JPH08137634A - フラッシュディスクカード - Google Patents

フラッシュディスクカード

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JPH08137634A
JPH08137634A JP6274943A JP27494394A JPH08137634A JP H08137634 A JPH08137634 A JP H08137634A JP 6274943 A JP6274943 A JP 6274943A JP 27494394 A JP27494394 A JP 27494394A JP H08137634 A JPH08137634 A JP H08137634A
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physical block
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JP6274943A
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Takayuki Shinohara
隆幸 篠原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 フラッシュメモリ6を用いたフラッシュディ
スクカード1Aにおいて、ホスト装置2より入力される
シリンダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号を、論理ブロ
ックアドレス(LBA)及びブロック内セクタアドレス
へ変換し、この論理ブロックアドレスからフラッシュメ
モリ6に格納した論理/物理ブロックアドレス変換テー
ブル5Aを参照して消去ブロックのサイズと同一の物理
ブロックアドレス(PBA)を求め、前記物理ブロック
アドレスに基づいて前記フラッシュメモリ6をアクセス
するMPU4を備えたものである。 【効果】 アドレス変換テーブルのサイズを小さくでき
る。また、安価に構成でき、電源の立ち上げ毎のテーブ
ル構築の必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、情報処理装置の外部
記憶媒体として使用されるフラッシュメモリを搭載した
フラッシュディスクカードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフラッシュディスクカードについ
て図9、図10、図11及び図12を参照しながら説明
する。図9は、従来のフラッシュディスクカードの全体
構成を示す図である。図10は、従来のフラッシュディ
スクカードのアドレス変換テーブルの構成を示す図であ
る。また、図11は、従来のフラッシュディスクカード
のアドレス指定方式を示す図である。さらに、図12
は、従来のフラッシュディスクカードのフラッシュメモ
リの構成を示す図である。
【0003】図9において、1は従来のフラッシュディ
スクカード、2はコンピュータ等のホスト装置である。
3はホスト装置2とシリンダ、ヘッド、セクタ各番号あ
るいはコマンドを受け渡すための複数のレジスタ等を有
するフラッシュディスクコントロール回路、4はカード
全体の制御を司るMPU、5は1MビットのSRAMか
らなる論理/物理セクタアドレス変換テーブル、6は例
えば20Mバイトのフラッシュメモリアレイ、7はRA
Mからなるセクタバッファである。
【0004】図10において、論理/物理セクタアドレ
ス変換テーブルは、フラッシュメモリ6の論理セクタア
ドレス(LSA)と物理セクタアドレス(PSA)の変
換テーブルである。
【0005】電気的に書き換え可能な不揮発性メモリで
あるフラッシュメモリ6は、データ書き換えの際に、読
み出し、書き込み動作よりも時間を要する消去動作が必
要である。また、フラッシュメモリ6の消去単位は、数
キロバイトから数十キロバイトのブロック単位、あるい
はチップ単位であり、ハードディスク装置のデータ転送
単位であるセクタサイズ(512バイト)より大きい。
【0006】従って、フラッシュメモリ6を用いて、ハ
ードディスク装置をエミュレートする、つまり疑似動作
させるフラッシュディスクカード1は、ホスト装置2か
らのセクタ単位でのデータ更新命令に対して、旧セクタ
