(dòng)器，而用戶(hù)存取中沒(méi)有錯(cuò)誤。缺點(diǎn)包括沒(méi)有提高數(shù)據(jù)存取速度和由于需要的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量增加(2N)而造成的更高的費(fèi)用。但是，RAID 1級(jí)提供數(shù)據(jù)的最佳保護(hù)，因?yàn)楫?dāng)HPDD之一失效時(shí)，陣列管理軟件僅僅把所有的應(yīng)用請(qǐng)求引導(dǎo)到繼續(xù)存在的HPDD。
RAID 3級(jí)分段數(shù)據(jù)跨越多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，且具有一個(gè)額外的驅(qū)動(dòng)器專(zhuān)門(mén)用于奇偶校驗(yàn)，用于錯(cuò)誤改正/恢復(fù)。RAID 5級(jí)提供分段以及奇偶校驗(yàn)用于錯(cuò)誤恢復(fù)。在RAID 5級(jí)中，奇偶校驗(yàn)塊在陣列的驅(qū)動(dòng)器之間被分配，其提供了驅(qū)動(dòng)器之間更平衡的存取負(fù)擔(dān)。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器失效，奇偶校驗(yàn)信息被用于恢復(fù)數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是相對(duì)慢的寫(xiě)周期(對(duì)于每個(gè)被寫(xiě)的塊需要兩次讀和兩次寫(xiě))。陣列容量是N-1，最少需要3個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
RAID 0+1級(jí)包括分段和鏡像而沒(méi)有奇偶校驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)是快速的數(shù)據(jù)存取(像RAID0級(jí))和單個(gè)驅(qū)動(dòng)器容錯(cuò)(像RAID1級(jí))。RAID0+1級(jí)仍然需要兩倍數(shù)量的磁盤(pán)(像RAID1級(jí))。如能夠理解的，可以有其他的RAID級(jí)別和/或方法把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到陣列808上。
現(xiàn)在參考圖22A和22B，依據(jù)本發(fā)明的RAID系統(tǒng)834-1包括磁盤(pán)陣列836，它包括X個(gè)HPDD，和磁盤(pán)陣列838，它包括Y個(gè)LPDD。一個(gè)或多個(gè)客戶(hù)機(jī)和/或服務(wù)器840包括磁盤(pán)陣列控制器842和/或陣列管理模塊844。雖然顯示了分離的設(shè)備842和844，但如果需要，這些設(shè)備能夠集成。如能夠理解的，X大于或等于2，Y大于或等于1。X能夠大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，圖22B顯示的RAID系統(tǒng)834-1’，其中X＝Y(jié)＝Z。
現(xiàn)在參考圖23A、23B、24A和24B，顯示了RAID系統(tǒng)834-2和834-3。在圖23A，LPDD磁盤(pán)陣列838與服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)840通信，且HPDD磁盤(pán)陣列836與LPDD磁盤(pán)陣列838通信。RAID系統(tǒng)834-2可包括管理繞道路徑，其選擇地避開(kāi)LPDD磁盤(pán)陣列838。如能夠理解的，X大于或等于2，且Y大于或等于1。X能夠大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，圖23B顯示的RAID系統(tǒng)834-2’，其中X＝Y(jié)＝Z。在圖24A中，HPDD磁盤(pán)陣列836與服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)840通信，且LPDD磁盤(pán)陣列838與HPDD磁盤(pán)陣列836通信。RAID系統(tǒng)834-2可包括由虛線(xiàn)846表示的管理繞道路徑，其選擇地避開(kāi)LPDD磁盤(pán)陣列838。如能夠理解的，X大于或等于2，且Y大于或等于1。X能夠大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，圖24B顯示的RAID系統(tǒng)834-3’，其中X＝Y(jié)＝Z。在圖23A-24B中使用的策略可包括直寫(xiě)和/或回寫(xiě)。
陣列管理模塊844和/或磁盤(pán)控制器842利用LPDD磁盤(pán)陣列838來(lái)減少HPDD磁盤(pán)陣列836的功率消耗。典型地，在圖21的傳統(tǒng)RAID系統(tǒng)中的HPDD磁盤(pán)陣列808在工作期間總是保持打開(kāi)，以支持所需的數(shù)據(jù)存取時(shí)間。如能夠理解的，HPDD磁盤(pán)陣列808消耗相對(duì)高的功率。此外，由于大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在HPDD磁盤(pán)陣列808中，所以HPDD的母板典型地盡可能地大，這需要更高容量的主軸電動(dòng)機(jī)，且增加了數(shù)據(jù)存取時(shí)間，因?yàn)樽x/寫(xiě)臂平均移動(dòng)更遠(yuǎn)。
依據(jù)本發(fā)明，以上結(jié)合圖6-17描述的技術(shù)在如圖22B所示的RAID系統(tǒng)834中被選擇地使用，以減少功率消耗和數(shù)據(jù)存取時(shí)間。雖然沒(méi)有在圖22A和23A-24B中顯示，依據(jù)本發(fā)明的其他RAID系統(tǒng)也可使用這些技術(shù)。換句話(huà)說(shuō)，在圖6和7A-7D中描述的LUB模塊304、自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊306和/或LPDD維護(hù)模塊被磁盤(pán)陣列控制器842和/或陣列管理控制器844選擇地實(shí)現(xiàn)，以選擇地把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在LPDD磁盤(pán)陣列838上來(lái)減少功率消耗和數(shù)據(jù)存取時(shí)間。圖8A-8C、9和10中描述的自適應(yīng)存儲(chǔ)控制模塊414也可被磁盤(pán)陣列控制器842和/或陣列管理控制器844選擇地實(shí)現(xiàn)，以減少功率消耗和數(shù)據(jù)存取時(shí)間。圖11A-11C和12中描述的驅(qū)動(dòng)功率減少模塊522也可由磁盤(pán)陣列控制器842和/或陣列管理控制器844實(shí)現(xiàn)，以減少功率消耗和數(shù)據(jù)存取時(shí)間。此外，圖13-17中顯示的多驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)和/或直接接口可用HPDD磁盤(pán)陣列836中的一個(gè)或多個(gè)HPDD實(shí)現(xiàn)，以增加功能和減少功率消耗和存取時(shí)間。
