DE19724471C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Einschreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleiterschaltungs­ technik, und spezieller betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einschreiben von Daten in einen nicht­ flüchtigen Speicher.

Im allgemeinen werden Halbleiterspeicher in flüchtige Spei­ cher, bei denen zuvor abgespeicherte Daten gelöscht und neue Daten eingespeichert werden, und nichtflüchtige Speicher eingeteilt, die einmal eingespeicherte Daten auf Dauer spei­ chern.

Hinsichtlich flüchtiger Speicher existieren Direktzugriffs­ speicher, und hinsichtlich nichtflüchtiger Speicher existie­ ren Festwertspeicher (ROMs), löschbare und programmierbare Festwertspeicher (EPROMs) sowie EEPROMs.

Unter den nichtflüchtigen Speicherschaltungen sind ROMs sol­ che Speicherschaltungen, bei denen einmal eingeschriebene Daten nicht umprogrammiert werden können. Dagegen können in EPROMs und EEPROMs neue Daten eingespeichert werden, nachdem die zuvor gespeicherten Daten gelöscht wurden. Hierbei wird das Speicherbauteil gleichzeitig mit dem Zuführen von Daten adressiert.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 1A und 1B ein herkömmliches Verfahren zum Einschreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher beschrieben.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein herkömmliches Da­ tenschreibverfahren wie folgt ausgeführt. Als erstes wird, um zu ermitteln, ob ein Datenwert an einer bestimmten Spei­ cherstelle eingeschrieben ist, eine Adresse in einem Schritt S1 initialisiert und dann um eine Adresse inkrementiert, um dabei in einem Schritt S2 zu ermitteln, ob ein Datenwert un­ ter der Adresse eingetragen ist. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt S3 ein Löschsignal erzeugt, um dadurch den Speicherort für das Einschreiben eines Datenwerts vorzu­ bereiten. Der Vorgang der Ermittlung des Inhalts von Spei­ cherorten wird wiederholt, bis in einem Schritt S4 die letz­ te Adresse erreicht ist und alle Daten gelöscht sind.

Der Datenschreibvorgang wird wie folgt beschrieben.

Als erstes wird in einem Schritt S5 die Adresse auf die An­ fangsadresse der Speicherorte initialisiert. Um Daten in einen Speicherort einzuschreiben, wird in einem Schritt S6 ein Iterationswert initialisiert. Wäre der Iterationswert nicht initialisiert, würde der Schreibvorgang unendlich lan­ ge andauern. Daher wird der Iterationswert initialisiert, um die Wiederholungszahl zu begrenzen. Aus einer Steuerung, die die einzuschreibenden Daten enthält, werden die Daten in einem Schritt S7 ausgelesen. In einem Schritt S8 wird ein jeweils ausgelesener Datenwert in den Speicherort zur aktu­ ellen Adresse eingeschrieben. Hierbei benötigt der Schreib­ vorgang eine Zeit in der Größenordnung von ms. In einem Schritt S9 wird durch einen Lesevorgang überprüft, ob der in den Speicherort eingeschriebene Wert derjenige ist, der aus der Steuerung ausgelesen würde. Der Lesevorgang benötigt eine Zeit in der Größenordnung von µs. Wenn die Daten nicht übereinstimmen, werden der Datenschreibvorgang sowie der Datenlese- und Vergleichsvorgang wiederholt, bis die Daten übereinstimmen oder bis in Schritten S10 und S11 eine vorge­ gebene Schreibwiederholungszahl erreicht wird. Wenn dann die Daten noch nicht übereinstimmen, wird ein Datenschreibvor­ gang-Fehlersignal erzeugt. Ein solcher Schreibvorgangsfehler kann aufgrund einer schlechten Zelle auftreten.

