JP2001101071A - フラッシュ型メモリを用いたデータ記憶装置及びフラッシュ型メモリのデータ管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラムデータをフラッシュメモリに格納
する場合の管理を適切に行うことにより、メモリ容量の
使用効率を向上させるとともに、データの追加、削除、
更新といった処理を効率よく実行可能とし、しかもメモ
リの書き換え回数を効果的に低減させる。 【解決手段】 フラッシュメモリの消去単位であるｉバ
イトのブロックを、ｊバイトのセグメントに分割して管
理する。全体のセグメントは、プログラムデータを格納
するプログラムデータ領域と、格納したプログラムデー
タの管理情報を格納するプログラムヘッダ領域とに分け
られる。プログラムヘッダ領域に２以上のセグメントを
割り当ててもよい。プログラムデータの管理情報は、セ
グメント毎の管理情報と、プログラム毎の管理情報とを
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュ型メモ
リを用いたデータ記憶装置及びフラッシュ型メモリのデ
ータ管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にフラッシュタイプのフローティン
グゲートトランジスタを含む電気的消去可能なプログラ
マブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrical
ly Erasable and Programmable ROM）は現在市場で容易
に入手できる。これらのいわゆるフラッシュメモリは、
機能・性能面でＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmabl
e ROM）と類似した不揮発メモリであり、メモリ内に分
割されているブロックを消去する回路内プログラマブル
動作を可能にするという機能をさらに有する。フラッシ
ュメモリでは、以前に書き込まれたメモリの領域を前も
ってブロック消去することで、その書き換えが行われ
る。

【０００３】典型的なコンピュータシステムでは、オペ
レーティングシステム（以下「ＯＳ」という）プログラ
ムがそのシステムのデー夕記憶装置のデータ管理を担
う。ＯＳプログラムとの互換性を達成するために必要か
つ十分であるデータ記憶装置のアトリビュート（属性）
は、データ記憶媒体のいかなる位置からもデータを読み
出すことができ、これにデータを書き込む事ができるこ
とである。

【０００４】しかし、フラッシュメモリの場合、データ
が既に書き込まれている領域には、この領域のデータを
消去した後でなければデータを書き込むことができな
い。このため、フラッシュメモリは典型的な既存のＯＳ
プログラムで管理することができない。このような点に
着目し、既存のコンピュータオペレーティングプログラ
ムによってフラッシュメモリを管理することを可能にす
るソフトウェア製品が先行技術において提案されてい
る。この先行技術では、フラッシュメモリを「書き込み
１回読み出し複数回」の装置として動作させるか、「書
き込み複数回読み出し複数回」の装置として動作させて
いる。つまり、前者は以前に書き込まれているメモリ領
域を再利用することはできない装置であり、補助記憶装
置や拡張記憶装置として使用できる。後者は以前に書き
込まれているメモリ領域を再利用可能とし、その中には
フラッシュメモリの書き換え回数を少なくするような制
御を持つ補助記憶装置（半導体ファイル記憶装置）があ
る。

【０００５】上記「書き込み１回読み出し複数回」の装
置として知られているもの、すなわちフラッシュメモリ
を使用した拡張記憶装置上では、書き換え回数を少なく
なるような制御構造を持たずに実行プログラムを動作さ
せている。つまり、フラッシュメモリに対して新たにデ
ータの書き換えを行なうときは、全ブロックを一括して
消去し、その後、データを記憶させる必要がある。ま
た、マルチタスク、マルチスレッド、マルチプロセスに
代表される並列実行プログラムやデータの共有あるいは
占有という管理を行うことにおいて、一般のＭＭＵ（メ
モリ管理ユニット）を駆使してフラッシュメモリをブロ
ック（ページ）ごとに管理する方式では、書き換え回数
の管理と書き換え回数の低減を図ることは困難である。

【０００６】また「書き込み複数回読み出し複数回」の
装置としての補助記憶装置において、書き換え回数を少
なくするためにその情報（書き換え回数テーブル）を異
なるメモリ上に記憶する方式がある。しかし、実行プロ
グラムを主記憶装置にロードすることなく、フラッシュ
メモリ上で動作させるプログラムにおいて、単純に同一
フラッシュメモリ上に記憶する方式ではブロック間にま
たがるデータを無駄なく完全に連続的な配置を可能する
ことは困難であった。

【０００７】そこで本願出願人は、フラッシュメモリの
書き換え回数を少なくするような制御構造を持ち、しか
もフラッシュメモリに格納されたプログラムを主記憶装
置にロードすることなく実行可能とした装置を既に提案
している（特開平１１−１４３７６４号公報）。なお、
以下の説明では、主記憶装置にロードすることなく実行
可能である、フラッシュメモリ上に格納されたプログラ
ムを「ＲＯＭ実行可能なプログラム」という。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、次にような不都合があった。 （１）実行プログラム領域のブロックに割り当てられた
すべてのプログラムをそれぞれ個別に管理できない。 （２）新たに追加するＲＯＭ実行可能なプログラムは最
後に格納されているプログラムデータの後にしか追記し
ていくことしかできない。 （３）ＲＯＭ実行可能なプログラムのデータを効率よく
格納するための管理体系が無い。 （４）1つのＲＯＭ実行可能なプログラムのデータを削
除するためには、そのプログラムデータが格納された領
域のブロックにおいて、そのプログラムデータを別領域
に待避させ、その後、該当ブロックに格納されたデータ
の消去を行う。そして、待避した別領域からそのＲＯＭ
実行可能なプログラムのデータを物理的に除いて、該当
する領域に、その他のすべてデータを更新（再書き込
み）しなければならない。この処理作業量が多く、処理
時間がかかっていた。 （５）１つのＲＯＭ実行可能なプログラムのデータを更
新するためには、その実行プログラム領域内のブロック
において、実行プログラム領域内のメモリのデータを別
領域に待避させ、その後、該当ブロックに格納されたデ
ータの消去を行う。そして、待避した別領域から該当領
域にデータを更新する際、同時にそのプログラムのデー
タを更新し、該当する領域に、その他のすべてデータも
更新（再書き込み）しなければならない。この処理作業
量が多く、処理時間がかかっていた。 （６）実行プログラム領域に割り当てられたブロック内
のデータの書き換え回数を効果的に低減させる手段を持
たない。

