JP4594944B2 - メモリ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体メモリに関し、特に反復命令を実行するためにメモリ速度を上げるメモリ制御装置に関する。

通常の半導体メモリでは、所定のタスクおよび動作命令は複雑ではない。大部分の制御手順では、メモリの異なるアドレスに類似した命令を出すので、特定の期間にメモリの異なるアドレスで、反復動作を実行することが必要となる。たとえば、全てのメモリの全てのアドレスで、全ての値を消すとは、全てのメモリ部に適切に消去する命令を出すことである。一般的に、ファームウェアコードを書いて、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）の出力ポートを介して命令を送ることにより、必要条件を満たすことができる。しかし、動作中、マイクロコントローラユニットは他のタスクを続行することができない。そのことにより、全体的な効率に影響がある。

本発明は、反復命令を実行するためにメモリ速度を上げるメモリ制御装置を提供する。命令を実行するとき、制御装置はマイクロコントローラユニットの作業負担を下げることができ、メモリの効率を上げることができる。

本発明は、反復命令を実行するためにメモリ速度を上げるメモリ制御装置を提供する。この制御装置は、マイクロコントローラユニット、制御部、ブロック情報テーブル、状態管理装置を含む。そこで、マイクロコントローラユニットは、数ブロックを含むメモリ処理の命令を出すのに用いられる。制御部は、メモリとマイクロコントローラの間で接続される。制御部により命令を繰り返し実行する必要がないと判定した場合、マイクロコントローラは、制御装置を介して命令を出す。繰り返しの実行が必要な命令が判定される一方で、状態管理装置はこの命令を繰り返し実行する。ブロック情報テーブルは、全てのブロックの状態を記録するのに用いられる。状態管理装置は、ブロック情報テーブルから全ブロックの状態に関する情報を得ることにより、ブロックの状態を解析して上述の命令を繰り返し実行し、ブロック情報テーブルの状態情報を更新する。

反復命令をメモリで実行することが必要なとき、命令を出す装置を、マイクロコントローラユニットから状態管理装置に変えることによって、マイクロコントローラユニットとソフトウェアを用いることなく反復命令を実行し、それにより、メモリの効率を改善して、その電力消費を下げることができる。

図１は、本発明の実施例にかかるメモリの制御装置のブロック図である。不揮発性メモリの中でも、フラッシュメモリをこの実施例において例として用い、フラッシュメモリは数ブロックを含む。図１を参照すると、制御装置１００は、反復命令を実行するためにフラッシュメモリの速度を上げるのに使われ、マイクロコントローラユニット１１０、制御部１２０、状態管理装置１３０、ブロック情報テーブル１４０、キュー１５０を含む。

マイクロコントローラユニット１１０は、メモリ処理の命令を出す。上述の命令は、読み出し、書き込み、消去命令、またはＮの空ブロックのサーチ命令とすることができる。Ｎは自然数である。制御部１２０は、フラッシュメモリとマイクロコントローラユニット１１０の間で接続される。命令を繰り返し実行する必要がないと判定された場合、マイクロコントローラユニット１１０は、制御部１２０を介して命令を出し、それにより、上述の命令を実行する。逆に、命令の繰り返し実行が必要と決まった場合、状態管理装置１３０はこの命令を繰り返し実行する。

また、状態管理装置１３０が繰り返し命令を実行しているとき、ブロック情報テーブル１４０とキュー１５０も必要となる。キュー１５０を用いて、状態管理装置１３０が繰り返し命令を実行するときに必要とされるフラッシュメモリのアドレスを保持する一方で、ブロック情報テーブル１４０を用いて、フラッシュメモリの全ブロックの状態を記録する。したがって、状態管理装置１３０は、ブロック情報テーブル１４０を介してフラッシュメモリ中の各々のブロックの状態を取得し、これらの状態を解析して、適切な処理において繰り返し命令を実行して、ブロック情報テーブル１４０の対応する状態を更新する。状態管理装置１３０は、次に再開するための基礎として、ブロック情報テーブル１４０の対応する状態を更新する。

