一种基于NVMe协议的固态硬盘
阅读：403发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种基于NVMe协议的固态硬盘专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开了一种基于NVMe协议的固态 硬盘 ，包括连接器，用于连接 服务器 侧连接器； 控制器 ，用于输出第一路PCIe 信号 与第二路PCIe信号至信号多路复用器，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至连接器；信号多路复用器，用于确定连接器连接的服务器侧连接器的 接口 定义类型，并基于服务器侧连接器的接口定义类型，将第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至连接器上与当服务器侧连接器为接口定义类型时服务器侧连接器用于发送第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。该固态硬盘接在U.2或U.3定义的服务器侧连接器时，均可被识别并进行正常的数据传输，具有较强的适配性。，下面是一种基于NVMe协议的固态硬盘专利的具体信息内容。
1.一种基于NVMe协议的固态硬盘，其特征在于，包括：
连接器，用于连接服务器侧连接器；
控制器，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至所述连接器；
信号多路复用器，用于确定所述服务器侧连接器的接口定义类型，并基于所述服务器侧连接器的接口定义类型，将所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上与当所述服务器侧连接器为所述接口定义类型时所述服务器侧连接器用于发送所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述控制器还用于接收服务器发送的SMbus信号并输出相应的控制信号至所述信号多路复用器；
对应的，所述信号多路复用器具体用于根据所述控制信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
3.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述信号多路复用器具体用于通过识别所述服务器侧连接器的P2管脚、E6管脚与E16管脚中任意一个或任意几个管脚的信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
4.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，还包括：
上拉电阻；所述上拉电阻的一端连接电源，另一端分别连接所述连接器的S15管脚与所述信号多路复用器；
对应的，所述信号多路复用器具体用于通过识别所述S15管脚的信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
5.根据权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述信号多路复用器具体用于：
当所述服务器侧连接器的接口定义类型为U.2时，所述信号多路复用器将所述第一路PCIe信号输出至所述连接器的E10与E11管脚将所述第二路PCIe信号输出至所述连接器的E17与E18管脚；
当所述服务器侧连接器的接口定义类型为U.3时，所述信号多路复用器将所述第一路PCIe信号输出至所述连接器上的S2与S3管脚，将所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上的S9与S10管脚。
6.根据权利要求5所述的固态硬盘，其特征在于，所述控制器具体用于将所述第三路PCIe信号输出至所述连接器的S17与S18管脚，将所述第四路PCIe信号输出至所述连接器的S23与S24管脚。
7.根据权利要求6所述的固态硬盘，其特征在于，所述信号多路复用器具体为PI3DBS16412型信号多路复用器。
8.一种服务器，其特征在于，所述服务器设置有如权利要求1至7任一项所述的基于NVMe协议的固态硬盘。
一种基于NVMe协议的固态硬盘
技术领域
背景技术
[0002] 为了能够满足大量用户瞬间访问网站而不造成网站瘫痪的需求，数据中心会部署成千上万台服务器，用以提供大吞吐量的计算能力，且为了保证数据低延迟传输，每台服务器会配置几块SSD(Solid State Disk，固态硬盘)，由此促使企业级SSD市场快速增长。依据所使用协议的不同，固态硬盘大致划分为三类，包括信号传输通过SATA协议实现的固态硬盘即SATA固态硬盘、信号传输通过SAS协议实现的固态硬盘即SAS固态硬盘以及信号传输通过NVMe协议实现的固态硬盘即基于NVMe固态硬盘。由于SATA固态硬盘、SAS固态硬盘以及NVMe固态硬盘的连接器的管脚的定义不同，因此如果服务器所接的固态硬盘不同，其连接固态硬盘的背板就要使用不同的连接器。针对上述问题，目前设计CPU与硬盘之间连接芯片的厂商，设计了一款Tri-mode芯片，该Tri-mode芯片共用物理管脚信号，从而使得连接到背板上的信号接不同协议的固态硬盘均能正常工作。
