JPH1185629A - フラッシュ・メモリの管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信装置や情報処理装置の補助記憶装置に
適用されるフラッシュ・メモリの管理方式に関し、最小
消去単位領域内のデータ記憶密度を向上させ、併用され
る揮発性メモリ上で情報が消失しても復元でき、最小消
去単位領域の書換え消去回数を平均化すると共に書換え
消去回数を縮減でき、最小消去単位領域毎の書換え消去
回数を管理する手段を設ける必要がなく、データの書込
み動作が最小消去単位領域の消去動作によって遅延させ
られず、更に、書込み不能なチップや書込み不能な最小
消去単位領域をスキップするための管理を、正常な場合
と全く同じにすることができるフラッシュ・メモリの管
理方式を提供する。 【解決手段】 フラッシュ・メモリの最小消去単位領
域を任意の大きさの書込み単位領域に分割し、特定の書
込み単位領域を当該最小消去単位領域の全ての書込み単
位領域を管理する管理領域とし、残余の書込み単位領域
をデータを格納する記憶領域とするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信装置や情報処
理装置の補助記憶装置に適用されるフラッシュ・メモリ
の管理方式に係り、特に、最小消去単位領域（所謂セク
タである。）内のデータ記憶密度を向上させることがで
き、フラッシュ・メモリの管理のために併用される揮発
性メモリ上でデータや管理情報が消失してもそれを復元
することができ、最小消去単位領域の書換え消去回数を
平均化すると共に書換え消去回数を縮減することがで
き、最小消去単位領域毎の書換え消去回数を管理するた
めだけの手段を設ける必要がなく、データの書込み動作
が最小消去単位領域の消去動作によって遅延させられ
ず、更に、書込み不能な最小消去単位領域や書込み不能
なチップをスキップするための管理を、当該最小消去単
位領域や当該チップが正常な場合と全く同様に行なうこ
とができるフラッシュ・メモリの管理方式に関する。

【０００２】通信装置や情報処理装置に対する高機能
化、高性能化の要請は常に強いものがあるが、特に近年
のダウンサイジング、パーソナルな通信や情報処理の進
展及びパーソナルな通信と情報処理の統合によって、高
機能化、高性能化の要請と共に、小型化の要請が加速さ
れている。

【０００３】通信装置においては、古くはハードウェア
・ロジックによって様々な機能を実現していたが、止ま
るところを知らない高機能化、高性能化、小型化の要請
に的確に対応するために、プログラム制御形の中央演算
処理装置を適用することが必須になってからでも長い年
月が経っている。

【０００４】一方、もとよりプログラム制御形の中央演
算処理装置を適用して高機能化、高性能化に柔軟に対応
していた情報処理装置においても、小型化の要請には厳
しいものがある。例えば、所謂モーバイル・コンピュー
ティングのように通信と統合されるケースにおいても、
所謂ノート・パソコンのようにスタンド・アロンの形態
で使用されるケースにおいても、ポータブルであること
の重要性が一層増しており、小型化、軽量化が必須要件
になっている。

【０００５】又、ワークステーションやパーソナル・コ
ンピュータの高機能化、高性能化を背景にした所謂ダウ
ンサイジングが浸透するにつれて、可搬型でなくてもワ
ークステーションやパーソナル・コンピュータに対して
更なる小型化の要請が強くなっている。

【０００６】しかも、ワークステーションやパーソナル
・コンピュータが通信関係の装置の構成要素として使用
されるようにもなってきている。かかる通信装置や情報
処理装置を小型化する場合、システム設計上のバランス
に配慮すると、特定の部位のみに厳しい要求をすること
は避けるべきであるが、現状から判断すると補助記憶装
置の小型化は優先されるべきものと考えるのが妥当であ
る。

【０００７】補助記憶装置には不揮発性であること及び
大容量であることが要請される。従って、通常、ハード
・ディスク記憶装置が適用されることが多い。そのハー
ド・ディスク記憶装置自体の小型化、高信頼化について
も多大な努力が払われており、小型化の実績には驚異的
なものがあることは誰もが認めるところである。

【０００８】しかし、記憶媒体上に浮いたヘッドによっ
て読み書きをするという動作原理と、回転機構を必要と
する構造により、その小型化に限界があってもいたしか
たないものと思われる。

【０００９】しかも、通信装置や情報処理装置は２４時
間の連続運転を要求されることが通常であるが、回転機
構の存在がハード・ディスク記憶装置の寿命を短くする
ことが原因となって通信装置、情報処理装置自体の信頼
性をも制限することになっている。

【００１０】又、商品の性格から見ても、ハード・ディ
スク記憶装置の商品寿命は短く、物理的な寿命に達して
交換が必要とされる時に当該ハード・ディスク記憶装置
の商品寿命が終わっており、交換対象のものと同一のハ
ード・ディスク記憶装置が市場には存在しないこともあ
る。

【００１１】このため、交換の際に異なる仕様のハード
・ディスク記憶装置を採用せざるを得ず、それに伴って
ハードウェア、ソフトウェア両面にわたる設計変更を余
儀なくされる。これは、限りある人的リソースをマイナ
ス指向で使うことにつながるものであり、しかも多大な
経費の発生と時間の消費を伴うものであるので、健全な
企業運営のためには避けるべきものである。

【００１２】上記の如き設計変更を回避するために、バ
ックアップ用に同一仕様のハード・ディスク記憶装置を
通信装置や情報処理装置のメーカーで購入して保管し、
ハード・ディスク記憶装置が寿命に達した時に交換する
という手法が採られることがあるが、これは棚卸し資産
の増加を招くので、やはり経営上好ましくない。

【００１３】このような事情から、補助記憶装置を回転
機構が不要な半導体メモリに転換することが急務となっ
ている。電気的な手段で消去が可能で、電源を断にして
も記憶内容を保持できる、即ち不揮発性である半導体メ
モリには、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し
専用メモリ（Ｅ² ＰＲＯＭ）とフラッシュ・メモリとが
あるが、いずれにおいても書換え消去回数によって物理
的な寿命が制限される。

【００１４】特に、補助記憶装置に適用されて書換え消
去が頻繁に行なわれるフラッシュ・メモリにおいては、
書換え消去回数による寿命の制限は致命的な問題であ
り、寿命を延長するための手段の開発が強く要請されて
いる。

【００１５】

【従来の技術】図１３は、フラッシュ・メモリの構成
で、フラッシュ・メモリの１チップを示している。

【００１６】図１３において、１はフラッシュ・メモリ
のチップであり、１０、１１、１２及び１３は該フラッ
シュ・メモリのチップ１内の最小消去単位領域（前述の
如くセクタと呼ばれることが多いが、この明細書では原
則として“最小消去単位領域”を用いる。一方、複合語
に“最小消去単位領域”を用いると表現が煩雑になる場
合及び図中の表示を簡単にする場合には“セクタ”を用
いる。）である。フラッシュ・メモリにおいては、格納
内容が消去された領域に新たに書込みを行なうことがで
きるが、一括に消去をすることができる最小の領域が最
小消去単位領域である。

【００１７】そして、通常は特定のデータを特定の最小
消去単位領域に格納している。従って、書換えが頻繁に
行われるデータを格納した最小消去単位領域は早期に書
換え消去回数が規定回数に達し、書換え回数が少ないデ
ータを格納した最小消去単位領域は書換え消去回数に余
裕を持っているということになる。

【００１８】フラッシュ・メモリを適用した記憶装置の
書換え消去回数制限に対する寿命延長手段としては下記
のものがある。即ち、フラッシュ・メモリを構成する最
小消去単位領域毎に書換え消去回数を管理し、書換え消
去回数が規定の回数に達した最小消去単位領域に格納さ
れているデータを、書換え消去回数が少ない（“規定回
数に対して遙かに余裕がある”と言う意味である。）最
小消去単位領域に格納されているデータと入れ換えるこ
とによって、各最小消去単位領域の書換え消去回数を平
均化して寿命延長を図っている。

【００１９】図１４は、通信装置、情報処理装置及びそ
れらに適用される各種端末装置で使用される、一般的な
中央演算処理装置の構成である。図１４において、５１
は中央処理ユニット（図ではＣＰＵと表示してい
る。）、５２は処理中のデータや実行中のプログラムな
どを格納する主記憶装置である。５３は大量のデータを
格納する補助記憶装置で、ここではフラッシュ・メモリ
で構成される補助記憶装置を想定している。５４は該補
助記憶装置５３の管理データを格納したり、該補助記憶
装置５３からデータを転送して一時記憶し、該データの
書換えを行なうバッファ・メモリで、高速性が重要なた
めに通常揮発性のランダム・アクセス・メモリが適用さ
れる。５５はデータの入力や中央処理ユニットでの処理
結果の表示及び印字を行なう入出力装置である。

【００２０】その他、中央演算処理装置には通信インタ
フェースなどが設置されるケースが多いが、本発明の対
象である補助記憶装置を中心に図示しているので、図１
４ではそれらの図示を省略している。

【００２１】フラッシュ・メモリからなる補助記憶装置
において、例えば或る最小消去単位領域の書換え消去回
数が規定回数に達して、該書換え消去回数が規定回数に
達した最小消去単位領域に格納されているデータを、書
換え消去が行なわれるのが稀なために書換え消去回数が
該規定回数に対して余裕がある最小消去単位領域に格納
されているデータと入れ換えを行なう場合に、入れ換え
対象のデータを高速の揮発性メモリを適用したバッファ
・メモリに一旦転送し、フラッシュ・メモリ上の書換え
消去回数が規定回数に達した最小消去単位領域と書換え
消去回数に余裕がある最小消去単位領域に格納されてい
るデータを消去し、必要なら該バッファ・メモリ上に転
送されたデータの書換えを行なった後で、書換え消去回
数が多い方のデータを書換え消去回数に余裕がある最小
消去単位領域に書込み、書換え消去回数が少ない方のデ
ータを書換え消去回数が規定回数に達した最小消去単位
領域に書込むという処理を行なっている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】フラッシュ・メモリを
適用した補助記憶装置の管理方式における従来の寿命延
長手段には以下に述べる問題がある。

【００２３】即ち、 最小消去単位領域を単位としてデータの書込みを行
なうので、特に、一のデータの規模が小さい場合には最
小消去単位領域の記憶密度が低く、フラッシュ・メモリ
の利用効率が悪くなる。

【００２４】 通信装置や情報処理装置においては、
特定のデータに書換えが集中することが多い。この場
合、特定のデータに特定の最小消去単位領域を固定的に
割り当てる従来の方式では、書換えの頻度が高いデータ
に割り当てられた最小消去単位領域は早く書換え消去の
規定回数に達して、書換え消去回数が少ない最小消去単
位領域との間でデータの入れ換えなければならなくな
る。つまり、格納されるデータの性質の違いによって最
小消去単位領域毎の書換え消去回数を平均化することが
できず、特定の最小消去単位領域の書換え消去回数が突
出し、当該最小消去単位領域は早期に使用不能になる。

【００２５】そうなった最小消去単位領域は使用しない
ようにして、当該最小消去単位領域に格納されていたデ
ータには新たな最小消去単位領域を割当てるということ
をしても、その最小消去単位領域も早期に使用不能にな
る。従って、フラッシュ・メモリのチップ自体が早期に
使用不能に陥る。

【００２６】これを避けるために、上記のように書換え
消去回数が規定回数に達した最小消去単位領域に格納さ
れているデータと、書換え消去回数が少ないために該書
換え消去回数が規定回数に達した最小消去単位領域に書
換えられるデータを入れ換えることをする。しかし、こ
れについても下記の問題がある。

【００２７】即ち、入れ換えを行なうに当たっては、書
換え消去回数が規定回数に達した最小消去単位領域に格
納されているデータと、書換え消去回数が少ない最小消
去単位領域に格納されているデータを、一旦外部のバッ
ファ・メモリに転送して、フラッシュ・メモリ上の書換
え消去回数が規定回数に達した最小消去単位領域に格納
されているデータと、書換え消去回数が少ない最小消去
単位領域に格納されているデータを消去した後で、格納
する最小消去単位領域を交換するように該バッファ・メ
モリから二のデータがフラッシュ・メモリ上に再転送さ
れて、格納しなおされる。

【００２８】上記入れ換え動作を行なうために、当然、
書換え消去回数が少ない最小消去単位領域の検索を行な
う必要がある。この検索を行なっている時間にはフラッ
シュ・メモリへのデータの書込み及びフラッシュ・メモ
リからのデータの読出しを行なうことはできない。

【００２９】又、上記二のデータの入れ換え時のフラッ
シュ・メモリとバッファ・メモリ間のデータ転送と、フ
ラッシュ・メモリ上の入れ換え対象の最小消去単位領域
の記憶内容を消去をしている間にもフラッシュ・メモリ
へのデータの書込み及びフラッシュ・メモリからのデー
タの読出しを行なうことはできない。

【００３０】従って、上記入れ換え動作は通信装置や情
報処理装置本来の処理能力を低下させることになる。 フラッシュ・メモリに格納されているデータの書換
えを行なう時、書換え対象となるデータを格納している
最小消去単位領域内の全データを一旦バッファ・メモリ
に転送してからフラッシュ・メモリ上の最小消去単位領
域に格納されているデータを消去し、転送先のバッファ
・メモリ上でデータの書換えを行なった後で、フラッシ
ュ・メモリの元の最小消去単位領域に転送するという処
理を行なっている。このデータの転送は最小消去単位領
域を単位に行なわれるので、当然、一回に転送されるデ
ータ量が多くなる。これは、書換え消去回数が規定に達
したために書換え消去回数が少ない最小消去単位領域の
データと入れ換えをする時にも同じことである。

【００３１】即ち、フラッシュ・メモリからバッファ・
メモリへのデータ転送とバッファ・メモリからフラッシ
ュ・メモリへのデータ転送に長時間を要するために、通
信装置や情報処理装置が本来行なうべき処理を遅延さ
せ、通信装置や情報処理装置本来の処理能力を低下させ
る。

【００３２】 二のデータの入れ換えやデータの書換
えの時には、上記の如く、対象となるデータを一旦バッ
ファ・メモリに転送し、再びフラッシュ・メモリ上にデ
ータを転送する。この両方向の転送を高速に行なう必要
性があるためにバッファ・メモリには揮発性のメモリが
適用される。

【００３３】従って、データをバッファ・メモリに転送
した後で当該バッファ・メモリの電源に断障害が発生す
ると、バッファ・メモリに転送されたデータが消滅する
が、現状の方式では消滅したデータを復元することはで
きず、補助記憶装置として著しい信頼性の低下を招く。

【００３４】この対策として、単純にバッファ・メモリ
をフラッシュ・メモリ上に設けるというのでは、フラッ
シュ・メモリ上の捕縄記憶本来のための領域が縮減され
ると共に、バッファ・メモリ領域として使用される最小
消去単位領域での書換え消去回数が当然最も多くなり、
当該最小消去単位領域が早く使用不可能になる。

【００３５】この対策として、フラッシュ・メモリ上の
バッファ・メモリ領域に対して予備領域を設けると、補
助記憶本来のための記憶領域が一層縮減される。 各最小消去単位領域毎の書換え消去回数やデータの
格納位置情報等の管理情報が消失しないようにするため
に、フラッシュ・メモリ上にそれらを格納すると、やは
り、補助記憶のための領域が縮減される。

【００３６】その上、管理情報は書換え消去回数が多い
ので、管理情報格納領域の予備領域を設けなくてはなら
ないことになって、補助記憶本来のための記憶領域が一
層縮減されることになる。

