數據儲存裝置、儲存介質控制器與控制方法
2023-06-18 04:25:51 1
專利名稱：數據儲存裝置、儲存介質控制器與控制方法
技術領域：
本發明有關於數據儲存裝置、儲存介質控制器與控制方法。
背景技術：
高數據率的儲存介質(例如，雙倍數據率同步動態隨機存取內存，DDR)的讀寫除了用到頻率信號(如DDR的CK信號)以及數據信號(如DDR的DQ信號)之外，通常還可參考數據觸發信號(如DDR的DQS信號)。其中，上述CK信號可以是差動形式的CK、CK#信號；上述DQS信號可以是差動形式的DQS、DQS#信號。圖I示出儲存介質的寫入操作所應用到的信號的波形，包括頻率信號CK、數據觸發信號DQS以及數據信號DQ。根據上述頻率信號CK以及數據觸發信號DQS的同步觸發點Ts，數據信號DQ上的數據被擷取且寫入該儲存介質。然而，隨著數據率提升，主機板上的頻率信號CK以及數據觸發信號DQS的引線間長度差距會嚴重影響兩信號的同步。特別是，當頻率信號CK以及數據觸發信號DQS間觀測到的同步觸發點並非確實為同步觸發事件時，將會導致異步地輸入儲存介質，進而造成寫入操作發生錯誤。
發明內容
本發明針對頻率信號(CK)與數據觸發信號(DQS)的不同步問題提出解決方案，在一儲存介質的一寫入操作前更設計一寫入均衡(write leveling)操作,調整頻率信號(CK)以及數據觸發信號(DQS)於儲存介質端的不同步狀況。根據本發明一種實施方式所實現的一種數據儲存裝置包括一儲存介質以及一儲存介質控制器。該儲存介質控制器用於對該儲存介質進行一寫入均衡操作，具有一相位移動模塊、一計數器以及一運算單元。該相位移動模塊使該儲存介質於上述寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號。於該寫入均衡操作下，該儲存介質會將上述數據觸發信號分別與一頻率信號作比對，回傳一數據信號給該儲存介質控制器；上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會使回傳的該數據信號對應發生一轉態事件。所公開的計數器用於計數上述轉態事件。該運算單元則用於控制上述相位移動模塊以及該計數器。若該計數器顯示該數據觸發信號各種相位位移的變換測試僅使得該數據信號發生一次上述轉態事件，該運算單元會判定此輪相位位移變換測試的測試結果可用，並控制該相位移動模塊採用該單一次轉態事件所對應的相位位移形成一第一數據觸發信號。如此一來，儲存介質所接收到的數據觸發信號與該頻率信號同步。以上所述的儲存介質控制器亦屬於本發明範圍。此外，本發明更公開有一種儲存介質控制方法。根據所述方法，一儲存介質於一寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號以分別與一頻率信號作比對並據以輸出一數據信號。在該寫入均衡操作下，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會導致該數據信號發生一轉態事件。所述方法還包括計數上述轉態事件。若計數統計顯示該數據觸發信號各種相位位移的變換測試中僅有一次上述轉態事件發生，所述方法可判定測試結果為有效，採用該單一次轉態事件所對應的相位位移形成一第一數據觸發信號由該儲存介質接收。如此一來，儲存介質所接收到的數據觸發信號與該頻率信號同步。本發明可避免因頻率信號與數據觸發信號於儲存介質端的不同步而導致的寫入錯誤。為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。
