KR20050086389A - 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법에 관한 것으로
플래시메모리카드 제어부의 복잡한 기능들을 플래시메모리카드에 내장하지 않고 외부 호스트 시스템에서 처리하도록 하기 위해 외부 호스트시스템에 미러메모리를 만들고 외부 호스트시스템의 미러메모리와 플래시메모리카드의 메모리를 일대일 대응으로 데이터를 전송할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
메모리장치 단위의 데이터전송을 관리하는 제어부만 플래시메모리카드에 내장함으로써 플래시메모리카드를 초저가로 만들 수 있을 뿐 아니라 초박막으로 만들 수 있는 효과가 있다.

Description

플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법 {Mirror interfacing method for flash memory cards.}
본 발명은 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법에 관한 것이다.
NAND형 플래시메모리카드는 현재 대부분의 휴대용 미디어 장치의 데이터 저장수단으로 사용되고 있다. 그 용량은 1메가바이트(MB)부터 1기가바이트(GB)이상의 제품까지 나오고 있으며 앞으로 메모리 용량은 더 커질 것이며 데이터 전송속도 또한 더욱 빨라질 전망이다. 플래시메모리의 가격도 현재 1메가바이트 당 100원 이하이며 앞으로 그 가격은 더욱 내려갈 전망이다. 그에 비해 휴대용 미디어장치는 점차 고용량 고화질의 데이터정보를 요구하는 추세여서 플래시메모리카드의 데이터 전송속도는 더욱 빨라질 것이다. 전송속도를 올리기 위해서는 플래시 메모리의 제어부가 더욱 복잡해지고 제어부의 가격이 올라가게 마련이다. 제어부가 중요해지면 제어부 보호차원에서 두께도 두꺼워지게 된다. 하지만 모든 플래시메모리카드에서 빠른 속도와 내구성을 요구하는 것은 아니다. 제품의 라이프사이클동안 한두 번의 읽고/쓰기만 일어나는 경우에는 이런 복잡하고 비싼 제어부가 필요 없게 된다. 또한 제어부가 비싸지는 것은 저용량 플래시메모리카드의 활용을 저해하는 요인이다. 기존 플래시메모리카드 제품 중 스마트미디어카드(SMC)와 멀티미디어카드(MMC)는 시리얼 버스 인터페이스를 사용하고 제어부가 비교적 간단하여 생산 가격도 저렴하면서 두께도 얇다. 스마트미디어카드(SMC)의 경우 0.76mm, 멀티미디어카드(MMC)의 경우는 1.4 mm 정도였다. 그러나 이들 제품은 고용량, 고속의 플래시메모리카드로써는 한계가 있어 현재 생산이 줄고 있는 실정이다. 일회용, 또는 박막형의 플래시메모리카드인 경우, 가격과 두께를 줄이기 위해서는 가능하면 제어부에 마이크로 프로세서를 사용하는 대신 간단한 논리회로로 대체할 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 복잡한 메모리 쓰기 기능을 간단히 하거나 어드레싱기능을 줄여야 한다.
NAND 플래시메모리는 블록단위의 지우기를 사용한다. 블록이란 다수의 섹터로 이루어진 단위이다. 섹터는 일반 하드디스크의 섹터개념과 같으며 현재 플래시메모리카드에는 대부분 512바이트(Byte)크기의 섹터를 사용한다. 블록단위의 지우기는 작업을 단순화하지만 작은 용량의 파일을 저장할 때는 현저히 속도를 떨어뜨린다. 현재 플래시메모리카드에 가장 많이 사용하는 도스용 FAT 파일시스템에서 파일을 쓰기 할 때는 총4단계의 과정을 거친다. 먼저 시스템 영역에 작업이 3번 이루어지고 데이터 영역에 한번의 작업이 이루어진다. 그 과정을 자세히 설명하면, 첫 번째로 디렉토리섹터에 새로운 파일 이름을 적고, 두 번째로 데이터 영역에 파일 데이터를 복사하고, 세 번째로 파일 할당테이블(FAT)섹터에 파일위치, 즉 어드레스를 기록한 후 마지막으로 디렉토리섹터에 파일의 시작위치, 파일의 길이, 수정날짜 및 시간 등 파일정보를 기록한다. 다수의 파일쓰기 작업이 일어날 때는 상기한 네 단계의 작업이 파일마다 복합적으로 일어나므로 상당히 복잡하고 데이터 전송속도에 상당한 영향을 끼친다.
