JPH06124596A - フラッシュメモリを使用した記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フラッシュメモリを用いて補助記憶装置を実現
する際に、フラッシュメモリの欠点である消去回数の制
限を補うハード構成とデータの扱い方に関する発明であ
る。 【構成】フラッシュメモリ１内部を、ファイルデータの
書き込み消去単位であるセクタに分け、各セクタに書き
込んだファイルに番号を付し、これを管理するテーブル
５、６を備え、すでに書いたファイルの書換え時にも新
たなデータとして別のセクタに書き込む。そして古いデ
ータは消去して新たに書き込み可能領域としてテーブル
５、６上で管理する。 【効果】ファイル管理テーブルなどの頻繁に書換えがあ
るファイルを特定のセクタに割り当てないことにより、
フラッシュメモリの消去箇所が一部に集中せずに分散
し、フラッシュメモリの寿命を伸ばしシステム全体の信
頼性を増す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は携帯用の小型情報処理機
器の補助記憶装置にかかり、特にフラッシュメモリを用
いた半導体ファイル記憶装置及びそれを搭載する情報機
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報機器の補助記憶装置の従来技術とし
ては磁気記憶装置が最も一般的であるが、磁気記憶装置
では書き込むファイルをセクタと呼ぶ記憶単位に分割
し、記憶媒体の物理的な位置に対応させて記憶する。す
なわちあるファイルの書き換えにおいては基本的に同一
位置に書き込みが行われ、書き込みデータが増えるとそ
の分だけ新たなセクタへの書き込みを行う。これに対し
別の補助記憶装置として光ディスク装置が挙げられる。
現在一般的な光ディスクは、書き込みが一回だけ可能で
消去は不可能である。従って一度書き込んだファイルの
書き換え時は実際には書き換えを行わず、別の領域に書
き込んで以前書き込んだデータは無効にして以後読み出
さないようにする。つまり磁気ディスク装置と異なり、
書き換えデータと記憶場所には全く関連性を持たせな
い、という方式で補助記憶装置の機能を果たしている。
以上のようなディスクを回転させて大容量のデータを高
速にアクセスし、補助記憶装置の機能を果たす記憶装置
に対し、半導体メモリを用いて補助記憶装置とする半導
体ファイル記憶装置が近年脚光を浴びている。特に電気
的に書き換えが可能な不揮発性メモリ（以下ＥＥＰＲＯ
Ｍと記す）を用いたものが今後半導体ファイル記憶装置
の主流になると考えられる。それを実現する一つの技術
として特開平３−２５７９８がある。これはＥＥＰＲＯ
Ｍを用いた記憶装置であり、ＥＥＰＲＯＭの欠点である
書き換え消去回数の制限を保護し、ＥＥＰＲＯＭを用い
て実用的な記憶装置を実現する方式である。その概要を
説明すると複数のメモリ素子を用意し、各素子の消去書
き換え回数を記録して管理し、ＥＥＰＲＯＭの書き換え
保証回数より小さなある規定回数に達したら用意してあ
ったメモリ素子に切り替えて使用することにより、記憶
データの保護を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
光ディスク装置の方式ではファイルの書替えがあるたび
に記憶領域をつぶしていくことになり、非常に大容量の
記憶媒体がないと記憶領域の確保ができない、という点
に問題がある。特にファイルの書替えが激しい情報機器
の記憶装置とする場合は、実際の記憶容量がそれほど大
きくなくても、記憶領域が大きくなってしまう。一方補
助記憶装置として最も一般的な磁気ディスク装置の場合
は、一度書き込んだファイルを書き替える場合、同じ領
域に新しいデータを書き込む。しかしこれをＥＥＰＲＯ
Ｍに応用すると、記憶しているファイルの一覧となるフ
ァイル（一般にはディレクトリファイルと呼ばれる）や
ファイルの記憶場所を参照するためのファイル（ファイ
ルアロケーションテーブル）等はデータのライトアクセ
スがあるたびに書替えが起こり、書替えが局所に集中す
る。これは書込み消去回数に制限のあるＥＥＰＲＯＭに
おいては寿命を著しく短くすることになる。またＥＥＰ
ＲＯＭを適用した特開平３−２５７９８においては、メ
モリ素子の劣化状態を消去回数により把握して壊れる前
に代替のメモリに切り替えるという方式を発明している
が、この方式では実際の記憶容量の倍以上のメモリ容量
を備える必要がある。すなわち代替のメモリは、最初に
使用するメモリが壊れるまでは全く使用しないし、また
壊れたメモリは壊れたあとは不必要になってしまう。こ
れは物理的体積、重量に非常に無駄が大きくなる。しか
も通常データの書き換えは全体的に起こる訳ではないた
め、部分的に劣化しているだけなのにメモリチップ全体
を非使用状態にしてしまうのは経済的に無駄が大きいと
言える。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ＥＥＰＲＯＭの一種であ
るフラッシュメモリはデータの電気的消去が可能であ
り、従って不揮発性メモリでありながらデータの書き換
えが可能である。そして消去単位が一般のＥＥＰＲＯＭ
と比較して大きなものであるため、セル構造が単純化さ
れ集積度を大きくすることができ、物理的にも経済的に
も他のメモリ素子よりも大容量の補助記憶装置に適して
いる。そこで欠点である消去回数の制限を保護すべく消
去の回数が極力少なくなる方法でデータの記憶と書き換
えを行うことにより他の補助記憶装置に置き換えて使用
することが可能となる。その手段としてデータの書き込
みは光ディスクと同様に記憶データと記憶場所には関連
性は持たせず、データの書き込みがあったらデータを書
き加えていくこととし、既に書き込んであるファイルの
書き換えが発生した場合は、古いファイルの記憶領域を
無効として消去可能領域にする。そしてあるタイミング
をもって無効領域のデータを消去するガーベイジコレク
ションを行う。ガーベイジコレクションは、消去単位が
大きく無効領域のデータとともに消去の必要がない有効
領域のデータを消去しなければならない時には、有効領
域のデータを別の記憶領域に移し、元の場所を消去して
新たな書き込み可能領域にする。さらに消去回数を管理
する消去回数管理テーブルを設け、ガーベイジコレクシ
ョンを行うごとに回数をインクリメントする。そしてあ
るブロックが規定した消去回数に達したら消去回数の少
ないブロックとのデータの交換を行う。

【０００５】

【作用】上記手段によれば光デイスク装置のようにデー
タの書替えが起こるたびに記憶領域をつぶしていくこと
はなく、不必要になったデータを消去して記憶領域とす
ることができ、また磁気ディスクのように書替えが局所
に集中してフラッシュメモリの寿命を縮めることはな
い。たとえ書き込み領域が著しく小さくなり、さらに書
き替えるデータも非常に限られたものとなって、消去ブ
ロックが特定のブロックに集中しても、消去回数の多い
ブロックのデータと消去回数の少ないブロックのデータ
とを入れ替えることにより、頻繁に書替えが起こる領域
を固定せず、また書替えがあまり起こらない領域を固定
せずに全記憶領域を一律に使用する記憶方式を実現す
る。従ってメモリの劣化が鈍化し、代替メモリを備える
必要がなくなる。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を述べる。まず第１の
実施例を図１、図２、図３及び図４により説明する。図
１は第１の実施例を実現するためのハードウエア構成で
あり、図２は本実施例に用いるフラッシュメモリチップ
の内部構成を示した図であり、図３は格納データ管理の
メインルーチンのフローチャートであり、図４は消去管
理ルーチンのフローチャートである。

【０００７】最初に図２によりフラッシュメモリの動作
について述べる。図中１１はメモリチップ全体、１２は
データ書き込み単位、１３はデータ消去の最小単位で消
去ブロックと呼ぶこととする。フラッシュメモリは電気
的消去可能なＰＲＯＭであり、一種のＥＥＰＲＯＭであ
るが、ノーマルなＥＥＰＲＯＭがデータの書き込み単位
と消去（書換え）単位が同一であるのに対し、フラッシ
ュメモリは書き込み単位より消去単位が極めて大きく、
一度書き込んだデータを書き換えるためには他の多くの
データも同時に消去しなければならない。その代りの利
点としてノーマルなＥＥＰＲＯＭより集積度を高くで
き、大容量の記憶装置に適している。図２においてメモ
リチップ全体１１が一つ以上の消去ブロック１３に分割
されており、書き込み単位１２が１ワード（メモリにお
けるワードでありメモリ構成に従う）であるのに対し、
消去ブロック１３はそれより大きい領域となる。フラッ
シュメモリを補助記憶装置として用いる際には、磁気デ
ィスク装置の仕様に合わせ、５１２バイトを消去単位と
すると使いやすくなる。

