JP4661086B2 - Erasing method and writing method of the nonvolatile memory device and a non-volatile memory - Google Patents

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Description

本発明は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用した不揮発性記憶装置と、不揮発性メモリの消去方法と書込み方法に関する。 The present invention includes a nonvolatile memory device using a nonvolatile memory such as flash memory, to erase method and writing method of the nonvolatile memory.

近年、不揮発性メモリを搭載したメモリーカードは、デジタルカメラや携帯電話の記録媒体として、その市場を拡大している。 In recent years, a memory card using the non-volatile memory, as a recording medium for digital cameras and mobile phones, has been expanding its market. そしてメモリーカード容量の増加に伴い、データファイルや静止画等の小容量の記録から、より大容量が必要となる動画記録へとその用途は広がっている。 And with the increase of the memory card capacity, the recording of small capacity such as a data file or a still image, its use has spread to video record a larger capacity is required.

しかし、メモリーカードの不揮発性メモリとして主に使用されているNANDタイプのフラッシュメモリは、その容量の増加に伴いデータの消去単位となる物理ブロックの容量が、16kBのもの(主に128MB以下のフラッシュメモリ)から128kBのもの(主に128MB以上のフラッシュメモリ)になっている。 However, NAND type flash memory as a nonvolatile memory of the memory card is mainly used, the capacity of the physical block which is a unit of erasing data with the increase in its capacity, that of 16 kB (mainly 128MB following flash those from memory) of 128kB (primarily become a flash memory) of more than 128MB. にもかかわらず、メモリーカードにデータを書込む際のファイルシステムでは、データの書込み単位となるクラスタは16kBのままで変化していない。 Nevertheless, in the file system at the time of writing the data to the memory card, a cluster of the write unit of data has not changed remains of 16kB.

従って、以前の小容量のメモリーカード(主に128MBまでの容量)においては、メモリーカードにデータを書込む際のクラスタの容量と、メモリーカード内部に搭載されているNANDタイプのフラッシュメモリの消去単位となる物理ブロックは等しかった。 Accordingly, previous in small capacity memory card (mainly capacity up to 128MB), and the cluster volume when writing data to the memory card, erase unit of the NAND type flash memory installed in the internal memory card to become a physical block was equal. しかし、大容量化が進むと、具体的には128MBを越える容量値の不揮発性メモリからは、メモリーカードにデータを書込む単位であるクラスタ容量の16kBと、メモリーカード内部に搭載されているNANDタイプのフラッシュメモリの消去単位である物理ブロックの容量の128kBとが異なることになり、そのことがメモリーカードに書込まれたファイルがフラグメンテーション(断片化)を発生していた場合の書込み性能の低下を招いていた。 However, if the capacity proceeds, from the non-volatile memory in particular capacitance values ​​above 128MB, and a 16kB cluster capacitance is a unit for writing data to the memory card, it is mounted in the internal memory card NAND reduction in writing performance when become a 128kB capacity of the physical block is the erase unit of the flash memory type has different files that it has been written in the memory card has occurred fragmentation (fragmentation) I was not invited.

従来のメモリーカードにおいて、フラグメンテーションが発生した状態でのデータの書込みがどのようにメモリーカード内部の不揮発性メモリに対して行われていたかを図1〜4、図9〜13、図17〜23を用いて説明する。 In the conventional memory card, FIG. 1-4 or fragmentation has been performed on how the memory card internal nonvolatile memory writing data in a state that occurred, 9-13, Figure 17-23 used will be described.

図1は、不揮発性記憶装置とそれを制御するホストとを示したブロック図である。 Figure 1 is a block diagram showing a host for controlling the nonvolatile memory device. 図1において、101は不揮発性記憶装置であるメモリーカード、102はメモリーカード101を制御してメモリーカード101に対してデータの書込みと読出しを実行するホスト、103はメモリーカード内部にある不揮発性メモリであるフラッシュメモリである。 In Figure 1, 101 is a memory card is a nonvolatile memory device, 102 executes the writing and reading of data to the memory card 101 controls the memory card 101 host, non-volatile memory in 103 is the internal memory card a flash memory is. ここでフラッシュメモリ103は、128MBのフラッシュメモリを用いて説明する。 Here the flash memory 103 will be described with reference to the flash memory of 128MB. 104はメモリーカード101の内部にあり、ホスト102からの書込みと読み出し命令を受けてフラッシュメモリ103にデータを格納する、またはフラッシュメモリ103からデータを読み出すコントローラである。 104 is internal to the memory card 101 is to store data in the flash memory 103 receives a write and read instruction from the host 102, or reads data from the flash memory 103 controller. 105はフラッシュメモリ103の内部にある物理ブロックがそれぞれ消去済であるか、書込み済みであるかの情報を示す消去済テーブルである。 105 if the physical blocks in the internal flash memory 103 is already erased, respectively, it is erased table indicating whether the information has already been written. 106はホスト102が指定するアドレス(以降論理アドレスと表記)とフラッシュメモリ103のアドレス(以降物理アドレスと表記)の変換を行うための論物変換テーブルである。 106 is a logical-physical translation table for converting addresses (hereinafter logical address hereinafter) and address of the flash memory 103 (hereinafter physical addresses hereinafter) to the host 102 specifies.

図2は、フラッシュメモリ103の内部のブロック図である。 Figure 2 is a block diagram of the flash memory 103. フラッシュメモリ103は複数の物理ブロック201(PB0〜PB1023)から構成される。 Flash memory 103 is composed of a plurality of physical blocks 201 (PB0~PB1023). 物理ブロック201はデータを一括に消去できる消去単位であり、各々128kBの容量を持つ。 Physical block 201 is erased units that can erase data in batch, each with a capacity of 128kB.