【０００９】本発明は、以上の点に着目してなされたも
ので、その目的は、プログラムデータをフラッシュメモ
リに格納する場合の管理を適切に行うことにより、メモ
リ容量の使用効率を向上させるとともに、データの追
加、削除、更新といった処理を効率よく実行可能とし、
しかもメモリの書き換え回数を効果的に低減させること
ができるデータ記憶装置及びメモリ管理方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、ブロック単位で記録内容を消
去できるフラッシュ型メモリにプログラムデータを格納
するデータ記憶装置において、前記ブロックを複数のセ
グメントに分割して管理し、前記プログラムデータを前
記セグメント単位のスパンドレコードとして格納するよ
うに構成したことを特徴とする。

【００１１】ここで「スパンドレコード」とは、記憶す
べきデータがメモリの１記憶単位に格納できない場合
に、記憶単位の容量に分割して複数の記憶単位に格納さ
れたレコードを意味する。すなわち本発明のデータ記憶
装置によれば、１つのプログラムに対応するプログラム
データが、１セグメントに格納できるときは、そのまま
格納され、１セグメントには収まらないときは、ｍ（≧
２）個に分割され、ｍ個のセグメントに格納される。こ
の場合、１つのプログラムに対応するｍ個のセグメント
は、アドレスが連続するように配置することが望まし
い。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のデータ記憶装置において、前記複数のセグメントのう
ちの一部をヘッダ領域とし、残りのセグメントを、前記
プログラムデータを格納するデータ領域とし、該データ
領域に格納したプログラムデータの管理情報を前記ヘッ
ダ領域に格納することを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のデータ記憶装置において、前記データ領域に格納した
プログラムデータの更新は、対応する管理情報を更新す
ることにより行い、該管理情報の更新は、必要な情報を
前記ヘッダ領域に追記することにより行うことを特徴と
する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載のデータ記憶装置において、前記プログラムデ
ータの管理情報は、前記セグメント毎の管理情報と、プ
ログラム毎の管理情報とを含むことを特徴とする。請求
項５に記載の発明は、請求項４に記載のデータ記憶装置
において、前記プログラムデータの管理情報は、前記セ
グメント毎の管理情報が記述されている領域の先頭アド
レスを示すポインタ情報と、前記プログラム毎の管理情
報が記述されている領域の先頭アドレスを示すポインタ
情報とを含むことを特徴とする。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５に記載のデータ記憶装置において、前記セグメント毎
の管理情報は、前記プログラムデータの連続性を示すレ
コード情報と、該レコード情報の管理状態を示す情報と
からなることを特徴とする。ここで、「レコード情報の
管理状態を示す情報」とは、レコード情報が、例えば有
効であるか、無効であるか、未格納であるか、予約され
ているかのいずれかを示す情報である。予約されている
か否かを示す情報は、なくてもよい。

【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項４または
５に記載のデータ記憶装置において、前記プログラム毎
の管理情報は、当該プログラムの識別情報、当該プログ
ラムに対応するプログラムデータが格納されているセグ
メントの先頭のセグメントを示す情報、及び当該プログ
ラムに対応するプログラムデータに関連する附属情報の
少なくとも１つを含む属性情報と、該属性情報の管理状
態を示す情報とからなることを特徴とする。ここで、
「属性情報の管理状態を示す情報」とは、属性情報が、
例えば有効であるか、無効であるか、未格納であるか、
予約されているかのいずれかを示す情報である。予約さ
れているか否かを示す情報は、なくてもよい。

【００１７】請求項８に記載の発明は、ブロック単位で
記録内容を消去できるフラッシュ型メモリにプログラム
データを格納する場合のデータ管理方法において、前記
ブロックを複数のセグメントに分割して管理し、前記プ
ログラムデータを前記セグメント単位のスパンドレコー
ドとして格納することを特徴とする。

【００１８】さらに本発明は、以下のような特徴を有す
る。前記データ領域にプログラムデータを追加して格納
する場合、その必要とするセグメント数の領域を確保す
るために、前記ヘッダ領域に格納されている各セグメン
トに対応するレコード情報の管理状態を示す情報を探索
し、未格納エリアとして必要なセグメントを連続確保で
きる領域を検出する手段と、その該当領域にプログラム
データをセグメント化して格納する手段とを備え、該プ
ログラムデータを格納したセグメントに対応するレコー
ド情報の管理状態を示す情報及び当該プログラムの属性
情報の管理状態を示す情報をそれぞれ未格納から有効に
更新する手段を備えたことを特徴とする。

