WO2008016081A1 - Contrôleur de mémoire, dispositif de mémoire non-volatile, dispositif d'accès et système de mémoire non-volatile - Google Patents

Contrôleur de mémoire, dispositif de mémoire non-volatile, dispositif d'accès et système de mémoire non-volatile Download PDF

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WO2008016081A1
WO2008016081A1 PCT/JP2007/065074 JP2007065074W WO2008016081A1 WO 2008016081 A1 WO2008016081 A1 WO 2008016081A1 JP 2007065074 W JP2007065074 W JP 2007065074W WO 2008016081 A1 WO2008016081 A1 WO 2008016081A1
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WO
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free space
memory
file
nonvolatile
free
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/065074
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masahiro Nakanishi
Takuji Maeda
Toshiyuki Honda
Tatsuya Adachi
Original Assignee
Panasonic Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US12/376,153 priority patent/US8112575B2/en
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/0223User address space allocation, e.g. contiguous or non contiguous base addressing
    • G06F12/023Free address space management
    • G06F12/0238Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory
    • G06F12/0246Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory in block erasable memory, e.g. flash memory
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/20Initialising; Data preset; Chip identification

Definitions

  • the present invention relates to a nonvolatile memory device such as a semiconductor memory card including a nonvolatile memory, a memory controller that controls the nonvolatile memory device, an access device that accesses the nonvolatile memory device, and an access to the nonvolatile memory device
  • a nonvolatile memory device such as a semiconductor memory card including a nonvolatile memory, a memory controller that controls the nonvolatile memory device, an access device that accesses the nonvolatile memory device, and an access to the nonvolatile memory device
  • the present invention relates to a nonvolatile storage system in which a device is added as a component requirement.
  • Nonvolatile memory devices including a rewritable nonvolatile memory are in increasing demand mainly for semiconductor memory cards.
  • Semiconductor memory cards are more expensive than optical discs and tape media, etc. Due to the advantages such as small size, light weight, earthquake resistance, and ease of handling, recording of portable devices such as digital still cameras and mobile phones is possible.
  • the demand for media is increasing.
  • This semiconductor memory card includes a flash memory as a nonvolatile main memory and has a memory controller for controlling the flash memory. The memory controller performs read / write control on the flash memory in response to read / write instructions from an access device such as a digital still camera or a personal computer.
  • Such a semiconductor memory card is attached to an access device such as a digital still camera.
  • the access device side regards the semiconductor memory card as a removable disk and manages it with a file system such as a FAT file system.
  • the FAT file system manages file data for each cluster using a file allocation table (hereinafter referred to as FAT), and writes file data to non-volatile storage devices such as semiconductor memory cards. Then, file data is allocated to an empty cluster, and the file data and the cluster number (logical address) to which the file data is allocated are specified in the nonvolatile storage device.
  • FAT file allocation table
  • Such a nonvolatile storage system using the FAT file system is described in detail in, for example, Patent Document 1! /.
  • Flash memory built into products such as semiconductor memory cards and portable audio devices requires a relatively long time to write to and erase from the memory cell array, which is a storage unit.
  • the structure can be erased and written. Specifically, it is composed of a plurality of physical blocks, each physical block includes a plurality of pages, erasure is performed in units of physical blocks, and writing is performed in units of pages.
  • a flash memory has a reliability problem such that a write-destination physical block becomes a defective block or the number of rewrites is limited when data is written.
  • the memory controller performs replacement processing of the physical block where the failure occurred and wear leveling processing to avoid concentration of rewriting to a specific physical block.
  • the memory controller has a physical area management table and a logical-physical conversion table inside, and uses these to manage the physical address of the flash memory. To facilitate such address management, the memory controller checks the recording status of the flash memory during the initialization process when the power is turned on, so that the physical area management table and logical objects are stored in the internal RAM. Create a conversion table.
  • the memory controller After completing the table creation, the memory controller notifies the access device that the initialization process has been completed, and permits the access device to read and write file data.
  • the physical address of the flash memory and the physical address of the read source can be easily specified simply by referring to the physical area management table and logical / physical conversion table.
  • Patent Document 2 discloses a rationalization technique for this initialization process. According to Patent Document 2, during the initialization process, the access device is notified that the initialization has been partially completed when the table creation corresponding to a part of the area of the flash memory has been completed. As a result, it is possible to prevent the access device from being able to perform processing immediately or erroneously recognizing that an error has occurred in the card.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18870
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-90004
  • the logical address notified when the access device writes new file data that is, the logical address power S corresponding to the free cluster to which the file data is allocated, and widely distributed in all areas of the flash memory
  • a photo opportunity is missed during the initialization process immediately after the power is turned on. Until I can't solve it.
  • the response that allows the nonvolatile storage device to start writing immediately in response to a write request from the access device is called a response during recording.
  • Fig. 1 to Fig. 1 show the problems of the access method (hereinafter referred to as the logical address level access method) applied by the conventional nonvolatile storage system, particularly the difficulty in improving the response during recording. 7 will be used for explanation.
  • the access method hereinafter referred to as the logical address level access method
  • Fig. 1 is a block diagram showing a non-volatile storage system using the FAT file system disclosed in Patent Document 1
  • Fig. 2 shows the logical address space and physical address space in the non-volatile storage system to which the boundary-matching file system is applied. It is a memory map which shows correspondence. For simplicity, both the cluster size and physical block size are 16k bytes.
  • C;! To Cn-2 represent cluster numbers CN, L1 to: Ln is a logical block number LBN, and these constitute a logical address space LA.
  • the logical block number is a number that is assigned consecutively in units of physical block size (16k bytes in the example of Fig. 2) from the start address of the logical address space. Of these, L3-Ln is the file data area recorded.
  • Logical address. PA is a physical address space of the nonvolatile memory 15 and has a normal area and a spare area.
  • Physical block numbers B;! To Bn + m are physical block numbers that are assigned consecutively in units of physical block size (16 kbytes in the example of Fig. 2).
  • the normal area on the physical address space PA has a size corresponding to the entire logical address space
  • the spare area on the physical address space has physical blocks in the normal area. This area is used as a substitute block for the physical block when it becomes defective.
  • the physical area and the spare area are not physically fixed, and the physical position is appropriately changed by logical-physical conversion using a logical-physical conversion table in the memory controller 14. In the drawing, they are shown separately for easy understanding. In addition to the normal area and spare area, there is a system area that stores security-related information, etc., so it is omitted.
  • the boundary-matching file system is, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 2, the starting address force of the data area starting from the logical block number L3 in the logical address space.
  • Physical The boundary of the physical blocks that make up the address space.
  • a file system that matches (for example, the boundary between B2 and B3).
  • Number 16 in Fig. 2 indicates the boundary.
  • the physical block size is an integer multiple (for example, 1) of the size of the cluster, which is the management unit of the logical address space, so the boundary of any physical block coincides with the cluster boundary.
  • the boundary-matching file system is applied to digital still cameras that support SD cards, for example.
  • the file system 12 uses an empty cluster (for example, CI) in the data area in the logical address space shown in FIG. , C2) to allocate the file data.
  • CI empty cluster
  • the file data and the logical block number corresponding to the cluster in which the file data is allocated are transferred to the nonvolatile storage device 13.
  • the memory controller 14 in the nonvolatile storage device 13 converts the logical block number into a physical block number by logical-physical conversion processing, and writes the file data into, for example, Bn and B6.
  • the access device 10 side File data allocation management is performed for each management unit (cluster) in the logical address space.
  • the nonvolatile storage device 13 side is allocated to the cluster for each management unit (physical block) in the physical address space.
  • Manage file data mapping Note that the names “allocate” and “mapping” are the same in the meaning of “allocate file data to the management unit”, and there is a difference between the logical address space and the physical address space.
  • the access device 10 obtains the size of the entire logical address space (n X 16k bytes in FIG. 2) from the nonvolatile storage device 13 via the external bus, and the access device 10 obtains the size capability of the entire logical address space. 3 ⁇ 4 Perform format processing so that it becomes X 16k bytes. This process creates a management area and data area in the logical address space, generates management information such as a file allocation table (FAT) for managing these areas, and stores the management information in the nonvolatile storage device 13.
  • FAT file allocation table
  • the nonvolatile storage device 13 At power-on, notifies the access device 10 that it is in a busy state, and then checks the state of each physical block in the entire physical address space of the nonvolatile memory 15. The physical area management table and logical / physical conversion table are created. When this is completed, the access device 10 is released from the busy state, and the access device 10 shifts to an access waiting state.
  • the access device 10 when the access device 10 recognizes that the nonvolatile storage device 13 is released from the busy state and the initialization process is completed, the access device 10 reads the FAT from the nonvolatile storage device 13 and searches for a free cluster based on the FAT. Etc. to prepare for writing file data.
  • the creation process of the physical area management table and the logical / physical conversion table occupies most of the time.
  • the non-volatile storage system shown in Patent Document 2 is configured to notify the access device 10 of the intermediate state of the initialization process in order to rationalize the initialization time.
  • the number of blocks in the normal area of the physical address space is set to 60000, the physical number, lock number;! To 15000, the physical number, lock number 1500; ! ⁇ 30
  • initialization is divided into four physical areas, 000, physical block, lock number 3000 to 45000, and physical block, lock number 4500 to 60000.
  • Figure 3 shows the relationship between clusters and logical blocks.
  • Figure 4 shows the block status of logical blocks, physical blocks, and physical blocks.
  • Figure 4 includes the information contained in the physical area management table and logical-physical conversion table.
  • the block status in the right column of Fig. 4 is the information that the normal physical area management table has. For simplicity, only the 1-bit flag for identifying the free physical block is used.
  • a physical block with a block status value of 0 is an empty physical block
  • a physical block with a value of 1 is a physical block in which valid file data is stored.
  • the physical blocks, logical blocks, and clusters corresponding to physical block numbers 1 to 15000 were hatched. (E) indicates an empty block.
  • clusters corresponds to the free physical block.
  • the corresponding logical block is empty (the logical block with the corresponding physical block block status value 0) is C3.
  • C5, C7, Cl l, C13, • ⁇ -C59996, and these cluster forces S become free clusters.
  • the free clusters in all logical address spaces are determined based on the FAT, but free clusters that are not hatched in FIG.
  • the physical block boundary is formatted so as to correspond to the start position of the data area. Therefore, the free physical block number found in the initialization process (block with a block status of 0) and the logical / physical conversion table in Fig. 4 By identifying the free logical block number based on the table, and notifying the free logical block number to the access device 10, it is possible to identify the free cluster number where the file data can be written immediately.
  • Figure 5 is a memory map showing the correspondence between the logical address space and the physical address space in the nonvolatile storage system to which the boundary mismatch file system is applied.
  • a boundary-inconsistent file system is a file system that does not match the boundaries of the physical blocks that make up the physical address space, as shown by the dashed line in Fig. 5. . This applies to the FAT file system applied to personal computers, for example.
  • a boundary mismatch type file system in addition to the problems described in the description of the boundary match type file system described above, even if the free physical block number is known, the free cluster number cannot be correctly identified based on that! /, And! / Have the following problems.