Alle Daten werden in den zuvor gelöschten Speicher durch Wiederholen der Vorgänge S6 bis S11 eingetragen, wobei die Adresse in Schritten S12 und S13 inkrementiert wird. Nach Abschluss des Schreibvorgangs für die gesamten Daten wird die Adresse erneut in einem Schritt S14 initialisiert, um einen Datenverifizierschritt auszuführen, der wie folgt ar­ beitet. In einem Schritt S15 werden jeweils ein Datenwert aus der Steuerung und der Datenwert aus dem Speicher an der zugehörigen Adresse ausgelesen, und in einem Schritt S16 wird ermittelt, ob sie übereinstimmen. Der Datenverifizier­ vorgang wird dadurch bis zur letzten Adresse wiederholt, dass die Adresse in einem Schritt S18 jeweils inkrementiert wird. Wenn die zwei Datenwerte nicht übereinstimmen, wird in einem Schritt S17 ein Verifizierfehlersignal erzeugt. Mit dem Datenverifizierschritt wird der Vorgang zum Einschreiben von Daten in die Speicherschaltung abgeschlossen.

Beim oben genannten herkömmlichen Vorgang zum Einschreiben von Da­ ten in einen nichtflüchtigen Speicher benötigt es ungefähr 20 min, um 1 MByte Daten einzuschreiben.

Da die Daten fortlaufend durch eine Dateneinheit aus der Steuerung aus­ gelesen und am Speicherort einer zugehörigen Adresse eingespeichert werden, besteht beim herkömmlichen Datenschreibverfahren das Pro­ blem, das bei großem Speichervolumen zuviel Zeit für den Schreibvorgang erforderlich ist, da das Einschreiben eines Datenwerts an eine Adresse ei­ ne Zeit in der Größenordnung von µs benötigt.

Aus der JP 7-244 992 A sind eine Halbleiterspeichervorrichtung und ein Speichersteuerverfahren bekannt. Die Speichervorrichtung umfaßt einen Flash-Speicherbereich, einen Pufferspeicher und eine Datenübertra­ gungssteuerung, die jeweils über einen Bus miteinander verbunden sind.

Soll eine Datenmenge in den Flash-Speicherbereich eingeschrieben wer­ den, die kleiner als die Datenmenge eines Blocks ist, so werden die Block­ daten und die zu schreibenden Daten in den Pufferspeicher 17 übertragen. Anschließend werden die Daten des entsprechenden Blocks im Flashspei­ cher gelöscht, um daraufhin die Daten aus dem Pufferspeicher in den Block des Flash-Speicherbereichs zu schreiben.

Soll andererseits eine Datenmenge entsprechend einem Block in den Flash-Speicherbereich geschrieben werden, so werden die Daten nicht in den Speicher übertragen, sondern nach Löschen des entsprechenden Blocks direkt in diesen Block des Flash-Speicherbereichs eingeschrieben.

Ferner ist aus der JP 5-28279 A ein Datenschreiber für Speicher, insbe­ sondere für EEPROMs bekannt, der eine Daten-Eingangs/Ausgangs- Steuerung, eine Pufferspeicher, einen Adressgenerator, eine Auswähl­ schaltung und eine Löschschaltung umfaßt.

Dieser bekannte Datenschreiber schreibt Daten seitenweise in einen EEPROM.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zum Einschreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher be­ reitzustellen, die einen schnellen Datenschreibvorgang auf einfache Weise ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. das Ver­ fahren nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1A und 1B sind Flußdiagramme, die einen herkömmlichen Daten­ schreibvorgang veranschaulichen;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Daten­ schreibvorrichtung; und

Fig. 3A und 3B sind Flussdiagramme, die einen erfindungsge­ mäßen Schreibvorgang veranschaulichen.

Wie es in den Fig. 2, 3A und 3B veranschaulicht ist, verwen­ det eine erfindungsgemäße Datenschreibvorrichtung einen Zwi­ schenspeicher aus mehreren Pufferspeichern, um darin Daten einzuspeichern, wie sie durch eine spezielle Einheit in meh­ rere Zellen einzuschreiben sind, wobei die Daten zu einem Block angeordnet werden. Dann werden die Daten eines Blocks in die Zellen jeweils entsprechender Adressen eingeschrie­ ben.