現(xiàn)在參考圖25，顯示了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)(NAS)系統(tǒng)850，其包括存儲(chǔ)設(shè)備854、存儲(chǔ)請(qǐng)求器858、文件服務(wù)器862和通信系統(tǒng)866。存儲(chǔ)設(shè)備854典型地包括磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、RAID系統(tǒng)、磁帶驅(qū)動(dòng)器、磁帶庫(kù)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、自動(dòng)點(diǎn)播機(jī)和要被共享的任何其他存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備854優(yōu)選但不一定是面向?qū)ο蟮脑O(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備854可包括I/O接口，用于請(qǐng)求器858的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索。請(qǐng)求器858典型地包括共享和/或直接存取存儲(chǔ)設(shè)備854的服務(wù)器和/或客戶(hù)機(jī)。
文件服務(wù)器862執(zhí)行管理和安全功能，比如請(qǐng)求驗(yàn)證和資源分配。存儲(chǔ)設(shè)備854依賴(lài)于文件服務(wù)器862的管理指示，而請(qǐng)求器858不承擔(dān)存儲(chǔ)管理，而是文件服務(wù)器862承擔(dān)這個(gè)責(zé)任。在更小的系統(tǒng)中，可能不要求專(zhuān)門(mén)的文件服務(wù)器。在這個(gè)狀況下，請(qǐng)求器可以承擔(dān)監(jiān)視NAS系統(tǒng)850的操作的責(zé)任。同樣地，文件服務(wù)器862和請(qǐng)求器858都被示出，以分別包括管理模塊870和872，雖然可提供一個(gè)或另一個(gè)和/或兩個(gè)管理模塊。通信系統(tǒng)866是物理的基本設(shè)施，NAS系統(tǒng)850的組件通過(guò)它通信。它優(yōu)選既具有網(wǎng)絡(luò)又有通道的屬性，能夠連接網(wǎng)絡(luò)中的所有組件，且具有典型地在通道中發(fā)現(xiàn)的低時(shí)延。
當(dāng)NAS系統(tǒng)850被通電時(shí)，存儲(chǔ)設(shè)備854相互識(shí)別或者識(shí)別其自身到共同的參考點(diǎn)，比如文件服務(wù)器862、一個(gè)或多個(gè)請(qǐng)求器858和/或到通信系統(tǒng)866。通信系統(tǒng)866典型地提供用于這點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，通過(guò)連接到與所述通信系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的介質(zhì)，這些技術(shù)是容易獲得的。存儲(chǔ)設(shè)備854和請(qǐng)求器858登錄到所述介質(zhì)上。要確定操作配置的任何組件能夠使用介質(zhì)服務(wù)來(lái)識(shí)別所有其他組件。請(qǐng)求器858從文件服務(wù)器862了解是否存在它們能夠訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備854，而存儲(chǔ)設(shè)備854需要定位另一個(gè)設(shè)備或調(diào)用管理服務(wù)比如備份時(shí)，它會(huì)知道去哪里。類(lèi)似地，文件服務(wù)器862能夠從介質(zhì)服務(wù)了解是否存在存儲(chǔ)設(shè)備854。取決于特定安裝的安全性，請(qǐng)求器可能被拒絕訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)設(shè)備。從可訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備組，它然后能夠識(shí)別文件、數(shù)據(jù)庫(kù)和可用的自由空間。
同時(shí)，每個(gè)NAS組件能夠識(shí)別它應(yīng)該了解的任何特殊考慮到文件服務(wù)器862。任何設(shè)備級(jí)服務(wù)屬性應(yīng)該被一次傳達(dá)到文件服務(wù)器862，所有其他組件能夠從文件服務(wù)器862了解它們。例如，請(qǐng)求器可能希望在啟動(dòng)之后被告知引入了額外的存儲(chǔ)器，這由請(qǐng)求器登錄到文件服務(wù)器862上時(shí)設(shè)置的屬性觸發(fā)。當(dāng)新的存儲(chǔ)設(shè)備被增加到配置時(shí)，文件服務(wù)器862就自動(dòng)這樣做，包括傳送重要的特征，比如其是RAID 5、被鏡像等等。
當(dāng)請(qǐng)求器必須打開(kāi)一個(gè)文件時(shí)，它能夠直接到存儲(chǔ)設(shè)備845或者它可能不得不到達(dá)文件服務(wù)器獲得許可和位置信息。文件服務(wù)器854控制訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的程度是安裝的安全要求的功能。
現(xiàn)在參考圖26，顯示了依據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)(NAS)系統(tǒng)900，其包括存儲(chǔ)設(shè)備904、請(qǐng)求器908、文件服務(wù)器912和通信系統(tǒng)916。存儲(chǔ)設(shè)備904包括RAID系統(tǒng)834和/或多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)930，如圖6-19所描述的。存儲(chǔ)設(shè)備904典型地還包括磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、RAID系統(tǒng)、磁帶驅(qū)動(dòng)器、磁帶庫(kù)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、自動(dòng)點(diǎn)播機(jī)和/或如上所述的要被共享的任何其他存儲(chǔ)設(shè)備。如能夠理解的，使用改進(jìn)的RAID系統(tǒng)和/或多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)930將減少NAS系統(tǒng)900的功率消耗和數(shù)據(jù)存取時(shí)間。
