JP2007310823A - メモリカード、メモリカード処理方法、制御プログラム、及び集積回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】メモリカードの大容量化(2ギガバイト超)に伴い、旧来のFAT16のメモリカード制御装置は対応できない。
【解決手段】コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析手段と、1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルと、前記複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段と、前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換手段とを備え、論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更する事により、旧来のFAT16のメモリカード制御装置や、大容量に対応したメモリカード制御装置のどちらでも使用可能なメモリカードを提供できる。
【選択図】図1

Description

本発明は既存のメモリカード制御装置で、大容量のメモリカードを無駄なく制御するための、メモリカードの論理アドレス物理アドレス変換に関するものである。
デジタルカメラや、携帯型音楽端末といったデジタル情報の記録・再生制御を行う機器(以下、メモリカード制御装置)において、デジタル情報を記録・再生するための記録装置としてFlashメモリなどの電源を切ってもデータが保存可能なメモリデバイスが用いられている。
これらのメモリカード制御装置では、記録情報の管理のためファイルシステムを用いて管理を行っている。ファイルシステムの代表的なFAT16ファイルシステムを用いて管理する場合、クラスタアドレスでアドレッシング可能アドレスは16ビットであり、クラスタサイズが32キロバイトの場合、最大2ギガバイトがFAT16ファイルシステムで管理可能な領域となる。
近年のメモリデバイスの製造技術の微細化や実装技術の進歩により、同一のサイズにおけるメモリ容量は増加の一途を辿っており、2ギガバイトを超えるメモリカードの製造も容易になってきている。
メモリカードに関する技術として、記憶可能容量を増加させるため、物理的に2つのメモリカードを搭載する記録装置(例えば、特許文献1参照。)や、同一アドレスに複数のデータやプログラムを保存できるように、一枚のICメモリカードに複数のアドレス空間を持たせるもの(例えば、特許文献2参照。)等が開示されている。
特開2001−325127号公報(第20頁、図20) 特開平5−233439号公報(第4頁、図1)
前記従来の構成では、FAT16ファイルシステムでは、1つのクラスタを大きくすれば大容量メモリに対応は可能であるが、クラスタサイズを固定としているシステムでは、クラスタサイズを変更すると意図しないデータ領域へのアクセスを行ってしまい、最悪の場合、データを破壊してしまう。
これらの問題を解決するために上記文献に開示された発明を実施すると、上記論理アドレスに対応する物理メモリは、特定範囲の物理領域からアロケーションされるため、例えば、同じ論理アドレスを使用し続けると、特定範囲の物理領域の寿命を早め、ひいてはメモリカードそのものも使用不可になる。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、旧来のFAT16のメモリカード制御装置(以下、FAT16メモリカード制御装置)や、大容量に対応したメモリカード制御装置(以下、大容量メモリカード制御装置)のどちらでも使用可能なメモリカードを提供することを目的とする。
また、旧来のFAT16では使用できない領域を有意義に使用可能なメモリカードを提供することを目的とする。
さらに、メモリカードの全物理領域をアロケーションできるような構成を取ることにより、ウェアレベリングのばら撒き対象先メモリ空間として大容量メモリの全アドレスを使用可能とし、それにより、メモリカードの長寿命化を図ることを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のメモリカードは、メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカードにおいて、コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析手段と、1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルと、前記複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段と、前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換手段とを備え、論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更する事を特徴とする。
これにより、FAT16メモリカード制御装置や、大容量メモリカード制御装置のどちらでも使用可能なメモリカードを提供できる。
また、本発明のメモリカードは、論理物理変換テーブルの複数の物理アドレス情報を使用するか否かを切り換える物理アドレス切換手段をさらに備え、前記物理アドレス切換手段に応じて複数の物理アドレス情報を使用することを特徴とする。
