JP3821536B2 - 不揮発性半導体ディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パーソナル・コンピュータ(以下、「PC」という)等の周辺機能拡張用カードの1つである不揮発性半導体ディスク装置(以下、「ディスクカード」という)、特にその書込み制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディスクカードは、PCの周辺装置としてデータを記憶するとともに、電源を必要とせずにその記憶内容を保持することができるものである。ディスクカードの記憶媒体としては、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリが使用されるが、フレキシブル・ディスクやハード・ディスクのようなディスク装置と同様に、セクタ等と呼ばれる一定サイズにフォーマット化された形式でデータを記憶するようになっている。半導体メモリの記憶容量の飛躍的な増加により、名刺サイズのカードに、例えば数10Mバイトのデータを記憶することができるようになった。
このような小形で大容量、かつ電源を切っても記憶内容が保持されるディスクカードのメリットを生かし、例えば、ディジタルカメラで撮影した画像データの記憶用として使用されている。ディスクカードを使用すれば、撮影済みのディスクカードをディジタルカメラから取り外し、PCにセットして記憶された画像データを読出してディジタル的に処理することができる。
【0003】
図2は、従来のディスクカードの一例を示す構成図である。
このディスクカードは、ディジタルカメラやPC等の処理装置1に接続するためのインタフェース部10、この処理装置1との間で各種の制御信号の送受信を行うとともにディスクカード内の全体制御を行う中央処理装置(以下、「CPU」という)20、処理装置1との間でのデータの転送制御を行うディスク制御部30、ディスクカード内部のデータ転送を行うための内部バス40、及びデータの記憶を行う記憶部50を備えている。
ディスク制御部30は、処理装置1から与えられたセクタ単位の情報を一旦保持するためのバッファメモリ31を有している。セクタは、例えば512バイトのデータに、そのセクタの有効性等の情報を持つヘッダ部とエラー訂正用の誤り訂正符号とが付加された536バイトの一定の形式を有する情報である。ディスク制御部30は、インタフェース部10を介して与えられたアドレス信号に基づいて、セクタ単位の情報を内部バス40を介して対応する記憶部50に書込む動作と、この記憶部50に格納されているデータをセクタ単位に読出す動作とを行う機能を有している。
【0004】
記憶部50は、内部バス40によって共通接続された複数(例えば、15個)のメモリチップ50a,50b,…,50nで構成されている。これらのメモリチップ50a〜50nは、それぞれ異なるアドレスが付与されているが、いずれも同一構成であり、セクタ単位の情報を一旦保持するためのバッファメモリ51、及びセクタ単位のデータを格納するための不揮発性の半導体メモリ52を有している。半導体メモリ52は、電源の供給が停止しても記憶内容がそのまま保持されるものである。更に各メモリチップ50a〜50nは、バッファメモリ51と半導体メモリ52との間でセクタ単位のデータの転送制御を行うメモリ制御部53を有している。
このようなディスクカードに対して、処理装置1からデータの書込み命令が出されると、書込み用のデータは、インタフェース部10を介してディスク制御部30内のバッファメモリ31に一旦保持される。バッファメモリ31に保持されたデータは、内部バス40を介して、そのアドレスに対応するメモリチップ50i(但し、i=a〜n)内のバッファメモリ51へ転送されて保持される。メモリチップ50i内のバッファメモリ51に保持されたデータは、メモリ制御部53からの制御に従って、半導体メモリ52の所定の記憶領域に書込まれる。
【0005】
この時、処理装置1からインタフェース部10、及びバッファメモリ31を介してバッファメモリ51に転送されるデータの転送時間は、例えば、数100μs程度である。一方、バッファメモリ51に一旦保持されたデータを半導体メモリ52に書込むためには、例えば、数ms程度の時間を必要とする。
このため、記憶部50を複数のメモリチップ50a〜50nに分割し、それぞれのメモリチップ50a等に、バッファメモリ51及び半導体メモリ52を設けることにより、各バッファメモリ51からそれぞれの半導体メモリ52に、独立して書込み動作が行われるようにしている。これにより、処理装置1からディスクカードに対して、ほぼ等価的に高速度の書込み処理が可能になる。
一方、処理装置1からデータの読出し命令が出されると、CPU20からの制御により、読出し対象のデータが記憶されたメモリチップ50a等に読出し指令が出され、対応する記憶領域の半導体メモリ52のデータがセクタ単位で読出される。読出されたデータは、バッファメモリ51に一旦保持された後、内部バス40を介してディスク制御部30内のバッファメモリ31に保持される。バッファメモリ31に書込まれたデータは、更に、インタフェース部10を介して処理装置1に転送される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のディスクカードでは、次のような課題があった。