図２は、本発明の実施例にかかるブロック情報テーブルの情報の構造を示す図である。図２を参照すると、図２のブロック情報テーブル１４０は、それぞれフラッシュメモリの全ブロックに対応する複数の下位ブロック情報を含む。１つの実施例において、ブロック全体の情報量は１６ビットである。２ビットで示される第１のコラムを用い、メモリブロックの状態を記録する。３つの異なる状態があり、空き、使用中、消去可能、である。普通の使用以外のために、第２のコラムは予備とし、通常の使用には用いられない。すなわち、他の機能の拡大の間、必要な情報を格納するのに用いることができる。１２ビットの第３のコラムは、ＬＰマッピングに用いられる。ＬＰマッピングとはすなわち、論理アドレスから物理アドレスへのマッピング関係である。

まず、ブロック情報テーブル１４０の中の全サブブロックの情報を、フラッシュメモリ中の対応するブロックの冗長領域の内容にしたがって構築し、ＲＡＭ中の分割領域に格納する。状態管理装置１３０の起動時に、ブロック情報テーブル１４０によって提供されるブロック状態の解析結果にしたがって、対応する処理を実行することにより繰り返し命令を実行し、ブロック情報テーブル１４０の内容をソフトウェアによって更新する。ハードウェアは、ブロック状態（ブロック状態情報テーブルに保管される状態値）に基づく。このように、上述の命令を実行することが必要なとき、状態管理装置１３０を用いて、マイクロコントローラユニット１１０に置き換わることができ、命令を繰り返し実行し、それにより、マイクロコントローラユニット１１０への負荷を大幅に下げ、全部のフラッシュメモリの効率を改善する。命令を実行する必要がない一方で、状態管理装置１３０は、待機状態に入ることにより電力消費を下げる。

図３は、本発明の実施例にかかる状態管理装置の状態図であり、この状態管理装置は、Ｎを自然数として、Ｎの空ブロックをサーチする命令を実行するのに用いられる。図３を参照すると、図１で示される状態管理装置１３０は、待機状態Ａ、サーチ状態Ｂ、判定状態Ｃ、消去状態Ｄ、確認状態Ｅ、終了状態Ｆを含む。そこで、待機状態Ａは、状態管理装置１３０の最初の状態である。サーチ状態Ｂは、ブロック情報テーブル１４０で記録されるフラッシュメモリのブロック状態に基づいて、フラッシュメモリからＮの空ブロックをサーチする。判定状態Ｃは、どのブロックが空であるか消去可能かを判定するのに用いられる。消去状態Ｄは、ブロックの内容を消すのに用いられる。確認状態Ｅは、ブロックの消去がうまく完了したかどうかを確認する。終了状態Ｆは、命令を繰り返し実行するのを止めるのに用いられる。

状態管理装置１３０が信号の受信を開始するとき、命令が繰り返し実行されなければならない。したがって、状態管理装置１３０は待機状態Ａからサーチ状態Ｂに入る。状態管理装置１３０により、サーチ状態Ｂの間、フラッシュメモリ中にＮに空のブロックがあることが分かるとすぐ、終了状態Ｆに入り、繰り返し命令の実行を止める。逆に、Ｎの空ブロックがまだ見つからないとき、状態管理装置１３０は判定状態に入る。

状態管理装置１３０は、判定状態Ｃの間、サブブロックの状態コラムにある情報にしたがって、現在のブロックが空であるか消去可能であるかを判定する。ブロックが空であるならば、そのアドレスはキュー１５０で記録され、状態管理装置１３０は、次の空のブロックを捜し続けるためにサーチ状態Ｂに戻る。ブロックが消去可能であるならば、状態管理装置１３０は、消去のために消去状態Ｄに入ることにより、消去命令を直接ハードウェアから出すことができるようにする一方、ソフトウェアからの出力は必要がない。さらに、状態管理装置１３０は判定状態Ｃから終了状態Ｆに入ることにより、命令を繰り返し実行するのを止める。このとき、キュー１５０はアドレスを保持する十分なスペースを持っていないか、あるいは命令の繰り返し回数は、予めセットされた数Ｍを上回ることが条件である。すなわち、ＭがＮより大きい自然数であるとして、Ｎの空のブロックを見つけることなく、Ｍのブロックをサーチする。

