JP2005196609A - 情報記録フォーマットおよび情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体メモリカードの内部に予め用意された予備ブロックの数が変更できない場合や、メモリブロックが複数のグループに分かれて交替処理される場合に、頻繁に更新する情報を含むグループのメモリブロックが、書換寿命に早く到達してしまう点。
【解決手段】パーティション管理情報領域と、パーティション領域を有し、パーティション管理情報領域は、パーティション領域の開始位置情報を含み、開始位置情報には、パーティション管理情報領域の終端からパーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、パーティション管理情報領域の終端から、パーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態であるフォーマットを用いた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体メモリ媒体に情報を記録する際の情報記録フォーマット、および、情報記録媒体に関する。

電気的にデータの記録や消去が可能で、電源を切っても記録されたデータが消えない不揮発性半導体メモリ媒体を内蔵した半導体メモリカードが近年普及しつつある。この種の半導体メモリカードに記録や再生を行う装置は、従来のテープ媒体やディスク媒体で必要だった機械的な可動部分が少なくて済むことから、小型・軽量で機械的故障の少ない装置を構成できる。またメモリ素子の大容量化や記録再生レートの高速化も進み、半導体メモリカードは映像や音声を記録する用途に使用され始めている。

半導体メモリカードに記録された映像や音声などの情報は、一般にファイルシステムによってファイルとして管理されている。ファイルシステムは、個々のファイルのサイズや記録された日時、クラスタやセクタなどの記録領域の使用状況や空き状況などを管理し、これらのファイル管理情報を、映像や音声のデータと共に記録媒体に記録する。記録した映像や音声がファイルとして認識され、正しく再生されるためには、映像や音声のデータだけでなく、そのファイル管理情報も正しく媒体に記録されている必要がある。

ここで、半導体メモリカードに映像を記録する場合の一例について説明する。半導体メモリカードをカメラレコーダ等の記録装置に挿入し、映像を記録しているとする。映像を記録している最中は、ファイル管理情報が時々刻々と変化する。例えば、ファイル管理情報のうち、記録中の映像ファイルのサイズ値は徐々に増加していく。さらに映像のファイルに割り当てた記録領域に関する情報も変化していく。

ここで、ファイル管理情報を映像記録の終了時にのみ半導体メモリカードに記録する場合、映像記録の途中で装置の電源が突然切れると、ファイル管理情報が半導体メモリカードに記録されないまま終了することになる。この様な状態で、半導体メモリカードを記録装置から抜き、他の記録再生装置へ挿入しても、記録した映像に関するファイル管理情報が正しく媒体に記録されていない。従って、その半導体メモリカードの映像ファイルを再生しようと試みても、ファイルが存在しない、または、ファイルのサイズが０である、等のエラーが発生する。

このような記録中の電源遮断に対処するため、映像の記録中にファイル管理情報を定期的に半導体メモリカードに記録する方法が考えられる。例えば、映像の記録中は１秒に１回の周期でファイル管理情報を半導体メモリカードに記録する。この場合、記録中に電源遮断が発生しても、電源遮断の発生する１秒前までのファイル管理情報が媒体に記録されている。従って、この半導体メモリカードには記録途中だった映像がファイルとして存在し、そのファイルサイズや記録領域の割り当て状況は、電源遮断の１秒前の状態を表しているので、この映像ファイルを再生すると、記録開始時から電源遮断の１秒前までの映像を再生することができる。

一方で、半導体メモリカードには書換可能な回数に関して寿命がある。前述のように、記録中に１秒に１回の周期でファイル管理情報を更新する方法を用いた場合、例えば６０分間の映像記録を行うと、６０分×６０秒／１回＝３６００回もファイル管理情報を更新することになる。さらに、半導体メモリカードの記録領域において、ファイル管理情報の記録場所（アドレス）が固定されている場合、ファイル管理情報の場所だけが何度も書換えられ、この部分だけ書換回数が多くなり、書換寿命に早く到達してしまうことになる。

半導体メモリカードの書換寿命を改善する従来例として、特許文献１や特許文献２に示す方法が知られている。
以下、図２を用いて従来例について説明する。図２は特許文献１に記載されたメモリカードの記録方法を示す概念図であり、図２において２０１、２０２、２０３、２０４はメモリブロックを表している。これらのメモリブロックは消去ブロック、または、消去可能ブロックとも呼ばれ、不揮発な半導体メモリの特徴として、ブロック単位でデータが消去される。

ここで消去の種類について説明する。メモリブロックのデータ消去とは、メモリブロック内の半導体メモリ素子を白紙の状態にすることであり、これを物理的なデータ消去と呼ぶことにする。一方で、ファイルシステム等を使ってファイルを削除した場合は、ファイルの管理情報のみが更新されるだけで、実際のファイルデータはメモリブロック上に残っていることが多い。このような消去は論理的なデータ消去と呼ばれる。

メモリブロック２０１には既にデータが書き込まれており、データを保持している状態にある。このメモリブロック２０１にはアドレスＡが割り当てられている。一方で、メモリブロック２０４はデータが何も書き込まれていない状態であり、予備ブロックとして確保されている。このメモリブロック２０４にはアドレスＤが割り当てられている。

この状態で、アドレスＡに対してデータ更新のアクセス要求が来た場合、まず、アドレスＡとアドレスＤを交換する。これによって予備ブロックだったメモリブロック２０４がアドレスＡになる。そして更新データは、アドレスＡが割り当てられたメモリブロック２０４に書き込まれる。一方でアドレスＤが割り当てられたメモリブロック２０１は、物理的にデータが消去され予備ブロックとなる。これによって、例えば特定のアドレスＡだけに書換要求が集中しても、予備ブロックと交互に書換えを行うので、ブロックあたりの書換回数が半分に分散され、書換回数の寿命を延ばす効果がある。

