JP2003510683A - Ataエミュレーション・ホストインターフェイスを備える、raid記憶装置コントローラーおよび方法。 - Google Patents
Ataエミュレーション・ホストインターフェイスを備える、raid記憶装置コントローラーおよび方法。Info
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Abstract
(57)【要約】
RAID記憶装置コントローラ(70)は、同コントローラーをホストシステムバスに接合させるホストインターフェイス(56)を供給する。このホストインターフェイスは、接続される記憶装置、例えば、IDEディスクドライブから分離されるので、実際に接続されるドライブは、数やインタフェイスプロトコールにおいて制限されない。各種装置ポートを装備することが可能であり、かつ、各種RAID方策、例えば、レベル3やレベル5を使用することが可能である。上記全ての場合において、ホストインターフェイスは、ホストにたいして標準的均一的インターフェイス、すなわち、ATAインターフェイス(82、84および86)を、かつ、好ましくはデュアルチャネルATAインターフェイスを供給する。ホストインターフェイスは、コントローラーに物理的に接続される装置の実際数とは無関係に、ATAで、単一またはデュアルチャネルインターフェイスをエミュレートし、かつ、チャネル当り1個または2個の付属IDE装置をエミュレートする。従って、RAIDレベル5プロトコールにおいては、PCIホストシステムの標準BIOSを何ら変更することなく、5個または7個のIDEドライブを装備することが可能である。従って、このRAIDコントローラーは、標準的デュアルチャネルATAコントローラーボードにたいしてトランスペアレントである。
Description
【0001】発明の属する技術分野
本発明はコンピュータのデータ記憶装置コントローラに関わり、さらに特定的
には、ATA標準コントローラーおよび付属するIDE装置をエミュレートする
ホストインターフェイスを有するRAIDコントローラーに関わる。関連出願 本出願は、1999年9月22日出願の米国暫定特許出願第60/156,0
01号の継続出願であり、同出願による優先権を主張するものである。
には、ATA標準コントローラーおよび付属するIDE装置をエミュレートする
ホストインターフェイスを有するRAIDコントローラーに関わる。関連出願 本出願は、1999年9月22日出願の米国暫定特許出願第60/156,0
01号の継続出願であり、同出願による優先権を主張するものである。
【0002】発明の背景
最初のIBM PCおよびその互換機は、大量保存用としてフロッピー(登録
商標)ディスクドライブしか持たなかった。それに続くXTおよびATモデルは
、大量データ保存用として、5.25インチ固定ディスク(取り外し不能)接続
用アダプターを含んでいた。これら初期のアダプターは、読み取り信号および、
あらかじめ補償された書き込み信号用のデータ分離回路を含むドライブにたいし
て低レベル制御信号の大部分を供給した。これらの機能をアダプターに含めるこ
とによって、一時に一つしかアクセスされない一対のドライブでの複製が回避さ
れた。残念ながら、このアダプターにおける5Mビット読み取り/書き込みチャ
ネルのため、技術は向上したのに、それよりも速いドライブの接続は不可能であ
った。
商標)ディスクドライブしか持たなかった。それに続くXTおよびATモデルは
、大量データ保存用として、5.25インチ固定ディスク(取り外し不能)接続
用アダプターを含んでいた。これら初期のアダプターは、読み取り信号および、
あらかじめ補償された書き込み信号用のデータ分離回路を含むドライブにたいし
て低レベル制御信号の大部分を供給した。これらの機能をアダプターに含めるこ
とによって、一時に一つしかアクセスされない一対のドライブでの複製が回避さ
れた。残念ながら、このアダプターにおける5Mビット読み取り/書き込みチャ
ネルのため、技術は向上したのに、それよりも速いドライブの接続は不可能であ
った。
【0003】
コントローラーの「リアルタイム」局面をドライブ側に移動させることによっ
てこの問題は解決された。統合型ドライブエレクトロニクス、すなわちIDEド
ライブは、ドライブからの読み取り、または、ドライブへの書き込みを実行し、
ローカルバッファーと媒体の間でデータを転送するのに必要な制御とデータチャ
ネルの全てを包含する。メーカーはデータ速度を選択することが可能である。新
規のインターフェイス、ATA(パケットインターフェイス拡張型を伴うAT接
続機構(ATA/ATAPI−4))(IBM AT接続インターフェイス)が
、データ記憶装置のホストシステムにたいする接続のために定義された。最初の
IDEインターフェイスはたかだかアドレス復号化と、ISAバスとATAケー
ブルコネクターの間のバッファー作用しか含まなかった。インターフェイスプロ
トコールは、IDE装置のレジスターにアクセスするのに、プログラムされた入
出力指令を用いた。データ転送は、付属ドライブの転送速度に合わせた、ホスト
プロセッサーの入力ストリングおよび出力ストリング指令を用いた。これらの転
送速度は、その後の仕様改訂において毎秒16メガバイトに達した。これは、記
憶装置のバッファーと、ISAバスにおけるメモリーとの間における転送速度で
ある。媒体とバッファー間の転送速度はそれよりもはるかに低かった。
てこの問題は解決された。統合型ドライブエレクトロニクス、すなわちIDEド
ライブは、ドライブからの読み取り、または、ドライブへの書き込みを実行し、
ローカルバッファーと媒体の間でデータを転送するのに必要な制御とデータチャ
ネルの全てを包含する。メーカーはデータ速度を選択することが可能である。新
規のインターフェイス、ATA(パケットインターフェイス拡張型を伴うAT接
続機構(ATA/ATAPI−4))(IBM AT接続インターフェイス)が
、データ記憶装置のホストシステムにたいする接続のために定義された。最初の
IDEインターフェイスはたかだかアドレス復号化と、ISAバスとATAケー
ブルコネクターの間のバッファー作用しか含まなかった。インターフェイスプロ
トコールは、IDE装置のレジスターにアクセスするのに、プログラムされた入
出力指令を用いた。データ転送は、付属ドライブの転送速度に合わせた、ホスト
プロセッサーの入力ストリングおよび出力ストリング指令を用いた。これらの転
送速度は、その後の仕様改訂において毎秒16メガバイトに達した。これは、記
憶装置のバッファーと、ISAバスにおけるメモリーとの間における転送速度で
ある。媒体とバッファー間の転送速度はそれよりもはるかに低かった。
【0004】
PCIバスの登場と共に、インテル社はPCI IDE文書(PCI IDE
コントローラー仕様、改訂1.0版、3/4/94)を発行した。これは、PC
Iバスにたいする、従来のISAバス準拠ホストインターフェイスの標準マッピ
ングを提供した。標準はデュアル(二重)IDEチャネルコントローラーを記載
した。マスターとスレーブから成る一対の装置を、各チャネルに接続させること
が可能になった。データ転送のためには、装置は依然としてPCIバス標的とし
てアクセスされた。
コントローラー仕様、改訂1.0版、3/4/94)を発行した。これは、PC
Iバスにたいする、従来のISAバス準拠ホストインターフェイスの標準マッピ
ングを提供した。標準はデュアル(二重)IDEチャネルコントローラーを記載
した。マスターとスレーブから成る一対の装置を、各チャネルに接続させること
が可能になった。データ転送のためには、装置は依然としてPCIバス標的とし
てアクセスされた。
【0005】
インテル社はさらにバスマスターIDE文書(バスマスターIDEコントロー
ラー用プログラミングインターフェイス、改訂1.0版、5/16/94)を発
行した。この文書は、DMA装置のIDEチャネル内への取り込みに関する標準
を定義する。このバスマスターインターフェイスによって、IDEチャネルは、
バスマスター(PCIバス起動装置)として、PCIバスを通じて、システムメ
モリーから、または、システムメモリーへ、データを転送することが可能になっ
た。32ビット/33MHzPCIバスにたいするピーク転送速度は毎秒133
メガバイトである。
ラー用プログラミングインターフェイス、改訂1.0版、5/16/94)を発
行した。この文書は、DMA装置のIDEチャネル内への取り込みに関する標準
を定義する。このバスマスターインターフェイスによって、IDEチャネルは、
バスマスター(PCIバス起動装置)として、PCIバスを通じて、システムメ
モリーから、または、システムメモリーへ、データを転送することが可能になっ
た。32ビット/33MHzPCIバスにたいするピーク転送速度は毎秒133
