JPH05258585A

JPH05258585A - ファイル装置

Info

Publication number: JPH05258585A
Application number: JP9192392A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Hosono; 勝巳細野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ファイル装置内のブロック毎に書き換え可能
回数を管理し、ファイル装置の信頼性を向上させること
にある。【構成】消去ブロック１・１〜１・ｎから構成される
ファイル装置の各消去ブロックを１個の管理情報エリア
２と具体的データが格納されるｍ個のセクタデータエリ
ア３・１〜３・ｍとに分けて構成し、管理情報エリア２
には、消去可能回数エリア４とｍ個のセクタ番号テーブ
ル５・１〜５・ｍとに分かれて構成する。この消去可能
回数エリア４は、各々のブロックの書き換え可能回数を
格納するようになっている。そして、消去可能回数エリ
ア４に保持された書き換え回数が０でないブロックにデ
ータの書き込みを行う。また、書き換え回数の最も多い
ブロックにデータを書き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファイル装置に係り、
詳細には、パーソナルコンピュータのメモリカード等の
外部記憶装置等のファイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファイル装置には、磁気ディスク、ＲＡ
Ｍ（ランダム・アクセス・メモリ）、フラッシュメモリ
等で構成されるものがある。特に最近は、フラッシュメ
モリで構成されるファイル装置が注目を浴びている。こ
のファイル装置を構成するフラッシュメモリは、電気等
をかけることによりメモリ内の全データを一挙に消去で
き、その構成が簡単でありチップが小さくて済む。ま
た、磁気ディスク装置に比べ小型、軽量であり、高速処
理が可能である。さらに、ＤＲＡＭより７〜８割りの工
程で製造できＤＲＡＭよりも安価である。従って、これ
らの理由からフラッシュメモリはファイル装置に利用さ
れている。

【０００３】ここで、フラッシュメモリは、消去動作を
行わなくてもビットデータを１から０にすることはでき
るが、一度でも１から０に変化させると、ブロック単位
に消去動作を行わないと、そのビットデータを０から１
に変化させることができない。従って、ビットに新たに
データを書き込む場合には、書き込み毎に消去動作を逐
次行い、データの書き換えを行う必要がある。また、こ
の書き換え保証回数は予め定まっており、この定まった
書き換え保証回数まではデータを書き換えることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気ディスク
等によって構成されたされたファイル装置に比べてフラ
ッシュメモリで構成されたファイル装置は書き換え保証
回数が少ない。それにもかかわらず、このフラッシュメ
モリで構成されたファイル装置では、書き換え保証回数
まであと何回データを書き換えることができるかを判断
していない。従って、いつ書き換え保証回数を越えてし
まうか分からずデータを書き換えているので、書き換え
保証回数を越えてしまうとデータを書き込もうとしても
データが保証されないことになる。このため、ファイル
装置の信頼性に欠けるという欠点がある。また、書き換
えを行う部分があるファイル装置内の特定のブロックに
集中してしまうため、部分的に書き換え保証回数をこえ
てしまうことになる。このため、他にデータを書き換え
ることができるブロックがあるにもかかわらずファイル
システム全体として使用できなくなるか、あるいは、代
替のブロックをを割りつけたとしても大きなデータを書
き換えできなくなるといういう欠点がある。

【０００５】そこで、本発明の第１の目的は、ファイル
装置内のブロック毎に書き換え可能回数を管理すること
にある。また、本発明の第２の目的は、ファイル装置内
のあるブロックについて書き換え保証回数が越たとして
も、全てのブロックについて書き換え保証回数が越える
まで、ファイル装置にデータを書き換えことができるよ
うにすることにある。さらに、本発明の第３の目的は、
ファイル装置の全ブロックを活用できるようにすること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、データを記憶する記憶手段と、この記憶手段にデー
タを書き込む書込手段と、前記記憶手段に記憶されたデ
ータをブロック毎に消去するデータ消去手段と、書き換
え保証回数までの残りの書き換え可能回数を前記データ
消去手段で消去される各ブロック毎に保持する回数保持
手段とをファイル装置に具備させて前記第１の目的を達
成する。請求項２記載の発明では、データを書き込むブ
ロックの回数保持手段に保持された書き換え可能回数が
０となった場合に、データ書込手段で書き込むブロック
を他のブロックに変更するブロック変更手段とを請求項
１記載のファイル装置に具備させて前記第２の目的を達
成する。請求項３記載の発明では、回数保持手段に保持
された書き換え可能回数の最も多いブロックを判断する
ブロック判断手段を請求項１記載のファイル装置に備
え、前記書込手段は、このブロック判断手段により判断
されたブロックにデータを書き込むこととして前記第３
の目的を達成する。