本領(lǐng)域技術(shù)人員從前面的描述能夠理解本發(fā)明的主要原理能夠以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本發(fā)明是結(jié)合其特定示例描述的，但是本發(fā)明的真正范圍應(yīng)該不是受限于此，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員在研究附說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求之后，其他的修改將變得明顯，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附的權(quán)利要求書(shū)要求保護(hù)的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)，所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器LPDD；高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器HPDD；和控制模塊，其包括最少使用塊模塊，即LUB模塊，該LUB模塊用于識(shí)別所述LPDD中的最少使用塊，其中，當(dāng)所述控制模塊接收到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求中的至少一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，其在所述低功率模式期間選擇地把所述LUB傳送到所述HPDD。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，在寫(xiě)數(shù)據(jù)的所述存儲(chǔ)請(qǐng)求期間，如果所述LPDD上有足夠的空間用于所述寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到所述LPDD。
3.如權(quán)利要求2所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于所述寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊給所述HPDD供電并把所述LUB從所述LPDD傳送到所述HPDD，且把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到所述LPDD。
4.如權(quán)利要求2所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊，其確定當(dāng)所述LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于所述寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，是否可能在所述LUB之前使用所述寫(xiě)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果可能在所述LUB之后使用所述寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述HPDD上。
6.如權(quán)利要求4所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果可能在所述LUB之前使用所述寫(xiě)數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊給所述HPDD供電并把所述LUB從所述LPDD傳送到所述HPDD，然后把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到所述LPDD。
7.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，在讀數(shù)據(jù)的所述數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求期間，所述控制模塊從所述LPDD檢索所述讀數(shù)據(jù)，如果所述讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述LPDD中的話(huà)。
8.如權(quán)利要求7所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制模塊包括自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊，其確定當(dāng)所述讀數(shù)據(jù)沒(méi)有位于所述LPDD上時(shí)，所述讀數(shù)據(jù)是否可能被使用一次，且其中所述控制模塊從所述HPDD檢索所述讀數(shù)據(jù)，如果所述讀數(shù)據(jù)可能被使用一次的話(huà)。
9.如權(quán)利要求8所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊確定所述讀數(shù)據(jù)可能被多次使用，那么所述控制模塊把所述讀數(shù)據(jù)從所述HPDD傳送到所述LPDD，如果所述LPDD上有足夠的空間用于所述讀數(shù)據(jù)的話(huà)。
10.如權(quán)利要求8所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述自適應(yīng)的存儲(chǔ)模塊確定所述讀數(shù)據(jù)可能被多次使用，那么所述控制模塊把所述LUB從所述LPDD傳送到所述HPDD，且把所述讀數(shù)據(jù)從所述HPDD傳送到所述LPDD，如果所述LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于所述讀數(shù)據(jù)的話(huà)。
11.如權(quán)利要求7所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述LPDD上有足夠的空間用于所述讀數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊把所述讀數(shù)據(jù)從所述HPDD傳送到所述LPDD。
12.如權(quán)利要求7所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述LPDD上沒(méi)有足夠的空間用于所述讀數(shù)據(jù)，那么所述控制模塊把所述LUB從所述LPDD傳送到所述HPDD，且把所述讀數(shù)據(jù)從所述HPDD傳送到所述LPDD。
13.如權(quán)利要求7所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果所述讀數(shù)據(jù)沒(méi)有位于所述LPDD上，那么所述控制模塊從所述HPDD檢索所述讀數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述HPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸。
