DE19615948A1

DE19615948A1 - Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte

Info

Publication number: DE19615948A1
Application number: DE19615948A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Shinohara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: GB2305272B; KR970017042A; DE19615948C2; GB9605872D0; GB2305272A; JPH0981332A; JP3604466B2; KR100319017B1; US5742934A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flash-Festkörper- Plattenspeicher-Karte bzw. eine Flash-Halbleiter-Platten speicher-Karte mit einem Flash-Speicher, die ein Festplatten laufwerk bzw. einen Festplattenspeicher emuliert.

Ein Flash-Speicher ist bei einer Halbleiter-Plattenspeicher-Karte als löschbares, nicht flüchtiges Speichermedium verwen det. Es ist bekannt, daß bei einem Flash-Speicher folgende Probleme auftreten:

(a) Ein Löschvorgang wird vor dem Schreiben von Daten benötigt.
(b) Eine zu löschende Dateneinheit ist ein Block, der einige Kilobyte bis einige zehn Kilobyte groß oder ein Chip bzw. der gesamte Speicherchip sein kann.
(c) Die zum Schreiben oder Löschen benötigte Zeit ist länger als die zum Lesen erforderliche.
(d) Die Anzahl von Schreibvorgängen ist auf 10⁴ bis 10⁶ pro Block begrenzt.

Wenn eine (nachfolgend auch als Flash-Festkörper-Plattenkarte bezeichnete) einen Flash-Speicher verwendende Flash-Festkör per-Plattenspeicher-Karte ein Festplattenlaufwerk emuliert, wird im allgemeinen die folgende Vorgehensweise bzw. das fol gende Verfahren für eine Datenaktualisierungsanweisung von einem Host-Computer in der Einheit eines Sektors (oder 512 Kilobyte) bzw. eine sektorweise Datenaktualisierung verwen det, um die Verarbeitungszeit zu verkürzen: Daten in einem durch den Host-Rechner bestimmten Sektor werden nicht ge löscht, während einen ungültigen Block bezeichnende Informa tionen in eine Sektorkennung bzw. Sektor-ID (Identifikation) für den Sektor geschrieben werden, und die Aktualisierungsda ten werden in einen freien Bereich bzw. Speicherbereich ge schrieben, in dem Daten bereits gelöscht wurden. Somit ent spricht eine durch den Host-Rechner bestimmte sektorweise Adresse bzw. Sektoradresse (logische Sektorenzahl bzw. logi sche Sektorennummer) bei jeder Datenaktualisierung einer un terschiedlichen Adresse (physikalische Sektorenzahl) des Flash-Speichers, in die bzw. in den die Daten tatsächlich ge schrieben werden. Dann muß eine Adreßumwandlungstabelle zur Speicherung der Entsprechung logischer Sektorenzahlen zu phy sikalischen Sektorenzahlen vorgesehen werden.

Die Größe der Adreßumwandlungstabelle wird im Verhältnis zur Speicherkapazität eines Flash-Speichers größer. Beispielswei se wird ein Speicher wahlfreien Zugriffs (RAM) einer Kapazi tät einiger Megabit zur Speicherung einer Adreßumwandlungs tabelle für eine Karte einer Speicherkapazität einiger zehn Megabyte benötigt. Dies vergrößert die Kosten, und es ver größert ebenfalls aufgrund des Anstiegs der Teileanzahl eine Fläche zur Bestückung mit den Teilen bzw. elektronischen Kom ponenten.

In jüngerer Vergangenheit wurde ein das sektorenweise Löschen und Schreiben ermöglichender Flash-Speicher ausschließlich für eine ein Festplattenlaufwerk emulierende Flash-Speicher karte entwickelt und wird für eine Flash-Festkörper-Platten speicher-Karte verwendet. In diesem Fall werden für jede Sek toraktualisierungsanweisung von dem Host-Rechner Daten in ei nem durch den Host-Rechner bestimmten Sektor gelöscht und Ak tualisierungsdaten in diesen Sektor geschrieben, so daß die Adreßumwandlungstabelle nicht benötigt wird.

Bei einem derzeit erhältlichen bekannten Platten- bzw. Fest plattenspeicherbetriebssystem werden Dateinamen, Dateigrößen, Verzeichniseinträge zur Speicherung von Anfangspositionsdaten und eine Dateizuordnungstabelle (die auch als sogenannte "File Allocation Table" FAT bezeichnet ist) zur Speicherung von Positionen von Dateien und einer Struktur derselben in einem festgelegten Bereich auf einer Platte gespeichert. Die Verzeichniseinträge und die Dateizuordnungstabelle FAT werden bei jeder Dateidatenaktualisierung aktualisiert. Ein Ver zeichniseintrag für jede Datei belegt 32 Byte. Dann können Verzeichniseinträge von 16 Dateien für jeden Sektor (512 Byte) gespeichert werden, bzw. in jedem Sektor können 16 Ver zeichniseinträge für Dateien erfolgen. Wenn beispielsweise vier Dateidaten bzw. Datendateien mit Verzeichniseinträgen in dem selben Sektor aktualisiert werden, wird jeder Sektor zur Speicherung von Dateidaten lediglich einmal aktualisiert, wo hingegen ein die Verzeichniseinträge speichernder Sektor viermal aktualisiert wird. Im Hinblick auf Dateizuordnungs tabellen (FATs) wird auf ähnliche Art und Weise eine Aktuali sierungsanzahl des die Dateizuordnungstabellen (FATs) spei chernden Sektors größer als die der Daten speichernden Sekto ren. Dann ergibt sich ein Problem, daß die Lebensdauer des bestimmten Sektors kürzer wird, und die Lebensdauer des Sek tors die Lebensdauer der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte selbst bestimmt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flash-Festkörper-Plat tenspeicher-Karte zu schaffen, die einen Flash-Speicher für eine längere Zeit verwenden kann.

