UFS 1-UFS アーキテクチャの概要 1

1 UFSとは何ですか?

1.1 UFS

UFS: Universal Flash Storage の略称。Universal Flash Storage (UFS) は、シリアル インターフェイスを備えたシンプルで高性能な大容量ストレージ デバイスです。これは主に、メインフレーム処理と大容量記憶装置の間のモバイル システムで使用されます。

1.2 一般的な機能

1.2.1 目標性能

ハイスピードギア

• GEAR1 のサポートは必須です
• GEAR2のサポートは必須です
• GEAR3のサポートは必須です
• GEAR4のサポートは必須です

1.2.2 対象ホストアプリケーション

携帯電話、UMPC、DSC、PMP、MP3、および大容量ストレージ、起動可能な大容量ストレージ、および外部カード . カード アプリケーションを必要とするその他のアプリケーション
。

1.2.3 対象デバイスの種類

• 外部カード
• 組み込み機器
  • 大容量ストレージとブート可能大容量ストレージ
• デバイスクラスタイプの将来の拡張
  • I/O デバイス、カメラ、ワイヤレスなど。

1.2.4 トポロジ

UFS ポートごとに 1 つのデバイス (UFS ポートごとに 1 つのデバイス)。

1.2.5 UFS レイヤ化

• UFS コマンド セット レイヤー (UCS)
  • SBC および SPC に基づいた簡素化された SCSI コマンド セット。UFS は、これらの SBC および SPC 準拠コマンドを変更しません。UFS ネイティブ コマンドを定義するためのオプションと将来の拡張機能が存在します。
  • SBC および SPC に基づいた簡素化された SCSI コマンド セット。UFS は、これらの SBC および SPC 互換コマンドを変更しません。UFS ネイティブ コマンドと将来の拡張機能を定義するためのオプションが存在します。
• UFS トランスポート プロトコル層 (UTP)
  • JEDEC は、サポートされるプロトコル層、つまり SCSI の UTP を定義します。これは、UFS トランスポート プロトコル層の他のプロトコルのサポートを除外するものではありません。
  • JEDEC は、サポートされるプロトコル層である SCSI の UTP を定義します。これは、UFS トランスポート プロトコル層の他のプロトコルのサポートを除外するものではありません。
• UFS インターコネクト層 (UIC)
  • データリンク層にはMIPI UniPro® [MIPI-UniPro]を採用
  • 物理層にMIPI M-PHY® [MIPI-M-PHY]を採用

1.3 インターフェースの機能

1.3.1 3 つの電源

• VCCQ電源：1.2V（公称）
• VCCQ2電源：1.8V（公称）
• VCC電源：2.5V/3.3V（公称）

1.3.2 [MIPI-M-PHY] で定義されたシグナリング

• 400mVp (終端されていない)
• 200mVp（終端）

1.3.3 MIPI M-PHY で定義された 8b10b ラインコーディング

1.3.4 高い信頼性 – BER が 10-10 未満

1.3.5 2 つのシグナリング方式

• PWM信号方式による低速モード
• ハイスピードバーストモード

1.3.6 低速モードと高速モードの両方に定義された複数のギア

1.3.7 アダプト (M-PHY® バージョン 4.1)

チャネル特性に適応するための M-RX イコライザー トレーニング

1.4 機能的特徴

UFS 機能は NAND 管理機能です。これには、
NAND 管理機能である UFS 機能が含まれます。これらには次のものが含まれます。

• eMMCと同様の機能
• ブート動作モード
• 構成可能な特性を持つ複数の論理ユニット
• リプレイ保護メモリ ブロック (RPMB)
• 信頼性の高い書き込み操作
• バックグラウンド操作
• データのセキュリティを強化するための安全な操作、パージと消去
• 永久書き込み保護およびパワーオン書き込み保護を含む書き込み保護オプション
• リプレイ保護されたメモリ ブロックへの署名付きアクセス
• ハードウェアリセット信号
• タスク管理業務
• 電源管理操作

2 UFS アーキテクチャの概要

2.1 UFSのトップレベルアーキテクチャ

UFS 通信は階層化された通信アーキテクチャであり、SCSI SAM アーキテクチャ モデル [SAM] に基づいています。UFS
通信は階層化された通信アーキテクチャです。これは、SCSI SAM アーキテクチャ モデル [SAM] に基づいています。