【０００７】

【作用】請求項１記載のファイル装置では、データ消去
手段がデータを消去する毎に、回数保持手段が書き換え
可能回数を保持する。請求項２記載のファイル装置で
は、ブロック変更手段が、データの書き込みを行うブロ
ックを、回数保持手段に保持された書き換え可能回数が
０であるブロックから０でないブロックに変更する。請
求項３記載のファイル装置では、書込手段が、ブロック
判断手段により判断された書き換え可能回数の最も多い
ブロックに対しデータを書き込む。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のファイル装置をパーソナルコ
ンピュータのメモリカードの外部記憶装置に適応した場
合の一実施例を図１ないし図６を参照して詳細に説明す
る。図１は、ファイル装置の一実施例の構成を表したも
のである。この図１（ａ）に示すように、ファイル装置
は通常、複数の消去ブロック１・１〜１・ｎから構成さ
れる。このそれぞれの消去ブロックが、ファイル装置内
の各フラッシュメモリチップに対応している。

【０００９】この実施例では、図１（ｂ）に示すよう
に、各消去ブロックを１個の管理情報エリア２と具体的
データが格納されるｍ個のセクタデータエリア３・１〜
３・ｍとに分けて構成している。管理情報エリア２に
は、図１（ｃ）に示すように、消去可能回数エリア４と
ｍ個のセクタ番号テーブル５・１〜５・ｍとに分かれて
構成されている。この消去可能回数エリア４は、各々の
ブロックの書き換え可能回数を格納するようになってい
る。一方、セクタ番号テーブル５・１〜５・ｍは、セク
タデータエリア３・１〜３・ｍと対応してデータエリア
の内容とセクタ番号とを結びつける役割を果たすように
なっている。ここで、例えば、消去ブロック１・１〜１
・ｎのｎが１６個、１ブロック当たり６４ｋバイトであ
れば、１Ｍバイトのファイルシステムとなる。そして、
セクタデータエリア３・１〜３・ｍのｍが１２７個であ
れば、１セクタ当たり５１２バイトとなる。

【００１０】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。まず、書き換え可能回数を管理する
動作について説明する。ここで、フラッシュメモリの特
性として、ビットデータを一度でも１から０に変化させ
ると、消去ブロック単位に消去動作を行わなければ、そ
のビットデータを０から１に変化することができない。
従って、ビットにデータを書き込もうとするためには、
書き換え毎に消去動作を逐次行う必要がある。このた
め、データを書き換えることができる最大回数は、書き
換え保証回数及びそのビットの属するブロックの最大消
去可能回数に一致する。本発明の一実施例は、この特性
を利用して以下の動作を行うこととしている。

【００１１】書き換え可能回数の管理は、管理情報エリ
ア２の消去可能回数エリア４とセクタデータ番号テーブ
ル５・１〜５・ｍとにより管理する。まず、消去可能回
数エリア４の状態遷移を説明する。図２（ａ）は、消去
可能回数エリア４の未初期化状態からブロック無効状態
までの状態遷移を表したものである。すなわち、消去可
能回数エリアは、未初期化状態から初期化してブロック
有効状態となり、データを書き込むために消去動作を行
う。そして、書き込み保証回数までこの消去動作を行
い、ブロック無効状態となる。

【００１２】この図に示す未初期化状態をブロック有効
状態にする動作を図３を参照して説明する。まず、第一
番目のブロックを特定し（ステップ１１）、そのブロッ
クの消去を行う（ステップ１２）。次に、当該第一番目
のブロックのビットを１とする。そして、書き込み保証
回数（例えば、１０，０００回）を消去可能回数として
当該第一番目のブロックの消去可能回数エリア４に書き
込む（ステップ１３）。以上の処理を第二番目のブロッ
クに移行する（ステップ１４）。以上の処理を全てのブ
ロックについて行い（ステップ１５；Ｎ）、全てのブロ
ックについて処理が終了した場合（ステップ１５；
Ｙ）、ＦＡＴ（ＦｉｌｅＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＴａｂ
ｌｅ）、ＤＩＲ（Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ）等に書き込む
（ステップ１６）。これにより、ファイル装置内の全て
のブロックの初期化の処理が終了する。この処理が終了
すると、セクタデータエリアにデータを書き込める状態
であるブロック有効状態となる。そして、消去可能回数
エリア４に消去可能回数が保持される。

