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GEBIET DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der Erfindung können sich allgemein auf elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf eine Infrarot- Leuchtdiode (IR-LED) zum Übertragen von Daten von einer elektronischen Vorrichtung beziehen.
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HINTERGRUND
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Enterprise-Solid-State-Speichervorrichtungen oder Solid-State-Laufwerke (SSDs) sind Branchenstandart-Formfaktoren und entsprechenden Spezifikationen und Protokollen zugeordnet (z. B. Schnittstellenstandards [SFF-8201 + PCIe_SFF-8639_R3.0 V1.0] und U.3 [SFF-8201 + SFF-TA-1001] und Formfaktoren EDSFF 3" [SFF-TA-1008], E1.S (SFF-TA-1006] und E1.L [SFF-TA-1007]), einschließlich Definitionen für Stifte/Signale für und Platzierungen von sichtbarer LED-Kommunikation. Es kann jedoch sein, dass die Nützlichkeit von aktuellen Laufwerk-LEDs als relativ niedriger Kundenwert betrachtet wird. Zum Beispiel kennzeichnen aktuelle Laufwerk-LEDs üblicherweise nur verschiedene Zustände der Vorrichtung, wie Eingeschaltet, Aktivität, optionales Beaconing (z. B. SOS/Aufmerksamkeit) und dergleichen.
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Alle in diesem Abschnitt beschriebenen Ansätze sind Ansätze, die verfolgt werden könnten, aber nicht notwendigerweise Ansätze, die zuvor konzipiert oder verfolgt wurden. Daher sollte, sofern nicht anders angegeben, nicht angenommen werden, dass jeder der in diesem Abschnitt beschriebenen Ansätze lediglich aufgrund seiner Aufnahme in diesen Abschnitt als Stand der Technik qualifiziert ist.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden exemplarisch und nicht beschränkt in den Abbildungen der beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, dargestellt:
- 1A ist ein Blockdiagramm, das ein Solid-State-Laufwerk (SSD) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
- 1B ist eine Draufsicht, die ein Festplattenlaufwerk (HDD) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
- 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Infrarot-Leuchtdioden-Kommunikationsprotokoll (IR-LED-Kommunikationsprotokoll) (IR) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; und
- 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Allgemein werden Ansätze zum Einsetzen von Infrarot-Leuchtdioden (IR-LEDs) zum Übertragen von Daten von einer elektronischen Vorrichtung, wie im Kontext von Datenspeicherungsvorrichtungen (allgemein „Laufwerke“) in einem Datenspeicherungssystem, beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung bereitzustellen. Es wird jedoch ersichtlich sein, dass die Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um zu vermeiden, dass die Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung unnötig unklar werden.
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Einleitung
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Terminologie
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Bezugnahmen hierin auf „eine Ausführungsform“ und dergleichen sollen bedeuten, dass das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder die bestimmte Charakteristik, die beschrieben sind, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist. Beispiele solcher Ausdrücke beziehen sich jedoch nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform,
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Der Begriff „im Wesentlichen“ ist so zu verstehen, dass er ein Merkmal beschreibt, das weitgehend oder nahezu strukturiert, eingerichtet, dimensioniert usw. ist, bei dem jedoch Fertigungstoleranzen und dergleichen in der Praxis zu einer Situation führen können, in der die Struktur, Konfiguration, Abmessung usw. nicht immer oder notwendigerweise genau wie angegeben sind. Zum Beispiel würde die Beschreibung einer Struktur als „im Wesentlichen vertikal“ diesem Begriff ihre klare Bedeutung zuweisen, sodass die Seitenwand für alle praktischen Zwecke vertikal ist, aber nicht genau bei 90 Grad.
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Auch wenn Begriffe wie „optimal“, „optimieren“, „minimal“, „minimieren“, „maximal“, „maximieren“ und dergleichen möglicherweise nicht mit bestimmten Werten zugeordnet sind, so wird bei Verwendung solcher Begriffe hierin doch beabsichtigt, dass der Fachmann solche Begriffe so verstehen würden, dass sie einen Wert, Parameter, eine Metrik und dergleichen auch in einer vorteilhaften Richtung betreffen, die mit der Gesamtheit dieser Offenlegung übereinstimmt. Zum Beispiel erfordert das Beschreiben eines Werts von etwas als „minimal“ nicht, dass der Wert tatsächlich gleich einem theoretischen Minimum (z. B. Null) ist, sondern sollte in praktischem Sinne so verstanden werden, dass ein entsprechendes Ziel darin bestünde, den Wert in eine vorteilhafte Richtung zu einem theoretischen Minimum zu bewegen.