データの消去は行なわず、単にそのセクタが無効である
ことを示すフラグのみを立て、フラッシュメモリ6の空
きエリアに更新データを書き込むという手法が一般的で
ある。
【0007】この際、データ更新の都度、ホスト装置2
が指定するセクタ単位のアドレス(論理セクタアドレ
ス:LSA)と、更新データが実際に書き込まれるフラ
ッシュメモリ6のアドレス(物理セクタアドレス:PS
A)の対応が変化するため、図10に示す論理/物理セ
クタアドレス変換テーブル5が使用される。
【0008】ホスト装置2からのフラッシュディスクカ
ード1に対するアクセスは、ハードディスク装置へのア
クセスと同様に、図11(a)に示すように、シリンダ
番号、ヘッド番号及びセクタ番号をフラッシュディスク
コントロール回路3の4個のレジスタに指定する。な
お、シリンダ番号は上位と下位のための2個のレジスタ
を使用する。次に、図11(b)に示すように、シリン
ダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号を論理セクタアドレ
スに変換する。このアドレス変換は、以下の式1に基づ
いて行われる。
【0009】 LSA=(C×HpC+H)×SpH+S−1 … 式1
【0010】なお、Cはシリンダ番号、HpCは1シリ
ンダ当たりのヘッド数、Hはヘッド番号、SpHは1ヘ
ッド当たりのセクタ数、Sはセクタ番号である。
【0011】次に、MPU4は、図11(c)に示すよ
うに、論理/物理セクタアドレス変換テーブル5を参照
して、論理セクタアドレス(LSA)を物理セクタアド
レス(PSA)に変換する。そして、この物理セクタア
ドレスを用いて読み出し、書き込み動作を行う。
【0012】ここで、フラッシュメモリ6の例えば論理
セクタアドレスL2の内容を更新する場合について説明
する。フラッシュメモリ6は、図12(a)に示すよう
に、物理セクタアドレスP0〜PXがデータエリア、物
理セクタアドレスPY以降がスペアエリアである。ま
た、今、フラッシュメモリ6は、論理セクタアドレスL
0〜L2が使用(実際にデータが格納)されている。
【0013】まず、MPU4は、現在の論理セクタアド
レスL2(物理セクタアドレスP2)の内容を読み、そ
のデータが有効であることを確認した後、セクタ無効フ
ラグをセットする(△印)。次に、スペアエリアの物理
セクタアドレスPYの内容をチェックし、空きセクタで
あることを確認した後、更新データを書き込む。
【0014】次に、論理/物理セクタアドレス変換テー
ブル5の論理セクタアドレスL2に対応する物理セクタ
アドレスの内容を、図12(b)の下段に示すように、
「2」から「Y」に変更する。
【0015】このように、データ更新の都度、ホスト装
置2が指定するセクタ単位のアドレス(LSA)と、更
新データが実際に書き込まれるフラッシュメモリ6のア
ドレス(PSA)の対応が変化するため、図10に示す
論理/物理セクタアドレス変換テーブル5が使用され
る。なお、単なる書き込み動作では、論理セクタアドレ
スと物理セクタアドレスを対応づけるため、MPU4は
論理/物理セクタアドレス変換テーブル5を追記する。
【0016】上記論理/物理セクタアドレス変換テーブ
ル5には、書き換えの頻度及び高速性からSRAMが使
用されるが、上記変換テーブルがセクタ(512バイ
ト)単位で構成されるため、カードの大容量化に伴い、
上記変換テーブル用のSRAMのサイズも大きくなると
いう問題があった。
【0017】一例として、20Mバイトのフラッシュデ
ィスクカード1の場合、セクタ数は40kセクタとな
り、この40kを2進表示するには、16桁(2バイ
ト)必要なため、変換テーブル用のSRAMのサイズは
80kバイトとなり、最終的には1Mビット(128k
バイト)のSRAMが必要となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
フラッシュディスクカードでは、論理/物理セクタアド
レス変換テーブル5がセクタ単位で構成されるため、カ
ードの大容量化に伴い、上記変換テーブルのサイズも大
きくなるという問題点があった。
【0019】また、サイズが大きい上記変換テーブルを
格納するためにSRAMを採用するが、上記SRAMは
揮発性であり、電源の立ち上げ毎にテーブルを構築しな
ければならないという問題点があった。