【００３７】逆に、管理情報を揮発性メモリに格納して
おく場合には、電源断による管理情報の消失という問題
から逃れられない。という問題である。

【００３８】しかも、 最小消去単位領域毎に書換え消去回数を計数するた
めの計数手段を備えておく必要がある。という問題や、 書込み不能になったフラッシュ・メモリのチップや
最小消去単位領域をスキップして書込みを行なう場合の
フラッシュ・メモリの管理方式がフラッシュ・メモリが
正常な状態での管理方式と異なり、フラッシュ・メモリ
の管理方式が複雑になる。という問題もある。

【００３９】本発明は、かかる問題に鑑み、最小消去単
位領域内のデータ記憶密度を向上させることができ、併
用される揮発性メモリ上でデータや管理情報が消失して
も復元することができる上に揮発性メモリに格納した情
報をバックアップのためにフラッシュ・メモリ上に格納
する必要がなく、最小消去単位領域の書換え消去回数を
平均化すると共に書換え消去回数を縮減することがで
き、最小消去単位領域毎の書換え消去回数を管理する手
段を別に設ける必要がなく、データの書込み動作が最小
消去単位領域の消去動作によって遅延させられることが
なく、更に、書込み不能なチップや書込み不能な最小消
去単位領域をスキップするための管理を書込み不能なチ
ップや最小消去単位領域がない場合と全く同様に行なう
ことができるフラッシュ・メモリの管理方式を提供する
ことを目的とする。

【００４０】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、フラッシ
ュ・メモリの最小消去単位領域を任意の大きさの書込み
単位領域に分割して、特定の書込み単位領域を当該最小
消去単位領域内の全ての書込み単位領域を管理する情報
を格納する管理領域とし、当該最小消去単位領域内の残
余の書込み単位領域をデータを格納する記憶領域とする
フラッシュ・メモリの管理方式である。

【００４１】第一の発明によれば、最小消去単位領域を
分割した書込み単位領域（これは、本発明特有の概念で
あるために一般的な呼称はない。この明細書では原則的
に“書込み単位領域”を使用する。ただ、複合語に“書
込み単位領域”を使用すると表現が煩雑になる場合や、
図中の表示の複雑さを避ける場合には“ブロック”を使
用する。）を単位にデータの書込みを行なうことができ
るため、特に一のデータの平均データ量が小さい時に最
小消去単位領域内の記憶密度を向上させることが可能に
なる。

【００４２】又、上記書込み単位領域を単位にデータを
取り扱うので、バッファ・メモリとの間のデータの転送
に要する時間を短縮することができる。更に、該管理領
域に格納している情報を参照してデータの格納位置情報
や書込み開始位置情報を知ることができるので、データ
の書換えのためにバッファ・メモリ上に転送されたデー
タが消失するという障害があっても、消失したデータを
復元することが可能になる。

【００４３】第二の発明は、フラッシュ・メモリの各チ
ップに消去された状態の最小消去単位領域（これを退避
領域と呼ぶことにする。）を設けておき、一のチップ内
では退避領域以外の最小消去単位領域にデータを書込
み、当該最小消去単位領域へのデータ書込みが終了した
ら、前記最小消去単位領域に対応する次のチップの最小
消去単位領域に書込み位置を移動してゆく。そして、全
てのチップの退避領域以外の最小消去単位領域全てにデ
ータを書き込んだ時には最初のチップに戻って書込みを
行なうが、その際に、以前は退避領域であった最小消去
単位領域に、当該最小消去単位領域と特定の位置関係に
ある記憶領域であった最小消去単位領域に格納されてい
る有効なデータを移動した後で当該最小消去単位領域に
継続するデータを書き込み、有効なデータの移動元とな
った最小消去単位領域を新たな退避領域にするフラッシ
ュ・メモリの管理方式である。

【００４４】第二の発明により、チップ内に消去された
状態の退避領域を設定しているので常にチップ内に使用
可能な記憶領域を確保できる。そして、退避領域は書込
みが進むにつれて交代するので、各最小消去単位領域の
書換え消去回数を平均化することができる。

【００４５】又、上記のように、最小消去単位領域に順
番にデータを格納してゆく方式であるので、従来の技術
のように、特定の書込み単位領域において書換え消去回
数が規定回数に達した時に書換え消去回数が少ない書込
み単位領域を検索する必要がなくなる。従って、書換え
消去回数が少ない書込み単位領域を検索することによっ
てデータの書込み動作が遅延させられることがなくな
る。

【００４６】第三の発明は、特定のデータに対して特定
の格納位置を割り当てるのではなく、特定のデータに対
する書換え要求が発生した場合には新たな格納位置に書
換えデータを格納し、以前に格納していた当該特定デー
タを無効データとして扱うフラッシュ・メモリの管理方
式である。

【００４７】第三の発明によれば、特定のデータに対す
る書換え要求の度に当該データを格納している特定の領
域を書換え消去する必要がなくなるので、書換え消去回
数の平均化を図ることが可能になると共に、書換え回数
が多いデータに対する最小消去単位領域当たりの書換え
消去回数を縮減することが可能になる。

【００４８】第四の発明は、上記管理領域にデータの書
込みの度に歩進する最小消去単位領域の認識番号を設定
するフラッシュ・メモリの管理方式である。第四の発明
により、管理領域に設定されるデータの書込みの度に歩
進する最小消去単位領域の認識番号により、当該最小消
去単位領域ひいては当該チップにおいて行なわれた書換
え消去の回数が判るので、書換え消去回数を計数するた
めだけの機能と計数結果を格納するためだけの領域を準
備する必要がなくなる。

【００４９】第五の発明は、一のチップ内の最小消去単
位領域に対する書込みが終了して次のチップに書込みが
移るタイミングを、先に書込みが終了したチップにおい
て新たに退避領域となる最小消去単位領域の消去タイミ
ングとするフラッシュ・メモリの管理方式である。

【００５０】第五の発明により、最小消去単位領域での
書込みが終了したチップにおいて新たに退避領域となる
最小消去単位領域の消去を行ない、それとは異なる次の
チップでデータの書込みを行なってゆく、即ち消去動作
と書込み動作が異なるチップで同時に行なわれることに
なるので、消去動作と書込み動作を全く独立に行なうこ
とができる。これによって、データを消去している間書
込み動作を待たせておく必要がないために、通信装置や
情報処理装置本来の処理性能を低下させることがなくな
る。

【００５１】第六の発明は、データの書込みの度に歩進
する最小消去単位領域の認識番号を、書込み不能となっ
た最小消去単位領域にも暫定的に設定するフラッシュメ
モリの管理方式である。

【００５２】第六の発明により、書込み不能な最小消去
単位領域又はチップへの書込みをスキップしても、書込
み可能な最小消去単位領域に付与される認識番号には変
化がないので、全ての管理を最小消去単位領域又はチッ
プの劣化の有無とは無関係に行なうことができ、管理の
ための中央処理ユニットの負担を軽減できる。

【００５３】第七の発明は、フラッシュ・メモリの外部
に高速な揮発性メモリによるバッファ・メモリを設け、
該バッファ・メモリのフラッシュ・メモリに格納するデ
ータ番号に等しいアドレスに、フラッシュ・メモリ上の
当該データ番号のデータを格納する格納位置を記憶する
と共に、フラッシュ・メモリ上で次に書込みを行なうべ
き最小消去単位領域や書込み単位領域の番号を記憶する
フラッシュ・メモリの管理方式である。

【００５４】第七の発明により、フラッシュ・メモリの
管理を高速にできると共に、フラッシュ・メモリ上の管
理領域に格納される管理情報との併用によって、バッフ
ァ・メモリに電源障害が生じてもバッファ・メモリの格
納内容を復元できるために、フラッシュ・メモリの管理
の信頼性を向上させることができる。

【００５５】第八の発明は、書込み不能な最小消去単位
領域の位置情報を、フラッシュ・メモリに格納するデー
タと同じ扱いにして、フラッシュ・メモリ上に格納する
フラッシュ・メモリの管理方式である。

【００５６】第八の発明により、書込み不能な最小消去
単位領域の位置情報を信頼性よく格納することが可能に
なり、しかも、新たに書込み不能な最小消去単位領域が
発生した場合には先に書込み不能になっていた最小消去
単位領域の位置情報も含めて新たな記憶領域に格納し、
先に書込み不能な最小消去単位領域の位置情報を格納し
ていた記憶領域のデータを無効扱いにするために、書込
み不能な最小消去単位領域を格納するための記憶領域を
肥大化させることがなくなる。

【００５７】第九の発明は、書込みを行なう最小消去単
位領域の認識番号の代わりに、当該最小消去単位領域に
対するデータの書込み状態を表示する符号を前記管理領
域に格納するフラッシュ・メモリの管理方式である。

【００５８】第九の発明により、簡単な符号によって最
小消去単位領域へのデータの書込み状態を把握すること
ができるようになる。

【００５９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の最小消去単位領
域の構成で、フラッシュ・メモリのチップ構成と共に示
してある。

【００６０】図１において、１はフラッシュ・メモリの
チップであり、１０、１１、１２及び１３は該チップ内
の最小消去単位領域である。該最小消去単位領域の記憶
容量は、例えば、公称６４ＫＢ（キロ・バイト）であ
る。

【００６１】更に、１０１、１０２、１０３及び１０４
は該最小消去単位領域１０を構成する書込み単位領域で
ある。該書込み単位領域の記憶容量は、例えば、５１２
Ｂ（バイト）で、各々の書込み単位領域の記憶容量が等
しいものとすれば、この場合には一の最小消去単位領域
は１２８の書込み単位領域に分割されている。

【００６２】１２８ある書込み単位領域のうち、特定の
書込み単位領域を当該最小消去単位領域に格納されるデ
ータを管理する情報を格納する管理領域とし、残余の書
込み単位領域をデータを格納する記憶領域とする。図１
には、最小消去単位領域内の先頭の書込み単位領域が管
理領域とされる例が示されている。

【００６３】管理領域となる書込み単位領域は、この例
の場合には、４Ｂずつ１２８のデータ管理領域に分割さ
れていて、各々のデータ管理領域には＃０から＃１２７
の番号が付与される。

【００６４】又、記憶領域となる残り１２７の書込み単
位領域には＃１から＃１２７の番号が付与される。この
記憶領域となる書込み単位領域に付与される＃１から＃
１２７の番号は該管理領域を分割した該データ管理領域
に付与される＃１から＃１２７の番号に対応している。

【００６５】そして、番号＃０のデータ管理領域にはデ
ータの書込み毎に歩進する最小消去単位領域の認識番号
（これを、後述するように論理セクタ番号と呼ぶ。）な
どが格納される。この意味で、番号＃０のデータ管理領
域を論理セクタ番号領域と呼ぶこともある。

【００６６】又、番号＃１から＃１２７のデータ管理領
域には、それに対応する書込み単位領域毎の管理情報が
格納される。尚、論理セクタ番号領域及びデータ管理領
域に如何なる情報が格納されるかは、図４及び図５を用
いて具体的に後述する。

【００６７】フラッシュ・メモリへのデータの書込み
は、該書込み単位領域を単位として行なう。この意味
は、データを書込んでゆく際、或る書込み単位領域の記
憶容量を満たしても書込み対象のデータが残る場合、次
の書込み単位領域に継続して書込み、当該書込み単位領
域の記憶容量を満たす前に当該データが終了した場合、
今データの書込みが終了した書込み単位領域の次の書込
み単位領域から次のデータの書込みを開始するというこ
とである。

【００６８】上記の如く、データの書込みが該書込み単
位領域を最小単位として行なわれるので、一のデータの
規模が比較的小さい場合でも、最小消去単位領域内の記
憶密度を向上させることが可能になる。即ち、フラッシ
ュ・メモリの利用効率を高くすることができる。

【００６９】又、書込み単位領域を単位にデータを格納
するということは、データの書換えを行なう際のバッフ
ァ・メモリとの間のデータの転送は上記書込み単位領域
を単位として行ない、従来の如く最小消去単位領域を単
位とした転送は行なわないので、フラッシュ・メモリと
バッファ・メモリとの間のデータの転送に要する時間を
縮減することができる。

【００７０】ところで、データの書込みを書込み単位領
域を単位にして行なうのが原則であるが、データの転送
は書込み単位領域を単位にすることには限定されない。
これは、フラッシュ・メモリでは任意の領域を単位にデ
ータの転送が可能であるためであり、例えば、管理領域
中のデータ管理領域毎に転送することは可能である。

【００７１】さて、上記においては、最小消去単位領域
の容量を６４ＫＢとし、書込み単位領域の容量を５１２
Ｂとして、最小消去単位領域を１２８の書込み単位領域
に分割する例を説明したが、この容量及び分割数をどう
決めるかは設計上の事項で、任意である。

【００７２】又、全ての書込み単位領域の容量を等しく
することも必須ではない。管理領域内のデータ管理領域
の数と、管理領域と記憶領域を含めた全ての書込み単位
領域の数が等しければ、管理領域に格納する情報によっ
て記憶領域となる全ての書込み単位領域を管理すること
ができるからである。但し、書込み単位領域の容量が等
しくない場合には、対応するデータ管理領域に当該書込
み単位領域の絶対番地の範囲を格納しておくことが必要
になるなど、管理が若干複雑になる。従って、全ての書
込み単位領域の容量を等しくするのが好ましい実施態様
である。

【００７３】既に述べた如く、フラッシュ・メモリのチ
ップは複数の最小消去単位領域によって構成されるが、
本発明においては、該複数の最小消去単位領域には固定
的に付与される番号と、書込みを行なう度に歩進して付
与される番号とが設定される。

【００７４】前者は、特定の最小消去単位領域に固定的
に付与される番号なので、最小消去単位領域の物理的な
位置に固有の番号である。ところで、最小消去単位領域
はセクタと呼ばれることが多いから、複合語が煩雑にな
るのを避けるために、これを物理セクタ番号と名付ける
ことにする。

【００７５】後者は、特定の最小消去単位領域に固定的
には付与されず、書込みを行なう度に歩進して付与され
る番号で、当該最小消去単位領域の認識番号としての意
味を持つので、論理セクタ番号と名付けることにする。

【００７６】図２は、物理セクタ番号と論理セクタ番号
のふり方（その１）で、１チップのフラッシュ・メモリ
内での物理セクタ番号と論理セクタ番号のふり方を、フ
ラッシュ・メモリのチップが五の最小消去単位領域で構
成される例を用いて説明するものである。

【００７７】図２において、１はフラッシュ・メモリ、
１０乃至１４は各々該フラッシュ・メモリ１を構成する
最小消去単位領域である。物理セクタ番号は、各々の最
小消去単位領域に固定的に付与される。図２では最小消
去単位領域１０には＃０、最小消去単位領域１１には＃
１、最小消去単位領域１２には＃２、最小消去単位領域
１３には＃３、最小消去単位領域１４には＃４を物理セ
クタ番号として付与する例が示されている。

【００７８】論理セクタ番号は、書込みの度に歩進する
ので、書込み回数に対応して変わってゆく。即ち、論理
セクタ番号はフラッシュ・メモリ中の書込みを行なっ
た、或いはこれから書込みを行なう最小消去単位領域の
位置を意味する。

【００７９】ところで、全ての最小消去単位領域のうち
一の最小消去単位領域は消去された状態の退避領域とし
ておき、退避領域となっている間には当該最小消去単位
領域には論理セクタ番号を付与しない。

【００８０】いま、初期状態では最小消去単位領域１０
から最小消去単位領域１３までを記憶領域とし、最小消
去単位領域１４を退避領域としている場合について論理
セクタ番号の付与の仕方を説明する。