図3は、物理ブロック201の内部のブロック図である。 Figure 3 is a block diagram of the interior of the physical block 201. 物理ブロック201は複数の物理ページ301(PP0〜PP63)から構成される。 Physical block 201 includes a plurality of physical pages 301 (PP0~PP63). 物理ページ301はデータを書込みする書込み単位であり、各々2kBの容量を持つ。 Physical page 301 is a write unit for writing the data, each having a capacity of 2 kB. ホスト102が論理的にデータの書込みを行う単位であるクラスタは16kBであるが、この値は物理ブロック201の容量128kBとも物理ページ301の容量2kBとも一致しない。 Although cluster host 102 is a unit which writes the logical data is 16 kB, this value does not match the capacity 2kB physical page 301 with capacity 128kB of the physical block 201. そのため連続する物理ページ8ページ単位で容量16kBの部分物理ブロック302を構成する。 Forms part physical block 302 capacity 16kB in physical page 8 page unit continuous therefor. 部分物理ブロック302はホストからのデータの書込みを想定してコントローラ103が論理的に扱うデータの単位であり、物理ブロック201はその内部を論理的に8つの部分物理ブロック302に分割してホスト102からのデータを書込む。 Partial physical block 302 is a unit writes assuming controller 103 of data handled logically data from the host, the host 102 physical block 201 divides the inside thereof logically eight parts physical block 302 It writes the data from.

図4は、メモリーカード101の内部における論理的なデータの管理を示した図である。 Figure 4 is a diagram illustrating the management of the logical data inside the memory card 101. メモリーカード101に搭載されているフラッシュメモリ103の記憶容量は128MBであるが一般的にフラッシュメモリ103には初期不良ブロックや、書き換えを繰り返すことにより不良ブロックが発生することがあるため、予めやや少な目の容量をメモリーカード101の容量としている。 Since the storage capacity of the flash memory 103 mounted on the memory card 101 may be but is 128MB for general flash memory 103 an initial defective block and the defective block is generated by repeating rewriting, advance or somewhat the capacity is the capacity of the memory card 101. ここでは125MBというのがホスト102に見える容量である。 Here is the capacitance that appears to the host 102 is that 125MB.

その125MBをホスト102から書込みを行う16kB単位で論理ブロック402を0から順に7999まで割り当てている。 It is allocated to the logical block 402 from 0 to 7999 in order in 16kB unit that writes the 125MB from host 102. この論理ブロックはクラスタフラッシュメモリ103の消去単位である物理ブロックと等しい128kB単位で論理グループを構成する。 The logical block constituting the logical group with 128kB units equal to the physical block is a unit of erasing the cluster flash memory 103.

次に、ホスト102からの論理ブロックのデータの消去について説明する。 Next, a description will erase the data of the logical block from the host 102.

図17、18は、ホスト102がメモリーカード101のひとつの論理ブロック402のデータを論理的に消去する際における、メモリーカード101内部の動作を表した図とそのフローチャートである。 17 and 18, definitive when the host 102 erases the data of one logical block 402 of the memory card 101 logically diagrams and flowcharts thereof showing the memory card 101 inside the operation. 「論理的に消去する」とはメモリーカード101からホスト102がデータを読み出したときに全て0xFFデータが読み出せるようにすることであり、メモリーカード101のフラッシュメモリ103、具体的にはホスト102は論理グループ0の論理ブロック2のデータを消去する場合を表している。 Is to host 102 from the memory card 101 is a "erased logically" is to be read all 0xFF data when the data is read, the flash memory 103 of the memory card 101, the host 102 specifically it represents the case of erasing data of the logical block 2 logical group 0.

まず、フローチャートの書込み開始時点はメモリーカード101内のフラッシュメモリ103の物理ブロックAに論理グループ0に所属する論理ブロック0〜7のデータが書込み済み、また、書換えのためのブロックとして消去済みの物理ブロックBがあり、図17(a)の状態に相当する。 First, the flow chart of write start time data been written logical block 0-7 belonging to a logical group 0 in the physical block A of the flash memory 103 of the memory card 101, also erased physical as a block for rewriting or block B, and corresponds to the state of FIG. 17 (a).

次にステート1201で読出し元物理ブロックAから論理ブロック0を読み出して書込み先物理ブロックBへ書込む、ステート1202で読出し元物理ブロックAから論理ブロック1を読み出して書込み先物理ブロックBへ書込む。 Then write the read source physical block A in state 1201 to read the logical block 0 write destination physical block B, written to the write destination physical block B in state 1202 from the read source physical block A reads the logical block 1.

ステート1203ではホスト102が消去しようとしている論理ブロック2を全データ0xFFで書込み先物理ブロックBへ書込む。 In state 1203 the logical block 2 by the host 102 is attempting to erase written to the write destination physical block B in all data 0xFF.

以降、ステート1204〜1208まで読出し元物理ブロックAから論理ブロック3〜7を読み出して、書込み先物理ブロックBへと書込む処理を順次行う。 Later, it reads the logical blocks 3-7 from the read source physical block A to state 1204 to 1208, successively performs writing into the write destination physical block B treatment. ステート1208を終了したときの状態が図17(b)である。 State when the terminated state 1208 a diagram 17 (b).

最後にステート1209で読出し元物理ブロックAを物理消去して処理を終了する。 Finally it terminates the physical erasing and processing the read original physical block A in state 1209. このときの状態が図17(c)である。 This state is shown in FIG 17 (c).

このように従来のホスト102からの消去処理では、書込み先の物理ブロックの全物理ページに対して書込みを行う必要がある。 In the erasing process from such a conventional host 102, it is necessary to write to all the physical pages of the write destination physical block.

このデータの消去処理に要する時間は、1ページの読み出しにかかる時間が265μs(読出し可能になるまでのビジー時間25μs+読み出しのためのデータ転送時間240μs)、1ページの書込みにかかる時間が360μs(書込みのためのデータ転送時間160μs+書込みに要する時間200μs)、1ブロックを消去する時間2msとの条件から、265μs×8×7+360μs×8×8+2ms=39880μs、となり、39880μsかかる。 The time required for erasure processing of the data, a page time required for reading of 265Myuesu (busy time until readable 25 .mu.s + data transfer time 240μs for reading), it takes time to write one page 360Myuesu (write time 200 [mu] s) required for the data transfer time 160 [mu] S + write for, from the condition of the time 2ms to erase one block, 265μs × 8 × 7 + 360μs × 8 × 8 + 2ms = 39880μs, next, 39880Myuesu such.

