JP2015204016A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】フラッシュメモリへの書き込み回数を低減させ、適切にウェアレベリングを行い、フラッシュメモリを長寿命化できる電子機器を提供する。
【解決手段】実データが記録される第1の実データ領域と、実データを更新する更新データを含む更新情報が記録される第1の履歴領域と有する揮発性のメモリと、複数のブロックを有し、書き込み時にブロック単位で初期化が行われ、ブロックごとに、実データが記録される第2の実データ領域と、第1の履歴領域に記録された更新情報が書き写される第2の履歴領域とを有するフラッシュメモリと、第1の実データ領域内の実データを更新データで更新するとき、対応する更新情報を第1の履歴領域に記録し、特定のタイミングで、第1の履歴領域に記録されている更新情報をまとめ、まとめた更新情報を第2の履歴領域に特定の順序で書き写し、書き写した後、第1の履歴領域を初期化するCPUとを備える。
【選択図】図8

Description

本発明は、書き込み回数に上限があるフラッシュメモリーを備えた電子機器に関する。
電子機器、特に組込み機器や画像形成装置(MPF、Multifunction Peripheral)では、機器や装置で利用する少量のデータを、電源断の状態でも保持するために、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)が用いられてきた。そして、EEPROMとして、最近ではNOR型のフラッシュメモリーが多用されている。
EEPROMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などにより構成された揮発性メモリー上にある少量のデータを待避させるための不揮発性メモリーとして使われることが多い。
例えば、揮発性メモリーから不揮発性メモリーへデータを書き込む制御の最適化技術として、特許文献1に開示された技術では、データを書き込みタイミングごとにグループ化し、特定のタイミングで書き込むべきデータのみを不揮発性メモリーに書き込むことで、書き込みに要する時間の短縮化を図っている。
また、フラッシュメモリーでは、ページ単位でのデータの書き込みに先だって、ブロック単位でのデータの消去(初期化)が行われる。初期化の回数(書き込みの回数)にはメモリーの構造上上限があるため、特定のブロックに書き込みが集中しないように均等な書き込みを行うためのウェアレベリングの技術が開発されてきている。
例えば、NAND型フラッシュメモリーの特性に最適化された、ジャーナル機能を有しウェアレベリングを行うファイルシステムとして、JFFS2(Journaling Flash File System, version 2)がある。JFFS2はLinux(登録商標)用のファイルシステムであり、組込み機器に多く使われている。
特開2000−35922号公報
上述したようにウェアレベリングの技術は開発されてきているが、まだ充分とは言えなかった。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、フラッシュメモリーへの書き込み回数を低減させ、適切にウェアレベリングを行って、フラッシュメモリーを長寿命化できる電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、実データが記録される第1の実データ領域と、前記第1の実データ領域に記録された前記実データを更新するための更新データを少なくとも含む更新情報が1以上記録される第1の履歴領域と有する揮発性のメモリーと、複数のブロックを有し、前記実データおよび前記更新情報のうち少なくとも一方の書き込み時に前記ブロック単位で初期化が行われ、前記ブロックごとに、前記実データの少なくとも一部が記録される第2の実データ領域と、前記第1の履歴領域に記録された前記1以上の更新情報が書き写される第2の履歴領域とを有するフラッシュメモリーと、前記第1の実データ領域内の前記実データを前記更新データで更新するとき、対応する更新情報を前記第1の履歴領域に記録し、特定のタイミングで、前記第1の履歴領域に記録されている前記1以上の更新情報をまとめ、前記まとめた1以上の更新情報を前記複数のページの前記第2の履歴領域に特定の順序で書き写し、書き写した後、前記第1の履歴領域を初期化するCPUとを備えるので、フラッシュメモリーへの書き込み回数を低減させ、適切にウェアレベリングを行って、フラッシュメモリーを長寿命化できる。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器では、前記CPUは、1つの前記ブロックの前記第2の履歴領域が一杯になっており、前記第1の履歴領域に記録されている前記更新情報を、前記一杯になった前記第2の履歴領域に書き写せないとき、前記第1の実データ領域に記録される前記実データを対応する前記複数の第2の実データ領域に上書きし、前記第1の履歴領域および前記各ページの前記第2の履歴領域を初期化する構成でもよい。
