[发明专利]硬盘资料读写快取装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬盘资料读写快取装置及方法，尤其涉及一种用于硬盘资料读写以及利用至少一闪存作为硬盘资料读写快取暂存的装置及方法。

背景技术

硬盘广泛使用于计算机主机或消费性电子产品中，例如：现有的桌上计算机、笔记型计算机、工业计算机及可录放的DVD播放器等电子产品中，作为主要的大量资料读写与储存设备，现有硬盘高耗电的缺点，采用闪存当作硬盘快取来减少对硬盘资料的存取及动作次数，达到省电目的的想法与技术研究也相当热门，如美国人B.Marsh、F.Douglis以及P.Krishnan等人于公元1994年在(Proceedings of the 27^th Annual Hawaii InternationalConference on System Sciences)文献中揭示(Plash Memory File Cachingfor Mobile Computers)技术及美微软公司(Microsoft Corporation)于公元2005年发表(Hybrid Hard Drives with Non-Volatile Flash and Longhorn)技术，以及一些现有的快取管理机制，如美商Morgan Kaufmann Publisher公司于公元1996年由JohnL.Hennessy和David A.Patterson等人在(Computer Archi tecture：A Quantitative Approach)一书中所介绍，直接映像(directmapped)或集结组合(Set Associative)的快取方法，由于上述的现有技术均未考虑闪存的特性，因此在效能上会大受影响，仅能流于学术及理想的探讨领域，并不适合直接拿来实际应用于硬盘资料读写快取暂存、控制的产业利用。

由于考虑闪存是作为硬盘资料读写的快取(Cachej)，闪存所对应的逻辑地址空间(Logical Address Space)远大于实体地址空间(Physical AddressSpace)，因此一般现有应用于闪存储存系统的管理机制及技术，如美商AlephOne公司所提出的YAFFS(Yet Another Flash Filing System)技术或美商M-Systems公司于公元1998年所提出的NFTL(Flash-memory TranslationLayer for NAND flash)技术均不适用，且这些现有管理机制技术同时也缺乏在快取机制中所需要的资料置换(Data Replacement)机制，故无法直接转用至以闪存作为硬盘资料读写快取的管理机制。

如上所述在公元1994年，虽然美国人Marsh等人就有了利用闪存作为硬盘快取，以达到省电目的的概念及想法，但是当时他们所采用的原始实验模型是小型资料储存量40MB(兆字节)的硬盘搭配上20MB的或非门(NOR GATE)型的闪存等旧型组件，并不适用于目前动辄数十或数百GB大储存容的硬盘及大储存容量与非门(NAND)型的闪存组件中，并且在美国人Marsh等人所提出的(Flash Memory File Caching for Mobile Computers)技术中，并未谈及如何有效率地来辨识并找出在闪存中相对于硬盘资料读写快取中的资料，这样的现有技术在闪存很小时或许不成问题，但是以现有的闪存容量动辄以GB为单位，如何有效率的辨识并找出资料就非常的重要，美国人Marsh等人所提出的现有技术并无法被广泛及有效率采用，更别谈到能够实际应用在产业上。

自公元2003年开始，美商微软公司与韩商三星公司开始合作开发以闪存做为硬盘快取原型的技术，即以闪存与硬盘组成混合型硬盘(Hybrid HardDrive)。但是，该混合型硬盘原型的闪存只作为写入与开机的暂存资料，对于资料读取要求并不作快取处理，它是把写入及读取资料的快取作切割处理，混合型硬盘只管资料写入部份的快取，但资料读取要求的快取却是交由美商微软公司的新一代操作系统软件来处理，即必需搭配硬盘所在的计算机主机中安装美商新一代的操作系统软件一并执行，因此，对于不同于美商微软公司操作系统软件的计算机主机或消费性电子产品，如UNIX操作系统或LINUX操作系统的计算机主机或其它操作系统的工业计算机及可录放DVD播放器等装置，则有无法利用的缺点，且此种切割资料读、写快取的习知技术，对资料读、写快取的管理效率及速度也会有不利影响，无法彻底避免硬盘经常被存取的问题。

发明内容