JP2017151965A - 揮発性メモリを有する情報処理装置及びメモリ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プログラム格納領域に十分な容量を確保し、かつ、プログラム格納領域のプログラムの保持期間を長くすることができる情報処理装置を提供する。
【解決手段】情報処理装置は、情報を記憶するための揮発性メモリと、情報処理装置を制御するプログラムを少なくとも格納するためのプログラム格納領域(401)と、プログラム格納領域から読み出され揮発性メモリへ展開された情報を退避させるためのスワップ領域(402)とを有するフラッシュメモリ(106)と、プログラム格納領域の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLC方式で記憶するようフラッシュメモリを設定し、スワップ領域の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLC方式で記憶するようフラッシュメモリを設定する処理を制御する制御手段とを有する。
【選択図】図5
【解決手段】情報処理装置は、情報を記憶するための揮発性メモリと、情報処理装置を制御するプログラムを少なくとも格納するためのプログラム格納領域(401)と、プログラム格納領域から読み出され揮発性メモリへ展開された情報を退避させるためのスワップ領域(402)とを有するフラッシュメモリ(106)と、プログラム格納領域の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLC方式で記憶するようフラッシュメモリを設定し、スワップ領域の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLC方式で記憶するようフラッシュメモリを設定する処理を制御する制御手段とを有する。
【選択図】図5
Description
本発明は、情報処理装置及びメモリ制御方法に関する。
近年、eMMC(embedded Multi Media Card)をメインストレージとして搭載する機器が増加している。eMMCを構成するNAND型フラッシュメモリは、最小記憶単位であるセルに含まれる電荷量によって情報を表現し、電荷の含み方によってタイプが大別される。SLC(Single Level Cell)は、1つのセルに対して1ビットの情報を記憶可能であり、MLC(Multi Level Cell)は1つのセルに対して2ビット以上の情報を記憶可能である。MLCは、SLCに比べ、記憶可能な情報量(容量)は増加するが、電荷量による情報の判定に高精度が求められるため劣化しやすい。そのため、MLCは、SLCに比べ、書き換え可能回数が少なく、データ保持(リテンション)期間が短いというデメリットを持つ。一方で、SLCは、MLCに比べ、記憶可能な情報量(容量)は減る反面、劣化に強いため、書き換え可能回数が比較的多く、またデータ保持(リテンション)期間が長く、データ消失し難いというメリットがある。
ところで、一般的なOS(オペレーティングシステム)は、メインストレージにプログラムを格納するプログラム格納領域と、メモリのデータ等を一時的に退避するテンポラリ領域を有する。プログラム格納領域は、OSやアプリケーション等の実行ファイルが格納される領域である。また、テンポラリ領域の代表例として、スワップ領域があり、OSは、物理メモリ容量が不足したときに使用してないプログラム(プロセス)を一時的にストレージのスワップ領域に退避するスワップ機能を備えている。スワップ機能を実行するには、メインストレージに予めスワップ領域を確保する必要がある。そのため、メインストレージのパーティション構成は、少なくともプログラムを格納するプログラム格納領域とスワップ領域が必要となる。また、一般的に、スワップ領域は、機器に搭載されている物理メモリの2倍程度の容量が必要となる。
また、特許文献1には、NAND型フラッシュメモリのようなストレージにプログラムを格納する領域とスワップ領域を有する場合、書き込み回数や読み出し回数、消去回数の上限を監視してデータを保障することが開示されている。
しかしながら、eMMC上にスワップ領域を確保する場合、プログラム格納領域の容量が不足したり、プログラム格納領域のプログラムの保持期間が短くなってしまう課題がある。
本発明の目的は、プログラム格納領域に十分な容量を確保し、かつ、プログラム格納領域のプログラムの保持期間を長くすることができる情報処理装置及びメモリ制御方法を提供することである。
本発明の情報処理装置は、一例として、情報を記憶するための揮発性メモリと、前記情報処理装置を制御するプログラムを少なくとも格納するためのプログラム格納領域と、前記プログラム格納領域から読み出され前記揮発性メモリへ展開された情報を退避させるためのスワップ領域とを有するフラッシュメモリと、前記プログラム格納領域の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定し、前記スワップ領域の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定する処理を制御する制御手段とを有する。
