JP2013174947A - バスシステムおよび不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】データバス幅が限定されている場合においても、データに付加されるアドレスを持たない冗長ビットを含めた転送を実現する。
【解決手段】データバス幅がそれぞれ定められた2個の調停回路14、15が設けられ、調停回路14、15の2個のバスを前記データバス幅が拡張された1個のバスに見せかける梱包回路を備える。
【選択図】図1
【解決手段】データバス幅がそれぞれ定められた2個の調停回路14、15が設けられ、調停回路14、15の2個のバスを前記データバス幅が拡張された1個のバスに見せかける梱包回路を備える。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態はバスシステムおよび不揮発性半導体記憶装置に関する。
オンチップバスシステムでは、データバス幅が限定された規格がある。このような規格を採用した場合、データに付加されるアドレスを持たない冗長ビットを含めた転送ができなかった。
本発明の一つの実施形態の目的は、データバス幅が限定されている場合においても、データに付加されるアドレスを持たない冗長ビットを含めた転送が可能なバスシステムおよび不揮発性半導体記憶装置を提供することである。
実施形態の不揮発性半導体記憶装置によれば、データバス幅がそれぞれ定められたN(Nは2以上の整数)個の調停回路が設けられ、前記N個の調停回路のN個のバスを前記データバス幅が拡張された1個のバスに見せかける梱包回路を備える。
以下、実施形態に係るバスシステムおよび不揮発性半導体記憶装置について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るバスシステムの概略構成を示すブロック図である。なお、図1の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1、DB2のデータバス幅が128bitの場合を例にとった。
図1において、このバスシステムには梱包回路13が設けられている。この梱包回路13は、データバスDBおよび制御バスCBを介してマスタ11およびスレーブ12に接続されている。なお、マスタ11はデータの送信側、スレーブ12はデータの受信側を示す。また、データバスDBは、データを転送することができる。制御バスCBは、制御信号を転送することができる。なお、制御信号は、アドレス、転送方向(リード/ライトなど)、転送タイプ(ビジー/レディなど)、転送サイズ(例えば、ARM社のAMBAのAHB規格では、8/16/32/64/128/256/512/1024bitの8種類)、バーストの種類(データを何個連続して送るか)などを与えることができる。
図1は、第1実施形態に係るバスシステムの概略構成を示すブロック図である。なお、図1の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1、DB2のデータバス幅が128bitの場合を例にとった。
図1において、このバスシステムには梱包回路13が設けられている。この梱包回路13は、データバスDBおよび制御バスCBを介してマスタ11およびスレーブ12に接続されている。なお、マスタ11はデータの送信側、スレーブ12はデータの受信側を示す。また、データバスDBは、データを転送することができる。制御バスCBは、制御信号を転送することができる。なお、制御信号は、アドレス、転送方向(リード/ライトなど)、転送タイプ(ビジー/レディなど)、転送サイズ(例えば、ARM社のAMBAのAHB規格では、8/16/32/64/128/256/512/1024bitの8種類)、バーストの種類(データを何個連続して送るか)などを与えることができる。
ここで、マスタ11には、アドレスをインクリメントするカウンタ11Aが設けられている。スレーブ12には、自己に固有のアドレスを示すアドレス空間12Aが割り当てられている。
梱包回路13には、データバス幅がそれぞれ定められた調停回路14、15が設けられている。なお、調停回路14、15のデータバス幅は、互いに等しくなるように定めることができる。また、調停回路14、15のデータバス幅の合計がデータバスDBのデータバス幅より大きくなるように定めることができる。ここで、調停回路14にはデータバスDB1および制御バスCB1が接続され、調停回路15にはデータバスDB2および制御バスCB2が接続されている。ここで、調停回路14、15は、マスタ11およびスレーブ12がデータバスDB1、DB2および制御バスCB1、CB2を利用できるように通信経路を定めることができる。そして、梱包回路13は、各調停回路14、15のデータバスDB1、DB2をそのデータバス幅が拡張された1個のデータバスDBに見せかけることができる。例えば、各データバスDB1、DB2のデータバス幅が128bitであるとすると、マスタ11およびスレーブ12に対し、2個のデータバスDB1、DB2をデータバス幅が136bitの1個のデータバスDBに見せかけることができる。