【０００８】次にこのメモリを用いた記憶装置の第１の
実施例のシステム構成とその動作を図１及び図３、図４
を用いて説明する。なお以下の説明ではファイルデータ
の記憶単位をセクタと呼ぶこととし、本実施例では１セ
クタが１消去ブロックと一致するものとする。図中、１
はファイルデータの記憶をするフラッシュメモリチップ
群、２はフラッシュメモリ１のアクセス信号を生成する
アクセスコントローラ、３は記憶データやステータスデ
ータを操作してフラッシュメモリによる外部記憶システ
ムを構築するマイクロプロセッサ、４はプロセッサ３を
動作させる制御プログラムを格納したプログラムメモ
リ、５はある論理アドレスで示されるセクタ（論理セク
タ）のデータがフラッシュメモリ１上のどこにマッピン
グされているかを参照するための論理セクタテーブル、
６はフラッシュメモリ１上の物理的なアドレスで示され
る物理セクタにマッピングされたファイルデータの論理
セクタ番号を参照するための物理セクタテーブル、７は
各物理セクタの消去回数の累計を記録する消去回数管理
テーブル、８は各物理セクタのステータスを参照するス
テータステーブル、９はデータの書き込みを高速化する
ために書き込みデータを一時的に保存するライトバッフ
ァである。次に動作を説明する。本システムに対しデー
タのアクセス要求をするシステム（ホストシステム）よ
りデータのリードアクセス要求があると、プロセッサ３
は論理セクタテーブル５を参照して該当する論理セクタ
が格納されている物理セクタを割り出し、その物理セク
タをアクセスして要求されたデータをホストシステムに
送出する。ホストシステムからのデータの書き込み要求
に対しては、図３のフローチャートを用いて説明する。
図３のフローチャートはプログラムメモリ４に格納され
ているプログラムのメインルーチンのフローチャートで
ありその流れを説明すると、まず、次のデータの書き込
みをするセクタを示す書き込みポインタが設定されてお
り、このポインタが示すセクタが書き込み可能な状態に
あるかをステータステーブル８により判別する（ａ）。
ステータステーブルでは消去回数が多くなり劣化して使
いものにならなくなったことを示すフラグやすでにデー
タが書き込まれていることを示すフラグがあり、これら
が立っていて書き込み不可能であれば次のセクタにポイ
ンタを移す（ｂ）。そして書き込み可能であればそのセ
クタへのデータの書き込みを行う（ｃ）。そして既に一
度書き込んだことのある論理セクタの書き換えである場
合は、前回書き込んだ当該論理セクタのデータはもはや
不要であるため、論理セクタテーブルより不要になった
データが書き込まれている物理セクタを捜し出してこれ
を消去し、同時に前回の書き込みの際に書いた物理セク
タテーブル６の内容を消去する（ｄ）。セクタの消去が
行われたら消去管理ルーチンへ飛ぶ。消去管理ルーチン
については後述する。そして論理セクタテーブル５に書
き込みポインタの示す物理セクタ番号を、物理セクタテ
ーブル６には書き込みポインタの示す場所に書き込んだ
論理セクタ番号を書き込む（ｅ）。なお（ｂ）において
はデータが書き込まれているかの判断をステータステー
ブル８に書き込むことにしても良いし、物理セクタテー
ブル６により判断することもできる。物理セクタテーブ
ル６は未書き込みセクタである場合には全ビットＨにす
るかあるいはＬにすれば判別が容易になる。次に先述の
消去管理ルーチンについて図４を用いて説明する。まず
データを消去した物理セクタに対応する消去管理テーブ
ルの消去回数カウンタを１インクリメントし（ａ）、消
去回数が規定回数に達していなければメインルーチンに
復帰し、規定回数に達していたら、データの入替えを行
う（ｂ）。データの入替えを行うためにはまず他の全セ
クタの消去管理テーブルを調べ、消去回数が最小でかつ
まだデータの入替えを行っていないセクタを捜しだす
（ｃ）。捜し当てた消去回数が最小のセクタに格納され
ているデータを、先程消去を行ったセクタに書き込む
（ｄ）。書き込みを行ったら両セクタのステータステー
ブルの入替えフラグを立てる（ｅ）。この入替えフラグ
は、消去回数の少ない物理セクタが、本ルーチンにより
消去が頻繁に起こるようになるのに、それを示す手段が
ないと再び消去回数が少ないセクタに選ばれてしまうこ
とが考えられ、この時にデータを入れ替えた消去回数の
多いセクタは、また消去が頻繁に起こるようになってし
まう、ということが起こるのを防ぐものである。この入
替えフラグを立てたら、該当する論理セクタテーブルの
内容と物理セクタテーブルの内容を書き換える（ｆ）。
以上が終了したらメインルーチンに復帰する。なお消去
回数が最小として選ばれたセクタは一度消去されること
になるため、消去管理テーブルの消去回数カウンタをイ
ンクリメントする必要がある。また入替えフラグは全て
のセクタのフラグが立ったらクリアされるか、あるいは
論理の判断を反転する。つまり１のとき入替えが行われ
たと判断していたものを０になったら入替えが行われた
ことにする。また（ｂ）の規定回数は、フラッシュメモ
リの書換え可能回数の保証値より小さな値の倍数とすべ
きで、例えば１００００回の保証回数であれば、１００
０回の倍数回や、２０００回、５０００回の倍数回等が
適当である。このルーチンにより、限られたブロックに
消去が頻繁に起きたら消去回数の少ないブロックのデー
タと入替えをして、消去回数の多いブロックに消去があ
まり起きないセクタのデータを格納することにより、消
去回数の平均化を図るものである。これは通常の補助記
憶装置の格納データには大変効果があると考えられる。
例えばオペレーションシステムプログラムを格納した領
域ではデータの書換えは全く起きないが、アプリケーシ
ョンプログラムのデータとなるグラフィックデータやテ
キストデータの領域では頻繁にデータの書換えが起き
る。そのため消去回数の平均化を行わないと、システム
プログラム領域のメモリはデータが変化しようがないた
め、消去回数の増加による劣化は全く起きないことにな
り、それ以外のデータ領域のメモリは限られたメモリ空
間で頻繁に消去が行われ、消去回数を急増させることに
なる。つまり使用可能領域が少ない状態で特に大きな効
果があるといえる。

【０００９】以上が第１の実施例の動作の説明である。
本実施例によればプロセッサを搭載したことによりプロ
グラムメモリの内容に従った細かな制御ができるように
なり、またライトバッファにより書き込みの高速化が図
れ、ステータステーブルを備えたことにより各セクタの
状態を記録するのに拡張性がある。そしてフラッシュメ
モリの寿命を延ばすために、消去回数を管理した最適な
ファイル管理が行える効果がある。

【００１０】次に第２の実施例について図５、図６、図
７、図８及び図９を用いて説明する。図５は第２の実施
例におけるハードウエア構成であり、図６は本実施例に
おけるフラッシュメモリ内の記憶構成を示した図であ
り、図７はデータ書き込みのためのメインルーチンのフ
ローチャート、図８は不必要なデータを格納したセクタ
を未書き込みセクタにするための整理ルーチンのフロー
チャート、図９は消去回数の管理をする消去管理ルーチ
ンのフローチャートである。

【００１１】まず図６により本実施例におけるフラッシ
ュメモリのチップとその使用法を説明する。図中、５２
は第１の実施例で用いたセクタと呼ぶファイルデータを
記憶する記憶領域の単位である。５３はデータ消去の最
小単位で消去ブロックと呼び、複数のセクタ５２により
構成される。すなわち第１の実施例とは異なり消去ブロ
ック５３とセクタ５２の記憶容量は異なるものとする。
５４はメモリチップ全体であり、図では複数の消去ブロ
ックにより構成されているが、１チップに１消去ブロッ
クであることも考えられる。本実施例ではセクタ単位に
ファイルデータの格納を行うが、そのファイルデータの
書換えの要求があって消去するためには他のセクタも同
時に消去されてしまうようなメモリチップに適応するも
のである。図５は本実施例のハードウエア構成で、図
中、４１は書き込みデータの記憶領域であるフラッシュ
メモリで一つ一つはメモリチップ５４である。４２はフ
ラッシュメモリ４１をアクセスするアクセスコントロー
ラ、４３は記憶データやステータスデータを操作するプ
ロセッサ、４４はプロセッサ３を動かすための制御プロ
グラムが格納されているプログラムメモリ、４５はフラ
ッシュメモリ４１の物理セクタ５１が記憶している論理
セクタ番号を参照するための物理セクタテーブル、４６
は記憶してある論理セクタ番号のデータがフラッシュメ
モリ１のどこの物理セクタに記憶されているかを参照す
るために物理セクタ番号が記録されている論理セクタテ
ーブル、４７は各ブロックの消去回数を記録する消去管
理テーブル、４８は各ブロックのステータスを記憶する
ステータステーブル、４９は既書き込みセクタ数を参照
するための書き込みセクタ数テーブル、５０は書き込み
の高速化を図るため、書き込みデータを一時的に保持す
るライトバッファ、５１は整理ルーチンを行う際に用い
る整理バッファである。

【００１２】次に動作を説明する。リードアクセス時は
第１の実施例同様、論理セクタテーブル４５と物理セク
タテーブル４６を参照して行う。一方ライトアクセス
は、図７を用いて説明すると、まず書き込みポインタを
設定し、その書き込みポインタで示されたブロックのス
テータステーブルを参照する（ａ）。すなわち本実施例
における書き込みポインタはブロック単位のポインタで
ある。そしてこわれていたら次のブロックにポインタを
移す（ｂ）。こわれていなければそのブロックの書き込
みセクタ数テーブル４９を参照する（ｃ）。そして既に
ブロック内の全セクタが書き込み済であったら整理ルー
チンに飛ぶ。整理ルーチンについては後述する。もし未
書き込みセクタがあったらデータの書き込みを行い
（ｄ）、該当する書き込みセクタ数テーブルを１インク
リメントする（ｅ）。従って、例えば図６において一つ
前の書き込みを第１ブロックの第３物理セクタに書き込
んだ場合、次の書き込みは第１ブロックの第４物理セク
タに書き込みを行うことになる。実際のライトアクセス
制御はアクセスコントローラ２により行う。ここで書き
込みを行ったブロックのセクタが全て書き込まれてしま
ったら整理ルーチンに飛ぶ（ｆ）。そして書き込み後は
物理セクタテーブルおよび論理セクタテーブルに書き込
んだセクタ番号をそれぞれ記録する（ｇ）。もし以前に
書き込んでいる論理セクタの再書き込みであれば、以前
物理セクタテーブルに書き込んだ論理セクタ番号を消去
する。これはその物理セクタのデータは無効であること
を示すための動作である。なお（ｆ）の動作は整理時間
短縮のために設けられておりフラッシュメモリの消去効
率を高くするためには行うべきでない。次に整理ルーチ
ンについて説明すると、整理ルーチンとは書き込みポイ
ンタの指し示すブロックがすでに全セクタ書き込まれて
おり、書き込み不可能である時の動作ルーチンである。
整理ルーチンが必要となる理由は、これまで説明した書
き込み方法では同じファイルのデータの書き替えにおい
て別の物理セクタへ書き込みを行う。すなわち書き換え
る前に書き込んだデータは不要となるがメモリ上には記
憶されたままであり消去すべきデータである。しかし不
要となるたびに消去していたのでは消去回数が有限であ
るフラッシュメモリにとっては寿命を短くすることにな
る。そこで整理ルーチンによって消去する。整理ルーチ
ンはブロックが書き込みデータで一杯になったときに行
う。整理の具体的な方法は、図８のフローチャートに従
って行う。以下フローチャート内の各部の説明をする。
整理ブロックの物理セクタテーブルを参照し、ブロック
内に消去可能なセクタすなわち他の物理セクタに新たに
書き換えられたため不必要となったセクタがないかをチ
ェックする（ａ）。消去可能なセクタが一つもなかった
らメインルーチンに復帰し、一つでもあったら整理を行
う。まず整理するブロック内のデータを整理バッファ５
１に退避し（ｂ）、整理するブロックの消去を行う
（ｃ）。消去を行ったら図９の消去管理ルーチンに飛ぶ
がこれについては後で説明する（ｄ）。そして整理バッ
ファの中で必要なセクタだけを整理するブロックに復帰
させる（ｅ）。復帰したときのセクタの位置は、元々の
場所に復帰させれば論理セクタテーブル４５や物理セク
タテーブル４６を書き換える必要がない。また復帰の際
にはそのブロックの若いセクタ番号から埋めていく方法
を取ると、次の新しいセクタの書き込みがし易くなる
が、論理セクタテーブル４５と物理セクタテーブル４６
を書き換える必要がある。いずれの場合も書き込みセク
タ数テーブルは復帰したセクタ数に書き換えることにな
る（ｆ）。次に消去管理ルーチンについて説明する。図
９は消去管理ルーチンのフローチャートであり、基本的
には第１の実施例で説明したものと同様であるが、消去
の管理がセクタではなくブロック単位に行う点が異な
る。まず消去が行われたブロックの消去回数が一定数に
達したか、をチェックし（ａ）、もし達していなければ
このルーチンを脱出。達していたら（ｂ）全ブロックの
消去回数を検索し、消去回数が最小のブロックを捜しだ
す（ｃ）。整理を行ったブロックと消去回数が最小のブ
ロックが一致していなければこの２つのブロックのデー
タを入れ替える（ｄ）。入替えには図５の整理データバ
ッファ５１を利用する。そして入替えを行ったブロック
の入替えフラグを立てる（ｅ）。消去回数カウンタをイ
ンクリメントするとともに論理セクタテーブル及び物理
セクタテーブルを書き換える（ｆ）。以上が本実施例に
おける消去管理ルーチンの動作である。第１の実施例同
様このルーチンにより、限られたブロックに消去が頻繁
に起きたら消去回数の少ないブロックのデータと入替え
をして、消去回数の平均化を図るものである。

【００１３】以上が第２の実施例の動作説明である。本
実施例によれば、消去ブロックが書き込むセクタの単位
としては大き過ぎるときに、消去ブロックを分割して効
率良く使える効果がある。

