JP2008077669A

JP2008077669A - 記録方式

Info

Publication number: JP2008077669A
Application number: JP2007263394A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Nakada; 成憲中田; Shigeki Suzuki; 繁樹鈴木; Hideki Takahara; 英樹高原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】仮想的なセクタ消去の最中に電源が切れてしまっても、差分のデータが損なわれることのない記録方式を提供する。
【解決手段】複数のブロック化された記録単位領域を有する不揮発記録媒体に対し、その各記録単位領域に連続的な書込み動作を行い、かつ記録単位領域毎に一括消去動作を行うようにした記録方式であって、新たにファイルを上書き保存する際に、記録単位領域の既に書き込まれた既存ファイル直後の空き領域から書込み動作を開始するとともに、かかる書込み動作終了するまでの間、記録単位領域に書き込まれている上書きファイル対応のファイルを保持するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、不揮発記録媒体に各種データファイルを記録する記録方式に関するものである。

小型機器において、機器の設定データや動作記録データを記録する媒体としてフラッシュメモリなどの訂正可能な不揮発記憶装置が盛んに使われるようになってきている。不揮発記憶装置の記録媒体は、複数のブロック化された一定長の記録単位領域からなり、記録に際し、まず各記録単位領域を消去単位として初期化し（以下、この記録単位領域をセクタと称す）、次いで書き込みを行うという手順を踏んでいる（例えば、特許文献１参照）。

このような不揮発記憶装置において、ランダムアクセスを実現しようとすると、任意のデータを任意の長さとタイミングで書き込む方式を採用する必要がある。このような方式として、例えばＦＡＴ（ＦｉｌｅＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＴａｂｌｅの略）による管理方式があげられる。

ＦＡＴ方式は、データ単位のファイルをファイル名称テーブルとデータ領域テーブルで管理し、実データの配置をデータ領域テーブルによって自在に配置して管理することにより、ユーザに対し、仮想的に連続データを常時提供するという優れた方式である。

また、この方式では、データ配置操作は実データ管理長を一定にして行うことで効率は上がるが、実データ管理長が長すぎるとデッドスペースが大きくなってしまうため、実データ管理長は通常２５６バイト乃至４０９６バイト程度に設定されている。

一方、不揮発記憶装置の実際のセクタは、１６キロバイト乃至６４キロバイトと、実データ管理長よりずっと大きな場合が多い。このため運用上、実際のセクタよりも小さな仮想的なセクタを設定するようにしている。

このように設定された仮想的なセクタでは、消去に際し、仮想的なセクタを含んだ実際のセクタを消去するとともに、高速で実際のセクタと仮想的なセクタの差分のデータをＲＡＭなどの揮発記憶装置に複製し、書き戻すという作業を行っていた。

特開平１１−２８２７６５号公報

従来の不揮発記憶媒体の記録方式は以上のように構成されており、仮想的なセクタ消去の最中に電源が切れてしまうと、差分のデータは損なわれたままになってしまうという課題があった。

この発明は、係る課題を解決するためになされたもので、仮想的なセクタ消去の最中に電源が切れてしまっても、差分のデータが損なわれることのない記録方式を提供することを目的とする。

請求項1の発明では、複数のブロック化された記録単位領域を有する不揮発記録媒体に対し、その各記録単位領域に連続的な書込み動作を行い、かつ記録単位領域毎に一括消去動作を行うようにした記録方式であって、不要ファイルを消去する際に、不要ファイルが書き込まれている記録単位領域を起点とし、この記録単位領域の前に位置する、或いはこの記録単位領域に少なくとも一部が書き込まれているファイルがあれば、当該ファイルを記録単位領域の既に書き込まれた既存ファイル直後の空き領域まで移動させ、移動後、不要ファイルが書き込まれている記録単位領域の記録情報を消去するように各ファイルの記録位置を管理することを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このヘッダ部に記録開始情報と記録完了情報とを具備したことを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このヘッダ部に消去の可否を示す消去情報と、当該ファイルが上書ファイル対応のファイルであって、既に上書きされたファイルであるかどうかを示す修正情報とを具備したことを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１乃至３の発明において、各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このファイルの記録情報完了位置に、記録開始情報と記録完了情報を備えた当該ファイルの次のヘッダ部を設けるようにしたことを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１乃至４の発明において、停電を検知する停電検知手段と、該停電検知手段によって呼び出され、書き込み中のファイルに対し、書き込み終了を行うように前記不揮発記憶読み書き手段を設け、補助電源によって保証できる時間の違いにより前記不揮発記憶読み書き手段に働きかける緊急終了手続き管理手段を制御することを特徴とする。

