JP2009205410A - メモリコントローラおよびメモリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】フラッシュメモリからの読み出しにおいて、転送先のメモリ容量や転送に使用するバスに負担を掛けずに、低消費電力で効率的な読み出しが可能なメモリコントローラを提供すること。
【解決手段】データの読み出し要求情報に従って、ページ単位で記憶データの読み出しが行われるフラッシュメモリに対するアクセスを制御するメモリコントローラであって、前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記読み出し要求情報に合致しないデータを削除して前記読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出して出力する。
【選択図】 図2
【解決手段】データの読み出し要求情報に従って、ページ単位で記憶データの読み出しが行われるフラッシュメモリに対するアクセスを制御するメモリコントローラであって、前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記読み出し要求情報に合致しないデータを削除して前記読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出して出力する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、メモリコントローラおよびメモリシステムに関するものである。
近年、不揮発性半導体メモリは、大型コンピュータから、パーソナルコンピュータ、家電製品、携帯電話等、様々な所で利用されている。特に、NAND型フラッシュメモリは、電気的に書き換えが可能であり、不揮発性、大容量化、高集積化が可能な半導体メモリであり、最近では、ハードディスクドライブ(HDD)の置き換え用途としても考えられている。
このようなNAND型フラッシュメモリを用いた技術としては、例えばフラッシュメモリの読み出し動作を制御するメモリコントローラの制御により、ページデータを一時貯蔵するためのバッファメモリを有するフラッシュメモリからDRAM(Dynamic Random Access Memory)にデータ伝送するデータ処理システムが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の技術によれば、OneNAND型フラッシュメモリからデータを読み出した際に、本来は読み込む必要のない不要なデータが、必要なデータの間に配置される場合がある。これは、NAND型フラッシュメモリにおいてはページサイズ単位でしかデータの読み込みが行えないことに起因する。このような場合において、一度NAND型フラッシュメモリからの読み出しを停止し、再度途中から読み出しを行うと、NAND型フラッシュメモリからの読み出しにかかる初期時間が新たに必要となり、読み出し速度が低下するという問題がある。
また、不要なデータもまとめて読み込む場合には、RAM上に不要なデータを転送することにより、必要のない不要なデータを格納するためのRAM容量の使用、不要なデータを転送することによるバス使用率の増加などの問題が生じる。また、データ転送先をASICチップ外部のDRAMとした場合には、チップ外部へのアクセスが発生するため消費電力が多くなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フラッシュメモリからの読み出しにおいて、転送先のメモリ容量や転送に使用するバスに負担を掛けずに、低消費電力で効率的な読み出しが可能なメモリコントローラを提供することを目的とする。
本願発明の一態様によれば、データの読み出し要求情報に従って、ページ単位で記憶データの読み出しが行われるフラッシュメモリに対するアクセスを制御するメモリコントローラであって、前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記読み出し要求情報に合致しないデータを削除して前記読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出して出力すること、を特徴とするメモリコントローラが提供される。
本発明によれば、ページ単位で記憶データの読み出しが行われるフラッシュメモリからの読み出しにおいて、転送先のメモリ容量や転送に使用するバスに負担を掛けずに、低消費電力で効率的な読み出しが可能となる、という効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるメモリコントローラおよびメモリシステムの実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態にかかるメモリシステム1を備えた計算機システムの一例を示す概略図である。本実施の形態にかかるメモリシステム1は、ホスト装置(PCなど)に接続される記憶デバイスである。
