JP2006195954A - Virtual usb flash memory storage device with pci express - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置に関し、特にＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを伝送インターフェースとした仮想ＵＳＢ保存装置に関する。 The present invention relates to a virtual USB flash memory storage device having PCI Express, and more particularly to a virtual USB storage device using PCI Express as a transmission interface.
現在、コンピュータ技術は日進月歩の速さで成長しており、コンピュータの発展の趨勢は演算機能の強化と演算速度の高速化の方向に邁進している。しかし、ＣＰＵのクロック速度が速すぎる場合、その他の周辺機器の伝送速度はＣＰＵの処理速度について行けず、そのためにＣＰＵの機能が向上しても、システム全体の大きな改善はない。これはコンピュータの機能は全体のシステムによって決定されるためであり、ＣＰＵの機能を極限まで発揮させるにはコンピュータ全体のシステムを改良する必要がある。 Currently, computer technology is growing rapidly, and the development trend of computers is progressing in the direction of strengthening computing functions and increasing computing speed. However, when the clock speed of the CPU is too high, the transmission speed of other peripheral devices cannot follow the processing speed of the CPU. Therefore, even if the CPU functions are improved, there is no significant improvement in the entire system. This is because the function of the computer is determined by the entire system, and it is necessary to improve the system of the entire computer in order to bring out the CPU function to the limit.
データ伝送の速度はバスの伝送速度によって決定されるので、コンピュータの機能を高めるために全ての関連業者はバスの伝送速度の改良を行なってきた。例えばハードディスク装置を接続するＩＤＥの伝送速度は１６０ＭＢ／ｓに達しており、インターネットケーブルは１０ＭＢ／ｓから１ＧＢ／ｓに向上している。シリアルポートであるＲＳ−２３２は伝送速度が４８０ＭＢ／ｓであるＵＳＢに取って代わられ、伝送速度が１３３ＭＢ／ｓのＰＣＩは単向通信チャンネルの伝送速度が２５０ＭＢ／ｓまで向上しており、高速データ転送可能(従来の１６倍の転送速度)なＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓとなった。このＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓはホットプラグに対応した制御機能を提供しており、多くのユーザーに広く受け入れられている。 Since the speed of data transmission is determined by the transmission speed of the bus, all the related companies have improved the transmission speed of the bus in order to enhance the function of the computer. For example, the transmission speed of IDE connecting a hard disk device has reached 160 MB / s, and the Internet cable has been improved from 10 MB / s to 1 GB / s. RS-232, which is a serial port, has been replaced by USB, which has a transmission speed of 480 MB / s, and PCI with a transmission speed of 133 MB / s has improved the transmission speed of a one-way communication channel to 250 MB / s. The PCI Express is capable of data transfer (transfer speed 16 times that of the conventional system). This PCI Express provides a control function corresponding to hot plug and is widely accepted by many users.
また、フラッシュメモリはその省エネルギー性、不揮発性、耐震性および高密度性などの特性から多くの携帯型装置内に使用され、ＥＥＰＲＯＭやバッテリー式のメモリに取って代わって使用されている。また、半導体技術の進歩によって、フラッシュメモリの保存密度と伝送速度も飛躍的に成長しており、従来型の保存媒体に取って代わることができるものとなっている。
しかし、現在フラッシュメモリを利用した保存装置の多くはＵＳＢまたはＩＤＥを伝送インターフェースとしたものであり、ＵＳＢとＩＤＥの伝送速度はそれぞれ４８０ＭＢ／ｓおよび１６０ＭＢ／ｓしかなく、その伝送速度ではフラッシュメモリの読み書き速度に追いつかず、この種のフラッシュメモリを利用した保存装置はホストのＵＳＢまたはＩＤＥによって制限を受け、フラッシュメモリが本来持つ性能を発揮できていない。
In addition, flash memory is used in many portable devices because of its energy saving, non-volatility, earthquake resistance, and high density, and is used in place of EEPROM and battery-type memories. In addition, with the advancement of semiconductor technology, the storage density and transmission speed of flash memory have grown dramatically, and can replace conventional storage media.
