JP2014010708A - メモリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】拡張機能を容易に設定することが可能なメモリシステムを提供する。
【解決手段】拡張レジスタは、拡張機能部の拡張機能を定義可能な一定のブロック長を有している。制御部11aは、拡張レジスタを介して拡張機能部19を動作させるコマンドのヘッダデータを拡張機能部に書き込む第1のコマンドと、拡張レジスタを介して拡張機能部19からレスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドとを処理する。
【選択図】図34
Description
ホストドライバが、追加機能を制御する機能ドライバを探して、対応する機能ドライバがホストにインストールされていた場合、その機能ドライバに制御を渡す仕組みを取り入れることにより、機能拡張が容易に行えるようになる。機能固有の制御は、機能ドライバの中に隠蔽されるため、ホストドライバは最小限の情報のみで追加機能を実装可能となる。例えばファームウェアが管理する複数ページの拡張レジスタを有し、これら拡張レジスタのページ0に、特定のドライバを認識するための標準的な汎用情報(general information)フィールドを提供する。これによりホストシステムは、プラグ・アンド・プレイの実装が可能となる。また、マルチ機能カード/デバイスをサポートするために、個々の機能を指し示すことができるようにホストシステムが管理しておくことで、ホストソフトウエアの改変なしにマルチ機能カード/デバイスを使用可能にする。
SDメモリ用のホストコントローラにおいても、追加機能の制御を効率良く行える拡張レジスタをアクセスするための専用コマンドを定義する。512バイトの固定ブロック長の転送とすることにより、従来のSDメモリ用ホストコントローラからこの専用コマンドを発行できる。さらに、コマンドの引数として有効データ長の情報や、ライト時のマスク機能を持つことにより、リード・モディファイ・ライトを不要にすることが可能となる。
カードベンダーにより、拡張レジスタ上の任意の位置に追加機能を制御するレジスタを割り当てることを可能とし、実装したレジスタのアドレス情報を汎用情報フィールドから提供することにより、レジスタ配置をリロケータブルとすることを可能としている。このため、従来標準化が必要であったアドレス配置は不要となり、メモリデバイスを製造し易くなる。再配置が可能であるため、レジスタを拡張しても容易に対応ができる。
図1は、本実施形態に係るメモリシステムを概略的に示している。
図2は、メモリデバイス11のROM14に記憶されたファームウェアの機能構成の一例を示している。これらの機能はコントローラ11aを構成するCPU13等の各ハードウェアとの組み合わせにより実現されるものである。ファームウェアは、例えばコマンド処理部14a、フラッシュメモリ制御部14b、拡張レジスタ処理部14c、機能処理プログラム14dにより構成されている。拡張レジスタ処理部14cは、メモリデバイス11が起動された際、RAM15内に拡張レジスタ31を生成する。この拡張レジスタ31は、仮想レジスタであり、拡張機能を定義可能とされている。
図2に示すように、拡張レジスタ31は、例えば8ページにより構成されている、1ページは、512バイトにより構成されている。512バイトの拡張レジスタをバイト単位にアクセスするため、最低9ビットのアドレスが必要となり、8ページアクセスするために、最低3ビットのアドレスが必要となる。合計12ビットのアドレスにより、拡張レジスタの全空間がアクセス可能となる。512バイトは殆どのホストがサポート可能なアクセス単位であるが、512バイトに限定されず大きくしても良い。長いビット長のアドレスフィールドで構成される場合は、下位何ビットかがアクセス単位として使用され、残りの上位のビットは、複数ページのひとつを選択するために使用される。
図3は、拡張レジスタのリードコマンド(CMD48)のフィールド構成の一例を示している。“S”は、コマンドのスタートビットを示し、“T”は転送方向を示すビットであり、“index”は、コマンド番号を示している。“RS”(レジスタセレクト)は拡張レジスタ31内のページを示し、“OFS”は選択されたページ内におけるデータの位置(ページの先頭からのオフセット)を示している。3ビットの“RS”と、9ビットの“OFS”で、512バイトの拡張レジスタ8ページ分の空間をバイト単位に指定することができる。具体的には、選択された拡張レジスタ内のリード開始位置が“RS”と“OFS”により指定される。
図4は、第1の動作モードによる拡張レジスタのリード動作の例を示している。
図5は、第2の動作モードによるデータポートリードの動作の例を示している。