即ち、ディスクカードは、インタフェース部10においてほぼ等価的に高速度の書込み及び読出しのアクセス速度を保持するために、記憶部50を複数のメモリチップ50a〜50nに分割するとともに、各メモリチップ50a〜50nにそれぞれバッファメモリ51を設けている。そして、各メモリチップ50a〜50nで並行して書込み動作を行わせることにより、ほぼ等価的に高速書込み動作を可能にしている。
メモリチップ1個当たりの書込み動作時の所要電流は、例えば、15mA程度である。しかし、同時に書込み動作をするメモリチップ50a〜50nの数が多くなると、その合計の動作電流は大きくなる。従って、10個のメモリチップ50iが同時に書込み動作を行うと、記憶部50のみで150mA程度の電流が必要になる。このため、処理装置1側には、それを考慮した電流容量を有する電源を備えておかなければならなかった。
このようなディスクカードは、単にPCの周辺装置として使用されるだけでなく、例えば、ディジタルカメラに装着されて撮影した画像データの記憶用にも用いられる。ディジタルカメラは、電池で駆動されるため、画像データの書込み時に大電流を供給することには限界があった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、同時に書込み動作をするメモリチップ50a〜50nの数を限定することにより、大きな電源電流を必要としないディスクカードを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、外部から与えられたデータを転送するインタフェース手段と、前記データを記憶する不揮発性の半導体メモリ、及び該データを該半導体メモリに書込むために一時的に保持するバッファメモリをそれぞれ有する複数のメモリチップと、前記インタフェース手段を介して転送されてきたデータを対応する前記メモリチップに出力するとともに、外部からの指定に基づいて対応する該メモリチップ内のデータを読出して該インタフェース手段に出力する制御手段とを備えたディスクカードにおいて、前記制御手段を次のように構成している。
即ち、この制御手段は、前記複数のメモリチップ毎にその所要書込み時間に基づいて設定される所定時間を計測する複数のタイマを有するメモリ制御タイマと、同時に書込み処理を行う前記複数のメモリチップの個数が設定される個数管理部とを更に有している。また、この制御手段は、前記複数のメモリチップの同時書込み数が前記個数管理部に設定された個数を超えないように監視し、該同時書込み数が前記個数未満のときには外部から与えられたデータを空き状態のメモリチップに出力するとともに、該データが出力されたメモリチップについては、該データを該メモリチップに出力してから前記所定時間を経過した後、該メモリチップに対する書込み完了の監視を開始することを特徴としている。
【0009】
本発明によれば、以上のようにディスクカードを構成したので、次のような作用が行われる。
処理装置からインタフェース手段を介してデータが転送されてくると、制御手段によって、現在書込み処理を行っているメモリチップの数が調べられる。書込み処理中のメモリチップの数が所定数未満であれば、該当するメモリチップに対してデータが出力される。そして、所要書込み時間に相当する一定時間経過後に、書込みが完了したか否かの監視が開始される。
一方、書込み処理中のメモリチップの数が所定数であれば、同時書込み数が所定数未満になるまで、該当するメモリチップに対してデータの出力は行われない。そして、書込み完了の監視の結果、同時書込み数が所定数未満になっていれば、そのデータがメモリチップへ出力され、メモリチップ内の半導体メモリに書き込まれる。
【0010】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態
図1は、本発明の第1の実施形態を示すディスクカードの構成図であり、図2の従来のディスクカードと共通の要素には共通の符号が付されている。
このディスクカードは、ディジタルカメラ等に装着可能なように、名刺サイズのカード状を形状を有しており、インタフェース手段(例えば、インタフェース部)10、制御手段(例えば、CPU20及びディスク制御部30A)、内部バス40、及び記憶部50を備えている。
インタフェース部10は、従来のディスクカードと同様に、ディジタルカメラやPC等の処理装置1に接続するためのものであり、例えば、米国IBM社が提唱したハードディスク用の規格であるATA(Advanced Technology Attachment)規格に準拠して、処理装置1との間の接続、並びにデータ及び各種の制御信号の送受信を行うものである。インタフェース部10には、従来と同様にディスクカード内の全体制御を行うCPU20、及び従来とは機能の異なるディスク制御部30Aが接続されている。
【0011】
このディスク制御部30Aは、処理装置1から与えられたセクタ単位の情報(例えば、536バイト)を一旦記憶させるために、複数セクタ分の記憶容量を有するバッファメモリ31を備えている。このため、処理装置1からのセクタ単位の情報を記憶部50の動作状態にかかわらず、バッファメモリ31に空きセクタが存在する限り、入力することが可能になっている。
ディスク制御部30Aは、以上の従来の機能に追加して、記憶部50内のメモリチップ50a〜50nの同時動作数を監視し、所定数以上のメモリチップ50i(但し、i=a〜n)が同時に書込み動作をしないように制御するための個数管理部32を有している。個数管理部32は、例えば、図示しない3個のレジスタ32aを持ち、このレジスタ32aに書込み動作中のメモリチップ50iのアドレスが登録されるようになっている。
