本发明专利技术题为“基于弹性缓冲器的非对称管道FIFO过程”。本公开一般涉及弹性缓冲器的高效管理。可通过使用基于写指针和读指针归一化的非对称异步先进先出(FIFO)方法来实现高效管理。归一化根据FIFO深度来完成，同时保持单比特变化法。为了实现百万分率(PPM)补偿的非对称动态能力，使用多个子FIFO进行相对侧指针同步。组合这些特征允许创建具有管道特性的异步非对称FIFO。非对称FIFO。非对称FIFO。
【技术实现步骤摘要】
基于弹性缓冲器的非对称管道FIFO过程
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年9月29日提交的美国临时专利申请序列号63/085035的权益，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。
技术介绍
[0003]本公开的实施方案整体涉及有效的弹性缓冲器管理。
[0004]相关领域的描述
[0005]如今，高速接口常用于任何固态器件(SSD)产品，举例来说，典型协议为SATA、PCIe和SAS。每个高速协议具有以串行差分信号形式传输的数据。时钟数据恢复(CDR)电路负责从数据流导出串行数据和时钟。发送端点和接收端点均使用独立的参考时钟源。由于恢复的频率和本地频率之间的差异，可能出现频率差。为了确保所接收的数据正确性以及恢复时钟和本地时钟之间的时序同步，弹性缓冲器用于发送点和接收点之间的时钟差补偿。弹性缓冲器用于以协议规范可接受的方式吸收通过物理介质上的传输软件解析或其他类型产生的时延以及时延变化。
[0006]存在两种主要弹性缓冲器工作模式：标称空和半满。标称空移除所有可用的特定预定义(SKP)符号并不断地努力为空。半满旨在在动态存储器范围的中间工作，以确保吸收正偏差或负偏差而不损害数据流的连续性，如图1所示。
[0007]在PCIe中，通过添加或移除作为SKP有序集的一部分的SKP符号来实现时钟补偿目标，其中每个集包括一至五个SKP符号。根据存储器的填充，弹性缓冲器逻辑移除或添加SKP符号以便尽可能接近平均值。
[0008]如上所述，CDR所恢复的时钟和本地时钟是异步的。为了确保所接收的数据流的质量，在独立时钟域之间使用同步方法。通常，具有格雷码转换模式的异步先进先出(FIFO)方法用于单比特切换，以便减少平均比特故障时间(MTBF)影响。
[0009]正确使用格雷编码需要两个因素。第一因素是存储深度必须与2的幂(即，2、4、8、16、32等)对准，这对于低深度FIFO而言是可忽略的，但在具有大深度FIFO的情况下可具有显著的硬件(HW)消耗影响。例如，深度为129个条目的FIFO必须被放大至256个条目。第二因素是每个写入操作(有时称为“入栈”操作)仅允许单个条目。不允许在单个“入栈”处的条目的动态值数量。
[0010]弹性缓冲器必须能够吸收由扩频时钟(SSC)机制引起的百万分率(PPM)变化。换句话讲，弹性缓冲器存储器的动态范围必须足够宽以用于有效补偿，并且需要存储器并四舍五入成2的幂，这在大多数情况下从HW消耗的角度来看将使情况更糟。
[0011]由于基于符号的数据分辨率，弹性缓冲器必须高效且可靠地添加和丢弃SKP符号，如图2所示。由于格雷码限制，不允许写指针和读指针的动态增加，这需要使用握手FIFO或FIFO链接，进而导致添加HW资源和数据路径延迟增大。
[0012]因此，本领域需要用于弹性缓冲器存储器管理的更高效的方法。
技术实现思路
[0013]本公开一般涉及弹性缓冲器的高效管理。可通过使用基于写指针和读指针归一化的非对称异步先进先出(FIFO)方法来实现高效管理。归一化根据FIFO深度来完成，同时保持单比特变化法。为了实现百万分率(PPM)补偿的非对称动态能力，使用多个子FIFO进行相对侧指针同步。组合这些特征允许创建具有管道特性的异步非对称FIFO。
[0014]在一个实施方案中，一种数据存储设备包括：一个或多个存储器设备；以及控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个存储器设备，其中所述控制器被配置为根据异步非对称先进先出(FIFO)过程将数据传送至主机设备。
[0015]在另一个实施方案中，一种数据存储设备包括：一个或多个存储器设备；以及控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个存储器设备，其中所述控制器包括：主先进先出(FIFO)芯片；写入FIFO芯片，所述写入FIFO芯片耦接到所述主FIFO芯片；读出FIFO芯片，所述读出FIFO芯片耦接到所述主FIFO芯片；写入子FIFO芯片阵列，其中所述写入子FIFO芯片阵列耦接到所述写入FIFO芯片和所述读出FIFO芯片；以及读出子FIFO芯片阵列，其中所述读出子FIFO芯片阵列耦接到所述写入FIFO芯片和所述读出FIFO芯片。