  • Figure 6 shows the relationship between clusters and logical blocks
  • Figure 7 shows logical blocks, physical blocks, and block status of physical blocks.
  • the physical blocks, logical blocks, and clusters corresponding to physical block numbers 1 to 15000 were hatched.
  • Fig. 7 illustrates the same state as Fig. 4.
  • cluster corresponds to the empty physical block.
  • the cluster in which the logical block including the cluster is empty is not the example in FIG.
  • the logical block numbers including C4 are L5 (free) and L6, and the latter half of C4 corresponding to logical block number L6 is empty. Whether valid file data has been allocated! /, Can't be determined! If valid file data is allocated in the second half of C4, if file data is newly allocated to C4, the information already allocated will be lost, so C4 is not free. Need to manage.
  • the physical block boundary is not formatted so as to correspond to the start position of the data area. Therefore, even if the free logical block number is identified based on the free physical block number found in the initialization process and the logical-physical conversion table in FIG. 7 and the free logical block number is notified to the access device 10, the file data The free cluster number that can be written immediately cannot be correctly identified. That is, even if there is an empty physical block for writing file data, the file data cannot be written, and as a result, it is difficult to improve the response at the time of recording.
  • the logical address level access method has a problem that occurs when associating the state of the physical address space with the state of the logical address space, so that the response at the time of recording can be improved. Have difficulty.
  • the present invention can enable writing of an access device without waiting for completion of all initialization processes, that is, a memory controller and a nonvolatile memory that have excellent response during recording.
  • An object is to provide a device, an access device, and a nonvolatile storage system.
  • the memory controller of the present invention is connected to a nonvolatile memory, writes file data to the nonvolatile memory in accordance with a file ID designated from the outside, and the file data from the nonvolatile memory.
  • a free space detecting unit that detects free space of the nonvolatile memory in an area that has been initialized during initialization of the nonvolatile memory, and a free space detected by the free space detecting unit.
  • a notification unit that notifies the free space parameter relating to the capacity stepwise to the outside.
  • the nonvolatile memory device of the present invention is designated from the outside.
  • a nonvolatile storage device that writes file data and reads file data from the nonvolatile memory, the nonvolatile storage device comprising a nonvolatile memory and a memory controller,
  • the memory controller includes: a free space detection unit that detects a free space of the nonvolatile memory in an area that has been initialized during initialization of the nonvolatile memory; and a free space related to the free space that is detected by the free space detection unit.
  • a notification unit that notifies the capacity parameter to the outside in stages.
  • the nonvolatile storage system of the present invention writes an access device and file data in accordance with a file ID specified by the access device, and writes a file from a nonvolatile memory.
  • a non-volatile storage system having a non-volatile storage device for reading data, wherein the non-volatile storage device includes a non-volatile memory and a memory controller, and the memory controller includes a non-volatile storage device.
  • a free space detection unit that detects the free space of the non-volatile memory in an area that has been initialized during initialization, and a free space parameter related to the free space that is detected by the free space detection unit are notified stepwise to the outside.
  • the access device has a free space parameter for receiving the free space parameter as well as the non-volatile storage device. Based on the free space parameter received by the communication unit and the free space parameter receiving unit, and determines whether or not writing to the nonvolatile storage device is possible, and designates a file ID for the nonvolatile storage device. And an application unit for reading and writing file data.
  • the nonvolatile storage system of the present invention writes the file data according to the access device and the file ID specified by the access device, and the file data from the nonvolatile memory.
  • a non-volatile storage system having a non-volatile storage device that reads out the non-volatile storage device, the non-volatile storage device including a non-volatile memory and a memory controller, and the memory controller is initializing the non-volatile memory
  • a free space detecting unit for detecting the free space of the nonvolatile memory in the area where the initialization has been completed, and a notifying unit for notifying the free space parameter relating to the free space detected by the free space detecting unit to the outside step by step.
  • the access device has a free capacity parameter for obtaining a free capacity parameter from the non-volatile storage device.
  • a data acquisition unit based on the free space parameters acquired by the free space parameter acquiring unit, the nonvolatile memory device And an application unit that reads / writes file data by designating a file ID to the nonvolatile storage device.
  • the free capacity detection unit may detect a free capacity parameter of each of the divided areas of the nonvolatile memory! /.
  • the free capacity detection unit may detect the free capacity of the nonvolatile memory in all areas where initialization has already been completed during initialization of the nonvolatile memory.
  • the notification unit may notify the file ID recorded in the area where the initialization is completed! /, To the outside! /.
  • an access device of the present invention is an access device used by being connected to a nonvolatile storage device having a nonvolatile memory, and the access device is the nonvolatile storage device described above.
  • a free space parameter receiving unit for receiving a free space parameter from a device; and determining whether or not writing to the nonvolatile storage device is possible based on the free space parameter received by the free space parameter receiving unit;
  • an application unit that reads and writes file data by designating a file ID.
  • an access device of the present invention is an access device used by being connected to a nonvolatile storage device having a nonvolatile memory, and the access device includes the nonvolatile storage device described above. Based on the free space parameter acquisition unit that acquires the free space parameter from the device, and the free space parameter acquired by the free space parameter acquisition unit, it is determined whether or not writing to the nonvolatile storage device is possible and the nonvolatile storage device And an application section that reads and writes file data by designating a file ID.
  • the access device may further include a display unit that displays information related to the free space of the nonvolatile storage device based on the free space parameter.
  • the free space detection unit detects the free space of the non-volatile memory, and the free space parameter notification unit notifies the access device of the free space parameter related to the free space in the middle of the detection process of the free space detection unit. I did it. For this reason, file data can be written when the free space exceeds the capacity necessary for writing file data without waiting for detection of the total free space corresponding to the entire area of the nonvolatile memory. As a result, the response during recording can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a nonvolatile memory system in a logical address level access method.
  • FIG. 2 is a memory map showing a correspondence between a logical address space and a physical address space in a nonvolatile storage system to which a boundary-matching file system is applied.
  • FIG. 3 is a memory map showing the correspondence between clusters and logical blocks in a nonvolatile storage system to which a boundary file system is applied.
  • FIG. 4 is a memory map showing the correspondence between logical blocks, physical blocks, and block statuses in a nonvolatile storage system to which a boundary-matching file system is applied.
  • FIG. 5 is a memory map showing the correspondence between the logical address space and the physical address space in the nonvolatile storage system to which the boundary mismatch file system is applied.
  • FIG. 6 is a memory map showing the correspondence between clusters and logical blocks in a non-volatile storage system to which a boundary mismatch file system is applied.
  • FIG. 7 is a memory map showing the correspondence between logical blocks, physical blocks, and block statuses in a nonvolatile storage system to which a boundary mismatch file system is applied.
  • FIG. 8A is a block diagram showing an access device of the nonvolatile storage system in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a block diagram showing a nonvolatile memory device of the nonvolatile memory system in the present embodiment.
  • Fig. 9A is a flowchart showing free space detection and free space parameter notification processing. It is a chart.
  • FIG. 9B is a flowchart showing the free space detection and free space parameter notification processing.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a free capacity parameter notification sequence in the partial notification mode.
  • FIG. 11 is a memory map showing a physical area management table.
  • FIG. 12 is a memory map showing a mapping table.
  • FIG. 13 is a flowchart showing processing of the access device.
  • FIG. 14 is a time chart showing an outline of a communication procedure between the access device and the nonvolatile storage device.
  • FIG. 15A is an explanatory diagram showing a connection state of physical blocks in which file data is recorded.
  • FIG. 15B is an explanatory diagram showing the concatenation state of physical blocks in which file data is recorded.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a notification sequence of a free space parameter in the cumulative notification mode.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an access device of a nonvolatile memory system according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the access device specifies the file ID, and the nonvolatile storage device maps the file data corresponding to the file ID onto the physical address space of the nonvolatile memory, thereby changing the state of the physical address space to the state of the logical address space.
  • This method is hereinafter referred to as the file level access method.
  • FIG. 8A is a block diagram showing an access device 100 of the nonvolatile memory system according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8B shows a nonvolatile memory device 200.
  • the nonvolatile storage system includes an access device 100 and a nonvolatile storage device 200.
  • the access device 100 includes an interface (IF) 110, an application 120, and a user interface 130.
  • IF interface
  • the interface 110 transfers the file ID of the file data and the file data to the nonvolatile storage device 200 or the file data read from the nonvolatile storage device 200 when writing the file data.
  • the interface 110 includes a free capacity parameter receiving unit 111 that receives a free capacity parameter from the volatile storage device.
  • the application 120 calculates the free space based on the received free space parameter.
  • the free space is displayed on the display unit 131 of the user interface 130.
  • the application 120 further performs read / write control of file data in response to a user's recording / playback operation.
  • the file ID is information for identifying the file, and in this embodiment, it is! /, And is the file number.
  • the non-volatile memory 210 is assumed to be a flash memory in which the size of one physical block is 16 kbytes. For simplicity, it is assumed that there are no bad blocks.
  • the nonvolatile memory 210 has a capacity of, for example, 1 Gbyte. If the size of the physical block of the nonvolatile memory 210 is 16 kbytes, the number of physical blocks in the area that can be used by the access device 100 is 65536 blocks.
  • PB indicates a physical block number, and the nonvolatile memory 210 has four areas 1 to 4 of PB;! To PB4096, PB40 96 to PB8192, PB8193 to PB12288, and PB12289 to PB65536.
  • Each physical block is composed of 32 pages, and each page is composed of a data portion of 512 bytes and a management portion of 16 bytes. Management of the first page When writing data to the first page, the block status and file number of the physical block and the pointer described later are written in the position.
  • the memory controller 220 includes an interface 230, a read / write control unit 240, a free space parameter notification unit 250, and a free space detection unit 260.
  • the interface 230 receives a file ID and file data related to file writing and reading from the access device 100, and transmits file data to the access device 100 when reading a file.
  • the read / write control unit 240 includes a physical area management table 241 and a mapping table 242 configured with volatile RAM.
  • the physical area management table 241 is a memory map indicating the use state of physical blocks.
  • the mapping table 242 is a table showing physical addresses for file numbers.
  • the read / write control unit 240 controls reading / writing of file data transmitted / received by the interface 230, and executes reading / writing with respect to the nonvolatile memory 210 based on the file ID.
  • the free space parameter notifying unit 250 includes a notification unit 251 and a free space parameter holding unit 252.
  • Free space parameter holding unit 252 is free space detection unit 260 is physical area management tape This holds the free capacity parameter related to the free capacity of the nonvolatile memory 210 detected based on the memory 241.
  • the notification unit 251 notifies the access device 100 of the free capacity parameter held in the holding unit 252 through the interface 230 as appropriate, and further, the file ID recorded in the area where the initialization is completed, here the file The number is similarly notified to the access device.
  • the free space detection unit 260 detects free space sequentially from the first physical block in the area 1 of the nonvolatile memory 210 based on the physical region management table, and the detected free space is detected as a free space parameter notification unit 250. It is what you tell.
