JP2006302315A - 記憶装置および記憶システム - Google Patents

Abstract

【課題】実用的なコストで高い信頼性を確保することができる記憶装置を提供する。
【解決手段】ドライブ選択部１と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、不揮発メモリドライブ３を設け、例えばＣＰＵ５およびＡＴＡコントローラ６などのホストからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対してデータ入出力などの命令が発生した際、前記ドライブ選択部１は、その際のアドレス値を受け、予め定義してあったアドレス空間に前記アドレス値が含まれている場合は、前記不揮発メモリドライブ３に対して前記命令を実行させ、そうでない場合は前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対して前記命令を実行させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、記憶装置に関し、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を有する記憶装置および記憶システムに適用して有効な技術に関するものである。

本発明者が検討したところによれば、記憶装置の技術に関しては、以下のような技術が考えられる。

例えば、パーソナルコンピュータなどの記憶装置として、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが用いられている。このハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、近年では、カーナビゲーションの記憶装置や、ＨＤＤレコーダのようにテレビ画像の記憶装置などとしても用いられてきている。

ところで、前記のような記憶装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

例えば、前記のようなハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、そのビット単価の低減により様々な民生用機器などに搭載されてきている。そして、これらの普及に伴い、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）には益々品質および信頼性に関する要求が強くなる。しかしながら、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、温度や振動や機械的磨耗など様々な要因で、高い品質および信頼性を確保することが困難となっている。

一方、高い品質および信頼性を確保できるストレージ向けのデバイスとして、フラッシュメモリカードや、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と同一のインタフェース規格を備えるフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）といったものが実用化されている。ただし、このフラッシュメモリは、ハードディスクに比べるとビット単価が高く、大容量化に対してはコスト面で実用的でなくなる。

ところで、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に格納される記憶情報は、一般的に、Ｏ／Ｓやアプリケーションなどといったシステム関連の情報と、画像、音声などといったデータ関連の情報とに分離することができる。品質および信頼性を考慮する上で、データ関連の情報は、とりわけ画像や音声などにおいて多少のビット故障などが発生しても、通常、致命的な問題にはならない。一方、システム関連の情報は、ビット故障が少しでも発生すると、全く操作が不能になるような事態が予想され、致命的な問題となり得る。

また、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を用いたカーナビゲーションシステムなどにおいては、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）内の地図データ等をリアルタイムに読み込む必要があり、高速性が要求される。さらに、近年においては、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）内にコンパクトディスク（ＣＤ）などの音楽データ等を記憶させ、ナビゲーションと音楽データの再生を同時に行うようなことも考えられ、益々ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に高速性が要求されることになる。

そこで、本発明の目的は、実用的なコストで高い信頼性を確保することができる記憶装置および記憶システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、実用的なコストで高速性を備えた記憶装置および記憶システムを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による記憶装置は、ホストとの間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホストから見て第１のアドレス空間を備える第１の記憶デバイスと、データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、前記ホストが、前記第１のアドレス空間内のアドレスに対する命令を発生した際、そのアドレスが前記第１のアドレス空間内の予め定義した一部のアドレス空間に含まれる場合に、前記第２の記憶デバイスに前記命令を実行させる第１のコントロール手段とを有するものである。

この構成によって、前記ホストから入力されたアドレスを判別することで、前記ホストとの間で入出力するデータを、前記第１の記憶デバイスか前記第２の記憶デバイスかに振り分けることができる。

ここで、前記第２の記憶デバイスは、前記第１の記憶デバイスよりも高速動作が可能であるものを用いるとよい。また、前記第２の記憶デバイスに記憶するデータは、例えば、マスターブートレコードやファイル管理テーブルといったファイルの管理に関するデータと、Ｏ／Ｓおよびアプリケーションといったデータとを含むシステム領域のデータにするとよい。これによって、高信頼性と高速性を備えた記憶装置を実現することができる。

また、前記第２の記憶デバイスに記憶するデータは、例えば、ファイルの管理に関するデータのみとすることもできる。この場合、第２の記憶デバイスの記憶容量は１２８Ｍバイト以下で十分となり、これによっても、高信頼性と高速性を確保することができる。そして、比較的高価となる第２の記憶デバイスの記憶容量を削減できることから、コストの増大を抑えることも可能となる。さらに、前記第１の記憶デバイスは、例えばスロットなどを用いて取り外しが可能な構成にするとよい。これによって、記憶容量の拡張などが容易に可能となる。