メガバイトである。
【0006】
ATA仕様の改訂は、新規の転送モード、ウルトラDMAを定義した。従来の
転送速度改善は、設定と、ケーブルにおけるデータ転送に要求される保持時間と
を切り詰めることによって獲得された。毎秒16メガバイトでは、リードストロ
ーブ信号を送出し、データにアクセスし、かつ、そのデータを返送するという周
回移動によって、読み取り転送速度は極めて制限された。ウルトラDMAプロト
コールは最初、信号やケーブル全ての電気的特性を保存し、信号の内の三つにつ
いてその機能を再定義して新規プロトコールを供給したに過ぎなかった。このプ
ロトコールでは、データタイミングを与えるストローブ信号は、データと同じ端
末から、すなわち、書き込みの場合にはコントローラから、読み取りの場合には
装置から送出される。この構成では、転送速度は、ケーブルの単一転送のケーブ
ルスキュー(cable skew)即ちケーブル内の信号のずれによってのみ制限される
。最初のUDMA装置は、前記プログラム化IO転送速度を倍増し、毎秒33メ
ガバイトとした。その後の改訂により、最初の転送速度は倍増して毎秒66メガ
バイトとなったが、交互信号コンダクターおよびアースコンダクターを含む、8
0本のコンダクターから成るリボンケーブルの使用を必要とした。現行改訂版は
、毎秒100メガバイトの転送速度をサポートする。現在、ATAパラレルイン
ターフェイスを、高速シリアルリンクで交換しようという動きがあるが、さらに
もう一段のパラレルによるスピード増加が最初にリリースされる可能性がある。
転送速度改善は、設定と、ケーブルにおけるデータ転送に要求される保持時間と
を切り詰めることによって獲得された。毎秒16メガバイトでは、リードストロ
ーブ信号を送出し、データにアクセスし、かつ、そのデータを返送するという周
回移動によって、読み取り転送速度は極めて制限された。ウルトラDMAプロト
コールは最初、信号やケーブル全ての電気的特性を保存し、信号の内の三つにつ
いてその機能を再定義して新規プロトコールを供給したに過ぎなかった。このプ
ロトコールでは、データタイミングを与えるストローブ信号は、データと同じ端
末から、すなわち、書き込みの場合にはコントローラから、読み取りの場合には
装置から送出される。この構成では、転送速度は、ケーブルの単一転送のケーブ
ルスキュー(cable skew)即ちケーブル内の信号のずれによってのみ制限される
。最初のUDMA装置は、前記プログラム化IO転送速度を倍増し、毎秒33メ
ガバイトとした。その後の改訂により、最初の転送速度は倍増して毎秒66メガ
バイトとなったが、交互信号コンダクターおよびアースコンダクターを含む、8
0本のコンダクターから成るリボンケーブルの使用を必要とした。現行改訂版は
、毎秒100メガバイトの転送速度をサポートする。現在、ATAパラレルイン
ターフェイスを、高速シリアルリンクで交換しようという動きがあるが、さらに
もう一段のパラレルによるスピード増加が最初にリリースされる可能性がある。
【0007】問題
通常のパソコンは、プロセッサー、DRAMインターフェイス、各種インプッ
ト/アウトプットアダプター、および、BIOS ROMを含むチップセット周
囲に設計されるマザーボードから成る。IOアダプターは一般にIDEインター
フェイスを含む。IDEコントローラーの現行版の特長は、それぞれが一対のI
DE記憶装置に接続可能な、一対のIDEポートを含むことである。これらの装
置は典型的には、1個以上のIDEハードディスクと、CD ROM、DVD
ROM、または、CD WORMドライブを含む。基本入出力システムまたはB
IOSは、PCを立ち上げ、かつ、マザーボード上のアダプターにたいして低レ
ベルIOルーチンを供給するために使用されるプログラムである。事実上、これ
らのPC全てが、マザーボードBIOSを用いてIDEハードディスクから起動
・動作することが可能である。
ト/アウトプットアダプター、および、BIOS ROMを含むチップセット周
囲に設計されるマザーボードから成る。IOアダプターは一般にIDEインター
フェイスを含む。IDEコントローラーの現行版の特長は、それぞれが一対のI
DE記憶装置に接続可能な、一対のIDEポートを含むことである。これらの装
置は典型的には、1個以上のIDEハードディスクと、CD ROM、DVD
ROM、または、CD WORMドライブを含む。基本入出力システムまたはB
IOSは、PCを立ち上げ、かつ、マザーボード上のアダプターにたいして低レ
ベルIOルーチンを供給するために使用されるプログラムである。事実上、これ
らのPC全てが、マザーボードBIOSを用いてIDEハードディスクから起動
・動作することが可能である。
【0008】
パソコンも、SOHO(小規模事務所/家庭内ビジネス)市場では、次第にサ
ーバーまたはワークステーションアプリケーションを装備するようになっている
。歴史的に見ると、小型計算機システムインターフェイス(SCSI)を備えた
ハードディスクが、これら比較的要求度の高いアプリケーションにたいしていく
つかの性能利得を供給した。しかしながら、全ドライブの85%以上がIDEド
ライブとして生産されている現在、SCSIドライブは、同じ媒体と読み取り/
書き込みヘッドを用いて構築した場合、ほとんどまたは全く性能利得は無いのに
、コストは大きく増大する傾向がある。もう一つの広く行われている別法として
は、始めてPattersonによって提案された安価ディスクの冗長アレイ(
RAID)を利用するやり方がある(D. Patterson他、“A Ca
se for Redundant Arrays of Inexpensi
ve Disks (RAID)”(Univ. Cal. Report N
o. UCB/CSD87/391、1987年12月)。RAIDシステムは
、信頼性および性能の両問題解決に向けられたものである。先ず、信頼性は、2
個以上のドライブでデータを重複的に保存することにより、単一ドライブが失っ
たとしてもデータが失われることはないことによって確保される。第二に、配列
の集合性能により、単一ドライブにたいする性能向上が得られる。重複的に保存
されたデータの内別々のセクションを、二つのドライブから同時に読み取ること
が可能である。さらに、データは、現在利用可能なドライブの全てを横断する縞
状に書き込みが可能であるから、データを読み返す場合、集約的転送速度の実現
が可能である。RAID配列コントローラーは、本発明者による米国特許第6,
018,778号にさらに詳細に記載される。
ーバーまたはワークステーションアプリケーションを装備するようになっている
。歴史的に見ると、小型計算機システムインターフェイス(SCSI)を備えた
ハードディスクが、これら比較的要求度の高いアプリケーションにたいしていく
つかの性能利得を供給した。しかしながら、全ドライブの85%以上がIDEド
ライブとして生産されている現在、SCSIドライブは、同じ媒体と読み取り/
書き込みヘッドを用いて構築した場合、ほとんどまたは全く性能利得は無いのに
、コストは大きく増大する傾向がある。もう一つの広く行われている別法として
は、始めてPattersonによって提案された安価ディスクの冗長アレイ(
RAID)を利用するやり方がある(D. Patterson他、“A Ca
se for Redundant Arrays of Inexpensi
ve Disks (RAID)”(Univ. Cal. Report N
o. UCB/CSD87/391、1987年12月)。RAIDシステムは
、信頼性および性能の両問題解決に向けられたものである。先ず、信頼性は、2
個以上のドライブでデータを重複的に保存することにより、単一ドライブが失っ
たとしてもデータが失われることはないことによって確保される。第二に、配列
の集合性能により、単一ドライブにたいする性能向上が得られる。重複的に保存
されたデータの内別々のセクションを、二つのドライブから同時に読み取ること
が可能である。さらに、データは、現在利用可能なドライブの全てを横断する縞
状に書き込みが可能であるから、データを読み返す場合、集約的転送速度の実現
が可能である。RAID配列コントローラーは、本発明者による米国特許第6,
018,778号にさらに詳細に記載される。
【0009】
残念なことに、現在利用可能ないくつかのRAID解決法には欠点がある。あ
るクラスのRAID解決法を特徴付けるものは、局地的知能とSCSIディスク
ドライブの使用である。このクラスは高性能を示すが、それもドライブとコント
ローラーの両方に極めて高いコストを課しての上のことである。また別のクラス
の一般的RAID解決法は、IDEドライブの使用と、局地的知能やバッファー
作用の欠如によって特徴付けられる。これは事実上ソフトウェア解決法である。
