Brevet FR2887662A1 — publié le 20061229

SYSTEME D'INTERFACE DE LIAISON SATA (SERIAL ADVANCED TECHNOLOGY ATTACHMENT) PRESENTANT UNE FONCTION D'ACCES RAPIDE AUX DONNEES, ET METHODE A CETTE FIN Domaine de l'invention La présente invention concerne un système et une méthode de commande et de gestion d'une interface SATA (Serial Advanced Technology Attachment) et, en particulier, un système et une méthode pouvant être utilisés pour réaliser des accès rapides aux données stockées en utilisant une mémoire présentant une extension de capacité désirée et définie par l'utilisateur, complétant et interagissant avec la puce "South-Bridge". Etat de la technique. Depuis le début de l'ère de l'informatique, les ordinateurs ont fait d'énormes progrès selon la Règle de Moore. La montée globale des performances d'un ordinateur ne dépend pas seulement de la vitesse de fonctionnement de l'unité centrale de traitement (UC), la vitesse de transmission des données du dispositif d'entrée/sortie et du bus de données doit aussi augmenter proportionnellement à l'augmentation de la vitesse de fonctionnement de l'Unité Centrale de traitement (UC). À cet égard, la vitesse de transfert de données maximale de l'interface traditionnelle ATA (Advanced Technology Attachment) ne peut atteindre que 133 Mo/s, ce qui ne permet pas d'égaliser la vitesse de traitement de données de l'Unité Centrale de traitement (UC). Pour résoudre et surmonter ce problème, un nouveau type d'interface de communication pour l'interface SATA a été développé ces dernières années, dont la vitesse de transmission de données peut atteindre 150 Mo/s et, en ce qui concerne la version SATA II, 300 Mo/s. Bien que cette technologie puisse être utilisée pour augmenter le rendement et la rentabilité de l'ordinateur, la structure de base et la méthodologie de fonctionnement de l'interface SATA sont malheureusement entièrement différentes de celles de l'interface traditionnelle ATA, en ce qu'elle ne peut être utilisée pour augmenter la vitesse de l'ensemble de l'ordinateur par mise à jour du microprogramme, ou simplement en mettant en place le dispositif périphérique de l'interface d'entrée- sortie SATA. Au lieu de cela, c'est la carte mère initiale qui doit être remplacée par une nouvelle carte mère équipée d'une interface SATA, pour obtenir ainsi une augmentation de vitesse. Cependant, en procédant ainsi, le coût du système augmente, en particulier pour l'utilisateur d'un système informatique nouvellement acquis. En utilisant l'interface SATA, non seulement la vitesse de transmission des données augmente sensiblement, mais elle offre aussi un rendement et une facilité d'emploi supérieurs, en ce qu'il n'est pas nécessaire de désactiver l'alimentation secteur pour le remplacement de l'équipement périphérique comme c'est le cas avec l'interface traditionnelle TA de l'art antérieur. Grâce au nouvel agencement du câble de transmission de données et du câble d'alimentation de l'interface SATA, non seulement le nombre de broches diminue, donc la largeur du bus, mais le circuit interne de dissipation de chaleur, dans le châssis de l'ordinateur, est amélioré. De plus, la distance de transmission de données admissible du bus est améliorée. Par ailleurs, cette interface a pour fonction et pour avantage d'être installable à chaud et utilisable en mode plug & play', à tout moment. Bien que l'interface USB ait également pour fonction d'être installable à chaud et utilisable en mode plug & play', en termes de vitesse de transmission de données et de stabilité de l'alimentation électrique, bien qu'elle soit pratique à utiliser, son utilisation ne convient que pour les périphériques, qui nécessitent une puissance d'entrée et une vitesse de transmission de données inférieures, tels les lecteur de carte, scanner, imprimante, unité de disque portable et webcam. Toutefois, pour un lecteur de disque et un graveur externe, en particulier le graveur de DVD qui a rapidement remplacé le graveur de CD- R, la vitesse de transmission des données et la puissance d'entrée fournies par l'interface USB demeurent insuffisantes. En cas d'instabilité de l'alimentation électrique, elle coupe l'alimentation de l'ordinateur pendant la lecture des données et, dans des conditions plus sévères, ceci peut même endommager les périphériques. Pour les raisons susmentionnées, il