CN100418039C - 硬盘驱动功率减少模块 - Google Patents

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CN100418039C CNB2005100771950A CN200510077195A CN100418039C CN 100418039 C CN100418039 C CN 100418039C CN B2005100771950 A CNB2005100771950 A CN B2005100771950A CN 200510077195 A CN200510077195 A CN 200510077195A CN 100418039 C CN100418039 C CN 100418039C
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Abstract

本发明提供一种数据存储系统，其用于具有高功率和低功率模式的计算机，所述数据存储系统包括：低功率LP永久性存储器；高功率HP永久性存储器；和与所述低功率和高功率永久性存储器通信的驱动功率减少模块，其中，在所述低功率模式期间当从高功率永久性存储器读取读数据时，且所述读数据包括顺序存取数据文件，所述驱动功率减少模块计算一个突发周期，用于把所述读数据片断从所述HP永久性存储器传送到所述LP永久性存储器。

Description

硬盘驱动功率减少模块
本申请是于2005年5月17日提交的发明名称为“自适应存储系统”的中国专利申请2005100709131的分案申请。
相关申请的交叉参考
此申请与2004年2月13日提交的，名称为：“Computer withLow-Power Secondary Processer and Secondary Display”的美国专利申请No.10/779544和2004年6月10日提交的，名称为：“LowPower Computer with Main and Auxilliary Processers”的美国专利申请No.10/856368有关，在此引入这两个申请的全部内容作为参考。
技术领域
本申请涉及数据存储系统，更具体地涉及低功率数据存储系统。
背景技术
笔记本计算机是使用线路电源和电池电源供电的。笔记本计算机的处理器、图形处理器、存储器和显示器在工作过程中消耗相当大的电量。笔记本计算机的一个重大局限和笔记本计算机在电池不充电的情况下使用电池所能够工作的时间量有关。笔记本计算机相对高功率的消耗通常对应于相对短的电池寿命。
现在参考图1A，其显示了一个包括处理器6和存储器7比如缓存的示例计算机架构4。处理器6和输入/输出(I/O)接口8通信。易失性存储器9比如随机存取存储器(RAM)10和/或其他合适的电子数据存储器也和接口8通信。图形处理器11和存储器12比如缓存提高了图形处理的速度和性能。
一个或更多的I/O设备比如键盘13和指示设备14(比如鼠标和/或其他合适的设备)与接口8通信。高功率磁盘驱动器(HPDD)15比如具有一个或多个直径大于1.8英寸的母板的硬盘驱动器提供永久的存储器，存储数据并和接口8通信。HPDD15在工作期间一般消耗较大的电量。当依靠电池工作时，频繁使用HPDD15将极大缩短电池寿命。计算机架构4还包括显示器16、音频输出设备17比如音频扬声器和/或其他总体被标识在18的输入/输出设备。
现在参考图1B，示例计算机架构20包括处理芯片组22和输入/输出芯片组24。例如，计算机架构可以是北桥/南桥架构(处理芯片组对应于北桥芯片组和输入/输出芯片组对应于南桥芯片组)或其他类似的架构。处理芯片组22经由系统总线27和处理器25和图形处理器26通信。处理芯片组22控制与易失性存储器28(比如外部的DRAM或其他存储器)、外设部件互连(PCI)总线30和/或2级缓存32的交互。1级缓存33和34可以分别与处理器25和/或图形处理器26关联。在一个替代实施例中，加速图形接口(AGP)(没有示出)与处理芯片组22而不是与图形处理器26通信，和/或除与图形处理器26通信之外其还与处理芯片组22通信。典型地但不是必须使用多个芯片来实现处理芯片组22。PCI插槽与PCI总线30相接。
输入/输出芯片组24管理输入/输出(I/O)的基本形式。I/O芯片组24经由工业标准体系结构(ISA)总线44与通用串行总线(USB)40、音频设备41、键盘(KBD)和/或指示设备42和基本输入/输出系统(BIOS)43通信。与处理芯片组22不同，I/O芯片组24典型地(但不是必要地)使用单个芯片实现，其连接到PCI总线30。HPDD50比如硬盘驱动器也和I/O芯片组24通信。HPDD50存储功能完整的操作系统(OS)，比如Windows
Figure C20051007719500051
WindowsLinux和基于
Figure C20051007719500053
的操作系统，其由处理器25执行。
发明内容
依据本发明，用于具有高功率和低功率模式的计算机的磁盘驱动器系统包括低功率磁盘驱动器(LPDD)和高功率磁盘驱动器(HPDD)。控制模块包括一个最少使用块(LUB)模块，其识别LPDD中的LUB。当接收到数据存储请求和数据检索请求中的至少一个时，控制模块在低功率模式期间选择地把LUB传送到HPDD。
在其他特征中，在写数据的存储请求期间，如果LPDD上有足够的空间用于写数据，那么控制模块把写数据传送到LPDD。如果LPDD上没有足够的空间用于写数据，那么控制模块给HPDD供电并把LUB从LPDD传送到HPDD，且把写数据传送到LPDD。
在另外的其他特征中，控制模块包括一个自适应的存储模块，其确定当LPDD上没有足够的空间用于写数据时，是否可能在LUB之前使用写数据。如果可能在LUB之后使用写数据，那么控制模块把写数据存储到HPDD上。如果可能在LUB之前使用写数据，那么控制模块给HPDD供电并把LUB从LPDD传送到HPDD，且把写数据传送到LPDD。
在另外的其他特征中，在读数据的数据检索请求期间，控制模块从LPDD检索读数据，如果读数据存储在LPDD中的话。控制模块包括一个自适应的存储模块，其确定当读数据没有位于LPDD上时，是否可能使用读数据一次。如果可能使用读数据一次，那么控制模块从HPDD检索读数据。如果所述自适应的存储模块确定可能多次使用读数据，那么控制模块把读数据从HPDD传送到LPDD，如果LPDD上有足够的空间用于读数据的话。如果所述自适应的存储模块确定可能多次使用读数据，那么控制模块把LUB从LPDD传送到HPDD，且把读数据从HPDD传送到LPDD，如果LPDD上没有足够的空间用于读数据的话。
在另外的其他特征中，如果LPDD上有足够的空间用于读数据，那么控制模块把读数据从HPDD传送到LPDD。如果LPDD上没有足够的空间用于读数据，那么控制模块把LUB从LPDD传送到HPDD，且把读数据从HPDD传送到LPDD。如果读数据没有位于LPDD上，那么控制模块从HPDD检索读数据。