Eine erste erfindungsgemäße Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte hat einen Flash-Speicher, einen eine Adreßumwandlungs tabelle speichernden Speicher wahlfreien Zugriffs, der eine physikalische Sektorenzahl für einen von N Blöcken in Über einstimmung mit einer Eingabe einer logischen Sektorennummer zwischen 1 und N ausgibt. Der Flash-Speicher hat M Blöcke mit physikalischen Sektorenzahlen zwischen 1 und M, wobei die M Blöcke N Blöcke zur Sektorenverwaltung (N < M) enthalten. Wenn Daten für eine logische Sektorenzahl L in einen Block geschrieben werden (1 L N) werden zunächst andere Daten in einem Block gelöscht, der eine physikalische Sektorenzahl hat, die durch die in dem Speicher wahlfreien Zugriffs ge speicherte Adreßumwandlungstabelle entsprechend der logischen Sektorenzahl L bestimmt ist, dann werden die zu schreibenden Daten in einen freien Block unter den N Blöcken geschrieben, und schließlich wird eine physikalische Sektorenzahl in Über einstimmung mit der logischen Sektorenzahl L in der Adreßum wandlungstabelle auf eine physikalische Sektorenzahl des Blockes geändert, in den die Daten geschrieben wurden. "Freier Block" stellt einen unbeschriebenen bzw. ungenutzten Block, in den bisher keine Daten geschrieben wurden oder einen Block, in dem Daten bereits gelöscht wurden dar. Wenn andererseits Daten für eine logische Sektorenzahl L geschrie ben werden, die größer als N ist, werden Daten in einen Block mit einer physikalischen Sektorenzahl geschrieben, die gleich der logischen Sektorenzahl L ist, ohne die Adreßumwandlungs tabelle zu verwenden. Wenn die logische Sektorenzahl L klei ner oder gleich N ist, werden Daten von einem Block gelesen, dessen physikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreßumwandlungstabelle festgelegt ist, andernfalls werden Daten von einem Block für eine physika lische Sektorenzahl L gelesen.

Eine zweite erfindungsgemäße Flash-Festkörper-Plattenspei cher-Karte hat einen Flash-Speicher mit (M+r) Blöcken mit physikalischen Sektorenzahlen zwischen 1 und (M+r), wobei die Blöcke N Blöcke zur Sektorenverwaltung und r redundante Blöcke umfassen, und einen Speicher wahlfreien Zugriffs, der eine Adreßumwandlungstabelle speichert, die eine physikali sche Sektorenzahl für einen der N Blöcke und der r redundan ten Blöcke entsprechend einer Eingabe einer logischen Sekto renzahl zwischen 1 und N ausgibt, wobei N kleiner als M ist. Wenn Daten für eine logische Sektorenzahl L geschrieben wer den (1 L N), werden zunächst andere Daten in einem Block gelöscht, der eine physikalische Sektorenzahl hat, die gemäß der logischen Sektorenzahl L durch die Adreßumwandlungsta belle bestimmt ist, dann werden die Daten in einen freien Block unter den N Blöcken und den r redundanten Blöcken ge schrieben, und schließlich wird eine physikalische Sektoren zahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreß umwandlungstabelle auf eine physikalische Sektorenzahl des Blockes geändert, in den die Daten geschrieben wurden. Wenn Daten für eine logische Sektorenzahl größer als N geschrieben werden, werden Daten in einen Block mit einer physikalischen Sektorenzahl gleich der logischen Sektorenzahl L geschrieben. Daten werden aus einem Block für eine physikalische Sektoren zahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreß umwandlungstabelle gelesen, wenn die logische Sektorenzahl L gleich oder kleiner als N ist, andernfalls werden Daten von einem Block für eine physikalische Sektorenzahl L gelesen.

Vorzugsweise ist eine Ersatztabelle bzw. Substitutionstabelle in dem Speicher wahlfreien Zugriffs vorgesehen. Wenn ein de fekter Block beim Schreiben von Daten in einen Block entspre chend einer logischen Sektorenzahl gefunden wird, werden den defekten Block bzw. Defektblock betreffende Informationen in einen Sektorenverwaltungsbereich in dem relevanten Block ge schrieben, und Ersatzblöcke betreffende Daten werden in die Ersatztabelle geschrieben.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Adreßumwandlungstabelle verkleinert werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Le bensdauer einer Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte ver längert wird.

Ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, daß selbst eine Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte mit schon anfänglich defekten Blöcken verwendet werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Flash-Festkörper-Plat tenspeicher-Karte;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Speicherraums bzw. Speicherbereichs in einem Flash-Speicher und einer Adreßum wandlungstabelle in einem Speicher wahlfreien Zugriffs;

Fig. 3 ein Flußdiagramm hinsichtlich einer Daten-Schreibver arbeitung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm hinsichtlich einer Daten-Lese verarbeitung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Zusammenhangs zwi schen einem Speicherbereich in einem Flash-Speicher in einer Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte eines weiteren Aus führungsbeispiels, einer physikalisch/logischen Adreßum wandlungstabelle, die in einem Schreib-Lesespeicher bzw. Speicher wahlfreien Zugriffs RAM gespeichert ist, sowie einer Ersatztabelle bezüglich defekter Blöcke bzw. Defektblock-Sub stitutionstabelle;

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer Daten-Schreibverarbeitung bei dem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 7 ein Flußdiagramm einer Daten-Leseverarbeitung bei dem Ausführungsbeispiel.

