CN101189674A - 操作记录介质时的功率管理 - Google Patents

Abstract

公开了一种管理由记录介质所使用的功率的方法。所述记录介质接收最大电流值，并限制其在指定存储操作期间消耗最高为所述最大电流值。所述记录介质可包括耦合至控制器的存储模块。所述记录介质中的所述控制器可以接收所述最大电流值，并把所述记录介质的操作限为所述最大电流值。

Description

操作记录介质时的功率管理

技术领域

本发明涉及对记录介质所使用的功率的管理。具体地，本发明涉及在记录介质执行操作期间对功率使用的调整。

背景技术

记录介质需要连续执行例如读和写的基础功能。记录介质的例子包括光、磁(如硬盘驱动器)以及固态记录介质(如闪存、ROM、PROM)。

读和写操作，连同其他更复杂的操作，对于记录媒体上电功率消耗的需求实质上可能不同。通常，用于操作记录介质的控制器(本文中有时简称为“记录介质控制器”)不会接受或者存储与供电有关的信息。相反，在执行操作时，为了使操作更具时效和迅速，控制器盲目地使用所有可用功率。同样，记录介质并不总是吸取恒定量的电流。取而代之的是，所吸取的电流可以从介质不工作时的接近零值变化为介质工作时的最大消耗。

如果操作使用不受限制的功率，过量的功率会产生不希望的结果，例如无意地破坏记录在记录介质中的数据或者破坏记录介质中的电路。由这种非受控的功率使用所产生的过量功率还会妨碍在记录介质上成功执行操作。

发明内容

一方面，提供了一种管理由记录介质所使用的功率的方法，其中通过接收所述记录介质中的最大电流值，并且在存储操作(例如读、写)期间将所述记录介质的操作限制为最大电流值。这可以通过将所述记录介质吸取的电流限制为不大于最大电流值的值来实现。所述记录介质还包括存储模块和控制器，所述控制器被耦合用于控制所述存储模块。所述存储模块可以是非易失性存储模块。所述记录介质可以是固态PROM存储设备、固态闪存设备、磁带存储系统，或者硬盘驱动器。在另一方面，如果所接收到的最大电流值为零，则所述记录介质在操作期间的电流消耗被限制为缺省值。

另一方面，所述控制器从计算设备内的处理器接收最大电流值。所述记录介质能够执行所述处理器所请求的存储操作。反过来，所述处理器可以被耦合用于向所述控制器提供命令，所述命令与所述记录介质将要执行的存储操作的类型相对应。在设置最大电流值时，所述控制器可以向所述处理器发送表示最大电流值的状况的信号。另一方面，所述记录介质可能具有多于一个的存储模块。所述控制器可接收用于标识每一个存储模块的驱动标识符。

另一方面，存储操作可以在多个存储块内执行。当对多个存储块执行存储操作时，所述记录介质最多可消耗最大电流值。另一方面，通过计算同时操作的存储块的最大数量而限制存储操作的功率使用。通过把最大电流值除以一个存储块所使用的电流值而确定该数量。

一方面，提供了一种记录介质的功率管理系统，其包括通过通信总线耦合至记录介质的计算设备。所述计算设备包括能够向所述记录介质发送最大电流值的处理器。所述记录介质包括控制器，所述控制器被耦合用于从所述计算设备接收所述最大电流值，并把数据存储到存储模块中。所述控制器把所述记录介质在存储操作期间的电流消耗限制为不大于所述最大电流值的值。所述最大电流值可以被存储在所述控制器的寄存器中。

另一方面，提供了一种管理记录介质的功率消耗的方法，其中通过接收所述记录介质的最大功率值，并且控制所述记录介质的操作，把所述记录介质的功率消耗限制为不大于所述最大功率值的值。所述记录介质的操作可能必须限制多个存储操作过程(例如两个擦除操作)期间的功率消耗。最大功率值可以由控制器接收，所述控制器被耦合用于控制所述记录介质的操作。

另一方面，所述存储操作是对包括多个存储块的记录介质执行的擦除操作。所述对记录介质操作的控制必须限制擦除操作期间被擦除的多个存储块的数量。

另一方面，所述记录介质可以接收用于执行存储操作(例如读、写等)的命令以及最大功率值。然后，控制所述记录介质，以限制其在与所述命令相对应的存储操作期间的功率消耗。

另一方面，所述记录介质接收第二命令以执行第二存储操作，其中第二命令包括第二最大功率值。控制所述记录介质，以将所述记录介质在第二存储操作期间的功率消耗限制为不大于第二最大功率值的值。