図1は、本発明の実施の形態にかかるメモリシステム1を備えた計算機システムの一例を示す概略図である。本実施の形態にかかるメモリシステム1は、ホスト装置(PCなど)に接続される記憶デバイスである。
計算機システムは、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)2、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等のメインメモリ3、メインメモリ3を制御するメモリコントローラ4、及び本実施の形態にかかるメモリシステム1を備えている。CPU2、メインメモリ3、及びメモリシステム1は、アドレスを扱うアドレスバス5、及びデータを扱うデータバス6を介して接続されている。
このような計算機システムでは、CPU2からの転送要求(読み出し要求、或いは書き込み要求)に応じて、書き込み要求であればCPU2のデータ(外部から入力されたデータを含む)、或いはメインメモリ3のデータがメモリシステム1に転送され、読み出し要求であればメモリシステム1のデータがCPU2、或いはメインメモリ3に転送される。
メモリシステム1は、不揮発性半導体メモリの一種であるNAND型フラッシュメモリ10、及びこのNAND型フラッシュメモリ10を制御するNANDコントローラ11を備えている。以下に、メモリシステム1の構成の一例について説明する。
図2は、メモリシステム1の構成を示す概略図である。メモリシステム1は、NAND型フラッシュメモリ10、DRAM12、ASICチップ13を有する。NAND型フラッシュメモリ10は、データの消去単位であるブロック領域を複数配列して構成されている。
DRAM12は、ASICチップ13の外部に配置され、ホスト装置とのデータ転送や、NAND型フラッシュメモリ10へのデータ読み書き用のバッファとして使用する。NAND型フラッシュメモリ10に書き込むデータはすべてDRAM12に存在する。また、DRAM12には、NANDコントローラ11がディスクリプタ転送を行う場合に参照するテーブルであり、NAND型フラッシュメモリ10からページ単位で読み出した記憶データのディスクリプタ転送に関する指示情報である転送パラメータが記述されたディスクリプタテーブル31を保持している。
ASICチップ13内には、ホストインターフェース(ホストI/F)21、演算処理装置(MPU:Micro Processing Unit)22、NANDコントローラ11、RAMコントローラ23、ROM24、RAM25およびバス26を備えている。
ホストI/F21は、ホスト装置とのデータ転送を行なうため、NANDコントローラ11とホスト装置(図1のCPU2、メインメモリ3)との間のインターフェース処理を行う。
MPU22は、メモリシステム1全体の動作を制御する。MPU22は、例えば、メモリシステム1が電源供給を受けたときに、ROM24に格納されているファームウェア(制御プログラム)をRAM25上に読み出して所定の処理を実行することにより、各種のテーブルをRAM25上に作成する。また、MPU22は、ホスト装置から書き込み要求、読み出し要求、消去要求を受け、これらの要求に応じてNAND型フラッシュメモリ10に所定の処理を実行する。MPU22は、NANDコントローラ11を介してNAND型フラッシュメモリ10のやりとりを行うことができる。
図3は、NANDコントローラ11の構成例を示す図である。NANDコントローラ11は、図3に示すようにDMA転送制御用のDMAコントローラ41と、ECC回路42と、NANDインターフェース(I/F)43と、を備える。DMA転送制御用のDMAコントローラ41は、バス26から読み込んだNAND型フラッシュメモリ10へ書き込むデータをECCとともにNAND型フラッシュメモリ10へ転送するための書き込みデータ転送機能、NAND型フラッシュメモリ10からページ単位で記憶データおよびECCの読み込みを行い、読み込んだデータをバス26に出力する読み込みデータ転送機能を有する。
また、DMA転送制御用のDMAコントローラ41は、ホスト装置からのデータの読み出し要求情報に従って、ページ単位で記憶データの読み出した際に、NAND型フラッシュメモリ10からページ単位で読み出した記憶データのうち、読み出し要求情報に合致しないデータを削除して読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出してバス26に出力する読み捨て機能を有する。この機能により、読み出し要求情報に合致しないデータはNANDコントローラ11からバス26に出力されることがない。
ECC回路42は、NAND型フラッシュメモリ10に書き込むデータにECCを付加する書き込む機能と、NAND型フラッシュメモリ10から読み込まれたデータとECCとから読み込んだデータの誤りを訂正する機能を有する。NAND型フラッシュメモリ10はデータが誤る可能性が高いため、NAND型フラッシュメモリ10に格納されるデータは、データの書き込み時にECC回路42でECC(Error Check and Correct、エラー訂正符号)が付加されて格納され、読み込み時にECC回路42でECCを用いてエラー訂正が行なわれる。
