JP5254879B2 - データ書込装置、データ書込方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体にファイルを書き込む技術に関する。
ハードディスクやフラッシュメモリなどの記録媒体に格納されたファイルの管理は、ファイルシステムによって実現されている。このようなファイルシステムの一つとしてFATファイルシステムが普及している。
FATファイルシステムでは、記録媒体のデータ記憶領域において、ファイルを構成するデータがクラスタという単位で格納されている。そして、ファイルのデータが格納されているクラスタの確認に、リンクリストが用いられる。リンクリストは、それぞれがクラスタに対応する複数のエントリで構成されている(例えば、特許文献1参照。)。
記録媒体にファイルの書き込みを行うデータ書込装置は、書込対象となるクラスタに対応するリンクリストのエントリの情報を更新しつつ、当該クラスタにファイルのデータの書き込みを行うようになっている。これにより、ファイルを読み出す際に、データ記憶領域のいずれのクラスタに当該ファイルのデータが格納されているかを把握できるようになっている。
特開2007−80240号公報
ところで、パーソナルコンピュータなどの一般的なデータ書込装置では、通常はリンクリストを内部の揮発性のメモリに記憶して使用し、電源をオフする際にはそのリンクリストを記録媒体へ書き込み、その書き込みが完了した後に電源をオフするようになっている。これに対して、例えばACCスイッチを介して電力が供給される車両に搭載される車載装置として構成されるデータ書込装置などは、ACCスイッチのオフなどにより前触れなく電源がオフされる可能性がある。このため、パーソナルコンピュータと同様に電源オフに先立ってリンクリストを記録媒体へ書き込むといった対応が取れない。ACCスイッチのオンオフに影響されない+B電源を利用することも考えられるが、クランキング等のときに+B電源が一瞬オフになる場面があり、そのような場面を考慮すると+B電源を利用してリンクリストを記録媒体へ書き込むことはできない。
このため、このように突然に電源オフされる可能性のあるデータ書込装置においては、一般に、リンクリストのエントリの一つに関して変更がある毎に、記録媒体にリンクリストの書き込みを行うようになっている。このようにして、書き込み時における変更内容を記録媒体のリンクリストに即時に反映させることで、突然の電源オフがあったとしても、電源オフまでに書き込みしたデータを保証している。
しかしながら、リンクリストのエントリの一つの変更ごとに記録媒体へ書き込みを行ったのでは、記録媒体へのアクセス数が膨大となり、結果としてファイルの記録媒体への書き込み速度が遅くなってしまうため、速度向上が望まれていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ファイルの記録媒体への書き込み速度を向上できる技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、記録媒体にファイルを書き込むデータ書込装置であって、前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち、前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリと、前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新手段と、前記更新手段が前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報の内容を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込手段と、を備えている。
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のデータ書込装置において、前記書込手段はさらに、前記記録媒体へのファイルの書き込みが完了する場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む。
また、請求項3の発明は、請求項1または2に記載のデータ書込装置において、前記データ書込装置は、車両に搭載される車載装置である。
また、請求項4の発明は、記録媒体にファイルを書き込むデータ書込方法であって、前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新工程と、前記更新工程において前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込工程と、を備えている。
また、請求項5の発明は、記録媒体にファイルを書き込むデータ書込装置が備えるに含まれるコンピュータによって実行可能なプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新工程と、前記更新工程において前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込工程と、を備えている。