  • the free space detection unit 260 has two detection modes: a mode for detecting free space for each area after initialization, and a mode for detecting the total free space of all areas after initialization. have.
  • FIGS. 9A and 9B are flowcharts showing the free space detection and free space parameter notification processing
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the free space parameter notification sequence in the partial notification mode.
  • the read / write control unit 240 reads the first page of each physical block in ascending order from the physical block number PB1 in the non-volatile memory 210, extracts the block status and file number written in the management position, and controls read / write By copying to the RAM provided in the unit 240, the physical area management table 241 and the mapping table 242 are built one by one on the RAM provided in the read / write control unit 240 (S dish).
  • FIG. 11 is a memory map showing a physical area management table 241 that holds a block status.
  • the block status is 2-bit information.
  • the value 00 indicates that valid data is stored in the corresponding physical block
  • the value 01 indicates that data is recorded in the corresponding physical block! /, But physical area management. Indicates the state that the logical erasure on table 241 is! /.
  • a value of 10 indicates that the corresponding physical block is a bad block
  • a value of 11 indicates that the corresponding physical block has been physically erased.
  • Physical blocks with values 01 and 11 are defined as free blocks.
  • An empty block is selected as a write destination block by the read / write controller 240 when a write instruction is issued from the access device 100. Note that data is written to the physical block with value 01 after physical erasure.
  • the file number corresponds to the file number designated by the access device 100 when writing the file data in the normal operation process described later.
  • FIG. 2 is a table storing physical block numbers in which file data corresponding to the file number FN is stored based on the file number designated by the access device 100. In the case of a file consisting of multiple physical blocks, the first physical block is stored.
  • the free space detector 260 calculates the number of physical blocks, that is, the number of free blocks in which the block status of the physical area management table 241 shown in FIG. Cumulative addition is performed, and the cumulative addition value is sequentially stored in the free capacity parameter holding unit 152 as the free capacity parameter ECP. If i is an area number ⁇ 4), the free capacity parameter ECP1 of area 1 is first accumulated.
  • the read / write control unit 240 checks whether or not there is a read / write instruction from the access device 100 every time a table of one physical block is constructed (S103). If there is no read / write instruction, the read / write control unit 240 determines in S 104 whether or not the force of completing the table building process for one area of the nonvolatile memory 210 is complete. If not, the physical block number is displayed. Increment and return to step S101 to continue building the table in ascending order.
  • step S 104 When the processing for one area is completed in step S 104, an area end flag is sent to the notification unit 251 (S 105). In this way, notification is enabled and the notification unit 251 is empty.
  • the capacity parameter ESPi is notified to the access device 100 (S106).
  • Figure 10 (B) shows the ECPi output to the external bus
  • Figure 10 (C) shows the ECPi value at that time. After that, ESPi for area i is reset. At this time, the notification unit 261 notifies the file number recorded in the area where the initialization is completed.
  • the read / write control unit 240 determines whether or not the processing of the region 4 is completed (S107), and if not completed, returns to S101.
  • S107 the processing of the region 4 is completed
  • FIG. 10 (C) for example, if there are 1000 physical blocks, 1015 blocks, 936 blocks, and 1127 blocks in the areas 1 to 4, the nonvolatile storage device 200 is assigned to the access device 100. Notify the number of free physical blocks as free capacity parameters ECPI, ECP2, ECP3, ECP4, and notify that the initialization process is complete immediately after the notification of area 4 free capacity parameter ECP4. As shown in Fig. 10, the time required to create various tables is dominant during the initialization period.
  • the read / write control unit can identify the physical block for which the initialization process is to be resumed. 240 holds the count value of the physical block number for which the table construction is completed (S109). Then, in SI 10, it is determined whether it is a write command. If it is a write command, the process proceeds to S111 to perform a file write process, and updates the physical area management table 141 and the mapping table 142 to match the written file. Also, the free space parameter ECP of the area where the file is written is updated (S112). Then, the process proceeds to SI 13 to determine whether or not the initialization of all areas has been completed.
  • the process proceeds to S114 to determine whether or not the free capacity parameter ECP has already been notified. If the notification has been made, the value of the free space parameter has changed in S112, so the free space parameter ECP calculated based on the updated physical area management table is notified again to the access device (S115). If it is not a write process, the process proceeds to S116, where a file read process is performed. In S117, it is determined whether initialization of all areas has been completed. If not completed, return to S101 and continue the initialization process. In this case, return to S101 in Fig. 9A. The table construction is continued from the next number of the PB count value recorded in S109. If V is completed in S117 and all areas are initialized! /, Go to S118. If S! Is initialized, go to S118 and wait for a read / write instruction. If there is a read / write instruction, return to S110 and repeat the same process.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the processing of the access device 100.
  • the access device 100 executes various initialization processes and acquires the physical block size from the nonvolatile storage device 200. In this way, preparations are made so that the free space can be calculated based on the free space parameter. Description of other processing is omitted for simplicity.
  • the application 120 waits for an interrupt from the user interface 130 and the interface 110 (S201), and analyzes the cause of the interrupt after the interrupt is generated (S202). It is assumed that the interrupt factor is a free space parameter notification or an operation related to recording / playback of file data of the user!
  • the interrupt factor is a free capacity parameter notification from the nonvolatile storage device 200 (S203)
  • the free capacity parameter receiving unit 111 of the interface 110 receives the free capacity parameter ECPi.
  • the access device 100 has a function of summing the free capacity parameters of the areas 1 to 4, and the application 120 executes the formula (1) in S204 of FIG. Calculate free space.
  • Free space ⁇ ECPi X physical block size (16k bytes) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • the application 120 determines whether the free space is sufficient to record file data (S205). If recording is possible, the access device 100 is in a recordable mode, and the user interface 130 enables the recording operation (S206), and displays the free space on the display unit 131 (S207). At this time, by displaying the file number and the like of the area where initialization is completed at the same time based on the user's instruction, it is possible to improve not only the recording but also the read response. [0068]
  • the interrupt cause is an operation related to file data recording / playback of the user other than the free space parameter notification (S203)
  • the application 120 analyzes the operation of the user interface 130 and writes the file. It is determined whether or not (S208).
  • a file read process is executed in S209 (S209). If the file is to be written, it is determined whether the mode is recordable (S210). If it is not in the recordable mode, the process returns to S201. If it is in the recordable mode, the process proceeds to S211 to execute file write control.
  • FIG. 14 is a time chart showing an outline of a communication procedure between the access device 100 and the nonvolatile storage device 200.
  • (A) shows the communication procedure for writing file data
  • (B) shows the communication procedure for reading file data.
  • file writing the series of processes related to file reading and writing described above, as shown in FIG. 14, the application 120 issues a write command to the nonvolatile storage device 200 via the interface 110, and then the file is written. Transfer numbers, file sizes, and file data.
  • the file data is given suffixes l to j for each physical block size.
  • the interface 230 when the interface 230 receives a write command, file number, file size, and file data (file data 1 to file data j), the interface 230 instructs the read / write control unit 240 to perform a write processing command.
  • the read / write control unit 120 refers to the physical area management table 241 to acquire erased block numbers for four pieces of file data 1 to file data 4, for example, PB9, PB25, PB41, PB50, and mapping. Store the physical block number (PB9) corresponding to file data 1 in the acquired 4 blocks at the position of file number 1 in table 242. After that, as shown in Fig. 15A, file data 1 is written to pages 0 to 31 of PB9 in order, and similarly file data 2 to 4 are written to PB25, PB41, and PB50, respectively. In the management area of page 0 of PB 9, physical block numbers indicating PB25, PB41, and PB50 are stored as pointers. Note that the pointer is stored in the formula as shown in Fig. 15B. It doesn't matter.
  • the application 120 issues a read command to the nonvolatile storage device 200 via the interface 110, and then transfers the file number, offset, and read size.
  • the offset specifies the beginning of the portion of the file data to be read.
  • the interface 230 instructs the read / write control unit 240 to perform a read processing command.
  • the file number is 1, the offset is 16k bytes, the read size is 32k bytes, that is, the size corresponds to two physical blocks.
  • the force for setting the unit of offset and readout size to 16 kbytes is not limited to this size.
  • the read / write control unit 240 acquires the physical block number (PB9) stored at the position of file number 1 in the mapping table, and reads the! /, Pointer stored in the management area of PB9.
  • the physical block numbers of PB25, PB41, and PB50 are recorded with regularity so that the order of file data, that is, the order of file data 1 to 4, can be determined collectively in the management area of PB9.
  • the offset value is 16k bytes and the read size is 32k bytes, so two blocks from PB25 next to PB9, that is, PB25 and PB41 are physical blocks to be read.
  • the read / write control unit 240 reads PB25 and PB41 from the nonvolatile memory 210 and transfers them as file data to the access device 100 via the interface 230.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a notification sequence of the free space parameter in the cumulative notification mode.
  • the basic initialization process period starts immediately after the power is turned on, and the management of the first page of physical blocks in the non-volatile memory 210 areas 1 to 4 during the various table creation periods By examining the position, the physical area management table 241 and the mapping table 242 are constructed. region When the physical area management table 241 and the mapping table 242 corresponding to each of the areas 1 to 4 have been constructed, the free capacity parameters of these areas are notified to the access device 100 each time.
  • the free space parameter ECP does not need to be reset for each area in step S106. Therefore, as shown in Fig. 16 (C), a free space parameter that increases sequentially at the end of initialization of each area is sent. Then, after the initialization of all areas is completed, the nonvolatile storage device 200 notifies the access device 100 of the cumulative value of the free capacity parameter ECP of the areas 1 to 4.
  • the free space parameter ECP notified after the initialization of each of the regions;! To 4 is a parameter of the total free space that can be written to the nonvolatile memory 210 at that time. That is, in the cumulative notification mode, the free space is calculated based on Equation (2).
  • Free space ECP X physical block size (16k bytes) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (2)
  • the non-volatile storage device 200 notifies the access device 100 of the free space parameter corresponding to the area that has been initialized, and the access device 100 satisfies the recordable capacity. If it is determined that (S2 05 in FIG. 13), the access device 100 enters the recordable mode, and file data can be written from that point.
  • the nonvolatile storage system is based on the access method in which the access device 100 specifies a file to be read / written from / to the nonvolatile storage device 200! / , That is.
  • the free space detection unit 260 divides the nonvolatile memory 210 into areas 1 to 4 to detect free space, and the free space parameter notification unit 250 detects the free space.
  • the free capacity parameter related to the capacity is notified to the access device step by step within the initialization process period. For this reason, the file data can be written when the free capacity exceeds the capacity necessary for writing the file data.
  • the free space parameter receiving unit 111 receives the free space parameter notified by the nonvolatile storage device 200.
  • a free capacity parameter acquisition unit 112 may be provided in the interface 110 on the access device 100 side, and the free capacity parameter may be actively acquired from the nonvolatile memory 210.
  • the free capacity parameter acquisition unit 112 temporarily stores the value of the free capacity parameter storage unit 252 or the value stored in the free capacity parameter storage unit 252 in the interface 230 and acquires it. Also good.