しかしながら、従来の方法では、予め用意された予備ブロックの数で書換寿命が決まってしまう課題がある。以下、この課題について図２を用いて説明する。図２において、メモリブロック２０１だけでなく、メモリブロック２０２と２０３もデータを保持しているとする。アドレス交換によってデータの書換えを代替できるブロックは、データを保持していないメモリブロック２０４だけである。従って、アドレスＡに対してデータ更新のアクセスが来ると、メモリブロック２０４にデータが書き込まれ、メモリブロック２０１が物理的にデータ消去されて予備ブロックになる。さらにもう一度アドレスＡに対してデータ更新のアクセスが来ると、メモリブロック２０１にデータが書き込まれ、メモリブロック２０４が物理的にデータ消去されて予備ブロックになる。このように、同じアドレスＡにデータ更新のアクセスが集中すると、メモリブロック２０２や２０３はデータを保持しているために交替処理に使用されず、メモリブロック２０１と２０４だけで、交互に書換えが行われる。

例えば同じアドレスＡに対して２万回の書換えアクセスが発生した場合、メモリブロック２０１と２０４だけが、交互にそれぞれ１万回づつ書換えられ、メモリブロック２０２と２０３は書換えが行われない。個々のメモリブロックの書換回数の寿命が１万回だった場合、この時点でメモリカードは書換回数の寿命を迎えることになる。

予備ブロックの数を２個に増やした場合は、２つの予備ブロックと１つのデータ保持ブロックの合計３ブロックで書換回数を分散することになる。この場合、３つのメモリブロックがそれぞれ１万回まで書換寿命があるとすれば、同じアドレスＡに対して合計３万回の書換えまで対応できることになる。しかし、この場合は４つのメモリブロックのうち、２つが予備ブロックであるため、メモリカードとしてユーザが使用可能な記憶容量は残りの２ブロック分だけになる。

このように、予備ブロックの数を大量に確保すれば、書換回数の寿命は長くなるが、半導体メモリカードの使用可能な記憶容量が少なくなる。逆に、予備ブロックの数を少なくすれば、使用可能な記憶容量は多いが、書換回数の寿命が短くなる。一般に半導体メモリカードの予備ブロック数は固定値であることが多いため、記憶容量や書換回数などの用途に応じて予備ブロック数を変更して使用することが困難である。従って、前述のようにファイル管理情報など同じアドレスのデータを何度も更新する使い方をした場合、予め用意された予備ブロック数が少ないと、半導体メモリカードの寿命に早く到達してしまうことになる。

また従来の方法では、半導体メモリカード内のメモリブロック数が増えると、アドレスの数が増えるために、アドレス交換の処理に時間がかかる。特に最近は半導体メモリカードの容量が１ギガバイトに達する製品も登場し、このような半導体メモリカードのメモリブロックの数は膨大である。アドレス交換の処理に時間がかかると、データ更新の処理速度が低下するため、映像などの高いビットレートでのデータ記録に間に合わない原因となる。

そこで膨大な数のメモリブロックを複数のグループに分けて扱うことが考えられる。以下、図３を用いて説明する。図３は従来のメモリカードのグループ分けを示す概念図であり、図３において３０１から３１６まではメモリブロックを表している。これらのメモリブロックは複数のグループに分かれており、メモリブロック３０１から３０４はグループ１に、メモリブロック３０５から３０８はグループ２に、メモリブロック３０９から３１２はグループ３に、メモリブロック３１３から３１６はグループ４に所属している。

ここでメモリブロック３０４はデータが何も書き込まれていない状態であり、予備ブロックとして確保されている。また、メモリブロック３０２と３０３は予備ブロックではない通常のメモリブロックであるが、初期化等の処理でメモリブロック内のデータを物理的に消去した後に、まだ一度もデータを書き込まれていない状態にある。このように予備ブロックではない通常のブロックでも、データを保持していない状態のブロックは、予備ブロックと同じように書換えを交替することができる。予備ブロックや、データを保持していないメモリブロックを書換えの交替処理に使用する方法は、特許文献２の図２０に詳しく記載されている。

予備ブロックやデータを保持していないブロックによる書換えの交替処理は、そのブロックが所属するグループ内でのみ行われるものとする。この理由は、メモリカード全体の膨大なブロック数を対象に交替処理を行うよりも、グループ分けしたグループ内のブロックのみを対象に交替処理を行う方が、処理対象となるブロック数が少なくて済み、交替処理に要する時間を短くできるためである。また、図３においてはグループ１だけでなく、他のグループにもそれぞれ予備ブロックが確保されている。図３ではメモリブロックの数が１６個に増えたにもかかわらず、１つのグループ内のメモリブロック数は図２と同じ４個である。データ更新の際にはグループ内の４個のアドレスに対してアドレス交換を行うので、グループ内のアドレス交換の処理時間は図２の場合とほぼ同等にすることができる。このようにメモリブロックの数が多い場合は、グループ分けすることで交替処理におけるアドレス交換の時間を短くすることができる。

しかしながら従来の方法では、局所的な書換集中によって、特定のグループだけが書換寿命に早く到達してしまう課題がある。以下、この課題について説明する。

図３においてメモリブロック３０１（アドレスＡ）にファイル管理情報が保持されているとする。メモリブロック３０４は予備ブロックであるとする。メモリブロック３０２と３０３は通常のブロックであるが、データを保持してない状態にあるとする。この状態でアドレスＡのファイル管理情報を何度も更新すると、アドレスＡはグループ１に存在するため、メモリブロック３０１と、予備ブロック３０４と、データを保持していないメモリブロック３０２と３０３の合計４ブロックの間で書換えの交替が行われる。書換えの交替処理はグループ内でのみ行われるため、結果としてグループ１のメモリブロックは、いずれも他のグループのメモリブロックに比べて書換回数が多くなり、他のグループよりも早く書換寿命を迎えることになる。さらに、メモリブロック３０２と３０３は通常のブロックであるため、一度データが書き込まれるとデータ保持状態となり、再びこのデータを更新するまでは交替処理には使用されなくなる。このような状態で同一アドレスに対する書換要求が集中すると、メモリブロック３０１と予備ブロック３０４の合計２ブロックだけで交替処理を行うため、４ブロックで交替処理した場合よりもさらに早く書換寿命を迎えることになる。このように、ファイル管理情報など頻繁に更新する情報を保持するグループは、他のグループに比べて早く書換寿命を迎える課題がある。