これにより、FAT16メモリカード制御装置が複数の物理アドレスを使用している状態で、大容量メモリカード制御装置で使用する場合に物理アドレスが足りなく事を防止できる。
また、本発明のメモリカードの前記物理アドレス切換手段は、メモリカード制御装置から送信される物理アドレス切換コマンドにより切換が行われることを特徴とする。
これにより、FAT16メモリカード制御装置や、大容量メモリカード制御装置のどちらでも使用可能なメモリカードを提供できる。
また、本発明のメモリカードは、メカニカルスイッチの状態を判定するスイッチ判定手段をさらに備え、前記物理アドレス切換手段は、前記スイッチ判定手段により切換が行われることを特徴とする。
これにより、複数の物理アドレスの書込を利用したデータの信頼性を採用するか、又は通常の書込みを行うかをユーザ自身で決定することが可能となる。
また、本発明のメモリカード処理方法は、メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカード処理方法において、コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析ステップと、1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力ステップと、前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換ステップとを備え、論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更することを特徴とする。
また、本発明の制御プログラムは、メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカード処理を実行する制御プログラムであって、コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析ステップと、1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力ステップと、前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換ステップとを備え、論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更することを特徴とする。
また、本発明の集積回路は、メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカードにおいて用いられる集積回路であって、コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析手段と、1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルと、前記複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段と、前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換手段とを備え、論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更する事を特徴とする。
本発明のメモリカードによれば、FAT16メモリカード制御装置や、大容量メモリカード制御装置のどちらでも使用可能なメモリカードを提供することができる。
また、1つの論理物理変換テーブルの1論理アドレスに対して複数の物理アドレス情報を持たせることにより、データの多重化を行うことが可能となり、データの信頼性の向上を図ることが可能となるため、旧来のFAT16では使用できない領域を有意義に使用可能となる。
さらに、全物理領域からアロケーションが可能な構成をとれるため、物理メモリの平均的な使用が可能となり、メモリカードの長寿命化を図ることが可能となる。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態を説明する前にまず、メモリカードとそれを使用するメモリカード制御装置について説明する。
図1に示すように、メモリカードとそれを使用するメモリカード制御装置を用いたシステムは、メモリカード制御装置100と、メモリカード200と、メモリカードカード制御装置100とメモリカード200の間でデータを送受信するバス300からなる。
メモリカード制御装置100は、バス300を通じてメモリカード200の制御を行う。具体的には、デジタルカメラ、携帯型音楽端末、携帯電話、FAX、カーナビ、DVDレコーダなどが考えられる。
メモリカード200は、メモリカード制御装置と物理的な通信制御や、CPU(Central Processiong Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)を含むコントローラ201、コントローラ201から出力される論理的なコマンドからコマンドの内容を解析し論理アドレスを出力するコマンド解析手段202、論理アドレスから物理アドレスに変換を行うための複数の論理物理変換テーブル203a、203b、203c、・・・、出力された論理アドレスと複数の論理物理変換テーブルより使用するテーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段204、出力された論理アドレスと出力された論理物理変換テーブルから物理アドレスを出力するアドレス変換手段205、及び、物理アドレスから実際のFlashのリード・ライト・イレースといった制御を行うFlash制御部206よりなる。
メモリカード200は、具体的には、SDメモリカードに適応可能である。SDメモリカードは,松下電器産業(株)、(株)東芝,サンディスクコーポレーションの3社が共同で開発した、取り扱いの容易なメモリデバイスである。
SDメモリカードは、著作権保護機能を備え、24×32×2.1mmのサイズであり、先行発売された同サイズのMMCとは上位互換性を持つ。又、SDメモリカードではISO/IEC9293で規定されているFAT16ファイルシステムを採用している。
このFAT16ファイルシステムを採用するメモリカードにアクセスする装置をFAT16メモリカード制御装置と定義する。
(実施の形態1)
実施の形態1では、FAT16メモリカード制御装置で使用するアドレスのデータ長は16ビットアドレッシング、大容量メモリカード制御装置は16ビットを超えるアドレッシングを行うメモリカード装置と定義する。
図2は、本発明の実施の形態1における論理物理変換テーブル1(T001)、論理物理変換テーブル2(T002)、及び、物理メモリ(P001)を示した図である。
1つの物理アドレス情報をもつ論理物理変換テーブル1(T001)は、図1の論理物理変換テーブル203a、2つの物理アドレス情報をもつ論理物理変換テーブル2(T002)は、図1の論理物理変換テーブル203bを具体化したものである。論理物理変換テーブル1,及び論理物理変換テーブル2は、コントローラ201のRAM上に展開され、自由に書き換えが可能であるものとする。
論理物理変換テーブルは、メモリカード制御装置から送信される論理アドレスとメモリカード内の物理メモリを対応させる変換表である。
1つの物理アドレスをもつ論理物理変換テーブル1では、論理アドレスに対応する物理メモリは、対応する論理アドレスの同一の行の物理アドレスを参照する事により物理アドレスを取得することが可能となる。
また、2つの物理アドレスをもつ論理物理変換テーブル2では、論理アドレスに対応する物理メモリは、2重化されて物理アドレス1及び物理アドレス2として登録される。書込時には、物理アドレス1の領域、及び、物理アドレス2の領域に対して同一データの書込を行い、読み出し時には物理アドレス1の領域を読み出し、読み出しに失敗した場合、物理アドレス2の領域を読み出す処理を行うことが可能となる。
上記の書込時の処理を図4を用いて説明する。
(イ)まず、ステップS200において、2重化領域の書込の場合、物理アドレス1で示される領域にデータの書込を行う。
(ロ)次に、ステップS201において、ステップS200で書込を行った同一データを物理アドレス2で示される領域にデータの書込を行う。
以上の処理により、データの2重化が実現される。
上記読みだしの処理を図5を用いて説明する。
(イ)まず、ステップS300において、2重化領域の読み出しの場合、物理アドレス1で示される領域のデータの読みだしを行う。物理アドレス1の読み出しに成功した場合(ステップS301のYES)、2重化領域の読み出し処理を終了する。
(ロ)読み出しに失敗した場合(ステップS301のNO)、ステップS302において物理アドレス2で示される領域のデータの読み出しを行う。
(ハ)物理アドレス2の読み出しに成功した場合(ステップS303のYES)、2重化領域の読み出し処理を終了する。
(ニ)物理アドレス2の読み出しに失敗した場合(ステップS303のNO)、異常処理を実施し(ステップS304)、2重化領域の読み出し処理を終了する。
以上の処理により、データの2重化領域の読み出しが実現される。
今回、物理メモリ(P001)としては、アドレス0x00000〜0x3FFFFの範囲の領域を取れるものとする。
さらに、1つの物理アドレスが示すクラスタのサイズを32キロバイトと定義する(全物理領域は8ギガバイト)。ここでは、論理物理変換テーブル1(T001)を使用するのは大容量のメモリカード制御装置用の論理物理変換テーブル、論理物理変換テーブル2(T002)を使用するのはFAT16メモリカード制御装置の論理物理変換テーブルと定義する。
論理物理変換テーブル1(T001)は、全領域を指し示すのに必要な論理アドレスとして18ビットデータと定義し、物理アドレスも18ビットデータとして定義する。
また、論理物理変換テーブル2(T002)は、旧来のFAT16で用いられる論理アドレスとして16ビットデータとして定義し、物理アドレス1、及び物理アドレス2は全物理領域を指し示すのに必要な18ビットデータとして管理する。
次に図3を用いて、論理物理変換テーブル1(T001)と論理物理変換テーブル2(T002)の変換テーブル判定出力処理方法について説明を行う。
(イ)まず、ステップS100において、メモリカード制御装置から送信され、コマンド解析手段202により出力される論理アドレスを読み出す。
(ロ)次に、ステップS101において、論理アドレスの範囲を判定する。旧来のアドレス範囲0x00000〜0x0FFFFの場合、ステップS102へ進み、0x10000以上アドレス指定の場合、ステップS103へ分岐する。
(ハ)ステップS102では、論理物理変換テーブル2(T002)を選択し処理を終了。
(ニ)ステップS103では、論理物理変換テーブル1(T001)を選択し処理を終了。
以上の処理により、論理アドレスに応じて論理物理変換テーブルを変更する事が可能となり、FAT16メモリカード制御装置や、大容量メモリカード制御装置のどちらでも使用可能なメモリカードを提供できる。また、FAT16メモリカード装置でデータは2重化されるため、FAT16メモリ装置では使用できない領域の有効活用が可能となる。
