JP2003233529A - メモリシステム - Google Patents
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Abstract
に寄与するメモリシステムを提供する。 【解決手段】 メモリシステム(1)は、書き換え可能
な不揮発性メモリ(2)と、バッファメモリ(5)と、
コントローラ(4)とを有する。コントローラは、外部
装置からのアクセス要求に応答して、前記コントローラ
と前記外部装置との間の第1データ転送、前記コントロ
ーラと前記不揮発性メモリとの間の第2データ転送、及
び前記コントローラと前記バッファメモリとの間の第3
データ転送を制御し、前記第3データ転送における前記
コントローラから前記バッファメモリへの転送と前記バ
ッファメモリから前記コントローラへの転送とを時分割
で制御し、この時分割による転送に並行して前記第1デ
ータ転送又は前記第2データ転送を可能にする。
Description
ス要求に応答して外部インタフェースと不揮発性メモリ
のアクセス制御とを行うメモリシステムにおけるアクセ
スデータのバッファリング技術に関し、例えばフラッシ
ュメモリカードに適用して有効な技術に関する。
モリとコントローラを備え、フラッシュメモリカードに
接続するホスト装置の動作速度に比べてフラッシュメモ
リの動作速度、特に書き込み若しくは書き換え動作速度
が遅いため、その動作速度の違いを吸収するためにコン
トローラはバッファメモリを備える。前記コントローラ
は外部からの書き込み要求に応答して、外部からの書き
込みデータをバッファメモリに入力し、入力したデータ
をフラッシュメモリに書き込み制御する。また、コント
ローラは外部からの読み出し要求に応答して、フラッシ
ュメモリから読み出したデータをバッファメモリに一時
的に蓄積し、蓄積したデータを外部に出力する。従来の
バッファメモリには比較的小容量のSRAM(Static R
andom Access Memory)若しくはスタティックラッチ等
を採用するものが多い。
のSRAMを採用したのでは、外部からバッファメモリ
に入力したデータをフラッシュメモリに書き込みが完了
するまでホスト装置からメモリカードへのデータ転送を
待たせなければならない。また、フラッシュメモリから
バッファメモリに蓄積した読み出しデータを外部に出力
するまでフラッシュメモリの新たな読み出し動作を待た
せなければならない。特に、フラッシュメモリへの書き
込みを失敗した場合、例えば当初の書き込み動作を行っ
たセクタの不良により代替セクタへの再書き込みを行わ
なければならないとき、ホスト装置から次の書き込みデ
ータをバッファメモリに受取ることができない。すなわ
ち、フラッシュメモリとコントローラとの間の問題によ
りホスト装置とコントローラ間のデータ転送を待たせな
ければならない。これによって、ホスト装置の負担及び
処理時間が増えて、データ処理効率が低下するとい問題
を生ずる。
いて、公知ではないが、本出願人による特許出願の存在
を確認した。特願2001−174978、特願200
1−177924、特願2001−213639、特願
2001−213640である。これらの出願は揮発性
メモリとしてのSDRAMの記憶情報をバックアップす
るのに不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリを用い
る技術を提供する。SDRAMはバッファメモリとして
位置付けられていない。
ータ処理即率の向上に寄与するメモリシステムを提供す
ることにある。
要求に応答して外部インタフェースと不揮発性メモリの
アクセス制御とを行うメモリシステムにおいて、ホスト
装置との間のデータ転送に関するホスト装置の待ち時間
短縮、処理負担低減、処理時間低減に寄与することがで
きるメモリシステムを提供することにある。
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
不揮発性メモリと、バッファメモリと、コントローラと
を有する。前記コントローラは、外部装置からのアクセ
ス要求に応答して、前記コントローラと前記外部装置と
の間の第1データ転送、前記コントローラと前記不揮発
性メモリとの間の第2データ転送、及び前記コントロー
ラと前記バッファメモリとの間の第3データ転送を制御
し、前記第3データ転送における前記コントローラから
前記バッファメモリへの転送と前記バッファメモリから
前記コントローラへの転送とを時分割で制御し、この時
分割による転送に並行して前記第1データ転送又は前記
第2データ転送を可能にする。
に応答するときコントローラは、バッファメモリへの書
込みデータの蓄積とバッファメモリに蓄積した書込みデ
ータの出力とを時分割で行ない、その書き込みデータ蓄
積処理に並行して第2データ転送による不揮発性メモリ
への書込みデータの転送を行なうことができ、また、そ
の書き込みデータ出力処理に並行して第1データ転送に
よる外部装置からの次の書き込みデータの入力を行なう
ことができる。外部からのリードアクセス要求に応答す
るときコントローラは、バッファメモリへの読み出しデ
ータの蓄積とバッファメモリに蓄積した読み出しデータ
の出力とを時分割で行ない、その読み出しデータ蓄積処
理に並行して第1データ転送による外部装置への読み出
しデータの転送を行なうことができ、また、その読み出
しデータ出力処理に並行して第2データ転送による不揮
発性メモリからの次の読み出しデータの入力を行なうこ
とができる。
により、外部装置例えばホスト装置による複数の書込み
データの供給タイミングに多くの待ち時間を必要とせ
ず、また、ホスト装置による複数の読み出しデータの取