【００１４】次に第３の実施例を図１０、図１１及び図
１２を用いて説明する。本実施例においてはメモリチッ
プは第１の実施例と同様の図２の消去ブロックとセクタ
の容量が一致するものとするが、使用時は図１０に示す
構成をとる。図中９１は複数のセクタよりなるブロック
である。本実施例ではセクタと消去ブロックの単位が同
一であるため本実施例のブロック９１は複数の消去ブロ
ックで構成されることになる。既出の他の番号は図２あ
るいは図６と同様のものである。ハードウエア構成は図
１１に示したものであり図中１０１はブロック９１ごと
の消去回数を記録した消去管理テーブルであり、詳細は
後述するが結果的にブロック９１内の消去回数の累計を
記憶することになる。他は図１、図５と同様のものであ
る。図１２は本実施例の消去管理ルーチンのフローチャ
ートであり、メインルーチンは図３と同様である。メイ
ンルーチンの動作は第１の実施例の説明に従うとして、
メインルーチンから消去管理ルーチンに飛んでからの動
作を図１２により説明する。まず消去を行ったセクタを
含むブロックの消去管理テーブルの回数カウンタを１イ
ンクリメント（ａ）。消去回数が規定値に達したかを判
別し（ｂ）、達していたら前ブロックの消去回数を調べ
て回数が最小で、かつまだデータの入替えを行っていな
いブロックを割り出し（ｃ）、２つのブロックのデータ
を入替える（ｄ）。そして入替えフラグを立てるととも
に（ｅ）、各テーブルの内容を書き換える（ｆ）。本実
施例の特徴はセクタ単位の消去ができるメモリにおいて
消去管理を複数のセクタで行うことにより、消去管理の
簡便化を図って、大きなファイルの書換えにおける待ち
時間の節約と、消去管理テーブルの削減ができるという
効果が期待できる。従って大容量の記憶装置で、消去管
理をセクタごとに行うことが困難な場合に適応する。

【００１５】ところでこれまで説明した実施例で構成要
素となっていた論理セクタテーブル、物理セクタテーブ
ルなどのテーブルについて説明を加える。フラッシュメ
モリは不揮発性のメモリであるため、当然のことながら
本発明のシステムは非動作時には電源の供給を停止して
もフラッシュメモリ内のデータが失われることはない。
しかしながらいくらデータが保存されていても、テーブ
ルの内容が失われると、どのセクタに何のデータが格納
されているかがわからなくなり、フラッシュメモリ内の
データは正体不明の無意味なデータと化してしまう。そ
のためテーブルに格納されているデータも電源供給停止
後に保存されている必要がある。ただしテーブル内の全
てのデータを保存する必要はない。例えば論理セクタテ
ーブルのデータは物理セクタテーブルのデータから容易
に作成可能である。逆もまた可能であるのでつまりどち
らか一方のデータが保存されていれば良いことになる。
そこで物理セクタテーブルを電気的消去可能で書き込み
可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶し、論理
セクタテーブルは電源供給を開始するシステムの起動時
に論理セクタテーブルより作成することとする。こうす
ると論理セクタテーブルは揮発性のメモリを使用でき
る。またこれと同様に各ブロックの使用セクタ数テーブ
ルも物理セクタテーブルより作成可能であるため、シス
テムの起動時に揮発性メモリに作成する。これらのテー
ブルはメインシステムの主メモリ上に展開することも可
能である。その他のテーブルについては、消去管理テー
ブル、ステータステーブルがあるが、これらは他のテー
ブルからの作成は不可能であり、消去管理テーブルはデ
ータが失われるべきでないためＥＥＰＲＯＭに記憶す
る。ステータステーブルはもう一度書き込みや消去をし
たときに得られるが、二度手間になるためＥＥＰＲＯＭ
に記憶すべきである。しかしメモリの節約のため揮発性
メモリに記憶することもできる。これらテーブルの記憶
媒体としては同じメモリに格納してチップ数を減らすこ
ともできる。例えば物理セクタテーブルと消去回数テー
ブルはどちらも不揮発性メモリに格納すべきであるた
め、同じＥＥＰＲＯＭチップに格納してＥＥＰＲＯＭは
１チップだけにすることができる。またプロセッサをワ
ンチップマイコンとした場合は、使用セクタ数テーブル
などの比較的小さなテーブルはワンチップマイコンに内
蔵されているＲＡＭコアに格納する。これらをまとめた
第４の実施例の構成図を図１３に示した。図中、１１１
はＲＡＭ、ＲＯＭを内蔵したワンチップマイコン、１１
２はワンチップマイコン内のＲＡＭコア、１１３はワン
チップマイコン内のＲＯＭコア、１１４はＥＥＰＲＯＭ
チップ、１１５はＳＲＡＭまたはＤＲＡＭ、以下既出の
番号は、前述と同様のものである。ＲＡＭコア１１２に
は使用セクタ数テーブルを格納し、ＲＯＭコア１１３に
はマイコンの制御プログラムを格納し、ＥＥＰＲＯＭ１
１４には物理セクタテーブル及び消去管理テーブルを格
納し、ＲＡＭ１１５には論理セクタテーブルを格納す
る。またＲＡＭ１１５の空き領域では図９で示した整理
ルーチンを行う際の整理データバッファ、及び書き込み
の高速化を図るライトバッファとしても用いることとす
る。このように本実施例によれば記憶媒体の特徴にあわ
せ、テーブル、バッファ類をまとめてチップ数の削減を
図ることができる。これに対し、図２４はＥＥＰＲＯＭ
を省略した構成となる実施例である。これは第４の実施
例で説明した不揮発性のテーブルデータをフラッシュメ
モリ１に格納することにより実現する。図中、１１６は
フラッシュメモリ１内に設けたテーブル格納領域であ
る。ただしフラッシュメモリはテーブルデータのような
小さい単位のデータの更新には適さないため、フラッシ
ュメモリ１にテーブルのデータを格納するのは電源遮断
の直前とし、通常の使用状態においては揮発性のＤＲＡ
ＭやＳＲＡＭ１１５に格納するものとする。つまり本発
明のシステムの電源を遮断する際に、ＲＡＭ１１５の内
容のうち必要なデータをフラッシュメモリ１に転送して
から電源を遮断し、次に電源を投入した時にフラッシュ
メモリ１からＲＡＭ１１５にデータをロードしてから通
常の動作を開始する。従ってフラッシュメモリにはテー
ブル格納用の記憶領域１１６を常に確保しておく必要が
ある。ただしこの格納位置を固定とする必要はない。固
定としなかった場合はあらかじめテーブルを格納するア
ドレスを示す領域を設けておき、テーブルを格納したア
ドレスを常に記録しておくことにより、電源立ち上げ時
にテーブルの位置をサーチする必要がなくなる。

【００１６】またさらにフラッシュメモリ自体の構成に
おける実施例を図１４、図１５、図１６及び図２３に示
した。図１４はフラッシュメモリチップ内に消去ブロッ
ク単位にデータ領域と異なるテーブル用の記憶領域を持
たせたものであり、これに各ブロックごとの物理セクタ
テーブルや消去回数を書き込むことによりＥＥＰＲＯＭ
を省略できる。図中、１３１は消去ブロック、１３２は
消去ブロック１３１ごとに付加されるテーブル用の記憶
領域である。消去ブロック１３１に対応するテーブル１
３２に格納されたデータは消去ブロック１３１と同一の
アドレスでアクセス可能とし、信号線による選択やモー
ドの選択によりファイルデータとテーブルのデータを出
し分ける。このようにするとデータ領域とテーブル領域
の寿命が一致し、データ領域１３１が使用可能なのに、
テーブルがこわれて使用不能に陥るということがなくな
る。データ領域とテーブル領域が接近していればその傾
向がさらに強くなる。そして消去ブロックごとにテーブ
ルを構成するためアドレスラインの共有化が簡単に実現
する。テーブル用の記憶領域１３２の一例を図２３
（ａ）に示した。図中、１３３は消去単位１ブロック全
体を表し、１３４はブロック内のファイルデータ領域、
１３５はそのブロックの論理番号を格納する領域で８ビ
ットの記憶容量を持つ。１３６はそのブロックの状態を
示すステータステーブルで１６ビットの容量である。ス
テータステーブル１３６の内容は、消去回数管理テーブ
ル、使用不能フラグ、入替え済みフラグ、訂正フラグ等
が挙げられる。このステータステーブル１３６で余った
ビットをブロック番号格納に用いることもできる。図２
３（ｂ）はさらにエラー訂正領域を持たせたテーブル領
域１３２の一例であり、１３７はエラー訂正個所を示す
領域である。これは訂正能力に応じて記憶容量を設定す
ることとする。たとえば１ワード１６ビットのワード構
成で、消去ブロックが５１２Ｂの構成のメモリチップに
対してエラー訂正領域が８ビットであれば、１ワード訂
正能力を持つ。つまり不良ビットの存在するワード番号
をここに書き込んでおき、訂正データを他の領域に書き
込んでおけば、読み出しの際にそのワードのデータを置
き換えてしまうことにより実現する。訂正データ領域を
このテーブル内に持たせてもよいし、他の記憶領域にま
とめておく方法もある。前者ではデータ訂正をテーブル
内で全てまかなうことができるが１ブロックごとに訂正
データ領域を持つこととなるためチップ全体で冗長領域
が大きくなってしまう。後者では訂正データが書き込ま
れている領域を示す手段が必要になり、また他の記憶領
域をアクセスするためアクセス時間が大きくなってしま
うが、訂正データ数に応じて冗長記憶領域を大きくも小
さくも設定できる。なお訂正データが書き込まれている
領域の指定はステータステーブル領域１３６の余りビッ
トを使用すると良い。また訂正データ領域の一例として
図１５を用いて説明する。図１５はデータの記憶領域と
は別に１バイトや１ワード等の細かい単位で書き込み消
去ができるＥＥＰＲＯＭタイプの記憶領域１３８を持た
せたものであり、この領域を訂正データテーブルとし
て、訂正データを書き込んでおき訂正すべき個所のデー
タの読み出しの際に指定された位置のデータを読み出し
て置き換えることによりデータ訂正が実現する。また図
１５は、テーブル領域の構成を、対応するデータ領域の
消去ブロックの付近に構成せず、一まとめにして同様の
効果を狙った実施例と考えることもできる。この場合図
内の構成要素は図１４と同様であり、メモリセルの構成
がチップ内で一まとめになるため、図１４のメモリセル
の構成より簡略化される効果がある。

【００１７】また図１６は別の構成のフラッシュメモリ
チップである。データの記憶領域１４１とは別に、デー
タを一時的に保持するバッファ領域１４２をメモリチッ
プ内に持たせたものであり、この部分は揮発性のメモリ
でもよい。１４３はクロック入力によりカウントアップ
するアドレスカウンタである。ライトアクセス時はライ
トデータをバッファ領域１４２に書き込み、アドレスを
入力することにより複数のデータを一気にデータ領域１
４１に転送し書き込めるようにする。このようなメモリ
を用いれば書き込みの高速化を図る外付けのライトバッ
ファを省略できる。またリード時にも逆にデータ領域１
４１からアドレスを入力することにより複数のデータを
一度にバッファ領域１４２に転送できれば、リードアク
セスも簡略化される。この場合バッファはシリアルアク
セスメモリとして連続アドレスの入力が必要でなく、内
部にアドレスカウンタ１４３を備え、クロックを入力す
れば内部のアドレスカウンタがカウントアップし、連続
した領域をアクセスしてデータを出力できるようにすれ
ばさらに使い勝手が良くなる。なおバッファ領域はセク
タを１単位として構成するのが最も効果的であり、１単
位分に限らず複数単位分構成するとバッファ効果を向上
させることができる。例えば１セクタが消去ブロック単
位であった場合、１セクタのデータを格納するバッファ
が１つ備えられていれば、１セクタの書き込み読み出し
が一度に行われるようになるが、複数備わっていれば複
数のセクタのデータの書き込みを受け入れることがで
き、また読み出しデータを用意することができる。そし
てこのバッファを利用すれば外付けの整理バッファも省
略できる効果がある。