도1은 통상적인 플래시메모리카드의 파일 갱신방법이다. 16개의 섹터가 한 블록을 이루는 경우를 예로 들었다. 블록B1(1)의 섹터 S7,S8,S9에 기록된 파일F(3)를 갱신한다고 할 경우는 다음과 같다. 블록단위의 갱신이 이루어지므로 먼저 빈 새 블록B2(2)를 만든다. 기존블록 B1(1)의 섹터 S0~S6까지의 파일데이터를 새 블록 B2(2)의 N0~N6에 복사하고, 갱신할 파일F(3)의 데이터 D0~D2를 새 블록 B2(3)의 N7~N9에 복사하고 마지막으로 남은 데이터인 블록 B1(1)의 섹터 S10~S15를 새 블록 B2(2)의 섹터 N10~N15에 복사한다. 그런 다음 기존블록 B1(1)을 지워 빈 블록으로 만든다. 이때 파일F(3)의 정보를 앞에서 설명한대로 FAT섹터 및 디렉토리섹터에 갱신하는 작업도 일어난다. 문제는 파일F(3)뿐 아니라 기존블록 B1(1)에 들어있던 모든 파일이 새 블록 B2(2)로 옮겨갔으므로 관련된 모든 파일의 위치정보를 갱신해야 한다. 도2는 좀더 복잡한 경우이다. 도2는 하나의 파일F가 쪼개어져 세 개의 블록 B1,B2,B3에 각각 FP1,FP2,FP3만큼 저장되어 있는 경우이다. 파일 F를 갱신하면 오른편에 표시된 nB1,nB2,nB3처럼 새 블록들이 만들어진다. 파일F를 갱신하기 위해서는 세 개의 블록 B1,B2,B3 이 지워져야 하므로 파일 F뿐만 아니라 블록 B1,B2,B3에 포함되는 PA,PB,PC 부분에 들어 있는 모든 파일들을 재배치하고 재배치된 파일들의 위치정보를 모두 갱신해야 한다. 간단한 제어부인 경우는 파일하나가 갱신될 때마다 시스템영역에 있는 FAT섹터 와 디렉토리섹터를 갱신하도록 되어 있는데 그럴 경우 세 개의 블록에 들어 있는 전체파일들의 정보를 갱신하는데는 적잖은 작업이 일어나게 된다. 속도를 높이기 위해 관련된 모든 파일이 재배치 된 후 시스템영역에 위치정보를 갱신하는 작업을 한꺼번에 처리하는 방법을 사용하고 있는데 제어부가 고급화되는 이유가 된다. 또한 전송속도를 높이기 위해 내부 버퍼를 두는 경우가 있는데 이 또한 가격을 높이는 요인이 된다.
본 발명의 목적은 저용량, 저가형, 박막형 플래시메모리를 만들기 위한 것이다. 따라서 상기한 비싸고 복잡한 논리과정을 플래시메모리카드에 내장하는 대신 외부 호스트시스템 또는 미디어장치에서 처리하게 하고 플래시메모리카드에는 물리적 장치별 읽기/쓰기 기능만을 처리하는 간단한 제어부 만을 장착함으로써 단순하고 공용이 가능한 저가형 플래시메모리카드를 만들 수 있게 했다. 더구나 제어부가 단순 논리회로가 되기 때문에 박막형의 플래시메모리카드 생산이 가능해지는 것이다.
제어부를 최대한 간단히 만들기 위해서 호스트시스템 또는 외부 미디어장치에 플래시메모리와 일대일 대응되는 미러메모리를 두고 이 미러메모리와 플래시메모리간의 일대일 복사가 이루어지므로 저용량의 메모리에 적용하기가 쉽다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도3은 본발명의 플래시메모리카드와 호스트시스템의 미러인터페이스 모양이다. 호스트 시스템(10)에서 플래시메모리카드(30)를 인식하게 되면 플래시메모리카드(30)의 특성정보를 읽게 된다. 플래시메모리카드의 특성정보는 기본적으로 지원 가능한 인터페이스 방식, 메모리 용량, 섹터용량, 블록 당 섹터수 등이 포함된다. 플래시메모리카드(30)가 미러인터페이스를 지원하는 종류이면 플래시메모리부(31)와 용량이 같은 미러메모리(21)를 호스트시스템에 만들게 된다. 이 미러메모리(21)는 호스트시스템의 내장메모리(20) 일부분을 사용하거나 플래시메모리카드 인터페이스용 버퍼메모리를 사용해도 좋다. 만일 인터페이스용 버퍼메모리를 사용하게 되는 경우는 대부분의 플래시메모리카드의 플래시메모리부(31)와 일대일 대응할 수 있게 버퍼메모리의 용량을 충분히 크게 해야 한다. 예를 들어 플래시메모리카드(30)가 2메가바이트의 용량에 섹터 당 512 바이트, 블록 당 32 섹터의 특성을 가졌고 호스트시스템(10)에 32메가바이트의 내장메모리(20)가 있다고 했을 때, 호스트시스템(10)의 내장메모리(20) 32메가바이트 중 2메가바이트를 미러메모리(21)로 정의하고 512바이트 크기의 섹터로 포맷한다. 포맷방식은 플래시메모리카드를 주로 사용하게 될 호스트시스템이나 미디어장치의 포맷을 따르면 된다. 즉, 나중에 주로 사용할 미디어장치가 디지털 카메라로 섹터 당 512 바이트,FAT16의 파일포맷을 사용한다면 그대로 512 바이트 섹터,FAT16방식으로 포맷하면 된다. 블록단위는 미러인터페이스 방법에는 전혀 사용되지 않으며 나중에 플래시메모리카드를 호환성이 좋게 하기 위해 블록어드레스를 기록하는 것은 옵션으로 해도 좋다.
본 발명의 미러인터페이스를 지원하는 플래시메모리카드(30)에 파일을 저장하기 위해서는 플래시메모리카드(30)에 직접 파일을 기록하지 않고 호스트시스템(10)의 미러메모리(21)에 먼저 파일을 저장한다. 이 미러메모리(21)는 가상의 하드디스크와 같으므로 플래시메모리의 블록 지우기와 같은 특징 없이 일반 하드디스크에 파일 기록하듯이 저장하는 것이다. 단지 플래시메모리카드의 호환성을 위해 섹터크기는 플래시메모리카드(30)가 지정한 섹터크기로 포맷하고 블록어드레스는 굳이 기록할 필요가 없다. 호스트시스템에는 이미 마이크로프로세서(CPU)가 있고 충분한 내장메모리(20)와 버스 콘트롤러를 부담 없이 내장할 수 있으며 시스템 클락속도로 파일을 처리할 수 있어 속도부담은 전혀 없다. 플래시메모리카드에 저장할 파일들이 모두 미러메모리(21)에 저장되면 미러메모리(21) 통채로 플래시메모리부(31)에 복사한다. 데이터의 전송과 쓰기는 모두 물리적 어드레스로 일대일 대응하여 작업이 이루어지므로 복잡한 논리적-물리적 어드레스(logical-physical address) 변환이 필요 없다. 도4는 상기한 작업을 흐름도로 표시한 것이다.
파일을 갱신하여 다시쓰기를 할 때는 먼저 플래시메모리부(31)에서 통채로 미러메모리(21)에 복사한 후 호스트시스템(10)에서 미러메모리(21)에 있는 파일을 갱신한다. 그런 다음 플래시메모리(31) 전체를 지우거나 새로 포맷한 후 미러메모리(21)를 다시 플래시메모리부(31)에 복사하는 것이다. 읽기/쓰기가 모두 장치단위로 일어나므로 어드레스 제어부도 논리적 블록 또는 섹터 어드레스를 관리할 필요 없이 간단히 물리적 어드레스의 시퀀스만 제어하면 되고 읽기/쓰기의 명령제어부도 통상의 플래시메모리의 읽기/쓰기에 비해 극히 간단한 시퀀스작업(Sequential read/write)으로 가능하다.
미러인터페이스 방식에선 플래시메모리카드내의 파일읽기는 일어나지 않는다. 플래시메모리부(31)전체를 미러메모리(21)로 읽은 후 호스트시스템에서 파일 읽기를 하기 때문이다. 통상적으로 파일읽기는 파일쓰기보다는 복잡하지가 않아 비교적 간단한 논리회로로 제어할 수 있다. 하지만, 파일읽기를 하기 위해서는 블록 어드레스나 논리적 어드레스를 적용해야 하므로 저용량 플래시메모리카드에선 권장할 사항이 아니다. FAT포맷된 플래시 메모리에서 통상적으로 파일읽기를 예로 들면 다음과정으로 행해진다. 먼저 디렉토리섹터에서 파일의 존재여부를 확인한다. 파일이 존재하면 파일의 시작위치를 찾는다. 파일어드레스는 주로 논리적 어드레스를 사용하므로 물리적 어드레스로 변환해야한다. NAND 플래시메모리카드에서는 블록어드레스와 섹터어드레스를 같이 사용하므로 변환테이블이 간단하지만은 않다. 그래서 미러인터페이스 방법에서는 이러한 파일읽기 작업을 모두 호스트시스템에서 일어나도록 한다.
미러인터페이스 방법에선 블록이나 섹터를 각기 제어하지 않으므로 배드섹터나 배드블록을 처리할 수 없다. 도5는 통상적인 플래시메모리의 배드섹터 처리방법이다. 배드섹터나 배드블록이 없는 정상적인 플래시메모리의 모습(M1)과 배드섹터가 있는 플래시메모리의 모습(M2)을 비교해서 나타냈다. 플래시메모리는 다수의 블록(40)으로 이루어지고 블록은 다수의 섹터(41)로 이루어진다. 배드섹터(51)가 있으면 그 블록은 배드블록이 되고 사용할 수 없게 된다. 따라서 배드블록(50)위치를 기록하고 다음 블록(62)을 배드블록(50)앞의 블록(61)에 순차적으로 연결하는 물리적-논리적 블록테이블을 만들거나 배드블록(50)을 기록하고 알려주는 레지스터를 제어부에 넣어두는 방식을 사용할 수도 있으나 미러인터페이스 방법에서는 블록을 사용하지 않고 어드레스테이블을 만들지 않으므로 적용할 수 없다. 저용량 플래시메모리 제조과정에서 배드섹터를 만드는 확률은 얼마 되지 않는다. 미러인터페이스 방법이 기본적으로 저용량 저가형 플래시메모리카드를 만드는데 목적이 있으므로 굳이 사용할 확률이 적은 기능을 첨가하기보다는 배드섹터가 발생한 저용량 플래시메모리는 불량품화하여 사용하지 않는 것이 더 이익이 된다고 본다.
상술한 바와 같이 본 발명의 미러인터페이스 방법은 플래시메모리카드의 모든 파일 처리 과정을 호스트시스템의 미러메모리에서 행하고 플래시메모리와는 장치단위의 데이터전송을 할 수 있게 하므로, 플래시메모리카드의 제어부가 간단해지고 플래시메모리카드와의 인터페이스도 간단해 지는 효과가 있어, 저가형 박막형 플래시메모리카드를 만들 수 있게 된다. 따라서 데이터의 갱신이 자주 일어나지 않는 사용환경 및 저용량 플래시메모리에서는 미러인터페이스 방법이 효과적이다.
도1은 통상적인 플래시메모리카드의 파일 갱신방법.
도2는 통상적인 플래시메모리카드의 조각난 파일 갱신 방법.
도3은 본 발명의 플래시메모리카드와 호스트시스템의 미러인터페이스 모양
도4는 본 발명의 플래시메모리카드의 미러인터페이스 쓰기작업 흐름도
도5는 통상적인 플래시메모리카드의 배드섹터 처리방법.

Claims (3)

  1. 플래시메모리카드의 인터페이스 방법에 있어서,
    플래시메모리카드의 플래시메모리와, 동일한 용량과 특성을 지닌 호스트시스템내의 미러메모리간에 장치단위의 일대일 읽기/쓰기를 기본 데이터 전송방식으로 하는 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    파일단위의 쓰기 및 갱신 작업은 모두 호스트시스템의 제어부에서 행해지고 플래시메모리카드에는 장치단위의 쓰기만이 가능토록 플래시메모리카드의 제어부를 간단히 만든 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    호스트시스템의 내장메모리 중 일부를, 플래시메모리카드의 플래시메모리와 동일한 용량과 섹터특성을 갖게 나누고, 이 부분을 미러메모리로 지정하여 사용토록 한 플래시메모리카드의 미러인터페이스 방법.
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