JP2001005717A - 半導体ファイル記憶装置 - Google Patents

半導体ファイル記憶装置

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JP2001005717A
JP2001005717A JP17183599A JP17183599A JP2001005717A JP 2001005717 A JP2001005717 A JP 2001005717A JP 17183599 A JP17183599 A JP 17183599A JP 17183599 A JP17183599 A JP 17183599A JP 2001005717 A JP2001005717 A JP 2001005717A
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Shigeru Endo
滋 遠藤
Yuji Miura
雄二 三浦
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で高速かつ高信頼性を有する半導
体ファイル記憶装置を提供する。 【解決手段】 フラッシュメモリ10は、セルアレー1
1にデータ領域及びデータ書き込み用予備領域を備え
る。書き込み要求があったときは、書替の発生する領域
についてはレジスタ12を介して外部から書込データを
データ書き込み用予備領域に書き込み、書替の発生しな
い領域についてはセルアレー11のデータ領域からデー
タをレジスタ12を介して転送してデータ書き込み用予
備領域に書き込む。書き込み終了後は、データ書き込み
用予備領域をデータ領域とするとともに書き込み要求が
あったデータ領域をデータ書き込み用の予備領域とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ファイル記憶
装置に係り、特に交換機等の通信処理装置に用いるのに
好適な半導体ファイル記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電話交換機では従来、呼処理プログラ
ム、局データ、課金情報等を格納するファイル記憶装置
としてハードディスクドライブ(以下HDDと呼ぶ)を
使用することが一般的であった。しかしながら、HDD
は機械的部分の磨耗等により交換保守作業が必要となる
ことから、近年では電気的に動作する半導体メモリがフ
ァイル記憶装置として使用されつつある。ここで用いら
れる半導体メモリとしては、読み書き可能で、電源断時
にも記憶内容が保持される不揮発性を有するEEPRO
Mやフラッシュメモリ等が挙げられる。フラッシュメモ
リの書き込み及び読み出しを行うための技術について
は、例えば特開平10−228765号公報に記載され
ている。
【0003】書き込み動作の前にその書き込む領域を消
去する必要があるフラッシュメモリでは、一般的に書き
込み単位領域よりも消去単位領域の方が広い。このた
め、データを書き替える場合には、消去単位領域のデー
タを一時格納領域であるバッファメモリに一旦格納し、
バッファメモリ上にて書き込みデータを編集した後、書
き込み単位領域を含む消去単位領域を書き込むようにす
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来は、書
替データ量が少ない一書き込み単位領域のデータ書替時
でも、消去単位領域データの読み出し、消去、及び書込
みが必要なため、処理時間が大きくかかっていた。書替
処理の高速化対策としてはフラッシュメモリ〜バッファ
メモリ間のデータ転送速度を向上させることが一般的で
あるが、この方式では消去単位領域のデータの読み出し
及び書き込みが必要であり書替処理の高速化には限界が
ある。近年フラッシュメモリ容量の増大に伴い消去単位
領域が大きくなってきており、一書き込み単位領域の書
替処理時間はますます増大の方向にあるため、さらなる
高処理能力が要求される。
【0005】また、書替え領域の消去後、書き込み前も
しくは書き込み中に電源断等の障害が発生すると、揮発
性であるバッファメモリに格納されたデータ及び書き込
み前の既存データが消失してしまい、装置の信頼性を低
下させる。このため、半導体ファイル記憶装置を高信頼
性の要求される記憶装置として使用するためには、デー
タ消失を保護するための対策が欠かせない。書き込み時
のデータ保護対策としては、例えばシステムにバックア
ップ電源を備えることにより書き込み中の電源断自体を
防止するという方式があるが、この方式ではバックアッ
プ電源の保守、交換が必要となり、経済的に望ましいと
はいえない。
【0006】従って本発明の目的は、簡易な構成で高速
かつ高信頼性を有する半導体ファイル記憶装置を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、書き替え可
能な不揮発性半導体メモリを用いて構成された半導体フ
ァイル記憶装置であって、前記半導体メモリはデータ領
域及びデータ書き込み用予備領域を有し、書き込み要求
があったときは書替の発生する領域については外部から
データを前記予備領域に書き込み、書替の発生しない領