以上のように、本発明によれば、フラッシュメモリーへの書き込み回数を低減させ、適切にウェアレベリングを行って、フラッシュメモリーを長寿命化できる。
本発明の一実施形態にかかる画像形成装置10の構成図である。 制御部11の構成図である。 RAM33の構成例を示す構成図である。 履歴記録領域に記録される更新情報の構成例を示す図である。 EEPROM34の構成例を示す構成図である。 画像形成装置10を起動した際の、EEPROM34およびRAM33間でのデータ処理の流れを説明する図である。 RAM33上にある実データをCPU31が更新する際の処理の流れについて説明する図である。 特定のタイミングでRAM33上にあるデータをEEPROM34へ書き込む際の処理の流れについて説明するための図である。 リフレッシュ処理の流れを説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明にかかる電子機器の例として、画像形成装置の制御部を用いて説明する。また、本実施形態では、書き換え回数に上限があり、ブロック単位で初期化が行われる不揮発性メモリーの例として、NOR型フラッシュメモリーを主に想定している。(但し、NAND型フラッシュメモリーにも適用は可能である)。以下の説明では、この不揮発性メモリーをEEPROMとして示し、説明する。
[画像形成装置の構成]
最初に、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置10の構成図である。
画像形成装置10は、制御部11(電子機器)を備える。制御部11は、画像形成装置10の全体的な動作制御を司る。制御部11の構成については後述する。
制御部11は、画像読取部12、画像処理部13、画像メモリー14、画像形成部15、操作部18、ファクシミリ通信部19、ネットワークインターフェイス部20、記憶部21等と接続されている。制御部11は、接続されている上記各部(ブロック)の動作制御や、各ブロックとの間での信号又はデータの送受信を行う。
制御部11は、ユーザーから、操作部18またはネッワーク接続されたPC等を通じて入力されるジョブの実行指示に従って、スキャナー機能、印刷機能、コピー機能、およびファクシミリ送受信機能などの各機能についての動作制御を実行するために必要な機構の駆動及び処理を制御する。
画像読取部12は、原稿から画像を読み取る。
画像処理部13は、画像読取部12で読み取られた画像の画像データを必要に応じて画像処理する。例えば、画像処理部13は、画像読取部12により読み取られた画像が画像形成された後の品質を向上させるために、シェーディング補正等の画像処理を行う。
画像メモリー14は、画像読取部12による読み取りで得られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部15での印刷対象となるデータを一時的に記憶したりする領域である。
画像形成部15は、画像読取部12で読み取られた画像データ等の画像形成を行う。
操作部18は、画像形成装置10が実行可能な各種動作及び処理についてユーザーからの指示を受け付けるタッチパネル部および操作キー部を備える。タッチパネル部は、タッチパネルが設けられたLCD(Liquid Crystal Display)等の表示部18aを備えている。
ファクシミリ通信部19は、図示しない符号化/復号化部、変復調部、およびNCU(Network Control Unit)を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリの送信を行う。
ネットワークインターフェイス部20は、LANボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークインターフェイス部20に接続されたLAN等を介して、ローカルエリア内の装置(サーバー、PC等の外部機器)と種々のデータの送受信を行う。
記憶部21は、画像読取部12によって読み取られた原稿画像等を記憶する。記憶部21は、HDD(Hard Disk Drive)などの大容量の記憶装置である。
以上、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置10の構成を説明した。
[制御部の構成]
次に、上述した制御部11の構成について説明する。図2は、制御部11の構成図である。
図2に示すように、制御部11は、CPU31、ROM(Read Only Memory)32、RAM(Random Access Memory、揮発性のメモリー)33、およびEEPROM34(フラッシュメモリー)を有し、これら各ブロックがバス35を介して接続されている。RAM33およびEEPROM34の内部構成については後述する。
ROM32は、各種の処理を実行するためのファームウェア等の複数のプログラムやデータを固定的に記憶する。RAM33は、CPU31の作業用領域として用いられ、OS(Operating System)、実行中の各種アプリケーション、処理中の各種データを一時的に保持する。