【００１８】次にこれまでの実施例で説明してきたフラ
ッシュメモリを用いた記憶装置を情報処理システムに応
用する実施例について説明する。図１７はフラッシュメ
モリを用いた記憶装置（以下、フラッシュファイルシス
テムと称す）を情報処理システム（以下ホストと称す）
と接続するためのインタフェース回路を説明する図であ
り、図中２０１はホストの外部Ｉ／Ｏバスであり、標準
的なバスとしてはＩＳＡ、ＥＩＳＡ、マイクロチャネ
ル、ＳＣＳＩなどのバスが挙げられる。２０２は標準バ
スを専用バスに変換するためのバスバッファあるいはバ
スコントローラであるが、これが省略されるシステムも
考えられる。これらに接続されているのはホスト側が自
システム内の主記憶装置あるいは拡張主記憶装置、表示
記憶装置等の記憶装置に記憶しきれないデータや電源遮
断後も保持したいデータなどを記憶するために設置して
いる外部記憶装置あるいは補助記憶装置である。フロッ
ピディスクドライブ２０３、ハードディスクドライブ２
０４等が一般的であるが、それに加えフラッシュファイ
ルシステム２０５が接続されている。なおこれら全ての
補助記憶装置がホストシステムに接続される必要はな
く、ユーザが適宜選択して接続するものである。フラッ
シュファイルシステム２０５にはインタフェース回路２
０６が付加されており、２０７はインタフェースレジス
タ群、２０８はインタフェースレジスタ群の中のレジス
タの一つであるコマンドレジスタ、２０９はインタフェ
ースレジスタ群のアドレスデコード回路、２１０はコマ
ンド割込み信号である。以下既出の番号はこれまでの説
明で述べてきたものと同様のものである。ただしプログ
ラムメモリ４に格納されているプログラムはこれまでの
説明で述べてきたファイルデータの制御、管理に加え、
ホストからのアクセス要求を中心としたコマンドへの対
応のプログラムが格納されている。ホストはホストバス
２０１を通して補助記憶装置にコマンドを出す。これは
インタフェース回路２０６内のインタフェースレジスタ
群２０７の一つであるコマンドレジスタ２０８にコマン
ドコードを書き込むことによって行なわれる。インタフ
ェースレジスタ群２０７は、ハードディスクドライブが
インタフェースレジスタとして持つレジスタを全て備
え、またレジスタの仕様も一致し、ホストからはハード
ディスクをアクセスするのと何ら変わらないようにして
いる。なおこのレジスタをフロッピディスクドライブや
光ディスクドライブ等、他の補助記憶装置のインタフェ
ースに合わせることも有効であると考える。あるいは複
数の補助記憶装置のインタフェースを同時にサポート
し、ホストからは別の補助記憶装置を利用しているよう
にみえるが、実際には１台のフラッシュファイルシステ
ムでまかなうというのはスペース的に非常に有効であ
る。さてコマンドレジスタ２０８はホストによりコマン
ドを書き込まれると割込み信号２１０をプロセッサ３に
対して発し、これを受けたプロセッサ３は書き込まれた
コマンドコードを解釈して、ホストのコマンド要求に応
える。なおインタフェースレジスタ群２０７やコマンド
は全てハードディスクドライブに対応するものである
が、記憶媒体が異なるものであるため、不必要なものや
処理が異なるものもある。例えばフォーマットは磁気デ
ィスク装置には不可欠のものであるが、半導体ディスク
ドライブでは不必要であるため、特に処理を行なわない
ようにしたり、単に規則的なデータに書き換えたりとい
った処理にする。以下、ファイルデータのリードライト
に関してはこれまでの実施例で説明したものと同様の動
作とする。なお図は第１の実施例を適用しているが、こ
れまで説明したあるいはこの後説明する他の実施例にそ
のまま適用することも可能である。

【００１９】図１８はフラッシュファイルシステムを補
助記憶装置とするパーソナルコンピュータの一例の構成
図である。図中、２２１は本情報機器のＣＰＵ、２２２
はコプロセッサ、２２３は本実施例の情報処理システム
内部に構築した標準I/Oバス、２２４は標準I/Oバス２２
３を構築するバスユニット、２２５は主メモリや拡張メ
モリなど高速メモリをアクセスするメモリ制御ユニッ
ト、２２６は主メモリ、２２７は基本制御プログラムが
格納されたＢＩＯＳ ＲＯＭ、２２８はキーボードコン
トローラでこの先にはキーボードが接続されているもの
とする。２２９は表示アダプタでこの先には何らかの表
示装置が接続されているものとする。２３０は拡張メモ
リ、２３１はプリンタなどを接続するパラレルポートI/
F、２３２はマウスやＲＳ２３２Ｃなどのシリアルポー
トI/F、２３３はフロッピディスクドライブ、２３４は
標準I/Oバス２２３より標準のＨＤＤI/Fに変換するバッ
ファコントローラ、２３５はフラッシュファイルシステ
ムである。このフラッシュファイルシステム２３５の内
部は、これまでの実施例で示したものにより構成されて
おり、２３６はファイルアクセスを受け付けてデータの
受渡しを行なうI/Fユニットであり、図１７におけるイ
ンタフェースレジスタ群２０７及びアドレスデコード２
０９にあたる。２３７はフラッシュファイルシステム２
３５内部のデータ管理や制御を行なうコントロールユニ
ットであり、図１７におけるプロセッサ３及びプログラ
ムメモリ４、アクセスコントローラ２、ライトバッファ
９よりなる。２３８はファイルデータを格納するフラッ
シュメモリアレイ、２３９はデータ及びメモリ管理のた
めの情報を記憶するインフォメーションテーブルであ
り、図１７におけるテーブル５、６、７、８を全て含む
ものである。次に動作を説明する。電源が投入されて動
作を開始するとまずＣＰＵ２２１はＢＩＯＳ ＲＯＭ２
２７を標準I/Oバス２２３を通してアクセスし、初期診
断、初期設定を行なう。そして補助記憶装置からシステ
ムプログラムを主メモリ２２６にロードする。本実施例
では補助記憶装置としてフラッシュファイルシステム２
３５を採用している。ただしＣＰＵ２２１は標準I/Oバ
ス２２３を通してＨＤＤコントローラ２３４にＨＤＤを
アクセスするものとして動作する。従ってフラッシュフ
ァイルシステム２３５は内部のI/Fユニット２３６によ
ってＨＤＤ完全互換のI/F機能をサポートしている。シ
ステムプログラムのロードが終了すると、ユーザの処理
要求に従い、処理を進めていく。なおユーザは標準I/O
バス２２３上のＫＢＤＣ２２８や表示アダプタ２２９に
より処理の入出力を行ないながら作業を進める。そして
必要に応じてパラレルI/F２３１、シリアルI/F２３２に
接続された入出力装置を活用する。また本体上の主メモ
リ２２６では主記憶容量が不足する場合は、拡張ＲＡＭ
２３０により主記憶を補う。ユーザがファイルを読み書
きしたい場合にはユーザはＨＤＤが補助記憶装置である
ものとして補助記憶装置へのアクセスを要求し、フラッ
シュファイルシステム２３５はそれを受けてファイルデ
ータのアクセスを行なう。本実施例によれば標準的なパ
ーソナルコンピュータの標準的なＩ／Ｏバス上に、現在
最も一般的な補助記憶装置であるＨＤＤを搭載している
かのように、フラッシュファイルシステムを採用してい
る。従って新しい記憶媒体としてフラッシュファイルシ
ステムを採用してもＢＩＯＳ ＲＯＭやシステムプログ
ラムをＨＤＤを搭載していたものに対し変更を加えなく
てもそのまま使用できる。なお上記実施例は標準的なパ
ーソナルコンピュータを例にしており、主メモリや拡張
メモリが標準Ｉ／Ｏバス上にあったり、コプロセッサや
パラレルI/F、シリアルI/Fが存在しない構成の情報機器
も考えられこれらに関しても本発明の適用が可能であ
る。

【００２０】次にフラッシュメモリの不良発生に対処す
る実施例について図１９を用いて説明する。フラッシュ
メモリは原理的に書き換え回数に限界があることはすで
に述べているが、書き換えによる劣化が進むとデータ消
去書き込みの消費時間が長くなり、またデータの保持信
頼性に問題が出てくる。そこでメモリの劣化により使用
すべきでない状態に達した、と判断されたときにはその
記憶領域あるいはメモリチップの使用を中止すべきであ
る。そしてそのような領域が増え、フラッシュファイル
システム全体の寿命が近づいたと判断されたときには、
そのフラッシュファイルシステムの使用を中止すべきで
ある。フラッシュメモリの劣化を検出する方法として
は、消去を繰返し行っても規定回数以内で消去が完全に
ならない、あるいは消去時間がある規定時間以上かかっ
てしまう、という消去不良から判断する方法。そして書
き込みを繰返し行っても規定回数以内で書き込みが完全
にならない、という書き込み不良から判断する方法。ま
た消去回数を管理して規定回数以上に達してしまったこ
とから判断する方法が考えられる。そして劣化して使用
不能に陥った記憶容量がある規定値に達したところでフ
ラッシュファイルシステムとしての寿命と判断する。図
１９はそれをユーザに警告するための手段を実現する一
実施例であり、図中２４０はフラッシュファイルシステ
ム２３５内のコントローラが自システムの使用限界を認
識し、これをホストシステムに伝えるための割込み信号
であり、２４１は使用限界に達したことを示すエラー報
告レジスタである。ホストはＨＤＤバッファ２３４を通
して割込み信号２４０を受けるとフラッシュファイルシ
ステム内のレジスタ２４１をアクセスして状況を把握
し、適宜ユーザに報告する。図２０はこの動作を実現す
るソフトウェアをフローチャートで示したものであり、
（１）はフラッシュファイルシステム内でのチェックル
ーチンのフローチャート、（２）はホストシステムでの
ユーザへの警告プログラムのフローチャートである。図
の説明を兼ねながら動作説明を行なう。フラッシュファ
イルシステムのコントローラは使用限界に達したと見ら
れる記憶領域が検出できたらこのルーチンにジャンプし
てくる。そして使用限界の記憶領域の容量を加算してい
く（ａ）。そしてある限界値に達した場合（ｂ）には、
自システム内のエラー報告レジスタにエラー内容として
使用限界に達したことを示す値を書き込む（ｃ）。そし
てホストへの割込み信号を出力して（ｄ）、本ルーチン
を終了する。なお（ａ）の容量の加算値はフラッシュメ
モリ内あるいは他のメモリに保持しておく必要がある。
また（ｂ）の残り容量の限界値はシステムに応じて適宜
設定するものとする。さて（ｄ）による割込み信号を受
けたホストシステムでは、区切りの良いところで処理を
中断し（２）のフローチャートで示したルーチンに入
り、まずフラッシュファイルシステム内のエラー報告レ
ジスタをアクセスし割込みを受けた理由を判別し
（ｅ）、これがフラッシュファイルシステムの使用限界
に達したための使用中止要求であったら（ｆ）、それ以
後のフラッシュファイルシステムのアクセスを禁止し
（ｇ）、ユーザに警告する（ｈ）。警告の方法として
は、情報機器の表示装置を利用したり警告インジケータ
を取り付けるなど視覚的に訴える方法と、警告音を発す
るなどの聴覚的に訴える方法が考えられる。また、書き
込みアクセスだけを禁止しリードアクセスは許可するよ
うにするとファイルデータのバックアップがとれるよう
になる。本実施例によればフラッシュファイルシステム
が使用限界に達したらすぐにユーザに知らせることがで
き、データの信頼性を増すことができる。別の実施例と
して図１８における割込み信号２４０は設けずに、ホス
トシステムがアクセスの度にエラー報告レジスタを読み
出すこととして、図２０（２）のルーチンを実行する。
本実施例によればホストシステムのハードウェア構成を
従来と全く変えずに、ＨＤＤをそのまま置き換えて、使
用限界報告ができる。また別の実施例としては、定期的
に保守プログラムをホストシステムで実行し、その際に
エラー報告レジスタ２４１を読み出して、使用限界に達
していないかをチェックすることにより、使用限界を認
識する。本実施例によればホストシステムのＢＩＯＳプ
ログラムやシステムプログラムに全く変更を加える必要
がない。