ブロックの内容を消去するとき、状態管理装置１３０は消去状態Ｄから確認状態Ｅに入り、ブロックの消去が成功しているかどうか確認する。成功している場合、サーチ状態Ｂに戻り、状態管理装置１３０は次の空のブロックをサーチする。成功していない場合、状態管理装置１３０は、終了状態Ｆに入り、命令を繰り返し実行するのを止める。最後に、反復実行の命令は、終了状態Ｆの間停止され、状態はシステムに通知される。したがってこの実施例において、状態管理装置１３０により、使用可能なフラッシュメモリ中に空のブロックがあることが分かる。使用可能な空のブロックの数が必要とされた数に達するならば、状態管理装置１３０は自動的に停止し、システムの効率の浪費を回避し、電力消費を下げる。さらに、実行中はソフトウェアが必要でないので、マイクロコントローラユニット１１０への負荷を下げることもできる。

図４は、本発明のもう一つの実施例にかかる状態管理装置の状態図である。装置は、例えば消去、書き込み、読み出しなどの、反復処理を実行することができる。図４を参照すると、状態管理装置は、待機状態Ａでファームウェアの命令出力を待機し、それから、サーチ状態Ｂに入る。サーチの条件に合致するとき、状態管理装置は終了状態Ｆに入り、システムに通知する。逆に、条件に合致しない場合、状態管理装置は判定状態Ｃに入る。この具体例では、サーチの条件は、この状態管理装置の終了条件次第である。たとえば、状態管理装置が１０のメモリブロックを消去する用意が整っているならば、サーチの条件は１０のメモリブロックである。

サーチ状態Ｂの間、メモリの状態が条件と一致する場合、状態管理装置は実行状態Ｄに入る。逆に、メモリの状態が条件と一致しない場合、状態管理装置はサーチ状態Ｂに戻る。消去を例にとると、メモリの状態が消去可能であると表示されるならば、状態管理装置は消去を実行する。それが消去不能であると表示されるならば、状態管理装置はサーチ状態Ｂに戻る。

状態Ｄの実行が完了するとき、状態管理装置は確認状態Ｅに入る。無事に実行される場合、状態管理装置はサーチ状態Ｂに戻り、メモリの次のアドレスで上述の実行処理を継続する。逆に、実行が失敗するならば、状態管理装置は終了状態Ｆに戻って、システムに通知する。読み出し、書き込み、消去を実行する間の状態管理装置の例は、以下の通りに明らかにされる。

図５は、本発明の好ましい実施例にかかる読み出し実行の間の状態管理装置の状態図である。図１と図５を参照すると、望まれた処理が、特定のメモリブロックの特定のメモリアドレスの読み出しの場合、まず、目標とされたメモリアドレスと一致している状態を、ファームウェアによる「読み出し可能」と指定する。状態管理装置１３０が始まるとき、状態管理装置は待機状態Ａからサーチ状態Ｂに入る。指定のメモリブロックがまだ完全に読まれないとき、状態管理装置１３０は判定状態Ｃに入る。判定状態Ｃでは、メモリアドレスと状態表示がチェックされる。逆に、指定のメモリブロックがすべて読まれるとき、状態管理装置１３０は終了状態Ｆに直接入る。

メモリアドレスが読み出されるメモリブロックの中にない場合、すなわちその状態表示が「読み出し不可」を示す場合、状態管理装置１３０は、サーチ状態Ｂに戻るか、または次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する。逆に、メモリアドレスが指定のメモリブロックの範囲内である場合、すなわち「読み出し可能」と示される場合、状態管理装置１３０は、読み出し実行状態Ｄに戻る。このとき、制御部１２０を制御し、フラッシュメモリに読み出し命令を出力する。そして、制御部１２０の実行終了時に、確認状態Ｅに戻る。

