存储设备、包括这种存储设备的系统及其操作方法技术方案

连接到使用虚拟存储器的主机的存储设备包括固态驱动器，所述固态驱动器接收包括逻辑块地址(LBA)列表和块大小的流存取命令，并且根据所述LBA列表和所述块大小从非易失性存储器设备预取请求的流数据，而无需额外的命令。预取的流数据被顺序地加载到缓冲器上，并且存储设备内计算块访问在所述虚拟存储器上注册的流区域，来以所述块大小为单位顺序地读取加载到所述缓冲器上的流数据。所述缓冲器被映射到所述流区域的虚拟存储器地址。

【技术实现步骤摘要】
存储设备、包括这种存储设备的系统及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0133653号以及于2019年3月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0027103号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及电子设备，更具体地，涉及有效地存储和输出流数据的存储设备、包括这种存储设备的计算系统或电子系统及其操作方法。
技术介绍
如今，各种电子设备被广泛使用，其根据包括在其中的电子电路的操作执行独特的功能。电子设备可以例如执行独特的功能以向用户提供服务。固态驱动器(以下称为“SSD”)是存储设备的示例。响应于外部设备(例如，主机或外围设备)的请求，SSD可以存储数据或可以输出存储的数据。SSD可以通过将数据存储在非易失性存储器设备(NVM)中或输出存储在非易失性存储器设备中的数据来向用户提供存储服务。随着信息处理技术的发展以及大量数据的生成，一个重要的问题是如何在存储设备处快速地处理大量数据，同时满足各种用户需求，比如存储设备的性能和容量。具体地，在提供诸如流数据的服务的系统中，流数据的发送和接收可能会导致存储设备的带宽的减小，从而明显降低服务质量。因此，需要改进存储设备的配置和操作，以满足使用流数据的系统的各种用户需求。
技术实现思路
本专利技术构思的实施例提供了一种用于在采用接口以应用存储器资源的共享技术的系统中，最小化在传输流数据时发生的带宽的减小并最小化在传输流数据时发生的存储设备的传输延迟时间的技术。本专利技术构思的实施例提供了一种连接到使用虚拟存储器的主机的存储设备。存储设备包括固态驱动器和存储设备内计算块，所述固态驱动器包括非易失性存储器设备和缓冲器，所述固态驱动器接收包括逻辑块地址(LBA)列表和块大小的流存取命令，根据LBA列表和块大小从非易失性存储器块预取请求的流数据而无需额外的命令，并且将预取的流数据顺序地加载到缓冲器上；所述存储设备内计算块访问在虚拟存储器上注册的流区域，来以块大小为单位读取加载到缓冲器上的流数据。所述缓冲器被映射到所述流区域的虚拟存储器地址上。本专利技术构思的实施例还提供了一种计算系统，所述计算系统包括主机、存储设备和现场可编程门阵列(FPGA)，其中主机通过使用虚拟存储器空间来管理存储器资源；存储设备包括非易失性存储器设备和缓冲器，存储设备接收流存取命令，根据包括在流存取命令中的LBA列表和块大小从非易失性存储器设备预取请求的流数据而无需额外的命令，并且将预取的流数据顺序地加载到缓冲器上，FPGA访问在虚拟存储器空间处注册的流区域，来以块大小为单位顺序地读取加载到缓冲器上的流数据。本专利技术构思的实施例还提供了一种存储设备的操作方法，所述存储设备连接到使用虚拟存储器空间的主机，并且包括非易失性存储器设备和缓冲器。该操作方法包括：存储设备将缓冲器的物理地址映射到与虚拟存储器空间的流窗口相对应的地址范围；在存储设备处接收流存取命令，所述流存取命令包括与流数据相对应的LBA列表和流数据的管理单位；存储设备根据LBA列表从非易失性存储器设备预取流数据，来以管理单位将预取的流数据顺序地加载到缓冲器上；在目标设备处访问虚拟存储器空间的流窗口；将对流窗口的访问重定向到缓冲器；以及以管理单位将顺序加载到所述缓冲器上的流数据传送到所述目标设备。本专利技术构思的实施例还提供了一种电子系统，该电子系统包括主机设备和存储设备，所述主机设备包括虚拟存储器空间；所述存储设备包括非易失性存储器、缓冲器、控制器和存储设备内计算块。