【００２１】次に電源遮断時の処理に対応する実施例を
示す。本発明のフラッシュファイルシステムは基本的に
補助記憶装置であり、ホストシステムより電源を供給さ
れる構成が一般的である。しかし動作的にはホストとは
非同期であるため、ホストが非動作中にもフラッシュフ
ァイルシステムが動作している場合もある。しかしホス
トを扱うユーザがそれを認識していないとホストの電源
を落してしまい、動作中のフラッシュファイルシステム
への電源供給が停止してしまう、ということが起こり得
る。そこでこれに対応する発明の実施例を図２１に示
す。図２１はホストからの電源供給が停止した後も、フ
ラッシュファイルシステムが動作を続けられるようバッ
テリでバックアップ電源を供給する構成のシステムの図
であり、図中、２５１はホストとなるパーソナルコンピ
ュータ等の情報機器、２５２はフラッシュファイルシス
テム、２５３はバックアップ用のバッテリ、２５４はホ
スト２５１の電源が遮断されたときに、バッテリ２５３
の電力がホスト２５１に逆流しないための逆流遮断回路
である。２５５はホスト２５１からの電源供給が絶たれ
たことを検出する検出回路、２５６はその出力である検
出信号、２５７はバッテリ２５３のフラッシュファイル
システム２５２への電力供給を遮断する遮断回路、２５
８はフラッシュファイルシステム２５２が処理途中であ
った処理を終了し、電源供給を必要としなくなったため
遮断回路２５７を動作させる遮断信号である。ホスト２
５１から電源が供給されている間は、ホスト２５１の電
源によりフラッシュファイルシステムが駆動される。こ
れはバッテリ２５３の出力電圧とホスト２５１の供給電
圧をうまく調整することによりバッテリ２５３にトリク
ル充電を施すことができる。ただしバッテリ２５３が２
次電池でない場合には流入防止のダイオードなどを付加
する必要がある。そしてホスト２５１の電源が落されて
フラッシュファイルシステム２５２への電力供給が停止
されると、バッテリ２５３から電源が供給されてフラッ
シュファイルは動作を続けることができる。そして電源
遮断検出回路２５５が電源遮断を検出すると、検出信号
２５６によりフラッシュファイルシステムがこれを認識
し、処理中の作業を完了させ、その後電源遮断処理を行
う。電源遮断処理では最後に遮断信号２５８によりバッ
テリ遮断回路２５７を遮断させて、フラッシュファイル
システムの動作を終了する。なお逆流遮断回路２５４は
逆流防止用ダイオードを用いる方法が挙げられる。本実
施例によればホスト２５１はフラッシュファイルシステ
ムと信号上は完全に分離しているため、ホストのアクセ
ス要求によるデータのやりとりだけとなり、ホストの動
作停止はホスト内で閉じることができる。つまりホスト
はフラッシュファイルシステムを接続したことによるハ
ード上の変更の必要がない。

【００２２】図２２はホストの電源遮断に対応する別の
実施例である。ただし図２２の例では実際にはホストの
電源による供給を続ける方式である。図中、２５８はホ
スト２５１からフラッシュファイルシステム２５２に供
給される電源ライン、２５９はフラッシュファイルシス
テム２５２が作業中であり、電源供給の必要があること
を示す電源ビジー信号である。ホスト２５１の電源回路
は電源スイッチがＯＦＦになっても電源ビジー信号２５
９がアクティブの間は電源供給を停止せずに、フラッシ
ュファイルシステムの処理が全て終了して電源ビジー信
号２５９がインアクティブになったら電源供給を停止す
る。つまりユーザにとってはホストの情報機器の電源ス
イッチを切り、電源を遮断してしまったものとした時で
も実動作上は遮断されずに、フラッシュファイルシステ
ム２５２の作業終了を待機する。本実施例によればフラ
ッシュファイルシステムの動作終了をホストが認識して
電源を制御することにより、バックアップ電源などが必
要なくフラッシュファイルシステムの電源回路の構成が
シンプルになる効果がある。

【００２３】次に本発明の第５の実施例を述べる。図２
５は本発明を実現するためのハードウエア構成であり、
図２６は本発明のフラッシュメモリ内の記憶構成を示し
た図であり、図２７はデータ書き込みのためのフローチ
ャートである。便宜上図２６より説明する。図中、３１
１は５１２バイト（４キロビット）を単位とする記憶領
域で、実際にデータを書き込むセクタであるため物理セ
クタと呼ぶ。これに対し記憶データの供給側は、論理セ
クタと呼ぶ仮想のセクタによりデータを管理することと
する。全ての物理セクタ３１１および論理セクタにはそ
れぞれ相関性の全くない番号を付す。３１２はデータを
一括消去する単位となる消去ブロックであり、その容量
はメモリにより異なる。例えば消去ブロック単位が１６
キロバイトであれば３２物理セクタが１ブロックとな
る。３１３はメモリチップであり、消去単位１６キロバ
イトで４メガビットのチップであれば３２ブロック１０
２４セクタに区分けされる。チップ単位でしか消去でき
ないものは１チップ１ブロック、物理セクタごとに消去
できるものはブロック数と物理セクタ数は同一である。
フラッシュメモリは消去が行われたブロックに対して
は、そのブロック内においてランダムライトアクセスが
可能である。ただし一回書き込んだら次の消去を行わな
ければ書き込みはできない。従って複数セクタを１ブロ
ックとするメモリにおいては、各セクタが全て書き込ま
れてから消去すべきである。以下の説明においてはフラ
ッシュメモリは４メガビットのチップで、消去ブロック
が１６キロバイト（１２８キロビット）のものを使用す
ることとする。図２６はまさにその構成のメモリを図示
している。図２５はこのメモリチップ３１３を用いた場
合のハードウエア構成で、図中３０１は書き込みデータ
の記憶領域であるフラッシュメモリ、３０２はフラッシ
ュメモリ３０１をアクセスするアクセスコントローラ、
３０３は記憶データやステータスデータを操作するプロ
セッサ、３０４は記憶してある論理セクタ番号のデータ
がフラッシュメモリ３０１のどこの物理セクタに記憶さ
れているかを参照するために物理セクタ番号が記録され
ている論理セクタテーブル、３０５はフラッシュメモリ
３０１の物理セクタ３１１が記憶している論理セクタ番
号を参照するための物理セクタテーブル、３０６は各ブ
ロックのステータスを記憶するブロックテーブルで、そ
のブロックが使用可能であるか、あるいはそのブロック
には何セクタ書き込まれているか、などが記録される。
３０７はフラッシュメモリは書き込み速度が読みだしに
比べ非常に遅いため、書き込みデータを一時的に保持し
てデータの供給側に速くバス権を復帰させるためのライ
トバッファである。３０８は後述の整理ルーチンにおい
て整理データを一時的に保持する整理データバッファで
ある。図２７は図２５の構成において書き込みを行うた
めの図２５のプロセッサ３０３の動作を説明するフロー
チャートである。以下このフローチャートに従って動作
を説明する。書き込むデータを記憶する際は１セクタ＝
５１２バイト単位により行う。すなわち５１２バイトに
満たないデータも５１２バイトの記憶領域に格納され
る。その１セクタ単位のデータに番号を付し、これを論
理セクタ番号とする。データの供給側はこの論理セクタ
番号だけを意識すればよいものとする。今、データ供給
側が１セクタの書き込みを要求したとすると、このデー
タに、ある論理セクタ番号を付し、以後このデータは書
替えが起こっても先の論理セクタ番号で扱われる。一方
データの記憶側ではこのデータの格納場所を決定する。
格納場所は書き込みポインタに指し示されたブロックの
未書き込みの最初のセクタである。つまり一つ前の書き
込みをした物理セクタの次のセクタである。例えば図２
６において一つ前の書き込みを第１ブロックの第３物理
セクタに書き込んだ場合、次の書き込みは第１ブロック
の第４物理セクタに書き込みを行うものとする。この際
のデータの格納場所の判断をプロセッサ３０３がブロッ
クテーブルをアクセスして行う。この作業がフロチャー
ト内の(ａ)である。（ｂ）は書き込みに問題ない場合は
そのブロックの書き込みセクタ数をインクリメントして
データを書き込む。実際のライトアクセス制御はアクセ
スコントローラ３０２により行う。そして書き込み後は
物理セクタテーブルおよび論理セクタテーブルに書き込
んだセクタ番号をそれぞれ記録する。また以前に書き込
んでいる論理セクタの再書き込みであれば、物理セクタ
テーブルに以前書き込んだ論理セクタ番号を消去する。
これはその物理セクタのデータは無効であることを示す
ための動作である。（ｃ）の整理ルーチンとは書き込み
ポインタの指し示すブロックがすでに全セクタ書き込ま
れており、書き込み不可能である時の動作ルーチンであ
る。これは後述の図２８のフローチャートにより説明す
る。（ｄ）はブロックがこわれていたり、整理ルーチン
に入った場合には書き込みが不可能であるため、そのブ
ロックへの書き込みを中止し、次のブロックへの書き込
みを行うための動作である。一方リードアクセスの際は
必要なデータが格納されている論理セクタ番号で論理セ
クタテーブルを参照し、物理セクタ番号を割り出して必
要なデータを読み出す。次に整理ルーチンについて説明
する。整理ルーチンが必要となる理由は、これまで説明
した書き込み方法では同じファイルのデータの書き替え
において別の物理セクタへ書き込みを行う。すなわち書
き替える前に書き込んだデータは不要となるがメモリ上
には記憶されたままであり消去すべきデータである。し
かし不要となるたびに消去していたのでは消去回数が有
限であるフラッシュメモリにとっては寿命を短くするこ
とになる。そこで整理ルーチンによって消去する。整理
ルーチンはブロックが書き込みデータで一杯になったと
きに行う。整理の具体的な方法は、図２８のフローチャ
ートに従って行う。以下フローチャート内の各部の説明
をする。（ａ）整理するブロック内の全データを一度図
２５の整理データバッファ３０８に退避する。（ｂ）退
避し消去可能になったところでそのブロックを消去す
る。（ｃ）整理データバッファにある各セクタの物理セ
クタテーブルを参照して、データが必要か不必要かを判
断する。（ｄ）必要なデータであれば再びそのブロック
に書き込む。以上が本発明の一実施例の動作説明であ
る。本実施例によればフラッシュメモリの各消去ブロッ
クの消去が一部に集中せずに順番に行われるため、寿命
が延びるという効果が期待できる。また書き込みにおい
てフラッシュメモリの書き込み速度が遅いという欠点を
補う効果がある。また不必要なデータを効率的に消去す
るため、半導体ディスクとして常に記憶容量を保ってい
られる効果がある。