【００１３】次に、ブロック有効状態から、セクタデー
タエリア３・１〜３・ｍにデータを書き込むことができ
なくなる状態であるブロック無効状態までの状態遷移に
ついて図４を参照して説明する。新しいデータを書き込
むためにそのデータを書き込むブロック内のデータを消
去する時、まず、書き込んである現消去可能回数を読み
込む（ステップ２１）。次に、現時点の消去可能回数か
ら１をひく（ステップ２２）。そして、ブロック内のデ
ータを全て消去する（ステップ２３）。ステップ２２に
おいて１をひいた消去可能回数を消去可能回数として消
去可能回数エリア４に書き込む（ステップ２４）。これ
により、消去する毎に消去エリア４にある消去可能回数
が把握される。そして、この動作を繰り返していくと、
消去可能回数はいずれ０となり、ブロック無効状態とな
り、当該ブロックにデータを書き込むことができなくな
る。

【００１４】次に、セクタ番号テーブルの状態の遷移を
説明する。図２（ｂ）は、セクタ番号テーブル５・１〜
５・ｍの状態遷移を示したものである。初期化後、また
は、ブロック内のデータの消去後は、セクタ番号テーブ
ルの状態はＦＦＦＦＦＦＦＦｈとなっている。すなわ
ち、データを書き込める状態である未使用状態となっい
る。セクタデータが書き込まれた時、それに対応するセ
クタ番号エリアにその番号が書き込まれ、セクタ番号エ
リアは使用中状態となっている。一方、セクタデータが
書き込まれていないセクタエリアに対応するセクタ番号
エリアには、なにもデータが書き込まれていないことに
なる。

【００１５】そして、セクタデータエリアに新たなデー
タを書き込むためには、まず、当該セクタデータエリア
のデータを無効にする必要がある。このためには、セク
タデータエリア内のビットを０にリセットする。このと
き、セクタ番号テーブルの状態は使用済状態となってい
る。なお、まえにどんなデータが書かれていても、ビッ
トテーブルを１から０にすることは可能である。０から
１にするときに消去動作をしなければならないこのセク
タ番号データの状態は、消去動作が発生した時に未使用
状態であるＦＦＦＦＦＦＦＦｈに復帰して再度番号を書
き込める状態となる。

【００１６】次に、以上の動作により、あるブロックの
消去可能回数の値が０となった場合、他のブロックにデ
ータを書き込むための動作を図５及び図６を参照して説
明する。指定セクタをサーチし（ステップ３１）、指定
セクタが見つかった場合（ステップ３２；Ｙ）、セクタ
番号テーブルの状態を使用済状態に変更する（ステップ
３３）。そして、空いているセクタをサーチする（ステ
ップ３４）。この具体的処理内容は後述する。空きセ
クタが見つかった場合（ステップ３５；Ｙ）、そのセク
タにデータを書き込み（ステップ３６）、セクタ番号テ
ーブルを使用中状態とし（ステップ３７）、処理を終了
する。

【００１７】次に、空きセクタをサーチする動作を図６
を参照しながら説明する。まず、ｉを１とおき、ｋを０
とおく（ステップ４１）。このｉはブロックの番号を示
すものである。ブロックｉ（ｉ＝１番目）の消去可能回
数を読み込む（ステップ４２）。そして、ｊを１とおく
（ステップ４３）。このｊはブロック内のセクタの番号
に相当する。ブロックｉ内のセクタｊ（現時点では、ブ
ロック１内のセクタ１）が未使用か否かを判断する（ス
テップ４４）。

【００１８】このセクタが未使用であれば（ステップ４
４；Ｙ）、空きセクタをサーチする処理が終了する。一
方、このセクタが未使用でない場合（ステップ４４；
Ｎ）、そのセクタが使用済であるか否かを判断する（ス
テップ４５）。そのセクタが使用済である場合（ステッ
プ４５；Ｙ）、そのセクタが属するブロックの消去可能
回数がｋよりも大きいか否かを判断する（ステップ４
６）。現時点では、このｋが０である。その消去可能回
数がｋよりも大きい場合（ステップ４６；Ｙ）、この消
去可能回数をｋとおく（ステップ４７）。そして、ｉ、
ｊをセーブしておく（ステップ４８）。

【００１９】次に、ｊの値に１をたしこの値をｊとおき
（ステップ４９）、２番目のセクタの処理に移行する
（ステップ５０；Ｎ）。このセクタが未使用であれば
（ステップ４４；Ｙ）、空きセクタをサーチする処理が
終了する。一方、このセクタが未使用でない場合（ステ
ップ４４；Ｎ）、以上の処理と同様の処理を行い（ステ
ップ４５〜４９）、３番目のセクタに処理が移行する
（ステップ５０；Ｎ）。そして、このようにして他のセ
クタに処理が移行し当該ブロック１の全てのセクタが未
使用でなければ（ステップ５０；Ｙ）、ブロック２へ以
上の処理が移行する（ステップ５１）。