図6は、拡張レジスタのライトコマンドの一例を示している。ライトコマンド(CMD49)において、リードコマンド(CMD48)と同一部分には同一符号を付している。ライトコマンドとリードコマンドは、“index”により区別される。3ビットの“RS”と、9ビットの“OFS”により、拡張レジスタのページと選択されたページ内のデータの位置が指定される。9ビットの“LEN”フィールドにより、512バイトの拡張レジスタに書き込むデータ長が指定される。したがって、512バイト内の任意のデータ長(バイト単位)のデータを拡張レジスタの任意のページと場所に書き込むことが可能である。
図8は、第1の動作モードによる拡張レジスタのライト動作の例を示している。
図9は、第2の動作モードによるライトデータポートの動作の例を示している。
図10は、拡張レジスタ31のページ0に示された汎用情報フィールドの例を示している。この汎用情報フィールドにより、ホスト機器20が拡張機能を制御するドライバを特定できるようにすることにより、拡張機能を追加した場合において、ホストシステムが容易に拡張機能を使えることができ、プラグ・アンド・プレイを実現することができる。
ストラクチャレビジョンは、拡張レジスタ31のページ0のフォーマットを定義するレビジョンである。汎用情報フィールドに新しい情報を追加した場合、ストラクチャレビジョンを更新することにより、どのバージョンの汎用情報フィールドを保持しているかを示す。以前のバージョンの機能ホストドライバは、新しいフィールドを無視する。
データ長は、ページ0に記録されている有効データ長を示している。
拡張機能数は、デバイスが何個の拡張機能をサポートしているかを示している。ホストドライバは、起動時に、サポートしている機能数だけ繰り返し、各拡張機能用のドライバがインストールされているかどうかを調べる。
デバイス1機能識別コードに、コードが設定してある場合、標準ドライバを用いることができることを示す。OSが標準ドライバをサポートしている場合、専用ドイバをインストールすることなく、このデバイスが使用できる。専用ドライバがインストールされている場合は、そちらの使用を優先する。非標準の機能の場合、このフィールドに“0”が設定される。この場合は、専用ドライバによってのみこの機能は制御される。
デバイス1製造者識別情報、デバイス1機能識別情報は、それぞれ専用ドライバを特定するための情報であり、これらのフィールドには、例えばASCII文字列により製造者名や販売者名、又は拡張機能の識別情報が記載される。ホストドライバは、これらの情報をもとにデバイス1の専用ドライバがインストールされているかどうかを探す。
次デバイスの先頭アドレスは、次のデバイス情報が記載されているページ0内のアドレスを示している。ホストシステムがこのデバイスをサポートしていない場合、このデバイスは使用できないため、次のデバイスがチェックされる。これ以降のフィールドは可変長のため、この位置に定義している。
デバイス1アドレスポインタ1〜X、レングスフィールド1〜Xは、ひとつの機能に複数の拡張レジスタ領域を定義できることを示している。それぞれのアドレスとレングスを下記に列挙する。
デバイス1が使用する拡張レジスタの第1領域。拡張レジスタのページ1〜7の空間内の先頭アドレスと、使用する拡張レジスタ領域の大きさを示している。
デバイス1に割り当てられた拡張レジスタ内の第2領域の位置と領域の大きさを示している。これにより、例えば標準ドライバは、第1領域のみで制御するが、専用ドライバは、第1領域と第2領域を用いて効率良く制御することを可能にするなどの応用が可能となる。
デバイス1に割り当てられた第X領域の位置と領域の大きさを示している。
図11は、上記リードコマンド(CMD48)に対応するメモリデバイス11内のコントローラ11aの動作を示している。
図12は、上記ライトコマンド(CMD49)に対応するメモリデバイス11内のコントローラ11aの動作を示している。
図13は、ホスト機器20の処理を示している。ホスト機器20に、メモリデバイス11が接続されると、メモリデバイス11が起動され、メモリデバイス11のRAM15に拡張レジスタ31が展開される。メモリデバイス11は、ホストドライバによって先ず、リードコマンド(CM48)を発行して、拡張レジスタ31のページ0のデータを取得する(ST31)。次に、取得したページ0のストラクチャレビジョンが確認され、どのバージョンの汎用情報フィールドを保持しているかが確認される(ST32)。この後、サポート機能数Nと、デバイス情報の先頭アドレスが取得される(ST33、ST34)。
図15は、SDIOにおける拡張レジスタアクセスを示している。
さらに、SDIOカード対応のホストコントローラにおいては、SDIOのアクセスコマンドを用いて、拡張レジスタをアクセスすることにより、小さいブロック長転送とマルチブロック転送とに対応可能となる。このため、さらに最適化したドライバを作ることが可能となる。
