(57)【要約】【課題】フラッシュメモリ等の不揮発性メモリの寿命を低下させず、データの高速かつランダムな読み出しを可能にしたデータ記憶装置を提供する。【解決手段】第１の不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリ４０と、このフラッシュメモリ４０に記憶されるデータの書き込み・読み出し・消去動作を前記データの管理情報を用いて制御するコントローラ２０と、を有するデータ記憶装置において、コントローラ２０に接続された第２の不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）としての管理情報記憶部３０を備え、フラッシュメモリ４０に記憶されるデータの管理情報を管理情報記憶部３０に格納する。【選択図】図１
2008250377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の不揮発性メモリと、この不揮発性メモリに記憶されるデータの書き込み・読み出し・消去動作を前記データの管理情報を用いて制御するコントローラと、を有するデータ記憶装置において、
前記コントローラに接続された第２の不揮発性メモリとしての管理情報記憶部を備え、
第１の不揮発性メモリに記憶されるデータの管理情報を、前記管理情報記憶部に格納したことを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載したデータ記憶装置において、
前記管理情報記憶部は、
第１の不揮発性メモリのデータ記憶領域を特定する情報が格納される第１の領域と、前記データ記憶領域に記憶されるデータの管理情報が格納される第２の領域と、を備え、
第１の不揮発性メモリは、
前記第２の領域に格納された管理情報が転記される管理情報記憶領域を備えたことを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したデータ記憶装置において、
第１の不揮発性メモリがフラッシュメモリであり、
前記管理情報記憶部が、データを高速かつランダムに読み出し可能な不揮発性メモリであることを特徴とするデータ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラッシュメモリ（フラッシュＥＥＰＲＯＭともいう）等の不揮発性メモリを用いたデータ記憶装置に関し、詳しくは、メモリの寿命低下を防止するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュメモリは、電源が遮断されても記憶内容を消失せず、また、オンボード状態で電気的に消去・書き込みが可能であると共に、容量当たりの記憶単価が安いという特徴がある。
このため、最近では、電源バックアップが必要なＳＲＡＭ（スタティックＲＡＭ）や記憶単価が比較的高い従来のＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ）に代わる不揮発性メモリとして、広く用いられている。
【０００３】
一方、フラッシュメモリは、メモリセルの特性上、既に書き込まれているデータに重ねて新たなデータを上書きすることができず、所定容量のページ（ブロックともいう）単位で古いデータを消去した後に新たなデータを書き込む必要がある。
しかし、データの消去・書き込みを頻繁に繰り返すとメモリセルが劣化して寿命の低下を招くため、従来から、データの書き換え回数を少なくし、または寿命低下を防止するための技術が種々提供されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、フラッシュメモリにプログラムデータを格納する際に、ブロックを構成する複数のセグメントの一部を固定のヘッダ領域として残りのセグメントをプログラムデータを格納するデータ領域とし、前記ヘッダ領域に、プログラムデータの管理情報（各セグメントのレコード情報や有効／無効／未格納等の情報、プログラムの属性情報、プログラムデータのサイズ等）を格納すると共に、上記管理情報を追記可能としたデータ記憶装置が開示されている。
【０００５】
この従来技術では、例えばプログラムデータを削除する際に、ヘッダ領域内の管理情報を更新するだけでプログラムデータを物理的に消去することなく論理的な削除を可能にし、物理的消去を伴うプログラムデータの書き換えを最小限に抑えることにより、フラッシュメモリの書き換え回数を低減して寿命の低下を防止している。
【０００６】
また、特許文献２には、フラッシュメモリチップのセクタ（ページまたはクラスタともいう）ごとに、セクタデータを記憶するデータ領域と、前記セクタデータの管理情報（論理セクタアドレスや当該セクタを含むメモリブロックの物理的な消去回数等）を記憶する管理領域とを備えた不揮発性記憶装置が開示されている。
【０００７】
なお、この従来技術では、書き込まれるセクタデータのサイズと同サイズのセクタをブロックとして第１，第２のフラッシュメモリチップに設けておき、書き込みが指示されたセクタデータのサイズに応じて選択したチップにデータを書き込んでいる。