請求項1から5の発明によれば、メモリに記憶された単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報を反映できなくなるまで、記録媒体に対して管理情報の書き込みがなされないため、書き込み時の記録媒体へのアクセス数を減少でき、書き込み速度を向上できる。また、メモリに記憶する管理情報を最小記録単位分とすることでメモリとして多くの容量が必要とならない。
また、特に請求項2の発明によれば、記録媒体へのファイルの書き込みが完了する場合に記録媒体に対して管理情報の書き込みがなされることから、以降のデータ書込装置の状態の影響を受けないことになり、ファイルの書き込みを保証できる。
また、特に請求項3の発明によれば、電源が突然OFFとなった場合でも、単位管理情報でデータの書き込みを保証しつつ、書き込み速度を向上できる。
図1は、車載装置の構成を示す図である。 図2は、車載装置の録音機能に関連する構成を示す図である。 図3は、ファイルシステムにおけるデータ構造を説明する図である。 図4は、ファイルをハードディスクへ書き込む処理の流れを示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
<1.構成>
図1は、本実施の形態におけるデータ書込装置である車載装置1の構成を示す図である。車載装置1は、自動車などの車両に搭載され、ナビゲーション機能やオーディオ機能を有するナビゲーション装置として構成されている。車載装置1はまた、その機能の一つとして、CDなどの音楽ソースから音楽データを読み取って得られる音楽ファイルを、内部の記録媒体に記録する録音機能を有している。
車載装置1には、車両が備えるバッテリ52から電力が供給される。バッテリ52から車載装置1への電力供給はACCスイッチ(アクセサリスイッチ)53によりオン/オフされる。このACCスイッチ53のオン/オフは、ユーザのイグニッションキーの操作に連動している。このため、車載装置1の電源については、事前の予告なくユーザの操作により突然にオフとされる。
図に示すように、車載装置1は、音声信号を増幅する増幅器41と、各種表示を行うディスプレイ42と、ユーザ操作を受け付ける操作部43と、各種データを記録するハードディスク44とを備えている。
増幅器41は、音声信号を増幅して車両の各部に配置されたスピーカ51に出力する。ナビゲーションの案内音声やオーディオの音声は、この増幅器41を介して出力される。ディスプレイ42は、例えばタッチパネルを備えた液晶パネルで構成され、ナビゲーション地図や装置の動作状態などの各種表示を行うとともに、ユーザから各種操作を受け付けることも可能となっている。操作部43は、例えばハードスイッチとして構成されており、ユーザから各種操作を受け付ける。
ハードディスク44は、車載装置1の動作に必要なナビゲーションの地図や案内音声等の各種のファイルを記憶する記録媒体である。録音機能によって得られる音楽ファイルのデータは、このハードディスク44に書き込まれて記録される。ハードディスク44に記録された音楽ファイルは事後的に読み出し、音楽としてスピーカから出力されるようになっている。
ハードディスク44は、セクタと呼ばれるブロック単位で読み書きを行う。すなわち、ハードディスク44はセクタ単位のみで読み書きが可能であり、1セクタ以下の容量のデータであっても、書き込みには1セクタの容量での書き込みを必要とする。したがって、セクタはハードディスク44の最小記録単位であるともいえる。このセクタの容量は、例えば512バイトとなっている。
また、車載装置1は、媒体接続部31と、ディスクドライブ32とを備えている。媒体接続部31は、USBメモリやメモリカードなどの可搬性の記録媒体であるフラッシュメモリ91と電気的に接続する。この媒体接続部31を介することで、フラッシュメモリ91に関してデータの書き込みや読み取りを行うことが可能である。また、ディスクドライブ32は、CDやDVDなどの可搬性の記録媒体であるディスク92から音楽データや映像データを読み取ることが可能である。
また、車載装置1は、装置全体を制御する制御部10を備えている。上述した車載装置1の各部は制御部10と電気的に接続されており、制御部10の制御下で動作する。制御部10は、CPU11、RAM12及びROM13などを備えたコンピュータとして構成されている。CPU11は、各種の演算処理を行うものであり、処理対象となるデータを一時記憶する揮発性のメモリであるキャッシュメモリ14を備えている。
車載装置1が備えるナビゲーション機能等については、制御部10によって提供される。制御部10の各種の機能は、所定のプログラムに従ってCPU11が演算処理を行うことによりソフトウェア的に実現される。このようなプログラムは予めROM13などに記憶されるものであるが、新たなプログラムを記憶したフラッシュメモリ91やディスク92から読み出して、更新できるようになっていてもよい。
車載装置1の録音機能は、制御部10のソフトウェア的に実現される機能の一つである。図2は、車載装置1の録音機能に関連する構成を示す図である。図中に示す録音アプリケーション15及びファイル管理部16は、制御部10のソフトウェア的に実現される機能を示している。この録音機能は、ACCスイッチ53が操作されて車載装置1の電源がオンとなっている状態で、音楽ソースを記憶したCDなどのディスク92がディスクドライブ32に装填されたことをトリガとして開始される。録音機能の実行中においては、ディスク92の音楽データがディスクドライブ32によって読み取られ、所定形式に圧縮されて音楽ファイルとされた後に、ハードディスク44に書き込まれる。
