(57)【要約】固体ディスクドライブを保守するための方法及び装置は、記憶容量の拡張を容易とし、例えば内部メモリ記憶メディアの保守が開示される。メモリモジュールは固体ドライブへの取り外し可能な取り付けに適合されており、ドライブ記憶容量の拡張、及び故障したか又は使い尽くされたメモリ記憶メディアの修理が可能である。データは、固体ドライブの拡張、保守及び修理の間、損失を低減するように管理され得る。
2010538372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケーラブルドライブデバイスであって、
前記ドライブデバイスの動作を管理するマスタコントローラ、及び
メモリモジュールを前記マスタコントローラに取り外し可能に結合する複数の結合位置、
を含むドライブデバイス。
【請求項２】
さらに、前記結合位置に取り外し可能に結合されている一つ以上のメモリモジュール、を含む、請求項１のドライブデバイス。
【請求項３】
さらに、前記ドライブデバイスの前記動作に関係する信号を受信する及び送信するインターフェイスを含む、請求項１のドライブデバイス。
【請求項４】
前記マスタコントローラは、前記受信された信号に応答して前記ドライブデバイスの前記動作を管理するように構成されている、請求項３のドライブデバイス。
【請求項５】
前記メモリモジュールは、各々メモリモジュール電気的インターフェイスを含む、請求項２のデバイス。
【請求項６】
メモリモジュールは一つ以上のメモリ記憶デバイスを含む、請求項２のデバイス。
【請求項７】
前記一つ以上のメモリ記憶デバイスは不揮発性メモリ記憶デバイスである、請求項６のデバイス。
【請求項８】
前記一つ以上のメモリ記憶デバイスはフラッシュメモリ記憶デバイスである、請求項６のデバイス。
【請求項９】
前記複数の結合位置の各々はメモリモジュール電気的インターフェイスと合うように適合されている、請求項５のデバイス。
【請求項１０】
前記結合位置及び前記メモリモジュール電気的インターフェイスの少なくとも一つは、前記結合位置と前記メモリモジュール電気的インターフェイスが結合できるように適合されている機械的電気的コネクタを含む、請求項９のデバイス。
【請求項１１】
前記結合位置及び前記メモリモジュール電気的インターフェイスの両方は、機械的電気的コネクタを含む、請求項１０のデバイス。
【請求項１２】
前記結合位置電気的コネクタは、前記メモリモジュール電気的インターフェイスの前記電気的コネクタと合うように適合されている、請求項１１のデバイス。
【請求項１３】
前記コネクタはオス又はメス構造のいずれかであり、ＤＩＰ、ＳＩＰＰ、ＳＩＭＭ、ＤＩＭＭ、及びＳＯ−ＤＩＭＭ型コネクタからなる電気的コネクタのリストから選択される、請求項１１の機械的電気的コネクタ。
【請求項１４】
前記インターフェイスは、機械的電気的コネクタを含む、請求項１のデバイス。
【請求項１５】
前記インターフェイス機械的電気的コネクタは、ＩＤＥ、ＡＴＡ、ＳＡＴＡ、ＰＡＴＡ、ＳＣＳＩ、Ｄ−タイプ、ＩＤＣ及びＰＣＭＣＩＡ型コネクタからなるコネクタのリストから取得されるコネクタである、請求項１４のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスは、前記結合位置に結合されたメモリモジュールのホットスワッピングを許容するように構成される、請求項１のデバイス。
【請求項１７】
さらに、
前記結合位置の一つ以上に結合された一つ以上のメモリモジュールであって、前記メモリモジュールは、
モジュールインターフェイス、
制御回路、及び
一つ以上の不揮発性メモリデバイス
を含み、
前記マスタコントローラは受信された信号を解釈し、前記解釈された受信信号に応答して前記ドライブデバイスの動作を管理するように構成されている、請求項１のスケーラブルドライブデバイス。
【請求項１８】
前記マスタコントローラは、前記結合位置に結合されている二つ以上のメモリモジュールの間のデータ転送動作を行うように構成されている、請求項１７のデバイス。
【請求項１９】
前記マスタコントローラは、条件が満たされていることに応答して、前記データ転送動作を自動的に実行し、前記条件は、前記メモリモジュールの一つ以上でのハード故障の発生及びメモリモジュールが使い尽くされたメモリを含むことの表示、から構成される条件の群から選択される、請求項１８のデバイス。
【請求項２０】
前記データ転送動作は手動で与えられるコマンドに応答して実行される請求項１８のデバイス。
【請求項２１】
さらに、
複数のメモリモジュールであって、前記メモリモジュールは、モジュールインターフェイス、制御回路、及び一つ以上のメモリ記憶デバイスを含む前記複数のメモリモジュール、
前記複数のメモリモジュールの第一のサブセット、
前記複数のメモリモジュールの第二のサブセット、
受信された信号に応答して前記複数のメモリモジュールの前記第一のサブセットの動作を管理する第一のマスタコントローラ、
前記受信された信号に応答して前記複数のメモリモジュールの前記第二のサブセットの動作を管理する第二のマスタコントローラ、
前記複数のメモリモジュールの前記第一のサブセットを前記第一のマスタコントローラに取り外し可能に結合する第一の複数の結合位置、並びに
前記複数のメモリモジュールの前記第二のサブセットを前記第二のマスタコントローラに取り外し可能に結合する第二の複数の結合位置、
を含む請求項１のスケーラブルドライブデバイス。
【請求項２２】
前記ドライブデバイスは、複数のモードで動作するように構成され、前記複数のモードは、ＲＡＩＤ０レベルモード及びＲＡＩＤ１レベルモードを含む、請求項２１のデバイス。
【請求項２３】
ドライブを変更する方法であって、
前記ドライブの機械的結合位置からメモリモジュールを取り外すこと、及び
前記ドライブの機械的結合位置にメモリモジュールを挿入すること、
を含み、
前記機械的結合位置の各々は、前記メモリモジュールの電気的インターフェイスに合うように適合している方法。
【請求項２４】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを同一のメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２５】