NANDインターフェース(I/F)43は、NAND型フラッシュメモリ10にアクセスするためにNANDコントローラ11とNAND型フラッシュメモリ10との間のインターフェース処理を行う機能を有する。
RAMコントローラ23は、DRAM12にアクセスするためにNANDコントローラ11とDRAM12との間のインターフェース処理を行う。ROM24は、MPU22により制御される制御プログラム等を格納する。RAM25は、MPU22の作業エリアとして使用され、ROM24からロードされた制御プログラムや各種のテーブルを記憶する。バス26としては、例えばAHBバスが用いられる。
次に、以上のように構成されたメモリシステム1においてNAND型フラッシュメモリ10に記憶されたデータを読み込んでDRAM12に書き込む際の処理について説明する。
まず、MPU22はホスト装置からの読み出し要求情報を受け取ると、該読み出し要求情報に基づいて、NAND型フラッシュメモリ10から読み出したデータをディスクリプタ転送するかどうかを判断する。ディスクリプタ転送しないと判断した場合は、MPU22は通常の転送設定パラメータを用いてデータを転送するようにNANDコントローラ11に指示情報を送信する。NANDコントローラ11では、DMAコントローラ41が該指示情報に基づいてNAND型フラッシュメモリ10からデータを読み出し、RAMコントローラ23を介してDRAM12に転送し、DRAM12に書き込みが行われる。ここでは、データのあるアドレス、転送サイズを指定し、そのアドレスから、指定したサイズ分の転送を行う。
ディスクリプタ転送すると判断した場合は、MPU22は該ディスクリプタ転送において参照するディスクリプタテーブル31を作成してDRAM12に書き込む。また、MPU22は、ディスクリプタテーブルを参照してディスクリプタ転送を実行する旨のディスクリプタ転送指示情報をデータの読み出しアドレス情報とともにNANDコントローラ11に対して送信する。NANDコントローラ11では、MPU22からのアドレス情報に基づいてNAND型フラッシュメモリ10からデータを読み出す。
また、NANDコントローラ11では、MPU22からのディスクリプタ転送指示情報に基づいてDMAコントローラ41がDRAM12にアクセスし、DRAM12に保持されているディスクリプタテーブル31を読み込んで、どのサイズのデータをどのアドレスに転送するか、どのサイズのデータを削除して読み捨てるか、を指示するディスクリプタ転送パラメータを取得する。そして、DMAコントローラ41は、このディスクリプタ転送パラメータに従って、NAND型フラッシュメモリ10から読み出したデータの転送を行う。
このディスクリプタテーブル31の一例を図4に示す。このディスクリプタテーブル31では、各エントリ1、2、3・・・毎に「データ転送先アドレス」と、転送する「データサイズ」が記述されている。このディスクリプタテーブルのデータ転送先アドレスは図2のシステムではバスの転送先アドレスを示し、データの書き込みが行われるDRAM12の領域はこのアドレスの一部にマップされている。
ここで、このディスクリプタテーブル31におけるデータ転送先のアドレスが特別な値、例えば全て0である場合や全て1である場合には、ディスクリプタテーブルによって指定されたデータサイズ分だけ、NAND型フラッシュメモリ10から読み込んだデータをDMAコントローラ41内部で除去する。そして、除去していないデータのみをバス26に出力し、RAMコントローラ23を介してDRAM12に転送する。
これにより、NAND型フラッシュメモリ10からページ単位で読み出した記憶データのうち、ホスト装置からの読み出し要求情報に合致しないデータを削除して、読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出してDRAM12に転送することができる。したがって、不要なデータがバス26を介してDRAM12に転送されることがない。そして、DRAM12では、ホスト装置からの読み出し要求情報に合致するデータのみが書き込まれる。
ディスクリプタテーブル31の他の例を図5に示す。このディスクリプタテーブルでは、「データ転送先アドレス」と、「フラグ」と、転送する「データサイズ」が記述されている。このディスクリプタテーブルではデータ転送先アドレスにフラグが付されており、このフラグが特定の値である場合に図4に示すディスクリプタテーブルの場合と同様に、ディスクリプタテーブルによって指定されたデータサイズ分だけ、NAND型フラッシュメモリ10から読み込んだデータをDMAコントローラ41内部で除去する。
以上のような、本実施の形態によれば、NAND型フラッシュメモリ10からのデータの読み込みにおいて、DRAM12上に不要なデータを転送する必要がなくなるため、次の効果を得ることができる。すなわち、NAND型フラッシュメモリ10からの読み出し処理を途中で停止する必要がないため、読み出しにかかる初期時間の繰り返しが無く、初期時間の繰り返しに起因した読み出し速度の低下が無い。