Die erfindungsgemäße Datenschreibvorrichtung für einen nichtflüchtigen Speicher umfasst folgendes: einen zweiten Decodierer 22 zum Ermitteln des einer Adresse entsprechenden Blockwerts und zum aufeinanderfolgenden Einschreiben von Eingabedaten in einen Pufferspeicher 28 über einen Eingabe/­ Ausgabe-Port; einen Datenverarbeitungsteil 23 mit einem Puf­ ferspeicher 28, der vom zweiten Decodierer 22 ausgegebene Daten einspeichert; und einem MUX 29, der den Adressenbit­ wert des Pufferspeichers 28 einem Multiplexvorgang unter­ zieht und ihn dann ausgibt, um dadurch die Bitwerte der Puf­ ferspeicheradressen auszugeben (Adressen 0, 1, 2, . . .); ei­ nen ersten DEMUX 24 zum Demultiplexen der Bitdaten der ent­ sprechenden Adresse des Pufferspeichers 28 und zum Ausgeben der demultiplexten Daten an die Zellen des entsprechenden Blocks, entsprechend dem im zweiten Decodierer 22 bestimmten Blockwert; einen zweiten DEMUX 25 zum Demultiplexen der Da­ ten eines Datenverarbeitungsteils 23 und zum Ausgeben der demultiplexten Daten; einen ersten Decodierer 21 zum Deco­ dieren der über den Eingangs/Ausgangs-Port ausgegebenen Adresse und zum Ausgeben der decodierten Daten; einen NOR- Gatterteil 26 zum Ausführen einer NOR-Verknüpfung zwischen dem decodierten Wert vom ersten Decodierer 21 und dem Bit­ wert vom ersten DEMUX, und zum anschließenden Ausgeben des NOR-verknüpften Werts an jede Wortleitung; und eine Lese/­ Schreib-Einrichtung 27 zum Einschreiben des vom zweiten DEMUX 25 ausgegebenen Datenwerts in jede Zelle. Hierbei ist jeder NOR-Gatterteil 26 in bezug auf jede Wortleitung konzi­ piert. Der Pufferspeicher 28 besteht aus einem SRAM.

Der Datenschreibvorgang der so aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der folgende.

Als Schritt zum Verifizieren, ob ein jeweiliger Datenwert in einen jeweiligen Speicherort des Speichers eingeschrieben ist, werden die Adressen in Schritten S30 und S35 jeweils einzeln initialisiert, und in einem Schritt S32 wird ermit­ telt, ob ein jeweiliger Datenwert in einen jeweiligen Spei­ cherort der entsprechenden Adresse eingespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, wird in einem Schritt S33 ein Löschsignal erzeugt, damit der entsprechende Speicherort vom Daten­ schreibvorgang ausgeschlossen wird. Der Erfassungsvorgang für Speicherorte wird wiederholt, bis in einem Schritt S34 die letzte Adresse festgestellt wird, so dass Daten ab der ersten Adresse mit freiem Speicherort geschrieben werden.

Der obengenannte Datenschreibvorgang ist der folgende.