However, many storage devices that currently use flash memory use USB or IDE as the transmission interface, and the USB and IDE transmission speeds are only 480 MB / s and 160 MB / s, respectively. A storage device using this type of flash memory cannot keep up with the read / write speed and is limited by the USB or IDE of the host, and cannot perform the performance inherent in the flash memory.
また、一つのプログラム開発のシステムまたはソフトプログラムにおいては、エディット、コンパイル、デバッグ、ファイル管理、実行を一体とした環境インターフェースを提供し、この環境インターフェースはプログラマーが一つの応用プログラムを開発するのに必要な大部分の仕事を行うことができるものであり、ホストが実行するソフトは特定の環境インターフェースによって周辺機器とコミュニケーションを行なうので、周辺機器はホストの環境インターフェースを有する必要があり、それによってホストから送られてきたコマンドを実行できる。 In addition, a single program development system or software program provides an environment interface that integrates editing, compiling, debugging, file management, and execution. This environment interface is necessary for programmers to develop a single application program. Since the software executed by the host communicates with the peripheral device through a specific environment interface, the peripheral device must have the host's environment interface, so that the host can The sent command can be executed.
従って、如何にフラッシュメモリを利用した保存装置において、伝送速度の更に速いバスを伝送インターフェースとし、ホストに設置された環境インターフェースとコミュニケーションを行い、フラッシュメモリが本来持つ性能を最大限に発揮させることは関連業者が改善したいことであった。
本発明の目的は、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓをホストと保存装置との間の伝送インターフェースとし、保存装置にはマイクロコントローラが設置され、マイクロコントローラには仮想ＵＳＢモジュールが設置され、保存装置のフラッシュメモリがホストとデータの読み書きを行なうとき、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓの最高伝送速度でデータの伝送ができ、同時にＵＳＢの特性も有するＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置を提供することにある。 An object of the present invention is to use PCI Express as a transmission interface between a host and a storage device, a microcontroller is installed in the storage device, a virtual USB module is installed in the microcontroller, and a flash memory of the storage device is connected to the host. An object of the present invention is to provide a virtual USB flash memory storage device having PCI Express that can transmit data at the maximum transmission speed of PCI Express and simultaneously has USB characteristics when reading and writing data.
上述の目的を達成するために、本発明の保存装置はマイクロコントローラを有し、マイクロコントローラは、フラッシュメモリと、ホストのＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓと接続されるＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースと、接続される。マイクロコントローラはフラッシュメモリインターフェース、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースおよび仮想ＵＳＢモジュールを有し、ホストが保存装置に保存または読取りのＵＳＢコマンドを出したとき、そのコマンドは仮想ＵＳＢモジュールに伝送され、仮想ＵＳＢモジュールによってそのコマンドが完了される。保存装置内のフラッシュメモリのデータはコマンドに基づいてマイクロコントローラに設置されたフラッシュメモリインターフェースおよびＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓインターフェースによってフラッシュメモリまたはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが受信できるデータ規格に変換され、再びホストまたはフラッシュメモリに伝送される。ホストは仮想ＵＳＢモジュールを通じて保存装置にデータの読み書きのＵＳＢコマンドを出すことができる。また、データが伝送されるとき、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが提供できる最高伝送速度でデータの伝送ができ、同時にＵＳＢの特性も失わない。 To achieve the above object, the storage device of the present invention has a microcontroller, which is connected to a flash memory and a PCI Express connection interface connected to a host PCI Express. The microcontroller has a flash memory interface, a PCI Express interface, and a virtual USB module. When the host issues a USB command for saving or reading to the storage device, the command is transmitted to the virtual USB module, and the command is transmitted by the virtual USB module. Is completed. The data in the flash memory in the storage device is converted into a data standard that can be received by the flash memory or the PCI Express by the flash memory interface and the PCI Express interface installed in the microcontroller based on the command, and transmitted to the host or the flash memory again. . The host can issue USB commands for reading and writing data to the storage device through the virtual USB module. In addition, when data is transmitted, data can be transmitted at the maximum transmission speed that PCI Express can provide, and at the same time, USB characteristics are not lost.