得タイミングに多くの待ち時間を必要としない。したが
って、ホスト装置とコントローラとの間のデータ転送に
関するホスト装置の待ち時間短縮、処理負担低減、処理
時間低減に寄与することができる。これは、メモリアク
セスを伴うデータ処理即率の向上に寄与する。
バッファリング機能を最大限発揮させるには前記第3デ
ータ転送の動作速度を、前記第1データ転送速度の大凡
2倍よりも速くすることが望ましい。理論上ホスト装置
の待ち時間がなくなる。
バッファメモリをシングルポートのクロック同期型の揮
発性メモリとし、FIFO動作させるのがよい。バッフ
ァメモリの高速化とアクセス制御の容易を実現できる。
不揮発性メモリは例えばフラッシュメモリである。
グ、第2転送と第3転送との間のバッファリングを実現
する一つの態様として、前記コントローラは、前記外部
装置とバッファメモリとの間に配置されるデュアルポー
トのデータバッファと、前記バッファメモリと前記不揮
発性メモリとの間に配置されるデュアルポートのデータ
バッファとを有するのが望ましい。第1データ転送と第
3データ転送の並列化、第2データ転送と第3データ転
送の並列化のための制御が更に容易になる。
テムは、書き換え可能な不揮発性メモリと、バッファメ
モリと、コントローラとを有する。前記コントローラ
は、外部装置に接続される第1データ転送制御部と、前
記不揮発性メモリに接続される第2データ転送制御部
と、前記バッファメモリに接続され前記第1データ転送
制御部からの転送要求及び第2データ転送制御部からの
転送要求に応答してバッファメモリとの間のデータ転送
を制御する転送調停部とを有する。前記第1データ転送
制御部は、デュアルポートのデータバッファを介して外
部装置と転送調停部に接続され、転送調停部に転送要求
を出力する。前記第2データ転送制御部は、デュアルポ
ートのデータバッファを介して不揮発性メモリと転送調
停部に接続され、転送調停部に転送要求を出力する。転
送調停部は、第1データ転送制御部からの転送要求と第
2データ転送制御部からの転送要求に対し、前記バッフ
ァメモリに対する書き込み方向の転送と前記バッファメ
モリに対する読み出し方向の転送とを時分割で制御す
る。
のデータ転送は第1データ転送制御部におけるデータバ
ッファでバッファリングされ、不揮発性メモリとコント
ローラとの間のデータ転送は第2データ転送制御部にお
けるデータバッファでバッファリングされ、双方のデー
タバッファとバッファメモリとの間のデータ転送を時分
割で行なうことができる。よって、外部からのライトア
クセス要求に応答するときコントローラは、バッファメ
モリへの書込みデータの蓄積とバッファメモリに蓄積し
た書込みデータの出力とを時分割で行ない、その書き込
みデータ蓄積処理に並行して第2転送制御部のデータバ
ッファから不揮発性メモリに書込みデータの転送を行な
うことができ、また、その書き込みデータ出力処理に並
行して第1転送制御部のデータバッファに外部装置から
の次の書き込みデータを取り込むことができる。外部装
置からのリードアクセス要求に応答するときコントロー
ラは、バッファメモリへの読み出しデータの蓄積とバッ
ファメモリに蓄積した読み出しデータの出力とを時分割
で行ない、その読み出しデータ蓄積処理に並行して第1
転送制御部のデータバッファから外部装置へ読み出しデ
ータの転送を行なうことができ、また、その読み出しデ
ータ出力処理に並行して第2転送制御部にデータバッフ
ァに不揮発性メモリからの次の読み出しデータの取込み
を行なうことができる。
例えばホスト装置による複数の書込みデータの供給タイ
ミングに多くの待ち時間を必要とせず、また、ホスト装
置による複数の読み出しデータの取得タイミングに多く
の待ち時間を必要としない。したがって、ホスト装置と
コントローラ間のデータ転送に関するホスト装置の待ち
時間短縮、処理負担低減、処理時間低減に寄与すること
ができる。これは、メモリアクセスを伴うデータ処理即
率の向上に寄与する。
ライトアクセス要求に応答するとき、前記第1データ転
送制御部は外部装置からデータバッファに所定量のデー
タが蓄積されたとき転送調停部にバッファメモリに対す
る書き込みのための転送要求を出力し、前記第2データ
転送制御部はデータバッファに所定量のデータがないと
き転送調停部にバッファメモリからデータバッファに対
する読み出しのための転送要求を出力する。また、外部
からのリードアクセス要求に応答するとき、前記第2デ
ータ転送制御部はバッファメモリからデータバッファに
所定量のデータが蓄積されたとき転送調停部にバッファ
メモリに対する書き込みのための転送要求を出力し、前
記第1データ転送制御部はデータバッファに所定量のデ
ータがないとき転送調停部にバッファメモリに対する読
み出しのための転送要求を出力する。
バッファリング機能を最大限発揮させるには、前記調停
部によるバッファメモリとの間のデータ転送の動作速度
を、前記第1転送制御部による外部との間のデータ転送
の動作速度に対して大凡2倍よりも速くすることが望ま
しい。理論上ホスト装置の待ち時間がなくなる。
バッファメモリをシングルポートのクロック同期型の揮
発性メモリで構成し、FIFO動作させるのがよい。バ
ッファメモリの高速化とアクセス制御が容易である。不
揮発性メモリは例えばフラッシュメモリである。
テムの一例であるフラッシュメモリカードが例示され
る。同図に示されるフラッシュメモリカード1は、所定
のセクタアドレス(物理アドレス)単位にデータ記憶領
域とその管理領域とを有するフラッシュメモリ(不揮発
性メモリ)2と、メモリシステムの外部に接続される外
部情報処理装置例えばホスト装置3からの要求に応答し
て前記フラッシュメモリ2に対するアクセス制御を行う
