JP2011210062A - 記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フラッシュメモリへのデータ書き込みの際に、代替ブロックの残量を的確に通知する。
【解決手段】メモリへのデータの書き込みを制御すると共に、代替ブロックの残量が記憶された閾値情報で指定される閾値以下になると通信手段により外部機器に通知する制御手段を備えた記憶装置において、制御手段は通信手段により外部機器から受信した閾値情報を用いて制御手段が通知のために使用する閾値情報を更新する。
【選択図】図４

Description

本発明は記憶装置に関する。

近年、フラッシュメモリ等の大容量の半導体記憶装置が様々な機器でデータを記憶するために用いられている。
フラッシュメモリは、ブロックと呼ばれる単位でデータの書き込み、読み出しを行うが、その製造過程、或いは、後発的な原因により、正常なデータの書き込みができない不良ブロックが発生することがある。そこで、フラッシュメモリの記憶領域の一部をこの様な不良ブロックのための代替ブロックとして用意しておき、不良ブロックに記録されるデータをこの代替ブロックに書き込むようにしている。また、代替ブロックの残量が設定値よりも少なくなった場合に警告を通知する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０８５０５４号公報

フラッシュメモリを備えたメモリカードなどの交換可能な記憶装置は、様々なホスト機器に装着されて使用される。ホスト機器によって、扱うデータの種類や書き込むデータのサイズ、データレート等が異なる。そのため、従来の様に代替ブロックの残量低下を警告された場合でも、ホスト機器によっては、代替ブロックの残量がデータを書き込む際に確保しておくべき容量に足りずに、書き込みエラーとなってしまう恐れがある。
例えば、１回に書き込むデータ量が多いホスト機器の場合には、書き込みデータ量が少ない機器に比べ、１回の書き込み時に多くの代替ブロックを使ってしまう可能性が高い。

本発明はこの様な問題を解決し、ホスト機器に応じて適切に代替ブロック残量の状態を通知することが可能な装置を提供することを目的とする。

本発明は、外部機器と通信を行う通信手段と、情報を一時的に記憶するレジスタと、不良ブロックのための代替ブロックを含む複数のブロックを有するメモリと、前記メモリに対するデータの書き込みを制御すると共に、前記代替ブロックの残量が前記レジスタに格納された閾値情報で指定された閾値以下になると前記通信手段により前記外部機器に対して通知させる制御手段とを備え、前記制御手段は、所定のタイミングで前記メモリから閾値情報を読み出して前記レジスタに格納すると共に、前記通信手段により前記外部機器から受信した閾値情報を用いて前記レジスタに格納された閾値情報を更新する。

ホスト機器に応じて適切に代替ブロック残量の状態を通知することが可能となる。

本発明の実施形態に係わる記憶装置とホスト機器からなるシステムの構成並びにフラッシュメモリの記憶領域の構成を示す図である。 本件発明の記憶装置に対するデータ書き込み処理のフローチャートを示す図である。 本件発明の記憶装置に対するデータ書き込み処理で実行される代替処理のフローチャートを示す図である。 本件発明の代替処理で使用する閾値情報の設定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の他の実施形態における記憶装置とホスト機器からなるシステムの構成を示す図である。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係わる記憶装置１００を用いたシステムの構成を示すブロック図である。図１（ａ）のシステムは記憶装置１００とホスト機器２００から構成される。記憶装置１００は、ホスト機器２００からの各種のコマンドに応じてデータの書き込み、読み出し等の処理を実行する。また、記憶装置１００はメモリカード等の形態を取ることが可能であり、ホスト機器２００は、記憶装置１００を容易に装着、排出可能な不図示の装着・排出機構を備えている。

記憶装置１００において、ホストインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０１はホスト機器２００と記憶装置１００との間でコマンドやデータを通信する。本実施形態では、ホストＩＦ１０２は、ＡＴＡ（Advanced Technology Attachment）の仕様に従い、ホスト機器２００と通信を行う。コントローラ１０２はＣＰＵを有し、ホスト機器２００から受信したコマンドに応じて記憶装置１００の動作を制御する。ＲＯＭ１０３は読み出し専用のメモリであり、コントローラ１０２の制御プログラムを記憶している。ＲＯＭ１０３に記憶されたデータはホスト機器２００により書替えることができない。内部レジスタ１０４は、コントローラ１０２の制御により、規格で定められたレジスタ情報を一時的に格納する。コントローラ１０２は、必要に応じて内部レジスタ１０４に格納されたレジスタ情報を参照し、更新する。また、コントローラ１０２は、フラッシュメモリ１０５との間でデータを送受信するフラッシュメモリインターフェイス(不図示)を有する。フラッシュメモリ１０５は公知のフラッシュメモリチップから構成され、コントローラ１０２によりデータの書き込み、読み出しを行う。