また、不要なデータを格納するためのDRAM12の容量を確保する必要が無く、DRAM12を有効に使用することができる。また、不要なデータを転送することによるバス使用率の増加を防止して、バス26の有効利用を図ることができる。また、ASIC外部のDRAM12への不要なデータの転送および書き込みにより生じる不要なアクセス時間を削減することができるため、DRAM12への書き込み処理時間の短縮、および不要な消費電力を削減して低消費電力化を図ることができる。
なお、上記においてはバッファをASIC外部のDRAMとして説明したが、ASICチップ内部にSRAMなどのRAMを置き、該RAMをバッファとして使用しても良い。また、上記不揮発性半導体メモリとしてNAND型フラッシュメモリを用いたメモリシステムについて説明したが、メモリシステムとしては例えばSDカードやUSBメモリなどに適用することもできる。
[実施例]
上記実施の形態のメモリシステム1をSSD(Solid State Drive)として構成した場合の実施例について説明する。図6は、SSD100の構成を示すブロック図である。
上記実施の形態のメモリシステム1をSSD(Solid State Drive)として構成した場合の実施例について説明する。図6は、SSD100の構成を示すブロック図である。
SSD100は、データ保存用の複数のNAND型フラッシュメモリ(NANDメモリ)10、データ転送用または作業領域用のDRAM101、これらを制御するドライブ制御回路102、及び電源回路103を備えている。ドライブ制御回路102は、SSD100の外部に設けられる状態表示用LEDを制御するための制御信号を出力する。
SSD100は、ATAインターフェース(ATA I/F)を介して、パーソナルコンピュータ等のホスト装置との間でデータを送受信する。また、SSD100は、RS232Cインターフェース(RS232C I/F)を介して、デバッグ用機器との間でデータを送受信する。
電源回路103は、外部電源を受け、この外部電源を用いて複数の内部電源を生成する。これらの内部電源は、SSD100内の各部に供給される。また、電源回路103は、外部電源の立ち上がりまたは立ち下りを検知して、パワーオンリセット信号またはパワーオフリセット信号を生成する。これらパワーオンリセット信号及びパワーオフリセット信号は、ドライブ制御回路102に送られる。
図7は、ドライブ制御回路102の構成を示すブロック図である。ドライブ制御回路102は、データアクセス用バス104、第1の回路制御用バス105、及び第2の回路制御用バス106を備えている。
第1の回路制御用バス105には、ドライブ制御回路102全体を制御するプロセッサ107が接続されている。また、第1の回路制御用バス105には、各管理プログラム(FW:firmware)のブート用プログラムが格納されたブートROM108がROMコントローラ109を介して接続されている。また、第1の回路制御用バス105には、電源回路103からのパワーオン/オフリセット信号を受けて、リセット信号及びクロック信号を各部に供給するクロックコントローラ110が接続されている。
第2の回路制御用バス106は、第1の回路制御用バス105に接続されている。第2の回路制御用バス106には、状態表示用LEDにステータス表示用信号を供給するパラレルIO(PIO)回路111、RS232Cインターフェースを制御するシリアルIO(SIO)回路112が接続されている。
ATAインターフェースコントローラ(ATAコントローラ)113、第1のECC(Error Check and Correct)回路114、NANDコントローラ115、及びDRAMコントローラ119は、データアクセス用バス104と第1の回路制御用バス105との両方に接続されている。ATAコントローラ113は、ATAインターフェースを介してホスト装置との間でデータを送受信する。データアクセス用バス104には、データ作業領域として使用されるSRAM120がSRAMコントローラ121を介して接続されている。
NANDコントローラ115は、4つのNANDメモリ10とのインターフェース処理を行うNAND I/F118、第2のECC回路117、及びNANDメモリ−DRAM間のアクセス制御を行うDMA転送制御用DMAコントローラ116を備えている。
図8は、プロセッサ107の構成を示すブロック図である。プロセッサ107は、データ管理部122、ATAコマンド処理部123、セキュリティ管理部124、ブートローダ125、初期化管理部126、デバッグサポート部127を備えている。
データ管理部122は、NANDコントローラ115、第1のECC回路114を介して、NANDメモリ−DRAM間のデータ転送、NANDチップに関する各種機能を制御する。
