JP2009116661A - 記憶装置、記憶方法、ならびに、プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】フラッシュメモリを用いる記憶装置において消去の回数をできるだけ抑制して寿命を長くする記憶装置等を提供する。
【解決手段】記憶装置201のフラッシュメモリ部202のセルの消去済は0に、書込済は1に対応付けられ、読書可能はセル単位またはページ単位、消去はブロック単位であり、整数読出部206、整数書込部207は、増加する整数値において各ビットの変化ができるだけ0→1となるような内部表現と整数値との変換を行い、ビット列読出部205は、フラッシュメモリ部202に記憶されたビット列と書き込みたいビット列を比較して、セルの更新が0→1だけで済む場合には上書きし、そうでなければ配置部203に再配置をさせて消去の準備を行い、ビット列読出部204は、フラッシュメモリ部202に記憶されているビット列を取得して、読出結果として返す。
【選択図】図2
Description
(a)フラッシュメモリ部に当該識別名に対応付けられる場所が記憶されている場合、当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のうち状態が消去済のセルの一部または全部を書込済にすれば、当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列を当該受け付けられたビット列に一致させることができるならば、フラッシュメモリにおいて当該消去済のセルの一部または全部を書込済に更新し、
(b)上記(a)以外の場合は、配置部に当該識別名に対応付けられる場所を新たに配置させ、新たに配置された場所のセルの列の一部または全部を書込済に更新して、
フラッシュメモリ部において当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列が当該受け付けられたビット列に一致するように書き込む。
「1」がv個、「0」が31-v個
で表現する。
1 11111 11111 11111 11111 11111 00000
という表現と、1側を下位ビットに配置する
0 00001 11111 11111 11111 11111 11111
という表現の2通りが典型的である。0〜31の32通りを32ビットのビット列の中で「1」が立っている状態で表現する形式であれば、どのような形式を採用しても良い。
011 1 11111 11111 11111 11111 11111 00000;
1 11111 11111 11111 11111 11111 00000 011;
011 0 00001 11111 11111 11111 11111 11111;
0 00001 11111 11111 11111 11111 11111 011
011 1 11111 11111 11111 11111 11111 10000;
1 11111 11111 11111 11111 11111 10000 011;
011 0 00011 11111 11111 11111 11111 11111;
0 00011 11111 11111 11111 11111 11111 011
のいずれかとなる。
(a)フラッシュメモリ部に当該識別名に対応付けられる場所が記憶されている場合、当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のうち状態が消去済のセルの一部または全部を書込済にすれば、当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列を当該受け付けられたビット列に一致させることができるならば、フラッシュメモリにおいて当該消去済のセルの一部または全部を書込済に更新し、
(b)上記(a)以外の場合は、配置部に当該識別名に対応付けられる場所を新たに配置させ、新たに配置された場所のセルの列の一部または全部を書込済に更新して、
フラッシュメモリ部において当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列が当該受け付けられたビット列に一致するように書き込む。
以下では、本実施形態において使われる整数の内部表現について説明する。一般に、整数をビット列で表現するためには、2の補数表現が用いられる。2の補数表現は、整数値とビット列が対応付けられる表現である。以下に、8ビット整数の例を示す。また、理解を容易にするため、ビット列には空白による区切を入れている。
整数127 ⇔ ビット列0111 1111;
整数126 ⇔ ビット列0111 1110;
…;
整数4 ⇔ ビット列0000 0100;