域については前記データ領域からデータを転送して前記
予備領域に書き込み、書き込み終了後は前記予備領域を
データ領域とするとともに前記書き込み要求があったデ
ータ領域をデータ書き込み用の予備領域とするように構
成した半導体ファイル記憶装置により、達成される。
【0008】また、前記半導体メモリが内部のデータ転
送による書き込み時にデータが反転するものである場合
には、前記半導体メモリに書き込まれたデータの反転又
は非反転を判別する判別部と、前記判別部による判別結
果に従って前記半導体メモリの外部からの書き込みデー
タの反転又は非反転を選択する選択部とが設けられる。
さらに、前記半導体メモリはレジスタを有しており、前
記予備領域へのデータの書き込みは前記レジスタを介し
て行われる。
【0009】このように構成することにより、書替のな
い部分のデータは半導体メモリ内部のデータ領域から転
送して同じ内部の予備領域に書き込まれるので、簡易な
構成で書替処理の高速化を図ることができる。また、書
替には上述のような予備領域を使用しているため、書き
込み時に電源断などの障害が発生した場合でも既存デー
タは保護され、信頼性を向上することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体ファイ
ル記憶装置の実施例を説明する。本実施例では、構内電
話交換機(以下PBXと呼ぶ)に使用するファイル記憶
装置をフラッシュメモリを用いて構成した例を取り上
げ、図面を用いて詳述する。
【0011】図1は、本発明に係る半導体ファイル記憶
装置を使用したPBXの構成例を示すブロック図であ
る。PBXは、多くの端末(電話等)の中から通信を希
望する端末を相互に接続して通信を可能とするものであ
る。図のように、端末間は加入者側の端末(内線)に接
続される内線回路1と、電話局(一般には公衆通信網)
とのインターフェースである局線トランク3との間に設
置した通話路スイッチ2によりつながれる。制御装置4
は、通話路スイッチ2の接続制御等を行うもので、後で
示すように本発明に係る半導体ファイル記憶装置を備え
ている。
【0012】図2は、図1で示したPBXの制御装置4
の構成例を示すブロック図である。制御装置4は、図の
ように、PBXを制御する中央処理制御部(CPU)5
と、CPU5の動作プログラムやデータを格納する揮発
性メモリで構成された主記憶装置(MM)6と、CPU
5のプログラムやデータを格納する不揮発性メモリで構
成された半導体ファイル記憶装置7とを備えて構成され
る。PBXは一般に24時間連続で使用されるものであ
り、従ってそこに使用されるファイル記憶装置7は24
時間通電され、データの書き替えが頻繁に行われる。
【0013】図3は、半導体ファイル記憶装置7のハー
ドウェア構成の一例を示すブロック図である。半導体フ
ァイル記憶装置7は、装置内の制御を行うプロセッサ8
と、CPU5からアクセスされる半導体ファイル記憶装
置7の仮想的な位置付けを示す第1のアドレスを実際の
半導体メモリにおける物理的な位置である第2のアドレ
スに変換するアドレス変換テーブル9と、実際にプログ
ラムやデータを格納する半導体メモリであるフラッシュ
メモリ10とを備えて構成される。選択ゲート31及び
判別テーブル32については後述する。次に、これら各
部の相互関係を説明する。
【0014】図4は、アドレス変換テーブル9のテーブ
ル構成例を示す図であり、以下のように作成し使用され
る。まず、プロセッサ8が半導体ファイル記憶装置7の
フォーマット(初期設定)時にフラッシュメモリ10の
第2のアドレスであるブロックを順に消去、書き込み、
及び読み出しを行い、ブロックが正常に使用できるかど
うかを調べ(フォーマットチェック)、正常なブロック
を示す第2のアドレスを第1のアドレスに割り付けてい
く。ここでは、フォーマットチェックの結果が正常(O
K)と判断されたブロックを使用するようにし、正常で
ない(NG)と判断されたブロックは以後使用しないよ
うにする。この割り付けを繰り返し行い、最大の第1の
アドレスに対する第2のアドレスの割付けが終了する
と、図のようなアドレス変換テーブル9が完成する。
【0015】いま、CPU5が半導体ファイル記憶装置
7に対して仮想的な位置を示す第1のアドレスによりア
クセスしてくると、プロセッサ8はアドレス変換テーブ
ル9を参照し、その第1のアドレスに対応する第2のア
ドレスが示すフラッシュメモリ10の実際の物理的な位
置にアクセスする。具体的には、プロセッサ8は、書替
が発生する書き込み単位領域についてはフラッシュメモ
リ10の外部からデータを後述する書き込み予備領域に
書き込み、書替が発生しない書き込み単位領域について
はフラッシュメモリ10の内部のデータを転送して書き
込む。書き込み終了後は、書き込み要求のあった第1の
アドレスに対応した第2のアドレスを書き込み用予備領
域に、また書き込みデータを書き込んだ書き込み用予備
領域の第2のアドレスを書き込み要求のあった第1のア
ドレスに対応する第2のアドレスとする。これにより、
書き込み時における処理時間の低減及びデータの保護が
可能となる。
【0016】また、半導体ファイル記憶装置7が内部の