メモリの読み出しがうまく実行される場合、サーチ状態Ｂに戻り、状態管理装置１３０は次のメモリアドレスで上記のステップを繰り返し続ける。逆に、メモリの読み出しの実行が失敗する場合、状態管理装置は終了状態Ｆに戻って、状態をシステムに通知する。したがって、この実施例において、状態管理装置１３０はフラッシュメモリ内から指定ブロックの内容を見つけることができ、指定ブロック中のサーチ終了後、システムは自動的に止まる。このようにして、状態管理装置１３０は、マイクロコントローラユニット１１０の負荷を配分することができる。

図６は、本発明の好ましい実施例にかかる書き込み実行の間の状態管理装置の状態図である。ここで、図１および図６を参照する。望まれる実行内容が、メモリの中の特定のブロックへの書き込みの場合、まず、ファームウェアを介してメモリの望ましいアドレスを指定して書き込む。状態管理装置１３０が始まるとき、待機状態Ａからサーチ状態Ｂに入る。物理的なメモリブロックにまだ完全には書きこみがされないとき、状態管理装置１３０は判定状態Ｃに入り、メモリアドレスとその状態表示をチェックする。逆に、指定のメモリブロックのすべてに書きこみがされるとき、状態管理装置１３０は直接に終了状態Ｆに入る。

判定状態Ｃで、メモリアドレスが書き込み先メモリブロックの中にない場合、またはその状態表示が「書き込み不可」を示す場合、状態管理装置１３０は、サーチ状態Ｂに戻るか、または次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する。逆に、メモリアドレスが指定のメモリブロック中にあり、「書き込み可能」と表示される場合、状態管理装置１３０は、書き込み実行状態Ｄに戻る。この時点で、システムは制御部１２０によってフラッシュメモリに書き込み命令を出して、制御部１２０の動作後、確認状態Ｅに入る。

メモリへの書き込みの実行が成功しているならば、状態管理装置１３０はサーチ状態Ｂに戻り、次のメモリアドレスで上記のステップの繰り返しを継続する。逆に、メモリへの書き込みの実行が失敗しているならば、状態管理装置１３０は終了状態Ｆに戻って、状態をシステムに通知する。したがって、この実施例において、状態管理装置１３０は状態表示に従って、指定のブロックの反復書き込みを実行することができる。

図７は、本発明の好ましい実施例にかかる消去実行中の状態管理装置の状態図である。図１と図７を参照すると、望ましい処理が反復消去であるならば、まず、消去可能メモリの物理アドレスの状態を、ファームウェアを介してブロック情報テーブル１４０に、消去可能と表示させる。状態管理装置１３０が始まったあと、サーチ状態Ｂに入る。全ての指定のブロックが完全に消去されない場合、状態管理装置１３０は判定状態Ｃに入る。逆に、指定のメモリブロックのすべてが消去されるとき、状態管理装置１３０は、直接に終了状態Ｆに入る。

上記アドレスの状態が「消去不可」と分類される場合、あるいは、メモリアドレスが指定のブロックの中にない場合、状態管理装置１３０はサーチ状態Ｂに戻り、次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する。逆に、アドレスが指定のブロックの中にあり、状態が「消去可能である」と分類される場合、状態管理装置１３０は、消去実行状態Ｄに入る。この時点で、制御部１２０を制御してメモリに消去命令を出し確認状態Ｅに戻る。このとき制御部１２０が実行を終了する。

消去の実行が成功しているならば、状態管理装置１３０はサーチ状態Ｂに戻って、次のメモリアドレスで上記のステップを繰り返す。逆に、消去の実行が失敗するならば、状態管理装置１３０は終了状態Ｆに戻って、それをシステムに通知する。

メモリ中で反復命令を実行することが必要なときに、状態管理装置に命令を出す装置を、マイクロコントローラユニットから変えることによって、マイクロコントローラユニットとソフトウェアを含むことなく、反復命令を実行することができ、それにより、メモリの効率が改善し、電力消費が下がる。

本発明を好ましい実施例によって上述のように説明したが、こうした説明は本発明の限定を目的としたものではない。この技術をよく理解するものであれば、本発明の範囲および考え方から逸脱しない中で、いくらかの修正と変更をすることができる。したがって、現在の発明の保護している範囲は、添付の特許請求の範囲とその均等の範囲内となる。