また、本発明による記憶装置は、ホストとの間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホストから見て第１のアドレス空間を備える第１の記憶デバイスと、データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、前記第１のアドレス空間に対応するデータの中から一部のデータを抽出し、前記第２の記憶デバイスに対して前記抽出した一部のデータを格納する第２のコントロール手段とを有するものである。この構成によって、例えば信頼性が必要とされるデータを前記第２の記憶デバイスに対して格納することができる。

そして、前記抽出される一部のデータは、例えば、システム領域のデータや誤りを検出および訂正するための符号データなどである。これによって、信頼性を向上されることができる。ここで、これまでに説明した前記第１の記憶デバイスの一例としては、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）が挙げられ、前記第２の記憶デバイスの一例としては、例えばフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）のような５１２ｂｙｔｅのセクタ単位２０４８ｂｙｔｅのクラスタ単位でアクセスが可能な不揮発メモリが挙げられる。

また、本発明による記憶システムは、ホストと記憶装置とを有するものである。そして、前記ホストは、処理プログラムが格納されるＲＯＭと、前記処理プログラムを実行するＣＰＵおよびＲＡＭと、前記ホストと前記記憶装置との間のデータの入出力を制御するコントローラとを含み、前記記憶装置は、不揮発性の記憶デバイスである第１の記憶デバイスと、不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、前記ホストが前記第１の記憶デバイスと前記第２の記憶デバイスを識別するためのドライブ設定端子とを含むものである。そして、この構成において、前記ＲＯＭに格納される前記処理プログラムは、連続するアドレスが割り当てられた前記記憶装置のアドレス空間の内、一部のアドレス空間を前記第２の記憶デバイスに割り当て、それ以外のアドレス空間を前記第１の記憶デバイスに割り当てる機能を備えている。

すなわち、本発明による記憶装置で前述した第１のコントロール手段と同様な機能を、前記ホストの処理プログラムによって実現した構成となっている。したがって、本発明による記憶システムは、前記本発明による記憶装置と同様に高信頼性および高速性の利点を備え、また、処理プログラムを用いることから、前記第１のコントロール手段を設けるよりも特にコスト面において有効と考えられる。

以上のようなことから、本発明による記憶装置および記憶システムは、高信頼性および高速性を必要とし、物理的な振動などが多い環境で用いられるカーナビゲーションシステムなどに適用して特に有益なものとなる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）ホストからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に対してアクセスされるデータの内、システム領域のデータまたはファイルの管理に関するデータを自動で不揮発メモリドライブに格納することが可能な記憶装置および記憶システムを実現できる。

（２）ホストからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に対してアクセスされるデータの内、ＥＣＣのデータを自動で不揮発メモリドライブに格納することが可能な記憶装置を実現できる。

（３）前記（１）により、実用的なコストで高速性を備えた記憶装置および記憶システムを実現できる。

（４）前記（１）〜（２）により、実用的なコストで高い信頼性を備えた記憶装置および記憶システムを実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。また、図２は、本発明の実施の形態１の記憶装置において、図１に示す記憶装置にホストを接続した際のシステムの一例を示す構成図である。

図１に示す記憶装置は、例えば、ドライブ選択部１と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）（第１の記憶デバイス）２と、例えばフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）などの不揮発メモリドライブ(第２の記憶デバイス)３と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４などから構成される。そして、図２では、前記記憶装置のインタフェース部４に、例えばＣＰＵ５とＡＴＡ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）コントローラ６からなるホストが接続された構成となっている。

前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２は、内部に磁気記憶媒体とそれを制御するコントローラなどを有し、その制御方式は、インタフェース規格であるＡＴＡ規格に基づいて行われる。前記不揮発メモリドライブ３は、例えば、内部にフラッシュメモリとそれを制御するコントローラなどを有し、その制御方式も、ＡＴＡ規格に基づいて行われる。前記ＡＴＡコントローラ６は、前記ＣＰＵ５の入出力信号をＡＴＡ規格に変換し、前記記憶装置に対して入出力を行う。

ここで、この不揮発メモリドライブ３の一例として挙げたフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）は、その内部にＮＡＮＤフラッシュ製品やＡＮＤフラッシュ製品などを含み、５１２ｂｙｔｅのセクタ単位又は２０４８ｂｙｔｅのクラスタ単位でのアクセスが可能となっている。このフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）は、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に比べてデータの故障発生率が低く、高速動作が可能である。そして、この故障発生率の差は、例えばカーナビゲーションのような物理的な衝撃や振動が存在する環境において益々顕著なものとなる。

前記ドライブ選択部（第１のコントロール手段）１は、予め検出を行うアドレス空間が定義されており、前記ＣＰＵ５から前記ＡＴＡコントローラ６を経由して前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対する命令を受けた際、その際のアドレス値が前記定義したアドレス空間に含まれているならば、前記ハードディスクドライブ２ではなく、前記不揮発メモリドライブ３に対して前記命令を実行させる機能を有している。

