TW476030B - RAID controller system and method with ATA emulation host interface - Google Patents

Description

476030 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 A7 B7 五、發明說明（ί ) 相關申請案 本申請案係一連續申請案，並自美國臨時-申41案申請 於1999年9月22之編號60/156,001主張優先權。 枝術領域 本發明係有關於電腦資料儲存裝置控制器，而且更特別 地，係有關於一種具有一模擬ΑΤΑ標準控制器以及被連結 之IDE裝置之主機介面的RAID控制器。 本發明之背暑 第一部IBM PC以及相容機種只有一個用於大量儲存 的軟碟機。隨之出現的XT以及AT型式包含了連接用於大 量資料儲存之5.25英吋固定磁碟(不可移除式)的轉接器。 這些原始的轉接器提供了大部份之低階控制訊號以用於含 有資料分離電路之磁碟機，而該電路係用於該讀取訊號以及 該預補償寫入訊號。在轉接器中含有這些功能係避免在一 次只存取一個的一對磁碟機中重覆動作。不幸地，當技術改 進時’該轉接器上之5M位元讀/寫ϋ.道無法讓較快之磁碟 機連接上來。 將該控制器之“即時”觀點移入該磁碟機係解決了此 問題。整合式磁碟機電路或IDE磁碟機所含括在內的係結 合了所有讀取或寫入該磁碟機所需的控制以及資料通道，而 該磁碟機係在一區域緩衝器以及該媒體之間傳送資料。製 造商可以選擇資料傳輸率。一個新的介面ΑΤΑ(具封包介 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -----------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（，） 面之AT附加裝置(ΑΤΑ/ΑΤΑΡ1·4))(ΙΒΜ, Α.Ι_附加裝置介面) 係被訂定做爲資料儲存裝置到該主機系統的連結。最早的 IDE介面頂多由該ISA匯流排以及該ΑΤΑ纜線連接器之間 的位址靡五I以及緩衝區所組成。該介面協定使用程式化之 輸出以及輸入指令以存取該IDE裝置之暫存器。資料傳輸 係使用該主機處理器之輸入字串以及輸出字串指令，以調 節至連接上去之磁碟機的傳輸率。這些傳輸率在後來的型 式中達到每秒16M位元組。這就是在該儲存裝置中之緩衝 區以及該ISA匯流排上之記憶體間的傳輸率。介於該媒體 以及該緩衝區間的傳輸率要更低得多。 隨著PCI匯流排之出現，Intel發布了該PCI IDE文件 (PCI IDE控制器規格、版本1.0，3/4/94)，其提供了以先 前之ISA匯流排爲基礎的主機介面到該PCI匯流排的一種 標準對映。該標準描述一種雙IDE通道控制器。一對裝置 ，該主裝置以及該從屬裝置可被連結至各個該通道。對資 料傳輸來說，該裝置仍以一 PCI匯流排目標的方式被存取 〇

Intel也發布了該匯流排主裝置IDE文件(用於匯流排 主裝置IDE控制器之程式化介面，版本1·0，5/16/94)。該 文件定義了一種用以將DMA裝置結合於IDE通道中的標 準。該匯流排主裝置介面允許該IDE通道如同一匯流排主 裝置(PCI匯流排初始器)般在該PCI匯流排上傳送資料往返 於系統記憶體。對於記憶體存取而言，該PCI匯流排峰値 叢發率爲每秒133M位元組。 5 ^ ^ --------訂---------^ IAWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 該ΑΤΑ規格之一種版本係界定一種新的傳輸模式’ Ultra DMA。習知之傳輸率改進己經由緊縮在纜線上資料 傳送所需之建立以及保持時間而獲得。在每秒16M位元組 時，該讀取傳輸率係受到送出該讀取選通訊號、取得資料 、以及送回資料之來回行程所嚴格限制。該Ultra DMA協 定最初保持所有訊號以及纜線的電氣特性’而只是重新界 定訊號中之三個功能以提供一新的協定。在該協定中，該 提供資料定時的選通訊號係被從與資料相同的末端送出， 換言之在寫入時被控制器送出，而在讀取時被裝置送出。 在該結構中，該傳輸率僅被該纜線由於纜線之單一轉變所 造成之歪斜所限制。最早的UDMA裝置將該程式化的10 傳輸率倍速至每秒33M位元組。接下來的版本將初始的 UDMA傳輸率倍速至每秒66M位元組，但是需要使用一條 80線的排線，其有交錯的訊號以及接地線。