図１（ｂ）はフラッシュメモリ１０５の記憶領域の構成を示す図である。フラッシュメモリ１０５は、そのアドレスに従って、管理情報記憶領域１０５ａ、ユーザ領域１０５ｂ、代替領域１０５ｃに分かれている。管理情報領域１０５ａには、記憶したデータの領域を管理するファイル管理テーブル、論理アドレスと物理アドレスのアドレス空間の対応を示す変換テーブル、代替領域の使用状況を管理する代替領域管理テーブル等の情報が格納される。更に管理情報領域１０５ａには、代替ブロックの残量低下を警告する際に用いる閾値情報、記憶装置１００のＩＤや製造者コード、パスワード等の固有の情報や、メモリサイズ、アクセス速度等の性能を示す情報が格納される。また、更には、不良ブロック数、代替領域残数等のホスト機器２００と通信するために用いる制御情報を含むバックアップデータも管理情報領域１０５ａに格納される。

記憶装置１００のマウント処理の際、コントローラ１０２は管理情報領域１０５ａからこれらの管理情報を読み出し、レジスタ情報として内部レジスタ１０４に格納する。また、コントローラ１０２は、ホスト機器２００によるデータの書き込みや読み出しに伴い、内部レジスタ１０４に格納した情報を更新する。更に、コントローラ１０２は、内部レジスタ１０４に格納した情報を、適当なタイミングで管理情報領域１０５ａにコピーすることによりバックアップする。ただし、後述の様に、内部レジスタ１０４に格納した閾値情報については、管理情報領域１０５ａにはコピーしない。コピーするタイミングは、例えば一定間隔、或いは、記憶装置１００とホスト機器２００との通信切断時等である。

ユーザ領域１０５ｂは、ホスト機器から送信されたデータを記憶する領域である。代替領域１０５ｃは、ユーザ領域１０５ｂで不良ブロックが発生した際に、不良ブロックに記録されるデータを書き込むための領域として割り当てられている。

次に、記憶装置１００におけるデータの書き込み処理について説明する。図２は書き込み処理を示すフローチャートである。図２の処理は、例えばＲＯＭ１０３内に記憶された制御プログラムまたは外部装置から制御プログラムをロードしたコントローラ１０２の制御により実行される。

ホストＩＦ１０１によりホスト機器２００のデータの書き込みコマンドおよびデータが受信されるとフローが開示する。まず、受信した書き込みアドレスを確認する（Ｓ２０１）。そして、フラッシュメモリ１０５における指定されたアドレスに受信したデータを書き込む（Ｓ２０２）。次に、書き込んだデータの書き込みエラーが発生したかどうかを判別する（Ｓ２０３）。書き込みエラーの判別処理は、公知の方法を用いることができる。書き込みエラーが発生した場合、代替処理を実行する（Ｓ２０４）。また、書き込みエラーが発生せず、正常にデータの書き込みが完了すると、次のコマンドを待つ。コントローラ１０２は、外部機器から指示されるアドレス（論理アドレス）に対してフラッシュメモリ１０５のアドレス（物理）を割り当て、各論理アドレスと物理アドレスとの対応を示す変換テーブルを生成する。そして、不良ブロックが発生すると、指定された論理アドレスに対し、代替ブロックのアドレスを割り当てるよう、変換テーブルを変更する。コントローラ１０２は、変換テーブルを管理情報領域１０５ａに保存する。

図３はＳ２０４の代替処理を示すフローチャートである。まず、フラッシュメモリ１０５における代替ブロック領域１０５ｃの代替ブロック残量を検出する（Ｓ３０１）。本実施形態では、記憶装置１００がホスト機器２００に装着された際、或いは、ホスト機器２００の電源が投入された際に、コントローラ１０２が管理情報領域１０５ａから代替ブロックの残量情報を読み出して内部レジスタ１０４に格納する。そのため、ここでは、内部レジスタ１０４に格納された代替ブロックの残量情報により残量を検出する。