本発明の実施例にかかるメモリの制御装置のブロック図である。 本発明の実施例にかかるブロック情報テーブルの構造図である。 本発明の実施例によって複数の空ブロックサーチ命令を実行する状態管理装置の状態図である。 本発明の実施例にかかる状態管理装置の状態図である。 本発明の好ましい実施例にかかる読み出し実行の間の状態管理装置の状態図である。 本発明の好ましい実施例にかかる書き込み実行の間の状態管理装置の状態図である。 本発明の好ましい実施例にかかる消去実行の間の状態管理装置の状態図である。

符号の説明

１００ 制御装置
１１０ マイクロコントローラユニット
１２０ 制御部
１３０ 状態管理装置
１４０ ブロック情報テーブル
１５０ キュー

Claims (13)

1. 複数のブロックを有するメモリで反復命令の実行を高速化するメモリ制御装置であって、
   メモリ処理の命令を出力するマイクロコントローラと、
   前記ブロックの状態を記録するために使われるブロック情報テーブルを含む格納領域と、
   前記ブロック情報テーブルから、全ブロックの状態情報を取得し、全ブロックの状態を解析することにより、前記命令を繰り返し実行して、前記ブロック情報テーブル中の状態情報を更新する状態管理装置と、
   前記メモリと前記マイクロコントローラの間で接続され、命令を繰り返し実行しないと判定されたとき、マイクロコントローラによって制御装置を介して命令を実行し、命令を繰り返し実行すると判定された場合、命令を状態管理装置によって繰り返し実行する制御部と、
   を備えることを特徴とするメモリ制御装置。
2. 前記命令の反復実行のために必要とされる前記状態管理装置の複数のアドレスを格納するキューを更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載のメモリ制御装置。
3. 前記メモリは、不揮発性メモリを含むことを特徴とする請求項１に記載のメモリ制御装置。
4. Ｎを自然数として、前記命令は、Ｎの空のブロックに対する書き込み、読み出し、消去、サーチを含むことを特徴とする請求項１に記載のメモリ制御装置。
5. 前記状態管理装置によって前記命令を実行してＮの空ブロックをサーチするときに、
   前記状態管理装置は、
   前記状態管理装置の最初の状態である待機状態と、
   ブロック情報テーブル中の全ブロックの状態の記録にしたがって、前記メモリからＮの空ブロックをサーチするのに用いられるサーチ状態と、
   どのブロックが空であるか消去可能かを判定するのに用いられる判定状態と、
   ブロック中の内容を消去するのに用いられる消去状態と、
   ブロックの消去がうまく完了されるかどうかの確認に用いられる確認状態と、
   命令の繰り返し実行を止めるのに用いられる終了状態とを有し、
   前記状態管理装置が、命令を繰り返し実行する開始信号を受けるとき、状態管理装置は待機状態からサーチ状態に入り、
   サーチ状態で、Ｎの空ブロックがメモリ中にあると判定されるとき、状態管理装置は終了状態に入り、
   Ｎの空ブロックがメモリ中にないとき、状態管理装置は判定状態に入り、
   判定状態によりブロックが空であると判定した場合、状態管理装置は判定状態に戻り、
   判定状態が現在のブロックが消去可能であると判定した場合、状態管理装置は消去状態に入り、
   消去状態がブロックの内容を消去したあと、前記状態管理装置は確認状態に入り、
   確認においてブロックの消去成功を確認するとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻る、
   ことを特徴とする請求項４に記載のメモリ制御装置。
6. 前記判定状態では、ＭがＮより大きい自然数であるとして、判定状態がＭのブロックをサーチして、Ｎの空ブロックがなかった後に、状態管理装置が終了状態に入ると判定することを特徴とする請求項５に記載のメモリ制御装置。
7. 前記確認状態で消去の失敗を確認したとき、前記状態管理装置は終了状態に入ることを特徴とする請求項５に記載のメモリ制御装置。
8. 前記状態管理装置は、前記メモリ内のメモリブロックのメモリアドレスを指定して読み出し、
   前記状態管理装置は、
   前記状態管理装置の最初の状態である待機状態と、
   前記状態管理装置開始時に、前記待機状態からの移り先となるサーチ状態と、
   指定のメモリブロックが完全には読まれないとき、前記状態管理装置はサーチ状態から判定状態に入ることにより、メモリアドレスと状態表示をチェックし、メモリアドレスが読み出しメモリブロックの中にない、あるいは状態表示が「読み出し不可」とされるとき、状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する判定状態と、