【００１９】さらに、前記データ領域に格納したプログ
ラムデータを削除する場合、前記ヘッダ領域内にあるそ
のプログラムデータに対応する管理情報が格納された各
セグメントに対応するレコード情報の管理状態を示す情
報及び当該プログラムの属性情報の管理状態を示す情報
を、有効から無効に更新することにより、無効エリアと
してそれらのセグメントに格納されたプログラムデータ
を論理的に削除する手段を備えたことを特徴とする。

【００２０】次に、プログラムデータを追加、削除する
処理を繰り返した後に追加が不可能な状態となったと
き、有効なプログラムに対応するプログラムデータを他
の記憶装置に移動させ、前記データ領域に割り当てられ
ているブロックに対して消去処理を実行し、該消去処理
完了後、前記ヘッダ領域に格納された情報の初期化を行
う手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】また、プログラムデータを追加する場合
は、その必要とするセグメント数の領域を連続的に確保
し、前記ヘッダ領域に格納されている各セグメントに対
応するレコード情報の管理状態を示す情報及び当該プロ
グラムの属性情報の管理状態を示す情報を、予約状態に
更新する手段を備え、その後その該当領域にプログラム
データをセグメント化して格納する手段を備え、該プロ
グラムデータを格納したセグメントに対応するレコード
情報の管理状態を示す情報及び当該プログラムの属性情
報の管理状態を示す情報をそれぞれ予約から有効に更新
する手段を備えたことを特徴とする。

【００２２】前記レコード情報としては、例えば第１の
情報［Ｓ１−Ａ］と、第２の情報［Ｓ１−Ｂ］とを設
け、連続して格納される複数のプログラムの隣接するプ
ログラムに対応するレコード情報の一方を第１の情報
［Ｓ１−Ａ］とし、他方を第２の情報［Ｓ１−Ｂ］とし
て、第１の情報［Ｓ１−Ａ］と、第２の情報［Ｓ１−
Ｂ］とを交互に割り当てることが望ましい。

【００２３】またプログラムデータを追加して格納する
ための候補セグメントを選択する際に、（１）必要セグ
メント数連続する予約セグメントを順次検出し、最初に
合致したセグメントの領域にそのプログラムデータを格
納する領域を割り当てる手段、及び（２）前記セグメン
ト毎の管理情報を順次最初から検出し、最初に現れる未
格納セグメントに割り当てる手段の少なくとも１つを備
えるようにすることが望ましい。

【００２４】また、（１）前記データ領域の各ブロック
の書き換え回数を低減する手段、及び（２）当該データ
記憶装置を含むシステムが異常となったときに、該シス
テムの復旧や当該データ記憶装置に格納されていたプロ
グラムデータの復元を行なう手段の少なくとも１つをさ
らに備えることが望ましい。

【００２５】本発明の前記及び他の目的、特徴、利点
は、以下に詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。本実施形態は例えば図１に示すよう
に、プロセッサ１１、フラッシュメモリ１５及びその制
御装置１４を含む拡張記憶装置１３、及び主記憶装置と
してのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２を含むコ
ンピュータシステムに適用される。このようなシステム
でフラッシュメモリ１５にプログラムデータを格納する
場合に、フラッシュメモリ１５の書き換え寿命を延命さ
せる格納方法と管理・制御のための装置を得ようとする
ものである。

【００２７】まず、フラッシュメモリ１５内のプログラ
ムデータを格納する領域を管理するために、フラッシュ
メモリ１５の管理単位をその最小消去（イレース）単位
である１ブロックとし、さらに後述するようにブロック
を複数のセグメントに分割してセグメントを最小管理単
位とする。

【００２８】図２には、本実施形態におけるソフトウェ
アの基本構造の一例が示されている。同図のようにオペ
レーティングシステム２１やアプリケーションソフト２
３とのソケットインタフェースとして、いわゆるドライ
バ層２２に相当する部分にフラッシュプログラム管理マ
ネージャ２４が設けられている。このフラッシュプログ
ラム管理マネージャ２４は本実施形態のシステム用ドラ
イバである。このフラッシュプログラム管理マネージャ
２４によって、図１のフラッシュメモリ制御装置１４が
構成され、ブロック情報の管理やプログラムデータの読
み出し／書き込み／実行の制御が行なわれる。

【００２９】例えば、図３に示すように、ＲＯＭ実行可
能なプログラムを格納する領域として、ブロック消去が
ｉバイト単位で可能で、かつブロック数がt（１６進
数）個あるフラッシュメモリが１つあるとする。これら
各ブロックを、物理ブロックと呼ぶことにする。そし
て、各物理ブロックに、アドレスの低い方から高い方へ
順に物理ブロックナンバーを「０」から「ｔ−１」まで
割り振る。図示の例では、上方はアドレスの値が低く、
上方から下方に向かって物理ブロック０、物理ブロック
１、物理ブロック２、…、物理ブロックｔ−1の順に配
置されている。

【００３０】ここで、各物理ブロックはセグメント単位
に分割されている。例えば、図３に示す例では、1ブロ
ックが８つのセグメントに分割されている。そして各セ
グメントを管理している情報を格納するプログラムヘッ
ダ領域が１セグメント（ｊバイト）分確保され、そのプ
ログラムヘッダ領域が下位アドレス側に配置されてい
る。プログラムヘッダ領域以外のセグメントは（８ｔ−
１）個存在し、これらのセグメントは、プログラムデー
タを格納するプログラムデータ領域とされている。さら
に、プログラムヘッダ領域に割り当てられたセグメント
以降のセグメントの呼称番号を０から（８ｔ−１）とし
ている。図３の例は、一例であり、１ブロックを複数個
のセグメントで分割し、そのセグメントの一部に各セグ
メントの管理情報（プログラム管理情報も含む）を格納
するヘッダ領域を備える構成であれば、図３の例に限定
されるものではない。また、ヘッダ領域のサイズは１セ
グメント以上であっても構わない。