Nunmehr mit Bezug auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugs zeichen bzw. Bezugszahlen ähnliche oder entsprechende Teile in allen Darstellungen bezeichnen, zeigt Fig. 1 blockschalt bildhaft ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1. Die Flash-Fest körper-Plattenspeicher-Karte bzw. Flash-Halbleiter-Platten speicher-Karte 1 hat eine Flash-Plattenspeicher-Steuerein richtung bzw. einen Flash-Plattencontroller 3 und einen Flash-Speicher 4. Der Flash-Plattencontroller 3 hat eine Schnittstellenschaltung 5 zu einem Host-Rechner hin, eine Bussteuereinrichtung bzw. einen Buscontroller 10, einen Mikroprozessor (MPU) 6, einen Sektor-Zwischenspeicher 7, einen Speicher wahlfreien Zugriffs (RAM) 9 zur Speicherung einer (nicht dargestellten) Adreßumwandlungstabelle 91 zur Umwandlung von logischen in physikalische Adressen bzw. Sek torenzahlen bzw. eine logisch/physikalische Adreßumwandlungs tabelle, eine Fehlerüberprüfungscode (ECC) -Schaltung 11, eine Flash-Speicher-Steuereinrichtung bzw. einen Flash-Spei chercontroller 8, wobei der Controller bzw. die Steuerein richtung 3 als integrierte Schaltung ausgebildet sein kann.

Ein Daten-Schreibbefehl oder ein Daten-Lesebefehl, der von einem Host-Rechner 2 her empfangen wird, wird durch die Host-Schnittstellenschaltung 5 und die Bus-Steuereinrichtung 10 zu dem Mikroprozessor MPU 6 gesendet. Wie später erläutert wer den wird, erhält der Mikroprozessor MPU 6 ein Datum bzw. einen Dateneintrag einer physikalischen Sektorenzahl in dem Flash-Speicher 4 durch Bezugnahme auf die logisch/physika lische Adreßumwandlungstabelle 91, die in dem Speicher wahl freien Zugriffs RAM 9 gespeichert ist. Die Flash-Speicher steuereinrichtung 8 liest Daten von einem Sektor in dem Flash-Speicher 4, auf den mit der physikalischen Sektorenzahl zugegriffen wird, und schreibt diese in den Sektor-Zwischen speicher 7. Die ECC-Schaltung 11 überprüft die gelesenen Daten auf Fehler hin.

Fig. 2 veranschaulicht das Löschen von Blöcken in einem Spei cherbereich des Flash-Speichers 4, und zeigt die Adreßumwand lungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9. Der Flash-Speicher 4 hat M Blöcke und r redundante Blöcke, und das Löschen erfolgt in Einheiten von 512 + 16 Byte wie bei einem Flash-Speicher der UND-Bauart. Für jeden Block sind Daten aus 512 Byte (was gleich einer Größe eines Sektors als Datenzugriffseinheit Festplattenlaufwerks bzw. eines Fest plattenspeichers ist) in einem Sektordatenbereich 100 von 512 Byte gespeichert, während Daten wie beispielsweise eine lo gische Sektorenzahl (nachstehend auch als LSN bezeichnet) für die Daten (Sektordaten), ein ECC-Datum für die Sektordaten, und ein Zustandsmerker bzw. Flag bezüglich der Gültigkeit des Sektors in einem Sektorverwaltungsbereich 101 aus 16 Byte ge speichert sind.

Der Speicherraum bzw. Speicherbereich des Flash-Speichers 4 ist in drei Bereiche 103, 104 und 105 unterteilt. Der erste Bereich 103 umfaßt Blöcke, die häufig durch den Host-Rechner 2 aktualisiert werden, und besteht aus Blöcken mit den (nach stehend als PSN bezeichneten) physikalischen Sektorenzahlen bzw. Adressen 1 bis N. Eine physikalische Sektorenzahl, auf die durch den Host-Rechner 2 zugegriffen wird, wird unter Verwendung der logisch/physikalischen Adreßumwandlungstabelle 91 bestimmt, welche in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9 gespeichert ist. In dem ersten Bereich 103 zu speichernde Da ten werden später erläutert. Der zweite Bereich 104 speichert Dateidaten, und besteht aus Blöcken mit den physikalischen Sektorenzahlen (N+1) bis M. Eine physikalische Sektoren zahl, auf die durch den Host-Rechner 2 zugegriffen wird, ist die gleiche wie die logische Sektorenzahl. Daher wird die Adreßumwandlungstabelle zum Zugriff auf einen Block in dem zweiten Bereich 104 nicht verwendet. Der dritte Bereich 105 hat r redundante Blöcke, die als sogenannte Erweiterungsbe reiche für den ersten Bereich 103 verwendet werden, und er besteht aus Blöcken mit den physikalischen Sektorenzahl (M+1) bis (M+r). Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel sind logische Sektorenzahlen 1 bis N für Sektorverwaltungsdaten vorgesehen, und der erste Bereich 103 ist physikalischen Sektorenzahlen 1 bis N zugewiesen. Darüber hinaus sendet der Host-Rechner 2 eine logische Sektorenzahl bis zu M bzw. eine maximale logische Sektorenzahl von M. Dann ist der dritte Be reich 105 physikalischen Sektorenzahlen oberhalb M zuge wiesen. Die Positionen der ersten bis dritten Bereiche hängen von den durch den Host-Rechner gesendeten logischen Sektoren zahlen ab. Die Werte von N und r sind geeignet bestimmt, um die Leistungsfähigkeit der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1 zu verbessern.