さらに、交換される前記メモリモジュール中で検知された故障に応答してメモリモジュールを交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２６】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを前記取り外されたメモリモジュールより大きなメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２７】
さらに、前記ドライブデバイスの第一のメモリモジュールに記憶されているデータを、前記ドライブデバイスの第二のメモリモジュールに転送すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２８】
前記第一のメモリモジュールを取り外す前に前記データを転送すること、を含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
さらにウェアレベルしきい値を超えることに応答して、メモリモジュールを交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項３０】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを前記取り外されたメモリモジュールより小さなメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項３１】
前記ドライブデバイスは、さらに、前記ドライブデバイスへの電力供給を中断することなく、メモリモジュールを取り外し及び／又は取り付けができるように適合されている、請求項２３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはメモリデバイスに関する。特に、本開示の実施形態は固体データ記憶ドライブの管理及び保守に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルクメモリ記憶デバイスは、多くのタイプの電子デバイスによって利用されている。バルクメモリ記憶デバイスの一般的な例はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。ＨＤＤは比較的低コストで大きな記憶量が可能であり、現在のカスタマ向けＨＤＤでは１テラバイトを越える容量を有するものが入手可能である。
【０００３】
ＨＤＤは一般には、回転する磁気メディア又はプラッタ上にデータを記憶する。データは典型的には、プラッタ上の磁束反転のパターンとして記憶される。典型的なＨＤＤにデータを書き込むには、プラッタを高速で回転させ、同時にプラッタの上に浮いている書き込みヘッドが磁気パルスの列を生成してプラッタ上の磁性粒子の向きを調整し、データを表現する。典型的なＨＤＤからデータを読み取るには、磁気抵抗型読み取りヘッドが高速で回転しているプラッタの上に浮かせ、磁気抵抗型読み取りヘッド中に抵抗変化を誘起さる。実際に、結果として生じるデータ信号はアナログ信号であって、その山と谷はデータパターンの磁束反転の結果である。そこで、部分応答最尤（ＰＲＭＬ）と呼ばれるデジタル信号処理技術が、アナログデータ信号をサンプルして、データ信号の生成のために尤もらしいデータパターンを決定するために用いられる。
【０００４】
ＨＤＤはその構成の機械的特性に起因するある欠点を持っている。ＨＤＤは、衝撃、振動又は強磁場に起因する損傷又は過剰な読み取り／書き込みエラーを受けやすい。加えて、ＨＤＤは、携帯電子デバイス中では、比較的大きな電力を使用する部分である。
【０００５】
バルク記憶デバイスの別の例は、固体ドライブ（ＳＳＤ）である。回転するメディア上にデータを記憶する代わりに、ＳＳＤは半導体メモリデバイスを用いてデータを記憶し、ホストシステムにはＳＳＤが典型的なＨＤＤであるかのように見えるようにするインターフェイス及びフォームファクタを含んでいる。ＳＳＤのメモリデバイスは、典型的には不揮発性フラッシュメモリデバイスである。不揮発性メモリデバイスは、電力がデバイスから除去された後でさえ、データを保持するデバイスである。
【０００６】
フラッシュメモリデバイスは、広い範囲の電子応用に対する不揮発性メモリのポピュラーな供給源にまで発展してきた。フラッシュメモリデバイスは典型的には、高メモリ密度、高信頼性、及び低電力消費であり得る一トランジスタメモリセルを用いる。セルのしきい電圧の変化は、電荷記憶層若しくはトラッピング層のプログラミング又は他の物理現象を通じて、各セルのデータ値を決定する。フラッシュメモリ及び他の不揮発性メモリの一般的な用途は、パーソナルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、デジタルカメラ、デジタルメディアプレーヤ、デジタルレコーダ、電子ゲーム、家庭用機器、車両、無線デバイス及び携帯電話を含む。
【０００７】
ＨＤＤと異なり、ＳＳＤはその固体的特性により、一般的には、振動、衝撃又は磁場の影響を受けにくい。同様に、可動部品を持たないので、ＳＳＤは典型的にはＨＤＤより低い電力要求をする。しかしながら、ＳＳＤは現在のところ、同じフォームファクタのＨＤＤと比べて、非常に低い記憶容量及びビット当たり著しく高いコストを有している。ＨＤＤと同様に、ＳＤＤは内部メモリ記憶デバイスの一つに故障が生じると修理するのはユーザには容易でないし、記憶容量が固定されたものである。
【０００８】
上で述べた理由、及び本明細書を読み、理解した当業者には明らかになるであろう他の理由から、本技術分野では代替の固体ドライブへ要求が存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態に従う少なくとも一つのＳＳＤメモリデバイスを有する電子システムの機能ブロック図である。
【図２】本開示の一実施形態に従う固体ドライブの図である。
【図３】本開示の一実施形態に従うメモリモジュールの図である。
【図４】本開示の一実施形態に従うメモリモジュールの交換のフローチャートである。