データ転送による書き込み時にデータが反転する半導体
メモリにて構成されている場合には、書き込みデータの
管理手段として、図3に示すように、半導体メモリの外
部から書き込みデータを入力するときのデータの反転/
非反転を選択する選択ゲート31、及び半導体メモリに
書き込まれたデータが反転/非反転しているかどうかを
判別する判別テーブル32が設けられる。
【0017】この場合、CPU5から半導体ファイル記
憶装置7に対して書き込み要求が発生すると、プロセッ
サ8は書き込み要求のあった第1のアドレスに対応した
第2のアドレスに記憶されたデータが反転/非反転を判
別テーブル32を用いて判別する。その結果、データが
非反転の場合には、書替が発生する書き込み単位領域に
ついては半導体メモリの外部から書き込みデータを反転
の選択ゲート31を通して書き込みを行い、書替が発生
しない書き込み単位領域については半導体メモリの内部
のデータ転送により書き込みを行って、判別テーブル内
の書き込み要求のあった第1のアドレスに対応した第2
のアドレスのデータを非反転から反転に変更する。
【0018】一方、上述のデータが反転の場合には、書
替が発生する書き込み単位領域については半導体メモリ
の外部から書き込みデータを非反転の選択ゲート31を
通して書き込みを行い、書替が発生しない書き込み単位
領域については半導体メモリの内部のデータ転送により
書き込みを行って、判別テーブル32内の書き込み要求
のあった第1のアドレスに対応した第2のアドレスのデ
ータを反転から非反転に変更する。そして、書き込み要
求のあった第1のアドレスに対応した第2のアドレスを
書き込み用予備領域に、またデータを書き込んだ書き込
み用予備領域の第2のアドレスを書き込み要求のあった
第1のアドレスに対応する第2のアドレスにする。これ
により、前述の場合と同様に、書き込み時における処理
時間の低減及びデータの保護が可能となる。
【0019】図5乃至図7は半導体ファイル記憶装置の
書き込み処理のデータ遷移を説明するための図であり、
図5(a)は初期状態、同図(b)は消去時、図6
(a)は書替ありの場合の書込み、同図(b)は書替な
しの場合の書込み、図7は第1のアドレスの入替をそれ
ぞれ示す図である。まず、半導体ファイル記憶装置7の
フォーマット(初期設定)時に、上述のようにしてアド
レス変換テーブル9を作成する。フラッシュメモリ10
の消去単位はブロックとし、読み出し及び書き込み単位
はページとする。図5乃至図7に示すように、フラッシ
ュメモリ10は4ブロックから構成され、1ブロックは
4ページからなるものとする。またフラッシュメモリチ
ップ内のセルアレー11はデータ記憶領域であり、レジ
スタ12はフラッシュメモリ内の読み出し、書き込み用
データの一時格納領域とする。また書き込み処理は第1
のアドレス0のページ0のみに発生するものとする。な
お、フラッシュメモリ10はフラッシュメモリチップ単
体で構成してもよいし、複数のチップの組合せで構成し
てもよい。以下、半導体ファイル記憶装置7の書き込み
動作について説明する。
【0020】図8は、半導体ファイル記憶装置の書き込
み処理を示すフローチャートである。書込み処理は次の
ようなステップで行われる。 (A)図5(a)に示すように、半導体ファイル記憶装
置7に対してCPU5から第1のアドレス0のページ0
に書き込み要求が発生すると、初期設定としてフラッシ
ュメモリ10にアクセスするページの値を示すpに
「0」を設定する(図8、ステップ81)。 (B)図5(b)に示すように、書込用予備ブロックで
ある第2のアドレス「3」を消去する(ステップ8
2)。
【0021】(C)図6(a)、(b)に示すように、
書替要求のあった第1のアドレス0に対応する書替元ブ
ロックである第2のアドレス「0」のpが示すページデ
ータ(セルアレー11の記憶データ)をフラッシュメモ
リ10内のレジスタ12に読み出す(ステップ83)。 (D)書替のあるページかどうかのチェックを行い(ス
テップ84)、図6(a)に示すように書替があるペー
ジ(p=0)の場合には、フラッシュメモリ10の外部
から書込みデータをフラッシュメモリ10内のレジスタ
12に書き込む(ステップ85)。図6(b)に示すよ
うに書替がないページ(p=1〜3)の場合には、外部
からの書込みは行われず、次のステップに移る。 (E)書込用予備ブロックである第2のアドレス「3」
のpが示すページ(セルアレー11)に、レジスタ12
に格納されたデータをプログラムする(ステップ8
6)。
【0022】(F)ページpの値を+1インクリメント
する(ステップ87)。 (G)書き込み終了かどうかのチェックを行い(ステッ
プ88)、書き込みが終了していない場合は(p<P、
P=4(ブロック内に含まれるページ数))、ステップ
83に戻り、次ページ書込処理を行う。書き込みが終了
した場合は、次の処理に移る。 (H)図7に示すように、書き込み要求があった第1の
アドレス0に対応する第2のアドレスをブロック0から
3に、書込用予備ブロックをブロック3から0に入れ替
えて(ステップ89)、処理を終了する。
【0023】本実施例では、CPU5からの書き込みデ