In der in Fig. 2 gezeigten logisch/physikalischen Adreßum wandlungstabelle 91 ist eine von dem Host-Rechner 2 her emp fangene logische Sektorenzahl (LSN) links in der Tabelle 91 gezeigt, während eine entsprechend der logischen Sektorenzahl ausgegebene physikalische Sektorenzahl (PSN) in der Tabelle 91 rechts dargestellt ist. Werte entsprechender logischer Sektorenzahlen sind in dem Sektorverwaltungsdatenbereich 101 in Klammern dargestellt. Die logisch/physikalische Adreßum wandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9 wird entsprechend der logischen Sektorenzahl erzeugt, die in den Sektorverwaltungsdatenbereich 101 in dem ersten und drit ten Bereich 103 und 105 geschrieben wird, wenn die elektri sche Spannungsversorgung der Flash-Festkörper-Plattenspei cher-Karte 1 eingeschaltet wird.

Beispiele für Daten, die in einen Block in dem ersten oder dritten Bereich 103, 105 geschrieben werden, werden erklärt. Bei einem Plattenspeicher- bzw. Festplatten-Betriebssystem, das Dateien unter Verwendung von Dateinamen, Dateigrößen, Verzeichniseinträgen zur Speicherung von Anfangspositions daten, und einer Dateizuordnungstabelle (FAT) zur Speicherung von Positionen von Dateien und einer Struktur derselben ver waltet, sind diese Daten in dem ersten oder dritten Bereich 103 bzw. 105 gespeichert. Die Verzeichniseinträge und die Dateizuordnungstabellen (FATs) werden für jede Aktualisierung von Dateidaten aktualisiert. Im allgemeinen ist eine Größe für Daten von Verzeichniseinträgen 32 Byte. Daher kann ein Sektor (512 Byte) Daten 102 von Verzeichniseinträgen für 16 Dateien speichern. Der Flash-Speicher 4 aktualisiert Daten blockweise (512+16 Byte).

Wie bereits zuvor erläutert, werden Daten von Verzeichnisein trägen für den Block n-Mal aktualisiert, wenn Daten von n Da teien (2 n 16) mit Verzeichniseinträgen in dem gleichen Sektor aktualisiert werden. Das heißt, ein Block, der Daten von Verzeichniseinträgen für eine Vielzahl von Dateien spei chert, wird häufiger aktualisiert als ein Block, der Datei daten speichert.

Wenn Daten in einem Block in dem ersten Bereich 103 oder in dem dritten Bereich 105 aktualisiert werden, löscht der Mi kroprozessor MPU 6 dann Daten in einem Block, der die Daten vor der Aktualisierung speicherte, und schreibt Aktualisie rungsdaten in einen freien Block. Der Ausdruck "freier Block" bezeichnet dabei einen ungenutzten bzw. leeren Block bzw. un beschriebenen Block, in den Daten bisher noch nicht geschrie ben wurden, oder einen Block, aus dem Daten bereits gelöscht wurden. Dann wird die logisch/physikalische Adreßumwandlungs tabelle 91 aktualisiert. Somit werden Blöcke, in die Daten geschrieben werden, verteilt bzw. gestreut, damit eine Daten aktualisierung sich nicht auf bestimmte Blöcke in dem ersten und dritten Bereich 103 bzw. 105 konzentriert. Daher wird die Anzahl von Aktualisierungen in bestimmten Blöcken in dem er sten Bereich 103 verringert, und die Aktualisierung wird gleichförmig über die Blöcke verteilt durchgeführt, so daß eine Beeinträchtigung bestimmter Blöcke in dem ersten Bereich 103 verringert werden kann und eine Flash-Festkörper-Platten speicher-Karte eine verlängerte Lebensdauer hat. Wenn bei spielsweise eine Anzahl redundanter Blöcke in dem dritten Be reich 105 die gleiche ist wie die der Blöcke in dem ersten Bereich 103, wird die Anzahl von Aktualisierungen jedes Bloc kes in dem ersten Bereich 103 halbiert, und die Lebensdauer verdoppelt sich.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm einer durch den Mikroprozessor MPU 6 vorgenommenen Daten-Schreibverarbeitung. Zuerst wird ein durch den Host-Rechner 2 bestimmter Wert L einer logi schen Sektorenzahl (LSN) erhalten (Schritt S1). Wenn L größer als N ist (JA bei Schritt S2), werden Daten in einen Block geschrieben, dessen physikalische Sektorenzahl (PSN) einen Wert L hat, da ein Zugriff auf den zweiten Bereich 104 er folgt (Schritt S3). Wenn andererseits L nicht größer als N ist (NEIN bei Schritt S2), werden Daten in einem Block ge löscht, dessen physikalische Sektorenzahl einen Wert hat, der durch die logisch/physikalische Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAN 9 bestimmt wird (Schritt S4). Dann werden die Daten in einen freien Block unter den Blöcken in den ersten oder dritten Bereich 103 bzw. 105 ge schrieben, die physikalische Sektorenzahlen 1 bis N oder (M+1) bis (M+r) haben (Schritt S5). Dann wird der Inhalt in der logisch/physikalischen Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAN 9 aktualisiert, bzw. eine physikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sekto renzahl L auf eine Zahl bzw. mit der Adresse des Blockes ak tualisiert, in den Daten bei Schritt S5 geschrieben wurden (Schritt S6).