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Kontext
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Es sei daran erinnert, dass die Nützlichkeit von LEDs als von relativ niedrigem Wert für Kunden und Endbenutzer betrachtet werden kann. Darüber hinaus sind viele Rechenzentrumsbetreiber nicht in der Lage, fehlerhafter Laufwerke, die Ersatz in einem Datenspeicherungssystem, einer Serverfarm, einem Kommunikationsnetzwerk und dergleichen benötigen, zu lokalisieren oder werden durch ein Lokalisieren fehlerhafter Laufwerke vor Herausforderungen gestellt. Dies kann dazu führen, dass nicht fehlerhafte Laufwerke irrtümlich entfernt werden können, was möglicherweise zu Datenverlust, Leistungsverschlechterung und anderen unerwünschten Auswirkungen führen könnte. Mindestens ein Teil dieses Problems besteht darin, dass Laufwerkkennzeichnungen und eindeutige Laufwerkseriennummern nur dann sichtbar sind, wenn ein Laufwerk aus seinem Gehäuse oder dem Träger entfernt wird. Somit kann eine Art und Weise, in der wichtige Laufwerkinformationen außerhalb des Laufwerks extern übermittelt werden, vorteilhaft sein.
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Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED) zur externen Übertragung von Daten Laufwerkinterne IR-LED
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Angesichts der vorstehenden Herausforderungen mit „In-Situ“-Laufwerkidentifikation (z. B. während es in einem Ausrüstungsgestell untergebracht ist) kann eine Infrarot-LED implementiert werden, um eine herkömmliche Einschalt-LED zu erweitern. Das heißt, gemäß einer Ausführungsform wird eine vorhandene Einschalt-LED in einem Laufwerk beibehalten, während eine neue IR-LED benachbart oder anderweitig in der Nähe der Einschalt-LED hinzugefügt wird. Diese IR-LED kann zum Kommunizieren von laufwerkidentifizierenden Informationen, Laufwerkzustandsinformationen und/oder einfachen Metadaten verwendet werden, zum Beispiel und gemäß einer Ausführungsform, und kann ohne Weiteres bei etwa 9600 Bits pro Sekunde (bps) kommunizieren. Jede LED kann zur Steuerung durch verschiedene LED-Steuerroutinen konfiguriert sein, wie eine statische Zustandsroutine, um der Einschalt-LED zu befehlen, sichtbares Licht zu emittieren, das anzeigt, dass der Laufwerkstrom eingeschaltet ist, und eine dynamische Zustandsroutine, um der IR-LED zu befehlen, durch Übertragen von Datenbytes über eine sich wiederholende Schleife zu kommunizieren, sodass sich ein oder mehrere Datenfelder im Laufe der Zeit als dynamische Informationsaktualisierungen ändern können, wie an anderer Stelle hierin detaillierter beschrieben.
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2 ist ein Blockdiagramm, das ein Infrarot-Leuchtdioden-Kommunikationsprotokoll (IR-LED-Kommunikationsprotokoll) gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Gemäß einer Ausführungsform sind Daten oder Informationen, die von der IR-LED übertragen werden, gemäß einem Protokoll, das eine Protokollpräambel 202, einen Header-Typ 204 und Datenbytes 206 (oder „Nutzlast“) aufweist, die alle auf einer Trägerwelle (z. B. einem Pulswellenpaket) überlagert sein können, die von der IR-LED emittiert wird. Das Feld der Protokollpräambel 202 dient zur Verwendung des einen oder der mehreren Kommunikationsprotokolle, die für die IR-Kommunikation verwendet werden, wie RS-232 („Recommended Standard 232“, ein Standard für serielle Kommunikationsübertragung von Daten), RC5-Verschlüsselungsalgorithmus („Rivest Cipher 5“, eine Blockverschlüsselung mit symmetrischem Schlüssel) und dergleichen für nicht einschränkende Beispiele. Das Feld „Header-Typ“ 204 dient zum Verwenden beim Bezeichnen der Länge erwarteter Daten und Felddefinitionen (bis zur nächsten Protokollpräambel 202), und die als Standard für einen oder mehrere Typen elektronischer Vorrichtungen eingerichtet werden können oder zum Beispiel herstellereindeutig sein können.
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Das Feld „Datenbytes“ 206 dient zur Verwendung beim Bezeichnen von Bereichen von Daten, die verschiedene Typen und/oder Formen von Informationen darstellen, die von der IR-LED kommuniziert und übermittelt werden, kann ein verschlüsselter Header-Typ (z. B. ein Chiffretext fester Länge) sein, und dessen Header-Typ(en) als Standard für einen oder mehrere Typen von elektronischen Vorrichtungen eingerichtet sein können oder zum Beispiel herstellereindeutig sein können. Gemäß Ausführungsformen kann das Feld „Datenbytes“ 206 Nutzdaten enthalten, die, wie in dem Präambel- oder Header-Typ bezeichnet, verschlüsselt werden können, aufweisend eine oder mehrere der folgenden statischen vorrichtungsidentifizierenden Informationen, die insbesondere eine gegebene elektronische Vorrichtung wie eine Datenspeicherungsvorrichtung identifizieren: (a) den Vorrichtungshersteller 206a, (b) die Vorrichtungsmodellnummer 206b und (c) die Vorrichtungsseriennummer 206c, z. B. Identifizieren von Informationen, die üblicherweise auf einem Vorrichtungsetikett eingeschlossen sind, das an einer gegebenen Vorrichtung angebracht ist. Gemäß Ausführungsformen kann das Feld „Datenbytes“ 206 weiterhin eine Nutzlast enthalten, die eine oder mehrere der folgenden dynamischen Vorrichtungsinformationen über eine gegebene elektronische Vorrichtung aufweist: (d) die Vorrichtungs-Firmware-Version 206d und (e) die Informationen zum Vorrichtungszustand 206e.