控制器接收流存取命令，并且参考流存取命令将流数据从非易失性存储器顺序地加载到缓冲器。存储设备内计算块访问虚拟存储器空间来顺序地读取加载在缓冲器中的流数据。附图说明鉴于以下参考附图作出的详细描述，本专利技术构思的上述和其他目的和特征将变得清楚。图1示出了根据本专利技术构思的实施例的包括存储设备的计算系统的示例性配置的框图。图2示出了图1的主机和存储设备的示例性配置的框图。图3A示出了根据本专利技术构思的实施例的展示构成流存取命令的属性的示图。图3B示出了根据本专利技术构思的实施例的展示以NVMe接口协议配置流存取命令的方式的表格。图3C示出了根据本专利技术构思的实施例的展示以块大小为单位来管理的流数据的示图。图4示出了主机的虚拟存储器空间的存储器映射。图5示出了根据本专利技术构思的实施例的SSD的示例性配置的框图。图6示出了图5的SSD控制器的示例性配置的框图。图7示出了根据本专利技术构思的实施例的图6的流管理器的操作的流程图。图8示出了根据本专利技术构思的实施例的根据流读取命令在其上传送数据的路径的框图。图9示出了根据本专利技术构思的实施例的展示如何管理具有循环队列形状的缓冲器的示图。图10示出了根据本专利技术构思的实施例的用于在存储设备中执行的存储内计算的流读取命令以及存储设备对流读取命令的响应的示图。图11示出了根据本专利技术构思的实施例的图5的SSD控制器的框图。图12示出了图11的流管理器的配置的框图。图13示出了根据本专利技术构思的实施例的展示指派主机的虚拟存储器空间中的流区域的方法。图14示出了根据本专利技术构思的实施例的根据流写入命令在其上传送数据的路径的框图。图15示出了根据本专利技术构思的实施例的包括存储设备的计算系统的框图。图16示出了图15的主机、存储设备和FPGA的示例性配置的框图。具体实施方式在下文中，将对本专利技术构思的实施例进行详细且清楚的描述，以使得本领域技术人员(下文中称为“普通技术人员”)可以容易地实现本专利技术构思。如在专利技术构思的领域中常见的，可以依据执行所描述的一个或多个功能的块来描述和示出实施例。在本文中可以称为单元或模块等的这些块通过诸如逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子组件、有源电子组件、光学组件、硬连线电路等的模拟和/或数字电路物理地实现，并且可以可选地由固件和/或软件驱动。例如，电路可以具体实现在一个或多个半导体芯片中、或者在诸如印刷电路板等的衬底支撑件上。构成块的电路可以由专用硬件或处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)来实现，或者由用来执行该块的一些功能的专用硬件和用来执行该块的其他功能的处理器的组合来实现。在不脱离本专利技术构思的范围的情况下，实施例的每个块可以物理地分成两个或更多个交互且分立的块。类似地，在不脱离本专利技术构思的范围的情况下，实施例的块可以物理地组合成更复杂的块。图1示出了根据本专利技术构思的实施例的包括存储设备的计算系统的示例性配置的框图。计算系统1000可以是以下各项之一：台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能手机、可穿戴设备、服务器、电动汽车、家庭应用等。通常可以将计算系统1000表征为电子系统、设备或装置。参考图1，可以将计算系统1000粗略地分为主机设备1100和存储设备1200。主机设备1100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接到使用虚拟存储器的主机的存储设备，包括：/n固态驱动器，所述固态驱动器包括非易失性存储器设备和缓冲器，所述固态驱动器被配置为接收包括逻辑块地址LBA列表和块大小的流存取命令，根据所述LBA列表和所述块大小从所述非易失性存储器设备预取请求的流数据而无需额外的命令，并且顺序地将所预取的流数据加载到所述缓冲器上；以及/n存储设备内计算块，被配置为访问在所述虚拟存储器上注册的流区域，来以所述块大小为单位顺序地读取加载到所述缓冲器上的流数据，/n其中所述缓冲器被映射到所述流区域的虚拟存储器地址。/n