目前版本支援 每秒100M位元組的傳輸率。現在有一種以一高速序列連 結取代ΑΤΑ並列介面的計畫在進行，但是一種更高之並列 速度增加可能會先被發表。 腿 普通之個人電腦係由一主機板所組成，該板係環繞一 晶片組來設計，包含有：一處理器、一 DRAM介面、各種 輸入/輸出轉接器、以及一 BIOS ROM。該10轉接器通常 包含有一IDE介面。目前之IDE控制器版本特徵爲有一對 IDE璋，每個璋能夠與一對IDE儲存裝置溝通。這些裝置 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L --------^---------^ i^w— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（Dr ) 通常包含有一或更多的1DE硬碟再加上CD R0M、DVD ROM或CD WROM磁碟機。該基本的輸出輸入系統或 BIOS係一程式，其用以起動該PC以及提供用於該主機板 上之轉接器的低階1〇程序。基本上所有這些PCS可以使 用主機板上之BIOS從一 IDE硬碟起動並運作。 漸漸地，個人電腦被分散至小型辨公室/家庭辨公室 (S0H0)市場中的伺服器或工作站之應用。由歷史來看，具 有小型電腦系統介面（SCSI)之硬碟對於這些要求更多的應 用提供了一些效能增益。然而’因今天所有磁碟機有超過 85%被作成IDE磁碟機，該SCSI磁碟機傾向使用相同之媒 體以及讀/寫頭建構，而其具有極少或完全沒有效能增益卻 要大量增加成本。另一個受歡迎的替代方法是係用一廉價 磁碟冗餘陣列（RAID)，其最先係由Patterson所提出（D. Patterson等人，所著“一個用於廉價磁碟陣冗餘列(RAID) 的例子”，加州大學報告編號UCB/CSD87/391，1987年 12月）。RAID系統處理了可罪度以及效能問題。首先，可 靠度之獲得係由於儲存資料備份於兩個或更多之磁碟機， 因而有一個磁碟機損壞時資料也不會遺失。其次，效能增 加之獲得係由於該陣列之集合效能相對於單一磁碟機而言 。不同區段之備份儲資料存可由兩磁碟機同時被讀出。資 料也可被寫入跨越所有可用之磁碟機的條帶(stripe)中，因 此當資料被讀回時就可了解到該集合之傳輸率。RAID陣 列控制器在本發明人之美國專利編號6,018,778中有更進 一步之描述。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --“--------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（<) 不幸地，對於這幾個可用的RAID解決方法存有一些 缺點。區域智慧裝置以及SCSI磁碟機之使用係爲一類 RAID之解決方法之特徵。該類型雖然有高效能，但是磁 碟機以及控制器之成本均相當高。其他較受歡迎的RAID 之解決方法類型的特徵係使用IDE磁碟機，而且無任何區 域性智慧裝置或者緩衝。這基本上是一種軟體解決方法。 該需要控制眾多磁碟機以獲得備份、或將資料條帶化的所 有軟體必須在主機系統上執行，係大大地增加在該處理器 以及該系統匯流排上該磁碟機之冗餘動作。因此由於該增 加之冗餘動作，所以獲得RAID益處之代價係降低系統性 能。這兩個解決方法都有一個額外的問題.。這些RAID控 制器並不被主機板上之BIOS所直接支援。額外的軟體驅 動程式係被需要。這些驅動程式可能隨著作業系統而變化 ，例如 Windows、Windows NT、UNIX、LINUX 等等，對 該控制器製造商、OEMs、市場群組、以及系統整合者造成 一項額外之負擔。 ' 因此，需求爲一種不需在該主機處理器上執行之特別 軟體，也不需額外之軟體驅動程式或對BIOS改變的RAID 儲存裝置控制器。一種不需改變BIOS的RAID控制器將 具有與幾乎所有標準的、現有之具有一 ΑΤΑ相容介面之電 腦真正相容之“隨插即用”的優點。該RAID控制器對於 主機來說是通透的，而且可用以配置多個儲存裝置(不限於 四個)於任何裝置介面之組合，並能夠做成RAID鏡射、條 帶化等，而無須增加主機之冗餘動作。如此之RAID控制 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 一 '·--^--------------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（v) 器將可以低的成本帶給所有PC使用者RAID的能力，而且 安裝也非常簡單。 