EEPROM34は、データの書き込みに先だって、ブロック単位での初期化が必要であり、かつ初期化の回数に上限があるフラッシュメモリーである。
CPU31は、ROM32や記憶部21に記憶されたプログラムにしたがって、各部を適宜制御する。
以上、制御部11の構成について説明した。
[RAMの構成]
次に、RAM33の構成について説明する。図3は、RAM33の構成例を示す構成図である。
図3に示すように、RAM33は、CPU31で実行されるプログラムを展開したり、プログラム実行時のワーキングメモリーとしたりするプログラム展開領域33pと、プログラムで用いる変数の値を保持する実データ記録領域33a、33b、および33c(第1の実データ領域)と、履歴記録領域33d(第1の履歴領域、後述)とに分けられている。領域の分割は、論理的に行われてもよいし、物理的に行われてもよい。
なお、実データ記録領域は3つの領域から構成されているが、これはあくまで例であり、幾つの領域から構成されていてもよい。
例えば、画像形成装置10で印刷した枚数をカウントするための印刷カウンターの変数名をPCNTとし、実データ記録領域33aが、PCNTの値を保持するために使用されるとし、これまでに100枚の印刷が行われているとすると、実データ記録領域33aには値「100」が保持されている。
そして、画像形成装置10で紙2枚の印刷が行われ、実データ記録領域33aの印刷カウンターPCNTの値が、「100」から「102」に変更されると、CPU31は、履歴記録領域33dに、例えば、「PCNT,102,1」のような更新情報が記録される。
履歴記録領域33dに記録される更新情報は、更新に用いられた更新データ(上記では「102」)を含んで、データID、更新データ、書き込みカウントの3項目から構成されている。書き込みカウントとは、リフレッシュ処理(後述)が行われてから何回目のデータ更新が行われたかを示すカウンターである。
CPU31は、履歴記録領域33dのデータID「PCNT」の更新情報が複数あった場合でも、書き込みカウンターの値が最も大きい物を選択することにより、変数PCNTの最新の更新の値を知ることが出来る。
例えば、画像形成装置10において、さらに3枚の印刷が行われたとすると、実データ記録領域33aの印刷カウンターPCNTの値が、「102」から「105」に変更され、履歴記録領域33dでは、1行目の「PCNT,102,1」のエントリーの次に、「PCNT,105,2」のエントリーが書き加えられる(図4参照)。
なお、図4では、3行目のエントリーとして、例えば実データ記録領域33cに保持される、画像形成装置10の状態を表す変数STATに、「OK」の値が、1回目の更新データとして書き込まれたことも示している。
なお、上記の説明では、説明を分かり易くするために、1つの実データ記録領域33aに1つの変数印刷カウンターPCNTの値だけが保持されるとしたが、実際には、この構成に限らず、1つの実データ記録領域に複数の変数の値が保持されていてもよい。
また、本発明にかかる電子機器は、組込み機器などの制御部を想定しており、カウンターなどの各変数の名前(データID)や、そのデータ長、保持されるメモリーアドレスなどは、予め機器の設計者に把握され、決められていることが好ましい。
なお、プログラム展開領域33pは、本発明のポイントではないので、以下の説明では、この部分を省略して図示する。
以上、RAM33の構成について説明した。
[EEPROM34の構成について]
次に、EEPROM34の構成について説明する。図5は、EEPROM34の構成例を示す構成図である。
図5の例では、EEPROM34は、3つのブロック34a、34b、および34cから構成されている。EEPROM34へのデータ書き込みの際には、書き込みに先立って、ブロック単位での初期化が必要である。また、初期化回数には上限がある。
ブロック34aは、実データ記録領域341a(第2の実データ領域)および履歴記録領域342a(第2の履歴領域)に分けられている。
ブロック34bは、実データ記録領域341b(第2の実データ領域)および履歴記録領域342b(第2の履歴領域)に分けられている。
ブロック34cは、実データ記録領域341c(第2の実データ領域)および履歴記録領域342c(第2の履歴領域)に分けられている。
上記6つの領域の分割は、論理的に行われてもよいし、物理的に行われてもよい。
実データ記録領域33aの内容に対応するものが、実データ記録領域341aに記録されている。
また、実データ記録領域33bの内容に対応するものが、実データ記録領域341bに記録されており、実データ記録領域33cの内容に対応するものが、実データ記録領域341cに記録されている。
すなわち、実データ記録領域33a、実データ記録領域33b、および実データ記録領域33cの容量と、実データ記録領域341a、実データ記録領域341b、および実データ記録領域341cの容量は、同一であってもよい。