Als erstes wird die Adresse des Pufferspeichers 28 initiali­ siert, und der Iterationswert wird initialisiert, um die Schreibwiederholungszahl zu begrenzen. Um Daten aufeinander­ folgend durch Anordnen derselben in die Einheit eines Blocks zu schreiben, wird die Blockordnung in einem Schritt S36 initialisiert. Wenn der Iterationswert nicht initialisiert würde, würde der Datenschreibvorgang nicht enden. Daher wird der Iterationswert initialisiert, um die Anzahl von Schreib­ vorgängen auf die Schreibwiederholzahl zu begrenzen. Daten werden aus der Steuerung ausgelesen und dann in einem Schritt S37 in den Pufferspeicher 28 für die entsprechende Adresse eingeschrieben. Da die Größe des Pufferspeichers 28 so groß wie der in den nichtflüchtigen Speicher einzuschrei­ bende Datenblock ist, wird die im Pufferspeicher 28 zwi­ schengespeicherte Datenmenge erfasst. D. h., dass in einem Schritt S38 die Ziffer eines geschriebenen Bits und die Grö­ ße des Pufferspeichers verglichen werden, so dass Daten auf solche Weise aus der Steuerung ausgelesen werden, dass in einem Schritt S39 jede Adresse erfasst wird, bis die Kapazi­ tät des Pufferspeichers erreicht ist. Nach Abschluss des Schreibvorgangs von Daten, die auf solche Weise zu einem Block mit der Kapazität des Pufferspeichers 28 angeordnet wurden, in den Pufferspeicher 28, wird die Bitziffer des Pufferspeichers 28 in einem Schritt S40 initialisiert, um die Daten in den nichtflüchtigen Speicher einzuschreiben. Es wird die Adresse, für die die Bitdaten in den Pufferspeicher 28 eingeschrieben sind, ausgewählt, und dann werden die Adresse und die Datenwerte gelesen, um dadurch die Daten in einem Schritt S41 in die nichtflüchtige Speicherzelle der entsprechenden Adresse einzuschreiben. In einem Schritt S42 wird ermittelt, ob der Datenwert im Pufferspeicher 28 an der entsprechenden Adresse und der in eine Zelle eingeschriebene Datenwert übereinstimmen. Wenn dies nicht der Fall ist, wer­ den die Vorgänge der Schritte S41 und S42 wiederholt, wäh­ rend in einem Schritt S43 die Schreibwiederholzahl bis zu einer vorgegebenen Wiederholzahl inkrementiert wird. Wenn die Daten trotz Wiederholung bis zur vorgegebenen Schreib­ wiederholzahl nicht übereinstimmen, wird in einem Schritt S44 ein Datenschreibvorgang-Fehlersignal erzeugt. Durch Er­ mitteln, in einem Schritt S45, ob ein in den nichtflüchtigen Speicher eingeschriebener Datenwert dem letzten Bit des ent­ sprechenden Blocks entspricht, wird die Schreibwiederholzahl initialisiert, wenn der Datenwert nicht dem letzten Bit ent­ spricht, so dass die Bitziffer in einem Schritt S46 initia­ lisiert wird, um dadurch die Vorgänge S41 bis S46 zu wieder­ holen. Wenn der in den nichtflüchtigen Speicher eingeschrie­ bene Datenwert dem letzten Bit entspricht, wird in einem Schritt S47 untersucht, ob der letzte Block vorlag, und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Datenschreibvorgang ab dem Schritt 39 wiederholt.

Bei der Vorrichtung und dem Verfahren zum Einschreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher gemäß der Erfindung kann die für einen Datenschreibvorgang erforderliche Zeit dadurch verringert werden, dass Daten in einen Block ange­ ordnet werden, der der Kapazität eines Pufferspeichers ent­ spricht, woraufhin die Daten in Zellen eingeschrieben wer­ den. Wie viele Daten pro Zeiteinheit geschrieben werden kön­ nen, ist durch die Kapazität des Pufferspeichers bestimmbar.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Einschreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher, mit