請求項６の発明では、複数のブロック化された記録単位領域を有する不揮発記録媒体に対し、その各記録単位領域に連続的な書込み動作を行い、かつ記録単位領域毎に一括消去動作を行うようにした記録方式であって、新たにファイルを上書き保存する際に、前記記録単位領域の既に書き込まれた既存ファイル直後の空き領域から書込み動作を開始し、かかる書込み動作終了するまでの間、前記記録単位領域に書き込まれている前記上書きファイル対応のファイルを保持するとともに、停電を検知する停電検知手段によって呼び出され、書き込み中のファイルに対し、書き込み終了を行うように前記不揮発記憶読み書き手段に働きかける緊急終了手続き管理手段を設け、前記緊急終了手続き管理手段は、補助電源によって保証できる時間の違いによりすべてのファイルの書き込みを終了させるか、あるいは書き込み中の情報に対し書き込みを終了させるかを制御することを特徴とする。

本発明に係る不揮発記憶媒体の記録方式は以上のように構成されており、上書きなどで不要となったファイルを随時削除し、記録された全てのファイルを記録済み領域として一つにまとめるようにしたので、空き領域を有効に活用することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体の記録方式のブロック構成図である。
記録情報５４に対して、記録位置情報管理手段５１と不揮発記録読み書き手段５２と不揮発記録媒体５３からなる構成をとり、この構成により記録情報５４を不揮発記録媒体５３に書き込み保存する。

ここでは、フラッシュメモリのような読み込みが単なるメモリ読み込みで代行可能な不揮発記録媒体を例に取り上げて説明する。また、光磁気ディスクのような不揮発記録媒体は、メモリ読み込みとは異なる読み込み手段を用いるが、以下に説明する記録方式の考え方はそのまま適用できる。

図２は不揮発記録媒体５３内のセクタ及びセクタヘッダの構成を示したものである。
不揮発記録媒体５３は消去単位であるセクタ１０２によって複数に分割されている。例えば図の場合、不揮発記録媒体は５つのセクタに分割されている。各セクタにはセクタヘッダ１０３という情報を設け、この中身として識別用マジックナンバ１０４と記録開始情報１０５と記録完了情報１０６を設ける。
ここで、識別用マジックナンバ１０４は、停電などの不測の事態を検出するために設けた情報であって、必須の情報ではない。

また、図３は不揮発記録媒体５３内に記録情報をファイル２０１という単位で記録した場合の構成とファイルヘッダの構成を示したものである。
ファイル２０１にはファイルヘッダ２０２という情報を設け、そこには識別用マジックナンバ２０３と記録開始情報２０４aと記録完了情報２０４ｂと記録容量２０５を設ける。ここで、識別用マジックナンバ２０３は、セクタヘッダ１０３の識別用マジックナンバ１０４同様、停電などの不測の事態を検出するために設けた情報であって、必須の情報ではない。
なお、ファイルとセクタの関係は、小さなファイルであれば、図３に示すように一つのセクタが複数のファイルを占有するようになり、逆に大きなファイルであれば、一つのファイルが複数のセクタを跨り、これらを占有するようになる。

図１〜３を参照にしながら基本動作について説明する。
まず、不揮発記録媒体５３に複数のファイル２０１が書き込まれているため、これらを収集する。新規ファイルを書き込むとき、マジックナンバ２０３と記録開始情報２０４aを記録する。