【００８１】この場合、記憶領域である最小消去単位領
域１０乃至最小消去単位領域１３には論理セクタ番号が
付与され、退避領域である最小消去単位領域１４には論
理セクタ番号は付与されない。論理セクタ番号が付与さ
れていないことは、論理セクタ番号の全ビットに“１”
を立てて表示する。（論理セクタ番号がどこに格納され
るかは、図４を用いて後述する。） 論理セクタ番号の付与の仕方は任意であるが、物理セク
タ番号との対応が明瞭になることが好ましいので、初期
状態では最小消去単位領域１０乃至最小消去単位領域１
３には物理セクタ番号と同じ番号を論理セクタ番号とし
て付与する。

【００８２】記憶領域である全ての最小消去単位領域に
書込みが行なわれると、次の書込み機会には初期状態に
退避領域であった最小消去単位領域に書込みを行ない、
記憶領域であった最小消去単位領域の内のいずれかを退
避領域に変更する。

【００８３】この、記憶領域と退避領域の変更の管理を
最も簡単にするには、記憶領域から退避領域に変更され
る最小消去単位領域の順番も物理セクタ番号に対応して
いることが好ましいので、今の場合に新たに退避領域に
変更されるのは物理セクタ番号＃０を付与されている最
小消去単位領域１０である。

【００８４】この時、退避領域から記憶領域に変更にな
った最小消去単位領域に初めて論理セクタ番号が付与さ
れる。初期状態では最小消去単位領域１０乃至最小消去
単位領域１３には物理セクタ番号と同じ番号＃０、＃
１、＃２、＃３を論理セクタ番号として付与しているか
ら、論理セクタ番号の連続性を保つために、新たに記憶
領域となる最小消去単位領域１４にも物理セクタ番号と
同じ＃４を論理セクタ番号として付与する。

【００８５】そして、新たに退避領域になった最小消去
単位領域１０には論理セクタ番号を付与しない。尚、フ
ラッシュ・メモリに一度も書込みが行なわれていない状
態も、論理セクタ番号の全ビットに“１”をたてて表示
するが、この状態では全ての最小消去単位領域の論理セ
クタ番号が全ビット“１”になっている。

【００８６】又、論理セクタ番号が最大になると全ビッ
トに“１”がたつ。これは、唯一の最小消去単位領域を
表示するものである。一方、上記の如く退避領域の論理
セクタ番号にも全ビット“１”が立てるが、これはチッ
プに一つの最小消去単位領域に設定される。

【００８７】従って、論理セクタ番号に全ビット“１”
が立つケースは三あるが、フラッシュ・メモリに一度も
書込みが行なわれていない状態なのか、その最小消去単
位領域が退避領域になっている状態なのか、及び、論理
セクタ番号が最大になったのかは、上記の事実を参照す
れば判別することができる。

【００８８】さて、前記の状態で最小消去単位領域１４
（今の論理セクタ番号は＃４）に書込みが行なわれて、
その全ての書込み単位領域にデータが書き込まれると、
その直前に退避領域となっていた最小消去単位領域、即
ち最小消去単位領域１０に書込みを行なうようにし、残
りの最小消去単位領域のいずれかを退避領域に変更す
る。

【００８９】全ての最小消去単位領域に対して退避領域
になる頻度を平均化するのが好ましく、物理セクタ番号
順に退避領域にするのが最も管理が簡単になるので、こ
の時には最小消去単位領域１１を新たに退避領域にす
る。

【００９０】この時には、新たに退避領域から記憶領域
に変わる最小消去単位領域１０の論理セクタ番号は、論
理セクタ番号の連続性に配慮して＃５とする。以降も、
同様にして、退避領域から記憶領域に変わる最小消去単
位領域には、それまでの最大の論理セクタ番号と連続性
のある論理セクタ番号を付与してゆく。尚、図２におい
て各々の最小消去単位領域を表示する矩形の中に、例え
ば物理セクタ番号が＃０の最小消去単位領域では、＃
０、退避、＃５が矢印で結ばれて示されているが、これ
は物理セクタ番号が＃０の最小消去単位領域における論
理セクタ番号の変化を示しており、退避領域になってい
る時には論理セクタ番号が付与されないので“退避”と
表示している。

【００９１】このように、チップ内にデータが消去され
た状態の最小消去単位領域を退避領域として設けている
ので、常にチップ内に書込み可能な最小消去単位領域を
確保でき、且つ、退避領域となっている最小消去単位領
域はその時に記憶領域となっている全ての最小消去単位
領域への書込みが終了すると、記憶領域となっている最
小消去単位領域のいずれかと必ず交代するので、各最小
消去単位領域の書換え消去回数を平均化することができ
る。

【００９２】さて、今の場合、フラッシュ・メモリ１チ
ップが五の最小消去単位領域から構成されていて、初期
状態に退避領域になっている最小消去単位領域を除いて
は物理セクタ番号と同じ番号を論理セクタ番号として付
与しており、退避領域から記憶領域に変わる最小消去単
位領域には既に付与されている論理セクタ番号に連続す
るように論理セクタ番号を付与するから、書込みの周回
回数をｎ回目（ｎは正の整数）とすると、物理セクタ番
号が＃ＮＰ（ＮＰは０及び正の整数）の最小消去単位領
域に付与される論理セクタ番号＃ＮＬ（ＮＬは０及び正
の整数）は次の式で与えられる。

【００９３】＃ＮＬ＝＃ＮＰ＋５×（ｎ−１） チップ内の最小消去単位領域数をｍ（ｍは正の整数）と
すれば、論理セクタ番号番号＃ＮＬと物理セクタ番号＃
ＮＰの関係は一般的に次の式で与えられる。

【００９４】〔式１〕 ＃ＮＬ＝＃ＮＰ＋ｍ×（ｎ−１） 更に、書込みの周回回数が１回目の間には最小消去単位
領域毎の書換え消去回数は０であり、書込みの周回回数
が２回目になると書換え消去が行なわれるようになり、
上記で明らかな如く、２回目の周回が終わった時に全て
の最小消去単位領域で１回の書換え消去が行なわれてい
る。

【００９５】従って、最小消去単位領域毎の書換え消去
回数Ｗは次の式で与えられる。 Ｗ＝ｎ−１ 一方、〔式１〕より周回回数ｎと物理セクタ番号＃ＮＰ
及び論理セクタ番号＃ＮＬの関係が導かれているので、
最小消去単位領域毎の書換え消去回数Ｗは次の式で与え
られる。

【００９６】〔式２〕 Ｗ＝（＃ＮＬ−＃ＮＰ）／ｍ 〔式２〕において、特定の最小消去単位領域について見
ると物理セクタ番号＃ＮＰ及び最小消去単位領域数ｍは
定数であるので、論理セクタ番号を見るだけで書換え消
去回数を知ることができることが理解されよう。

【００９７】そして、論理セクタ番号は書込み位置を意
味するので、〔式２〕は書込み位置だけを見ていれば最
小消去単位領域毎の書換え消去回数を知ることができる
ことを表している。

【００９８】従って、特別に最小消去単位領域毎に書換
え消去回数を計数する手段も、該計数の結果を格納する
領域も不要であるので、フラッシュ・メモリの管理を簡
略化できると共に、フラッシュ・メモリ内の記憶領域を
効率よく使用することができる。

【００９９】又、新たに退避領域になるべき最小消去単
位領域の論理セクタ番号と、退避領域から記憶領域に変
わる最小消去単位領域の論理セクタ番号との関係も一義
的に求めることができる。

【０１００】上記の如く、１回目の周回が終わった時点
で退避領域であった最小消去単位領域１４には＃４なる
論理セクタ番号が与えられ、＃０なる論理セクタ番号の
最小消去単位領域１０が退避領域に変わる。次には、最
小消去単位領域１０が記憶領域になって＃５なる論理セ
クタ番号が与えられ、最小消去単位領域１１が新たな退
避領域に変わる。以降、同様なルールで退避が行なわれ
る。

【０１０１】新たに退避領域に変わる最小消去単位領域
に付与されていた論理セクタ番号を＃ＮＬ１、退避領域
から記憶領域に変わる最小消去単位領域に付与される論
理セクタ番号を＃ＮＬ２とすると、フラッシュ・メモリ
を構成する最小消去単位領域数が５の場合には、 ＃ＮＬ１＝＃ＮＬ２−（５−１） の関係があることが容易に判る。従って、チップ内の最
小消去単位領域数であるｍを用いて一般的に現わすと、
上の式は 〔式３〕 ＃ＮＬ１＝＃ＮＬ２−（ｍ−１） と表わすことができる。

【０１０２】即ち、新たに退避領域に変わる最小消去単
位領域に付与されていた論理セクタ番号＃ＮＬ１、退避
領域から記憶領域に変わる最小消去単位領域に付与され
る論理セクタ番号＃ＮＬ２の一方を把握していればもう
一方は簡単な式から求められるので、本発明による退避
領域と記憶領域の交代の管理は簡単に行なうことができ
る。実際には、退避領域には論理セクタ番号が付与され
ないので、〔式３〕は退避領域から記憶領域に変わる最
小消去単位領域の論理セクタ番号を求める時に使われる
ことになる。

【０１０３】さて、上記においては最初の最小消去単位
領域に物理セクタ番号＃０を付与し、以降昇順で各々の
最小消去単位領域に物理セクタ番号を付与する方式を例
に説明したが、最初の最小消去単位領域に最大の物理セ
クタ番号を付与し、降順で各々の最小消去単位領域に物
理セクタ番号を付与することも許される。

【０１０４】又、上記では０及び連続した整数を用いて
物理セクタ番号を付与しているが、必ずしも０及び連続
した整数を用いる必要性はない。例えば、２つおきや５
つおきに物理セクタ番号を付与してもよい。

【０１０５】但し、０及び連続した整数を用いて物理セ
クタ番号を付与する方が、付与とその管理を簡略化でき
る利点を持っている。特に、人間が考える時に最も誤り
が少ない。

【０１０６】同様に、論理セクタ番号においても、昇順
に番号を付与すべき理由はなく、０及び連続した整数を
用いる必要性もない。しかし、最も簡単に物理セクタ番
号と論理セクタ番号を関連付けるためには、０及び連続
した整数によって物理セクタ番号が昇順に付与される場
合には、論理セクタ番号も同じように付与するのが望ま
しい。

【０１０７】図３は、物理セクタ番号と論理セクタ番号
のふり方（その２）で、複数チップのフラッシュ・メモ
リによって補助記憶装置が構成される場合の物理セクタ
番号と論理セクタ番号のふり方を示す。尚、ここにはチ
ップ数が三で、各々のチップが五の最小消去単位領域で
構成されている例によって説明する。

【０１０８】図３において、１、２及び３はフラッシュ
・メモリのチップである。該フラッシュ・メモリのチッ
プにはチップ番号が付与されている。ここではチップ１
のチップ番号が＃０、チップ２のチップ番号が＃１、チ
ップ３のチップ番号が＃２であるとする。

【０１０９】図２の場合と同様に、該フラッシュ・メモ
リのチップは各々最小消去単位領域に分割されていて、
それらに物理セクタ番号と論理セクタ番号が後述するよ
うに割りつけられる。

【０１１０】このように、色々な意味の数字が出てくる
ために、図２と同じように最小消去単位領域に数字によ
る符号をふって説明すると混乱の元になるので、最小消
去単位領域には符号をふらず、以降においては“チップ
番号が幾つで物理セクタ番号が幾つの最小消去単位領
域”という表現の仕方で説明をする。

【０１１１】複数チップのフラッシュ・メモリで補助記
憶装置が構成される場合には、書換え消去回数をチップ
間で平均化するために、任意のチップの最小消去単位領
域への書込みが終了したら必ず異なるチップに書込みを
移動し、しかも、任意のチップに書込みが行われない間
に特定のチップで複数回書込みが行われることを避ける
必要がある。これを最も簡単に行なうことができるの
は、チップ順に書込みを移動してゆく方法である。

【０１１２】そして、任意のチップから次のチップに書
込みを移動する時にも、任意の最小消去単位領域で書込
みが行われない間に特定の最小消去単位領域で複数回の
書込みが行われない限り、各々の最小消去単位領域への
書込み順は任意であるが、任意のチップのｒ（ｒは正の
整数）番目の最小消去単位領域への書込みが終了した時
に、次のチップのｒ番目の最小消去単位領域に移って書
込みを行ない、こうして順次書込みを続けて元のチップ
に戻った時には先に書込みを行なったｒ番目の最小消去
単位領域の次の（ｒ＋１）番目の最小消去単位領域に書
込みを行なうという手順で書込みをしてゆくのが最も簡
易な方法である。

【０１１３】そして、任意のチップで記憶領域となって
いる最小消去単位領域全てに書込みが行なわれた後は、
当該チップで次に書込みを行なうのはそれまで退避領域
となっていた最小消去単位領域で、その最小消去単位領
域と特定の関係にある記憶領域になっている最小消去単
位領域が新たに退避領域に変わる。

【０１１４】上記の書込み順序との整合性がよいことが
好ましいので、物理セクタ番号と論理セクタ番号は下記
のように付与する。即ち、初期状態では各チップの最後
の最小消去単位領域を退避領域としておき、チップ番号
が＃０のチップの最初の最小消去単位領域に物理セクタ
番号＃０を付与し、物理セクタ番号＃１はチップ番号＃
１の最初の最小消去単位領域に付与し、物理セクタ番号
＃２はチップ番号＃２の最初の最小消去単位領域に付与
する。

【０１１５】今の場合、チップ数が３であるので、次に
はチップ番号＃０のチップの２番目の最小消去単位領域
に物理セクタ番号＃３を付与し、以降は上記と同じ順序
でチップ番号＃２のチップの２番目の最小消去単位領域
まで物理セクタ番号を付与してゆく。

【０１１６】以降は上記のルールで、退避領域と記憶領
域とは無関係に、物理セクタ番号を付与してゆく。従っ
て、チップ番号が＃ＮＣ（ＮＣは０又は正の整数）のチ
ップのｐ（ｐは正の整数）番目の最小消去単位領域の物
理セクタ番号＃ＮＰは、チップ数が３である今の例では
次の式で与えられる。

【０１１７】＃ＮＰ＝＃ＮＣ＋３×（ｐ−１） 上の式でチップ数をｑ（ｑは正の整数）として一般的な
表現に直すと 〔式４〕 ＃ＮＰ＝＃ＮＣ＋ｑ×（ｐ−１） が得られる。

【０１１８】次に、図３の構成における論理セクタ番号
の付与の仕方を説明する。複数チップの場合にも単一チ
ップの場合と同様に、論理セクタ番号は書込みの度に歩
進するので、論理セクタ番号は書込み回数に対応して書
込み位置を意味する。

【０１１９】又、チップ内の一の最小消去単位領域を退
避領域とすることも１チップの場合と同じである。今
は、初期状態ではチップ内の最後の最小消去単位領域を
退避領域としておく例を示す。そして、退避領域には論
理セクタ番号が付与されないことも１チップの場合と同
じである。

【０１２０】さて、上記の如く論理セクタ番号は書込み
の度に歩進するものであり、物理セクタ番号は上記の如
く書込み順を考慮して付与しているので、論理セクタ番
号は物理セクタ番号に対応するように付与するのが好ま
しい。