  • the notification unit 251 notifies the free space parameter in response to a request from the free space parameter acquisition unit 112.
  • the free capacity parameter may be any parameter that can calculate the power free capacity as the number of free physical blocks.
  • the size may be set in advance on the access device 100 side as a size for determining whether the access device 100 can record file data. For example, in a digital still camera, there is a high probability that recording will be possible at the file size corresponding to the image mode with the smallest file size, the first capacity parameter notification time, that is, the capacity parameter notification time of area 1. Become.
  • the force fixed to the four divisions of the areas 1 to 4 is arbitrary.
  • the access device 100 side sets the division number, and the set division number is set to the nonvolatile storage device 200 side. You may make it indicate.
  • the nonvolatile storage system according to the present embodiment is a system in which the nonvolatile storage device 200 is mounted on the access device 100 and used. However, the nonvolatile storage device 200 is incorporated in the access device 100. Also good.
  • the present invention proposes a method for improving the response at the time of recording in a nonvolatile storage system, and is applied to a still image recording / reproducing apparatus or a mobile phone using a nonvolatile storage device such as a semiconductor memory card. It's useful!

Description

明 細 書
メモリコントローラ、不揮発性記憶装置、アクセス装置、及び不揮発性記 憶システム
技術分野
[0001] 本発明は、不揮発性メモリを備えた半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置、こ れを制御するメモリコントローラ、前記不揮発性記憶装置をアクセスするアクセス装置 、及び前記不揮発性記憶装置にアクセス装置を構成要件として加えた不揮発性記 憶システムに関する。
背景技術
[0002] 書き換え可能な不揮発性メモリを備える不揮発性記憶装置は、半導体メモリカード を中心にその需要が広まっている。半導体メモリカードは、光ディスクやテープメディ ァなどと比較して高価格なものではある力 小型 ·軽量 ·耐震性 ·取り扱いの簡便さ等 のメリットにより、デジタルスチルカメラや携帯電話などのポータブル機器の記録媒体 としてその需要が広まっている。この半導体メモリカードは、不揮発性の主記憶メモリ としてフラッシュメモリを備え、それを制御するメモリコントローラを有している。メモリコ ントローラは、デジタルスチルカメラやパーソナルコンピュータ等のアクセス装置から の読み書き指示に応じて、フラッシュメモリに対する読み書き制御を行うものとなって いる。
[0003] このような半導体メモリカードはデジタルスチルカメラ等のアクセス装置に取り付けら れる。アクセス装置側は半導体メモリカードをリムーバブルディスクと見なして例えば F ATファイルシステム等のファイルシステムで管理する。 FATファイルシステムは、ファ ィル.アロケーション.テーブル(以下、 FATという)を用いてクラスタごとにファイルデ ータを管理し、半導体メモリカードなどの不揮発性記憶装置へファイルデータを書き 込む際には、空きクラスタにファイルデータをアロケートし、さらに該ファイルデータと 該ファイルデータがアロケートされたクラスタ番号 (論理アドレス)とを不揮発性記憶装 置に指定する。このような FATファイルシステムを用いた不揮発性記憶システムは、 例えば特許文献 1に詳述されて!/、る。 [0004] 半導体メモリカードやポータブルオーディオなどの製品に内蔵されたフラッシュメモ リは、記憶単位であるメモリセルアレイへの書き込みや消去に比較的長い時間を必 要とするため、複数のメモリセルを一括して消去したり書き込んだりできる構造となつ ている。具体的には、複数の物理ブロックから構成され、各物理ブロックは複数のぺ ージを含み、消去は物理ブロック単位で、書き込みはページ単位で行われる。
[0005] フラッシュメモリは、データの書き込み時に書き込み先の物理ブロックが不良ブロッ クになったり、あるいは書き換え回数に制限がある、といった信頼性上の課題がある。 この課題に対応するために、メモリコントローラは不良が発生した物理ブロックの代替 処理や、特定の物理ブロックへの書き換え集中を回避するためのウェアレベリング処 理を行っている。メモリコントローラは、内部に物理領域管理テーブルや論物変換テ 一ブルを備え、これらを用いてフラッシュメモリの物理アドレス管理を行う。このような アドレス管理を簡便におこなうため、電源立ち上げ時の初期化処理において、メモリ コントローラは、フラッシュメモリの記録状態を調べることにより、内部に備えられた RA Mに物理領域管理テーブルや論物変換テーブルを作成する。メモリコントローラは、 テーブルの作成が完了した後にアクセス装置に対して初期化処理が完了したことを 通知し、アクセス装置に対してファイルデータの読み書き指示を許可する。その後の アクセス装置からの読み書き指示においては、物理領域管理テーブルや論物変換 テーブルを参照するだけで、簡便にフラッシュメモリへの書き込み先や読み出し元の 物理アドレスが特定できるようになつている。
[0006] 特許文献 2にはこの初期化処理の合理化技術が開示されている。特許文献 2によ れば、初期化処理の期間中に、フラッシュメモリの一部の領域に対応するテーブル作 成が終了した段階でアクセス装置に初期化が一部終了したことを通知する。これによ り、アクセス装置が直ちに処理ができる、あるいはカードにエラーが発生したと誤認識 してしまうことを回避できる。
特許文献 1 :特開 2001— 18870号公報
特許文献 2:特開 2000— 90004号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0007] しかしながら、このような不揮発性記憶システムにおいては、初期化処理が部分的 に終了したことを通知した直後に、アクセス装置が書き込み要求とともに論理アドレス を不揮発性記憶装置に発行したとする。この場合、該論理アドレスに対応する初期 化、すなわち該論理アドレスに対応する論物変換テーブル等の作成が未完了であれ ば、不揮発性記憶装置は未完了部分の論物変換テーブルの作成から始めることとな るので、アクセス装置の書き込み要求が待たされることとなる。特にアクセス装置が新 規にファイルデータを書き込む際に通知した論理アドレス、すなわちファイルデータ のアロケート先である空きクラスタに対応した論理アドレス力 S、フラッシュメモリの全領 域に広範囲に分散している場合は、不揮発性メモリの全領域の初期化処理が必要と なってしまう。そのため従来の不揮発性記憶システムでは、例えば、デジタルスチル カメラに不揮発性記憶装置を使用している場合において、電源立ち上げ直後から初 期化処理全てが完了する間にシャッターチャンスを逃してしまうといった課題までは 解決できなレ、。なおアクセス装置の書き込み要求に対して不揮発性記憶装置側がす ばやく書き込みを開始できる応答性のことを、記録時のレスポンスという。
[0008] 従来の不揮発性記憶システムが適用しているアクセス方式 (以下、論理アドレスレ ベルアクセス方式という)の問題点について、特に記録時のレスポンスの向上が困難 である点について、図 1〜図 7を用いて説明する。
[0009] [バウンダリー致型ファイルシステムの場合]
まず、図 1と図 2を用いて、バウンダリー致型ファイルシステムを適用した不揮発性 記憶システムにつ!/、て説明する。図 1は特許文献 1に示される FATファイルシステム を用いた不揮発性記憶システムを表す構成図、図 2はバウンダリー致型ファイルシス テムを適用した不揮発性記憶システムにおける論理アドレス空間と物理アドレス空間 との対応を示すメモリマップである。なお、簡単の為、クラスタサイズと物理ブロックサ ィズは共に 16kバイトとする。
[0010] 図 2において C;!〜 Cn— 2はクラスタ番号 CNを示しており、 L1〜: Lnは論理ブロック 番号 LBNであり、これらが論理アドレス空間 LAを構成する。論理ブロック番号とは、 論理アドレス空間の先頭アドレスから物理ブロックサイズ(図 2の例では 16kバイト)単 位で連続的に付与された番号で、このうち L3— Lnがファイルデータ領域が記録され る論理アドレスとする。 PAは不揮発性メモリ 15の物理アドレス空間であり、通常領域 とスペア領域を有している。物理ブロック番号 B;!〜 Bn + mは物理アドレス空間の先 頭アドレス力も物理ブロックサイズ(図 2の例では 16kバイト)単位で連続的に付与さ れた物理ブロック番号である。
[0011] 図 2において、物理アドレス空間 PA上の通常領域は、論理アドレス空間全体に対 応するサイズを有しており、物理アドレス空間上のスペア領域は、該通常領域内の物 理ブロックが不良となった場合、該物理ブロックの代替ブロックとして使用する領域で ある。なお、通常領域とスペア領域は物理的に固定されるものではなぐメモリコント口 ーラ 14内の論物変換テーブルなどを用いた論物変換によって適宜物理位置が変化 するものである。図面上は解りやすくするために分離して表記した。また通常領域や スペア領域以外にもセキュリティ関連情報などを記憶するシステム領域がある力 簡 単のため省略する。
[0012] さてバウンダリー致型のファイルシステムとは、図 2の一点鎖線で示すように、論理 アドレス空間中の論理ブロック番号 L3から始まるデータ領域の開始アドレス力 物理 アドレス空間を構成する物理ブロックの境界 (例えば B2と B3の境界)に一致するファ ィルシステムである。図 2の番号 16はバウンダリを示している。通常物理ブロックサイ ズは論理アドレス空間の管理単位であるクラスタのサイズの整数倍 (例えば 1倍)とな るので、任意の物理ブロックの境界はクラスタの境界と一致することとなる。バウンダリ 一致型のファイルシステムは、例えば SDカード対応のデジタルスチルカメラ等に適 用されている。
[0013] アクセス装置 10内に備えられたアプリケーション 11から所望のファイルデータの書 き込み指示があった場合、ファイルシステム 12は、図 2に示す論理アドレス空間上の データ領域の空きクラスタ(例えば CI , C2)に該ファイルデータをアロケートする。そ れを不揮発性記憶装置 13に書き込む際に、ファイルデータと該ファイルデータがァ ロケートされたクラスタに対応する論理ブロック番号とを不揮発性記憶装置 13に転送 する。不揮発性記憶装置 13内のメモリコントローラ 14は論物変換処理により該論理 ブロック番号を物理ブロック番号に変換し、例えば Bnと B6に該ファイルデータを書き 込む。このように、論理アドレスレベルアクセス方式においては、アクセス装置 10側が 論理アドレス空間上の管理単位(クラスタ)毎にファイルデータのアロケート管理を行 い、それに対応して不揮発性記憶装置 13側が物理アドレス空間上の管理単位 (物 理ブロック)毎に前記クラスタにアロケートされたファイルデータのマッピング管理を行 う。なお「アロケート」や「マッピング」という名称は、ともに「管理単位へファイルデータ を配置する」という意味において同一であるカ、論理アドレス空間と物理アドレス空間 の違いがあるので敢えて名称を区別した。