本發明槪要 本發明係做成一種RAID控制器，其相容於能夠啓動 並在使用一標準IDE控制器以及IDE磁碟機的PC主機板 上執行的所有作業系統。它經由摸擬該標準控制器以及連 結上去的磁碟機以獲得該相容性。例如，一特定系統在一 RAID1中可能需要一對磁碟機、或是“鏡射”的組織以得 到可靠性。當連結至本發明所說明的控制器時，該BIOS 將看到一個單一的、非常可靠的磁碟機。該相同系統也可 能需要具有三個磁碟機的陣列組成一 RAID3或RAID5的 組態。這將以一高可靠性提供兩倍速於該三個磁碟機中之 任一個的傳輸率。再次地，在本發明中，該三磁碟機的陣 列對該BIOS來說將視爲單一磁碟機，而該磁碟機顯示之 容量爲二個磁碟機中之任一個的兩倍，而且具有高可靠性 之兩倍速傳輸率。在任何例子中，該RAID對於該BIOS 中存在之驅動程式來說係通透的。 本發明之瘦制器模擬該標準的雙通道IDE控制器。如 該標準控制器一樣，它係被邏輯地連結至該PCI匯流排。 它可以實際裝在該主機板上，也可積集於該主機板之晶片 組中，或在一 PCI插槽中之插卡上。它可模擬所有可連結 至該標準控制器的四個裝置。這些邏輯裝置各提供一潛在 介面至一連結到該控制器之實體裝置的陣列。雖然本實施 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----- 線丨 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（<\ ) 例提供ΑΤΑ埠作爲實體磁碟機之連結，但也可使用其他型 式之介面或介面的組合。 本發明其他目的以及優點由以下較佳實施例之詳細描 述會更淸楚，而該描述係參照該附圖進行的。 附_亂之簡略說明 圖1係一習知技藝之ΑΤΑ雙通道控制器應用的一簡化 方塊圖，其係顯示實體以及軟體/暫存器視圖。 圖2係根據本發明之具有ΑΤΑ埠模擬的一 RAID控制 器之一簡化方塊圖。 圖3係具有ΑΤΑ埠模擬的一 RAID控制器之目前較佳 商業實施例的一高階方塊圖。 圖4係詳細顯示圖3之該控制器之ΑΤΑ暫存器匣之一 實施例之細節。 1〇·ΑΤΑ雙通道控制器 12.PCI匯流排 Μ·連接器 Μ.連接器 Μ·次要通道纜線 2〇.主儲存裝置 22·從屬儲存裝置 24.主通道纜線 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L .--------------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476030 A7 _B7_ 五、發明說明（$ ) 25. 主裝置 26. 次要通道纜線 30.匯流排主裝置控制器 32.匯流排主裝置控制器 36.暫存器方塊 38.命令方塊 40.控制方塊 50.且有ΑΤΑ璋模擬之RAID控制器方塊 56.雙通道控制器介面方塊， 58.匯流排主裝置0控制器方塊 60.匯流排主裝置1控制器方塊 62.命令及控制暫存器方塊 64.命令及控制暫存器方塊 66.命令及控制暫存器方塊 68.命令及控制暫存器方塊 70.控制器方塊 72.RAM緩衝區快取記憶體 74.DMA 通道 74 80.處理器 82.ΑΤΑ埠介面 84.ΑΤΑ埠介面 86.ΑΤΑ埠介面 90.命令方塊 92.控制方塊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----"—^--------------訂---------線"41^" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7_五、發明說明（5 ) 96.連接器纜線 100.主機介面 102.DMA 引擎 104.IN-SILICON CS6464AF PCI 核心 106.目標特性 108.主裝置功能 β 110.組態空間 120.DRAM介面方塊 122.SDRAM 124.64位元資料璋 130.磁碟機介面 134.ATA if 136.DMA 引擎 144.匯流排 146.DMA 引擎 148.FIFO 150.處理方塊 160.EZ4102 RISC 162.快閃記憶體 166.