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer durch den Mikroprozessor MPU 6 durchgeführten Daten-Leseverarbeitung. Zuerst wird ein Wert L einer logischen Sektorenzahl (LSN), die durch den Host-Rechner 2 bestimmt ist, erhalten (Schritt S11). Wenn L größer als N ist (JA bei Schritt S12), wird ein Wert einer physikalischen Sektorenzahl (PSN) als L eingestellt, da ein Zugriff auf den zweiten Bereich 104 erfolgt (Schritt S13). Wenn andererseits L nicht größer als N ist (NEIN bei Schritt S12), wird ein Wert einer physikalischen Sektorenzahl anhand der logisch/physikalischen Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9 bestimmt (S14). Dann wer den Daten von einem Block gelesen, der die physikalische Sek torenanzahl hat, die bei Schritt S13 oder S14 eingestellt wurde (Schritt S15).

Ein Merkmal der vorstehend erläuterten Flash-Festkörper-Plat tenspeicher-Karte besteht darin, daß die Adreßumwandlungsta belle 91 lediglich für die Bereiche 103 und 105 mit jeweils häufiger zu aktualisierenden Blöcken als die Dateidaten in dem zweiten Bereich 104 vorgesehen ist (oder die Bereiche 103 und 105 mit physikalischen Sektorenzahlen von 1 bis N und (M+1) bis (M+r)). Die Adreßumwandlungstabelle 91 wird nicht für den Bereich 104 verwendet, der Blöcke zur Speicherung von Dateidaten enthält (oder den Bereich mit physikalischen Sek torenzahlen von (N+1) bis M), und eine eingegebene logische Sektorenzahl (LSN) wird als physikalische Sektorenzahl (PSN) übernommen. Somit besteht ein Vorteil dieses Ausführungsbei spiels darin, daß die Größe einer Adreßumwandlungstabelle, die zum Zugriff auf einen Flash-Speicher benötigt wird, ver ringert werden kann. Dieser Vorteil tritt selbst dann zutage, wenn der Bereich 105 für redundante Blöcke nicht vorgesehen ist. Wenn Daten in einen Block in dem bestimmten Bereich ge schrieben werden, werden Daten in dem Block, in den die Daten geschrieben werden, gelöscht, während aktualisierte Daten in einen Block geschrieben werden, in dem die Daten bereits ge löscht wurden.

Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß r redundante Blöcke in dem Flash-Speicher 4 vorge sehen sind, um eine Konzentration von Datenaktualisierungen in Blöcken des ersten Bereichs 103 zu verhindern. Somit ist die Konzentration bzw. Häufung von Datenaktualisierungen in besonderen Blöcken verhindert und eine Beeinträchtigung von Blöcken in dem ersten Bereich 103 kann vermindert werden. Dann hat eine Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte als Pro dukt selbst eine verlängerte Lebensdauer.

Nachfolgend ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flash- Festkörper-Plattenspeicher-Karte erläutert. Dabei sind unter schiedliche Arten eines Flash-Speichers 4′ und eines Spei chers wahlfreien Zugriffs RAM 9′ anstatt des Flash-Speichers 4 und des Speichers wahlfreien Zugriffs RAM 9 in Fig. 1 ver wendet. Fig. 5 zeigt eine Beziehung eines Speicherbereichs bzw. Speicherraums in einem Flash-Speicher 4′ bei der Flash- Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1, eine physikalisch/logi sche Adreßumwandlungstabelle 91 und eine in einem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9′ gespeicherte Defektblockersatz tabelle bzw. Defektblock-Substitutionstabelle 92. Das heißt, der Speicher wahlfreien Zugriffs 9′ hat zwei Arten von Ta bellen. Genauer, die logisch/physikalische Adreßumwandlungs tabelle 91 bzw. Adreßumwandlungstabelle zur Umwandlung lo gischer in physikalische Adressen für Blöcke in ersten und dritten Bereichen 103 und 105 in dem Speicherbereich des Flash-Speichers 4′, und die Defektblock-Substitutionstabelle 92′ für Blöcke in dem dritten Bereich 105. Ähnliche Bezugs zeichen in Fig. 5 bezeichnen ähnliche oder entsprechende, be reits in Fig. 2 dargestellte Teile. Zur Vermeidung einer dop pelten Erklärung seien an dieser Stelle nur von der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1 unterschiedliche Struktu ren und Funktionen sowie Vorteile davon erläutert.

Der dritte Bereich 105 in dem Speicherbereich des Flash-Spei chers 4′ besteht aus r redundanten Blöcken (physikalische Sektorenzahlen (M+1) bis (M+r)), wobei diese als Erweite rungsblöcke des ersten Bereichs 103 und darüber hinaus als Ersatzblöcke bzw. Substitutionsblöcke verwendet werden, wenn in einem Block in dem zweiten Bereich 104 ein Defekt bzw. Fehler erzeugt wird bzw. auftritt. Die r redundanten Blöcke werden ähnlich den Blöcken in dem ersten Bereich 103 verwen det, abgesehen von als Ersatzblöcken für Defektblöcke in dem zweiten Bereich 104 verwendeten Blöcken.

In der logisch/physikalischen Adreßumwandlungstabelle 91 so wie der Defektblock-Substitutionstabelle 92, die in Fig. 5 dargestellt sind, ist eine von dem Host-Rechner 2 her empfan gene logische Sektorenzahl (LSN) jeweils auf der linken Seite der Tabellen 91, 92 angegeben, wohingegen eine entsprechend der logischen Sektorenzahl ausgegebene physikalische Sekto renzahl (PSN) jeweils auf der rechten Seite davon gezeigt ist. Werte entsprechender logischer Sektorenzahlen sind je weils in Klammern in dem Sektorverwaltungs-Datenbereich 101 angegeben. Ein Datum bzw. Eintrag (in Fig. 5 als "*" ge zeigt), das bzw. der für einen Defektblock steht bzw. einen solchen bezeichnet, wird in dem zweiten Bereich 104 anstatt einer logischen Sektorenzahl in einen Sektorverwaltungs-Da tenbereich 101 bei einem defekten Block eingeschrieben (vgl. zum Beispiel einen Block mit der physikalischen Sektorenzahl B). Die logisch/physikalische Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9 wird entsprechend den in den Sektorverwaltungs-Datenbereich 101 in dem ersten und dritten Bereich 101 und 103 geschriebenen logischen Sektoren zahlen erzeugt. Ferner wird die Defektblock-Substitutionsta belle 92 entsprechend den logischen Sektorenzahlen (N+1) bis M erzeugt, die in den Sektorverwaltungs-Datenbereich 101 in dem dritten Bereich 105 in dem Flash-Speicher 4′ bzw. in den zweiten Bereich 104 in dem Flash-Speicher 4′ geschrieben sind.