ここで、調停回路14、15は、マスタ11およびスレーブ12に対して互いに並列に接続されている。そして、制御バスCBは、制御バスCB1を介して調停回路14に接続されるとともに、制御バスCB2を介して調停回路15に接続されている。そして、この制御バスCBを介して転送される制御信号は、調停回路14、15にて共有される。また、データバスDBの136bit分のうち128bit分はデータバスDB1を介して調停回路14に接続され、データバスDBの残りの8bit分はデータバスDB2を介して調停回路15に接続されている。データバスDB2の128bit分のうち残りの120bit分は0固定されている。
また、調停回路14、15にはデコータ14A、15Aがそれぞれ設けられている。デコーダ14A、15Aは、マスタ11からの入力アドレスとスレーブ12のアドレス空間12Aとの比較結果に基づいてアクセス先を判断することができる。
そして、マスタ11にて入力アドレスが指定されると、その入力アドレスは制御バスCBを介して梱包回路13に転送される。そして、梱包回路13において、入力アドレスが制御バスCB1、CB2をそれぞれ介して調停回路14、15に転送される。そして、デコータ14A、15Aにおいて、その入力アドレスに基づいてアクセス先が判断される。例えば、その入力アドレスがスレーブ12のアドレス空間12Aに含まれる場合、アクセス先としてスレーブ12が選択される。
また、マスタ11から出力されたデータは、データバスDBを介して梱包回路13に転送される。そして、梱包回路13において、128bit分のデータがデータバスDB1を介して調停回路14に転送され、8bit分のデータと120bit分の0固定値がデータバスDB2を介して調停回路15に転送される。そして、調停回路14に転送された128bit分のデータと、調停回路15に転送された8bit分のデータがデータバスDBを介して136bit分のデータとしてスレーブ12に転送される。
これにより、オンチップバスシステムにおけるデータバス幅が128bitに限定されている場合においても、オンチップバスシステムの規格を変更することなく、マスタ11からスレーブ12に136bit分のデータを転送することができる。
また、例えば、拡張分の8bitは、ECCによるデータ保護のための冗長bitとして使用することができる。このため、半導体プロセスの微細化に伴って、宇宙線などの影響によるソフトエラーが顕在化しつつある場合においても、ホストから入力されたデータをメディアに書き込むまでの経路(データパス)に関しても保護を行うことができる。
なお、図1の例では、マスタ11およびスレーブ12が1個づつ梱包回路13に接続されている場合を示したが、マスタ11およびスレーブ12が複数個づつ梱包回路13に接続されていてもよい。この時、スレーブ12にはそれぞれ互いに異なるアドレス空間12Aを割り当てることができる。そして、梱包回路13は、入力アドレスとアドレス空間との比較結果に基づいてアクセス先のスレーブを判断することができる。
また、図1の例では、2個の調停回路14、15が梱包回路13に設けられている場合について説明したが、N(Nは2以上の整数)個の調停回路が梱包回路13に設けられていてもよい。
また、図1の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1、DB2のデータバス幅が128bitの場合を例にとったが、データバスDB、DB1、DB2のデータバス幅はこれ以外の値でもよい。例えば、データバスDB1、DB2のデータバス幅は、ARM社のAMBAのAHB規格では、8/16/32/64/128/256/512/1024bitの8種類から選択することができる。
(第2実施形態)
図2は、第2実施形態に係るバスシステムの概略構成を示すブロック図である。なお、図2の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1のデータバス幅が128bit、データバスDB3のデータバス幅が8bitの場合を例にとった。
図2において、このバスシステムには梱包回路23が設けられている。この梱包回路23は、データバスDBおよび制御バスCBを介してマスタ21およびスレーブ22に接続されている。ここで、マスタ21には、アドレスをインクリメントするカウンタ21Aが設けられている。スレーブ22には、自己に固有のアドレスを示すアドレス空間22Aが割り当てられている。
図2は、第2実施形態に係るバスシステムの概略構成を示すブロック図である。なお、図2の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1のデータバス幅が128bit、データバスDB3のデータバス幅が8bitの場合を例にとった。
図2において、このバスシステムには梱包回路23が設けられている。この梱包回路23は、データバスDBおよび制御バスCBを介してマスタ21およびスレーブ22に接続されている。ここで、マスタ21には、アドレスをインクリメントするカウンタ21Aが設けられている。スレーブ22には、自己に固有のアドレスを示すアドレス空間22Aが割り当てられている。