コントローラ4、前記コントローラ4に接続されたバッ
ファメモリ5とを有する。
ないが、電気的に消去及び書き込み可能なフラッシュッ
メモリセルをマトリクス配置したメモリセルアレイを有
する。フラッシュッメモリセルは、特に制限されない
が、チャンネル領域の上に絶縁膜で分離されたフローテ
ィングゲートとコントロールゲートを有し、例えば、電
子をフローティングゲートにホットエレクトロン注入す
ることでメモリセルの閾値電圧を上げ(例えば書き込み
と称する)、また、フローティングゲートに注入されて
いる電子をゲート絶縁膜を介してトンネル電流で放出さ
せることによりメモリセルの閾値電圧を低くする(消去
と称する)。フラッシュメモリセルのドレインはビット
線に、ソースはソース線に、コントロールゲートはワー
ド線に接続される。例えば、ワード線に割り当てられた
アドレスが前記セクタアドレスである。セクタドレス信
号によるワード線選択はワード線選択回路で行われる。
セクタアドレスで指定された複数のフラッシュメモリセ
ルの一部に対する選択はカラムアドレスを起点にカラム
アドレスカウンタで生成されるカラムアドレス信号に基
づいて行われる。尚、フラッシュメモリとして例えば特
開2001−23383公報に記載の構成を採用するこ
とができる。
メモリとして機能され、ローカルなメモリアドレスマッ
ピングは図2に例示されるように、セクタアドレス1〜
nの各アドレスに管理領域とユーザデータ記憶領域が割
当てられ、管理領域には各セクタの良否(有効性)更に
は代替先の有無などの情報が記憶される。
期型の揮発性メモリであるシングルポートのSDRAM
(Synchronous Dynamic Random Access Memory)によっ
て構成される。以下バッファメモリ5を単にSDRAM
5とも記す。前記SDRAM5は例えばダイナミック型
メモリセルをマトリクス配置したメモリセルアレイを有
し、クロック同期でコマンド及びアドレス等を入力し、
コマンドで指定されるライトアクセス又はリードアクセ
スなどをクロック信号に同期して高速に行なうことがで
きる。例えばホスト装置3とコントローラ4との間のバ
スを介するデータ転送(第1データ転送)の速度を10
0MB(メガ・バイト)/s(秒)とすると、SDRA
M5とコントローラ4との間のバスを介するデータ転送
(第3データ転送)の速度はその2倍以上である266
MB/sとされる。フラッシュメモリ2とコントローラ
4との間のバスを介するデータ転送(第2データ転送)
の速度はフラッシュッメモリ2自体のアクセス速度が遅
いのでそれに合わせて20MB/s程度である。
制御部(第1データ転送制御部)11、フラッシュデー
タ転送制御部(第2データ転送制御部)12、転送調停
部13、CPU14、及び制御レジスタ15から成る。
(15C)、アドレスレジスタ(15A)及びステータ
スレジスタ(15S)を有する。ホスト装置3はフラッ
シュメモリカード1をアクセスするときコマンドレジス
タ15Cにリード又はライトなどのコマンドをセット
し、アクセスアドレスをアドレスレジスタ15Aにセッ
トする。ホスト装置3とフラッシュメモリカード1との
状態はステータスレジスタ15Sを介して相互に認識可
能にされる。
全体的に制御する。コマンドレジスタ15Cにコマンド
がセットされると、CPU14はそのコマンドを解釈
し、フラッシュメモリ2に対するメモリインタフェース
制御と、ホスト装置3との間のデータインタフェース制
御、そして、インタフェース制御されるデータに対する
バッファ制御等を行なうことによって、アドレスレジス
タ15Aにセットされたアドレスに対応するフラッシュ
メモリ2のセクタに対するアクセスを完了する。
ルポートのデータバッファ20を介してホスト装置3と
転送調停部13を接続する。転送要求回路21は転送調
停部13に対して信号HDRQで転送要求を出し、信号
HDACKでアクノリッジを受けることにより転送調停
部13との間でデータバッファ20がデータの入力又は
出力動作される。この入力又は出力は、ホストデータ転
送制御部11が、信号HDIRを使って転送調停部13
に指示する。このHDIR信号は、CPU14が転送動
作開始前に、ホストデータ転送制御部11に設定する。
ホストデータ転送制御部11は信号HDACKによるア
クノリッジに応答して開始したデータバッファ20の転
送調停部13に対する入力又は出力動作量が規定量に達
したとき信号HEND_IRQをCPUにアサートして
転送動作を終了する。これによってCPU14は転送調
停部13に新たな転送要求を受付可能にする。ホストデ
ータ転送制御部11はホスト装置3にウェイト信号HW
AITを出力し、それをアサートすることによってホス
ト装置3に動作の休止を指示することができる。
とホスト装置3側との間の転送動作の可否についてはス
テータスレジスタ15Sを介するステータスの交換によ
り判断する。ホスト装置3から見るとデータバッファ2
1はそのアドレス空間にマッピングされている。コント
ローラ4のホストインタフェース部分のアドレスマッピ
ングを全体的に示すと図3のようになる。
ュアルポートのデータバッファ22を介してフラッシュ
メモリ2と転送調停部13を接続する。データバッファ
22はデュアルポートのFIFOバッファにより構成さ
れる。転送要求回路23は転送調停部13に対して信号
FDRQで転送要求を出し、信号FDACKでアクノリ
ッジを受けることにより転送調停部13との間でデータ
バッファ22がデータの入力又は出力動作される。この
入力又は出力は、フラッシュデータ転送制御部13が、
信号FDIRを使って転送調停部13に指示する。この
信号FDIRは、CPU14が転送動作開始前に、フラ
ッシュデータ転送制御部12に設定する。フラッシュデ