Wenn ein Block in dem zweiten Bereich 104 in dem Speicherbe reich des Flash-Speichers 4′ aufgerufen wird bzw. ein Zugriff auf diesen erfolgt, verwendet der Mikroprozessor MPU 6 die Adreßumwandlungstabelle 91 nicht, ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn darüber hinaus ein Datum bzw. Da teneintrag in einen Sektorverwaltungs-Bereich 101 für den zu lesenden Block geschrieben ist, mit der Bedeutung, daß es sich bei dem Block um einen ungültigen bzw. unzulässigen Block handelt, der einen Defekt oder Fehler enthält, nimmt der Mikroprozessor MPU 6 Bezug auf die Defektblock-Substi tutionstabelle 92 und liest Daten in einem redundanten Block in dem dritten Bereich 105 entsprechend der durch die Substi tutionstabelle 92 spezifizierten physikalischen Sektorenzahl.

Wenn Daten in einem Block in dem ersten oder dritten Bereich aktualisiert werden, abgesehen von Blöcken, die als Substitu tionsblöcke bzw. Ersatzblöcke für defekte Blöcke in dem zwei ten Bereich 104 verwendet werden, löscht der Mikroprozessor MPU 6 die Daten in dem Block, in den die Daten gespeichert werden und schreibt die logisch/physikalische Adreßumwand lungstabelle 91 neu, wobei Aktualisierungsdaten in einen freien Block in dem ersten oder dritten Bereich geschrieben werden. Somit verteilt der Mikroprozessor MPU 6 Blöcke, in die Daten geschrieben werden, um eine Konzentration von Lese vorgängen bzw. Schreibvorgängen bzw. Datenaktualisierungsvor gängen auf spezielle Blöcke zu verhindern.

Bei der vorstehend erläuterten Flash-Festkörper-Plattenspei cher-Karte 1 ist die Defektblock-Substitutionstabelle 92 zum Ersetzen eines Defektblocks bzw. defekten Blocks in dem Flash-Speicher durch einen normalen Block bzw. funktionsfähi gen Block der in dem dritten Speicherbereich 105 vorgesehenen redundanten Blöcken vorgesehen. Die Substitutionstabelle 92 kann anfängliche Defektblöcke als auch durch während des Ge brauchs beschädigte Defektblöcke registrieren bzw. erfassen. Daher kann die Produktlebensdauer einer Flash-Festkörper- Plattenspeicher-Karte selbst verlängert werden. Darüber hin aus kann ein Flash-Speicher mit anfänglichen Defekten verwen det werden, so daß die Kosten einer Flash-Festkörper-Platten speicher-Karte verringert werden können.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer durch den Mikroprozessor MPU 6 bei der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1 durch geführten Daten-Schreibverarbeitung. Zunächst wird ein Wert L einer logischen Sektorenzahl bzw. logischen Sektorenadresse (LSN) erhalten, der durch den Host-Rechner 2 bestimmt ist (Schritt S21). Wenn der Wert L größer als N ist (JA bei Schritt S22), werden Daten in einen Block geschrieben, dessen physikalische Sektorenzahl bzw. -adresse (PSN) einen Wert L hat, da auf den zweiten Bereich bzw. Speicherbereich 104 zu gegriffen wird (Schritt S23). Wenn dann entschieden wird, daß der Datenschreibvorgang vollständig normal ist bzw. in der üblichen Weise abgeschlossen wurde (JA bei Schritt S24), en det die Verarbeitung. Wenn der Datenschreibvorgang jedoch nicht auf normale Weise abgeschlossen wird (NEIN bei Schritt S24), wird ein Datum bzw. Dateneintrag mit der Bedeutung ei nes ungültigen bzw. defekten Blockes in den Sektorverwal tungs-Datenbereich 101 des Blockes geschrieben (Schritt S25), und Daten werden in einen freien Block in dem dritten Spei cherbereich 105 geschrieben (Schritt S26). Weiterhin wird die physikalische Sektorenzahl des Blockes, in den die Daten ge schrieben werden bzw. eigentlich zu schreiben sind, als lo gische Sektorenzahl L (L < N) in die Defektblock-Substituti onstabelle 92 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9′ ge schrieben (Schritt S27).

Wenn andererseits L nicht größer als N ist (NEIN bei Schritt S22), werden Daten in einem Block gelöscht, dessen physikali sche Sektorenzahl einen durch die logisch/physikalische Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zu griffs RAM 9′ bestimmten Wert hat (Schritt S28). Dann werden Daten in einen freien Block der Blöcke in dem ersten oder dritten Bereich 103 bzw. 105 geschrieben, die physikalische Sektorenzahlen 1 bis N oder (M+1) bis (M+r) haben (Schritt S29). Dann wird der Inhalt der logisch/physikalischen Adreß umwandlungstabelle 91 aktualisiert bzw. eine physikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L auf eine Zahl des Blockes aktualisiert, in den Daten bei Schritt S29 geschrieben wurden (Schritt S30).