在另外的其他特征中，HPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径大于1.8英寸。LPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径小于或等于1.8英寸。
依据本发明，用于具有高功率和低功率模式的计算机的磁盘驱动系统包括低功率磁盘驱动器(LPDD)和高功率磁盘驱动器(HPDD)。控制模块与LPDD和HPDD通信。在低功率模式中的写数据的存储请求期间，控制模块确定LPDD上是否有足够的空间用于写数据，并且如果有足够的空间的话，其把写数据传送到LPDD。
在其他特征中，如果有足够的空间可用，那么控制模块把写数据存储到HPDD上。控制模块进一步包括一个LPDD维护模块，其在高功率模式期间把数据文件从LPDD传送到HPDD，以增加LPDD上的可用磁盘空间。所述LPDD维护模块基于至少寿命、大小和未来使用的可能性之一，在低功率模式中传送数据文件。HPDD包括一个或多个直径大于1.8英寸的母板。LPDD包括一个或多个直径小于或等于1.8英寸的母板。
依据本发明，用于包括高功率和低功率模式的计算机的数据存储系统包括低功率(LP)永久性存储器和高功率(HP)永久性存储器。缓存控制模块与低功率和高功率永久性存储器通信，且包括一个自适应存储模块。当写数据被写到低功率和高功率永久性存储器之一上时，在自适应存储模块产生自适应的存储决定，其选择低功率和高功率永久性存储器之一。
在其他特征中，所述自适应的决定是基于至少以下之一：和写数据的先前的使用关联的功率模式，写数据的大小，写数据的最后使用日期和写数据的手动覆盖状态。LP永久性存储器包括闪存和低功率磁盘驱动器(LPDD)中的至少一个。LPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径小于或等于1.8英寸。HP永久性存储器包括硬盘驱动器，其包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径大于1.8英寸。
依据本发明，用于包括高功率和低功率模式的计算机的数据存储系统包括低功率(LP)永久性存储器和高功率(HP)永久性存储器。缓存控制模块与低功率和高功率永久性存储器通信，且包括一个驱动功率减少模块。当在低功率模式期间从高功率永久性存储器读取读数据时，且所述读数据包括一个顺序存取数据文件，所述驱动功率减少模块计算一个突发周期(burst period)，用于把读数据片断从HP永久性存储器传送到LP永久性存储器。
在其他特征中，所述驱动功率减少模块选择所述突发周期，以减少低功率模式期间读数据的读出过程中的功率消耗。LP永久性存储器包括闪存和低功率磁盘驱动器(LPDD)中的至少一个。LPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径小于或等于1.8英寸。HP永久性存储器包括高功率磁盘驱动器(HPDD)。HPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径大于1.8英寸。所述突发周期是基于至少以下之一：LPDD的旋转起动时间(spin-up time)、HPDD的旋转起动时间、LPDD的功率消耗、HPDD的功率消耗、读数据的读出长度和LPDD的容量。
依据本发明的多磁盘驱动系统包括一个高功率磁盘驱动器(HPDD)，其包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径大于1.8英寸，和一个低功率磁盘驱动器(LPDD)，其包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径小于或等于1.8英寸。驱动控制模块集中控制到LPDD和HPDD的数据存取。
依据本发明的独立磁盘冗余阵列(RAID)系统包括一个第一磁盘阵列，其包括X个高功率磁盘驱动器(HPDD)，其中X大于或等于2。第二磁盘阵列包括Y个低功率磁盘驱动器(LPDD)，其中Y大于或等于1。阵列管理模块与第一和第二磁盘阵列通信，且利用第二磁盘阵列来缓存数据到第一磁盘阵列和/或缓存来自第一磁盘阵列的数据。
本发明应用性的其他方面从以下提供的详细描述将变得明显。应该理解的是，指出本发明的优选实施例的详细描述和特定示例仅仅是为了说明的目的，而不是用于限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图，可以更全面地理解本发明，其中：
图1A和1B依据现有技术说明了示例的计算机架构；
图2A依据本发明说明了第一个示例的计算机架构，其具有在高功率模式期间工作的主处理器、主图形处理器和主易失性存储器及与主处理器通信的从处理器和从图形处理器，他们在低功率模式期间工作且在低功率模式期间利用主易失性存储器；
图2B依据本发明说明了第二个示例的计算机架构，其和图2A类似，且包括连接到从处理器和/或从图形处理器的从易失性存储器；
图2C依据本发明说明了第三个示例的计算机架构，其和图2A类似，且包括嵌入的易失性存储器，其和从处理器和/或从图形处理器关联；
图3A依据本发明说明了第四个示例的计算机架构，计算机具有在高功率模式期间工作的主处理器、主图形处理器和主易失性存储器及与处理芯片组通信的从处理器和从图形处理器，它们在低功率模式期间工作且在低功率模式期间利用主易失性存储器；
图3B依据本发明说明了第五个示例的计算机架构，其和图3A类似，且包括连接到从处理器和/或从图形处理器的从易失性存储器；
图3C依据本发明说明了第六个示例的计算机架构，其和图3A类似，且包括嵌入的易失性存储器，其和从处理器和/或从图形处理器关联；
图4A依据本发明说明了第七个示例的计算机架构，计算机具有从处理器和从图形处理器，其与输入/输出芯片组通信，在低功率模式期间工作且在低功率模式期间利用主易失性存储器；
图4B依据本发明说明了第八个示例的计算机架构，其和图4A类似，且包括连接到从处理器和/或从图形处理器的从易失性存储器；
图4C依据本发明说明了第九个示例的计算机架构，其和图4A类似，且包括嵌入的易失性存储器，其和从处理器和/或从图形处理器关联；和
图5依据本发明说明了用于图2A-4C的计算机架构的缓存层次结构；
图6是驱动控制模块的功能块图，其包括最少使用块(LUB)模块，且管理数据在低功率磁盘驱动器(LPDD)和高功率磁盘驱动器(HPDD)之间的存储和传送；
图7A是说明由图6的驱动控制模块执行的步骤的流程图；
图7B是说明由图6的驱动控制模块执行的替代步骤的流程图；
图7C和7D是说明由图6的驱动控制模块执行的替代步骤的流程图；
图8A说明了缓存控制模块，其包括一个自适应的存储控制模块，且控制LPDD和HPDD之间的数据存储和传送；
图8B说明了一个操作系统，其包括一个自适应的存储控制模块，且控制LPDD和HPDD之间的数据存储和传送；
图8C说明了一个主机控制模块，其包括一个自适应的存储控制模块，且控制LPDD和HPDD之间的数据存储和传送；
