JP4233213B2 - MEMORY CONTROLLER, FLASH MEMORY SYSTEM PROVIDED WITH MEMORY CONTROLLER, AND FLASH MEMORY CONTROL METHOD - Google Patents

MEMORY CONTROLLER, FLASH MEMORY SYSTEM PROVIDED WITH MEMORY CONTROLLER, AND FLASH MEMORY CONTROL METHOD Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、メモリコントローラ、フラッシュメモリシステム及びフラッシュメモリの制御方法に関し、特に、対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合であっても、論理アドレスと物理アドレスとの正しい対応関係を認識することができるメモリコントローラ、フラッシュメモリシステム及びフラッシュメモリの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、メモリカードやシリコンディスクなどに用いられる半導体メモリとして、フラッシュメモリ、特にNAND型フラッシュメモリが用いられることが多い。NAND型フラッシュメモリは、メモリセルを消去状態(論理値=1)から書込状態(論理値=0)に変化させる場合は、これをメモリセル単位で行うことが可能である一方、メモリセルを書込状態(0)から消去状態(1)に変化させる場合は、これをメモリセル単位で行うことができず、複数のメモリセルからなる所定の消去単位でしかこれを行うことができない。かかる一括消去動作は、一般的に「ブロック消去」と呼ばれる。
【0003】
このように、フラッシュメモリでは、ブロック単位でしかメモリセルを書込状態から消去状態に変化させることができないので、既にデータの書き込まれたブロックに対して新しいデータを書き込むためには、一旦、このブロックに含まれるメモリセルを全て消去状態とし、その後に新しいデータを書き込むという処理が必要となる。したがって、すでにデータが格納されているブロックに新しいデータを書き込む場合、このブロックにすでに格納されているデータが消失するのを防ぐためには、このブロックに含まれるデータを、他の消去済みブロックに移動させる必要がある。
【0004】
このため、すでにデータが格納されているブロックに新しいデータを書き込むようホストコンピュータから指示されると、当該新しいデータと、このブロックにすでに格納されているデータとが、消去済みブロックに書き込まれる。かかる処理は、「ブロック間転送」と呼ばれる。その後、転送元のブロックに含まれるメモリセルが全て消去状態とされ、これにより、転送元のブロックは新たに消去済みブロックとなる。
【0005】
このように、フラッシュメモリでは、ホストコンピュータからデータの上書きが指示される度に、新しいデータ及び上書き対象外のデータを、別のブロックに移動させる必要がある。したがって、ホストコンピュータから与えられる論理アドレスと、当該論理アドレスに対応するフラッシュメモリ上の物理アドレスとの関係は、ホストコンピュータからデータの上書きが指示される度に動的に変化する。このため、各ブロックは、自己がいかなる論理アドレスによってアクセスされるのかを記憶しておく必要がある。
【0006】
そして、電源投入時等の初期化動作において、コントローラによる制御のもと、各ブロックに記憶されている対応論理アドレスが読み出され、これに基づいて、論理アドレスと物理アドレスとの対応関係を示すアドレス変換テーブルが作成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、論理アドレスと物理アドレスとの対応関係は、初期化動作において作成されるアドレス変換テーブルにより示されるので、対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合、論理アドレスと物理アドレスとの正しい対応関係が不明となってしまう。この場合、すでに書き込まれたユーザデータを読み出すことは不可能となる。
【0008】
対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化するという現象は、不良セルの存在を原因とする場合の他、ディスターブ現象を原因とする場合が考えられる。ディスターブ現象とは、あるメモリセルに対する読み出しや書き込みが実行された場合に、このメモリセルとビット線が共通である他のメモリセルの状態が変化してしまう現象のことであり、メモリセルに対して書き込み動作・消去動作が繰り返されることにより発生率が高くなることが知られている。
【0009】
このため、対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合であっても、論理アドレスと物理アドレスとの正しい対応関係を認識することができるメモリコントローラ、フラッシュメモリシステム及びフラッシュメモリの制御方法が望まれていた。
【0010】
したがって、本発明の目的は、対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合であっても、論理アドレスと物理アドレスとの正しい対応関係を認識することができるメモリコントローラ、フラッシュメモリシステム及びフラッシュメモリの制御方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、ブロックアドレス及びページアドレスに基づいてそれぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるメモリにアクセスするメモリコントローラであって、ホストコンピュータよりホストアドレスを指定したユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ホストアドレスに基づいた前記ブロックアドレス及び前記ページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えるメモリコントローラによって達成される。
【0012】
本発明によれば、ブロックアドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれたブロックアドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合であっても、先頭ページを含む連続した所定の複数ページにブロックアドレス及び付加情報が書き込まれるので、正しいブロックアドレスを得ることが可能となる。しかも、ページアドレスにより特定されるページ及び上記所定の複数ページのいずれでもないページにはブロックアドレス及び付加情報が書き込まれないので、不要な書き込み動作によって、無駄な書き込み時間が発生することがない。
【0013】
本発明の好ましい実施態様においては、前記付加情報が、前記ブロックアドレスに含まれる誤りを検出可能な情報である。
【0014】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記所定の複数ページが、少なくとも連続した4ページである。
【0015】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記先頭ページに書き込まれた前記ブロックアドレス及び前記付加情報を読み出す読み出し手段と、読み出された前記付加情報に基づいて読み出された前記ブロックアドレスに誤りが含まれているか否かを判断する誤り検出手段とをさらに備え、前記誤り検出手段が、読み出された前記ブロックアドレスに誤りが含まれていると判断したことに応答して、前記読み出し手段が、前記先頭ページの次のページに書き込まれた前記ブロックアドレス及び前記付加情報を読み出すように構成されている
【0016】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記書き込み手段が、前記ページアドレスにより特定されるページ及び前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むように構成されている
【0017】
本発明の前記目的はまた、ホストコンピュータより供給されるホストアドレスに基づいてそれぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるメモリにアクセスするメモリコントローラであって、前記ホストアドレスに基づいて論理ブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記論理ブロックアドレスに対応する物理ブロックアドレスが存在するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記論理ブロックアドレスに対応する物理ブロックアドレスが存在しないと判断されたことに応答して前記複数のブロックから空きブロックを選択する空きブロック選択手段と、前記論理ブロックアドレスの誤りを検出可能な付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記空きブロック選択手段により選択された空きブロックを構成する複数のページのうち、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記論理ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記論理ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えるメモリコントローラによって達成される。
【0018】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記所定の複数ページに書き込まれた前記論理ブロックアドレスのうち前記付加情報に基づき誤りのない論理ブロックアドレスを特定し、これに基づいてアドレス変換テーブルを作成するテーブル作成手段をさらに備え、前記判断手段が、前記アドレス変換テーブルを参照することによって前記判断を行うように構成されている
【0019】
本発明の前記目的はまた、それぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるフラッシュメモリと、ホストコンピュータより供給されるホストアドレスに基づいて前記フラッシュメモリにアクセスするメモリコントローラとを備え、前記コントローラが、前記ホストアドレスに基づいてブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記ホストコンピュータよりユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えることを特徴とするフラッシュメモリシステムによって達成される。
【0020】
本発明の前記目的はまた、ホストコンピュータよりホストアドレスを指定したユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ホストアドレスに基づいたブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成ステップと、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成ステップと、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込みステップとを備えるフラッシュメモリの制御方法によって達成される。
【0021】
本発明の好ましい実施態様においては、フラッシュメモリの制御方法は、前記所定の複数ページに対し、誤りのないブロックアドレスが得られるまで前記書き込みステップにより書き込まれた前記ブロックアドレスを読み出す読み出しステップをさらに備えている。
【0022】
【発明の好ましい実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
【0023】
図1は、本発明の好ましい実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1を概略的に示すブロック図である。
【0024】
図1に示されるように、フラッシュメモリシステム1はカード形状であり、4個のフラッシュメモリチップ2−0〜2−3と、コントローラ3と、コネクタ4とが、一つのカード内に集積されて構成される。フラッシュメモリシステム1は、ホストコンピュータ5に着脱可能に装着されて使用され、ホストコンピュータ5に対する一種の外部記憶装置として用いられる。ホストコンピュータ5としては、文字、音声、あるいは画像情報等の種々の情報を処理するパーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラをはじめとする各種情報処理装置が挙げられる。
【0025】