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm einer Daten-Leseverarbeitung bei der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte 1, die durch den Mikroprozessor MPU 6 durchgeführt wird. Zuerst wird ein Wert L einer logischen Sektorenzahl. (LSN) erhalten, die durch den Host-Rechner 2 bestimmt ist. Wenn L größer als N ist (JA bei Schritt S32), wird ein Wert einer physikalischen Sektorenzahl (PSN) als L eingestellt bzw. auf L gesetzt, da ein Zugriff auf den zweiten Bereich 104 erfolgt (Schritt S33). Dann wer den die in einen Sektorverwaltungs-Datenbereich 101 in einem Block der physikalischen Sektorenzahl L geschriebenen Daten gelesen (Schritt S34). Wenn dann entschieden ist, daß keine einen ungültigen Block bezeichnende Daten dort eingeschrieben sind bzw. daß es sich um einen gültigen Block handelt (JA bei Schritt S35), werden Daten der physikalischen Sektorenzahl L gelesen bzw. in dem physikalischen Sektor mit der physikali schen Sektorenzahl L abgespeicherte Daten werden gelesen (Schritt S38). Wenn andererseits bestimmt wird, daß ein einen ungültigen Block bezeichnendes Datum bzw. ein derartiger Da teneintrag dort eingeschrieben ist (NEIN bei Schritt S35), wird die physikalische Sektorenzahl entsprechend der logi schen Sektorenzahl L unter Bezugnahme auf die Defektblocksub stitutionstabelle 92 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9′ bestimmt (Schritt S36). Dann werden Daten der bei Schritt S36 bestimmten physikalischen Sektorenzahl L gelesen (Schritt S38).

Wenn andererseits L nicht größer als N ist (NEIN bei Schritt S32), wird ein Wert einer physikalischen Sektorenzahl anhand der logisch/physikalischen Adreßumwandlungstabelle 91 in dem Speicher wahlfreien Zugriffs RAM 9′ bestimmt (Schritt S37). Dann werden Daten der bei Schritt S37 bestimmten physika lischen Sektorenzahl L gelesen (Schritt S38).

Bei der vorstehend erläuterten Flash-Festkörper-Plattenspei cher-Karte sind r redundante Blöcke in dem Flash-Speicher vorgesehen, und eine Adreßumwandlungstabelle kann ebenfalls die redundanten Blöcke bestimmen bzw. auswählen bzw. zuwei sen. Dann wird eine Beeinträchtigung des Flash-Speichers auf grund einer Konzentration von Datenaktualisierungen in beson deren Blöcken in größerem Ausmaß verzögert bzw. vermindert als bei der Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn darüber hinaus ein Defekt bzw. Fehler in einem Block auftritt, für den die Adreßumwandlungs tabelle nicht vorgesehen ist, ersetzt ein normaler bzw. feh lerfreier Block unter den redundanten Blöcken den Block. So mit hat eine Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte eine län gere Produktlebensdauer. Ferner kann eine Flash-Speicherein richtung mit anfänglichen Defekten bzw. Fehlern eingesetzt werden, und dies verringert die Kosten.

Eine Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte hat einen Flash-Speicher mit M Blöcken, wobei M größer als N ist, oder M Blöcke und r redundante Blöcke, sowie eine Adreßumwandlungs tabelle, die eine physikalische Sektorenzahl 1 bis N oder 1 bis N und (M+1) bis (M+r) entsprechend einer Eingabe einer logischen Sektorenzahl 1 bis N ausgibt. Wenn Daten in einem Block für eine logische Sektorenzahl L gleich oder kleiner als N aktualisiert werden, werden andere Daten in einem Block mit einer physikalischen Sektorenzahl gelöscht, welche durch die Adreßumwandlungstabelle bestimmt wird, die Daten werden in einen freien Block geschrieben, und eine physikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreßumwandlungstabelle wird auf eine Zahl des Blockes verän dert, in den die zu aktualisierenden bzw. aktualisierten Da ten geschrieben wurden. Wenn eine logische Sektorenzahl L gleich oder kleiner als N ist, werden Daten von einem Block für eine physikalische Sektorenzahl entsprechend der logi schen Sektorenzahl L in der Tabelle gelesen, andernfalls wer den Daten von einem Block für eine physikalische Sektorenzahl L gelesen. Somit kann eine Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte längere Zeit effizient benutzt werden. Vorzugsweise ist eine Substitutionstabelle für Defektblöcke vorgesehen, um einen Defektblock durch einen Block zu ersetzen.

Claims

1. Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte mit:
einem Flash-Speicher (4) mit M Blöcken mit physikali schen Sektorenzahlen zwischen 1 und M, wobei die M Blöcke N-Blöcke zur Sektorenverwaltung einschließen, wobei N kleiner als M ist;
einem Speicher wahlfreien Zugriffs (9) zur Speicherung einer Adreßumwandlungstabelle (91), die eine physikalische Sektorenzahl für einen der N Blöcke in Übereinstimmung mit der Eingabe einer logischen Sektorenzahl zwischen 1 und N ausgibt;
einer Daten-Schreibeinrichtung (6; S1-S6) zum Schreiben von Daten in einen Block für eine logische Sektorenzahl L, wobei die Daten-Schreibeinrichtung Mittel hat, um für den Fall, daß L einer Beziehung 1 L N genügt, andere Daten in einem Block zu löschen, der eine durch die in dem Speicher wahlfreien Zugriffs gespeicherte Adreßumwandlungstabelle ent sprechend der logischen Sektorenzahl L bestimmte physikali sche Sektorenzahl hat, die zu schreibenden Daten in einen freien Block unter den N Blöcken zu schreiben, und eine phy sikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektoren zahl L in der Adreßumwandlungstabelle in eine physikalische Sektorenzahl des Blocks zu ändern, in den die Daten geschrie ben wurden, und um für den Fall, daß L größer als N ist, zu schreibende Daten in einen Block zu schreiben, der eine phy sikalische Sektorenzahl hat, die gleich der logischen Sekto renzahl L ist; und
einer Daten-Leseeinrichtung (6; S11-S15) zum Lesen von Daten von einem Block in dem Flash-Speicher für eine physi kalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreßumwandlungstabelle in dem Speicher wahlfreien Zugriffs, wenn die logische Sektorenzahl L gleich oder klei ner als N ist, und zum Lesen von Daten von einem Block für eine physikalische Sektorenzahl L in dem Flash-Speicher, wenn die logische Sektorenzahl L größer als N ist.