ータ転送制御部12は信号FDACKによるアクノリッ
ジに応答して開始したデータバッファ22の転送調停部
13に対する入力又は出力動作量が規定量に達したとき
信号FEND_IRQをCPUにアサートして転送動作
を終了する。これによってCPU14は転送調停部13
に新たな転送要求を受付可能にする。尚、図示はしない
が、データバッファ22とフラッシュメモリ2側との間
の転送動作の可否についてはフラッシュデータ転送制御
部12がフラッシュッメモリ2のステータスレジスタを
介するステータスの交換により判断する。
スト転送用アドレスカウンタ31及びフラッシュ転送用
アドレスカウンタ32から成る。前記ホスト転送用アド
レスカウンタ31はデータバッファ20とバッファメモ
リ5との間のデータ転送におけるSDRAM5のアクセ
スアドレスを生成する。前記フラッシュ転送用アドレス
カウンタ32はデータバッファ22とフラッシュメモリ
2との間のデータ転送におけるSDRAM5のアクセス
アドレスを生成する。前記アドレスカウンタ31,32
に対するアドレスプリセットはホスト装置3からのアク
セス要求毎にCPU14が行なう。ここでは、SDRA
M5は図4に例示されるようにFIFO形式でアクセス
制御される。前記ホスト転送用アドレスカウンタ31は
データバッファ20からSDRAM5への書き込みにお
いてはライトアドレスポインタとして機能され、SDR
AM5からデータバッファ20への読み出しにおいては
リードアドレスポインタとして機能される。前記フラッ
シュ転送用アドレスカウンタ32はデータバッファ22
からSDRAM5への書き込みにおいてはライトアドレ
スポインタとして機能され、SDRAM5からデータバ
ッファ22への読み出しにおいてはリードアドレスポイ
ンタとして機能される。転送許可回路30は転送要求信
号HDRQとFDRQとの競合を調停し、調停結果を信
号HDACK、FDACKにより転送要求回路21,2
3に返す。
例示される。転送調停部13は信号HDRQによってホ
スト転送要求があるか(S1)、信号FDRQによって
フラッシュ転送要求があるか(S2)、リフレッシュす
る必要があるか(S3)を順次サイクリックに判定して
いる。信号HDRQによりホスト転送要求がある場合、
ホスト装置3からのライトアクセス要求に応答する処理
ではアドレスカウンタ31が示すSDRAM5のアドレ
スへの書き込みを行ない、ホスト装置3からのリードア
クセス要求に応答する処理ではアドレスカウンタ31が
示すSDRAM5のアドレスに対する読み出しを行なっ
て(S1A)、アドレスカウンタ31をインクリメント
する(S1B)。信号FDRQによりフラッシュ転送要
求がある場合、ホスト装置3からのライトアクセス要求
に応答する処理ではアドレスカウンタ32が示すSDR
AM5のアドレスに対する読み出し、ホスト装置3から
のリードアクセス要求に応答する処理ではアドレスカウ
ンタ32が示すSDRAM5のアドレス対する書き込み
を行なって、アドレスカウンタ32をインクリメントす
る。リフレッシュを要すると判断されればSDRAM5
に対する記憶情報のリフレッシュを行なう。リフレッシ
ュアドレスは転送調停部13が保有する図示しないリフ
レッシュアドレスカウンタを用いて生成される。
らのライトアクセス要求に応答する処理では、アドレス
カウンタ31が示すSDRAM5のアドレスへの書き込
みと、アドレスカウンタ32が示すSDRAM5のアド
レスに対する読み出しを、8バイト単位などで時分割即
ち交互に行なうことができる。ホスト装置3からのリー
ドアクセス要求に応答する処理ではアドレスカウンタ3
1が示すSDRAM5のアドレスに対する読み出しと、
アドレスカウンタ32が示すSDRAMのアドレス対す
る書き込みを、8バイト単位などで時分割即ち交互に行
なうことができる。
の制御動作が例示される。CPU14は、ホスト装置3
からのライトアクセス要求を検出すると(S10)、ホ
スト転送用アドレスカウンタ31のセット、即ち、初期
化若しくは初期値のプリセットを行なう(S11)。更
にCPU14はホストデータ転送制御部11にホスト装
置3からデータバッファ20に入力されるデータを転送
調停部13に転送制御する指示を与える(S12)。こ
の後、CPU14はステータスレジスタ15Sに転送可
能ステータスをセットしてホスト装置3に書き込みデー
タのデータバッファ20への転送開始を通知する(S1
3)。これによって転送調停部13は図5で説明した前
記ホスト転送要求(S1)があった時の処理を行うこと
により、ホスト装置3からデータバッファ20に8バイ
トのデータが入力される度にそのデータをアドレスカウ
ンタ31で指定されるSDRAM5に格納可能にされ
る。更にCPU14は、アドレスレジスタ15Aに入力
されたアクセスアドレスからフラッシュメモリ2の物理
アドレス即ちセクタアドレスを算出し(S14)、算出
したセクタアドレスへのライトコマンドをフラッシュデ
ータ転送制御部4を介してフラッシュメモリ2に設定す
る(S15)。この後、CPU14はフラッシュ転送用
アドレスカウンタ32のセット、即ち、初期化若しくは
初期値のプリセットを行なう(S16)。そしてCPU
14はフラッシュデータ転送制御部12にSDRAM5
からデータバッファ22に8バイトのデータが入力され
る度にそのデータをフラッシュメモリ2に転送可能とす
る指示を与える(S17)。この間に転送調停部13は
図5で説明した前記フラッシュ転送要求(S2)があっ
た時の処理を行うことにより、データバッファ22の保
持データが8バイトになるように、SDRAM5の記憶
データをアドレスカウンタ32の値に従ってデータバッ
ファ22の転送する。