【0020】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、アドレス変換テーブルのサイズを
小さくできるとともに、上記アドレス変換テーブルの書
き換え頻度を小さくでき、フラッシュメモリの各消去ブ
ロックの消去回数を均一化してカードの寿命を延ばすこ
とができるフラッシュディスクカードを得ることを目的
とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るフラッシュディスクカードは、フラッシュメモリを用
いたフラッシュディスクカードにおいて、ホスト装置よ
り入力されるシリンダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号
を、論理ブロックアドレス及びブロック内セクタアドレ
スへ変換し、この論理ブロックアドレスから論理/物理
ブロックアドレス変換テーブルを参照して物理ブロック
アドレスを求め、前記物理ブロックアドレスに基づいて
前記フラッシュメモリをアクセスする制御手段を備えた
ものである。
【0022】この発明の請求項2に係るフラッシュディ
スクカードは、物理ブロックのサイズが、消去ブロック
のサイズと同一のものである。
【0023】この発明の請求項3に係るフラッシュディ
スクカードは、前記論理/物理ブロックアドレス変換テ
ーブルが、フラッシュメモリに格納されたものである。
【0024】この発明の請求項4に係るフラッシュディ
スクカードは、前記フラッシュメモリの物理ブロック毎
にその消去特性に係る情報を格納したものである。
【0025】
【作用】この発明の請求項1に係るフラッシュディスク
カードにおいては、ホスト装置より入力されるシリンダ
番号、ヘッド番号及びセクタ番号を、論理ブロックアド
レス及びブロック内セクタアドレスへ変換し、この論理
ブロックアドレスから論理/物理ブロックアドレス変換
テーブルを参照して物理ブロックアドレスを求め、前記
物理ブロックアドレスに基づいて前記フラッシュメモリ
をアクセスする制御手段を備えたので、アドレス変換テ
ーブルのサイズを小さくできる。
【0026】この発明の請求項2に係るフラッシュディ
スクカードにおいては、物理ブロックのサイズを、消去
ブロックのサイズと同一としたので、アドレス変換テー
ブルのサイズを小さくでき、アドレス変換テーブルの内
容の書き換え頻度を小さくできる。
【0027】この発明の請求項3に係るフラッシュディ
スクカードにおいては、前記論理/物理ブロックアドレ
ス変換テーブルを、フラッシュメモリに格納したので、
安価に構成でき、電源の立ち上げ毎のテーブル構築の必
要がない。
【0028】この発明の請求項4に係るフラッシュディ
スクカードにおいては、前記フラッシュメモリの物理ブ
ロック毎にその消去特性に係る情報を格納したので、消
去ブロックの劣化を均一化でき、ひいては寿命を長くで
き、信頼性の高いものが実現できる。
【0029】
【実施例】
実施例1.この発明の一実施例について図1、図2、図
3、図4、図5、図6及び図7を参照しながら説明す
る。図1は、この発明の実施例1の全体構成を示すブロ
ック図である。図2は、この発明の実施例1の論理/物
理ブロックアドレス変換テーブルの構成を示す図であ
る。図3は、この発明の実施例1の物理ブロックの構成
を示す図である。また、図4は、この発明の実施例1の
アドレス指定方式を示す図である。図5及び図6は、こ
の発明の実施例1の読み出し及び書き込み動作を示すフ
ローチャートである。さらに、図7は、この発明の実施
例1のフラッシュメモリの構成を示す図である。なお、
各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0030】図1において、1Aはフラッシュディスク
カード、2はこのフラッシュディスクカード1Aを外部
記憶媒体としてアクセスするホスト装置である。また、
3はフラッシュディスクコントロール回路、4はカード
内マイクロプロセッサユニット(MPU)、6はフラッ
シュメモリアレイ、7はRAMからなるセクタバッファ
である。さらに、5Aは読み出し・書き込み動作時に、
MPU4が参照する論理/物理ブロックアドレス変換テ
ーブルであって、フラッシュメモリアレイ6の一部に格
納されている。なお、論理/物理ブロックアドレス変換