次にファイルの中身を書き込むが、便宜上、最初にファイル名を記録し、目印のためにファイル名の終了位置に数値の「０」を書き込む。その後、ファイルの中身を書き込んでいき、完了時には記録容量２０５と記録完了情報２０４ｂを書き込む。この一連の動作によってファイルが一つ書き込まれる。

一方、不揮発記録媒体５３には、消去単位であるセクタ１０２があるため、このセクタ管理が必要になる。一般にセクタ消去を行うとセクタ内部の情報は一様な値（例えば、２５５なる値）が書き込まれた状態になる（図３の白い部分）。

また、セクタは順番に使用される。そして新規セクタに書き込む時には、まずセクタヘッダ１０３の記録開始情報１０５にその位置を記録し、セクタ内の書き込みが終わって、次のセクタを使用しはじめる時には、記録完了情報１０６を書き込む。

図４は、以上の基本動作を繰り返し複数のファイルが記録されている様子を示したものである。
図において、記録媒体５３にはファイル１３０２とファイル２３０３とファイル３３０４が順番に記録されており、複数のセクタ（図では二つのセクタ）を跨って記録済領域３０５が形成されている。
ここで、ファイル２３０３が、これをバージョンアップさせたファイル２´ ３０１によって上書きされる場合について説明する。
上書きされるファイル２３０３は削除される候補であるが、ファイル２´ ３０１の書き込みが完了するまで正ファイルとして扱われる。

図５は、図４の状態からファイル２´ ３０１が書き込まれている様子を示したものである。ファイル１３０２とファイル２３０３とファイル３３０４は変化せず、ファイル２´ ４０１が、新規領域４０２に書き込まれている。
この時、ファイル２３０３とファイル２´ ４０１は複数並立する関係になるが、図１に示した記録位置情報管理手段により後ろに位置するファイル２´ ４０１が正ファイルとして扱われる。

図６は、基本動作の繰り返しにより未使用セクタが枯渇してきたときの一連の動作を示したものである。同図（ａ）〜（ｄ）を参照にしながら動作を説明する。
同図（ａ）は図５の状態に対し、新たにファイル３をバージョンアップしたファイル３´ ５０１を上書きしようとしている場合である。
記録媒体５３には既にファイル１３０２とファイル２３０３とファイル３３０４とファイル２´ ４０１が書き込まれている。ここで、ファイル３´ ５０１を書き込む前に調整動作を行う。

調整動作では、未使用セクタを増やすために、使用済セクタ５０３を検証する。
同図（ｂ）では、ファイル２３０３が上書きされて不要になっているので、使用済セクタ５０３に書き込まれているファイル１３０２を新規領域５０４へ複製し、これを移動されたファイル１５０２とする。このように調整することによりファイル１３０２とファイル２３０３が不要になり、これら二つのファイルによって占有されていた使用済セクタ５０３の記録情報を消去（初期化）することができる。
同図（ｃ）は、この使用済セクタ５０３を消去した結果であり、初期化によって未使用セクタ５０６が得られている。

同図（ｄ）では、この調整動作の後、ファイル３´ ５０１を新規領域５０７へ書き込み、これを移動されたファイル３´ ５０８とする。この書き込みが完了した時点で移動されたファイル３´ ５０８が正ファイルとなり、ファイル３３０４は不要となる。

なお、基本動作のラストで、記録完了情報１０６書き込み後に、次のセクタへの書き込み直前に停電などの要因で書き込みを中止してしまった場合には、前セクタの書き込みが完了していないものと認識されるため、後続セクタは未使用である。このため後続セクタは全く記録されておらず、たとえば２５５なる値のように一様な値になっていることが確認される。

このような判定を容易にするため、識別用マジックナンバ１０４を記録する運用にする。この運用により、停電などの要因で書き込みを中止したセクタの境目を、マジックナンバによって確認することができる。