2. Die Karte nach Anspruch 1, wobei jeder der N Blöcke einen Sektordatenbereich (100) und einen Sektorverwaltungsbereich (101) hat, wobei der Sektorverwaltungsbereich eine der physi kalischen Sektorenzahl entsprechende logische Sektorenzahl speichert.

3. Karte nach Anspruch 2, wobei der Sektordatenbereich 512 Byte und der Sektorverwaltungsbereich 16 Byte umfaßt.

4. Flash-Festkörper-Plattenspeicher-Karte mit:
einem Flash-Speicher (4′) mit (M+r) Blöcken mit physika lischen Sektorenzahlen zwischen 1 und (M+r), wobei die (M+r) Blöcke N Blöcke zur Sektorverwaltung und r redundante Blöcke enthalten;
einem Speicher wahlfreien Zugriffs (9′) zur Speicherung einer Adreßumwandlungstabelle (91), die eine physikalische Sektorenzahl für einen der N Blöcke und der r redundanten Blöcke entsprechend einer Eingabe einer logischen Sektoren zahl zwischen 1 und N ausgibt, wobei N kleiner ist als M;
einer Daten-Schreibeinrichtung (6; S21 bis S30), um für den Fall, daß eine logische Sektorenzahl L einer Beziehung 1 L N genügt, andere Daten in einem Block zu löschen, der eine physikalische Sektorenzahl hat, die entsprechend der logischen Sektorenzahl L durch die in dem Speicher wahlfreien Zugriffs gespeicherte Adreßumwandlungstabelle bestimmt ist, um die zu schreibenden Daten in einen freien Block unter den N Blöcken und den r redundanten Blöcken zu schreiben, und um eine physikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektorenzahl L in der Adreßumwandlungstabelle zu einer physi kalischen Sektorenzahl des Blockes zu ändern, in den die Da ten geschrieben wurden, und um für den Fall, daß die logische Sektorenzahl L größer als N ist, Daten in einen Block mit ei ner physikalischen Sektorenzahl zu schreiben, die gleich der logischen Sektorenzahl L ist; und
einer Daten-Leseeinrichtung (6; S31 bis S38) zum Lesen von Daten von einem Block in dem Flash-Speicher für eine phy sikalische Sektorenzahl entsprechend der logischen Sektoren zahl L in der Adreßumwandlungstabelle in dem Speicher wahl freien Zugriffs, wenn die logische Sektorenzahl L gleich oder kleiner als N ist, und zum Lesen von Daten von einem Block für eine physikalische Sektorenzahl L in dem Flash-Speicher, wenn die logische Sektorenzahl L größer als N ist.

5. Karte nach Anspruch 4, wobei jeder der N Blöcke und der r redundanten Blöcke einen Sektordatenbereich (100) und einen Sektorverwaltungsbereich (101) umfaßt, wobei der Sektorver waltungsbereich eine logische Sektorenzahl entsprechend der physikalischen Sektorenzahl speichert.

6. Karte nach Anspruch 5, wobei der Sektordatenbereich 512 Byte und der Sektorverwaltungsbereich 16 Byte umfaßt.

7. Karte nach Anspruch 4, wobei der Speicher wahlfreien Zu griffs (9′) eine Substitutionstabelle (92) aufweist, die lo gische Sektorenzahlen und physikalische Sektorenzahlen von Substitutionsblöcken für defekte Blöcke speichert, die für die logischen Sektorenzahlen mit der Adreßumwandlungstabelle bestimmt wurden, wobei jeder Block in dem Flash-Speicher ei nen Datenbereich zum Schreiben von Daten und einen Verwal tungsdatenbereich zum Schreiben einer logischen Sektorenzahl oder eines einen defekten Block bezeichnenden Datums umfaßt, wobei die Daten-Schreibeinrichtung darüber hinaus ein einen defekten Block bezeichnendes Datum in den Verwaltungsbereich für den Block der physikalischen Sektorenzahl L schreibt (S25), Daten in einen freien Block unter den r redundanten Blöcken schreibt (S26) und die logische Sektorenzahl L und eine physikalische Sektorenzahl für einen Block, in den die Daten geschrieben wurden, in die Substitutionstabelle ein trägt (S27), wenn die logische Sektorenzahl N größer als L ist und ein Block mit der physikalischen Sektorenzahl L einen Defekt aufweist (S22, S24), und die Datenleseeinrichtung (6; S31 bis S38) ferner Daten einer redundanten Sektorenzahl aus der Substitutionstabelle für die physikalische Sektorenzahl L liest, wenn die logische Sektorenzahl L größer als N ist und ein einen defekten Block bezeichnendes Datum in den Verwal tungsbereich für die physikalische Sektorenzahl L geschrieben ist (S36, S35, S32).