【００３１】プログラムヘッダ領域に格納される管理情
報として、それぞれのセグメント（レコード）に対し
て、該当するセグメントの前後の関連性（連続性）する
レコード情報、及びそのセグメントの（換言すればその
レコード情報の）有効／無効／未格納／予約を示す情報
を備える。これらの管理情報は、すべてのセグメントに
対して保有されている。これらの管理情報が格納される
情報領域をセグメント管理情報領域と呼ぶこととする。

【００３２】さらにプログラムヘッダ領域に格納される
管理情報として、それぞれのＲＯＭ実行可能なプログラ
ムのデータに対して、そのプログラムの属性を示す情報
をそれぞれ備える。その属性情報として、そのプログラ
ムデータに対する固有の名称等のユニークな識別子（識
別情報）、そのプログラムデータのサイズ、そのプログ
ラムデータを格納する先頭アドレスを示すポインタ値、
そのプログラムデータに関する付加情報、及び、これら
の属性情報が有効／無効／未格納／予約を示す情報を備
える。なお、ＲＯＭ実行可能なプログラムのデータ１つ
に対して、この属性情報および、有効／無効／未格納／
予約を示す情報を１つは持つ。すべてのＲＯＭ実行可能
なプログラムに対して、これらのＲＯＭ実行可能なプロ
グラムデータの属性情報及び、その属性情報の有効／無
効／未格納／予約を示す情報を保有する情報領域をＲＯ
Ｍ実行可能プログラム属性情報及び管理情報領域と呼ぶ
ことにする。

【００３３】また、プログラムヘッダ領域に付加される
情報として、セグメント管理情報領域の先頭アドレスの
ポインタ値を格納する情報と、ＲＯＭ実行可能プログラ
ム属性情報及び管理情報領域の先頭アドレスのポインタ
値を格納する情報とがあり、プログラムヘッダ領域には
これらの情報を格納する情報エリアが確保されている。

【００３４】ここで、簡単な例として、図３で示されて
いるような構造の場合に対して、上述のセグメント管理
情報領域、ＲＯＭ実行可能プログラム属性情報及び管理
情報領域、セグメント管理情報領域の先頭アドレスのポ
インタ値を格納する情報エリア、ＲＯＭ実行可能プログ
ラム属性情報及び管理情報領域の先頭アドレスのポイン
タ値を格納する情報エリアを具体的にマッピングしたも
のを図４に示す。この図において、セグメント管理格納
情報が、セグメント管理情報の先頭アドレスのポインタ
値を示す情報であり、ＲＯＭ実行可能プログラム格納・
管理情報が、ＲＯＭ実行可能プログラム属性情報及び管
理情報領域の先頭アドレスのポインタ値を示す情報であ
る。セグメント管理情報領域と、ＲＯＭ実行可能プログ
ラム属性情報及び管理情報領域との間には、領域の境界
を示すセパレータコードが挿入されている。

【００３５】なお図４に示す配置以外にも、セグメント
管理情報領域並びにＲＯＭ実行可能プログラム属性情報
及び管理情報領域は、セグメント管理情報領域の先頭ア
ドレスのポインタ値を格納する情報エリア、ＲＯＭ実行
可能プログラム属性情報及び管理情報領域の先頭アドレ
スのポインタ値を格納する情報エリアによる値により、
領域の配置が可能であり、また、情報を修飾する情報は
それを示す形式であればすべて同様の形式を持つことが
できるため、さまざまな形式で考えることができる。

【００３６】図４に示したセグメントのレコード情報及
びこのレコード情報の有効／無効／未格納／予約を示す
情報の内容を説明する。セグメントのレコード情報（連
続性）は前後のセグメントとの関連がどのようになって
いるかを判断するための情報であり、ＲＯＭ実行可能な
プログラムデータをセグメント化して格納したときの格
納パターンを示すものである。その管理情報の例とし
て、［Ｓ１−Ａ］、［Ｓ１−Ｂ]の２パターンによる方
法がある。

【００３７】この方法は、レコード情報が未格納の状態
から、それぞれのセグメントにプログラムデータを格納
するときの方法である。ＲＯＭ実行可能プログラムのデ
ータをセグメント化して格納するとき、セグメント０の
レコード情報に［Ｓ１−Ａ］の情報を記録し、その情報
を有効とする情報を付加する。そして、そのプログラム
データの必要とするセグメント数分だけ、連続セグメン
トのレコード情報に［Ｓ１−Ａ〕の情報を記録し、それ
ぞれの情報を有効とする情報を付加する。また次の異な
るプログラムデータをセグメント化し格納するとき、そ
のセグメントに対応するレコード情報［Ｓ１−Ｂ］を記
録し、その情報を有効とする情報を付加する。そして、
そのプログラムデータの必要とするセグメント数分だ
け、連続セグメントのレコード情報に［Ｓ１−Ｂ］の情
報を記録し、それぞれに有効とする情報を付加する。次
の異なるプログラムデータをセグメント化し格納すると
き、そのセグメントに対応するレコード情報に［Ｓ１−
Ａ］を記録する。それ以降については新たなプログラム
データをセグメント化し格納する毎に、必要数だけ［Ｓ
１−Ｂ］、［Ｓ１−Ａ］をトグルさせ（交互に記録
し）、その情報を有効とする情報を付加して行く。

