存储器温控调频方法及存储器温控调频系统
阅读说明：本技术 存储器温控调频方法及存储器温控调频系统 (Memory temperature control frequency modulation method and memory temperature control frequency modulation system ) 是由 汤仁君 王伟康 韩海 梁军 张彪 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种存储器温控调频方法及存储器温控调频系统。所述方法包括：通过检测设备对存储器存储装置执行多个测试模式,并获取存储器控制电路单元的内部温度、各存储器封装的工作负载以及各存储器封装的表面温度,以建立工作负载、内部温度与表面温度的线性关系式；通过检测设备将线性关系式存储至存储器存储装置；由存储器存储装置利用线性关系式基于存储器控制电路单元的当前内部温度与多个存储器封装中第一存储器封装的当前工作负载计算第一存储器封装的预测表面温度；以及由存储器存储装置基于预测表面温度来调整对第一存储器封装进行存取的工作频率。(The invention provides a memory temperature control frequency modulation method and a memory temperature control frequency modulation system. The method comprises the following steps: executing a plurality of test modes on the memory storage device through the detection equipment, and acquiring the internal temperature of the memory control circuit unit, the working load of each memory package and the surface temperature of each memory package to establish a linear relation of the working load, the internal temperature and the surface temperature; storing the linear relational expression into a memory storage device through the detection equipment; calculating, by the memory storage device, a predicted surface temperature of a first memory package of the plurality of memory packages based on a current internal temperature of the memory control circuit unit and a current workload of the first memory package using a linear relationship; and adjusting, by the memory storage device, an operating frequency of accessing the first memory package based on the predicted surface temperature.)
技术领域
本发明涉及一种存储器温度控制技术，尤其涉及一种存储器温控调频方法及存储器温控调频系统。
背景技术
数码相机、手机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对存储媒体的需求也急速增加。由于可复写式非易失性存储器(rewritable non-volatile memory)具有数据非易失性、省电、体积小、无机械结构、读写速度快等特性，最适于可携式电子产品，例如笔记本计算机。固态硬盘就是一种以快闪存储器模块作为存储媒体的存储器存储装置。因此，近年快闪存储器产业成为电子产业中相当热门的一环。
一般来说，存储器存储装置运作时会产生大量热能。随着小尺寸产品配置容量更大、速度更快的可复写式非易失性存储器模块的趋势，存储器存储装置过热的风险越来越大。为避免存储器存储装置因过热而损坏，必须将存储器存储装置的温度抑制在特定温度以下。在现有技术中，一般是利用设置在存储器存储装置中的温度传感器(thermalsensor)测量最靠近存储器控制器的存储器封装的表面温度，并利用测量出的温度判断是否需要降速。然而，存储器控制器不会只对最靠近存储器控制器的存储器封装进行存取，单个存储器封装置的温度不能代表所有存储器封装的温度。仅使用单个存储器封装的温度来判断是否需要降速并不准确。因此，如何设计出兼顾温控调频效率与节省PCB基板的电路布局空间的存储器存储装置为本领域技术人员所关心的议题。
发明内容
本发明提供一种存储器温控调频方法及存储器温控调频系统，能够提升温控调频效率并节省PCB基板的电路布局空间。