つまり、前記ドライブ選択部１は、例えば、前記ＡＴＡコントローラ６から、転送を行うセクタ数と転送の開始アドレス（例えばシリンダ番号、セクタ番号等）の情報が入力され、その後ＲｅａｄまたはＷｒｉｔｅコマンドなどが入力される場合を例とすると、前記転送の開始アドレスを認識し、その開始アドレスが前記定義したアドレス空間に含まれているか否かで、前記不揮発メモリドライブ３か前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のいずれか一方にＲｅａｄまたはＷｒｉｔｅ動作などを行わせる機能を備えている。

なお、前記ドライブ選択部１で定義するアドレス空間は、ユーザが使用するシステムのアドレス構成に応じて決められる。その定義手段は、回路等で固定的なものにしたり、レジスタによる設定やスイッチ等で可変的なものにしてもよい。ここで、ユーザが使用するシステムのアドレス構成が図３であった場合を例として、前記定義するアドレス空間の一例を説明する。

図３は、本発明の実施の形態１の記憶装置において、ドライブ選択部で予め定義するアドレス空間を決める際に用いられる、システムのアドレス構成の一例を示す説明図である。図３では、例えば、ホストがハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対して割り当てたアドレス空間（第１のアドレス空間）の一例を示し、そのアドレス空間内において最下位アドレス０ｈより上位に向かって、システム領域、データ領域が割り当てられている。

前記システム領域は、マスターブートレコード（ＭＢＲ）、パーティションブートレコード（ＰＢＲ）、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）などといった、ファイルの管理に関するデータと、パーティション（１）内のオペレーティングシステム（Ｏ／Ｓ）およびアプリケーションなどといったデータを含んでいる。前記データ領域は、パーティション（２）内の映像、音声といったデータを含んでいる。そして、システム領域とデータ領域を区切るアドレス値が「ｘｘｘｘ ｈ」となっている。

このような場合において、通常、前記システム領域は、ビット故障でも許容できない領域であり、前記データ領域は、多少のビット故障は許容できる領域である。したがって、前記「ｘｘｘｘ ｈ」の値を前記ドライブ選択部１に定義する。そして、前記ドライブ選択部１は、前記ＡＴＡコントローラ６から入力されたアドレス値が「０ｈ〜ｘｘｘｘ ｈ」の空間に含まれている場合は、前記不揮発メモリドライブ３を動作させ、そうでない場合は、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２を動作させる。

すると、ホストからは、通常通りにハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２にアクセスするが、記憶装置によってシステム領域のアドレス空間を自動で不揮発メモリドライブ３に割り当てることができる。これによって、データの信頼性やユーザのシステム全体としての信頼性などを向上させることが可能になる。

また、一般的に、前記システム領域のファイル容量は、前記データ領域に比べると小さい容量で済む。したがって、前記不揮発メモリドライブ３には、例えば、数百メガバイト程度の容量を備えればよい。これによって、コストの増加を抑えることもできる。

以上のように、本発明の実施の形態１の記憶装置によれば、実用的なコストで高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図４に示す記憶装置は、例えば、バックアップ制御部７と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、例えばフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）などの不揮発メモリドライブ３と、インタフェース部４などから構成される。

前記バックアップ制御部７以外の構成は、前記図１と同様であるため説明は省略する。前記バックアップ制御部（第２のコントロール手段）７は、入力信号である回避信号を有し、前記回避信号が入力された場合に、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内の一部のデータを抽出し、その抽出したデータを不揮発メモリドライブ３に対して転送する機能を有している。また、逆に、不揮発メモリドライブ３に格納されたデータを、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に転送する機能も有している。なお、この際に転送されるデータは、前述したシステム領域のデータとする。

つまり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、不揮発メモリドライブ３にそれぞれ格納されるデータの関係は、例えば、図５のようになる。図５は、本発明の実施の形態２の記憶装置において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と不揮発メモリドライブに格納されるデータの関係の一例を示す説明図である。図５に示すように、システム領域は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と不揮発メモリドライブ３に二重に格納され、データ領域は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のみに格納されることになる。

また、前記回避信号は、例えば前記図２で示したホストなどにより、必要に応じて入力される。例えば、ホストは、1回／１日またはシステムの電源をＯＦＦする際などで前記回避信号を発生する。これらの機能によって、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内におけるシステム領域内のデータに故障が発生した際などで、前記不揮発メモリドライブ３を参照し、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のシステム領域内のデータを復元することなどが可能になる。また、前記実施の形態１での説明と同様、システム領域内のデータとすることで不揮発メモリドライブ３のコストを抑えることもできる。