[0003] 然而，目前基于NVMe协议的固态硬盘多为基于U.2定义的固态硬盘，且对于基于U.2定义的固态硬盘，其插接在U.2定义的服务器测连接器时才能被识别，而插接在U.3定义的服务器侧连接器时则不能被识别。
[0004] 有鉴于此，如何实现固态硬盘既适用于U.2定义的服务器侧连接器又适用于U.3定义的服务器侧连接器已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容
[0005] 本申请的目的是提供一种基于NVMe协议的固态硬盘，能够适用于U.2与U.3定义的服务器侧连接器，具有较强的适配性。
[0006] 为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于NVMe协议的固态硬盘，包括：
[0007] 连接器，用于连接服务器侧连接器；
[0008] 控制器，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至所述连接器；
[0009] 信号多路复用器，用于确定所述服务器侧连接器的接口定义类型，并基于所述服务器侧连接器的接口定义类型，将所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上与当所述服务器侧连接器为所述接口定义类型时所述服务器侧连接器用于发送所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。
[0010] 可选的，所述控制器还用于接收服务器发送的SMbus信号并输出相应的控制信号至所述信号多路复用器；
[0011] 对应的，所述信号多路复用器具体用于根据所述控制信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
[0012] 可选的，所述信号多路复用器具体用于通过识别所述服务器侧连接器的P2管脚、E6管脚与E16管脚中任意一个或任意几个管脚的信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
[0013] 可选的，还包括：
[0014] 上拉电阻；所述上拉电阻的一端连接电源，另一端分别连接所述连接器的S15管脚与所述信号多路复用器；
[0015] 对应的，所述信号多路复用器具体用于通过识别所述S15管脚的信号确定所述服务器侧连接器的接口定义类型。
[0016] 可选的，所述信号多路复用器具体用于：
[0017] 当所述服务器侧连接器的接口定义类型为U.2时，所述信号多路复用器将所述第一路PCIe信号输出至所述连接器的E10与E11管脚，将所述第二路PCIe信号输出至所述连接器的E17与E18管脚；
[0018] 当所述服务器侧连接器的接口定义类型为U.3时，所述信号多路复用器将所述第一路PCIe信号输出至所述连接器上的S2与S3管脚，将所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上的S9与S10管脚。
[0019] 可选的，所述控制器具体用于将所述第三路PCIe信号输出至所述连接器的S17与S18管脚，将所述第四路PCIe信号输出至所述连接器的S23与S24管脚。
[0020] 可选的，所述信号多路复用器具体为PI3DBS16412型信号多路复用器。
[0021] 为解决上述技术问题，本申请还提供了一种服务器，所述服务器设置有如上任一项所述的基于NVMe协议的固态硬盘。
[0022] 本申请所提供的基于NVMe协议的固态硬盘，包括连接器，用于连接服务器侧连接器；控制器，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至所述连接器；信号多路复用器，用于确定所述服务器侧连接器的接口定义类型，并基于所述服务器侧连接器的接口定义类型，将所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上与当所述服务器侧连接器为所述接口定义类型时所述服务器侧连接器用于发送所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。
[0023] 可见，本申请所提供的基于NVMe协议的固态硬盘，增设有信号多路复用器，从而通过此信号多路复用器确认服务器侧连接器的接口定义类型，并根据服务器侧连接器的接口定义类型进行管脚的切换，使在服务器侧连接器的接口定义类型无论为U.2还是U.3的情况下，固态硬盘均可与服务器进行正常的数据传输，由此实现固态硬盘既适用于U.2定义的服务器侧连接器又适用于U.3定义的服务器侧连接器的目的，极大的增强了固态硬盘的适配性与产品竞争力。