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3 ist ein Blockdiagramm, das eine Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Ein Kommunikationssystem 300 weist eine Vielzahl von elektronischen Vorrichtungen 302a, 302b bis 302n (zusammen elektronische Vorrichtungen 302a bis 302n) auf, wobei n für eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen steht (z. B. Datenspeicherungsvorrichtungen wie Festplattenlaufwerke (HDDs) und/oder Solid-State-Laufwerke (SSDs) in einem Rechenzentrum), die von Implementierung zu Implementierung variieren können. Der Typ der Vorrichtung, die durch eine oder mehrere der elektronischen Vorrichtungen 302a bis 302n dargestellt wird, kann zum Beispiel und gemäß einer Ausführungsform eine Datenspeicherungsvorrichtung, eine Servervorrichtung, einen Netzwerkschalter und eine Leistungsverteilungseinheit einschließen. Jede Vorrichtung 302a bis 302n weist auf und ist mindestens teilweise unter der Steuerung einer oder mehrerer Schaltlogiken einer Steuerung 304 (z. B. einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung oder ASIC), die eine oder mehrere Sequenzen von Anweisungen (d. h. Logik) aufweist und/oder verkörpert, die bei Ausführen durch einen oder mehrere Prozessoren aktiviert werden, um entsprechende Schritte, Vorgänge, Routinen, Prozeduren und dergleichen auszuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jede Vorrichtung 302a bis 302n weiterhin eine sichtbare LED 307, wie eine Einschalt-LED, die konfiguriert ist, um ein entsprechendes sichtbares stationäres Zustandssignal 311a bis 311n zu emittieren, und eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED) 306 auf, die konfiguriert ist, um Identifikationsinformationen von der Quelle oder dem Hersteller der Vorrichtung extern zu senden (d. h. nach außerhalb der Vorrichtung) und zu kommunizieren, die insbesondere die Vorrichtung identifizieren (siehe z. B. Datenbytes 206 von 2), wie über ein entsprechendes Infrarotträgerwellensignal 310a bis 310n, das eine Nutzlast trägt, die solche jeweiligen Identifikationsinformationen aufweist, Infrarotstrahlung, wie allgemein bekannt, ist (für das menschliche Auge) allgemein unsichtbare Strahlung oder Licht mit Frequenzen, die zwischen sichtbarem Licht und Mikrowellen liegen (z. B. allgemeinen als bei Wellenlängen zwischen etwa 700 Nanometer bis 1 Millimeter verstanden). Jede der sichtbaren LED 307 und der IR-LED 306 können implementiert werden, um unter der Steuerung von Logikroutinen der separaten Steuerung 304 zu arbeiten. Zum Beispiel kann die Routine, die der sichtbaren LED 307 zugeordnet ist, die LED 307 in einem statischen oder stationären Zustand betriebsmäßig steuern (z. B. bedeutet Licht ein, dass die Vorrichtungsleistung eingeschaltet ist, und Licht aus bedeutet, dass die Vorrichtungsleistung ausgeschaltet ist) und die Routine, die der IR-LED 306 zugeordnet ist, kann die IR-LED 308 gemäß einer Wiederholschleife, wie in 2 dargestellt, betriebsmäßig steuern, sodass jegliche dynamische Informationen (siehe z. B. Firmware-Version 206d und Zustand 206e von 2), die von der IR-LED 306 kommuniziert werden, aktualisiert und entsprechend übertragen werden können.
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Jede der sichtbaren LED 307 und der IR-LED 306 können eng zueinander positioniert implementiert sein, z. B. angrenzend, auf der gleiche Leiterplatte. Gemäß einer Ausführungsform kann jede Vorrichtung 302a bis 302n weiterhin eine Lichtröhre 308 aufweisen, die optisch mit der sichtbaren LED 307 zur Übertragung des entsprechenden sichtbaren Lichtsignals 311a bis 311n von der LED 307 nach außerhalb jeder jeweiligen Vorrichtung 302a bis 302n gekoppelt ist, und wobei die IR-LED 306 weiterhin optisch mit derselben Lichtröhre 308 zur Übertragung der entsprechenden codierten Nutzlast an Datenbytes 206 (2) des entsprechenden IR-Trägersignals 310a bis 310n von der IR-LED 306 nach außerhalb jeder Vorrichtung 302a bis 302n gekoppelt ist. Das heißt, die Ausgaben der sichtbaren LED 307 und der IR-LED 306 können zu einer gemeinsamen Lichtröhre 308 zusammengeführt werden, um sowohl an das Äußere der jeweiligen Vorrichtung 302a bis 302n zu überragen, da die unterschiedlichen Lichtfrequenzen beiden Ausgaben ermöglichen, sich durch einen gemeinsamen Kanal zu bewegen. Es wird auf relevante Standards, wie U.2, U.3, EDSFF 3", E1.S, E1.L Bezug genommen, deren gesamter Inhalt für alle Zwecke, wie wenn sie hierin vollständig dargelegt sind, zur Anleitung hinsichtlich der geeigneten Platzierung der IR-LED 306 innerhalb einer Vorrichtung 302a bis 302n und für die Notwendigkeit oder Implementierung einer Lichtröhre 308 aufgenommen wird.