以上のように、本発明の実施の形態２の記憶装置によれば、実用的なコストで高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図６に示す記憶装置は、例えば、符号データ検出部８と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、例えばフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）などの不揮発メモリドライブ３と、インタフェース部４などから構成される。

前記符号データ検出部８以外の構成は、前記図１と同様であるため説明は省略する。前記符号データ検出部（第２のコントロール手段）８は、例えば、前記図２に示したようにインタフェース部４にホストが接続され、このホストより、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対してＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｄｅ）などの誤り検出および訂正符号を含むデータが入力された場合、この符号データの部分だけを抽出し、そのデータを前記不揮発メモリドライブ３に対して格納する機能を備えている。

また、前記ホストよりハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対して、データ出力命令があった際に、前記符号データ検出部は、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のデータと、前記不揮発メモリドライブ３に格納されている、そのデータに対応した符号データとを前記ホストに対して出力する。これらの機能によって、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内の全アドレス空間（第１のアドレス空間）に対応するデータに対し、そのデータの信頼性を向上させることができる。

なお、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２の容量と前記不揮発メモリドライブ３の容量では、図７に示すように、不揮発メモリドライブ３の容量の方を十分に小さくすることが可能になる。図７は、本発明の実施の形態３の記憶装置において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と不揮発メモリドライブとの容量の関係を示す説明図である。図７において、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２の容量を１０Ｇバイトとし、不揮発メモリドライブ３にＥＣＣデータを格納する場合、不揮発メモリドライブ３の容量は１５６Ｍバイト程度で足りる。したがって、不揮発メモリドライブ３のコストを抑えることも可能になる。

以上のように、本発明の実施の形態３の記憶装置によれば、実用的なコストで高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図８に示す記憶装置は、例えば、電源監視部９と、ファイル管理情報検出部１０と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、例えばフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）などの不揮発メモリドライブ３と、インタフェース部４などから構成される。

前記電源監視部９とファイル管理情報検出部１０以外の構成は、前記図１と同様であるため説明は省略する。前記電源監視部９は、例えば、内部にコンパレータやコンデンサおよび昇圧回路などを搭載し、停電などの急な電源遮断が発生した際に、図９のような電源監視回路により電源を切り離し検出信号を出力し、なおかつコンデンサに蓄えられた電荷によって、一定時間電源電圧を持続させる機能を有している。

前記ファイル管理情報検出部１０（第２のコントロール手段）は、例えば、前記インタフェース部４に接続されたホストから入力されたファイル管理情報（例えば、図３でのＦＡＴ１，２、ＤＩＲなど）を検出し、その情報を一時的に保持する機能を有する。さらに、前記ファイル管理情報検出部１０は、前記電源監視部９から検出信号を受けた際に、前記一定時間持続される電源電圧を利用して、前記一時的な保持されている情報を不揮発メモリドライブ３に格納する機能などを有している。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２では、前記ファイル管理情報の書き込み時などで、急な電源遮断などが生じた際、そのファイル管理情報が破損する場合が十分に有り得る。そうすると、前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対する操作が全く不能となり、システム障害などを引き起こす可能性が考えられる。そこで、急な電源遮断の際にも、ファイル管理情報を不揮発メモリドライブ３において確実に保つことで、このようなシステム障害をある程度回避することが可能になる。すなわち、システムの信頼性を向上させることができる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図１０に示す記憶システムは、例えば図１および図２で示した記憶装置に対し、そのドライブ選択部１と同様な機能をホスト側で備え、また、記憶装置内にドライブ設定端子を追加した構成となっている。

すなわち、図１０に示す記憶システムは、ホスト５０と記憶装置５１から構成され、ホスト５０は、例えば、ＣＰＵ５と、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ５０ａと、ＡＴＡコントローラ６と、バス５０ｂと、前記ドライブ選択部１と同様な機能を備えたプログラム（アドレス管理プログラム）が格納されたＲＯＭ５０ｃなどを有し、記憶装置５１は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）などの不揮発メモリドライブ３と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４と、ドライブ設定端子５１ａなどを有している。なお、ＲＯＭ５０ｃは、例えばＮＯＲ型のフラッシュメモリなどであり、ＣＰＵ５との間でバイト単位やワード単位などのアクセスを行うことができる。