梱包回路23には、データバス幅がそれぞれ定められた調停回路24、25および調停回路24、25のデータバス幅に応じて入力アドレスを変換する入力アドレス変換器26が設けられている。なお、調停回路25のデータバス幅は調停回路24のデータバス幅より小さくすることができる。また、調停回路25のデータバス幅は、調停回路24、25のデータバス幅の合計がデータバスDBのデータバス幅に一致するように定めることができる。ここで、調停回路24にはデータバスDB1および制御バスCB1が接続され、調停回路25にはデータバスDB3および制御バスCB3が接続されている。ここで、調停回路24、25は、マスタ21およびスレーブ22がデータバスDB1、DB3および制御バスCB1、CB3を利用できるように通信経路を定めることができる。そして、梱包回路23は、各調停回路24、25のデータバスDB1、DB3をそのデータバス幅が拡張された1個のデータバスDBに見せかけることができる。例えば、データバスDB1のデータバス幅が128bit、データバスDB3のデータバス幅が8bitであるとすると、マスタ21およびスレーブ22に対し、2個のデータバスDB1、DB3をデータバス幅が136bitの1個のデータバスDBに見せかけることができる。
ここで、調停回路24、25は、マスタ21およびスレーブ22に対して互いに並列に接続されている。そして、制御バスCBは、制御バスCB1を介して調停回路24に接続されるとともに、制御バスCB3を介して調停回路25に接続されている。ここで、制御バスCB3には入力アドレス変換器26が挿入されている。そして、この制御バスCBを介して転送される制御信号は、制御バスCB1を介して調停回路24に直接入力されるとともに、入力アドレス変換器26を介して調停回路25に入力される。また、データバスDBの136bit分のうち128bit分はデータバスDB1を介して調停回路24に接続され、データバスDBの残りの8bit分はデータバスDB3を介して調停回路25に接続されている。
また、調停回路24、25にはデコータ24A、25Aがそれぞれ設けられている。デコーダ24A、25Aは、マスタ21からの入力アドレスとスレーブ22のアドレス空間22Aとの比較結果に基づいてアクセス先を判断することができる。また、デコータ25Aには、調停回路24、25のデータバス幅に応じてアドレス空間22Aを変換するアドレス空間変換器25Bが設けられている。
そして、マスタ21にて入力アドレスが指定されると、その入力アドレスは制御バスCBを介して梱包回路23に転送される。そして、梱包回路23において、入力アドレスが制御バスCB1を介して調停回路24に転送される。また、入力アドレスが制御バスCB3に転送されると、入力アドレス変換器26において、調停回路25のデータバス幅に対応するように入力アドレスが変換され、調停回路25に入力される。
そして、デコータ24A、25Aにおいて、その入力アドレスに基づいてアクセス先が判断される。例えば、その入力アドレスがスレーブ22のアドレス空間22Aに含まれる場合、アクセス先としてスレーブ22が選択される。この時、アドレス空間変換器25Bにおいて、調停回路25のデータバス幅に対応するようにアドレス空間22Aが変換され、その変換後の入力アドレスに基づいてアクセス先が判断される。
例えば、データバスDB1のデータバス幅が128bit、データバスDB3のデータバス幅が8bitであるとする。この場合、バースト転送の時のアドレスは、調停回路24側ではx0010ずつインクリメントされるが、調停回路25側ではx0001ずつインクリメントされる。ただし、xは16進数であることを示す。この差分を解消させるため、入力アドレス変換器26では、入力アドレスが8/128に変換されるとともに、アドレス空間変換器25Bでは、アドレス空間22Aが8/128に変換される。
また、マスタ21から出力されたデータは、データバスDBを介して梱包回路23に転送される。そして、梱包回路23において、128bit分のデータがデータバスDB1を介して調停回路24に転送され、8bit分のデータがデータバスDB3を介して調停回路25に転送される。そして、調停回路24に転送された128bit分のデータと、調停回路25に転送された8bit分のデータがデータバスDBを介して136bit分のデータとしてスレーブ22に転送される。
これにより、オンチップバスシステムにおけるデータバス幅が限定されている場合においても、過剰なデータバス幅を持たせることなく、マスタ21とスレーブ22との間のデータバス幅を拡張することが可能となるとともに、オンチップバスシステムの規格をそのまま使用することができる。
なお、図2の例では、マスタ21およびスレーブ22が1個づつ梱包回路23に接続されている場合を示したが、マスタ21およびスレーブ22が複数個づつ梱包回路23に接続されていてもよい。また、図2の例では、2個の調停回路24、25が梱包回路23に設けられている場合について説明したが、N(Nは2以上の整数)個の調停回路が梱包回路23に設けられていてもよい。
また、図2の例では、データバスDBのデータバス幅が136bit、データバスDB1のデータバス幅が128bit、DB3のデータバス幅が8bitの場合を例にとったが、データバスDB、DB1、DB3のデータバス幅はこれ以外の値でもよい。例えば、データバスDB1、DB3のデータバス幅は、ARM社のAMBAのAHB規格では、8/16/32/64/128/256/512/1024bitの8種類から選択することができる。
(第3実施形態)