图9说明了由图8A-8C的自适应的存储控制模块执行的步骤；
图10是一个示例表，说明了确定程序或文件在低功率模式期间将被使用的可能性的一个方法；
图11A说明了包括一个磁盘驱动功率减少模块的缓存控制模块；
图11B说明了包括一个磁盘驱动功率减少模块的操作系统；
图11C说明了包括一个磁盘驱动功率减少模块的主机控制模块；
图12说明了由图11A-11C的磁盘驱动功率减少模块执行的步骤；
图13说明了包括高功率磁盘驱动器(HPDD)和低功率磁盘驱动器(LPDD)的多磁盘驱动器系统；
图14-17说明了图13的多磁盘驱动器系统的其他示例型的实施方式；
图18说明了低功率永久性存储器比如闪存或低功率磁盘驱动器(LPDD)的使用，用于增加计算机的虚拟存储；
图19和20说明了由操作系统执行的步骤，以分配和使用图18的虚拟存储；
图21是依据现有技术的独立磁盘冗余阵列(RAID)系统的功能块图；
图22A是依据本发明的示例RAID系统的功能块图，其具有包括X个HPDD的磁盘阵列和包括Y个LPDD的磁盘阵列；
图22B是图22A的RAID系统的功能块图，其中X和Y等于Z；
图23A是依据本发明的另一个示例RAID系统的功能块图，其具有包括Y个LPDD的磁盘阵列，该阵列与包括X个HPDD的磁盘阵列通信；
图23B是图23A的RAID系统的功能块图，其中X和Y等于Z；
图24A是依据本发明的又一个示例RAID系统的功能块图，其具有包括X个HPDD的磁盘阵列，该阵列与包括Y个LPDD的磁盘阵列通信；
图24B是图24A的RAID系统的功能块图，其中X和Y等于Z；
图25是依据现有技术的网络附属存储(NAS)系统的功能块图；和
图26是依据本发明的网络附属存储(NAS)系统的功能块图，其包括图22A、图22B、图23A、图23B、图24A和/或24B的RAID系统和/或依据图6-17的多驱动器系统。
具体实施方式
以下描述的优选实施例仅仅是示例性的，而且不打算限制本发明、其应用或者使用。为了清楚，在附图中使用相同的引用数字来标识类似的元件。如在此使用的，术语模块和/或设备指的是特定应用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、联合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其他合适组件。
如在此使用的，术语“高功率模式”指的是主机处理器和/或主机设备的主图形处理器(GPU)的活动操作。术语“低功率模式”指的是低功率冬眠模式、关闭模式和/或当从处理器和从图形处理器可工作时，主处理器和/或主图形处理器的非响应模式。“关闭模式”指的是当主从处理器都关闭时的状况。
术语“低功率磁盘驱动器”或LPDD指的是具有一个或多个直径小于或等于1.8英寸的母板的磁盘驱动器和/或微驱动器。术语“高功率磁盘驱动器”或HPDD指的是具有一个或多个直径大于1.8英寸的母板的硬盘驱动器。LPDD典型地具有低存储容量且消耗的功率比HPDD少。LPDD旋转的速度也比HPDD快。例如，LPDD可达到10000-20000RPM或更高的旋转速度。
依据本发明的计算机架构包括主处理器、主图形处理器和主存储器(如结合图1A和1B描述的)，它们在高功率模式期间工作。从处理器和从图形处理器在低功率模式期间工作。从处理器和从图形处理器可连接到计算机的各种的组件，如以下描述的。在低功率模式期间，从处理器和从图形处理器可使用主易失性存储器。替代地，可使用从易失性存储器，比如DRAM和/或嵌入的从易失性存储器比如嵌入的DRAM，如以下将描述的。
当在高功率模式中工作时，主处理器和主图形处理器消耗相对高的功率。主处理器和主图形处理器执行功能完整的操作系统(OS)，这种操作系统要求相对大量的外部存储。主处理器和主图形处理器支持高性能的操作，包括复杂的计算和高级的图形。功能完整的操作系统可以是基于
Figure C20051007719500121
的OS比如Windows
Figure C20051007719500122
基于Linux的OS和基于的OS等等。功能完整的操作系统存储在HPDD15和/或50中。
从处理器和从图形处理器在低功率模式期间工作时消耗较少的功率(比主处理器和主图形处理器少)。从处理器和从图形处理器操作功能受限的操作系统，这种操作系统要求相对少量的外部易失性存储。从处理器和从图形处理器也可使用和主处理器相同的操作系统。例如，可以使用功能完整的操作系统的削减版本。从处理器和从图形处理器支持较低性能的操作、较低的计算速率和不太高级的图形。例如，功能受限的操作系统可以是Windows
Figure C20051007719500124
或任何其他合适的功能受限的操作系统。功能受限的操作系统最好存储在永久性存储器中，比如闪存和/或LPDD。在优选实施例中，功能完整和功能受限的操作系统共享共同的数据格式以减少复杂性。
主处理器和/或主图形处理器优选包括晶体管，其使用具有相对小的特征尺寸的制造工艺制造。在一个实施方式中，这些晶体管是使用高级CMOS制造工艺制造的。在主处理器和/或主图形处理器中使用的晶体管具有相对高的备用漏电(standby leakage)、相对短的通道且被制造成大小适合高速。主处理器和主图形处理器最好主要利用动态逻辑。换句话说，它们不能够被关闭。晶体管在少于约20％的占空度，且最好是少于约10％的占空度被切换，虽然可使用其他的占空度。
相反，从处理器和/或从图形处理器优选包括晶体管，其使用特征尺寸比用于主处理器和/或主图形处理器的工艺大的制造工艺制造。在一个实施方式中，这些晶体管是使用常规CMOS制造工艺制造的。在从处理器和/或从图形处理器中使用的晶体管具有相对低的备用漏电、相对长的通道且被确定大小以适合低功率消耗。从处理器和从图形处理器优选主要利用静态逻辑而不是动态逻辑。晶体管在大于80％的占空度，且优选是大于90％的占空度被切换，虽然可使用其他的占空度。
当在高功率模式中工作时，主处理器和主图形处理器消耗相对高的功率。当在低功率模式中工作时，从处理器和从图形处理器消耗较少的功率。但是，在低功率模式中，计算机架构能够比在高功率模式中工作时支持减少的特征和计算和较不复杂的图形。如技术人员能够理解的，有许多实现依据本发明的计算机架构的方法。因此，技术人员将理解，以下结合图2A-4C的描述仅仅是示例性的而不是限制性的。
现在参考图2A，其显示了第一个示例的计算机架构60。在高功率模式期间，主处理器6、易失性存储器9和主图形处理器11与接口8通信，并且支持复杂的数据和图形处理。在低功率模式期间，从处理器62和从图形处理器64与接口8通信，并且支持较不复杂的数据和图形处理。在低功率和/或高功率模式期间，可选的永久性存储器65比如LPDD66和/或闪存68与接口8通信，且提供数据的低功率永久存储。HPDD15提供高功率/容量永久性存储器。永久性存储器65和/或HPDD15被用于在低功率模式期间存储功能受限的操作系统和/或其他数据和文件。
