硬盘资料读写快取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种硬盘资料读写快取装置及方法，该装置包括一硬盘、快取控制单元及至少一闪存，该快取控制单元连接于硬盘及闪存间以控制及规划闪存为硬盘资料快取读写装置，该方法为定义设置一管理表管理闪存的每个对应的数据读写逻辑区块地址，借助一快取数据读取步骤及快取资料写入步骤管理闪存对硬盘间的资料读或写的快取动作，并通过一快取空间回收及置换快取暂存资料步骤，回收清除及置换闪存内暂存的硬盘读写快取资料与储存空间，由重建管理表步骤，防止闪存因电力中断或不正常关机所导致的管理表遗失损坏因素，可以重建管理表提供闪存对硬盘的资料读写快取控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬盘资料读写快取装置及方法，尤其涉及一种用于硬盘资料读写以及利用至少一闪存作为硬盘资料读写快取暂存的装置及方法。
技术介绍
硬盘广泛使用于计算机主机或消费性电子产品中，例如：现有的桌上计算机、笔记型计算机、工业计算机及可录放的DVD播放器等电子产品中，作为主要的大量资料读写与储存设备，现有硬盘高耗电的缺点，采用闪存当作硬盘快取来减少对硬盘资料的存取及动作次数，达到省电目的的想法与技术研究也相当热门，如美国人B.Marsh、F.Douglis以及P.Krishnan等人于公元1994年在(Proceedings of the 27th Annual Hawaii InternationalConference on System Sciences)文献中揭示(Plash Memory File Cachingfor Mobile Computers)技术及美微软公司(Microsoft Corporation)于公元2005年发表(Hybrid Hard Drives with Non-Volatile Flash and Longhorn)技术，以及一些现有的快取管理机制，如美商Morgan Kaufmann Publisher公司于公元1996年由JohnL.Hennessy和David A.Patterson等人在(Computer Archi tecture：A Quantitative Approach)一书中所介绍，直接映像(directmapped)或集结组合(Set Associative)的快取方法，由于上述的现有技术均未考虑闪存的特性，因此在效能上会大受影响，仅能流于学术及理想的探讨领域，并不适合直接拿来实际应用于硬盘资料读写快取暂存、控制的产业利用。由于考虑闪存是作为硬盘资料读写的快取(Cachej)，闪存所对应的逻辑地址空间(Logical Address Space)远大于实体地址空间(Physical AddressSpace)，因此一般现有应用于闪存储存系统的管理机制及技术，如美商AlephOne公司所提出的YAFFS(Yet Another Flash Filing System)技术或美商M-Systems公司于公元1998年所提出的NFTL(Flash-memory TranslationLayer for NAND flash)技术均不适用，且这些现有管理机制技术同时也缺乏在快取机制中所需要的资料置换(Data Replacement)机制，故无法直接转用-->至以闪存作为硬盘资料读写快取的管理机制。如上所述在公元1994年，虽然美国人Marsh等人就有了利用闪存作为硬盘快取，以达到省电目的的概念及想法，但是当时他们所采用的原始实验模型是小型资料储存量40MB(兆字节)的硬盘搭配上20MB的或非门(NOR GATE)型的闪存等旧型组件，并不适用于目前动辄数十或数百GB大储存容的硬盘及大储存容量与非门(NAND)型的闪存组件中，并且在美国人Marsh等人所提出的(Flash Memory File Caching for Mobile Computers)技术中，并未谈及如何有效率地来辨识并找出在闪存中相对于硬盘资料读写快取中的资料，这样的现有技术在闪存很小时或许不成问题，但是以现有的闪存容量动辄以GB为单位，如何有效率的辨识并找出资料就非常的重要，美国人Marsh等人所提出的现有技术并无法被广泛及有效率采用，更别谈到能够实际应用在产业上。