圖I示出儲存介質的寫入操作所應用到的信號的波形，包括頻率信號CK、數據觸發信號DQS以及數據信號DQ ；圖2示出根據本發明一種實施方式所實現的數據儲存裝置，包括儲存介質202以及儲存介質控制器204 ；圖3A根據一種實施方式以波形圖示出寫入均衡操作所使用的頻率信號CK，並示出數據觸發信號 DQS_dO、DQS_dl、DQS_d2、DQS_d3、...、DQS_d9、DQS_dlO 各自相對頻率信號CK的狀況，DQS_d(TDQS_dlO對應頻率信號CK不同周期而提供；圖3B示意理想狀況下的數據信號DQ ；圖3C示意非理想狀態下的數據信號DQ ;且圖4以流程圖示出實行於儲存介質202上的寫入均衡操作。附圖中符號的簡單說明如下202 :儲存介質；204 :儲存介質控制器；206 :相位移動模塊；208 :計數器；210 :運算單元；220 :系統晶片(SOC) ；302 DQ上有效的0 — I轉態事件；304 DQ上無效的0 — I轉態事件；CK:頻率信號(腳位);DQ:數據信號(腳位);DQS_dO、DQS_dl、DQS_d2、DQS_d3、…、DQS_d9、DQS_dlO :具有不同相位位移的數據觸發信號；DQ S :數據觸發信號(腳位)；T :頻率信號CK的周期長度；Ts :同步觸發點；S402至S416 :步驟。
具體實施例方式圖2示出根據本發明一種實施方式所實現的數據儲存裝置，包括一儲存介質202以及一儲存介質控制器204。如圖2所示，儲存介質控制器204包括一相位移動模塊206、一計數器208以及一運算單元210。儲存介質控制器204可對儲存介質202進行寫入均衡(write leveling)操作。相位移動模塊206使儲存介質202於所述寫入均衡操作下，分時接收具有不同相位位移的數據觸發信號。舉例來說，相位移動模塊206可調整得出數據觸發信號關於一單位時間(例如一周期T)的所有可能相位位移量，以發送至儲存介質202作測試。另外，本實施例中，儲存介質202的腳位DQS接收具有不同相位位移的數據觸發信號。特別說明的是，在本說明書中，數據觸發信號的標號同樣為DQS。當儲存介質202接收數據觸發信號DQS與一頻率信號CK後，儲存介質202會將數據觸發信號DQS與該頻率信號CK作比對，以回傳儲存介質控制器204 —數據信號DQ。其中，頻率信號CK為儲存介質202的腳位CK所接收，本說明書將頻率信號同樣標號為CK ;數據信號DQ為儲存介質202的腳位DQ輸出，本說明書將數據信號同樣標號為DQ。值得一提的是，上述數據觸發信號DQS以及頻率信號CK若是同步傳遞至儲存介質202 (例如，同步發生0 — I轉態)，數據信號DQ會對應有一轉態事件發生(例如，數據信號DQ發生0 — I轉態)。此時，儲存介質控制器204中的計數器208會負責計數數據信號DQ的上述轉態事件。儲存介質控制器204中的運算單元210則用於控制上述相位移動模塊206以及計數器208。若計數器208顯示，關於一單位時間(例如一周期T)，數據觸發信號DQS各種相位位移的變換測試使得數據信號DQ僅發生一次上述轉態事件(0—1轉態)，運算單元210可認定此輪測試結果有效。當結果為有效時，控制相位移動模塊206採用該單一次轉態事件所對應的相位位移形成上述數據觸發信號DQS，使得儲存介質202接收到的數據觸發信號DQS與頻率信號CK同步。藉由以上轉態事件計數方式，數據信號DQ上不明原因所造成的轉態事件不會被誤用來形成數據觸發信號DQS。換言之，不會有頻率信號CK以及數據觸發信號DQS的同步觸發點「並非確實」的同步觸發事件的問題發生，故寫入均衡操作的可靠度相當高。
根據一種實施方式，圖3A以波形圖示出寫入均衡操作所應用到的頻率信號CK與數據觸發信號 DQS_dO、DQS_dl、DQS_d2、DQS_d3、…、DQS_d9、DQS_dlO。簡明起見，數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO事實上是在不同時段提供(例如，對應頻率信號CK不同周期)來作測試；圖中主要是幫助了解數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO各自相對頻率信號CK的狀況。