[发明专利]一种SSD主控中的数据缓存管理系统

说明书

本发明公开一种SSD主控中的数据缓存管理系统，包括总线配置接口、配置命令解析模块、硬件释放接口、释放仲裁模块和多个缓存管理模块，配置信息和读取信息通过系统总线传递至总线配置接口；配置命令解析模块用于对命令进行检查和分类，硬件释放接口用于接收缓存释放命令并做不同时钟域的转换，释放仲裁模块用于在软件释放和各个硬件释放间选择一路，缓存管理模块用于根据初始化信息、软件配置和硬件释放来实现具体的缓存管理、分配和回收。本发明将软硬件结合，通过SSD主控中专用的硬件加速来实现缓存的管理。

技术领域

本发明涉及固态存储领域，具体是一种SSD主控中的数据缓存管理系统。

背景技术

在对SSD的读写当中，需要从主机端写入数据到NAND Flash或从NAND Flash读出数据到主机端，在数据传输的过程中，都需要经过SSD主控中的缓存(片外DRAM或片内SRAM)，从而在主控中涉及到缓存的分配、使用、释放、回收一系列控制流程。现有的缓存管理全部由软件来进行，从缓存的分配到回收需要的时间长，从而需要的缓存数量大，软件负担重，导致整个芯片的面积大、功耗大、成本高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种SSD主控中的数据缓存管理系统，将软硬件结合，通过SSD主控中专用的硬件（本系统）加速来实现缓存的管理。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种SSD主控中的数据缓存管理系统，包括总线配置接口、配置命令解析模块、硬件释放接口、释放仲裁模块和多个缓存管理模块，总线配置接口连接系统总线，配置信息和读取信息通过系统总线传递至总线配置接口；配置命令解析模块与总线配置接口相连，用于对配置信息和读取信息中的命令进行检查和分类，硬件释放接口和用到缓存的每一个硬件都有一个独立的接口，用于接收缓存释放命令并做不同时钟域的转换，释放仲裁模块与硬件释放接口相连，用于在软件释放和各个硬件释放间选择一路，缓存管理模块与配置命令解析模块、释放总裁模块相连，用于根据初始化信息、软件配置和硬件释放来实现具体的缓存管理、分配和回收。

进一步的，缓存管理模块包括控制模块、状态接口模块和状态阵列，状态阵列用于记录所有缓存的状态，状态接口模块用于提供当前可用的缓存ID和数量给外面的接口，控制模块与状态接口模块和状态阵列相连，用于根据接口初始化、取得缓存、释放缓存信息，对状态阵列进行扫描，并且同时更新状态接口模块和状态阵列的内容。

进一步的，基于本系统在SSD主控中实现缓存分配、回收再分配的过程为：

1、确定待分配缓存组在SRAM或DRAM中的位置、数量和每个缓存的大小，选择一个缓存管理模块，初始化该缓存管理模块并启用；

2、读取缓存管理模块，获得可用的缓存ID和数量；

3、根据可用的缓存ID和数量，写缓存管理模块的相关寄存器，表示这些缓存已被用，不再可分配；

4、控制模块同时更新状态接口模块当前可用的缓存ID和数量，供下次软件使用；

5、把获得的缓存提供给硬件模块使用，并通知硬件模块在使用完毕的时候需要通知缓存管理模块释放相关缓存；

6、使用缓存的硬件模块在使用完毕的时候通知缓存管理模块相关缓存已经使用完毕，本系统通过硬件释放接口得到有缓存要释放的命令，然后去做不同时钟域的转换，转换后传给释放仲裁模块，释放仲裁模块接收到缓存释放的命令，根据释放命令隶属的缓存管理模块进行仲裁，采用轮询的方式进行仲裁，该笔释放命令经过仲裁后进行缓存管理模块；

7、缓存管理模块收到释放通知，标记这些缓存进入可用状态；

8、重复步骤2、3、4、5，持续从缓存管理模块获得可用的缓存分配给硬件模块，重复步骤6、7，缓存使用完毕后及时释放；缓存分配与缓存释放交叉进行。