专利名称：可提高传输速度的储存装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种可提高传输速度的储存装置，且特别是有关于一种利用多层数据缓冲区实施压缩机制，而进以提高传输速度的储存装置。
背景技术：
目前由硅晶片存储器作为固态储存媒体(如闪存)已日渐普及，由于硅晶片存储器具低耗电、可靠度高、容量大与存取速度快等优点，而被广泛应用于如CF、MS、SD、MMC、SM等的小型存储卡与USB闪存盘等应用领域不同的储存装置。
该等储存装置的组成不外乎控制器及固态储存媒体等所构成，请参图1，其为该等储存装置的一内部电路。该储存装置A内部配置固态储存媒体A2及一控制器A1，该控制器A1具有一与外部系统端B连接的系统接口A11、一处理系统指令的微处理器A12以及一与固态储存媒体A2沟通的存储器接口A13，进而由系统端B将待储存数据写入该固态储存媒体A2或自该固态储存媒体A2读取所需的已储存数据。另外，在系统接口A11与存储器接口A13之间尚配置有一数据缓冲区A14，其为因应外部系统端B与储存装置A间在处理数据上的速度不一而设置。
然由于外部系统端B(如电脑系统)处理数据的速度远大于储存装置A的存取速度，该储存装置A为消化由电脑系统端B所传送的大量数据必须建置一缓冲空间，以免电脑系统端B整体的执行速度因储存装置A的低速存取而降低。但因为数据缓冲区A14主要是用以暂存数据，为避免数据被错乱存取，其在传输上无法设计成可同时进行接收与输出作业，兹造成当数据缓冲区A14在接收由系统接口A11所传送的外部数据时，即必须停止数据输出作业，连带影响存储器接口A13无法将数据储存于固态储存媒体A2中。
请参图2A～图2C，其针对前述数据缓冲区A14无法同步进行接收与输出作业详细说明。
图2A为在第一时间区段下，系统接口A11将外部传送的第一笔数据交由数据缓冲区A14暂存的情况；图2B所示的第二时间区段中，数据缓冲区A14将暂存的第一笔数据传送至存储器接口A13，此时外部系统端B在第二时间区段中必须暂停传送下一笔数据，因为数据缓冲区A14己无法再进行接收作业，必须等待数据缓冲区A14将其中暂存的数据完全输出清空后，才能如图2C所示再从外部接收第一二笔数据，但在此时间区段(即第三时间区段)下，数据缓冲区A14因在接收作业中亦无法进行数据传送作业，使得存储器接口A13亦跟着闲置(Idel)，致使固态储存媒体A2也停止数据储存作业。
而上述所造成的后果是因数据缓冲区A14无法同时进行接收与输出作业，使得储存装置A无法在连续时间中进行数据的存取作业，致连同外部系统端B亦无法持续将数据传入或取出，这种情形不仅降低储存装置A本体的存取速度，亦延迟了外部系统端目的数据处理时间。
为此，若有一种储存装置，其可改良数据缓冲区的传输设计，而使其在接收数据的同时亦可进行数据的传送作业，则可大大提高储存装量本体与外部系统端的整体执行效能。
另外，若能提升储存装置内部控制器的数据处理功能，而使控制器可利用适当的压缩机制将由外部系统端所传送欲储存的大量数据先予以微量化而降低其数据传输量，并配合可同时接收传送数据的数据缓冲设计，则可大幅缩短数据输送时所需的时间区段，进而提升整体的数据存取速度。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的乃在于提供一种可提升传输速度的储存装置，通过多层的数据缓冲区设计使其可同时进行数据接收与输出，使外部系统端可以连续进行数据的读取与写入动作，进以大幅提升储存装置的传输速度。
本发明的另一目的是提供一种可提升传输速度的储存装置，使其通过内部的压缩机制大幅压缩外部数据的数据量而缩短数据传输时所需的时间区段，进而提高整体的存取速度，同时因该压缩机制而使固态储存媒体得以存放更多的储存数据及具备降低产品成本等特性。