整数3 ⇔ ビット列0000 0011;
整数2 ⇔ ビット列0000 0010;
整数1 ⇔ ビット列0000 0001;
整数0 ⇔ ビット列0000 0000;
整数-1 ⇔ ビット列1111 1111;
整数-2 ⇔ ビット列1111 1110;
整数-3 ⇔ ビット列1111 1101;
整数-4 ⇔ ビット列1111 1100;
…;
整数-127 ⇔ ビット列1000 0001;
整数-128 ⇔ ビット列1000 0000
1 11111 11111 11111 11111 11111 00000
という表現と、1側を下位ビットに配置する
0 00001 11111 11111 11111 11111 11111
という表現の2通りが典型的である。0〜31の32通りを32ビットのビット列の中で「1」が立っている状態で表現する形式であれば、たとえばランダムにビット位置を選択して1を立てる等、どのような形式を採用しても良い。
011 1 11111 11111 11111 11111 11111 00000;
1 11111 11111 11111 11111 11111 00000 011;
011 0 00001 11111 11111 11111 11111 11111;
0 00001 11111 11111 11111 11111 11111 011
011 1 11111 11111 11111 11111 11111 10000;
1 11111 11111 11111 11111 11111 10000 011;
011 0 00011 11111 11111 11111 11111 11111;
0 00011 11111 11111 11111 11111 11111 011
のいずれかとなる。
x = y×D + r,(0≦r≦D-1)
-1 = (-1)×32 + 31;
-2 = (-1)×32 + 30;
-127 = (-4)×32 + 1;
-128 = (-4)×32 + 0
であり、整数「−1」の3ビット長の2の補数表現は「111」であり、整数「−4」の3ビット長の2の補数表現は「100」であるから、それぞれを上記の内部表現の一例で表すと、
整数-1 ⇔ 111 1 11111 11111 11111 11111 11111 11111;
整数-2 ⇔ 111 0 11111 11111 11111 11111 11111 11111;
整数-127 ⇔ 100 0 00000 00000 00000 00000 00000 00001;
整数-128 ⇔ 100 0 00000 00000 00000 00000 00000 00000;
のような対応を付けることができる。
図2は、上記情報処理装置100にプログラムを実行させることにより実現される記憶装置の一実施形態の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
(1)ファイル名(識別名)p[i].n。固定長(L文字、8×Lビット)の文字列を採用する。このファイル名としては、文字表現にASCIIを用い、文字列の最後が0で終わるASCIIZ形式を採用する。
(2)当該ページp[i]が、消去しても良いか否かを表すごみビットp[i].e。ごみビットp[i].e = 0であれば、当該ページp[i]は未使用(ファイルとして確保されていない)もしくは使用中であり、ごみビットp[i].e = 1であれば、当該ページp[i]は消去しても良いことを意味する。
(3)当該ページp[i]に格納されるビット列p[i].b。当該ファイルに格納されうる情報のサイズは固定長(N-8×L-1ビット)である。
断片q[i][j]に誤り訂正符号が格納されているか否かを示す有効ビットq[i][j].v。たとえば、q[i][0].v = q[i][1].v = … = q[i][k-1].v = 1であり、q[i][k].v = 0である場合は、ページp[i]に対する書き込みがk回行われたことを意味する。
ページp[i]に対する誤り訂正符号q[i][j].c。利用できる誤り訂正符号の最大ビット長は、N/Q - 1ということになる。
p[i].n = ""(長さ0の文字列);
p[i].e = 0;
p[i].b = 0;
q[i][0].v = q[i][1].v = … = q[i][Q-1].v = 0;
q[i][0].c = q[i][1].c = … = q[i][Q-1].c = 0
となる。
a AND b = a
が成立すれば、当該書き込みたい位置にビット(列)bを書き込んだとしても、セルが0(消去済)→1(書込済)へ変化することはあっても、その逆は生じない。
s AND t = s
が成立すれば、当該ページにそのままtを上書きすることができる。一方、これが成立しない場合には、ページの再配置が必要となる。
