一种固态存储AI协处理器和固态存储系统技术方案

本发明专利技术公开了一种固态存储AI协处理器和固态存储系统，涉及固态存储技术领域。其中，固态存储AI协处理器包括通过数据总线相连接的中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口，其中，中央处理器用于执行与固态存储功能相关的各项指令；存储器用于存储数据；加密协处理器用于对存储器中的数据进行加密和解密以及对访问者的身份进行验证；AI协处理器用于对外接的闪存芯片进行耐久性检测和寿命预测，以及提供硬件加速功能；固件保护协处理器用于保护固件不被恶意篡改并对固件进行修复。上述固态存储AI协处理器可以极大的提高固态存储器的闪存管理功能，从而有效的提升固态存储器的读写性能。从而有效的提升固态存储器的读写性能。从而有效的提升固态存储器的读写性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固态存储AI协处理器和固态存储系统


[0001]本专利技术涉及固态存储
，尤其是涉及一种固态存储AI协处理器和固态存储系统。

技术介绍

[0002]固态存储器，简称为SSD，根据存储介质的不同，可以分为基于闪存的SSD和基于DRAM的SSD两种。其中，较为常用的是基于闪存的SSD，这种SSD固态存储器采用FLASH芯片作为存储介质，外观形式较为多样，例如笔记本硬盘、微硬盘和优盘等等，其最大的优点是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，较为适合于个人用户使用。
[0003]由于采用FLASH芯片作为存储介质没有机械结构，因此省去了数据查找时间、延迟时间和寻道时间，反应速度较快，但同时，闪存的写操作的次数是有限制的，如果针对某些单元进行过10万次写操作，那么后续这些单元的写入的可靠性就无法保证了，有些单元还可能会失效，从而严重的限制了固态存储器的数据读取、写入的速度及性能，甚至会影响SSD盘的使用寿命。
[0004]目前，固态存储器的闪存管理，如损耗平衡、坏块管理和加密认证等，都是由固态存储器内部的控制器执行的，但是，随着闪存芯片内部的数据存储量越来越大，数据存储的场景越来越复杂，闪存管理的难度也成倍增加，这些都对固态存储内部的控制器造成了沉重的负担，最终导致固态存储器的读写性能下降。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种固态存储AI协处理器和固态存储系统，主要目的在于解决闪存管理会导致固态存储器的读写性能下降的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种固态存储AI协处理器，该固态存储AI协处理器包括中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口，其中，
[0007]中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口通过数据总线相连接；
[0008]其中，中央处理器用于执行与固态存储功能相关的各项指令；存储器用于存储数据；加密协处理器用于对存储器中的数据进行加密和解密以及对访问者的身份进行验证；AI协处理器用于对外接的闪存芯片进行耐久性检测和寿命预测，以及提供硬件加速功能；固件保护协处理器用于保护固件不被恶意篡改并对固件进行修复。
[0009]在一个实施例中，可选地，中央处理器集成有多个计算引擎并内置有存储器保护单元，其中，每个计算引擎用于独立完成不同的处理任务，存储器保护单元用于检测中央存储器产生的内存访问信号对应的存储器地址是否在被定义的域中。
[0010]在一个实施例中，可选地，中央处理器用于：在检测到外接的闪存芯片进行了擦除操作时，将闪存芯片的擦除次数存储在存储器中；在检测到外接的闪存芯片进行了读取操
作时，将闪存芯片的擦除次数、操作时间和原始误码率存储在存储器中；将外接的闪存芯片中的原始误码率高于预设误码率的闪存单元中的数据读取出来存储到原始误码率低于预设误码率的闪存单元中；将外接的闪存芯片的坏块位置存储在存储器中。
[0011]在一个实施例中，可选地，存储器包括只读存储器、非易失性存储器和静态随机访问存储器，其中，只读存储器用于存储引导加载程序、芯片启动程序和固件程序，非易失性存储器用于存储临时代码和操作数据，静态随机访问存储器用于存储基础代码和用户数据。
[0012]在一个实施例中，可选地，加密协处理器内置有真随机数发生器，并支持非对称加密算法、哈希加密算法和对称加密算法。
[0013]在一个实施例中，可选地，AI协处理器用于：在存储器中读取出外接的闪存芯片的擦除次数、操作时间和原始误码率；根据闪存芯片的擦除次数，对闪存芯片进行耐久性检测；根据闪存芯片的擦除次数、操作时间和原始误码率，对闪存芯片的使用寿命进行预测。
[0014]在一个实施例中，可选地，AI协处理器还用于：将初始化的机器学习权重矩阵中的每个值分别存储在AI协处理器的各个运算单元中；将机器学习权重矩阵依次与各个运算单元中存储的数据进行相乘，得到机器学习权重矩阵的输出矩阵。
