JPH0484216A - 半導体ディスク装置のデータ消去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、パーソナルコンピュータなど小型情報処理機
器において使用される半導体ディスク装置に関し、特に
、半導体メモリの効率的な使用に関する。

（従来の技術） 従来、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称す
）などにおいて外部記憶装置として使用されるディスク
装置は、ハード・ディスク装置、フロッピー・ディスク
装置が主流であるが、近年半導体メモリを用いた半導体
ディスク装置の普及も著しい。半導体ディスク装置は、
記憶容量当りのコストが高くなるという欠点は有してい
るものの、機構部品がなく小型化・高速化ができるとい
う利点があり、特に携帯用パソコンなどに好適である。

携帯用パソコンの中でも、特にクレジットサイズのメモ
リカードとしての応用が期待されている。

半導体メモリは大きく分類すると、ＲＡ　Ｍ　（Ｒａ−
ｎｄｏｇ＋　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＯＭ　
（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｓｏ−ｒｙ）に分類される
が、ハード・ディスク装置やフロッピー・ディスク装置
が不揮発性であるため、半導体メモリ装置にも不揮発性
が要求されることが多い。ＲＡＭは揮発性であるので、
ＲＡＭを用いて不揮発性の半導体ディスク装置を実現さ
せるためにはバックアップ用の電池が必要となり、また
、ＲＡＭはコストも高く、大容量の半導体ディスク装置
を実現する上でコスト上の問題がある。

これに対し、ＲＯＭは不揮発性であり、ＲＯＭにはＭ　
ＲＯＭ　（Ｍａｓｋ　ＲＯＭ）、ＵＶＥＰＲＯＭ（Ｕｌ
ｔｒ−ａ　Ｖｉｏｌｅｔ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　
Ｐｒｏｇｒａａａｂｌｅ　ＲＯＭ）、Ｅ２Ｆ　ＲＯＭ　
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａ
ｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍａ−ｂｌｅ　ＲＯＭ）がある。Ｍ
ＲＯＭは半導体メモリの中ではコストが最も安いが、書
換えができないためその用途は限定される。また、ＵＶ
ＥＰＲＯＭは書換えに紫外線を必要とし、その用途はＭ
ＲＯＭ同様限定される。

現在、実用化されている半導体ディスク装置はＲＡＭと
ＭＲＯＭを使用したものが多いが、ＲＡＭは高価なため
データの保存など書換えを必要とする用途に、また、Ｍ
ＲＯＭは書換えが不要なプログラムの保存用など、その
用途に応じて使い分けている。

しかして、Ｅ２ＰＲＯＭはこれら半導体メモリのなかで
最も半導体ディスク装置に適したメモリとしての可能性
を有しており、その理由としては、■Ｅ２ＰＲＯＭは不
揮発性であること、■電気的に書換えが可能であること
、■現在のコストはＲＡＭと同等であるが、将来ＭＲＯ
Ｍに近づく可能性を有していることなどである。しかし
ながら、従来のＥ２ＰＲＯＭおよびそれを半導体ディス
ク装置に使用する技術には後述するようないくつかの問
題点があり、Ｅ２ＰＲＯＭは半導体ディスク装置に使用
されるケースが少ないのが現状である。

Ｅ２ＰＲＯＭは、読み出しは一般のＲＡＭと同様に高速
のランダムアクセスができるが、書き込みには制限が伴
ない書き込みに先だってまず消去する必要がある。Ｅ２
ＰＲＯＭにはその消去方法によって、大きく２種類のタ
イプがあり、一方は１バイト単位で消去するバイト消去
Ｅ２ＰＲＯＭ、他方は全バイトを一度に消去するフラッ
シュＥ２ＰＲＯＭ　（ＦＥ２ＰＲＯＭ）である。バイト
消去Ｅ２ＰＲＯＭはＦＥ２ＰＲＯＭに比べ回路が複雑で
コストは高く、また、ＦＥ２ＰＲＯＭは現在最も安価な
ＭＲＯＭとほぼ同一程度の回路で作れ、コストも安価と
なり得る。