重複性を維持するために、または、データを縞状に配置するために多数のドライ
ブを制御するのに必要なソフトウェアは全てホストシステム上で動作しなければ
ならないから、プロセッサーやシステムバスにおけるディスクドライブ付帯部分
を大きく増大させる。かくして、RAIDの利点は、この付帯部分増大によるシ
ステム性能低下という犠牲の上に達成される。上記解決法はいずれもさらに別の
問題点を共有する。これらのRAIDコントローラーは、マザーボード上のBI
OSによって直接にはサポートされない。追加のソフトウェアドライバーが必要
になる。これらのドライバーは、オペレーティングシステム、例えば、ウィンド
ウズ(登録商標)、ウィンドウズ(登録商標)NT、UNIX(登録商標)、L
INUX等の関数として変動することがあるから、コントローラー製造業者、O
EM、販売団体やシステム統合者にたいして余分な負担を招く。
るクラスのRAID解決法を特徴付けるものは、局地的知能とSCSIディスク
ドライブの使用である。このクラスは高性能を示すが、それもドライブとコント
ローラーの両方に極めて高いコストを課しての上のことである。また別のクラス
の一般的RAID解決法は、IDEドライブの使用と、局地的知能やバッファー
作用の欠如によって特徴付けられる。これは事実上ソフトウェア解決法である。
重複性を維持するために、または、データを縞状に配置するために多数のドライ
ブを制御するのに必要なソフトウェアは全てホストシステム上で動作しなければ
ならないから、プロセッサーやシステムバスにおけるディスクドライブ付帯部分
を大きく増大させる。かくして、RAIDの利点は、この付帯部分増大によるシ
ステム性能低下という犠牲の上に達成される。上記解決法はいずれもさらに別の
問題点を共有する。これらのRAIDコントローラーは、マザーボード上のBI
OSによって直接にはサポートされない。追加のソフトウェアドライバーが必要
になる。これらのドライバーは、オペレーティングシステム、例えば、ウィンド
ウズ(登録商標)、ウィンドウズ(登録商標)NT、UNIX(登録商標)、L
INUX等の関数として変動することがあるから、コントローラー製造業者、O
EM、販売団体やシステム統合者にたいして余分な負担を招く。
【0010】
従って、ホストコンピュータの上で実行される特別のソフトウェアを要求しな
い、従って、追加のソフトウェアドライバーや、BIOSにたいする変更を要求
しないRAID記憶装置コントローラにたいしては需要が依然としてある。BI
OSにたいする変更を要求しないRAIDコントローラーは、ATA適合性イン
ターフェイスを搭載するほとんど全ての標準的な、購入したままのコンピュータ
と、「刺し込んでそのままOK」の適合性を与える利点を持つと考えられる。こ
のRAIDコントローラーは、ホストにたいしてトランスぺアレントであるから
、いずれの装置インターフェイスの結合においても多数の記憶装置(4個に限定
されない)を装備するのに使用が可能であり、従って、ホストにたいして付帯部
分を添加することなく、RAID鏡像処理、縞状配置等を導入することが可能と
なろう。このようなRAIDコントローラーは、RAID性能を、全てのPCユ
ーザーにたいして、低コストで、かつ、極めて簡単なインストール法によっても
たらすことになろう。
い、従って、追加のソフトウェアドライバーや、BIOSにたいする変更を要求
しないRAID記憶装置コントローラにたいしては需要が依然としてある。BI
OSにたいする変更を要求しないRAIDコントローラーは、ATA適合性イン
ターフェイスを搭載するほとんど全ての標準的な、購入したままのコンピュータ
と、「刺し込んでそのままOK」の適合性を与える利点を持つと考えられる。こ
のRAIDコントローラーは、ホストにたいしてトランスぺアレントであるから
、いずれの装置インターフェイスの結合においても多数の記憶装置(4個に限定
されない)を装備するのに使用が可能であり、従って、ホストにたいして付帯部
分を添加することなく、RAID鏡像処理、縞状配置等を導入することが可能と
なろう。このようなRAIDコントローラーは、RAID性能を、全てのPCユ
ーザーにたいして、低コストで、かつ、極めて簡単なインストール法によっても
たらすことになろう。
【0011】発明の概要
本発明は、標準的IDEコントローラーやIDEドライブを用いて、任意のP
Cマザーボード上で起動・動作させることが可能な全てのオペレーティングシス
テムと適合性を持つRAIDコントローラーを搭載する。本発明は、この適合性
を、標準的コントローラと、付属のドライブをエミュレートすることによって実
現する。例えば、ある任意のシステムは、RAID1において、すなわち、信頼
性のための「ミラーリング」構成において、一対のドライブを要求することがあ
る。本発明に記載されるコントローラーに接続された場合、BIOSは、単一の
、極めて信頼性の高いドライブを見ることになる。この同じシステムはさらに、
RAID3またはRAID5構成のいずれかとして構成される、3個のドライブ
から成る配列を要求することがある。これによって、3個のドライブのいずれに
たいしても、高い信頼性を持つ2倍の転送速度が供給されることになる。本発明
のこの場合においても、3個のドライブから成るこの配列は、BIOSにとって
は、3個のドライブのいずれについてもその2倍の容量を報告し、かつ、高い信
頼性を持つ2倍の転送速度を示す、単一ドライブのように見える。いずれにしろ
、このRAIDは、BIOSにおける既存のドライバーにたいしてトランスペア
レントである。
Cマザーボード上で起動・動作させることが可能な全てのオペレーティングシス
テムと適合性を持つRAIDコントローラーを搭載する。本発明は、この適合性
を、標準的コントローラと、付属のドライブをエミュレートすることによって実
現する。例えば、ある任意のシステムは、RAID1において、すなわち、信頼
性のための「ミラーリング」構成において、一対のドライブを要求することがあ
る。本発明に記載されるコントローラーに接続された場合、BIOSは、単一の
、極めて信頼性の高いドライブを見ることになる。この同じシステムはさらに、
RAID3またはRAID5構成のいずれかとして構成される、3個のドライブ
から成る配列を要求することがある。これによって、3個のドライブのいずれに
たいしても、高い信頼性を持つ2倍の転送速度が供給されることになる。本発明
のこの場合においても、3個のドライブから成るこの配列は、BIOSにとって
は、3個のドライブのいずれについてもその2倍の容量を報告し、かつ、高い信
頼性を持つ2倍の転送速度を示す、単一ドライブのように見える。いずれにしろ
、このRAIDは、BIOSにおける既存のドライバーにたいしてトランスペア
レントである。
【0012】
本発明のコントローラーは、標準的2チャネルIDEコントローラーをエミュ
レートする。標準的コントローラー同様、そのコントローラーはロジック的には
PCIバスに接続される。それは、物理的にマザーボード上にあって、マザーボ
ードのチップセット内部で統合されていてもよいし、あるいは、PCIスロット
におけるプラグインカードの上にあってもよい。それは、標準的コントローラー
に接続される4個の装置全てをエミュレートしてもよい。これらロジック装置の
それぞれが、このコントローラーに接続される物理装置から成る配列にたいして
インターフェイスを供給する可能性を持つ。本実施態様は、物理的ドライブの接
続にたいしてATAポートを供給するものではあるが、他の型のインターフェイ
ス、または、インターフェイスの結合を使用することも可能である。
レートする。標準的コントローラー同様、そのコントローラーはロジック的には
PCIバスに接続される。それは、物理的にマザーボード上にあって、マザーボ
ードのチップセット内部で統合されていてもよいし、あるいは、PCIスロット
におけるプラグインカードの上にあってもよい。それは、標準的コントローラー
に接続される4個の装置全てをエミュレートしてもよい。これらロジック装置の
それぞれが、このコントローラーに接続される物理装置から成る配列にたいして
インターフェイスを供給する可能性を持つ。本実施態様は、物理的ドライブの接
続にたいしてATAポートを供給するものではあるが、他の型のインターフェイ
ス、または、インターフェイスの結合を使用することも可能である。
【0013】
本発明の、その他の目的や利点は、付属の図面を参照しながら進められる、本
発明の好ましい実施態様に関する下記の詳細な説明から明らかとなろう。
発明の好ましい実施態様に関する下記の詳細な説明から明らかとなろう。
【0014】好ましい実施態様の詳細な説明
図1の上半分は、パソコンのATAコントローラー10であって、システムバ
