JP5567263B2 - メモリの管理方法 - Google Patents
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Description
このリードディスターブエラーに対処するため、該エラーが生じない特別な回路を予め用意したり、電荷の変化したセル単体を個別に探し出してこれを補正しエラーデータが読み出されないようにする方法などが提案されているが、回路や処理が複雑で高価となり、実用的ではない。
図1に示すように、本発明は、NAND型フラッシュメモリ22(本明細書において、特に必要のない限り、単に“フラッシュメモリ”という)と該フラッシュメモリ22に対するデータの書き込みや読み出しの実行、その他の制御を行うコントローラ21を有するフラッシュメモリデバイス2(特許請求の範囲の「記憶装置」に相当)において実行される。本願では、フラッシュメモリデバイス2と、該デバイス2にデータの書き込みや読み出しのコマンドを発行するホスト1からなる構成をシステムという。コントローラ21には、必要に応じ作業領域としてのRAM23を接続する。RAM23はコントローラ21の内部に設けてもよい。システムは、例えばMPEG音楽プレーヤのように、所定の機器として一体に構成されていてもよいし、ホスト1がPC(パーソナルコンピュータ)で構成され、フラッシュメモリデバイス2がSSD(Solid State Drive)としてPCとUSBインターフェースやIDEインターフェースで接続される構成であってもよい。その他、遊技機等所定の機器に搭載される基板上に構成されてもよい。
(第1実施例:オートリフレッシュ)
オートリフレッシュは、デバイス2に電源投入直後、ホスト1よりコントローラ21に、ENABLE/DISABLE AUTO REFRESH コマンド(デバイス提供者で定義するユニークコマンド。以下、単にオートリフレッシュコマンドという。)を発行しておき、所定時刻及び/又は所定時間間隔にリフレッシュを実行させる方法である。デバイス2に定常的に電源が投入されているようなシステムの場合は、所定時刻ごと(秒単位で設定可能)にリフレッシュを実行してもよい。またはコントローラ21に、ENABLE/DISABLE AUTO REFRESH コマンドで実行すると同様なプログラム(ファームウエア)を予めインストールしておいてもよい。これらオートリフレッシュは、フラッシュメモリデバイス2が有するタイマー(図示せず)を利用して自動的にリフレッシュを実行する方法であるため、本願では以下、タイマーイベントという。オートリフレッシュの場合、特許請求の範囲のステップd)、e)、f)がタイマーイベントで実行される。
オートリフレッシュコマンドまたはファームウエアにより、タイマーイベントが、ホスト1がメディアアクセスをしていないときに発生した場合は、コントローラ21はリフレッシュ管理テーブルをサーチし、フラグ“Low”が設定されている物理ブロックが一つ存在することが確認された場合、コントローラ21は当該フラグが設定されている物理ブロックのリフレッシュを直ちに実行する。尚、メディアアクセスとは、ホストがコマンドを発行することにより、フラッシュメモリ22からデータの読み出しや、データの書き込みを行うことをいう。
タイマーイベントが、ホスト1がメディアアクセスを実行していないときに発生した場合であって、リフレッシュ管理テーブルでフラグ“Low”が設定されている物理ブロックが二つ存在することが確認された場合、コントローラ21は当該フラグが設定されている物理ブロックを一つずつ、即ち、ブロック単位でリフレッシュする。まずデータ消去回数が、図4のフェーズA,B,Cのいずれに該当するかを判定し、データ読み出し回数がそれぞれの閾値(コントローラ閾値)を超えた値が大きいもの順にリフレッシュを実行する。又は、データ読み出し回数がベンダー指定値に近いもの順にリフレッシュを実行する。図4では、フェーズA,B,Cのそれぞれで、ベンダー指定値とコントローラ閾値の差がすべて同じであるため、上記2例において実質的に同一の結果となるが、フェーズA,B,Cのそれぞれで、ベンダー指定値とコントローラ閾値の差を異なる値に設定した場合は、前者の実行方法を採った場合と後者の実行方法を採った場合とではリフレッシュの順番が異なる。このような方法を採ることにより、リードディスターブエラーを生起する可能性の高い順番で物理ブロックがリフレッシュされるため、リードディスターブエラーの発生をより確実に防止することができる。