各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3は、それぞれ128Mバイト(1Gビット)の記憶容量を有する半導体チップである。フラッシュメモリシステム1においては、512バイトを1ページとし、これを最小アクセス単位としている。したがって、これら各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3は、それぞれ256Kページのアドレス空間を含み、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3の合計で、1Mページのアドレス空間を備えることになる。また、フラッシュメモリシステム1においては、これら4つのフラッシュメモリチップ2−0〜2−3は、512Mバイト(4Gビット)の記憶容量を有し、1Mページのアドレス空間を備える一つの大きなメモリとして取り扱われる。このため、これら1Mページからなるアドレス空間から特定のページにアクセスするためには、20ビットのアドレス情報が必要となる。したがって、ホストコンピュータ5は、フラッシュメモリシステム1に対し、20ビットのアドレス情報を供給することによって、特定のページに対するアクセスを行う。以下、ホストコンピュータ5よりフラッシュメモリシステム1に供給される20ビットのアドレス情報を「ホストアドレス」と呼ぶ。
【0026】
コントローラ3は、マイクロプロセッサ6と、ホストインターフェースブロック7と、SRAMワークエリア8と、バッファ9と、フラッシュメモリインターフェースブロック10と、ECC(エラー・コレクション・コード)ブロック11と、フラッシュシーケンサブロック12とから構成される。これら機能ブロックによって構成されるコントローラ3は、一つの半導体チップ上に集積されている。
【0027】
マイクロプロセッサ6は、コントローラ3を構成する各機能ブロック全体の動作を制御するための機能ブロックである。
【0028】
ホストインターフェースブロック7は、バス13を介してコネクタ4に接続されており、マイクロプロセッサ6による制御のもと、ホストコンピュータ5とのデータやアドレス情報、ステータス情報、外部コマンド情報の授受を行う。すなわち、フラッシュメモリシステム1がホストコンピュータ5に装着されると、フラッシュメモリシステム1とホストコンピュータ5とは、バス13、コネクタ4及びバス14を介して相互に接続され、かかる状態において、ホストコンピュータ5よりフラッシュメモリシステム1に供給されるデータ等は、ホストインターフェースブロック7を入口としてコントローラ3の内部に取り込まれ、また、コントローラ3よりホストコンピュータ5に供給されるデータ等は、ホストインターフェースブロック7を出口としてホストコンピュータ5に供給される。さらに、ホストインターフェースブロック7は、ホストコンピュータ5より供給されるホストアドレス及び外部コマンドを一時的に格納するタスクファイルレジスタ(図示せず)及びエラーが発生した場合にセットされるエラーレジスタ等(図示せず)を有している。
【0029】
SRAMワークエリア8は、マイクロプロセッサ6によるフラッシュメモリチップ2−0〜2−3の制御に必要なデータが一時的に格納される作業領域であり、複数のSRAMセルによって構成される。
【0030】
バッファ9は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3から読み出されたデータ及びフラッシュメモリチップ2−0〜2−3に書き込むべきデータを一時的に蓄積するバッファである。すなわち、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3から読み出されたデータは、ホストコンピュータ5が受け取り可能な状態となるまでバッファ9に保持され、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に書き込むべきデータは、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3が書き込み可能な状態となるとともに、後述するECCブロック11によってエラーコレクションコードが生成されるまでバッファ9に保持される。
【0031】
フラッシュメモリインターフェースブロック10は、バス15を介して、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3とのデータやアドレス情報、ステータス情報、内部コマンド情報の授受を行うとともに、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対して対応するチップ選択信号#0〜#3を供給するための機能ブロックである。チップ選択信号#0〜#3は、ホストコンピュータ5からデータの読み出しまたは書き込みが要求された場合、ホストコンピュータ5より供給されるホストアドレスに基づいて生成される内部アドレスの上位2ビットに基づいて、そのいずれかが活性化される信号である。具体的には、内部アドレスの上位2ビットが「00」であればチップ選択信号#0が活性化され、「01」であればチップ選択信号#1が活性化され、「10」であればチップ選択信号#2が活性化され、「11」であればチップ選択信号#3が活性化される。対応するチップ選択信号が活性化されたフラッシュメモリチップ2−0〜2−3は選択状態となり、データの読み出しまたは書き込みが可能となる。尚、「内部コマンド」とは、コントローラ3がフラッシュメモリチップ2−0〜2−3を制御するためのコマンドであり、ホストコンピュータ5がフラッシュメモリシステム1を制御するための「外部コマンド」と区別される。
【0032】
ECCブロック11は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に書き込むデータに付加すべきエラーコレクションコードを生成するとともに、読み出しデータに付加されたエラーコレクションコードに基づいて、読み出しデータに含まれる誤りを訂正するための機能ブロックである。
【0033】
フラッシュシーケンサブロック12は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3とバッファ9とのデータの転送を制御するための機能ブロックである。フラッシュシーケンサブロック12は、複数のレジスタ(図示せず)を備え、マイクロプロセッサ6による制御のもと、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3からのデータの読み出しまたはフラッシュメモリチップ2−0〜2−3へのデータの書き込みに必要な値がこれらレジスタに設定されると、データの読み出しまたは書き込みに必要な一連の動作を自動的に実行する。
【0034】
次に、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各フラッシュメモリセルの具体的な構造について説明する。
【0035】
図2は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各フラッシュメモリセル16の構造を概略的に示す断面図である。
【0036】
図2に示されるように、フラッシュメモリセル16は、P型半導体基板17に形成されたN型のソース拡散領域18及びドレイン拡散領域19と、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19との間のP型半導体基板17を覆って形成されたトンネル酸化膜20と、トンネル酸化膜20上に形成されたフローティングゲート電極21と、フローティングゲート電極21上に形成された絶縁膜22と、絶縁膜22上に形成されたコントロールゲート電極23とから構成される。このような構成を有するフラッシュメモリセル16は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3内において、複数個直列に接続されて、NAND型フラッシュメモリを構成する。
【0037】
フラッシュメモリセル16は、フローティングゲート電極21に電子が注入されているか否かによって、「消去状態」と「書込状態」のいずれかの状態が示される。フラッシュメモリセル16が消去状態であることは、当該フラッシュメモリセル16にデータ「1」が保持されていることを意味し、フラッシュメモリセル16が書込状態であることは、当該フラッシュメモリセル16にデータ「0」が保持されていることを意味する。すなわち、フラッシュメモリセル16は、1ビットのデータを保持することが可能である。
【0038】
図2に示されるように、消去状態とは、フローティングゲート電極21に電子が注入されていない状態を指す。消去状態においては、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加されていないときには、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19との間のP型半導体基板17の表面にはチャネルが形成されず、したがって、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19とは、P型半導体基板17によって電気的に絶縁される。一方、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加されると、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19との間のP型半導体基板17の表面にチャネル(図示せず)が形成され、これにより、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19とは、チャネルによって電気的に接続される。すなわち、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加されていない状態では、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19とは電気的に絶縁され、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加された状態では、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19とは電気的に接続される。
【0039】
図3は、書込状態であるフラッシュメモリセル16を概略的に示す断面図である。
【0040】
図3に示されるように、書込状態とは、フローティングゲート電極21に電子が蓄積されている状態を指す。フローティングゲート電極21はトンネル酸化膜20及び絶縁膜22に挟まれているため、一旦、フローティングゲート電極21に注入された電子は、きわめて長時間フローティングゲート電極21内にとどまる。書込状態においては、フローティングゲート電極21に電子が蓄積されているので、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加されているか否かに関わらず、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19との間のP型半導体基板17の表面にはチャネル24が形成される。したがって、ソース拡散領域18とドレイン拡散領域19とは、コントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加されているか否かに関わらず、チャネル24によって常に電気的に接続状態となる。
【0041】
ここで、選択されたフラッシュメモリセル16が消去状態であるか書込状態であるかは、次のようにして読み出すことができる。すなわち、複数個直列に接続されたフラッシュメモリセル16のうち、選択されたフラッシュメモリセル16以外の全てのフラッシュメモリセル16のコントロールゲート電極23に読み出し電圧が印加され、この状態において、これらフラッシュメモリセル16の直列体に電流が流れるか否かの検出が行われる。その結果、かかる直列体に電流が流れれば、選択されたフラッシュメモリセル16が書込状態であると判断され、かかる直列体に電流が流れなければ、選択されたフラッシュメモリセル16が消去状態であると判断される。このようにして、直列体に含まれる任意のフラッシュメモリセル16に保持されたデータが「0」であるのか「1」であるのかを読み出すことができる。但し、NAND型フラッシュメモリにおいては、ひとつの直列体に含まれる2以上のフラッシュメモリセル16に保持されたデータを同時に読み出すことはできない。
【0042】
また、消去状態であるフラッシュメモリセル16を書込状態に変化させる場合、コントロールゲート電極23に正の高電圧が印加され、これによって、トンネル酸化膜20を介してフローティングゲート電極21へ電子が注入される。フローティングゲート電極21への電子の注入は、FNトンネル電流による注入が可能である。一方、書込状態であるフラッシュメモリセル16を消去状態に変化させる場合、コントロールゲート電極23に負の高電圧が印加され、これによって、トンネル酸化膜20を介してフローティングゲート電極21に蓄積された電子が排出される。
【0043】
次に、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3の持つアドレス空間の具体的な構成について説明する。
【0044】
図4は、フラッシュメモリチップ2−0のアドレス空間の構造を概略的に示す図である。
【0045】
図4に示されるように、フラッシュメモリチップ2−0のアドレス空間は、ブロック#0〜#8191からなる8192個のブロックによって構成される。また、図4には示されていないが、フラッシュメモリチップ2−1〜2−3も、フラッシュメモリチップ2−0と同様にブロック#0〜#8191からなる8192個のブロックによって構成されている。これら各ブロックは、いずれも16Kバイトの記憶容量を有する。
【0046】