この従来技術によれば、書き込まれるセクタデータのサイズが何れかのチップのブロックサイズに一致するので、当該ブロック内の他のセクタデータを一旦退避させる等の処理を要することなく当該ブロック内のデータを直ちに消去可能としてデータの書き換えに要する速度を速くすると共に、データの書き換え頻度が高い場合にもメモリチップ全体の寿命低下を防止することを可能にしている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０１０７１号公報（段落［００２９］〜［００３３］，［００５４］〜［００５６］，［００６０］、図３，図７等）
【特許文献２】特開２０００−１８１７８４号公報（段落［００４１］〜［００４７］、図１〜図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に係る従来技術では、プログラムデータを更新するたびにヘッダ領域の管理情報も更新する必要があるので、この部分の頻繁な書き換えがフラッシュメモリの寿命低下を招くという問題がある。
また、特許文献２に係る従来技術では、データを参照する場合に、セクタ単位で管理情報を含むすべてのデータを読み込む必要があり、データをランダムに読み出す場合に多くの時間がかかるという問題があった。更に、書き込まれるデータのサイズに応じて複数のフラッシュメモリチップを用意しなくてはならず、コストの増加を招くおそれもあった。
【００１０】
そこで、本発明の解決課題は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリの寿命を低下させず、また、データの高速な読み出しを可能にしたデータ記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、第１の不揮発性メモリと、この不揮発性メモリに記憶されるデータの書き込み・読み出し・消去動作を、前記データの管理情報を用いて制御するコントローラと、を有するデータ記憶装置において、
前記コントローラに接続された第２の不揮発性メモリとしての管理情報記憶部を備え、
第１の不揮発性メモリに記憶されるデータの管理情報を、前記管理情報記憶部に格納したものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記管理情報記憶部は、第１の不揮発性メモリのデータ記憶領域を特定する情報が格納される第１の領域（ページ情報記憶領域）と、前記データ記憶領域に記憶されるデータの管理情報が格納される第２の領域（ページ内管理情報記憶領域）と、を備え、
第１の不揮発性メモリは、前記第２の領域に格納された管理情報が転記される管理情報記憶領域を備えたものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２において、第１の不揮発性メモリがフラッシュメモリであり、前記管理情報記憶部が、データを高速かつランダムに読み出し可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フラッシュメモリ等からなる第１の不揮発性メモリとは別個に管理情報記憶部としての第２の不揮発性メモリを設け、第１の不揮発性メモリに記憶されるデータの管理情報を管理情報記憶部に格納しているため、例えばデータの書き換え時には、第１の不揮発性メモリに対して書き換え動作を行うと共に管理情報記憶部の管理情報を更新すれば良い。
このため、第１の不揮発性メモリを対象として管理情報を書き換える必要がないので、書き換え領域や書き換えられるデータを最小限にしてメモリの寿命低下を防止することができる。同時に、第１の不揮発性メモリの全領域をデータ記憶領域として使用することができるから、記憶単価の低減にも寄与する。
【００１５】
また、第１の不揮発性メモリに、管理情報記憶部に格納された管理情報が転記される管理情報記憶領域を設けることにより、管理情報記憶部の容量を必要最小限に抑えてコストの低減を図ることができる。
更に、管理情報記憶部としてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いれば、管理情報に対する高速のアクセスが可能になり、第１の不揮発性メモリからのデータのランダムな読み出し時間を従来よりも短縮することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の第１実施形態を示す全体構成図であり、この実施形態は、例えば各種の測定データを収集し記録するデータロガーに本発明を適用した場合の概略的な構成図である。
【００１７】