この場合は、物理ブロック単位で、時分割にリフレッシュを実行する。即ち1物理ブロック当たりのタイマーイベントの処理は、その開始から終了までせいぜい100ms(ミリ秒)程度であるから、リフレッシュ間隔(一の物理ブロックのリフレッシュ開始から次の物理ブロックのリフレッシュ開始まで)を、例えば1秒以上に設定する。そしてコントローラ21は、まず一の物理ブロックに対するメディアアクセスの処理の完了後、次のブロックのメディアアクセスの処理開始前に割り込んで1物理ブロックのリフレッシュを実行する。その後1秒経過してから同様なタイミングで次の物理ブロックのリフレッシュを実行する。
上述のオートリフレッシュの他、メディアアクセスを実行しないときに、ホスト1がコントローラ21に以下のようなコマンドを発行してリフレッシュを実行してもよい。
1.GET REFRESH PENDING STATUS コマンド
本コマンドは、コントローラ21に対し、リフレッシュ管理テーブルをサーチさせ
て、リフレッシュフラグ(“Low”又は後述する“High”)が設定されている物理ブロックの総数をホスト1に通知させるものである。
2.EXECUTE
REFRESH コマンド
本コマンドは、コントローラ21にリフレッシュを実行させるものである。リフレ
ッシュが終了するとコマンドが終了する。リフレッシュを実行する物理ブロック数を指定できる。
3.SAVE
REFRESH TABLE コマンド
本コマンドは、コントローラ21に、RAM23上のリフレッシュ管理テーブルの内
容を、管理領域に保存させるものである。リフレッシュ管理テーブルの保存が終了するとコマンドが終了する。
フラッシュメモリデバイスは、データ書き込みの際、ユーザデータに対してエラーチェックコード(ECC)を付加して書き込んでいる。データ読み出し時にはデコーダがこのエラーチェックコードを基に、読み出したデータにエラー(本願ではこれを「bitエラー」という)がないかをチェックし、bitエラー数がコントローラの能力値(例えば8bit)以内であれば、コントローラ21内のエラー訂正回路(図示せず)がbitエラーを訂正し、正しいデータをホスト1に送出する。bitエラーは、データの消去、リードディリスターブ、経年変化(データリテンション)、セルの物理的欠陥(たとえば絶縁膜の劣化、破壊)などに起因して生じる。bitエラー数がコントローラ能力値を超えると、その欠陥セルを含むブロックは、もはやエラー訂正ができず、使用に耐えないbadブロックとなる。
2 フラッシュメモリデバイス
21 コントローラ
22 NAND型フラッシュメモリ
23 RAM
Claims (10)
- ユーザデータ領域と予備領域と管理領域を有するメモリと該メモリを制御するコントローラからなる記憶装置における、当該コントローラが行うメモリの管理方法であって、
a)物理ブロック毎のデータ読み出し回数、消去回数を、リフレッシュ管理テーブルに随時記録、更新するステップと、
b)物理ブロックのデータ読み出し回数が各物理ブロックのデータ消去回数の所定の範囲ごとに異なる値に設定されている各閾値に至ったとき、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックに第1種フラグを設定するステップと、
c)メモリから読み出されたデータにbitエラーがあった場合であって、該bitエラー数が予め定めた閾値以上であったとき、リフレッシュ管理テーブルの当該エラーのあった物理ブロックに第2種フラグを設定するステップと、
d)リフレッシュ管理テーブルをサーチするステップと、
e)ステップd)において第1種フラグの設定された物理ブロックが確認されたとき、そのブロックをリフレッシュするステップと、
f)ステップd)において第2種フラグの設定された物理ブロックが確認されたとき、その物理ブロックのデータを予備ブロックに書き写し、ブロック管理テーブルを更新するステップ、
を有し、
ステップd)乃至ステップf)を、タイマーイベントとして実行し、
システムに電源投入後、ホストからコントローラにタイマーイベントを発生させるコマ
ンドを予め発行しておくことを特徴とするメモリの管理方法。 - タイマーイベントを発生させるファームウエアをコントローラに予めプログラムしておくことを特徴とする請求項1記載のメモリの管理方法。
- ステップd)で、第1種フラグの設定されている物理ブロックと第2種フラグ設定されている物理ブロックの両者が存在することが確認されたとき、ステップf)をステップe)に優先して実行することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のメモリの管理方法。