延伸匯流排介面 170.SRAM 172.DMA 引擎 174.FIFO 200.ΑΤΑ暫存器匣 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ衣------- —訂---------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（V。） 230.從屬暫存器 232.忙碌暫存器 234.主裝置中斷要求暫存器 236.主裝置中斷致能暫存器 250.匯流排主裝置控制方塊 較佳實施例之細節說明 圖1之上半部係描繪在一個人電腦中之一典型習知技 藝之ΑΤΑ控制器10之應用，該ΑΤΑ控制器10係在該系 統匯流排12以及該儲存裝置14之間提供一介面。該系統 匯流排12係PCI匯流排。當邏輯連接至該PCI匯流排時 ，一 ΑΤΑ控制器通常積集至該主機板晶片組中。對一特定 的應用而言，一替代或額外的控制器可插至該主機板上的 一 PCI匯流排插槽(未顯示）。該PCI匯流排提供一組態機 制，透過該機制獨特位址被指定給各個控制器。一典型控 制器1〇提供兩個終端於一對連接器16、18，稱之爲該主 要以及次要IDE連接器之通道。每個通道將支援一對儲存 裝置，該裝置共用該連接器以及該纜線。例如，在圖1中 ，該次要通道纜線19係被連結至一主儲存裝置20以及一 從屬儲存裝置22。另一對磁碟機係類似地被連結至該主通 道纜線24。該雙通道控制器.10因而支援有一共4個裝置 ，如圖1中所示。 圖1之下半部顯示該IDE控制器以及磁碟機之程式化 介面，如由PCI匯流排所見。每一方塊之實際位址係透過 13 r i --------^ --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 476030 A7 B7 五、發明說明（v\ ) 該控制器之PCI匯流排組態空間所指定，其在工業界係眾 所周知，並被引述於前述之Intel PCI IDE控制器規格書中 。其他先前所引述的Intel文件，即用於匯流排主裝置IDE 控制器之程式化介面，說明了該用於匯流排主裝置IDE控 制器之程式化介面。在標準化此機制之前，儲存裝置資料 通常透過程式化I/O來傳輸，其中該對於資料傳輸所需之 載入以及儲_存係由該系統處理器來執行。儘管該程式化 I/O機制仍受支援，但該匯流排主裝置介面允許該ΑΤΑ控 制器透過直接記憶體存取，也就是DMA來傳輸資料。該 匯流排主裝置IDE控制器文件界定一個支援一對匯流排主 裝置控制器的16位元組暫存器方塊，該對匯流排主裝置控 制器一個用於主ΑΤΑ通道，一個用於次要ΑΤΑ通道。該 暫存器方塊係該控制器之實體部份。如圖所示它被分成兩 元件，30以及32，每個各相關於各個通道。 該ΑΤΑ規格界定了用於該儲存裝置的程式化介面。該 介面由兩暫存器方塊所組成：該命令方塊以及控制方塊： 該命令方塊係一 8位元組之位元組寬的暫存器方塊。該控 制方塊係一 4位元組之位元組寬的暫存器方塊。這些暫存 器之所有實施細節係被公開於該ΑΤΑ規格中。 圖1之右側顯示4組命令以及控制暫存器方塊，每一 組各對應於4個連結的儲存裝置中的某一個。例如，一組 暫存器方塊36係由命令方塊38以及相對應的控制方塊40 所組成。這些暫存器係顯示於圖1之上半部中該對應之儲 存裝置之實體部份。因此，暫存器組36(主通道)係位於主 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 • 1111111 ·11111111 I AVI — — — — — — — — — — — — — — — — — 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（γ) 儲存裝置25之中。若一特定之儲存裝置未被連結上，其命 令方及控制暫存器方塊將不會出現在該程式化介面中。 該ΑΤΑ規格也界定了由該儲存裝置所支援的協定。通 常，一存取命令以及所有相關參數係被載入該命令方塊之 暫存器。該儲存裝置接著將執行該命令。對一裝置的寫入 ，它首先將要求該寫入資料。對該程式化I/O操作而言， 主機處理器將自系統記憶體讀取該資料並將其寫入該裝置( 未顯示）中的一緩衝器，其係使用該命令方塊之一部份作爲 進入該緩衝器的一個16位元窗口。對於一匯流排主裝置 DMA操作而言，該ΑΤΑ控制器將根據使用於該通道之匯 流排主裝置控制器暫存器方塊的組態，直接從系統記憶體 存取該資料。