本发明的实施例提供一种存储器温控调频方法，用于存储器存储装置。所述存储器存储装置包括存储器控制电路单元与多个存储器封装。所述方法包括：通过检测设备对所述存储器存储装置执行多个测试模式，并获取所述存储器控制电路单元的内部温度、各所述存储器封装的工作负载以及各所述存储器封装的表面温度，以建立所述工作负载、所述内部温度与所述表面温度的线性关系式；通过所述检测设备将所述线性关系式存储至所述存储器存储装置；由所述存储器存储装置利用所述线性关系式基于所述存储器控制电路单元的当前内部温度与所述多个存储器封装中第一存储器封装的当前工作负载计算所述第一存储器封装的预测表面温度；以及由所述存储器存储装置基于所述预测表面温度来调整对所述第一存储器封装进行存取的工作频率。
在本发明的一实施例中，上述在执行所述多个测试模式时，由所述检测设备传送至少一指令至所述存储器存储装置，并且由所述存储器存储装置接收并执行所述至少一指令。
在本发明的一实施例中，上述至少一指令包括写入指令以及读取指令至少其中之一。
在本发明的一实施例中，上述工作负载包括所述存储器封装的数据写入量。
在本发明的一实施例中，上述由所述存储器存储装置基于所述预测表面温度来调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率的步骤包括：根据预设温度门槛值来判断是否调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。
在本发明的一实施例中，上述根据所述预设温度门槛值来判断是否调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率的步骤包括：若判断所述预测表面温度大于第一温度门槛值，由所述存储器存储装置降低对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。并且，若判断所述预测表面温度小于第二温度门槛值，由所述存储器存储装置提高对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。
本发明的实施例提供一种存储器温控调频系统，包括检测设备以及存储器存储装置。所述存储器存储装置包括存储器控制电路单元与多个存储器封装。所述检测设备对所述存储器存储装置执行多个测试模式，并获取所述存储器控制电路单元的内部温度、各所述存储器封装的工作负载以及各所述存储器封装的表面温度，以建立所述工作负载、所述内部温度与所述表面温度的线性关系式。所述检测设备将所述线性关系式存储至所述存储器存储装置。所述存储器存储装置利用所述线性关系式基于所述存储器控制电路单元的当前内部温度与所述多个存储器封装中第一存储器封装的当前工作负载计算所述第一存储器封装的预测表面温度。并且，所述存储器存储装置基于所述预测表面温度来调整对所述第一存储器封装进行存取的工作频率。
在本发明的一实施例中，上述在执行所述多个测试模式时，所述检测设备传送至少一指令至所述存储器存储装置，并且所述存储器存储装置接收并执行所述至少一指令。
在本发明的一实施例中，上述至少一指令包括写入指令以及读取指令至少其中之一。
在本发明的一实施例中，上述存储器控制电路单元包括温度传感器，并且所述温度传感器经配置以测量所述存储器控制电路单元的所述内部温度。
在本发明的一实施例中，上述温度传感器为热敏电阻。
在本发明的一实施例中，上述检测设备包括温度传感器，所述温度传感器经配置以测量所述存储器封装的所述表面温度。
在本发明的一实施例中，上述工作负载包括所述存储器封装的数据写入量。
在本发明的一实施例中，上述存储器存储装置基于所述预测表面温度来调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率的操作包括：根据预设温度门槛值来判断是否调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。
在本发明的一实施例中，上述根据所述预设温度门槛值来判断是否调整对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率的操作包括：若判断所述预测表面温度大于第一温度门槛值，所述存储器存储装置降低对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。并且，若判断所述预测表面温度小于第二温度门槛值，所述存储器存储装置提高对所述第一存储器封装进行存取的所述工作频率。
基于上述，本发明实施例提供的存储器温控调频方法及存储器温控调频系统，可建立存储器控制电路单元的内部温度、存储器封装的工作负载与存储器封装的表面温度之间的关系式。利用所建立的关系式，在运作阶段时存储器存储装置会根据存储器控制电路单元的当前内部温度与各个存储器封装的工作负载来预测所述存储器封装的当前表面温度。藉此，存储器存储装置能够预测存储器封装的表面温度，并根据预测出的表面温度调整存取存储器封装的工作频率，从而提升温控调频效率。
附图说明
图1是根据一范例实施例所示出的主机系统、存储器存储装置及输入/输出(I/O)装置的示意图；
图2是根据另一范例实施例所示出的主机系统、存储器存储装置及输入/输出(I/O)装置的示意图；
图3是根据另一范例实施例所示出的主机系统与存储器存储装置的示意图；
图4是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器存储装置的概要方块图；