代替ブロックの残量を検出した結果、代替ブロックの残量が残っており（ゼロでなく）、代替ブロックにデータの書き込みが可能であるかどうかを判別する（Ｓ３０２）。代替ブロックの残量が残っていない場合には、書き込みエラーを示す応答をホストＩＦ１０１を介してホスト機器２００に送信する（Ｓ３０７）。

一方、代替ブロックの残量が残っていた場合には、残りの代替ブロックの何れかにデータを書き込む（Ｓ３０３）。そして、使用した代替ブロックの数だけ残量を減らすように、内部レジスタ１０４に格納されている代替ブロックの残量情報の内容を更新する（Ｓ３０４）。次に、更新後の代替ブロックの残量と閾値とを比較し、代替ブロックの残量が閾値よりも大きいかどうかを判別する（Ｓ３０５）。この閾値については後述する。内部レジスタ１０４は一時的にデータを記憶するため揮発性メモリであり、内部レジスタ１０４の情報に変化があれば、コントローラ１０２により、フラッシュメモリ１０５の管理情報領域１０５ａへの情報のバックアップが行われる。

代替ブロックの残量が閾値よりも大きい場合にはそのまま処理を終了する。一方、代替ブロックの残量が閾値以下の場合、代替ブロックの残量が少ない旨を示す警告情報をホストＩＦ１０１によりホスト機器２００に送信する（警報手段）（Ｓ３０６）。

次に、記憶装置１００における代替ブロックの残量の閾値情報の処理について説明する。記憶装置１００では、記憶装置１００がホスト機器２００に装着されたときや電源投入時に実行するマウント処理において、フラッシュメモリ１０５の管理情報領域１０５ａに予め記憶されている閾値情報を読み出して内部レジスタ１０４に格納する。更に、ホスト機器２００から閾値情報の更新要求があると、ホスト機器２００から送信された閾値情報により、内部レジスタ１０４に格納された閾値情報を更新する。

図４（ａ）は、記憶装置１００のマウント処理において実行される閾値情報の格納処理を示すフローチャートである。なお、マウント処理とは、フラッシュメモリの管理情報領域１０５ａから各種管理情報を読み出して内部レジスタ１０４に格納し、ホスト機器２００との通信が可能な状態にする処理である。

マウント処理において、フラッシュメモリの１０５の管理情報領域１０５ａから代替ブロックの閾値情報を読み出す（Ｓ４０１）。そして、読み出した閾値情報を内部レジスタ１０４に格納する（Ｓ４０２）。このとき、閾値情報を内部レジスタ１０４のベンダーユニーク領域に格納する。また、閾値情報により指定された閾値の値は、記憶装置１００の特性等を考慮して予め決められた値としている。

図４（ｂ）は、ホスト機器２００からの閾値情報の更新指示による閾値情報の更新処理を示すフローチャートである。本実施形態では、ホスト機器２００は、ＡＴＡインターフェースのＳＭＡＲＴ（Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology）コマンドを利用して、記憶装置１００に対して閾値情報の更新を要求する。

図４（ｂ）において、ホストＩＦ１０１がホスト機器２００から閾値情報の更新コマンドを受信すると、コントローラ１０２は、コマンドと共に送信される閾値情報を検出する（Ｓ４０３）。そして、検出した閾値情報によって、内部レジスタ１０４に格納されている閾値情報を更新する（Ｓ４０４）。このとき、ホスト機器２００によって更新された閾値情報により管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報は更新しない。

次に、更新した閾値と代替ブロックの残量とを比較し、代替ブロックの残量が閾値よりも大きいかどうかを判別する（Ｓ４０５）。代替ブロックの残量が閾値よりも大きい場合にはそのまま処理を終了する。一方、代替ブロックの残量が閾値以下の場合、代替ブロックの残量が少ない旨を示す警告情報をホストＩＦ１０１によりホスト機器２００に送信する（Ｓ４０６）。

これ以降、Ｓ３０５の処理にて比較される閾値は、ホスト機器２００により更新された閾値情報に指定された閾値となる。そのため、ホスト機器２００によるデータの書き込みサイズやデータの種類に適した閾値を設定することができる。

この様にホスト機器２００により設定された閾値情報は、コントローラ１０２により管理情報領域１０５ａにはコピーされない。そのため、ホスト機器２００から閾値情報が設定された記憶装置１００がホスト機器から排出され、別のホスト機器に装着された場合、再度、フラッシュメモリの１０５の管理情報領域１０５ａから閾値情報が読み出され、内部レジスタ１０４に格納される。即ち、記憶装置１００のマウント処理の度に、管理情報領域１０５ａから閾値情報を読み出し、閾値の初期値として内部レジスタ１０４に格納される。従って、別のホスト機器によって設定された閾値と代替ブロックの残量とを比較してしまうことも無い。