[0014] 論理アドレスレベルアクセス方式においては、不揮発性記憶装置 13を出荷後に最 初に使用する時などにフォーマットを行う。具体的には、アクセス装置 10が不揮発性 記憶装置 13から外部バスを介して論理アドレス空間全体のサイズ(図 2では n X 16k バイト)を取得し、アクセス装置 10が論理アドレス空間全体のサイズ力 ¾ X 16kバイト となるようにフォーマット処理を行う。この処理によって論理アドレス空間内に、管理領 域やデータ領域を形成し、更にこれらの領域管理を行うファイルアロケーションテー ブル (FAT)などの管理情報を生成し、管理情報を不揮発性記憶装置 13に書き込 む。
[0015] 電源立ち上げ時において、不揮発性記憶装置 13はアクセス装置 10に対してビジ 一状態であることを通知し、その後不揮発性メモリ 15の全物理アドレス空間の各物理 ブロックの状態を調べることにより、物理領域管理テーブルや論物変換テーブルの作 成処理を行う。これが完了するとアクセス装置 10に対してビジーを解除し、アクセス 装置 10からのアクセス待ち状態に移行する。
[0016] 一方、アクセス装置 10は、不揮発性記憶装置 13がビジーを解除し初期化処理が 完了したことを認識すると、 FATを不揮発性記憶装置 13から読み出し、 FATに基づ き空きクラスタのサーチ等を行いファイルデータの書き込み準備を行う。
[0017] 不揮発性記憶装置 13の初期化処理において、物理領域管理テーブルや論物変 換テーブルの作成処理が大半の時間を占める。特許文献 2に示す不揮発性記憶シ ステムは、この初期化時間を合理化するために、初期化処理の途中状況をアクセス 装置 10に通知するようにしたものである。
[0018] このような部分的な初期化処理として、例えば物理アドレス空間の通常領域のブロ ック数を 60000とし、物理フ、、ロック番号;!〜 15000と、物理フ、、ロック番号 1500;!〜 30 000と、物理プ、ロック番号 3000 〜 45000と、物理プ、ロック番号 4500 〜 60000の 4つの物理領域にわけて初期化することを考える。
[0019] ここで物理ブロック番号 1〜 15000の初期化処理にお!/、て見つけた空き物理ブロッ ク番号がクラスタにどのように対応するかについて説明する。図 3はクラスタと論理ブ ロックとの関係を示している。図 4は論理ブロックと物理ブロックおよび物理ブロックの ブロックステータスを示す。また図 4は物理領域管理テーブルと論物変換テーブルが 有する情報を含んだものである。図 4の右欄のブロックステータスは通常物理領域管 理テーブルが有する情報であり、簡単のため空き物理ブロックを識別するための 1ビ ットのフラグのみとした。ブロックステータスが値 0の物理ブロックは空き物理ブロックで あり、値 1の物理ブロックは有効なファイルデータが記憶された物理ブロックであると する。なお、物理ブロック番号 1〜; 15000に対応する物理ブロック、論理ブロックおよ びクラスタには、ハッチングを施した。また(e)は空きブロックを示す。
[0020] 図 3および図 4によれば、空き物理ブロックに対応するクラスタがどのクラスタである かがわかる。物理ブロック番号が 1〜15000に対応するクラスタ、すなわちハッチング が施されたクラスタの中で、対応する論理ブロックが空き状態(対応する物理ブロック のブロックステータスが値 0の論理ブロック)のクラスタは、 C3、 C5、 C7、 Cl l、 C13、 • · - C59996であり、これらのクラスタ力 S空きクラスタとなる。なお物理ブロック番号;!〜 15000の領域の初期化が終了した時点において、 FATに基づいて全論理アドレス 空間の空きクラスタの判別はっくが、図 3においてハッチングを施していない空きクラ スタ(例えば C15)は、物理領域管理テーブルや論物変換テーブルがまだ作成され ていないので、ファイルデータを不揮発性記憶装置 13に書き込むために該空きクラ スタにファイルをアロケートしても、不揮発性記憶装置 13側で待たされることとなる。 つまり、ファイルデータを即座に書き込むこのとのできる空きクラスタは、前述した通り 、初期化処理が終了した物理ブロック番号 1〜15000の領域に対応する空きクラスタ すなわちハッチングを施した空きクラスタに限られる。
[0021] このように、バウンダリー致型のファイルシステムの場合は、物理ブロック境界がデ ータ領域の開始位置に対応するようにフォーマットされる。従って初期化処理で見つ けた空き物理ブロック番号(ブロックステータスが値 0のブロック)と、図 4の論物変換テ 一ブルに基づき、空き論理ブロック番号を特定し、該空き論理ブロック番号をアクセス 装置 10に通知することにより、ファイルデータを即座に書き込める空きクラスタ番号を 特定すること力 Sでさる。
[0022] し力、しそのためには、前述したとおり図 4に示すような空き物理ブロック番号に対す る空きクラスタ番号を関連づける情報を不揮発性記憶装置 13からアクセス装置 10に 外部バスを介して転送する必要があるため、転送時間力 Sかかってしまう。またアクセス 装置 10と不揮発性記憶装置 13の両者ともに処理が煩雑になってしまう。
[0023] [バウンダリ不一致型ファイルシステムの場合]
図 5はバウンダリ不一致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムにお ける論理アドレス空間と物理アドレス空間との対応を示すメモリマップである。バウン ダリ不一致型のファイルシステムとは、図 5の一点鎖線で示すように、論理アドレス空 間中のデータ領域の開始アドレス力 物理アドレス空間を構成する物理ブロックの境 界に一致しないファイルシステムである。これは、例えばパーソナルコンピュータ等に 適用されている FATファイルシステムが該当する。バウンダリ不一致型のファイルシ ステムの場合は、前述したバウンダリー致型のファイルシステムの説明において示し た問題点に加え、空き物理ブロック番号がわかっても、それに基づいて空きクラスタ 番号を正しく特定できな!/、と!/、つた問題点がある。
[0024] ここで物理ブロック番号 1〜 15000の初期化処理にお!/、て見つけた空き物理ブロッ ク番号がクラスタにどのように対応するかについて説明する。図 6にクラスタと論理ブ ロックとの関係を示し、図 7は論理ブロックと物理ブロックおよび物理ブロックのブロッ クステータスを示す。なお、物理ブロック番号 1〜; 15000に対応する物理ブロック、論 理ブロックおよびクラスタにはハッチングを施した。また図 7は図 4と同じ状態を例示し ている。
[0025] 図 6および図 7によれば、空き物理ブロックに対応するクラスタがどのクラスタである かがわかる。物理ブロック番号が 1〜15000に対応するクラスタ、すなわちハッチング が施されたクラスタにおいて、該クラスタを含む論理ブロックが空き状態となっているク ラスタは図 6の例では無いことがわかる。例えば C4においては、 C4を含む論理ブロッ ク番号は L5 (空き)と L6であり、論理ブロック番号 L6に対応する C4の後半部分が空 きなのか有効ファイルデータがアロケートされて!/、るのかの判別がつかな!/、。もし C4 の後半部分に有効なファイルデータがアロケートされていた場合、 C4に新たにフアイ ルデータをアロケートしてしまうと、既にアロケートされている情報が消失してしまうの で、 C4は空きでは無いとして管理する必要がある。
[0026] このように、バウンダリ不一致型のファイルシステムの場合は、物理ブロック境界が データ領域の開始位置に対応するようにフォーマットされない。従って初期化処理で 見つけた空き物理ブロック番号と、図 7の論物変換テーブルに基づき、空き論理ブロ ック番号を特定し、該空き論理ブロック番号をアクセス装置 10に通知しても、ファイル データを即座に書き込むこのとのできる空きクラスタ番号を正しく特定することができ ない。すなわち、ファイルデータを書き込むだけの空き物理ブロックが存在していても 、ファイルデータを書き込むことができず、結果として記録時のレスポンスを向上させ ること力 S困難となる。
[0027] 以上述べたように、論理アドレスレベルアクセス方式は物理アドレス空間の状態を 論理アドレス空間の状態に対応づける際に生じる問題点を有しているため、記録時 のレスポンスを向上させることが困難である。
[0028] そこで本発明は、上記問題点に鑑み、初期化処理全ての完了を待たずにアクセス 装置の書き込みを可能にできる、すなわち記録時のレスポンスの優れたメモリコント口 ーラ、不揮発性記憶装置、アクセス装置、および不揮発性記憶システムを提供するこ とを目的とする。
課題を解決するための手段
[0029] この課題を解決するために、本発明のメモリコントローラは、不揮発性メモリに接続 され、外部から指定されたファイル IDに従いファイルデータを前記不揮発性メモリに 書き込み、前記不揮発性メモリからファイルデータを読み出すメモリコントローラであ つて、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモ リの空き容量を検出する空き容量検出部と、前記空き容量検出部が検出した空き容 量に係る空き容量パラメータを段階的に外部に通知する通知部と、を具備するもので ある。
[0030] この課題を解決するために、本発明の不揮発性記憶装置は、外部から指定された ファイル IDに従!/、ファイルデータを書き込み、不揮発性メモリからファイルデータを読 み出す不揮発性記憶装置であって、前記不揮発性記憶装置は、不揮発性メモリと、 メモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリの初期 化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する空き容量 検出部と、前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段 階的に外部に通知する通知部と、を有するものである。
[0031] この課題を解決するために、本発明の不揮発性記憶システムは、アクセス装置と、 前記アクセス装置から指定されたファイル IDに従!/、ファイルデータを書き込み、不揮 発性メモリからファイルデータを読み出す不揮発性記憶装置とを有した不揮発性記 憶システムであって、前記不揮発性記憶装置は、不揮発性メモリと、メモリコントロー ラとを具備し、前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が 完了した領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する空き容量検出部と、前記 空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外部に通 知する通知部と、を有するものであり、前記アクセス装置は、前記不揮発性記憶装置 力も空き容量パラメータを受信する空き容量パラメータ受信部と、前記空き容量パラメ ータ受信部で受信した空き容量パラメータに基づき、前記不揮発性記憶装置への書 き込み可否判断を行うと共に、前記不揮発性記憶装置に対してファイル IDを指定す ることによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と、を有するものである。
[0032] この課題を解決するために、本発明の不揮発性記憶システムは、アクセス装置と、 前記アクセス装置から指定されたファイル IDに従!/、ファイルデータを書き込み、前記 不揮発性メモリからファイルデータを読み出す不揮発性記憶装置とを有する不揮発 性記憶システムであって、前記不揮発性記憶装置は、不揮発性メモリと、メモリコント ローラとを具備し、前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリの初期化中に初期 化が完了した領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する空き容量検出部と、 前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外部 に通知する通知部と、を有するものであり、前記アクセス装置は、前記不揮発性記憶 装置から空き容量パラメータを取得する空き容量パラメータ取得部と、前記空き容量 パラメータ取得部で取得した空き容量パラメータに基づき、前記不揮発性記憶装置 への書き込み可否判断を行うとともに前記不揮発性記憶装置に対してファイル IDを 指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と、を有するもの である。