該儲存裝置接著存取該儲存媒體而在該媒體 以及其區域緩衝器間傳輸資料。對一媒體讀取而言，該區 域緩衝器中之資料接著使用上述之程式化I/O或匯流排主 裝置DMA傳輸至該系統記憶體。最後，該儲存裝置透過 該ΑΤΑ控制器通知該主機系統動作己完成，而該ΑΤΑ控 制器係透過論詢一狀態暫存器或以一中斷訊號來得知。 在開機時，個人電腦執行實際儲存於主機板之非揮發 性記憶體中之執行碼。該基本輸出輸入系統或BIOS碼由 一連結至該ΑΤΑ控制器的ΑΤΑ儲存裝置載入該個人電腦 作業系統，並提供用於此類儲存裝置的低階I/O系統驅動 程式。 本發明模擬顯示於圖1以及上述的ΑΤΑ控制器，並且 在該程式化階層完全與之相容。現在參照圖2，圖2之上 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----1 — ：-----------------------^ —Aw] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030 A7 _____B7___ 五、發明說明（) 半部係根據本發明之一控制器的方塊圖，作爲例子來說它 可被組織爲一 RAID控制器。該控制器方塊50之左側係連 結至該PCI匯流排而取代一標準雙通道ΑΤΑ控制器，以模 擬1至4個被連結之ΑΤΑ儲存裝置。該ΑΤΑ儲存裝置模 擬（以下將更詳細說明）係自該實體裝置介面分離了該控制 器之主機介面，因而在可提供之裝置介面的型式以及數量 上允許了相當的自由度。例如，本發明之一項應用可提供 X個SCSI璋以及/或Υ個ΑΤΑ璋，此處X以及Υ不受限 於在該主機系統出現4個邏輯磁碟機。圖2係一提供Ν+1 個ΑΤΑ埠的例子，編號爲0到Ν。 該圖2之下半部說明本發明之程式化介面。該主機介 面56提供了從標準ΑΤΑ控制器之該PCI匯流排所見的所 有暫存器方塊：該雙通道匯流排主裝置控制器方塊58，60 以及4組命令以及控制暫存器方塊62，64，66，以及68。 該主機介面方塊56係模擬該ΑΤΑ控制器以及ΑΤΑ儲存裝 置之暫存器至支援該ΑΤΑ規格協定所需要的階層。 ' 在圖2之下半部中的方塊70係說明該控制器方塊50 中之主要元件。除了主機介面方塊56之外，該控制器70 包含有：一 RAM緩衝器快取記憶體72、一 DMA通道74 、以及一處理器80，如以下進一步之說明。控制器方塊70 進一步包含有多個ΑΤΑ璋介面，例如介面82，84，以及 86。每個ΑΤΑ埠介面提供一標準介面連結至一 IDE型儲 存裝置.，諸如一磁碟機。如同先前所解釋，每個儲存裝置 包含命令以及控制暫存器方塊於板上。舉例來說明，命令 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,1 訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476030 A7 __ B7 五、發明說明（火） 暫存器方塊90以及控制方塊92，兩者皆相關於單一裝置 ，亦即主磁碟機，它將被連結至ΑΤΑ璋介面82，即該標 準連接器纜線96。該控制器方塊70可被組織成包含任何 想要之ΑΤΑ埠的數量，而仍可提供一標準雙通道控制器介 面56至該主機PCI匯流排12。 本發明目前之一較佳實施例的詳細方塊圖係顯示於圖 3。該系統係被以一種0.18微米之CMOS製程製造的一特 殊應用積體電路(ASIC)來提供。該裝置邏輯上被分爲4個 模組，每個具有一相關的埠連至該裝置之外面。 該主機介面100係繞著一來自於In-Silicon的PCI核 心104來建構。CS6464AF爲一軟體核心(合成以作爲特殊 應用之Verilog來源)係在33MHZ或66MHZ PCI匯流排時 脈率支援32位元以及64位元PCI匯流排。該核心支援主 裝置以及目標運作。該目標特性106係提供對於先前所討 論之ΑΤΑ相容暫存器匣之存取。該主裝置功能108係用以 模擬一 ΑΤΑ控制器之匯流排主裝置DMA的特性。該PCI 核心包含有模擬一雙埠ΑΤΑ控制器之組態空間110的組態 空間。 該DRAM介面方塊120支援外部連結之SDRAM 122 。該64位元寬、100MHZ單一資料率埠124支援每秒 800M位元組的峰値傳輸率。區域性地，該DRAM介面係 藉由透過該主機介面1〇〇往返於該PCI匯流排、透過該磁 碟機介面130往返於該磁碟機、以及由該處理器方塊150 中之區域處理器之存取所共用。 