次にホスト102から、先ほど消去した論理ブロックに対するデータの書込みについて説明する。 Then the host 102 will be described writing of data to the logical block that was just erased.

図19、20は、ホスト102がメモリーカード101の先ほど消去した論理ブロック402に対してデータを書込む際における、メモリーカード101内部の動作を表した図とそのフローチャートである。 19 and 20, definitive when writing data host 102 to the logical block 402 has been erased earlier memory card 101, a diagram and a flowchart thereof showing the memory card 101 inside the operation.

まずフローチャートの書込み開始時点はメモリーカード101内のフラッシュメモリ103の物理ブロックBに論理グループ0に所属する論理ブロック0〜7のデータが書込み済みであり、そのうち論理ブロック2のデータは論理的消去によって全て0xFFデータで埋められている。 First write start point of the flow chart is data been written logical block 0-7 belonging to a logical group 0 in the physical block B of the flash memory 103 of the memory card 101, of which the data of the logical block 2 by a logical erasure all are filled with 0xFF data. 書換えのためのブロックとして消去済みの物理ブロックCがあり、図19(a)の状態に相当する。 Rewriting has erased physical block C as a block for, corresponds to the state of FIG. 19 (a).

次にステート1401で読出し元物理ブロックBから論理ブロック0を読み出して書込み先物理ブロックCへ書込む。 Then write to the write destination physical block C by reading the logical blocks 0 to read the original physical block B in state 1401.

以降、ステート1402〜1408まで読出し元物理ブロックBから論理ブロック1〜7を読み出して、書込み先物理ブロックCへと書込む処理を順次行う。 Later, it reads the logical blocks 1-7 from the read source physical block B to state 1402-1408, sequentially performs writing into the write destination physical block C treatment. ステート1408を終了したときの状態が図19(b)である。 State when the terminated state 1408 a diagram 19 (b).

最後にステート1309で読出し元物理ブロックBを物理消去して処理を終了する。 Finally it terminates the physical erasing and processing the read original physical block B in state 1309. このときの状態が図19(c)である。 This state is shown in FIG 19 (c).

このように従来のホスト102からの論理消去済みの論理ブロックへの書込み処理では、データが0xFFで既書込みであるために、新たな書込み先の物理ブロック(ここでは物理ブロックC)が必要で、その物理ブロックの全ての物理ページに対して書込みを行う必要がある。 In the write processing of the thus the logical erased logical block from a conventional host 102, since the data is already writing 0xFF, (in this case the physical block C) new write destination physical block is required, there is a need to write to all of the physical pages of the physical block.

この書込み処理に要する時間も、消去時間と同様で、265μs×8×7+360μs×8×8+2ms=39880μs、となり39880μsかかる。 The time required for the writing process, the same as the erase time, 265μs × 8 × 7 + 360μs × 8 × 8 + 2ms = 39880μs, such next 39880Myuesu. つまり16kB書込むために39880μsかかるので約0.4MB/secの書込み速度となる。 That is, the writing rate of about 0.4MB / sec because according 39880μs to writing 16kB document.

以上の消去・書込み処理を基に、実際の使用例としてホスト102から複数のファイルの書込みがあり、その後一部のファイルを消去して、さらに新しいファイルの書込みを行う場合の処理について説明する。 Based on the erase and write processing described above, there are actual writing of the plurality of files from the host 102 as a use case, then erase the part of the file, further process will be described in the case of writing the new file.

図9〜13は、ホスト102からメモリーカード101への書込み、消去処理の過程を示した図である。 Figure 9-13, writes from the host 102 to the memory card 101 is a diagram showing the process of erasing process. まず図9では論理グループ9の最後の論理ブロックにはファイル1が書込まれているが、論理グループ10〜12までは消去済みの状態を示している。 First is the last logical block of the logical group 9 9 file 1 is written, to the logical group 10 to 12 represents the erased state.

この状態からまず論理グループ10の論理ブロック80〜82に容量48kBのファイル1を書込みした状態が図10である。 While writing the file first capacitor 48kB in logic block 80-82 logical group 10 first from this state is shown in FIG 10.

以降、論理ブロックの番号順に容量16kBのファイル2、容量64kBのファイル3、容量96kBのファイル4、容量16kBのファイル5、容量64kBのファイル6、容量64kBのファイル7、容量16kBのファイル8と書込んだ後の状態が図11である。 Thereafter, the file 2 capacity 16kB in numerical order of the logical block, file 3 of capacity 64kB, file 4 capacity 96kB, file 5 capacity 16kB, file 6 capacity 64kB capacity 64kB file 7, capacity 16kB file 8 and write state after that crowded is shown in FIG 11.

この状態からファイル2,5,8を消去すると論理ブロック83,94,103が論理消去される。 Clearing the file 2, 5, 8 from the state logic block 83,94,103 is logically erased.

次に容量48kBのファイル9を書込むと一般的に空いている論理ブロックを前から埋めていくので論理ブロック83,94,103に対してファイル9のデータを書込む。 Then since we fill before a logical block which is generally available when writing files 9 capacity 48kB writing data file 9 to the logical blocks 83,94,103.

この図9〜13に示した実際の使用例において、従来の書込み消去処理ではフラッシュメモリ103内部で物理的にどのように処理されているかを、図21〜23を用いて説明する。 In actual use example shown in FIG. 9-13, whether the conventional write erase process has been treated how physically within the flash memory 103 will be described with reference to FIG. 21 to 23.

図11の状態に相当するのが図21である。 It is 21 to correspond to the state of FIG. 11. 論理グループ10のデータが物理ブロックA1に書込まれ、論理グループ11のデータが物理ブロックA2に書込まれ、論理グループ12のデータが物理ブロックA3に書込まれている。 Data of the logical group 10 is written into a physical block A1, data of the logical group 11 is written into a physical block A2, the data of the logical group 12 is written to the physical block A3. また物理ブロックB1,B2,B3,C1,C2,C3が消去済みブロックとして存在している。 The physical block B1, B2, B3, C1, C2, C3 exists as erased blocks.