[0033] ここで前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの分割された領域毎にその領 域の空き容量パラメータを検出するようにしてもよ!/、。
[0034] ここで前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が既に終 了した全ての領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出するようにしてもよい。
[0035] ここで前記通知部は、空き容量パラメータに加えて、初期化が終了した領域に記録 されて!/、るファイル IDを外部に通知するようにしてもよ!/、。
[0036] この課題を解決するために、本発明のアクセス装置は、不揮発性メモリを有する不 揮発性記憶装置と接続して使用するアクセス装置であって、前記アクセス装置は、前 記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを受信する空き容量パラメータ受信部 と、前記空き容量パラメータ受信部で受信した空き容量パラメータに基づき、前記不 揮発性記憶装置への書き込み可否判断を行うと共に、前記不揮発性記憶装置に対 してファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部 と、を具備するものである。
[0037] この課題を解決するために、本発明のアクセス装置は、不揮発性メモリを有する不 揮発性記憶装置と接続して使用するアクセス装置であって、前記アクセス装置は、前 記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを取得する空き容量パラメータ取得部 と、前記空き容量パラメータ取得部で取得した空き容量パラメータに基づき、前記不 揮発性記憶装置への書き込み可否判断を行うとともに前記不揮発性記憶装置に対 してファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部 と、を具備するものである。
[0038] ここで前記アクセス装置は、前記空き容量パラメータに基づいて前記不揮発性記憶 装置の空き容量に係る情報を表示する表示部を更に備えるようにしてもよい。 発明の効果
[0039] 本発明によれば、アクセス装置側から不揮発性記憶装置に対して読み書きした!/、 ファイルの指定を行うアクセス方法に基づいたものであり、電源立ち上げ後の初期化 処理において空き容量検出部が不揮発性メモリの空き容量を検出し、空き容量パラ メータ通知部が該空き容量に係る空き容量パラメータを前記空き容量検出部の検出 処理の途中段階でアクセス装置に通知するようにした。このため不揮発性メモリの全 領域に対応する全空き容量の検出を待たずに、空き容量がファイルデータの書き込 みに必要な容量以上になった時点でファイルデータを書き込むことができる。その結 果、記録時のレスポンスを向上させることができる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は論理アドレスレベルアクセス方式における不揮発性記憶システムを示す ブロック図である。
[図 2]図 2はバウンダリー致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムにお ける論理アドレス空間と物理アドレス空間との対応を示すメモリマップである。
[図 3]図 3はバウンダリー致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムにお いてクラスタと論理ブロックとの対応を示すメモリマップである。
[図 4]図 4はバウンダリー致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムにお ける論理ブロックと物理ブロック及びブロックステータスの対応を示すメモリマップであ
[図 5]図 5はバウンダリ不一致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムに おける論理アドレス空間と物理アドレス空間との対応を示すメモリマップである。
[図 6]図 6はバウンダリ不一致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムに おいてクラスタと論理ブロックとの対応を示すメモリマップである。
[図 7]図 7はバウンダリ不一致型ファイルシステムを適用した不揮発性記憶システムに おける論理ブロックと物理ブロック及びブロックステータスの対応を示すメモリマップで ある。
[図 8A]図 8Aは本発明の実施の形態における不揮発性記憶システムのアクセス装置 を示すブロック図である。
[図 8B]図 8Bは本実施の形態における不揮発性記憶システムの不揮発性記憶装置 を示すブロック図である。
[図 9A]図 9Aは空き容量の検出および空き容量パラメータの通知処理を示すフロー チャートである。
[図 9B]図 9Bは空き容量の検出および空き容量パラメータの通知処理を示すフロー チャートである。
[図 10]図 10は部分通知モードにおける空き容量パラメータの通知シーケンスを表す 説明図である。
[図 11]図 11は物理領域管理テーブルを示すメモリマップである。
[図 12]図 12はマッピングテーブルを示すメモリマップである。
[図 13]図 13はアクセス装置の処理を示すフローチャートである。
[図 14]図 14はアクセス装置と不揮発性記憶装置間での通信手順の概要を表すタイ ムチャートである。
[図 15A]図 15Aはファイルデータを記録した物理ブロックの連結状態を表す説明図 である。
[図 15B]図 15Bはファイルデータを記録した物理ブロックの連結状態を表す説明図で ある。
[図 16]図 16は累計通知モードにおける空き容量パラメータの通知シーケンスを表す 説明図である。
[図 17]図 17は本発明の実施の形態の変形例による不揮発性記憶システムのァクセ ス装置を示すブロック図である。
符号の説明
100 アクセス装置
110 インターフェイス
111 空き容量パラメータ受信部
112 空き容量パラメータ取得部
120 アプリケーション
130 ユーザインターフェイス
200 不揮発性記憶装置
210 不揮発性メモリ
220 メモリコントローラ 230 インターフェイス
240 読み書き制御部
241 物理領域管理テーブル
242 マッピングテープノレ
250 空き容量パラメータ通知部
251 通失口部
252 空き容量パラメータ保持部
260 空き容量検出部
発明を実施するための最良の形態
[0042] 本実施の形態においては、前述した論理アドレスレベルアクセス方式が有する問題 点に対応するために、アクセス装置と不揮発性記憶装置間での異なるアドレス空間 の対応付けを行うことを廃止した。そしてアクセス装置がファイル IDを指定し、不揮発 性記憶装置が該ファイル IDに対応するファイルデータを不揮発性メモリの物理アドレ ス空間上にマッピングすることによって、物理アドレス空間の状態を論理アドレス空間 の状態に対応づける際に生じる問題点が解決できることに着想した。なおこの方式を 以降ファイルレベルアクセス方式とする。
[0043] (実施の形態)
図 8Aは、本発明の実施の形態における不揮発性記憶システムのアクセス装置 100 を示したブロック図であり、図 8Bは不揮発性記憶装置 200を示す。不揮発性記憶シ ステムは、アクセス装置 100と不揮発性記憶装置 200とを含んで構成される。ァクセ ス装置 100は、インターフェイス(IF) 110とアプリケーション 120とユーザインターフエ イス 130を含んでいる。
[0044] インターフェイス 110は、ファイルデータの書き込みにおいてアプリケーション 120 力、ら該ファイルデータのファイル IDと該ファイルデータを不揮発性記憶装置 200に転 送したり、不揮発性記憶装置 200から読み出したファイルデータをアプリケーション 1 20に転送するブロックである。インターフェイス 110は揮発性記憶装置から空き容量 ノ ラメータを受信する空き容量パラメータ受信部 111を備える。
[0045] アプリケーション 120は受信した空き容量パラメータに基づき、空き容量を算出して ユーザインターフェイス 130の表示部 131に空き容量を表示する。アプリケーション 1 20は更にユーザの記録再生操作に対応してファイルデータの読み書き制御を行うも のである。なおファイル IDとはファイルを識別するための情報であり、本実施の形態 にお!/、てはファイル番号とする。
[0046] 不揮発性メモリ 210は、 1物理ブロックのサイズが 16kバイトのフラッシュメモリである とする。簡単の為に不良ブロックはないものとする。不揮発性メモリ 210は例えば 1G バイトの容量を有し、不揮発性メモリ 210の物理ブロックのサイズを 16kバイトとすると 、アクセス装置 100が利用できる領域の物理ブロック数は、 65536ブロック個となる。 ここで PBは物理ブロック番号を示し、不揮発性メモリ 210は PB;!〜 PB4096, PB40 96~PB8192, PB8193〜PB12288及び PB12289〜PB65536の 4つの領域 1 〜4を有するものとする。
[0047] また各物理ブロックは 32ページから構成されており、各ページは 512バイト分のデ ータポーシヨンと 16バイト分の管理ポーシヨンとから構成される。先頭ページの管理 ポーシヨンには、該先頭ページにデータを書き込む際に、当該物理ブロックのブロッ クステータスとファイル番号および後述するポインタが書き込まれている。
[0048] メモリコントローラ 220はインターフェイス 230、読み書き制御部 240、空き容量パラ メータ通知部 250、空き容量検出部 260を含む。
[0049] インターフェイス 230は、アクセス装置 100からファイルの書き込みや読み出しに係 るファイル IDとファイルデータを受信したり、ファイルの読み出しにおいてはファイル データをアクセス装置 100に送信するものである。
[0050] 読み書き制御部 240は、揮発性 RAMで構成される物理領域管理テーブル 241と マッピングテーブル 242を含む。物理領域管理テーブル 241は物理ブロックの使用 状態を示すメモリマップである。マッピングテーブル 242はファイル番号に対する物 理アドレスを示すテーブルである。読み書き制御部 240はインターフェイス 230が送 受信するファイルデータの読み書きを制御し、ファイル IDに基づいて不揮発性メモリ 210に対して読み書きを実行する。
[0051] 空き容量パラメータ通知部 250は、通知部 251と空き容量パラメータ保持部 252を 含む。空き容量パラメータ保持部 252は空き容量検出部 260が物理領域管理テープ ノレ 241に基づいて検出した不揮発性メモリ 210の空き容量に係る空き容量パラメータ を保持するものである。又通知部 251はこの保持部 252に保持されている空き容量 ノ ラメータを適宜インターフェイス 230を介してアクセス装置 100に通知し、更に初期 化が終了した領域に記録されているファイル ID、ここではファイル番号を同様にァク セス装置に通知するものである。
[0052] 空き容量検出部 260は物理領域管理テーブルに基づいて不揮発性メモリ 210の領 域 1の先頭物理ブロックより順次空き容量を検出するものであり、検出した空き容量を 空き容量パラメータ通知部 250に伝えるものである。空き容量検出部 260は 2つの検 出モードを有しており、初期化を終えた各領域毎に空き領域を検出するモード、及び 初期化を終えた全領域の累計の空き容量を検出するモードを持つ。
[0053] 次に本実施の形態の処理について、電源立ち上げ時の初期化処理、通常動作時 の処理にわけて説明する。なお、本発明の特徴は初期化処理にあるので、初期化処 理を重点に説明し、初めに部分通知モードについて説明する。
[0054] [電源立ち上げ時の初期化処理]
まず、電源立ち上げ時の不揮発性記憶装置 200の初期化処理につ!/、て説明する 。図 9A,図 9Bは、空き容量の検出および空き容量パラメータの通知処理を示すフロ 一チャート、図 10は、部分通知モードにおける空き容量パラメータの通知シーケンス を表す説明図である。不揮発性記憶装置 200がアクセス装置 100に装着されると、ァ クセス装置 100は外部バスを介して不揮発性記憶装置 200に電源を供給する。この 電源の立ち上げ時刻を tOとする。これ以降、メモリコントローラ 220は内部に備えられ た各種 RAMのクリアや不揮発性メモリ 210へのリセット解除などの基本初期化処理 を実行する(S100)。図 3の時刻 t0〜tlは、この基本初期化処理の期間を示す。
[0055] 基本初期化処理を終える時刻 tl以降に、各種テーブル作成期間に移行する。読 み書き制御部 240は、不揮発性メモリ 210内の物理ブロック番号 PB1から昇順に各 物理ブロックの先頭ページを読み出し、管理ポーシヨンに書き込まれているブロックス テータスとファイル番号を抽出し、それを読み書き制御部 240内に備えられた RAM にコピーしていくことにより、読み書き制御部 240内に備えられた RAM上に物理領 域管理テーブル 241とマッピングテーブル 242を 1物理ブロックずつ構築していく(S 皿)。
[0056] 図 11は、ブロックステータスを保持する物理領域管理テーブル 241を示すメモリマ ップである。ブロックステータスは 2ビットの情報であり、値 00は対応する物理ブロック に有効データが記憶されている状態を表し、値 01は対応する物理ブロックにデータ が記録されて!/、るが物理領域管理テーブル 241上で論理消去されて!/、る状態を表 す。値 10は対応する物理ブロックが不良ブロックであることを表し、値 11は対応する 物理ブロックが物理消去されていることを表す。値 01と値 11の物理ブロックを空きブ ロックと定義する。空きブロックは、アクセス装置 100からの書き込み指示があった場 合に、読み書き制御部 240によって書き込み先ブロックとして選択される。なお値 01 の物理ブロックは、物理消去した後にデータを書き込むことになる。またファイル番号 は、後述する通常動作時の処理におけるファイルデータの書き込みの際にアクセス 装置 100が指定したファイル番号に相当する。
2とはアクセス装置 100が指定したファイル番号に基づき、該ファイル番号 FNに対応 するファイルデータが記憶された物理ブロック番号を記憶したテーブルである。複数 の物理ブロックから成るファイルの場合、先頭の物理ブロックが記憶されてレ、る。
[0058] 1物理ブロックのテーブル構築処理毎に、空き容量検出部 260は図 11に示す物理 領域管理テーブル 241のブロックステータスが値 01もしくは値 11をストアした物理ブ ロック、すなわち空きブロックの個数を累積加算していき、累積加算値を空き容量パ ラメータ ECPとして逐次空き容量パラメータ保持部 152にストアする。ここで iを領域番 号 〜 4)とすると、最初は領域 1の空き容量パラメータ ECP1を累積加算する。
[0059] 読み書き制御部 240は、 1物理ブロックのテーブル構築毎にアクセス装置 100から の読み書き指示があった力、どうかを確認する(S103)。読み書き指示がなかった場合 は、読み書き制御部 240は S 104において、不揮発性メモリ 210の 1領域分のテープ ル構築処理が終了した力、どうかを判定し、終了していなければ物理ブロック番号をィ ンクリメントしてステップ S101に戻って昇順にテーブルの構築を続ける。
[0060] さてステップ S 104において 1領域分の処理が終了した場合は、領域終了フラグを 通知部 251に送出する(S105)。こうすれば通知可能状態となり、通知部 251が空き 容量パラメータ ESPiをアクセス装置 100に通知する(S 106)。図 10 (B)は外部バス に出力される ECPiを示しており、図 10 (C)はそのときの ECPiの値を示す。その後領 域 iについての ESPiはリセットする。通知部 261はこのとき同時に、初期化が終了し た領域に記録されているファイル番号を通知する。
[0061] 読み書き制御部 240は、領域 4の処理が終了したかどうかを判定し(S107)、終了 してなければ S 101に戻る。図 10 (C)において、例えば、領域 1〜4にそれぞれ 100 0ブロック個、 1015ブロック個、 936ブロック個、 1127ブロック個の空き物理ブロック があれば、不揮発性記憶装置 200はアクセス装置 100に該空き物理ブロックの個数 を空き容量パラメータ ECPI , ECP2, ECP3, ECP4として通知し、領域 4の空き容 量パラメータ ECP4の通知直後に初期化処理が完了したことを併せて通知する。初 期化期間は図 10に示すように、各種テーブル作成に要する時間が支配的となる。
[0062] さて図 10において時刻 t5には領域 4の初期化が終了しているので、読み書き制御 部 240は初期化完了をアクセス装置 100に通知し(S 108)、図 9Bの S 118に進む。
[0063] S103において読み書き指示があった場合は通常動作時の処理に移行する力 通 常の処理が終了した後に初期化処理を再開する対象となる物理ブロックを特定でき るように、読み書き制御部 240はテーブル構築が終了した物理ブロック番号のカウン ト値を保持しておく(S109)。そして S I 10において書き込みコマンドかどうかを判別 する。書き込みコマンドであれば S111に進んでファイルの書き込み処理を行い、物 理領域管理テーブル 141及びマッピングテーブル 142を書き込んだファイルに合わ せて更新する。又ファイルを書き込んだ領域の空き容量パラメータ ECPについても更 新する(S112)。そして SI 13に進んで全領域の初期化が既に終了しているかどうか を判別する。終了していなければ S114に進んで空き容量パラメータ ECPを既に通 知済みかどうかを判別する。通知済みであれば S 112において空き容量パラメータの 値が変化しているため、更新した物理領域管理テーブルに基づいて算出した空き容 量パラメータ ECPを再度アクセス装置に通知する(S 115)。又 S 110にお!/、て書き込 み処理でなければ読み出しであるので、 S116に進んでファイルの読み出し処理を 行い、 S 117において全領域の初期化が終了しているかどうかを判別する。終了して いなければ S101に戻って初期化処理を続ける。この場合には図 9Aの S101に戻り 、 S109で記録した PBカウント値の次の番号からテーブル構築を続ける。 S 117にお V、て全領域の初期化が終了して!/、る場合には S 118に進む。又 S 113にお!/、て初期 化済みであれば S118に進んで更に読み書きの指示を待受ける。読み書き指示があ れば S110に戻って同様の処理を繰り返す。
[0064] 次にアクセス装置 100の初期化処理について説明する。図 13は、アクセス装置 10 0の処理を示すフローチャートである。図 13の S200において、アクセス装置 100は 各種初期化処理を実行するとともに、不揮発性記憶装置 200から物理ブロックサイズ を取得する。これによつて、空き容量パラメータに基づいて空き容量が算出できる準 備をする。その他の処理については簡単のため説明を省略する。
[0065] [通常動作時の処理]
前述した初期化処理を経た後、不揮発性記憶システムは通常動作に移行する。ァ クセス装置 100の処理について更に図 13を用いて説明する。アプリケーション 120 はユーザインターフェイス 130及びインターフェイス 110からの割り込みがあるまで待 機しており(S201)、割り込みが発生した後に、割り込み要因の解析を行う(S202)。 なお割り込み要因は、空き容量パラメータ通知か、ユーザのファイルデータ記録再生 に係る操作の!/、ずれかであるとする。
[0066] 割り込み要因が、不揮発性記憶装置 200からの空き容量パラメータ通知であれば( S203)、インターフェイス 110の空き容量パラメータ受信部 111が空き容量パラメ一 タ ECPiを受信する。部分通知モードにおいては、アクセス装置 100側で領域 1〜4 の各々の空き容量パラメータを合計する機能を有するものとし、図 13の S204におい ては、アプリケーション 120が数式(1)を実行することにより空き容量を算出する。 空き容量 =∑ ECPi X物理ブロックサイズ(16kバイト) · · ·(1)
[0067] 次にアプリケーション 120は空き容量がファイルデータを記録するのに十分な容量 であるかを判定する(S205)。記録可能であれば、アクセス装置 100は記録可能モ ードとなり、ユーザインターフェイス 130は記録操作を有効にし(S206)、空き容量を 表示部 131に表示する(S207)。このとき同時に初期化が終了した領域のファイル番 号等をユーザの指示に基づいて表示することで、記録のみならず読み出しのレスポ ンスを向上させることができる。 [0068] S203の説明に戻り、割り込み要因が空き容量パラメータ通知ではなぐユーザのフ アイルデータ記録再生に係る操作であれば(S203)、アプリケーション 120がユーザ インターフェイス 130の操作を解析し、ファイルの書き込みかどうかを判別する(S208 )。ファイルの書き込みでなければ、 S209においてファイルの読み出し処理を実行す る(S209)。又ファイルの書き込みであれば、記録可能モードかどうかを判別する(S 210)。記録可能モードでなければ S201に戻り、記録可能モードであれば S211に 進み、ファイル書き込み制御を実行する。
[0069] 図 14は、アクセス装置 100と不揮発性記憶装置 200間での通信手順の概要を表 すタイムチャートである。 (A)はファイルデータの書き込みにおける通信手順、(B)は ファイルデータの読み出しにおける通信手順を表している。前述したファイル読み書 きに係る一連の処理は、ファイル書き込みの場合は、図 14に示すように、アプリケー シヨン 120はインターフェイス 110を介して不揮発性記憶装置 200に書き込みコマン ドを発行し、その後ファイル番号、ファイルサイズ、ファイルデータを転送する。なおフ アイルデータは物理ブロックサイズ毎に l〜jのサフィックスを付与した。
[0070] 次に、不揮発性記憶装置 200側の処理について説明する。まずインターフェイス 2 30が書き込みコマンド、ファイル番号、ファイルサイズ、ファイルデータ(ファイルデー タ 1〜ファイルデータ j)を受信した場合は、インターフェイス 230は読み書き制御部 2 40に対して書き込み処理命令を指示する。ここでは、ファイル番号を 1とし、さらに j = 4、すなわちファイルデータのサイズが 4個の物理ブロックに対応するサイズであると する。
[0071] 読み書き制御部 120は物理領域管理テーブル 241を参照し、ファイルデータ 1〜フ アイルデータ 4の 4個分の消去済みブロック番号、例えば PB9、 PB25、 PB41、 PB5 0を取得すると共に、マッピングテーブル 242のファイル番号 1の位置に、取得した 4 ブロックの内のファイルデータ 1に対応する物理ブロック番号(PB9)をストアする。そ の後図 15Aに示すようにファイルデータ 1を PB9のページ 0〜31に順番に書き込み 、同様にしてファイルデータ 2〜4をそれぞれ PB25、 PB41、 PB50に書き込む。 PB 9のページ 0の管理領域には PB25、 PB41、 PB50を指し示す物理ブロック番号をポ インタとして記憶させておく。なお図 15Bのように芋づる式にポインタを記憶するよう にしても構わない。
[0072] 次に、ファイルデータの読み出し処理について説明する。ファイル読み出しの場合 は、図 14 (B)に示すように、アプリケーション 120はインターフェイス 110を介して不 揮発性記憶装置 200に読み出しコマンドを発行し、その後ファイル番号、オフセット、 読み出しサイズを転送する。オフセットとは該ファイルデータの読み出したい部分の 先頭を特定するものである。これに応じて不揮発性記憶装置はインターフェイス 230 が読み出しコマンド、ファイル番号、オフセット、読み出しサイズを受信した後に、イン ターフェイス 230は読み書き制御部 240に対して読み出し処理命令を指示する。ここ では、ファイル番号を 1とし、オフセットを 16kバイト、読み出しサイズを 32kバイト、す なわち 2個の物理ブロックに対応するサイズであるとする。なお、本実施の形態にお いては、オフセットや読み出しサイズの単位を 16kバイト単位とする力 このサイズに 限定されるものではない。
[0073] 読み書き制御部 240は、マッピングテーブルのファイル番号 1の位置にストアされた 物理ブロック番号 (PB9)を取得し、 PB9の管理領域に記憶されて!/、るポインタを読 み出す。例えば図 15Aの場合、 PB9の管理領域にまとめて PB25、 PB41、 PB50の 物理ブロック番号がファイルデータの構成順、すなわちファイルデータ 1〜4の順番が 判別できるように規則性をもって記録されており、オフセット値に基づいてどの物理ブ ロックかを決める。ここではオフセット値が 16kバイト、読み出しサイズが 32kバイトで あるので、 PB9の次の PB25から 2ブロック分、すなわち PB25と PB41が読み出し対 象の物理ブロックとなる。読み書き制御部 240は不揮発性メモリ 210から PB25と PB 41を読み出し、インターフェイス 230を介してアクセス装置 100にファイルデータとし て転送する。
[0074] 次に図 16を用いて、累計通知モードにおける空き容量パラメータの通知について 説明する。図 16は、累計通知モードにおける空き容量パラメータの通知シーケンスを 表す説明図である。累計通知モードにおいても図 16Aに示すように、電源立ち上げ 直後に基本初期化処理期間にはいり、その後各種テーブル作成期間において不揮 発性メモリ 210の領域 1〜4の物理ブロックの先頭ページの管理ポーシヨンを調べるこ とにより、物理領域管理テーブル 241とマッピングテーブル 242を構築していく。領域 1〜4の各領域に対応する物理領域管理テーブル 241とマッピングテーブル 242を 構築し終わると、その都度それらの領域の空き容量パラメータをアクセス装置 100に 通知する。