前記ドライブ設定端子５１ａは、ホスト５０が各ドライブをそれぞれ認識できるようにハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と不揮発メモリドライブ３のいずれか一方をマスタに、他方をスレーブに設定する端子である。前記アドレス管理プログラムは、例えばデバイスドライバなどで実現され、連続するアドレスが割り当てられた前記記憶装置５１のアドレス空間の内、ある一定のアドレス値以下の空間といった一部のアドレス空間を不揮発メモリドライブ３に割り当て、それ以外の前記ある一定のアドレス値を超える空間となる他の一部のアドレス空間をハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に割り当てるような機能を有している。また、アドレス管理プログラムは、これらの割り当てたアドレス空間と、不揮発メモリドライブ３およびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のそれぞれの物理アドレスとの対応を認識し、記憶装置５１への命令発信の際には、Ｉ／Ｆ部４に対して物理アドレスが入力されるように機能する。

ところで、前記不揮発メモリドライブ３に記憶する内容は、前記図３で説明したようにシステム領域のものとなるが、その中でも、特に図１１に示すようにファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）を記憶することで高速化を実現することができる。なお、この効果は、前述した実施の形態１の記憶装置などにおいても同様となる。以下に、この説明を行う。

図１１は、本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、図１０の記憶装置のアドレス空間およびそのアドレス空間に記憶する内容の一例について示す説明図である。図１１においては、連続するアドレス空間の中で、「０ｈ」〜「ｎｈ」までがフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）に割り当てられ、「ｎ＋１ｈ」〜「ｍｈ」までがハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に割り当てられている。そして、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）には、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）が記憶されている。

このファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）には、例えば、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）やハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２の最小記憶単位となるセクタと、Ｏ／Ｓなどの最小管理単位となり複数のセクタからなるクラスタとの関係などが記憶されている。また、ディレクトリ情報（ＤＩＲ）には、例えば、ファイル名、拡張子、サイズ、更新日時、先頭クラスタ番号等の情報が記録されている。したがって、Ｏ／Ｓなどが記憶装置５１に対してデータの読み出し／書き込みを行う際には、このファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）が逐次参照される。

ところが、このファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）などがハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に記憶されている場合は、そのシーク時間やサーチ時間によって、動作速度が低下してしまう。そこで、このファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）などをフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）に記憶させると、このような問題を解決することができ、図１２に示すように高速化を図ることが可能になる。

図１２は、本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、ファイル管理テーブル等を不揮発メモリドライブに記憶させることによる効果の一例を示す説明図であり、（ａ）は不揮発メモリドライブに記憶させた場合の書き込み時間、（ｂ）はハードディスクドライブに記憶させた場合の書き込み時間を示すものである。図１２（ａ）（ｂ）においては、ＲＡＭ５０ａからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対して、１３３Ｍバイト／秒のＵｌｔｒａ−ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）転送を用いて１００ｋバイトのデータ書き込みが行われており、その書き込み前後においてＣＰＵ５とハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２間でＰＩＯ（Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉ／Ｏ）転送が発生している。

図１２（ｂ）においては、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）がハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２にあり、これらの情報のＰＩＯ転送にそれぞれ１０ｍｓ程度の時間を要している。これによって、１００ｋバイトの書き込み時間は７１．１ｍｓ程度となる。一方、図１２（ａ）においては、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）がフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）にあり、これらの情報のＰＩＯ転送がそれぞれ０．０１ｍｓ〜０．２ｍｓ程度で済んでいる。これによって、１００ｋバイトの書き込み時間は１７．８ｍｓ程度となり、図１２（ｂ）に比べて４倍程度の高速化を実現している。

なお、読み出し時においても同様の効果が得られると考えられ、３〜４倍程度の高速化が見込める。また、電源投入／遮断時には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２へのアクセスが特に集中するため、高速化の効果がより顕著なものとなり、Ｏ／Ｓの起動時間などを大幅に短縮することができる。

このように、不揮発メモリドライブ３に、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）を記憶させることで高速化が実現できる。さらに、これらに加えて図３のマスターブートレコード（ＭＢＲ）やパーティションブートレコード（ＰＢＲ）などを記憶させることで高い信頼性を得ることもできる。そして、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）およびディレクトリ情報（ＤＩＲ）、ならびにマスターブートレコード（ＭＢＲ）やパーティションブートレコード（ＰＢＲ）といったファイルの管理に関するデータの容量は、１２８Ｍバイト以下で十分と考えられる。したがって、不揮発メモリドライブ３にＯ／Ｓやアプリケーションを含めず、このファイルの管理に関するデータのみを記憶させた場合においても、高信頼性および高速化を実現することができ、また、容量が少なくてよいためコストの増加を抑えることができる。