テーブル5Aは、別に設けたフラッシュメモリに格納し
てもよい。
【0031】図2において、論理/物理ブロックアドレ
ス変換テーブル5Aは、フラッシュメモリ6の論理ブロ
ックアドレス(LBA)と物理ブロックアドレス(PB
A)の変換テーブルである。なお、論理及び物理ブロッ
クは消去ブロックと同一サイズである。
【0032】図3において、物理ブロックは、ブロック
IDと、所定数のセクタとから構成され、各セクタはセ
クタIDとデータエリアとから構成される。なお、図3
は、セクタアドレス1からmまで使用している状態を示
す。物理ブロックの先頭には、ブロックIDエリアが有
り、本物理ブロックに相当する論理ブロック番号、本物
理ブロックの使用状況を示すブロックステータス情報及
び本物理ブロックの消去回数等のデータが格納される。
ブロックIDエリアに続いて、各セクタデータがセクタ
IDデータとセットで格納される。セクタIDには、該
セクタが本物理ブロック内の何番目のセクタかを示すセ
クタ番号及び本セクタデータが有効か無効かを示すセク
タ無効フラグ等の情報が格納される。
【0033】ホスト装置2から、フラッシュディスクカ
ード1Aに対するアクセスは、ハードディスク装置(図
示せず)へのアクセス同様、図4(a)に示すように、
シリンダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号を指定するこ
とにより、データ転送単位である512バイトサイズの
セクタに対する読み出し動作又は書き込み動作が行なわ
れる。次に、この実施例1に係るフラッシュディスクカ
ード1Aでは、ホスト装置2より与えられるシリンダ・
ヘッド・セクタのアドレス指定方式を、図4(b)に示
すように、従来と同様に式1に基づいて論理セクタアド
レス(LSA)に変換する。
【0034】次に、カード内フラッシュメモリ6の消去
ブロックサイズと等しいサイズの論理ブロックアドレス
(LBA)及び該論理ブロック内のセクタアドレス(S
A)を指定するように、下記の式2に基づいて図4
(c)に示すアドレス方式を変換する。なお、式2にお
いて、商がLBA、余りがSAである。また、ブロック
当たりのセクタ数としては、例えば消去ブロック(論理
ブロック)のサイズを64kバイトとすると、ブロック
ID、セクタID、空きセクタ等を考慮して100セク
タ(50kバイト)が考えられる。
【0035】 LBA=LSA÷(ブロック当たりのセクタ数) … 式2
【0036】そして、カード内フラッシュメモリ6への
アクセスは、図2に示す論理/物理ブロックアドレス変
換テーブル5AをMPU4が参照し、物理ブロックアド
レス(PBA)が決定され、前記論理ブロック内セクタ
アドレス(SA)を用いて、該物理ブロック内のセクタ
に対する読み出し、書き込み動作が行なわれる(ステッ
プ10〜14、ステップ30〜34)。
【0037】以上のように、この実施例1に係るフラッ
シュディスクカード1Aでは、論理/物理ブロックアド
レス変換テーブル5Aを使用するとともに、フラッシュ
メモリ6を消去ブロックサイズ毎に管理するようにした
ため、該アドレス変換テーブル5Aのサイズを小さくす
ることが可能となる。例えば、20Mバイトのフラッシ
ュメモリ6の場合、消去ブロック(論理ブロック)のサ
イズを64kバイトとすると、論理ブロック数は320
となり、2バイトで1ブロックを表示しても、アドレス
変換テーブル5Aのサイズは1kバイトで十分である。
従って、従来のアドレス変換テーブル5は128kバイ
ト(1Mビット)必要であったので、この実施例1では
128分の1となる。
【0038】読み出し動作については、この後、MPU
4は、該当セクタID内のセクタ無効フラグがリセット
されていればセクタ有効と判定し、セクタデータを取り
出す(ステップ15〜16)。一方、セクタ無効フラグ
がセットされていればセクタ無効と判定し、セクタアド
レスポインタPを、セクタmの次のセクタ(m+1)に
設定し、当初は空きセクタであったエリアを順次検索
し、有効なセクタを捜し出してセクタデータを取り出す
(ステップ17〜21)。なお、図中、mはブロック内
の最終論理セクタ番号である。
【0039】また、書き込み動作については、この後、
MPU4は、該当セクタID内のセクタ使用フラグがリ
セットされていればセクタ未使用と判定し、セクタID