なお、図３で示したグループ分けは、メモリブロックをアドレス順に所定の数づつグループ分けした例を示したが、グループ分けの方法は多様にあり、例えば図３において、メモリブロック３０１、３０３、３０５、・・・３１５の奇数アドレスのグループと、３０２、３０４、３０６、・・・、３１６の偶数アドレスにグループ分けする方法や、３０１、３０５、３０９、３１３のようにグループ分けするインターリーブの方法など、様々である。しかし、いずれの場合も、頻繁に更新する情報を保持するグループは、他のグループに比べて早く書換寿命を迎える課題がある。
特許第２５８４１２０号公報 特開２００１−１８８７０１号公報

本発明が解決しようとする課題は、半導体メモリカードの内部に予め用意された予備ブロックの数が変更できない場合や、メモリブロックが複数のグループに分かれて交替処理される場合に、頻繁に更新する情報を含むグループのメモリブロックが、書換寿命に早く到達してしまう点である。これによって、半導体メモリカードの使用可能年数が短くなることが課題である。

本発明は、不揮発性半導体メモリ媒体の記録フォーマットであって、パーティション管理情報領域と、パーティション領域を有し、パーティション管理情報領域は、パーティション領域の開始位置情報を含み、開始位置情報には、パーティション管理情報領域の終端からパーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、パーティション管理情報領域の終端から、パーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態であることを最も主要な特徴とする。

本発明の情報記録フォーマットおよび情報記録媒体では、交替用領域を特定の領域に確保したフォーマットを用いる。交替用領域はデータ記録に使用されない領域に確保されている特徴があり、物理的にデータを消去しておけば、データを保持してない状態を維持できる。従って、この領域はデータ更新時にメモリブロックの交替処理に使用され、特定のデータだけが頻繁に更新されても、多数のメモリブロックで交替処理されるので、１個のメモリブロックの書換回数を減らすことができる。これによって、ファイル管理情報などを頻繁に更新する使い方をしても、半導体メモリカードの使用可能年数が短くなることを防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図であり、図１において１００はパーティション管理情報領域、１１０は交替用領域、１２０はパーティションブート情報領域、１３０はファイル管理情報領域、１４０はユーザデータ領域を表している。パーティション管理情報領域１００はマスターブートレコードとも呼ばれ、この記録媒体に存在するパーティションの開始位置やサイズ、種類などの情報と、パーティションから起動コードを読み出すためのコードなどが含まれている。パーティションブート情報領域１２０はパーティションブートレコードとも呼ばれ、パーティション内の各種情報や起動コードなどが含まれている。ファイル管理情報領域１３０はファイルシステムに依存したファイル管理情報が含まれており、例えばＦＡＴファイルシステムであれば、この領域にはファイルアロケーションテーブルが納められている。ユーザデータ領域１４０にはファイルの実体や、ディレクトリ情報が記録される。

なお、パーティションブート情報領域１２０の始端からユーザデータ領域１４０の終端までが、この記録媒体の第１のパーティションに相当する。１つの記録媒体には複数のパーティションを設けることも可能であり、その場合は第１のパーティションの後に、次のパーティションが続く。以下では説明を簡単にするため、パーティションが１つの場合について述べる。

ここで比較のために、従来の記録フォーマットについて説明する。図５は従来の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図であり、図５において５００はパーティション管理情報領域、５２０はパーティションブート情報領域、５３０はファイル管理情報領域、５４０はユーザデータ領域を表している。これらの領域はいずれも図１で説明したものと同じであり、パーティションブート情報領域５２０の始端からユーザデータ領域５４０の終端までが第１のパーティションに相当する。ただし、図５の従来の記録フォーマットでは、パーティション管理情報領域５００の終端から第１パーティションの始端までの間に交替用領域が確保されていない。この点が図１の本発明の記録フォーマットと異なる。

交替用領域が確保されていないことによる影響について図６を用いて説明する。図６は従来の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図であり、図６において５００はパーティション管理情報領域、５２０はパーティションブート情報領域、５３０はファイル管理情報領域、５４０はユーザデータ領域を表している。これらの領域はいずれも図５と同じである。また、図６において、６００、６２０、６３０、６４０〜６４３、６４４〜６４Ａはいずれもメモリブロックを表しており、これらのメモリブロックは消去ブロック、または、消去可能ブロックとも呼ばれ、ブロック単位で物理的にデータが消去される。説明のために、各種の情報領域を１つのメモリブロックに割り当てているが、実際には各種の情報領域のサイズに応じて、複数のメモリブロックが割り当てられる。

また、メモリブロックはグループ分けされており、グループ１にはメモリブロック６００、６２０、６３０、６４０〜６４３が所属し、グループ２にはメモリブロック６４４〜６４Ａが所属している。なお、図示していないが、各グループには所定の数の予備のメモリブロック（予備ブロック）が存在している。メモリブロックのデータを更新する際には、前述の背景技術でも説明したように、グループ内の予備ブロック、または、グループ内でデータを保持してないメモリブロックとの間で交替処理が行われる。また、パーティション管理情報領域５００はメモリブロック６００に割り当てられ、パーティションブート情報領域５２０はメモリブロック６２０に割り当てられ、ファイル管理情報領域５３０はメモリブロック６３０に割り当てられ、ユーザデータ領域５４０はメモリブロック６４０〜６４Ａに割り当てられているとする。

以上のように表された図６について、以下、その動作を説明する。今、ユーザデータ領域５４０に映像ファイルを記録しているとする。電源遮断が発生した時のために、記録中は定期的にファイル管理情報領域５３０を最新の状態に更新する。これによって、ファイル管理情報領域５３０には頻繁にデータ更新が生じる。