録音アプリケーション15は、ディスクドライブ32によって読み取られたデータをMP3やACC等の所定の圧縮形式に圧縮して音楽ファイルを生成する。録音アプリケーション15で生成された音楽ファイルは、ファイル管理部16に受け渡される。
ファイル管理部16は、所定のファイルシステムを利用して、ハードディスク44に関するファイルの書き込みや読み取りを管理する。録音アプリケーション15から受け渡された音楽ファイルは、ファイル管理部16によりハードディスク44に書き込まれる。ファイル管理部16は、このハードディスク44への書き込みにキャッシュメモリ14を利用する。本実施の形態では、ファイルシステムとしてFATファイルシステムが採用されている。
<2.ファイルシステム>
図3は、FATファイルシステムにおける記録媒体のデータ構造を説明する図である。図に示すように、FATファイルシステムでは、記録媒体(本実施の形態ではハードディスク44)の記憶領域は、データを管理する管理領域61と、データを格納するデータ記憶領域62とに分けられる。
データ記憶領域62においては、連続する複数のセクタをまとめたクラスタという単位でデータが格納されている。すなわち、記録媒体に記憶されたファイルのデータは、クラスタ単位で管理される。クラスタはファイルシステムにおける最小管理単位であるともいえる。
管理領域61は、記憶領域の論理アドレスの先頭に設けられており、データ記憶領域62に格納されたデータを管理する情報を格納する。管理領域61は、予約領域61a、第1FAT61b、第2FAT61c、及び、ディレクトリエントリ61dで構成される。予約領域61aには、1クラスタあたりのセクタ数などのパラメータ等が書き込まれている。ディレクトリエントリ61dには、ファイルごとに、ファイルのファイルサイズや、ファイルを構成するデータが格納されたクラスタのうちの先頭となるクラスタの番号などの情報が書き込まれている。
また、第1FAT61b、及び、第2FAT61cには、データ記憶領域62に格納されたファイルのデータの格納位置を示す管理情報であるリンクリストが書き込まれている。このリンクリストは、FAT(ファイル・アロケーション・テーブル)とも呼ばれる。第1FAT61bと第2FAT61cとには、同一の内容のリンクリストが格納されるようになっている。
リンクリストは、データ記憶領域62の複数のクラスタに一対一で対応する複数のエントリで構成される。各エントリには、対応するクラスタの状態を示す情報が格納される。例えば、対応するクラスタが使用されていない場合は、エントリに「0000」が格納される。また、対応するクラスタが使用されている場合は、次のデータが格納されるクラスタの番号がエントリに格納される。次のデータがないクラスタ、つまり、ファイルのデータの終端が格納されるクラスタに対応するエントリには「FFFF」が格納される。
図3の例においては、20番のクラスタにファイルの開始となるデータAが格納されている。そして、この20番のクラスタに対応するエントリに「21」が格納されているため、21番のクラスタに次のデータBが格納されていることがわかる。さらに、21番のクラスタに対応するエントリに「22」、22番のクラスタに対応するエントリに「23」、23番のクラスタに対応するエントリにファイルのデータの終端を示す「FFFF」が格納されている。したがって、当該ファイルのデータA,B,C,Dは、20番から23番のクラスタにまたがって格納されていることが把握できる。また、24番のクラスタに対応するエントリに「0000」が格納されているため、24番のクラスタは使用されていない空き領域であることが把握できる。
リンクリストの各エントリの容量は、例えば4バイトとなっている。前述のように、セクタの容量が512バイトであるため、1つのセクタに128個のエントリを格納可能である。リンクリストのエントリ数はデータ記憶領域62のクラスタ数に依存し、通常128個以上となる。このため、リンクリストは1つのセクタには収まらず、記録媒体における連続する複数のセクタにまたがって格納される。
<3.処理>
図2に戻り、ファイル管理部16が音楽ファイルをハードディスク44へ書き込む際には、音楽ファイルのデータをハードディスク44のデータ記憶領域62に書き込みながら、当該データを格納したクラスタに対応するリンクリストのエントリの内容をも更新する必要がある。
ファイル管理部16は、リンクリストの一部のエントリの内容をキャッシュメモリ14に一時記憶し、このキャッシュメモリ14内のエントリに対して内容の更新を行うようになっている。キャッシュメモリ14に記憶するエントリの分量としては1セクタ分としている。すなわち、キャッシュメモリ14には、リンクリストの全エントリのうち128個のエントリの内容が格納される。
ファイル管理部16は、キャッシュメモリ14に記憶された1セクタ分のエントリでは書込対象の音楽ファイルに係るリンクリストの内容を反映できなくなった場合は、その時点でキャッシュメモリ14に記憶されているエントリの内容をハードディスク44に書き戻す。書き戻しが完了すると、ファイル管理部16は、リンクリストの続く1セクタ分のエントリの内容をハードディスク44から読み出してキャッシュメモリ14に一時記憶し、再度、そのエントリに対して内容の更新を行うようになっている。