図１において、１１はパルス信号やアナログ信号等の各種形態の測定データが入力され、フィルタリング処理やＡ／Ｄ変換等を行うデータ入力部、１２は測定データの収集、記憶、表示等の制御動作を実行するＣＰＵ、１３は制御プログラムが記憶されたＲＯＭ、１４は測定条件データが記憶され、また測定データを一時的に記憶するＲＡＭ、１５は測定データや機器の動作状態を表示する表示部、２０は後述する管理情報記憶部３０（請求項における第２の不揮発性メモリ）及びフラッシュメモリ４０（同じく第１の不揮発性メモリ）に対する書き込み・読み出し・消去動作を制御するためのメモリコントローラである。なお、メモリコントローラ２０をＣＰＵ１２と別個のハードウェアとする必要は必ずしもなく、メモリコントローラ２０の機能をＣＰＵ１２が備えていても良い。
また、このデータロガーによる収集データを図示されていない親機との間で送受信する場合には、特定小電力無線等の無線通信方式による送受信部を更に備えることもできる。
【００１８】
管理情報記憶部３０は、フラッシュメモリ４０に記憶されるデータの管理情報を格納するための比較的小容量の不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ）やＦｅＲＡＭ（Ferroelectric ＲＡＭ：強誘電体ＲＡＭ）によって構成されている。ここで、上記管理情報としては、書き込まれるデータのアドレスやデータの属性、書き換え（消去）回数等がある。
【００１９】
外部記憶装置としてのフラッシュメモリ４０は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリであってメモリコントローラ２０及び管理情報記憶部３０に接続されており、データの消去単位である複数のページ４１，４２，……を備えている。なお、データの読み出し／書き込み単位は各ページ内のセクタごとに可能である。また、フラッシュメモリ４０は１個に限らず、複数個備えていても良い。
【００２０】
上記構成において、メモリコントローラ２０、管理情報記憶部３０及びフラッシュメモリ４０が、本実施形態に係るデータ記憶装置５０を構成している。このデータ記憶装置５０は、ＣＰＵ１２等を備えたデータロガー本体の内部に一体的に組み込んでも良いし、メモリカードやメモリスティック、ＵＳＢメモリとしてコネクタ（図示せず）を介しデータロガー本体に着脱可能に構成しても良い。
【００２１】
次に、この実施形態の動作を説明する。
フラッシュメモリ４０にデータを書き込む場合には、ＣＰＵ１２からの書き込み指令を受けたメモリコントローラ２０の動作により、フラッシュメモリ４０の所定のページ及びアドレスにデータが書き込まれる。その際、書き込まれたデータのアドレスや属性等の管理情報は管理情報記憶部３０に格納される。
【００２２】
また、フラッシュメモリ４０に書き込まれたデータを読み出す場合には、メモリコントローラ２０が管理情報記憶部３０に格納されたアドレスを参照して目的とするデータを含むセクタを読み出す。
更に、データを書き換える場合には、対象となるセクタを含むページ全体を必要に応じてＲＡＭ１４等に退避させた後に消去し、新たなデータをフラッシュメモリ４０に書き込む。その際、書き換え（消去）回数を管理情報記憶部３０に格納すると共に、書き換え後のデータのアドレス、属性等も併せて更新する。
【００２３】
上記のように、本実施形態においては、フラッシュメモリ４０に記憶されたデータの管理情報を管理情報記憶部３０に格納しており、フラッシュメモリ４０には管理情報が記憶されていないため、データを書き換える際のフラッシュメモリ４０における書き換え対象には管理情報が含まれない。このため、これらの管理情報の書き換え（更新）に起因するフラッシュメモリ４０の寿命低下を防止することができる。
また、管理情報記憶部３０をＥＥＰＲＯＭ等により構成すれば、１バイト単位での書き換えが可能であり、管理情報記憶部３０における書き換え領域を最小限にすることも可能である。
【００２４】
更に、読み出し動作時には、管理情報記憶部３０内の管理情報を用いてフラッシュメモリ４０内のデータのみを読み出せば良いため、データをランダムに読み出す場合の処理を高速化することができる。
また、フラッシュメモリ４０の全領域をデータの記憶領域として利用できるから、記憶単価の低減も可能になる。
【００２５】
次に、図２は、本発明の第２実施形態を示す構成図である。
この実施形態に係るデータ記憶装置５００は、管理情報記憶部３００及びフラッシュメモリ４００の内部構成が第１実施形態と異なっている。
【００２６】
すなわち、第１実施形態では、管理情報記憶部３０内にすべてのページの管理情報を格納することになるので、管理情報記憶部３０の容量はフラッシュメモリ４０の容量やチップ数に依存する。このため、場合によっては管理情報記憶部３０の容量が大きくなり、コストの上昇を招くおそれがある。
そこで、第２実施形態では、管理情報記憶部の容量低減を図ったものである。
【００２７】