【図５】本開示の一実施形態に従う二つのメモリモジュールの間のデータの転送のフローチャーである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の本実施形態の詳細な記述において、本実施形態の一部分を形成し、本実施形態が実施され得る特定の実施形態が例示として示されている添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるようにするために十分に詳細に記述されており、他の実施形態が利用され得ること、及び本開示の範囲から逸脱することなく、工程の変更、電気的又は機械的な変更がなされ得ることが理解されよう。以下の詳細な記述は、従って、限定的な意味ではなされていない。
【００１１】
現在入手可能なＳＳＤは、多くの場合、既存のＨＤＤの代替品として構成され及び組み立てられている。例えば、ＳＤＤは、ラップトップコンピュータで一般的に用いられている２．５インチＨＤＤの代替品として構成され得る。可動部品がないこと及び低電力要求は、ＳＤＤを、多くの場合バッテリで作動する携帯電子デバイスによく適したものとする。ＳＤＤはまた、高信頼性が要求されるけれど、また荒い扱い又は振動、衝撃、強磁場等による不利な動作環境に晒され得るデバイスに対してもよく適したものである。
【００１２】
現在入手可能なＳＤＤは、そのＨＤＤ対応品と一部の特性を共有している。ＳＤＤ及びＨＤＤは、デバイス内部で故障が生じると、修理をするのはユーザには容易ではない又はコスト的に有効ではない。ＨＤＤ中の欠陥のある記憶メディアの交換は、ドライブの解体及びハードディスク自体の交換を必要とするであろう。ＳＳＤのメモリ記憶デバイスがプリント回路基板に半田付けされることが多いので、ＳＳＤ中の欠陥のあるメモリ記憶デバイスの交換には、ドライブを解体して、メモリ記憶デバイスが半田付けされている内部回路カードを取り外すことが必要であろう。次に故障したメモリ記憶デバイスが特定され、回路カードアセンブリから半田除去され、その後、交換メモリ記憶デバイスが回路カードアセンブリに半田付けされる必要があろう。ＳＳＤ中で用いられるメモリ記憶デバイスは、典型的には、多ピン数及び微細ピッチリードの表面実装型集積回路である。このタイプの回路カードアセンブリ再加工は、現在入手可能なＳＳＤ中の個々のメモリ記憶デバイスの交換を非実用的で、一般的に非常に高コストなものとする。その代わり、故障したＳＳＤは廃棄されることになるであろうし、交換ＳＳＤがシステムに搭載されるであろう。
【００１３】
ＳＳＤ及びＨＤＤによって共有される別の特性は、ドライブの記憶容量が事実上、拡張され得ないことである。記憶容量の拡張は、ハードディスク自体及びＨＤＤ中の付随するサポート回路の交換を必要とするだろう。ＳＳＤは典型的に、固定された数のメモリデバイスを有するプリント回路カードを含み、結果としてＳＤＤでもまたその記憶容量は拡張され得ない。よって、もし記憶容量の増大が必要であるならば、より大容量の交換ＳＳＤ又は追加のＳＳＤを購入し、システムに取り付けることが必要である。さらに、これらのシナリオは、もしより大きな容量が必要とされるか又は所望されるならば、既存のＨＤＤ又はＳＳＤが処分され、より大容量ドライブで交換されるという結果をもたらすだろう。多くの電子システムはシステムが利用することが可能であるデバイス（ＨＤＤ又はＳＳＤ）の数が制限されているので、追加のデバイスを加えなければならないことはまた、実装問題を提起し得る。
【００１４】
本開示の一つ以上の実施形態は、メモリデバイスの内部故障又はドライブの記憶容量の拡張の必要によってＳＳＤを廃棄する必要をなくす。廃棄される電子機器の処分は、大きくなり続けている問題であり、本開示の実施形態は、処分が必要なハードウェアの量の減少によるコスト削減及び環境への影響の減少という利益を提供する。
【００１５】
図１は、本開示の一実施形態に従う、電子システム１２０の部品としてのプロセッサ１３０と通信する（例えば、結合される）スケーラブルＳＳＤメモリデバイス１００のブロック図である。電子システムの例は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、デジタルカメラ、デジタルメディアプレーヤ、デジタルレコーダ、電子ゲーム等を含む。プロセッサ１３０は、ディスクドライブコントローラ又は他の外部プロセッサであり得る。典型的には、プロセッサ１３０及びＳＳＤメモリデバイス１００を接続するのに用いられる標準プロトコルを使用する標準バス１３２が存在する。バスは、典型的には、アドレス信号、データ信号、電力信号及び様々な入出力信号を含む複数の信号から構成される。インターフェイスバス１３２のタイプは、システム１２０で用いられるドライブインターフェイスのタイプに依存するだろう。従来のディスクドライブインターフェイスバスプロトコルの幾つかの例は、ＩＤＥ、ＡＴＡ、ＳＡＴＡ、ＰＡＴＡ、ファイバーチャネル及びＳＣＳＩである。他のドライブインターフェイスが存在し、本技術分野で公知である。図１は、本開示の実施形態に焦点を当てるために単純化されていることに注意すべきである。追加の又は異なる構成要素、接続、及び入出力信号が、本開示の範囲を逸脱することなく、本技術分野で公知のとおり実装され得る。
【００１６】
図１に示されているＳＳＤ１００の記憶容量は、構成の自由度が高いものである。例えば、本開示の様々な実施形態に従うＳＳＤは、１、２、又は４ＧＢのメモリモジュールをＳＳＤに取り外し可能に結合することによって、１６、３２又は６４ＧＢの容量を有するように構成され得る。他のＳＳＤ容量は、本開示の実施形態の範囲を逸脱することなく、様々な記憶容量のメモリモジュールを使用することによって達成することができる。
【００１７】
図１に示されているように、本開示の一実施形態に従うＳＳＤメモリデバイス１００は、インターフェイス１０２を含み、標準ハードドライブバスインターフェイス１３２を介して、プロセッサ１３０、例えばドライブコントローラがＳＳＤメモリデバイス１００と相互作用することができる。インターフェイス１０２は、単一コネクタ又は複数のコネクタから構成され得る。例えば、インターフェイス１０２は電力供給のための一つのコネクタ並びにデータ信号、アドレス信号、及び制御信号のような入出力信号のための別のコネクタを有し得る。インターフェイスコネクタ１０２は、当業者に一般的に知られている多くの標準化されたコネクタの一つであり得る。これらのインターフェイス１０２コネクタの幾つかの例は、ＩＤＥコネクタ、ＡＴＡコネクタ、ＳＡＴＡコネクタ及びＰＣＭＣＩＡコネクタである。本開示の様々な実施形態は、従来型の様々なＨＤＤをエミュレートするように構成され得るので、他の標準化されたディスクドライブコネクタもまた、インターフェイス１０２で使用され得る。