p[k].e ← 1
のように、←を用いて表記するものとする。
s AND t = s
が成立すれば、
s ← t
のように、当該ページsにtを、そのまま上書きすることができる。一方、これが成立しない場合には、ページの再配置が必要となる。以下、まず、ページをファイルに割り当てる配置処理について説明する。
以下では、配置部203が実行する配置処理について説明する。
p[k].n = f(ファイル名が一致)かつ
p[k].e = 0(当該ページを使用中)
であるか否かを調べ(ステップS302)、成立すれば(ステップS302;Yes)、
p[k].e ← 1(代入)
を実行してフラッシュメモリへの書き込みを行い(ステップS303)、当該ファイル名に対する既存のファイルを消去可能にし、ループS301〜S304を抜ける。
p[k].n = ""(ファイル名が長さ0の文字列)
p[k].e = 0(当該ページは未使用)
であるか否かを調べ(ステップS306)、そうであれば(ステップS306;Yes)、
p[k].n ← f;
を実行してフラッシュメモリへの書き込みを行い(ステップS307)、ループS305〜S308を抜ける。
p[b×i],p[b×i+1],…,p[b×i+B-1]
および、これらに対応する誤り訂正符号ページ
q[b×i],q[b×i+1],…,q[b×i+B-1]
が対応するものとし、これらの単位で消去が可能であるとする。
p[b×i].e = p[b×i+1].e = … = p[b×i+B-1].e = 1
であるか否かを調べ(ステップS310)、そうであれば(ステップS310;Yes)、p側のブロック
p[b×i],p[b×i+1],…,p[b×i+B-1]
およびq側のブロック
q[b×i],q[b×i+1],…,q[b×i+B-1]
を消去することにより、ブロック#iに対応付けられる各ページを「ページ消去」する(ステップS311)。
r[0],r[1],…,r[B-1];
s[0],s[1],…,s[B-1]
のように用意しておく。
p[i].e = 1
であるか否か、を調べる(ステップS317)。1に等しくない場合(ステップS317;No)、ステップS330に進む。
r[b] ← p[i],s[b] ← q[i]
のように、ページの内容を一時的にコピーして(ステップS318)、bの値を1増やす(ステップS319)。
p[k],p[k+1],…,p[k+B-1];
q[k],q[k+1],…,q[k+B-1]
からなるブロック(ブロック番号k/B)を消去して(ステップS321)、
p[k] ← r[0],p[k+1] ← r[1],…,p[k+B-1] ← r[B-1];
q[k] ← s[0],q[k+1] ← s[1],…,q[k+B-1] ← s[B-1]
のように、ブロック番号k/Bのブロックにページの書込を行ってコピー移動を行い(ステップS322)、変数bを0にクリアし、変数kをBだけ増やし(ステップS323)、バッファ領域r[0],r[1],…,r[B-1],s[0],s[1],…,s[B-1]の各ビットを、すべて0にクリアして(ステップS324)、変数iについての繰り返しを続ける(ステップS330)。
p[k],p[k+1],…,p[k+B-1];
q[k],q[k+1],…,q[k+B-1]
からなるブロック(ブロック#k/B)を消去して(ステップS332)、
p[k] ← r[0],p[k+1] ← r[1],…,p[k+B-1] ← r[B-1];
q[k] ← s[0],q[k+1] ← s[1],…,q[k+B-1] ← s[B-1]
のようにページのコピー移動を行い(ステップS333)、変数kをBだけ増やす(ステップS334)。これにより、有効なページがすべて、フラッシュメモリ部202に戻されたことになる。
p[k],p[k+1],…,p[k+B-1];
q[k],q[k+1],…,q[k+B-1]
からなるブロック(ブロック#k/B)を消去して(ステップS336)、変数kをBだけ増やす(ステップS337)処理を繰り返す(ステップS338)。これによって、残余の不要ブロックをすべて消去する。その後にステップS306に戻る。
図5は、ビット列書込部205にて実行されるビット列書込処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。
p[k].n = f(ファイル名が一致)かつ
p[k].e = 0(当該ページを使用中)
であるか否かを調べ(ステップS403)、成立しなければ(ステップS403;No)、次のkを得て繰り返しを続ける(ステップS404)。
p[k].b AND t = p[k].b