すなわち、請求項１の発明は、マイクロコントローラ、フラッシュメモリおよびＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースから構成されるＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置であって、前記マイクロコントローラは、データをフラッシュメモリ規格に変換するフラッシュメモリインターフェース、データをＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に変換するＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースおよび仮想ＵＳＢモジュールを有し、仮想ＵＳＢモジュールには、ホストが出すＵＳＢコマンドを受信するＵＳＢホストおよびＵＳＢコマンドを完了させるＵＳＢデバイスが設置され、前記フラッシュメモリは、仮想ＵＳＢによってマイクロコントローラと接続され、フラッシュメモリにデータを保存したり、フラッシュメモリからデータを読取ったりすることができ、前記ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースは、ホストに設置されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓと接続され、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースはマイクロコントローラと接続され、これによって、保存装置をホストと接続するとき、前記保存装置のマイクロコントローラはホストに保存装置は一つのＵＳＢホストであると宣言し、またホストが出すＵＳＢコマンドは仮想ＵＳＢモジュールに伝送され、仮想ＵＳＢモジュールによってコマンドが完了され、保存装置内のフラッシュメモリのデータはコマンドに基づき、マイクロコントローラに設置されたフラッシュメモリインターフェースおよびＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓインターフェースによってフラッシュメモリまたはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが受信可能なデータ規格に変換され、ホストに伝送されるか、またはフラッシュメモリに伝送されて保存されることを特徴とするＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置である。 That is, the invention of claim 1 is a virtual USB flash memory storage device having a PCI Express composed of a microcontroller, a flash memory, and a PCI Express connection interface, and the microcontroller converts data into a flash memory standard. It has a flash memory interface, a PCI Express interface that converts data to the PCI Express standard, and a virtual USB module. In the virtual USB module, a USB host that receives a USB command issued by the host and a USB device that completes the USB command are installed. The flash memory is connected to the microcontroller via a virtual USB to store data in the flash memory or The PCI Express connection interface is connected to the PCI Express installed in the host, and the PCI Express connection interface is connected to the microcontroller, thereby connecting the storage device to the host. When the micro controller of the storage device declares to the host that the storage device is a single USB host, the USB command issued by the host is transmitted to the virtual USB module, and the command is completed by the virtual USB module. The data in the flash memory is based on the command, and the flash memory or the PC by the flash memory interface and the PCI Express interface installed in the microcontroller. Express is converted into receivable data standards, a virtual USB flash memory storage device having a PCI Express, characterized in that to be saved or transmitted is transmitted to the host, or flash memory.
請求項２の発明は、前記ホストと保存装置がデータ送信を行う伝送手段は、一組の単向通信チャンネルからなる送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘであることを特徴とする請求項１記載のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置である。
請求項３の発明は、前記単向通信チャンネルは、一組または二組以上であることを特徴とする請求項２記載のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置である。
請求項４の発明は、前記仮想ＵＳＢモジュールは、非実体であり、ファームウェアプログラムによってシュミレートされた仮想体であることを特徴とする請求項１記載のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置である。
According to a second aspect of the present invention, the transmission means for transmitting data between the host and the storage device is a transmission terminal Tx and a reception terminal Rx, each comprising a set of one-way communication channels. This is a virtual USB flash memory storage device having Express.
The invention according to claim 3 is the virtual USB flash memory storage device having PCI Express according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the virtual USB flash memory storage device having PCI Express according to the first aspect, the virtual USB module is a virtual entity that is insubstantial and simulated by a firmware program. .
以上のような構成であるから、本発明によれば、保存装置に設置されたＵＳＢホストおよびＵＳＢデバイスによってホストが出したコマンドを実行し、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓをホストと保存装置１との間の伝送インターフェースとすることにより、データを伝送するとき、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが提供できる最高伝送速度でデータの伝送ができる。 With the configuration as described above, according to the present invention, a USB host installed in the storage device and a command issued by the host are executed by the USB device, and PCI Express is a transmission interface between the host and the storage device 1. Thus, when transmitting data, it is possible to transmit data at the maximum transmission speed that PCI Express can provide.