ここで、上記各ブロックは、データの消去単位である。すなわち、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3では、各フラッシュメモリセル16ごとに、その状態を書込状態から消去状態に変化させることはできず、フラッシュメモリセル16を書込状態から消去状態に変化させる場合は、当該フラッシュメモリセル16が属するブロックに含まれる全てのフラッシュメモリセル16が一括して消去状態とされる。逆に、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3では、各フラッシュメモリセル16ごとに、その状態を消去状態から書込状態に変化させることは可能である。
【0047】
さらに、図4に示されるように、フラッシュメモリチップ2−0を構成する各ブロック#0〜#8191は、それぞれページ#0〜#31からなる32個のページによって構成されている。また、フラッシュメモリチップ2−1〜2−3を構成する各ブロック#0〜#8191も、フラッシュメモリチップ2−0を構成する各ブロック#0〜#8191と同様に、それぞれ32個のページによって構成されている。
【0048】
これら各ページはデータの読み出し及び書き込みにおけるアクセス単位であり、図4に示されるように、ビットb0〜b7からなる8ビットを1バイトとして、それぞれ512バイトのユーザ領域25と16バイトの冗長領域26によって構成される。ユーザ領域25は、ホストコンピュータ5より供給されるユーザデータが格納される領域である。
【0049】
図5は、冗長領域26のデータ構造を概略的に示す図である。
【0050】
図5に示されるように、冗長領域26は、エラーコレクションコード28、対応論理ブロックアドレス29、対応論理ブロックアドレス用巡回冗長ビット(CRC)31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報によって構成される。
【0051】
エラーコレクションコード28は、対応するユーザ領域25に格納されたユーザデータの誤りを訂正するための付加情報であり、ユーザ領域25に格納されたデータに含まれるデータの誤りが所定数以下であれば、エラーコレクションコード28を用いてこれを訂正し、正しいデータとすることができる。
【0052】
対応論理ブロックアドレス29は、ページ#0〜#3及びページ#31において有効な付加情報であり、当該ブロックがいかなる論理ブロックアドレスによりアクセスされるかを示す。対応論理ブロックアドレス29の詳細については後述する。
【0053】
CRC31は、ページ#0〜#3及びページ#31において有効な付加情報であり、対応論理ブロックアドレス29に含まれる誤りを検出するために用いられる。CRC31は、エラーコレクションコード28がユーザデータに含まれる誤りを訂正可能であるのとは異なり、対応論理ブロックアドレス29に含まれる誤りを訂正することはできず、単に、対応論理ブロックアドレス29に誤りがあるか否かを検出するためだけに用いられる。
【0054】
スタートページフラグ32は、少なくとも2ビットで構成されるフラグであり、このうち、上位の1ビットはページ#0において有効なビットであり、下位の1ビットはページ#0〜#30において有効なビットである。具体的には、ページ#0のスタートページフラグ32が「1x(xは任意)」であれば当該ブロックにスタートページが存在することを示し、ページ#0のスタートページフラグ32が「0x」であれば当該ブロックにスタートページが存在しないことを示す。また、ページ#0〜#30のスタートページフラグ32が「x0」であれば、対応するスタートページデータ33が有効であることを示し、スタートページフラグ32が「x1」であれば、対応するスタートページデータ33が無効であることを示す。
【0055】
スタートページデータ33は、当該ブロックのスタートページを特定するための付加情報である。ここで、「スタートページ」とは、当該ブロックにおいて、最終ページを含む1または2以上の連続するページが、データの格納されていない空きページとなっている場合に、これら連続するページの中の先頭のページを指す。例えば、あるブロックのページ#0〜#10にのみデータが格納されている場合にはスタートページはページ#11となり、あるブロックのページ#23にのみデータが格納されている場合にはスタートページはページ#24となる。したがって、各ブロックにおいて、スタートページ以降のページは、データの格納されていない空きページであることが保証される。
【0056】
スタートページデータ33を用いたスタートページの特定は、「スタートページ検索」によって行うことができる。スタートページ検索においては、まず、ページ#0のスタートページデータ33が参照され、その内容が示すページのスタートページフラグ32が参照される。例えば、ページ#0のスタートページデータ33が「00111B(7)」であれば、次に、ページ#7のスタートページフラグ32が参照される。その結果、スタートページフラグ32が「x0」であり、対応するスタートページデータ33が有効であると判断されれば、さらにその内容が示すページのスタートページフラグ32が参照される。このようにして、スタートページデータに基づき、対応するスタートページフラグ32が有効であるか否かを次々に判定し、参照されたスタートページフラグ32が「x1」となったところでスタートページ検索を終了し、かかるページが「スタートページ」であると判断される。例えば、上記の例で言えば、ページ#7のスタートページフラグ32が「x1」であれば、スタートページはページ#7であると判断される。
【0057】
冗長領域26のその他の領域には、当該ブロックについての異常を表示するブロックステータス等が格納されているが、これらについての説明は省略する。
【0058】
このように、各ページは、512バイトのユーザ領域25と16バイトの冗長領域26からなるので、各ページは、8×(512バイト+16バイト)=4224個のフラッシュメモリセルによって構成されることになる。
【0059】
このように、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3は8192個の物理ブロックによって構成されるが、このうち、8000個の物理ブロックは実際にデータを格納することができるブロック(以下、「実使用ブロック」という)として取り扱われ、残りの192個のブロックは「冗長ブロック」として取り扱われる。冗長ブロックは、データ書き込みに備えて待機している空きブロックである。フラッシュメモリチップ2−0〜2−3のアドレス空間は、実使用ブロックのみによって構成される。ある物理ブロックに不良が発生し、使用不能となった場合には、不良が発生したブロックの数だけ冗長ブロックとして割り当てられる物理ブロックの数が減らされる。
【0060】
このような構成からなるフラッシュメモリチップ2−0〜2−3は、上述のとおり、1Mページのアドレス空間を備える一つの大きなメモリとして取り扱われるので、これら1Mページからなるアドレス空間から特定のページにアクセスするためには、上述のとおり、20ビットのホストアドレスが用いられる。20ビットのホストアドレスのうち、上位15ビットは、フラッシュメモリチップの特定及び特定されたフラッシュメモリチップに含まれるブロックの特定に用いられ、残りの5ビット(下位5ビット)は、特定されたブロックに含まれるページの特定に用いられる。
【0061】
ホストアドレスの上位15ビットを用いたフラッシュメモリチップ及びブロックの特定は、ホストアドレスの上位15ビットを「8000」で除することによって行われ、かかる除算によって得られた商(0〜3)によってアクセスすべきフラッシュメモリチップが決定され、剰余(0〜7999)によって「論理ブロックアドレス」が決定される。かかる論理ブロックアドレスは、後述する「アドレス変換テーブル」にて、「物理ブロックアドレス」に変換され、これにより実際にアクセスすべきブロックが特定される。
【0062】
ここで、アドレス変換テーブルを用いて論理ブロックアドレスを物理ブロックアドレスに変換する必要性について説明する。
【0063】
上述のとおり、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成するフラッシュメモリセル16は、これをメモリセル単位にて消去状態から書込状態へ変化させることはできる一方、これを書込状態から消去状態へ変化させることは、メモリセル単位で行うことができず、ブロック単位でしか行うことができない。このため、あるページにデータを書き込む際には、そのページのユーザ領域25を構成する全てのフラッシュメモリセル16が消去状態となっている必要があり、既に何らかのデータが書き込まれているページ、すなわち、そのページのユーザ領域25を構成するフラッシュメモリセル16が一つでも書込状態となっているページに、これと異なるデータを直接上書きすることはできない。したがって、既にデータの書き込まれたページに対し、これと異なる新しいデータを書き込むためには、一旦、このページが属するブロックを構成するフラッシュメモリセル16を全て消去状態とし、その後に新しいデータを書き込むという処理が必要となる。
【0064】
したがって、あるページに格納された古いデータに新しいデータを上書きしようとする場合、このページが属するブロックに含まれる他のページに格納されたデータが消失するのを防ぐためには、当該他のページに格納されたデータを、他のブロックに移動させるという処理が必要となる。したがって、ホストアドレスより得られた論理ブロックアドレスと、当該論理ブロックアドレスに対応するフラッシュメモリチップ2−0〜2−3上の物理ブロックアドレスとの関係は、ホストコンピュータ5からデータの上書きが指示される度に動的に変化する。このような理由から、ホストコンピュータ5からフラッシュメモリチップ2−0〜2−3をアクセスするためには、論理ブロックアドレスと、当該論理ブロックアドレスに対応するフラッシュメモリ上の物理ブロックアドレスとの関係を示す情報が格納されるアドレス変換テーブルが必要となるのである。アドレス変換テーブルの詳細については後述する。
【0065】
次に、SRAMワークエリア8に格納される各種作業データについて説明する。SRAMワークエリア8には、少なくとも、アドレス変換テーブル27及び消去済みブロックキュー30が格納される。
【0066】
図6は、SRAMワークエリア8に格納されるアドレス変換テーブル27のデータ構造を示す概略図である。
【0067】
図6に示されるように、アドレス変換テーブル27は、テーブル#0〜#3からなる4つのテーブルによって構成され、これら各テーブルは、8000個のフラグ、8000個の物理ブロックアドレス格納領域及び8000個のスタートページ格納領域によって構成される。これらテーブル#0〜#3は、それぞれフラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対応している。
【0068】
各テーブル#0〜#3内の8000個の物理ブロックアドレス格納領域#0〜#7999には、それぞれ対応する物理ブロックアドレス(13ビット)が格納され、これによって、論理ブロックアドレスと物理ブロックアドレスとの対応関係を示すアドレス変換情報が形成される。すなわち、テーブル#0内の物理ブロックアドレス格納領域#0〜#7999には、フラッシュメモリチップ2−0を構成する8000個の実使用ブロックの物理ブロックアドレスが割り当てられ、これら割り当てられた論理ブロックアドレスと、これに格納された物理ブロックアドレスとが、対応関係を有することになる。同様に、テーブル#1〜#3内の物理ブロックアドレス格納領域#0〜#7999には、それぞれフラッシュメモリチップ2−1〜2−3を構成する8000個の実使用ブロックの物理ブロックアドレスが割り当てられる。
【0069】
例えば、ホストコンピュータ5から供給されたホストアドレスの上位15ビットからなる「101010101010101B」であれば、これを8000で除した場合の商は「2」であり、剰余は「5845」であるから、テーブル#2内の物理ブロックアドレス格納領域#5845が選択され、ここに格納されている物理ブロックアドレス、例えば、格納されている物理ブロックアドレスが「0000000011111B」であれば、物理ブロックアドレスとして「31」が読み出され、これにより、フラッシュメモリチップ2−2における論理ブロックアドレス#5845から、フラッシュメモリチップ2−2における物理ブロックアドレス#31への変換が完了する。
【0070】
また、各テーブル#0〜#3内の8000個のフラグは、当該テーブル内の物理ブロックアドレス格納領域#0〜#7999にそれぞれ対応しており、対応する物理ブロックアドレス格納領域に格納された物理ブロックアドレスが有効な値であるか否かを示す。具体的には、かかるフラグが「1」であれば対応する物理ブロックアドレス格納領域に格納された物理ブロックアドレスが有効な値であることを示し、かかるフラグが「0」であれば対応する物理ブロックアドレス格納領域に格納された物理ブロックアドレスが有効な値ではないことを示す。したがって、対応するフラグが「0」である論理ブロックアドレスには、まだ物理ブロックアドレスが関連づけられていないことを意味する。
【0071】
さらに、各テーブル#0〜#3内の8000個のスタートページ格納領域#0〜#7999は、当該テーブル内の物理ブロックアドレス格納領域#0〜#7999にそれぞれ対応しており、対応する物理ブロックアドレス格納領域に格納された物理ブロックアドレスにより示されるブロックのスタートページに関する情報が格納される。
【0072】