プログラム格納領域に十分な容量を確保し、かつ、プログラム格納領域のプログラムの保持期間を長くすることができ、信頼性を向上させることができる。
図1は、本発明の実施形態による画像形成装置1の構成例を示すブロック図である。画像形成装置1は、例えばプリンタ装置等の情報処理装置であり、コントローラユニット100と、HDD(ハードディスクドライブ装置)107と、操作部ユニット111と、プリンタユニット112とを有する。コントローラユニット100は、汎用的なCPUシステムであり、各デバイスや各ユニットを制御する。HDD107は、データを格納する取り外し可能なストレージである。操作部ユニット111は、画像形成装置1の操作や表示を行う。プリンタユニット112は、デジタル画像を紙に出力するエンジンである。プリンタユニット112は印刷手段の一例である。
コントローラユニット100は、CPU101と、ブートロム102と、RAM103と、SRAM104と、RTC105と、eMMC106と、USBホストI/F108と、USBデバイスI/F109と、ネットワークI/F110とを有する。CPU101は、制御手段であり、画像形成装置1の全体を制御する。ブートロム102は、起動のためのブートプログラムを記憶するメモリである。RAM103は、CPU101がワークメモリとして使用する揮発性メモリであり、情報を記憶する。SRAM104は、電力供給が遮断された場合でも画像形成装置1を動作させるために必要な設定情報等のデータを保持可能なメモリである。RTC105は、時計機能を有するリアルタイムクロックである。eMMC(embedded Multi Media Card)106は、NAND型フラッシュメモリであり、CPU101が実行するOSを含むプログラムや各種データを格納する。CPU101は、eMMC106をメインストレージとして使用し、HDD107をサブストレージとして使用する。USBホストI/F108は、USBメモリやUSBカードリーダー等のUSBデバイスと接続可能なインターフェースである。USBデバイスI/F109は、外部装置とUSBケーブルにより接続可能なインターフェースである。ネットワークI/F110は、有線LAN及び無線LANにより外部ネットワークに接続可能なインターフェースである。なお、CPU101は、チップセット、バスブリッジ、クロックジェネレータ等のCPU周辺ハードウェアを有する。CPU101はコンピュータの一例である。
コントローラユニット100の動作について、紙への画像印刷を例に説明する。コントローラユニット100は、ユーザ操作によりPCやUSBメモリ等の外部装置から、各I/Fを介して画像データの画像印刷の指示を入力する。すると、CPU101は、その入力した画像データをRAM103にDMA転送し、デジタル画像データの一時保存を行う。CPU101は、デジタル画像データがRAM103に一定量又は全て転送されたことを確認すると、プリンタユニット112に画像出力指示を出力する。CPU101がRAM103の画像データの位置を指示すると、プリンタユニット112からの同期信号に従って、RAM103上の画像データは、プリンタユニット112に送信される。すると、プリンタユニット112は、受信したデジタル画像データを紙に印刷する。複数部印刷を行う場合、CPU101は、RAM103の画像データをeMMC106又はHDD107に対して保存を行い、2部目以降は外部装置から画像を要求せずとも、プリンタユニット112に画像データを送信することが可能である。
図2は、CPU101が実行するOSのスワップアウトの処理例を示すフローチャートである。以下、画像形成装置1のメモリ制御方法を説明する。スワップアウトは、RAM103のメモリ容量が不足したときに、RAM103上の使用してないプログラム(プロセス)を一時的にeMMC106のスワップ領域に退避するスワップ機能である。eMMC106は、図5のように、OSやアプリケーションのプログラムを格納するプログラム格納領域401と、メモリのデータ等を一時的に退避するスワップ領域402を有する。プログラム格納領域401は、画像形成装置1を制御するプログラムを少なくとも格納するための領域である。スワップ領域402は、プログラム格納領域401から読み出されRAM103へ展開された情報を退避させるための領域である。
まず、ステップS201では、CPU101は、eMMC106のプログラム格納領域401に格納されているプログラムを読み出す。次に、ステップS202では、CPU101は、その読み出したプログラムをRAM103に展開して(書き込んで)実行する。次に、ステップS203では、CPU101は、RAM103に十分な空き容量があるか否かを判定し、RAM103に十分な空き容量がない場合にはステップS204に処理を進め、RAM103に十分な空き容量がある場合には処理を終了する。ステップS204では、CPU101は、OSによるスワップアウト要求を発行する。次に、ステップS205では、CPU101は、スワップアウト要求に応じて、RAM103に記憶されている使用されていないプログラム(不要な情報)を、eMMC106上に予め確保されているスワップ領域402に一時的に退避する(書き込む)。