圖3A中所示實施方式將頻率信號CK的一周期T劃分為10份，以T/10作為數據觸發信號的相位位移單位，以產生具有不同相位位移的數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO。數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO於不同時段(例如，對應頻率信號CK不同周期)輸入儲存介質202與頻率信號CK作比較。寫入均衡操作下的儲存介質202會將上述數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO與頻率信號CK的同步狀況以數據信號DQ反應。若頻率信號CK與數據觸發信號DQS_d(TDQS_dlO同步由0轉態為I，數據信號DQ會隨之發生0 — I轉態事件。進一步來說，以圖3A的波形圖而言，上述的「同步由0轉態為I」可視為頻率信號CK與數據觸發信號DQS 的上升緣(Rising edge)對齊(align)。參閱圖3A可知，僅有數據觸發信號DQS_d2(位移兩單位的相位2T/10)與頻率信號CK同步觸發(同步由0轉態為I)。在理想狀況下，如圖3B所示，在一輪測試中(例如對數據觸發信號關於一單位時間(一周期T)的所有可能相位移DQS_d(TDQS_dlO皆作過測試)，數據信號DQ僅會有一次0 — I轉態事件302發生，其中0 — I轉態事件可視為數據信號DQ產生上升緣。然而，實際操作上，如圖3C所示，數據信號DQ可能因為電路過於複雜或數據率過高而有不理想的0 — I轉態事件304發生，導致數據信號DQ的0 — I轉態事件不只發生單一次。所幸，根據本發明所公開的計數方式，圖3C的數據信號DQ(0 — I轉態事件多於一次，包括302與304)將使得相關測試不被採納。僅圖3B的數據信號DQ會被視為有效測試結果。圖3B的附圖標記302所對應的兩單位量的相位位移(產生數據觸發信號DQS_d2)會被採用。如此一來，儲存介質202接收到的數據觸發信號(DQS_d2)與頻率信號CK同步。整理之，在一輪測試中(對DQS_d(TDQS_dlO皆作過測試)，若得到的測試結果為多個轉態事件，則此輪測試結果將不被採用，而再進行另一輪測試，直到測試結果僅包含一個轉態事件為止。
待裝置由寫入均衡操作切換至一寫入操作後，數據信號DQ改用來傳送數據給儲存介質202。儲存介質202將由同步的頻率信號CK與數據觸發信號DQS_d2獲得準確的數據擷取觸發，據以準確加載數據信號DQ上的數據。更進一步來說，為了確保儲存介質202能正確地被寫入數據，在進行正式的寫入操作前，會先進行寫入均衡操作來做測試。一般來說，上述寫入均衡操作會於系統開機初始化的過程中進行。在一種實施方式中，儲存介質202為動態隨機存取內存，例如，雙倍數據率同步動態隨機存取內存(DDR)，特別是DDR3。在一種實施方式中，儲存介質202為快閃記憶體，例如，與非門快閃記憶體(NAND Flash)。在一種實施方式中，上述的「由0轉態為I」亦可以「由I轉態為0」置換，即信號波形圖產生下降緣(falling edge)。此外，參閱圖2，儲存介質控制器204可實現在一系統晶片(SOC) 220中。或者，儲存介質控制器204可實現在北橋晶片中。此外，在一種實施方式中，運算單元210可以執行韌體方式控制相位移動模塊206以及計數器208。或者，儲存介質控制器204可設計有對應的硬體，用以控制該相位移動模塊206以及計數器208。根據本發明一種實施方式，圖4以流程圖示出實行於儲存介質202上的一種寫入均衡操作。步驟S402將計數器208歸零，且初始設定數據觸發信號DQS具有零相位位移，與頻率信號CK 一併由儲存介質202接收。步驟S404，接收儲存介質202於所述寫入均衡操作下根據該頻率信號CK以及該數據觸發信號DQS的同步狀況所回傳的一數據信號DQ。步驟S406判斷數據信號DQ是否有0 — I轉態事件發生；若有，流程進入步驟S408，計數器208上數I ;反之，流程進行步驟S410，判斷是否已完成一輪的相位位移測試(即判斷該數據觸發信號DQS所有可能的相位位移是否都被測試過)。