履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、および履歴記録領域342cには、図4に示したものと同様に更新情報が記録される。履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、および履歴記録領域342cへの更新情報の記録の仕方については後述する。
ここで注意すべき点は、例えば、実データ記録領域33aが印刷カウンターPCNTの値を保持するために割り当てられている場合、実データ記録領域341aも印刷カウンターPCNTの値を保持するために割り当てられるが、履歴記録領域342aには、印刷カウンターPCNTの更新情報が記録されているとは限らず、画像形成装置10の状態を表す変数STATの更新情報が記録されることもあり得るという点である。
なお、履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、および履歴記録領域342cそれぞれの容量は、履歴記録領域33dの容量よりも大きいことが好ましい(理由は後述)。
以上、EEPROM34の構成について説明した。
[起動時の処理の流れ]
次に、画像形成装置10を起動した際の、EEPROM34およびRAM33間でのデータ処理の流れを説明する。図6は、画像形成装置10を起動した際の、EEPROM34およびRAM33間でのデータ処理の流れを説明する図である。
まず、画像形成装置10の起動前には、RAM33上にはデータが無く、全てのデータ(実データおよび更新情報)は、EEPROM34上にある。
例えば、印刷カウンターPCNTの値「100」が実データ記録領域341aにあり、印刷カウンターPCNTの更新情報「PCNT,102,1」が履歴記録領域342bにあり、同じく更新情報「PCNT,105,2」が履歴記録領域342cにある。
画像形成装置10が起動されると、RAM33の初期化後、まず、実データ記録領域33a、実データ記録領域33b、および実データ記録領域33cの内容が、それぞれ対応する実データ記録領域33a、33b、および33cにコピーされる。
その後、履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、および履歴記録領域342cに記録されている更新情報のうち、最新のものが、実データ記録領域33a、33b、および33c上のデータに上書きされる。
以上の処理により、RAM33の、実データ記録領域33a、33b、および33cには、最新の実データが保持された状態になる。
以上、画像形成装置10を起動した際の、EEPROM34およびRAM33間でのデータ処理の流れを説明した。
[RAM上の実データの更新処理の流れ]
次に、RAM33上にある実データをCPU31が更新する際の処理の流れについて説明する。図7は、RAM33上にある実データをCPU31が更新する際の処理の流れについて説明する図である。
例えば、実データ記録領域33a上の印刷カウンターPCNTの値が「100」から「102」に更新されると、上述したように、履歴記録領域33dに、更新情報「PCNT,102,1」が記録される。
このように、実データ記録領域33a、33b、および33cのいずれかにある実データに更新処理が発生すると、そのたびに、履歴記録領域33dに更新情報が追加して記録される。
実データの更新に伴う処理は、通常、RAM33に対する更新のみで終了し、EEPROM34に対する書き込み処理は行われない。
EEPROM34への書き込みをRAM33の更新の度には行わないことにより、EEPROM34への書き込み回数を減らし、EEPROM34の寿命を延ばすことが出来る。
以上、RAM33上にある実データをCPU31が更新する際の処理の流れについて説明した。
[EEPROMへの書き込み処理の流れ]
次に、特定のタイミングでRAM33上にあるデータをEEPROM34へ書き込む際の処理の流れについて説明する。図8は、特定のタイミングでRAM33上にあるデータをEEPROM34へ書き込む際の処理の流れについて説明するための図である。
なお、ここでいう特定のタイミングとは、タイマーをトリガーとした周期的なものや、画像形成装置10のシャットダウンなどの際に一括書き込み命令が実行された場合、ある特定の実データが更新された場合、履歴記録領域33dが一杯になった場合などである。
まず、特定のタイミングになると、CPU31は、履歴記録領域33d内の更新情報をまとめ、まとめた更新情報をEEPROM34上の履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、または履歴記録領域342cのいずれかに書き込む。書き込む際には、既に書き込まれている更新情報に追記する形で書き込みが行われる。
書き込みは、ブロック単位で順に切り替えられる。すなわち、ある特定のタイミングで3ブロック目(ブロック34c)に書き込みが行われたとしたら、次は、1ブロック目(ブロック34a)に対して書き込みが行われる。
ブロックに書き込む順序は、予め定められている。例えば、1ブロック目、2ブロック目、3ブロック目、また元に戻り、1ブロック目、というように巡回的に書き込んでもよい。
