JP2005196736A - フラッシュメモリのアドレスマッピング方法、マッピング情報管理方法及びこれらの方法を用いたフラッシュメモリ - Google Patents
フラッシュメモリのアドレスマッピング方法、マッピング情報管理方法及びこれらの方法を用いたフラッシュメモリ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに前記書き込みたいデータとオフセットが一致するセクターが空いているかどうかを判断するステップと、前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていると、前記物理ページの前記オフセットが一致するセクターにデータを書き込むステップと、前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていないと、空いているた物理ページを選択し、前記データとオフセットが一致するセクターにデータを書き込み、前記選択された空いた物理ページに前記データに対する論理ページ番号を書き込むステップとを含む。
【選択図】図7
Description
ところで、このようなフラッシュメモリは、そのハードウェアの特性を考慮するとき、既に書き込まれたメモリセクターに書き込み(write)演算を行うためには、そのセクターが含まれたブロックの全体を消去する(erase)演算を先に行わなければならず、これがフラッシュメモリの性能を低下させる主な要因となっていた。
ホストは、データをフラッシュメモリに書き込むために、論理セクター番号(Logical Sector Number;以下、LSNとも称する)を伝達する。図1に示すようなセクターマッピング手法において、LSNやPSN(Physical Sector Number;以下、PSNとも称する)に対するマッピングテーブル(mapping table)が存在しているため、該当のPSNにデータを書き込めば良い。このとき、該当のPSNに既にデータが存在する場合には空いている他のPSNを検索してデータを書き込み、マッピング情報を変更する。
また、本発明は、論理・物理マッピング情報管理方法を用いてフラッシュメモリのシステムの性能を最大化し、電源の突然の異常時にもシステムを安全に復旧できるようにする方法を提供することを目的とする。
本発明による利点及び特徴、かつ、それらを達成する方法は、添付図面に基づいて詳しく後述される実施形態によって明らかになるだろう。
先ず、大ブロックの論理・物理アドレスマッピングアルゴリズムについて説明する。フラッシュメモリの主要演算としては、書き込み演算と読み出し演算があるが、読み出し演算は、書き込み演算の逆にしたものに過ぎず、ここでは、書き込み演算についてのみ説明する。
前記ステップS130での判断の結果、LPNが使用されたことがあると、有効なLPNを有するページ、即ち、前記使用されたLPNを有するページが複数あれば、最も最近に生成されたページにオフセットが一致するセクター及び次のセクターが空いているどうかを判断し(S140)、空いていると、オフセットが一致するセクターの位置にデータを書き込み(S150)、終了する。ここで、オフセットとは、1つのページにてセクターが占めるように決まっている位置を意味するもので、例えば、あるページにD4、D5、D6及びD7が順に書き込まれることで予め定義されていれば、D4、D5、D6及びD7は、それぞれ0、1、2及び3をオフセット値として有することになる。
二番目の方法は、1対nページマッピング方法であり、図9にそのフローチャートを示す図である。一番目の方法とは異なり、このマッピング方法は、1つのブロック内に有効なページが1つ以上存在できるようにする方法である。即ち、該当のLSNのセクターオフセットは維持したまま、物理アドレスに書き込みを行うが、既存の有効なページから残りの各セクターをコピーしてくるステップは存在しない。これは、本方法では、1つ以上のページに有効なデータが存在できることから、既存の有効なLPNに対するデータをコピーするステップが必要なくなるためである。従って、前記図7のフローチャートと比較すると、残りの各ステップは全て同様であるが、図7のステップS170のようなステップが存在しないという点で異なる。
図17は、六番目の方法であって、オフセット不一致セクターマッピング方法を示すフローチャートである。この方法は、ページ及びセクターオフセットの何れにも拘らず、空いているセクターに順に書き込む方法である。
五番目の方法では、セクターオフセットが一致するため、書き込みアルゴリズムの逆に有効なセクターを見付けると良い。かつ、六番目の方法では、LSN値から有効なセクターを見付けるが、このとき、同様に1つ以上のLSNが存在する場合には、書き込みアルゴリズムの逆に有効なセクターを見付ければ良い。
以下に、論理・物理マッピング情報をフラッシュメモリに格納し、管理する方法の動作を説明する。本手法は、特に、大ブロックフラッシュメモリのみならず、小ブロックフラッシュメモリにも適用できることは言うまでも無い。
311…XIP可能メモリ
312…フラッシュメモリ
313…CPU
400…マップセグメントユニット
410…マップセグメント
420…補助領域
421…エイジ
422…セグメント番号
423…シグネチャ
424…有効マーク
Claims (36)
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにデータを書き込む方法において、
書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに、前記書き込みたいデータとオフセットが一致するセクターが空いているかどうかを判断する第1のステップと、
前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていると、前記物理ページの前記オフセットが一致するセクターにデータを書き込む第2のステップと、
前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていないと、空いている物理ページを選択し、前記データとオフセットが一致するセクターにデータを書き込み、前記選択された空いている物理ページに前記データに対する論理ページ番号を書き込む第3のステップと