ATAコマンド処理部123は、ATAコントローラ113、及びDRAMコントローラ119を介して、データ管理部122と協動してデータ転送処理を行う。セキュリティ管理部124は、データ管理部122及びATAコマンド処理部123と協動して各種のセキュリティ情報を管理する。ブートローダ125は、パワーオン時、各管理プログラム(FW)をNANDメモリ10からSRAM120にロードする。
初期化管理部126は、ドライブ制御回路102内の各コントローラ/回路の初期化を行う。デバッグサポート部127は、外部からRS232Cインターフェースを介して供給されたデバッグ用データを処理する。
図9は、SSD100を搭載したポータブルコンピュータ200の一例を示す斜視図である。ポータブルコンピュータ200は、本体201と、表示ユニット202とを備えている。表示ユニット202は、ディスプレイハウジング203と、このディスプレイハウジング203に収容された表示装置204とを備えている。
本体201は、筐体205と、キーボード206と、ポインティングデバイスであるタッチパッド207とを備えている。筐体205内部には、メイン回路基板、ODDユニット(Optical Disk Device)、カードスロット、SSD100等が収容されている。
カードスロットは、筐体205の周壁に隣接して設けられている。周壁には、カードスロットに対向する開口部208が設けられている。ユーザは、この開口部208を通じて筐体205の外部から追加デバイスをカードスロットに挿抜することが可能である。
SSD100は、従来のHDDの置き換えとして、ポータブルコンピュータ200内部に実装された状態として使用してもよいし、ポータブルコンピュータ200が備えるカードスロットに挿入した状態で、追加デバイスとして使用してもよい。
尚、上記実施の形態のメモリシステム1は、SSDに限らず、例えば、SDTMカードに代表されるメモリカードとして構成することも可能である。メモリシステム1をメモリカードとして構成する場合、ポータブルコンピュータに限らず、携帯電話、PDA、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等、各種電子機器に対して適用可能である。
1 メモリシステム、2 CPU、3 メインメモリ、4 メモリコントローラ、10 NAND型フラッシュメモリ、11 NANDコントローラ、12 DRAM、13 ASICチップ、21 ホストインターフェース(ホストI/F)、22 演算処理装置(MPU)、23 RAMコントローラ、24 ROM、25 RAM、26 バス、31 ディスクリプタテーブル、41 DMAコントローラ、42 ECC回路、43 NAND I/F。
Claims (6)
- データの読み出し要求情報に従って、ページ単位で記憶データの読み出しが行われるフラッシュメモリに対するアクセスを制御するメモリコントローラであって、
前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記読み出し要求情報に合致しないデータを削除して前記読み出し要求情報に合致するデータのみを選択的に取り出して出力すること、
を特徴とするメモリコントローラ。 - 前記メモリコントローラは、前記ページ単位で読み出した記憶データのディスクリプタ転送に関する指示情報を参照して前記読み出し要求情報に合致するデータを選択的に取り出してDMA転送を行うこと、
を特徴とする請求項1に記載のメモリコントローラ。 - 前記メモリコントローラは、前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記指示情報においてデータの転送先として特定のアドレスが指定されているデータを、前記読み出し要求情報に合致しないデータとして削除すること、
を特徴とする請求項2に記載のメモリコントローラ。 - 前記メモリコントローラは、前記フラッシュメモリからページ単位で読み出した記憶データのうち、前記指示情報においてデータの転送先に特定のフラグが付されているデータを、前記読み出し要求情報に合致しないデータとして削除すること、
を特徴とする請求項2に記載のメモリコントローラ。 - 前記フラッシュメモリが、NAND型フラッシュメモリであること、
を特徴とする請求項1に記載のメモリコントローラ。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載のメモリコントローラと、前記メモリコントローラがアクセスして記憶データの読み出しを行うフラッシュメモリと、前記メモリコントローラで選択的に取り出して出力されたデータが書き込まれる他のメモリと、を備えること、
ことを特徴とするメモリシステム。
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JP2008046704A JP2009205410A (ja) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | メモリコントローラおよびメモリシステム |
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