- ステップd)で第1種フラグ及び/又は第2種フラグの設定されている物理ブロックが複数存在する状況下において、コントローラがタイマーイベントとホストのメディアアクセスを同時処理する場合、ステップe)及び/又はステップf)を所定のタイムインターバルで、当該ブロック単位で実行することを特徴とする請求項3項記載のメモリの管理方法。
- リフレッシュは、第1種フラグの設定された物理ブロックのデータをバッファにコピーするとともに、元のデータを消去してから前記バッファにコピーしたデータを元のブロックに書き戻し、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックのデータ読み出し回数を“0”に変更することを有することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のメモリの管理方法。
- リフレッシュは、第1種フラグの設定された物理ブロックのデータを空きブロック若しくは予備ブロックにコピーするとともに、元のデータを消去して、ブロック管理テーブルを更新し、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックのデータ読み出し回数を“0”に変更することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のメモリの管理方法。
- ユーザデータ領域と予備領域と管理領域を有するメモリと該メモリを制御するコントローラからなる記憶装置における、当該コントローラが行うメモリの管理方法であって、
a)物理ブロック毎のデータ読み出し回数、消去回数を、リフレッシュ管理テーブルに随時記録、更新するステップと、
b)物理ブロックのデータ読み出し回数が各物理ブロックのデータ消去回数の所定の範囲ごとに異なる値に設定されている各閾値に至ったとき、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックに第1種フラグを設定するステップと、
c)メモリから読み出されたデータにbitエラーがあった場合であって、該bitエラー数が予め定めた閾値以上であったとき、リフレッシュ管理テーブルの当該エラーのあった物理ブロックに第2種フラグを設定するステップと、
d)リフレッシュ管理テーブルをサーチするステップと、
e)ステップd)において第1種フラグの設定された物理ブロックが確認されたとき、そのブロックをリフレッシュするステップと、
f)ステップd)において第2種フラグの設定された物理ブロックが確認されたとき、その物理ブロックのデータを予備ブロックに書き写し、ブロック管理テーブルを更新するス
テップ、
を有し、
ホストが、メディアアクセスコマンドを発行していないときにステップd)を実行させる
コマンドを発行し、これにより第1種フラグ及び/又は第2種フラグの設定された物理ブ
ロックがあることが確認された場合は、引き続きコマンドを発行してステップe)及び/
又はステップf)を実行することを特徴とするメモリの管理方法。 - 前記ステップe)及び/又はステップf)を実行させるコマンドの処理中にホストからメ
ディアアクセスコマンドが発行され、その時点で第1種フラグ及び/又は第2種フラグの
設定されている物理ブロックが複数存在する場合、それら物理ブロックに対するステップ
e)及び/又はステップf)の実行を、所定のタイムインターバルで、当該ブロック単位
で実行することを特徴とする請求項7記載のメモリの管理方法。 - リフレッシュは、第1種フラグの設定された物理ブロックのデータをバッファにコピーするとともに、元のデータを消去してから前記バッファにコピーしたデータを元のブロックに書き戻し、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックのデータ読み出し回数を“0”に変更することを有することを特徴とする請求項7又は請求項8記載のメモリの管理方法。
- リフレッシュは、第1種フラグの設定された物理ブロックのデータを空きブロック若しくは予備ブロックにコピーするとともに、元のデータを消去して、ブロック管理テーブルを更新し、リフレッシュ管理テーブル上の当該物理ブロックのデータ読み出し回数を“0”に変更することを特徴とする請求項7又は請求項8記載のメモリの管理方法。
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