【００１８】
図１に示されているように、本開示の一実施形態に従うＳＳＤ１００はまた、マスタコントローラ１０４、電力調整／分配回路１０５及び幾つかのメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎを含む。マスタコントローラ１０４によって実行される機能の一部は、ＳＳＤ内部の動作の管理すること及びプロセッサ１３０のようなＳＳＤの外部のデバイスとインターフェイス１３２を介して通信することである。電力調整／分配回路１０５は、ＳＳＤ１００内部の様々な回路に電力を分配する。電力調整／分配回路はまた、ＳＳＤ１００に供給される電力を調節し、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎを含むＳＳＤ１００内部回路によって要求される様々な電圧を供給し得る。メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎは、ＳＳＤ１００に対しては、バルク記憶メディアとして機能する。
【００１９】
マスタコントローラ１０４は、ＳＳＤ１００の様々な動作を管理する。議論されたように、ＳＳＤは、標準的なＨＤＤの代替品として用いられ得て、標準的なインターフェイス及び通信プロトコルを有する多くの標準化されたＨＤＤが存在する。よって、マスタコントローラ１０４の多くの機能の一つは、これらの標準化されたＨＤＤプロトコルの一つの動作をエミュレートすることである。マスタコントローラ１０４の別の機能は、ＳＳＤ１００に取り付けられているメモリモジュールの動作を管理することである。マスタコントローラ１０４は、様々な標準通信プロトコル１１１を用いて、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎと通信するように構成され得る。例えば、本開示の一実施形態では、マスタコントローラ１０４は、ＳＡＴＡプロトコルを用いてメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎと相互作用１１１する。他の実施形態は、他の通信プロトコルを利用してメモリモジュールと通信１１１し得る。マスタコントローラ１０４及びメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの間の通信１１１は、共通バス及び／又は別々の接続を使用することによって実行され得る。マスタコントローラ１０４はまた、ＥＣＣ検査及びチップキル動作のようなメモリモジュールに関する追加の機能を実行し得る。マスタコントローラ１０４の実装は、ハードウェア又はハードウェア／ソフトウェアの組み合わせを用いることによって達成され得て、例えば、マスタコントローラ１０４は、全部又は一部がステートマシンにより実装され得る。
【００２０】
メモリモジュールは、図１に示されているブロック矢印１１２によって指示されている場所でマスタコントローラに結合される。本開示の一実施形態中のこれらのマスタコントローラメモリモジュール結合位置１１２は、当業者に知られているような機械的特性の電気的コネクタであり得る。結合位置１１２は、単一コネクタ又は複数の（例えば、独立の）コネクタで構成され得る。コネクタの例は、オス（プラグ）又はメス（レセプタクル）のいずれかの形状のＤＩＰコネクタ、ＳＩＰＰコネクタ、ＳＩＭＭコネクタ、ＤＩＭＭコネクタ、ＳＯ−ＤＩＭＭコネクタ及びバタフライコネクタである。メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの信号とインターフェイスを取ることができる他のコネクタもまた、使用され得る。図２は、ＳＳＤ１００／２００内部の単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）２２４上に配置されたマスタコントローラ回路１０４／２０４及びマスタコントローラモジュール結合位置１１２／２１２を有する、本開示の一実施形態を示している。結合位置１１２／２１２は、コネクタ（例えば、ソケット）の列として配置され得て、ＳＳＤ１００／２００中の複数のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの効率的かつ規則的な取り付けを可能とする。結合位置１１２／２１２の他の物理的レイアウト、構成及び数が、本開示の範囲から逸脱することなく用いられ得る。
【００２１】
予備の（例えば、非占有の）結合位置１２２／２２２はまた、ＳＳＤ１００の拡張又はデータ処理動作ができるようにするために存在し得る。これらの予備の位置１２２／２２２は、メモリモジュールが取り付けられていない空の結合位置であり得る。代替の実施形態では、予備の場所には、冗長性の目的で又は一時的な記憶エリアとして取り付けられたメモリモジュールが存在し得る。本開示の様々な実施形態に従うＳＳＤ中には、多様な構成及び数の予備の場所が存在し得る。
【００２２】
図１に示されたＳＳＤ１００はさらに、一つ以上のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎを含んでいる。これらのメモリモジュールは、図１中では“モジュール０”〜“モジュールＮ”でラベル付けされている。メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの数は、１個からＮ個のメモリモジュールの範囲であり得る。メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎは、ＳＳＤに対してはバルク記憶メディアとして機能する。図３に示されている本開示の一実施形態では、各メモリモジュール３０６は、ＰＣＢ１１８／３１８、一つ以上のメモリ記憶デバイス１１６／３１６、制御回路１１０／３１０及び電気的インターフェイス１１４／３１４を含む。メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの一つ以上のメモリ記憶デバイス１１６／３１６は、フラッシュメモリデバイスであり得るし、ＰＣＢ１１８／３１８上に装着された表面実装型集積回路の形態を取り得る。例えば、図３に示されているように、メモリ記憶デバイス３１６は、４ＧＢのＮＡＮＤフラッシュメモリデバイスである。当業者に知られているように、他のタイプ、パッケージング方法及び容量のメモリが使用され得る。例としては、ＮＡＮＤ及びＮＯＲ型フラッシュメモリのようなメモリを含む。