また、図１０の記憶システムは、図２で示したような図１の記憶装置を備えた構成に比べて、図１のドライブ選択部１のようなハードウェアを必要としないことから、特にコスト面において実現が容易と言える。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図１３に示す記憶システムは、図１０の記憶システムに対して、記憶装置５１上に不揮発メモリドライブ３を設けずに、ホスト５０上にＡＮＤ、ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリといったセクタ単位のアクセスが可能な不揮発メモリデバイス５０ｄを設けた例である。また、図１３の記憶システムは、図１０のドライブ設定端子５１ａは特に必要ではないため備えていない。

この図１３の構成によると、実施の形態５で説明したように、不揮発メモリドライブ３にファイルの管理に関するデータのみを記憶させるような場合において特に有効な構成となる。すなわち、必要な記憶容量が少なくてよいため、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）のようなものを用いなくても、ホスト５０上への不揮発メモリデバイス５１ａの実装で賄うことができる。これによって、省スペース化が可能になり、また、記憶装置５１として一般的に広く使用されているものを用いることができる。

（実施の形態７）
図１４は、本発明の実施の形態７の記憶装置において、その外形の一例を示す斜視図であり、（ａ）は正面側から見た場合、（ｂ）は背面側から見た場合を示すものである。図１５は、本発明の実施の形態７の記憶装置において、図１４の内部構造の一例を示す断面図である。図１４および図１５に示す記憶装置は、例えば図１０に示した記憶装置５１の部分である。その大きさは、例えば１００ｍｍ×７０ｍｍ×９．５ｍｍ程度で、一般的に知られている２．５インチサイズのハードディスクドライブの大きさとほぼ同一である。したがって、一般的に広く使用されている記憶システム内の記憶装置の設置スペースに、図１４の記憶装置を適合されることができる。

そして、その外形の正面側には、図１４（ａ）に示すようにハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２挿入用のスロット１４ａを有し、その背面側には、Ｉ／Ｆ部４として例えばＩＤＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）インタフェース用のコネクタを有している。また、この内部構造は、図１５に示すように、例えば、基板１５ａを挟んだ上部にフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）が設けられ、下部に２．５インチサイズのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２が設けられている。

また、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２やフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）の配線は、基板１５ａを介してＩ／Ｆ部４に接続される。なお、ここでは、図１０に示した記憶装置５１を例としているが、これまでの実施の形態で述べた他の記憶装置に関しても同様な構成で実現できる。例えば図１の記憶装置においては、この基板１５ａ上に、ドライブ選択部１を実装すればよい。

このハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２は、スロット１４ａより取り外しが可能となっている。これによって、例えば、記憶容量の拡張などが必要となった場合には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２を取り替えればよい。また、組み込み機器などにおいて、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部入力が存在しない場合にも、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２を取り外すことで、容易にアプリケーションの追加やバージョンアップなどが可能になる。さらに、図１４の記憶装置は、記録メディアを交換可能なリムーバブルストレージとして使用することもできる。この際に、取り外した記憶メディアは、ファイル管理テーブル（ＦＡＴ１，２）等のファイルの管理に関するデータが含まれていないため、その内容を解読することは容易でなく、機密性を備えている。

なお、図１４および図１５において、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）は、機密性の保持や、抜き差しを繰り返すことによる故障の可能性などの面から取り外しができない構成としているが、このようなことが特に問題とならないのであれば、このフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）に対してもスロットを設けた構成としてもよい。

（実施の形態８）
図１６は、本発明の実施の形態８の記憶装置において、図１１とは異なるアドレス構成の一例を示す概略図である。図１６においては、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）のアドレス空間と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２のアドレス空間と、図１で示したドライブ選択部１が示されている。そして、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内の、例えばファイルの管理に関するデータ（ＭＢＲ、ＦＡＴ１，２、ＤＩＲなど）がフラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）に記憶されている。

このようなアドレス空間は、例えば次のようにして作成される。まず、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対してフォーマットを行い、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内にファイルの管理に関するデータの領域を作成する。その後、例えば組み込み機器用途などでは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内にアプリケーション等インストールする。次いで、そのファイルの管理に関するデータの領域を、フラッシュメモリドライブ（ＦＭＤ）にコピーする。そして、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２内のファイルの管理に関するデータの領域を消去する。

ここで、このようにして作成されたアドレス空間に対し、ホストからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対してある物理アドレスに対する命令が入力された場合を想定する。この場合、ドライブ選択部１は、そのアドレス空間が「０ｈ」〜「ｎｈ」内であれば、ＦＭＤ部に対してその物理アドレスと命令を伝達し、そのアドレス空間が「ｎ＋１ｈ」〜「ｍｈ」内であれば、ＨＤＤ部に対してその物理アドレスと命令を伝達する。