本发明的再一目的是使所提供的一种可提高传输速度的储存装置结合上述的改良式数据缓冲区与内部其备的压缩机制而达到加倍提高整体执行效能的目的。
为达上述及其它目的与功效，本发明提供的可提高传输速度的储存装置，其是由一控制器与至少一固态储存媒体所构成，该控制器内具有一与外部预设系统端连接的系统接口、一处理系统指令的微处理器以及一与该等固态储存媒体沟通的存储器接口，其中，在该系统接口与该存储器接口之间配置一采多层式设计的数据缓冲区，其第一层数据缓冲区与次一层数据缓冲区交替式地同步进行系统接口与存储器接口间的数据传输作业，借此提升储存装置内部的传输速度，进而使外部系统端无需等待即可连续进行数据的读取与写入动作。
本发明另提供一种可提高传输速度的储存装置，其是在储存装置的原始架构下，另增设一数据压缩/解压缩模块，其在受到微处理器的触发下，会针对系统接口所传送的原始数据以一预设比例压缩成对应的微量化压缩数据，通过压缩外部数据的数据量进而提高储存装置内部的传输速度。
图1为公知储存装置的一电路概略图；图2A～图2C为公知依据图1的一运作流程图；图3为本发明的一较佳实施例的储存装置的一电路概略图；图4A～图4C为本发明依据图3的一运作流程图；图5为本发明的另一较佳实施例的储存装置的一电路概略图；
图6是本发明的再一较佳实施例的储存装置的一电路概略图；图7A～图7D为本发明依据图6的一运作流程图。
A储存装置A1控制器A11系统接口A12微处理器A13存储器接口A14数据缓冲区A2固态储存媒体B外部系统端1储存装置10控制器104系统接口102微处理器106存储器接口108数据压缩/解压缩模块110第一层数据缓冲区112第二层数据缓冲区124第一数据缓冲区126第二数据缓冲区132第一层系统端数据缓冲区134第二层系统端数据缓冲区
136第一层存储器数据缓冲区138第二层存储器数据缓冲区20固态储存媒体2外部系统端具体实施方式
请参考图3，其为本发明一种可提高传输速度的储存装置的内部电路示意图；其中，储存装置1可以是目前被广泛应用于各种可携式数字产品的存储卡型态或是应用于个人电脑领域的USB闪存盘产品，亦或是目前尚在研发中具备有固态储存媒体(即Flash Memory)的其它储存装置。
其中，该储存装置1主要是由一控制器10与至少一固态储存媒体20所组成；该控制器10内包合有系统接口104、微处理器102与存储器接口106。其中系统接口104用以作为连通外部预设系统端2(即前述的各种可携式数字产品与电脑系统等应用设备)；存储器接口106与该固态储存媒体20进行沟通连接；而微处理器102连接系统接口104与存储器接口106。
其中，在系统接口104与存储器接口106之间配置有复数层数据缓冲区，在本实施例中是以配置两阶层数据缓冲区，即第一层数据缓冲区110与第二层数据缓冲区112为实施说明需加以强调的是本发明并不仅限于两阶层数据缓冲区，其为满足提高传输速度的前提下，所采取的最少的实施数量，当然，在不同的速度需求下，可以多增加数据缓冲区层级以加倍提升储存装置1内部的传输速度；该等数据缓冲区110、112采阶层式设计，其第一层数据缓冲区110与第二数据缓冲区112采交替式同步进行系统接口104与存储器接口106间的数据输送作业，其详细作动方式将以下述的图标说明。
请参图4A～图4C，当外部系统端2开始要连续写入数据时，系统端2所传入的数据会如图4A所示，先通过系统接口104载入第一笔数据至第一数据缓冲区110，当第一数据缓冲区110接收完成时即停止数据接收作业，即令第二数据缓冲区112继续接收第二笔外部数据(如图4B所示)，在此同时，第一数据缓冲区110虽停止数据接收作业，但却通过存储器接口106将第一笔数据同步地储存于固态储存媒体20中，在传送完成时，即由微处理器102清空第一数据缓冲区110以随即接收外部传送的第三笔数据(如图4C所示)，而同时，第二数据缓冲区112亦通过存储器接口106将第二笔数据同步储存于固态储存媒体20中。通过此种阶层式数据缓冲区间的同步交替作业，可进以提升储存装置1内部的传输与存取速度，又连带促使外部系统端2可无需等待即进行数据的连续写入动作，其中，外部系统端2在执行数据的读取时亦是利用此同步概念以连续方式进行数据读取作业，在此即不再说明之。