なお、本実施形態では、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報は一つであったが、互いに異なる値を示す複数の閾値情報を用意しておき、ホスト機器２００による１回のデータの書き込みサイズによって設定する閾値を自動的に変えるようにしてもよい。

例えば、閾値１と閾値２（閾値１＞閾値２）の二種類の閾値情報を管理情報領域１０５ａに記憶しておく。そして、ホスト機器２００からのデータ書き込みコマンドによるデータの書き込みサイズが所定サイズよりも大きい場合には閾値１を内部レジスタ１０４に格納し、そうでない場合には閾値２を内部レジスタ１０４に格納する。

また、これら複数の閾値情報を、ホスト機器２００により書き込まれるデータの種類によって選択してもよい。例えば、書き込まれるデータが動画や静止画などの画像データの場合には閾値１を選択し、文書データの場合には閾値２を選択するようにしてもよい。また、三つ以上の閾値情報を用意しておいてもよい。

また、管理情報領域１０５ａに記憶した閾値情報として０を設定しておき、マウント処理の際には、閾値の初期値として０を内部レジスタ１０４に格納する様にしてもよい。この場合には、代替ブロックの残量が無くなるまでホスト機器２００には警告が送信されないことになるが、ホスト機器によっては警告が不要の場合もあるので、この様なホスト機器に対して無意味に警告を送信してしまうことが無い。

この様に、本実施形態では、マウント処理の際に内部レジスタに格納した閾値情報をホスト機器２００からの送信された閾値情報により更新する。そのため、ホスト機器に適した代替ブロック残量の閾値を設定することができる。

また、マウント処理の度に、管理情報領域１０５ａから閾値情報を読み出し、内部レジスタ１０４に格納するので、以前にホスト機器によって設定された閾値と代替ブロックの残量とを比較してしまうことも無い。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。図５は第２の実施形態によるシステムの構成を示す図であり、図１と同じ構成には同一の番号を付加してある。本実施形態の記憶装置１００は、図１の記憶装置１００から内部レジスタ１０４を外している。

本実施形態では、コントローラ１０２の制御プログラムに加え、閾値情報を予めＲＯＭ１０３に記憶しておく。そして、記憶装置１００のマウント処理の際に、ＲＯＭ１０３から閾値情報を読み出して、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新する。その後、ホスト機器２００から閾値情報の更新要求があると、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報をホスト機器２００から送信された閾値情報により更新する。図３の代替処理の際には、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報と代替ブロックの残量を比較して、警告情報をホスト２００に通知する。

この様に、本実施形態では、マウント処理の際にＲＯＭ１０３から閾値情報を読み出して、フラッシュメモリ１０５の管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新する。そして、ホスト機器２００によって管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新することで、ホスト機器に適した代替ブロック残量の閾値を設定することができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、記憶装置１００のマウント処理の際にＲＯＭ１０３から閾値情報を読み出し、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新していた。本実施形態では、記憶装置１００のアンマウント処理の際に、ＲＯＭ１０３から閾値情報を読み出し、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新する。なお、システム構成は第２の実施形態と同じであり、その説明はここでは省略する。また、アンマウント処理とは、ホスト機器２００の電源オフ、或いは、記憶装置１００をホスト機器２００から排出する際に、ホスト機器２００との通信を停止するための処理である。

なお、本実施形態においても、システム動作中にホスト機器２００から閾値情報の更新要求があると、アンマウント処理の際に管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新する。そして、図３の代替処理においては、管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報と代替ブロックの残量を比較して、警告情報をホスト２００に通知する。

この様に、本実施形態では、アンマウント処理の際にＲＯＭ１０３から閾値情報を読み出して、フラッシュメモリ１０５の管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報を更新する。そのため、ホスト機器２００によって管理情報領域１０５ａに記憶された閾値情報が誤って消去、或いは更新されてしまっても、ＲＯＭ１０３に記憶された閾値情報により初期化することができる。

また、第２、第３の実施形態において、第１の実施形態と同様にＲＯＭ１０３に複数の閾値情報を格納しておき、これら複数の閾値情報の何れかを選択して読み出し、管理情報領域１０５ａに記憶する様にしてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

また、上述した実施の形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或いは装置に提供してもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって、前述した実施形態の機能を実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどを用いることができる。或いは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭなどを用いることもできる。