2.1.1 アプリケーション層

アプリケーション層は、UFS コマンド セット (UCS)、デバイス マネージャー、タスク マネージャーで構成されます。UCS は、読み取り、書き込みなどの通常のコマンドを処理します。UFS は複数のコマンド セットをサポートする場合があります。UFS はプロトコルとして設計されています。このバージョンのコマンド セット UFS 標準は、SCSI コマンド セットに基づいています。特に、簡素化された SCSI コマンド セットが UFS 用に選択されました。UFS 機能を拡張する必要がある場合、UFS ネイティブ コマンド セットをサポートできます。アプリケーション層構成
UFS コマンド セット (UCS)、デバイス マネージャー、およびタスク マネージャーで構成されます。UCS は、読み取り、書き込みなどの一般的なコマンドを処理します。UFS は複数のコマンド セットをサポートする場合があります。UFS はプロトコルに依存しないように設計されています。このバージョンの UFS 標準のコマンド セットは、SCSI コマンド セットに基づいています。特に、UFS には簡素化された SCSI コマンド セットが選択されました。UFS 機能を拡張する必要がある場合、UFS ネイティブ コマンド セットをサポートできます。

タスク マネージャーはコマンド キュー制御用のコマンドを処理し、デバイス マネージャーはクエリ リクエストや下位レベルのリンク層制御などのデバイス レベルの制御を提供します。デバイス マネージャーは、クエリ要求や下位レベルのリンク層制御などのデバイス レベルの制御を提供します。

2.1.2 UFS デバイスマネージャー

デバイス マネージャーには次の 2 つの役割があります。
デバイス マネージャーには次の 2 つの役割があります。

•  デバイス レベルの操作を処理します。
  •  デバイスレベルの操作を処理します。
•  デバイス レベルの構成の管理。
  •  デバイスレベルの構成を管理します。

デバイス レベルの操作には、デバイスの電源管理、データ転送に関する設定、バックグラウンド操作の有効化、およびその他のデバイス固有の操作などの機能が含まれます。デバイス レベルの操作には、デバイスの電源管理、データ転送に関する設定、バックグラウンド操作の有効化などの機能が含まれます。デバイス固有の操作
やその他の機能。デバイス レベルの構成は、を子一連の記述
維持および保存することによってデバイス マネージャーによって管理されます。デバイス マネージャーは、デバイスの構成情報を変更または取得できるようにするクエリ要求などのコマンドを処理します。グループ記述子を管理します。デバイス マネージャーは、デバイスの構成情報を変更または取得できるようにするクエリ要求などのコマンドを処理します。

2.1.3 サービスアクセスポイント

この図からわかるように、デバイス マネージャーは、次の 2 つのサービス アクセス ポイントを使用して下位層と対話します
。

•  UDM_SAP
•  UIO_SAP

UDM_SAP は、デバイス マネージャーがデバイス レベルの操作と構成を処理できるようにするために、UTP によって公開されるサービス アクセス ポイントです。たとえば、記述子のクエリ要求の処理は、このサービス アクセス ポイントを使用して行われます。図 5.2 は、サービスの使用法を示しています。アクセス ポイント:
UDM_SAP は、デバイス レベルの操作と構成の処理を可能にするデバイス マネージャー向けに UTP によって公開されるサービス アクセス ポイントです。たとえば、記述子クエリ要求の処理は、このサービス アクセス ポイントを使用して実行されます。図 5.2 は、サービス アクセス ポイントの使用法を示しています。

UIO_SAP は、デバイス マネージャーが UIC 層のリセットをトリガーし、UIC 管理機能に関連する要求と応答を転送するために、UIC 層によって公開されるサービス アクセス ポイントです。図 5.3 は、アクセス ポイントのサービス使用状況を示しています。UIO_SAP は UIC です。
レイヤ 外部に公開されたサービス アクセス ポイントは、デバイス マネージャが UIC レイヤのリセットをトリガーし、UIC 管理機能に関連するリクエストと応答を送信するために使用されます。図 5.3 は、サービス アクセス ポイントの使用法を示しています。

2.1.4 UFS トランスポートプロトコル層

UFS トランスポート プロトコル (UTP) 層は、上位層にサービスを提供します。UPIU は、UFS ホストと UFS デバイスの UTP 層の間で交換される「UFS プロトコル情報ユニット」です。たとえば、ホスト側の UTP がアプリケーション層からのリクエストを受信した場合、または UFS デバイスの場合、デバイス マネージャーでは、UTP はそのリクエストに対して UPIU を生成し、生成された UPIU を UFS デバイス側のピア UTP に転送します。UTP 層は次の 3 つのアクセス ポイントを提供します。UFS トランスポート プロトコル (UTP) 層は上位層にサービスを提供します
。UPIU は、UFS ホストの UTP 層と UFS デバイスの間で交換される「UFS プロトコル情報ユニット」です。たとえば、ホスト側 UTP がアプリケーション層またはデバイス マネージャーからリクエストを受信すると、UTP はリクエストに対する UPIU を生成し、生成した UPIU を UFS デバイス側のピア UTP に送信します。UTP層は以下の3つのアクセスポイントを提供します。