図６において、ファイル管理情報領域５３０は、今の段階ではメモリブロック６３０に割り当てられている。ここでデータ更新が生じると、メモリブロック６３０が所属するグループ１において、予備ブロック、または、データを保持していないメモリブロックと交替処理が行われる。しかし、グループ１において、メモリブロック６００はパーティション管理情報領域５００のデータを保持しており、メモリブロック６２０はパーティションブート情報領域５２０のデータを保持している。さらに、メモリブロック６４０〜６４３は、ディレクトリ情報や、映像ファイルのデータを保持している。この結果、グループ１では、予備ブロックを除くと、全てのメモリブロックがデータを保持しているため、交替処理には使用できない。ここで、各グループに必ず予備ブロックが１個存在しているとすると、交替処理は１個の予備ブロックとの間で行われる。その結果、ファイル管理情報領域５３０のデータを頻繁に更新すると、メモリブロック６３０と予備ブロックの計２つのメモリブロックだけが交互に書換えられ、この２つのメモリブロックの書換回数が増加して、他のメモリブロックよりも早く寿命を迎えることになる。

これに対して、本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表したものが図１である。図１ではパーティション管理情報領域１００の終端から、第１のパーティションの始端までの間に、交替用領域１１０が設けられている。交替領域１１０は第１のパーティションの範囲外にあるため、パーティション内を管理するファイルシステムからはアクセスすることができない。従って、記録媒体の初期化時などに交替用領域１１０を物理的にデータ消去しておけば、交替用領域１１０にはデータが記録されることがないため、交替用領域１１０のメモリブロックはデータを保持していない状態を保つことができる。

交替用領域１１０を設けた本発明の記録フォーマットの作用について、図４を用いて説明する。図４は本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図であり、図４において１００はパーティション管理情報領域、１１０は交替用領域、１２０はパーティションブート情報領域、１３０はファイル管理情報領域、１４０はユーザデータ領域を表している。これらの領域はいずれも図１と同じである。また、図４において、４００、４１０〜４１２、４２０、４３０、４４０、４４１〜４４７はいずれもメモリブロックを表している。メモリブロックはグループ分けされており、グループ１にはメモリブロック４００、４１０〜４１２、４２０、４３０、４４０が所属し、グループ２にはメモリブロック４４１〜４４７が所属している。なお、図示していないが、各グループには所定の数の予備のメモリブロック（予備ブロック）が存在している。また、パーティション管理情報領域１００はメモリブロック４００に割り当てられ、交替用領域１１０はメモリブロック４１０〜４１２に割り当てられ、パーティションブート情報領域１２０はメモリブロック４２０に割り当てられ、ファイル管理情報領域１３０はメモリブロック４３０に割り当てられ、ユーザデータ領域１４０はメモリブロック４４０〜４４７に割り当てられている。

以上のように表された図４について、以下、その動作を説明する。今、ユーザデータ領域１４０に、映像ファイルを記録しているとする。そして、電源遮断が発生した時のために、記録中は定期的にファイル管理情報領域１３０を最新の状態に更新する。これによって、ファイル管理情報領域１３０には頻繁にデータ更新が生じる。

図４において、ファイル管理情報領域１３０は、今の段階ではメモリブロック４３０に割り当てられている。ここでデータ更新が生じると、メモリブロック４３０が所属するグループ１において、予備ブロック、または、データを保持していないメモリブロックと交替処理が行われる。グループ１において、メモリブロック４００はパーティション管理情報領域のデータを保持しており、メモリブロック４２０はパーティションブート情報領域のデータを保持している。さらに、メモリブロック４４０はディレクトリ情報や、映像ファイルのデータを保持している。しかし、メモリブロック４１０〜４１２は交替用領域であるため、データを保持していない状態である。従って、交替処理に使用することができる。さらに、各グループに必ず予備ブロックが１個存在しているとすると、予備ブロックも交替処理に使用されるため、結果として、ファイル管理情報領域１３０のデータ更新を何度も行うと、メモリブロック４３０と、メモリブロック４１０〜４１２、および、予備ブロック１個の計５個のメモリブロックで交替処理されることになる。

前述の図６の従来例では、ファイル管理情報領域のデータ更新を、メモリブロック６３０と予備ブロックの計２個のメモリブロックだけで交替していた。これに対して、本発明の図４では、計５個のメモリブロックで交替を行うことができる。ここで、例えば１時間の映像記録で、ファイル管理情報領域のデータ更新回数を３６００回とすると、従来例ではこれを２個のメモリブロックで交替するため、１個のメモリブロックあたりの書換回数は３６００回／２個＝１８００回になる。これに対して、本発明では３６００回／５個＝７２０回となり、１個のメモリブロックあたりの書換回数を従来例よりも減らすことができる。

なお、図４では説明を簡単にするため、１グループのメモリブロック数を７個、１グループあたりの予備ブロック数を１個、交替用領域としてメモリブロック３個分を確保した例で説明したが、実際の半導体メモリカードでは、１グループのメモリブロック数は数百個〜数千個ある。従って、交替用領域にも大量のメモリブロックを確保できるので、１個のメモリブロックあたりの書換回数を大幅に減らすことができる。このように、頻繁に更新するデータを含むメモリブロックが所属するグループと同じグループ内に交替用領域を確保することで、１個のメモリブロックあたりの書換回数を従来例よりも減らし、記録媒体の書換回数の寿命を延ばすことが可能になる。

実施の形態１では交替用領域をパーティションの外に設けた。具体的には第１のパーティションの開始位置を従来よりも下げた位置から開始することで、パーティション管理情報領域（マスターブートレコード）から第１のパーティションの開始位置までの間に空き領域を設け、この空き領域を物理的にデータ消去し、交替用領域として割り当てた。第１のパーティションの開始位置がどこから始まるか等の情報は、パーティション管理情報領域に記録しておくことができる。実施の形態１は、交替用領域がパーティションの範囲外にあるので、パーティション内を管理するファイルシステムの種類に依存せずに実施できる。従って、例えば記録媒体をＦＡＴファイルシステムや、ＵＤＦ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｃ Ｆｏｒｍａｔ）ファイルシステムや、その他のファイルシステムで管理する場合でも、ファイルシステムの種類に関係なく、交替用領域を確保することができる。