ス12と記憶装置14の間のインターフェイスを供給するATAコントローラー
の従来技術による典型的運用を示す。システムバス12はPCIバスである。ロ
ジック的にはPCIバスに接続されるものの、ATAコントローラーは通常はマ
ザーボードチップセットに統合される。ある任意の運用において、別の、または
、追加のコントローラーを、マザーボード上のPCIバススロット(図示せず)
にプラグインすることが可能である。PCIバスは、それを通じて各コントロー
ラーに一意のアドレスが割り当てられる形態機構を供給する。典型的なコントロ
ーラー10は、一次(プライマリ)および二次(セカンダリ)IDEコネクター
と特定される一対のコネクター16,18に終わる二つのチャネルを供給する。
各チャネルは、コネクターとケーブルを共有する一対の記憶装置をサポートする
。例えば、図1において、二次チャネルケーブル19は、マスター記憶装置20
とスレーブ記憶装置22に接続される。別の一対のドライブも同様に一次(プラ
イマリ)チャネルケーブル24に接続される。このようにして、この2チャネル
コントローラー10は、図1に示すように合計4個の装置をサポートする。
ス12と記憶装置14の間のインターフェイスを供給するATAコントローラー
の従来技術による典型的運用を示す。システムバス12はPCIバスである。ロ
ジック的にはPCIバスに接続されるものの、ATAコントローラーは通常はマ
ザーボードチップセットに統合される。ある任意の運用において、別の、または
、追加のコントローラーを、マザーボード上のPCIバススロット(図示せず)
にプラグインすることが可能である。PCIバスは、それを通じて各コントロー
ラーに一意のアドレスが割り当てられる形態機構を供給する。典型的なコントロ
ーラー10は、一次(プライマリ)および二次(セカンダリ)IDEコネクター
と特定される一対のコネクター16,18に終わる二つのチャネルを供給する。
各チャネルは、コネクターとケーブルを共有する一対の記憶装置をサポートする
。例えば、図1において、二次チャネルケーブル19は、マスター記憶装置20
とスレーブ記憶装置22に接続される。別の一対のドライブも同様に一次(プラ
イマリ)チャネルケーブル24に接続される。このようにして、この2チャネル
コントローラー10は、図1に示すように合計4個の装置をサポートする。
【0015】
図1の下半分は、PCIバスから見た場合の、IDEコントローラーとドライ
ブのプログラミングインターフェイスを示す。各ブロックの物理的アドレスは、
業界で一般に知られるように、また、前述のインテル社PCI IDEコントロ
ーラー仕様文書に記載されるように、コントローラーのPCIバス構成スペース
を通じて割り当てられる。もう一つの前述のインテル社文書、バスマスターID
Eコントローラー用プログラミングインターフェイスは、バスマスターIDEコ
ントローラー用プログラミングインターフェイスを記載する。この機構の標準化
前は、記憶装置データは典型的にはプログラム化I/Oを通じて転送された。こ
のI/Oでは、データ転送に必要なロードや保存は、システムプロセッサーによ
って実行された。プログラム化I/O機構は依然としてサポートされてはいるも
のの、バスマスターインターフェイスによって、ATAコントローラーは、シス
テムメモリーへの直接アクセス、すなわち、DMAを通じてデータを転送するこ
とが可能になった。前記バスマスターIDEコントローラー文書は、一つは一次
ATAチャネル用、もう一つは二次ATAチャネル用から成る、一対のバスマス
ターコントローラーをサポートする、16バイトブロックのレジスターを定義す
る。このレジスターブロックは物理的にはコントローラーの一部である。これは
、それぞれが各チャネルに関連する二つの部分30と32に分かれて図示される
。
ブのプログラミングインターフェイスを示す。各ブロックの物理的アドレスは、
業界で一般に知られるように、また、前述のインテル社PCI IDEコントロ
ーラー仕様文書に記載されるように、コントローラーのPCIバス構成スペース
を通じて割り当てられる。もう一つの前述のインテル社文書、バスマスターID
Eコントローラー用プログラミングインターフェイスは、バスマスターIDEコ
ントローラー用プログラミングインターフェイスを記載する。この機構の標準化
前は、記憶装置データは典型的にはプログラム化I/Oを通じて転送された。こ
のI/Oでは、データ転送に必要なロードや保存は、システムプロセッサーによ
って実行された。プログラム化I/O機構は依然としてサポートされてはいるも
のの、バスマスターインターフェイスによって、ATAコントローラーは、シス
テムメモリーへの直接アクセス、すなわち、DMAを通じてデータを転送するこ
とが可能になった。前記バスマスターIDEコントローラー文書は、一つは一次
ATAチャネル用、もう一つは二次ATAチャネル用から成る、一対のバスマス
ターコントローラーをサポートする、16バイトブロックのレジスターを定義す
る。このレジスターブロックは物理的にはコントローラーの一部である。これは
、それぞれが各チャネルに関連する二つの部分30と32に分かれて図示される
。
【0016】
前記ATA仕様は記憶装置のプログラミングインターフェイスを定義する。こ
のインターフェイスは2個のレジスターブロック、指令ブロックと制御ブロック
から成る。指令ブロックは、バイト幅のレジスターから成る8バイトブロックで
ある。これらレジスターの導入詳細の全てはATA仕様に公刊されている。
のインターフェイスは2個のレジスターブロック、指令ブロックと制御ブロック
から成る。指令ブロックは、バイト幅のレジスターから成る8バイトブロックで
ある。これらレジスターの導入詳細の全てはATA仕様に公刊されている。
【0017】
図1の右側は、一組が、4個の付属の記憶装置のそれぞれに対応する、4組の
指令および制御レジスターブロックを示す。例えば、一組のレジスターブロック
36は、指令ブロック38と、対応する制御ブロック40から成る。これらのレ
ジスターは、物理的には、図1の上半分に示した対応する記憶装置の一部である
。従って、レジスター組36(一次チャネル)はマスター記憶装置25の中に位
置付けられる。ある任意の記憶装置が接続されていない場合、その指令・制御レ
ジスターブロックはプログラミングインターフェイスに現れない。
指令および制御レジスターブロックを示す。例えば、一組のレジスターブロック
36は、指令ブロック38と、対応する制御ブロック40から成る。これらのレ
ジスターは、物理的には、図1の上半分に示した対応する記憶装置の一部である
。従って、レジスター組36(一次チャネル)はマスター記憶装置25の中に位
置付けられる。ある任意の記憶装置が接続されていない場合、その指令・制御レ
ジスターブロックはプログラミングインターフェイスに現れない。
【0018】
ATA仕様はさらに、これらの記憶装置によってサポートされるプロトコール
を定義する。一般に、アクセス指令および全関連パラメータは、指令ブロックの
レジスターにロードされる。次にこの記憶装置はその指令を実行する。装置の書
き込みの場合、装置は先ず書き込みデータを要求する。プログラム化I/O動作
の場合、ホストプロセッサーがシステムメモリーからデータを読み取り、指令ブ
ロックの一部を用いて、それを装置内のバッファー(図示せず)に、バッファー
中の16ビットウィンドウとして書き込む。バスマスターDMA動作の場合、A
TAコントローラーは、そのチャネルにたいするバスマスターコントローラーレ
ジスターブロックの構成に基づいて、直接システムメモリーのデータにアクセス
する。次にこの記憶装置は保存媒体にアクセスして、この媒体とローカルバッフ
ァーとの間でデータを転送する。媒体読み取りの場合は、ローカルバッファー中
のデータは次に、プログラム化I/Oか、前述のバスマスターDMAのいずれか
を用いて、システムメモリーに転送される。最後に、記憶装置は、ATAコント
ローラーを通じて、状態レジスターのポーリングか、割込みのいずれかを介して
ホストシステムに終了を示す。
を定義する。一般に、アクセス指令および全関連パラメータは、指令ブロックの
レジスターにロードされる。次にこの記憶装置はその指令を実行する。装置の書
き込みの場合、装置は先ず書き込みデータを要求する。プログラム化I/O動作
の場合、ホストプロセッサーがシステムメモリーからデータを読み取り、指令ブ
ロックの一部を用いて、それを装置内のバッファー(図示せず)に、バッファー
中の16ビットウィンドウとして書き込む。バスマスターDMA動作の場合、A
TAコントローラーは、そのチャネルにたいするバスマスターコントローラーレ
ジスターブロックの構成に基づいて、直接システムメモリーのデータにアクセス
する。次にこの記憶装置は保存媒体にアクセスして、この媒体とローカルバッフ