る処理とフラッシュ転送要求に応ずる処理が時分割で繰
り返されていくいとき、前記信号HEND_IRQ及び
FEND_IRQが共にアクティブになる状態を検出し
て(S18)、ライトアクセス要求待ち状態に入る(S
10)。即ち、ホスト装置3から指示されたライトアク
セス要求に応答して実行すべきライトデータ数に応ずる
データがSDRAM5に格納されたときHEND_IR
Qがアクティブにされ、前記実行すべきライトデータ数
に応ずるデータがSDRAM5から読み出されたとき信
号FEND_IRQがアクティブにされる。
PUの制御動作が例示される。CPU14は、ホスト装
置3からのリードアクセス要求を検出すると(S2
0)、アドレスレジスタ15Aに入力されたアクセスア
ドレスからフラッシュメモリ2の物理アドレス即ちセク
タアドレスを算出し(S21)、算出したセクタアドレ
スへのリードコマンドをフラッシュデータ転送制御部4
を介してフラッシュメモリ2に設定する(S22)。そ
してCPU14はフラッシュ転送用アドレスカウンタ3
2のセット、即ち、初期化若しくは初期値のプリセット
を行なう(S23)。更にCPU14はフラッシュデー
タ転送制御部12に、フラッシュメモリ2からデータバ
ッファ22に入力されるデータを転送調停部13に転送
制御する指示を与える(S24)。これによって転送調
停部13は図5で説明した前記フラッシュ転送要求(S
2)があった時の処理を行うことにより、フラッシュメ
モリ2からデータバッファ22に例えば8バイトのデー
タが入力される度に、そのデータをアドレスカウンタ3
2で指定されるSDRAM5に格納可能にする。この
後、CPU14はホスト転送用アドレスカウンタ31の
セット、即ち、初期化若しくは初期値のプリセットを行
なう(S25)。そしてCPU14はホストデータ転送
制御部11にSDRAM5からデータを読み出してデー
タバッファ20に供給する指示を与える(S26)。C
PU14はステータスレジスタ15に転送可能ステータ
スをセットしてホスト装置3に読み出しデータの取込み
が可能であることを通知し(S13)、転送調停部13
は図5で説明した前記ホスト転送要求(S1)があった
時の処理を行なって、データバッファ20の保持データ
が8バイトになるようにSDRAM5の記憶データをア
ドレスカウンタ31の値に従ってデータバッファ20の
転送する。
る処理とフラッシュ転送要求に応ずる処理が時分割で繰
り返されていくいとき、前記信号HEND_IRQ及び
FEND_IRQが共にアクティブになる状態を検出し
て(S28)、リードアクセス要求待ち状態に入る(S
20)。即ち、ホスト装置3から指示されたリードアク
セス要求に応答して実行すべきリードデータ数に応ずる
データがSDRAM5に格納されたときFEND_IR
Qがアクティブにされ、前記実行すべきリードデータ数
に応ずるデータがSDRAM5から読み出されたとき信
号HEND_IRQがアクティブにされる。
のホスト装置3、SDRAM5及びフラッシュメモリ2
のデータ転送動作を相関的に示す。(A)はホスト装置
3の動作状態、(B)はSDRAM5の動作状態、
(C)はフラッシュメモリ2の動作状態を示す。H_A
DRはホスト装置3からコントローラ4に接続するアド
レスバス、H_DATはホスト装置3とコントローラ4
を接続するデータバス、H_WEはホスト装置3が出力
するライトイネーブル信号、H_OEはホスト装置3が
出力するアウトプットイネーブル信号である。D_CL
KはSDRAM5に供給される同期クロック信号、D_
WEはコントローラ4からSDRAM5に供給されるラ
イトイネーブル信号、D_DATはコントローラ4とS
DRAM5を接続するデータバスである。F_OEはコ
ントローラ4がフラッシュメモリ2に出力するアウトプ
ットイネーブル信号、F_WEはコントローラ4からフ
ラッシュメモリ2に供給されるライトイネーブル信号、
F_CSはコントローラ4からフラッシュメモリ2に出
力されるシリアルクロック信号、F_DATはコントロ
ーラ4とフラッシュメモリ2を接続するデータバスであ
る。
アドレスレジスタ15Aにアドレス値、コマンドレジス
タ15Cにライト転送コマンドを出力し、コントローラ
4のステータスレジスタ15Sを読み込む。転送可能を
示すステータスを読み込んだ後、データバッファ20の
データレジスタにデータを転送していく。データ転送は
ブロック単位であり、各ブロック例えば8バイトであ
る。コントローラ4はフラッシュメモリ2に書き込みの
セクタアドレス値、ライト転送コマンドを与えておく。
コントローラ4はデータブロック1のデータを入力する
と、そのデータをSDRAM5に書き込む。このときの
書き込みサイクルはTdwで示される。これによって書
き込まれたデータブロック1のデータは今度はSDRA
M5からコントローラ4に読み出される。このときの読
み出しサイクルはTdrで示される。コントローラ4に
読み出されたデータブロック1のデータはフラッシュメ
モリ2に転送される。SDRAM5がデータブロック1
のデータに対して書き込みサイクルTdwと読み出しサ
イクルを行っている最中に、ホスト装置3は、次のデー
タブロック2のデータをコントローラ4のバッファ20
に向けて出力している。フラッシュメモリ2にデータブ
ロック1のデータを転送しているときSDRAM5には
データブロック2のデータに対するライトサイクルとリ
ードサイクルが時分割で行われる。データブロック4ま
でのデータに対して上記と同様の処理が行なわれる。
データバッファ20の転送調停部13側ポートからデー
タブロック3のデータを読み出してSDRAM5に格納
し(Ti〜Tj)、これに続けてSDRAM5に格納し
たデータをデータバッファ22にその転送調停部13側