以上説明してきたように、本実施の形態ではファイルを上書きする際、既にファイルが書き込まれている（記録済み）領域の直後から上書きを開始し、上書き動作が終了するまでの間、元ファイルのデータを保持するようにしている。この結果、停電等の要因で書き込みを中止してしまった場合でも元ファイルのデータが損なわれることはなくなる。

また、上書き動作が終了した時点より、元ファイルを削除するため、元ファイルが書き込まれているセクタを起点としてこのセクタの前に位置する、或いは上書きされておらず、このセクタに少なくとも一部が書き込まれているファイルがあれば、当該ファイルを上書きされたファイルの直後に移動させ、移動後、元ファイルが書き込まれていたセクタの記録情報を初期化するように記録位置を管理する記録位置情報管理手段を備えるようにした。これにより上書きされて不要となったファイルは随時削除され、書き込まれた全てのファイルを記録済み領域として一つにまとめることができ、空き領域を有効に活用することができ、例えば、その後のファイルの書き込みを迅速かつシーケンシャルに行うことができる。

さらに、識別用マジックナンバにより書き込みを中止してしまった場合の境目が容易に識別できるようにしたため、迅速に動作を再開することができる。

なお、ここでは、上書きされて不要となったファイルについて説明したが、これに限るものではない。上書きされてなくても不要なファイルであれば、同じような手順で削除でき、空き領域を有効に活用することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２に係る不揮発記憶媒体の記録方式のブロック構成図は、実施の形態１で示した図１と同じであり、説明を省略する。また、不揮発記録媒体５３内のセクタ及びセクタヘッダの構成も実施の形態１で示した図２と同じであり、説明を省略する。

また、図７は本実施の形態２に係る不揮発記録媒体５３内に記録情報をファイル２０１という単位で記録した場合の構成とファイルヘッダの構成を示したものである。実施の形態１の図３に示したものに対し、新たに削除フラグ２０４ｃを書き込むための余白と、修正フラグ２０４ｄを書き込むための余白が追加されている。

基本動作は実施の形態１と同じ手順を踏み、例えばファイル２´ ３０１の書き込みが達成された時点で同時に修正フラグ２０４ｄを余白に書き込む。書き込まれた修正フラグ２０４ｄによってファイル検索時にそのファイル以降は無いものとして扱うことができるので、不要な検索動作がなくなり、検索時間を短縮することができる。

また、図５に示したようにファイル２´ ４０１が新規領域４０２に書き込まれた際、ファイル２３０３とファイル２´ ４０１が複数並立する関係になるが、修正フラグ２０４ｄを参照することにより後ろに位置するファイル２´ ４０１を正ファイルとして識別することができる。

また、修正フラグ２０４ｄと同様、削除フラグ２０４ｃを書き込むことにより不要な元ファイルを容易に検出することができ、迅速に消去動作へ移行することができる。

なお、不揮発記録媒体にとって、０、１を表すビットが書き込みの単位になっている。このため８ビットを1単位とするバイトという書き込み単位が特段意味を持たない場合には、セクタ用マジックナンバ１０４やセクタ用記録完了情報１０５やファイル用マジックナンバ２０３やファイル用記録開始情報２０４ａやファイル用記録完了情報２０４ｂやファイル用消去フラグ２０４ｃやファイル用修正フラグ２０４ｄを１バイト（８ビット）より少ないビット数で表現しても良い。このようにすれば少ないビット数で運用でき、記録容量を節約することができる。

実施の形態３．
本実施の形態３に係る不揮発記憶媒体の記録方式のブロック図は、実施の形態１で示した図１と同じであり、説明を省略する。また、不揮発記録媒体５３内のセクタ及びセクタヘッダの構成も実施の形態１で示した図２と同じであり、説明を省略する。

図８は本実施の形態３に係る不揮発記録媒体５３内に記録情報をファイル２０１という単位で記録した場合の構成とファイルヘッダの構成を示したものである。実施の形態１の図３に示したものに対し、新たにユーザの意向でファイルの予約容量を指定するための予約容量７０１が設けてあり、その直後に当該ファイルの２番目のファイルヘッダ２７０２が書き込まれている。