【００２３】
メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎはまた、ＳＳＤに取り付ける前に試験され得る。加えて、プロセッサ１３０によって使用されている外部インターフェイスに関わらず、同一のメモリモジュールがＳＳＤによって使用され得る。例えば、あるＳＳＤは、プロセッサ１３０とはＰＡＴＡインターフェイスを用いるように構成され得る。別のＳＳＤは、ＳＡＴＡインターフェイスによりプロセッサ１３０と通信するように構成され得る。両方の場合で、同一のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎが、二つのドライブで使用され得る。これは、メモリモジュールはＳＳＤインターフェイスの一つのタイプに専用である必要はないので、コストを削減する効果を得ることができる。
【００２４】
再び図１を参照すると、制御回路１１０は、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎ上のメモリ記憶デバイス１１６の動作を管理する。制御回路１１０はまた、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎと通信するために、マスタコントローラ１０４により使用される通信プロトコルを変換するように動作し得る。例えば、本開示の一実施形態では、マスタコントローラ１０４は、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎと相互作用するためにＳＡＴＡプロトコルを使用していてもよい。そのような実施形態では、制御回路１１０は、ＳＡＴＡインターフェイスをエミュレートするように構成される。制御回路１１０はまた、メモリモジュール中に記憶されたデータへのアクセスを規制するためのセキュリティフィーチャーのような、他のメモリ機能を管理することもできる。制御回路１１０はまた、シリアル番号、ウェアレベリングステータス、故障率等のような、メモリモジュールに特有の情報を記憶する目的で、様々なタイプの揮発性及び不揮発性メモリを利用し得る。制御回路１１０はまた、高速キャッシュとして使用されるＤＲＡＭのような揮発性メモリを使用して、モジュールの性能を改善し得る。制御回路１１０は、ディスクリートロジック、メモリコントローラ又はステートマシンによって実装され得る。他の実装は、当業者には公知である。
【００２５】
メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎ中にフラッシュメモリデバイス１１６を使用する実施形態では、制御回路１１０はまた、フラッシュメモリ記憶デバイス１１６の保守又はフラッシュサービス動作を実行するように構成され得る。そのような保守及びサービスタスクは、フラッシュメモリデバイスが”使い尽くされ”て、使用寿命の終わりに近づいているのかを決定するために、フラッシュメモリデバイス１１６を修復すること及び修復率を追跡することを含み得る。ウェアレベリング動作もまた、制御回路１１０によって実行され得る。制御回路１１０はまた、メモリデバイス１１６中でハード故障の発生をモニタすることができる。制御回路１１０はさらに、メモリモジュールを交換する必要性など、それぞれのメモリモジュールについての情報をマスタコントローラ１０４に提供するように構成され得る。
【００２６】
メモリモジュール電気的インターフェイス１１４をマスタコントローラメモリモジュール結合位置１１２に結合して形成される、マスタコントローラ／メモリモジュールインターフェイスの構成は、コスト削減及び無駄の削減という付加的な利益とともに、高い構成の自由度及び保守性が高いＳＳＤを提供することができる。本開示の様々な実施形態のマスタコントローラ／メモリモジュールインターフェイスは、一つ以上のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎをマスタコントローラ１０４に取り外し可能に結合する方法を用いることができる。これは、現在入手可能なＳＳＤで行われているような、メモリデバイスの永久的な結合及び構成とは対照的である。様々な実施形態で、マスタコントローラ及びメモリモジュールの幾つもの構成を考慮することができる。例えば、本開示に従う一実施形態では、マスタコントローラメモリモジュール結合位置１１２及びメモリモジュール電気的インターフェイス１１４の両方が、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの信号のマスタコントローラ１０４の信号への、信頼できるけど一時的な結合を可能とする機械的コネクタを含む。メモリ記憶デバイス中の信号完全性の重要さゆえに、永久的であろうと一時的であろうと信号の結合はどれも、データの破損を避けるために信頼できるものであるべきである。機械的接続は、一時的かつ信頼できる接続を提供するために様々な技法を利用している。これらの技法は、一つの電気伝導体を第二の電気伝導体と接触するように押圧して、接点で電気的接続を実現することに依存している。以前に議論したように、インターフェイス位置１１２／１１４／３１４に位置するこれらの電気的コネクタは、本技術分野で公知である、様々な標準化されたタイプ及び構成であり得る。例は、限定されるものではないが、プラグ及びレセプタクル形状のＤＩＰ、ＳＩＰＰ、ＳＩＭＭ、ＤＩＭＭ、ＳＯ−ＤＩＭＭ、バタフライ、ＩＤＥ、ＡＴＡ、及びＳＡＴＡのコネクタを含む。マスタコントローラ１０４及びメモリモジュール１０６Ｎ／３０６の間の一時的かつ信頼できる信号の結合を可能とする他のコネクタが、当業者に知られている。
【００２７】