本実施例では物理メモリが8ギガバイトの場合を明記したが、この物理メモリは8ギガに限定される訳ではなく、物理メモリのサイズが変更された場合には、論理物理変換テーブルのアドレスのビットサイズは、それが管理できるビットサイズが有ればよい。
さらに、本実施の形態において明らかなように、物理アドレスは物理メモリの全領域を指定可能であるため、物理メモリの平均的な使用の構成をとる事が可能となり、メモリカードの長寿命化を図ることが可能となる。
(第2の実施の形態)
実施の形態2では、FAT16メモリカード制御装置は「物理アドレス切換コマンド」を発行できない制御装置、また、大容量メモリカード制御装置は「物理アドレス切換コマンド」を発行できる制御装置と定義する。
「物理アドレス切換コマンド」は、SDカードのコマンドでいえば、リザーブコマンドを新規に「物理アドレス切換コマンド」コマンドと定義することにより実現できる。さらに、既存のコマンド内で、未使用ビットに「物理アドレス切換コマンド」との意味づけを行うことにより実現可能である。
図6は、本発明の実施の形態2のメモリカードのブロック図である。図6において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図6において、物理アドレス切換手段207は、揮発性のメモリRAMで構成され、論理物理変換テーブル上の複数物理アドレス領域について「複数物理アドレスを使用しない」、又は「複数物理アドレスを使用する」のいずれかを記憶し、切り換える手段である。
メモリカード電源投入時には「複数物理アドレスを使用する」に初期化される事とする。
この物理アドレス切換手段207は、大容量メモリカード制御装置から「物理アドレス切換コマンド」が送信された場合、「複数物理アドレスを使用しない」に変更される事とする。これにより、FAT16メモリカード制御装置では「物理アドレス切換コマンド」は発行できないので、必ず「複数物理アドレスを使用する」状態になる。
図7は、図6の構成のメモリカードにおいての書込処理のシーケンス図である。
(イ)まず、ステップS400において、2重化領域の書込の場合、物理アドレス1で示される領域にデータの書込を行う。
(ロ)物理アドレス切換手段207において物理アドレス2を使用しないと設定されている場合(ステップS401のYES)、2重化領域の書込処理を終了する。
(ハ)物理アドレス切換手段207において物理アドレス2を使用すると設定されている場合(ステップS401のNO)、ステップS402で物理アドレス2で示される領域にデータの書込を行う。
以上の処理により、データの2重化領域の書込処理が実現される。
また、図8は、図6の構成のメモリカードにおいての読み出し処理のシーケンス図である。
(イ)まず、ステップS500において、2重化領域の読み出しの場合、物理アドレス1で示される領域のデータの読みだしを行う。
(ロ)物理アドレス1のデータの読み出しに成功した場合(ステップS501のYES)、2重化領域の読み出し処理を終了する。
(ハ)物理アドレス1のデータの読み出しに失敗した場合(ステップS501のNO)、物理アドレス切換手段207において物理アドレス2を使用すると設定されている場合(ステップS502のNO)、ステップS503で物理アドレス2で示される領域のデータの読み出しを行う。
(ニ)物理アドレス2の読み出しに成功した場合(ステップS504のYES)、2重化領域の読み出し処理を終了する。
(ホ)ステップS502で物理アドレス2を使用しない、または、ステップS504で物理アドレス2の読み出しに失敗した場合、S505において異常処理を行い、2重化領域の読み出し処理を終了する。
以上の処理により、データの2重化領域の読み出しが実現される。
これにより、FAT16メモリカード制御装置が複数の物理アドレスを使用している状態において、大容量メモリカード制御装置で使用する場合に物理アドレスが足りなく事を防止できる。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態は、メモリカードにメカニカルスイッチを取り付けることにより、物理アドレス切換手段207を設定可能なメモリカードについて説明するものである。
図9は、本発明の実施の形態3のメモリカードのブロック図である。図9において、図6と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
図9に示すメモリカードは、図6に示すメモリカードに対してメカニカルスイッチ208、読み取り端子209a、209b、及び209cと、スイッチ判定手段210をさらに備えている。
メカニカルスイッチ208は上下移動し、読み取り端子209aと209b、または、209bと209cを短絡させる。読み取り端子209aはシステム電源に接続させ、読み取り端子209cはグランドに接続する。短絡により、読み取り端子209bは、スイッチ判定部210にシステム電源電圧または、グランド電圧を出力する。
スイッチ判定手段210は、読み取り端子209bより出力する電圧を測定し、システム電源電圧の場合、「複数物理アドレスを使用しない」を物理アドレス切換手段207に記憶し、グランド電圧の場合、「複数物理アドレスを使用する」を物理アドレス切換手段207に記憶する。
以上の構成をとることにより、複数の物理アドレスの書込を利用したデータの信頼性を採用するか、又は通常の書込みを行うかをユーザ自身で決定することが可能となる。