【０１２１】そこで、物理セクタ番号が＃０の最小消去
単位領域には、まず＃０なる論理セクタ番号を付与して
書込んでゆき、当該最小消去単位領域の全ての書込み単
位領域に書込みが行なわれた時には、物理セクタ番号が
＃１の最小消去単位領域に＃１なる論理セクタ番号を付
与して書込みをし、当該最小消去単位領域の全ての書込
み単位領域に書込みが行なわれた時には、物理セクタ番
号が＃２の最小消去単位領域に＃２なる論理セクタ番号
を付与して書込みをする。

【０１２２】物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域
への書込みが終了した段階で３チップ目までの最初の最
小消去単位領域への書込みが終了したので、次は最初の
（チップ番号＃０の）チップに戻って物理セクタ番号が
＃３の最小消去単位領域に書込みを行なう。この時、論
理セクタ番号に連続性を持たせるのが好ましいので、当
該最小消去単位領域に＃３なる論理セクタ番号を付与す
る。

【０１２３】こうして、最小消去単位領域に、物理セク
タ番号順に物理セクタ番号と同じ論理セクタ番号を付与
しながら書込みを続けてゆくと、初期状態で記憶領域と
なっていた最小消去単位領域の全てに書込みが行なわ
れ、それらの最小消去単位領域の各々に物理セクタ番号
と等しい論理セクタ番号が付与される。それらは、図３
においては、論理セクタ番号＃０から論理セクタ番号＃
１１である。（これら論理セクタ番号は、図３において
最小消去単位領域を示す矩形の中に、論理セクタ番号の
変化を示す矢印と共に表示されている。） 物理セクタ番号が＃１１（今は論理セクタ番号も＃１１
である。）の最小消去単位領域までの全ての最小消去単
位領域に書込みがされた時には、前述のように、チップ
番号＃０のチップに戻って書込みを行なう。

【０１２４】この時には、チップ番号＃０のチップにお
いて、初期状態に記憶領域であった四の最小消去単位領
域には全て書込みがなされているので、退避領域となっ
ている物理セクタ番号＃１２の最小消去単位領域に書込
みを行なうようにして、物理セクタ番号＃０の最小消去
単位領域を新たに退避領域に変える。

【０１２５】この時、番号の連続性から、物理セクタ番
号＃１２の最小消去単位領域には＃１２なる論理セクタ
番号が付与され、新たに退避領域になった物理セクタ番
号＃０の最小消去単位領域は論理セクタ番号は付与され
ない。

【０１２６】物理セクタ番号＃１２の最小消去単位領域
が書込みデータで一杯になると（正確には、物理セクタ
番号＃１２の最小消去単位領域を構成する全ての書込み
単位領域にデータが書込まれると、の意味である。）、
物理セクタ番号＃１３の最小消去単位領域を退避領域か
ら記憶領域に変えて＃１３なる論理セクタ番号を付与
し、その代わりに物理セクタ番号＃１の最小消去単位領
域を論理セクタ番号のない退避領域に変える。

【０１２７】こうして順次書込みを行なってゆき、物理
セクタ番号＃１４の最小消去単位領域が書込みデータで
一杯になると、再びチップ番号が＃０のチップに戻って
書込みを継続する。

【０１２８】この時には、退避領域となっている物理セ
クタ番号＃０の最小消去単位領域を記憶領域に変えて、
先に書込みを行なったチップ番号＃２の物理セクタ番号
＃１４の最小消去単位領域に付与された論理セクタ番号
＃１４に連続した＃１５なる論理セクタ番号を付与し、
物理セクタ番号＃３の最小消去単位領域を論理セクタ番
号がない退避領域に変える。

【０１２９】以降、上記のルールで各々の最小消去単位
領域に論理セクタ番号を付与してゆく。従って、物理セ
クタ番号が＃ＮＰである最小消去単位領域には、チップ
内の最小消去単位領域数をｍ、周回回数をｎ（回目）、
チップ数をｑとすれば、次の式で与えられる論理セクタ
番号＃ＮＬが付与される。

【０１３０】〔式５〕 ＃ＮＬ＝＃ＮＰ＋（ｎ−１）×ｍ×ｑ 〔式５〕において、ｍ及びｑは定数であるので、論理セ
クタ番号＃ＮＬは物理セクタ番号＃ＮＰと周回の回数ｎ
を把握していれば簡単に決めることができる。逆に、周
回回数ｎは物理セクタ番号、論理セクタ番号を把握して
いれば簡単に求めることができる。

【０１３１】又、任意の時点に記憶領域から退避領域に
変わる最小消去単位領域に付与されていた論理セクタ番
号を＃ＮＬ１、それと同じ時に退避領域から記憶領域に
変わる最小消去単位領域に付与される論理セクタ番号を
＃ＮＬ２とすれば、 〔式６〕 ＃ＮＬ１＝＃ＮＬ２−（ｍ−１）×ｑ なる関係が導かれる。

【０１３２】即ち、〔式６〕においてｍとｑは定数であ
るから、記憶領域から退避領域に変わる最小消去単位領
域に付与されていた論理セクタ番号＃ＮＬ１、退避領域
から記憶領域に変わる最小消去単位領域に付与される論
理セクタ番号＃ＮＬ２の一方を把握していればもう一方
は簡単に求められる。実際には、退避領域には論理セク
タ番号が付与されないので、〔式６〕は退避領域から記
憶領域に変わる最小消去単位領域に論理セクタ番号を付
与するために使われる。

【０１３３】又、必ずチップ内に退避領域となる最小消
去単位領域を設定しているので、常にチップ内に書込み
可能な記憶領域を確保できる。更に、退避領域は書込み
が進むにつれて上記のように順番に交代するので、チッ
プ内の各最小消去単位領域の書換え消去回数を平均化す
ることができ、同時にチップ間の書換え消去回数も平均
化することができる。

【０１３４】そして、各最小消去単位領域毎の書換え消
去は１回の周回毎に１回行なわれ、１回目の周回では書
換え消去は行なわれないので、各最小消去単位領域の書
換え消去回数は周回回数ｎから１を引いた数に等しくな
る。

【０１３５】しかも、周回回数ｎは〔式５〕より 〔式７〕 ｎ＝（＃ＮＬ−＃ＮＰ）／（ｍ×ｑ）＋１ のように与えられる。

【０１３６】故に、最小消去単位領域毎の書換え消去回
数Ｗは次の式で表わされる。 〔式８〕 Ｗ＝（＃ＮＬ−＃ＮＰ）／（ｍ×ｑ） 従って、最小消去単位領域毎に書換え消去回数をカウン
トする手段やカウント結果を格納する手段を設けなくて
も、特定のフラッシュ・メモリのチップにおいては＃Ｎ
Ｐ、ｍが定数であり、ｑも定数であるので、書換え消去
回数は書込み位置を意味する論理セクタ番号を把握して
いれば求めることができる。

【０１３７】上記においては最初の最小消去単位領域に
物理セクタ番号＃０を付与し、以降昇順で各々の最小消
去単位領域に物理セクタ番号を付与する方式を例に説明
したが、最初の最小消去単位領域に最大の物理セクタ番
号を付与し、降順で各々の最小消去単位領域に物理セク
タ番号を付与することも許される。

【０１３８】又、上記では０及び連続した整数を用いて
物理セクタ番号を付与しているが、必ずしも０及び連続
した整数を用いる必要性はない。例えば、二つおきや五
つおきに物理セクタ番号を付与してもよい。

【０１３９】但し、０及び連続した整数を用いて物理セ
クタ番号を付与する方が、付与とその管理を簡略化でき
る利点を持っている。特に、人間が考える時に誤りが最
も少なくなる。

【０１４０】同様に、論理セクタ番号においても、昇順
に番号を付与すべき理由はなく、０及び連続した整数を
用いる必要性もない。しかし、最も簡単に物理セクタ番
号と論理セクタ番号を関連付けるためには、０及び連続
した整数によって物理セクタ番号が昇順に付与される場
合には、論理セクタ番号も同じように付与するのが望ま
しい。

【０１４１】更に、上記ではチップ番号の順番に書込み
を行なってゆくと説明したが、これは、チップ間での書
込みの順番を特定するものではない。何故なら、任意の
チップに書込みが行なわれない間に特定のチップに複数
回の書込みを行なうことがないようにすることは、チッ
プ番号の順とは異なる順番でも可能なことだからであ
り、しかも、チップ番号をその書込みの順番通りにふり
直せば、結局チップ番号順に書込みを行なうことになる
からである。

【０１４２】さて、本発明においては、上記の順番で書
込みを行なうので、特定のデータに対して特定の記憶領
域を割り当てることはしない。つまり、既に格納してい
るデータに書換えを施す時にも、次に書込みが可能な書
込み単位領域に書換えデータを格納し、既に格納してい
るデータを無効データとする。

【０１４３】従来の技術の如く、特定のデータに対して
特定の書込み単位領域を割り当てると、書換えが頻繁に
生ずるデータに割り当てられた書込み単位領域を含む最
小消去単位領域の書換え消去回数が急速に増えてゆき、
当該最小消去単位領域の消去回数が早期に規定回数にな
るのに対して、上記の管理方式によって書換え消去回数
を平均化でき、特定の最小消去単位領域の書換え消去回
数が突出することを防止できるので、最小消去単位領域
の寿命、ひいてはフラッシュ・メモリの寿命を引き延ば
すことが可能になる。

【０１４４】図４は、論理セクタ番号領域のビット・マ
ップである。図４において、ビット番号３１の最上位ビ
ット（ＭＳＢ）に挿入されるＡは、この論理セクタ番号
領域が管理する最小消去単位領域に有効データが格納さ
れているか否かを表すフラグ（有効データ表示フラグと
呼ぶことにする。）で、例えば、Ａ＝０の時に有効デー
タが格納されていることを示し、Ａ＝１の時に有効デー
タが格納されていないことを示す。

【０１４５】従って、該有効データ表示フラグによって
当該最小消去単位領域におけるデータ格納状態を判断す
ることができる。そして、ビット番号３０のビットから
ビット番号０のビット（ＬＳＢ）までの領域に論理セク
タ番号が格納される。

【０１４６】尚、上記論理セクタ番号領域に物理セクタ
番号を格納しても差し支えないが、物理セクタ番号はプ
ログラム設定が可能なので、必ずしも論理セクタ番号領
域に格納する必要はない。

【０１４７】図５は、データ管理領域のビット・マップ
である。ビット番号３１の最上位ビットは、このデータ
管理領域が管理する書込み単位領域に格納されているデ
ータが当該データの先頭であるか否かを表示するビット
（先頭表示ビットと呼ぶことにする。）Ｂで、例えば、
Ｂ＝１の時にはこのデータ管理領域が管理する書込み単
位領域に格納されているデータが当該データの先頭であ
ること（図５では“先頭ブロック”と表現している。）
を示し、Ｂ＝０の時にはこのデータ管理領域が管理する
書込み単位領域に格納されているデータが当該データの
先頭ではない、即ち継続データであること（図５では
“第２ブロック以降”と表現している。）を示す。

【０１４８】ビット番号３０のＭＳＢから２ビット目
は、このデータ管理領域が管理する書込み単位領域に格
納されているデータ以降に継続するデータがあるか否か
を表示するビット（継続表示ビットと呼ぶことにす
る。）Ｃで、例えば、Ｃ＝１の時には次の書込み単位領
域（図５では次ブロックと表現している。）に継続デー
タがあることを示し、Ｃ＝０の時には次の書込み単位領
域に継続データがない、即ち、この書込み単位領域に格
納されているデータが当該データの最終であることを示
す。

【０１４９】即ち、Ｂ＝１且つＣ＝１は、当該書込み単
位領域に格納されているデータは当該データの先頭であ
って、次の書込み単位領域に当該データが継続して格納
されていることを示し、Ｂ＝１且つＣ＝０は、当該書込
み単位領域に格納されているデータが当該データの先頭
であって、次の書込み単位領域にはデータが継続してい
ない、即ち、当該データは当該書込み単位領域に格納さ
れているデータだけで成り立っていることを示し、Ｂ＝
０且つＣ＝１は、当該書込み単位領域に格納されている
データは当該データの先頭ではなく、次の書込み単位領
域にデータが継続していることを示し、Ｂ＝０且つＣ＝
０は、当該書込み単位領域に格納されているデータは当
該データの先頭ではなく、次の書込み単位領域に継続す
るデータがない、即ち、当該書込み単位領域に格納され
ているデータは当該データの最後尾であることを示す。

【０１５０】そして、ビット番号２９以降には、このデ
ータ管理領域が管理する書込み単位領域に格納されてい
るデータに付与されるデータ番号（これはデータ名称を
示すものである。）が格納される。

【０１５１】これにより、フラッシュ・メモリに格納し
ているデータを完全に管理することができる。何故な
ら、論理セクタ番号領域のＭＳＢの有効データ表示ビッ
トによって当該最小消去単位領域が有効データを格納す
る記憶領域であるか、有効データを格納していない領域
（通常は退避領域である。）であるかが判り、論理セク
タ番号領域には論理セクタ番号が格納されているので、
最小消去単位領域に固有な物理セクタ番号と共に書換え
消去回数を管理することができ、退避領域から記憶領域
に変わる最小消去単位領域に付与されている論理セクタ
番号からは新たに退避領域に変わる最小消去単位領域の
論理セクタ番号を求めることができる。

【０１５２】尚、論理セクタ番号領域に有効データ表示
ビットと論理セクタ番号を格納する以外に、当該最小消
去単位領域が退避領域であるか、データの書込み中であ
るか、データを書込み済であるかを示す２ビットの情報
を格納すれば、当該最小消去単位領域の状態をより明瞭
に知ることができる。

【０１５３】図６は、バッファ・メモリの格納内容であ
る。図６に示す如く、バッファ・メモリにはデータ格納
位置管理領域、書込み最小消去単位領域番号格納領域
（以降は書込みセクタ番号格納領域と略記する。）、書
込み単位領域番号格納領域（以降は書込みブロック番号
管理領域と表記する。）及び継続保持フラグ格納領域が
設けられている。

【０１５４】各データを格納する書込み単位領域を管理
するデータ管理領域には、予め特定のデータ格納位置情
報管理領域のアドレスがデータ番号としてマッピングさ
れるので、フラッシュ・メモリ上のデータ格納位置とバ
ッファ・メモリ上のデータ格納位置情報管理領域への格
納内容との対応を付けることができる。

【０１５５】そして、データ格納位置管理領域に格納さ
れている情報は次のように使われる。即ち、フラッシュ
・メモリ上でデータの書換えを行なった時、当該データ
のデータ番号を該データ格納位置管理領域上で検索し、
同一のデータ番号をアドレスとしてデータの格納位置情
報が格納されている場合には、当該データは書換えデー
タであるとして、フラッシュ・メモリ上の現在の格納位
置に格納されているデータを無効にすると共に、新しい
格納位置をバッファ・メモリ上の当該アドレスに書き込
んで書換えデータの新規の格納位置を表示する。又、同
一のデータ番号をアドレスとしてデータの格納位置情報
が格納されていない場合には、当該データは新規に書込
みを行われたデータであるとして、当該データ番号をア
ドレスとして新規書込みデータが格納されたフラッシュ
・メモリ上の格納位置情報をバッファ・メモリ上に格納
する。

【０１５６】書込みセクタ番号格納領域には、次に書込
みが行われるべき最小消去単位領域（セクタ）の論理セ
クタ番号（これが書込みセクタ番号である。）が、バッ
ファ・メモリ上の特定のアドレスに格納される。

【０１５７】該書込みセクタ番号は、フラッシュ・メモ
リ上の論理セクタ番号の最大値に１を加算して生成し、
次に書込みが行われるべき最小消去単位領域を示すため
に使われる。