本開示の代替の実施形態では、マスタコントローラメモリモジュール結合位置１１２及びメモリモジュール電気的インターフェイス１１４の一つのみが、機械的コネクタを含んでいる。例えば、この実施形態では、マスタコントローラ１０４及びメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの結合の手段は、ＰＣＢエッジ型コネクタのような、本技術分野で公知であるものによって実現される。この実施形態では、マスタコントローラメモリモジュール結合位置１１２又はメモリモジュール電気的インターフェイス１１４は、機械的コネクタを含み得る。もう一方の部分１１２又は１１４は、ＰＣＢ上の電気的接点若しくはパッドの列若しくは他の配置、又は機械的コネクタに機械的かつ電気的に接続が可能である他の適切な構造を含んでいるだろう。この実施形態はまた、マスタコントローラ１０４とメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの信頼できるけど一時的な結合を可能とする。
【００２８】
マスタコントローラ１０４はまた、ＳＳＤ１００内部のデータ管理を実行するように構成され得る。例えば、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの制御回路１１０がマスタコントローラ１０４に対して、そのメモリモジュールが使用寿命の終わりに近づいていることを示すならば、マスタコントローラ１０４は次に、その“使い尽くされ”たメモリモジュールの中に記憶されているデータを、ハード故障が起こる前にＳＳＤ中の別のモジュールに転送する動作を実行することができる。データは、ＳＳＤの既に存在しているメモリモジュールに、又は使い尽くされたメモリモジュールから転送されたデータを受けるためにＳＳＤの‘予備の’位置１２２に取り付けられ得る追加のメモリモジュールに、転送され得る。マスタコントローラ１０４はまた、使い尽くされたメモリモジュールは交換メモリモジュールに交換されるべきであるとの表示を与え得る。この表示は、ＳＳＤレベル（例えば、ＳＳＤに設置されているＬＥＤ又は他の状態表示器）で生じ得る又はＳＳＤを用いるプロセッサ若しくはコントローラ１３０に送信される信号から構成され得る。コントローラ又はプロセッサ１３０は、メモリモジュールは交換が必要である又は使用寿命の終わりが近づきつつあることなどを表示するマスタコントローラ１０４からの信号を処理するソフトウェアアプリケーションを利用するだろう。この機能は、伝統的なＨＤＤに関係して用いられる自己監視、解析、及び報告技術（ＳＭＡＲＴ）に類似している。ＳＭＡＲＴは、当業者にはよく知られている。
【００２９】
交換すると選択されたメモリモジュールからのデータの転送は、自動的に生じ得る又は手動で開始され得る。図４は、ＳＳＤ中で交換されると選択されたメモリモジュールからの自動及び手動データ転送の両方を示している。
【００３０】
本開示の一実施形態では、メモリモジュール間のデータ転送は、ある条件（例えば、予め定められた条件）が満たされることに応答して、マスタコントローラ１０４によって自動的に実行され得る４００。例えば、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎの制御回路１１０は、マスタコントローラ１０４に、ハード故障が生じたこと又はそのメモリモジュールが使用寿命の終わりに近づいていることを表示し得る。この実施形態では、マスタコントローラ１０４は、ＳＳＤ１００内で、故障した又は使い尽くされたメモリモジュールから別のメモリモジュールへのデータ転送を自動的に実行し得る４０４。マスタコントローラ１０４は次に、データ転送が生じ、故障した又は使い尽くされたメモリモジュールはもはや用いられておらず交換されるべきであるという表示を、プロセッサ又はコントローラ１３０に与え得る。この時点で、交換されるべきと選択されたメモリモジュールはＳＳＤから取り外され得て４０６、交換メモリモジュールが取り付けられ得る４０８。交換メモリモジュールの取り付け後、保持されているデータは交換モジュールに転送されて戻されてもよいし又は戻されなくてもよい４１０。
【００３１】
代替の実施形態では、データ転送は、手動ベースで実行され得る。例えば、もし現在使用されているメモリモジュールがより大容量のメモリモジュールに交換されようとしているならば、ユーザ又はプロセッサ１３０は、取り外されるべきと選択された４００メモリモジュールから、ドライブから取り外されていないメモリモジュールへとデータを転送する４０４よう、ＳＳＤ１００に対してコマンドを与え４０２、メモリ容量アップグレードの結果として記憶されたデータを放ったらかしにしたりしないようにする。別の実施形態は、ユーザによって完全に管理される手動のデータ移動をすることができる（例えば、ユーザは直接的に、移動されるデータをＳＳＤのどこに置くのかを選択することができる）。あるいは、手動データ転送動作は、ユーザがどのメモリモジュールが交換されるのかをユーザが指示することから成っていてもよく、マスタコントローラ１０４は、利用可能な容量に基づいて、移動されているデータの新しい記憶場所を決定するだろう。データが転送された後、取り外されるべきと選択されたメモリモジュールは、ドライブから取り外され４０６、交換メモリモジュールがＳＳＤに取り付けられる４０８。交換メモリモジュールは、取り外のために選択されたメモリモジュールと同じ位置１１２に取り付けられてもよいし、そうでなくても構わない。（例えば、交換メモリモジュールはＳＳＤの‘予備の’場所１２２に取り付けられ得る。）交換メモリモジュールが取り付けられた後、保持されているデータは交換モジュールに転送して戻し得るし、又は転戻さなくても構わない。
【００３２】
議論したように、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎは、取り外されるモジュールとは異なる記憶容量の交換メモリモジュールに交換され得る。例えば、もしメモリ記憶容量の増加が望まれるならば、既存のメモリモジュールはより大容量のモジュールに交換され得るし、又は追加のモジュールをＳＳＤの非占有の若しくは‘予備の’場所１２２に追加することもできる。これは、ＳＳＤの記憶容量を徐々に増加させるコスト的に有効な手段となり得る。同様に、メモリモジュールの取り外しによって又は既存のモジュールをより小容量のメモリモジュールに交換することによって、ＳＳＤの記憶容量は減少し得る。ＳＳＤの記憶容量の変更は、いつでもすることができる。例えば、ＳＳＤの記憶容量の変更は、故障の発生、又はメモリモジュールの‘寿命の終わり’の表示に依存しないだろう。加えて、本開示の様々な実施形態は、‘ホットスワッピング’メモリモジュールの可能性を許容する。ホットスワッピングは、永久的に取り付けられているメモリデバイスを用いる現在のＳＳＤでは、短絡をもたらしがちであり潜在的にはＳＳＤに深刻な損傷を引き起こしがちなので、推奨はされないであろう。本開示の一つ以上の実施形態に従うと、ホットスワッピングはまた、システム１２０又はＳＳＤ１００をオフラインにすることなく、ＳＳＤ上で保守を実行することを可能にする。