ータを書き込み用予備領域に書き込むので、書き込み要
求のあった第1のアドレスに対応した第2のアドレス内
の既存データは書き込み終了までそのまま保存される。
このため、半導体ファイル記憶装置7に対する書き込み
中に電源断等の障害が発生してもデータ消失の心配はな
い。また、書替データのみフラッシュメモリ10の外部
から入力し、書替が発生したブロックに含まれる書替し
ないデータはフラッシュメモリ10内のレジスタ12を
経由して転送しているため、書替処理時間を大幅に低減
することができる。
【0024】このように本発明では、半導体ファイル記
憶装置への書き込み時において、書き込みデータは第1
のアドレスに対応した第2のアドレスに書き込むのでは
なく、書き込み用予備領域に書き込む。このとき、半導
体メモリの外部からは書き込みデータのみを入力し、書
替が発生したブロックに含まれる書替しないデータは半
導体メモリ内部の転送により書き込みを行う。このた
め、書替データ量が少ない場合でも半導体ファイル記憶
装置への書込みを簡易な構成で高速に行うことができ
る。また、書き込み終了後第1のアドレスには書き込み
を行った書き込み用予備領域を第2のアドレスに対応さ
せ、書き込み前に書き込みが発生した第1のアドレスに
対応していた第2のアドレスを書き込み用予備領域とす
るため、書き込み中に電源断などの障害が発生しても、
書き込み元の既存データは保護されており、簡易な構成
で半導体ファイル記憶装置の信頼性を大幅に向上するこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、簡易な構成で高速かつ
高信頼性を有する半導体ファイル記憶装置を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体ファイル記憶装置を使用し
たPBXの構成例を示すブロック図である。
【図2】PBXの制御装置の構成例を示すブロック図で
ある。
【図3】半導体ファイル記憶装置のハードウェア構成の
一例を示すブロック図である。
【図4】アドレス変換テーブルの構成例を示す図であ
る。
【図5】半導体ファイル記憶装置の書き込み処理のデー
タ遷移を説明するための図であり、(a)は初期状態、
(b)は消去時をそれぞれ示すものである。
【図6】半導体ファイル記憶装置の書き込み処理のデー
タ遷移を説明するための図であり、(a)は書替ありの
場合の書込み、(b)は書替なしの場合の書込みをそれ
ぞれ示すものである。
【図7】半導体ファイル記憶装置の書き込み処理のデー
タ遷移を説明するための図であり、第1のアドレスの入
替を示すものである。
【図8】半導体ファイル記憶装置の書き込み処理を示す
フローチャートである。
【符号の説明】
5 中央制御装置 6 主記憶装置 7 半導体ファイル記憶装置 8 プロセッサ 9 アドレス変換テーブル 10 フラッシュメモリ 11 セルアレー 12 レジスタ 31 選択ゲート 32 判別テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B018 HA03 MA04 NA06 QA05 5B025 AD04 AE05 AE08 5B060 AB25 CB00 CB01 5B082 DE02 GA11 JA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 書き替え可能な不揮発性半導体メモリを
    用いて構成された半導体ファイル記憶装置であって、前
    記半導体メモリはデータ領域及びデータ書き込み用予備
    領域を有し、書き込み要求があったときは書替の発生す
    る領域については外部からデータを前記予備領域に書き
    込み、書替の発生しない領域については前記データ領域
    からデータを転送して前記予備領域に書き込み、書き込
    み終了後は前記予備領域をデータ領域とするとともに前
    記書き込み要求があったデータ領域をデータ書き込み用
    の予備領域とすることを特徴とする半導体ファイル記憶
    装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体メモリが内部のデータ転送に
    よる書き込み時にデータが反転するものである場合に、
    前記半導体メモリに書き込まれたデータの反転又は非反
    転を判別する判別部と、前記判別部による判別結果に従
    って前記半導体メモリの外部からの書き込みデータの反
    転又は非反転を選択する選択部とを設けることを特徴と
    する請求項1記載の半導体ファイル記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体メモリはレジスタを有してお
    り、前記予備領域へのデータの書き込みが前記レジスタ
    を介して行われることを特徴とする請求項1又は2記載
    の半導体ファイル記憶装置。
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Cited By (4)

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