自公元2003年开始，美商微软公司与韩商三星公司开始合作开发以闪存做为硬盘快取原型的技术，即以闪存与硬盘组成混合型硬盘(Hybrid HardDrive)。但是，该混合型硬盘原型的闪存只作为写入与开机的暂存资料，对于资料读取要求并不作快取处理，它是把写入及读取资料的快取作切割处理，混合型硬盘只管资料写入部份的快取，但资料读取要求的快取却是交由美商微软公司的新一代操作系统软件来处理，即必需搭配硬盘所在的计算机主机中安装美商新一代的操作系统软件一并执行，因此，对于不同于美商微软公司操作系统软件的计算机主机或消费性电子产品，如UNIX操作系统或LINUX操作系统的计算机主机或其它操作系统的工业计算机及可录放DVD播放器等装置，则有无法利用的缺点，且此种切割资料读、写快取的习知技术，对资料读、写快取的管理效率及速度也会有不利影响，无法彻底避免硬盘经常被存取的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种硬盘资料读写快取装置及方法，使该硬盘与闪存直接具备资料读写快取功能，可在产业中实际应用。本专利技术的第二目的在于提供一种硬盘资料读写快取装置，可以直接应用于大储存容量的硬盘及大储存容量的与非门型的闪存中，作为资料读写暂存及控制机制。-->本专利技术的第三目的在于提供一种硬盘资料读写快取方法，使硬盘及闪存的资料读写快取控制动作一致，便于产业利用。本专利技术的第四目的在于提供一种硬盘资料读写快取方法，具备闪存内的硬盘读写快取资料的快取空间回收清除及快速置换功能，使闪存的资料读写快取效率提升。本专利技术的第五目的在于提供一种硬盘资料读写快取方法，特别是可使闪存不受所应用的计算机主机或消费电子产品的不正常关机或电源中断影响，直接具备硬盘读写快取数据重构的功能。本专利技术的第六目的在于提供一种硬盘资料读写快取方法，可以不受所应用的计算机主机或消费电子产品的操作系统及环境的限制，进行产业利用。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的。本专利技术硬盘资料读写快取装置，其特征在于，包括：一硬盘，连接至一主机装置；一快取控制单元，连接硬盘，通过该快取控制单元控制硬盘资料读写快取与暂存；至少一闪存，连接至快取控制单元，供硬盘读写资料快取暂存之用，该闪存由快取控制单元控制，经由快取控制单元将硬盘读写快取资料暂存，供硬盘于下一次资料读写时的快取资料输出。前述的硬盘资料读写快取装置，其特征在于，所述硬盘所连接的主机装置为计算机主机。本专利技术硬盘资料读写快取方法，其特征在于，包括一管理表，该管理表包括适合储存格、数个快取缓冲器、数个主要区块及溢位区块；该步骤还包括：(A)建立及定义一管理表，即建立一资料读写快取管理表，根据该资料读写快取管理表内容及运算结果，决定一硬盘的读写快取资料于至少一闪存内进行快取暂存的逻辑区块地址与实体区块地址的对应关系，决定读写快取资料于闪存内的快取暂存实体存储区块地址；(B)判断是否需重建管理表？如果是即进行步骤(C)，如果不是则进行步骤(D)：(C)进行管理表重建，即将闪存物理内存区块的页面索引计算出对应逻辑存储区块地址的索引并判断该逻辑存储区块为主要区块或溢位区块而予以重建管理表；(D)侦测是否需回收快取空间？如需要则进行步骤(E)，如不需要则进行步-->骤(F)；(E)进行快取空间回收程序，当管理表中的溢位区块写满，而又有新的资料在主要区块发生碰撞时，进行主要区块及溢位区块快取空间回收的动作；(F)侦测是否需置换快取暂存资料？如需要则进行步骤(G)，不需要则进行步骤(H)；(G)进行置换快取暂存资料程序，置换管理表中的快取缓冲器主要区块及溢位区块内的旧有读写快取暂存资料；(H)侦测快取暂存资料自闪存读出或写入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬盘资料读写快取装置，其特征在于，包括：一硬盘，连接至一主机装置；一快取控制单元，连接硬盘，通过该快取控制单元控制硬盘资料读写快取与暂存；至少一闪存，连接至快取控制单元，供硬盘读写资料快取暂存之用，该闪存由快取控制单元控制，经由快取控制单元将硬盘读写快取资料暂存，供硬盘于下一次资料读写时的快取资料输出。

【技术特征摘要】