17 . κ 訂---------^ IAW1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476030 A7 B7_______ 五、發明說明（4 ) 該磁碟機介面方塊130提供5個ΑΤΑ璋，例如134， 每個均能支援一主要以及從屬磁碟機。每個埠支援高達每 秒16Μ位元組之傳輸率的程式化輸入輸出(ΡΙΟ)以及高達 每秒100Μ位元組之傳輸率的Ultra DMA。 該處理器方塊係繞著LSI Logic製造的EZ4102 TinyRISC核心160而建構。該處理器係該MIPS處理器之 變形。在開機時，該處理器自一外部快閃記億體162載入 程式碼」該記憶體係透過該延伸匯流排埠166來存取。該 程式碼係被傳送至該處理器方塊中之SRAM方塊170。該 處理器160組織其他各個模組，而且透過這些模組，它可 存取該PCI匯流排、該SDRAM、或該ΑΤΑ磁碟機。通常 ，由於不需該處理器來處理資料，系統傳輸率因而被加快 。該處理器經由組織這些方塊中之DMA引擎136、146以 在其間載入或卸載FIFO 148，而協調該磁碟機與該 SDRAM之間之資料移動。以相同之方式，其經由組織該 DRAM介面以及該主機介面中之DMA引擎172、102以在 這些方塊之間載入或卸載FIFO 174，而協調該SDRAM與 該PCI匯流排目標之間之傳輸。 圖4顯示該ΑΤΑ暫存器匣實施細節。該暫存器全部是 雙埠的，而且可被主機系統或該區、.域處理器160從該PCI 匯流排來存取。如同自該PCI匯流排所見，每個ΑΤΑ通道 具有與之相關的兩個暫存器方塊。該命令方塊208是暫存 器寬度爲一位兀組’大小爲8位元組。該控制器方塊210 之大小爲4位元組，其中只有一位置被使用到。如同先前 18 本纸張尺^適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----_ —^-------------- 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476030

五、發明說明（v\o 所述之單一 ΑΤΑ埠可被用以存取一對連結至普通纜線的裝 置。每個裝置有其自己的命令以及控制暫存器方塊。該裝 置係由跳線實際加以組織以指定一個爲主裝置或而另一個 爲從屬裝置。經由寫入一位元組之資料至位於該命令方塊 中之位址位移爲6的裝置磁頭暫存器，一特定之裝置係被 選擇用以存取。若第4位元被設定，該從屬裝置被選擇來 進行接續之運作，該主裝置則未被選擇。若該相同之暫存 器係在第4位元被淸除下被寫入，則變成該主裝置被選到 ，而該從屬裝置未被選到。在本發明中爲了模擬這項行爲 ，該主要以及從屬暫存器組均被提供。此外，一單一位元 從屬暫存器230係被提供以記錄最近寫入該裝置磁頭暫存 器之第4位元的値。該從屬暫存器控制來自該PCI匯流排 的讀取多工以及寫入位址解碼，以便該適當的一對暫存器 方塊將根據最近之裝置之選擇被存取。 在開機時或跟隨著一重置動作之後，ΑΤΑ裝置係初始 化爲忙碌狀態。該忙碌狀態可經由讀取位於該命令方塊中 之位址位移爲7的該狀暫存器或該控制方塊中之替代狀態 暫存器方塊被偵測到。當一裝置在忙碌中，沒有任何其它 之暫存器可被存取。在本發明中爲了模擬該行爲’ 一單一 位元之忙碌暫存器232係被提供。該暫存器之設定係經由 來自該PCI匯流排之重置、寫入該控制方塊中之裝置控制 暫存器的軟重置位元、或當該命令暫存器於其命令暫存器 方塊之位址位移7被寫入時。該區域處理器可淸除該忙碌 暫存器。 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 ----- H ϋ ί 一一口、I n n n I n I 線I,----------------- 476030 A7 B7 ^___ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（Λ) 若每個ΑΤΑ裝置中之中斷被致能，則其能夠發出一中 斷要求至主機系統。爲了模擬該行爲，單一位元之中斷要 求234以及中斷致能236暫存器已經在該主要以及該從屬 裝置中皆被提供。該中斷致能係被透過該個別裝置之裝置 控制暫存器所控制。各個裝置可發出該中斷要求至該主機 系統以傳輸資料或傳回完成狀態。