基本動作は実施の形態１と同じ手順を踏む。ファイル２´ ３０１の書き込みを行い、書き込み完了位置に当該ファイルの次のファイルヘッダ２７０２を書き込んで、一定量の余白を空けてから次のファイルを書き込むようにする。このように同じファイルに複数のファイルヘッダを設けるようにすれば、例えば、常時データを記録するデータログの記録媒体として不揮発記録媒体５３を用いた場合、停電があった時に一旦記録を終了し、電源が復帰して再開した時点より同じファイルの次のファイルヘッダから記録を開始することができる。このようにすればファイルへの追記を効率的に実行することができる。
なお、上記一定量の余白は、ユーザが指定する予約容量７０１によって、自在に変更することが可能である。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る不揮発記憶媒体の記録方式のブロック構成図である。基本的には実施の形態１の図１に示したものと同じであり、新たに機器の電源供給が途絶えたときに短い時間補助電源を用いて終了処理することが出来るように停電検知手段８０２と停電緊急終了手続き手段８０１を備えるようにした点が異なっている。

不揮発記録媒体５３内のセクタ及びセクタヘッダの構成も実施の形態１の図２に示したものと同じであり、説明を省略する。また、不揮発記録媒体５３内に記録情報をファイル２０１という単位で記録した場合の構成及びファイルヘッダの構成も、実施の形態１の図３に示したものと同じであり、説明を省略する。また、基本動作と調整動作も実施の形態１と同じであり、説明を省略する。

これら基本動作あるいは調整動作の書き込み時において、停電が起こると、図９にある停電検知手段８０２によって停電緊急終了手続き手段８０１が呼び出され、停電緊急終了手続き手段８０１は書き込み中の全てのファイルに対し、書き込み終了を行うように不揮発記憶読み書き手段５２に働きかける。このとき書き込み作業中の全ての情報を書き込んだという保証はできないが、書き込めた量はファイルヘッダの記憶容量により確認することができる。

停電検知の後に補助電源によって保証できる時間の違いにより、停電緊急終了手続き手段８０１が、全てのファイルの書き込みを終了させるのか、ＲＡＭに残った書き込み中の情報に対して書き込みを終了させるのか、或いは調整動作まで完了させるのかが決まる。この点については弾力的に変更することができるのはいうまでもない。

本発明に係る不揮発記憶媒体の記録方式は以上のように構成されており、以下に示すような効果を奏する。

ファイルを上書きする際、既にファイルが書き込まれている（記録済み）領域の直後から上書きを開始し、上書き動作が終了するまでの間、元ファイルのデータを保持するようにしたので、書き込んでいる最中に停電などで電源供給されなくなっても、過去に書き込まれたすべての情報を保証することができる。

また、ファイル毎に記録開始情報と記録終了情報を加えるようにしたので、複数の情報を書き込めるファイルシステムを構築できる。

また、ファイル毎に消去情報と修正情報を加えるようにしたので、ファイル消去やファイル上書きを簡単に実現し、かつ高速に検索できる。

また、ファイルの記録情報終了位置に、記録開始情報と記録終了情報を備えた当該ファイルの次のヘッダ部を設けるようにしたので、ファイルへの追記が効率的に実行できる。

また、上書きなどで不要となったファイルを随時削除し、記録された全てのファイルを記録済み領域として一つにまとめるようにしたので、空き領域を有効に活用することができる。

さらにまた、停電検知手段と緊急終了手続き管理手段を備えたので、電源供給の残り時間に応じて優先的に必要な情報を書き込むことができる。

本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体の記録方式を示すブロック構成図である。本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体のセクタ及びセクタヘッダの構成を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体のファイル及びファイルヘッダの構成を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体のファイル記録例を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体の記録方式の基本動作を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る不揮発記憶媒体の記録方式の調整動作を示した説明図である。本発明の実施の形態２に係る不揮発記憶媒体のファイル及びファイルヘッダの構成を示した説明図である。本発明の実施の形態３に係る不揮発記憶媒体のファイル及びファイルヘッダの構成を示した説明図である。本発明の実施の形態４に係る不揮発記憶媒体の記録方式を示すブロック構成図である。