次に、ディスク上のデータ構造について説明する。

ハードψディスク装置やフロッピー−ディスク装置のデ
ィスク上のデータ構造は、それをサポートするＯ　Ｓ　
（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）によって異なる
が、基本的には同様である。ここでは、現在最も普及し
ているＭ　Ｓ　−Ｄ　ＯＳ　（Ｍｉｃｒｏ　５ｏｆｔ社
、Ｄｉｓｋ　Ｏｐ−ｅｒａｔｆｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）の
例に基づいて、ファイル管理システムを説明する。

ＭＳ−ＤＯＳでは、第２図に示すように、ディスク上の
記憶領域を、予約領域１　、　ＦＡＴ（Ｐｉ−ｌｅ　Ａ
１１ｏｃａｔｉｏｎ　Ｔａｂｌｅ）領域２、ディレクト
リ領域３、およびデータ領域４の４つの領域に分割して
いる。また、ディスクの最少記憶単位（読みだし、書き
込みのできる単位）は、セクタ（ｓｅｃｔｏｒ＞と呼ば
れ、１セクタ当りの容量は種々であるが、５１２バイト
の容量を有するものが多い。

ユーザがディスク装置を使用するときには、ユーザはフ
ァイルがディスク上のどの位置（シリンダー、トラック
、セクタ）にあるかを知る必要はなく、ＤＯＳがすべて
管理している。ＤＯＳは、指定されたファイル名が与え
られると、ディスク上のディレクトリ領域３とＦＡＴ領
域２のデータに基づいて、そのファイルが格納されてい
るデータ領域４上の位置を知ることができるようになっ
ている。千の方法を第３図に示す。すなわち、ディレク
トリ領域３には、各々のファイルに対してそのファイル
名５とそのファイルがディスク上のどの位置に存在する
のかを示すＦＡＴエントリ番号６が記憶されている（そ
の他ファイルの属性などのデータも含まれるがここでは
省略する）。ＤＯＳはファイルを作成するとき、セクタ
単位ではなくクラスタ単位でデータ領域４を割り当てる
。

１クラスタはディスクの容量によって異なるが、２〜１
６セクタが割り当てられる。したがって、ＤＯＳはデー
タ領域４をクラスタ単位７，７．・・・に分割し管理す
る。ファイルはそのサイズが小さいと１クラスタで済む
が、サイズが大きいと複数のクラスタを必要とし、その
場合、そのクラスタは必ずしも連続しているとは限らな
い。あるファイルかどのクラスタから構成されているの
がはＦＡＴエントリ番号６によって示される。

ＦＡＴ領域２はエントリ８，８．・・・と呼ばれる単位
の集合であり、各エントリ８は１．５バイトの領域を占
め、データ領域４のクラスタ７と１：１で対応している
。第３図において、ＦＡＴ領域２のエントリ番号ｒ００
０ＪとｒｏｏｌＪは未使用であり、有効なエントリはｒ
ｏ０２Ｊから始まる。

ＦＡＴ領域２のエントリ番号ｒ００２Ｊはデータ領域４
の第１番目のクラスタに対応し、またエントリ番号ｒ０
０３Ｊは第２番目のクラスタに対応する。ＦＡＴ領域２
の各エントリ８は、対応するクラスタ７の使用状況を示
す１．５バイトのデータを記憶しており、以下のように
定義されている。