ポートから格納しているとき(Tj〜Tk)、データバ
ッファ20のホスト装置3側ポートから次のデータブロ
ック4のデータがデータバッファ20に入力されると共
に、データバッファ22のフラッシュメモリ2側ポート
からその前のデータブロック2のデータがフラッシュメ
モリ2に転送される。要するに、ホスト装置3からのラ
イトアクセス要求に応答するときコントローラ4は、S
DRAM5への書込みデータの蓄積とSDRAM5に蓄
積した書込みデータの出力とを時分割で行ない、前記S
DRAM5への書き込みデータ蓄積処理に並行してフラ
ッシュメモリ2への書込みデータの転送を行なうことが
でき、また、SDRAM5からの前記書き込みデータ出
力処理に並行してホスト装置3からの次の書き込みデー
タの入力を行なうことができる。
るライトコマンド列は、アドレス値(セクタドレス
値)、ライト転送コマンド、書き込みデータ(データブ
ロック1〜データブロック4)、及びライトスタートコ
マンドとされ、フラッシュメモリ2はライトスタートコ
マンドが入力されること条件に、その直前までに入力さ
れた情報を一かたまりのコマンド列と解釈し、その結果
にしたがってフラッシュメモリ2の内部で書き込み動作
を開始する。図8においてアドレス値入力からライトス
タートコマンド入力までのコマンド列供給サイクルはT
fwとして図示される。
のホスト装置、SDRAM及びフラッシュメモリのデー
タ転送動作を相関的に示す。(A)はホスト装置3の動
作状態、(B)はSDRAM5の動作状態、(C)はフ
ラッシュメモリ2の動作状態を示す。
アドレスレジスタ15Aにアドレス値、コマンドレジス
タ15Cにリード転送コマンドを出力する。コントロー
ラ4はそのアドレス値とフラッシュリード転送コマンド
をフラッシュメモリ2に与える。これによって、フラッ
シュメモリ2はクロック信号F_CSに同期してデータ
ブロック1〜データブロック4のデータを順次読み出
す。図9においてその読み出しサイクルはTfrとして
図示される。最初に読み出されたデータブロック1のデ
ータはデータバッファ22を介してSDRAM5に書き
込まれる。この書き込みサイクルはTdwとして図示さ
れる。更に書き込まれたデータブロック1のデータはS
DRAM5から読み出されてデータバッファ20に供給
される。この読み出しサイクルはTdrとして図示され
る。データバッファ20にデータブロック1のデータが
揃ったところで、ステータスレジスタ15Sが転送可能
とされる。ホスト装置3はそのステータスを認識するこ
とによりデータブロック1のデータを取りこむ。データ
ブロック2〜データブロック4についても上記同様の処
理が行なわれる。
データバッファ22の転送調停部13側ポートからデー
タブロック3のデータを読み出してSDRAM5に格納
し(Tp〜Tq)、これに続けてSDRAM5に格納し
たデータをデータバッファ20に格納しているとき(T
q〜Tr)、データバッファ22のフラッシュメモリ2
側ポートから次のデータブロック4のデータがデータバ
ッファ22に入力されると共に、データバッファ20の
ホスト装置3側ポートからその前のデータブロック2の
データがホスト装置3に取り込まれる。要するに、ホス
ト装置3からのリードアクセス要求に応答するときコン
トローラ4は、SDRAM5に対する読み出しデータの
蓄積とSDRAM5に蓄積した読み出しデータの出力と
を時分割で行ない、前記SDRAM5に対する読み出し
データ蓄積処理に並行してホスト装置3がバッファメモ
リ20から読み出しデータを取り込むことができ、ま
た、SDRAM5から前記読み出しデータを出力する処
理に並行してフラッシュメモリ2からの次の読み出しデ
ータをバッファメモリ22に入力する処理を行なうこと
ができる。
クルTdwの一例が示される。CLKは前記D_CLK
に対応するクロック信号、CKEはクロックイネーブル
信号、CS_Nはチップ選択信号、RAS_Nはロウア
ドレスストローブ信号、CAS_Nは絡むアドレススト
ローブ信号、WE_Nは前記D_WEに対応するライト
イネーブル信号、A14〜A0はアドレス信号、D15
〜D0はデータである。
クルTdrの一例が示される。
き込みサイクルTfwの一例が示される。1FHはライ
ト転送コマンド、SA8(1)、SA(2)はアドレス
値、40Hはライトスタートコマンドを意味する。書込
みデータ(Din)はシリアルクロックSCに同期して
入力される。
み出しサイクルTfrの一例が示される。00H/F0
Hはリードト転送コマンド、SA8(1)、SA(2)
はアドレス値を意味する。読み出しデータ(Dout)
はシリアルクロックSCに同期して出力される。
データ転送処理フローが例示される。同図の処理フロー
はフラッシュメモリ2に対する書き込みエラーがない場
合を想定する。ホスト装置3からライトアクセス要求が
発行されると、コントローラ4はホスト装置3にライト
転送準備可能を通知し、フラッシュメモリ2にライト転
送要求を出す。これを受けてホスト装置3はコントロー
ラ4に書込みデータのライト転送を行い、コントローラ
4はフラッシュメモリ2に書込みデータをライト転送す
る。フラッシュメモリ2はライト動作を行ない、ここで
は、コントローラ4に正常終了を返す。データバッファ
20に新たなブロックの書込みデータを蓄積する余裕が
ないような場合にコントローラ4は信号HWAITをア
サートしてライト転送一時中断要求をホスト装置3に出
す。コントローラ4は新たなブロックの書込みデータを
蓄積可能になると、信号HWAITをネゲートしてライ
ト転送再開をホスト装置3に与える。これによって、ホ
スト装置3はコントローラ4にライト転送を再開し、コ
ントローラ4はフラッシュメモリ2に書き込みデータの