[0016]在另一个实施方案中，一种数据存储设备包括：用于存储数据的装置；以及控制器，所述控制器耦接到所述用于存储数据的装置，其中所述控制器被配置为：计算最小索引值；计算最大索引值；以及基于所计算的最小索引值和最大索引值来同步读指针和写指针的索引。
附图说明
[0017]因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
[0018]图1是根据所公开的实施方案的以半满模式操作的弹性缓冲器的操作原理的示意图。
[0019]图2是根据所公开的实施方案的用于弹性缓冲器中的写指针和读指针的非对称条目的示意图。
[0020]图3是根据所公开的实施方案的存储系统的示意图。
[0021]图4示出了所公开的实施方案的未归一化格雷编码值与归一化格雷编码值之间的比较。
[0022]图5示出了根据所公开的实施方案的入栈操作和出栈操作的多个条目的示例。
[0023]图6为根据所公开的实施方案的用于基于异步FIFO的子FIFO方法的逻辑的示意图。
[0024]图7是根据所公开的实施方案的基于具有用于出栈操作和入栈操作的子FIFO同步的FIFO的弹性缓冲器行为的示意图。
[0025]为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相
同元件。可以设想是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
[0026]在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何专利技术主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
[0027]本公开一般涉及弹性缓冲器的高效管理。可通过使用基于写指针和读指针归一化的非对称异步先进先出(FIFO)方法来实现高效管理。归一化根据FIFO深度来完成，同时保持单比特变化法。为了实现百万分率(PPM)补偿的非对称动态能力，使用多个子FIFO进行相对侧指针同步。组合这些特征允许创建具有管道特性的异步非对称FIFO。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数据存储设备，所述数据存储设备包括：一个或多个存储器设备；和控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个存储器设备，其中所述控制器被配置为根据异步非对称先进先出(FIFO)过程将数据传送至主机设备。2.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述异步非对称FIFO过程包括计算最小索引值和最大索引值。3.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中所述最小索引值根据以下公式计算：((四舍五入成2的幂的所要求的深度)/2)
‑
((所要求的深度)/2)其中所要求的深度是索引条目的数量乘以2以便考虑到满状态和空状态两者，并且其中四舍五入成2的幂是从2开始且公比为2的等比数列的偶数。4.根据权利要求3所述的数据存储设备，其中所述最大索引值根据以下公式计算：((四舍五入成2的幂的所要求的深度)/2)+((所要求的深度)/2)
‑
1。5.一种数据存储设备，所述数据存储设备包括：一个或多个存储器设备；和控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个存储器设备，其中所述控制器包括：主先进先出(FIFO)芯片；写入FIFO芯片，所述写入FIFO芯片耦接到所述主FIFO芯片；读出FIFO芯片，所述读出FIFO芯片耦接到所述主FIFO芯片；写入子FIFO芯片阵列，其中所述写入子FIFO芯片阵列耦接到所述写入FIFO芯片和所述读出FIFO芯片；以及读出子FIFO芯片阵列，其中所述读出子FIFO芯片阵列耦接到所述写入FIFO芯片和所述读出FIFO芯片。6.根据权利要求5所述的数据存储设备，其中所述写入子FIFO芯片阵列包括第一多个子FIFO芯片，其中所述读出子FIFO芯片阵列包括第二多个子FIFO芯片，并且其中所述第一多个等于所述第二多个。7.根据权利要求5所述的数据存储设备，其中所述读出FIFO芯片被配置为向所述主FIFO芯片发送读出地址，其中所述读出FIFO芯片被配置为将读指针发送至所述写入子FIFO芯片阵列。8.根据权利要求7所述的数据存储设备，其中所述写入子FIFO芯片阵列被配置为向所述写入FIFO芯片传送写入双时钟读指针。9.根据权利要求5所述的数据存储设备，其中所述写入FIFO芯片被配置为向所述主FIFO芯片发送写入地址，其中所述写入FIFO芯片被配置为向所述读出子FI...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。