このような構成によっても、これまでの説明から判るように高信頼性と高速化を実現することができる。そして、この場合、ＨＤＤの物理アドレスをそのまま用いることができるため、ドライブ選択部１の機能構成が容易となる。なお、このドライブ選択部１の機能は、図１０の場合と同様に、アドレス管理プログラムによって実現することもできる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本発明の実施の形態１などの説明においては、信頼性が要求されるデータとしてシステム領域のデータを例としたが、ドライブ選択部１で検出するアドレス空間を任意で選択できるようにし、ユーザの必要性に応じて極めて重要なデータなどを不揮発メモリドライブ３に格納できるようにしてもよい。

また、例えば、これまでの説明においては、ＩＤＥを含むＡＴＡのインタフェースを用いたが、ＳＣＳＩインタフェースなどにも同様に適用可能である。

本発明の記憶装置および記憶システムは、ハードディスクを用いたカーナビゲーションシステムや録画および録音システムなどの組み込み機器に適用して有益であり、さらにこれらに限らずパーソナルコンピュータを代表とするハードディスクを含んだシステム全般に対して広く適用可能である。

本発明の実施の形態１の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の記憶装置において、図１に示す記憶装置にホストを接続した際のシステムの一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の記憶装置において、ドライブ選択部で予め定義するアドレス空間を決める際に用いられる、システムのアドレス構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態２の記憶装置において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と不揮発メモリドライブに格納されるデータの関係の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態３の記憶装置において、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と不揮発メモリドライブとの容量の関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態４の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態４の記憶装置において、電源監視回路の構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、図１０の記憶装置のアドレス空間およびそのアドレス空間に記憶する内容の一例について示す説明図である。 本発明の実施の形態５の記憶システムにおいて、ファイル管理テーブル等を不揮発メモリドライブに記憶させることによる効果の一例を示す説明図であり、（ａ）は不揮発メモリドライブに記憶させた場合の書き込み時間、（ｂ）はハードディスクドライブに記憶させた場合の書き込み時間を示すものである。 本発明の実施の形態６の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態７の記憶装置において、その外形の一例を示す斜視図であり、（ａ）は正面側から見た場合、（ｂ）は背面側から見た場合を示すものである。 本発明の実施の形態７の記憶装置において、図１４の内部構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態８の記憶装置において、図１１とは異なるアドレス構成の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ ドライブ選択部
２ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
３ 不揮発メモリドライブ
４ インタフェース部
５ ＣＰＵ
６ ＡＴＡコントローラ
７ バックアップ制御部
８ 符号データ検出部
９ 電源監視部
１０ ファイル管理情報検出部
１４ａ スロット
１５ａ 基板
５０ ホスト
５０ａ ＲＡＭ
５０ｂ バス
５０ｃ ＲＯＭ
５０ｄ 不揮発メモリデバイス
５１ 記憶装置
５１ａ ドライブ設定端子

Claims (26)