ｒｏｏｏＪ一対応するクラスタ７は空きであり、ファイ
ルのデータとして割り当て ることができない。

ｒ００２Ｊ〜ｒＦＦ６Ｊ一対応するクラスタ７はファイ
ルの終わり ではなく、その番号 に対応するクラスタ ７が次ぎのクラスタ ７となる。

ｒＦＦ７ｊ一対応するクラスタ７は欠陥セクタを含むの
で、使用す−ることはでき ない。

ｒＦＦＦＪ一対応するクスタ７はファイルの最終クラス
タ７である。

（注：上記以外の番号は使用されない）例えば、ＤＯＳ
がファイル名ｒＦｉｌｅ−ＡＪをアクセスする場合につ
いて説明する。ＤＯＳはディスク上のディレクトリ領域
３内のファイル名５欄における「Ｆ　ｉ　ｌ　ｅ−ＡＪ
を検索し、ｒＦｉｌｅ−ＡＪに対応するＦＡＴエントリ
番号６欄のエントリ番号を調べる。第３図に示す例では
、エントリ番号はｒ００３Ｊであり、ＤＯＳはＦＡＴ領
域２のエントリ番号ｒ００３Ｊのデータを調べる。エン
トリ番号ｒ００３Ｊのデータはｒｏ　０５Ｊであり、エ
ントリ番号ｒ００５Ｊのデータは「ＦＦＦＪである。し
たがって、ＤＯＳは、ＦＡＴエントリ番号ｒ００３Ｊと
ｒ００５Ｊに対応するクラスタ７にｒＦ　ｉ　１　ｅ−
ＡＪか格納されていることを知ることができる。

ところで、パソコンなど情報処理機では、ソフトウェア
の互換が重要であり、半導体ディスク装置をハード・デ
ィスク装置やフロッピー・ディスク装置の代わりとして
使用する場合、当然のことながら既存のソフトウェアが
そのまま使用できることが望まれる。したがって、Ｅ”
　ＦＲＯＭを使用して半導体ディスク装置を実現する場
合においても、現状のソフトウェアがそのまま使用でき
ることが要求される。ソフトウェアの互換をとるという
ことは、現状のハード・ディスク装置やフロッピー・デ
ィスク装置を前提として作られたり。

Ｓのファイル管理システムの基本的動作を変えないこと
である。

次に、第４図を参照し、ＦＥ２ＰＲＯＭを使用した従来
の半導体ディスク装置について説明する。

第４図に示すように、半導体ディスク装置１０、例えば
メモリカードはバス１１を介してパソコンなどの情報処
理機器１２と接続される。半導体ディスク装置１０は１
Ｍビット（１２８バイト）の記憶容量を有する複数チッ
プのＦＥ２ＰＲＯＭ１３からなり、情報処理機器３はシ
ステム全体の動作を制御するＣ　Ｐ　Ｕ　（Ｃｅｎｔｒ
ａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１４　、半導
体ディスク装置ＩＯをサポートするＭＳ−ＤＯＳやアプ
リケーション・ソフトなどのプログラムを記憶する主メ
モリ１５、ＦＥ２ＰＲＯＭ１３の記憶内容を書換える際
にＦＥ２ＰＲＯＭ１３の内容を一時記憶するバッファメ
モリ１６などからなり、これらはバス１１を介して接続
されている。

上記構成の半導体ディスク装置ＩＯと情報処理機器１２
において、ＦＥ２ＰＲＯＭ１３の記憶内容の書換えは、
半導体ディスク装置１０をサポートするルーチンにおけ
るＣＰＵ１４の制御により以下の手順で行なわれる。

■記憶内容を書換えるＦＥ２ＰＲＯＭ１３の１個のチッ
プの全内容をバッファメモリ１６に書き込む。

■バッファメモリ１６上で書換える箇所の内容を主メモ
リ１５のプログラムに基づいて書き直す。

この書き直しはＭＳ−ＤＯ３の書き込み／読み出し単位
であるセクター単位で行なわれる。

■該当ＦＥ２ＰＲＯＭＬ３のチップの記憶内容を消去す
る。このとき、チップ内の全バイトの内容が消去される
。

■バッファメモリ九の内容を該当ＦＥ２ＰＲＯＭ１３の
チップに書き込む。

このように、ＦＥ２ＰＲＯＭ１３は全バイト同時に消去
されるので、たとえ部分的に書換える場合でも、全バイ
ト消去後さらに全バイトを書き込むことによって記憶内
容が書換えられる。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、ＦＥ”　ＰＲＯＭ１３は全バイト同時
消去後、全バイト書き込みによって記憶内容が書換えら
れるので、書換える必要のないＦＥ２ＰＲＯＭ１３のデ
ータは予め読み出して別のメモリに保存し、書き直すデ
ータとともにＦＥ２ＰＲＯＭ１３に書き込むことが必要
であり、このためＦＥ２ＰＲＯＭ１３と同一の記憶容量
を有するバッファメモリ１６が必要となる。