【００２４】次に他の実施例を説明する。図２９はフラ
ッシュメモリの劣化を判定する装置の１構成例であり、
図中４０１はフラッシュメモリセル、４０２は消去制御
の開始から終了するまでの時間を測定する消去時間測定
タイマ、４０３はフラッシュメモリセル４０１に書き込
まれているデータを消去するための制御を行う消去制御
回路、４０４はフラッシュメモリセル４０１の劣化度を
記憶する劣化度管理テーブル、４０５はこれらを統括制
御するコントローラ、４０６は劣化管理コントローラ４
０５が消去制御回路４０３に消去を開始させる際に消去
時間測定タイマ４０２を同時に起動するための起動信
号、４０７は消去制御回路４０３が消去処理の終了を消
去時間測定タイマ４０２に知らせる終了信号、４０８は
消去時間測定タイマが測定した測定データである。図３
０は図２９のコントローラ４０５の動作を説明するフロ
ーチャートであり、フラッシュメモリの劣化の判定をこ
のフローチャートに従って行う。次に動作を図２９、図
３０を用いて説明する。まずシステム全体の制御からあ
るメモリセル４０１に消去の動作が必要になったとき、
コントローラ４０５が消去要求を受ける（図３０ａ）。
するとコントローラ４０５は消去制御回路４０３に消去
箇所と消去動作の開始を指示する（図３０ｂ）。これを
受けた消去制御回路４０３は該当するメモリセル４０１
の消去動作を開始する（図３０ｃ）。これと同時にコン
トローラ４０５は消去時間測定タイマ４０２を起動する
（図３０ｄ）。コントローラ４０５は消去終了まで待機
し、メモリ制御回路４０３がメモリセル４０１の消去を
完了すると、コントローラ４０５にそれを伝える（図３
０ｅ）。コントローラ４０５は消去時間測定タイマ４０
２を参照して消去に費やした時間を認識し、劣化の度合
いを判別してそれに応じた番号をその記憶領域に付す。
例えば劣化の度合いを８段階に分け、未使用状態と同様
な消去時間であれば"０"、劣化が進んで使用不可能な状
態を"７"としその間の段階を"１"から"６"の番号をあて
る。そしてその記憶領域に付した番号を劣化度管理テー
ブル４０４に格納する（図３０ｆ）。劣化度を８段階に
することにより、一つの記憶領域を１バイトに割り当て
られ、管理がし易くなる。各記憶領域の扱いは、この劣
化度管理テーブルをもとにする。劣化度が一つ進んでし
まった領域はその都度劣化の小さい領域のデータを転送
して劣化の進行をとめ、全記憶領域の劣化の平均化を図
る。また劣化が最終段階に達した領域は使用を禁止す
る。これは記憶システム全体を統括して制御するコント
ローラが行う処理である。この記憶システムのコントロ
ーラの動作フローを図３１に示した。同図を追って順に
説明すると、ホストシステムから記憶システムにライト
アクセス要求があり、データの書き込みを行う際に記憶
システムのコントローラが消去動作を必要とすると判断
したら（図３１ａ）、図２９のコントローラ４０５に消
去と劣化管理の要求を出す（図３１ｂ）。消去動作が終
了すると、消去を行った記憶領域の劣化度を図２９の劣
化度管理テーブル４０４により参照し（図３１ｂ）、劣
化が進んでいた場合は劣化が最も進んでおらず、かつ入
替えをまだ行っていない領域を探し出して（図３１
ｃ）、データを転送して入替えを行う（図３１ｄ）。こ
の劣化が最も進んでおらず、かつ入替えをまだ行ってい
ないという判断は、第１の実施例で説明した入換えフラ
グを利用した方が効率的である。これは一度上記入替え
処理を行った領域は、格納されているデータが劣化の進
まないデータ（書換えが起きにくいデータ）ではないた
め、劣化平均化の入換えに使用すべきではなく、入換え
フラグを立てて明示する。なお本実施例では記憶システ
ム全体の制御と劣化判定の装置における制御を分け、コ
ントローラを別のものにしているが、コントローラ４０
５を記憶システムのコントローラと共用しても良い。ま
た消去時間測定タイマ４０２もハードウェアとして構成
されているが、コントローラによるソフト制御による消
去時間測定でもよい。記憶システムの部品点数削減を目
指すならこれらはなすべきことである。本実施例によれ
ば劣化管理のためのテーブルをこれまでの実施例で採用
していた消去管理テーブルに変えることができ、使用す
る記憶領域を飛躍的に節約することができる。しかもメ
モリの劣化という判定においては消去回数よりも消去時
間の方がより直接的な判定材料となるため、より正確な
劣化度の把握と、劣化の平均化が図れる効果がある。

【００２５】次に図２４の実施例を利用した消去回数管
理の別の実施例を図３２により説明する。これまでの実
施例における消去回数管理の方法は、消去が行われると
１回ずつカウントアップして消去回数を細かく把握して
いたが、本実施例では消去回数管理テーブルの記憶容量
削減のため下位のビットを切り捨ててしまう。図２４の
実施例では通常の使用状態においては消去回数をＳＲＡ
ＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリに最下位ビットまで格
納し、電源遮断時にフラッシュメモリに転送することと
していたが、この転送時に下位のビットから１ビット以
上を切り捨てる（図３２ａ）。あるいは桁上げして転送
する（図３２ｂ）。なお捨ててしまう下位のビットは、
消去回数の把握による劣化の認識が確度を失わない程度
として、フラッシュメモリの消去回数の制限値により最
適値を考えるべきであり、ビット切捨てにより切り捨て
られてしまう消去回数の最大値がフラッシュメモリの消
去回数の保証値の１％を越えない程度とする。つまり消
去回数の保証値が１万回であれば、１００回を越えない
６ビット（最大値６３）を切捨ての限度とする。本実施
例によれば消去回数の把握が正確でなくなるが、誤差は
フラッシュメモリの消去回数の保証値の１％以下とした
ため、もともと保証値の確度が一桁程度の幅があること
から、消去が起きる傾向が強いデータか否かを判断する
ものであると考えれば、本質的な問題とはならない。こ
れにより消去回数の管理に使用するフラッシュメモリの
容量を削減することができる効果は大きい。

【００２６】次にテーブル領域を削減するための他の実
施例を説明する。図３３はこれまでの実施例で説明して
いる物理セクタテーブル及び論理セクタテーブルを省略
した記憶システムの構成図である。ただしこれらの代わ
りになるアドレス変換テーブル４１１を備える。他の既
出の番号はアドレス変換テーブル４１１は劣化度平均化
のためのデータ入替えを行っていない記憶領域のアドレ
ス入力に対しては変換を行わず、データ入替えを行って
いる記憶領域のアドレス入力に対しては、入れ替えた先
のアドレスを出力するテーブルである。従って物理セク
タテーブルや論理セクタテーブルを必要とせず、基本的
にはシステムからアクセス要求のあったアドレスをその
ままメモリ上の物理的なアドレスに対応してアクセス
し、その領域の劣化が進んで劣化度の平均化のためのデ
ータの入替えを行ったら、アドレス変換の対象となる。
本実施例は第１に実施例のような、ファイルデータの記
憶単位（セクタ）と消去単位が一致している場合にだけ
適用できる。そしてアドレス変換テーブルの容量は変換
可能にできる領域の容量に依存する。すなわちアドレス
変換テーブルの容量を小さくすれば変換を行える記憶容
量が小さくなり、大きな領域を確保すれば多くの領域の
アドレスを変換できるようになる。これはシステムの寿
命に直接関与する要因である。なお図３３は第１の実施
例に改良を加えた形となっているが、消去管理テーブル
７の代わりに図２９により説明した劣化度管理テーブル
を備えた実施例にも適用できる。本実施例によれば、デ
ータ管理が簡素化され、またテーブル領域を大きく削減
できる効果がある。

【００２７】次に動作中を示すインジケータを設ける実
施例を説明する。図３４は本実施例を示した内部構成例
を示した図であり、図１７をもとにしており既出の番号
は図１７と同様のものである。その他図中４２１はライ
トバッファ９からフラッシュメモリ１へのデータの転送
中を示すプロセッサ３の出力ポート信号、４２２は出力
ポート信号４２１により転送中であることを発光により
示すインジケータである。インジケータとしては発光ダ
イオードが適当である。図３５は本実施例の外観図であ
り、（１）はカード形状の全体図、（２）は使用中の例
を示した図である。図中４２３は本発明の補助記憶装置
であるＩＣカード、４２４はコネクタ、４２５は発光ダ
イオード、４２６はホストパソコンである。図３４にお
いて標準ＩＯバス２０１によりホストのパソコンが補助
記憶装置２０５に書き込みアクセス処理の要求をして来
ると、プロセッサ３はライトデータをライトバッファ９
に格納するよう処理する。そしてそれが完了すると標準
バス２０１に書き込み完了を示す信号を出力する。その
後、プロセッサ３はライトバッファ９に格納されたデー
タをフラッシュメモリ１に転送、格納する。この処理を
行っている間プロセッサ３は出力ポート信号４２１をア
クティブにしてインジケータ４２２を発光させる。そし
てライトバッファ９からフラッシュメモリ１への転送が
終了したらプロセッサ３は出力ポート４２１をインアク
ティブにしてインジケータ４２５の発光を停止する。図
３５（１）はＩＣカード形状で適用した例で、コネクタ
とは反対側の側面にインジケータ４２５を取付け、パソ
コン本体に取り付けた状態でインジケータ４２５の点灯
が確認できるようにしている。（２）はノート型パソコ
ンに実際に挿入した様子を示しており、ユーザはインジ
ケータ４２５の点灯、非点灯を確認しながら作業ができ
る。ただしユーザが点灯を確認しなければならないのは
基本的に電源を遮断するときだけである。本実施例によ
れば、回路構成が比較的単純であり、またインジケータ
の視認性が良くユーザの誤操作が防げる効果がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば消去回数に限りがあるフ
ラッシュメモリを用いた補助記憶装置のデータ管理方式
において、特定の論理セクタアドレスの書換えが頻繁に
起きても物理的には同一の記憶領域を使用しないため、
また消去回数が多くなると消去回数の少ない領域のデー
タと入替えて消去回数の増加を平均化するため、システ
ムとして寿命が延びる効果がある。またデータメモリ素
子数は実際の記憶容量と一致する容量だけでよく冗長の
メモリ素子を必要としない。さらにメモリ内にデータ領
域だけでなく、情報を保持する領域や、データバッファ
領域をもたせることにより、周辺回路の素子数を減らし
システム全体の小型化に大きく貢献する。なおこのフラ
ッシュファイルシステムを搭載する情報機器はＨＤＤを
補助記憶装置として動作するのに、実際にはフラッシュ
メモリを用いた記憶装置である、という構成にすること
により、一般的な情報機器のハードウェアを変更するこ
となしにフラッシュファイルシステムを補助記憶装置と
することができる。またフラッシュメモリの書き換え回
数に限界があることにより、記憶装置としての寿命が信
頼性に大きく関わるが、使用限界に達したことを認識し
ユーザに報告する機能を持たせ、記憶装置としての信頼
性を向上させることができる。またフラッシュメモリの
書き込み速度が遅いために、ホスト側が電源を落されて
もフラッシュファイルシステムとしては処理が残ってい
るときには、バックアップバッテリにより処理を継続し
たり、ホストの電源装置を適宜制御することにより、デ
ータの消失を防ぐことができる。またフラッシュメモリ
の劣化度を消去時間で診断し、劣化が激しくなったらあ
まり劣化していない領域の格納データを格納することに
より、劣化の進行を抑えることができる。フラッシュメ
モリの劣化は消去時間の長短で認識できるため、正確な
劣化の進行度を把握でき、また劣化の段階で記憶すれば
劣化度の情報の記憶を比較的少ない記憶容量で行うこと
ができる効果がある。また物理セクタテーブルや論理セ
クタテーブルを省略して、セクタ番号変換テーブルを備
えることにより、システムに応じてテーブル領域を節約
することができ、ファイルデータ以外の情報データの格
納領域を小さくできる効果がある。またインジケータを
補助記憶装置に設けることにより、ホストパソコンの表
示画面上のプロンプトだけでは補助記憶装置の動作状態
が不明であるため、先述のような電源制御を採用してい
ないシステムの場合には補助記憶装置の動作中に誤って
電源を落すのを未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例のハードウエア構
成図。