【０１５８】書込みブロック番号格納領域には、次に書
込みが行われるべき書込み単位領域（ブロック）の番号
（これが書込みブロック番号である。）が、バッファ・
メモリ上の特定のアドレスに格納される。

【０１５９】該書込みブロック番号は、上記書込みセク
タ番号で指定されている最小消去単位領域の中で書込み
が行われた書込み単位領域の番号に１を加算して生成
し、次に書込みが行われるべき書込み単位領域を示すた
めに使われる。

【０１６０】更に、継続保持フラグ格納領域には、同一
データが次の書込み単位領域に継続していることを示す
継続保持フラグが、バッファ・メモリ上の特定のアドレ
スに格納される。

【０１６１】該継続保持フラグは、同一データが後続の
書込み単位領域にわたって継続していることを示し、後
述する退避動作中に設定されて、退避動作を確実に実行
するために使われる。

【０１６２】上に説明した、フラッシュ・メモリの構
成、物理セクタ番号のふり方と論理セクタ番号のふり
方、論理セクタ番号領域のビット・マップ、データ管理
領域のビット・マップ及びバッファ・メモリの格納内容
を基本にして、以下において、フラッシュ・メモリへの
書込み動作、新たに退避領域になる最小消去単位領域か
ら新たに記憶領域になる最小消去単位領域への退避処
理、及び、フラッシュ・メモリの使用に先立つ初期化と
バッファ・メモリに電源障害が生じた後の初期化につい
て、フローチャートを用いて詳述する。

【０１６３】ところで、退避処理と書込み処理とは切り
離すことができない処理であるので、フローチャートに
よる詳細な説明に入る前にその概要を説明しておく必要
があろう。

【０１６４】図７は、退避領域と記憶領域の交代の仕方
を説明する図で、書込みと退避の関係を理解しやすく表
現したものである。図７は、図３に示した補助記憶装置
の構成に準拠した図で、図３に示したフラッシュ・メモ
リの内、チップ番号が＃０と＃１のフラッシュ・メモリ
のみを図示している。

【０１６５】そして、書込みの状態が、チップ番号＃０
のフラッシュ・メモリでは、物理セクタ番号が＃０、＃
３、＃６、＃９の最小消去単位領域の全ての書込み単位
領域にデータが書込まれており、物理セクタ番号が＃１
２の最小消去単位領域が退避領域になっており、しか
も、物理セクタ番号が＃０、＃３、＃６、＃９の最小消
去単位領域の論理セクタ番号がそれぞれ＃０、＃３、＃
６、＃９であり、チップ番号＃１のフラッシュ・メモリ
では、物理セクタ番号が＃１、＃４、＃７、＃１０の最
小消去単位領域の全ての書込み単位領域にデータが書込
まれており、物理セクタ番号が＃１３の最小消去単位領
域が退避領域になっており、しかも、物理セクタ番号が
＃１、＃４、＃７、＃１０の最小消去単位領域の論理セ
クタ番号がそれぞれ＃１、＃４、＃７、＃１０である場
合を例に説明する。

【０１６６】そして、図７には図示されていないチップ
番号＃２のフラッシュ・メモリにおいて物理セクタ番号
＃１１の最小消去単位領域の全ての書込み単位領域に書
込みが行なわれると、次の書込みはチップ番号＃０のフ
ラッシュ・メモリに移る。

【０１６７】しかも、この時には今まで退避領域であっ
た、物理セクタ番号が＃１２の最小消去単位領域が論理
セクタ番号＃１２なる記憶領域に変わり、物理セクタ番
号が＃０（今は論理セクタ番号も＃０である。）の最小
消去単位領域が新たに退避領域に変わる。

【０１６８】そこで、まず、物理セクタ番号が＃０の最
小消去単位領域に残っている有効データ（既に説明した
如く、新たに書込みを指示されるデータが先に書込まれ
ているデータであっても、即ち、新たな書込みデータと
先に書込まれているデータとが同じデータ番号のデータ
であっても、当該書込みデータを次に書込み可能な書込
み単位領域に格納し、先に書込まれたデータを無効デー
タ扱いにする。しかも、データの書込みは書込み単位領
域を単位として行なう。従って、既に書込みが行なわれ
ている最小消去単位領域には無効データと無効データ扱
いになっていないデータとが混在しているのが一般的で
ある。この無効データ扱いになっていないデータを有効
データと呼ぶことにする。）を＃１２なる論理セクタ番
号を付与された最小消去単位領域に移し換える。それ
が、図７のチップ番号＃０のフラッシュ・メモリ上にお
いて、論理セクタ番号が＃０の最小消去単位領域の有効
データ＃１と有効データ＃２から新たな論理セクタ番号
＃１２の最小消去単位領域の有効データ＃１と有効デー
タ＃２への矢印で表現されている。

【０１６９】有効データの移し換えが終わった後で、新
たな書込みデータが論理セクタ番号＃１２を付与された
最小消去単位領域中に書込み単位領域を単位として書込
まれてゆく。

【０１７０】ここでは、書込みデータが大量にあって、
論理セクタ番号＃１２を付与された最小消去単位領域を
はみ出す場合を想定している。このはみ出すデータ、即
ち継続分の書込みデータは、論理セクタ番号が＃１３を
付与されて退避領域から記憶領域に変わる、チップ番号
＃１のフラッシュ・メモリ上の最小消去単位領域に書込
まれる。

【０１７１】この場合、論理セクタ番号＃１の最小消去
単位領域を退避領域にする必要があるので、先の説明と
同様に、論理セクタ番号＃１の最小消去単位領域に格納
されている有効データを、新たに記憶領域に変わる物理
セクタ番号＃１３に退避した（これが、図７のチップ番
号＃１のフラッシュ・メモリ上において、論理セクタ番
号が＃１の最小消去単位領域の有効データ＃３と有効デ
ータ＃４から新たな論理セクタ番号＃１３の最小消去単
位領域の有効データ＃３と有効データ＃４への矢印で表
現されている。）後で、前記はみ出したデータを物理セ
クタ番号＃１３の最小消去単位領域に書き込んでゆく。

【０１７２】尚、有効データを他の最小消去単位領域に
移し換えられて退避領域になった最小消去単位領域（図
７では、当初論理セクタ番号が＃０と＃１であった最小
消去単位領域）には論理セクタ番号が付与されない。

【０１７３】そして、再び書込みの必要性が生じた時に
は、論理セクタ番号＃１３の最小消去単位領域に残っ
た、空いた書込み単位領域から書込みを再開する。そし
て、論理セクタ番号＃１３の最小消去単位領域の全ての
書込み単位領域にデータが書込まれた後の挙動は上記と
全く同じで、図示を省略しているチップ番号＃２のチッ
プで退避領域から記憶領域に変わって論理セクタ番号＃
１４を付与される最小消去単位領域に書込みが移る。

【０１７４】この時、もし論理セクタ番号＃１３を付与
された最小消去単位領域がチップ番号＃０のチップの論
理セクタ番号＃１２を付与された最小消去単位領域から
継続するデータで満たされて更に継続データが残る場合
には、上記と同様な手順でチップ番号＃２のフラッシュ
メモリで退避処理をした後で、継続データを図示されて
いないチップ番号＃２のフラッシュメモリの退避領域か
ら記憶領域に変わる最小消去単位領域に書込むようにす
る。

【０１７５】ここでは、最初に記憶領域として設定され
た最小消去単位領域の全てにデータが書き込まれた後に
ついて説明したが、未だ書込みが行われたことがない最
小消去単位領域が残っている場合には、これら最小消去
単位領域に物理セクタ番号順に書込みを行ってゆけばよ
い。

【０１７６】これで書込みと退避の関係が理解できたで
あろうから、まず書込み動作を中心にフローチャートに
よる説明を行なう。図８は、書込み動作のフローチャー
トである。以下、図８に沿って書込み動作の手順を説明
する。

【０１７７】Ｓ１．バッファ・メモリの書込みセクタ番
号格納領域に格納されている、次に書込みを行なうべき
最小消去単位領域（セクタ）の番号と、書込みブロック
番号格納領域に格納されている次に書込みを行なうべき
書込み単位領域（ブロック）の番号を参照して、フラッ
シュ・メモリ上で次に書込みを行なう書込み単位領域の
位置を算出する。

【０１７８】Ｓ２．当該最小消去単位領域に空いている
書込み単位領域が残っていないか否かを判定する。これ
は、今の書込み単位領域の番号が当該最小消去単位領域
の最大番号を越えていないことを判定すればよい。

【０１７９】そして、今の書込み単位領域の番号が当該
最小消去単位領域の最大番号を越えている（Ｙｅｓ）の
場合にはステップＳ７にジャンプする。 Ｓ３．ステップＳ２での判定結果が、今の書込み単位領
域の番号が当該最小消去単位領域の最大番号を越えてい
ない（Ｎｏ）の場合には、当該書込み単位領域に書込み
単位領域の容量分のデータを書き込む。

【０１８０】Ｓ４．当該書込みデータの全ての書込みが
終了したか否かを判定する。 Ｓ５．ステップＳ４での判定結果が、当該書込みデータ
の全ての書込みが終了していない、即ち継続データがあ
る（Ｎｏ）場合には、データを書き込んだ書込み単位領
域を管理するデータ管理領域に先頭表示ビット、継続表
示ビット、データ番号を設定する。

【０１８１】ステップＳ４での判定結果が継続するデー
タがあるというものであるから、このステップでは継続
表示ビットに必ず“１”を設定することになる。又、こ
のステップに初めて達した場合は当該データを初めて書
き込んだので先頭表示ビットに“１”を設定し、２回目
以降なら先頭表示ビットに“０”を設定し、更にデータ
番号を設定する。

【０１８２】Ｓ６．書込み単位領域の番号を歩進して、
ステップＳ２にジャンプする。当該最小消去単位領域に
空いている書込み単位領域があり、当該データの書込み
が終了しない間は、ステップＳ２からステップＳ６を繰
り返す。

【０１８３】Ｓ７．ステップＳ２での判定結果が、今の
書込み単位領域の番号が当該最小消去単位領域の最大番
号を越えている（Ｙｅｓ）場合には、バッファ・メモリ
上の書込みセクタ番号格納領域の書込みセクタ番号を歩
進し、 Ｓ８．ステップＳ７で歩進した書込みセクタ番号に該当
する最小消去単位領域が退避領域であるか否かを判定す
る。

【０１８４】これは、最も簡単には、当該最小消去単位
領域の論理セクタ番号領域の有効データ表示ビットＡと
論理セクタ番号を検定すれば判る。即ち、当該最小消去
単位領域が記憶領域である場合には該有効データ表示ビ
ットＡは“０”であり、一方、当該最小消去単位領域が
退避領域である場合には該有効データ表示ビットＡは
“１”であり、且つ論理セクタ番号の全ビットに“１”
が設定されているからである。

【０１８５】尚、厳密に言えば、論理セクタ番号領域の
全ビットが“１”であるのは、当該フラッシュ・メモリ
に書込みが行なわれていない場合、当該最小消去単位領
域が退避領域である場合及び当該最小消去単位領域の論
理セクタ番号が最大値になった場合の三通りがあるが、
書込みが行なわれていない場合には全ての最小消去単位
領域の論理セクタ番号が全ビット“１”であり、退避領
域である場合には一のチップ内に唯一の最小消去単位領
域に全ビット“１”が設定されており、論理セクタ番号
が最大値の場合にはフラッシュ・メモリ内に唯一の最小
消去単位領域に全ビット“１”が設定されているので、
それらの区別をすることは可能である。ここで、当該最
小消去単位領域の論理セクタ番号領域だけから判断する
としたのは、退避領域である場合が確率が最も高いから
で、厳密には上記の判定を加味すればよい。

【０１８６】Ｓ９．ステップＳ８での判定結果が、当該
最小消去単位領域が退避領域でない（Ｎｏ）場合には、
ステップＳ７で歩進した書込みセクタ番号を当該最小消
去単位領域の論理セクタ番号領域に設定してステップＳ
２にジャンプする。

【０１８７】Ｓ１０．ステップＳ８での判定結果が、当
該最小消去単位領域が退避領域である（Ｙｅｓ）場合に
も、ステップＳ７で歩進した論理セクタ番号を当該最小
消去単位領域の論理セクタ番号領域に設定し Ｓ１１．当該最小消去単位領域に、次に退避領域になる
べき最小消去単位領域から有効データを退避させた後、
ステップＳ２にジャンプする。

【０１８８】尚、次に退避領域になるべき最小消去単位
領域の論理セクタ番号は〔式３〕又は〔式６〕から求め
ることができるが、図２又は図３のように論理セクタ番
号をふる場合には、フラッシュ・メモリ内で論理セクタ
番号を検索して最小の論理セクタ番号を求めればよい。

【０１８９】尚、退避処理については図９を用いて後で
詳述する。 Ｓ１２．ステップＳ４での判定結果が、当該データの全
ての書込みが終了した（Ｙｅｓ）場合にも、データを書
き込んだ書込み単位領域を管理するデータ管理領域に先
頭表示ビット、継続表示ビット、データ番号を設定す
る。

【０１９０】この場合、当該データの全ての書込みが終
了したのであるから、継続表示ビットには必ず“０”を
設定する。そして、少なくともステップＳ４を１回通っ
た後でこのステップに達した場合には、今書き込んだの
はデータの先頭ではないので、先頭表示ビットに“０”
を設定する。

【０１９１】更に、最終にデータを書き込んだ書込み単
位領域の番号を歩進して、バッファ・メモリ上の書込み
ブロック番号格納領域に歩進された書込み単位領域の番
号を格納する。

【０１９２】尚、このステップで書込みブロック番号が
最小消去単位領域中で許容されるブロック番号を越える
ことを判定するようにする場合には、ステップＳ２での
判定は不要になり、このステップからステップＳ７にジ
ャンプすればよい。

【０１９３】即ち、歩進された書込み単位領域の番号が
最小消去単位領域内の書込み単位領域の最大番号を越え
ている場合には、論理セクタ番号を歩進してバッファ・
メモリ上の書込みセクタ番号領域に格納し、該バッファ
・メモリ上の書込みブロック番号には最小消去単位領域
内の書込み単位領域の最小番号を格納する。

【０１９４】いずれにしても、上記のように、バッファ
・メモリ上に書込みセクタ番号と書込みブロック番号を
設定するので、次に書込みを行なう時には今設定された
番号を参照すれば書込み位置を知ることができる。

【０１９５】Ｓ１３．今書き込んだデータが新規のデー
タか、更新データなのかを判定する。新規のデータか更
新データかは、バッファ・メモリ上のデータ格納位置管
理領域を検索し、そのアドレス部に今書き込んだデータ
のデータ番号に等しいデータ番号がある場合には更新デ
ータであると判定し、そのアドレス部に今書き込んだデ
ータのデータ番号に等しいデータ番号がない場合には新
規データであると判定すればよい。

【０１９６】ここでの判定結果が、新規データである
（Ｎｏ）場合には書込み動作を終了する。尚、ここでは
データ番号とデータ格納位置管理領域のアドレスとが等
しいものとして説明をしているが、両者が等しいことは
必須ではなく、データ番号とデータ格納位置管理領域の
アドレスとが重複なく対応していればよい。