を含むことを特徴とするフラッシュメモリにデータを書き込む方法。 - 前記データが書き込まれるのは、前記物理ページの主領域であり、前記論理ページ番号が書き込まれるのは、前記物理ページの補助領域であることを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記第1のステップの前に、前記書き込みたいデータの論理ページ番号が書き込まれたことがあるかを判断し、書き込まれたことがあれば、前記第1のステップを行い、書き込まれたことがなければ、既存の物理・論理マッピング情報に基づいて、予め指定された位置にデータ及びそのデータの論理ページ番号を書き込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記第1のステップは、書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに、前記書き込みたいデータとオフセットが一致するセクターが空いているか、及び前記物理ページに前記セクターの次のセクターが全て空いているかを、共に判断することを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記第3のステップで書き込んだ論理ページ番号を有する既存の有効な論理ページに書き込まれたデータのうち、前記第3のステップで書き込まれたデータ以外のデータを前記選択された空いている物理ページにコピーする第4のステップをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記データが上位ページから順次書き込まれる場合に、前記有効な論理ページを検索するのは、1つ以上の同じ論理ページ番号を有する論理ページのうち、最も下位のページを検索することにより行われることを特徴とする請求項5に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記データがインプレース優先方式で書き込まれる場合に、前記有効な論理ページを検索するのは、1つ以上の同じ論理ページ番号を有する論理ページのうち、インプレース位置にあるページを除いたページを選定し、前記選定されたページのうち最も下位のページを検索することにより行われることを特徴とする請求項5に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにデータを書き込む方法において、
書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに、前記書き込みたいデータを格納できる空いているセクターが存在するかどうかを判断する第1のステップと、
前記判断の結果、空いているセクターが存在すると、前記物理ページの空いているセクターにデータを書き込み、前記物理ページに前記データに対する論理セクター番号を書き込む第2のステップと、
前記判断の結果、空いているセクターが存在しないと、空いている物理ページを選択し、空いているセクターにデータを書き込み、前記選択された空いている物理ページに前記データに対する論理ページ番号及び論理セクター番号を書き込む第3のステップと
を含むことを特徴とするフラッシュメモリにデータを書き込む方法。 - 前記第2のステップ及び前記第3のステップで論理セクター番号を書き込むのは、物理ページの主領域でデータを書き込んだセクターの位置と対応する補助領域での位置に書き込むことを特徴とする請求項8に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記第3のステップで書き込んだ論理ページ番号を有する既存の有効な論理ページに書き込まれたデータのうち、前記第3のステップで書き込んだデータ以外のデータ、及びそのデータの論理セクター番号を前記選択された空いている物理ページにコピーする第4のステップをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記データが上位ページから順次書き込まれる場合に、前記有効な論理ページを検索するのは、1つ以上の同じ論理ページ番号を有する論理ページのうち、最も下位のページを検索することにより行われることを特徴とする請求項10に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記データがインプレース優先方式で書き込まれる場合に、前記有効な論理ページを検索するのは、1つ以上の同じ論理ページ番号を有する論理ページのうち、インプレース位置にあるページを除いたページを選定し、前記選定されたページのうち、最も下位のページを検索することでさなれることを特徴とする請求項10に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにデータを書き込む方法において、
書き込みたいデータを格納できる空いているセクターが現在のブロックに存在するかどうかを判断する第1のステップと、
前記判断の結果、空いているセクターが存在すると、前記空いているセクターにデータを書き込み、前記空いているセクターが位置した物理ページと同じ物理ページに前記データに対する論理セクター番号を書き込む第2のステップと
を含むことを特徴とするフラッシュメモリにデータを書き込む方法。 - 前記論理セクター番号を書き込むのは、物理ページの主領域でデータを書き込んだセクターの位置と対応する補助領域での位置に書き込むことを特徴とする請求項13に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記空いているセクターは、前記書き込みたいデータとセクターオフセットが一致する空いているセクターであることを特徴とする請求項13に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 前記第1のステップは、前記書き込みたいデータとセクターオフセットが一致し、次のセクターが空いている空いたセクターが現在のブロックに存在するかを判断することを特徴とする請求項15に記載のフラッシュメモリにデータを書き込む方法。
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにおいて、
書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに、前記書き込みたいデータとオフセットとが一致するセクターが空いているかどうかを判断し、前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていると、前記物理ページの前記オフセットが一致するセクターにデータを書き込み、