1. 一种硬盘资料读写快取装置，其特征在于，包括：一硬盘，连接至一主机装置；一快取控制单元，连接硬盘，通过该快取控制单元控制硬盘资料读写快取与暂存；至少一闪存，连接至快取控制单元，供硬盘读写资料快取暂存之用，该闪存由快取控制单元控制，经由快取控制单元将硬盘读写快取资料暂存，供硬盘于下一次资料读写时的快取资料输出。2. 根据权利要求1所述的硬盘资料读写快取装置，其特征在于，所述硬盘所连接的主机装置为计算机主机。3. 一种硬盘资料读写快取方法，其特征在于，包括一管理表，该管理表包括适合储存格、数个快取缓冲器、数个主要区块及溢位区块；该步骤还包括：(A)建立及定义一管理表，即建立一资料读写快取管理表，根据该资料读写快取管理表内容及运算结果，决定一硬盘的读写快取资料于至少一闪存内进行快取暂存的逻辑区块地址与实体区块地址的对应关系，决定读写快取资料于闪存内的快取暂存实体存储区块地址；(B)判断是否需重建管理表？如果是即进行步骤(C)，如果不是则进行步骤(D)：(C)进行管理表重建，即将闪存物理内存区块的页面索引计算出对应逻辑存储区块地址的索引并判断该逻辑存储区块为主要区块或溢位区块而予以重建管理表；(D)侦测是否需回收快取空间？如需要则进行步骤(E)，如不需要则进行步骤(F)；(E)进行快取空间回收程序，当管理表中的溢位区块写满，而又有新的资料在主要区块发生碰撞时，进行主要区块及溢位区块快取空间回收的动作；(F)侦测是否需置换快取暂存资料？如需要则进行步骤(G)，不需要则进行步骤(H)；(G)进行置换快取暂存资料程序，置换管理表中的快取缓冲器主要区块及溢位区块内的旧有读写快取暂存资料；(H)侦测快取暂存资料自闪存读出或写入闪存内？如为读出则进行步骤(I)，如为写入则进行步骤(J)；(I)进行快取暂存资料自闪存读出处理，由该管理表中对应硬盘快取资料读出的逻辑区块地址所对应的储存格的快取缓冲器之主要区块或溢位区块所暂存的硬盘读写快取资料读出传回一硬盘所连接的主机装置；(J)进行快取暂存资料写入闪存处理，将硬盘写入快取资料写入管理表中对应硬盘快取资料写入的逻辑区块地址所对应的储存格的快取缓冲器的主要区块或溢位区块暂存。4. 根据权利要求3所述的硬盘资料读写快取方法，其特征在于，所述步骤(C)管理表重建步骤包括：(C1)从第一个闪存区块开始检查扫瞄，由闪存中的每一个实体存储区块逐一检查扫瞄；(C2)闪存区块是否存有资料？如果是则进行步骤(C3)；如果不是则进行步骤(C7)；(C3)是否有空白页面介于资料页面之间？如果有则进行步骤(C4)；如果没有则进行步骤(C31)；(C31)所有数据页面的索引是否都与所存数据的逻辑区块地址计算出的索引一致？如果是进行步骤(C32)，如果不是进行步骤(C34)；(C32)此区块既可为快取暂存的主要区块，也可为溢位区块，将此实体存储区块依管理表的需求予以设定成主要区块或溢位区块；(C33)视对应到此快取缓冲器的另一区块为何，来决定此区块的定位，由该快取缓冲器内的区块状态决定该实体存储区块为主要区块或溢位区块并进行步骤(C5)；(C34)此区块为快取缓冲器的溢位区块，判断此区块为溢位区块并进行步骤(C5)；(C4)此区块为快取暂存的主要区块，判定该实体存储区块为管理表中的主要区块；(C5)由区块里任一数据页面对应的逻辑区块地址可得知属于哪一个快取缓冲器，由步骤(C4)或步骤(C33)的主要区块的实体存储页面或步骤(C33)、步骤(C34)的溢位区块的实体存储页面依所对应的逻辑区块地址找出是属于储存格的那一个快取缓冲器；(C6)将此信息回存管理表，即将步骤(C5)所得到的快取缓冲器信息存回管理表中；(C7)是否是闪存一个区块？如果则进行步骤(C8)，如果不是则进行步骤(C71)，判断所检查扫瞄的实体存储区块是否为闪存的最后一个实体存储区块；(C71)读取下一个闪存往下读取检查与扫瞄闪存的下一个实体存储区块，重新执行步骤(C2)；(C8)结束。5. 根据权利要求3所述的硬盘资料读写快取方法，其特征在于，所述步骤(E)的快取空间回收程序步骤包括：(E1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴柏良，谢仁伟，张原豪，郭大维，杨政智，
申请(专利权)人：创惟科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]