内部バス40は、ディスク制御部30Aと記憶部50との間でのデータ転送を行う共通バスであり、アドレス線、データ線、及び制御線で構成されている。
【0012】
記憶部50は、従来と同様に、内部バス40によって共通接続された複数(例えば、15個)のメモリチップ50a〜50nで構成されている。これらのメモリチップ50a〜50nは、それぞれ異なるアドレスが付与されているが、いずれも同一構成であり、セクタ単位の情報を一旦蓄積するためのバッファメモリ51、及びセクタ単位のデータを格納するための不揮発性の半導体メモリ52を有している。各半導体メモリ52は、例えば8Mビットの記憶容量を持ち、電源の供給が停止しても記憶内容がそのまま保持されるものである。更に、各メモリチップ50a〜50nは、バッファメモリ51と半導体メモリ52との間でセクタ単位のデータの転送制御を行うメモリ制御部53を有している。
次に、このように構成されたディスクカードの動作を説明する。
処理装置1からデータの書込み命令が出されると、書込みデータは、インタフェース部10を介してディスク制御部30A内のバッファメモリ31に一旦書込まれる。個数管理部32内の3個のレジスタ32aには、書込み動作中のメモリチップ50iのアドレスが登録されており、データの書込み命令が与えられた時に、個数管理部32によって、これらの3個のレジスタ32aの内容がチェックされる。
【0013】
もし、アドレスが登録されていない空き状態のレジスタ32aが存在すれば、その空き状態のレジスタ32aに書込み対象のメモリチップ50iのアドレスが登録されるとともに、そのメモリチップ50iに、書込みデータが出力される。これにより、メモリチップ50i内において、データの書込み動作が開始される。書込みデータが出力された後、ディスク制御部30Aによって、3個のレジスタ32aに登録された書込み動作中のメモリチップ50iに対する定期的な状態監視が行われて、書込みの完了が監視される。状態監視では、メモリチップ50iに、例えば読出し命令を発して、その応答がビジー状態であれば書込み動作が未完了であると判断する。
一方、処理装置1からデータの書込み命令が出された時に、3個のレジスタ32aがすべて使用中であれば、たとえデータの書込み対象のメモリチップ50iが書込み動作を行っていなくても、ディスク制御部30Aから、そのメモリチップ50iに対する書込みデータの出力は、3個のレジスタ32aに登録されているメモリチップ50iの書込み動作の完了まで停止される。
【0014】
そして、状態監視によってメモリチップ50iの書込み動作の完了が検出されると、その空いたレジスタ32aにメモリチップ50iのアドレスが登録されるとともに、メモリチップ50iに対して書込み命令が出される。
このように、この第1の実施形態のディスクカードは、ディスク制御部30A内に、メモリチップ50a〜50nの同時動作数を監視するための個数管理部32を設けたので、この個数管理部32で設定された個数以上のメモリチップ50iが同時に書込み動作を行うことがない。従って、メモリチップ50iの書込み時に必要となる記憶部50の消費電流は、個数管理部32で設定された個数に対する消費電流が最大値となる。このため、例えば、ディジタルカメラ等の処理装置1に大容量の電源を用意する必要がなくなるという利点がある。更に、ディスク制御部30A内には、処理装置1からの複数のデータを一時的に保持することができるバッファメモリ31を備えているので、たとえメモリチップ50iの書込み動作が制限されても、処理装置1からのデータを受取ることが可能であり、処理装置1側の処理に対する影響を軽減している。
【0015】
第2の実施形態
図3は、本発明の第2の実施形態を示すディスクカードにおけるディスク制御部の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
このディスク制御部30Bは、図1中のディスク制御部30Aに代えて用いられるものであり、ディスク制御部30Aにメモリ制御タイマ33を付加した構成になっている。
メモリ制御タイマ33は、メモリチップ50iでの所要書込み時間を計測するための計測タイマ33aを有している。計測タイマ33aは、ディスクカードが最初に書込み動作をするときに、その書込みに必要とする時間を計測するためのタイマである。計測タイマ33aの出力側には、この計測タイマ33aで計測した時間を、所要書込み時間にほぼ相当する時間として記憶するための時間保存レジスタ33bが接続されている。そして、時間保存レジスタ33bの出力側には、個数管理部32で同時書込み個数の管理に使用する3個のレジスタ32aに対応して、3個のカウントダウン・タイマ33c,33d,33eが接続されている。
【0016】
カウントダウン・タイマ33c〜33eは、時間保存レジスタ33bからロードされた所要書込み時間を、時間の経過に従ってカウントダウンし、その値が0になったときに、該当するメモリチップ50iに対して書込みの完了の監視を開始するためのものである。
このようなディスクカードにおいて、処理装置1からデータの書込み命令が出されると、書込み用のデータは、インタフェース部10を介してディスク制御部30B内のバッファメモリ31に一旦書込まれる。個数管理部32内の3個のレジスタ32a中に空きレジスタが発生した時点で、その空き状態のレジスタ32aに書込み対象のメモリチップ50iのアドレスが登録され、そのメモリチップ50iに書込みデータが転送される。更に、そのレジスタ32aに対応するカウントダウン・タイマ33j(但し、j=c〜e)等に、時間保存レジスタ33bの内容がロードされる。これにより、メモリチップ50i内において、データの書込み動作が開始され、同時に、カウントダウン・タイマ33jのカウントダウン動作が開始される。