【図２】本発明における第１の実施例のフラッシュメモ
リチップの記憶構成図。

【図３】本発明における第１の実施例の動作を示すメイ
ンルーチンのフローチャート

【図４】本発明における第１の実施例の消去管理動作を
示す消去管理ルーチンのフローチャート

【図５】本発明における第２の実施例のハードウエア構
成図。

【図６】本発明における第２の実施例のフラッシュメモ
リチップの記憶構成図。

【図７】本発明における第２の実施例の動作を示すメイ
ンルーチンのフローチャート

【図８】本発明における第２の実施例のセクタ整理動作
を示す整理ルーチンのフローチャート

【図９】本発明における第２の実施例の消去管理動作を
示す消去管理ルーチンのフローチャート

【図１０】本発明における第３の実施例のハードウエア
構成図。

【図１１】本発明における第３の実施例のフラッシュメ
モリチップの記憶構成図。

【図１２】本発明における第３の実施例の消去管理動作
を示す消去管理ルーチンのフローチャート

【図１３】本発明における第４の発明のハードウエア構
成図

【図１４】消去ブロックごとにテーブルを持たせたフラ
ッシュメモリチップの構成図

【図１５】データ領域とは別に情報を格納する領域を持
たせたフラッシュメモリチップの構成図

【図１６】データ領域とは別にバッファ領域をもたせた
フラッシュメモリチップの構成図

【図１７】本発明における第４の実施例のフラッシュフ
ァイルシステムのインターフェース部分のハードウエア
構成図。

【図１８】本発明における第４の実施例のフラッシュフ
ァイルシステムを補助記憶装置とする情報機器の構成
図。

【図１９】本発明における使用限界を報告する実施例の
構成図

【図２０】本発明における使用限界を報告する実施例の
フローチャート

【図２１】本発明におけるバックアップ電池を備えた実
施例の構成図

【図２２】本発明における電源制御信号を備えた実施例
の構成図

【図２３】データ領域とは別に情報格納領域をもたせた
フラッシュメモリのデータ格納の実施例

【図２４】図１３に対しＥＥＰＲＯＭを省略した実施例
の構成図

【図２５】本発明における第５の実施例のハードウエア
構成図。

【図２６】本発明における第５の実施例のフラッシュメ
モリチップの記憶構成図。

【図２７】本発明における第５の実施例の動作を示すメ
インルーチンのフローチャート

【図２８】本発明における第５の実施例のセクタ整理動
作を示す整理ルーチンのフローチャート

【図２９】時間による劣化の管理によりシステムの長寿
命化を図る実施例の構成図

【図３０】図２９の実施例における劣化管理コントロー
ラの動作フロー

【図３１】図２９の実施例における記憶システムコント
ローラの動作フロー

【図３２】消去管理テーブルの記憶容量を節減する実施
例の説明図

【図３３】セクタの管理テーブルの記憶容量をを節減す
るためにアドレス変換テーブルを採用した実施例の構成
図

【図３４】補助記憶装置の動作中を示すインジケータを
設けた実施例の構成図

【図３５】補助記憶装置の動作中を示すインジケータを
設けた実施例の外観図

【符号の説明】 １…フラッシュメモリ、３…プロセッサ、５…論理セク
タテーブル、６…物理セクタテーブル、７…消去回数管
理テーブル、８…ステータステーブル、９…ライトバッ
ファ、１３…消去ブロック、４９…書き込みセクタ数テ
ーブル、５１…整理バッファ、５２…物理セクタ、１１
１…ワンチップマイコン、１１２…ＲＡＭコア、１１３
…ＲＯＭコア、１１４…ＥＥＰＲＯＭ、１１５…ＤＲＡ
ＭまたはＳＲＡＭ、１１６…テーブル領域、１３２…テ
ーブル格納領域、１４２…バッファ領域、１４３…アド
レスカウンタ、２０７…Ｉ／Ｆレジスタ群、２２７…Ｂ
ＩＯＳＲＯＭ、２３６…Ｉ／Ｆユニット、２４１…エラ
ー報告レジスタ、２５３…バックアップバッテリ、２５
９…電源ビジー信号、４０２…消去時間測定タイマ、４
０４…劣化度管理テーブル、４１１…アドレス変換テー
ブル、４２１…出力ポート信号 ４２２…インジケータ、４２５…インジケータ（外観）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿 健一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マイクロエレクトロニクス 機器開発研究所内 (72)発明者 和田 武史 東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式 会社日立製作所半導体設計開発センタ内 (72)発明者 古野 毅 東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式 会社日立製作所半導体設計開発センタ内 (72)発明者 戸塚 隆 東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式 会社日立製作所半導体設計開発センタ内