15.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，其中所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。
16.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)，所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器LPDD；高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器HPDD；和與所述LPDD和所述HPDD通信的控制模塊，其中，在所述低功率模式中的寫(xiě)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)請(qǐng)求期間，所述控制模塊確定所述LPDD上是否有足夠的空間用于所述寫(xiě)數(shù)據(jù)，并且如果有足夠的空間可用，則把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)傳送到所述LPDD。
17.如權(quán)利要求16所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，如果沒(méi)有足夠的空間可用，所述控制模塊則把所述寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述HPDD上。
18.如權(quán)利要求16所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制模塊進(jìn)一步包LPDD維護(hù)模塊，其在所述高功率模式期間把數(shù)據(jù)文件從所述LPDD傳送到所述HPDD，以增加所述LPDD上的可用磁盤(pán)空間。
19.如權(quán)利要求18所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述LPDD維護(hù)模塊基于至少壽命、大小和未來(lái)使用的可能性之一，在所述低功率模式中傳送所述數(shù)據(jù)文件。
20.如權(quán)利要求16所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述HPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸，所述LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。
21.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括低功率LP永久性存儲(chǔ)器；高功率HP永久性存儲(chǔ)器；和與所述低功率永久性存儲(chǔ)器和高功率永久性存儲(chǔ)器通信的自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊；其中，當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)被寫(xiě)到所述低功率永久性存儲(chǔ)器和高功率永久性存儲(chǔ)器之一上時(shí)，所述自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊產(chǎn)生自適應(yīng)的存儲(chǔ)決定，其選擇所述低功率永久性存儲(chǔ)器和高功率永久性存儲(chǔ)器之一。
22.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，自適應(yīng)的決定是基于至少以下之一和所述寫(xiě)數(shù)據(jù)的先前的使用關(guān)聯(lián)的功率模式，所述寫(xiě)數(shù)據(jù)的大小，所述寫(xiě)數(shù)據(jù)的最后使用日期和所述寫(xiě)數(shù)據(jù)的手動(dòng)覆蓋狀態(tài)。
23.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述LP永久性存儲(chǔ)器包括閃存和低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器LPDD中的至少一個(gè)。
24.如權(quán)利要求23所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述LPDD包括一個(gè)或多個(gè)母板，所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑小于或等于1.8英寸。
25.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述HP永久性存儲(chǔ)器包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其包括一個(gè)或多個(gè)母板，所述一個(gè)或多個(gè)母板的直徑大于1.8英寸。
26.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括緩存控制模塊，其包括所述自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊。
27.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括主機(jī)控制模塊，其包括所述自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊。
28.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括操作系統(tǒng)，其包括所述自適應(yīng)存儲(chǔ)模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于具有高功率和低功率模式的計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其包括低功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(LPDD)；高功率磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HPDD)；和控制模塊，其包括識(shí)別所述LPDD中的最少使用塊(LUB)的一個(gè)最少使用塊模塊，其中當(dāng)所述控制模塊接收到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)檢索請(qǐng)求中的至少一個(gè)時(shí)，其在所述低功率模式期間選擇地把所述LUB傳送到所述HPDD。
文檔編號(hào)G11B27/00GK1707417SQ20051007091
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
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