が成立するか否かを調べる(ステップS407)。成立しない場合(ステップS407;No)、当該ページp[k]はページの再配置が必要となるから、
p[k].e ← 1
を実行して、ページp[k]およびq[k]をごみに設定してから(ステップS408)、ステップS405に進む。
q[k][h].v = 0
であるか否かを判断し(ステップS412)、そうであれば(ステップS412;Yes)、断片の位置hに誤り訂正符号を書き込むことができるので、ステップS421へ進む。
p[k].b ← t;
q[k][h].v ← 1;
q[k][h].c ← u
のように、各ページに情報を書き込み(ステップS422)、本処理を終了する。
図6は、ビット列読出部204により実行されるビット列読出処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。
p[k].n = f(ファイル名が一致)かつ
p[k].e = 0(当該ページを使用中)
であるか否かを調べ(ステップS503)、成立しなければ(ステップS503;No)、次のkを得て繰り返しを続ける(ステップS504)。
q[k][h].v = 1かつq[k][h+1].v = 0
であるか否かを判断し(ステップS512)、そうであれば(ステップS512;Yes)、断片の位置hに最新の誤り訂正符号が書き込まれていることになるので、ステップS521へ進む。
整数以外のビット列については、上記のように、直接、ビット列読出部204、ビット列書込部205を利用することで、ページ消去の回数を抑制しつつアクセスが可能となるが、整数については、前述の内部表現の変換を行うことで、さらにページ消去の回数を抑制することが期待できる。
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 インターフェイス
105 コントローラ
106 外部メモリ
107 画像処理部
108 DVD−ROMドライブ
109 NIC
110 音声処理部
111 マイク
201 記憶装置
202 フラッシュメモリ部
203 配置部
204 ビット列読出部
205 ビット列書込部
206 整数読出部
207 整数書込部
Claims (6)
- 消去済と書込済のいずれの状態であるかによりビット値の情報を記憶するセルを複数有し、当該セルへの書き込みは、各セルごと、もしくは、N (N>1)個のセルごと(以下「ページごと」という。)に行い、当該セルの消去は、M (M>N)個のセルごと(以下「ブロックごと」という。)に行うフラッシュメモリ部、
識別名を受け付けて、当該識別名と、前記フラッシュメモリ部においてセルの列が配置される場所と、を対応付けて、前記フラッシュメモリ部に記憶させる配置部、
識別名を受け付けて、前記フラッシュメモリ部において当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値から、当該識別名に対応付けられるビット列を読み出すビット列読出部、
識別名とビット列とを受け付けて、
(a)前記フラッシュメモリ部に当該識別名に対応付けられる場所が記憶されている場合、当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のうち状態が消去済のセルの一部または全部を書込済にすれば、当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列を当該受け付けられたビット列に一致させることができるならば、前記フラッシュメモリにおいて当該消去済のセルの一部または全部を書込済に更新し、
(b)上記(a)以外の場合は、前記配置部に当該識別名に対応付けられる場所を新たに配置させ、前記新たに配置された場所のセルの列の一部または全部を書込済に更新して、
前記フラッシュメモリ部において当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列が当該受け付けられたビット列に一致するように書き込むビット列書込部
を備えることを特徴とする記憶装置。 - 請求項1に記載の記憶装置であって、
当該セルの状態の消去済は0に、書込済は1に、それぞれ対応付けられ、
識別名と整数値とを受け付けて、当該整数値を所定の除数Dで割った商を表す上位ビット列と、当該整数値を当該所定の除数で割った余の数だけ1を含み、それ以外は0であるD-1ビット長の下位ビット列と、を連結したビット列を生成して、当該識別名と当該生成されたビット列とを前記ビット列書込部に与える整数書込部、
識別名を受け付けて、当該識別名を前記ビット列読出部に与え、読み出されたビット列を当該上位ビット列と当該下位ビット列とに分解し、当該上位ビット列により表される整数値にDを乗じて当該下位ビット列に含まれる1の個数を加えた整数値を読み出し結果とする整数読出部