この後、ファイル2,5,8を消去して図12の状態になった時のフラッシュメモリ103内部での物理状態を示したのが図22である。 After this, it is 22 to that shown the physical state of the internal flash memory 103 when the state of FIG. 12 erases the file 2, 5, 8. 図17で説明した処理と同様の処理を行うことにより物理ブロックA1,A2,A3のデータはファイル2,5,8のみ論理消去されたデータ0xFFに置き換えられて物理ブロックB1,B2,B3に移動する。 Data of physical blocks A1, A2, A3 by performing the processing similar to the processing described in FIG. 17 is replaced with a logical erased data 0xFF only files 2,5,8 moved into physical block B1, B2, B3 to.

さらにファイル9を書込んだ後の図13の状態になった時のフラッシュメモリ103内部の物理状態を示したのが図23である。 Further it is 23 to showing the internal flash memory 103 of the physical state in which the file 9 becomes the state of FIG. 13 after writing. 物理ブロックB1,B2,B3で論理消去されていた位置にファイル9が入り物理ブロックC1,C2,C3に移動している。 Physical block B1, B2, B3 files 9 in a position which has been logically erased are transferred to the physical block C1, C2, C3 entered.

以上のように、図9〜13に示した実際の使用例において、従来の消去書込み方法では6つの物理ブロック(物理ブロックB1,B2,B3,C1,C2,C3)にデータを書込み、6つの物理ブロック(物理ブロックA1,A2,A3,B1,B2,B3)を物理消去する必要がある。 As described above, in the actual use example shown in FIG. 9-13, six physical blocks (physical blocks B1, B2, B3, C1, C2, C3) in the conventional erase writing method to write data, six physical block (physical block A1, A2, A3, B1, B2, B3) it has to be a physical erasing.

同様の概念を開示するものとして、特許文献1がある。 As discloses a similar concept, there is Patent Document 1. これには、データ書換えに関するブロック内データの整理方法についての記載がある。 This has description of how to organize the block data about data rewriting.
特開2001−154909号公報 JP 2001-154909 JP

上記の様に従来の不揮発性メモリの消去・書込み方法においては、消去又は書込みを行う論理ブロックの容量以上に消去・書込みが必要であり、処理時間が長く、また必要となる物理ブロックの数も多いという課題が存在していた。 In the erasing and writing method of a conventional non-volatile memory as described above, it is necessary to erase and write to the least capacity of the logical block erasing or writing, long processing time and the number of physical blocks needed a problem that many were present.

上記課題を解決するために、本発明の不揮発性記憶装置の消去方法は、不揮発性メモリとコントローラとを備え、不揮発性メモリは独立して消去可能な物理ブロックの複数からなり、外部からの消去に対して消去対象のデータが含まれる物理ブロックのデータのうち消去対象のデータを除く残りのデータを新たな消去済みの物理ブロックに書き移すことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of erasing non-volatile memory device of the present invention, a nonvolatile memory and a controller, nonvolatile memory includes a plurality of erasable physical block independently, erase from the outside and wherein the transfer of write to the remaining new erased physical block data except for data to be erased among the data of the physical block including the erased data to.

また本発明の不揮発性記憶装置の書込み方法は、不揮発性メモリとコントローラとを備え、不揮発性メモリは独立して消去可能な物理ブロックの複数からなり、物理ブロックは独立して書込み可能な複数のページからなり、コントローラは不揮発性メモリのデータを物理ブロックと同容量単位の論理グループと、論理グループに複数が含まれる論理ブロックに分割して管理し、外部からの書込みに対して書込み対象のデータが含まれる論理ブロックのデータが書込まれた物理ブロックの未書込みである物理ページに対して書込みを行うことを特徴とする。 The write method of the non-volatile memory device of the present invention, a nonvolatile memory and a controller, nonvolatile memory includes a plurality of erasable physical block independently, the physical block is independently writable more made from the page, the controller and the logical grouping of physical blocks in the same volume units of data in the nonvolatile memory, and manages by dividing the logical block including the plurality of logical groups, write target data to write from the outside and performing a write to a physical page data of the logical block is unwritten physical block is written to include.

ホストからのデータを消去するの処理時間を短くすることができる、またホストからデータを書込む処理時間を短くすることができるとともに書込み処理の際に必要となるフラッシュメモリの物理ブロックの数が少なくてすむので書き回数の向上も見込まれるという効果が得られる。 It is possible to shorten the processing time to erase the data from the host, also fewer physical blocks of the flash memory required during the writing process along with the data it is possible to shorten the writing processing time from the host effect that is also expected improvement in the number written so requires Te is obtained.

本発明は 、不揮発性メモリと、コントローラとを有し、外部から与えられる論理アドレスに基づいて前記不揮発性メモリに、データの書込み、消去および読み出しを行う不揮発性記憶装置であって、前記不揮発性メモリは、複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記各物理ブロックは独立して書込み可能な複数のページから成り、前記コントローラは、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの消去を行う際に、消去を行うデータを消去対象データとし、前記消去対象データが書込まれている前記不揮発性メモリの前記物理ブロックを決定し旧データブロックとし、前記旧データブロックのデータの中から前記消去対象データを除いた残りのデータのみを新たな消去済み物理ブロックに書き写し、前記新たな消去済み物 This onset Ming has a non-volatile memory, and a controller, in the non-volatile memory based on the logical address given from the outside, a non-volatile memory device which performs data writing, erasing and reading, the non sexual memory comprises a plurality of independently erasable physical block, the consist each physical block independently writable plurality of pages, the controller erases the data for the logical address given from the outside when, then erased data data erasing, and determining the physical block of the nonvolatile memory in which the erased data is written to the old data block, the erase from the data of the old data block Write down only the remaining data except the target data to a new erased physical block, the new erased product ブロックに前記消去対象データを同じ容量の未書込み領域に残すことを特徴とした不揮発性記憶装置である。 The erasing target data block which is a nonvolatile storage device is characterized in that leave the unwritten region of the same capacity.