【００３８】具体的な例を図５を参照して説明する。図
５は、ＲＯＭ実行可能なプログラムのデータをセグメン
ト化したとき、プログラムデータ［Ａ］は３セグメン
ト、プログラムデータ［Ｂ］は２セグメント、プログラ
ムデータ［Ｃ］は１セグメント、プログラムデータ
［Ｄ］は３セグメント必要とするプログラムを格納した
場合を示している。図５では順番にプログラムデータを
［Ａ］から［Ｄ］までセグメント化して格納するとき、
その時のレコード情報、及びこのレコード情報の有効／
無効／未格納／予約を示す情報の内容が示されている。

【００３９】前述のようにレコード情報に［Ｓ１−Ａ］
と、［Ｓ１−Ｂ］とをトグルさせる方法に代えて、連続
番号を付加す方法を採用してもよい。つまり、レコード
情報に［００００］、［０００１］、［０００２］、
［０００３］…［ＦＦＦＦ］、［００００〕、…のよう
な情報を記録して行くようにしてもよい。ただし、前述
と同様に、同一のプログラムデータに属するセグメント
には同じレコード情報を付加させる必要がある。このレ
コード情報は、プログラムデータをセグメント化したと
き、そのデータがどのような形態で格納されているかを
判断できる形態であればどのような形態でも構わない。

【００４０】次に、ＲＯＭ実行可能なプログラムのデー
タに対して、そのプログラムの属性情報、及びその属性
情報が有効／無効／未格納／予約を示す情報について説
明する。個々のＲＯＭ実行可能なプログラムのデータに
関する情報の格納手段及びその管理情報として、それぞ
れプログラムデータの属性情報とその属性情報の有効／
無効／未格納／予約を示す情報がある。

【００４１】また、属性情報として、そのプログラムデ
ータに対する固有の名称等のユニークな識別子、そのプ
ログラムデータのサイズ、そのプログラムデータを格納
する先頭アドレスを示すポインタ値、プログラムデータ
に関する付加情報があげられる。これらの具体的な一例
を図で表すと図６のようになる。格納する方法は順を追
って説明すると、まず、プログラムデータ［Ａ］が格納
されるとき、何もない各管理情報が未格納の状態から、
その属性情報としてプログラムデータ［Ａ］固有の名称
あるいはそれを識別できる識別コードの情報を格納す
る。同時にプログラムデータ［Ａ］が格納されている先
頭アドレスのポインタを指す情報を付加し、プログラム
データ［Ａ］のサイズあるいはセグメント数を示す情報
を付加する。また、プログラムデータ［Ａ］に関する付
加情報等を示す情報を付加する。この後、この属性情報
に対する有効／無効／未格納／予約を示す情報を有効に
する。プログラムデータ［Ｂ］も同様に各情報を付加
し、この属性情報に対する有効／無効／未格納／予約を
示す情報を有効にする。このようにプログラムデータ
［Ａ］、［Ｂ］の２つのデータに対して、その属性情報
の対比やその属性情報が有効／無効／未格納／予約の情
報が修飾するべき対象を図６では明確に示している。

【００４２】図６では一般例を示したものであるが、属
性情報とその属性情報に対する有効／無効／未格納／予
約の情報が保有できればどのような形態をとっても実現
可能である。次に、ＲＯＭ実行可能なプログラムのデー
タの予約・削除・追記する方法を述べる。本実施形態で
は、フラッシュプログラム管理マネージャ２４により、
論理的なデータ構造を持ち、予約データの場合は、セグ
メント管理情報を論理的に予約状態にし、プログラムデ
ータは前述の方法で既に書き込まれている場合において
は、物理的削除ではなく論理的削除を行う。

【００４３】例えば、論理的削除の手段として、プログ
ラムデータが保有しているすべてのセグメントのレコー
ド情報を有効の状態から無効状態にし、そのプログラム
データの属性情報を無効にする。これにより、論理的削
除を行うことが可能となる。

【００４４】先ほど簡単に説明した、プログラムデータ
を後で格納する（追記する）ときのための手段として、
セグメントをあらかじめ予約しておく方法がある。予約
しておくべき、プログラムデータをセグメント化したと
き、必要とするセグメント数を予約しておくためには、
格納を予定しているセグメントのレコード情報に対応す
る有効／無効／未格納／予約を示す情報をすべてに未格
納の状態から、予約の状態にすればよい。また、これに
該当するプログラムデータの属性情報に対応する有効／
無効／未格納／予約を示す情報を未格納の状態から予約
状態に変更する。このとき、これ以外の属性情報の更新
を行わなくても構わない。つまり、実際にデータが格納
されたときに（予約状態から有効状態になったとき）、
属性情報の更新を行えばよい。

【００４５】セグメントのレコード情報及びプログラム
データの属性情報の未格納状態を示す情報は、ＲＯＭ実
行可能なプログラムデータ領域内の各ブロックのすべて
について消去処理を行った後、セグメント管理格納情
報、ＲＯＭ実行可能プログラム格納及び管理情報、各セ
グメントのレコード情報、各ＲＯＭ実行可能なプログラ
ムの属性情報などのプログラムヘッダ情報を初期化する
ことになり、その初期化の完了情報として未格納状態を
示す情報を付加させる。