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Im Kontext eines Systems, in dem solche elektronischen Vorrichtungen, die mit der IR-LED 306 wie beschrieben bereitgestellt sind, wie ein Speicherungssystem, ein Speicherungsnetzwerk, eine Serverfarm und dergleichen implementiert sind, kann ein Systemanbieter entscheiden, ein Lichtröhre zu verwenden, um beim Übertragen der Informationen nach außerhalb oder an den Umfang des Systems zu unterstützen. Zum Beispiel können Enterprise-Solid-State-Laufwerke (SSDs), die den U.2- oder U.3-Schnittstellenstandards entsprechen, die Stifte/Signale für die sichtbare LED-Kommunikation definieren, eine Lichtröhre außerhalb der elektronischen Vorrichtung und kommunikativ mit der IR-LED 306 gekoppelt einsetzen wollen oder müssen. Daher können SSD-Lieferanten die IR-LED 306 und die sichtbare LED 307 an oder auf einer bestimmten Position innerhalb der Vorrichtung platzieren wollen oder müssen, um die Verbindung mit einem solchen externen Systemlichtröhre zu ermöglichen.
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IR-LED-Leser
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 3 weist das Kommunikationssystem 300 weiterhin einen tragbaren IR-Empfänger 312 auf, der einen Lichttrichter 316 aufweist, der eingerichtet ist, um Interferenzen von benachbarten Vorrichtungen zu vermeiden, die in demselben System installiert sind. Somit kann ein einzelner IR-Empfänger 312 eingesetzt werden, um eine Reihe oder ein Regal oder ein Gestell von elektronischen Vorrichtungen systematisch zu scannen, um die jeweiligen Kommunikationssignale 310a bis 310n „lesen“, die von jeder der jeweiligen Vorrichtungen 302a bis 302n übertragen werden. Gemäß einer Ausführungsform führt der Lichttrichter 316 zu einem vertieften IR-Sensor 317, der zusammen mit dem Lichttrichter 316 eingerichtet ist, um das Empfangsfeld des Sensors, d. h. das Sensorfeld, zu verengen. Somit ist der IR-Empfänger 312 eingerichtet, um die Signale 310a bis 310n über den Lichttrichter 316 und den vertieften IR-Sensor 317 zu empfangen, und gemäß einer Ausführungsform weiterhin eingerichtet, um die Signale 310a bis 310n über einen On-Board-Decodierer 313 oder Prozessor zur Anzeige auf einer On-Board-Anzeige 314 zu decodieren. Wenn er als eine solche eigenständige Vorrichtung eingerichtet ist, wird der IR-Empfänger 312 als handgehaltene Vorrichtung betrachtet. Der IR-Empfänger kann jedoch alternativ eingerichtet sein, um eine „Dumb“-Vorrichtung ohne den Decodierer 313 und/oder die Anzeige 314 zu sein, wobei der IR-Leser 312 eingerichtet ist, um jedes erfasste IR-Signal 310a bis 310n, das von einer entsprechenden Vorrichtung 302a bis 302n empfangen wird, zu einer externen Verarbeitungsvorrichtung, zum Beispiel einer USB(Universal Serial Bus)-verbundenen Vorrichtung, wie einem Laptop-Computer, über eine USB-Kommunikationsverbindung 318 und/oder an ein Smartphone (auf dem eine geeignete Anwendung oder „App“ installiert ist) oder Tablet oder dergleichen über eine geeignete Kommunikationsverbindung, die als Telefonkommunikationsverbindung 319 dargestellt ist, zu durchlaufen.
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In Bezug auf eine Implementierung der vorstehenden Ansätze wird eine relativ schnelle und genaue physische Identifizierung der elektronischen Vorrichtungen in einem System/Rechenzentrum ermöglicht. Des Weiteren wird dadurch das Entfernen einer falschen Vorrichtung zum Austausch verhindert, was zu einer erhöhten Datenverfügbarkeit/Betriebszeit führt. Darüber hinaus können solche Fähigkeiten mit einem kleinen Kostenanstieg auf die Vorrichtungsmaterialliste bereitgestellt werden, d. h. relativ kostengünstig, wie auf Kosten einer anderen LED und einer vielseitigeren Lichtröhre, um sowohl das sichtbare als auch das IR-Licht zu handhaben.
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Konfiguration des Festkörperlaufwerks
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Wie erörtert, können Ausführungsformen im Kontext von einem Datenspeicherungssystem oder Rechenzentrum verwendet werden, in dem mehrere Datenspeicherungsvorrichtungen (DSDs), wie SSDs, eingesetzt werden. Somit ist 1A ein Blockdiagramm, das einen Beispielbetriebskontext solch einer elektronischen Vorrichtung veranschaulicht, mit dem Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können. 1A veranschaulicht eine generische SSD-Architektur 150 mit einer SSD 152, die über eine primäre Kommunikationsschnittstelle 156 kommunikativ mit einem Host 154 gekoppelt ist. Ausführungsformen sind nicht auf eine Einrichtung beschränkt, wie sie in 1A dargestellt ist, vielmehr können Ausführungsformen mit anderen SSD-Konfigurationen als den in 1A veranschaulichten implementiert werden. Beispielsweise können Ausführungsformen implementiert werden, um in anderen Umgebungen zu arbeiten, die zum Schreiben und Lesen von Daten auf nichtflüchtigen Speicherkomponenten beruhen.