若尚未完成一輪的測試，流程進行步驟S412，相位位移增量，形成新的數據觸發信號DQS與頻率信號CK 一併由儲存介質202接收；接著，流程再次進行步驟S404，驗證更新後的數據觸發信號DQS是否與頻率信號CK同步傳遞至儲存介質202。若步驟S410判定已經對數據觸發信號DQS所有可能相位位移完成測試，則流程進行步驟S414，判斷計數器是否為I。若計數結果多於1，代表此輪的數據觸發信號DQS測試結果不可靠，流程重新回到步驟S402，開啟新一輪的測試。若計數結果為1，流程進行步驟S416，該輪測試中所觀察到的適當相位位移被拿來形成數據觸發信號DQS。經過以上步驟，數據觸發信號DQS與頻率信號CK同步傳遞至儲存介質202。以上內容中關於該儲存介質202的控制方法也屬於本發明範圍。整理之，根據所述方法，儲存介質202於一寫入均衡操作下分時接收到具有不同相位位移的數據觸發信號DQS,以與一頻率信號CK作比對並且輸出一數據信號DQ。在寫入均衡操作下，上述數據觸發信號DQS以及頻率信號CK同步傳遞至儲存介質202的狀況會導致數據信號DQ發生一轉態事件(如0 — I轉態)。所述方法還包括計數上述轉態事件。若計數統計顯示該數據觸發信號各種相位位移的變換測試僅使得數據信號DQ發生一次上述轉態事件，所述方法會採用該次轉態事件所對應的相位位移形成上述數據觸發信號DQS由該儲存介質202接收。藉由以上方法，數據觸發信號DQS與頻率信號CK同步傳遞至儲存介質202。本發明的儲存介質控制方法更可對儲存介質202作一寫入操作，包括提供儲存介質202上述數據觸發信號DQS與頻率信號CK、且將數據載於數據信號DQ傳遞給儲存介質202，使儲存介質202隨著上述數據觸發信號DQS與頻率信號CK的同步觸發點加載數據信號DQ上的數據。以上所述僅為本發明較佳實施例，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發明的保護範圍當以本申請的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種數據儲存裝置，其特徵在於，包括 一儲存介質；以及 一儲存介質控制器，用於對該儲存介質進行一寫入均衡操作，該儲存介質控制器包括 一相位移動模塊，使該儲存介質於該寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號以分別與一頻率信號作比對、並且回傳給該儲存介質控制器一數據信號，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會導致該數據信號發生一轉態事件； 一計數器，計數上述轉態事件；以及 一運算單元，控制該相位移動模塊以及該計數器，且於該計數器統計出僅有一次上述轉態事件發生時，控制該相位移動模塊採用符合上述數據觸發信號與上述頻率信號的同步傳遞狀況的相位位移形成一第一數據觸發信號。
2.根據權利要求I所述的數據儲存裝置，其特徵在於，於一寫入操作下，該儲存介質隨著上述第一數據觸發信號與上述頻率信號的同步觸發點加載該數據信號上的數據。
3.根據權利要求I所述的數據儲存裝置，其特徵在於，該儲存介質為雙倍數據率同步動態隨機存取內存或快閃記憶體。
4.根據權利要求I所述的數據儲存裝置，其特徵在於，該儲存介質控制器設計於一北橋晶片或一系統晶片中。
5.根據權利要求I所述的數據儲存裝置，其特徵在於，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況是滿足上升緣對齊。