【０１９７】Ｓ１４．ステップＳ１３での判定結果が、
更新データである（Ｙｅｓ）場合には、バッファ・メモ
リ上のデータ格納位置管理領域の当該データ番号のアド
レスから当該データ番号の旧データを格納している最小
消去単位領域の論理セクタ番号と当該最小消去単位領域
内の旧データが書き込まれている書込み単位領域の番号
を引出し、上記論理セクタ番号と書込み書込み単位領域
番号で規定される書込み単位領域を管理する旧データ管
理領域に無効データである旨を設定する。

【０１９８】無効データである旨を表示するには、旧デ
ータ管理領域の全ビットに“０”を設定すればよい。 Ｓ１５．今書き込んだデータは更新データであるので、
バッファ・メモリ上のデータ格納位置管理領域の当該デ
ータ番号に等しいアドレスに、更新データを書き込んだ
最小消去単位領域の論理セクタ番号と、当該最小消去単
位領域内の書込み単位領域の番号を更新する。

【０１９９】これによって、当該データ番号の最新のデ
ータが格納されている位置を知ることができるので、次
に同じデータ番号をデータを書き込んだときには、この
格納内容を参考にして旧データを格納している書込み単
位領域を管理するデータ管理領域に無効表示をすること
ができる。

【０２００】尚、図７と図８によって説明した、退避領
域から記憶領域に変わる最小消去単位領域に対する退避
と書込みの順序は、記憶領域から退避領域に変わる最小
消去単位領域から有効データを退避した後に書込みデー
タを書き込んでゆくものであるが、この順序は上記には
限定されない。即ち、退避領域から書込み領域に変わる
最小消去単位へ書込みデータを書込んだ後に退避すべき
有効データを退避させることも可能である。ここで記載
した順序で書込みと退避を行なうには、図８におけるス
テップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１１を削除し、
ステップＳ７からステップＳ１０を経由してステップＳ
２にジャンプするようにし、更に、ステップＳ１５の後
に今書込みを行なった最小消去単位領域が直前まで退避
領域であったか否かを判定するステップと、退避領域で
あった場合には退避処理をするステップを追加し、退避
領域ではなかった場合と退避処理を行なった後に処理を
終了させるように、フローチャートを変更すればよい。

【０２０１】次に、上記では詳細な内容の説明を後に譲
った退避処理について詳述する。まず、その概要である
が、退避元になる最小消去単位領域内のデータ管理領域
を書込み単位領域毎に検索し、有効データを格納してい
る書込み単位領域について、そのデータとデータ管理領
域の内容を退避先になる最小消去単位領域に退避させ
る。尚、有効データを格納している書込み単位領域と
は、先頭表示ビットに“１”を検出した書込み単位領域
から、継続表示ビットに“０”を検出した書込み単位領
域までのことを指す。

【０２０２】図９は、退避処理のフローチャートであ
る。以降、図９の符号に沿って退避処理について具体的
に説明する。 Ｓ２１．退避処理は、最小消去単位領域の中で書込み単
位領域毎に行なうので、最小消去単位領域中の書込み単
位領域の数をカウントするための検索番号に初期値０を
設定する。

【０２０３】Ｓ２２．検索番号を歩進して、特定の書込
み単位領域を指定する。 Ｓ２３．検索番号が書込み単位領域の番号の最大値を越
えているか否かを判定する。

【０２０４】ここでは、最小消去単位領域の構成として
図１に示した例を想定しているので、記憶領域としての
書込み単位領域は１２７ある。従って、具体的には、検
索番号が１２７より大きいか否かを判定することにな
る。

【０２０５】Ｓ２４．当該データ管理領域の先頭表示ビ
ットを検定する。 Ｓ２５．ステップＳ２４での検定の結果、先頭表示ビッ
トが“１”である場合（Ｙｅｓ）には、当該書込み単位
領域に格納されているデータを退避領域となっている最
小消去単位領域（以降、退避先の最小消去単位領域と略
記する。）に転写する。

【０２０６】ここでは単に“転写する”という表現をと
ったが、正確には、当該書込み単位領域に格納されてい
るデータをバッファ・メモリに転送し、該バッファ・メ
モリから退避先の最小消去単位領域内の書込み単位領域
に再度転送をするというプロセスによって転写する。

【０２０７】Ｓ２６．今転写したデータを格納していた
書込み単位領域を管理するデータ管理領域の内容を、デ
ータを転写した書込み単位領域を管理するデータ管理領
域に転写する。

【０２０８】Ｓ２７．今転写したデータ管理領域の継続
表示ビットを検定し、 Ｓ２８．ステップＳ２７での検定結果が、継続表示ビッ
トが“１”である（Ｙｅｓ）場合には、バッファ・メモ
リ上の継続保持フラグに次の書込み単位領域に継続デー
タがある旨を意味する“１”を設定する。

【０２０９】Ｓ２９．退避元の最小消去単位領域の、今
退避させたデータを格納している書込み単位領域のデー
タ管理領域に、当該書込み単位領域に格納されいてるデ
ータは無効データである旨表示する。具体的には、当該
書込み単位領域を管理するデータ管理領域の全ビットに
“０”を設定する。

【０２１０】そして、ステップＳ２２にジャンプする。 Ｓ３０．ステップＳ２７での検定結果が、継続表示ビッ
トが“１でない（Ｎｏ）場合には、バッファ・メモリ上
の継続保持フラグに次の書込み単位領域にはデータが継
続しない旨を意味する“０”を設定して、ステップＳ２
９にジャンプする。

【０２１１】Ｓ３１．ステップＳ２４での検定結果が、
先頭表示ビットが“１”でない（Ｎｏ）場合には、バッ
ファ・メモリ上の継続保持フラグ格納領域に格納されて
いる継続保持フラグが“１”であるか否かを検定し、 Ｓ３２．ステップＳ３１での検定結果が、継続保持フラ
グが“１”である場合には、先に転写したデータに継続
するデータがこの時の検索番号に等しい番号の書込み単
位領域に格納されているので、当該書込み単位領域に格
納されているデータを退避先の最小消去単位領域内の書
込み単位領域に転写する。

【０２１２】Ｓ３３．更に、今転写したデータを格納し
ていた書込み単位領域を管理するデータ管理領域の内容
を、データを転写した書込み単位領域を管理するデータ
管理領域に転写する。

【０２１３】Ｓ３４．今転写したデータ管理領域の継続
表示ビットを検定し、検定結果が、継続表示ビットが
“１”でない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ３０へジャ
ンプする。

【０２１４】Ｓ３５．一方、ステップＳ３４での検定結
果が、継続表示ビットが“１”である（Ｙｅｓ）場合に
は、バッファ・メモリ上の継続保持フラグに次の書込み
単位領域に継続データがある旨を意味する“１”を設定
して、ステップＳ２９にジャンプする。

【０２１５】Ｓ３６．ステップＳ２３での判定結果が、
検索番号が最小消去単位領域内の記憶領域である書込み
単位領域の数（この場合１２７）を越えている（Ｙｅ
ｓ）場合には、当該最小消去単位領域内の全ての有効デ
ータの退避を終了したので、当該最小消去単位領域を管
理する論理セクタ番号領域の有効データ表示ビットに
“０”を設定して、当該最小消去単位領域が退避済であ
ることを表示する。

【０２１６】Ｓ３７．当該最小消去単位領域の記憶領域
である書込み単位領域の格納内容を消去して、退避処理
を終了する。上記処理おいては、フラッシュ・メモリ上
のデータ管理領域の先頭表示ビット及び継続表示ビット
の検定と、バッファ・メモリ上の継続保持フラグの設定
・検定で退避の要否を判定している。

【０２１７】即ち、先頭表示ビットが“１”である場合
には、その書込み単位領域に格納されているデータを退
避して、継続表示ビットが“１”であれば継続保持フラ
グに“１”をたてた後に、当該データを無効化してから
検索番号を歩進し、継続表示ビットが“０”であれば継
続保持フラグに“０”をたてた後に、当該データを無効
化してから検索番号を歩進する。

【０２１８】又、先頭表示ビットが“０”の場合には、
継続保持フラグが“１”であれば継続データであるので
退避して、継続表示ビットが“１”であれば継続保持フ
ラグに“１”をたてた後に、当該データを無効化してか
ら検索番号を歩進し、継続表示ビットが“０”であれば
継続保持フラグに“０”をたてた後に、当該データを無
効化してから検索番号を歩進し、継続保持フラグが
“０”であれば既に全ての継続データを退避した後であ
るので、検索番号を歩進する。

【０２１９】このようにして、有効データを全て退避領
域から新たに記憶領域になる最小消去単位領域に退避す
ることができる。一方、無効データの場合には、データ
管理領域の全ビットが“０”であるので、当然、先頭表
示ビットは“０”であり、バッファ・メモリ上の継続保
持フラグには“１”がたっていないので、ステップＳ２
４、ステップＳ３１を経てステップＳ２２にジャンプす
る。従って、無効データを退避することはない。

【０２２０】そして、全ての書込み単位領域について上
記処理を終わった段階で当該最小消去単位領域には有効
データが格納されていない旨表示して、当該最小消去単
位領域の記憶領域を消去するようになっている。

【０２２１】ところで、データ格納位置管理領域はフラ
ッシュ・メモリの外に設けられ、既述の如く、揮発性メ
モリが適用されるのが一般的である。データ格納位置管
理領域が揮発性メモリから成るバッファ・メモリ上に形
成されている場合、補助記憶装置の信頼性を確保するに
は、該バッファ・メモリに電源断が生じてもデータ格納
位置管理領域の格納内容を復旧できるようにする必要が
ある。

【０２２２】既述の本発明の最小消去単位領域、特にデ
ータ管理領域の構成によれば、電源断が生じてもデータ
格納位置管理領域の格納内容は消失しない。以下、この
ことについて説明する。

【０２２３】図５によって説明した如く、データ管理領
域には当該書込み単位領域に格納されているデータのデ
ータ番号及び先頭表示ビットと継続表示ビットが格納さ
れており、当該データが書込まれている書込み単位領域
の番号はプログラム設定されているデータ管理領域番号
によって知ることができる。

【０２２４】従って、データ格納位置管理領域の格納内
容が消失した場合には、フラッシュ・メモリ中のデータ
管理領域をデータ格納位置管理領域のアドレスに等しい
データ番号をキーにしてソーティングして、当該データ
番号のデータが格納されている最小消去単位領域の論理
セクタ番号と、先頭表示ビットと継続表示ビットとを参
照しながら、当該論理セクタ番号の最小消去単位領域内
で当該データ番号のデータが格納されている書込み単位
領域の番号を探せば、データ格納位置管理領域の特定の
アドレスの格納内容が一旦消失しても復元することがで
きる。

【０２２５】上記の復旧動作をデータ格納位置管理領域
の全てのアドレスに対して行なうことにより、データ格
納位置管理領域の全てのアドレスの格納内容を復旧する
ことができる。

【０２２６】尚、上記の復旧動作を、論理セクタ番号の
若番から順にデータ管理領域を検索し、その都度データ
格納位置管理領域に書込むようにすれば、データ格納位
置管理領域の全てのアドレスの格納内容を復旧するため
の時間を短縮することができる。

【０２２７】そして、フラッシュ・メモリ内の最小消去
単位領域において中途で停止している処理を終了させる
ことができる。上記の動作を、フラッシュ・メモリに書
込みを行なう準備をする動作と共に、初期化と名付け
る。

【０２２８】図１０は、初期化のフローチャートであ
る。以降、図１０の符号に沿って初期化について詳述す
る。 Ｓ４１．フラッシュ・メモリの当該チップにデータが格
納される前（未使用）か、当該チップにデータの格納が
行なわれた後（使用済）かを判定する。

【０２２９】この判定は、フラッシュ・メモリの最小消
去単位領域の管理領域の先頭にある論理セクタ番号領域
の内容を確認することによって行なうことができる。と
ころで、当該チップが未使用の場合には、当該チップ上
の全ての最小消去単位領域の論理セクタ番号領域の全ビ
ットに“１”が設定されている。又、退避領域になって
いる最小消去単位領域の論理セクタ番号領域にも全ビッ
ト“１”が設定されている。更に、論理セクタ番号が最
大になった時にも論理セクタ番号領域は全ビット“１”
になっている。

【０２３０】ここで、論理セクタ番号領域の全ビットが
“１”である最小消去単位領域の数を比較すると、未使
用の場合には全ての最小消去単位領域について論理セク
タ番号領域の全ビットが“１”になっている。又、退避
領域になっている最小消去単位領域はフラッシュ・メモ
リのチップにおいて唯一である。更に、論理セクタ番号
が最大になった場合には、特定のチップにおいて論理セ
クタ番号領域が全ビット“１”になっている最小消去単
位領域は、論理セクタ番号が最大になった最小消去単位
領域と退避領域になっている最小消去単位領域の二つで
ある。

【０２３１】従って、チップ内に論理セクタ番号領域の
全ビットが“１”になっている最小消去単位領域が三つ
以上あれば当該チップは未使用であると判断され、論理
セクタ番号領域の全ビットが“１”になっている最小消
去単位領域が二つ以下であれば当該チップは使用済であ
ると判断される。

【０２３２】そして、ステップＳ４１での判定結果が未
使用（Ｙｅｓ）の場合にはステップＳ５７へジャンプす
る。 Ｓ４２．ステップＳ４１における判定結果が使用済（Ｎ
ｏ）の場合には、物理セクタ番号が小さい順に論理セク
タ番号を検索してゆき、その時に最大の論理セクタ番号
をバッファ・メモリ上の書込みセクタ番号領域に設定す
る。

【０２３３】又、該書込みセクタ番号が示す最小消去単
位領域の管理領域内のデータ管理領域を検索し、次に書
込みが可能な書込み単位領域の番号を探してバッファ・
メモリ上の書込みブロック番号領域に設定する。

【０２３４】ここで、次に書込み可能な書込み単位領域
の番号は、データ管理領域の全ビットが“１”である最
初の書込み単位領域を探すことによって得ることができ
る。 Ｓ４３．ステップＳ４２で獲得した書込みセクタ番号が
指定する最小消去単位領域への退避元である最小消去単
位領域が退避済か否かを判定する。

【０２３５】この判定は、当該最小消去単位領域の論理
セクタ番号領域の有効データ表示フラグを確認すれば可
能で、該有効データ表示フラグが“０”であれば退避
済、該有効データ表示フラグが“１”であれば退避中で
あると判断される。

【０２３６】Ｓ４４．ステップＳ４３での判定結果が、
当該最小消去単位領域が退避途中（Ｎｏ）である場合、
当該最小消去単位領域のデータ管理領域を検索し、有効
データがあるか否かを判定する。

【０２３７】ここで、有効データとは、データ管理領域
の先頭表示ビットが“１”の書込み単位領域から該デー
タ管理領域の継続表示ビットが“０”の書込み単位領域
までに書き込まれているデータを指す。

【０２３８】当該最小消去単位領域内に有効データがな
い（Ｎｏ）場合には、ステップＳ４８にジャンプする。 Ｓ４５．ステップＳ４４での判定結果が、当該最小消去
単位領域に有効データがある（Ｙｅｓ）場合には、書込
みセクタの中に退避途中のデータがあるか否か判定す
る。

【０２３９】ここで、退避途中のデータとは、書込みブ
ロック直前の書込み単位領域に対応するデータ管理領域
の継続表示ビットが“１”のデータから遡って、書込み
ブロックのデータ管理領域の先頭表示ビットと継続表示
ビットが共に“１”のデータまでのデータを指す。

【０２４０】そして、ステップＳ４５での判定結果が退
避中のデータがない（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ５
１へジャンプする。 Ｓ４６．ステップＳ４５での判定結果が退避途中のデー
タがある（Ｙｅｓ）場合には、退避先の最小消去単位領
域内の退避途中のデータが格納されている先頭の書込み
単位領域のデータ管理領域の全ビットを“０”にするこ
とで、当該データを一旦無効データとする。