また、ＦＥ２ＰＲＯＭ１３は書き込み時間として１バイ
ト当り１００μｓ〜１０ｍ５程度必要とするので、全バ
イト書き込むＦＥ２ＰＲＯＭ１３の書き込みには多大な
時間を必要とする。

このように、ＦＥ２ＰＲＯＭＬ３はデータ保存のだめの
バッファメモリとデータ書き込みのための時間がかかり
、また上記したバイト消去タイプではコストが高いとい
う問題を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＦＥ２Ｐ
ＲＯＭを効率よく使用し、高速駆動を可能とした半導体
ディスク装置のデータ消去方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、上記目的を達成するために、記憶素子として
ＦＥ２ＰＲＯＭを備えた半導体ディスク装置であって、
上記ＦＥ２ＰＲＯＭを書き込み／読み出し単位であるセ
クターあるいはファイル割当単位であるクラスタに対応
するブロックに分割する分割手段と、この分割手段で分
割されたブロック単位で上記ＦＥ２ＰＲＯＭを消去する
消去手段とを具備した構成としたので、ＦＥ２ＰＲＯＭ
をセクターあるいはクラスタに対応するブロック単位で
消去することにより、書き込み時間が短縮されるので、
半導体ディスク装置の高速駆動が可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

同図に示すように、メモリカードなどの半導体ディスク
装置２０はバス２１を介し、図示しないコネクタによっ
てパソコンなどの情報処理機器２２に接続されている。

半導体ディスク装置２０は１Ｍピッ１−（１２８にバイ
ト）の記憶容量を有する複数チツブのＦＥ　　ＰＲＯＭ
２３からなり、このＦＥ２ＰＲＯＭ２３はＭＳ−ＤＯ５
の書き込み／読み出しの単位であるセクターに対応する
容量、例えば１セクターに相当する容量を有する複数の
ブロック２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、・・・（以下、これ
らを総称してブロック２４とする）に分割されている。

また、情報処理機器２２は、システム全体の動作を制御
するＣＰＵ２５、半導体ディスク装置２０をサポートす
るＭＳ−ＤＯ５やアプリケーション・ソフトウェアなど
のプログラムを記憶する主メモリ２６などからなり、Ｃ
ＰＵ２５は主メモリ２Ｂのプログラムに基づいてＦＥ２
ＰＲＯＭ２３をセクターに対応する記憶容量からなる複
数のブロック２４に分割する機能やＦＥ２ＰＲＯＭ２３
をブロック２４単位に消去する機能などを有する。

情報処理機器２２においては、半導体ディスク装置２０
を従来のＭＳ−ＤＯ８の下で使用するのが望ましく、こ
の場合、ＤＯ８のファイル管理システムは、前述したよ
うに、書き込み／読み出しの単位であるセクター単位で
半導体ディスク装置２０にアクセスする。このことから
ＦＥ２ＰＲＯＭ２３をＤＯ８のアクセス単位であるセク
ターと同一容量でブロックがするのが最も効率が良い。

例えば、セクターが５１２バイトであれば、ブロック２
４も５１２バイトとし、セクターとブロック２４が一致
するように割り当てる。逆に、ブロック２４が５１２バ
イトの場合、セクターを５１２バイトとすればよく、一
般のＤＯＳはセクター、クラスタのサイズに関してはあ
る程度の自由度がある。

次に、上記構成の半導体ディスク装置２ｏを構成するＦ
Ｅ２ＰＲＯＭ２３のデータの消去方法について説明する
。

記憶素子であるＦＥ２ＰＲＯＭ２３は、半導体ディスク
装置２０の初期化時に、主メモリ２６に記憶されている
ブロック化のプログラムに基づいてＣＰＵ２５によって
、ＭＳ−ＤＯＳの書き込み／読み出しの単位であるセク
ターに対応する容量、例えば１セクターに相当する容量
を有する複数のブロック２３に分割される。ブロック化
が終了後、ＦＥ２ＰＲＯＭ２３には種々のデータが書き
込まれ、また必要に応じて書き込まれたデータか情報処
理機器２２に読み出される。