在这个实施例中，从处理器62和从图形处理器64在低功率模式工作时利用易失性存储器9(或主存储器)。所以，在低功率模式期间，至少部分接口8被供电以支持与主存储器的通信和/或在低功率模式期间被供电的组件之间的通信。例如，键盘13、指示设备14和主显示器16在低功率模式期间可被供电和使用。在结合图2A-4C描述的所有实施例中，在低功率模式期间也可提供和使用具有减少的功能的从显示器(比如单色显示器)和/或从输入/输出设备。
现在参考图2B，显示了和图2A中的架构类似的第二个示例的计算机架构70。在这个实施例中，从处理器62和从图形处理器64与从易失性存储器74和/或76通信。从易失性存储器74和76可以是DRAM或其他合适的存储器。在低功率模式期间，除了图2A中显示和描述的主易失性存储器9之外，从处理器62和从图形处理器64分别利用从易失性存储器74和/或76，和/或从处理器62和从图形处理器64分别利用从易失性存储器74和/或76而不是主易失性存储器9。
现在参考图2C，显示了和图2A类似的第三个示例的计算机架构80。从处理器62和/或从图形处理器64分别包括嵌入的易失性存储器84和86。在低功率模式期间，从处理器62和从图形处理器64分别利用嵌入的易失性存储器84和/或86，除了主易失性存储器之外和/或取代主易失性存储器。在一个实施例中，嵌入的易失性存储器84和86是嵌入的DRAM(eDRAM)，虽然可以使用其他类型的嵌入的易失性存储器。
现在参考图3A，其显示了依据本发明的第四个示例的计算机架构100。在高功率模式期间，主处理器25、主图形处理器26和主易失性存储器28与处理芯片组22通信，并支持复杂的数据和图形处理。当计算机处于低功率模式时，从处理器104和从图形处理器108支持较不复杂的数据和图形处理。在这个实施例中，从处理器104和从图形处理器108在低功率模式中工作时，利用了主易失性存储器28。因此，在低功率模式期间，处理芯片组22可以被完全供电和/或部分供电，以便于它们之间的通信。在低功率模式期间，HPDD50可被供电以提供高功率易失性存储器。低功率永久性存储器109(LPDD110和/或闪存112)被连接到处理芯片组22、I/O芯片组24或者在其他位置，并为低功率模式存储功能受限的操作系统。
处理芯片组22可以被完全供电和/或部分供电，以支持HPDD50、LPDD110和/或在低功率模式期间使用的其他组件的操作。例如，在低功率模式期间，可使用键盘和/或指示设备42和主显示器。
现在参考图3B，显示了和图3A类似的第五个示例的计算机架构150。从易失性存储器154和158分别连接到从处理器104和/或从图形处理器108。在低功率模式期间，从处理器104和从图形处理器108分别利用从易失性存储器154和158，而不是主易失性存储器28和/或还利用主易失性存储器28。如果希望的话，可在低功率模式期间关闭处理芯片组22和主易失性存储器28。从易失性存储器154和158可以是DRAM或其他合适的存储器。
现在参考图3C，显示了和图3A类似的第六个示例的计算机架构170。从处理器104和/或从图形处理器108分别包括嵌入的存储器174和176。在低功率模式期间，从处理器104和从图形处理器108分别利用嵌入的存储器174和176，而不是主易失性存储器28和/或还利用主易失性存储器28。在一个实施例中，嵌入的易失性存储器174和176是嵌入的DRAM(eDRAM)，虽然可以使用其他类型的嵌入的存储器。
现在参考图4A，其显示了依据本发明的第七个示例的计算机架构190。在低功率模式期间，从处理器104和从图形处理器108与I/O芯片组24通信，并利用主易失性存储器28作为易失性存储器。处理芯片组22仍然完全供电和/或部分供电，以允许在低功率模式期间访问主易失性存储器28。
现在参考图4B，显示了和图4A类似的第八个示例的计算机架构200。从易失性存储器154和158分别连接到从处理器104和从图形处理器108，并在低功率模式期间被用于取代主易失性存储器28和/或还利用主易失性存储器28。在低功率模式期间，能够关闭处理芯片组22和主易失性存储器28。
现在参考图4C，显示了和图4A类似的第九个示例的计算机架构210。除了主易失性存储器28之外和/或取代主易失性存储器28的是，嵌入的易失性存储器174和176分别被提供给从处理器104和/或从图形处理器108。在这个实施例中，在低功率模式期间，能够关闭处理芯片组22和主易失性存储器28。
现在参考图5，显示了用于图2A-4C中示例的计算机架构的缓存层次结构250。HP永久性存储器HPDD50位于缓存层次结构250的最低层254。如果HPDD50被禁用的话，那么在低功率模式期间可能使用或不使用层254，且如果在低功率模式期间HPDD50被启用的话，那么使用层254。LP永久性存储器比如LPDD110和/或闪存112位于缓存层次结构250的下一层258。外部的易失性存储器比如主易失性存储器、从易失性存储器和/或从嵌入的存储器是缓存层次结构250的下一层262，这取决于配置。2级缓存或从缓存包括缓存层次结构250的下一层266。1级缓存是缓存层次结构250的下一层268。CPU(主或从)是缓存层次结构的最后一层270。主从图形处理器使用类似的层次结构。
依据本发明的计算机架构提供支持较不复杂的处理和图形的低功率模式。结果，计算机的功率消耗可显著减少。对于笔记本计算机应用，延长了电池寿命。
现在参考图6，用于多磁盘驱动器系统的驱动控制模块300或主机控制模块包括一个最少使用块(LUB)模块304、一个自适应存储模块306和/或LPDD维护模块308。部分基于LUB信息，驱动控制模块300控制高功率磁盘驱动器(HPDD)310比如硬盘驱动器，和低功率磁盘驱动器(LPDD)312比如微驱动器之间的存储和数据传送。通过管理高低功率模式期间HPDD和LPDD之间的数据存储和传送，驱动控制模块300减少了功率消耗。
最少使用块模块304跟踪LPDD312中的数据的最少使用块。在低功率模式期间，最少使用块模块304识别LPDD312中的数据(比如文件和/或程序)的最少使用块，以使当需要时能够取代它。某些数据块或文件可免除最少使用块监视，比如只和功能受限的操作系统相关的文件、被手动设置存储在LPDD312中的块和/或仅仅在低功率模式运行的其他文件和程序。可以使用其他的准则来选择要被覆盖的数据块，如以下将描述的。
在低功率模式期间，在数据存储请求过程中自适应存储模块306确定是否更可能在最少使用块之前使用写数据。自适应存储模块306也确定在低功率模式期间，在数据检索请求过程中是否可能只使用读数据一次。在高功率模式期间和/或其他情况下，LPDD维护模块308把旧的数据从LPDD传送到HPDD，如以下将描述的。