在本發明中，該中斷要 求可被該區域處理器所設定或淸除。該中斷要求也可經由 讀取該裝置之狀態暫存器（但並不是該替代狀態暫存器）加 以淸除，如該ΑΤΑ規格之協定中所述。該主要以及從屬裝 置中之中斷要求以及中斷致能狀態係被獨立控制，所以當 該主機改變裝置之選擇時可得到適當之行爲。 該用於主要以及從屬裝置的命令以及控制暫存器匣以 及從屬、忙碌、以及中斷“副作用”全部在該次要通道中 重覆。該用於4個裝置之全部的命令以及控制暫存器匣方 塊係全被線性映對到該區域處理器之位址空間。 該共用之雙通道匯流排主裝置控制方塊250可被從該 PCI匯流排，或被該區域處理器所存取。 根據該ΑΤΑ協定，一裝置被選擇後，在一特定命令所 需的所有參數均被載入該命令暫存器匣之後，該特定命令 本身被載入至在位移7之暫存器。如上述，這會將通道設 定爲忙碌。該忙碌訊號之升緣係導致一中斷訊號送至該區 域處理器，該處理器將解析該命令以及其參數以爲回應。 大部份的命令係再映射爲該選擇之陣列的存取。該存取可 用以實現任何普通raid協定，包含(但不限定)等級0、1 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I- ϋ ϋ >Γ _ _t衣 訂---------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（J) 、3以及5。該區域處理器具有讀取比所要求還多之資料的 選擇權。該額外之資料係被暫時儲存於該SDRAM以預期 爲下次之讀取。當命令要求時，該區域處理器在該 SDRAM和該主機系統之間可排定使用程式化1〇或DMA 來傳輸資料。 簡要地總結，本發明包含一 RAID儲存裝置控制器， 其提供一主機介面用於該控制器以及一主機系統匯流排之 溝通。該主機介面係從該連結之儲存裝置，例如IDE磁碟 機隔離出來，所以該實際連結之磁碟機在數目以及協定方 面並無限制。各種裝置埠可被提供，而且各種RAID的策 略，例如等級3以及等級5可被使用。在所有例子中，該 主機介面提供一標準的、均一的介面至該主機，稱爲一 ΑΤΑ介面，而且最好是一雙通道ΑΤΑ介面。該主機介面 模擬單一或雙通道介面以及模擬每個通道之一個或兩個連 結之IDE裝置，而無關於實際上連結至該控制器之裝置的 數目。因此，例如5或7個IDE磁碟機可被設置於該 RAID等級5協定中，而無需改變一 PCI主機介面中之該 標準BIOS。因此該RAID控制器相對於一標準雙通道ATA 控制器板係通透的。 對於熟悉此項技藝之人士來說，很明顯地本發明之前 述實施例中之細節係可改變，而並未脫離其中之基本原理 。因此本發明之範疇係由以下之申請專利範圍來決定。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----1--Κ--------------訂---------線 f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 _S__ 六、申請專利範圍 1. 一種儲存裝置控制器，其係包含： 一主機介面，其係用以界接該控制器與一主機系統匯 流排，該主機介面係模擬一標準IDE通道並且也模擬一如 同連接至該IDE通道的IDE裝置；以及 至少一實體介面，其係用以連結該儲存裝置控制器至 一實體儲存裝置。 2. 如申請專利範圍第1項之儲存裝置控制器，其中至 少一個該實體介面係做成一 ΑΤΑ埠用以連結一 ΑΤΑ相容 儲存裝置至該控制器。 3. 如申請專利範圍第1項之儲存裝置控制器，其中該 主機介面係模擬至少一主通道以及一次要通道。 4. 如申請專利範圍第3項之儲存裝置控制器，其中該 主機介面係模擬一連結至該主通道以及次要通道之每一個 通道的單一 IDE裝置。 5. 如申請專利範圍第3項之儲存裝置控制器，其中該 主機介面係模擬一主IDE儲存裝置以及一從屬IDE儲存裝 置兩者，此二者係被連結至該主通道以及次要通道的其中 之一。 6. 如申請專利範圍第3項之儲存裝置控制器，其進一 步包含有用以模擬一標準雙埠IDE控器之匯流排主裝置 DMA控制器的機構。 7. 如申請專利範圍第1項之儲存裝置控制器，其中該 主機介面係模擬一連結至該IDE通道的單一 IDE裝置。 8. 