図3は、第3実施形態に係るバスシステムが適用される不揮発性半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図3において、ソリッドステートドライブ31には、外部とデータの仲介を行う入出力インターフェース32、データ保存用の複数のNANDメモリ35A〜35H、データ転送用または作業領域用のDRAM34、これらを制御するコントローラ33が設けられている。コントローラ33には、データ作業領域として使用されるSRAM33Aが設けられている。そして、ソリッドステートドライブ31は入出力インターフェース32を介してパーソナルコンピュータなどのホスト30と接続されている。
図3は、第3実施形態に係るバスシステムが適用される不揮発性半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図3において、ソリッドステートドライブ31には、外部とデータの仲介を行う入出力インターフェース32、データ保存用の複数のNANDメモリ35A〜35H、データ転送用または作業領域用のDRAM34、これらを制御するコントローラ33が設けられている。コントローラ33には、データ作業領域として使用されるSRAM33Aが設けられている。そして、ソリッドステートドライブ31は入出力インターフェース32を介してパーソナルコンピュータなどのホスト30と接続されている。
そして、NANDメモリ35A〜35Hに書き込みを行う場合、コントローラ33は、ホスト30から供給された書き込みデータをDRAM34に一旦格納する。そして、コントローラ33は、DRAM34に格納された書き込みデータをNANDメモリ35A〜35Hに転送し、NANDメモリ35A〜35Hに書き込みデータを書き込む。
また、NANDメモリ35A〜35Hから読み出しを行う場合、コントローラ33は、NANDメモリ35A〜35Hから読み出しデータを読み出し、DRAM34に一旦格納する。そして、コントローラ33は、DRAM34に格納された読み出しデータをホスト30に転送する。
この時、コントローラ33は、各管理プログラムをNANDメモリ35A〜35HからSRAM33Aにロードする。そして、コントローラ33は、SRAM33Aにロードされた管理プログラムに従って、NANDメモリ35A〜35Hにアクセスし、NANDメモリ35A〜35Hの読み書き消去の制御を行うことができる。
図4は、図3のコントローラの概略構成を示すブロック図である。なお、図4では、図2のバスシステムがコントローラに設けられている場合を例にとるが、図1のバスシステムがコントローラに設けられていてもよい。また、図4の例では、図面を簡単化するために、梱包回路23のバスのうち制御バスは省略し、データバスのみを示した。
図4において、コントローラ33には、CPU41、NANDコントローラ42、SATA(Serial Advanced Technology Attachment)コントローラ43、ライトバッファ44、DRAMコントローラ45および梱包回路23が設けられている。なお、NANDコントローラ42はNANDメモリ35A〜35Hを制御することができる。SATAコントローラ43は入出力インターフェース32を制御することができる。DRAMコントローラ45はDRAM34を制御することができる。また、ライトバッファ44は、図3のSRAM33Aを用いることができる。
図4において、コントローラ33には、CPU41、NANDコントローラ42、SATA(Serial Advanced Technology Attachment)コントローラ43、ライトバッファ44、DRAMコントローラ45および梱包回路23が設けられている。なお、NANDコントローラ42はNANDメモリ35A〜35Hを制御することができる。SATAコントローラ43は入出力インターフェース32を制御することができる。DRAMコントローラ45はDRAM34を制御することができる。また、ライトバッファ44は、図3のSRAM33Aを用いることができる。
SATAコントローラ43には、ホスト30から送られるデータを符号化する符号化回路43Aが設けられている。なお、例えば、この符号化にはハミング符号を用いることができる。ライトバッファ44には、符号化回路43Aによる符号を復号する復号化回路44Aおよび出力データを符号化する符号化回路44Bが設けられている。DRAMコントローラ45には、デコーダ44Bによる符号を復号する復号化回路42Aが設けられている。
そして、NANDコントローラ42、SATAコントローラ43、ライトバッファ44およびDRAMコントローラ45は、梱包回路23を介して接続されている。ここで、NANDコントローラ42、SATAコントローラ43、ライトバッファ44およびDRAMコントローラ45には、136bit分のデータバス幅が設定されている。また、NANDコントローラ42、SATAコントローラ43、ライトバッファ44およびDRAMコントローラ45において、136bit分のデータバス幅のうち128bit分は調停回路24にて受け持たれ、残りの8bit分は調停回路25にて受け持たれている。この8bit分は、例えば、転送データの誤り訂正を行うための冗長ビットとして使用することができる。なお、CPU41は、図示せぬ32bitのバスシステムで、各モジュールを制御している。
そして、例えば、ホスト30から128bit分のデータD1がSATAコントローラ43に送られたものとする。この時、符号化回路43Aにおいて、このデータD1に8bit分のデータが付加されることでデータD1が符号化され、136bit分のデータD2が生成される。そして、データD2は梱包回路23を介してライトバッファ44に送られる。