なお、記憶媒体にパーティションを２つ以上設ける場合は、実施の形態１で説明した方法に加えて、第１のパーティションの終了位置の直後から第２のパーティションを開始するのではなく、第２のパーティションの開始位置を下げることで、第１のパーティションの終了位置から第２のパーティションの開始位置までの間に、同様の交替用領域を確保することができる。これによって、第２のパーティションに対しても、同様に書換回数の寿命を延ばす効果を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、交替用領域をパーティション内に確保したフォーマットについて説明する。パーティション内のフォーマットは、ファイルシステムの種類に依存する。そこで、以下では、ＦＡＴファイルシステムを例に実施の形態を説明する。

図７は本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図であり、図７において７００はパーティション管理情報領域、７２０はパーティションブート情報領域、７１０は交替用領域、７３０はファイル管理情報領域、７４０はユーザデータ領域を表している。これらの各領域の内容は図１で説明したものと同様である。

次に各領域がメモリブロックにどのように割り当てられているか、割り当ての一例として図８を用いて説明する。図８は本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図であり、図８において７００はパーティション管理情報領域、７２０はパーティションブート情報領域、７１０は交替用領域、７３０はファイル管理情報領域、７４０はユーザデータ領域を表している。これらの領域はいずれも図７と同じである。また、図８において、８００、８２０、８１０〜８１２、８３０、８４０、８４１〜８４７はいずれもメモリブロックを表している。メモリブロックはグループ分けされており、グループ１にはメモリブロック８００、８２０、８１０〜８１２、８３０、８４０が所属し、グループ２にはメモリブロック８４１〜８４７が所属している。なお、図示していないが、各グループには所定の数の予備のメモリブロック（予備ブロック）が存在している。また、パーティション管理情報領域７００はメモリブロック８００に割り当てられ、パーティションブート情報領域７２０はメモリブロック８２０に割り当てられ、交替用領域７１０はメモリブロック８１０〜８１２に割り当てられ、ファイル管理情報領域７３０はメモリブロック８３０に割り当てられ、ユーザデータ領域７４０はメモリブロック８４０〜８４７に割り当てられているとする。

以上のように表された図８について、以下、その詳細を説明する。ＦＡＴファイルシステムでは、パーティションブート情報領域７２０に予約セクタ数（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｒｅｓｅｒｖｅｄ Ｓｅｃｔｏｒｓ）を設定することができる。予約セクタ数とは、ファイルアロケーションテーブル（図８ではファイル管理情報領域７３０）の開始位置よりも前の領域に、幾つのセクタを確保するかを示す数値である。従来はこの数値に１を設定することが多かった。この理由は、多くの場合、ファイルアロケーションテーブルよりも前の位置には、パーティションブート情報領域７２０だけが存在し、そのセクタ数は通常１だからである。本発明では、この予約セクタ数に所定の数値を設定し、ファイルアロケーションテーブルの開始位置を下げる。そして、ファイルアロケーションテーブルの開始位置を下げたことによって生じる領域を、交替用領域７１０に割り当てている。

ＦＡＴファイルシステムでは予約セクタ数の設定値に１６ビットが割り当てられているので、最大で２の１６乗−１＝６５５３５個のセクタを予約セクタとして確保できる。記録媒体の１セクタを５１２バイトとすると、確保されるサイズは最大で６５５３５セクタ×５１２バイト＝３３５５３９２０＝約３２ＭＢ（メガバイト）となる。ファイルアロケーションテーブルよりも前の領域に存在する情報としては、パーティションブート情報領域７２０があり、また、ＦＡＴファイルシステムの種類によっては、その他の情報が存在し、ファイルシステムからアクセスされる。しかし、これらの情報は数セクタ程度であり、予約セクタ数で確保した領域のほとんどは、ＦＡＴファイルシステムからアクセスされない空き領域となる。従って、この空き領域に割り当てられたメモリブロックのデータを物理的に消去しておけば、ファイルシステムからのデータ書き込みは無いので、メモリブロックがデータを保持していない状態を維持できる。

このようにして確保された交替用領域７１０は、図８においてメモリブロック８１０〜８１２が割り当てられている。この状態で、ファイル管理情報領域７３０に対して頻繁にデータ更新を行うと、メモリブロック８３０が所属するグループ１において、予備ブロック、または、データを保持していないメモリブロックと交替処理が行われる。グループ１において、メモリブロック８００はパーティション管理情報領域７００のデータを保持しており、メモリブロック８２０はパーティションブート情報領域７２０のデータを保持している。さらに、メモリブロック８４０はディレクトリ情報や、映像ファイル等のデータを保持している。しかし、メモリブロック８１０〜８１２は交替用領域であるためデータを保持していないので交替処理に使用することができる。さらに、各グループに必ず予備ブロックが１個存在しているとすると、予備ブロックも交替処理に使用されるため、結果として、ファイル管理情報領域７３０のデータ更新を何度も行うと、メモリブロック８３０と、メモリブロック８１０〜８１２、および、予備ブロック１個の計５個のメモリブロックで交替処理されることになる。この状況は、前述の実施の形態１で説明した図４と同じく、５個のメモリブロックで交替処理される状況になるので、１個のメモリブロックあたりの書換回数を従来よりも減らすことができる。従って、実施の形態２の記録フォーマットでも、記録媒体の書換回数の寿命を延ばす効果が得られる。

なお、記録媒体にパーティションを作成しない場合は、図７および図８のパーティション管理情報領域７００は無くても良い。実施の形態２ではパーティションブート情報領域７２０に予約セクタ数を設定することで交替用領域７１０を確保している。従って、パーティション管理情報領域７００の有無に関係なく交替用領域７１０が確保できるフォーマットであるため、パーティション管理情報領域７００が無くても同様の効果が得られる。