如申請專利範圍第1項之儲存裝置控制器，其中該 _^_1 ____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 、1T 線 476030 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 主機介面係模擬連結至該IDE通道的一主IDE儲存裝置以 及一從屬IDE儲存裝置兩者。 9·如申請專利範圍第1項之儲存裝置控制器，其進一 步包含有用以模擬一標準雙埠IDE控制器之一匯流排主裝 置DMA控制器的機構。 10·—種儲存裝置控制器包含有： 一主機介面，其係用以界接該控制器與一主機系統匯 流排，該主機介面係模擬至少一 ΑΤΑ控制器通道； 該主機介面經由做成IDE相容之命令以及控制暫存器 方塊來進一步模擬至少一被連結至該被模擬之ΑΤΑ控制器 通道的一 IDL·裝置； 至少兩個用以連結該儲存裝置控制器至複數個儲存裝 置的埠介面；以及 一區域處理器，其係於該主機板上作爲用以控制儲存 裝置存取運作的控制器。 11.如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其進 一步包含有用以模擬一標準雙埠IDE控制器之一匯流排主 裝置DMA控制器的機構。 12·如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其進 一步包含有：一緩衝記憶體係用以緩衝該主機系統匯流排 以及該被連結之儲存裝置之間的資料傳輸；以及一 DMA 引擎係被安排作爲該主機介面以及該緩衝記憶體之間的資 料傳輸。 13·如申請專利範圍第12項之儲存裝置控制器，其亦 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476030 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 _ D8 __ 六、申請專利範圍 包含有一 DMA引擎係被安排作爲該緩衝記憶體以及該璋 介面之間的資料傳輸。 H·如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面模擬一 ΑΤΑ通道以及一次要ΑΤΑ通道兩者。 15.如申請專利範圍第14項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面係模擬一連結至該主通道以及次要通道之每一 個通道的單一 IDE裝置。 16·如申請專利範圍第14項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面係模擬一主IDE儲存裝置以及一從屬IDE儲存 裝置兩者，其係被連結至該主通道以及次要通道的其中之 *—^ 〇 17·如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面係模擬連結至該IDE通道的一主IDE裝置以及 —從屬IDE裝置兩者。 18·如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面係模擬一連結至該IDE通道的單一 IDE裝置。' 19.如申請專利範圍第10項之儲存裝置控制器，其中 該主機介面係模擬連結至該IDE通道的一主idE儲存裝置 以及一從屬Π)Ε儲存裝置兩者。 20·—種用以在無需修改主機BIOS軟體之下，界接一 儲存裝置至一 PCI匯流排主機的方法，該方法包含之步驟 有： 在該控制器中模擬一與該主機界接的ΑΤΑ控制器；並 且 _3 本、度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（ 210X297公釐]— ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   、1Τ- 線 476030 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 在該控制器中進一步模擬一個如同被連結至該ΑΤΑ控 制器的IDE儲存裝置，因而該儲存裝置控制器對於該主機 就像被經由一 ΑΤΑ介面連結的一 IDE裝置，而無關於實 際連結至該控制器之實體儲存裝置的實際數目以及介面型 式。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝·! 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製