请参图5所示，是本发明另一种提升数据传输速度的设计方式，其是在储存装置1内设置一数据压缩/解压缩模块108；其中数据压缩/解压缩模块108电性连接微处理器102以接收微处理器102的触发而作动；该数据压缩/解压缩模块108与系统接口104及存储器接口106分别设置有第一数据缓冲区124与第二数据缓冲区126，该些缓冲区124、126是作为暂存数据之用，但个别暂存的数据型态不同，将在后续一并说明之。
当欲记录储存外部数据于储存装置1的固态储存媒体20时，系统接口104会接收由外部系统端2所传送的原始数据，该微处理器102得通过本发明专属设计的数据压缩/解压缩模块108先行对该原始数据以适当地压缩比例(如1/N比例，其中N的值是由所采的压缩技术而决定，压缩程度可是以2倍、3倍、4倍…等的压缩比例)进行压缩作业，使之成为极微量化的压缩数据，而后再经由存储器接口106将其记录储存于固态储存媒体20中；其中由于数据已被压缩，使得压缩后的同一笔数据在传输时间上相对缩减许多，借此提高数据压缩/解压缩模块108与存储器接口106间的传输速度，以及存储器接口106与固态储存媒体20间的存取速度。
在此实施例所采的设计中，系统接口104在传送原始数据进行压缩之前，会将原始数据先暂存于第一数据缓冲区124，再由数据压缩/解压缩模块108依一定传输速率自第一数据缓冲区124撷取原始数据进行压缩，并将压缩后的微量化数据传送至第二数据缓冲区126暂存，通过微处理器102的主导控制，以将暂存于第二数据缓冲区126的微量化数据经由存储器接口106记录储存于固态储存媒体20。
当外部系统端2欲从储存装置1的固态储存媒体20中撷取储存数据时，存储器接口106会自固态储存媒体20中读取指定的微量化压缩数据并暂存于第二数据缓冲区126中，由数据压缩/解压缩模块108从第二数据缓冲区126中读取该微量化数据并以逆压缩方式进行解压缩处理，并将完成解压缩处理的原始数据暂存于第一数据缓冲区124，由系统接口104从中将已完成解压缩处理的还原数据传至外部系统端2。
请参图6，其为本发明的另一设计，其为合并上述的阶层式数据缓冲区与压缩机制，其中储存装置1是在系统接口104与存储器接口106间配置一数据压缩/解压缩模块108，该数据压缩/解压缩模块108与一系统接口104之间设有以阶层式设计的第一层系统端数据缓冲区132与第二层系统端数据缓冲区134，此称为前端数据缓冲区，另在该数据压缩/解压缩模块108与存储器接口106之间亦同样设有同以阶层式设计的第一层存储器数据缓冲区136与第二层存储器数据缓冲区138，此称为后端数据缓冲区。
当外部系统端2执行数据连续写入作业时，该数据压缩/解压缩模块108受到微处理器102的触发下，对系统接口104所传送的原始数据以一预设比例压缩成对应的微量化数据，以加快数据在储存装置1内的传输作业；在数据压缩/解压缩模块108压缩之前，是由前端数据缓冲区的第一层系统端数据缓冲区132与第二层系统端数据缓冲区134以交替方式同步进行原始数据的接收与传送作业，亦即当第一层系统端数据缓冲区132在接收系统接口104所传送的原始数据的同时，第二层系统端数据缓冲区134即传送已接收完成的原始数据至数据压缩/解压缩模块108进行压缩，借此使系统接口104与数据压缩/解压缩模块108可同步进行数据的传送、接收及压缩作业。