また、実施の形態２ではＦＡＴファイルシステムの例で説明したが、ＵＤＦファイルシステムの場合にも適用できる。ＵＤＦファイルシステムでは、図７のファイル管理情報領域７３０に、記録媒体の各セクタの使用状況を表すスペースビットマップ（Ｓｐａｃｅ Ｂｉｔｍａｐ）が存在する。映像記録中の電源遮断に対応するには、このスペースビットマップを頻繁に更新することが考えられる。記録媒体上のスペースビットマップの開始位置は、自由に設定することが可能であり、ＵＤＦでは図７のパーティションブート情報領域７２０の一部にメインボリュームディスクリプタシーケンス（Ｍａｉｎ Ｖｏｌｕｍｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と呼ばれる領域があり、その領域内にパーティションディスクリプタ（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）がある。スペースビットマップの開始位置はパーティションディスクリプタに記述できるので、ここに通常よりも下げた位置からスペースビットマップを開始するように記述しておけば、図７のファイル管理情報領域７３０の位置が下がるため、交替用領域７１０を確保することができる。これによって、交替処理に使用されるメモリブロックが増えることで、同様の効果が得られる。

なお、ＵＤＦファイルシステムには未使用領域を確保するための仕組みが他にも幾つかあるが、これらの仕組みを利用して未使用領域を確保し、その領域のメモリブロックを物理的にデータ消去しておけば、本発明と同様の効果を得ることができる。

なお、以上説明したＦＡＴファイルシステムやＵＤＦファイルシステムだけでなく、他にも様々なファイルシステムが存在するが、各ファイルシステムで記録に使用されない領域を確保する手段は様々であり、その全てについて説明することは省略する。しかし、ＦＡＴファイルシステムやＵＤＦファイルシステムの例を用いて説明したように、他のファイルシステムでも、そのフォーマットのルールに基づいて記録に使用されない領域を確保し、その領域を物理的にデータ消去しておけば、本発明と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
次に、交替用領域をパーティション内のユーザデータ領域内に確保するフォーマットについて説明する。パーティション内のフォーマットは、ファイルシステムの種類に依存する。そこで、以下では、ＦＡＴファイルシステムを例に実施の形態を説明する。

図９は本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図であり、図９において９００はパーティション管理情報領域、９２０はパーティションブート情報領域、９３０はファイル管理情報領域、９４０はユーザデータ領域、９１０は交替用領域を表している。これらの各領域の内容は図１で説明したものと同様であるが、図９では交替用領域９１０がユーザデータ領域９４０の内部に確保されている。

次に各領域がメモリブロックにどのように割り当てられているか、割り当ての一例として図１０を用いて説明する。図１０は本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図であり、図１０において９００はパーティション管理情報領域、９２０はパーティションブート情報領域、９３０はファイル管理情報領域、９４０はユーザデータ領域、９１０は交替用領域を表している。これらの領域はいずれも図９と同じである。また、図１０において、Ａ００、Ａ２０、Ａ３０、Ａ４０、Ａ１０〜Ａ１２、Ａ４１〜Ａ４７はいずれもメモリブロックを表している。メモリブロックはグループ分けされており、グループ１にはメモリブロックＡ００、Ａ２０、Ａ３０、Ａ４０、Ａ１０〜Ａ１２が所属し、グループ２にはメモリブロックＡ４１〜Ａ４７が所属している。なお、図示していないが、各グループには所定の数の予備のメモリブロック（予備ブロック）が存在している。また、パーティション管理情報領域９００はメモリブロックＡ００に割り当てられ、パーティションブート情報領域９２０はメモリブロックＡ２０に割り当てられ、ファイル管理情報領域９３０はメモリブロックＡ３０に割り当てられ、ユーザデータ領域９４０はメモリブロックＡ４０、Ａ１０〜Ａ１２、および、Ａ４１〜Ａ４７に割り当てられており、このうち、交替用領域９１０はユーザデータ領域のメモリブロックＡ１０〜Ａ１２に割り当てられている。

以上のように表された図１０について、以下、その詳細を説明する。ＦＡＴファイルシステムでは、記録領域をクラスタ単位で管理する。クラスタとはセクタの集合であり、例えば１クラスタ＝３２セクタ、１セクタ＝５１２バイトであれば、１クラスタのサイズは、１クラスタ＝３２セクタ×５１２バイト＝１６ＫＢ（キロバイト）となる。この場合、１６Ｋバイトの領域内にファイルやディレクトリ情報が記録されると、そのクラスタは割り当て済みになる。ファイル管理情報領域９３０にはファイルアロケーションテーブルが設けられており、このテーブルにはユーザデータ領域９４０の使用状態を、クラスタ単位に管理するための情報が記録されている。さらに、ファイル管理情報領域９３０のファイルアロケーションテーブルについて、図１１を用いて詳細を説明する。

図１１はＦＡＴファイルシステムのファイルアロケーションテーブルの一部を表した図である。図１１（ａ）は通常のフォーマットで初期化されたファイルアロケーションテーブルの一例を表している。ファイルアロケーションテーブル内の１つのエントリは、１つのクラスタの使用状況を表している。エントリの内容が００００ならば、そのエントリに対応するクラスタが空き状態であることを表し、ＦＦＦＦはクラスタが使用され、かつ、そのクラスタにファイルやディレクトリの終端があることを表している。終端がそのクラスタに無い場合は、続きのデータが存在するクラスタのエントリ番号が設定される。図１１（ａ）ではエントリ０００２がＦＦＦＦなので、このクラスタがファイルまたはディレクトリで使用されていることが分かる。ＦＡＴファイルシステムではルートディレクトリが必ず存在するので、記録媒体を初期化した状態でも、エントリ０００２がルートディレクトリに使用された状態になっていることが多い。また、ＦＡＴファイルシステムの制約上、エントリ００００とエントリ０００１はＲｅｓｅｒｖｅｄ状態などになっている。以上のエントリ００００〜０００２を除けば、通常のフォーマットで初期化された状態のファイルアロケーションテーブルは、全てのエントリが空き状態００００になっている。