転送を再開する。ライトアクセス要求に応答する全ての
処理を終えるとコントローラ4はホスト装置3にライト
転送終了通知を与える。
別のデータ転送処理フローが例示される。同図の処理フ
ローはフラッシュメモリ2に対する書き込みエラーがあ
る場合を想定する。ホスト装置3からライトアクセス要
求が発行されると、コントローラ4はホスト装置3にラ
イト転送準備可能を通知し、フラッシュメモリ2にライ
ト転送要求を出す。これを受けてホスト装置3はコント
ローラ4に書込みデータのライト転送を行い、コントロ
ーラ4はフラッシュメモリ2に書込みデータをライト転
送する。フラッシュメモリ2はライト動作を行ない、こ
こでは、書き込みエラーを生じ、コントローラ4に書き
込み失敗終了を通知する。これを受けてコントローラ4
は信号HWAITをアサートしてライト転送一時中断要
求をホスト装置3に出す。その後、コントローラ4は、
信号bHWAITをネゲートしてホスト装置3にライト
転送再開を通知し、フラッシュメモリ2に代替ブロック
ライト転送要求を出す。そして、ホスト装置3が書込み
データをコントローラ4にライト転送し、コントローラ
4はそのライトデータをフラッシュメモリ2にライト転
送する。ここではフラッシュメモリ2は更に書き込み失
敗し、書き込み失敗終了をコントローラ4に通知する。
その後もコントローラ4は失敗に係る書き込み処理をフ
ラッシュメモリ2に要求する。この間に、ホスト装置3
は後続のライトデータをコントローラ4に予め転送して
おくことができる。最後にライトアクセス要求に応答す
る全ての処理を終えるとコントローラ4はホスト装置3
にライト転送終了通知を与える。
データ転送処理フローが例示される。ホスト装置3から
リードアクセス要求が発行されると、コントローラ4は
ホスト装置3にリード転送準備可能を通知し、フラッシ
ュメモリ2にリード転送要求を出す。これを受けてフラ
ッシュメモリ2は読み出しデータをコントローラ4にリ
ード転送し、コントローラ4はそのリードデータをホス
ト装置3にリード転送する。ここでは、フラッシュメモ
リ2はコントローラ4に正常終了を返す。データバッフ
ァ20に新たなブロックの読み出しデータを蓄積する余
裕がないような場合にコントローラ4は信号HWAIT
をアサートしてリード転送一時中断要求をホスト装置3
に出す。コントローラ4は新たなブロックの読み出しデ
ータを蓄積可能になると、信号HWAITをネゲートし
てリード転送再開をホスト装置3に要求し、フラッシュ
メモリ2にリード転送要求を出す。これにより、上記同
様に、フラッシュメモリ2は読み出しデータをコントロ
ーラ4にリード転送し、コントローラ4はそのリードデ
ータをホスト装置3にリード転送する。リードアクセス
要求に応答する全ての処理を終えるとコントローラ4は
ホスト装置3にリード転送終了通知を与える。
た上記バッファリング機能により、ホスト装置3による
複数の書込みデータの供給タイミングに多くの待ち時間
を必要とせず、また、ホスト装置3による複数の読み出
しデータの取得タイミングに多くの待ち時間を必要とし
ない。したがって、ホスト装置3とコントローラ4間の
データ転送に関するホスト装置3の待ち時間短縮、処理
負担低減、処理時間低減に寄与することができる。これ
は、フラッシュメモリカード1に対するアクセスを伴う
データ処理効率を向上させることができる。
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。
リに限定されず、高誘電体メモリ等その他の記憶形式を
採用する書換え可能な不揮発性メモリであってよい。ま
た、1個のメモリセルに対する情報記憶ビット数も1ビ
ットに限定されず、2ビット以上であってもよい。ま
た、メモリシステムはPCカードのようなフラッシュメ
モリカードに限定されず、データプロセッサを実装した
プロセッサボード上において構成することも可能であ
る。また、コントローラにおいてホストインタフェース
部分のデータバッファ、不揮発性メモリインタフェース
部分のデータバッファはデュアルポートに限定されず、
シングルポートのメモリ、若しくはレジスタ或はラッチ
回路であってもよい。要するに、バッファメモリに対す
る前記時分割によるデータ転送に並行してホストインタ
フェース又はフラッシュインタフェース部分でデータ入
出力が可能であればよい。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
に応答するときコントローラは、バッファメモリへの書
込みデータの蓄積とバッファメモリに蓄積した書込みデ
ータの出力とを時分割で行なうことができる。データバ
ッファをデュアルポート化すれば、その書き込みデータ
蓄積処理に並行して第2データ転送による不揮発性メモ
リへの書込みデータの転送を行なうことができ、また、
その書き込みデータ出力処理に並行して第1データ転送
による外部装置からの次の書き込みデータの入力を行な
うことができる。
ときコントローラは、バッファメモリへの読み出しデー
タの蓄積とバッファメモリに蓄積した読み出しデータの
出力とを時分割で行なう。データバッファのデュアルポ
ート化により、その読み出しデータ蓄積処理に並行して
第1データ転送による外部装置への読み出しデータの転
送を行なうことができ、また、その読み出しデータ出力
処理に並行して第2データ転送による不揮発性メモリか
らの次の読み出しデータの入力を行なうことができる。
よる複数の書込みデータの供給タイミングに多くの待ち
時間を必要とさせず、また、ホスト装置による複数の読
み出しデータの取得タイミングに多くの待ち時間を必要
とさせない。したがって、ホスト装置とコントローラ間