とセクタデータを格納する(ステップ35〜36)。一
方、セクタ使用フラグがセットされていればセクタ使用
中と判定し、以下に説明するように更新動作を行う。
【0040】例えば、セクタ2の内容を更新する場合に
ついて説明する。まず、MPU4は、現在のセクタID
2の内容を読み、そのデータが有効であることを確認し
た後、セクタ無効フラグをセットする。次に、本ブロッ
ク内の最終セクタmの次のアドレスの内容をチェック
し、空きセクタであることを確認した後、新しいセクタ
ID2及びセクタ2のデータを書き込む(ステップ39
〜42)。なお、最終セクタmの次のアドレスのセクタ
が空きセクタでない場合は、セクタアドレスポインタP
を更新して同様の処理を繰り返す(ステップ44)。
【0041】以上のように、この実施例1においては、
各物理ブロック内に空きセクタエリアを設け、該物理ブ
ロック内セクタデータの更新の際は、同一物理ブロック
内の空きセクタに書き込むようにしたので、セクタ内容
の更新の都度、論理/物理ブロックアドレス変換テーブ
ル5Aの更新の必要が無く、上記アドレス変換テーブル
5Aを格納するメモリとして、SRAMよりも安価で、
不揮発性のため電源の立ち上げ毎のテーブル再構築が不
必要なフラッシュメモリが使用可能である。
【0042】最後に、同一物理ブロック内のセクタデー
タの更新が進み、空きセクタが無くなった場合の動作に
ついて説明する。
【0043】この場合、その物理ブロック内の有効なm
個のセクタは、初期(消去)状態の他のスペアブロック
へ転送される。この際、論理/物理ブロックアドレス変
換テーブル5Aの該当する論理ブロックアドレスに対応
する物理ブロックアドレスの内容は、このスペアブロッ
クの物理ブロックアドレスに変更される。スペアブロッ
クへのセクタデータの転送が完了すると、旧物理ブロッ
クのブロックIDの消去回数データを退避させた後、旧
物理ブロックをブロック消去し、消去回数をプラス1し
て、ブロックIDエリアに書き込むことにより、この旧
物理ブロックは新しいスペアブロックとなる。
【0044】すなわち、MPU4は、セクタアドレスポ
インタPがM(ブロック内の最終物理セクタ番号)と等
しくなると(ステップ43)、該当物理ブロックに空き
セクタが無いと判定する。例えば、図7に示すように、
物理ブロックアドレス「3」の空きセクタが無くなる
と、その物理ブロック内の有効なm個のセクタは、物理
ブロックアドレス「8」の初期(消去)状態のスペアブ
ロックへ転送される。まず、上記スペアブロックの該当
セクタアドレスへ該当セクタIDとセクタデータが書き
込まれ、次に、物理ブロック「3」の有効な全部のセク
タを物理ブロック「8」の該当セクタアドレスへコピー
する(ステップ45〜46)。
【0045】このとき、論理/物理ブロックアドレス変
換テーブル5Aの論理ブロックアドレス「3」に対応す
る物理ブロックアドレスの内容は、このスペアブロック
の物理ブロックアドレス「8」に変更される(ステップ
47)。スペアブロックへのセクタデータの転送が完了
すると、旧物理ブロック「3」のブロックIDの消去回
数データを退避させた後、旧物理ブロック「3」をブロ
ック消去し、消去回数をプラス1して、ブロックIDエ
リアに書き込むことにより、この旧物理ブロック「3」
は新しいスペアブロックとなる(ステップ48)。
【0046】MPU4は、新たにスペアブロックへのデ
ータ転送の必要が生じた場合、各スペアブロックのブロ
ックIDの消去回数をチェックし、各ブロックの劣化が
均一となるように制御することにより、カードとして書
き換え回数(寿命)を長くすることが可能となり、信頼
性の高いカードが実現できる。
【0047】実施例2.なお、上記実施例1では、図3
に示すように、各セクタIDとセクタデータをセットに
して格納するようにしたが、この実施例2は、図8に示
すように、セクタIDエリアと、セクタデータエリアを
分けて格納してもよい。
【0048】実施例3.また、上記実施例1では、消去
特性を示すパラメータとして、ブロックIDへ消去回数
を書き込むとしたが、この実施例3では、ブロック消去
に要した時間、又はそれに対応する消去パルス数を消去
特性を示すパラメータとするものである。従って、各ブ
ロックの劣化をより均一化できる。
【0049】
【発明の効果】この発明の請求項1に係るフラッシュデ