【技术特征摘要】
20181102 KR 10-2018-0133653;20190308 KR 10-2019-001.一种连接到使用虚拟存储器的主机的存储设备，包括：
固态驱动器，所述固态驱动器包括非易失性存储器设备和缓冲器，所述固态驱动器被配置为接收包括逻辑块地址LBA列表和块大小的流存取命令，根据所述LBA列表和所述块大小从所述非易失性存储器设备预取请求的流数据而无需额外的命令，并且顺序地将所预取的流数据加载到所述缓冲器上；以及
存储设备内计算块，被配置为访问在所述虚拟存储器上注册的流区域，来以所述块大小为单位顺序地读取加载到所述缓冲器上的流数据，
其中所述缓冲器被映射到所述流区域的虚拟存储器地址。


2.根据权利要求1所述的存储设备，其中固态驱动器被配置为在所述主机的初始化操作期间将所述缓冲器的物理地址映射到所述虚拟存储器上的所述流区域。


3.根据权利要求2所述的存储设备，其中所述固态驱动器被配置为根据PCIe或NVMe接口协议与所述主机通信，并且
其中在所述初始化操作期间，所述固态驱动器被配置为通过设置所述主机的基地址寄存器BAR，在所述虚拟存储器的所述流区域处注册所述缓冲器。


4.根据权利要求1所述的存储设备，其中所述流存取命令还包括所述流数据的流标识符ID和优先级，并且
其中所述LBA列表对应于所述流数据的所有逻辑地址，
所述块大小定义所述流数据的管理单位，并且所述优先级被指派给所述流标识符。


5.根据权利要求4所述的存储设备，其中所述流存取命令还包括用于接收所述流数据的目的地地址。


6.根据权利要求1所述的存储设备，其中所述存储设备内计算块被配置为对以所述块大小为单位读取的所述流数据执行数据库扫描操作。


7.根据权利要求6所述的存储设备，其中所述存储设备内计算块还被配置为将所述数据库扫描操作的结果传送到所述主机。


8.根据权利要求1所述的存储设备，其中所述流存取命令是从所述主机或所述存储设备内计算块下发的。


9.根据权利要求1所述的存储设备，其中由存储器管理单元重定向所述存储设备内计算块对所述流区域的所述访问。


10.根据权利要求9所述的存储设备，其中所述流区域包括一个或多个流窗口，所述流窗口是用于以所述块大小为单位管理所述流数据的虚拟地址范围。


11.根据权利要求10所述的存储设备，其中流存取命令还包括所述流数据的流标识符ID，并且
其中指派的多个流窗口对应于指派给所述固态驱动器的多个流标识符。


12.一种计算系统，包括：
主机，被配置为通过使用虚拟存储器空间来管理存储器资源；
存储设备，所述存储设备包括非易失性存储器设备和缓冲器，所述存储设备被配置为接收流存取命令，根据包括在所述流存取命令中的逻辑块地址LBA列表和块大小从所述非易失性存储器预取请求的流数据而无需额外的命令，并且顺序地将预取的流数据加载到所述缓冲器；以及
现场可编程门阵列FPGA，被配置为访问在所述虚拟存储器空间处注册的流区域，来以所述块大小为单位顺序地读取加载到所述缓冲器上的流数据。


13.根据权利要求12所述的计算系统，其中所述缓冲器被配置用于所述存储设备的数据输入/输出，并且被映射到所述虚拟存储器空间的所述流区域。


14.根据权利要求12所述的计算系统，其中所述流存取命令包括所述流数据的流标识符ID、优先级、与所述流数据的所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵德镐，金东昱，闵在泓，李庸仁，黄珠荣，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR