KR100727399B1 - 데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드 - Google Patents

데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드에 관한 것이다. 이러한 메모리 카드는 별도의 전원 공급 없이 데이터 저장이 가능한 플래시 메모리; 상기 플래시 메모리에 접속되며, 상기 플래시 메모리의 일부 데이터를 저장하는 임시 저장부; 및 상기 플래시 메모리 및 임시 저장부와 외부와의 데이터 전송을 제어하고, 상기 플래시 메모리와 임시 저장부 사이의 데이터 일관성이 유지되도록 제어하는 메모리 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 캐시 관리 알고리즘을 사용하여 자주 액세스되는 섹터를 캐시 메모리를 사용하여 액세스하도록 함으로써, 파일 생성시나 갱신시 FAT 및 디렉토리 액세스 시간이 매우 단축되어 전체적인 입출력 성능이 향상되고, 또한 특정 섹터를 자주 액세스함에 따라서 기타 메모리에 비해서 비교적 짧은 수명을 가지는 플래시 메모리의 수명을 증가시킬 수 있다.
메모리 카드, 플래시 메모리, 캐시 메모리, SRAM, 디지털 카메라 시스템

Description

데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드{MEMORY CARD HAVING THE INCREASED INPUT/OUTPUT SPEED}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드로부터 데이터를 읽는 동작에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드에 데이터를 기록하는 동작에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드에서 SRAM 내의 데이터를 플래시 메모리로 갱신하는 동작에 대한 순서도이다.
본 발명은 데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 촬영된 영상을 저장하고, 판독하는 속도가 향상된 메모리 카드에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라 시스템용으로 각광을 받고 있는 플래시 메모리를 이용한 메모리 카드는 DRAM이나 SRAM과 달리 전원이 공급되지 않아도 기록된 내용이 지워 지지 않는다는 점 때문에 하드디스크를 대체하여 사용되고 있다.
그러나, 이러한 메모리 카드는 DRAM 이나 SRAM에 비해 데이터 입출력 속도가 느리다는 문제점이 있다.
특히 메모리 카드 내에 파일을 생성하거나 특정 파일 데이터를 갱신하는 경우 FAT(File Allocation Table) 파일 시스템의 특성에 따른 FAT 및 디렉토리 액세스 시간이 많이 걸려 전체적인 입출력 성능이 저하된다.
또한, 특정 섹터를 자주 액세스함으로써 다른 메모리에 비해서 그 수명이 비교적 짧아진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 SRAM을 이용한 메모리 카드도 있으나 용량에 따른 가격이 플래시 메모리에 비해서 비싸고, SRAM에 기록된 내용을 유지하기 위해서는 전원 공급이 요구되므로 전원을 공급해줄 배터리를 메모리 카드에 내장해야 하므로 무겁고 수명이 한정되어 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 전원 장치 없이 기록을 유지하며, 저렴한 플래시 메모리의 특성과 빠른 속도의 SRAM의 특성을 결합한 메모리 카드를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 별도의 전원 공급 없이 데이터 저장이 가능한 플래시 메모리; 상기 플래시 메모리에 접속되며, 상기 플래시 메모리의 일부 데이터를 저장하는 임시 저장부; 및 상기 플래시 메모리 및 임시 저장부와 외부와의 데이터 전송을 제어하고, 상기 플래시 메모리와 임시 저장부 사이의 데이터 일관성이 유지되도록 제어하는 메모리 제어부를 포함한다.
상기 임시 저장부는 상기 플래시 메모리로부터 외부로 출력되는 데이터가 임시 저장되는 읽기 저장부 및 외부로부터 입력되는 데이터가 임시 저장되는 쓰기 저장부로 구분하여 사용되지만, 별도의 구분없이 사용하여도 좋다.
또한, 상기 임시 저장부는 복수의 섹터 데이터를 저장하며, 상기 섹터 관련 정보가 저장되는 특정 저장부를 포함할 수 있다.
상기 특정 정보 저장부는 상기 임시 저장부에 저장된 특정 섹터 데이터가 상기 플래시 메모리에 저장된 상기 특정 섹터에 대응되는 데이터와 동일한 지의 여부를 나타내는 상태 표시 비트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 임시 저장부는 외부로부터 전원이 공급되는 때에 초기화되며, 상기 쓰기 저장부의 크기는 특정 조건에 맞게 최적화되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 임시 저장부로의 데이터 입력시 상기 임시 저장부 내에 새로운 데이터를 저장할 빈 공간이 없는 경우, 필요한 알고리즘을 사용하여 새로운 데이터를 저장할 빈 공간을 준비하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드의 블록도이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(10)는 플래시 메모리(100), 메모리 제어부(200), 및 SRAM(300)을 포함한다.
플래시 메모리(100)는 촬영된 영상 등을 포함하는 데이터를 저장하는 1차 메 모리이다.
SRAM(300)은 플래시 메모리(100)에 대해 캐시(cache) 역할을 하는 2차 메모리이며, 그 크기는 플래시 메모리(100)에 비해 소량이다.
메모리 제어부(200)는 플래시 메모리(100) 및 SRAM(200)의 동작을 제어한다.
즉, 디지털 카메라 시스템의 커넥터(20)로부터 입력되는 명령어를 디코딩(decoding)하고, 플래시 메모리(100) 또는 SRAM(300)으로부터 데이터를 읽어서 커넥터(20)로 전달하며, 또한 커넥터(20)로부터 입력되는 데이터를 플래시 메모리(100) 또는 SRAM(300)에 기록한다.
SRAM(300)은 읽기 캐시(310)와 쓰기 캐시(320)로 이루어지며, 각 캐시는 복수 개의 섹터(sector)를 구비한다.
즉, 읽기 캐시(310)와 쓰기 캐시(320)의 각 섹터들은 디지털 카메라 시스템에 의해 읽혀지거나 쓰여지는 섹터의 빠른 복사본으로 사용된다.
특히, 쓰기 캐시(320)로 사용되는 섹터의 숫자는 메모리 카드(10)가 커넥터(20)로부터 빠져나오는 동안에 플래시 메모리(100)로 기록될 수 있는 섹터의 숫자와 동일하다.
또한, SRAM(300)에는 데이터가 기록된 섹터 정보가 저장되어 있는 섹터 테이블이 포함된다. 따라서, 메모리 제어부(200)는 SRAM(300) 내에 있는 섹터 테이블을 검색하여 해당 섹터 데이터가 SRAM(300) 내에 기록되어 있는지를 알 수 있다.
또한, 커넥터(20)로부터 입력되어 쓰기 캐시(320)로 기록되는 데이터의 경우, 해당 섹터가 플래시 메모리(100)에도 있는 때에는 쓰기 캐시(320)에 기록된 데 이터가 정확한 데이터이므로, 이러한 상태를 표시하기 위해 섹터 테이블에는 해당 섹터의 데이터가 정확한 데이터인지를 표시하기 위한 변조 상태 비트가 구비된다.
이 변조 상태 비트가 온 상태인 경우에는 쓰기 캐시(320)에 기록되어 있는 데이터가 정확한 데이터이기 때문에, 필요한 경우 메모리 제어부(200)는 해당 섹터의 데이터를 플래시 메모리(100)의 해당 섹터에 기록하여 데이터의 일관성을 유지시켜 준다.
메모리 제어부(200)는 SRAM(300) 내에 저장되어 있는 섹터에 대해서는 SRAM(300)에만 읽거나 쓰는 동작을 하고, SRAM(300)의 용량을 초과하는 부분에 대해서만 플래시 메모리(100)에 쓰거나 플래시 메모리(100)로부터 읽는 동작을 한다.
또한, 디지털 카메라 시스템에 의해 이미 읽혀져서 플래시 메모리(100)로부터 SRAM(300)에 전달되어 저장된 섹터 중 오래동안 사용되지 않은 섹터는 새로운 섹터가 읽혀지거나 쓰여질 때 폐기된다. 특히, SRAM(300)에 저장된 쓰여질 섹터 중 오래된 섹터는 새로운 섹터가 쓰여지면 실제로 플래시 메모리(100)로 기록된다.
메모리 제어부(200)는 SRAM(300) 내의 읽기 캐시(310) 및 쓰기 캐시(320)에 대한 캐시 관리 동작을 수행한다. 이 때, 우수한 캐시 관리 알고리즘이 사용되는 경우 읽기 캐시(310) 및 쓰기 캐시(320)를 통한 데이터 입출력 속도가 향상된다.
SRAM(300)은 메모리 카드(10)가 디지털 카메라 시스템의 커넥터(20)에 삽입될 때 초기화된다.
또한, SRAM(300)의 쓰기 캐시(320)에 저장된 데이터는 메모리 카드(10)가 커넥터(20)에서 빠질 때 플래시 메모리(100)로 기록된다.
메모리 제어부(200)는 SRAM(300) 내의 읽기 캐시(310) 및 쓰기 캐시(320) 내에 빈 공간이 없는 경우, 특정 알고리즘, 예를 들어 LRU(Least Recently Used) 알고리즘을 사용하여 빈 공간을 준비할 수 있다. 상기 LRU 알고리즘 이외의 다른 알고리즘을 사용하여도 좋다. 상기 LRU 알고리즘은 특별한 하드웨어에 의한 액세스 시간 관리 등이 필요하지만, 특별한 하드웨어를 사용하는 경우 메모리 카드(10)의 크기 및 무게 등이 증가되므로, 본 발명에서는 간략화된 알고리즘을 사용한다.
상기 간략화된 LRU 알고리즘은 SRAM(300)의 특정 섹터 부분에 대한 액세스가 있는 경우 액세스된 시간을 별도로 기록한 후, LRU 알고리즘을 적용하는 시점에서 액세스된 시간이 가장 오래된 섹터를 빈 공간으로 준비시키는 것이다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 데이터 입출력 속도가 증가된 메모리 카드의 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(10)로부터 데이터를 읽는 동작에 대한 순서도이다.
디지털 카메라 시스템의 사용자가 메모리 카드(10) 내에 기록된 데이터를 읽기 위한 명령을 수행시키면, 디지털 카메라 시스템의 커넥터(20)를 통해 메모리 카드(10)의 메모리 제어부(200)로 해당 명령이 전달된다.
메모리 제어부(200)는 디지털 카메라 시스템으로부터 메모리 카드(10) 내에 기록된 데이터를 읽는 명령이 입력되면, 읽고자 하는 부분의 섹터 데이터가 SRAM(300) 내에 저장되어 있는지를 판단하기 위해 SRAM(300)의 섹터 테이블을 검색한다(S10).
섹터 테이블 검색 결과, 해당 섹터 데이터가 SRAM(300) 내에 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우(S20), 섹터 테이블 내에 새로운 섹터가 삽입될 수 있는 빈 공간이 존재하는지를 판단한다(S30).
섹터 테이블 내에 빈 공간이 존재하는 경우, 해당 빈 공간을 새로운 섹터 데이터가 저장될 장소로 지정한다(S40). 한편, 섹터 테이블 내에 빈 공간이 존재하지 않는 경우, LRU(Least Recently Used)를 적용하여 준비되는 빈 공간을 새로운 섹터 데이터가 저장될 장소로 지정한다(S50, S40).
다음, 메모리 제어부(200)는 플래시 메모리(100)에서 해당 섹터 데이터를 읽어은 후(S60), SRAM(300)의 지정된 장소에 저장하는 동시에 커넥터(20)로 출력한다(S70).
한편, 상기 단계(S20)에서 섹터 테이블 검색 결과, 해당 섹터 데이터가 SRAM(300) 내에 존재하는 것으로 판단되는 경우(S20), 해당 섹터 데이터를 커넥터로 출력한다(S80).
상기한 바와 같이, 디지털 카메라 시스템이 커넥터(20)에 삽입된 메모리 카드(10)로부터 데이터를 읽는 경우, SRAM(300) 내에 해당 데이터가 이미 기록되어 있으면 매우 빠른 속도로 해당 데이터를 읽을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(10)에 데이터를 기록하는 동작에 대한 순서도이다.
디지털 카메라 시스템이 메모리 카드(10)에 촬영 데이터 등의 특정 데이터를 기록하기 위해 해당 명령과 함께 기록할 데이터를 전달하는 경우, 메모리 제어부(200)는 해당 데이터의 크기가 SRAM(300) 내의 쓰기 캐시(320)의 크기를 초과하는지의 여부를 판단한다(S100).
만일 입력 데이터의 크기가 SRAM(300) 내의 쓰기 캐시(320)의 크기를 초과하지 않는 경우, 메모리 제어부(200)는 쓰기 캐시(320) 내에 빈 공간이 있는지의 여부를 판단한다(S110).
쓰기 캐시(320) 내에 빈 공간이 존재하면, 메모리 제어부(200)는 커넥터(20)로부터 입력되는 데이터를 해당 빈 공간에 기록한 후(S130), 섹터 테이블 내의 해당 변조 상태 비트를 온시킨다(S140).
이 변조 상태 비트는 해당 섹터 내에 새로운 데이터가 기록되었으므로, 플래시 메모리(100) 내에 해당 섹터가 있는 경우에는 그 데이터는 이미 새로운 데이터에 의해 변조되었으므로, 후에 새로운 데이터로 갱신되어야 한다는 것을 의미한다.
만일 쓰기 캐시(320) 내에 빈 공간이 존재하지 않는 경우, LRU를 적용하여 빈 공간을 준비한 후(S120), 해당 빈 공간에 입력 데이터를 기록하고 해당 변조 상태 비트를 온 시키는 상기 단계(S130, S140)를 반복한다.
한편, 입력 데이터의 크기가 쓰기 캐시(320)의 크기를 초과하는 경우, 메모리 제어부(200)는 LRU를 적용하여 빈 공간을 준비하면서 해당 입력 데이터를 쓰기 캐시(320)에 기록한 후, 해당 변조 상태 비트를 온시킨다(S140, S120, S130). 이 때, 쓰기 캐시(320)를 초과하는 부분의 데이터는 쓰기 캐시(320) 내에 기록된 후, 즉시 플래시 메모리(100)에 기록됨으로써 쓰기 캐시(320)를 초과하는 입력 데이터에 대해서도 기록 동작이 완료될 수 있다.
상기한 바와 같이, 디지털 카메라 시스템이 커넥터(20)에 삽입된 메모리 카드(10)로 데이터를 기록하는 경우, 기록 속도가 빠른 SRAM(300) 내에 모든 입력 데이터를 기록함으로써 데이터 기록 속도가 매우 빨라진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 카드(10)에서 SRAM(300) 내의 데이터를 플래시 메모리(100)로 갱신하는 동작에 대한 순서도이다.
상기 동작은 사용자가 디지털 카메라 시스템의 커넥터(20)로부터 메모리 카드(10)를 빼는 경우 실행되는 동작이다.
이 경우, 메모리 제어부(200)는 SRAM(300) 내의 쓰기 캐시(320)에 기록된 데이터를 플래시 메모리(100)로 전달하여 해당 데이터가 계속 유지되도록 한다.
먼저, 메모리 제어부(200)는 섹터 테이블 내의 해당 변조 상태 비트가 온 상태인지의 여부를 판단한다(S200). 해당 변조 상태 비트가 온 상태이면 쓰기 캐시(320) 내에 기록된 데이터가 정확한 데이터이므로 플래시 메모리(100)로의 갱신이 요구되며, 만일 해당 변조 상태 비트가 오프 상태이면 쓰기 캐시(320) 내에 기록된 데이터와 플래시 메모리(100) 내의 데이터가 동일하므로 해당 데이터의 갱신이 필요없게 된다.
따라서, 변조 상태 비트가 온 상태이면, 메모리 제어부(200)는 해당 데이터를 플래시 메모리(100)로 전달하여 기록하고(S210), 변조 상태 비트가 오프 상태이면 그냥 폐기시킨다(S220). 이 때, 폐기 동작 실행을 위해 메모리 제어부(200)가 별도의 동작을 실행할 필요는 없다.
한편, 상기 갱신 동작은 특정 조건, 예를 들어 디지털 카메라 시스템이 다른 작업을 수행하지 않는 조건 또는 특정 주기마다 수행되는 조건 등에서도 동일하게 수행될 수 있다.
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.
본 발명에 따르면, 비교적 간단한 캐시 관리 알고리즘을 사용하여 자주 액세스되는 섹터를 캐시 메모리를 사용하여 액세스하도록 함으로써, 파일 생성시나 갱신시 FAT 및 디렉토리 액세스 시간이 매우 단축되어 전체적인 입출력 성능이 향상되고, 또한 특정 섹터를 자주 액세스함에 따라서 기타 메모리에 비해서 비교적 짧은 수명을 가지는 플래시 메모리의 수명을 증가시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 별도의 전원 공급 없이 데이터 저장이 가능한 플래시 메모리;
    상기 플래시 메모리에 접속되며, 상기 플래시 메모리의 일부 데이터를 저장하는 임시 저장부; 및
    상기 플래시 메모리 및 임시 저장부와 외부와의 데이터 전송을 제어하고, 상기 플래시 메모리와 임시 저장부 사이의 데이터 일관성이 유지되도록 제어하는 메모리 제어부를 포함하며,
    상기 임시 저장부는 상기 플래시 메모리로부터 외부로 출력되는 데이터가 임시 저장되는 읽기 저장부 및 외부로부터 입력되는 데이터가 임시 저장되는 쓰기 저장부를 포함하고,
    상기 쓰기 저장부의 크기는 외부로부터의 전원 공급이 중단되는 때에 상기 쓰기 저장부로부터 상기 플래시 메모리로 전송되어 기록될 수 있는 데이터의 크기에 해당되는
    메모리 카드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임시 저장부는 복수의 섹터 데이터를 저장하며, 상기 섹터 관련 정보가 저장되는 특정 정보 저장부를 포함하는 메모리 카드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 특정 정보 저장부는 상기 임시 저장부에 저장된 특정 섹터 데이터가 상기 플래시 메모리에 저장된 상기 특정 섹터에 대응되는 데이터와 동일한 지의 여부를 나타내는 상태 표시 비트를 포함하는 메모리 카드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 임시 저장부는 외부로부터 전원이 공급되는 때에 초기화되는 메모리 카드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임시 저장부로의 데이터 입력시 상기 임시 저장부 내에 새로운 데이터를 저장할 빈 공간이 없는 경우, LRU(Least Recently Used) 알고리즘을 사용하여 새로운 데이터를 저장할 빈 공간을 준비하는 것을 특징으로 하는 메모리 카드.
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