【０２４１】Ｓ４７．退避中のデータも含めて、退避元
の最小消去単位領域内に存在する有効データを全て書込
みセクタの書込みブロック以降に退避する。 Ｓ４８．バッファ・メモリ上のデータ格納位置管理領域
を復旧する準備としてデータ格納位置管理領域の格納内
容を全てリセットする。（全ビットに“０”を書き込
む。） このリセットの意味は、データの書込みとデータ管理領
域の設定は正常に終了し、旧データのデータ管理領域に
無効データである旨を設定する前に電源段が生じた場合
に、同一データ番号のデータがフラッシュ・メモリ上に
二つ存在することになるので、これを防止するためであ
る。

【０２４２】Ｓ４９．論理セクタ番号の小さい順に、有
効データの位置情報である論理セクタ番号とブロック番
号をデータ格納位置管理領域に設定する。 Ｓ５０．電源断した時に消去中であった可能性のある最
小消去単位領域の消去を再度行って、処理を終了する。

【０２４３】尚、この消去中の最小消去単位領域は，論
理セクタ番号領域の有効データ表示ビットが“０”にな
っていてるものの、当該最小消去単位領域中の書込み単
位領域の全てが無効データ化されていないことを確認す
ることによって知ることができる。

【０２４４】Ｓ５１．ステップＳ４５の判定結果が、書
込みセクタ内に退避途中のデータがない（Ｎｏ）場合、
当該最小消去単位領域の記憶領域とデータ管理領域の転
写が終了し、退避元の最小消去単位領域のデータ管理領
域に無効データを設定する前に電源断になった場合と、
無効データを設定した後に電源断した場合を判別するた
めに、退避先の最小消去単位領域内の書込みブロックの
直前の書込み単位領域に格納されているデータのデータ
番号が退避元の最小消去単位領域内における初めての有
効データと同じか否かを判定する。

【０２４５】両者が同じでない（Ｎｏ）場合、ステップ
Ｓ５４へジャンプする。 Ｓ５２．ステップＳ５１の判定結果が、同じである（Ｙ
ｅｓ）場合には、退避元の最小消去単位領域における初
めての有効データを格納している書込み単位領域のデー
タ管理領域の全ビットを“０”に設定することによって
無効データである旨表示する。

【０２４６】Ｓ５３．退避元の最小消去単位領域内の有
効データを書込みセクタに退避してステップＳ４８にジ
ャンプする。 Ｓ５４．ステップＳ５１での判定結果が、書込みセクタ
内の書込みブロックの直前の書込み単位領域に格納され
ているデータのデータ番号が退避元の最小消去単位領域
の有効データを格納している初めての書込み単位領域の
データ番号と同じでない（Ｎｏ）場合、退避元の最小消
去単位領域の有効データを退避先の最小消去単位領域
（書込みセクタである。）へ退避してステップＳ４８に
ジャンプする。

【０２４７】Ｓ５５．ステップＳ４３の判定結果が、退
避元の最小消去単位領域が退避済である（Ｙｅｓ）場
合、書込みセクタ内に書込み途中のデータを格納してい
る書込み単位領域があるか否かを判定する。

【０２４８】ここで、書込み途中のデータとは、書込み
ブロックの直前の書込み単位領域に対応するデータ管理
領域の継続表示ビットが“１”のもの、及び、書込みブ
ロックの記憶領域に“１”以外のビットが存在するもの
を示す。

【０２４９】そして、書込み途中の書込み単位領域がな
い（Ｎｏ）場合、ステップＳ４８にジャンプする。 Ｓ５６．ステップＳ５５の判定結果が、書込み途中のデ
ータがある（Ｙｅｓ）場合には、書込みセクタ内の書込
み途中のデータが格納されている先頭の書込み単位領域
に対応するデータ管理領域の全ビットを“０”にするこ
とにより無効データである旨表示して、ステップＳ４８
にジャンプする。

【０２５０】Ｓ５７．一方、ステップＳ４１での判定結
果が、フラッシュ・メモリが未使用である（Ｙｅｓ）場
合には、論理セクタ番号に初期値を設定する準備として
バッファ・メモリ上の書込みセクタ番号領域に初期値を
設定する。例えば，昇順に論理セクタ番号を設定する場
合には、バッファ・メモリ上の書込みセクタ番号領域に
書込みセクタ番号として０を設定する。

【０２５１】Ｓ５８．次いで、バッファ・メモリ上の書
込みブロック番号領域の書込みブロック番号として１を
設定する。 Ｓ５９．最初の最小消去単位領域に、ステップＳ５７で
設定した書込みセクタ番号の初期値０を設定する。

【０２５２】これで、フラッシュ・メモリが未使用の場
合に、書込みの準備が完了するので、処理を終了する。
これで、補助記憶装置の構成、該補助記憶装置を構成す
るフラッシュ・メモリのチップの構成、該フラッシュ・
メモリを構成する最小消去単位領域への物理セクタ番号
の付与の仕方及び論理セクタ番号の付与の仕方、論理セ
クタ番号の付与の仕方に対応した書込み順序及び退避領
域と記憶領域の交代の仕方、書込みデータに対する記憶
領域の割当ては浮動的に行なうこと及びデータ格納位置
管理領域を使用したデータの書込み管理に関する説明を
終了する。

【０２５３】さて、フラッシュ・メモリではデータの書
込みは、消去されている領域に対してのみ可能である。
従って、データを他の最小消去単位領域に移し換えて退
避領域になる最小消去単位領域の記憶内容は、次に記憶
領域となってデータを書込む時のために消去しておく必
要がある。

【０２５４】ここで、同一のフラッシュ・メモリのチッ
プにおいて消去と書込みとを同時に行なうことはできな
いので、同一チップ内で消去と書込みを行なわなければ
ならない従来の方式においては書込みと消去がシリアル
な処理になって、書込み処理に遅延が生ずる。

【０２５５】しかし、本発明によれば、或るチップにお
いて退避領域と記憶領域の交代が行なわれて、新たに退
避領域から記憶領域となった最小消去単位領域の全ての
書込み単位領域に書込みが行なわれると次のチップに書
込みが移る。

【０２５６】従って、前のチップで新たに退避領域にな
った最小消去単位領域の消去を、書込みが次のチップに
移った時に行なうことができるので、消去動作と書込み
動作とが同一チップで重なることはない。つまり、或る
チップで消去を行なっている時に次のチップで書込みを
行なうことができるので、新たに退避領域になる最小消
去単位領域を消去する動作によって、必要なデータの書
込み動作を遅延させることがなくなる。

【０２５７】即ち、新たなデータの書込み動作が古いデ
ータの消去動作によって遅延させられることがないの
で、通信装置や情報処理装置本来の処理能力を消去動作
によって低下させることはない。

【０２５８】更に、次のチップに書込みが移ったタイミ
ングを前のチップ上で新たに退避領域になる最小消去単
位領域を消去するタイミングにすればよいので、新たに
退避領域になった最小消去単位領域の消去タイミングを
消去専用の手段によって作り出す必要はない。

【０２５９】このため、補助記憶装置の管理を簡易にす
ることができる。ここまでにおいて、補助記憶装置の構
成、該補助記憶装置を構成するフラッシュ・メモリのチ
ップの構成、該フラッシュ・メモリを構成する最小消去
単位領域への物理セクタ番号の付与の仕方及び論理セク
タ番号の付与の仕方、論理セクタ番号の付与の仕方に対
応した書込み順序及び退避領域と記憶領域の交代の仕
方、書込みデータに対する記憶領域の割当ては浮動的に
行なうこと、データ格納位置管理領域を使用したデータ
の書込み管理及び退避領域と記憶領域の交代の仕方を含
む、通常の書込み動作に関する説明を終了する。

【０２６０】ところで、フラッシュ・メモリの最小消去
単位領域は書込み消去によって劣化が進むので、或る時
突然書込みができなくなることもある。本発明は、かか
る事態でのフラッシュ・メモリの管理方式も提供する。

【０２６１】図１１は、書込み不能な最小消去単位領域
をスキップするメモリ管理を説明する図である。図１１
において、１はチップ番号＃０のフラッシュ・メモリ、
２はチップ番号＃１のフラッシュ・メモリ、３はチップ
番号＃２のフラッシュ・メモリで、各々のフラッシュ・
メモリが五の最小消去単位領域によって構成される場合
を示している。

【０２６２】ここでは、物理セクタ番号＃０の最小消去
単位領域が退避領域から論理セクタ番号＃３０の記憶領
域に変わり、物理セクタ番号＃３の最小消去単位領域が
論理セクタ番号＃１８の記憶領域から退避領域に変わっ
た状態から説明をする。

【０２６３】そして、次には今まで退避領域になってい
た物理セクタ番号＃１の最小消去単位領域に書込みを行
ない、論理セクタ番号＃１９が付与されている、物理セ
クタ番号＃４の最小消去単位領域を新たに退避領域にす
ることになる。従って、物理セクタ番号＃１の最小消去
単位領域に対して、次に書込みを行なう最小消去単位領
域の番号として歩進された論理セクタ番号＃３１が準備
されている。

【０２６４】この時、退避領域から記憶領域に変わるべ
き物理セクタ番号＃１の最小消去単位領域への書込みが
不能であることが検出されたとする。物理セクタ番号＃
１の最小消去単位領域が書込み不能であるから、論理セ
クタ番号＃１９を付与されている、物理セクタ番号＃４
の最小消去単位領域の有効データを物理セクタ番号＃１
の最小消去単位領域へ移し変えることはできない。

【０２６５】そこで、論理セクタ番号を更に歩進して＃
３２として、今迄退避領域であった物理セクタ番号＃２
の最小消去単位領域に設定する。そして、論理セクタ番
号＃１９を付与されていた、物理セクタ番号が＃４の最
小消去単位領域から有効データを、新たに論理セクタ番
号＃３２を付与された、物理セクタ番号が＃２の最小消
去単位領域に移し換えて、物理セクタ番号＃４の最小消
去単位領域の格納内容を消去して退避領域にする。

【０２６６】更に、論理セクタ番号＃２０を付与されて
いる、物理セクタ番号が＃５の最小消去単位領域に格納
されている有効データを新たに論理セクタ番号＃３２を
付与された、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域
に移し換えて、該論理セクタ番号＃２０を付与されてい
た、物理セクタ番号が＃５の最小消去単位領域を退避領
域にする。

【０２６７】そして、論理セクタ番号＃３２を付与され
た、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域に新たに
データを書込んでゆき、該論理セクタ番号＃３２を付与
された、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域の全
ての書込み単位領域に書込みが終了したら、現在退避領
域になっている物理セクタ番号＃３の最小消去単位領域
に論理セクタ番号＃３３を付与して記憶領域とし、論理
セクタ番号＃２１を付与されている、物理セクタ番号が
＃６の最小消去単位領域から有効データを移し換えた後
に、該論理セクタ番号＃３３を付与された、物理セクタ
番号が＃３の最小消去単位領域に新たにデータを書込ん
でゆく。

【０２６８】以降も、同様な手順で退避領域と記憶領域
を交代させながら書込みを継続してゆき、再び物理セク
タ番号＃１の最小消去単位領域に書込みがきた時には、
先の処理と同様に暫定的に論理セクタ番号を歩進して物
理セクタ番号が＃１の最小消去単位領域はスキップし、
物理セクタ番号＃２の最小消去単位領域に更に歩進した
論理セクタ番号を付与して退避領域から記憶領域として
書込みを継続する。

【０２６９】上記のように論理セクタ番号を付与するこ
とにより、書込み不能な最小消去単位領域にも暫定的に
論理セクタ番号を付与し、正常に書込みを行なうことが
できる最小消去単位領域には書込み不能な最小消去単位
領域がない時と同じ論理セクタ番号を付与する。

【０２７０】従って、論理セクタ番号付与の処理が単純
化され、中央処理ユニットの処理負荷を軽減できる。と
ころで、書込み不能な最小消去単位領域が発見されたの
で、その位置情報を格納しておく必要がある。それは下
記のようにする。

【０２７１】書込み不能な最小消去単位領域が発見され
た場合、その位置情報に、予め決められた書込み不能な
最小消去単位領域であることを示す固定のデータ番号を
付与して、フラッシュ・メモリ上の書込み単位領域に格
納する。上記の例の場合、論理セクタ番号＃１９を付与
された、物理セクタ番号が＃４の最小消去単位領域に格
納されている有効データを、論理セクタ番号＃３２を付
与された、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域に
移し換えた後、論理セクタ番号＃３２を付与された、物
理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域の中の書込み単
位領域に、該固定のデータ番号を付して書込み不能な最
小消去単位領域の位置情報を格納する。

【０２７２】この後、データ格納位置管理領域の固定デ
ータ番号と等しいアドレスに、書込み不能な最小消去単
位領域の位置情報を格納した最小消去単位領域の論理セ
クタ番号と書込み単位領域の番号を格納する。

【０２７３】その後、新たに書込み不能な最小消去単位
領域が発見された場合、データ格納位置管理領域の固定
のアドレスを参照すればその位置情報に付与されたデー
タ番号が判るので、先に格納されている書込み不能な最
小消去単位領域の位置情報を読み出してバッファ・メモ
リに転送し、新たに発見された書込み不能な最小消去単
位領域の位置情報を該バッファ・メモリ上に書き加えた
上で、フラッシュ・メモリ上の次に書込みを行なう書込
み単位領域に転送して格納する。

【０２７４】そして、先に説明した如く、先に発見され
た書込み不能な最小消去単位領域の位置情報を格納して
いた書込み単位領域のデータを無効扱いにする。上記の
如く処理することによって、書込み不能な最小消去単位
領域の位置情報を確実に格納できると共に、新たに書込
み不能な最小消去単位領域発見された場合にもその位置
情報を累積して格納することができる。しかも、書込み
不能な最小消去単位領域の位置情報をフラッシュ・メモ
リ上に格納するので、フラッシュ・メモリの管理の信頼
性が高くなる。

【０２７５】図１２は、書込み不能なチップをスキップ
するメモリ管理を説明する図である。図１２において、
１はチップ番号＃０のフラッシュ・メモリ、２はチップ
番号＃１のフラッシュ・メモリ、３はチップ番号＃２の
フラッシュ・メモリで、各々のフラッシュ・メモリが五
の最小消去単位領域によって構成される場合を例として
示している。

【０２７６】ここでは、物理セクタ番号＃０の最小消去
単位領域が退避領域から論理セクタ番号＃３０の記憶領
域に変わり、物理セクタ番号＃３の最小消去単位領域が
論理セクタ番号＃１８の記憶領域から退避領域に変わる
状態から説明する。

【０２７７】次には、今迄退避領域になっていた物理セ
クタ番号＃１の最小消去単位領域に書込みを行ない、論
理セクタ番号＃１９を付与されていた、物理セクタ番号
が＃４の最小消去単位領域を新たに退避領域にすること
になる。従って、物理セクタ番号が＃１の最小消去単位
領域に対して、歩進された論理セクタ番号＃３１が準備
されている。

【０２７８】この時、退避領域である物理セクタ番号＃
１の最小消去単位領域への書込みが不能であることが検
出されたとする。物理セクタ番号＃１の最小消去単位領
域が書込み不能であるから、論理セクタ番号＃１９を付
与された、物理セクタ番号が＃４の最小消去単位領域の
有効データを物理セクタ番号＃１の最小消去単位領域へ
移し変えることはできない。