各テーブル#0〜#3内の8000個のスタートページ格納領域#0〜#7999には、スタートページに関する情報が5ビットで格納されている。具体的には、スタートページ格納領域に格納されたスタートページが「00000B」である場合には、対応するブロックにはスタートページが存在しないことが示され、「00001B」である場合には、対応するブロックにスタートページは存在するが、上述したスタートページ検索によってスタートページを求める必要があることが示され、それ以外の値である場合には、その値がスタートページであることが示される。例えば、スタートページ格納領域に格納されたスタートページが「01100B」である場合には、当該ブロックのスタートページはページ#12となる。
【0073】
上述のように、アドレス変換テーブル27は、32000個の物理ブロック格納領域と32000個のスタートページ格納領域によって構成されており、各物理ブロック格納領域には13ビットの情報を格納する必要があり、各スタートページ格納領域には5ビットの情報を格納する必要があるから、アドレス変換テーブル27は、SRAMワークエリア8の記憶容量のうち、約72kバイトを占有することとなる。
【0074】
アドレス変換テーブル27の生成は、次のように行われる。
【0075】
フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各ブロックのうち、データが格納されているブロックの各先頭ページ(ページ#0)に含まれる冗長領域26には、上述のとおり、当該ブロックがいかなる論理ブロックアドレスに対応するかを示す対応論理ブロックアドレス29が含まれており、各ブロックの各先頭ページに格納されている対応論理ブロックアドレス29及びCRC31がマイクロプロセッサ6による制御のもと、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して読み出される。
【0076】
このとき、CRC31を用いることによって、各対応論理ブロックアドレス29に誤りが含まれているか否かがチェックされ、対応論理ブロックアドレス29に誤りが含まれていると判断された場合には、当該ブロックのページ#1に格納されている対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が新たに読み出される。このようにして、ページ#1から読み出された対応論理ブロックアドレス29についても、CRC31を用いることによって誤りが含まれているか否かがチェックされ、対応論理ブロックアドレス29に誤りが含まれていると判断された場合には、当該ブロックのページ#2に格納されている対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が新たに読み出される。このような処理はページ#3まで行われ、ページ#3の対応論理ブロックアドレス29にも誤りがあれば、当該ブロックは不良ブロックであるか否か診断され、その結果不良ブロックであると診断されれば、その後の使用が禁止される。
【0077】
一方、各ブロックのページ#0〜#3のいずれかから誤りのない対応論理ブロックアドレス29が読み出された場合、マイクロプロセッサ6による制御のもと、かかる対応論理ブロックアドレス29を用いて、これらブロックが消去済みの空きブロックであるか否かが判断される。
【0078】
ここで、消去済みの空きブロックにおいては、冗長領域26に格納されている対応論理ブロックアドレス29は「オール1(1111111111111B)」となっているはずである。すなわち、対応論理ブロックアドレス29は、上述のとおり、#0(0000000000000B)〜#7999(1111100111111B)までしかなく、したがって、これがオール1(1111111111111B)である場合には、当該ブロックが消去済みの空きブロックであると判断することができる。一方、対応論理ブロックアドレス29が「0000000000000B」〜「1111100111111B」である場合には、当該対応論理ブロックアドレス29は有効な論理ブロックアドレスである。
【0079】
したがって、マイクロプロセッサ6は、各ブロックのページ#0〜#3の冗長領域26に含まれる対応論理ブロックアドレス29を参照し、これがオール1ではなく有効な論理ブロックアドレスの番号を示していれば、チップ番号に対応するテーブルに属する物理ブロックアドレス格納領域のうち、読み出された対応論理ブロックアドレス29と同じ論理ブロックアドレスが割り当てられた物理ブロックアドレス格納領域に、かかる対応論理ブロックアドレス29を読み出したブロックの物理ブロックアドレスを格納するとともに、対応するフラグを「1」とする。例えば、対応論理ブロックアドレス29を読み出したブロックがフラッシュメモリチップ2−0に属し、その物理ブロックアドレスが「10」であり、読み出された対応論理ブロックアドレス29が「123」であれば、テーブル#0に属する物理ブロックアドレス格納領域のうち、論理ブロックアドレスとして「123」が割り当てられた物理ブロックアドレス格納領域#123に、物理ブロックアドレスとして「10」が書き込まれ、さらに、対応するフラグが「1」にされる。
【0080】
さらに、マイクロプロセッサ6は、対応論理ブロックアドレス29が有効な論理ブロックアドレスの番号を示していれば、当該ブロックの各先頭ページ(ページ#0)の冗長領域26に格納されているスタートページフラグ32を参照する。ページ#0におけるスタートページフラグ32は、上述のとおり、「1x」であれば当該ブロックにスタートページが存在することを示し、「0x」であれば当該ブロックにスタートページが存在しないことを示す。そして、スタートページフラグを参照した結果、これが「1x」であれば、アドレス変換テーブル27内の対応するスタートページ格納領域の内容を「00001B」とし、これが「0x」であれば、アドレス変換テーブル27内の対応するスタートページ格納領域の内容を「00000B」とする。
【0081】
一方、対応論理ブロックアドレス29が有効な論理ブロックアドレスの番号を示していれば、チップ番号に対応するテーブルに属する物理ブロックアドレス格納領域のうち、読み出された対応論理ブロックアドレス29と同じ論理ブロックアドレスが割り当てられた物理ブロックアドレス格納領域に対応するフラグを「1」とする。
【0082】
以上のような処理が、データの格納されている全てのブロックについて行われ、これによりアドレス変換テーブル27の作成作業が完了する。
【0083】
次に、SRAMワークエリア8に格納される消去済みブロックキュー30のデータ構造について説明する。
【0084】
図7は、SRAMワークエリア8に格納される消去済みブロックキュー30のデータ構造を示す概略図である。
【0085】
図7に示されるように、消去済みブロックキュー30は、キュー#0〜#7からなる8つのキューによって構成される。これら各キュー#0〜#7は、それぞれSRAMワークエリア8の2バイトの記憶領域を使用しており、それぞれには物理ブロックアドレスが、13ビットのデータによって格納されている。したがって、消去済みブロックキュー30は、SRAMワークエリア8の記憶容量のうち、16バイトを占有することとなる。
【0086】
消去済みブロックキュー30を構成するキュー#0〜#7のうち、キュー#0及び#1は、フラッシュメモリ2−0用のキューであり、キュー#0及び#1には、フラッシュメモリ2−0に含まれる消去済みブロック、すなわち、ユーザ領域25及び冗長領域26を構成する全てのフラッシュメモリセル16が消去状態となっているブロックの物理ブロックアドレスが格納される。同様に、キュー#2及び#3は、フラッシュメモリ2−1用のキューであり、キュー#4及び#5は、フラッシュメモリ2−2用のキューであり、キュー#6及び#7は、フラッシュメモリ2−3用のキューである。
【0087】
消去済みブロックキュー30の生成は、マイクロプロセッサ6による制御のもと、上述したアドレス変換テーブル27の生成の際に行われる。
【0088】
すなわち、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各ブロックのページ#0〜ページ#3に含まれる冗長領域26には、上述のとおり、対応論理ブロックアドレス29が含まれており、アドレス変換テーブル27が生成される際、マイクロプロセッサ6による制御のもと、対応論理ブロックアドレス29が「オール1(1111111111111B)」となっているブロックが検索される。かかる検索により、各フラッシュメモリチップついて、最大192個の消去済みブロックが検出されて冗長ブロックとなり、さらにこの中から最大2つの冗長ブロックが選択されて、その物理ブロックアドレスが、対応するフラッシュメモリチップ用の2つのキューに格納される。
【0089】
消去済みブロックキュー30の生成は、マイクロプロセッサ6による制御のもと、上述したアドレス変換テーブル27の生成の際に行われる。
【0090】
次に、本実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1による種々のデータ書き込み動作について説明する。
【0091】
書き込み動作1(空きブロックにデータを書き込む場合)
空きブロックにデータを書き込む場合、ユーザデータを書き込むべきページ、並びに、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に当該ブロックのページ#0〜#3及びページ#31の冗長領域26には、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納される。
【0092】
ページ#0〜#3の冗長領域26に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を格納するのは、上述したアドレス変換テーブル27の作成の際にこれが参照されるからである。また、ページ#31の冗長領域26に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を格納するのは、ブロック間転送が行われている途中で不意に電源が切断された等の理由により、その内容が不完全なブロックが存在する場合に、当該ブロックの直前の状態における対応論理ブロックアドレスの特定を可能とするためである。
【0093】
ここで、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象として、ページ#0〜#3を選択しているのは次の理由による。すなわち、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象となるページが少なければ少ないほど、ユーザデータを書き込むべきページ以外のページに対する書き込み処理が減少するため、一連の書き込み処理をより高速に実行することが可能となる反面、対応論理ブロックアドレス29にエラーが発生した場合にこれを救済できる確率が減少する。一方、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象となるページが多ければ多いほど、対応論理ブロックアドレス29にエラーが発生した場合にこれを救済できる確率が高くなる反面、ユーザデータを書き込むべきページ以外のページに対する書き込み処理が増加するため、一連の書き込み処理により多くの時間がかかる。このため、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象となるページを、先頭ページ(ページ#0)を含む何ページとするかは、これらを考慮して決定する必要がある。そこで、本実施態様においては、ページ#0〜#3に格納された対応論理ブロックアドレス29がいずれもエラーを含んでいる場合は、当該ブロックに致命的な不良が存在する可能性が極めて高いと考えられることから、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象となるページとして、ページ#0〜#3を選択しているのである。
【0094】
一方、実際にユーザ領域25にデータが書き込まれるページに関しては、これがページ#0〜#3及びページ#31以外であっても、当該ページの冗長領域26には、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納される。
【0095】
以上より、空きブロックにデータを書き込む場合、ユーザデータを書き込むべきページ、ページ#0〜#3及びページ#31に対しては、必ず書き込み処理が実行されることになる。一方、ページ#4〜#30に属し、且つ、ユーザデータを書き込むべきページではないページ対しては、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31の書き込み処理は行われない。
【0096】
次に、空きブロックにデータを書き込む場合における、冗長領域26内のスタートページフラグ32及びスタートページデータ33の書き込みについて説明する。
【0097】
空きブロックにデータを書き込む場合、当該書き込み処理によってスタートページとなるページの番号が、スタートページデータ33としてページ#0の冗長領域26に書き込まれるとともに、ページ#0の冗長領域26のスタートページフラグ32が「10」に書き換えられる。但し、当該書き込み処理を行った結果、スタートページが存在しない場合、すなわち、ユーザデータを書き込むべきページにページ#31が含まれている場合には、ページ#0の冗長領域26のスタートページフラグ32が「0x」に書き換えられる。
【0098】