図4は、このような音楽ファイルをハードディスク44へ書き込みを行う場合の処理の流れを示す図である。この処理は、ファイル管理部16によって実行される。
まず、ハードディスク44に記憶されたリンクリストの全エントリのうち、最初の1セクタ分のエントリの内容が読み出されて、キャッシュメモリ14に記憶される(ステップS1)。
次に、キャッシュメモリ14に記憶されたエントリの内容が参照され、空き領域となっているクラスタがあるかが確認される(ステップS2)。これは、「0000」が格納されたエントリを探すことで確認できる。
そして、空き領域のクラスタがあれば(ステップS2にてYes)、まず、当該クラスタに対応するキャッシュメモリ14内のエントリの内容が更新される(ステップS3)。続いて、ハードディスク44の当該クラスタに対して音楽ファイルのデータが書き込まれる(ステップS4)。
音楽ファイル全体のデータの書き込みが完了していない場合は(ステップS5にてNo)、再び、空き領域となっているクラスタがあるかが確認され(ステップS2)、空き領域のクラスタに対応するエントリの内容が更新され(ステップS3)、音楽ファイルのデータが書き込まれる(ステップS4)といった処理が繰り返される。この時点では、キャッシュメモリ14内のエントリの内容のみが更新され、ハードディスク44内のリンクリストのエントリの内容は更新されない。すなわち、リンクリストのエントリの内容の更新のために、ハードディスク44に対するアクセスはなされない。
このような処理を繰り返すうちに、キャッシュメモリ14に記憶された1セクタ分のエントリにおいて、空き領域となっているクラスタが確認できなくなった場合は(ステップS2にてNo)、キャッシュメモリ14のエントリの内容がハードディスク44に書き込まれる(ステップS6)。すなわち、この時点で、キャッシュメモリ14に記憶された1セクタ分のエントリでは書き込み対象の音楽ファイルに係るリンクリストの内容を反映できなくなったため、ハードディスク44に対してアクセスがなされてハードディスク44内のリンクリストのエントリの内容を更新することになる。
次に、ハードディスク44に記憶されたリンクリストのうち、書き戻されたエントリに続く1セクタ分のエントリの内容が読み出されて、キャッシュメモリ14に記憶される(ステップS7)。以降、このキャッシュメモリ14内の1セクタ分のエントリの内容が参照されて、音楽ファイル全体のデータの書き込みが完了するまで、上記と同様の処理が繰り返されることになる。
音楽ファイル全体のデータの書き込みが完了すると(ステップS5にてYes)、キャッシュメモリ14内のエントリの内容がハードディスク44に書き込まれる(ステップS8)。この時点では、キャッシュメモリ14に記憶された1セクタ分のエントリで空き領域となっているクラスタがあったとしても、そのエントリの内容がハードディスク44に書き込まれる。これにより、ハードディスク44への音楽ファイルの書き込み完了と同時に、ハードディスク44のリンクリストのエントリの内容の更新も完了することになる。
以上のように、本実施の形態の車載装置1においては、キャッシュメモリ14に1セクタ分のリンクリストのエントリの内容が記憶される。そして、キャッシュメモリ14に記憶された1セクタ分のエントリでは書込対象の音楽ファイルに係るリンクリストの内容を反映できなくなるまで、ハードディスク44に対してリンクリストのエントリの内容の書き込みがなされない。このため、従来技術のようにリンクリストのエントリの一つを変更するごとにハードディスク44に書き込みを行う場合と比較して、ハードディスク44へのアクセス数を大幅に減少できる。
また、従来技術のようにリンクリストのエントリの一つ(4バイト)を変更する場合であっても、最小記録単位である1セクタ分(512バイト)の書き込みが必要となり書き込み動作に無駄が生じていた。これに対して、本実施の形態では、変更が反映されたエントリの内容を1セクタ単位で書き込むため、書き込み動作に無駄が生じることが無い。その結果、音楽ファイルを書き込む際における書き込み速度を大きく向上できる。例えば、1Mバイトのファイルでは、従来では書き込みに約6秒必要であったが、本実施の形態の技術の採用により約0.5秒に短縮できる。
また、リンクリストのエントリは1セクタ単位でキャッシュメモリ14に記憶されることから、車載装置1において突然電源がオフとなったとしても、リンクリストの1セクタ単位でデータの書き込みを保証できる。ファイルの書き込み速度だけに注目すると、キャッシュメモリに大きな容量を持たせて、リンクリストの全エントリを記憶させることも可能である。しかしながら、このようにすると、データの書き込み中に突然電源がオフとなった場合に、それまでのデータの書き込みを一切保証できない。本実施の形態では、キャッシュメモリ14に1セクタ単位でリンクリストのエントリを記憶することで、リンクリストの1セクタ単位でデータの書き込みを保証しながら、書き込み速度を向上でき、書き込みの保証との書き込み速度とのバランスを高次元でとることができる。また、キャッシュメモリ14として必要な容量としては1セクタ分を用意すればよく、多くの容量が必要とならないため低コストで実現できる。