选择现在参考图7A，显示了由驱动控制模块300执行的步骤。控制始于步骤320。在步骤324，驱动控制模块300确定是否存在数据存储请求。如果步骤324为真，那么驱动控制模块300在步骤328中确定在LPDD312上是否有足够的空间可用。如果没有，那么驱动控制模块300在步骤330给HPDD310供电。在步骤334，驱动控制模块300把最少使用的数据块传送给HPDD310。在步骤336，驱动控制模块300确定在LPDD312上是否有足够的空间可用。如果没有，那么控制循环到步骤334。否则，驱动控制模块300继续到步骤340并关闭HPDD310。在步骤344，要被存储的数据(例如来自主机)被传送到LPDD312。
如果步骤324为假，那么驱动控制模块300继续到步骤350并确定是否存在数据检索请求。如果没有，控制返回到步骤324。否则，控制继续到步骤354并确定数据是否位于LPDD312中。如果步骤354为真，那么驱动控制模块300在步骤356中从LPDD312检索数据，并继续到步骤324。否则，驱动控制模块300在步骤360给HPDD310供电。在步骤364，驱动控制模块300确定在LPDD312上是否有足够的空间可用于请求的数据。如果没有，驱动控制模块300在步骤366中把最少使用的数据块传送给HPDD310，并继续到步骤364。当步骤364为真时，驱动控制模块300把数据传送给LPDD312，并在步骤368从LPDD312检索数据。在步骤370，当到LPDD312的数据传送完成时，控制关闭HPDD310。
现在参考图7B，一种和图7A所示类似的修改的方法，其包括一个或更多由自适应的存储模块306执行的自适应步骤。在步骤328中，当LPDD上有足够的空间可用时，控制在步骤372确定要被存储的数据是否可能在最少使用块中的数据前面或者在被最少使用块模块识别的块中的数据前面被使用。如果步骤372为假，那么驱动控制模块300在步骤374把数据存储到HPDD上，且控制继续到步骤324。通过这样做，节省了把最少使用块传送给LPDD所消耗的功率。如果步骤372为真，那么控制继续到步骤330，如以上关于图7A所描述的。
在数据检索请求的过程中，当步骤354为假，那么控制继续到步骤376，并确定是否可能使用数据一次。如果步骤376为真，那么驱动控制模块300在步骤378中从HPDD检索数据，并继续到步骤324。通过这样做，节省了把数据传送给LPDD所消耗的功率。如果步骤376为假，那么控制继续到步骤360。如能够理解的，如果可能使用数据一次，那么不需要把数据移动到LPDD。但是，HPDD的功率消耗不能避免。
现在参考图7C，在低功率操作期间，也能够执行更简化的控制形式。在高功率和/或低功率模式期间也能够执行维护步骤(使用LPDD维护模块308)。在步骤328，当LPDD上有足够的空间可用时，在344步骤中数据被传送到LPDD，且控制返回到步骤324。否则，当步骤328为假，数据在步骤380被存储到HPDD上，且控制返回到步骤324。如能够理解的，图7C说明的方法在容量可用时使用LPDD，且在LPDD容量不可用时使用HPDD。技术人员理解的是可以利用混合的方法，其可以使用图7A-7D的步骤的各种组合。
在图7D中，驱动控制模块300在返回高功率模式时，和/或在其他时间执行维护步骤，以删除存储在LPDD上的未使用文件或使用少的文件。这个维护步骤也可在低功率模式中、在发生事件时比如磁盘满事件时和/或在其他情况下，在使用过程中定期执行。控制始于步骤390。在步骤392，控制确定是否在使用高功率模式。如果不是，那么控制循环回到步骤392。如果步骤392为真，那么控制在步骤394确定上一个模式是否是低功率模式。如果不是，那么控制返回步骤392。如果步骤394为真，那么控制在步骤396执行维护，比如把旧的文件或使用少的文件从LPDD移动到HPDD。也可作出关于未来可能使用哪些文件的自适应决定，例如使用以上描述的准则和以下结合图8A-10描述的准则。
现在参考图8A和8B，显示了存储控制系统400-1、400-2、400-3。在图8A中，存储控制系统400-1包括具有自适应存储控制模块414的缓存控制模块410。自适应存储控制模块414监视文件和/或程序的使用，以确定是否可能在低功率模式或高功率模式中使用它们。缓存控制模块410与一条或多条数据总线416通信，数据总线然后与易失性存储器422比如L1缓存、L2缓存、易失性RAM比如DRAM和/或其他易失性电子数据存储器通信。总线416也与低功率永久性存储器424(比如闪存和/或LPDD)和/或高功率永久性存储器426比如HPDD426通信。在图8B中显示了功能完整和/或功能受限的操作系统430，其包括自适应存储控制模块414。合适的接口和/或控制器(没有显示)位于数据总线和HPDD之间，和/或数据总线和/或LPDD之间。
在图8C中，主机控制模块440包括自适应存储控制模块414。主机控制模块440与LPDD426′和硬盘驱动器426′通信。主机控制模块440可以是驱动控制模块、集成设备电路(IDE)、ATA、串行ATA(SATA)或其他控制器。
现在参考图9，显示了图8A-8C中的存储控制系统执行的步骤。在图9中，控制始于步骤460。在步骤462，控制确定是否存在到永久性存储器的数据存储请求。如果没有，那么控制循环回到步骤462。否则，自适应存储控制模块414在步骤464确定是否可能在低功率模式使用数据。如果步骤464为假，那么在步骤468把数据存储在HPDD中。如果步骤464为真，那么在步骤474把数据存储在永久性存储器444中。
现在参考图10，显示了一种确定是否可能在低功率模式中使用数据块的方法。表490包括数据块描述符字段492、低功率计数器字段493、高功率计数器字段494、大小字段495、最后使用字段496和/或手动覆盖字段497。当在低功率模式或高功率模式期间使用特定的程序或文件时，计数器字段493和/或494就递增。当向永久性存储器要求程序或文件的数据存储时，就存取表492。可使用阈值百分比和/或计数值进行评估。例如，如果文件或程序在低功率模式被使用的时间多于80％，那么文件可存储在低功率永久性存储器中，比如闪存和/或微驱动器。如果没有达到阈值，那么文件或程序存储在高功率永久性存储器中。
如能够理解的，可以定期重置计数器，在预定的样本数量后(换句话说，提供滚动窗口)，和/或使用任何其他准则。此外，可能性可被加权、或修改、和/或由大小字段495取代。换句话说，随着文件大小增加，由于LPDD的有限容量，所需的阈值可能增加。
可以基于由最后使用字段496记录的自从文件最后被使用的时间，进一步修改使用决定的可能性。可以使用阈日期和/或自从最后使用的时间作为可能性决定中的一个因素。虽然图10显示了表，但被使用的一个或多个字段可存储在其他位置和/或其他数据结构中。可以使用算法和/或两个或多个字段的加权采样。
使用手动覆盖字段497允许用户和/或操作系统手动地覆盖使用决定的可能性。例如，手动覆盖字段可允许L状态用于LPDD中默认存储，H状态用于HPDD中的默认存储，和/或A状态用于自动存储决定(如以上描述的)。可以定义其他的手动覆盖类别。除了以上的准则，在LPDD中工作的计算机的当前功率级别可被用于调整所述决定。技术人员可理解的是存在其他方法，用于确定在高功率模式或低功率模式中使用文件或程序的可能性，这些方法属于本发明的原理范围。