• - einem zweiten Dekodierer (22) zum Ermitteln des einer Adresse ent­ sprechenden Blockwerts und zum aufeinanderfolgenden Einschreiben von Eingabedaten in einen Pufferspeicher (28) über einen Eingabe /Ausga­ be-Port;
• - einem Datenverarbeitungsteil (23) mit einem Pufferspeicher (28), der vom zweiten Dekodierer (22) ausgegebene Daten einspeichert, und einem Multiplexer (MUX 29), der den Adressenbitwert des Pufferspeichers (28) ei­ nem Multiplexvorgang unterzieht und ihn dann ausgiebt, um dadurch die Bitwerte der Pufferspeicheradressen auszugeben (Adressen 0, 1, 2, . .);
• - einem ersten Demultiplexer (DEMUX 24) zum Demultiplexen der Bit­ daten der entsprechenden Adresse des Pufferspeichers (28) und zum Aus­ geben der demultiplexten Daten an die Zellen des entsprechenden Blocks, entsprechend dem im zweiten Dekodierer (22) bestimmten Blockwert;
• - einem zweiten DEMUX (25) zum Demultiplexen der Daten eines Da­ tenverarbeitungsteils (23) und zum Ausgeben der demultiplexten Daten;
• - einem ersten Dekodierer (21) zum Dekodieren der in Eingangs/Aus­ gangs-Port ausgegebenen Adresse und zum Ausgeben der dekodierten Da­ ten;
• - einem NOR-Gatterteil (26) zum Ausführen einer NOR-Verknüpfung zwischen dem dekodierten Wert vom ersten Dekodierer (21) und dem Bit­ wert vom ersten DEMUX (24) und zum anschließenden Ausgeben des NOR- verknüpften Wertes an jede Wortleitung; und
• - einer Lese/Schreib-Einrichtung (27) zum Einschreiben des vom zwei­ ten DEMUX (25) ausgegebenen Datenwerts in jede Zelle.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der NOR-Gatterteil (26) eine Anzahl von NOR-Gattern entsprechen jeder Wort­ leitung umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Puf­ ferspeicher (28) ein SRAM ist.

4. Datenschreibverfahren für einen nichtflüchtigen Speicher mit fol­ genden Schritten:

• - Initialisieren der Adressen eines Pufferspeichers, einer Schreibwie­ derholzahl und einer Blockordnung;
• - Lesen des Datenwerts zur entsprechenden Adresse aus einer Steue­ rung und Einschreiben in den Pufferspeicher;
• - Vergleichen der Bitziffer des in den Pufferspeicher eingeschriebenen Datenwerts mit der Größe des Pufferspeichers, um zu ermitteln, ob so viele Daten in den Pufferspeicher eingeschrieben sind, wie es seiner Kapazität entspricht;
• - Wiederholen der eben genannten Lese- und Vergleichsschritte mit je­ weils um Eins inkrementierter Adresse, um Daten entsprechend der Kapa­ zität des Pufferspeichers aus der Steuerung auszulesen und in den Puffer­ speicher zu schreiben;
• - Einschreiben der im Pufferspeicher zwischengespeicherten Daten als Einheit in die Zellen eines entsprechenden Blocks des nichtflüchtigen Speichers;
• - Ermitteln, ob der in den Speicherort des nichtflüchtigen Speichers an der entsprechenden Adresse eingeschriebene Datenwert und ein aus dem Pufferspeicher ausgelesener Datenwert übereinstimmen;
• - Wiederholen des Datenschreibvorgangs, bis die Daten übereinstim­ men oder bis eine vorgegebene Schreibanzahl erreicht ist,
• - Erhöhen der Bitziffer bis zum letzten Bit des entsprechenden Blocks, wobei die Überprüfung der Daten und das Wiederholen des Schreibvor­ gangs wiederholt werden; und
• - Einschreiben der gesamten, in Blockeinheit angeordneten Daten durch Wiederholen der vorstehenden Schritte unter der jeweiligen Adresse in den nichtflüchtigen Speicher.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

• - Initialisieren der Daten, um vor dem Einspeichern der Daten in Blockeinheit in den Pufferspeicher sequentiell zu ermitteln, ob Daten in ei­ nen allen Adressen entsprechenden Speicherraum eingeschrieben sind, um freien Speicherraum zu erfassen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frei­ raumsignal erzeugt wird, wenn Daten in den Speicherraum einer entspre­ chenden Adresse eingeschrieben sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Da­ tenschreibvorgang-Fehlersignal erzeugt wird, wenn der eingeschriebene Datenwert nicht mit dem aus dem Pufferspeicher ausgelesenen Datenwert übereinstimmt, obwohl der Datenschreibvorgang bis zur vorgegebenen Schreibwiederholzahl wiederholt wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim In­ krementieren der Bitzahl die Schreibwiederholzahl jeweils initialisiert wird.