[0025] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本申请实施例所提供的一种基于NVMe协议的固态硬盘的示意图；
[0027] 图2为本申请实施例所提供的一种信号多路复用器的示意图。
具体实施方式
[0028] 本申请的核心是提供一种基于NVMe协议的固态硬盘，能够适用于U.2与U.3定义的服务器侧连接器，具有较强的适配性。
[0029] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030] 请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于NVMe协议的固态硬盘的示意图；参考图1所示，该固态硬盘包括：
[0031] 连接器10，用于连接服务器侧连接器；
[0032] 控制器20，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器30，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至连接器10；
[0033] 信号多路复用器30，用于确定服务器侧连接器的接口定义类型，并基于服务器侧连接器的接口定义类型，将第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至连接器10上与当服务器侧连接器为接口定义类型时服务器侧连接器用于发送第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。
[0034] 具体的，连接器10负责连接服务器侧连接器，即连接服务器背板上的硬盘连接器。控制器20分别连接连接器10以及信号多路复用器30，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器30，以通过信号多路复用器30将第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至连接器10上可被服务器识别并实现正常数据传输的管脚。此外，控制器20还直接输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至连接器。
[0036] 信号多路复用器30分别连接控制器20与连接器10，负责确定服务器侧连接器的接口定义类型，并进一步根据服务器侧连接器的接口定义类型将第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至连接器10上的相应管脚，以在服务器侧连接器的接口定义类型无论为U.2定义还是U.3定义的情况下，服务器与固态硬盘均能够正常传输第一路PCIe信号与第二路PCIe信号。
[0037] 其中，在一种具体的实施方式中，控制器20还用于接收服务器发送的SMbus信号并输出相应的控制信号至信号多路复用器30；对应的，信号多路复用器30具体用于根据控制信号确定服务器侧连接器的接口定义类型。
[0038] 具体的，本实施例中信号多路复用器30确定服务器侧连接器的接口定义类型的方式为：服务器通过SMbus接口，即服务器侧连接器的E23管脚与E24管脚，发送SMbus信号至固态硬盘的控制器20，控制器20根据此SMbus信号即可获知服务器侧连接器的接口定义类型，并进一步输出相应的控制信号至信号多路复用器30，进而信号多路复用器30根据此控制信号确定服务器侧连接器的接口定义类型。
[0039] 此外，在另一种具体的实施方式中，信号多路复用器30具体用于通过识别服务器侧连接器的P2管脚、E6管脚与E16管脚中任意一个或任意几个管脚的信号确定服务器侧连接器的接口定义类型。
[0040] 具体的，参考表1所示，U.2与U.3对P2管脚、E6管脚以及E16管脚的定义不同，基于此，可将信号多路复用器30与连接器10的P2管脚、E6管脚以及E16管脚中的任意一个或任意几个相连，由于固态硬盘的连接器10与服务器侧连接器的各管脚一一对应，从而在固态硬盘的连接器10与服务侧连接器相连后，信号多路复用器30即可通过识别服务器侧连接器的P2管脚、E6管脚与E16管脚中任意一个或任意几个管脚的信号确定服务器侧连接器的接口定义类型。
[0041] 表1 U.2与U.3定义下连接器的管脚定义表
[0042]
[0043]
[0044] 进一步，在又一种具体的实施方式中，该基于NVMe协议的固态硬盘还包括上拉电阻；上拉电阻的一端连接电源，另一端分别连接连接器10的S15管脚与信号多路复用器30；对应的，信号多路复用器30具体用于通过识别S15管脚的信号确定硬盘接口的类型。