当数据压缩/解压缩模块108完成数据压缩之后，通过后端数据缓冲区中的第一层存储器数据缓冲区136与第二层存储器数据缓冲区138以交替方式同步进行数据的接收与传送作业；其中前端数据缓冲区与后端数据缓冲区二者不同之处，在于前端缓冲区是用以暂存尚未压缩的原始数据，而后端数据缓冲区用以暂存压缩后的微量化数据，致使其分别交替接收与传送的数据为原始数据与压缩后的微量化数据。
请参图7A～图7D，其为详述在图6的电路分布下所进行的压缩动作，其中，后端数据缓冲区的储存容量可与前端数据缓冲区相同，亦或可依据数据压缩模块的压缩比例而与前端数据缓冲区的储存容量有倍数上的差异；在本实施例中，是以缓冲区的储存容量与压缩比例无关的方式设计，即采取数据压缩/解压缩模块108以两倍压缩比例压缩原始数据，但后端数据缓冲区的储存容量并不随之变动，而采与前端数据缓冲区储存量相同的方式说明。
请参图7A，当系统端要连续写入数据时，系统端传入的第一笔原始数据首先载入前端的第一层系统端数据缓冲区132；当数据载入完成后，如图7B所示，微处理器102随即启动前端的第二层数据缓冲区134继续接收第二笔原始数据，在此同时，微处理器102即启动数据压缩/解压缩模块108接收由第一层系统端数据缓冲区132所传送的第一笔原始数据进行压缩，并将压缩后所形成占用储存容量较小的微量化压缩数据载入后端的第一层存储器数据缓冲区136。
请参图7C，当前端的第一层数据缓冲区132将内部数据完全传送至数据压缩/解压缩模块108后，微处理器102随即清空前端的第一层系统端数据缓冲区132，并令其接收外部系统端的第三笔原始数据，在此同时，微处理器102亦启动数据压缩/解压缩模块108接收由第二层系统端数据缓冲区134所传送的第二笔原始数据并进行数据压缩，并将压缩后所产生的第二笔微量化压缩数据同样载入后端的第一层存储器数据缓冲区136；参图7D，在前述数据传输完成后，该第一层存储器数据缓冲区136已成满载状态，随即通过存储器接口106将暂存于其中的第一与第二笔微量化数据记录于固态储存媒体20；且同此时间，前端的第一层系统端数据缓冲区132将自系统端接收的第三笔原始数据经数据压缩/解压缩模块108压缩后载入后端的第二层数据缓冲区138，而前端的第二层数据缓冲区134则可清空，继续自系统端接收下一笔原始数据。
通过此多层的缓冲区设计，一不仅可作一适当区隔与规划，并使储存装置1可在连续不间断的时间下同步进行系统接口的数据传输、暂存于系统端数据缓冲区的原始数据压缩以及利用存储器接口进行压缩后数据的传输等作业，以使大幅提高储存装置的数据传输率。
上述的数据压缩/解压缩模块108在本发明的实施中，可以硬件电路或以软件烧录成韧体的方式设计实施之，且可以配置于控制器10内或独立于控制器10外运作。
权利要求
1.一种可提高传输速度的储存装置，是由一控制器与至少一固态储存媒体所构成，该控制器内具有一与外部预设系统端连接的系统接口、一处理系统指令的微处理器以及一与该等固态储存媒体沟通的存储器接口，其特征在于在该系统接口与该存储器接口之间配置有复数个数据缓冲区，该等数据缓冲区采多层式设计，其中第一层数据缓冲区与次一层数据缓冲区是以交替式同步进行数据的接收与传送作业，借以同步进行系统接口与存储器接口间的数据输送作业。
2.一种可提高传输速度的储存装置，是由一控制器与至少一固态储存媒体所构成，该控制器内具有一与外部预设系统端连接的系统接口、一处理系统指令的微处理器、一与该等固态储存媒体沟通的存储器接口，其特征在于该储存装置设有一数据压缩/解压缩模块，其具备一压缩机制可用以对系统接口所传送的原始数据以一预设比例压缩成对应的微量化数据，借此，提高存取速度。
3.如权利要求2所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于该数据压缩/解压缩模块，其内具备一解压缩机制，可通过微处理器的触发，将储存于固态储存媒体内的微量化压缩数据予以解压缩还原成原始数据而向外部传送。