图5是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器存储装置的检测设备的示意图；
图6是根据本发明的一范例实施例所示出的检测存储器存储装置的示意图；
图7是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器温控调频方法的流程图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
一般而言，存储器存储装置(亦称，存储器存储系统)包括可复写式非易失性存储器模块与控制器(亦称，控制电路单元)。通常存储器存储装置是与主机系统一起使用，以使主机系统可将数据写入至存储器存储装置或从存储器存储装置中读取数据。
图1是根据一范例实施例所示出的主机系统、存储器存储装置及输入/输出(I/O)装置的示意图。且图2是根据另一范例实施例所示出的主机系统、存储器存储装置及输入/输出(I/O)装置的示意图。
请参照图1与图2，主机系统11一般包括处理器111、随机存取存储器(randomaccess memory,RAM)112、只读存储器(read only memory,ROM)113及数据传输接口114。处理器111、随机存取存储器112、只读存储器113及数据传输接口114皆耦接至系统总线(system bus)110。
在本范例实施例中，主机系统11是通过数据传输接口114与存储器存储装置10耦接。例如，主机系统11可经由数据传输接口114将数据写入至存储器存储装置10或从存储器存储装置10中读取数据。此外，主机系统11是通过系统总线110与I/O装置12耦接。例如，主机系统11可经由系统总线110将输出信号传送至I/O装置12或从I/O装置12接收输入信号。
在本范例实施例中，处理器111、随机存取存储器112、只读存储器113及数据传输接口114是可设置在主机系统11的主机板20上。数据传输接口114的数目可以是一或多个。通过数据传输接口114，主机板20可以经由有线或无线方式耦接至存储器存储装置10。存储器存储装置10可例如是随身盘201、记忆卡202、固态硬盘(Solid State Drive,SSD)203或无线存储器存储装置204。无线存储器存储装置204可例如是近距离无线通信(Near FieldCommunication Storage,NFC)存储器存储装置、无线传真(WiFi)存储器存储装置、蓝牙(Bluetooth)存储器存储装置或低功耗蓝牙存储器存储装置(例如，iBeacon)等以各式无线通信技术为基础的存储器存储装置。此外，主机板20也可以通过系统总线110耦接至全球定位系统(Global Positioning System,GPS)模块205、网络接口卡206、无线传输装置207、键盘208、屏幕209、喇叭210等各式I/O装置。例如，在一范例实施例中，主机板20可通过无线传输装置207存取无线存储器存储装置204。
在一范例实施例中，所提及的主机系统为可实质地与存储器存储装置配合以存储数据的任意系统。虽然在上述范例实施例中，主机系统是以计算机系统来作说明，然而，图3是根据另一范例实施例所示出的主机系统与存储器存储装置的示意图。请参照图3，在另一范例实施例中，主机系统31也可以是数码相机、摄影机、通讯装置、音频播放器、视频播放器或平板电脑等系统，而存储器存储装置30可为其所使用的SD卡32、CF卡33或嵌入式存储装置34等各式非易失性存储器存储装置。嵌入式存储装置34包括嵌入式多媒体卡(embeddedMMC,eMMC)341和/或嵌入式多芯片封装存储装置(embedded Multi Chip Package,eMCP)342等各类型将存储器模块直接耦接于主机系统的基板上的嵌入式存储装置。
图4是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器存储装置的概要方块图。
请参照图4，存储器存储装置10包括但不限于连接接口单元402、存储器控制电路单元404以及可复写式非易失性存储器模块406。
在本范例实施例中，连接接口单元402是相容于串行高级附件(Serial AdvancedTechnology Attachment,SATA)标准。然而，必须了解的是，本发明不限于此，连接接口单元402亦可以是符合并行高级附件(Parallel Advanced Technology Attachment,PATA)标准、电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers,IEEE)1394标准、高速周边零件连接接口(Peripheral Component Interconnect Express,PCI Express)标准、通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)标准、安全数位(SecureDigital,SD)接口标准、超高速一代(Ultra High Speed-I,UHS-I)接口标准、超高速二代(Ultra High Speed-II,UHS-II)接口标准、存储棒(Memory Stick,MS)接口标准、多芯片封装(Multi-Chip Package)接口标准、多媒体存储卡(Multi Media Card,MMC)接口标准、嵌入式多媒体存储卡(Embedded Multimedia Card,eMMC)接口标准、通用快闪存储器(Universal Flash Storage,UFS)接口标准、嵌入式多芯片封装(embedded Multi ChipPackage,eMCP)接口标准、小型快闪(Compact Flash,CF)接口标准、整合式驱动电子接口(Integrated Device Electronics,IDE)标准或其他适合的标准。连接接口单元402可与存储器控制电路单元404封装在一个芯片中，或者连接接口单元402是布设于一包含存储器控制电路单元404的芯片外。