図3は、CPU101が実行するOSのスワップインの処理例を示すフローチャートである。スワップインは、eMMC106のスワップ領域402に退避されたプログラムをRAM103上に復元するスワップ機能である。
まず、ステップS301では、CPU101は、スワップアウトされたプログラムを再び実行する際、OSによるスワップイン要求を発行する。次に、ステップS302では、CPU101は、スワップイン要求に応じて、上記のプログラムを実行するための領域をRAM103上に確保する。次に、ステップS303では、CPU101は、eMMC106のスワップ領域402から上記のプログラムを読み出し、ステップS302でRAM103に確保された領域に対して、その読み出したプログラムを復元(展開又は書き込む)する。その後、CPU101は、RAM103に展開されたプログラムを実行する。
図4(a)は、eMMC106のSLCモード設定の一例を示す図である。eMMC106は、プログラム格納領域401及びスワップ領域402を有する。プログラム格納領域401及びスワップ領域402は、全領域がSLC(Single Level Cell)モードに設定される。SLCモード(SLC方式)は、1セルに対して1ビットの情報を記憶可能である。説明を簡単にするために、RAM103の容量は1Gバイトであり、eMMC106の容量は全領域がSLCモードである場合に8Gバイトである例を説明する。RAM103の容量が1Gバイトであるため、eMMC106のスワップ領域402の容量は、RAM103の容量の2倍となる2Gバイトが必要となる。eMMC106の容量は、全領域がSLCモードである場合に8Gバイトであるので、スワップ領域402が2Gバイトである場合には、残りのプログラム格納領域401の容量はSLCモードである場合に6Gバイトとなる。しかし、SLCモードは、MLCモードに比べ、記憶可能な情報量(容量)が少ない。そのため、プログラム格納領域401の容量は、7Gバイトであり、比較的少ないという課題がある。
図4(b)は、eMMC106のMLCモード設定の一例を示す図である。プログラム格納領域401及びスワップ領域402は、全領域がMLC(Multi Level Cell)モードに設定される。MLCモード(MLC方式)は、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶可能である。RAM103の容量は1Gバイトであり、eMMC106の容量は全領域がMLCモードである場合に16Gバイトである例を説明する。RAM103の容量が1Gバイトであるため、eMMC106のスワップ領域402の容量は、RAM103の容量の2倍となる2Gバイトが必要となる。eMMC106の容量は、全領域がMLCモードである場合に16Gバイトであるので、スワップ領域402が2Gバイトである場合には、残りのプログラム格納領域401の容量はMLCモードである場合に14Gバイトとなる。しかし、MLCモードは、SLCモードに比べ、記憶可能な情報量(容量)は増加するが、書き換え可能回数が少なく、データ保持(リテンション)期間が短い。そのため、プログラム格納領域401は、格納するプログラムの消失可能性が高いという課題がある。
図5は、本実施形態によるeMMC106のモード設定の一例を示す図である。eMMC106は、プログラム格納領域401及びスワップ領域402を有し、領域毎にSLCモード又はMLCモードに設定可能である。SLCモードは1つのセルに対して1ビットの情報を記憶可能であり、MLCモードは1つのセルに対して2ビット以上の情報を記憶可能である。MLCモードは、SLCモードに比べ、記憶可能な情報量(容量)が大きく、書き換え可能回数が少なく、データ保持(リテンション)期間が短い。これに対し、SLCモードは、MLCモードに比べ、記憶可能な情報量(容量)が小さく、書き換え可能回数が多く、データ保持(リテンション)期間が長い。プログラム格納領域401は、CPU101が実行するプログラムを格納する。スワップ領域402は、RAMに記憶されている情報(プログラム)を退避させるための領域である。
スワップ領域402は、プログラム格納領域401の容量を大きくするために、MLCモードに設定される。RAM103の容量が1Gバイトである場合、eMMC106のスワップ領域402の容量は、RAM103の容量の2倍となる2Gバイトが必要となる。プログラム格納領域401は、プログラム格納領域401に格納するプログラムの保持(リテンション)期間を長くするため、SLCモードに設定される。SLCモードの場合、プログラム格納領域401の容量は、図4(b)のMLCモード設定時の14Gバイトの容量の半分である7Gバイトとなる。すなわち、プログラム格納領域401は、SLCモードに設定され、7Gバイトの容量を有する。スワップ領域402は、MLCモードに設定され、2Gバイトの容量を有する。eMMC106は、7Gバイトのプログラム格納領域401と、2Gバイトのスワップ領域402を有し、合計9Gバイトの容量を有する。