前記判断の結果、前記オフセットが一致するセクターが空いていないと、空いている物理ページを選択し、前記データとオフセットが一致するセクターにデータを書き込み、前記選択された空いている物理ページに前記データに対する論理ページ番号を書き込むことを特徴とするフラッシュメモリ。 - 前記空いたセクターが存在するかを判断することは、書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに前記書き込みたいデータとオフセットが一致するセクターが空いているか、及び前記物理ページに前記セクターの次のセクターが全て空いているかを共に判断することであることを特徴とする請求項16に記載のフラッシュメモリ。
- 前記書き込んだ論理ページ番号を有する既存の有効な論理ページに書き込まれたデータのうち、前記書き込まれたデータ以外のデータを前記選択された空いている物理ページにコピーすることを特徴とする請求項17または18に記載のフラッシュメモリ。
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにおいて、
書き込みたいデータの最も最近に書き込まれた論理ページ番号を有する物理ページに前記書き込みたいデータを格納できる空いているセクターが存在するかどうかを判断し、前記判断の結果、空いているセクターが存在すると、前記物理ページの空いているセクターにデータを書き込み、前記物理ページに前記データに対する論理セクター番号を書き込み、
前記判断の結果、空いているセクターが存在しないと、空いている物理ページを選択し、空いているセクターにデータを書き込み、前記選択された空いている物理ページに前記データに対する論理ページ番号及び論理セクター番号を書き込むことを特徴とするフラッシュメモリ。 - 前記論理セクター番号を書き込むのは、物理ページの主領域でデータを書き込んだセクターの位置と対応する補助領域での位置に書き込むことを特徴とする請求項20に記載のフラッシュメモリ。
- 前記書き込んだ論理ページ番号を有する既存の有効な論理ページに書き込まれたデータのうち、前記書き込んだデータ以外のデータ、及びそのデータの論理セクター番号を前記選択された空いている物理ページにコピーすることを特徴とする請求項20に記載のフラッシュメモリ。
- 所定数のセクターからなるページを有するブロックを一つ以上有し、前記セクターまたは前記ページ単位でデータを書き込み、前記ブロック単位でデータを消去するフラッシュメモリにおいて、
書き込みたいデータを格納できる空いているセクターが現在のブロックに存在するかどうかを判断し、空いているセクターが存在すると、前記空いているセクターにデータを書き込み、前記空いているセクターが位置した物理ページと同じ物理ページに前記データに対する論理セクター番号を書き込むことを特徴とするフラッシュメモリ。 - 前記論理セクター番号を書き込むのは、物理ページの主領域でデータを書き込んだセクターの位置と対応する補助領域での位置に書き込むことを特徴とする請求項23に記載のフラッシュメモリ。
- 前記空いているセクターは、前記書き込みたいデータとセクターオフセットが一致する空いているセクターであることを特徴とする請求項23に記載のフラッシュメモリ。
- 前記空いているセクターが現在のブロックに存在するかを判断することは、前記書き込みたいデータとセクターオフセットが一致し、次のセクターが空いている空いたセクターが現在のブロックに存在するかを判断することであることを特徴とする請求項25に記載のフラッシュメモリ。
- 複数のブロックからなるフラッシュメモリにおいて、
前記ブロックのうちの一部のブロックを、論理・物理マッピング情報を格納するために、別のマップブロックに割り当て、前記マップブロックは、前記マッピング情報をセグメントに分割して格納している一つ以上のマップセグメントユニットを含み、前記マッピング情報の変更がある場合には、前記変更された情報を格納しているマップセグメントユニットを前記マップブロックの空いているユニットに書き込むことにより、前記マッピング情報を更新することを特徴とするフラッシュメモリ。 - 1つのマップブロック内に同じシリアル番号を有するマップセグメントユニットが複数ある場合には、最も最近に書き込まれたマップセグメントユニットのみが有効であることで認められることを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。
- 前記論理・物理マッピング情報は、論理ブロック番号と物理ブロック番号との間のマッピング情報であることを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。
- 前記論理・物理マッピング情報は、論理ページ番号と物理ページ番号との間のマッピング情報であることを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。
- 前記論理・物理マッピング情報は、論理セクター番号と物理セクター番号との間のマッピング情報であることを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。
- 前記格納する論理・物理マッピング情報の量が1つのマップブロックを超えないことを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。
- 前記マップセグメントユニットは、前記論理・物理マッピング情報をセグメントに分割して格納しているマップセグメントと、
前記論理・物理マッピング情報を安全に保護するための付加情報を書き込む補助領域とを含むことを特徴とする請求項27に記載のフラッシュメモリ。 - 前記付加情報は、前記分割して格納されたマップセグメントに係るシリアル番号を表示するセグメント番号フィールドと、
有効なマッピング情報に係るマップセグメントユニットを既存のマップブロックから新しいマップブロックにコピーするときに番号を増加して書き込むエイジフィールドとを含むことを特徴とする請求項33に記載のフラッシュメモリ。 - 前記付加情報は、マップセグメントを完全に書き込んでから書き込むことで、前記マップセグメントを書き込む途中でエラーが発生していないことを確認する有効マークフィールドを含むことを特徴とする請求項33に記載のフラッシュメモリ。
- 前記付加情報は、1つ以上のビットを0として有するビット列からなり、前記1つ以上のビットが1に変更されたことがあるかによって、前記マップブロックを消去する途中でエラーがあったかどうかを知らせるシグネチャフィールドをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載のフラッシュメモリ。
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