存储器控制单元404通过连接接口单元402连接至主机系统11，并且通过总线410而连接并驱动控制各存储器封装4a～4c。存储器控制单元404用以执行以硬件型式或固件型式实作的多个逻辑门或控制指令，并且根据主机系统11的指令在各存储器封装4a～4c中进行数据的写入、读取与抹除等运作。在本范例实施例中，存储器控制单元404包括温度传感器4041。温度传感器4041例如可包括内置于存储器控制单元404的热敏电阻来测量存储器控制电路单元404的温度(例如，内部温度Tj)。热敏电阻可包括一种电阻器，其电阻值会随温度的变化而改变，且体积随温度的变化较一般的定值电阻更显著。
可复写式非易失性存储器模块406包括安装于PCB基板408的多个存储器封装4a～4c。然而，图4中的存储器封装4a～4c为本发明其中一种实施方式，本发明不限制存储器存储装置10包括的存储器封装的数量。存储器封装4a～4c为中内置有一或多个存储器芯片，并且用以存储主机系统11所写入的数据。此存储器芯片具有接口芯片与存储单元阵列，例如为NAND型快闪存储器芯片。存储单元阵列包括的多个存储单元可以是单阶存储单元(Single Level Cell,SLC，即，一个存储单元中可存储1个比特)、多阶存储单元(MultiLevel Cell,MLC，即，一个存储单元中可存储2个比特)、复数阶存储单元(Triple LevelCell,TLC，即，一个存储单元中可存储3个比特)或其他类型的存储单元。
图5是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器存储装置的检测设备的示意图。请参照图5，检测设备5包括主机系统51、载台52以及温度传感器，温度传感器例如可包括图5所示的多个温度传感器53a～53n。载台52用于承载存储器存储装置10。温度传感器53a～53n例如是J型热电偶探针、配置于存储器封装上方的红外线检测器或其他可以测量存储器封装的温度(例如，表面温度Tc)的传感器，本发明不在此限制。
图6是根据本发明的一范例实施例所示出的检测存储器存储装置的示意图。在图6的范例实施例中，假设使用J型热电偶探头来测量存储器封装的表面温度Tc，并且假设存储器存储装置10包括存储器封装4a～4c。请参照图6，存储器存储装置10可置放于载台52上。主机系统51耦接至连接接口单元402以与存储器控制电路单元404进行数据传输。温度传感器53a～53c可分别固定在存储器封装4a～4c的表面，并用于感测存储器封装4a～4c的表面温度Tc。
在本范例实施例中，主机系统51存储多个测试模式。此测试模式包括至少一指令，指令可包括写入指令或读取指令。在测试阶段，被初步写入固件的存储器存储装置10置放于载台52上。主机系统51执行测试模式时传送至少一指令至存储器存储装置10。存储器存储装置10接收并执行来自主机系统51的指令，并且以顺序读写(sequential read/write)或随机读写(random read/write)的方式执行所述指令。在执行测试模式的同时，主机系统51会接收和记录每个存储器封装4a～4c的工作负载(work loading)、温度传感器53a～53c所测量到的每个存储器封装4a～4c的表面温度以及温度传感器4041测量的存储器控制电路单元404的内部温度。此工作负载由存储器存储装置10记录并传送给主机系统51，工作负载例如包括存储器控制电路单元404对存储器封装进行存取的数据写入量、数据读取量、数据写入速度和/或数据读取速度等，本发明不在此限制。下表1为主机系统51执行测试模式后记录的测试结果的范例。
表1
请参上表1，假设工作负载关联于单位时间的数据写入量，例如存储器存储装置10可记录单个存储器封装在10秒内以4KB为存取单位的执行量来获取该存储器封装的数据写入量。在主机系统51执行测试模式1时，主机系统51所接收到的存储器封装4a～4c的工作负载分别为WL1～WL3、表面温度分别为Tc1～Tc3，并且所接收到的存储器控制电路单元404的内部温度为Tj1。一般来说，最靠近存储器控制电路单元404的存储器封装4a的表面温度会受到存储器控制电路单元404影响，因此温度会较高。另外，在本范例实施例中，主机系统51执行测试模式2时所接收到的数据可参照上表1，于此不再赘述。
图7是根据本发明的一范例实施例所示出的存储器温控调频方法的流程图。请同时参照图6及图7，本实施例的方法适用于上述的检测设备5与存储器存储装置10，以下即搭配检测设备5与存储器存储装置10的各项装置及元件说明本实施例的存储器温控调频方法的详细步骤。
在此，测试阶段S70包括步骤S701与步骤S702，运作阶段S71包括步骤S711与步骤S712。