ァーとの間でデータを転送する。媒体読み取りの場合は、ローカルバッファー中
のデータは次に、プログラム化I/Oか、前述のバスマスターDMAのいずれか
を用いて、システムメモリーに転送される。最後に、記憶装置は、ATAコント
ローラーを通じて、状態レジスターのポーリングか、割込みのいずれかを介して
ホストシステムに終了を示す。
【0019】
電源をオンすると、パソコンは、マザーボード上の不揮発性メモリーに物理的
に保存されるコードを実行する。この基本入出力システムまたはBIOSコード
は、ATAコントローラーに接続するATA記憶装置から、そのパソコンのオペ
レーティングシステムをロードし、それらの記憶装置のために低レベルI/Oシ
ステムドライバーを供給する。
に保存されるコードを実行する。この基本入出力システムまたはBIOSコード
は、ATAコントローラーに接続するATA記憶装置から、そのパソコンのオペ
レーティングシステムをロードし、それらの記憶装置のために低レベルI/Oシ
ステムドライバーを供給する。
【0020】
本発明は、図1に示して前述したATAコントロラーをエミュレートするので
、プログラミングレベルにおいて同コントローラーと完全に互換性がある。ここ
で図2を参照すると、図2の上半分は、本発明によるコントローラー、例えばR
AIDコントロラーとして構成することが可能なコントローラーのブロック図で
ある。コントローラーブロック50の左側は、標準的デュアルチャネルATAコ
ントローラーの代わりにPCIバスに接続し、1個から4個の付属ATA記憶装
置をエミュレートする。この、ATA記憶装置のエミュレーションは下記にさら
に詳細に説明されるが、これは、コントローラーの対ホストインターフェイスを
、物理的装置インターフェイスと切り離すことになるから、供給される装置イン
ターフェイスの型式・数において相当の自由度を許すことになる。例えば、本発
明の一つの運用は、X個のSCSIポート、および/または、Y個のATAポー
トであって、ここにXとYは、ホストに見える4個のロジック的ドライブに全く
制限されない、そのようなポートを導入する。図2は、0からN−1迄番号を付
された、N+1個のATAポートを導入した例である。
、プログラミングレベルにおいて同コントローラーと完全に互換性がある。ここ
で図2を参照すると、図2の上半分は、本発明によるコントローラー、例えばR
AIDコントロラーとして構成することが可能なコントローラーのブロック図で
ある。コントローラーブロック50の左側は、標準的デュアルチャネルATAコ
ントローラーの代わりにPCIバスに接続し、1個から4個の付属ATA記憶装
置をエミュレートする。この、ATA記憶装置のエミュレーションは下記にさら
に詳細に説明されるが、これは、コントローラーの対ホストインターフェイスを
、物理的装置インターフェイスと切り離すことになるから、供給される装置イン
ターフェイスの型式・数において相当の自由度を許すことになる。例えば、本発
明の一つの運用は、X個のSCSIポート、および/または、Y個のATAポー
トであって、ここにXとYは、ホストに見える4個のロジック的ドライブに全く
制限されない、そのようなポートを導入する。図2は、0からN−1迄番号を付
された、N+1個のATAポートを導入した例である。
【0021】
図2の下半分は、本発明のプログラミングインターフェイスを示す。ホストイ
ンターフェイス56は、標準的ATAコントローラーのPCIバスの側から見え
るレジスターブロックの全てを備える。すなわち、デュアルチャネルバスマスタ
ーコントローラーブロック58、60、および、4組の指令・制御レジスターブ
ロックで、62,64,66および68と番号の付されたものである。ホストイ
ンターフェイスブロック56は、ATA仕様プロトコールをサポートするのに必
要なレベルまで、ATAコントローラーおよびATA記憶装置のレジスターをエ
ミュレートする。
ンターフェイス56は、標準的ATAコントローラーのPCIバスの側から見え
るレジスターブロックの全てを備える。すなわち、デュアルチャネルバスマスタ
ーコントローラーブロック58、60、および、4組の指令・制御レジスターブ
ロックで、62,64,66および68と番号の付されたものである。ホストイ
ンターフェイスブロック56は、ATA仕様プロトコールをサポートするのに必
要なレベルまで、ATAコントローラーおよびATA記憶装置のレジスターをエ
ミュレートする。
【0022】
図2下部のブロック70は、コントローラーブロック50の主要成分を示す。
ホストインターフェイスブロック56の他に、コントローラー70は、後述のよ
うにRAMバッファーキャッシュ72、DMAチャネル74、および、プロセッ
サー80を含む。コントローラーブロック70はさらに複数のATAポートイン
ターフェイス、例えば、インターフェイス82,84および86を含む。各AT
Aポートインタフェイスは、ディスクドライブのようなIDEタイプ記憶装置に
たいする標準的インターフェイス接続を供給する。前述したように、各記憶装置
は、ボード上に指令および制御レジスターブロックを含む。これらは、例えば、
指令レジスターブロック90および制御ブロック92として示されるが、これら
いずれも単一装置、すなわち、マスタードライブに関連し、このマスタードライ
ブはATAポートインターフェイス82、標準接続ケーブル96に接続される。
制御ブロック70は、ホストPCIバス12にたいしては標準的デュアルチャネ
ルコントローラーインターフェイス56を供給する一方で、所望の数のATAポ
ートを含むように構成することが可能である。
ホストインターフェイスブロック56の他に、コントローラー70は、後述のよ
うにRAMバッファーキャッシュ72、DMAチャネル74、および、プロセッ
サー80を含む。コントローラーブロック70はさらに複数のATAポートイン
ターフェイス、例えば、インターフェイス82,84および86を含む。各AT
Aポートインタフェイスは、ディスクドライブのようなIDEタイプ記憶装置に
たいする標準的インターフェイス接続を供給する。前述したように、各記憶装置
は、ボード上に指令および制御レジスターブロックを含む。これらは、例えば、
指令レジスターブロック90および制御ブロック92として示されるが、これら
いずれも単一装置、すなわち、マスタードライブに関連し、このマスタードライ
ブはATAポートインターフェイス82、標準接続ケーブル96に接続される。
制御ブロック70は、ホストPCIバス12にたいしては標準的デュアルチャネ
ルコントローラーインターフェイス56を供給する一方で、所望の数のATAポ
ートを含むように構成することが可能である。
【0023】
本発明の、現在好ましいとされる実施態様の詳細なブロック図を図3に示す。
本システムは、0.18ミクロンCMOS行程における特定用途向けIC(AS
IC)として導入される。デバイスはロジック的には4つのモジュールに分割さ
れ、各モジュールは、デバイスの外側にたいして関連ポートを持つ。
本システムは、0.18ミクロンCMOS行程における特定用途向けIC(AS
IC)として導入される。デバイスはロジック的には4つのモジュールに分割さ
れ、各モジュールは、デバイスの外側にたいして関連ポートを持つ。
【0024】
ホストインターフェイス100は、インシリコンから成るPCIコア104の
周囲に構築される。このCS6464AFは、32ビット、64ビットの両PC
Iバスを、33MHZまたは66MHZのPCIバスクロック速度でサポートす
るソフトコア(特定の用途のために合成されるベリログソース)である。このコ
アは、マスター動作、標的動作の両方をサポートする。標的機能106は、前述
のATA適合性レジスターファイルへのアクセスを供給する。マスター性能10
8は、ATAコントローラーのバスマスターDMA性能をエミュレートするのに
使用される。このPCIコアは、デュアルポートATAコントローラーの構成空
間110をエミュレートする構成空間を含む。
周囲に構築される。このCS6464AFは、32ビット、64ビットの両PC
Iバスを、33MHZまたは66MHZのPCIバスクロック速度でサポートす
るソフトコア(特定の用途のために合成されるベリログソース)である。このコ
アは、マスター動作、標的動作の両方をサポートする。標的機能106は、前述
のATA適合性レジスターファイルへのアクセスを供給する。マスター性能10
8は、ATAコントローラーのバスマスターDMA性能をエミュレートするのに
使用される。このPCIコアは、デュアルポートATAコントローラーの構成空
間110をエミュレートする構成空間を含む。
【0025】
DRAMインターフェイスブロック120は、外部的に接続されるSDRAM
122をサポートする。この64ビット幅、100MHZ単一データ速度を持つ