[0015]在一个实施例中，可选地，固件保护协处理器，用于：基于状态机算法，在检测到存储器被非法入侵时，将存储器中存储的固件程序覆盖当前版本的固件程序，以保护固件不被恶意篡改并修复固件。
[0016]在一个实施例中，可选地，通信接口包括高速串行接口、非易失性存储器接口、切换器接口、通用串行接口和单线调试接口。
[0017]此外，为实现上述目的，本专利技术还提出一种固态存储系统，该固态存储系统包括固态存储控制器、闪存芯片、通信接口以及如上述任一项实施例所述的固态存储AI协处理器，其中，固态存储AI协处理器通过通信总线与固态存储控制器相连接。
[0018]本专利技术提供了一种固态存储AI协处理器和固态存储系统，其中，固态存储AI协处理器包括通过数据总线相连接的中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口，其中，中央处理器可用于执行与固态存储功能相关的各项指令，存储器可用于存储数据，加密协处理器可用于对存储器中的数据进行加密和解密，以及对访问者的身份进行验证，AI协处理器可用于对外接的闪存芯片进行耐久性检测和寿命预测，以及提供硬件加速功能，固件保护协处理器可用于保护固件不被恶意篡改并对固件进行修复。上述固态存储AI协处理器可以为固态存储器提供固件保护、耐久性管理、寿命预测、坏块管理、安全加密等各项功能，极大的提高了固态存储器的闪存管理功能，并有效的提升了固态存储器的读写速度和存储性能。
[0019]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1示出了本专利技术实施例提供的一种固态存储AI协处理器的结构示意图；
[0022]图2示出了本专利技术实施例提供的一种固态存储系统的结构示意图；
[0023]其中：11
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中央处理器，12
‑
存储器，13
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加密协处理器，14
‑
AI协处理器，15
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固件保护协处理器，21
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固态存储控制器，22
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闪存芯片，23
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通信接口，24
‑
固态存储AI协处理器。
具体实施方式
[0024]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态存储AI协处理器，其特征在于，所述固态存储AI协处理器包括中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口，其中，所述中央处理器、存储器、加密协处理器、AI协处理器、固件保护协处理器和通信接口通过数据总线相连接；其中，所述中央处理器用于执行与固态存储功能相关的各项指令；所述存储器用于存储数据；所述加密协处理器用于对存储器中的数据进行加密和解密以及对访问者的身份进行验证；所述AI协处理器用于对外接的闪存芯片进行耐久性检测和寿命预测，以及提供硬件加速功能；所述固件保护协处理器用于保护固件不被恶意篡改并对固件进行修复。2.根据权利要求1所述的固态存储AI协处理器，其特征在于，所述中央处理器集成有多个计算引擎并内置有存储器保护单元，其中，每个所述计算引擎用于独立完成不同的处理任务，所述存储器保护单元用于检测所述中央存储器产生的内存访问信号对应的存储器地址是否在被定义的域中。3.根据权利要求1或2所述的固态存储AI协处理器，其特征在于，所述中央处理器，用于：在检测到外接的闪存芯片进行了擦除操作时，将所述闪存芯片的擦除次数存储在所述存储器中；在检测到外接的闪存芯片进行了读取操作时，将所述闪存芯片的擦除次数、操作时间和原始误码率存储在所述存储器中；将外接的闪存芯片中的原始误码率高于预设误码率的闪存单元中的数据读取出来存储到原始误码率低于所述预设误码率的闪存单元中；将外接的闪存芯片的坏块位置存储在所述存储器中。4.根据权利要求1所述的固态存储AI协处理器，其特征在于，所述存储器包括只读存储器、非易失性存储器和静态随机访问存储器，其中，所述只读存储器用于存储引导加载程序、芯片启动程序...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玉茜，陈毅成，肖军，
申请(专利权)人：置富科技深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：