また、ハードディスク44への音楽ファイルの書き込みが完了する場合にも、ハードディスク44に対してリンクリストのエントリの内容の書き込みがなされる。このため、音楽ファイルの書き込みの直後に車載装置1の突然電源がオフとなった場合であっても、ハードディスク44のリンクリストが正常に更新されているため、次回起動時に当該音楽ファイルを正常に読み出すことができる。すなわち、突然電源がオフとなる場合にも、音楽ファイルの書き込みを保証できる。
<4.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。もちろん、以下で説明する形態を適宜に組み合わせてもよい。
上記実施の形態では、ディスク92の読み取りにより得られる音楽ファイルをハードディスクに記録するものとして説明を行ったが、音楽ファイルが予め記録されたUSBメモリなどの可搬性の記録媒体を媒体接続部31で読み取って得た音楽ファイルをハードディスクに記録する場合であっても、上記実施の形態で説明した技術を好適に適用可能である。
また、上記実施の形態では、音楽ファイルを記録媒体に記録するものとして説明したがこれに限定されず、他の種類のファイルを書き込む場合であってもよい。上記実施の形態で説明した技術は、特に比較的容量の大きなファイルを記録媒体に記録する場合に有効である。
また、上記実施の形態では、ファイルをハードディスクに記憶する場合について説明を行ったが、フラッシュメモリなどの他の記録媒体に記録する場合においても、上記実施の形態で説明した技術を好適に適用可能である。どのような記録媒体に記録する場合においても、キャッシュメモリに記憶する管理情報の単位を、その記録媒体における最小記録単位分とすることで、書き込み動作に無駄が無くなり、メモリとして多くの容量が必要とならず、さらに、管理情報の最小記録単位でデータの書き込みを保証できる。
また、上記実施の形態では、ファイルシステムとしてFATファイルシステムを採用していたが、これに限定されず他のファイルシステムであってもよい。
また、上記実施の形態では、プログラムに従ったCPUの演算処理によってソフトウェア的に各種の機能が実現されると説明したが、これら機能のうちの全部または一部は電気的なハードウェア回路により実現されてもよい。
1 車載装置
10 制御部
14 キャッシュメモリ
16 ファイル管理部
44 ハードディスク
61 管理領域
62 データ記憶領域

Claims (5)

  1. 記録媒体にファイルを書き込むデータ書込装置であって、
    前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち、前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリと、
    前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新手段と、
    前記更新手段が前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報の内容を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込手段と、
    を備えることを特徴とするデータ書込装置。
  2. 請求項1に記載のデータ書込装置において、
    前記書込手段はさらに、前記記録媒体へのファイルの書き込みが完了する場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込むことを特徴とするデータ書込装置。
  3. 請求項1または2に記載のデータ書込装置において、
    前記データ書込装置は、車両に搭載される車載装置であることを特徴とするデータ書込装置。
  4. 記録媒体にファイルを書き込むデータ書込方法であって、
    前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新工程と、
    前記更新工程において前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込工程と、
    を備えることを特徴とするデータ書込方法。
  5. 記録媒体にファイルを書き込むデータ書込装置が備えるに含まれるコンピュータによって実行可能なプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
    前記記録媒体にファイルを書き込む際に、前記記録媒体に格納されたファイルの格納位置を示す管理情報のうち前記記録媒体の最小記録単位分に相当する単位管理情報を記憶するメモリに記憶された前記単位管理情報を更新する更新工程と、
    前記更新工程において前記メモリに記憶された前記単位管理情報では書込対象のファイルの管理情報を反映できない場合に、前記メモリに記憶された前記単位管理情報を前記記録媒体に書き込む書込工程と、
    を備えることを特徴とするプログラム。
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