ポート124は、毎秒800メガバイトのピーク転送速度をサポートする。局所
的に、このDRAMインターフェイスは、ホストインターフェイス100を介し
てのPCIバスとのやり取り、ドライブインターフェイス130を介してのディ
スクドライブとのやり取り、および、プロセッサーブロック150中のローカル
プロッセサーによるアクセスによって共有される。
122をサポートする。この64ビット幅、100MHZ単一データ速度を持つ
ポート124は、毎秒800メガバイトのピーク転送速度をサポートする。局所
的に、このDRAMインターフェイスは、ホストインターフェイス100を介し
てのPCIバスとのやり取り、ドライブインターフェイス130を介してのディ
スクドライブとのやり取り、および、プロセッサーブロック150中のローカル
プロッセサーによるアクセスによって共有される。
【0026】
ドライブインターフェイスブロック130は、例えば、5個のATAポートを
サポートし、各ポートは1個のマスタードライブトと1個のスレーブドライブを
サポートする。各ポートは、プログラム化入出力(PIO)を、最大毎秒16メ
ガバイトの転送速度でサポートするが、ウルトラDMAは、最大毎秒100メガ
バイトの転送速度で転送する。
サポートし、各ポートは1個のマスタードライブトと1個のスレーブドライブを
サポートする。各ポートは、プログラム化入出力(PIO)を、最大毎秒16メ
ガバイトの転送速度でサポートするが、ウルトラDMAは、最大毎秒100メガ
バイトの転送速度で転送する。
【0027】
プロセッサーブロックは、LSIロジックから成るEZ4102 TinyR
ISCコア160の周囲に構築される。このプロセッサーはMIPSプロセッサ
ーの一変種である。電源がオンされると、このプロセッサーは、拡張バスポート
166を介してアクセスされる、外部フラッシュメモリー162からコードをロ
ードする。このコードは、同プロセッサーブロック内のSRAMブロック170
に転送される。プロセッサー160は、他のモジュールのそれぞれを構成し、こ
れらのモジュールを通じて、PCIバス、SDRAM、または、ATAドライブ
にアクセスする。一般に、システムの転送速度は、プロセッサーにデータ処理を
要求しないことによって強化される。本プロセッサーは、ドライブとDSRAM
間において、それらのブロックにDMAエンジン136、146を構成して、ブ
ロック間のFIFO148のロード、アンロードを実行することによって、両ブ
ロック間のデータの動きを指揮する。同様に、本プロセッサーは、SDRAMと
PCIバス標的の間において、DRAMインターフェイスとホストインターフェ
イスにDMAエンジン172、102を構成して、ブロック間のFIFO174
をロード、アンロードすることによって、両ブロック間の転送を指揮する。
ISCコア160の周囲に構築される。このプロセッサーはMIPSプロセッサ
ーの一変種である。電源がオンされると、このプロセッサーは、拡張バスポート
166を介してアクセスされる、外部フラッシュメモリー162からコードをロ
ードする。このコードは、同プロセッサーブロック内のSRAMブロック170
に転送される。プロセッサー160は、他のモジュールのそれぞれを構成し、こ
れらのモジュールを通じて、PCIバス、SDRAM、または、ATAドライブ
にアクセスする。一般に、システムの転送速度は、プロセッサーにデータ処理を
要求しないことによって強化される。本プロセッサーは、ドライブとDSRAM
間において、それらのブロックにDMAエンジン136、146を構成して、ブ
ロック間のFIFO148のロード、アンロードを実行することによって、両ブ
ロック間のデータの動きを指揮する。同様に、本プロセッサーは、SDRAMと
PCIバス標的の間において、DRAMインターフェイスとホストインターフェ
イスにDMAエンジン172、102を構成して、ブロック間のFIFO174
をロード、アンロードすることによって、両ブロック間の転送を指揮する。
【0028】
図4はATAレジスターファイル装備の詳細を示す。レジスターは皆、デュア
ル(二重)ポート機能を持ち、ホストシステムによりPCIバスを介して、ある
いは、ローカルプロセッサー160により、アクセスが可能である。PCIバス
から見た場合、各ATAチャネルは、関連する2ブロックのレジスターを有する
。指令ブロック208は、バイト幅レジスターの内8バイト範囲のものである。
制御ブロック210は4バイト範囲であるが、その内単一場所のみが使用される
。前述したように、単一ATAポートは、共通のケーブルに接続される一対の装
置にアクセスするよう使用することが可能である。各装置はそれ独自の指令・制
御レジスターブロックを持つ。装置は、一つをマスター、他方をスレーブと表示
するジャンパーを備えて物理的に構成される。ある特定の装置は、指令ブロック
のアドレスオフセット6において、デバイス/ヘッド(Device Head)レジスタ
ーに1バイトのデータを書き込むことによって選択される。ビット4が確認され
た場合、スレーブ装置が選択され、その後の動作にマスターは非選択状態にされ
る。ビット4をクリアーして同じレジスターに書き込みをすると、マスター装置
が選択され、スレーブは非選択状態にされる。本発明においてこの振る舞いをエ
ミュレートするために、マスターとスレーブレジスターの両セットが装備されて
いる。さらに、装置ヘッドレジスターにたいする最新書き込みビット4を記録す
る、単一ビットスレーブレジスター230が供給される。このスレーブレジスタ
ーは、読み取り多重化と、PCIバスからの書き込みアドレス復号化を制御し、
それによって、適当なペアのレジスターブロックが、最新の装置選択に基づいて
アクセスされるようにする。
ル(二重)ポート機能を持ち、ホストシステムによりPCIバスを介して、ある
いは、ローカルプロセッサー160により、アクセスが可能である。PCIバス
から見た場合、各ATAチャネルは、関連する2ブロックのレジスターを有する
。指令ブロック208は、バイト幅レジスターの内8バイト範囲のものである。
制御ブロック210は4バイト範囲であるが、その内単一場所のみが使用される
。前述したように、単一ATAポートは、共通のケーブルに接続される一対の装
置にアクセスするよう使用することが可能である。各装置はそれ独自の指令・制
御レジスターブロックを持つ。装置は、一つをマスター、他方をスレーブと表示
するジャンパーを備えて物理的に構成される。ある特定の装置は、指令ブロック
のアドレスオフセット6において、デバイス/ヘッド(Device Head)レジスタ
ーに1バイトのデータを書き込むことによって選択される。ビット4が確認され
た場合、スレーブ装置が選択され、その後の動作にマスターは非選択状態にされ
る。ビット4をクリアーして同じレジスターに書き込みをすると、マスター装置
が選択され、スレーブは非選択状態にされる。本発明においてこの振る舞いをエ
ミュレートするために、マスターとスレーブレジスターの両セットが装備されて
いる。さらに、装置ヘッドレジスターにたいする最新書き込みビット4を記録す
る、単一ビットスレーブレジスター230が供給される。このスレーブレジスタ
ーは、読み取り多重化と、PCIバスからの書き込みアドレス復号化を制御し、
それによって、適当なペアのレジスターブロックが、最新の装置選択に基づいて
アクセスされるようにする。
【0029】
電源オンまたはリセット後は、ATA装置は最初ビジー(飽和活動状態)であ
る。このビジー状態は、指令ブロックのアドレスオフセット7の状態レジスター
、または、制御ブロックの代替状態レジスターブロックを読み取ることによって
検出が可能である。一つの装置がビジーである間は、他のレジスターのいずれに
たいしてもアクセスはできない。本発明ではこの振る舞いをエミュレートするた
めに、単一ビットのビジーレジスター232が供給される。このレジスターは、
制御ブロックの装置制御レジスター中のソフトリセットにたいする書き込みによ
って、または、指令レジスターにおいて、指令レジスターブロックのアドレスオ
フセット7に書き込みが行われた時、PCIバスからのリセットによって設定さ
れる。ローカルプロセッサーは、ビジーレジスターをクリアーすることが可能で
ある。
る。このビジー状態は、指令ブロックのアドレスオフセット7の状態レジスター
、または、制御ブロックの代替状態レジスターブロックを読み取ることによって
検出が可能である。一つの装置がビジーである間は、他のレジスターのいずれに
たいしてもアクセスはできない。本発明ではこの振る舞いをエミュレートするた
めに、単一ビットのビジーレジスター232が供給される。このレジスターは、
制御ブロックの装置制御レジスター中のソフトリセットにたいする書き込みによ