现在参考图11A和11B，显示了驱动功率减少系统500-1、500-2、500-3(总称为500)。驱动功率减少系统500周期性地或以其他方式猝发或突发较大顺序存取文件到低功率永久性存储器，比如音频和/或视频文件的片断，但不限于这些文件。在图11A中，驱动功率减少系统500-1包括具有驱动功率减少控制模块522的缓存控制模块520。缓存控制模块520和一条或多条数据总线526通信，数据总线526然后与易失性存储器530比如L1缓存、L2缓存、易失性RAM比如DRAM和/或其他易失性电子数据存储器、永久性存储器534比如闪存和/或LPDD和HPDD538通信。在图11B中，驱动功率减少系统500-2包括具有驱动功率减少控制模块522的功能完整和/或功能受限的操作系统542。合适的接口和/或控制器(没有显示)位于数据总线和HPDD之间，和/或数据总线和LPDD之间。
在图11C中，驱动功率减少系统500-3包括具有自适应存储控制模块522的主机控制模块560。主机控制模块560和一条或多条数据总线564通信，数据总线564与LPDD534′和硬盘驱动器538′通信。主机控制模块560可以是驱动控制模块、集成设备电路(IDE)、ATA、串行ATA(SATA)和/或其他控制器或接口。
现在参考图12，显示了图11A-11C的驱动功率减少系统500执行的步骤。控制始于步骤582。在步骤584，控制确定系统是否处于低功率模式。如果不是，那么控制循环回到步骤584。如果步骤584为真，那么控制继续到步骤586，在此控制确定大的数据块存取是否典型地来自HPDD的请求。如果不是，则控制循环回到步骤584。如果步骤586为真，那么控制继续到步骤590并确定数据块是否被顺序存取。如果不是，则控制循环回到步骤584。如果步骤590为真，那么控制继续到步骤594并确定读出长度。在步骤598，控制确定突发周期和频率，用于把数据从高功率永久性存储器传送到低功率永久性存储器。
在一个实施例中，突发周期和频率被优化以减少功率消耗。突发周期和频率优选是基于HPDD和/或LPDD的旋转起动(spin-up)时间、永久性存储器的容量、读出速率(Playback Rate)、HPDD和/或LPDD的旋转起动和稳定状态功率消耗、和/或顺序数据块的读出长度。
例如，高功率永久性存储器是HPDD，其在工作期间消耗1-2瓦特功率，具有4-10秒的旋转起动时间和一般大于20Gb的容量。低功率永久性存储器是微驱动器，其在工作期间消耗0.3-0.5瓦特功率，具有1-3秒的旋转起动时间和1-6Gb的容量。如能够理解的，前述的性能值和/或容量对于其他的实施方式会变化。HPDD可具有1Gb/s的数据传送速率到微驱动器。读出速率可以是10Mb/s(例如对于视频文件)。如能够理解的，HPDD的突发周期乘以传送速率应该不超过微驱动器的容量。突发之间的时间应该大于旋转起动时间加上突发周期。在这些参数内，可优化系统的功率消耗。在低功率模式中，如果HPDD工作以播放整个视频比如电影，那么会消耗相当多的功率。使用以上描述的方法，通过在固定间隔的多个突发段中以非常高的速率(例如读出速率的100倍)选择地把数据从HPDD传送到LPDD，可极大减少功率消耗，然后HPDD可被关闭。可以容易地实现大于50％的功率节省。
现在参考图13，显示了依据本发明的多磁盘驱动器系统640，其包括一个驱动控制模块650和一个或多个HPDD644和一个或多个LPDD648。驱动控制模块650经由主机控制模块651与主机设备通信。对于主机，多磁盘驱动器系统640有效地操作HPDD644和LPDD648作为整体的磁盘驱动器，以减少复杂性、提高性能和减少功率消耗，如以下将描述的。主机控制模块651可以是IDE、ATA、SATA和/或其他的控制模块或接口。
现在参考图14，在一个实施中，驱动控制模块650包括一个硬盘控制器(HDC)653，其被用于控制HPDD和/或LPDD之一，或者这两个都控制。缓冲区656存储与HPDD和/或LPDD的控制关联的数据，和/或主动地缓冲数据到HPDD和/或LPDD或缓冲来自HPDD和/或LPDD的数据，以通过优化数据块大小提高数据传送率。处理器657执行与HPDD和/或LPDD的操作相关的处理。
HPDD648包括一个或多个母板652，母板652具有存储磁场的磁涂层。母板652被在654示意显示的主轴电动机旋转。一般主轴电动机654在读/写操作期间以固定的速度旋转母板652。一条或多条读/写臂658相对于母板652移动，以读取来自母板652的数据和/或写数据到母板652。由于HPDD648的母板比LPDD的大，所以主轴电动机654需要更多的功率来旋转起动HPDD和高速维护HPDD。通常，HPDD的旋转起动时间也更长。
读/写设备659位于靠近读/写臂658的末端处。读/写设备659包括写元件比如产生磁场的电感器。读/写设备659还包括感应在母板652上的磁场的读元件(比如抗磁MR元件)。前置放大电路660放大模拟读/写信号。
当读取数据时，前置放大电路660放大来自读元件的低电平信号，并输出放大的信号到读/写通道设备。当写数据时，生成写电流，其流过读/写设备659的写元件，并被切换以产生具有正负级的磁场。正负级由母板652存储，并被用于表示数据。LPDD644还包括一个或多个母板662、主轴电动机664、一条或多条读/写臂668、读/写设备669和前置放大电路670。
HDC653与主机控制模块651和第一主轴电动机/音圈电动机(VCM)驱动器672、第一读/写通道电路674、第二主轴电动机/VCM驱动器676和第二读/写通道电路678通信。主机控制模块651和驱动控制模块650能够由片上系统(SOC)684实现。如能够理解的，主轴VCM驱动器672和676和/或读/写通道电路674和678可以合并。主轴电动机/VCM驱动器672和676控制主轴电动机654和664，其分别旋转母板652和662。主轴电动机/VCM驱动器672和676也产生分别定位读/写臂658和668的控制信号，例如使用音圈致动器、步进电动机或任何其他合适的致动器。
现在参考图15-17，显示了多磁盘驱动器系统的其他变化形式。在图15中，驱动控制模块650可包括一个直接的接口680，用于提供到一个或多个LPDD的外部连接。在一个实施方式中，直接接口是外设部件互连(PCI)总线、PCI快速(PCIX)总线和/或任何其他合适的总线或接口。
在图16中，主机控制模块651既与LPDD644又与HPDD648通信。低功率驱动控制模块650LP和高功率磁盘驱动器控制模块650HP直接与主机控制模块通信。0个、LP和/或HP驱动控制模块之一或者两者都能够作为SOC实现。