Claims (11)

1. 外部機器と通信を行う通信手段と、
   情報を一時的に記憶するレジスタと、
   不良ブロックのための代替ブロックを含む複数のブロックを有するメモリと、
   前記メモリに対するデータの書き込みを制御すると共に、前記代替ブロックの残量が前記レジスタに格納された閾値情報で指定される閾値以下になると前記通信手段により前記外部機器に通知する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、所定のタイミングで前記メモリから閾値情報を読み出して前記レジスタに格納すると共に、前記通信手段により前記外部機器から受信した閾値情報を用いて前記レジスタに格納された閾値情報を更新することを特徴とする記憶装置。
2. 前記メモリは複数の前記閾値情報を記憶しており、前記制御手段は、複数の前記閾値情報のうちの何れか一つを選択して前記メモリから読み出して前記レジスタに格納することを特徴とする請求項１に記載の記憶装置。
3. 前記制御手段はさらに、前記通信手段が通信を行うために用いる制御情報を前記所定のタイミングで前記メモリから読み出して前記レジスタに格納し、前記レジスタに格納された制御情報を決められたタイミングで前記メモリにコピーすることを特徴とする請求項１または２に記載の記憶装置。
4. 外部機器と通信を行う通信手段と、
   不良ブロックのための代替ブロックを含む複数のブロックを有するメモリと、
   前記メモリに対するデータの書き込みを制御すると共に、前記代替ブロックの残量が前記メモリに記憶された閾値情報で指定された閾値以下になると前記通信手段により前記外部機器に通知する制御手段と、
   前記閾値情報を記憶した読み出し専用のメモリとを備え、
   前記制御手段は、所定のタイミングで前記読み出し専用のメモリから閾値情報を読み出して前記メモリに記憶すると共に、前記通信手段により前記外部機器から受信した閾値情報を用いて前記メモリに記憶された閾値情報を更新することを特徴とする記憶装置。
5. 前記所定のタイミングは前記通信手段と前記外部機器との通信を始めるためのマウント処理を実行するタイミングであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の記憶装置。
6. 前記所定のタイミングは前記通信手段と前記外部機器との通信を停止するためのアンマウント処理を実行するタイミングであることを特徴とする請求項４に記載の記憶装置。
7. 前記読み出し専用のメモリは複数の前記閾値情報を記憶しており、前記制御手段は、複数の前記閾値情報のうちの何れか一つを選択して前記読み出し専用のメモリから読み出して前記メモリに格納することを特徴とする請求項４に記載の記憶装置。
8. 外部機器と通信を行う通信手段、情報を一時的に記憶するレジスタ、不良ブロックのための代替ブロックを含む複数のブロックを有するメモリ、および前記代替ブロックの残量が前記レジスタに格納された閾値情報で指定された閾値以下になると前記通信手段により前記外部機器に通知する警報手段、とを備えた記憶装置の制御方法において、
   所定のタイミングで前記メモリから前記閾値情報を読み出して前記レジスタに格納するステップ、
   前記通信手段により前記外部機器から閾値情報を受信するステップ、
   前記受信ステップで受信した閾値情報を用いて前記レジスタに格納された閾値情報を更新するステップ、および
   前記更新された閾値情報を用いて前記警報手段による前記外部機器への通知を行う通知ステップ、とを備えることをと特徴とする記憶装置の制御方法。
9. 外部機器と通信を行う通信手段、情報を一時的に記憶するレジスタ、不良ブロックのための代替ブロックを含む複数のブロックを有するメモリ、前記代替ブロックの残量が前記レジスタに格納された閾値情報で指定された閾値以下になると前記通信手段により前記外部機器に通知する警報手段、および前記閾値情報を記憶した読み出し専用のメモリとを備えた記憶装置の制御方法において、
   所定のタイミングで前記読み出し専用のメモリから前記閾値情報を読み出して前記メモリに記憶するステップ、
   前記通信手段により前記外部機器から閾値情報を受信するステップ、
   前記受信ステップで受信した閾値情報を用いて前記メモリに記憶された閾値情報を更新するステップ、および
   前記更新された閾値情報を用いて前記警報手段による前記外部機器への通知を行う通知ステップ、とを備えることをと特徴とする記憶装置の制御方法。
10. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された記憶装置の各手段として機能させるプログラム。
11. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された記憶装置の各手段として機能させるプログラムを格納した記憶媒体。

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