図6は、NAND型フラッシュメモリにより構成されるeMMC106のSLCモード及びMLCモードの書き換え可能回数及びデータ保持(リテンション)期間を示す図である。書き換え可能回数は、MLCモードより、SLCモードの方が多い。データ保持(リテンション)期間は、MLCモードより、SLCモードの方が長い。したがって、SLCモードは、MLCモードに比べ、データ保持の信頼性を向上させることができる。
プログラム格納領域401は、SLCモードに設定されているので、MLCモードに設定される場合に比べ、格納するプログラムの保持(リテンション)期間を長くし、プログラムの格納の信頼性を保障することができる。また、図4(a)のように、プログラム格納領域401及びスワップ領域402をSLCモードに設定した場合には、プログラム格納領域401の容量が6Gバイトである。これに対し、本実施形態の図5の場合には、スワップ領域402をMLCモードに設定することにより、プログラム格納領域401の容量は、7Gバイトになり、図4(a)に場合より大きくすることができる。
本実施形態は、図5のように、プログラム格納領域401をSLCモードに設定し、スワップ領域402をMLCモードに設定する。これにより、プログラム格納領域401及びスワップ領域402の容量を十分に確保することができる。また、プログラム格納領域401は、データ保持期間の長いSLCモードであるので、データ保持期間の長い領域にプログラムを格納し、格納するプログラムの消失可能性を低減し、プログラムの格納の信頼性を保障することができる。
ここで、同じ機器でも搭載される物理メモリやeMMCの容量によって、機種をわけることがある。例えば、画像形成装置1では、物理メモリは同じ1Gバイトだが、eMMC106の容量(全領域MLCモード時)は上位機種では16Gバイト、下位機種では8Gバイトが搭載される。これにより、上位機種では下位機種より、より多くのプログラムを格納することが可能となる。しかし、搭載される物理メモリは1Gバイトと共通のため、上位機種では物理メモリの2倍のスワップ領域402を確保できるが、下位機種ではスワップ領域402を同様に確保すると、プログラム格納領域401が圧迫されてしまう。その場合、CPU101は、下位機種では一般的とされる物理メモリの2倍のスワップ領域402を確保せず、プログラム格納領域401を圧迫しない程度のスワップ領域402を確保する。例えば、CPU101は、1Gバイト分をeMMC106においてMLCモードの領域として設定し、それをスワップ領域402として確保するように設定することが考えられる。この際、eMMC106の非スワップ領域は、SLCモードの領域と設定することができる。
ここで、eMMC106は8Gバイトから16Gバイトに変更可能なハードウェア構成であった場合、eMMC106を変えることで下位機種から上位機種に変更することが可能である。このとき、eMMC106の容量が16Gバイトになり、十分な容量であった場合、物理メモリの2倍である2Gバイト分をeMMC106においてMLCモードの領域として設定し、スワップ領域402として割り当てるように設定を変更することもできる。この際も、eMMC106の非スワップ領域は、SLCモードの領域と設定することができる。
このように、揮発性メモリの一例であるRAM103の容量に基づいて、MLCモード(MLC方式)にて情報を記憶するスワップ領域402の記憶容量が変更されるように、CPU101は、RAM103に対して設定処理を実行する。
以上のように、CPU101は、プログラム格納領域401の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLCモード(SLC方式)で記憶するようeMMC106を設定する処理を制御する。また、CPU101は、スワップ領域402の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLCモード(MLC方式)で記憶するようeMMC106を設定する処理を制御する。CPU101は制御手段であり、制御手段は少なくとも1つのプロセッサにより実装される。
なお、上記では、画像形成装置1を例にして説明したが、画像形成装置1に限らず、PC(パーソナルコンピュータ)やスマートフォン等の携帯端末、サーバなど様々な情報処理装置に適用することができる。また、eMMC106をNAND型フラッシュメモリの一例として説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えばSSD(ソリッドステートドライブ)やUSBメモリ等にも適用することができる。
また、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