4.如权利要求2所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于储存装置具备一第一数据缓冲区，该第一数据缓冲区电性连接该系统接口、微处理器、数据压缩/解压缩模块。
5.如权利要求2所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于控制器内具备一第二数据缓冲区，该第二数据缓冲区电性连接存储器接口、微处理器、数据压缩/解压缩模块。
6.如权利要求2所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于该数据压缩/解压缩模块配量于控制器内且介于该系统接口与该存储器接口之间。
7.一种可提高传输速度的储存装置，是由一控制器与至少一固态储存媒体所构成，该控制器内具有一与外部预设系统端连接的系统接口、一处理系统指令的微处理器以及一与该等固态储存媒体沟通的存储器接口；其特征在于在该系统接口与该存储器接口间配置一数据压缩/解压缩模块，被用以对系统接口所传送的原始数据以一预设比例压缩成对应的微量化数据，以加快数据在储存装置内的传输作业；在该数据压缩模块与该系统接口间设置一由多层系统端数据缓冲区所组成的前端数据缓冲区，该前端数据缓冲区采多层式设计，其中前层系统端数据缓冲区与次一层系统端数据缓冲区是以交替式同步进行原始数据的接收与传送作业，借以同步进行系统接口与数据压缩/解压缩模块间的原始数据输送作业；在该数据压缩模块与该存储器接口间设置一由多层存储器数据缓冲区所组成的后端数据缓冲区，该后端数据缓冲区采阶层式设计，其中前层存储器数据缓冲区与次一层存储器数据缓冲区以交替式同步进行微量化数据的接收与传送作业，借以同步进行存储器接口与数据压缩/解压缩模块间的微量化一数据输送作业。
8.如权利要求7所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于该数据压缩/解压缩模块，其内具备一解压缩机制，可通过微处理器的触发，将储存于固态储存媒体内的微量化压缩数据予以解压缩还原成原始数据而向外部传送。
9.如权利要求7或8所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于该数据压缩/解压缩模块配置于控制器内。
10.如权利要求7所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于后端数据缓冲区的储存容量与前端数据缓冲区相同。
11.如权利要求7所述的可提高传输速度的储存装置，其特征在于后端数据缓冲区的储存容量可依压缩倍数而小于该前端数据缓冲区。
全文摘要
一种可提高传输速度的储存装置，由一控制器与至少一固态储存媒体所构成；其中，控制器内至少具有一与外部系统端连接的系统接口、一处理系统指令的微处理器以及一与该等固态储存媒体沟通的存储器接口；系统接口与存储器接口间配置一数据压缩模块，被用以对系统接口所传送的原始数据予以压缩成对应的微量化数据；该数据压缩模块分别在与系统接口及存储器接口之间各设有多层式的前端数据缓冲区及后端数据缓冲区，被用以规划适当区隔系统接口进行原始数据传输数据与存储器接口进行压缩数据传输的缓冲区，以利同步进行系统接口数据传输、暂存于原始数据缓冲区的数据进行压缩以及将存储器接口压缩后数据传输等作业，大幅提高储存装置的数据传输率。
文档编号G06F12/08GK1570886SQ03150188
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月21日 优先权日2003年7月21日
发明者谢祥安, 陈加立 申请人:万国电脑股份有限公司