上述の目的を達成するために本発明が採用した手段およびその構造を示す実施例を図に沿って詳細に説明する。 An embodiment showing the means adopted by the present invention and the structure thereof to achieve the above object will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の好適な実施例を示すブロック図である。図から判るように、本発明の保存装置１は、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１、マイクロコントローラ１２およびフラッシュメモリ１３から構成されている。
前記ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１は、ホスト２に設けられたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ２１と接続される。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, the storage device 1 of the present invention comprises a PCI
The PCI Express
前記マイクロコントローラ１２は、フラッシュメモリインターフェース１２１、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェース１２２および仮想ＵＳＢ(Universal Serial Bus)モジュール１２３を有し、仮想ＵＳＢモジュール１２３はＵＳＢホスト１２３１およびＵＳＢデバイス１２３２を有する。
また、前記マイクロコントローラ１２は、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１と接続される。仮想ＵＳＢモジュール１２３は、非実体であり、設計者がファームウェアプログラムによってシュミレートした仮想体である。
The
The
保存装置１に設置されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１がホスト２に設置されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ２１と接続されるとき、保存装置１のマイクロコントローラ１２はホスト２に対して保存装置１は一つのＵＳＢホストであると宣言(通報)する。このように、ホスト２はＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓアーキテクチャによってマイクロコントローラ１２とコミュニケーションを行なうが、マイクロコントローラ１２は一つのＵＳＢのホストであると認識される。
When the PCI
ホスト２が、ＵＳＢの保存コマンドを出したとき、そのコマンドは先ずマイクロコントローラ１２の仮想ＵＳＢモジュール１２３に設置されたＵＳＢホスト１２３１に伝送され、ＵＳＢホスト１２３１はこのコマンドをＵＳＢデバイス１２３２に伝送し、ＵＳＢデバイス１２３２によってコマンドが完了される。
このとき、ホスト２のデータは先ずＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ２１およびＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１を通じてマイクロコントローラ１２に伝送され、マイクロコントローラ１２に設置されたフラッシュメモリインターフェース１２１がこのデータをフラッシュメモリ１３が受信できるデータ規格に変換し、フラッシュメモリ１３内に保存される。
When the
At this time, the data of the
ホスト２が保存装置１内に保存されているデータを読取りたいとき、ＵＳＢコマンドは先ずマイクロコントローラ１２の仮想ＵＳＢモジュール１２３に設置されたＵＳＢホスト１２３１に伝送され、ＵＳＢホスト１２３１はこのコマンドをＵＳＢデバイス１２３２に伝送し、ＵＳＢデバイス１２３２によってコマンドが完了される。このとき、フラッシュメモリ１３は先ずデータをマイクロコントローラ１２に伝送し、マイクロコントローラ１２に設置されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェース１２２がこのデータをＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ２１が受信できる規格に変換し、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース１１およびＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ２１を通じてホスト２に伝送される。
When the
上述の説明から判るように、ホスト２が保存装置１に対して読取りまたは保存を行なうとき、そのデータはマイクロコントローラ１２によって直接フラッシュメモリ１３内から読取りまたは書き込みが行なわれ、読取りまたは保存の命令は仮想ＵＳＢモジュール１２３に設置されたＵＳＢホスト１２３１およびＵＳＢデバイス１２３２によって完了される。従って、ホスト２は、この保存装置１が一つのＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓインターフェースのＵＳＢ保存装置であると認識される。
As can be seen from the above description, when the
また、ホスト２が出すコマンドはデータ処理を含まず、このコマンドは仮想ＵＳＢモジュール１２３内で完了され、マイクロコントローラ１２はフラッシュメモリ１３とコミュニケーションを行なわない。
Further, the command issued by the
図２は、本発明の好適な実施例におけるデータ伝送時の状態を示すブロック図である。図から分かるように、ホスト２と保存装置１とがデータ伝送を行なう伝送手段は一組の単向通信チャンネル２１１からなる送信端子Ｔｘと受信端子Ｒｘとすることができ、単向通信チャンネル２１１は一組または二組以上とすることもできる。
FIG. 2 is a block diagram showing a state during data transmission in a preferred embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, the transmission means for performing data transmission between the
本発明のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置が従来技術を改善する重点は、保存装置１に設置されたＵＳＢホスト１２３１およびＵＳＢデバイス１２３２によってホスト２が出したコマンドを実行し、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓをホスト２と保存装置１との間の伝送インターフェースとすることにより、データを伝送するとき、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが提供できる最高伝送速度でデータの伝送ができる点である。
The emphasis that the virtual USB flash memory storage device having PCI Express of the present invention improves on the prior art is to execute a command issued by the
以上のように、本発明のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置は、保存装置に設置されたＵＳＢホストおよびＵＳＢデバイスによってホストが出したコマンドを実行し、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓをホストと保存装置１との間の伝送インターフェースとすることにより、データを伝送するとき、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが提供できる最高伝送速度でデータの伝送ができ、明らかに従来技術によるものよりも優れている。
上述の詳細な説明は本発明の一実施例を示したものであり、本発明を制限するものではなく、本発明の特徴を損なうものでなければ、本発明の主旨を逸脱しない均等範囲は全て本発明に含まれる。
As described above, the virtual USB flash memory storage device having the PCI Express according to the present invention executes the command issued by the host by the USB host and the USB device installed in the storage device, and executes the PCI Express to the host and the storage device 1. By using the transmission interface, it is possible to transmit data at the maximum transmission speed that PCI Express can provide when transmitting data, which is clearly superior to that of the prior art.