1. ホストとの間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホストから見て第１のアドレス空間を備える第１の記憶デバイスと、
   データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、
   前記ホストが、前記第１のアドレス空間内のアドレスに対する命令を発生した際、そのアドレスが前記第１のアドレス空間内の予め定義した一部のアドレス空間に含まれる場合に、前記第２の記憶デバイスに前記命令を実行させるコントロール手段とを有することを特徴とする記憶装置。
2. 請求項１記載の記憶装置において、
   前記第２の記憶デバイスは、前記第１の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶装置。
3. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第２の記憶デバイスに記憶するデータは、システム領域のデータであることを特徴とする記憶装置。
4. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第２の記憶デバイスは、１２８Ｍバイト以下の容量であることを特徴とする記憶装置。
5. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第１の記憶デバイスおよび前記第２の記憶デバイスは、スロットを有する１つの筐体内に設けられ、
   前記第１の記憶デバイスは、前記スロットより取り外しが可能であることを特徴とする記憶装置。
6. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第１の記憶デバイスは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、
   前記第２の記憶デバイスは、不揮発メモリであることを特徴とする記憶装置。
7. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記記憶装置は、カーナビゲーションシステムの記憶媒体として用いられることを特徴とする記憶装置。
8. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第１の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のアドレス空間のデータを第２の記憶デバイスに書き写し、その後第１の記憶デバイス中の当該アドレス空間のデータを消去する記憶装置。
9. 請求項１または２記載の記憶装置において、
   前記第２の記憶デバイスは、５１２ｂｙｔｅ/２０４８ｂｙｔｅのようなセクタ/クラスタ単位でアクセスされることを特徴とする記憶装置。
10. ホストとの間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホストから見て第１のアドレス空間を備える第１の記憶デバイスと、
    データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、
    前記第１のアドレス空間に対応するデータの中から一部のデータを抽出し、前記第２の記憶デバイスに対して前記抽出した一部のデータを格納するコントロール手段とを有することを特徴とする記憶装置。
11. 請求項１０記載の記憶装置において、
    前記抽出した一部のデータは、システム領域のデータであることを特徴とする記憶装置。
12. 請求項１０記載の記憶装置において、
    前記抽出した一部のデータは、誤りを検出および訂正するための符号データであることを特徴とする記憶装置。
13. 請求項１０記載の記憶装置において、
    電源もしくはホストより発せられた信号をもとに、電源を切り離し、内部の蓄積電荷によって記憶動作が完成することを特徴とする記憶装置。
14. 請求項１０記載の記憶装置において、
    前記第１の記憶デバイスは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、
    前記第２の記憶デバイスは、不揮発メモリであることを特徴とする記憶装置。
15. ホストと記憶装置とを有する記憶システムであって、
    前記ホストは、
    処理プログラムを実行するＣＰＵおよびＲＡＭと、
    前記ホストと前記記憶装置との間のデータの入出力を制御するコントローラとを含み、
    前記記憶装置は、
    不揮発性の記憶デバイスである第１の記憶デバイスと、
    不揮発性の記憶デバイスであり、前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第２の記憶デバイスと、
    前記ホストが前記第１の記憶デバイスと前記第２の記憶デバイスを識別するためのドライブ設定端子とを含み、
    前記処理プログラムは、連続するアドレスが割り当てられた前記記憶装置のアドレス空間の内、一部のアドレス空間を前記第２の記憶デバイスに割り当て、それ以外のアドレス空間を前記第１の記憶デバイスに割り当てる機能を備えていることを特徴とする記憶システム。
16. 請求項１５記載の記憶システムにおいて、
    前記第２の記憶デバイスは、前記第１の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶システム。
17. 請求項１５または１６記載の記憶システムにおいて、
    前記第２の記憶デバイスは、１２８Ｍバイト以下の容量であることを特徴とする記憶システム。
18. 請求項１５または１６記載の記憶システムにおいて、
    前記第１の記憶デバイスおよび前記第２の記憶デバイスは、スロットを有する１つの筐体内に設けられ、
    前記第１の記憶デバイスは、前記スロットより取り外しが可能であることを特徴とする記憶システム。
19. 請求項１５または１６記載の記憶システムにおいて、
    前記第１の記憶デバイスは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）であり、
    前記第２の記憶デバイスは、不揮発メモリであることを特徴とする記憶システム。
20. 請求項１５または１６記載の記憶システムは、カーナビゲーションシステムであることを特徴とする記憶システム。
21. 請求項１５または１６記載の記憶システムにおいて、
    前記第１の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のアドレス空間のデータを第２の記憶デバイスに書き写し、その後第１の記憶デバイス中の当該アドレス空間のデータを消去する記憶システム。
22. 請求項１５または１６記載の記憶システムにおいて、
    前記第２の記憶デバイスは、５１２ｂｙｔｅ/２０４８ｂｙｔｅのようなセクタ/クラスタ単位でアクセスされることを特徴とする記憶システム。
23. ホストと記憶装置とを有する記憶システムであって、
    前記記憶装置は、不揮発性の記憶デバイスである第１の記憶デバイスを含み、
    前記ホストは、
    処理プログラムが格納されるＲＯＭと、
    前記処理プログラムを実行するＣＰＵおよびＲＡＭと、
    前記ホストと前記記憶装置との間のデータの入出力を制御するコントローラと、
    前記第１の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低く、前記第１の記憶デバイスに対するファイルの管理に関するデータが格納される不揮発メモリデバイスとを含み、
    前記ＲＯＭに格納される前記処理プログラムは、前記第１の記憶デバイスにアクセスを行う際に、前記不揮発メモリデバイスに格納された前記ファイルの管理に関するデータを参照する機能を備えていることを特徴とする記憶システム。
24. 請求項２３記載の記憶システムにおいて、
    前記不揮発メモリデバイスは、前記第１の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶システム。
25. 請求項２３または２４記載の記憶システムは、カーナビゲーションシステムであることを特徴とする記憶システム。
26. 請求項２３または２４記載の記憶システムにおいて、
    前記第１の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のアドレス空間のデータを不揮発メモリデバイスに書き写し、その後第１の記憶デバイス中の当該アドレス空間のデータを消去する記憶システム。

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