一方で、図１１（ｂ）は本発明の記録フォーマットで初期化されたファイルアロケーションテーブルの一例を表している。前述の図１１（ａ）との違いは、エントリ０００３〜０００５の状態をＦＦＦ７にしている点である。ＦＦＦ７は、そのエントリに対応するクラスタが不良クラスタであることを表している。不良クラスタとは、記録媒体の故障などの原因で、そのクラスタに対するデータの書き込みや読み出しが正常に行えないクラスタのことである。本発明のフォーマットでは、実際にそのクラスタが不良クラスタでなくても、初期化の際に所定の数のクラスタを、予め不良クラスタとしてファイルアロケーションテーブルに登録しておく。ＦＡＴファイルシステムでは、ファイルやディレクトリを記録する際に不良クラスタは使用されないので、エントリ０００３〜０００５に対応するクラスタにはデータの書き込みが行われない。従って、これらのクラスタを初期化時に物理的にデータ消去しておけば、このクラスタに対応するメモリブロックは、データを保持していない状態になるので、交替用領域として割り当てることができる。

以上のような方法で確保された交替用領域が、図１０の交替用領域９１０である。図１０において、ファイル管理情報領域９３０に対して頻繁にデータ更新を行うと、メモリブロックＡ３０が所属するグループ１において、予備ブロック、または、データを保持していないメモリブロックと交替処理が行われる。グループ１において、メモリブロックＡ００はパーティション管理情報領域のデータを保持しており、メモリブロックＡ２０はパーティションブート情報領域のデータを保持している。さらに、メモリブロックＡ４０はディレクトリ情報などを保持している。しかし、メモリブロックＡ１０〜Ａ１２は交替用領域であるためデータを保持していないので交替処理に使用することができる。さらに、各グループに必ず予備ブロックが１個存在しているとすると、予備ブロックも交替処理に使用されるため、結果として、ファイル管理情報領域９３０のデータ更新を何度も行うと、メモリブロックＡ３０と、メモリブロックＡ１０〜Ａ１２、および、予備ブロック１個の計５個のメモリブロックで交替処理されることになる。この状況は、前述の実施の形態１で説明した図４と同じく、５個のメモリブロックで交替処理される状況になるので、１個のメモリブロックあたりの書換回数を従来よりも減らすことができる。従って、実施の形態３のフォーマットでも、記録媒体の書換回数の寿命を延ばす効果が得られる。

なお、図１１（ｂ）の本発明のフォーマットでは、説明を容易にするために、エントリ０００３〜０００５の計３クラスタを不良クラスタにした例で説明したが、実際には多数のクラスタを不良クラスタにして使用しても良い。

また、不良クラスタにする領域は、ファイルアロケーションテーブルと同じグループに所属するメモリブロックであれば、交替処理の効果が得られる。

また、不良クラスタを表すＦＦＦ７の代わりに、Ｒｅｓｅｒｖｅｄ状態を表すＦＦＦ０〜ＦＦＦ６や、使用済みを表すＦＦＦ８〜ＦＦＦＦを用いても、そのクラスタにはデータ書き込みが行われないので、同様の効果を得ることができる。ＦＡＴファイルシステムの種類によっては、ファイルアロケーションテーブルのエントリのビット表現に関して、例えばＦＦＦ７などの１６ビットの表現を、１２ビットのＦＦ７や、３２ビットのＦＦＦＦＦＦＦ７で表すこともあるが、同様に本発明を適用できる。

なお、ＦＡＴファイルシステムではファイルのサイズなどの情報は、ユーザデータ領域にディレクトリ情報として記録される。映像の記録中にファイルアロケーションテーブルだけでなく、ファイルサイズなどのディレクトリ情報も頻繁に更新する場合は、頻繁に更新されるディレクトリ情報が割り当てられたメモリブロックと同じグループ内に、本発明のフォーマットで交替用領域を確保することで、同様の効果を得ることができる。

また、頻繁にファイルサイズなどが更新されるディレクトリは、そのディレクトリを作成する際に、予め交替用領域が確保されたグループに所属するようにメモリブロックを割り当てても良い。例えば図４において、メモリブロック４４０に相当する領域にディレクトリ情報を作成しておけば、同じグループ内に交替用領域１１０が確保されているので、ディレクトリ情報を頻繁に更新しても、同様の効果を得ることができる。

また、半導体メモリ媒体の予備ブロック数は予め決まった個数だけ用意されており、用途に応じて個数を増減することはできない場合が多い。しかし、本発明では記録媒体のフォーマットで交替用領域を確保するので、その領域サイズは変更可能である。すなわち、フォーマットによって交替処理に利用されるブロック数を変更できるので、用途に応じた使い方ができる。例えば、頻繁にデータを更新する用途では、交替用領域を大きく確保したフォーマットにすることで、書換回数の寿命を改善できる。逆に、あまりデータを頻繁に更新しない用途では、交替用領域のサイズを小さくしたフォーマットにすることで、記録に使用できる容量を大きく確保することができる。

なお、本発明の実施の形態１〜３で説明した記録フォーマットは、同時に併用することができる。半導体メモリカードを使用する際には、パーティションの境界、ファイルシステムの管理情報の境界、ユーザデータ領域の境界などを、メモリブロックの境界に合わせることで記録レートの性能が向上することが知られている。そこで、必要な交替用領域を確保すると同時に、各種の情報領域をメモリブロックの境界に合わせるために、実施の形態１〜３を併用して各種の情報領域の開始位置を微調整することも効果的である。

以上のように、本発明にかかる情報記録フォーマットおよび情報記録媒体は、半導体メモリカード等の記録媒体に情報を記録する際に利用され、特に記録媒体の特定領域に対する書換回数が多い場合に適している。

本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図。 特許文献１に記載されたメモリカードの記録方法を示す概念図。 従来のメモリカードのグループ分けを示す概念図。 本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図。 従来の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図。 従来の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図。 本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図。 本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図。 本発明の情報記録媒体の記録フォーマットを表した図。 本発明の記録フォーマットとメモリブロック割り当ての一例を表した図。 ＦＡＴファイルシステムのファイルアロケーションテーブルの一部を表した図。