ここで、スタートページとなるページとは、ユーザデータを書き込むべきページの最終ページの次のページである。
【0099】
以上説明した、空きブロックに対するデータの書き込み処理について、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。
【0100】
ここでは、ホストコンピュータ5より、バス14、コネクタ4及びバス13を介して、外部コマンドの一種である外部書き込みコマンドと、2つのホストアドレス「00000011111010000001B」(ホストアドレス#0)及び「00000011111010000010B」(ホストアドレス#1)と、これらホストアドレスにそれぞれ書き込むべきデータとがフラッシュメモリシステム1に供給された場合を例に説明する。
【0101】
まず、ホストアドレス#0、#1及び外部書き込みコマンドがコントローラ3に供給されると、これらホストアドレス及び外部書き込みコマンドは、ホストインターフェースブロック7が有するタスクファイルレジスタ(図示せず)に一時的に格納される。さらに、書き込みデータがコントローラ3に供給されると、マイクロプロセッサ6による制御のもと、ECCブロック11に送出される。書き込みデータの供給を受けたECCブロック11は、これを解析してエラーコレクションコード28を生成し、これを一時的に保持する。さらに、ECCブロック11は、スタートページデータとして、ホストアドレス#1の下位5ビットに1を加算したデータを生成し、これを一時的に保持する。この場合、スタートページデータは、「00011(3)」となる。
【0102】
次に、タスクファイルレジスタ(図示せず)に格納されたホストアドレス#0、#1が正しいアドレスであるか否か、すなわち、これらホストアドレスが、本来存在しないアドレスや無効なアドレスを示していないか否かが、ホストインターフェースブロック7によって判定される。
【0103】
かかる判定の結果、タスクファイルレジスタ(図示せず)に格納されたホストアドレス#0、#1が有効なアドレスであると判断されれば、アドレス変換テーブル27を用いて内部アドレスに変換される。一方、これが異常なアドレスであると判断されれば、ホストインターフェースブロック7が有するエラーレジスタ(図示せず)がセットされ、ホストコンピュータ5は、かかるレジスタの内容を参照することにより、エラーの発生を知ることができる。
【0104】
内部アドレスへの変換は、次のように行われる。
【0105】
まず、マイクロプロセッサ6による制御のもと、20ビットのホストアドレスから上位15ビットが取り出され、これが「8000」で除される。そして、かかる除算によって得られた商(0〜3)によってアクセスすべきフラッシュメモリチップが特定され、剰余(0〜7999)によってブロックが特定される。本例では、ホストアドレスの上位15ビットが「000000111110100B」であるから、商は「00000B(0)」であり、剰余は「0111110100B(500)」となる。これにより、選択されるフラッシュメモリチップはフラッシュメモリチップ2−0となり、論理ブロックアドレスは論理ブロックアドレス#500となる。
【0106】
次に、マイクロプロセッサ6による制御のもと、アドレス変換テーブル27内のテーブル#0から、論理ブロックアドレス#500に基づいて、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するフラグが読み出される。本例においては、当該フラグは「0」であり、これにより、ホストアドレス#0、#1に対応するブロックが存在しないことが検出される。
【0107】
これに応答して、マイクロプロセッサ6による制御のもと、消去済みブロックキュー30を構成するキュー#0〜#7のうち、フラッシュメモリチップ2−0用のキューであるキュー#0(またはキュー#1)に格納された物理ブロックアドレスが読み出される。ここでは、例えば、キュー#0に格納された物理ブロックアドレスが「0000000000100B(4)」であるとする。上述のとおり、消去済みブロックキュー30のキュー#0に格納された物理ブロックアドレスは、フラッシュメモリチップ2−0に含まれる消去済みブロック、すなわち、ユーザ領域25及び冗長領域26を構成する全てのフラッシュメモリセル16が消去状態となっているブロックの物理ブロックアドレス(13ビット)である。
【0108】
キュー#0に格納されていた物理ブロックアドレス「0000000000100B(4)」が読み出されると、これがテーブル#0内の物理ブロックアドレス格納領域#500に格納されるとともに、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するスタートページ格納領域#500に、上記スタートページ「00011(3)」が格納される。さらに、対応するフラグが「1」に書き換えられる。そして、マイクロプロセッサ6による制御のもと、選択されたチップ番号、上記物理ブロックアドレス、及びホストアドレス#0、#1の下位5ビットがこの順に結合される。結合されたアドレスは、内部アドレスとなる。この場合、選択されたチップ番号は「00B」であり、読み出されたキューの内容は「0000000000100B」であり、ホストアドレス#0、#1の下位5ビットはそれぞれ「00001B」、「00010B」であることから、得られる内部アドレス#0、#1は、それぞれ「00000000000010000001B」、「00000000000010000010B」となる。
【0109】
以上より、ホストアドレス#0、#1から内部アドレス#0、#1への変換が完了する。かかる内部アドレスは、上位2ビットによってフラッシュメモリチップを特定し、上位3ビット目〜上位15ビット目からなる13ビットによって当該フラッシュメモリチップ内のブロックを特定し、下位5ビットによって当該ブロック内のページを特定するので、内部アドレス#0によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#1となり、内部アドレス#1によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#2となる。
【0110】
このようにして内部アドレスの生成が完了すると、次にマイクロプロセッサ6による制御のもと、フラッシュシーケンサブロック12が有するレジスタ(図示せず)に対する設定がなされる。かかる設定は、次のように行われる。
【0111】
まず、マイクロプロセッサ6による制御のもと、内部コマンドの一種である内部書き込みコマンドがフラッシュシーケンサブロック12内の所定のレジスタ(図示せず)に設定される。さらに、マイクロプロセッサ6による制御のもと、上記生成された内部アドレス#0、#1がフラッシュシーケンサブロック12内の所定のレジスタ(図示せず)に設定される。
【0112】
このようにしてフラッシュシーケンサブロック12に含まれる各種レジスタ(図示せず)に対する設定が完了すると、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作が実行される。本例においては、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作は、フラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#0に対する各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#1に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#2に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#3に対する各種冗長データの書き込み、同ブロックページ#31に対する各種冗長データの書き込みの順に実行される。
【0113】
まず、ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理について説明する。
【0114】
かかる動作においては、フラッシュシーケンサブロック12は、所定のレジスタに格納された内部アドレス#0の上位2ビットに基づき、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3のうち、アクセスすべきページが属するフラッシュメモリチップに対応するチップ選択信号を活性化するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。この場合、内部アドレスの上位2ビットは「00B(0)」であるから、アクセスすべきページが属するフラッシュメモリチップは、フラッシュメモリチップ2−0であり、チップ選択信号#0が活性化される。これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、データの書き込みが可能な状態となる。一方、チップ選択信号#1〜#3は、非活性状態が保たれる。
【0115】
次に、フラッシュシーケンサブロック12は、内部アドレス#0の下位5ビットを「00000B」とした書き込みアドレスを生成し、その下位18ビット「000000000010000000B」を、所定のレジスタに格納された内部書き込みコマンドとともにバス15に供給するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。バス15に供給された18ビットの内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対し共通に供給されるが、上述のとおり、チップ選択信号#0は活性状態となっており、チップ選択信号#1〜#3は非活性状態となっているので、バス15に供給された内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0116】
これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、ブロック#4のページ#0に書き込まれるべきのデータの受け付けが許可された状態となる。
【0117】
次に、ブロック#4のページ#0に書き込むべきデータが、フラッシュシーケンサブロック12により、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して、バス15に供給される。ここで、ブロック#4のページ#0に書き込むべきデータとは、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報であり、これらはいずれも冗長領域26に書き込まれるデータである。この場合、対応論理ブロックアドレス29は「0000111110100B(500)」であり、CRC31は「0000111110100B(500)」に対応するコードであり、スタートページフラグ32は「10」であり、スタートページデータ33は「00011(3)」である。ページ#0のその他の部分、すなわち、ユーザ領域25の全部分、冗長領域26のうちエラーコレクションコード28及びその他の部分には何らのデータも書き込まれない。但し、各ページに対するデータの書き込みは、ページ単位で一括して行われるため、実際には、上記データを書き込まない部分については、書き込み処理が実行されないのではなく、「オール1」からなる書き込みデータが書き込まれることになる。
【0118】
バス15に供給された対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報は、やはりフラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対し共通に供給されるが、上述のとおり、チップ選択信号#0が活性状態となっているため、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0119】
このようにして、書き込みデータの受け付けが許可された状態にあるフラッシュメモリチップ2−0に対して、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報が転送されると、かかる対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報は、フラッシュメモリチップ2−0内に備えられたレジスタ(図示せず)に一時的に格納される。
【0120】
次に、フラッシュシーケンサブロック12は、所定のレジスタ(図示せず)に格納された内部書き込みコマンドを、フラッシュメモリチップ2−0に対して発行する。これに応答して、フラッシュメモリチップ2−0は、レジスタに格納されている対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報をブロック#4のページ#0の所定の位置に書き込む(フラッシュプログラミング)。
【0121】
これにより、ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理が完了する。
【0122】
ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#1に対する書き込み処理が実行される。
【0123】
ブロック#4のページ#1に対する書き込み処理においては、上述と同様にしてチップ選択信号#0が活性化される。次いで、フラッシュシーケンサブロック12は、内部アドレス#0の下位18ビット「000000000010000001B」を、所定のレジスタに格納された内部書き込みコマンドとともにバス15に供給するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。上述のとおり、チップ選択信号#0が活性状態となっているため、バス15に供給された内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0124】
これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、ブロック#4のページ#1に書き込まれるべきのデータの受け付けが許可された状態となる。
【0125】
次に、ブロック#4のページ#1に書き込むべきデータが、フラッシュシーケンサブロック12により、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して、バス15に供給される。ここで、ブロック#4のページ#1に書き込むべきデータとは、ホストアドレス#0に対応するユーザデータ、当該ユーザデータに対応するエラーコレクションコード28、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報である。これらのうち、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33は、ページ#0に対するこれらデータと同じ内容である。
【0126】
これらデータは、上述と同様、フラッシュメモリチップ2−0内に備えられたレジスタ(図示せず)に一時的に格納され、内部書き込みコマンドの発行に応答してブロック#4のページ#1の所定の位置に書き込まれる。すなわち、ページ#1のユーザ領域25には、ホストアドレス#0に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報が格納される。
【0127】
これにより、ブロック#4のページ#1に対する書き込み処理が完了する。
【0128】
ブロック#4のページ#1に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#2に対する書き込み処理が実行される。
【0129】
ブロック#4のページ#2に対する書き込み処理は内部アドレス#1を用いて行われ、その手順は、ブロック#4のページ#1に対する上記書き込み処理と同様である。これによって、ページ#2のユーザ領域25には、ホストアドレス#1に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28、対応論理ブロックアドレス29、CRC31、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報が格納される。
【0130】
これにより、ブロック#4のページ#2に対する書き込み処理が完了する。
【0131】
ブロック#4のページ#2に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が実行される。
【0132】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理は、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33が書き込まれない点を除き、上述したブロック#4のページ#0に対する書き込み処理と同様である。これによって、ページ#3の冗長領域26には、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納される。
【0133】
これにより、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了する。
【0134】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#31に対する書き込み処理が実行される。
【0135】
ブロック#4のページ#31に対する書き込み処理は、上述したブロック#4のページ#3に対する書き込み処理と同様である。これによって、ページ#31の冗長領域26には、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納される。
【0136】
これにより、一連の書き込み処理が完了する。
【0137】
図8は、上記一連の書き込み処理が完了した状態におけるブロック#4の内容を示す概略図である。
【0138】
図8では、ユーザ領域25については、ユーザデータの格納されている部分にハッチングが施されており、冗長領域26については、対応論理ブロックアドレス29、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33のみが示され、エラーコレクションコード28、CRC31及びその他の付加情報については省略されている。
【0139】
図8に示されるように、ブロック#4のページ#1及び#2にのみユーザデータが格納されており、その他のページにはユーザデータが格納されていないので、当該ブロックにおけるスタートページは「3」であり、かかる値がページ#0のスタートページデータ33として格納されていることが分かる。このため、コントローラ3は、このブロックのページ#3〜#31が空きページであることを知ることが可能となり、その後、ホストコンピュータ5よりブロック#4のページ#3〜#31に対するデータの書き込みが要求された場合であっても、ブロック間転送を行うことなく、ページ#3〜#31へ直接データを書き込むことが可能となる。
【0140】
尚、上記の例では、先頭ページであるページ#0以外のページ(ユーザデータを書き込んだページ#1及び#2)にも、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33を書き込んでいるが、これを省略しても構わない。
【0141】
書き込み動作2(使用済みブロックにデータを追加して書き込む場合)
すでにデータの格納されているブロック(使用済みブロック)にデータを追加して書き込む場合、アドレス変換テーブル27内の対応するスタートページ格納領域を参照することによって、当該ブロックへのデータの追加的な書き込みが可能であるか否かが判断される。
【0142】
かかる判断においては、まず、当該ブロックに関するスタートページの特定が行われる。スタートページの特定は、上述のとおり、スタートページ検索によって特定する方法と、アドレス変換テーブル27内のスタートページ格納領域に格納されたスタートページから直接特定する方法がある。
【0143】
前者の方法によるスタートページの特定は、スタートページは存在するものの、コントローラ3が起動されてから当該ブロックへのデータの書き込みが未だ行われていない場合に実行される。すなわち、アドレス変換テーブル27の作成の際に、当該ブロックのページ#0(または、ページ#1〜#3)に含まれる対応論理ブロックアドレス29が有効な論理ブロックアドレスを示しており、且つ、スタートページフラグが「1x」であった場合、アドレス変換テーブル27内の対応するスタートページ格納領域は「00001B」とされるので、この場合、コントローラ3は、スタートページ検索を行うことによって当該ブロックに関するスタートページを特定することが可能となる。
【0144】
一方、後者の方法によるスタートページの特定は、上記書き込み動作1において説明したように、コントローラ3が起動された後、当該ブロックへのデータの書き込みが少なくとも1回行われた場合に実行される。すなわち、当該ブロックへのデータの書き込みが少なくとも1回行われた場合、上述のとおり、アドレス変換テーブル27内の対応するスタートページ格納領域にスタートページが書き込まれるので、この場合、コントローラ3は、対応するスタートページ格納領域を参照することによって当該ブロックに関するスタートページを特定することが可能となる。
【0145】
このようにいずれかの方法でスタートページが特定されると、次に、かかるスタートページと書き込み対象であるページの先頭ページとが比較され、これによってデータの追加的な書き込みが可能であるか否かが最終的に判断される。かかる判断は、書き込み対象であるページの先頭ページを示す5ビットの値が、スタートページを示す5ビットの値と同じか、またはこれを超えていれば、データの追加的な書き込みが可能であるとされ、書き込み対象であるページの先頭ページを示す5ビットの値が、スタートページを示す5ビットの値未満であれば、データの追加的な書き込みが不可能であるとされる。
【0146】
かかる判断の結果、データの追加的な書き込みが不可能であると判断されれば、通常どおり、ブロック間転送が行われる。
【0147】
一方、かかる判断の結果、データの追加的な書き込みが可能であると判断されれば、以下に詳述する、データの追加的な書き込み処理が行われる。
【0148】
データの追加的な書き込み処理を行う場合、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致しているか否かによって、行われる処理が異なる。
【0149】
まず、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致している場合、すなわち、スタートページに対してユーザデータの書き込みが行われる場合には、当該書き込み処理によって新たなスタートページとなるページの番号が、スタートページデータ33としてユーザデータを書き込むべき各ページの冗長領域26に書き込まれる。
【0150】
一方、書き込み対象であるページの先頭ページがスタートページと一致していない場合、すなわち、スタートページに対してユーザデータの書き込みが行われない場合には、当該書き込み処理によって新たなスタートページとなるページの番号が、スタートページデータ33として現在のスタートページ及び書き込み対象の各ページの冗長領域26に書き込まれる。
【0151】
さらに、データの追加的な書き込みが行われる場合、当該書き込み処理によって新たなスタートページとなるページの番号が、現在のスタートページの冗長領域26に書き込まれる。但し、当該書き込み処理を行った結果、スタートページが存在しない場合、すなわち、ユーザデータを書き込むべきページにページ#31が含まれている場合には、ページ#0の冗長領域26のスタートページフラグ32が「0x」に書き換えられる。
【0152】
ここで、新たなスタートページとなるページとは、書き込み対象であるページの最終ページの次のページである。
【0153】
以上説明した、空きブロックに対するデータの書き込み処理について、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。
【0154】
まず、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致している場合について説明する。
【0155】
ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致している場合
ここでは、上述した書き込み動作1が完了した直後の状態において、ホストコンピュータ5より、バス14、コネクタ4及びバス13を介して、外部コマンドの一種である外部書き込みコマンドと、2つのホストアドレス「00000011111010000011B」(ホストアドレス#0)及び「00000011111010000100B」(ホストアドレス#1)と、これらホストアドレスにそれぞれ書き込むべきデータとがフラッシュメモリシステム1に供給された場合を例に説明する。
【0156】
ホストアドレス#0、#1及び外部書き込みコマンドがコントローラ3に供給された場合の、コントローラ3の基本的な動作は上述したとおりであり、重複する部分の説明は省略する。
【0157】
内部アドレスへの変換は、次のように行われる。
【0158】
まず、マイクロプロセッサ6による制御のもと、20ビットのホストアドレスから上位15ビットが取り出され、これが「8000」で除される。そして、かかる除算によって得られた商(0〜3)によってアクセスすべきフラッシュメモリチップが特定され、剰余(0〜7999)によって論理ブロックアドレスが特定される。
本例では、ホストアドレスの上位15ビットが「000000111110100B」であるから、商は「00000B(0)」であり、剰余は「0111110100B(500)」となる。これにより、選択されるフラッシュメモリチップはフラッシュメモリチップ2−0となり、論理ブロックアドレスは論理ブロックアドレス#500となる。
【0159】
次に、マイクロプロセッサ6による制御のもと、アドレス変換テーブル27内のテーブル#0から、論理ブロックアドレス#500に基づいて、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するフラグが読み出される。本例においては、当該フラグは「1」であり、これにより、ホストアドレス#0、#1に対応するブロックが存在することが検出される。これに応答して、物理ブロックアドレス格納領域#500に格納された内容が読み出される。本例においては、物理ブロックアドレス格納領域#500の内容は「0000000000100B」であり、これにより、ホストアドレス#0、#1に対応するブロックがフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4であることが検出される。
【0160】
次に、マイクロプロセッサ6による制御のもと、アドレス変換テーブル27内のテーブル#0から、論理ブロックアドレス#500に基づいて、スタートページ格納領域#500が選択され、ここに格納された内容が読み出される。本例においては、スタートページ格納領域#500の内容は「00011B(3)」である。