[0045] 具体的，参考表1所示，U.2与U.3定义下的S15管脚的定义不同，U.3定义下的S15管脚为HPTO，U.2定义下的S15管脚为Reserved。基于此，本实施例在固态硬盘中增设上拉电阻，并将此上拉电阻的一端连接电源，另一端连接连接器10的S15管脚与信号多路复用器30。当固态硬盘插入U.2定义的服务器侧连接器时，固态硬盘此时感知的S15管脚为高电平，当固态硬盘插入U.3定义的服务器侧连接器时，由于此时S15管脚在服务器侧接地，所以固态硬盘可以感知到此S15管脚为低电平，从而通过区分S15管脚的电平高低即可确定服务器侧连接器的接口定义类型。
[0046] 在确定服务器侧连接器的类型是U.2定义的连接器还是U.3定义的连接器的基础上，信号多路复用器30将第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至连接器10上的相应管脚。具体而言，参考表1所示，对于连接器中的S1～S28管脚，U.3全部有定义，而U.2对其中的S2、S3、S5、S6、S10、S11、S12与S13管脚没有定义。对于E1～E25管脚，U.2全部有定义，而U.3对其中的E10、E11、E13、E14、E17、E18、E20与E21管脚没有定义，由于U.2与U.3定义下的上述管脚定义不同，因此导致当U.2定义的固态硬盘的连接器10插接在服务器背板上U.3定义的连接器时，该U.2定义的固态硬盘无法工作。为了实现固态硬盘无论插接在U.2定义的服务器侧连接器还是插接在U.3定义的服务器侧连接器，固态硬盘均可正常工作的目的，本申请所提供的基于NVMe协议的固态硬盘增设有信号多路复用器30，该信号多路复用器30分别连接固态硬盘的控制器20以及对外连接服务器侧连接器的连接器10。且该信号多路复用器30具体连接连接器10中与当服务器侧连接器的接口定义类型为U.2时服务器侧连接器用于收发第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚，以及连接连接器10中与当服务器侧连接器的接口定义类型为U.3时服务器侧连接器用于收发第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。
[0047] 由于对于S1～S28管脚，U.3全部有定义，而U.2对其中的S2、S3、S5、S6、S10、S11、S12与S13管脚没有定义。对于E1～E25管脚，U.2全部有定义，而U.3对其中的E10、E11、E13、E14、E17、E18、E20与E21管脚没有定义。因此将信号多路复用器30与连接器10的S2、S3、S5、S6、S10、S11、S12与S13管脚以及E10、E11、E13、E14、E17、E18、E20与E21管脚均相连。
[0048] 从而，若服务器背板上设置的是U.2定义的连接器，则此时信号多路复用连接器将控制器20输出的第一路PCIe信号与第二路PCIe信号通过E10、E11、E17以及E18管脚传输至服务器背板上连接器的相应管脚。同样，信号多路复用器30也可以通过连接器10上E13、E14、E20以及E21管脚分别接收服务器发送的第一路PCIe信号与第二路PCIe信号，并进一步将此第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至固态硬盘的控制器20，从而实现当服务器背板上设置的是U.2定义的连接器时，固态硬盘与服务器之间第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的正常收发。
[0049] 若服务器背板上设置的是U.3定义的连接器，则此时信号多路复用连接器将控制器20输出的第一路PCIe信号与第二路PCIe信号通过S2、S3、S9以及S10管脚传输至服务器背板上连接器的相应管脚。同样，信号多路复用器30还可以通过S5、S6、S12以及S13管脚分别接收服务器发送的第一路PCIe信号与第二路PCIe信号，并进一步将此第一路PCIe信号与第二路PCIe信号输出至固态硬盘的控制器20，从而实现当服务器背板上设置的是U.3定义的连接器时，固态硬盘与服务器之间第一路PCIe信号与第二路PCIe信号的正常收发。
[0050] 其中，在一种具体的实施方式中，信号多路复用器30具体用于当服务器侧连接器的接口定义类型为U.2时，信号多路复用器将第一路PCIe信号输出至连接器的E10与E11管脚，将第二路PCIe信号输出至连接器的E17与E18管脚；当服务器侧连接器的接口定义类型为U.3时，信号多路复用器将第一路PCIe信号输出至连接器上的S2与S3管脚，将第二路PCIe信号输出至连接器上的S9与S10管脚。
[0051] 此外，在一种具体的实施方式中，信号多路复用器30可以为PI3DBS16412型信号多路复用器30。