ィスクカードは、以上説明したとおり、ホスト装置より
入力されるシリンダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号
を、論理ブロックアドレス及びブロック内セクタアドレ
スへ変換し、この論理ブロックアドレスから論理/物理
ブロックアドレス変換テーブルを参照して物理ブロック
アドレスを求め、前記物理ブロックアドレスに基づいて
前記フラッシュメモリをアクセスする制御手段を備えた
ので、アドレス変換テーブルのサイズを小さくできると
いう効果を奏する。
【0050】この発明の請求項2に係るフラッシュディ
スクカードは、以上説明したとおり、物理ブロックのサ
イズを、消去ブロックのサイズと同一としたので、アド
レス変換テーブルのサイズを小さくでき、アドレス変換
テーブルの内容の書き換え頻度を小さくできるという効
果を奏する。
【0051】この発明の請求項3に係るフラッシュディ
スクカードは、以上説明したとおり、前記論理/物理ブ
ロックアドレス変換テーブルを、フラッシュメモリに格
納したので、安価に構成でき、電源の立ち上げ毎のテー
ブル構築の必要がないという効果を奏する。
【0052】この発明の請求項4に係るフラッシュディ
スクカードは、以上説明したとおり、前記フラッシュメ
モリの物理ブロック毎にその消去特性に係る情報を格納
したので、消去ブロックの劣化を均一化でき、ひいては
寿命を長くでき、信頼性の高いものが実現できるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1の構成を示すブロック図
である。
【図2】 この発明の実施例1の論理/物理ブロックア
ドレス変換テーブルを示す図である。
【図3】 この発明の実施例1の論理及び物理ブロック
の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施例1のアドレス指定方式を示
す図である。
【図5】 この発明の実施例1の読み出し動作を示すフ
ローチャートである。
【図6】 この発明の実施例1の書き込み動作を示すフ
ローチャートである。
【図7】 この発明の実施例1のフラッシュメモリの構
成を示す図である。
【図8】 この発明の実施例2の論理及び物理ブロック
の構成を示す図である。
【図9】 従来のフラッシュディスクカードの構成を示
す図である。
【図10】 従来のフラッシュディスクカードの論理/
物理セクタアドレス変換テーブルを示す図である。
【図11】 従来のフラッシュディスクカードのアドレ
ス指定方式を示す図である。
【図12】 従来のフラッシュディスクカードのフラッ
シュメモリの構成を示す図である。
【符号の説明】
1A フラッシュディスクカード、2 ホスト装置、3
フラッシュディスクコントロール回路、4 MPU、
5A 論理/物理ブロックアドレス変換テーブル、6
フラッシュメモリアレイ、7 セクタバッファ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フラッシュメモリを用いたフラッシュデ
    ィスクカードにおいて、ホスト装置より入力されるシリ
    ンダ番号、ヘッド番号及びセクタ番号を、論理ブロック
    アドレス及びブロック内セクタアドレスへ変換し、この
    論理ブロックアドレスから論理/物理ブロックアドレス
    変換テーブルを参照して物理ブロックアドレスを求め、
    前記物理ブロックアドレスに基づいて前記フラッシュメ
    モリをアクセスする制御手段を備えたことを特徴とする
    フラッシュディスクカード。
  2. 【請求項2】 物理ブロックのサイズは、消去ブロック
    のサイズと同一であることを特徴とする請求項1記載の
    フラッシュディスクカード。
  3. 【請求項3】 前記論理/物理ブロックアドレス変換テ
    ーブルは、フラッシュメモリに格納されたことを特徴と
    する請求項1又は2記載のフラッシュディスクカード。
  4. 【請求項4】 前記フラッシュメモリの物理ブロック毎
    にその消去特性に係る情報を格納したことを特徴とする
    請求項2又は3記載のフラッシュディスクカード。
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