符号の説明

１００ パーティション管理情報領域
１１０ 交替用領域
１２０ パーティションブート情報領域
１３０ ファイル管理情報領域
１４０ ユーザデータ領域
４００〜４４７ メモリブロック

Claims (12)

1. 不揮発性半導体メモリ媒体の記録フォーマットであって、
   パーティション管理情報領域と、
   パーティション領域とを有し、
   前記パーティション管理情報領域は、前記パーティション領域の開始位置情報を含み、前記開始位置情報には、前記パーティション管理情報領域の終端から前記パーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、 前記パーティション管理情報領域の終端から、前記パーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
2. 不揮発性半導体メモリ媒体の記録フォーマットであって、
   パーティション管理情報領域と、Ｎ個のパーティション領域（Ｎは２以上の整数）とを有し、
   前記パーティション管理情報領域は、前記Ｎ個のパーティション領域の開始位置情報を含み、
   前記開始位置情報には、（Ｎ−１）番目のパーティション領域の終端からＮ番目のパーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、
   前記（Ｎ−１）番目のパーティション領域の終端から、前記Ｎ番目のパーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
3. 不揮発性半導体メモリ媒体を所定のファイルシステムで記録する際の記録フォーマットであって、
   前記ファイルシステムのフォーマットにおいて記録に使用されない領域を有し、
   前記記録に使用されない領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
4. 不揮発性半導体メモリ媒体をＦＡＴファイルシステムで記録する際の記録フォーマットであって、
   パーティションブート情報領域と、ファイルアロケーションテーブル領域とを有し、
   前記パーティションブート情報領域は予約セクタ数情報を含み、
   前記予約セクタ数情報には、前記パーティションブート情報領域の終端から前記ファイルアロケーションテーブル領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、
   前記パーティションブート情報領域の終端から、前記ファイルアロケーションテーブル領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
5. 不揮発性半導体メモリ媒体をＵＤＦファイルシステムで記録する際の記録フォーマットであって、
   パーティションディスクリプタ情報領域と、スペースビットマップ領域とを有し、
   前記パーティションディスクリプタ情報領域は、前記スペースビットマップ領域の開始位置情報を含み、
   前記開始位置情報には、前記スペースビットマップ領域の始端よりも前の位置に、所定の領域が確保される値が記録され、
   前記スペースビットマップ領域の始端よりも前の位置に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
6. 不揮発性半導体メモリ媒体をＦＡＴファイルシステムで記録する際の記録フォーマットであって、
   ファイルアロケーションテーブル領域と、複数のクラスタからなるユーザデータ領域とを有し、
   前記ファイルアロケーションテーブル領域は、前記ユーザデータ領域の各クラスタの状態情報を含み、
   前記状態情報は、特定のクラスタの状態が、不良クラスタ状態、または、予約クラスタ状態、または、使用済みクラスタ状態、であることを表す値が記録され、
   前記状態情報の特定のクラスタに対応する前記ユーザデータ領域のクラスタの領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録フォーマット。
7. 不揮発性半導体メモリ媒体であって、
   パーティション管理情報領域と、パーティション領域とを有し、
   前記パーティション管理情報領域は、前記パーティション領域の開始位置情報を含み、
   前記開始位置情報には、前記パーティション管理情報領域の終端から前記パーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、
   前記パーティション管理情報領域の終端から、前記パーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録媒体。
8. 不揮発性半導体メモリ媒体であって、
   パーティション管理情報領域と、Ｎ個のパーティション領域（Ｎは２以上の整数）とを有し、
   前記パーティション管理情報領域は、前記Ｎ個のパーティション領域の開始位置情報を含み、
   前記開始位置情報には、（Ｎ−１）番目のパーティション領域の終端からＮ番目のパーティション領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、
   前記（Ｎ−１）番目のパーティション領域の終端から、前記Ｎ番目のパーティション領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録媒体。
9. 所定のファイルシステムの記録フォーマットで記録された不揮発性半導体メモリ媒体であって、
   前記ファイルシステムのフォーマットにおいて記録に使用されない領域を有し、
   前記記録に使用されない領域は、物理的にデータが消去された状態である、
   ことを特徴とする情報記録媒体。
10. ＦＡＴファイルシステムの記録フォーマットで記録された不揮発性半導体メモリ媒体であって、
    パーティションブート情報領域と、ファイルアロケーションテーブル領域とを有し、
    前記パーティションブート情報領域は予約セクタ数情報を含み、
    前記予約セクタ数情報には、前記パーティションブート情報領域の終端から前記ファイルアロケーションテーブル領域の始端までの間に、所定の領域が確保される値が記録され、
    前記パーティションブート情報領域の終端から、前記ファイルアロケーションテーブル領域の始端までの間に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
    ことを特徴とする情報記録媒体。
11. ＵＤＦファイルシステムの記録フォーマットで記録された不揮発性半導体メモリ媒体であって、
    パーティションディスクリプタ情報領域と、スペースビットマップ領域とを有し、
    前記パーティションディスクリプタ情報領域は、前記スペースビットマップ領域の開始位置情報を含み、
    前記開始位置情報には、前記スペースビットマップ領域の始端よりも前の位置に、所定の領域が確保される値が記録され、
    前記スペースビットマップ領域の始端よりも前の位置に確保された領域は、物理的にデータが消去された状態である、
    ことを特徴とする情報記録媒体。
12. ＦＡＴファイルシステムの記録フォーマットで記録された不揮発性半導体メモリ媒体であって、
    ファイルアロケーションテーブル領域と、複数のクラスタからなるユーザデータ領域とを有し、
    前記ファイルアロケーションテーブル領域は、前記ユーザデータ領域の各クラスタの状態情報を含み、
    前記状態情報は、特定のクラスタの状態が、不良クラスタ状態、または、予約クラスタ状態、または、使用済みクラスタ状態、であることを表す値が記録され、
    前記状態情報の特定のクラスタに対応する前記ユーザデータ領域のクラスタの領域は、物理的にデータが消去された状態である、
    ことを特徴とする情報記録媒体。

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