est évident que l'interface SATA est plus appropriée à une utilisation comme interface de connexion de périphérique, et les divers fabricants se sont donc concentrés sur la recherche et le développement de la carte d'extension utilisée pour l'interface SATA. Son avantage réside dans le fait que le dispositif SATA peut être rendu opérationnel par simple branchement sur la carte d'extension, les utilisateurs n'ayant donc pas à remplacer la carte mère principale. En complément, non seulement la carte d'extension peut être utilisée pour relier une interface SATA connectée à l'intérieur du châssis de l'ordinateur, mais aussi certaines cartes d'extension comportent des fentes d'insertion pour la connexion à un dispositif externe, de telle sorte que l'utilisateur peut facilement l'installer à chaud et l'utiliser en mode plug & play'. De plus, les jeux de puces de certains fabricants sont équipés de la fonction RAID, ce qui augmente la vitesse de transmission de données et améliore la sécurité et l'intégrité des données stockées. Cependant, présentement, la vitesse de fonctionnement de l'unité centrale de traitement et la vitesse de transmission de données de sa mémoire atteignent au moins 533 Mo/s, et de nouvelles versions plus rapides doivent encore être annoncées prochainement. Dans cette situation, si une seule interface SATA est utilisée, même la vitesse de transmission de données de la version SATA II ne peut atteindre que 300 Mo/s, et donc la vitesse de lecture/écriture de données ne peut atteindre la vitesse de traitement de données de l'unité centrale de traitement, ce qui ne permet donc pas d'optimiser le fonctionnement de l'ordinateur. Au contraire, en raison de la vitesse de traitement de données limitée de l'Unité Centrale de traitement (UC) et de la capacité de stockage de données limitée de la mémoire de l'ordinateur, même si, dans l'agencement initial, une seule interface SATA est insérée sur la carte d'extension, du fait qu'une interface SATA peut être installée à chaud et utilisable en mode 'plug & play' via la carte d'extension, à des fins d'extension, trois lecteurs de disques supplémentaires peuvent être ajoutés et connectés à trois interfaces SATA supplémentaires via la carte d'extension, de telle sorte qu'ils peuvent être organisés dans une unité multidisque RAID 0,1 ou 5 pour lire/écrire les données simultanément, et on peut théoriquement atteindre une vitesse de transmission des données d'au moins 1,2 Go/s. Toutefois, si l'Unité Centrale de traitement (UC) doit exécuter d'autres tâches indispensables requises par l'ordinateur, la vitesse de traitement de l'Unité Centrale de traitement (UC) chutera bien en deçà de cette vitesse. Ainsi, les fonctions et la capacité de l'interface SATA ne pourront être entièrement exploitées et le rendement et l'efficacité de l'ordinateur dans son ensemble ne pourront être optimisés. Sommaire de l'invention En raison des problèmes et inconvénients susmentionnés de l'art antérieur, l'objet de l'invention est de proposer une interface Serial Advanced Technology Attachment (SATA) et une méthode à cette fin pour accélérer l'accès aux données stockées, qui comprend: un module de connexion utilisé pour recevoir les données transmises depuis la puce "South- Bridge" ; un module de commande utilisé pour déterminer la destination de stockage des données reçues d'après le taux d'occupation de l'Unité Centrale de traitement (UC) et la vitesse d'accès de l'interface SATA respective; un module d'extension comportant une pluralité de fentes d'insertion SATA et utilisé pour la connexion à l'interface SATA; et un module de mémoire utilisé pour faire office de mémoire tampon ou de cache entre l'interface SATA et la puce "South-Bridge". En complément, une batterie est présente dans ce module afin de conserver et mettre à jour les données en mémoire lorsque l'ordinateur n'est pas sous tension. Pour réaliser l'objectif d'accès rapide aux données stockées, la méthode décrite par l'invention comprend les étapes qui suivent. Premièrement, lorsque l'Unité Centrale de traitement (UC) a besoin de transférer des données au dispositif SATA, le système d'interface SATA de la présente invention est utilisé pour recevoir les données désirées à stocker, depuis la puce "South-Bridge". Puis il est déterminé si le dispositif SATA est occupée, en