ここで、ブロック２４ｂのデータの書換えか必要になっ
たと仮定する。ブロック２４ｂのデータの書換え時には
、まず主メモリ２６に記憶されているデータ消去のプロ
グラムに基づいてＣＰＵ２５によりブロック２４ｂのデ
ータか消去され、続いて図示しない他の記憶素子、例え
ばＲＡＭに記憶されているデータがブロック２４ｂに書
き込まれ、ブロック２４ｂのデータがブロック単位で書
換えられる。

このように、ＦＥ２ＰＲＯＭ２３はブロック２４単位で
消去され書換えられるので、従来必要としていたバッフ
ァメモリが不要となり、また書き込み時間を短縮するこ
とができる。

なお、上記実施例では、ブロック２４を１セクターに一
致させた例について説明したが、これに限ることはなく
、１ブロック−２セクター、あるいは１ブロック−１／
２セクターとしてもよい。

また、上記実施例では、ブロック２４を１セクターに一
致させた例について説明したが、これに限ることはなく
、ＤＯＳはファイルをクラスタ単位で割り当てることに
着目し、ＦＥ２ＰＲＯＭ２３のコストをさらに低減する
ことが得策な場合、セクターより大きな単位のクラスタ
をブロック２４のブロック・サイズとしてもよい。ただ
し、この場合、データ領域はクラスタ単位で割り当てら
れているが、ディレクトリ領域やＦＡＴ領域はクラスタ
単位で割り当てられていないので能率は低下する。

データ領域に対してもファイルの割り当て単位はクラス
タであるが、ＤＯＳのアクセス単位はあくまでもセクタ
ー単位であるので、バッファメモリが必要となる。ただ
し、このバッファメモリはＦＥ”　ＦＲＯＭ２３の全バ
イト分ではなく１クラスタ分だけでよく、従来の全バイ
ト消去・全バイト書き込みに比べ書き込み速度は向上す
る。また、この方式はフロック−セクターの場合より書
き込み速度は低下するが、コスト優先の場合には効果が
ある。

また、上記実施例では、本発明をＦＥ２ＰＲＯＭに適用
した例について説明したが、本発明をページ書き込み機
能を有するＦＥ２ＰＲＯＭに適用してもよい。この場合
には、ページ書き込みのページとブロック２４を同一容
量とし消去したブロック２３を高速なページ書き込みで
書き込むことにより、またページ／ブロックをセクター
あるいはクラスタに対応させて使用することにより、ペ
ージ書き込み機能を有するＦＥ２ＰＲＯＭも書き込み速
度を向上させることができ、また半導体ディスク装置２
０はあたかもＲＡＭを使用したごとく高速となる。

ＦＥ２ＰＲＯＭのページ書き込みとは、ＦＥ”ＦＲＯＭ
に１ペ一ジ分のデータを転送した後、その１ペ一ジ分同
時にメモリ・セルに書き込む方法である。このためには
ＦＥ２ＰＲＯＭ内に１ペ一ジ分のバッファメモリが必要
となるが、そのコストはそれ程大きくはない。１ページ
のデータをＦＥ２ＰＲＯＭ内のバッファメモリに転送す
ることは、読み出し速度同様に高速にでき、また１ペー
ジ−括書き込み速度は１バイト単位で同一のデータ量を
書き込むのに比べはるかに高速である。ページ書き込み
機能は既に一部のバイト消去Ｅ２ＰＲＯＭに採用されて
いる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるこ
とは勿論である。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の半導体ディスク装置のデ
ータ消去方法によれば、記憶素子であるＦＥ２ＰＲＯＭ
に記憶されているデータを書き込み／読み出し単位であ
るセクターあるいはファイ２６・・・主メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記憶素子としてＦＥ＾２ＰＲＯＭを備えた半導体ディス
   ク装置であって、上記ＦＥ＾２ＰＲＯＭを書き込み／読
   み出し単位であるセクターあるいはファイル割当単位で
   あるクラスタに対応するブロックに分割する分割手段と
   、この分割手段で分割されたブロック単位で上記ＦＥ＾
   ２ＰＲＯＭを消去する消去手段とを具備したことを特徴
   とする半導体ディスク装置のデータ消去方法。