   メモリアドレスがメモリブロックの中にあり、状態表示が「読み出し可能」を示すとき、前記状態管理装置は、判定状態から読み出し実行状態に入って前記メモリに読み出し命令を出す、読み出し実行状態と、
   読み出しの実行が完了するとき、前記状態管理装置は読み出し実行状態から確認状態に入り、読み出しの実行が成功しているかどうかを確認し、読み出しの実行が成功しているとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスの読み出し処理を実行する確認状態と、
   読み出しの実行が失敗するとき、前記状態管理装置は確認状態からの移り先となる終了状態と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のメモリ制御装置。
9. 指定のメモリブロックがサーチ状態ですべて読み出されるとき、前記状態管理装置は、終了状態に直接入ることを特徴とする請求項５に記載のメモリ制御装置。
10. 前記状態管理装置は、前記メモリ内のメモリブロックのメモリアドレスを指定して書き込み、
    前記状態管理装置は、
    前記状態管理装置の最初の状態である待機状態と、
    前記状態管理装置の動作開始時に、前記待機状態からの移り先となるサーチ状態と、
    指定のメモリブロックが完全には書かれないとき、前記状態管理装置はサーチ状態から判定状態に入ることにより、メモリアドレスと状態表示をチェックし、メモリアドレスが書き込みメモリブロックの中にない、あるいは状態表示が「書き込み不可」とされるとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する判定状態と、
    メモリアドレスがメモリブロックの中にあり、状態表示が「書き込み可能」を示すとき、前記状態管理装置は、判定状態から書き込み実行状態に入って前記メモリに書き込み命令を出す、書き込み実行状態と、
    書き込みの実行が完了するとき、前記状態管理装置は書き込み実行状態から確認状態に入り、書き込みの実行が成功しているかどうかを確認し、書き込みの実行が成功しているとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスの書き込み処理を実行する確認状態と、
    書き込みの実行が失敗するとき、前記状態管理装置は確認状態からの移り先となる終了状態と、
    を含むことを特徴とする請求項４に記載のメモリ制御装置。
11. 指定のメモリブロックにサーチ状態ですべて書き込まれるとき、前記状態管理装置は、終了状態に直接入ることを特徴とする請求項１０に記載のメモリ制御装置。
12. 前記状態管理装置は、前記メモリ内のメモリブロックのメモリアドレスを指定して消去し、
    前記状態管理装置は、
    前記状態管理装置の最初の状態である待機状態と、
    前記状態管理装置開始時に、前記待機状態からの移り先となるサーチ状態と、
    指定のメモリブロックが完全には消去されないとき、前記状態管理装置はサーチ状態から判定状態に入ることにより、メモリアドレスと状態表示をチェックし、メモリアドレスが書き込みメモリブロックの中にない、あるいは状態表示が「消去不可」とされるとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスとその状態表示を再確認する判定状態と、
    メモリアドレスがメモリブロックの中にあり、状態表示が「消去可能」を示すとき、前記状態管理装置は、判定状態から消去実行状態に入って前記メモリに消去命令を出す、消去実行状態と、
    消去の実行が完了するとき、前記状態管理装置は消去実行状態から確認状態に入り、消去の実行が成功しているかどうかを確認し、消去の実行が成功しているとき、前記状態管理装置はサーチ状態に戻り、次のメモリアドレスの消去処理を実行する確認状態と、
    消去の実行が失敗するとき、前記状態管理装置は確認状態からの移り先となる終了状態と、
    を含むことを特徴とする請求項４に記載のメモリ制御装置。
13. 指定のメモリブロックがサーチ状態ですべて消去されるとき、前記状態管理装置は、終了状態に直接入ることを特徴とする請求項１２に記載のメモリ制御装置。

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