上記各機能は、その機能で定義した拡張レジスタ・セットにレビジョンを示すレジスタを具備する。また、機能ドライバは対応するレビジョンをドライバ自身が知っている。ある機能をレビジョンアップで拡張する場合、従来の機能と互換性を維持しつつ機能を拡張することにより互換性を維持することができる。リムーバブルカードを用いる場合、カードの機能レビジョンと、ホストシステムにインストールされている機能ドライバのレビジョンの組み合わせによって使用可能な機能が決定される。
図17、図18は、第2の実施形態に係るリードコマンドCMD48、及びライトコマンドCMD49のフィールド構成の一例を示している。尚、図17、図18において、図3、図6と同一部分には同一符号を付し、説明は省略する。
カードに機能を実装するとき、“FID/FNO”にユニークな値が割り当てられ、後述するように、汎用情報のフィールド定義に表示される。このため、機能ドライバがデータポートへのコマンド発行時、引数に“FID/FNO”を設定することにより、カードは、コマンドが指定した機能に対するコマンドであることが確認できる。したがって、間違ったデータポートの指定により、誤書き込みによるデータ破壊、誤動作などを防止でき、安全性が担保される。
図19は、拡張レジスタのリードコマンド(CMD48)の第1の動作モードによる拡張レジスタのリード動作の例を示している。
図21は、拡張レジスタのライトコマンドの一例を示している。
図22は、第2の動作モードによるライトデータポートの動作の例を示している。
図23は、第2の実施形態に係るFIDの指定に関する例を示した図である。汎用情報フィールドの意味は、図10と同じである。異なる点は、拡張アドレス、長さフィールドのフォーマットで、“FID/FNO”の値を設定するために4ビットフィールドが確保されていることにある。各機能毎にユニークな“FID/FNO”が設定される。カードに実装された各機能は自分の“FID/FNO”を認識している。
図24は、図19、図20に示すリードコマンド(CMD48)に対応するメモリデバイス11内のコントローラ11aの動作を示している。
図25は、上記ライトコマンド(CMD49)に対応するメモリデバイス11内のコントローラ11aの動作を示している。
図26、図27は、データの転送効率を良くするためのマルチブロック転送コマンドを示すものであり、図26は、CMD58(Multi-Block Read)、図27は、CMD59(Multi-Block Write)を示している。
SDIO機能(CMD52/53)が使用可能かどうかは、ホストシステムがサポートする機能によって決まる。SDIOをサポートしないホストは、CMD48/49、CMD58/59を用いた機能ドライバをインストールする。SDIOをサポートするホストシステムは、さらにCMD52/53を用いた機能ドライバもインストールすることが可能となる。
SDIO対応カードに関して、CMD52/53を用いた機能ドライバがインストールされている場合、その機能ドライバが使用され、インストールされていない場合、CMD48/49、CMD58/59を用いた機能ドライバが使用される。
図30は、コンボカードにおけるSDIOの初期化動作を概略的に示している。
従来、SDIOは、共通レジスタに必要な制御ビットを割り当てて制御していた。これを行うためハードウェアを実装する必要がある。専用の機能ドライバで機能を制御する場合、実装は自由に行うことができる。このため、必ずしも共通レジスタで制御を行う必要はない。従来共通レジスタで行っていた制御を機能ドライバのAPI(Application Program Interface)として定義すれば、制御をソフトウエア化することができる。APIレベルを標準化することにより、ハードウェアによる標準化は不要であり、実装を容易化することができる。
機能を初期化するために、ホストドライバから呼び出す。
機能のアボート、又はリセット。
機能レビジョンの読み出し。
機能が実装しているパワーモード情報。
電源を切っても良いタイミングを通知する。
アプリケーションとの間の制御インターフェース。
メモリデバイス11は、アドレス情報を識別することにより、どの機能に対するコマンドであるかを判別することが可能ではある。しかし、アドレス範囲は機能によって異なるため、ホスト機器20はアドレスから機能を識別するのが難しい。
上記のように、拡張レジスタをメモリデバイスとしてのSDカードの内部に設け、ホスト機器から供給されるコマンドCMD48、CMD49、CMD58、CMD59によって拡張レジスタにデータを書き込んだり、拡張レジスタからデータを読み出したりすることが可能されている。