また、 発明は、不揮発性メモリと、コントローラとを有し、外部から与えられる論理アドレスに基づいて前記不揮発性メモリに、データの書込み、消去および読み出しを行う不揮発性記憶装置であって、前記不揮発性メモリは、複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記各物理ブロックは独立して書込み可能な複数のページから成り、前記コントローラは、外部から与えられる論理アドレスを前記物理ブロックと同じ容量である論理グループと、前記論理グループに含まれる複数の論理ブロックに分割して管理し、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの書込みを行う際に、書込みを行うデータを書込み対象データとし、前記書込み対象データの論理アドレスから、書込み対象データが含まれる論理グループを書込 Further, the present invention includes a non-volatile memory, and a controller, in the non-volatile memory based on the logical address given from the outside, a non-volatile memory device which performs data writing, erasing and reading, the nonvolatile memory comprises a plurality of independently erasable physical block, the consist each physical block independently writable plurality of pages, the controller includes: the physical blocks logical address given from the outside a logical group is the same capacity, the managed by being divided into a plurality of logical blocks included in the logical group, when writing data to a logical address given from the outside, and a data writing and write data, from the logical address of the write target data, write a logical group that contains the write target data 対象論理グループとし、前記書込み対象論理グループのデータが書込まれている物理ブロックを書込み対象物理ブロックとし、前記書込み対象物理ブロックのうち未書込みである物理ページに対して、前記書込み対象データを書込むことを特徴とした不揮発性記憶装置である。 Targeted logical group, the physical block in which data of the write target logical group is written to the write target physical blocks, the physical page is not written out of the write target physical blocks, writing the write target data a non-volatile memory device characterized in that writing.

また、 発明は、複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記各物理ブロックは独立して書込み可能な複数のページから成り、外部から与えられる論理アドレスに基づいて、データの書込み、消去および読み出しが行われる不揮発性メモリの消去方法であって、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの消去を行う際に、消去を行うデータを消去対象データとし、前記消去対象データが書込まれている前記不揮発性メモリの前記物理ブロックを決定し旧データブロックとし、前記旧データブロックのデータの中から前記消去対象データを除いた残りのデータのみを新たな消去済み物理ブロックに書き写し、前記新たな消去済み物理ブロックに前記消去対象データを同じ容量の未書込み領域に残すことを特徴とした不揮発性 Further, the present invention includes a plurality of independently erasable physical blocks, each physical block consists writable multiple pages independently, based on the logical address given from the outside, data write, a method of erasing a nonvolatile memory erasing and reading is performed, when erasing the data for the logical address given from the outside, and erased data data erasing, the erasing target data is written wherein determining the physical block of the nonvolatile memory and the old data block, transcribe the the remaining only a new erased physical block data excluding the erasing target data from the data of the old data block, the new who is volatile was characterized by leaving the erased data into the erased physical block on unwritten areas of the same capacity モリの消去方法である。 It is a method of erasing a memory.

また、 発明は、複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記各物理ブロックは独立して書込み可能な複数のページから成り、外部から与えられる論理アドレスに基づいて、データの書込み、消去および読み出しが行われる不揮発性メモリの書込み方法であって、外部から与えられる論理アドレスを前記物理ブロックと同じ容量である論理グループと、前記論理グループに含まれる複数の論理ブロックに分割して管理し、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの書込みを行う際に、書込みを行うデータを書込み対象データとし、前記書込み対象データの論理アドレスから、書込み対象データが含まれる論理グループを書込み対象論理グループとし、前記書込み対象論理グループのデータが書込まれている物理ブロックを Further, the present invention includes a plurality of independently erasable physical blocks, each physical block consists writable multiple pages independently, based on the logical address given from the outside, data write, a non-volatile memory of the write method of erasing and reading is performed by dividing the logical address given from the outside and the logical group is the same capacity as the physical block, a plurality of logical blocks included in the logical group management and, when writing data to a logical address given from the outside, and a data writing and write-target data from the logical address of the write target data, and the logical group that contains write target data and write target logical group the physical block data of the write target logical group is written 込み対象物理ブロックとし、前記書込み対象物理ブロックのうち未書込みである物理ページに対して、前記書込み対象データを書込むことを特徴とした不揮発性メモリの書込み方法である。 A write target physical block, the physical page is not written out of the write target physical block, which is the write target data and wherein the writing of the nonvolatile memory writing method.

以下、本発明の実施の形態による不揮発性記憶装置および不揮発性メモリの消去方法、書込み方法について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a method erasure of the nonvolatile memory device and the nonvolatile memory according to an embodiment of the present invention, the writing method will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1) (Embodiment 1)
図1〜図4は本実施の形態における不揮発性記憶装置、フラッシュメモリの構成を示すブロック図と概念図であるが、従来例で説明したものと同様であるので、その説明を割愛する。 1 to 4 a non-volatile memory device in this embodiment, it is a block diagram and a conceptual diagram showing a configuration of a flash memory is the same as that described in the conventional example, and their explanation is omitted here.

まず、ホスト102からの論理ブロックのデータの消去について説明する。 First, a description will erase the data of the logical block from the host 102.

図5、6は、ホスト102がメモリーカード101のある論理ブロック402のデータを論理的に消去する際における、メモリーカード101内部の動作を表した説明図とそのフローチャートである。 5 and 6, definitive when the host 102 erases the data of the logical block 402 with a memory card 101 logically an illustration and a flow chart thereof showing the memory card 101 inside the operation. 「論理的に消去する」とはメモリーカード101からホスト102がデータを読み出したときに全て0xFFデータが読み出せるようにすることであり、メモリーカード101のフラッシュメモリ103具体的にはホスト102は論理グループ0の論理ブロック2のデータを消去する場合を表している。 Is to host 102 from the memory card 101 is a "erased logically" is to be read all 0xFF data when the data is read, the flash memory 103 specifically host 102 to the memory card 101 is a logical it represents the case of erasing data of the logical block 2 of group 0.

まずフローチャートの書込み開始時点はメモリーカード101内のフラッシュメモリ103の物理ブロックAに論理グループ0に所属する論理ブロック0〜7のデータが書込み済み、また、書換えのためのブロックとして消去済みの物理ブロックBがあり、図5(a)の状態に相当する。 First flowchart of write start time data been written logical block 0-7 belonging to a logical group 0 in the physical block A of the flash memory 103 of the memory card 101, also erased physical blocks as a block for rewriting There are B, and corresponds to the state of FIG. 5 (a).