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Der Host 154 stellt grob jede Art von Computerhardware, -software oder -firmware (oder eine beliebige Kombination des Vorstehenden) dar, die unter anderem Daten-E/A-Anforderungen oder -Aufrufe an eine oder mehrere Speichervorrichtungen sendet. Zum Beispiel kann der Host 154 ein Betriebssystem sein, das auf einem Computer, einem Tablet, einem Mobiltelefon oder allgemein einem beliebigen Typ von Rechenvorrichtung ausgeführt wird, die Speicherungsspeicher enthält oder mit diesem zusammenwirkt. Die primäre Schnittstelle 156, die den Host 154 mit der SSD 152 koppelt, kann beispielsweise der interne Bus eines Speichersystems oder ein Kommunikationskabel oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung oder dergleichen sein.
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Das in 1A veranschaulichte Beispiel-SSD 152 schließt eine Schnittstelle 160, eine Steuerung 162 (z. B. eine Steuerung mit darin enthaltener Firmware-Logik), einen Funktionsblock zur Adressierung 164, einen Datenpuffer-Cache 166 und eine oder mehrere nichtflüchtige Speicherkomponenten (NVM-Komponenten) 170a, 170b bis 170n ein, wobei n für eine beliebige Anzahl von NVM-Komponenten steht, die von Implementierung zu Implementierung variieren kann.
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Die Schnittstelle 160 ist in diesem Zusammenhang ein Interaktionspunkt zwischen Komponenten, nämlich SSD 152 und Host 154, und ist sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene anwendbar. Dies ermöglicht einer Komponente die Kommunikation mit anderen Komponenten über ein Eingabe-/Ausgabe-System (E/A-System) und ein zugehöriges Protokoll. Eine Hardwareschnittstelle wird in der Regel durch die mechanischen, elektrischen und logischen Signale an der Schnittstelle und das Protokoll zu deren Sequenzierung beschrieben. Einige nicht einschränkende Beispiele für übliche und standardmäßige Schnittstellen schließen SCSI (Small Computer System Interface), SAS (Serial Attached SCSI) und SATA (Serial ATA) ein.
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Eine SSD 152 schließt eine Steuerung 162 ein, welche die Elektronik verkörpert, welche die nichtflüchtigen Speicherkomponenten (z. B. NAND-Flash) mit dem Host verbrückt, wie den nichtflüchtigen Speicher 170a, 170b bis 170n mit dem Host 154. Die Steuerung ist üblicherweise ein eingebetteter Prozessor, der Code auf Firmware-Ebene ausführt, und kann ein wichtiger Faktor für die SSD-Leistung sein.
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Die Steuerung 162 ist über einen Funktionsblock zur Adressierung 164 mit dem nichtflüchtigen Speicher 170a, 170b bis 170n über eine Schnittstelle verbunden. Die Funktion zur Adressierung 164 wird zum Beispiel betrieben, um Zuordnungen zwischen logischen Blockadressen (LBAs) von dem Host 154 zu einer entsprechenden physischen Blockadresse auf dem SSD 152, nämlich auf dem nichtflüchtigen Speicher 170a, 170b bis 170n des SSD 152, zu verwalten. Da die nichtflüchtige Speicherseite und die Hostsektoren unterschiedlich groß sind, muss eine SSD eine Datenstruktur aufbauen und verwalten, die es ihr ermöglicht, zwischen dem Host, der Daten in einen Sektor schreibt oder Daten aus einem Sektor liest, und der physischen nichtflüchtigen Speicherseite, auf der diese Daten tatsächlich platziert sind, zu übersetzen. Diese Tabellenstruktur oder „Zuordnung“ kann für eine Sitzung im flüchtigen Speicher 172 der SSD, wie DRAM oder eine andere lokale flüchtige Speicherkomponente, auf welche die Steuerung 162 und die Adressierung 164 zugreifen können, erstellt und verwaltet werden. Alternativ kann die Tabellenstruktur über Sitzungen im nichtflüchtigen Speicher der SSD, wie dem nichtflüchtigen Speicher 170a, 170b-170n, dauerhafter beibehalten werden.
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Die Adressierung 164 interagiert zusätzlich zum nichtflüchtigen Speicher 170a, 170b-170n mit dem Datenpuffer-Cache 166. Der Datenpuffer-Cache 166 einer SSD 152 verwendet in der Regel DRAM als Cache, ähnlich dem Cache in Festplattenlaufwerken. Der Datenpuffer-Cache 166 dient als Puffer oder Staging-Bereich für die Übertragung von Daten zu und von den nichtflüchtigen Speicherkomponenten sowie als Cache zum Beschleunigen zukünftiger Anforderungen für die zwischengespeicherten Daten. Der Datenpuffer-Cache 166 wird in der Regel mit einem flüchtigen Speicher implementiert, sodass die darin gespeicherten Daten nicht dauerhaft im Cache gespeichert sind, d. h. die Daten sind nicht persistent.