在图17中，显示了一个示例的LPDD682，其包括一个支持与直接接口680通信的接口690。如以上阐述的，接口680和690可以是外设部件互连(PCI)总线、PCI快速(PCIX)总线和/或任何其他合适的总线或接口。LPDD682包括HDC692、缓冲区694和/或处理器696。LPDD682还包括主轴电动机/VCM驱动器676、读/写通道电路678、母板662、主轴电动机665、读/写臂668、读元件669和前置放器670，如上所述。替代地，HDC653、缓冲区656和处理器658能够被合并，并用于两个驱动器。类似地，能够可选地合并主轴电动机/VCM驱动器和读通道电路。在图13-17的实施例中，LPDD的主动缓冲被用于提高性能。例如，缓冲区被用来优化数据块大小，用于超过主机数据总线的最佳速度。
在传统的计算机系统中，分页文件是HPDD或HP永久性存储器上的隐藏文件，HPDD或HP永久性存储器被操作系统用于保存部分不适合计算机的易失性存储器的程序和/或数据文件。分页文件和物理存储器，或RAM限定了计算机的虚拟存储器。操作系统根据需要，把数据从分页文件传送给存储器，并把数据从易失性存储器返回给分页文件，以为新数据腾出空间。分页文件也被称为交换文件。
现在参考图18-20，本发明利用LP永久性存储器比如LPDD和/或闪存来增加计算机系统的虚拟存储。在图18中，操作系统700允许用户限定虚拟存储器702。在操作期间，操作系统700经由一条或多条总线704寻址虚拟存储器702。虚拟存储器702既包括易失性存储器708又包括LP永久性存储器710比如闪存和/或LPDD。
现在参考图19，操作系统允许用户分配部分或全部LP永久性存储器710作为分页存储器，以增加虚拟存储。在步骤720控制开始。在步骤724，操作系统确定是否请求了额外的分页存储。如果没有，那么控制循环返回步骤724。否则，操作系统分配部分LP永久性存储器用于分页文件，以在步骤728增加虚拟存储。
在图20中，操作系统利用额外的LP永久性存储器作为分页存储器。控制始于步骤740。在步骤744，控制确定操作系统是否正在请求数据写操作。如果是，控制继续到步骤748，并确定是否超出了易失性存储器的容量。如果没有，那么在步骤750使用易失性存储器进行写操作。如果步骤748为真，那么在步骤754数据被存储在LP永久性存储器的分页文件中。如果步骤744为假，控制继续到步骤760，并确定是否请求了数据读操作。如果为假，控制循环返回步骤744。否则，控制在步骤764确定地址是否对应于RAM地址。如果步骤764为真，控制在步骤766从易失性存储器读取数据并继续到步骤744。如果步骤764为假，控制在步骤770从LP永久性存储器中的分页文件读取数据，且控制继续到步骤744。
如能够理解的，和利用HPDD的系统相比，使用LP永久性存储器比如闪存和/或LPDD来增加虚拟存储器的大小将提高计算机的性能。此外，分页文件的功率消耗比使用HPDD的系统更低。由于其增加的尺寸，HPDD需要额外的旋转起动时间，与闪存和/或LPDD相比这增加了数据存取时间，其中闪存没有旋转起动等待时间，LPDD的旋转起动时间更短且功率消耗更低。
现在参考图21，显示了独立磁盘冗余阵列(RAID)系统800，其包括一个或多个与磁盘阵列808通信的服务器和/或客户机804。一个或多个服务器和/或客户机804包括磁盘阵列控制器812和/或阵列管理模块814。磁盘阵列控制器812和/或阵列管理模块814接收数据并执行数据的逻辑到物理地址映射到磁盘阵列808。磁盘阵列典型地包括多个HPDD816。
多个HPDD816提供容错(冗余)和/或提高的数据存取率。RAID系统800提供一种存取多个单独的HPDD的方法，就好象磁盘阵列808是一个大的硬盘驱动器。磁盘阵列808总共可提供几百Gb到10倍至100倍Tb的数据存储。数据以各种方式被存储在多个HPDD816上，以减少如果一个驱动器失效而丢失所有数据的风险，且改善数据存取时间。
把数据存储在HPDD816上的方法典型地并称为RAID级别。存在各种RAID级别，包括RAID 0级或者磁盘分段。在RAID 0级系统中，数据被写入跨越多个驱动器的块中，以允许一个驱动器写或读数据块而同时另一个驱动器寻找下一个块。磁盘分段的优点包括更快的存取速率和充分利用阵列容量。缺点是没有容错。如果一个驱动器失效，那么阵列的整个内容就变得不可存取。
RAID 1级或磁盘镜像通过写两次提供冗余——每个驱动器一次。如果一个驱动器失效，那么另一个包含数据的准确备份，且RAID系统能够切换到使用镜像驱动器，而用户存取中没有错误。缺点包括没有提高数据存取速度和由于需要的驱动器数量增加(2N)而造成的更高的费用。但是，RAID 1级提供数据的最佳保护，因为当HPDD之一失效时，阵列管理软件仅仅把所有的应用请求引导到继续存在的HPDD。
RAID 3级分段数据跨越多个驱动器，且具有一个额外的驱动器专门用于奇偶校验，用于错误改正/恢复。RAID 5级提供分段以及奇偶校验用于错误恢复。在RAID 5级中，奇偶校验块在阵列的驱动器之间被分配，其提供了驱动器之间更平衡的存取负担。如果一个驱动器失效，奇偶校验信息被用于恢复数据。缺点是相对慢的写周期(对于每个被写的块需要两次读和两次写)。阵列容量是N-1，最少需要3个驱动器。
RAID 0+1级包括分段和镜像而没有奇偶校验。优点是快速的数据存取(像RAID0级)和单个驱动器容错(像RAID1级)。RAID0+1级仍然需要两倍数量的磁盘(像RAID1级)。如能够理解的，可以有其他的RAID级别和/或方法把数据存储到阵列808上。
现在参考图22A和22B，依据本发明的RAID系统834-1包括磁盘阵列836，它包括X个HPDD，和磁盘阵列838，它包括Y个LPDD。一个或多个客户机和/或服务器840包括磁盘阵列控制器842和/或阵列管理模块844。虽然显示了分离的设备842和844，但如果需要，这些设备能够集成。如能够理解的，X大于或等于2，Y大于或等于1。X能够大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，图22B显示的RAID系统834-1’，其中X＝Y＝Z。
现在参考图23A、23B、24A和24B，显示了RAID系统834-2和834-3。在图23A，LPDD磁盘阵列838与服务器/客户机840通信，且HPDD磁盘阵列836与LPDD磁盘阵列838通信。RAID系统834-2可包括管理绕道路径，其选择地避开LPDD磁盘阵列838。如能够理解的，X大于或等于2，且Y大于或等于1。X能够大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，图23B显示的RAID系统834-2’，其中X＝Y＝Z。在图24A中，HPDD磁盘阵列836与服务器/客户机840通信，且LPDD磁盘阵列838与HPDD磁盘阵列836通信。RAID系统834-2可包括由虚线846表示的管理绕道路径，其选择地避开LPDD磁盘阵列838。如能够理解的，X大于或等于2，且Y大于或等于1。X能够大于Y、小于Y和/或等于Y。例如，图24B显示的RAID系统834-3’，其中X＝Y＝Z。在图23A-24B中使用的策略可包括直写和/或回写。