• 1. UFS デバイス マネージャー サービス アクセス ポイント (UDM_SAP) は、記述子アクセスなどのデバイス レベルの管理を実行します。
• UFS デバイス マネージャー サービス アクセス ポイント (UDM_SAP) は、記述子アクセスなどのデバイス レベルの管理を実行します。
• 2. コマンドを転送するための UTP コマンド サービス アクセス ポイント (UTP_CMD_SAP)
• コマンドを送信するための UTP コマンド サービス アクセス ポイント (UTP_CMD_SAP)
• 3. 「タスクの中止」機能などのタスク管理機能を転送するための UTP タスク管理サービス アクセス ポイント (UTP_TM_SAP)。
• UTP タスク管理サービス アクセス ポイント (UTP_TM_SAP) は、「タスクの中止」機能などのタスク管理機能を転送するために使用されます。

2.1.5 UFS 相互接続層

最下層は、UFS ホストと UFS デバイス間の接続を処理する UFS インターコネクト層 (UIC) です。UIC は、MIPI UniPro と MIPI M-PHY で構成されます。UIC は、上位層に 2 つのサービス アクセス ポイントを提供します。UIC サービス アクセス ポイント (UIC_SAP) UFS ホストと UFS デバイス間で UPIU を転送します。UIC_SAP は UniPro の T_SAP に対応します。UIC を管理する UIC IO 制御サービス アクセス ポイント (UIO_SAP)。UIO_SAP は UniPro の DME_SAP に対応します。最下層は UFS インターコネクト層 (UIC) です。
) 、UFS ホストと UFS デバイス間の接続を処理します。UIC は MIPI UniPro と MIPI M-PHY で構成されます。UIC は、上位層に 2 つのサービス アクセス ポイントを提供します。UIC サービス アクセス ポイント (UIC_SAP) は、UFS ホストと UFS デバイスの間で UPIU を転送します。UIC_SAP は UniPro の T_SAP に対応します。UIC を管理するための UIC IO 制御サービス アクセス ポイント (UIO_SAP)。UIO_SAPはUniProのDME_SAPに相当します。

2.2 UFS システムモデル

図 5.4 は、UFS システムの例を示しています。UFS ホストが UFS デバイスにどのように接続されているか、UFS ホスト コントローラーの位置、および関連する UFS HCI インターフェイスを示しています。図 5.4 は、UFS システムの例を示しています
。UFS ホストが UFS デバイスに接続する方法、UFS ホスト コントローラーの場所、およびそれに関連する UFS HCI インターフェイスが示されています。

UFS ホストは、UFS デバイスと通信するアプリケーションで構成されます。UFS ドライバーを使用してデバイスと通信します。UFS ドライバーは、UFS HCI (UFS ホスト コントローラー インターフェイス) を通じて UFS ホスト コントローラーを管理するためのものです。UFS は、UFS ドライバーを使用してデバイスと通信します。 HCI は基本的にホスト コントローラーによって公開されるレジスタのセットであり、
UFS ホストは UFS デバイスと通信するアプリケーションで構成されます。UFS ドライバーを使用してデバイスと通信します。UFS ドライバーは、UFS HCI (UFS ホスト コントローラー インターフェイス) を通じて UFS ホスト コントローラーを管理するために使用されます。UFS HCI は基本的に、ホスト コントローラーによって公開されるレジスタのセットです。
図 5.4 は、UFS ホストと UFS デバイス間の UFS インターフェイスも示しています. UFS インターコネクト (UIC) 層は、MIPI UniPro と MIPI M-PHY で構成されています. 物理層 M-PHY は、TX と RX を含む差動デュアル シンプレックス PHY です図 5.4には、
UFS ホストと UFS デバイス間の UFS インターフェイスも示されています。UFS インターコネクト (UIC) 層は、MIPI UniPro と MIPI M-PHY で構成されます。物理層 M-PHY は、TX と RX のペアで構成される差動デュアルシンプレックス PHY です。
UFS デバイスとしては、メモリ カード (フル サイズおよびマイクロ サイズ)、組み込みブート可能大容量ストレージ デバイス、IO デバイスなどが考えられます。UFS デバイスは、複数の論理ユニット、デバイス マネージャー、およびディスクリプタで構成されます。デバイス マネージャーは、デバイス レベルの機能を実行します。論理ユニットが読み取り、書き込みなどの機能を実行している間の電源管理など。記述子は、構成関連情報を保存することを目的としています。
潜在的な UFS デバイスとしては、メモリ カード (フルサイズおよびマイクロサイズ)、組み込みブート可能大容量ストレージ デバイス、IO デバイスなどが考えられます。UFS デバイスは、論理ユニット、デバイス マネージャー、および記述子で構成されます。デバイス マネージャーは電源管理などのデバイス レベルの機能を実行し、ロジック ユニットは読み取りや書き込みなどの機能を実行します。記述子は、構成関連情報を保存するために使用されます。