The above detailed description shows one embodiment of the present invention, and does not limit the present invention. All the equivalent scopes that do not depart from the gist of the present invention are provided unless they detract from the features of the present invention. It is included in the present invention.
１ 保存装置
１１ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェース
１２ マイクロコントローラ
１２１ フラッシュメモリインターフェース
１２２ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェース
１２３ ＵＳＢモジュール
１２３１ＵＳＢホスト
１２３２ＵＳＢデバイス
１３ フラッシュメモリ
２ ホスト
２１ ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ
２１１ 単向通信チャンネル
1
211 Unidirectional communication channel
Claims (4)
前記マイクロコントローラは、データをフラッシュメモリ規格に変換するフラッシュメモリインターフェース、データをＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に変換するＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースおよび仮想ＵＳＢモジュールを有し、仮想ＵＳＢモジュールには、ホストが出すＵＳＢコマンドを受信するＵＳＢホストおよびＵＳＢコマンドを完了させるＵＳＢデバイスが設置され、
前記フラッシュメモリは、仮想ＵＳＢによってマイクロコントローラと接続され、フラッシュメモリにデータを保存したり、フラッシュメモリからデータを読取ったりすることができ、
前記ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースは、ホストに設置されたＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓと接続され、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ接続インターフェースはマイクロコントローラと接続され、これによって、保存装置をホストと接続するとき、前記保存装置のマイクロコントローラはホストに保存装置は一つのＵＳＢホストであると宣言し、またホストが出すＵＳＢコマンドは仮想ＵＳＢモジュールに伝送され、仮想ＵＳＢモジュールによってコマンドが完了され、保存装置内のフラッシュメモリのデータはコマンドに基づき、マイクロコントローラに設置されたフラッシュメモリインターフェースおよびＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓインターフェースによってフラッシュメモリまたはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓが受信可能なデータ規格に変換され、ホストに伝送されるか、またはフラッシュメモリに伝送されて保存される
ことを特徴とするＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓを有する仮想ＵＳＢフラッシュメモリ保存装置。 A virtual USB flash memory storage device having a PCI Express composed of a microcontroller, a flash memory and a PCI Express connection interface,
The microcontroller has a flash memory interface that converts data to the flash memory standard, a PCI Express interface that converts data to the PCI Express standard, and a virtual USB module. The virtual USB module receives a USB command issued by the host. A USB host and a USB device that completes the USB command are installed,
The flash memory is connected to a microcontroller via a virtual USB, can store data in the flash memory, and can read data from the flash memory,
The PCI Express connection interface is connected to a PCI Express installed in the host, and the PCI Express connection interface is connected to a microcontroller. Thus, when the storage device is connected to the host, the storage device microcontroller is connected to the host. The storage device declares that it is one USB host, and the USB command issued by the host is transmitted to the virtual USB module, the command is completed by the virtual USB module, and the data in the flash memory in the storage device is based on the command. Flash memory or PCI Express is converted to a receivable data standard by the flash memory interface and PCI Express interface installed in the controller. Virtual USB flash memory storage device having a PCI Express, characterized in that to be saved or transmitted is transmitted to the host, or flash memory.
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