図２において、管理情報記憶部３００には、ページ情報記憶領域３００Ａ（請求項における第１の領域）とページ内管理情報記憶領域３００Ｂ（同じく第２の領域）とが設けられている。ページ情報記憶領域３００Ａには、ページ内管理情報記憶領域３００Ｂ内の管理情報がフラッシュメモリ４００のどのページのデータの管理情報であるかを示す情報（ページ番号等）が、ページ情報として格納される。言い換えれば、ページ内管理情報記憶領域３００Ｂには、ページ情報記憶領域３００Ａのページ情報によって特定されるページ内のデータの管理情報が格納される。
なお、管理情報記憶部３００の容量を最小限にするために、ページ内管理情報記憶領域３００Ｂには１ページ分のデータの管理情報のみを格納する（従って、ページ情報記憶領域３００Ａには１ページ分のページ情報のみを格納する）ことが望ましい。
【００２８】
一方、フラッシュメモリ４００の各ページ４１０，４２０，……には、それぞれデータ記憶領域４１０Ａ，４２０Ａと管理情報記憶領域４１０Ｂ，４２０Ｂとが設けられている。
データ記憶領域４１０Ａ，４２０Ａは、収集した測定データを記憶する領域であり、第１実施形態におけるページ４１，４２に相当するものである。また、管理情報記憶領域４１０Ｂ，４２０Ｂは、当該ページのデータ記憶領域がデータによって一杯になったら、管理情報記憶部３００のページ内管理情報記憶領域３００Ｂから当該ページのデータの管理情報を転記するための領域である。
【００２９】
この実施形態の動作を説明すると、データの書き込み時には、前記同様にメモリコントローラ２０の動作により、フラッシュメモリ４００の所定のページ、例えばページ４１０におけるデータ記憶領域４１０Ａの所定アドレスにデータが書き込まれる。これと同時に、メモリコントローラ２０は、管理情報記憶部３００のページ情報記憶領域３００Ａに、現在書き込み中のページ情報を格納すると共に、当該ページ４１０に書き込まれたデータのアドレスや属性等の管理情報をページ内管理情報記憶領域３００Ｂに格納する。
このとき、ページ４１０内の管理情報記憶領域４１０Ｂはブランクとなっている。
【００３０】
その後、ページ４１０内のデータ記憶領域４１０Ａがデータによって一杯になった場合には、これを検出したメモリコントローラ２０の動作により、管理情報記憶部３００のページ内管理情報記憶領域３００Ｂに格納された当該ページ４１０のデータの管理情報を、前記ページ内管理情報記憶領域３００Ｂからページ４１０内の管理情報記憶領域４１０Ｂに転記する。
同時に、メモリコントローラ２０は、管理情報記憶部３００のページ情報記憶領域３００Ａにおけるページ情報を例えば次のページ４２０のページ番号に更新すると共に、ページ内管理情報記憶領域３００Ｂを初期化し、次のページ４２０に記憶されるデータの管理情報を格納可能な状態にしておく。
【００３１】
以後は、各ページのデータ記憶領域が一杯になるたびに、管理情報記憶部３００のページ内管理情報記憶領域３００Ｂから管理情報をフラッシュメモリ４００側の管理情報記憶領域へ転記し、管理情報記憶部３００のページ情報記憶領域３００Ａの更新、ページ内管理情報記憶領域３００Ｂの初期化を行えば良い。
【００３２】
この実施形態によれば、管理情報記憶部３００としては１ページ分のページ情報及び当該ページのデータの管理情報を格納できる容量があれば良いので、管理情報記憶部３００の容量を低減することができる。
また、電源の復帰後などにフラッシュメモリ４００からデータを読み出す場合、まず管理情報記憶部３００のページ内管理情報記憶領域３００Ｂを参照し、そのデータが現在書き込み途中のページにある場合にはページ内管理情報記憶領域３００Ｂの管理情報を用いてアクセス可能であるから、高速かつランダムにデータを読み出すことが可能である。また、読み出したいデータが既に書き込みの終了した他のページにある場合には、フラッシュメモリ４００側の管理情報記憶領域にアクセスして管理情報を取得し、データを読み出せば良い。
【００３３】
更に、フラッシュメモリ４００のデータを書き換える場合、新たなデータの管理情報は管理情報記憶部３００に書き込まれるので、フラッシュメモリ４００内の書き換え領域は実質的にデータ記憶領域のみとなり、第１実施形態と同様にフラッシュメモリ４００の寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデータ記憶装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るデータ記憶装置の主要部の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１：データ入力部
１２：ＣＰＵ
１３：ＲＯＭ
１４：ＲＡＭ
１５：表示部
２０：メモリコントローラ
３０，３００：管理情報記憶部（第２の不揮発性メモリ）
３００Ａ：ページ情報記憶領域（第１の領域）
３００Ｂ：ページ内管理情報記憶領域（第２の領域）
４０，４００：フラッシュメモリ（第１の不揮発性メモリ）
４１，４２，４１０，４２０：ページ
４１０Ａ，４２０Ａ：データ記憶領域
４１０Ｂ，４２０Ｂ：管理情報記憶領域
５０，５００：データ記憶装置
【図１】
2008250377.tif 000003
【図２】
2008250377.tif 000004