一方面，提供了一种对被划分为存储块的记录介质的功率消耗进行限制的方法。定义了当对一个块执行存储操作时与所述记录介质使用的电流量相对应的值。然后，定义所述记录介质操作的最大电流界限。此外，确定单次存储操作期间能够操作的多个存储块的最大数量。该确定基于以下而做出：与针对一个块的记录介质而使用的电流量相对应的值，以及所述最大电流界限。然后，限制所述记录介质的操作，使得在单次存储操作期间不会对超过所述最大数量的多个存储块进行操作。

附图说明

作为示例，现在将对附图做出参考。

图1A示出了与记录介质耦合的计算系统。

图1B示出了与硬盘驱动器耦合的计算系统。

图2示出了在一个实施例中发送给硬盘驱动器的功率管理消息内容的表格图。

图3示出了用于设置记录介质所使用的最大电流量的方法的流程图。

图4示出了用于执行使用之前设置的最大电流量的操作的方法的流程图。

具体实施方式

下述方法和系统提供了一种用于在对数据进行存储或其他操作时限制记录介质所使用的功率量的改进方法。在一种方法中，用于操作记录介质的控制器接收最大电流量，然后控制记录介质的操作，从而其功率消耗不会超过规定的电流量。当执行可由记录介质实现的各种可能的存储操作中任意的存储操作时，记录介质从电源吸取(draw)的功率量将被控制器限制为所接收的最大电流量。典型的好处是防止例如过热而损坏记录介质。

一种常见的存储操作是擦除操作。在从记录介质擦除数据的擦除操作期间，通常可以同时擦除多个区域或块。如果对记录介质待使用的电流量不做限制，则待擦除数据的块数量可能足够大，控制器允许记录介质消耗的电流量可能会超过记录介质能够安全处理的电流量。其结果是，尝试从记录介质中擦除大量块数的数据会导致介质的物理损坏。

本发明的方法和系统提供了：根据所执行的操作，管理与记录介质所需的功率量有关的功率消耗。另外，在记录介质的操作期间，可以改变所消耗的功率量。为了防止功率的过度供应，可以限制功率消耗以节省能量，等等。所公开的功率管理方法和系统可以应用于多种类型的记录介质，包括光、磁和固态记录介质。

图1A示出了根据第一实施例用于管理记录介质130中的功率的系统100。记录介质130包括控制器120和存储模块125。控制器120可以是例如通过对存储模块125上的数据读写进行指导以操作存储模块125的计算机处理器。记录介质130根据执行其操作的需要而从电源135吸取电功率，但是在控制器120控制的最大电流界限内。在一个实施例中，控制器120可以将最大电流界限存储在存储模块125内。根据使用的记录介质130的类型(例如硬盘驱动器、闪存、磁带)，用于存储模块125的硬件控制器120将会有所不同。例如，如果记录介质130是硬盘驱动器，则控制器120可以是硬盘驱动控制器，且存储模块125可以是硬盘。如果记录介质130是闪存，则控制器120可以是闪存控制器，且存储模块125可以是一个或更多个闪存芯片。

记录介质130通过接口105与例如计算设备140的其他设备通信。接口105作为在记录介质130和计算设备140之间来回传递数据的连接。例如，接口105可以是数据总线或者通信总线。计算设备140可包括处理器或者CPU 110以及存储器180(例如RAM)。CPU 110管理存储器180。计算设备140可通过输入/输出设备150接收用户输入。例如，输入/输出设备150可以是键盘、鼠标、触摸板、操纵杆、触摸屏、声音识别系统等等。输入/输出设备150允许用户和计算设备140接口连接。例如，用户可以是具有在存储模块125上执行存储操作的特权的任何人。计算设备140可以是个人计算机、膝上电脑、蜂窝电话、个人数据助理、媒体播放器、媒体记录器、服务器、数字录像机、媒体记录器中的嵌入式控制系统、数字录像机中的嵌入式控制系统、任何其它电子设备中的嵌入式控制系统，等等。