この場合、SATAコントローラ43は図2のマスタ21として動作し、ライトバッファ44は図2のスレーブ22として動作する。この時、SATAコントローラ43は、入力アドレスとしてライトバッファ44のアドレス空間を指定する。
データD2がライトバッファ44に送られると、復号化回路44AにてデータD2が復号化されることで、データD1が復元される。そして、復元されたデータD1がライトバッファ44に保持される。
次に、データD1がライトバッファ44からNANDコントローラ42に送られるものとする。この時、符号化回路44Bにおいて、このデータD1に8bit分のデータが付加されることでデータD3が符号化され、136bit分のデータD3が生成される。そして、データD3は梱包回路23を介してNANDコントローラ42に送られる。
この場合、ライトバッファ44は図2のマスタ21として動作し、NANDコントローラ42は図2のスレーブ22として動作する。この時、ライトバッファ44は、入力アドレスとしてNANDコントローラ42のアドレス空間を指定する。データD3がNANDコントローラ42に送られると、復号化回路42AにてデータD3が復号化されることで、データD1が復元される。
これにより、オンチップバスシステムにおけるデータバス幅が限定されている場合においても、オンチップバスシステムの規格を変更することなく、ECCによるデータ保護のための冗長ビットを付加することができる。このため、半導体プロセスの微細化に伴って、宇宙線などの影響によるソフトエラーが顕在化しつつある場合においても、ホスト30から入力されたデータをNANDメモリ35A〜35Hに書き込むまでの経路(データパス)に関しても保護を行うことができ、ソリッドステートドライブ31の信頼性を向上させることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11、21 マスタ、11A、21A カウンタ、12、22 スレーブ、12A、22A アドレス空間、13、23 梱包回路、14、15、24、25 調停回路、14A、15A、24A、25A、44B デコータ、25B アドレス空間変換器、26 入力アドレス変換器、31 ソリッドステートドライブ、32 入出力インターフェース、33 コントローラ、33A SRAM、34 DRAM、35A〜35H NANDメモリ、41 CPU、42 NANDコントローラ、42A、44A 復号化回路、43 SATAコントローラ、43A 符号化回路、44 ライトバッファ、45 DRAMコントローラ
Claims (8)
- 第1のデータバス幅を持つ第1の調停回路と、
前記第1のデータバス幅よりも小さな第2のデータバス幅を持ち、マスタおよびスレーブに対して前記第1の調停回路と並列に接続される第2の調停回路と、
前記第1の調停回路に入力される入力アドレスを前記第2のデータバス幅に対応するように変換してから前記第2の調停回路に入力する入力アドレス変換器と、
前記第2の調停回路に設けられ、前記スレーブに割り当てられたアドレス空間を前記第2のデータバス幅に対応するように変換するアドレス空間変換器とを備えることを特徴とするバスシステム。 - データバス幅がそれぞれ定められたN(Nは2以上の整数)個の調停回路が設けられ、前記N個の調停回路のN個のバスを前記データバス幅が拡張された1個のバスに見せかける梱包回路を備えることを特徴とするバスシステム。
- 前記N個の調停回路は、制御バスを介して送られる制御信号を共有することを特徴とする請求項2に記載のバスシステム。
- 前記調停回路は、マスタおよびスレーブに対して並列に接続されることを特徴とする請求項2または3に記載のバスシステム。
- 前記調停回路は、前記マスタからの入力アドレスと前記スレーブのアドレス空間との比較結果に基づいてアクセス先を判断するデコーダを備えることを特徴とする請求項4に記載のバスシステム。
- 前記梱包回路は、前記調停回路のデータバス幅に応じて前記入力アドレスを変換する入力アドレス変換器を備え、
前記デコーダは、前記調停回路のデータバス幅に応じて前記アドレス空間を変換するアドレス空間変換器を備えることを特徴とする請求項5に記載のバスシステム。 - 前記調停回路において前記データバス幅の余った分は0固定されることを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載のバスシステム。
- NANDフラッシュメモリと、
前記NANDフラッシュメモリの動作を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記コントローラ内部でマスタまたはスレーブとして動作するブロック間でのデータ転送を受け持つバスシステムを備え、
前記バスシステムは、データバス幅がそれぞれ定められたN(Nは2以上の整数)個の調停回路が設けられ、前記N個の調停回路のN個のバスを前記データバス幅が拡張された1個のバスに見せかける梱包回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
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