【００４６】フラッシュプログラム管理マネージャ２４
は、上述したようなセグメントの管理情報及びプログラ
ムデータの属性情報を管理する。また、プログラムデー
タの格納に際し、セグメント管理情報の更新、プログラ
ムデータの属性情報の付加など、プログラムヘッダ情報
の更新を担う。

【００４７】プログラムデータの論理的削除は、フラッ
シュプログラム管理マネージャ２４がユーザ（他のプロ
グラム）からの命令により、指定されたプログラムデー
タを論理的に削除することである。フラッシュプログラ
ム管理マネージャ２４は、指定されたプログラムデータ
に対応する各セグメントのレコード情報に対して、有効
／無効／未格納／予約を示す情報をそれぞれ有効状態か
ら無効状態にする。そして、指定されたプログラムデー
タに関する属性情報に対して、有効／無効／未格納／予
約を示す情報を有効状態から無効状態に変更する。これ
により、指定されたプログラムのデータは論理的に削除
されたものとされ、フラッシュプログラム管理マネージ
ャ２４では、指定されたプログラムデータが削除された
ものとして取り扱う。つまり、ユーザ（他のプログラ
ム）からの問い合わせに対して、存在しないものとして
フラッシュプログラム管理マネージャ２４は返答する。

【００４８】フラッシュプログラム管理マネージャ２４
がプログラムデータの格納（書き込み操作）を行う場合
には、シーケンシャルにそれぞれのプログラムデータを
セグメント化して格納していく。例えば、初めてプログ
ラムデータを格納する場合、プログラムデータ［Ａ］を
セグメント化し、セグメント化されたものをプログラム
データ［Ａ−１］、［Ａ−２］、…、［Ａ−５］とする
と、セグメント［０］にプログラムデータ［Ａ−１］を
格納し、セグメント［１］にプログラムデータ［Ａ−
２］を格納し、セグメント［２］にプログラムデータ
［Ａ−３］を格納し、セグメント［３］にプログラムデ
ータ［Ａ−４］を格納し、セグメント［４］にプログラ
ムデータ［Ａ−５］を格納する。そして、フラッシュプ
ログラム管理マネージャ２４は、前述のとおり、セグメ
ント［０］、［１］、…、［４］に対応するレコード情
報を更新し、このレコード情報の有効／無効／未格納／
予約を示す情報を未格納状態から有効状態に変更する。

【００４９】また、プログラムデータ［Ａ］の属性情報
を更新し、この属性情報の有効／無効／未格納／予約を
示す情報を未格納状態から有効状態に変更する。これら
の操作が完了後、フラッシュプログラム管理マネージャ
２４はプログラムデータ［Ａ］を認識することができ、
そのプログラムデータ［Ａ］の読み出し操作を許可す
る。さらに、プログラムデータ［Ａ］を格納した後、プ
ログラムデータ［Ｂ］を格納する場合、同様にプログラ
ムデータ［Ｂ］をセグメント化し、そのセグメント化し
たものをプログラムデータ［Ｂ−１］、［Ｂ−２］、
…、［Ｂ−４］とすると、先程、プログラムデータ
［Ａ］を格納した次のセグメント［５］から格納するこ
とになる。つまり、セグメント［５］にプログラムデー
タ［Ｂ−１］を格納し、セグメント［６］にプログラム
データ［Ｂ−２］を格納し、セグメント［７］にプログ
ラムデータ［Ｂ−３］を格納し、セグメント［８］にプ
ログラムデータ［Ｂ−５］を格納する。この後、フラッ
シュプログラム管理マネージャ２４はプログラムデータ
［Ａ］の管理情報の更新を行ったのと同様の操作をプロ
グラムデータ［Ｂ］に適応させる。つまり、セグメント
［５］、［６］、…、［８］に対応するレコード情報を
更新し、このレコード情報の有効／無効／未格納／予約
を示す情報を未格納状態から有効状態に変更する。ま
た、プログラムデータ［Ｂ］の属性情報を更新し、この
属性情報の有効／無効／未格納／予約を示す情報を未格
納状態から有効状態に変更する。これらの操作が完了
後、フラッシュプログラム管理マネージャ２４はプログ
ラムデータ［Ｂ］を認識することができ、そのプログラ
ムデータ［Ｂ］の読み出し操作を許可する。

【００５０】このように新たなプログラムデータを格納
するとき、データを格納して行く順番として、最後に格
納されたセグメントに連続する次のセグメントから格納
して行くことになる。シーケンシャルに格納して行く他
の方法として、最終セグメントからセグメント［最終−
１］の順にデクリメントして行く方法も考えられる。

【００５１】また、本実施形態の装置は上述のようにプ
ログラムデータを追記する方法以外に、あらかじめ必要
とするセグメント数だけのデータサイズを予約しておく
方法を適用できる。これは前述の追記の格納方法では、
プログラムデータをセグメント化し、そのセグメント化
されたデータを格納する手段をもっていたが、予約の場
合は、プログラムデータの必要とするサイズ分だけ、つ
まり、セグメント化したときのセグメント数を連続して
確保し、そのセグメントのレコード情報を更新し、その
レコード情報の有効／無効／未格納／予約を示す情報を
未格納状態から予約状態に変更する。また、予約プログ
ラムデータに対応する属性情報の有効／無効／未格納／
予約を示す情報を未格納状態から予約状態に変更する。
これによって、フラッシュプログラム管理マネージャ２
４は、予約プログラムデータが格納される領域と判断す
ることになる。つまり、ユーザ（他のプログラム）から
の問い合わせに対して、予約領域が存在していると、フ
ラッシュプログラム管理マネージャ２４は返答する。こ
の予約に関するプログラムデータを実際に格納する必要
が生じたとき、プログラムデータに対応する属性情報の
更新と前記情報の有効／無効／未格納／予約を示す情報
を予約状態から有効状態に変更すればよい。