CPU 110可以通过接收和发送与将要存储在存储模块125中的数据有关的各种命令而与控制器120进行通信。一种该消息可以是发送到控制器120的功率管理消息，并且在一个实施方式中可包括设置电流命令、驱动标识符以及最大电流界限。

最大电流界限可以用多种方法来确定。在一些实施例中，用户可以向计算设备140输入将用作存储模块125的界限的特定电流值。计算设备140通过输入/输出设备150接收用户输入的界限。

在另一个实施例中，CPU 110基于CPU 110上运行的特定应用程序所做的计算而产生电流量，该电流量需要或期望更好地对记录介质130的功率消耗进行限制。例如，CPU 110上运行的计算机程序可以被配置为：每当记录介质130重新启动时，设置预定的最大电流界限量。一旦最大电流界限已知，CPU 110上运行的程序会创建功率管理消息。

功率管理消息还可选择地包括设置电流命令，该命令可以是由控制器120识别的指令。功率管理消息还可选择地包括驱动标识符。在控制器120管理多个存储模块的一些实施例中，驱动标识符允许控制器120确定将被施加最大电流界限的存储模块。该存储模块可以是逻辑或物理模块。

图1B示出了计算系统101，其中记录介质是硬盘驱动器130。计算系统101包括可与硬盘驱动器130通信的计算设备140。计算系统101和硬盘驱动器130可以使用通信总线105发送和接收与数据存储有关的命令。硬盘驱动器130包括对关于硬盘170的读写命令进行操作的硬盘控制器121。

在创建功率管理消息后，其被发送到硬盘控制器121。在一个实施例中，硬盘170可以是具有用于记录数据的多个磁碟(platter)的设备。在另一个实施例中，硬盘170可以是固态设备，其逻辑存储结构与具有多个磁碟的记录介质相同。硬盘控制器121解析(parse)功率管理消息，并识别功率管理消息内包含的组成部分，例如设置电流命令、驱动标识符和电流量。

图2示出了发送到记录介质130的典型功率管理消息的内容的表格图200。如上所述，功率管理消息可能包含三个组成部分：设置电流命令、电流量以及驱动标识符。在一个实施例中，在将功率管理消息发送至硬盘控制器121之前，该信息可以存储在存储器180中。

该该消息被发送后，该消息可以暂时存储在例如硬盘170所包括的寄存器(未示出)中，或介质130内的其他位置。一旦硬盘控制器121执行设置电流命令，可以释放存储器180中用于存储该消息的部分，以存储其他数据。命令字段210包含设置电流命令。驱动标识符存储在驱动字段220内。最大电流量存储在特征字段230中。

例如，电流量可以被存储为将与乘数常量(multiplier constant)相乘的数。该乘数常量可以被存储在硬盘170中，且对于硬盘控制器121是易于访问的。这样，控制器121使用该乘数常量来计算所允许的最大电流量。例如，如果记录介质130使用的电流量界限是2安培，并且该乘数常量是20毫安，那么存储在特征字段230中的值是100。备选地，电流量可被存储为记录介质130能够处理的实际电流量界限的数值。例如，如果记录介质130使用的电流量的界限是2安培，则特征字段230中存储的值将是2。另外作为可选，如果特征字段230中存储的值为零，则不会对记录介质130施加电流限制。

图3示出了一种为记录介质130设置最大电流量的方法的方法300的流程图。步骤310设置电流量的数值。该数值可以通过用户输入来设置，或者由计算设备140上运行的计算机程序而产生。接下来，在步骤320中，驱动标识符、电流量以及命令被发送到记录介质130。如上所述，这些组成部分可以被发送到例如硬盘驱动控制器或者闪存控制器。

随后，在判定块330中检查该电流量，以确定其是否有效。例如，电流量的有效值是非负值且不大于电源135能够提供的最大电流的数值。在判定块330中，如果电流量有效，则介质控制器120在处理块350中设置电流量。否则该方法结束，不需要将电流量设置为任何数值。介质控制器120可以通过存储用于将来操作的电流量而设置电流量。介质控制器120可以耦合到与记录介质130连接的电源。每当接收到新操作时，介质控制器120可控制从电源流至记录介质130的电流量。备选地，控制器120可向电源发送信号，该信号指示电源为任意将来的操作所必须产生的最大电流量。