のデータ転送に関するホスト装置の待ち時間短縮、処理
負担低減、処理時間低減に寄与することができる。メモ
リアクセスを伴うデータ処理効率を向上させることがで
きる。
ッシュメモリカードのブロック図である。
モリのローカルなメモリアドレスマッピング図である。
ドレスマッピングを全体的に示す説明図である。
ある。
ャートである。
例示するフローチャートである。
作を例示するフローチャートである。
置、SDRAM及びフラッシュメモリのデータ転送動作
を相関的に示すタイミングチャートである。
置、SDRAM及びフラッシュメモリのデータ転送動作
を相関的に示すタイミングチャートである。
を示すタイミングチャートである。
を示すタイミングチャートである。
Tfwの一例を示すタイミングチャートである。
Tfrの一例を示すタイミングチャートである。
理フローとしてフラッシュメモリに対する書き込みエラ
ーがない場合を示したフローチャートである。
送処理フローとしてフラッシュメモリに対する書き込み
エラーがある場合を示したフローチャートである。
理フローを例示するフローチャートである。
スタ、ステータスレジスタ) 20 データバッファ 21 転送要求回路 22 データバッファ 23 転送要求回路 31 ホスト転送アドレスカウンタ 32 フラッシュ転送アドレスカウンタ 33 転送許可回路
Claims (12)
- 【請求項1】 書き換え可能な不揮発性メモリと、バッ
ファメモリと、コントローラとを有し、 前記コントローラは、外部装置からのアクセス要求に応
答して、前記コントローラと前記外部装置との間の第1
データ転送、前記コントローラと前記不揮発性メモリと
の間の第2データ転送、及び前記コントローラと前記バ
ッファメモリとの間の第3データ転送を制御し、前記第
3データ転送における前記コントローラから前記バッフ
ァメモリへの転送と前記バッファメモリから前記コント
ローラへの転送とを時分割で制御し、この時分割による
転送に並行して前記第1データ転送又は前記第2データ
転送を可能にすることを特徴とするメモリシステム。 - 【請求項2】 前記第3データ転送の動作速度は、前記
第1データ転送のデータ転送速度に対して大凡2倍より
も速いことを特徴とする請求項1記載のメモリシステ
ム。 - 【請求項3】 バッファメモリはシングルポートのクロ
ック同期型の揮発性メモリであり、FIFO動作される
ことを特徴とする請求項1又は2記載のメモリシステム - 【請求項4】 前記コントローラは、前記外部装置とバ
ッファメモリとの間に配置されるデュアルポートのデー
タバッファと、前記バッファメモリと前記不揮発性メモ
リとの間に配置されるデュアルポートのデータバッファ
とを有して成るものであることを特徴とする請求項3記
載のメモリシステム。 - 【請求項5】 不揮発性メモリはフラッシュメモリであ
ることを特徴とする請求項4記載のメモリシステム。 - 【請求項6】 書き換え可能な不揮発性メモリと、バッ
ファメモリと、コントローラとを有し、 前記コントローラは、外部装置に接続される第1データ
転送制御部と、前記不揮発性メモリに接続される第2デ
ータ転送制御部と、前記バッファメモリに接続され前記
第1データ転送制御部からの転送要求及び第2データ転
送制御部からの転送要求に応答してバッファメモリとの
間のデータ転送を制御する転送調停部とを有し、 前記第1データ転送制御部は、データバッファを介して
外部装置と転送調停部に接続され、転送調停部に転送要
求を出力し、 前記第2データ転送制御部は、データバッファを介して
不揮発性メモリと転送調停部に接続され、転送調停部に
転送要求を出力し、 転送調停部は、第1データ転送制御部からの転送要求と
第2データ転送制御部からの転送要求に対し、前記バッ
ファメモリに対する書き込み方向の転送と前記バッファ
メモリに対する読み出し方向の転送とを時分割で制御す
ることを特徴とするメモリシステム。 - 【請求項7】 前記データバッファはデュアルポートを
持つことを特徴とする請求項6記載のメモリシステム。 - 【請求項8】 外部からのライトアクセス要求に応答す
るとき、前記第1データ転送制御部は外部装置からデー
タバッファに所定量のデータが蓄積されたとき転送調停
部にバッファメモリに対する書き込みのための転送要求
を出力し、前記第2データ転送制御部はデータバッファ
に所定量のデータがないとき転送調停部にバッファメモ
リからデータバッファに対する読み出しのための転送要
求を出力することを特徴とする請求項6記載のメモリシ
ステム。 - 【請求項9】 外部からのリードアクセス要求に応答す
るとき、前記第2データ転送制御部はバッファメモリか
らデータバッファに所定量のデータが蓄積されたとき転
送調停部にバッファメモリに対する書き込みのための転
送要求を出力し、前記第1データ転送制御部はデータバ
ッファに所定量のデータがないとき転送調停部にバッフ
ァメモリに対する読み出しのための転送要求を出力する
ことを特徴とする請求項6記載のメモリシステム。 - 【請求項10】 前記調停部によるバッファメモリとの
間のデータ転送の動作速度は、前記第1転送制御部によ
る外部との間のデータ転送の動作速度に対して大凡2倍
よりも速いことを特徴とする請求項6記載のメモリシス
テム。 - 【請求項11】 バッファメモリはシングルポートのク
ロック同期型のDRAMであり、FIFO動作されるこ
とを特徴とする請求項8又は9記載のメモリシステム - 【請求項12】 不揮発性メモリはフラッシュメモリで
あることを特徴とする請求項10記載のメモリシステ
ム。
Priority Applications (10)
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