【0017】
カウントダウン・タイマ33jの値が0になると、その旨がディスク制御部30Bに伝えられ、ディスク制御部30Bによって、該当するメモリチップ50iの状態監視が行われる。
このように、この第2の実施形態のディスクカードは、ディスク制御部30内にメモリ制御タイマ33を有しており、書込みが完了する時点でこのメモリ制御タイマ33からの通知が行われるので、書込みに必要な所定の時間内はメモリチップ50iに対する書込み完了の監視を行う必要がない。これにより、状態監視のための動作をほとんど行う必要がなくなり、その動作に伴う消費電力の低減が可能になるという利点がある。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の(a)〜(e)のようなものがある。
【0018】
(a) ディスクカードは、ディジタルカメラ等に装着可能なように、名刺サイズのカード状を成しているが、カード状のものに限定するものではない。
(b) インタフェース部10はATA規格のものに限定されず、一定のフォーマットに従ったデータを転送することができるものであればよい。
(c) メモリチップ50a〜50nの数、記憶容量、転送速度、及び転送データのサイズ等は、実施形態で説明した数値に限定するものではない。
(d) 個数管理部32では、メモリチップ50iの同時動作数を3個に制限しているが、電源容量、データ量、所要書込み時間等の兼ね合いによって、任意の数に設定することができる。
(e) 図3のメモリ制御タイマ33は、計測タイマ33aによって、最初にメモリチップ50iの所要書込み動作時間を測定するようになっているが、概略の所要書き込み動作時間を予め時間保存レジスタ33bに記憶させておけば、計測タイマ33aを省くことができる。
【0019】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、複数のメモリチップに対する書込みデータの出力を管理することにより、このメモリチップの同時に書込み動作を制限する制御手段を設けている。このため、一時的に大きな電源電流が流れることを防止することが可能になり、電源容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すディスクカードの構成図である。
【図2】従来のディスクカードの構成図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示すディスクカードにおけるディスク制御部の構成図である。
【符号の説明】
1 処理装置
10 インタフェース部
20 CPU
30,30A,30B ディスク制御部
31,51 バッファメモリ
32 個数管理部
33 メモリ制御タイマ
40 内部バス
50 記憶部
50a〜50n メモリチップ
52 半導体メモリ
53 メモリ制御部
Claims (4)
- 外部から与えられたデータを転送するインタフェース手段と、
前記データを記憶する不揮発性の半導体メモリ、及び該データを該半導体メモリに書込むために一時的に保持するバッファメモリをそれぞれ有する複数のメモリチップと、
前記インタフェース手段を介して転送されてきたデータを対応する前記メモリチップに出力するとともに、外部からの指定に基づいて対応する該メモリチップ内のデータを読出して該インタフェース手段に出力する制御手段とを備えた不揮発性半導体ディスク装置において、
前記制御手段は、前記複数のメモリチップ毎にその所要書込み時間に基づいて設定される所定時間を計測する複数のタイマを有するメモリ制御タイマと、
同時に書込み処理を行う前記複数のメモリチップの個数が設定される個数管理部とを更に有しており、
前記制御手段は、前記複数のメモリチップの同時書込み数が前記個数管理部に設定された個数を超えないように監視し、該同時書込み数が前記個数未満のときには外部から与えられたデータを空き状態のメモリチップに出力するとともに、該データが出力されたメモリチップについては、該データを該メモリチップに出力してから前記所定時間を経過した後、該メモリチップに対する書込み完了の監視を開始することを特徴とする不揮発性半導体ディスク装置。 - 前記個数管理部は、書込み処理が行われているメモリチップのアドレスが格納される複数のレジスタを更に有しており、
前記個数は複数のレジスタの個数に応じて設定されることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体ディスク装置。 - 前記メモリ制御タイマは、前記メモリチップでの所要書込み時間を計測する計測タイマを更に有していることを特徴とする請求項1または2のいずれか 1 項に記載の不揮発性半導体ディスク装置。
- 前記不揮発性半導体ディスク装置は、カード状を成し、前記インタフェース手段によって外部の処理装置に着脱自在に接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の不揮発性半導体ディスク装置。
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