quel cas, les données sont stockées temporairement dans le module de mémoire; sinon, elles sont stockées directement dans le dispositif SATA. Ensuite, si une pluralité de dispositifs SATA doivent transférer des données à l'Unité Centrale de traitement (UC) pour traitement, le système d'interface selon l'invention est utilisé pour recevoir les données désirées de chaque dispositif SATA. Enfin, il est déterminé si l'Unité Centrale de traitement (UC) est occupée, en quel cas les données sont stockées dans le module mémoire cache; sinon, elles sont transmises à la puce "South-Bridge" pour y être traitées. Grâce à l'utilisation du module de mémoire supplémentaire selon l'invention, la capacité d'extension de la mémoire peut être déterminée par l'utilisateur; donc, si l'Unité Centrale de traitement (UC) ou le dispositif SATA est occupé, ladite mémoire étendue peut être utilisée pour stocker temporairement les données, de telle sorte qu'aussi bien l'Unité Centrale de traitement (UC) que le dispositif SATA peuvent être utilisés au maximum de rendement, et il n'est donc pas nécessaire pour l'un ou l'autre d'attendre ou de devoir réduire ses performances pour la simple raison que l'autre est occupé. En complément, le module de mémoire est équipé d'une batterie de telle sorte que ce module de mémoire peut faire office de disque virtuel, et donc les données d'initialisation utilisées lors de la mise sous tension de l'ordinateur peuvent y être stockées, et elles sont conservées lors d'une coupure d'alimentation de l'ordinateur. Lors de la prochaine mise sous tension' du système informatique, les données d'initialisation sauvegardées par le système d'exploitation lors de la précédente mise hors-tension' sont extraites du module de mémoire, et il n'est donc pas nécessaire de lire entièrement ces données depuis le dispositif SATA, ce qui fait que la vitesse de 'mise sous tension' du système informatique peut être nettement améliorée. Brève description des dessins. La portée de la présente invention apparaîtra également à la lecture de la description détaillée qui suit. Toutefois, il est précisé que cette description détaillée et ces exemples, bien qu'indiquant des modes de réalisation préférés de la présente invention, ne sont donnés qu'à titre d'illustration car divers changements et modifications, dans les limites de l'esprit et du cadre de la présente invention, apparaîtront à l'homme du métier à la lecture de cette description détaillée. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, qui est donnée uniquement à titre d'illustration et ne limite donc pas la présente invention, dans laquelle: la figure 1 est un schéma synoptique du système d'interface SATA destiné à permettre un accès rapide aux données stockées selon le mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un organigramme illustrant le processus permettant de déterminer si le dispositif SATA est ou non occupé, et de décider ainsi d'écrire des données dans le module mémoire ou directement dans l'interface SATA selon le mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un organigramme illustrant le processus permettant de déterminer si l'Unité Centrale de traitement (UC) est occupée, et de décider d'écrire des données dans la puce "South-Bridge" ou dans le module de mémoire selon le mode de réalisation de la présente invention; et la figure 4 est un schéma synoptique du système d'interface SATA destiné à permettre un accès rapide aux données stockées, selon le mode de réalisation de la présente invention. Description détaillée de l'invention. Le but, la structure, les caractéristiques et les fonctions de la présente invention pourront être mieux appréciés et compris à la lecture de la description détaillée qui suit, qui renvoie aux dessins annexés. L'invention concerne un système d'interface SATA destiné à permettre un accès rapide aux données stockées et une méthode à cette fin. Dans la description qui suit, les divers détails spécifiques de l'invention sont décrits afin de permettre une compréhension plus approfondie de l'invention. Toutefois, pour l'homme du métier, l'invention pourra être réalisée sans recourir à ces détails spécifiques, ou elle pourra être mise en oeuvre en recourant à d'autres éléments ou méthodes. Dans certaines circonstances, les méthodes, procédures, éléments et