【００３３】
本開示の別の実施形態では、ＳＳＤの容量を増やすなどのために、現在データを記憶しているメモリモジュールの取り外しを可能とする。ＳＳＤを動作させながらメモリモジュールを取り外す前に、交換中のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎをマスタコントローラが用いようとしないことを保障するために、コマンドがＳＤＤ１００のマスタコントローラ１０４に送られ得る。次に、ＳＳＤから取り外され、相変わらずデータを含んでいるメモリモジュールを交換メモリモジュールに結合する手段が実行され、交換メモリモジュールをＳＳＤに取り付ける前に、記憶されたデータを交換メモリモジュールに転送する。一実施形態に従うこの手続きは図５に示されている。このデータ転送を達成する方法は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又は他の同様のコンピュータデバイスを用いて実行される。取り外されたメモリモジュール５００は、メモリモジュール１０６１〜１０６Ｎ上の電気的インターフェイス１１４に結合するように構成されているインターフェイスケーブルを介するなどして、ＰＣに接続される５０２。このメモリモジュールは、データ転送のソースメモリモジュールとして機能するだろう。交換メモリモジュールもまた、ソースメモリモジュールと同様の手段を介してＰＣに結合され５０４、データ転送ではターゲットモジュールとして機能するだろう。当業者には知られているように、ソース及びターゲットのメモリモジュールの結合の他の方法が用いられ得よう。ＰＣは、ソースメモリモジュールからターゲットメモリモジュールへのデータ転送を手助けするソフトウェアを実行しており、データの転送を実行する５０６。データ転送アプリケーションはまた、ターゲットメモリモジュール中に記憶されているデータのリードバックを実行し、ソースからターゲットメモリモジュールへのデータの転送の間に生じたエラーはないことを確認する。ターゲットメモリモジュール（例えば、交換モジュール）は次にＰＣから切り離され５０８、ＳＳＤ１００／５１０に取り付けられる５１０。このようにして、ＳＤＤ１００のメモリ容量は、データの損失なしに増加された。この時点で、ユーザは、交換モジュールは今やＳＳＤ１００によって用いられ得ることを示す何らかの形式の入力を与えることができる。別の実施形態では、マスタコントローラ１０４は、周期的に結合位置１１２をポーリングして、メモリモジュールが取り付けられてＳＳＤによって使用することが可能かを自動的に決定し得る。従って、本開示の実施形態は、ＳＳＤ（例えば、ホットスワッピングメモリモジュール）を用いるシステムの中断なしに、ＳＳＤの修理及び変更をすることができるようにする。
【００３４】
ＲＡＩＤ０又はＲＡＩＤ１のデータ記憶方式によりＳＤＤを動作させるために、追加のメモリモジュール１０６１〜１０６Ｎ及びコントローラ１０４ＳＤＤを追加することが可能である。帯域幅はＲＡＩＤ０（‘ストライピング’）構成を用いることによって、増加され得る。ＲＡＩＤ１（‘ミラー’）構成は、１００パーセントの冗長度を許容し、よって、データを損失から保護する。ＲＡＩＤ０及びＲＡＩＤ１構成及び方式は共に、当業者にはよく知られている。
【００３５】
結論
本開示の様々な実施形態は、スケーラブル固体ドライブを保守及び変更する方法並びにこれらの方法を実行するように構成された装置を提供する。一実施形態では、スケーラブル且つ保守可能な固体ドライブは、一時的にメモリモジュールを取り付けておくための複数の位置を含んでいる。これらのモジュールは、固体ドライブの記憶容量の保守、修理、及び変更のために、取り付けられ、又は取り外される。固体ドライブを保守、修理、及び変更する方法もまた、開示されている。
【００３６】
本明細書内で特定の実施形態を示し記述してきたが、当業者には、同一の目的を達成することが意図された方法及び装置は、示されている特定の実施形態に取って代わり得ることが認識されよう。開示内容の多くの改変が、当業者には明らかであろう。従って、この出願は、様々な実施形態のあらゆる改変及び変形を含むことが意図されている。
【図１】
2010538372.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月27日(2010.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケーラブルドライブデバイスであって、
前記ドライブデバイスの動作を管理するマスタコントローラ、及び
メモリモジュールを前記マスタコントローラに取り外し可能に結合する複数の結合位置、
を含むドライブデバイス。
【請求項２】
さらに、前記結合位置に取り外し可能に結合されている一つ以上のメモリモジュール、を含む、請求項１のドライブデバイス。
【請求項３】
さらに、前記ドライブデバイスの前記動作に関係する信号を受信する及び送信するインターフェイスを含む、請求項１のドライブデバイス。
【請求項４】
前記マスタコントローラは、前記受信された信号に応答して前記ドライブデバイスの前記動作を管理するように構成されている、請求項３のドライブデバイス。
【請求項５】
前記メモリモジュールは、各々メモリモジュール電気的インターフェイスを含む、請求項２のドライブデバイス。
【請求項６】
メモリモジュールは一つ以上のメモリ記憶デバイスを含む、請求項２のドライブデバイス。
【請求項７】
前記一つ以上のメモリ記憶デバイスは不揮発性メモリ記憶デバイスである、請求項６のドライブデバイス。
【請求項８】
前記一つ以上のメモリ記憶デバイスはフラッシュメモリ記憶デバイスである、請求項６のドライブデバイス。