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フラッシュメモリの記憶領域に番号を付し
   た物理セクタと、記憶デ−タを書き込むために用いる論
   理セクタ番号と実際に書き込むための物理セクタ番号と
   を対応付ける手段と、同一論理セクタ番号への書き込み
   においても消去回数に基づいて対応しない物理セクタに
   書き込みを行なうようにし該物理セクタへの書き込み回
   数が少数のセクタに集中しないよう制御する制御部とを
   有することを特徴としたフラッシュメモリを使用した記
   憶装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の記憶装置において、記憶領
   域に付した物理セクタ番号に対応した物理セクタ領域に
   書き込まれているデータの論理セクタ番号を登録した物
   理セクタ参照手段と、ある論理セクタのデータがどこの
   物理セクタに書き込まれているかを物理セクタ番号によ
   り登録した論理セクタ参照手段とを備えることを特徴と
   したフラッシュメモリを使用した記憶装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の記憶装置において、フラッ
   シュメモリの最小消去単位毎に消去回数を記録した消去
   回数参照手段を備えることを特徴としたフラッシュメモ
   リを使用した記憶装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の記憶装置において、データ
   の書き換えを行う毎に消去管理テーブルの消去回数をチ
   ェックし、該消去回数がメモリの書き換え保証回数より
   も小さくなるように設定した規定値の整数倍に達する毎
   に、消去回数が少ない記憶領域のデータを転送して書込
   むための消去回数管理手段を設け、消去回数の少ない記
   憶領域は別のデータを格納するような、消去回数の平均
   化を図ることを特徴としたフラッシュメモリを使用した
   記憶装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の記憶装置において、フラッ
   シュメモリの最小消去単位の記憶領域ごとの状態を参照
   する状態参照手段を設けてあることを特徴としたフラッ
   シュメモリを使用した記憶装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の記憶装置において、次の論
   理セクタの書き込みにおいてどの物理セクタに書き込む
   かを示す書き込みセクタポインタを設け、書き込みセク
   タポインタをカウントアップまたはカウントダウンして
   メモリをアクセスするアドレス値として使用することに
   より書き込みセクタの順序に規則性をもたせることを特
   徴としたフラッシュメモリを使用した記憶装置。
7. 【請求項７】請求項２記載の記憶装置において、該物理
   セクタ参照手段を不揮発性記憶手段で構成し、該論理セ
   クタ参照手段は揮発性記憶手段で構成することとし、シ
   ステムの電源投入時に初期設定処理として該不揮発性記
   憶手段に構成してある該物理セクタ参照手段の内容より
   該論理セクタ参照手段の内容を作り出して該揮発性記憶
   手段に格納することを特徴としたフラッシュメモリを使
   用した記憶装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の記憶装置において、フラッ
   シュメモリの最小消去単位が物理セクタの記憶容量より
   大きい場合、該最小消去単位の記憶領域を複数の物理セ
   クタに分割し、ある物理セクタの消去を行うために同一
   の最小消去単位の記憶領域に格納されている他の物理セ
   クタのデータを一時的に退避するための記憶手段を備え
   たことを特徴とするフラッシュメモリを使用した記憶装
   置。
9. 【請求項９】請求項８記載の記憶装置において、フラッ
   シュメモリの書き込み時間の高速化を図るため、書き込
   みデータを一時的に格納する記憶手段を、請求項８記載
   のデータを一時的に退避するための記憶手段と共用する
   ことを特徴としたフラッシュメモリを使用した記憶装置
10. 【請求項１０】データの格納領域とは別に最小消去単位
    ごとに対応した情報を格納する記憶領域を設け、最小消
    去単位をアクセスするためのアドレスと同一アドレスに
    より該情報をアクセスできるとともに、デ−タ格納の制
    御とは別にデータの出力を制御できるとを特徴としたフ
    ラッシュメモリチップ。
11. 【請求項１１】データの格納領域とは別に１セクタ以上
    のデータを格納するバッファ領域を備え、該バッファ領
    域には外部よりデータの書き込みが行え、かつ書き込ん
    だデータを該データの格納領域に転送し書き込むことを
    特徴としたフラッシュメモリチップ。
12. 【請求項１２】データの格納領域とは別に１セクタ以上
    のデータを格納するバッファ領域を備え、該バッファ領
    域には前記データの格納領域のデータを１セクタ単位で
    転送でき、かつ転送した該バッファ領域上のデータを外
    部に取り出すことを特徴としたフラッシュメモリチッ
    プ。
13. 【請求項１３】データの格納領域とは別に最小消去単位
    毎に対応した情報を格納する記憶領域を設け、データの
    格納領域に不良の記憶領域が発生したときにはその場所
    を登録し訂正することを特徴としたフラッシュメモリチ
    ップ。
14. 【請求項１４】請求項１記載のフラッシュメモリを使用
    した記憶装置を補助記憶装置とする情報機器。
15. 【請求項１５】ＣＰＵと、主記憶装置と、初期設定及び
    基本処理プログラムを記憶するＢＩＯＳＲＯＭと、補助
    記憶装置として請求項１記載のフラッシュメモリを用い
    た記憶装置からなる情報機器において、該ＢＩＯＳＲＯ
    Ｍに格納されているプログラムは補助記憶装置としてＨ
    ＤＤを制御するプログラムを含み、該制御プログラムに
    より該フラッシュメモリを用いた記憶装置を制御するこ
    とを特徴とした情報機器。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の情報機器において、フ
    ラッシュメモリを用いた記憶装置がフラッシュメモリの
    素子劣化に伴う使用限界に達したことを判定する判定手
    段と、該判定手段による判定結果を記憶する記憶手段を
    備えたことを特徴とする情報機器。
17. 【請求項１７】請求項１６記載の情報機器において、該
    判定手段は、記憶装置の記憶媒体であるところのフラッ
    シュメモリのうち少なくとも一つの消去動作が、予め定
    めた規定時間内に完了しなかったときに使用限界に達し
    たと判定することを特徴とした情報機器。
18. 【請求項１８】請求項１６記載の情報機器において、該
    判定手段は、記憶装置の記憶媒体であるところのフラッ
    シュメモリの消去動作が、予め定めた規定時間内に消去
    動作が完了しなくなった記憶容量を累積し、総計が一定
    容量を超えたときに使用限界に達したと判定することを
    特徴とした情報機器。
19. 【請求項１９】請求項１６記載の情報機器において、該
    判定手段は、記憶装置の記憶媒体であるところのフラッ
    シュメモリの消去を行った回数を記録しておき、一つ以
    上のフラッシュメモリが予め定めた回数を越えてしまっ
    たときに使用限界に達したと判定することを特徴とした
    情報機器。
20. 【請求項２０】請求項１６記載の情報機器において、該
    判定手段は、記憶装置の記憶媒体であるところのフラッ
    シュメモリの消去を行った回数を記録しておき、予め定
    めた回数を越えてしまったフラッシュメモリの記憶容量
    が一定値を越えたときに使用限界に達したと判定するこ
    とを特徴とした情報機器。
21. 【請求項２１】請求項１記載のフラッシュメモリを用い
    た記憶装置を補助記憶装置と、中央処理装置と、表示装
    置からなる情報機器において、該記憶装置が記憶媒体で
    あるフラッシュメモリの素子劣化による使用限界に達し
    たことを判定する判定手段と、該判定手段による判定結
    果を記憶する記憶手段と、該判定手段により使用限界に
    達したと判断したときにこれを該中央処理装置に報告す
    る手段を備えたことを特徴とする情報機器。
22. 【請求項２２】請求項１６記載の情報機器において、該
    補助記憶装置が使用限界に達したと該判定手段が判定し
    たときに、該判定を該中央処理装置に報告し、表示手段
    に使用限界に達したことを表示することにより使用者に
    警告することを特徴とした情報機器。
23. 【請求項２３】請求項１記載のフラッシュメモリを用い
    た記憶装置を補助記憶装置と、中央処理装置と、警告音
    発生装置とからなる情報機器において、該記憶装置が記
    憶媒体であるフラッシュメモリの素子劣化による使用限
    界に達したことを判定する判定手段と、該判定手段によ
    る判定結果を記憶する記憶手段と、該判定手段により使
    用限界に達したと判断したときにこれを該中央処理装置
    に報告するとともに該警告音発生装置により使用者に警
    告することを特徴とした情報機器。
24. 【請求項２４】請求項１６記載の情報機器において、該
    判定手段により判定されて該記憶手段に記憶されている
    判定結果を読み出す保守プログラムにより、該記憶装置
    が使用限界に達したことを使用者が認識できることを特
    徴とした情報機器
25. 【請求項２５】請求項１５記載の情報機器において、フ
    ラッシュメモリを用いた記憶装置が処理を行っている際
    中に情報機器の電源を落された場合、フラッシュメモリ
    を用いた記憶装置内に備えられた電池を駆動電源として
    処理を継続することを特徴とした情報機器。
26. 【請求項２６】請求項１５記載の情報機器において、情
    報機器内の電源の制御をつかさどる電源制御装置と、フ
    ラッシュメモリを用いた記憶装置が処理途中であったら
    それを該電源制御装置に伝達する伝達手段を備え、情報
    機器のデータやプログラムの演算処理をつかさどる中央
    処理装置部が動作を停止するとき、該電源制御装置は該
    伝達手段によりフラッシュメモリを用いた記憶装置の処
    理状況を調べて、もし処理途中であれば少なくともフラ
    ッシュメモリを用いた記憶装置への電源供給を続け、処
    理途中の処理を終了し電源の供給の必要がなくなったら
    電源供給を遮断することを特徴とした情報機器。
27. 【請求項２７】フラッシュメモリに格納されているデー
    タを一括消去するための最小単位である記憶領域ごとに
    メモリセルの劣化の度合いを診断する劣化診断手段と、
    該劣化診断手段による診断結果を記憶する劣化度記憶手
    段と、該劣化診断手段の診断結果と該劣化度記憶手段の
    記憶内容により該記憶領域に格納されている記憶内容を
    入れ換える記憶内容入換え手段を備えたことを特徴とす
    るフラッシュメモリを使用した記憶装置。
28. 【請求項２８】請求項２７記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置の劣化診断手段において、メモリセルの
    劣化をフラッシュメモリの格納データを一括消去する最
    小単位となる記憶領域ごとの消去回数により診断するこ
    とを特徴とするフラッシュメモリを使用した記憶装置。
29. 【請求項２９】請求項２７記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置の劣化診断手段において、メモリセルの
    劣化をフラッシュメモリの記憶内容の消去に要する時間
    により診断することを特徴とするフラッシュメモリを使
    用した記憶装置。
30. 【請求項３０】請求項２８記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置の劣化度記憶手段において、フラッシュ
    メモリの一括消去の最小単位となる記憶領域ごとの消去
    回数を記憶することを特徴とするフラッシュメモリを使
    用した記憶装置。
31. 【請求項３１】請求項３０記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置の劣化度記憶手段において、記憶する消
    去回数を下位のビットを１ビット以上切り捨てて記憶
    し、劣化度の記憶容量を節約することを特徴とするフラ
    ッシュメモリを使用した記憶装置。
32. 【請求項３２】請求項２７記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置の劣化度記憶手段において、記憶する劣
    化度を、フラッシュメモリの記憶内容の消去に要する時
    間により２以上の段階に分け、その各段階に番号を対応
    して付し、その番号を記憶することを特徴とするフラッ
    シュメモリを使用した記憶装置。
33. 【請求項３３】フラッシュメモリの格納データを一括消
    去する最小単位となる記憶領域ごとの消去回数によりメ
    モリセルの劣化の診断をする劣化診断手段と、該消去回
    数を記憶する劣化度記憶手段と、該劣化診断手段により
    該消去回数があらかじめ規定された消去回数に達したこ
    とを確認したら、該劣化度記憶手段の記録内容から、劣
    化が起こりにくい記憶内容が格納されているために消去
    回数が少ないと判断される記憶領域を探し出し、該記憶
    領域の内容を該規定された消去回数に達した記憶領域に
    転送することを特徴とした記憶内容入換え手段を備える
    フラッシュメモリを使用した記憶装置。
34. 【請求項３４】フラッシュメモリの格納データを一括消
    去する最小単位となる記憶領域ごとの消去に費やす時間
    によりメモリセルの劣化を診断する劣化診断手段と、該
    消去に費やす時間により劣化の度合いを２以上の段階に
    分け、該段階に対応して番号を付し、これを記憶する劣
    化度記憶手段と、該劣化診断手段により該劣化度記憶手
    段に記憶されていた劣化の段階より劣化が１段階以上進
    んだと判断されたら、該劣化度記憶手段から劣化が低い
    段階にあって書き換えが起こりにくい記憶内容が格納さ
    れている記憶領域を探し出し、該記憶内容を前記劣化の
    段階が一つ以上進んだ記憶領域に転送することを特徴と
    した記憶内容入換え手段を備えるフラッシュメモリを使
    用した記憶装置。
35. 【請求項３５】請求項２７記載のフラッシュメモリを使
    用した記憶装置において、記憶内容の入れ換えを行った
    場合には入れ換えた記憶領域に対するそれ以降のアクセ
    スが正しく行えるように、各記憶領域に番地を付し、そ
    れぞれの入れ換えた先の記憶領域の番地を記憶して番地
    の変換が行える変換番地記憶手段と、その内容によりア
    クセスを正しく行う番地変換制御手段を備えたことを特
    徴とするフラッシュメモリを使用した記憶装置。
36. 【請求項３６】フラッシュメモリを使用した補助記憶装
    置のホストとなる情報機器は、該補助記憶装置にデータ
    の書き込みを要求すると、該補助記憶装置からの書き込
    み完了信号を受け取ることにより該書き込みデータの出
    力を終了し、該補助記憶装置においてはホストからのデ
    ータの受取りをフラッシュメモリ以外の別のメモリに対
    して行い、該フラッシュメモリ以外のメモリへのデータ
    の受取りが終了した時点で該書き込み完了信号を該ホス
    ト情報機器に出力することを特徴としたフラッシュメモ
    リを使用した補助記憶装置。
37. 【請求項３７】請求項３６記載のフラッシュメモリを使
    用した補助記憶装置において、該補助記憶装置のホスト
    となる情報機器からの書き込みデータをフラッシュメモ
    リ以外のメモリへ格納し、これが終了して書き込み完了
    信号を該ホスト情報機器に出力した後で該フラッシュメ
    モリ以外の別のメモリからフラッシュメモリへのデータ
    転送を行うことを特徴としたフラッシュメモリを使用し
    た補助記憶装置。
38. 【請求項３８】請求項３７記載のフラッシュメモリを使
    用した補助記憶装置において、ホストとなる情報機器に
    対し、書き込み完了信号を出力した後に、フラッシュメ
    モリ以外の別のメモリから該フラッシュメモリへのデー
    タ転送を行っている間、処理中であることを使用者に知
    らせる発光手段を情報機器の筐体部に設けたことを特徴
    とするフラッシュメモリを使用した情報機器。
39. 【請求項３９】請求項５記載の記憶装置において、参照
    すべき状態としては、該記憶領域が既書き込みデ−タで
    満たされているか、メモリセルが劣化して書き込み不可
    能な状態になってるかであることを特徴としたフラッシ
    ュメモリを使用した補助記憶装置。
40. 【請求項４０】フラッシュメモリの記憶領域に番号を付
    した物理セクタが設けられており、記憶デ−タの書き込
    みのために仮想的な番号を付した論理セクタを設け、該
    論理セクタへの書き込みにおいて論理セクタ番号と実際
    に書き込む物理セクタ番号を対応させず、同一論理セク
    タへの書き込みにおいても異なる物理セクタに書き込み
    を行ない、該物理セクタへの書き込み回数が少数のセク
    タに集中しないように書き込みを分散させたことを特徴
    としたフラッシュメモリへの記憶方法。
41. 【請求項４１】分割された記憶領域を有するとともにフ
    ァイルデ−タを記憶するフラッシュメモリと、各記憶領
    域の消去回数の累計を記憶する消去管理手段と、ある記
    憶領域に対して消去回数が少ない記憶領域のデ−タを転
    送して書き込ませるとともに、該消去回数が少ない記憶
    領域には消去回数が多い記憶領域のデ−タを転送して書
    き込ませるデ−タ制御手段とを有することを特徴とする
    フラッシュメモリを使用した記憶装置。