circuits connus ne seront pas décrits en détails, afin de ne pas obscurcir inutilement l'essence de la présente invention. En général, le système selon l'invention peut être intégré directement dans la carte mère d'un système informatique existant. Le système selon l'invention peut également être utilisé comme un boîtier externe de module d'extension SATA autonome, utilisable au moyen d'un câble de connexion relié au dispositif SATA. La figure 1 contient le schéma synoptique du système d'interface SATA destiné à permettre un accès rapide aux données stockées selon le mode de réalisation de l'invention, qui comprend les dispositifs suivants: premièrement, un module de connexion 120 relié à la puce "South-Bridge" 100 par le bus SATA 170, pour la communication de données avec la puce "South-Bridge" 100; deuxièmement, un module de commande 150 qui est utilisé pour déterminer la destination de stockage des données reçues, d'après le taux d'occupation de l'Unité Centrale de traitement (UC) 410 et la vitesse d'accès du dispositif SATA 160 respectif. La figure 4 contient le système d'interférence SATA destiné à permettre un accès rapide aux données stockées selon un mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur la figure 4, du fait que le dispositif SATA 160 peut être installé à chaud et utilisé en mode 'plug & play', la vitesse de transmission de données de l'interface SATA de base est de 150 Mo/s, et la vitesse de transmission de l'interface SATA II peut même atteindre 300 Mo/s, ce qui fait que l'ajout ou le retrait d'un dispositif SATA affectera la vitesse de fonctionnement du système informatique dans son ensemble. Présentement, la vitesse de traitement de données de l'unité centrale principale 410 est de 533 Mo/s. Si un seul dispositif SATA 160 est relié au système informatique et a une vitesse maximale de transmission de 150 Mo/s, une vitesse de transmission de 533 Mo/s - 150 Mo/s = 383 Mo/s sera perdue, soit plus des 2/3 de vitesse de transmission de données. La condition qui précède peut être contrôlée et corrigée par le module de commande 150, de la manière qui suit: les données transmises depuis la puce "South- Bridge" 100 peuvent être directement transmises au module mémoire 140, pour être traitées et mises en forme par l'unité centrale 410 à vitesse maximale, de sorte qu'elle peut passer au traitement d'autres tâches plus urgentes. S'il est déterminé par le module de commande 150 que le dispositif SATA n'est pas occupé, les données stockées dans le module de mémoire 140 sont extraites et transférées au dispositif SATA 160. De cette façon, il est possible d'augmenter la vitesse de traitement de l'unité centrale 410 par l'intermédiaire de ce module de commande matériel 150. Par ailleurs, pour le système d'exploitation, il n'est pas nécessaire de tenir compte des rapports de vitesse compliqués entre la vitesse de transmission du dispositif SATA et la vitesse de traitement de données de l'unité centrale 410 pour planifier l'activité de l'Unité Centrale de traitement (UC) 410, les vitesses des deux dispositifs sont considérées et traitées comme identiques, ce qui simplifie le planning de traitement du système d'exploitation. Au contraire, s'il se trouve à la base un seul dispositif SATA 160 branché dans, et ajouté à, la carte d'extension, et transmettant des données à l'unité centrale pour traitement, la vitesse de traitement de données restante de 383 Mo/s de l'Unité Centrale de traitement (UC) pourra être utilisée pour traiter d'autres tâches de la procédure. Du fait que l'interface SATA est installable à chaud et utilisable en mode 'plug & play', si les quatre dispositifs SATA 160 sont tous branchés dans la carte d'extension, la vitesse totale de transmission de données sera nettement améliorée et passera à 150 Mo/s x 4 = 600 Mo/s, ce qui est plus que suffisant pour permettre d'utiliser la vitesse de traitement de données restante de l'Unité Centrale de traitement (UC) 410; en outre, si d'autres tâches planifiées initialement sont à traiter, les données associées à ladite vitesse de transmission de données en 'surplus' du dispositif SATA 160 seront transmises au module de mémoire 140, pour y être stockées temporairement sous contrôle du module de commande 150. Ces données seront alors ordonnées par l'unité centrale 410 et lues séquentiellement par