6.一儲存介質控制器，其特徵在於，包括 一相位移動模塊，使一儲存介質於一寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號以分別與一頻率信號作比對、並且回傳給該儲存介質控制器一數據信號，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會導致該數據信號發生一轉態事件； 一計數器，計數上述轉態事件；以及 一運算單元，控制該相位移動模塊以及該計數器，且於該計數器統計出僅有一次上述轉態事件發生時，控制該相位移動模塊採用符合上述數據觸發信號與上述頻率信號的同步傳遞狀況的相位位移形成一第一數據觸發信號。
7.根據權利要求6所述的儲存介質控制器，其特徵在於，於對該儲存介質進行一寫入操作時，為該儲存介質提供上述第一數據觸發信號與上述頻率信號、且將數據載於該數據信號以傳遞給該儲存介質，使該儲存介質隨著上述第一數據觸發信號與上述頻率信號的同步觸發點加載該數據信號上的數據。
8.根據權利要求6所述的儲存介質控制器，其特徵在於，該儲存介質控制器所控制的該儲存介質為雙倍數據率同步動態隨機存取內存或快閃記憶體。
9.根據權利要求6所述的儲存介質控制器，其特徵在於，該儲存介質控制器設計於一北橋晶片或一系統晶片中。
10.根據權利要求6所述的儲存介質控制器，其特徵在於，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況是滿足上升緣對齊。
11.一種儲存介質控制方法，其特徵在於，包括 使一儲存介質於一寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號以分別與一頻率信號作比對、並且輸出一數據信號，上述數據觸發信號與上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會導致該數據信號發生一轉態事件； 計數上述轉態事件；以及 於計數統計顯示僅有一次上述轉態事件發生時，採用符合上述數據觸發信號與上述頻率信號的同步傳遞狀況的相位位移形成一第一數據觸發信號由該儲存介質接收。
12.根據權利要求11所述的儲存介質控制方法，其特徵在於，還包括於計數統計顯示 多於一次上述轉態事件發生時，令計數歸零，並再次分時供應多個具有不同相位位移的數據觸發信號給該寫入均衡操作下的該儲存介質，以重新計數該數據信號的上述轉態事件、並據以判斷出適於形成上述第一數據觸發信號的相位位移。
13.根據權利要求11所述的儲存介質控制方法，其特徵在於，還包括於對該儲存介質進行一寫入操作時，提供該儲存介質上述第一數據觸發信號與上述頻率信號、且將數據載於該數據信號以傳遞給該儲存介質，使該儲存介質隨著上述第一數據觸發信號與上述頻率信號的同步觸發點加載該數據信號上的數據。
14.根據權利要求11所述的儲存介質控制方法，其特徵在於，該儲存介質控制方法所控制的該儲存介質為雙倍數據率同步動態隨機存取內存或快閃記憶體。
15.根據權利要求11所述的儲存介質控制方法，其特徵在於，上述數據觸發信號以及上述頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況是滿足上升緣對齊。
全文摘要
本發明公開了一種數據儲存裝置、儲存介質控制器與控制方法。根據該儲存介質控制方法，一儲存介質於一寫入均衡操作下分時接收到多個具有不同相位位移的數據觸發信號以分別與一頻率信號作比對並據以輸出一數據信號。在該寫入均衡操作下，數據觸發信號與頻率信號同步傳遞至該儲存介質的狀況會導致該數據信號發生一轉態事件。所述方法包括計數上述轉態事件。若計數統計顯示上述相位位移一整輪的變換測試中僅有一次上述轉態事件發生，所述方法會採用該次轉態事件所對應的相位位移形成一第一數據觸發信號由該儲存介質接收，作一寫入操作的數據擷取參考用。本發明可避免因頻率信號與數據觸發信號於儲存介質端的不同步而導致的寫入錯誤。
文檔編號G06F3/06GK102981781SQ20121048443
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年10月15日
發明者何寬瑞, 楊宗彬 申請人:威盛電子股份有限公司