【請求項９】
前記複数の結合位置の各々はメモリモジュール電気的インターフェイスと合うように適合されている、請求項５のドライブデバイス。
【請求項１０】
前記結合位置及び前記メモリモジュール電気的インターフェイスの少なくとも一つは、前記結合位置と前記メモリモジュール電気的インターフェイスが結合できるように適合されている機械的電気的コネクタを含む、請求項９のドライブデバイス。
【請求項１１】
前記結合位置及び前記メモリモジュール電気的インターフェイスの両方は、機械的電気的コネクタを含む、請求項１０のドライブデバイス。
【請求項１２】
前記結合位置電気的コネクタは、前記メモリモジュール電気的インターフェイスの前記電気的コネクタと合うように適合されている、請求項１１のドライブデバイス。
【請求項１３】
前記コネクタはオス又はメス構造のいずれかであり、ＤＩＰ、ＳＩＰＰ、ＳＩＭＭ、ＤＩＭＭ、及びＳＯ−ＤＩＭＭ型コネクタからなる電気的コネクタのリストから選択される、請求項１１のドライブデバイス。
【請求項１４】
前記インターフェイスは、機械的電気的コネクタを含む、請求項１のドライブデバイス。
【請求項１５】
前記インターフェイス機械的電気的コネクタは、ＩＤＥ、ＡＴＡ、ＳＡＴＡ、ＰＡＴＡ、ＳＣＳＩ、Ｄ−タイプ、ＩＤＣ及びＰＣＭＣＩＡ型コネクタからなるコネクタのリストから取得されるコネクタである、請求項１４のデバイス。
【請求項１６】
前記ドライブデバイスは、前記結合位置に結合されたメモリモジュールのホットスワッピングを許容するように構成される、請求項１のドライブデバイス。
【請求項１７】
さらに、
前記結合位置の一つ以上に結合された一つ以上のメモリモジュールであって、前記メモリモジュールは、
モジュールインターフェイス、
制御回路、及び
一つ以上の不揮発性メモリデバイス
を含み、
前記マスタコントローラは受信された信号を解釈し、前記解釈された受信信号に応答して前記ドライブデバイスの動作を管理するように構成されている、請求項１のドライブデバイス。
【請求項１８】
前記マスタコントローラは、前記結合位置に結合されている二つ以上のメモリモジュールの間のデータ転送動作を行うように構成されている、請求項１７のデバイス。
【請求項１９】
前記マスタコントローラは、条件が満たされていることに応答して、前記データ転送動作を自動的に実行し、前記条件は、前記メモリモジュールの一つ以上でのハード故障の発生及びメモリモジュールが使い尽くされたメモリを含むことの表示、から構成される条件の群から選択される、請求項１８のドライブデバイス。
【請求項２０】
前記データ転送動作は手動で与えられるコマンドに応答して実行される請求項１８のドライブデバイス。
【請求項２１】
さらに、
複数のメモリモジュールであって、前記メモリモジュールは、モジュールインターフェイス、制御回路、及び一つ以上のメモリ記憶デバイスを含む前記複数のメモリモジュール、
前記複数のメモリモジュールの第一のサブセット、
前記複数のメモリモジュールの第二のサブセット、
受信された信号に応答して前記複数のメモリモジュールの前記第一のサブセットの動作を管理する第一のマスタコントローラ、
前記受信された信号に応答して前記複数のメモリモジュールの前記第二のサブセットの動作を管理する第二のマスタコントローラ、
前記複数のメモリモジュールの前記第一のサブセットを前記第一のマスタコントローラに取り外し可能に結合する第一の複数の結合位置、並びに
前記複数のメモリモジュールの前記第二のサブセットを前記第二のマスタコントローラに取り外し可能に結合する第二の複数の結合位置、
を含む請求項１のドライブデバイス。
【請求項２２】
前記ドライブデバイスは、複数のモードで動作するように構成され、前記複数のモードは、ＲＡＩＤ０レベルモード及びＲＡＩＤ１レベルモードを含む、請求項２１のドライブデバイス。
【請求項２３】
スケーラブルなドライブデバイスを変更する方法であって、
前記ドライブデバイスの機械的結合位置からメモリモジュールを取り外すこと、及び
前記ドライブデバイスの機械的結合位置にメモリモジュールを挿入すること、
を含み、
前記機械的結合位置の各々は、前記メモリモジュールの電気的インターフェイスに合うように適合している方法。
【請求項２４】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを同一のメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２５】
さらに、交換される前記メモリモジュール中で検知された故障に応答してメモリモジュールを交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２６】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを前記取り外されたメモリモジュールより大きなメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２７】
さらに、前記ドライブデバイスの第一のメモリモジュールに記憶されているデータを、前記ドライブデバイスの第二のメモリモジュールに転送すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項２８】
前記第一のメモリモジュールを取り外す前に前記データを転送すること、を含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
さらにウェアレベルしきい値を超えることに応答して、メモリモジュールを交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項３０】
さらに、メモリモジュールを取り外すこと、及びそれを前記取り外されたメモリモジュールより小さなメモリ記憶容量を有するメモリモジュールと交換すること、を含む請求項２３の方法。
【請求項３１】
前記ドライブデバイスは、さらに、前記ドライブデバイスへの電力供給を中断することなく、メモリモジュールを取り外し及び／又は取り付けができるように適合されている、請求項２３の方法。
【国際調査報告】
2010538372.tif 000008
2010538372.tif 000009