阵列管理模块844和/或磁盘控制器842利用LPDD磁盘阵列838来减少HPDD磁盘阵列836的功率消耗。典型地，在图21的传统RAID系统中的HPDD磁盘阵列808在工作期间总是保持打开，以支持所需的数据存取时间。如能够理解的，HPDD磁盘阵列808消耗相对高的功率。此外，由于大量的数据存储在HPDD磁盘阵列808中，所以HPDD的母板典型地尽可能地大，这需要更高容量的主轴电动机，且增加了数据存取时间，因为读/写臂平均移动更远。
依据本发明，以上结合图6-17描述的技术在如图22B所示的RAID系统834中被选择地使用，以减少功率消耗和数据存取时间。虽然没有在图22A和23A-24B中显示，依据本发明的其他RAID系统也可使用这些技术。换句话说，在图6和7A-7D中描述的LUB模块304、自适应存储模块306和/或LPDD维护模块被磁盘阵列控制器842和/或阵列管理控制器844选择地实现，以选择地把数据存储在LPDD磁盘阵列838上来减少功率消耗和数据存取时间。图8A-8C、9和10中描述的自适应存储控制模块414也可被磁盘阵列控制器842和/或阵列管理控制器844选择地实现，以减少功率消耗和数据存取时间。图11A-11C和12中描述的驱动功率减少模块522也可由磁盘阵列控制器842和/或阵列管理控制器844实现，以减少功率消耗和数据存取时间。此外，图13-17中显示的多驱动器系统和/或直接接口可用HPDD磁盘阵列836中的一个或多个HPDD实现，以增加功能和减少功率消耗和存取时间。
现在参考图25，显示了依据现有技术的网络附属存储(NAS)系统850，其包括存储设备854、存储请求器858、文件服务器862和通信系统866。存储设备854典型地包括磁盘驱动器、RAID系统、磁带驱动器、磁带库、光盘驱动器、自动点播机和要被共享的任何其他存储设备。存储设备854优选但不一定是面向对象的设备。存储设备854可包括I/O接口，用于请求器858的数据存储和检索。请求器858典型地包括共享和/或直接存取存储设备854的服务器和/或客户机。
文件服务器862执行管理和安全功能，比如请求验证和资源分配。存储设备854依赖于文件服务器862的管理指示，而请求器858不承担存储管理，而是文件服务器862承担这个责任。在更小的系统中，可能不要求专门的文件服务器。在这个状况下，请求器可以承担监视NAS系统850的操作的责任。同样地，文件服务器862和请求器858都被示出，以分别包括管理模块870和872，虽然可提供一个或另一个和/或两个管理模块。通信系统866是物理的基本设施，NAS系统850的组件通过它通信。它优选既具有网络又有通道的属性，能够连接网络中的所有组件，且具有典型地在通道中发现的低时延。
当NAS系统850被通电时，存储设备854相互识别或者识别其自身到共同的参考点，比如文件服务器862、一个或多个请求器858和/或到通信系统866。通信系统866典型地提供用于这点的网络管理技术，通过连接到与所述通信系统关联的介质，这些技术是容易获得的。存储设备854和请求器858登录到所述介质上。要确定操作配置的任何组件能够使用介质服务来识别所有其他组件。请求器858从文件服务器862了解是否存在它们能够访问的存储设备854，而存储设备854需要定位另一个设备或调用管理服务比如备份时，它会知道去哪里。类似地，文件服务器862能够从介质服务了解是否存在存储设备854。取决于特定安装的安全性，请求器可能被拒绝访问某个设备。从可访问的存储设备组，它然后能够识别文件、数据库和可用的自由空间。
同时，每个NAS组件能够识别它应该了解的任何特殊考虑到文件服务器862。任何设备级服务属性应该被一次传达到文件服务器862，所有其他组件能够从文件服务器862了解它们。例如，请求器可能希望在启动之后被告知引入了额外的存储器，这由请求器登录到文件服务器862上时设置的属性触发。当新的存储设备被增加到配置时，文件服务器862就自动这样做，包括传送重要的特征，比如其是RAID 5、被镜像等等。
当请求器必须打开一个文件时，它能够直接到存储设备845或者它可能不得不到达文件服务器获得许可和位置信息。文件服务器854控制访问存储器的程度是安装的安全要求的功能。
现在参考图26，显示了依据本发明的网络附属存储(NAS)系统900，其包括存储设备904、请求器908、文件服务器912和通信系统916。存储设备904包括RAID系统834和/或多磁盘驱动器系统930，如图6-19所描述的。存储设备904典型地还包括磁盘驱动器、RAID系统、磁带驱动器、磁带库、光盘驱动器、自动点播机和/或如上所述的要被共享的任何其他存储设备。如能够理解的，使用改进的RAID系统和/或多磁盘驱动器系统930将减少NAS系统900的功率消耗和数据存取时间。
本领域技术人员从前面的描述能够理解本发明的主要原理能够以各种形式实现。因此，虽然本发明是结合其特定示例描述的，但是本发明的真正范围应该不是受限于此，因为本领域技术人员在研究附说明书和所附的权利要求之后，其他的修改将变得明显，因此，本发明的保护范围以所附的权利要求书要求保护的范围为准。

Claims (10)

1. 一种数据存储系统，其用于具有高功率和低功率模式的计算机，所述数据存储系统包括：
低功率LP永久性存储器；
高功率HP永久性存储器；和
与所述低功率和高功率永久性存储器通信的驱动功率减少模块，其中，在所述低功率模式期间当从所述高功率永久性存储器读取读数据时，且所述读数据包括顺序存取数据文件，所述驱动功率减少模块计算一个突发周期，用于把所述读数据的片断从所述HP永久性存储器传送到所述LP永久性存储器。
2. 如权利要求1所述的数据存储系统，其中，所述驱动功率减少模块选择所述突发周期，以减少所述低功率模式期间所述读数据的读出过程中的功率消耗。
3. 如权利要求1所述的数据存储系统，其中，所述LP永久性存储器包括闪存和低功率磁盘驱动器LPDD中的至少一个。
4. 如权利要求3所述的数据存储系统，其中，所述LPDD包括一个或多个母板，所述一个或多个母板的直径小于或等于1.8英寸。
5. 如权利要求3所述的数据存储系统，其中，所述HP永久性存储器包括高功率磁盘驱动器HPDD。
6. 如权利要求5所述的数据存储系统，其中，所述HPDD包括一个或多个母板，其中所述一个或多个母板的直径大于1.8英寸。
7. 如权利要求5所述的数据存储系统，其中，所述突发周期是基于至少以下之一：所述LPDD的旋转起动时间、所述HPDD的旋转起动时间、所述LPDD的功率消耗、所述HPDD的功率消耗、所述读数据的读出长度和所述LPDD的容量。
8. 如权利要求1所述的数据存储系统，进一步包括：缓存控制模块，其包括所述驱动功率减少模块。
9. 如权利要求1所述的数据存储系统，进一步包括：主机控制模块，其包括所述驱动功率减少模块。
10. 如权利要求1所述的数据存储系统，进一步包括：操作系统，其包括所述驱动功率减少模块。
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