って、または、指令レジスターにおいて、指令レジスターブロックのアドレスオ
フセット7に書き込みが行われた時、PCIバスからのリセットによって設定さ
れる。ローカルプロセッサーは、ビジーレジスターをクリアーすることが可能で
ある。
【0030】
各ATA装置は、その装置内部で割込みが可能となった場合、ホストシステム
にたいして割込み要求を主張することが可能である。この振る舞いをエミュレー
トするために、単一ビット割込み要求234および割込み可能236レジスター
が、マスターとスレーブ両装置に供給される。割込み可能は、それぞれの装置の
装置コントロールを通じて制御される。各装置は、データを転送するために、ま
たは、終了状態を戻すために、ホストシステムにたいして割込み要求を主張する
ことが可能である。本発明では、割込み要求は、ローカルプロセッサーによって
設定または解除が可能である。割込み要求はまた、ATA仕様のプロトコールに
おいて前述したように、装置の状態レジスター(しかし、代替(alternate)状態
レジスターではない)によっても解除される。マスター・スレーブ装置における
割込み要求・割込み可能状態は、ホストが装置選択を変更した場合適正な振る舞
いが実行されるよう、それぞれ独立に維持される。
にたいして割込み要求を主張することが可能である。この振る舞いをエミュレー
トするために、単一ビット割込み要求234および割込み可能236レジスター
が、マスターとスレーブ両装置に供給される。割込み可能は、それぞれの装置の
装置コントロールを通じて制御される。各装置は、データを転送するために、ま
たは、終了状態を戻すために、ホストシステムにたいして割込み要求を主張する
ことが可能である。本発明では、割込み要求は、ローカルプロセッサーによって
設定または解除が可能である。割込み要求はまた、ATA仕様のプロトコールに
おいて前述したように、装置の状態レジスター(しかし、代替(alternate)状態
レジスターではない)によっても解除される。マスター・スレーブ装置における
割込み要求・割込み可能状態は、ホストが装置選択を変更した場合適正な振る舞
いが実行されるよう、それぞれ独立に維持される。
【0031】
マスターおよびスレーブ装置の指令・制御レジスターファイルは、スレーブ、
ビジーおよび割込み「副作用」をも含めて全て二次チャネル用に複製される。4
個全ての装置用の指令・制御レジスターファイルは全て、ローカルプロセッサー
のアドレス空間に直線的にマップされる。
ビジーおよび割込み「副作用」をも含めて全て二次チャネル用に複製される。4
個全ての装置用の指令・制御レジスターファイルは全て、ローカルプロセッサー
のアドレス空間に直線的にマップされる。
【0032】
共有されるデュアルチャネルバスマスター制御(コントロール)ブロック25
0は、PCIバスまたはローカルプロセッサーのいずれかからアクセスが可能で
ある。
0は、PCIバスまたはローカルプロセッサーのいずれかからアクセスが可能で
ある。
【0033】
ATAプロトコールによれば、装置が選択され、任意の指令に必要とされる全
てのパラメータが指令レジスターにロードされ、次いで、オフセット7のレジス
ターに指令そのものがロードされる。前述したように、これはそのチャネルをビ
ジーに設定する。ビジーの立ち上がりエッジはローカルプロセッサーに割込みを
引き起こし、同プロセッサーは、それにたいし指令とそのパラメータを解釈する
ことによって応答する。多くの指令は、付属の物理的装置配列へのアクセスに向
けて再マップされる。これらのアクセスは、RAIDレベル0,1,3および5
を含む(ただしそれらに限定されない)一般的RAIDプロトコールのいずれか
を導入するのに使用が可能である。ローカルプロセッサーは、要求されたもの以
上のデータを読み取るという選択を取ることもできる。この余分のデータは、そ
の後の読み取りを期待してSDRAMにキャッシュ保存される。ローカルプロセ
ッサーは、指令に請求されるように、プログラム化IOまたはDMAを用いて、
SDRAMとホストシステムの間でデータをやり取りするよう手配することが可
能である。
てのパラメータが指令レジスターにロードされ、次いで、オフセット7のレジス
ターに指令そのものがロードされる。前述したように、これはそのチャネルをビ
ジーに設定する。ビジーの立ち上がりエッジはローカルプロセッサーに割込みを
引き起こし、同プロセッサーは、それにたいし指令とそのパラメータを解釈する
ことによって応答する。多くの指令は、付属の物理的装置配列へのアクセスに向
けて再マップされる。これらのアクセスは、RAIDレベル0,1,3および5
を含む(ただしそれらに限定されない)一般的RAIDプロトコールのいずれか
を導入するのに使用が可能である。ローカルプロセッサーは、要求されたもの以
上のデータを読み取るという選択を取ることもできる。この余分のデータは、そ
の後の読み取りを期待してSDRAMにキャッシュ保存される。ローカルプロセ
ッサーは、指令に請求されるように、プログラム化IOまたはDMAを用いて、
SDRAMとホストシステムの間でデータをやり取りするよう手配することが可
能である。
【0034】
簡単に要約すると、本発明は、RAID記憶装置コントローラであって、同コ
ントローラーをホストシステムのバスに接合させるためのホストインターフェイ
スを供給する、RAID記憶装置コントローラを含む。このホストインターフェ
イスは、付属の記憶装置、例えばIDEディスク装置とは分離されるので、実際
の付属ドライブは、数やインターフェイスプロトコールにおいて制限されない。
各種装置ポートの導入が可能であり、かつ、各種RAID方策、例えば、レベル
3やレベル5の使用が可能である。いずれの場合でも、ホストインターフェイス
は、ホストにたいする標準的均一的インターフェイス、すなわちATAインター
フェイスを、好ましくはデュアルチャネルATAインターフェイスを供給する。
このホストインターフェイスはATA単一またはデュアルチャネルインターフェ
イスをエミュレートし、かつ、そのコントローラーに物理的に接続される装置の
実際数に無関係に、チャネル当り1個または2個の付属IDE装置をエミュレー
トする。従って、例えば5ないし7個のIDEドライブを、PCIホストシステ
ムにおける標準BIOSを変更することなく、RAIDレベル5プロトコール中
に装備することが可能である。従って、このRAIDコントローラーは、標準的
デュアルチャネルATAコントローラーボードにたいしてはトランスペアレント
である。
ントローラーをホストシステムのバスに接合させるためのホストインターフェイ
スを供給する、RAID記憶装置コントローラを含む。このホストインターフェ
イスは、付属の記憶装置、例えばIDEディスク装置とは分離されるので、実際
の付属ドライブは、数やインターフェイスプロトコールにおいて制限されない。
各種装置ポートの導入が可能であり、かつ、各種RAID方策、例えば、レベル
3やレベル5の使用が可能である。いずれの場合でも、ホストインターフェイス
は、ホストにたいする標準的均一的インターフェイス、すなわちATAインター
フェイスを、好ましくはデュアルチャネルATAインターフェイスを供給する。
このホストインターフェイスはATA単一またはデュアルチャネルインターフェ
イスをエミュレートし、かつ、そのコントローラーに物理的に接続される装置の
実際数に無関係に、チャネル当り1個または2個の付属IDE装置をエミュレー
トする。従って、例えば5ないし7個のIDEドライブを、PCIホストシステ
ムにおける標準BIOSを変更することなく、RAIDレベル5プロトコール中
に装備することが可能である。従って、このRAIDコントローラーは、標準的
デュアルチャネルATAコントローラーボードにたいしてはトランスペアレント
である。
【0035】
当業者であれば、本発明の基礎的原理から逸脱することなく、本発明の、前述
の実施態様の細部にたいして多くの変更を加えることが可能であることは明白で
あろう。従って、本発明の範囲は、ただ上述の請求項によってのみ判断されなけ
ればならない。
の実施態様の細部にたいして多くの変更を加えることが可能であることは明白で
あろう。従って、本発明の範囲は、ただ上述の請求項によってのみ判断されなけ
ればならない。
【図1】 物理的およびソフトウェア/レジスター像を示す、従来技術によるA
TAデュアルチャネルコントロラー運用を単純化したブロック図である。
TAデュアルチャネルコントロラー運用を単純化したブロック図である。
【図2A】 本発明による、ATAポートエミュレーションを備えたRAIDコ
ントローラーの単純化したブロック図である。
ントローラーの単純化したブロック図である。
【図2B】 本発明による、ATAポートエミュレーションを備えたRAIDコ
ントローラーの単純化したブロック図である。