図35は、リードコマンドとしてのCMD58を示し、図36は、ライトコマンドとしてのCMD59を示している。図34、図35において、CMD58/59の引数は、図26、図27と類似する。このため、図26、図27と異なる部分についてのみ説明する。
図37は、ホスト機器20とメモリデバイス11との間において送受信されるコマンドのパターンを示している。コマンドの送受信パターンとして、例えば3つのタイプがある。
図39、図40は、コマンドヘッダ、ペイロード、及びレスポンスヘッダの例を示している。
図43は、図37(a)に示すCMD49によりコマンドヘッダ20aをホスト機器20からメモリデバイス11に送信し、CMD48によりメモリデバイス11からのレスポンスヘッダをホスト機器20で受信するタイプ1の場合のトランザクションデータを示している。
図45は、図37(b)に示すCMD49によりコマンドヘッダ20aをホスト機器20からメモリデバイス11に送信した後、CMD59によりコマンドペイロード20bを送信し、CMD48によりメモリデバイス11からレスポンスヘッダを読み出し、ホスト機器20で受信するタイプ1の場合のトランザクションデータを示している。
図47は、図37(c)に示すCMD49によりコマンドヘッダ20aをホスト機器20からメモリデバイス11に送信した後、CMD48によりメモリデバイス11からレスポンスヘッダを読み出し、ホスト機器20で受信し、次いで、CMD58によりレスポンスペイロード20bを受信するタイプ3の場合のトランザクションデータを示している。
第1乃至第3の実施形態において、メモリデバイス11は、CMD48/49を受けるとレスポンスR1をホスト機器20に返す。
第1乃至第4の実施形態は、ホスト機器20によりメモリデバイス11の拡張機能をアクセスする場合について説明した。
Claims (18)
- 不揮発性半導体記憶装置と、
前記不揮発性半導体記憶装置を制御する制御部と、
前記制御部に接続された作業エリアとしてのメモリと、
前記制御部により制御される拡張機能部と、
前記メモリ上に設けられ、前記拡張機能部の拡張機能を定義可能な一定のブロック長を有する拡張レジスタと、を具備し、
前記制御部は、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部を動作させるコマンドのヘッダデータを前記拡張機能部に書き込む第1のコマンドと、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部からレスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドとを処理することを特徴とするメモリシステム。 - 前記制御部は、前記拡張機能部に可変長のコマンドデータを書き込むための第3のコマンドと、前記拡張機能部から可変長のレスポンスデータを読み出す第4のコマンドとを処理することを特徴とする請求項1記載のメモリシステム。
- 前記第3のコマンドは、前記可変長のコマンドデータのブロックサイズとブロック数を指定するフィールドを有し、前記第4のコマンドは、前記可変長のレスポンスデータのブロックサイズとブロック数を指定するフィールドを有することを特徴とする請求項2記載のメモリシステム。
- 前記コマンドのヘッダデータは、前記拡張機能部を動作させるためのオペレーションコードと、アーギュメントと、前記アーギュメントの長さ示すアーギュメント長と、前記可変長のコマンドデータの長さを示すコマンドデータ長とを含むことを特徴とする請求項2記載のメモリシステム。
- 前記レスポンスのヘッダデータは、レスポンスコードと、レスポンスデータと、前記レスポンスデータの長さ示すレスポンスデータ長とを含むことを特徴とする請求項2記載のメモリシステム。
- 前記拡張レジスタは、
前記コマンドのヘッダデータを転送するための第1のポートと、
前記レスポンスのヘッダを転送するための第2のポートと、
前記可変長のコマンドデータを転送するための第3のポートと、
前記可変長のレスポンスデータを転送するための第4のポートと
を有することを特徴とする請求項1記載のメモリシステム。 - 前記メモリデバイスは、前記第1乃至第4のコマンドを受けるとレスポンスを返し、前記レスポンスは、前記拡張機能部にイベントが発生したことを示す第1のフラグを有することを特徴とする請求項2記載のメモリシステム。
- 前記拡張レジスタは、イベントが発生した前記拡張機能部を示す第2のフラグを有することを特徴とする請求項7記載のメモリシステム。
- ホスト機器から転送される前記コマンドのヘッダデータと可変長のコマンドデータを分割する分割部と、
前記分割部により分割された前記コマンドのヘッダデータに対して前記第1のコマンドを発行し、前記可変長のコマンドデータに対して前記第3のコマンドと発行するコマンド発行部を有する変換器をさらに具備することを特徴とする請求項2記載のメモリシステム。 - 前記コマンド発行部は、前記第2のコマンドを発行して前記拡張機能部からレスポンスのヘッダデータを読み出し、前記第4のコマンドを発行して前記拡張機能部から前記可変長のレスポンスデータを読み出し、