la puce "South-Bridge" 100 en vue de leur traitement. Troisièmement, un module d'extension 110 comporte une pluralité de fentes d'insertion en vue de sa connexion au dispositif SATA 160 via un bus SATA 170; la vitesse de transmission de données du dispositif SATA de base est de 150 Mo/s, et celle du dispositif SATA II est de 300 Mo/s. Du fait que le dispositif SATA 160 est installable à chaud et utilisable en mode 'plug & play', l'agencement des fentes d'insertion ne se limite pas au côté interne de la carte d'extension visant à étendre le dispositif à l'intérieur du système informatique; lesdites fentes d'insertion peuvent aussi être visibles à l'extérieur du système informatique, pour faciliter l'insertion à chaud et l'utilisation en mode plug & play' de dispositifs par l'utilisateur, ce qui augmentera le champ d'application et simplifiera l'utilisation du dispositif SATA 160. Quatrièmement, un module mémoire 140 comporte une pluralité de fentes d'insertion DDR-RAM, et est commandé et alloué par le module de commande 150 selon les conditions de transmission de données du dispositif SATA. Du fait que l'accès du module de mémoire n'exige pas d'opération mécanique, comme dans le cas de l'unité de disque dur pilotée par un moteur, la vitesse d'accès du module de mémoire est supérieure à celle de l'unité de disque dur, ce qui fait que le module de mémoire peut faire office de mémoire tampon ou de mémoire cache entre le dispositif SATA 160 et la puce "South-Bridge" 100. La capacité de la mémoire insérée peut être définie par l'utilisateur en fonction de ses besoins réels. Plus la capacité du module de mémoire est grande, meilleure est la vitesse d'accès au dispositif SATA 160. Si la capacité du module de mémoire est importante, par exemple 1 Go, il peut jouer le rôle d'un disque virtuel. Si le système d'exploitation (OS) est présent à l'intérieur, il n'est pas nécessaire de transférer les données d'initialisation du disque vers ce module de mémoire durant la 'mise sous tension' du système informatique, ce qui accélérera la procédure mise sous tension. Toutefois, les données en mémoire disparaîtront une fois le système informatique 'mis horstension'. C'est pourquoi une batterie 130 est montée sur la carte d'extension, de telle sorte que les données en mémoire peuvent être conservées et mises à jour en utilisant la faible puissance fournie par la batterie 130. Si la batterie rechargeable se vide, elle est rechargée automatiquement lorsqu'on allume l'ordinateur, et il n'y a donc aucun risque de perte des données en mémoire due à une perte d'alimentation. Donc, pour obtenir une concordance optimale entre la vitesse de transmission de données du dispositif SATA 160 inséré dans la carte d'extension et la vitesse de traitement de données de l'unité centrale de traitement 410, reportez-vous à la figure 2, qui contient l'organigramme de la méthode selon le mode de réalisation de l'invention, dans lequel il est illustré que les données sont écrites dans le dispositif SATA 160 par l'unité centrale 410 puis traitées par le module de commande 150. D'abord, le module de connexion 120 est utilisé pour recevoir les données transmises depuis la puce "South-Bridge" 100 (étape 210). Le module de commande 150 détermine ensuite si le dispositif SATA 160 est occupé, d'après le numéro et la vitesse de transmission du module SATA 160, le volume des données, et le planning du système d'exploitation (étape 220). Si le dispositif SATA 160 est occupé et n'est pas disponible pour un traitement immédiat, lesdites données peuvent alors être stockées dans le module de mémoire 140, qui fait office de mémoire tampon, en vue d'un traitement ultérieur (étape 230). Si le dispositif SATA 160 n'est pas occupé, lesdites données sont alors stockées directement dans le dispositif SATA 160 (étape 240). Enfin, la figure 3 contient un organigramme de la méthode de transfert des données depuis une pluralité de dispositifs SATA 160 vers l'unité centrale 410 en vue de leur traitement selon le mode de réalisation de l'invention. D'abord, le système d'interface selon l'invention est utilisé pour recevoir les données désirées à traiter depuis le dispositif SATA 160 (étape 310). Puis il est déterminé si l'unité centrale de traitement 410 est occupée, d'après le planning du système d'exploitation, par exemple la