符号の説明

５１記録位置情報管理手段、
５２不揮発記録読み書き手段、
５３不揮発記録媒体、
５４記録情報、
１０２セクタ、
１０３セクタヘッダ、
１０４識別用マジックナンバ、
１０５記録開始情報、
１０６記録完了情報、
２０１ファイル、
２０２ファイルヘッダ、
２０３識別用マジックナンバ、
２０４ａ記録開始情報、
２０４ｂ記録完了情報、
２０５記録容量、
３０１追加ファイル２´、
３０２ファイル１、
３０３ファイル２、
３０４ファイル３、
３０５記録済み領域、
４０１追加されたファイル２´、
４０２新規領域、
５０１追加するファイル３´、
５０２移動されたファイル1、
５０３使用済みセクタ、
５０４新規領域、
５０６未使用セクタ、
５０７新規領域、
５０８移動されたファイル３´、
２０４ｃ削除フラグ、
２０４ｄ修正フラグ、
７０１予約容量、
７０２ファイルヘッダ２、
７０３識別用マジックナンバ、
７０４ａ記録開始情報、
７０４ｂ記録完了情報、
７０５記録容量、
８０１停電緊急終了手続き手段、
８０２停電検知手段

Claims

複数のブロック化された記録単位領域を有する不揮発記録媒体に対し、その各記録単位領域に連続的な書込み動作を行い、かつ記録単位領域毎に一括消去動作を行うようにした記録方式であって、不要ファイルを消去する際に、不要ファイルが書き込まれている記録単位領域を起点とし、この記録単位領域の前に位置する、或いはこの記録単位領域に少なくとも一部が書き込まれているファイルがあれば、当該ファイルを前記記録単位領域の既に書き込まれた既存ファイル直後の空き領域まで移動させ、移動後、不要ファイルが書き込まれている記録単位領域の記録情報を消去するように各ファイルの記録位置を管理することを特徴とする記録方式。
前記各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このヘッダ部に記録開始情報と記録完了情報とを具備したことを特徴とする請求項１記載の記録方式。
前記各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このヘッダ部に消去の可否を示す消去情報と、当該ファイルが上書ファイル対応のファイルであって、既に上書きされたファイルであるかどうかを示す修正情報とを具備したことを特徴とする請求項１または２記載の記録方式。
前記各ファイルはヘッダ部をそれぞれ有し、このファイルの記録情報完了位置に、記録開始情報と記録完了情報を備えた当該ファイルの次のヘッダ部を設けるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の記録方式。
停電を検知する停電検知手段と、該停電検知手段によって呼び出され、書き込み中のファイルに対し、書き込み終了を行うように前記不揮発記憶読み書き手段を設け、補助電源によって保証できる時間の違いにより前記不揮発記憶読み書き手段に働きかける緊急終了手続き管理手段を制御することを特徴とする請求項1乃至４のいずれかに記載の記録方式。
複数のブロック化された記録単位領域を有する不揮発記録媒体に対し、その各記録単位領域に連続的な書込み動作を行い、かつ記録単位領域毎に一括消去動作を行うようにした記録方式であって、新たにファイルを上書き保存する際に、前記記録単位領域の既に書き込まれた既存ファイル直後の空き領域から書込み動作を開始し、かかる書込み動作終了するまでの間、前記記録単位領域に書き込まれている前記上書きファイル対応のファイルを保持するとともに、停電を検知する停電検知手段によって呼び出され、書き込み中のファイルに対し、書き込み終了を行うように前記不揮発記憶読み書き手段に働きかける緊急終了手続き管理手段を設け、前記緊急終了手続き管理手段は、補助電源によって保証できる時間の違いによりすべてのファイルの書き込みを終了させるか、あるいは書き込み中の情報に対し書き込みを終了させるかを制御することを特徴とする記録方式。