本発明にかかるメモリカードでは複数の論理物理変換テーブルを有すればよく、組み込み機器のメモリ制御等の用途にも応用できる。
本発明の実施の形態1におけるメモリカードのブロック図 本発明の実施の形態1におけるメモリカードの論理物理変換テーブル図 本発明の実施の形態1におけるメモリカードのシーケンス図 本発明の実施の形態1における2重化領域書込処理のシーケンス図 本発明の実施の形態1における2重化領域読み出し処理のシーケンス図 本発明の実施の形態2におけるメモリカードのブロック図 本発明の実施の形態2における2重化領域書込処理のシーケンス図 本発明の実施の形態2における2重化領域読み出し処理のシーケンス図 本発明の実施の形態3におけるメモリカードのブロック図
符号の説明
100 メモリカード制御装置
200 メモリカード
300 バス
201 コントローラ
202 コマンド解析手段
203a 論理物理変換テーブル1
203b 論理物理変換テーブル2
203c 論理物理変換テーブル3
204 使用テーブル判定出力手段
205 アドレス変換手段
206 Flash制御部
207 物理アドレス切換手段
208 メカニカルスイッチ
209a 読み取り端子a
209b 読み取り端子b
209c 読み取り端子c
210 スイッチ判定手段

Claims (7)

  1. メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカードにおいて、
    コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析手段と、
    1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルと、
    前記複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段と、
    前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換手段とを備え、
    論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更する事を特徴とするメモリカード。
  2. 論理物理変換テーブルの複数の物理アドレス情報を使用するか否かを切り換える物理アドレス切換手段をさらに備え、
    前記物理アドレス切換手段に応じて複数の物理アドレス情報を使用することを特徴とする請求項1記載のメモリカード。
  3. 前記物理アドレス切換手段は、メモリカード制御装置から送信される物理アドレス切換コマンドにより切換が行われることを特徴とする請求項2記載のメモリカード。
  4. メカニカルスイッチの状態を判定するスイッチ判定手段をさらに備え、前記物理アドレス切換手段は、前記スイッチ判定手段により切換が行われることを特徴とする請求項2記載のメモリカード。
  5. メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカード処理方法において、
    コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析ステップと、
    1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力ステップと、
    前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換ステップとを備え、
    論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更することを特徴とするメモリカード処理方法。
  6. メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカード処理を実行する制御プログラムであって、
    コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析ステップと、
    1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力ステップと、
    前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換ステップとを備え、
    論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更することを特徴とする制御プログラム。
  7. メモリカード制御装置から送信されるコマンドを処理するメモリカードにおいて用いられる集積回路であって、
    コマンドを解析し、論理アドレスを出力するコマンド解析手段と、
    1つ、または複数の物理アドレス情報を持つ複数の論理物理変換テーブルと、
    前記複数の論理物理変換テーブルの中から、前記出力された論理アドレスにより、使用する論理物理変換テーブルを判定し出力する使用テーブル判定出力手段と、
    前記出力された論理アドレス、及び、前記出力された論理物理変換テーブルにより、論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換手段とを備え、
    論理アドレスに応じて、論理物理変換テーブルを変更する事を特徴とする集積回路。
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