次にステート601で読出し元物理ブロックAから論理ブロック0を読み出して書込み先物理ブロックBへ書込む、ステート602で読出し元物理ブロックAから論理ブロック1を読み出して書込み先物理ブロックBへ書込む。 Then write the read source physical block A in state 601 to read the logical block 0 write destination physical block B, written to the write destination physical block B in state 602 from the read source physical block A reads the logical block 1.

ホスト102が消去しようとしている論理ブロック2に関しては書込み先物理ブロックBへは書込まない。 Not written in the write destination physical block B with respect to logical block 2 by the host 102 is attempting to erase.

以降、ステート603〜607まで読出し元物理ブロックAから論理ブロック3〜7を読み出して、書込み先物理ブロックBへと書込む処理を順次行う。 Later, it reads the logical blocks 3-7 from the read source physical block A to state 603 to 607, sequentially performs writing into the write destination physical block B treatment. ステート607を終了したときの状態が図5(b)である。 State when the completion state 607 is a diagram 5 (b).

最後にステート608で読出し元物理ブロックAを物理消去して処理を終了する。 Finally it terminates the physical erasing and processing the read original physical block A in state 608. このときの状態が図5(c)である。 This state is shown in FIG 5 (c).

このようにホスト102からの消去処理では書込み先の物理ブロックのうち消去を行うページを除いた全ての物理ページにのみ書込みを行うだけでよい。 Thus it is only the erase processing from the host 102 performs only write to all physical pages excluding the pages to be erased among the write destination physical block.

このデータの消去処理に要する時間は、1ページの読み出しにかかる時間が265μs(読出し可能になるまでのビジー時間25μs+読み出しのためのデータ転送時間240μs)、1ページの書込みにかかる時間が360μs(書込みのためのデータ転送時間160μs+書込みに要する時間200μs)、1ブロックを消去する時間2msから、265μs×8×7+360μs×8×7+2ms=37000μs、となり37000μsかかる。 The time required for erasure processing of the data, a page time required for reading of 265Myuesu (busy time until readable 25 .mu.s + data transfer time 240μs for reading), it takes time to write one page 360Myuesu (write data transfer time 160 [mu] S + required write time 200 [mu] s) for, from the time 2ms to erase one block, 265μs × 8 × 7 + 360μs × 8 × 7 + 2ms = 37000μs, such next 37000Myuesu.

次にホスト102から、先ほど消去した論理ブロックに対するデータの書込みについて説明する。 Then the host 102 will be described writing of data to the logical block that was just erased.

図7、8はホスト102がメモリーカード101の先ほど消去した論理ブロック402に対してデータを書込む際における、メモリーカード101内部の動作を表した図とそのフローチャートである。 7 and 8 definitive when writing data to logic block 402 where the host 102 has previously erased memory card 101, a diagram and a flowchart thereof showing the memory card 101 inside the operation.

まずフローチャートの書込み開始時点はメモリーカード101内のフラッシュメモリ103の物理ブロックBに論理グループ0に所属する論理ブロック0〜7のうち論理消去を行った0,1,3〜7データが書込み済みであり、そのうち論理ブロック2と同じ容量の消去済み領域が残されている。 First write start point of the flowchart in 0,1,3~7 data been written performing the logical erasing among the logical blocks 0-7 belonging to a logical group 0 in the physical block B of the flash memory 103 of the memory card 101 There, of which the erased area of ​​the same volume as the logical block 2 are left. 図7(a)の状態に相当する。 Corresponds to the state of FIG. 7 (a).

最初のステート801でホストから送られてくる論理ブロック2に該当する書込みデータを書込み先論理ブロックBの未書込みである領域に書込み処理を終える。 Finish writing process in the region is the unwritten write destination logical block B writes data corresponding to the logical block 2 sent from a host in the first state 801. このときの状態が図7(b)である。 This state is shown in FIG 7 (b).

この書込み処理に要する時間も、消去時間と同様で、360μs×8=2880μs、となり360μsですむ。 The time required for the writing process, the same as the erase time, 360μs × 8 = 2880μs, requires only next 360Myuesu. つまり16KB書込むために2880μsかかるので約5.4MB/secの書込み速度となる。 That is, the writing rate of about 5.4MB / sec because according 2880μs for writing 16KB document.

以上の消去・書込み処理を基に、図9〜13に示すような実際の使用例としてホスト102から複数のファイルの書込みがあり、その後一部のファイルを消去して、さらに新しいファイルの書込みを行う場合の処理について説明する。 Based on the erase and write processing described above, there is a writing of a plurality of files from the host 102 as an actual use example as shown in FIG. 9-13, clear then the part of the file, further writing the new file It will be described processing in the case of performing.

図9〜13の詳細は従来例で説明したものと同様であるので、説明を割愛する。 The details of FIG. 9 to 13 are similar to those described in the conventional example, description thereof will be omitted.

この図9に示した実際の使用例において、従来の書込み消去処理ではフラッシュメモリ103内部で物理的にどのように処理されているかを、図14〜16を用いて説明する。 In actual use example shown in FIG. 9, whether the conventional write erase process has been treated how physically within the flash memory 103 will be described with reference to Figures 14-16.

図11の状態に相当するのが図14である。 It is 14 to correspond to the state of FIG. 11. 論理グループ10のデータが物理ブロックA1に書込まれ、論理グループ11のデータが物理ブロックA2に書込まれ、論理グループ12のデータが物理ブロックA3に書込まれている。 Data of the logical group 10 is written into a physical block A1, data of the logical group 11 is written into a physical block A2, the data of the logical group 12 is written to the physical block A3. また物理ブロックB1,B2,B3が消去済みブロックとして存在している。 The physical block B1, B2, B3 are present as erased blocks.