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Schließlich enthält das SSD 152 eine oder mehrere Komponenten nichtflüchtigen Speichers 170a, 170b bis 170n. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die nichtflüchtigen Speicherkomponenten 170a, 170b-170n als Flash-Speicher (z. B. NAND- oder NOR-Flash) oder andere Typen von Festkörperspeicher implementiert werden, die gegenwärtig oder in der Zukunft verfügbar sind. Die nichtflüchtigen Speicherkomponenten 170a, 170b-170n sind die tatsächlichen elektronischen Speicherkomponenten, auf denen Daten dauerhaft gespeichert sind. Die nichtflüchtigen Speicherkomponenten 170a, 170b-170n der SSD 152 können als analog zu den Festplatten in Festplattenlaufwerkspeichervorrichtungen (HDD-Speichervorrichtungen) angesehen werden.
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Weiterhin können die hierin enthaltenen Verweise auf eine Datenspeichervorrichtung eine Multimedium-Speichervorrichtung (oder eine „Multimedium-Vorrichtung“, die manchmal als „Multi-Tier-Vorrichtung“ oder „Hybridlaufwerk“ bezeichnet werden kann) umfassen. Eine Multimedium-Speichervorrichtung bezieht sich allgemein auf eine Speichervorrichtung mit der Funktionalität von sowohl einer herkömmlichen HDD (siehe z. B. HDD 100) kombiniert mit einer SSD (siehe z. B. SSD 150) unter Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers, wie Flash oder eines anderen Festkörperspeichers (z. B. integrierte Schaltungen), der elektrisch löschbar und programmierbar ist. Da sich Betrieb, Verwaltung und Steuerung der verschiedenen Arten von Speichermedien in der Regel unterscheiden, kann der Solid-State-Teil eines Hybridlaufwerks seine eigene entsprechende Steuerungsfunktionalität einschließen, die zusammen mit der Festplattenfunktionalität in eine einzige Steuerung integriert werden kann. Eine Multimedium-Speichervorrichtung kann so konzipiert und eingerichtet sein, dass sie den Solid-State-Teil auf verschiedene Weise betreibt und nutzt, wie als nicht einschränkende Beispiele, indem sie den Festkörperspeicher als Cache-Speicher verwendet, zum Speichern häufig abgerufener Daten, zum Speichern I/O-intensiver Daten, zum Speichern von Metadaten, die Nutzlastdaten entsprechen (z. B. zur Unterstützung beim Decodieren der Nutzlastdaten) und dergleichen. Weiterhin kann eine Multimedium-Speichervorrichtung im Wesentlichen als zwei Speichervorrichtungen in einem einzigen Gehäuse konzipiert und eingerichtet werden, d. h. ein traditionelles HDD und ein SSD, mit entweder einer oder mehreren Schnittstellen für die Hostverbindung.
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Konfiguration des Festplattenlaufwerks
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Ausführungsformen können auch im Kontext von Festplattenlaufwerken (HDDs) verwendet werden, wie externe HDDs, in denen Gehäuse/Einhüllungen verwendet werden, um eine HDD zu umschließen oder aufzunehmen, und mit denen IR-LEDs, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, implementiert werden können. Somit ist gemäß einer Ausführungsform eine Draufsicht, die ein HDD 100 veranschaulicht, in 1B gezeigt, um beispielhafte Betriebskomponenten einer solchen elektronischen Vorrichtung zu veranschaulichen, mit der Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können.
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1B veranschaulicht die funktionale Anordnung von Komponenten des HDD 100, einschließlich eines Gleiters 110b, der einen magnetischen Lese-Schreibkopf 110a einschließt. Zusammenfassend können der Gleiter 110b und der Kopf 110a als Kopfgleiter bezeichnet werden. Das HDD 100 schließt mindestens eine Kopf-Kardan-Aufhängung (HGA) 110 ein, die den Kopfgleiter, eine an dem Kopfgleiter typischerweise über eine Biegung befestigte Führungsaufhängung 110c und einen Lastbalken 110d, der an der Führungsaufhängung 110c befestigt ist, einschließt. Das HDD 100 schließt auch mindestens ein Aufzeichnungsmedium 120 ein, das drehbar an einer Spindel 124 montiert ist, und einen Antriebsmotor (nicht sichtbar), der an der Spindel 124 befestigt ist, um das Medium 120 zu drehen. Der Lese-Schreibkopf 110a, der auch als ein Wandler bezeichnet werden kann, schließt ein Schreibelement und ein Leseelement zum jeweiligen Schreiben und Lesen von Informationen ein, die auf dem Medium 120 des HDD 100 gespeichert sind. Das Medium 120 oder eine Vielzahl von Plattenmedien kann mit einer Plattenklemme 128 an der Spindel 124 befestigt werden.