【0161】
このようにしてスタートページが読み出されると、マイクロプロセッサ6による制御のもと、書き込み対象であるページの先頭ページとの比較が行われる。この場合、書き込み対象であるページの先頭ページは、ホストアドレス#0によって示されているので、スタートページの値「00011(3)」と、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「00011(3)」とが比較されることとなる。このように、本例では、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「00011(3)」がスタートページの値「00011(3)」と一致しているので、データの追加的な書き込みが可能であると判断される。
【0162】
さらに、マイクロプロセッサ6による制御のもと、ユーザデータが書き込まれるべきページの最終ページを示すホストアドレス#1の下位5ビットに1を加算したデータを生成し、これによって新たなスタートページが生成される。かかるスタートページの値は、スタートページデータとして、ECCブロック11内に一時的に保持される。この場合、ホストアドレス#1の下位5ビットが「00100(4)」であるから、ECCブロック11内に格納されるスタートページデータは「00101(5)」となる。
【0163】
そして、マイクロプロセッサ6による制御のもと、選択されたチップ番号、上記物理ブロックアドレス、及びホストアドレス#0、#1の下位5ビットがこの順に結合される。結合されたアドレスは、内部アドレスとなる。この場合、選択されたチップ番号は「00B」であり、物理ブロックアドレスは「0000000000100B」であり、ホストアドレス#0、#1の下位5ビットはそれぞれ「00011B」、「00100B」であることから、得られる内部アドレス#0、#1は、それぞれ「00000000000010000011B」、「00000000000010000100B」となる。
【0164】
さらに、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するスタートページ格納領域#500に、上記スタートページ「00101(5)」が上書きされる。
【0165】
以上より、ホストアドレス#0、#1から内部アドレス#0、#1への変換が完了する。これにより、内部アドレス#0によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#3となり、内部アドレス#1によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#4となる。
【0166】
その後、フラッシュシーケンサブロック12が有するレジスタ(図示せず)への設定が完了すると、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作が実行される。本例においては、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作は、フラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#3に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#4に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込みの順に実行される。
【0167】
まず、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理について説明する。
【0168】
尚、ブロック#4のページ#3には、上記書き込み動作1において、すでに対応論理ブロックアドレス29の書き込みが実行されているが、ユーザ領域25を構成するフラッシュメモリセル16は全て消去状態(論理値=1)に保たれているので、ユーザデータの書き込みは可能である。
【0169】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理においては、フラッシュシーケンサブロック12は、所定のレジスタに格納された内部アドレス#0の上位2ビットに基づき、チップ選択信号#0を活性化させる。これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、データの書き込みが可能な状態となる。一方、チップ選択信号#1〜#3は、非活性状態が保たれる。
【0170】
次いで、フラッシュシーケンサブロック12は、内部アドレス#0の下位18ビット「000000000010000011B」を、所定のレジスタに格納された内部書き込みコマンドとともにバス15に供給するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。上述のとおり、チップ選択信号#0が活性状態となっているため、バス15に供給された内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0171】
これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、ブロック#4のページ#3に書き込まれるべきデータの受け付けが許可された状態となる。
【0172】
次に、ブロック#4のページ#3に書き込むべきデータが、フラッシュシーケンサブロック12により、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して、バス15に供給される。ここで、ブロック#4のページ#3に書き込むべきデータとは、ホストアドレス#0に対応するユーザデータ、当該ユーザデータに対応するエラーコレクションコード28、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及び冗長領域26に格納されるその他の付加情報である。
【0173】
これらデータは、上述と同様、フラッシュメモリチップ2−0内に備えられたレジスタ(図示せず)に一時的に格納され、内部書き込みコマンドの発行に応答してブロック#4のページ#3の所定の位置に書き込まれる。すなわち、ページ#3のユーザ領域25には、ホストアドレス#0に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報が格納される。
【0174】
これにより、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了する。
【0175】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#4に対する書き込み処理が実行される。
【0176】
ブロック#4のページ#4に対する書き込み処理は内部アドレス#1を用いて行われ、その手順は、ブロック#4のページ#3に対する上記書き込み処理と同様である。これによって、ページ#4のユーザ領域25には、ホストアドレス#1に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28、スタートページフラグ32、スタートページデータ33及びその他の付加情報が格納される。
【0177】
これにより、一連の書き込み処理が完了する。
【0178】
図9は、上記一連の書き込み処理が完了した状態におけるブロック#4の内容を示す概略図である。
【0179】
図9では、ユーザ領域25については、ユーザデータの格納されている部分にハッチングが施されており、冗長領域26については、対応論理ブロックアドレス29、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33のみが示され、エラーコレクションコード28、CRC31及びその他の付加情報については省略されている。
【0180】
図9に示されるように、ブロック#4のページ#1〜#4にのみユーザデータが格納されており、その他のページにはユーザデータが格納されていないので、当該ブロックにおけるスタートページは「5」であり、かかる値がページ#3のスタートページデータ33として格納されていることが分かる。このため、コントローラ3は、スタートページ検索によって、このブロックのページ#5〜#31が空きページであることを知ることが可能となり、その後、ホストコンピュータ5よりブロック#4のページ#5〜#31に対するデータの書き込みが要求された場合であっても、ブロック間転送を行うことなく、ページ#5〜#31へ直接データを書き込むことが可能となる。
【0181】
尚、上記の例では、書き込み対象のページ#3及び#4のうち、従前のスタートページ(ページ#3)以外のページ(ページ#4)にも、スタートページデータ33を書き込んでいるが、これを省略しても構わない。
【0182】
さらに、上記の例では、書き込み対象のページ#3及び#4に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込まなかったが、ページ#4にこれらを書き込んでも構わない。但し、ページ#4に書き込まれたこれらデータが使用されることはない。
【0183】
また、上記の例では、スタートページ格納領域#500から直接スタートページを入手しているが、上記書き込み動作1が行われた後、コントローラ3がリセットされたことによりSRAMワークエリア8の内容が一旦消去されている場合には、スタートページ格納領域#500から直接スタートページを入手することはできない。この場合、コントローラ3のリセット時に実行されるアドレス変換テーブル27の作成作業によって、スタートページ格納領域#500の内容が「00001B」となるので、上述したスタートページ検索によってスタートページを入手する必要がある。
【0184】
次に、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致していない場合について説明する。
【0185】
ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページがスタートページと一致していない場合
ここでは、上述した書き込み動作1が完了した直後の状態において、ホストコンピュータ5より、バス14、コネクタ4及びバス13を介して、外部コマンドの一種である外部書き込みコマンドと、ホストアドレス「00000011111010000101B」(ホストアドレス#0)と、このホストアドレスに書き込むべきデータとがフラッシュメモリシステム1に供給された場合を例に説明する。
【0186】
まず、ホストアドレス#0及び外部書き込みコマンドがコントローラ3に供給された場合の、コントローラ3の基本的な動作は上述したとおりであり、重複する部分の説明は省略する。
【0187】
本例においては、スタートページ格納領域#500に格納されたスタートページの値「00011B(3)」と、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページとの比較が行われる。この場合、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページは、ホストアドレス#0によって示されているので、スタートページの値「00011(3)」と、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「00101(5)」とが比較されることとなる。このように、本例では、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「00101(5)」がスタートページの値「00011(3)」を超えているので、データの追加的な書き込みが可能であると判断される。
【0188】
さらに、マイクロプロセッサ6による制御のもと、ユーザデータを書き込むべきページの最終ページを示すホストアドレス#0の下位5ビットに1を加算したデータを生成し、これによって新たなスタートページが生成される。かかるスタートページの値は、スタートページデータとして、ECCブロック11内に一時的に保持されする。この場合、ホストアドレス#0の下位5ビットが「00101(5)」であるから、ECCブロック11内に格納されるスタートページデータは「00110(6)」となる。
【0189】
ホストアドレスから内部アドレスへの変換の手順については、すでに説明したとおりであり、得られる内部アドレス#0は、「00000000000010000101B」となる。
【0190】
さらに、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するスタートページ格納領域#500に、上記スタートページ「00110(6)」が上書きされる。
【0191】
以上より、ホストアドレス#0から内部アドレス#0への変換が完了する。これにより、内部アドレス#0によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#5となる。
【0192】
その後、フラッシュシーケンサブロック12が有するレジスタ(図示せず)への設定が完了すると、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作が実行される。本例においては、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作は、フラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#3に対する各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#5に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込みの順に実行される。