[0075] 累計通知モードの場合には、ステップ S106で空き容量パラメータ ECPは領域毎に リセットする必要がない。従って図 16 (C)に示すように、各領域の初期化終了毎に順 次増加する空き容量パラメータが送出される。そして全領域の初期化の終了後に不 揮発性記憶装置 200は、領域 1〜4の空き容量パラメータ ECPの累計値をアクセス 装置 100に通知することとなる。
[0076] 領域;!〜 4の夫々の領域の初期化後に通知された空き容量パラメータ ECPは、そ の時点で不揮発性メモリ 210の書き込み可能な全空き容量のパラメータとなる。即ち 累計通知モードの場合は、空き容量は数式(2)に基づいて算出される。
空き容量 = ECP X物理ブロックサイズ(16kバイト) · · ·(2)
累計通知モードにおいても、不揮発性記憶装置 200が初期化が完了した領域に対 応する空き容量パラメータをアクセス装置 100に通知し、アクセス装置 100が、該空き 容量パラメータが記録可能容量を満足するものであると判断した場合は(図 13の S2 05)、アクセス装置 100は記録可能モードとなり、その時点からファイルデータの書き 込みが可能となる。
[0077] 以上のように、本発明の実施の形態に示す不揮発性記憶システムは、アクセス装 置 100側から不揮発性記憶装置 200に対して読み書きしたいファイルの指定を行う アクセス方法に基づ!/、たものである。この不揮発性記憶システムは電源立ち上げ後 の初期化処理において空き容量検出部 260が不揮発性メモリ 210を領域 1〜4に分 割して空き容量を検出し、空き容量パラメータ通知部 250が該空き容量に係る空き容 量パラメータを初期化処理期間内に段階的にアクセス装置に通知するようにした。こ のため該空き容量がファイルデータの書き込みに必要な容量以上になった時点で、 該ファイルデータを書き込むことが可能となる。すなわち初期化処理全ての完了を待 たずに不揮発性メモリ 210に書き込みことが可能となり、結果として記録時のレスボン スを向上させることができる。又初期化が部分的に終了したときに終了した領域に記 録されているファイル IDを外部に通知することにより、初期化の完了を待たずに一部 のファイルを読み出すことができる。
[0078] なお、本実施の形態では、簡単のために不良ブロックが無いものとして説明したが 、不良ブロックの代替領域を領域 1〜4以外に設けることにより不良ブロックが生じた 場合にも本発明の効果を実現することができる。又ここで説明した実施の形態では、 空き容量パラメータ受信部 111は、不揮発性記憶装置 200が通知した空き容量パラ メータを受信するようにした。これに代えて図 17に示すように、アクセス装置 100側の インターフェイス 110に空き容量パラメータ取得部 112を設け、不揮発性メモリ 210に 対して能動的に空き容量パラメータを取得するようにしてもよい。空き容量パラメータ 取得部 112は空き容量パラメータ保持部 252を直接読み出すようにする力、、あるいは 空き容量パラメータ保持部 252が保持した値をインターフェイス 230に一時的に保持 し、それを取得するようにしてもよい。この場合、通知部 251は空き容量パラメータ取 得部 112からの要求に応じて空き容量パラメータを通知するものとする。
[0079] また本実施の形態では空き容量パラメータは空き物理ブロックの個数とした力 空き 容量を算出できるパラメータであれば何でもよい。また、アクセス装置 100がファイル データを記録可能かどうかを判定するためのサイズとして、予めアクセス装置 100側 で該サイズを設定してもよい。例えばデジタルスチルカメラにおいては、ファイルサイ ズの最も小さくなる画像モードに対応するファイルサイズの方カ、最初の容量パラメ ータ通知時刻、すなわち領域 1の容量パラメータ通知時刻において記録可能になる 確率が高くなる。また、本実施の形態においては、領域 1〜4の 4分割に固定した力 この分割数は任意でよぐ例えばアクセス装置 100側で設定し、設定した分割数を不 揮発性記憶装置 200側に指示するようにしてもよい。また、本実施の形態の不揮発 性記憶システムは、不揮発性記憶装置 200をアクセス装置 100に装着して使用する システムであるが、アクセス装置 100内に不揮発性記憶装置 200を組み込むシステ ムであってもよい。
産業上の利用可能性
[0080] 本発明は、不揮発性記憶システムの記録時のレスポンスを向上させる方法を提案 したものであり、半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置を使用した静止画記録再 生装置あるいは携帯電話などにお!/、て有益である。

Claims

請求の範囲
[1] 不揮発性メモリに接続され、外部から指定されたファイル IDに従いファイルデータ を前記不揮発性メモリに書き込み、前記不揮発性メモリからファイルデータを読み出 すメモリコントローラであって、
前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモリの 空き容量を検出する空き容量検出部と、
前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外 部に通知する通知部と、を具備するメモリコントローラ。
[2] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの分割された領域毎にその領域の空 き容量パラメータを検出する請求項 1に記載のメモリコントローラ。
[3] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が既に終了した 全ての領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する請求項 1に記載のメモリコン トローラ。
[4] 前記通知部は、
空き容量パラメータに加えて、初期化が終了した領域に記録されているファイル ID を外部に通知する請求項 1に記載のメモリコントローラ。
[5] 外部から指定されたファイル IDに従いファイルデータを書き込み、不揮発性メモリ 力もファイルデータを読み出す不揮発性記憶装置であって、
前記不揮発性記憶装置は、
不揮発性メモリと、
メモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモリの 空き容量を検出する空き容量検出部と、
前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外 部に通知する通知部と、を有する不揮発性記憶装置。
[6] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの分割された領域毎にその領域の空 き容量パラメータを検出する請求項 5に記載の不揮発性記憶装置。
[7] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が既に終了した 全ての領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する請求項 5に記載の不揮発性 記憶装置。
[8] 前記通知部は、
空き容量パラメータに加えて、初期化が終了した領域に記録されているファイル ID を外部に通知する請求項 5に記載の不揮発性記憶装置。
[9] アクセス装置と、前記アクセス装置から指定されたファイル IDに従いファイルデータ を書き込み、不揮発性メモリからファイルデータを読み出す不揮発性記憶装置とを有 した不揮発性記憶システムであって、
前記不揮発性記憶装置は、
不揮発性メモリと、
メモリコントローラとを具備し、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモリの 空き容量を検出する空き容量検出部と、
前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外 部に通知する通知部と、を有するものであり、
前記アクセス装置は、
前記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを受信する空き容量パラメータ受 信部と、
前記空き容量パラメータ受信部で受信した空き容量パラメータに基づき、前記不揮 発性記憶装置への書き込み可否判断を行うと共に、前記不揮発性記憶装置に対し てファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と 、を有する不揮発性記憶システム。
[10] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの分割された領域毎にその領域の空 き容量パラメータを検出する請求項 9に記載の不揮発性記憶システム。
[11] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が既に終了した 全ての領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する請求項 9に記載の不揮発性 記 1意システム。
[12] 前記通知部は、
空き容量パラメータに加えて、初期化が終了した領域に記録されているファイル ID を外部に通知する請求項 9に記載の不揮発性記憶システム。
[13] アクセス装置と、前記アクセス装置から指定されたファイル IDに従いファイルデータ を書き込み、前記不揮発性メモリからファイルデータを読み出す不揮発性記憶装置と を有する不揮発性記憶システムであって、
前記不揮発性記憶装置は、
不揮発性メモリと、
メモリコントローラとを具備し、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が完了した領域の前記不揮発性メモリの 空き容量を検出する空き容量検出部と、
前記空き容量検出部が検出した空き容量に係る空き容量パラメータを段階的に外 部に通知する通知部と、を有するものであり、
前記アクセス装置は、
前記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを取得する空き容量パラメータ取 得部と、
前記空き容量パラメータ取得部で取得した空き容量パラメータに基づき、前記不揮 発性記憶装置への書き込み可否判断を行うとともに前記不揮発性記憶装置に対して ファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と、 を有する不揮発性記憶システム。
[14] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの分割された領域毎にその領域の空 き容量パラメータを検出する請求項 13に記載の不揮発性記憶システム。
[15] 前記空き容量検出部は、前記不揮発性メモリの初期化中に初期化が既に終了した 全ての領域の前記不揮発性メモリの空き容量を検出する請求項 13に記載の不揮発 十生記†意システム。
[16] 前記通知部は、 空き容量パラメータに加えて、初期化が終了した領域に記録されているファイル ID を外部に通知する請求項 13に記載の不揮発性記憶システム。
[17] 不揮発性メモリを有する不揮発性記憶装置と接続して使用するアクセス装置であつ て、
前記アクセス装置は、
前記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを受信する空き容量パラメータ受 信部と、
前記空き容量パラメータ受信部で受信した空き容量パラメータに基づき、前記不揮 発性記憶装置への書き込み可否判断を行うと共に、前記不揮発性記憶装置に対し てファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と 、を具備するアクセス装置。
[18] 前記アクセス装置は、前記空き容量パラメータに基づいて前記不揮発性記憶装置 の空き容量に係る情報を表示する表示部を更に備えた請求項 17に記載のアクセス 装置。
[19] 不揮発性メモリを有する不揮発性記憶装置と接続して使用するアクセス装置であつ て、
前記アクセス装置は、
前記不揮発性記憶装置から空き容量パラメータを取得する空き容量パラメータ取 得部と、
前記空き容量パラメータ取得部で取得した空き容量パラメータに基づき、前記不揮 発性記憶装置への書き込み可否判断を行うとともに前記不揮発性記憶装置に対して ファイル IDを指定することによりファイルデータを読み書きするアプリケーション部と、 を具備するアクセス装置。
[20] 前記アクセス装置は、前記空き容量パラメータに基づいて前記不揮発性記憶装置 の空き容量に係る情報を表示する表示部を更に備えた請求項 19に記載のアクセス 装置。
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