同样，对于所有后续操作，控制器120将通过限制所使用的最大电流量来控制功率消耗。然而，如果后续操作是功率管理消息，则所使用的电流量将被更新，并且因此被限制为最后的功率管理消息中所传输的新数值。在其他实施例中，可以在接收到包括最大电流界限的写消息后，执行例如写操作的后续存储操作。然后，控制器120使用通过写消息而接收的最大电流界限执行写操作。在一种方法中，控制器120可继续使用在写消息期间施加的最大电流量。

在另一个实施例中，可以通过使用脉冲电流(current in bursts)来控制后续操作的功率消耗。换句话说，使用和不使用电流是时分(time-split)的，使得所使用的电流量平均来说等于控制器120接收到的最大电流值。例如，记录介质接收的标准电流量是600mA，用户希望将记录介质130的功率消耗限制到150mA。这样，控制器120可以在一秒钟内吸取600mA的电流量，然后在接下来的3秒内吸取接近零的电流量。有效地，在累积的4秒的时段内，所使用的电流量是600mA，平均说来，每秒钟使用的电流量是150mA。因此，所使用的最大电流量平均说来可以是150mA。在一种方法中，这可以通过对控制器120编程以吸取短脉冲电流而实现。在另一种方法中，这可以通过使用电容器(未示出)存储接收到的电流脉冲、同时允许较小的电流均匀地流出该电容器而实现。

一旦控制器120设置了最大电流值，则其可以向CPU 110发送信息，该信息包括表示将由记录介质130消耗的最大电流值的状况的信号。

图4示出了方法400的流程图，方法400执行操作以访问记录介质中的多个数据块，该记录介质将其操作限制为最大电流量，例如由与最大电流量一起接收到的命令所设置的最大电流量，或者在先前的命令中已经预先设置的最大电流量。例如，所请求的操作可以是：在限制操作不大于最大电流量的同时，从记录介质130上擦除数据。在该擦除操作期间，特别是如果擦除操作是安全擦除时，可以同时擦除多个数据块。在其他情况下，该操作可以是读操作，其同样可影响记录介质中的多个数据块。

在传输过程块410期间，计算设备140向记录介质控制器120发送操作消息。在步骤420中，记录介质控制器120计算将被同时访问的块的数量。例如，可以通过将预先设置的最大电流量除以对一个块执行操作所用的电流量来确定将被同时访问的块的数量，所述对一个块执行操作所用的电流量可以被预存储或预编程。例如，通过把记录介质130硬接线至记录介质控制器120中，控制器120(或者记录介质130)的制造商可以对记录介质130在上述操作期间每个块所使用的电流量进行预编程。

在过程块430中，一旦已经计算出能够同时擦除的块的数量，则控制器120可指导对该数量的块(或者在其他情况下，甚至更少数量的块)的擦除。在判定块440中，控制器120确定是否存在更多的块要擦除。如果存在，则在过程块430中，控制器120可以擦除更多数量的块，并根据块420中的计算继续限制同时被擦除的块的数量，以擦除更多数量的块。以这种方式，当执行擦除命令时，不会超出为将由记录介质130消耗的电流值设置的界限。前述方法400还可以应用于对多个数据块进行的其它存储操作，例如写操作。

尽管上述说明包含了许多特殊细节，但是这些特殊细节不应被理解为对本发明范围的限制，而是本发明的优选实施例的范例。例如，尽管针对所公开的实施例的上述讨论主要讨论最大电流值的限制，然而在其他实施例中，例如可以把记录介质的功率使用限制为最大功率值。本发明包括本文公开的不同类型和/或实施例的要素的任意组合或子组合。本领域技术人员能够理解，这些特征以及本发明的范围应当根据所附权利要求及其等同物来解释。

Claims (26)

1.一种管理由记录介质所使用的功率的方法，包括：

接收所述记录介质内的最大电流值；以及

在存储操作期间，将所述记录介质的操作限制为所述最大电流值。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

所述记录介质包括存储模块和控制器，所述控制器被耦合用于控制所述存储模块；而且所述最大电流值的接收由所述控制器来处理。

3.如权利要求2所述的方法，其中，从计算设备内的处理器接收所述最大电流值，所述记录介质能够执行所述处理器所请求的存储操作。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述处理器被耦合用于向所述控制器提供与所述记录介质将要执行的存储操作相对应的命令。