在步骤S701中，通过检测设备5对存储器存储装置10执行多个测试模式，并获取存储器控制电路单元404的内部温度、各存储器封装的工作负载以及各存储器封装的表面温度，以建立工作负载、内部温度与表面温度的线性关系式。举例来说，主机系统51可利用公式(1)对所取得的测量数据(工作负载、内部温度与表面温度)进行拟合(fitting)来计算出公式中的系数a与常数b。
Tc[PK]＝(a×Tj+b)×WL[PK]............................(1)
其中，PK表示存储器封装的编号，例如图6中的4a～4c。Tc[PK]表示存储器封装PK的表面温度。a表示系数，b表示常数。Tj表示存储器控制电路单元404的内部温度。WL[PK]表示存储器封装PK的工作负载。
以上表1为例，当欲建立存储器封装4a的线性关系式时，主机系统51可基于所接收到的工作负载WL1与WL4、表面温度Tc1与Tc4、内部温度Tj1与Tj2进行线性拟合以建立存储器封装4a的工作负载、内部温度与表面温度的线性关系式。在本范例实施例中，主机系统51建立的线性关系式如以下公式(2)所示：
Tc[4a]＝(a×Tj+b)×WL[4a]............................(2)
其中，Tc[4a]表示存储器封装4a的表面温度。a表示系数，b表示常数。Tj表示存储器控制电路单元404的内部温度。WL[4a]表示存储器封装4a的工作负载。其他存储器封装4b～4c的线性关系式与存储器封装4a的线性关系式以相同方式拟合获得，于此不再赘述。
在步骤S702中，通过检测设备5将线性关系式存储至存储器存储装置10。在建立各存储器封装的线性关系式后，主机系统51会将所建立的线性关系式存储至存储器存储装置10中。
在步骤S711中，存储器存储装置10利用线性关系式基于存储器控制电路单元404的当前内部温度与多个存储器封装中的第一存储器封装的当前工作负载计算第一存储器封装的预测表面温度。具体来说，存储器存储装置10实际运作时，可与如图1、图4的主机系统11(可不同于检测设备5的主机系统51)一起使用。在存储器存储装置10运作时，温度传感器4041会测量存储器控制电路单元404的当前内部温度，而存储器存储装置10会记录存储器封装4a～4c的当前工作负载。其中，存储器存储装置10所记录的当前工作负载与建立线性关系式时采用的工作负载相同。
在本范例实施例中，若存储器存储装置10欲预测第一存储器封装(假设为存储器封装4a)的预测表面温度，存储器控制电路单元404会利用关联于存储器封装4a的线性关系式并且基于存储器控制电路单元404的当前内部温度与存储器封装4a的工作负载来计算存储器封装4a的预测表面温度。换言之，本范例实施例的存储器存储装置10不包括可测量存储器封装4a～4c的温度传感器，因此可根据相应的线性关系式、当前内部温度、当前工作负载来预测各个存储器封装4a～4c的表面温度。如此一来，存储器存储装置10中不需要设置用于测量存储器封装的温度传感器即可预测出每个存储器封装的表面温度，从而节省PCB基板的电路布局空间。
在步骤S712中，存储器存储装置10基于预测表面温度来调整对第一存储器封装进行存取(access，即读与写)的工作频率(即，工作速度)。于此，存储器存储装置10会在第一存储器封装的预测表面温度过高时，降低对第一存储器封装进行存取的工作频率。此外，存储器存储装置10还可在此预测表面温度降低至目标温度时提高对第一存储器封装进行存取的工作频率。换言之，本发明的实施例可预测单个存储器封装的表面温度，因此可根据每个存储器封装的表面温度分别调整存取各个存储器封装的工作频率。
在一范例实施例中，存储器控制电路单元404可根据预设的温度门槛值来判断是否调整对第一存储器封装进行存取的工作频率。具体来说，存储器控制电路单元404可判断预测表面温度是否大于第一温度门槛值(例如，70℃)。若判断预测表面温度大于第一温度门槛值，存储器控制电路单元404会降低对第一存储器封装进行存取的工作频率。例如，存储器控制电路单元404可将对第一存储器封装进行存取的第一工作频率调降至第二工作频率，此第二工作频率小于第一工作频率。此外，存储器控制电路单元404可判断预测表面温度是否小于第二温度门槛值(例如，30℃)。若判断预测表面温度小于第二温度门槛值，存储器控制电路单元404会提高对第一存储器封装进行存取的工作频率。例如，存储器控制电路单元404可将对第一存储器封装进行存取的第二工作频率恢复至第一工作频率。需说明的是，使用者可根据需求来设置更多温度门槛值与对应的工作频率作为判断调整工作频率的条件，本发明不在此限制。
综上所述，本发明实施例提供的存储器温控调频方法及存储器温控调频系统，可建立存储器控制电路单元的内部温度、存储器封装的工作负载与存储器封装的表面温度之间的关系式。利用所建立的关系式，在运作阶段时存储器存储装置会根据存储器控制电路单元的当前内部温度与各个存储器封装的工作负载来预测所述存储器封装的当前表面温度。藉此，存储器存储装置能够预测单个存储器封装的表面温度，因而可根据每个存储器封装的表面温度分别调整存取各个存储器封装的工作频率，从而提升温控调频效率。此外，本实施例的存储器存储装置中不需要设置用于测量存储器封装的温度传感器即可预测出每个存储器封装的表面温度，从而节省PCB基板的电路布局空间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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