【００５２】ところで、ユーザ（他のプログラム）によ
って、予約の状態から有効状態になるだけではなく、場
合によって、予約状態から無効状態になること（予約領
域の削除）がある。これらの最終結果としてプログラム
データをセグメント化して格納し、プログラムデータの
属性情報やセグメントの管理情報などを更新（追加）及
び削除を繰り返して行くと、フラッシュメモリのプログ
ラムデータの領域、つまりセグメントのブロックが満杯
になり、以後プログラムデータの追記ができなくなる。
このようなとき、セグメントの管理情報が無効となって
いる場合であれば、デフラグメンテーション、すなわち
断片化したデータをまとめる処理を行う必要がある。フ
ラッシュプログラム管理マネージャ２４は有効なプログ
ラムデータとその属性情報を主記憶装置としてのＲＡＭ
１２に退避し、フラッシュメモリ１５の消去、及びヘッ
ダ情報の初期化を行う。そして、先程退避したプログラ
ムデータを再度セグメント化し、フラッシュメモリ１５
に格納していく。同時にセグメントの管理情報、プログ
ラムの属性情報及びその管理情報を更新する。この操作
を退避したプログラムデータすべてに適用し、最適化を
行うことで、追記することができるセグメントエリアは
増加する。

【００５３】フラッシュプログラム管理マネージャ２４
はプログラムデータを管理し、ユーザ（他のプログラ
ム）に対して、そのプログラムデータ及びその属性情報
などを含む、フラッシュメモリ１５の読み出し操作、書
き込み操作、削除操作、デフラグメンテーション操作、
管理情報入出力操作、ブロック消去操作、各操作の排他
制御、ユーザ（他プログラム）要求に対しての優先・調
停処理（アービトレーション）、排他処理を受け持つ。

【００５４】プログラムデータの削除や予約は、セグメ
ントの連鎖情報を更新することによって、プログラムデ
ータの書き換えは最小限に抑えることができる。これに
より、フラッシュメモリ１５の書き換え回数を低減する
ことができる。また、システムの運用時間を延ばし、フ
ラッシュメモリ１５の書き換え寿命（回数ではなく時
間）を延ばすこともできる。

【００５５】また、セグメントの管理情報や属性情報の
管理情報等の更新は、プログラムへツダ領域に必要な情
報を追記することにより行われるため、過去の管理情報
をある程度保持していることになり、故意・過失・事故
によるデータ消失・破壊が発生した場合にも、データを
ある程度復元することができる。このことは、コンピュ
ータシステムの異常による停止からの復旧やデータの復
元に有効である。なお、フラッシュメモリによっては、
書き込み操作中に他のオペレーションができないチップ
が存在する。このような時は、タスク、スレッドのよう
なプログラム技法により、排他制御を行なうようにす
る。

【００５６】図７には、フラッシュメモリ１５に対応す
るセグメント管理情報及びＲＯＭ実行可能プログラム及
びその属性情報などのプルグラムヘッダ情報の格納例が
示されている。図７の例は、Ｈ１バイトを最小消去単位
のブロックとするフラッシュメモリで、ＲＯＭ実行可能
プログラム及びセグメント管理情報、属性情報に割り当
てられる領域のフラッシュメモリとして、ブロックをｎ
個持つシステムである。つまり、この領域に割り当てら
れたサイズは、Ｈ１バイト×ｎである。また、このとき
のセグメントの単位をＨ２バイトとし、ブロック０のセ
グメントに分けた先頭の部分を、セグメントの管理情報
及び属性情報群を格納するプログラムヘッダ領域とす
る。このプログラムヘッダ領域として必要な容量をＨ３
バイトとすると、Ｈ３＜Ｈ２であるときはヘッダ領域に
必要なセグメントは１つであるが、Ｈ３＞Ｈ２であると
きは、その必要とする複数の連続するセグメントをプロ
グラムヘッダ領域とする。このヘッダ領域の次のセグメ
ントからＲＯＭ実行プログラムを格納するプログラムデ
ータ領域となり、セグメント番号を０から順に割り付け
て行く。

【００５７】次に図８を参照してより具体的な実施例に
ついて説明する。本実施形態のフラッシュメモリ１５と
しては、例えば図８に示すように、消去が６４Ｋバイト
単位で可能な、すなわちブロックサイズが６４Ｋバイト
である、１Ｍ（厳密には１．０２４Ｍ）×８ビットのフ
ラッシュメモリが使用される。この図に示すように、各
ブロックに「０」から「Ｆ」まで順に番号（16進数）を
付ける。さらに、各ブロックを４Ｋバイトのセグメント
に分割して行くとＦＦ個のセグメント数になる。すなわ
ち図８に示す例は、図７において、Ｈ１＝６４Ｋ，Ｈ２
＝４Ｋ，ｎ＝１６とした場合に相当する。