前記変換器は、前記読み出されたレスポンスのヘッダデータと前記可変長のレスポンスデータを結合してホスト機器に転送する結合部をさらに具備することを特徴とする請求項9記載のメモリシステム。 - ホスト機器とメモリデバイスとの間に設けられる電子装置であって、
前記メモリデバイスは、
不揮発性半導体記憶装置と、
前記不揮発性半導体記憶装置を制御する制御部と、
前記制御部に接続された作業エリアとしてのメモリと、
前記制御部により制御される拡張機能部と、
前記メモリ上に設けられ、前記拡張機能部の拡張機能を定義可能な一定のブロック長を有する拡張レジスタと、を具備し、
前記電子装置は、変換器を有し、
前記変換器は、
前記ホスト機器から転送されるコマンドのヘッダデータと可変長のコマンドデータを分割する分割部と、
前記分割部により分割された前記コマンドのヘッダデータを前記拡張機能部に書き込む第1のコマンドを発生し、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部からレスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドを発生するコマンド発行部と、
を具備することを特徴とする電子装置。 - 前記コマンド発行部は、
前記拡張機能部に可変長のコマンドデータを書き込むための第3のコマンドと、前記拡張機能部から可変長のレスポンスデータを読み出す第4のコマンドとを処理することを特徴とする請求項11記載の電子装置。 - 前記変換器は、前記拡張機能部から読み出されたレスポンスのヘッダデータと前記可変長のレスポンスデータを結合してホスト機器に転送する結合部をさらに具備することを特徴とする請求項12記載の電子装置。
- ホスト機器に接続される分配器と、
前記分配器に接続され、メモリデバイスに接続される変換器と、
前記分配器に接続され、ハードディスク装置に接続されるブリッジ回路と
を具備する電子装置であって、
前記メモリデバイスは、
不揮発性半導体記憶装置と、
前記不揮発性半導体記憶装置を制御する制御部と、
前記制御部に接続された作業エリアとしてのメモリと、
前記制御部により制御される拡張機能部と、
前記メモリ上に設けられ、前記拡張機能部の拡張機能を定義可能な一定のブロック長を有する拡張レジスタと、を具備し、
前記変換器は、
前記ホスト機器から転送されるコマンドのヘッダデータと可変長のコマンドデータを分割する分割部と、
前記分割部により分割された前記コマンドのヘッダデータを前記拡張機能部に書き込む第1のコマンドを発生し、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部からレスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドを発生するコマンド発行部と
を具備することを特徴とする電子装置。 - 前記コマンド発行部は、
前記拡張機能部に可変長のコマンドデータを書き込むための第3のコマンドと、前記拡張機能部から可変長のレスポンスデータを読み出す第4のコマンドとを処理することを特徴とする請求項14記載の電子装置。 - 前記変換器は、前記拡張機能部から読み出されたレスポンスのヘッダデータと前記可変長のレスポンスデータを結合してホスト機器に転送する結合部をさらに具備することを特徴とする請求項15記載の電子装置。
- 不揮発性半導体記憶装置と、
前記不揮発性半導体記憶装置を制御する制御部と、
前記制御部により制御される拡張機能部と、
前記拡張機能部の拡張機能を定義可能な一定のブロック長を有する拡張レジスタと、を具備し、
前記制御部は、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部を動作させるコマンドのヘッダデータを前記拡張機能部に書き込む第1のコマンドと、前記拡張レジスタを介して前記拡張機能部からレスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドとを処理することを特徴とするメモリシステム。 - 不揮発性半導体記憶装置とコントローラとを有し、ホスト機器と通信可能なSDメモリカードであって、
前記SDメモリカードは、
拡張機能を定義可能なスペースを有する拡張レジスタを用いて前記ホスト機器とコミュニケーションを行い、前記拡張レジスタを介して、コマンドのヘッダデータを書き込む第1のコマンドと、レスポンスのヘッダデータを読み出す第2のコマンドとを処理することを特徴とするSDメモリカード。
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