ントローラーの単純化したブロック図である。
【図3】 ATAポートエミュレーションを備えたRAIDコントローラーの現
在好適な市販品の実施態様の高レベルブロック図である。
在好適な市販品の実施態様の高レベルブロック図である。
【図4】 図3のコントローラーのATAレジスターファイルの一つの導入例の
さらに詳細を示すブロック図である。
さらに詳細を示すブロック図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,
AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C
A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM
,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,
GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K
E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS
,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM
,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,
YU,ZA,ZW
【要約の続き】
準BIOSを何ら変更することなく、5個または7個の
IDEドライブを装備することが可能である。従って、
このRAIDコントローラーは、標準的デュアルチャネ
ルATAコントローラーボードにたいしてトランスペア
レントである。
Claims (20)
- 【請求項1】 記憶装置コントローラであって、 前記コントローラーをホストシステムバスに接合させるホストインターフェイ
スであって、標準IDEチャネルをエミュレートし、さらに前記標準IDEチャ
ネルに接続されているかのようにIDE装置をエミュレートする、ホストインタ
ーフェイス、および、 前記記憶装置コントローラを物理的記憶装置に接続する、少なくとも1個の物
理的インターフェイス、 を含むことを特徴とする記憶装置コントローラ。 - 【請求項2】 前記物理的インターフェイスの少なくとも一つは、ATA互換記
憶装置を前記コントローラーに接続するためのATAポートを装備することを特
徴とする、請求項1による記憶装置コントローラ。 - 【請求項3】 前記ホストインターフェイスは、少なくとも一つの一次チャネル
と一つの二次チャネルをエミュレートすることを特徴とする、請求項1による記
憶装置コントローラ。 - 【請求項4】 前記ホストインターフェイスは、前記一次および二次チャネルの
それぞれに接続される単一IDE装置をエミュレートすることを特徴とする、請
求項3による記憶装置コントローラ。 - 【請求項5】 前記ホストインターフェイスは、いずれも前記一次および二次チ
ャネルの内の一つに接続される、マスターIDE記憶装置およびスレーブIDE
記憶装置の両方をエミュレートすることを特徴とする、請求項3による記憶装置
コントローラ。 - 【請求項6】 請求項3による記憶装置コントローラであって、かつ、標準デュ
アルポートIDEコントローラーのバスマスターDMAコントローラーをエミュ
レートする手段をさらに含むことを特徴とする記憶装置コントローラ。 - 【請求項7】 前記ホストインターフェイスは、前記IDEチャネルに接続され
る単一IDE装置をエミュレートすることを特徴とする、請求項1による記憶装
置コントローラ。 - 【請求項8】 前記ホストインターフェイスは、前記IDEチャネルに接続され
るマスターIDE記憶装置およびスレーブIDE記憶装置の両方をエミュレート
することを特徴とする、請求項1による記憶装置コントローラ。 - 【請求項9】 請求項1による記憶装置コントローラで、かつ、標準デュアルポ
ートIDEコントローラーのバスマスターDMAコントローラーをエミュレート
する手段をさらに含むことを特徴とする記憶装置コントローラ。 - 【請求項10】 RAID記憶装置コントローラであって、 前記コントローラーをホストシステムバスに接合させるホストインターフェイ
スであって、少なくとも1個のATAコントローラーチャネルをエミュレートす
るホストインターフェイス; 前記ホストインターフェイスは、IDE準拠指令および制御レジスターブロッ
クを装備することによって、前記エミュレートされたIDEチャネルに接続され
ているかのように少なくとも一つのIDE装置をさらにエミュレートする、ホス
トインターフェイス、 前記記憶装置コントローラを複数の記憶装置に接続する、少なくとも2個の物
理的インターフェイス、および、 物理的記憶装置アクセス動作を制御する、前記コントローラーに搭載されるロ
ーカルプロセッサー、 を含むことを特徴とするRAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項11】 請求項10によるRAID記憶装置コントローラで、かつ、標
準デュアルポートIDEコントローラーのバスマスターDMAコントローラーを
エミュレートする手段をさらに含むことを特徴とするRAID記憶装置コントロ
ーラ。 - 【請求項12】 請求項10によるRAID記憶装置コントローラで、かつ、ホ
ストシステムバスと、接続される記憶装置との間のデータ転送をバッファーする
バッファーメモリー、および、ホストインターフェイスとバッファーメモリーと
の間でデータを転送するよう配されるDMAエンジンをさらに含むことを特徴と
する、RAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項13】 請求項12によるRAID記憶装置コントローラであって、前
記バッファーメモリーと前記ポートインターフェイスとの間でデータを転送する
よう配されるDMAエンジンを含むことを特徴とする、RAID記憶装置コント
ローラ。 - 【請求項14】 前記ホストインターフェイスは、一次ATAチャネルと二次A
TAチャネルとの両方をエミュレートすることを特徴とする、請求項10による
RAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項15】 前記ホストインターフェイスは、前記一次および二次チャネル
のそれぞれに接続される単一IDE装置をエミュレートすることを特徴とする、
請求項14によるRAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項16】 前記ホストインターフェイスは、前記一次および二次チャネル
の少なくとも一つに接続される、マスターIDE記憶装置とスレーブIDE記憶
装置の両方をエミュレートすることを特徴とする、請求項14によるRAID記
憶装置コントローラ。 - 【請求項17】 前記ホストインタフェイスは、前記IDEチャネルに接続され
るマスターIDE装置とスレーブIDE装置の両方をエミュレートすることを特
徴とする、請求項10によるRAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項18】 前記ホストインターフェイスは、前記IDEチャネルに接続さ
れる単一IDE装置をエミュレートすることを特徴とする請求項10によるRA
ID記憶装置コントローラ。 - 【請求項19】 前記ホストインターフェイスは、前記IDEチャネルに接続さ
れるマスターIDE装置とスレーブIDE装置の両方をエミュレートすることを
特徴とする請求項10によるRAID記憶装置コントローラ。 - 【請求項20】 既存のホストBIOSソフトウェアを修正することなしに、R
AID記憶装置コントローラをPCIバスホストに接合させる方法であって、 前記コントローラーにおいて、ホストに接合するATAコントローラーをエミ
ュレートすること; 前記コントローラーにおいて、前記ATAコントローラーに接続されているか
のようにIDE記憶装置をさらにエミュレートすること; 前記コントローラーに一つの物理的記憶装置を接続するために少なくとも2個
の物理的ポートインターフェイスを供給すること;および、 前記コントローラーのホストインターフェイスを物理的記憶装置から結合解除
することであって、それによって前記記憶装置コントローラは、コントローラー
の物理的ポートインターフェイスに実際に接続される物理的記憶装置の、実際の
数およびインターフェイスの型と無関係に、ホストにとっては、ATAインター
フェイスを介して接続される一つのIDE装置と見えるように結合解除すること
、 から成るステップを含む方法。
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