【００５８】なお本発明には数多くの実施形態があり、
以上の開示に基づいて多様に改変することが可能であ
る。例えば、次のようなものが含まれる。 （1）上述した実施形態は、フラッシュメモリに本発明
を適用したものであるが、他の類似するメモリがフラッ
シュメモリと同じ書き込み、読み出し機能を備えてお
り、かつ、書き込み前にブロックの消去特性を有するメ
モリであれば同様に適用可能である。 （2）フラッシュメモリの消去単位である物理ブロック
は、バイト単位やワード単位の他どのようなデータ単位
であっても、同様に適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、フ
ラッシュ型メモリが、最小消去単位であるブロックを複
数のセグメントに分割して管理され、プログラムデータ
がセグメント単位のスパンドレコードとして格納される
ので、ブロックサイズより小さいサイズのプログラムデ
ータを効率的に記憶することができ、メモリ容量の使用
効率を向上させることができる。

【００６０】また複数のセグメントがヘッダ領域と、デ
ータ領域とに分けられ、データ領域に格納したプログラ
ムデータの管理情報がヘッダ領域に格納されるので、ヘ
ッダ領域の管理情報を更新することにより、データ領域
に格納されたデータの物理的消去を行うことなく、論理
的削除が可能となり、物理的消去処理を伴う書き換え回
数を低減することができる。その結果、処理の高速化を
図ることが可能となる。

【００６１】また管理情報の更新は、必要な情報をヘッ
ダ領域に追記することにより実行されるので、過去の管
理情報をある程度保持していることになり、事故などに
よりデータ消失・破壊が発生した場合にも、データをあ
る程度復元することができる。その結果、コンピュータ
システムの異常による停止からの復旧やデータの復元を
行うのに有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるコンピュータシス
テムの構成例を示すブロック図である。

【図２】図１のシステムに適用されるソフトウェア構造
を示す図である。

【図３】フラッシュメモリの物理ブロックにセグメント
等の割付を行った例を説明するための図である。

【図４】セグメント管理情報並びにＲＯＭ実行可能プロ
グラム属性情報及びその管理情報を説明するための図で
ある。

【図５】セグメント管理情報に含まれるレコード情報及
びそれに付随する情報を説明するための図である。

【図６】プログラムデータの属性情報及びそれに付随す
る情報を説明するための図である。

【図７】ブロックサイズとセグメントサイズとの関係、
及びプログラムデータのヘッダ情報を格納する領域の設
定方法を説明するための図である。

【図８】図７に示す形態のより具体的な実施例を示す図
である。

【符号の説明】

１１ プロセッサ １２ ランダムアクセスメモリ １３ 拡張記憶装置 １４ フラッシュメモリ制御部１４ １５ フラッシュメモリ ２４ フラッシュ管理マネージャ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロック単位で記録内容を消去できるフ
   ラッシュ型メモリにプログラムデータを格納するデータ
   記憶装置において、 前記ブロックを複数のセグメントに分割して管理し、前
   記プログラムデータを前記セグメント単位のスパンドレ
   コードとして格納するように構成したことを特徴とする
   データ記憶装置。
2. 【請求項２】 前記複数のセグメントのうちの一部をヘ
   ッダ領域とし、残りのセグメントを、前記プログラムデ
   ータを格納するデータ領域とし、該データ領域に格納し
   たプログラムデータの管理情報を前記ヘッダ領域に格納
   することを特徴とする請求項１に記載のデータ記憶装
   置。
3. 【請求項３】 前記データ領域に格納したプログラムデ
   ータの更新は、対応する管理情報を更新することにより
   行い、該管理情報の更新は、必要な情報を前記ヘッダ領
   域に追記することにより行うことを特徴とする請求項２
   に記載のデータ記憶装置。
4. 【請求項４】 前記プログラムデータの管理情報は、前
   記セグメント毎の管理情報と、プログラム毎の管理情報
   とを含むことを特徴とする請求項２または３に記載のデ
   ータ記憶装置。
5. 【請求項５】 前記プログラムデータの管理情報は、前
   記セグメント毎の管理情報が記述されている領域の先頭
   アドレスを示すポインタ情報と、前記プログラム毎の管
   理情報が記述されている領域の先頭アドレスを示すポイ
   ンタ情報とを含むことを特徴とする請求項４に記載のデ
   ータ記憶装置。
6. 【請求項６】 前記セグメント毎の管理情報は、前記プ
   ログラムデータの連続性を示すレコード情報と、該レコ
   ード情報の管理状態を示す情報とからなることを特徴と
   する請求項４または５に記載のデータ記憶装置。
7. 【請求項７】 前記プログラム毎の管理情報は、当該プ
   ログラムの識別情報、当該プログラムに対応するプログ
   ラムデータのサイズを示す情報、当該プログラムに対応
   するプログラムデータが格納されているセグメントの先
   頭のセグメントを示す情報、及び当該プログラムに対応
   するプログラムデータに関連する付属情報の少なくとも
   １つを含む属性情報と、該属性情報の管理状態を示す情
   報とからなることを特徴とする請求項５または６に記載
   のデータ記憶装置。
8. 【請求項８】 ブロック単位で記録内容を消去できるフ
   ラッシュ型メモリにプログラムデータを格納する場合の
   データ管理方法において、 前記ブロックを複数のセグメントに分割して管理し、前
   記プログラムデータを前記セグメント単位のスパンドレ
   コードとして格納することを特徴とするデータ管理方
   法。