1 画像形成装置、100 コントローラユニット、101 CPU、103 RAM、106 eMMC、401 プログラム格納領域、402 スワップ領域
Claims (9)
- 情報処理装置であって、
情報を記憶するための揮発性メモリと、
前記情報処理装置を制御するプログラムを少なくとも格納するためのプログラム格納領域と、前記プログラム格納領域から読み出され前記揮発性メモリへ展開された情報を退避させるためのスワップ領域とを有するフラッシュメモリと、
前記プログラム格納領域の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定し、前記スワップ領域の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定する処理を制御する制御手段とを有する情報処理装置。 - 前記制御手段は、前記プログラム格納領域に格納されているプログラムを読み出し、前記読み出したプログラムを前記揮発性メモリに書き込む請求項1記載の情報処理装置。
- 前記制御手段は、前記揮発性メモリに十分な空き容量がない場合には、前記揮発性メモリに記憶されている不要な情報を前記スワップ領域に退避させる請求項1又は2記載の情報処理装置。
- 前記制御手段は、前記スワップ領域に退避された情報を読み出し、前記読み出した情報を前記揮発性メモリに復元する請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記制御手段は、
前記プログラム格納領域に格納されているプログラムを読み出し、前記読み出したプログラムを前記揮発性メモリに書き込み、
前記揮発性メモリに十分な空き容量がない場合には、スワップアウト要求により、前記揮発性メモリに記憶されている不要なプログラムを前記スワップ領域に退避させ、
スワップイン要求により、前記スワップ領域に退避されたプログラムを読み出し、前記読み出したプログラムを前記揮発性メモリに復元する請求項1〜4のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 前記フラッシュメモリは、eMMCである請求項1〜5のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- さらに、前記揮発性メモリに記憶されている画像データを印刷するための印刷手段を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記揮発性メモリの容量に基づいて、MLC方式にて情報を記憶するスワップ領域の記憶容量が変更されるよう前記制御手段は前記揮発性メモリに対して設定処理を実行する請求項1〜7のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 情報を記憶するための揮発性メモリ、及び、情報処理装置を制御するためのプログラムを少なくとも格納するためのプログラム格納領域と、前記プログラム格納領域から読み出され前記揮発性メモリへ展開された情報を退避させるためのスワップ領域とを有するフラッシュメモリを有する情報処理装置のメモリ制御方法であって、
前記プログラム格納領域の少なくとも一部において、1セルに対して1ビットの情報を記憶させるSLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定する処理を制御するステップと、
前記スワップ領域の少なくとも一部において、1セルに対して2ビット以上の情報を記憶させるMLC方式で記憶するよう前記フラッシュメモリを設定する処理を制御するステップとをコンピュータに実行させるメモリ制御方法。
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US15/435,056 US20170249092A1 (en) | 2016-02-25 | 2017-02-16 | Apparatus having volatile memory, memory control method, and storage medium |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2016034602 | 2016-02-25 | ||
JP2016034602 | 2016-02-25 |
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---|---|---|---|
JP2017000959A Pending JP2017151965A (ja) | 2016-02-25 | 2017-01-06 | 揮発性メモリを有する情報処理装置及びメモリ制御方法 |
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- 2017-01-06 JP JP2017000959A patent/JP2017151965A/ja active Pending
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