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Das HDD 100 schließt weiterhin einen Arm 132, der an der HGA 110 befestigt ist, einen Schlitten 134, einen Schwingspulenmotor (VCM), der einen Anker 136 einschließlich einer Schwingspule 140, die an dem Schlitten 134 befestigt ist, einschließt, und einen Stator 144 einschließlich eines Schwingspulenmagneten (nicht sichtbar) ein. Der Anker 136 des VCM ist am Schlitten 134 befestigt und so eingerichtet, dass er den Arm 132 und den HGA 110 bewegt, um auf Abschnitte des Mediums 120 zuzugreifen, die alle gemeinsam auf einem Drehzapfen 148 mit einer dazwischen angeordneten Drehlageranordnung 152 montiert sind. Im Fall eines HDD mit mehreren Festplatten kann der Schlitten 134 als „E-Block“ oder Kamm bezeichnet werden, da der Schlitten so angeordnet ist, dass er eine Reihe von Armen trägt, die ihm das Aussehen eines Kamms verleihen.
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Eine Anordnung, die eine Kopf-Kardan-Aufhängung (z. B. HGA 110) einschließlich einer Vorrichtung, mit welcher der Kopfgleiter gekoppelt ist, einen Betätigungsarm (z. B. der Arm 132) und/oder Lastbalken, mit dem die Biegung gekoppelt ist, und ein Stellglied (z. B. VCM), mit dem der Betätigungsarm gekoppelt ist, aufweist, kann zusammenfassend als Kopfstapelbaugruppe (HSA) bezeichnet werden. Eine HSA kann jedoch mehr oder weniger Komponenten als die beschriebenen einschließen. Beispielsweise kann sich eine HSA auf eine Anordnung beziehen, die weiterhin elektrische Verbindungskomponenten einschließt. Im Allgemeinen ist eine HSA die zum Bewegen des Kopfgleiters eingerichtete Anordnung, um auf Teile des Mediums 120 für Lese- und Schreibvorgänge zuzugreifen.
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Mit weiterer Bezugnahme auf 1B werden elektrische Signale (z. B. Strom zu der Schwingspule 140 des VCM), die ein Schreibsignal zu dem und ein Lesesignal von dem Kopf 110a aufweisen, über eine flexible Kabelanordnung (FCA) 156 (oder „Flexkabel“) übertragen. Die Verbindung zwischen dem flexiblen Kabel 156 und dem Kopf 110a kann ein Arm-Elektronik (AE)-Modul 160 einschließen, das einen integrierten Vorverstärker für das Lesesignal sowie andere elektronische Komponenten des Lese- und Schreibkanals aufweisen kann. Das AE-Modul 160 kann wie gezeigt am Schlitten 134 befestigt sein. Das flexible Kabel 156 kann mit einem elektrischen Verbinderblock 164 gekoppelt sein, der in einigen Konfigurationen eine elektrische Verbindung durch eine elektrische Durchführung bereitstellt, die durch ein HDD-Gehäuse 168 bereitgestellt wird. Das HDD-Gehäuse 168 (oder „Gehäusebasis“ oder „Basisplatte“ oder einfach „Basis“) in Verbindung mit einer HDD-Abdeckung bietet ein halb abgedichtetes (oder in einigen Konfigurationen hermetisch abgedichtetes) Schutzgehäuse für die Informationsspeicherkomponenten des HDD 100.
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Andere elektronische Komponenten, einschließlich einer Festplattensteuerung und Servoelektronik mit einem digitalen Signalprozessor (DSP), stellen elektrische Signale an den Antriebsmotor, die Schwingspule 140 des VCM und den Kopf 110a der HGA 110 bereit. Das dem Antriebsmotor bereitgestellt elektrische Signal ermöglicht es dem Antriebsmotor, sich zu drehen und ein Drehmoment für die Spindel 124 bereitzustellen, das wiederum auf das Medium 120 übertragen wird, das an der Spindel 124 befestigt ist. Dadurch dreht sich das Medium 120 in eine Richtung 172. Das sich drehende Medium 120 erzeugt ein Luftpolster, das als Luftlager wirkt, auf dem die Luftlagerfläche (ABS) des Gleiters 110b läuft, sodass der Gleiter 110b über der Oberfläche des Mediums 120 fliegt, ohne mit einer dünnen Magnetaufzeichnungsschicht in Kontakt zu kommen, in der Informationen aufgezeichnet werden. In ähnlicher Weise erzeugt bei einem HDD, bei dem ein leichteres Gas als Luft verwendet wird, wie Helium als ein nicht einschränkendes Beispiel, das sich drehende Medium 120 ein Gaskissen, das als Gas- oder Fluidlager wirkt, auf dem der Gleiter 110b läuft.
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Das elektrische Signal, das an die Schwingspule 140 des VCM bereitgestellt wird, ermöglicht es dem Kopf 110a des HGA 110, auf eine Spur 176 zuzugreifen, auf der Informationen aufgezeichnet werden. Somit schwingt der Anker 136 des VCM durch einen Bogen 180, wodurch der Kopf 110a der HGA 110 auf verschiedene Spuren auf dem Medium 120 zugreifen kann. Informationen werden auf das Medium 120 in einer Vielzahl von radial ineinander geschachtelten Spuren in Sektoren auf dem Medium 120, wie Sektor 184, gespeichert. Entsprechend besteht jede Spur aus einer Vielzahl von sektorierten Spurabschnitten (oder „Spursektor“), wie einem sektorierten Spurabschnitt 188. Jeder sektorierte Spurabschnitt 188 kann aufgezeichnete Informationen beinhalten, und einen Header mit Fehlerkorrekturcode-Informationen und ein Servo-Burst-Signalmuster, wie beispielsweise ein ABCD-Servo-Burst-Signalmuster, das Informationen sind, welche die Spur 176 identifizieren. Beim Zugreifen auf die Spur 176, liest das Leseelement des Kopfes 110a der HGA 110 das Servo-Burst-Signalmuster, das der Servoelektronik ein Positions-Fehlersignal (PES) liefert, welches das der Schwingspule 140 des VCM zugeführte elektrische Signal steuert und somit dem Kopf 110a ermöglicht, der Spur 176 zu folgen. Nach dem Finden der Spur 176 und dem Identifizieren eines bestimmten sektorierten Spurabschnitts 188, liest der Kopf 110a entweder Informationen aus der Spur 176 oder schreibt Informationen auf die Spur 176 in Abhängigkeit von Anweisungen, welche die Plattensteuerung von einem externen Agenten, zum Beispiel einem Mikroprozessor eines Computersystems, erhält.