[0052] 具体的，参考图2所示的PI3DBS16412型信号多路复用器30的示意图，该信号多路复用器30的A0+至A3-这8个管脚连接固态硬盘的控制器20，B0+至C3-这16个管脚连接连接器10。具体的，A0+、A0-、A1+、A1-可连接控制器20传输第一路PCIe信号的通道，A2+、A2-、A3+、A3-可连接控制器20传输第二路PCIe信号的通道。B0+、B0-可分别对应连接连接器10的S2管脚与S3管脚，B1+、B1-可分别对应连接连接器10的S6管脚与S5管脚。C0+、C0-可分别对应连接连接器10的E10管脚与E11管脚，C1+、C1-可分别对应连接连接器10的E14管脚与E13管脚。B2+、B2-可分别对应连接连接器10的S9管脚与S10管脚，B3+、B3-可分别对应连接连接器10的S13管脚与S12管脚。C0+、C0-可分别对应连接连接器10的E17管脚与E18管脚，C1+、C1-可分别对应连接连接器10的E21管脚与E20管脚。
[0053] 由此，当服务器背板上设置的是U.2定义的连接器时，由于此时服务器背板上设置的该连接器10上的E10、E11、E13、E14、E17、E18、E20以及E21管脚有定义，而S2、S3、S5、S6、S10、S11、S12与S13管脚没有定义，因此，此时信号多路复用器30闭合开关K2与K4，使第一路PCIe信号经由E10与E11管脚输出至服务器，并可通过E13与E14管脚接收服务器发送的第一路PCIe信号，使第二路PCIe信号经由E17与E18管脚输出至服务器，并可通过E20与E21管脚接收服务器发送的第二路PCIe信号。
[0054] 当服务器背板上设置的是U.3定义的连接器时，由于此时服务器背板上设置的连接器上的S2、S3、S5、S6、S10、S11、S12与S13管脚有定义，而E10、E11、E13、E14、E17、E18、E20以及E21管脚没有定义，因此，此时信号多路复用器30闭合开关K1与K3，使第一路PCIe信号经由S2与S3管脚输出至服务器，并可通过S5与S6管脚接收服务器发送的第一路PCIe信号，使第二路PCIe信号经由S9与S10管脚输出至服务器，并可通过S12与S13管脚接收服务器发送的第二路PCIe信号。
[0055] 进一步，在一种具体的实施方式中，控制器20具体用于将第三路PCIe信号输出至连接器10的S17与S18管脚，将第四路PCIe信号输出至连接器10的S23与S24管脚。即控制器20传输第三路PCIe信号的通道可连接连接器10的S17、S18、S20以及S21管脚，控制器20传输第四路PCIe信号的通道可连接连接器10的S23、S24、S26以及S27管脚，由于无论服务器背板上设置的是U.2定义的连接器还是U.3定义的连接器，该服务器侧连接器的S17、S18、S20、S21、S23、S24、S26以及S27管脚均有定义，因此，无论服务器背板上设置的是U.2定义的连接器还是U.3定义的连接器，当固态硬盘经由S17与S18管脚输出第三路PCIe信号至服务器，经由S23与S24管脚输出第四路PCIe信号至服务器时，第三路PCIe信号与第四路PCIe信号均可被服务器识别。当然，固态硬盘也可通过S20与S21管脚正常接收服务器输出的第三路PCIe信号，以及通过S26与S27管脚接收服务器输出的第四路PCIe信号，从而实现服务器与固态硬盘之间正常传输第三路PCIe信号与第四路PCIe信号的目的。
[0056] 综上所述，本申请所提供的基于NVMe协议的固态硬盘，包括连接器，用于连接服务器侧连接器；控制器，用于输出第一路PCIe信号与第二路PCIe信号至信号多路复用器，输出第三路PCIe信号与第四路PCIe信号至所述连接器；信号多路复用器，用于确定所述服务器侧连接器的接口定义类型，并基于所述服务器侧连接器的接口定义类型，将所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号输出至所述连接器上与当所述服务器侧连接器为所述接口定义类型时所述服务器侧连接器用于发送所述第一路PCIe信号与所述第二路PCIe信号的管脚所对应的管脚。该基于NVMe协议的固态硬盘，增设有信号多路复用器，从而通过此信号多路复用器确认服务器侧连接器的接口定义类型，并根据服务器侧连接器的接口定义类型进行管脚的切换，使在服务器侧连接器的接口定义类型无论为U.2还是U.3的情况下，固态硬盘均可与服务器进行正常的数据传输，由此实现固态硬盘既适用于U.2定义的服务器侧连接器又适用于U.3定义的服务器侧连接器的目的，极大的增强了固态硬盘的适配性与产品竞争力。
[0057] 本申请还提供了一种服务器，该服务器设置有如上所述的基于NVMe协议的固态硬盘。对于服务器的介绍本申请在此不做赘述，参考上述固态硬盘的实施例即可。
[0058] 因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。
[0059] 说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0060] 以上对本申请所提供的基于NVMe协议的固态硬盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。
[0061] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
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