をさらに備えることを特徴とする記憶装置。 - 請求項1または2に記載の記憶装置であって、
前記フラッシュメモリ部はNOR型フラッシュメモリであり、書き込みは、1ビット単位で行われる
ことを特徴とする記憶装置。 - 請求項1または2に記載の記憶装置であって、
前記フラッシュメモリ部はNAND型フラッシュメモリであり、書き込みは、1ページ単位で行われ、当該ページのうち、ビット列を記憶するためのデータページには、当該データページに記憶されるビット列の誤り訂正符号を表す訂正ビット列を記憶するチェックページが対応付けられ、
前記ビット列書込部が、当該データページにビット列を書き込むと、当該ビット列の訂正ビット列を当該チェックページの先頭から当該訂正ビット列を書き込む
ことを特徴とする記憶装置。 - 消去済と書込済のいずれの状態であるかによりビット値の情報を記憶するセルを複数有し、当該セルへの書き込みは、各セルごと、もしくは、N (N>1)個のセルごと(以下「ページごと」という。)に行い、当該セルの消去は、M (M>N)個のセルごと(以下「ブロックごと」という。)に行うフラッシュメモリ部を制御する記憶方法であって、当該記憶方法は、配置部、ビット列読出部、ビット列書込部を有する記憶装置により実行され、
前記配置部が、識別名を受け付けて、当該識別名と、前記フラッシュメモリ部においてセルの列が配置される場所と、を対応付けて、前記フラッシュメモリ部に記憶させる配置工程、
前記ビット列読出部が、識別名を受け付けて、前記フラッシュメモリ部において当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値から、当該識別名に対応付けられるビット列を読み出すビット列読出工程、
前記ビット列書込部が、識別名とビット列とを受け付けて、
(a)前記フラッシュメモリ部に当該識別名に対応付けられる場所が記憶されている場合、当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のうち状態が消去済のセルの一部または全部を書込済にすれば、当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列を当該受け付けられたビット列に一致させることができるならば、前記フラッシュメモリにおいて当該消去済のセルの一部または全部を書込済に更新し、
(b)上記(a)以外の場合は、前記配置部に当該識別名に対応付けられる場所を新たに配置させ、前記新たに配置された場所のセルの列の一部または全部を書込済に更新して、
前記フラッシュメモリ部において当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列が当該受け付けられたビット列に一致するように書き込むビット列書込工程
を備えることを特徴とする記憶方法。 - 消去済と書込済のいずれの状態であるかによりビット値の情報を記憶するセルを複数有し、当該セルへの書き込みは、各セルごと、もしくは、N (N>1)個のセルごと(以下「ページごと」という。)に行い、当該セルの消去は、M (M>N)個のセルごと(以下「ブロックごと」という。)に行うフラッシュメモリ部を制御するコンピュータを、
識別名を受け付けて、当該識別名と、前記フラッシュメモリ部においてセルの列が配置される場所と、を対応付けて、前記フラッシュメモリ部に記憶させる配置部、
識別名を受け付けて、前記フラッシュメモリ部において当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値から、当該識別名に対応付けられるビット列を読み出すビット列読出部、
識別名とビット列とを受け付けて、
(a)前記フラッシュメモリ部に当該識別名に対応付けられる場所が記憶されている場合、当該識別名に対応付けられる場所に配置されるセルの列のうち状態が消去済のセルの一部または全部を書込済にすれば、当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列を当該受け付けられたビット列に一致させることができるならば、前記フラッシュメモリにおいて当該消去済のセルの一部または全部を書込済に更新し、
(b)上記(a)以外の場合は、前記配置部に当該識別名に対応付けられる場所を新たに配置させ、前記新たに配置された場所のセルの列の一部または全部を書込済に更新して、
前記フラッシュメモリ部において当該セルの列のそれぞれの状態に対応付けられるビット値からなるビット列が当該受け付けられたビット列に一致するように書き込むビット列書込部
として機能させることを特徴とするプログラム。
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