この後、ファイル2,5,8を消去して図12の状態になった時のフラッシュメモリ103内部での物理状態を示したのが図15である。 After this, it is 15 to that shown the physical state of the internal flash memory 103 when the state of FIG. 12 erases the file 2, 5, 8. 図5で説明した処理と同様の処理を行うことにより物理ブロックA1,A2,A3のデータはファイル2,5,8と同じ容量の領域がそれぞれ物理ブロックB1,B2,B3に残されている。 Data of physical blocks A1, A2, A3 by performing the same process as described in FIG. 5 the area of ​​the same volume as the file 2, 5, and 8 are left in the physical block B1, B2, B3 respectively.

さらにファイル9を書込んだ後の図13の状態になった時のフラッシュメモリ103内部の物理状態を示したのが図16である。 That showed a flash memory 103 inside the physical state in which further becomes the file 9 to the state of FIG. 13 after writing a diagram 16. 物理ブロックB1,B2,B3で未書込みであった物理位置にファイル9が書込まれている。 Physical block B1, B2, file 9 to the physical location was unwritten at B3 is written.

以上のように、図9〜13に示した実際の使用例において、従来の消去書込み方法では3つの物理ブロック(物理ブロックB1,B2,B3)にデータを書込み、3つの物理ブロック(物理ブロックA1,A2,A3)を物理消去する必要がある。 As described above, in the actual use example shown in FIG. 9-13, in the conventional erase writing method writes the data into three physical blocks (physical blocks B1, B2, B3), three physical blocks (physical blocks A1 , there is a need to physically erase the A2, A3).

以上、本発明の不揮発性記憶装置の消去方法によれば、内部に搭載したフラッシュメモリの消去サイズよりも小さなサイズのホストからの論理消去のコマンドに対して、ホストからの論理消去対象のデータが書込まれている物理ブロック内の論理消去対象以外のデータを別の物理ブロックに移して、論理消去対象のデータ部分に関しては未書込みの消去状態のままにして置き、0xFFデータの書込み処理を行わないことにより、論理消去に要する時間を従来に比べて高速に行うことができる。 As described above, according to the method of erasing a nonvolatile memory device of the present invention, the logical erase command from a small size of the host than the erase size of the flash memory mounted therein, a logical erased data from the host Transfer the data other than logical erased physical block that is written to another physical block, with respect to the data portion of the logical erased placed leave the erased state unwritten, perform the writing process of 0xFF data the absence can be performed faster than the time required for the logical erased conventional.

また本発明の不揮発性記憶装置の書込み方法によれば、ホストからのデータ書込み時に、従来のように新たな消去済みの物理ブロックに対して書込みを行うのではなく、論理消去後の未書込み領域に対して新たな書込みデータを書込むことにより、書込み処理を従来に比べて格段に高速に、またその書込み処理の際に必要となるフラッシュメモリの物理ブロックの数をより少なく処理することができる。 According to the writing method of a nonvolatile memory device of the present invention, when data is written from the host, rather than writing to the new erased physical block as in the prior art, unwritten area after the logical erasing by writing new write data to, it is possible to remarkably faster than the writing process to the prior art, also handles fewer number of physical blocks in the flash memory required during the write process .

本発明にかかる不揮発性記憶装置および不揮発性メモリの消去方法および書込み方法は、ホストからのデータを消去するの処理時間を短くすることができ、またホストからデータを書込む処理時間を短くすることができるとともに書込み処理の際に必要となるフラッシュメモリの物理ブロックの数が少なくてすむので書換え寿命の向上も見込まれるという効果を有し、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用した不揮発性記憶装置と、不揮発性メモリの消去および書込み方法、この方法を用いたメモリーカード、電子機器などとして有用である。 Erasing method and writing method of a nonvolatile memory device and a nonvolatile memory according to the present invention, it is possible to shorten the processing time to erase the data from the host, also possible to shorten the writing processing time data from the host flash since the number of physical blocks of memory requires less has the effect of also expected improvement in rewriting life, nonvolatile storage device using a nonvolatile memory such as a flash memory that is required when the writing process it is When erasing and writing method of a nonvolatile memory, a memory card using this method, it is useful as an electronic device.

本発明の実施の形態によるメモリーカードとホストとの構成を示すブロック図 Block diagram showing the configuration of a memory card and the host according to the embodiment of the present invention 同実施の形態で使用されるフラッシュメモリ内部の構成を示すブロック図 Block diagram showing a structure of an internal flash memory used in the embodiment 同実施の形態で使用されるフラッシュメモリの物理ブロックの構成を示すブロック図 Block diagram showing the configuration of a physical block in the flash memory used in the embodiment 同実施の形態によるメモリーカードの論理マップの構成を示すブロック図 Block diagram illustrating a logical map of the structure of a memory card according to the embodiment 同実施の形態によるメモリーカードの論理消去の処理を示す概念図 Conceptual diagram illustrating the processing of a logical erasure of the memory card according to the embodiment 同実施の形態によるメモリーカードの論理消去の処理を示すフローチャート Flowchart showing processing logic erasing the memory card according to the embodiment 同実施の形態によるメモリーカードの書込みの処理を示す概念図 Conceptual view illustrating a process of writing a memory card according to the embodiment 同実施の形態によるメモリーカードの書込みの処理を示すフローチャート Flowchart illustrating a process of writing a memory card according to the embodiment 本発明におけるホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの一例を示す概念図 Conceptual diagram illustrating an example of data erasing and writing from the host in the present invention the memory card 本発明におけるホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの一例を示す概念図 Conceptual diagram illustrating an example of data erasing and writing from the host in the present invention the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの一例を示す概念図 Conceptual diagram illustrating an example of data erasing and writing from the host to the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの一例を示す概念図 Conceptual diagram illustrating an example of data erasing and writing from the host to the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの一例を示す概念図 Conceptual diagram illustrating an example of data erasing and writing from the host to the memory card 本発明によるホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host according to the invention the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host to the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host to the memory card 従来のメモリーカードの論理消去の処理を示す概念図 Conceptual diagram illustrating the processing of a logical erasure of the conventional memory card 従来のメモリーカードの論理消去の処理を示すフローチャート Flowchart showing processing logic erasing the conventional memory card 従来のメモリーカードの書込みの処理を示す概念図 Conceptual view illustrating a process of writing a conventional memory card 従来のメモリーカードの書込みの処理を示すフローチャート Flowchart illustrating a process of writing a conventional memory card 従来によるホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host according to the prior to the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host to the memory card 同ホストからメモリーカードへのデータ消去・書込みの処理を示す概念図 Conceptual diagram showing the processing of data erasing and writing from the host to the memory card