図8の例では、前回の特定のタイミングにおいて、3ブロック目への書き込みが行われたとする。そのため、今回発生した特定のタイミングでは、1ブロック目への書き込みが行われる。
なお、まとめた更新情報を書き込む際、あるブロックの履歴記録領域に書き切れなかった場合、次の書き込みに用いるブロックへ残りの書き込みを行う。
書き込み完了後、CPU31は、履歴記録領域33d内の更新データをクリア(消去)する。
上記の処理でのポイントは、RAM33からEEPROM34への実データの書き込みは行わず、まとめられた更新データのみをEEPROM34の特定のブロックのみに書き込むことである。
この構成を採ることにより、EEPROM34への書き込み回数を減らすと共に、書き込みを行うブロックを均等化(ウェアレベリング)することが出来る。
以上、特定のタイミングでRAM33上にあるデータをEEPROM34へ書き込む際の処理の流れについて説明した。
[リフレッシュ処理の流れ]
次に、リフレッシュ処理の流れについて説明する。図9は、リフレッシュ処理の流れを説明するための図である。
なお、リフレッシュ処理とは、上述した特定のタイミングにおいて、1つのブロックの履歴記録領域が一杯になっており、履歴記録領域33dに記録されている更新情報を、一杯になった履歴記録領域に書き写せないときに行われる処理である。
リフレッシュ処理では、RAM33上の実データ記録領域33a、33b、および33c内の実データを、対応するEEPROM34上の実データ記録領域341a、実データ記録領域341b、および実データ記録領域341cに上書きする。
RAM33上の実データ記録領域33a、33b、および33c内の実データは最新の状態にあるので、EEPROM34上の実データ記録領域341a、実データ記録領域341b、および実データ記録領域341c内の実データも最新の状態になる。
そのため、実データを最新の状態にするための更新情報は不要になるので、RAM33上の履歴記録領域33d内、そしてEEPROM34上の履歴記録領域342a、履歴記録領域342b、および履歴記録領域342c内の更新情報をクリア(消去)する。
なお、リフレッシュ処理を行う目的は、例えば、1ブロック目および2ブロック目の履歴記録領域が一杯になった状態で、上述した特定のタイミングでの書き込み処理を行うと、3ブロック目だけに集中的に書き込みが行われ、書き込みの均等化を行うことが出来ないからである。
以上、リフレッシュ処理の流れについて説明した。
[補足事項]
その他、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
10 … 画像形成装置
11 … 制御部
12 … 画像読取部
13 … 画像処理部
14 … 画像メモリー
15 … 画像形成部
18 … 操作部
18a… 表示部
19 … ファクシミリ通信部
20 … ネットワークインターフェイス部
21 … 記憶部
31 … CPU
32 … ROM
33 … RAM
33a、33b、33c … 実データ記録領域
33d… 履歴記録領域
33p… プログラム展開領域
34 … EEPROM
34a、34b、34c … ブロック
341a、341b、341c … 実データ記録領域
342a、342b、342c … 履歴記録領域
35 … バス

Claims (2)

  1. 実データが記録される第1の実データ領域と、
    前記第1の実データ領域に記録された前記実データを更新するための更新データを少なくとも含む更新情報が1以上記録される第1の履歴領域と
    を有する揮発性のメモリーと、
    複数のブロックを有し、前記実データおよび前記更新情報のうち少なくとも一方の書き込み時に前記ブロック単位で初期化が行われ、
    前記ブロックごとに、
    前記実データの少なくとも一部が記録される第2の実データ領域と、
    前記第1の履歴領域に記録された前記1以上の更新情報が書き写される第2の履歴領域と
    を有するフラッシュメモリーと、
    前記第1の実データ領域内の前記実データを前記更新データで更新するとき、対応する更新情報を前記第1の履歴領域に記録し、
    特定のタイミングで、前記第1の履歴領域に記録されている前記1以上の更新情報をまとめ、前記まとめた1以上の更新情報を前記複数のページの前記第2の履歴領域に特定の順序で書き写し、書き写した後、前記第1の履歴領域を初期化するCPUと
    を備えた電子機器。
  2. 請求項1に記載の電子機器であって、
    前記CPUは、
    1つの前記ブロックの前記第2の履歴領域が一杯になっており、前記第1の履歴領域に記録されている前記更新情報を、前記一杯になった前記第2の履歴領域に書き写せないとき、
    前記第1の実データ領域に記録される前記実データを対応する前記複数の第2の実データ領域に上書きし、
    前記第1の履歴領域および前記各ページの前記第2の履歴領域を初期化する
    電子機器。
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