【０２７９】そこで、論理セクタ番号を更に歩進して論
理セクタ番号＃３２を物理セクタ番号＃２の最小消去単
位領域に付与する。この時、物理セクタ番号＃２の最小
消去単位領域も退避領域になっている。

【０２８０】そして、論理セクタ番号＃１９を付与され
ている、物理セクタ番号が＃４の最小消去単位領域から
有効データを論理セクタ番号＃３２を付与された、物理
セクタ番号が＃２の最小消去単位領域に移し換えて、物
理セクタ番号＃４の最小消去単位領域の格納内容を消去
して退避領域にする。

【０２８１】更に、論理セクタ番号＃２０を付与されて
いる、物理セクタ番号が＃５の最小消去単位領域に格納
されている有効データを、新たに論理セクタ番号＃３２
を付与された、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領
域に移し換えて、該論理セクタ番号＃２０が付与されて
いた、物理セクタ番号が＃５の最小消去単位領域を退避
領域にする。

【０２８２】その後、論理セクタ番号＃３２を付与され
た、物理セクタ番号が＃２の最小消去単位領域にデータ
を書込んでゆき、該論理セクタ番号＃３２を付与された
最小消去単位領域の全ての書込み単位領域に書込みが終
了したら、現在退避領域になっている物理セクタ番号＃
３の最小消去単位領域に論理セクタ番号＃３３を付与し
て記憶領域とし、論理セクタ番号＃２１を付与されてい
る、物理セクタ番号が＃６の最小消去単位領域から有効
データを移し換えた後に、該論理セクタ番号＃３３を付
与された最小消去単位領域にデータを書込んでゆく。

【０２８３】該該論理セクタ番号＃３３を付与された、
物理セクタ番号が＃３の最小消去単位領域の全ての書込
み単位領域にデータの書込みを行なった後は、通常は、
現在退避領域になっている物理セクタ番号＃４の最小消
去単位領域を記憶領域に変えて該最小消去単位領域にデ
ータを書込んでゆく筈であるが、書込み不能な最小消去
単位領域が生じたチップをスキップする場合には物理セ
クタ番号＃４、＃７、＃１０、＃１３の最小消去単位領
域は全てスキップする。

【０２８４】この場合、スキップの有無にかかわらず物
理セクタ番号＃４の最小消去単位領域に付与すべく論理
セクタ番号を一旦＃３４に歩進する。しかし、物理セク
タ番号＃４の最小消去単位領域はスキップすべきである
ので、論理セクタ番号を更に歩進して＃３５にして、そ
れを物理セクタ番号＃５の最小消去単位領域に付与す
る。

【０２８５】そして、スキップをする必要がない場合に
は物理セクタ番号＃４の最小消去単位領域に有効データ
を移し換えるべき論理セクタ番号＃２２を付与されてい
る、物理セクタ番号が＃７の最小消去単位領域の有効デ
ータを、論理セクタ番号＃３５を付与された、物理セク
タ番号が＃５の最小消去単位領域に移し換える。

【０２８６】その後、論理セクタ番号＃２３を付与され
た、物理セクタ番号が＃８の最小消去単位領域に格納さ
れている有効データを、論理セクタ番号＃３５を付与さ
れた最小消去単位領域に移し換えて論理セクタ番号＃２
３を付与された最小消去単位領域を退避領域にし、論理
セクタ番号＃３５の最小消去単位領域の残りの書込み単
位領域に新たにデータを書込んでゆく。

【０２８７】同様な動作を継続し、論理セクタ番号＃２
５を付与された、物理セクタ番号が＃１０の最小消去単
位領域に格納されている有効データを、新たに論理セク
タ番号＃３８を付与された、物理セクタ番号が＃８の最
小消去単位領域に移し換え、論理セクタ番号＃２６を付
与されている、物理セクタ番号が＃１１の最小消去単位
領域に格納されている有効データも、論理セクタ番号＃
３８を付与された最小消去単位領域に移し換えて、この
時には論理セクタ番号＃２６を付与されている最小消去
単位領域を退避領域にする。

【０２８８】最後に、論理セクタ番号＃２８を付与され
ている、物理セクタ番号が＃１３の最小消去単位領域に
格納されている有効データを、新たに論理セクタ番号＃
４１を付与された、物理セクタ番号が＃１１の最小消去
単位領域に移し換え、次いで、論理セクタ番号＃２９を
付与されている、物理セクタ番号が＃１４の最小消去単
位領域に格納されている有効データを、論理セクタ番号
＃４１を付与された最小消去単位領域に移し換えて、論
理セクタ番号＃２９を付与されていた最小消去単位領域
を退避領域にする。

【０２８９】そして、この間に、書込み不要とした物理
セクタ番号＃４、＃７、＃１０、＃１３については書込
み不能と同じ扱いにして、それらの位置情報をフラッシ
ュ・メモリ中の記憶領域に順次格納してゆく。

【０２９０】ところで、書込み不能な最小消去単位領域
が発見され、該最小消去単位領域を含むフラッシュ・メ
モリの残余の最小消去単位領域も書込み不能扱いにした
ので、その位置情報を格納しておく必要がある。それは
下記のようにする。

【０２９１】書込み不能な最小消去単位領域が発見され
た場合、その位置情報に予め決められた固定のデータ番
号を付与して、フラッシュ・メモリ上の記憶領域に格納
する。

【０２９２】この後、データ格納位置管理領域の固定デ
ータ番号と等しいアドレスに書込み不能な最小消去単位
領域の位置情報を格納した最小消去単位領域の論理セク
タ番号と書込み単位領域の番号を格納しておく。

【０２９３】その後、新たに書込み不能扱いにした最小
消去単位領域に遭遇したら、データ格納位置管理領域の
固定のアドレスからその位置情報に付与されたデータ番
号を知り、先に格納されている書込み不能な最小消去単
位領域の位置情報を読み出してバッファ・メモリに転送
し、該バッファ・メモリ上で新たに書込み不能扱いにし
た最小消去単位領域の位置情報を書き加えた上で、フラ
ッシュ・メモリ上の次に書込みを行なう書込み単位領域
に転送して格納する。

【０２９４】そして、先に説明したのと同じように、先
に発見された書込み不能な最小消去単位領域の位置情報
を格納していた書込み単位領域のデータを無効扱いにす
る。上記の如く処理することによって、書込み不能及び
書込み不能扱いにした最小消去単位領域の位置情報を確
実に格納できると共に、新たに書込み不能な最小消去単
位領域発見された場合にもその位置情報を累積して格納
することができる。しかも、書込み不能及び書込み不能
扱いにした最小消去単位領域の位置情報をフラッシュ・
メモリ上に格納するので、フラッシュ・メモリの管理の
信頼性が高くなる。

【０２９５】上記の如く処理することによって、書込み
不能な最小消去単位領域が発見された場合、当該最小消
去単位領域をスキップするか、当該最小消去単位領域を
含むフラッシュ・メモリをスキップしてデータを書込ん
でゆくことができる。

【０２９６】しかも、論理セクタ番号はスキップの有無
に関係ないように付与されるので、スキップによって中
央処理ユニットの処理負荷を増加させることはない。

【０２９７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、フラ
ッシュ・メモリの管理方式に格段の進歩を与えることが
できる。

【０２９８】即ち、第一の発明によれば、最小消去単位
領域より小さい書込み単位領域毎にデータの書込みを行
なうことができるため、特に一のデータの平均データ量
が少ない時に最小消去単位領域内の記憶密度を向上させ
ることが可能になる。

【０２９９】又、上記書込み単位領域毎にデータを取り
扱うので、バッファ・メモリとの間のデータの転送に要
する時間を短縮することができる。更に、該管理領域に
格納している情報を参照してデータの格納位置情報や書
込み開始位置情報を知ることができるので、バッファ・
メモリ上でデータが消失するという障害があっても、消
失したデータを復元することが可能になる。

【０３００】同様に、バッファ・メモリ上の管理データ
が消失しても、該管理領域に格納している情報を参照し
てデータの格納位置情報や書込み開始位置情報を知るこ
とができるので、バッファ・メモリ上で管理データが消
失するという障害があっても、消失した管理データを復
元することが可能になる。

【０３０１】第二の発明により、チップ内に退避領域を
設定しているので常にチップ内に使用可能な記憶領域を
確保でき、且つ、退避領域は書込みが進むにつれて交代
するので、各最小消去単位領域の書込み消去回数を平均
化することができる。

【０３０２】又、上記のように、順番にデータを格納し
てゆく方式であるので、特定の書込み単位領域において
書込み消去回数が規定に達した時に書込み消去回数が少
ない書込み単位領域を検索する必要がなくなる。従っ
て、書込み消去回数が少ない書込み単位領域を検索する
ことによってデータの書込み動作が遅延させられること
がなくなる。

【０３０３】第三の発明によれば、特定のデータに対す
る書込み要求の度に当該データを格納している特定の領
域を書込み消去する必要がなくなるので、書込み消去回
数の平均化を図ることが可能になると共に、書込み消去
回数を縮減することが可能になる。

【０３０４】第四の発明により、管理領域に設定される
データの書込みの度に歩進する最小消去単位領域の番号
により、当該最小消去単位領域ひいては当該チップにお
いて行なわれた書込み消去の回数が判るので、書込み消
去回数を計数するためだけの機能と計数結果を格納する
ためだけの領域を準備する必要がなくなる。

【０３０５】第五の発明により、記憶領域である最小消
去単位領域全てに書込みが終了したチップにおいて消去
を行ない、それとは異なる次のチップで書込みを行なっ
てゆくので、消去動作と書込み動作を全く独立に行なう
ことができる。つまり、データを消去している間書込み
動作を待たせておく必要がないために、通信装置や情報
処理装置本来の処理性能を低下させることがない。

【０３０６】第六の発明により、劣化が発見されて書込
み不能となった最小消去単位領域又はチップへの書込み
をスキップしても、正常な最小消去単位領域に付与され
る番号には変化がないので、全ての管理を最小消去単位
領域の劣化の有無とは無関係に行なうことができ、管理
のための中央処理ユニットの負担を軽減できる。

【０３０７】第七の発明により、フラッシュ・メモリの
管理を高速にできると共に、フラッシュ・メモリ内に格
納される管理情報との併用によって、フラッシュ・メモ
リの信頼性を向上させることができる。

【０３０８】第八の発明により、書込み不能な最小消去
単位領域の位置情報を信頼性よく格納することが可能に
なり、しかも、そのための格納領域を肥大化させること
がない。

【０３０９】又、第九の発明により、簡単な符号によっ
て最小消去単位領域へのデータの書込み状態を把握する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の最小消去単位領域の構成。

【図２】 物理セクタ番号と論理セクタ番号のふり方
（その１）。

【図３】 物理セクタ番号と論理セクタ番号のふり方
（その２）。

【図４】 論理セクタ番号領域のビットマップ。

【図５】 データ管理領域のビットマップ。

【図６】 バッファ・メモリの格納内容。

【図７】 退避領域と記憶領域の交代の仕方。

【図８】 書込み動作のフローチャート。

【図９】 退避処理のフローチャート。

【図１０】 初期化のフローチャート。

【図１１】 書込み不能な最小消去単位領域をスキップ
するメモリ管理。

【図１２】 書込み不能なチップをスキップするメモリ
管理。

【図１３】 フラッシュ・メモリの構成。

【図１４】 中央演算処理装置の構成。

【符号の説明】

１ フラッシュ・メモリのチップ ２ フラッシュ・メモリのチップ ３ フラッシュ・メモリのチップ １０ 最小消去単位領域 １１ 最小消去単位領域 １２ 最小消去単位領域 １３ 最小消去単位領域 １４ 最小消去単位領域 １０１ 書込み単位領域 １０２ 書込み単位領域 １０３ 書込み単位領域 １０４ 書込み単位領域

フロントページの続き (72)発明者 森 泰郎 大阪府大阪市中央区城見２丁目２番６号 富士通関西ディジタル・テクノロジ株式会 社内 (72)発明者 北村 耕一 大阪府大阪市中央区城見２丁目２番６号 富士通関西ディジタル・テクノロジ株式会 社内 (72)発明者 中島 亮悦 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラッシュ・メモリの最小消去単位領域
   を任意の大きさの書込み単位領域に分割し、 特定の書込み単位領域を、当該最小消去単位領域の残余
   の全ての書込み単位領域を管理する管理領域とし、 当該最小消去単位領域の残余の書込み単位領域をデータ
   を格納する記憶領域とすることを特徴とするフラッシュ
   ・メモリの管理方式。
2. 【請求項２】 フラッシュ・メモリの中の一部の最小消
   去単位領域を、一時的にデータを格納しない、消去され
   た状態の退避領域とし、 該退避領域以外の最小消去単位領域の全てにデータの書
   込みを行なった時に、該退避領域になっている最小消去
   単位領域と特定の位置関係にある最小消去単位領域を新
   たな退避領域にし、 先に退避領域であった最小消去単位領域にデータの書込
   みを行なうことを特徴とする請求項１記載のフラッシュ
   ・メモリの管理方式。
3. 【請求項３】 特定のデータに対して特定の記憶領域を
   割りつけず、特定のデータに対して特定のデータ番号を
   付与し、 該特定のデータに書換え要求が生じた時には、前記管理
   領域中の、次に書込みが可能な書込み単位領域を管理す
   るデータ管理領域に該特定のデータ番号を登録して当該
   データを書込み、 同一データ番号で先に格納されているデータを無効扱い
   にすることを特徴とする請求項１記載のフラッシュ・メ
   モリの管理方式。
4. 【請求項４】 書込みが行なわれる度に、書込みを行な
   う最小消去単位領域の認識番号を歩進することを特徴と
   する請求項１記載のフラッシュ・メモリの管理方式。
5. 【請求項５】 複数のチップよりなるフラッシュ・メモ
   リの、特定のチップの書込み可能な最小消去単位領域の
   全ての書込単位領域に書込みを行ない、次のチップに書
   込み動作が移行するタイミングを、該特定のチップにお
   いて新たに退避領域になる最小消去単位領域を消去する
   タイミングとすることを特徴とする請求項１記載のフラ
   ッシュ・メモリの管理方式。
6. 【請求項６】 データの書込みの度に歩進する最小消去
   単位領域の認識番号を、劣化が発見されて書込みが不能
   な最小消去単位領域にも付与するが如く歩進することを
   特徴とする請求項１記載のフラッシュ・メモリの管理方
   式。
7. 【請求項７】 フラッシュ・メモリに格納するデータに
   付与されるデータ番号と重複しないで対応する数をアド
   レスとして、当該データ番号のデータを格納するフラッ
   シュ・メモリ上の格納位置、次に書込みを行なう最小消
   去単位領域の番号及び次に書込みを行なう書込み単位領
   域の番号を記憶するバッファ・メモリをフラッシュ・メ
   モリの外部に設けることを特徴とする請求項１記載のフ
   ラッシュ・メモリの管理方式。
8. 【請求項８】 書込みが不能になった最小消去単位領域
   の位置情報を、フラッシュ・メモリに格納するデータと
   同じ扱いにして、特定のデータ番号を付与して格納する
   ことを特徴とする請求項１記載のフラッシュ・メモリの
   管理方式。
9. 【請求項９】 書込みを行なう最小消去単位領域に付与
   される歩進する認識番号、又は、当該最小消去単位領域
   におけるデータの書込み状態を表示する符号を前記管理
   領域に格納することを特徴とする請求項１記載のフラッ
   シュ・メモリの管理方式。