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101 メモリーカード 102 ホスト 103 フラッシュメモリ 104 コントローラ 105 消去済テーブル 106 論物変換テーブル 201 物理ブロック 301 物理ページ 302 部分物理ブロック 401 論理グループ 402 論理ブロック 101 memory card 102 the host 103 flash memory 104 controller 105 erased table 106 Theory conversion table 201 the physical block 301 physical pages 302 parts physical block 401 logical group 402 logic blocks

Claims (4)

  1. 不揮発性メモリと、コントローラとを有し、外部から与えられる論理アドレスに基づいて前記不揮発性メモリに、データの書込み、消去および読み出しを行う不揮発性記憶装置であって、 A non-volatile memory, and a controller, in the non-volatile memory based on the logical address given from the outside, a non-volatile memory device which performs data writing, erasing and reading,
    前記不揮発性メモリは、複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記物理ブロックは独立して書込み可能な複数の物理ページから成り、前記物理ページは所定数単位で部分物理ブロックから成り、 Wherein the nonvolatile memory comprises a plurality of independently erasable physical block, before Symbol physics blocks Ri consists independently writable plurality of physical pages, the physical page is part physical block at a predetermined number of units It consists of,
    前記コントローラは、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの消去を行う際に、消去を行うデータを消去対象データとし、前記消去対象データが書込まれている前記不揮発性メモリの前記物理ブロックを決定し旧データブロックとし、前記旧データブロックのデータの中から前記消去対象データを除いた残りのデータのみを新たな消去済み物理ブロックの部分物理ブロックに先頭から順に書き写し、前記新たな消去済み物理ブロックに前記消去対象データ同じ容量の未書込み領域残すことを特徴とする不揮発性記憶装置。 Wherein the controller, when erasing the data for the logical address given from the outside, and erased data data erasing, and determining the physical block of the nonvolatile memory in which the erased data is written and old data block, the write down from the head portion physical block only a new erased physical block remaining data except for the erased data from the data of the old data blocks in order, the new erased physical block nonvolatile memory device characterized by leaving unwritten area having the same capacity as the erased data.
  2. 記コントローラは、外部から与えられる論理アドレスを前記物理ブロックと同じ容量である論理グループと、前記論理グループに含まれる複数の論理ブロックに分割して管理し、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの書込みを行う際に、書込みを行うデータを書込み対象データとし、前記書込み対象データの論理アドレスから、書込み対象データが含まれる論理グループを書込み対象論理グループとし、前記書込み対象論理グループのデータが書込まれている物理ブロックを書込み対象物理ブロックとし、前記書込み対象物理ブロックのうち未書込みである物理ページに対して、前記書込み対象データを書込むことを特徴とする請求項1記載の不揮発性記憶装置。 Before SL controller includes a logical group is the same volume a logical address given from outside and the physical block, the managed by being divided into a plurality of logical blocks in the logical group, the data for the logical address given from the outside when writing, the data writing and write data, the logical address of the write target data, and the logical group that contains write target data and write target logical group, the data of the write target logical group is written the rare and are physical blocks and write target physical block, the write target to the physical page is not written among the physical blocks, nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the writing the write target data .
  3. 複数の独立して消去可能な物理ブロックから成り、前記各物理ブロックは独立して書込み可能な複数の物理ページから成り、 前記物理ページは所定数単位で部分物理ブロックから成り、外部から与えられる論理アドレスに基づいて、データの書込み、消去および読み出し、が行われる不揮発性メモリの書込み・消去方法であって、 A plurality of independently erasable physical block, the consist each physical block independently writable plurality of physical pages, the physical page consists portions physical block at a predetermined number of units, logical externally applied based on the address, data write, erase and read, is a non-volatile memory of the write-erase method performed,
    外部から与えられる論理アドレスに対するデータの消去を行う際に、消去を行うデータを消去対象データとし、前記消去対象データが書込まれている前記不揮発性メモリの前記物理ブロックを決定し旧データブロックとし、前記旧データブロックのデータの中から前記消去対象データを除いた残りのデータのみを新たな消去済み物理ブロックの部分物理ブロックに先頭から順に書き写し、前記新たな消去済み物理ブロックに前記消去対象データ同じ容量の未書込み領域残すことを特徴とする不揮発性メモリの書込み・消去方法。 When erasing the data for the logical address given from the outside, and erased data data erasing, and determining the physical block of the nonvolatile memory in which the erased data is written and the old data block the transcribe from the head portion physical block only a new erased physical block remaining data except for the erased data from the data of the old data block in the order, the erasure target data in the new erased physical block volatile write and erase method of the memory, characterized in that to leave the unwritten region of the same volume as.
  4. 部から与えられる論理アドレスを前記物理ブロックと同じ容量である論理グループと、前記論理グループに含まれる複数の論理ブロックに分割して管理し、外部から与えられる論理アドレスに対するデータの書込みを行う際に、書込みを行うデータを書込み対象データとし、前記書込み対象データの論理アドレスから、書込み対象データが含まれる論理グループを書込み対象論理グループとし、前記書込み対象論理グループのデータが書込まれている物理ブロックを書込み対象物理ブロックとし、前記書込み対象物理ブロックのうち未書込みである物理ページに対して、前記書込み対象データを書込むことを特徴とする請求項3記載の不揮発性メモリの書込み・消去方法。 A logical group of a logical address given from outside is the same capacity as the physical block, the managed by being divided into a plurality of logical blocks included in the logical group, when writing data to a logical address given from the outside , the physics and the data writing and write-target data from the logical address of the write target data, and the logical group that contains write target data and write target logical group, the data of the write target logical group is written the block and the write target physical block, the write to the physical page is not written in the target physical block, according to claim 3 nonvolatile writing and erasing method of a memory of, wherein the writing the write target data .
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