5.如权利要求3所述的方法，还包含向所述计算设备中的所述处理器发送表示将由所述记录介质消耗的最大电流值的状况的信号。

6.如权利要求2所述的方法，其中，所述最大电流值伴随着设置电流命令被所述控制器接收。

7.如权利要求2所述的方法，其中，所述记录介质还包括由所述控制器控制的多个存储模块，而且所述控制器还接收用于标识所述多个存储模块中的存储模块的驱动标识符，而且所述存储模块上的存储操作被限制为最大电流值。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述对存储操作的限制包括：把由所述记录介质吸取的电流限制为不大于所述最大电流值的值。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述对存储操作的限制包括：使用由所述记录介质在短时段内吸取的电流，然后在较长时段内将吸取的电流限制为最小，以使得在包含所述短时段和所述较长时段的累积时段内所使用的平均电流量不大于所述最大电流值。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述存储操作是擦除或写操作。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述记录介质从包括如下内容的组中选择：固态PROM存储设备、固态闪存设备、磁带存储系统以及硬盘驱动器。

12.如权利要求1所述的方法，其中，如果接收到的所述最大电流值为零，则所述记录介质在操作期间的电流消耗被限制为缺省值。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述存储操作在多个存储块中执行，而且所述记录介质在所述多个存储块上执行所述存储操作时最多消耗所述最大电流值。

14.如权利要求1所述的方法，其中：

所述存储操作在多个存储块中执行，以及

所述存储操作的限制包括：通过把所述最大电流值除以一个存储块使用的电流值来计算同时操作的存储块的最大数量，而且仅对所述最大数量的存储块执行操作。

15.一种记录介质的功率管理系统，包括由通信总线耦合至记录介质的计算设备，其中：

所述计算设备包括能够向所述记录介质发送最大电流值的处理器；

所述记录介质包括控制器，所述控制器被耦合用于从所述计算设备接收所述最大电流值，并控制存储模块内的数据存储；以及

所述控制器把在存储操作期间所述记录介质的电流消耗限制为不大于所述最大电流值的值。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述控制器包括用于存储所述最大电流值的寄存器。

17.一种管理记录介质的功率消耗的方法，包括：

记录介质接收最大功率值；以及

控制所述记录介质的操作，以把所述记录介质的功率消耗限制为不大于所述最大功率值的值。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述对操作的控制包括：限制多个存储操作期间的功率消耗，所述多个存储操作包括至少两个擦除操作。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述记录介质是非易失性存储模块。

20.如权利要求17所述的方法，其中，所述对最大功率值的接收包括：由被耦合用于控制所述记录介质的操作的控制器来接收所述最大功率值。

21.如权利要求17所述的方法，其中：

所述记录介质包括多个存储块；

所述存储操作是擦除操作；以及

所述对记录介质操作的控制包括：限制在所述擦除操作期间被擦除的所述多个存储块的数量。

22.如权利要求17所述的方法，还包括：

所述记录介质接收命令以执行存储操作，其中，所述最大功率值与所述命令相对应；以及

其中，所述对记录介质操作的控制包括：限制与所述命令相对应的所述存储操作期间的功率消耗。

23.如权利要求22所述的方法，其中，所述命令包括擦除命令。

24.如权利要求22所述的方法，其中，所述命令包括写命令。

25.如权利要求22所述的方法，其中，所述命令是第一命令，所述存储操作是第一存储操作，而且所述最大功率值是第一最大功率值，并且还包括：

所述记录介质接收第二指令以执行第二存储操作，其中，第二命令包括第二最大功率值；以及

控制所述记录介质的操作，以把所述记录介质在第二存储操作期间的功率消耗限制为不大于第二最大功率值的值。

26.一种用于对包括多个存储块的记录介质的功率消耗进行限制方法，包括：

当针对所述多个存储块之一执行存储操作时，定义与所述记录介质使用的电流量相对应的值：

定义所述记录介质的操作的最大电流界限；

基于(i)与所述记录介质针对所述多个存储块之一而使用的电流量相对应的数值以及(ii)所述最大电流界限，确定单次存储操作期间所操作的所述多个存储块的最大数量；以及

限制所述记录介质的操作，使得在单次存储操作期间不会对超过所述最大数量的多个存储块进行操作。

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