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Die elektronische Architektur einer Festplatte weist eine Vielzahl von elektronischen Komponenten zur Durchführung ihrer jeweiligen Funktionen zum Betrieb des HDD auf, wie eine Festplattensteuerung („HDC“), eine Schnittstellensteuerung, ein Arm-Elektronikmodul, einen Datenkanal, einen Motortreiber, einen Servoprozessor, Pufferspeicher, usw. Zwei oder mehr derartiger Komponenten können auf einer einzigen integrierten Leiterplatte kombiniert werden, die als „System auf einem Chip“ („SOC“) bezeichnet wird. Einige, wenn nicht alle solcher elektronischer Komponenten sind typischerweise auf einer Leiterplatte angeordnet, die mit der Unterseite eines HDD, wie zum Beispiel mit dem HDD-Gehäuse 168, gekoppelt ist.
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Bezugnahmen auf ein Festplattenlaufwerk, wie das HDD 100, das unter Bezugnahme auf 1B veranschaulicht und beschrieben ist, können eine Informationsspeicherungsvorrichtung aufweisen, die manchmal als „Hybridlaufwerk“ bezeichnet wird. Ein Hybridlaufwerk bezieht sich allgemein auf eine Speichervorrichtung mit der Funktionalität von sowohl einer herkömmlichen HDD (siehe z. B. HDD 100) kombiniert mit Solid-State-Speichervorrichtung (SSD) unter Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers, wie Flash oder eines anderen Solid-State-Speichers (z. B. integrierte Schaltungen), der elektrisch löschbar und programmierbar ist. Da sich Betrieb, Verwaltung und Steuerung der verschiedenen Arten von Speichermedien in der Regel unterscheiden, kann der Solid-State-Teil eines Hybridlaufwerks seine eigene entsprechende Steuerungsfunktionalität einschließen, die zusammen mit der Festplattenfunktionalität in eine einzige Steuerung integriert werden kann. Ein Hybridlaufwerk kann so konzipiert und eingerichtet sein, dass er den Solid-State-Teil auf verschiedene Weise bedient und nutzt, z. B. als nicht einschränkende Beispiele, indem er den Solid-State-Speicher als Cache-Speicher verwendet, zum Speichern häufig abgerufener Daten, zum Speichern I/O-intensiver Daten und dergleichen. Weiterhin kann ein Hybridlaufwerk im Wesentlichen als zwei Speichervorrichtungen in einem einzigen Gehäuse konzipiert und eingerichtet werden, d. h. eine traditionelle Festplatte und ein SSD, mit entweder einer oder mehreren Schnittstellen für die Hostverbindung.
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Erweiterungen und Alternativen
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In der vorangehenden Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf zahlreiche spezifische Details beschrieben, die von Implementierung zu Implementierung variieren können. Daher können verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden, ohne von dem breiteren Geist und Schutzumfang der Ausführungsformen abzuweichen. Somit ist der einzige und ausschließliche Indikator für das, was die Erfindung ist und von den Anmeldern als Erfindung bezeichnet wird, die Reihe der Ansprüche, die sich aus dieser Anmeldung ergeben, in der spezifischen Form, in der diese Ansprüche geltend gemacht werden, einschließlich einer späteren Korrektur. Alle hierin ausdrücklich dargelegten Definitionen für Begriffe, die in solchen Ansprüchen enthalten sind, regeln die Bedeutung der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe. Daher sollte keine Einschränkung, kein Element, keine Eigenschaft, kein Merkmal, kein Vorteil oder Attribut, das nicht ausdrücklich in einem Anspruch erwähnt wird, den Schutzumfang eines solchen Anspruchs in irgendeiner Weise einschränken. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind demgemäß eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.
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Außerdem können in dieser Beschreibung bestimmte Prozessschritte in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden und alphabetische und alphanumerische Bezugszeichen können verwendet werden, um bestimmte Schritte zu identifizieren. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich angegeben, sind Ausführungsformen nicht unbedingt auf eine bestimmte Reihenfolge der Durchführung solcher Schritte beschränkt. Insbesondere dienen die Bezugszeichen lediglich der bequemen Identifizierung von Schritten und sind nicht dazu bestimmt, eine bestimmte Reihenfolge der Durchführung solcher Schritte festzulegen oder zu verlangen.