【００２０】そして、ブロック２の消去可能回数とブロ
ック１の消去可能回数とを比較し（ステップ４６）、ブ
ロック２の消去可能回数がブロック１の消去可能回数よ
りも多い場合には（ステップ４６；Ｙ）、このブロック
２の消去可能回数をｋとおいておく（ステップ４７）。
そして、前記の処理と同様の処理を行う（ステップ４
９、５０等）。このブロック２の全てのセクタが未使用
でなければ（ステップ５０；Ｙ）、以上の処理をブロッ
ク３に移行する（ステップ５１）。そして、この場合で
もブロック３の消去可能回数とブロック２の消去可能回
数とが比較される（ステップ４６）。

【００２１】全ブロックの全セクタが未使用でない場合
（ステップ５２；Ｙ）、ｋが０か否かを判断する（ステ
ップ５３）。ｋが０である場合、これは、全ブロックの
消去可能回数が０であることを意味し、この場合は、こ
のファイル装置にデータを書き込もうとしてもそのデー
タが保証されないことになる。一方、ｋが０でない場合
には、ｉとｊをリカバーして（ステップ５４）、リカバ
ーされたブロックのうちのｋが最も多いブロック中の使
用中セクタを読み出し（ステップ５５）、そのデータを
消去して（ステップ５６）、使用中セクタの書き戻しを
行う（ステップ５７）。これにより、あきセクタのサー
チの処理が終了する。

【００２２】以上説明した実施例によれば、ファイル装
置の全ブロックの全セクタが使用済状態になるまで、未
使用セクタに対して順にデータが書き込まれることとな
る。さらに、書き換え保証回数までデータを書き換えた
ブロックが存在しても、未だ書き換え保証回数まで達し
ていないブロックにデータが書き込まれることになる。
このため、ある特定のブロックに対してデータが集中し
て書き込まれることが排除される。これにより、ファイ
ル装置の信頼性が向上する。また、全ブロックの全セク
タが未使用でなくなり、使用済状態セクタにデータを書
き込む要求が発生した場合、消去可能回数の最も多いブ
ロックにデータが書き込まれることになるので、全ブロ
ックを通じて書き込み可能回数が平均化する。これによ
り、ファイル装置内の各ブロックの書き換え可能回数が
均一化し、ファイル装置の持つ容量を最後まで活用する
ことができることになる。

【００２３】以上説明した実施例では、消去可能回数を
書き換え保証回数から消去動作毎に１の値を減算して求
めるようにしたが、これに限らず、消去可能回数が把握
できればどの方法でもよく、例えば、消去動作毎に消去
回数をたし、このたした値に基づいて消去可能回数の値
を算出してもよい。また、以上説明した実施例では、本
発明をパーソナルコンピュータのメモリカードの外部記
憶装置に適応した場合について説明したが、これに限ら
ずオフィースオートメイション製品のディスク装置に適
応してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、消去ブロックの書き換え可能回数が管理さ
れる。また、請求項２記載の発明によれば、ファイル装
置内のあるブロックについて書き込み保証回数が越えて
も、全てのブロックについて書き込み保証回数が越える
までファイル装置にデータを書き込わことができるよう
になる。さらに、請求項３記載の発明によれば、ファイ
ル装置の全ブロックを活用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例の消去可能回数エリアとセク
タ番号テーブルの状態遷移を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例の初期化のフローチャートを
示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例のデータを消去するフローチ
ャートを示す説明図である。

【図５】本発明の一実施例のデータの書き込みのフロー
チャートを示す説明図である。

【図６】本発明の一実施例のデータの空きセクタをサー
チするフローチャートを示す説明図である。

【符号の説明】

１・１〜１・ｎ消去ブロック２管理情報エリア３・１〜３・ｍセクタデータエリア４消去可能回数エリア５・１〜５・ｍセクタ番号テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データを記憶する記憶手段と、この記憶手段にデータを書き込む書込手段と、前記記憶手段に記憶されたデータをブロック毎に消去す
るデータ消去手段と、書き換え保証回数までの残りの書き換え可能回数を前記
データ消去手段で消去される各ブロック毎に保持する回
数保持手段とを具備することを特徴とするファイル装
置。
【請求項２】データを書き込むブロックの回数保持手
段に保持された書き換え可能回数が０となった場合に、
データ書込手段で書き込むブロックを他のブロックに変
更するブロック変更手段とを具備することを特徴とする
請求項１記載のファイル装置。
【請求項３】回数保持手段に保持された書き換え可能
回数の最も多いブロックを判断するブロック判断手段を
備え、前記書込手段は、このブロック判断手段により判断され
たブロックにデータを書き込むことを特徴とする請求項
１記載のファイル装置。