priorité définie pour la procédure de traitement, le rapport d'utilisation des ressources, et la durée d'exécution du processus (étape 320). Si l'unité centrale 410 est occupée, ou si la vitesse de transmission de données du dispositif SATA 160 est supérieure à la vitesse de traitement de données de l'Unité Centrale de traitement (UC), les données en surplus provenant de la différence de vitesse sont d'abord stockées dans le module mémoire 140 qui fait office de mémoire cache (étape 330). Le traitement des données par l'Unité Centrale de traitement (UC) s'exécute alors à la même vitesse que la vitesse de transmission de données du dispositif SATA, jusqu'à ce que l'unité centrale de traitement 410 soit disponible et dispose de suffisamment de ressources pour traiter les données. Sinon, les données seront transmises à l'unité centrale de traitement 410 en vue de leur traitement par l'intermédiaire de la puce "South-Bridge" 100 (étape 340). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d'interface SATA présentant une fonction d'accès rapide aux données, utilisé dans un système informatique, caractérisé en ce qu'il comprend: É un module d'extension (110), qui comporte une pluralité de fentes d'insertion SATA et est connecté à plus d'un dispositif SATA (160) ; É un module de connexion (120), qui est utilisé pour recevoir et transmettre une pluralité de données depuis/vers une puce "South-Bridge" (100) ; É un module de commande (150), qui est utilisé pour déterminer une destination de stockage d'une pluralité de données reçues en se basant sur un taux d'occupation d'une unité centrale de traitement (410) et sur la vitesse de transmission de données dudit dispositif SATA (160) respectif et; É un module de mémoire (140), qui est utilisé comme mémoire tampon ou mémoire cache entre ledit dispositif SATA (160) et ladite puce "South-Bridge" (100), ou qui est utilisé comme disque virtuel pouvant effectuer des accès rapides aux données. 2. Système d'interface SATA selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de mémoire (140) comporte une pluralité de fentes d'insertion de DDR-RAM, qui peuvent être utilisées pour installer de la mémoire selon la capacité requise et définie par l'utilisateur. 10 15 20 3. Système d'interface SATA selon la revendication 1, caractérisé en ce que une batterie (130) est mise en place et couplée à la partie supérieure dudit module de mémoire (140), lorsque le système informatique n'est pas sous tension, et utilisée pour alimenter avec une faible puissance ledit module de mémoire (140), pour conserver et mettre à jour de cette manière les données contenues dans ledit module de mémoire (140). 4. Système d'interface SATA selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de mémoire (140) est utilisé comme un disque virtuel. 5. Système d'interface SATA selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de connexion (120) et ladite puce "South-Bridge" (100) sont utilisées pour transmettre les données via un bus SATA (170). 6. Système d'interface SATA selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bus SATA (170) peut correspondre à la version de base ou à la version SATA II. 7. Méthode d'interface SATA présentant une fonction d'accès rapide aux données, utilisée par une unité centrale (410) pour écrire une pluralité de données dans plus d'un dispositif SATA (160), caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes: É réception desdites données devant être stockées 30 depuis une puce "South-Bridge" (100) ; É vérification de l'état occupé ou non desdits dispositifs SATA (160) ; et É stockage desdites données dans un module de mémoire (140) lorsque lesdits dispositifs SATA (160) sont à l'état occupé. 8. Méthode d'interface SATA présentant une fonction d'accès rapide aux données, qui est utilisée si désiré par une pluralité de dispositifs SATA (160) pour fournir une pluralité de données à l'unité de traitement centrale (410) pour le traitement, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes: É réception desdites données devant être stockées depuis lesdits dispositifs SATA (160) ; É vérification de l'état occupé de ladite unité centrale de traitement (410) ; et É stockage des données dans un module de mémoire (140) utilisé comme mémoire tampon quand ladite unité centrale de traitement(410) est à l'état occupé.