【0193】
まず、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理について説明する。
【0194】
尚、ブロック#4のページ#3には、上記書き込み動作1において、すでに対応論理ブロックアドレス29の書き込みが実行されているが、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33を構成するフラッシュメモリセル16は全て消去状態(論理値=1)に保たれているので、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33の書き込みは可能である。
【0195】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理においては、フラッシュシーケンサブロック12は、所定のレジスタに格納された内部アドレス#0の上位2ビットに基づき、チップ選択信号#0を活性化させる。これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、データの書き込みが可能な状態となる。一方、チップ選択信号#1〜#3は、非活性状態が保たれる。
【0196】
次いで、フラッシュシーケンサブロック12は、内部アドレス#0の下位5ビットを従前のスタートページ「00011B」とした書き込みアドレスを生成し、その下位18ビット「000000000010000011B」を、所定のレジスタに格納された内部書き込みコマンドとともにバス15に供給するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。上述のとおり、チップ選択信号#0が活性状態となっているため、バス15に供給された内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0197】
これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、ブロック#4のページ#3に書き込まれるべきのデータの受け付けが許可された状態となる。
【0198】
次に、ブロック#4のページ#3に書き込むべきデータが、フラッシュシーケンサブロック12により、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して、バス15に供給される。ここで、ブロック#4のページ#3に書き込むべきデータとは、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33である。
【0199】
かかるデータは、上述と同様、フラッシュメモリチップ2−0内に備えられたレジスタ(図示せず)に一時的に格納され、内部書き込みコマンドの発行に応答してブロック#4のページ#3の所定の位置に書き込まれる。すなわち、ページ#3の冗長領域26には、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33が格納される。
【0200】
これにより、ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了する。
【0201】
ブロック#4のページ#3に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#5に対する書き込み処理が実行される。
【0202】
ブロック#4のページ#5に対する書き込み処理は内部アドレス#0を用いて行われ、その手順は、すでに繰り返し説明したとおりである。これによって、ページ#5のユーザ領域25には、ホストアドレス#0に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28、スタートページデータ33及びその他の付加情報が格納される。
【0203】
これにより、一連の書き込み処理が完了する。
【0204】
図10は、上記一連の書き込み処理が完了した状態におけるブロック#4の内容を示す概略図である。
【0205】
図10では、ユーザ領域25については、ユーザデータの格納されている部分にハッチングが施されており、冗長領域26については、対応論理ブロックアドレス29、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33のみが示され、エラーコレクションコード28、CRC31及びその他の付加情報については省略されている。
【0206】
図10に示されるように、ブロック#4のページ#1、#2、#5にのみユーザデータが格納されており、その他のページにはユーザデータが格納されていないので、当該ブロックにおけるスタートページは「6」であり、かかる値がページ#3のスタートページデータ33として格納されていることが分かる。このため、コントローラ3は、スタートページ検索によって、このブロックのページ#6〜#31が空きページであることを知ることが可能となり、その後、ホストコンピュータ5よりブロック#4のページ#6〜#31に対するデータの書き込みが要求された場合であっても、ブロック間転送を行うことなく、ページ#6〜#31へ直接データを書き込むことが可能となる。
【0207】
尚、上記の例では、書き込み対象のページ#5にも、スタートページデータ33を書き込んでいるが、これを省略しても構わない。
【0208】
さらに、上記の例では、書き込み対象のページ#5に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込まなかったが、これらを書き込んでも構わない。但し、これらが使用されないことは上述のとおりである。
【0209】
また、上記の例では、スタートページ格納領域#500から直接スタートページを入手しているが、上記書き込み動作1が行われた後、コントローラ3がリセットされたことによりSRAMワークエリア8の内容が一旦消去されている場合には、上述したスタートページ検索によってスタートページを入手する必要がある。
【0210】
尚、上記の例では、ユーザデータが追加的に書き込まれるページがページ#5であり、新たなスタートページがページ#6となる場合を説明したが、ユーザデータが追加的に書き込まれるページにページ#30が含まれ、これによって新たなスタートページがページ#31となる場合は、現在のスタートページ(ページ#3)のスタートページフラグ32が「0」とされる。これにより、スタートページがページ#3ではなく、ページ#31であることが示され、スタートページ検索によってこれを検出することが可能となる。
【0211】
書き込み動作3(最終ページ#31にデータを書き込む場合)
最終ページ#31にデータを書き込む場合は、かかるブロックが空きブロックであるか、すでにデータの格納されているブロック(使用済みブロック)であるかに関わらず、当該ブロックの先頭ページ#0のスタートページフラグ32に「0」が格納され、さらに、アドレス変換テーブル27の対応するスタートページ格納領域に「00000B」が格納される。これにより、当該ブロックに対するデータの追加的な書き込みができないことが示される。
【0212】
以上説明した、空きブロックに対するデータの書き込み処理について、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。
【0213】
ここでは、上述した書き込み動作1が完了した直後の状態において、ホストコンピュータ5より、バス14、コネクタ4及びバス13を介して、外部コマンドの一種である外部書き込みコマンドと、ホストアドレス「00000011111010011111B」(ホストアドレス#0)と、かかるホストアドレスに書き込むべきデータとがフラッシュメモリシステム1に供給された場合を例に説明する。
【0214】
まず、ホストアドレス#0及び外部書き込みコマンドがコントローラ3に供給された場合の、コントローラ3の基本的な動作は上述したとおりであり、重複する部分の説明は省略する。
【0215】
本例においては、スタートページ格納領域#500に格納されたスタートページの値「00011B(3)」と、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページとの比較が行われる。この場合、ユーザデータを書き込むべきページの先頭ページは、ホストアドレス#0によって示されているので、スタートページの値「00011(3)」と、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「11111(31)」とが比較されることとなる。このように、本例では、ホストアドレス#0の下位5ビットの値「11111(31)」がスタートページの値「00011(3)」を超えているので、データの追加的な書き込みが可能であると判断される。
【0216】
ホストアドレスから内部アドレスへの変換の手順については、すでに説明したとおりであり、得られる内部アドレス#0は、「00000000000010011111B」となる。
【0217】
さらに、ホストアドレス#0の下位5ビットの値が「11111(31)」であることに応答して、物理ブロックアドレス格納領域#500に対応するスタートページ格納領域#500に、値「00000(0)」が上書きされる。
【0218】
以上より、ホストアドレス#0から内部アドレス#0への変換が完了する。これにより、内部アドレス#0によってアクセスされるのはフラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#31となる。
【0219】
その後、フラッシュシーケンサブロック12が有するレジスタ(図示せず)への設定が完了すると、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作が実行される。本例においては、フラッシュシーケンサブロック12による一連の書き込み動作は、フラッシュメモリチップ2−0内のブロック#4のページ#0に対する各種冗長データの書き込み、同ブロックのページ#31に対するユーザデータ及び各種冗長データの書き込みの順に実行される。
【0220】
まず、ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理について説明する。
【0221】
尚、ブロック#4のページ#0には、上記書き込み動作1において、すでに対応論理ブロックアドレス29の書き込みが実行されているが、スタートページフラグ32の上位ビットを構成するフラッシュメモリセル16は消去状態(論理値=1)に保たれているので、スタートページフラグの書き込みは可能である。
【0222】
ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理においては、フラッシュシーケンサブロック12は、所定のレジスタに格納された内部アドレス#0の上位2ビットに基づき、チップ選択信号#0を活性化させる。これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、データの書き込みが可能な状態となる。一方、チップ選択信号#1〜#3は、非活性状態が保たれる。
【0223】
次いで、フラッシュシーケンサブロック12は、内部アドレス#0の下位5ビットを「00000B」とした書き込みアドレスを生成し、その下位18ビット「000000000010000000B」を、所定のレジスタに格納された内部書き込みコマンドとともにバス15に供給するよう、フラッシュメモリインターフェースブロック10に指示する。上述のとおり、チップ選択信号#0が活性状態となっているため、バス15に供給された内部アドレス及び内部読み出しコマンドは、フラッシュメモリチップ2−0に対してのみ有効となる。
【0224】
これにより、フラッシュメモリチップ2−0は、ブロック#4のページ#0に書き込まれるべきのデータの受け付けが許可された状態となる。
【0225】
次に、ブロック#4のページ#0に書き込むべきデータが、フラッシュシーケンサブロック12により、フラッシュメモリインターフェースブロック10を介して、バス15に供給される。ここで、ブロック#4のページ#0に書き込むべきデータとは、スタートページフラグ32である。
【0226】
かかるデータは、上述と同様、フラッシュメモリチップ2−0内に備えられたレジスタ(図示せず)に一時的に格納され、内部書き込みコマンドの発行に応答してブロック#4のページ#0の所定の位置に書き込まれる。すなわち、ページ#0の冗長領域26には、値が「00」であるスタートページフラグ32が格納される。
【0227】
これにより、ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理が完了する。
【0228】
ブロック#4のページ#0に対する書き込み処理が完了すると、次に、ブロック#4のページ#31に対する書き込み処理が実行される。
【0229】
ブロック#4のページ#31に対する書き込み処理は内部アドレス#0を用いて行われ、その手順は、すでに繰り返し説明したとおりである。これによって、ページ#31のユーザ領域25には、ホストアドレス#0に対応するユーザデータが格納され、冗長領域26には、エラーコレクションコード28及びその他の付加情報が格納される。
【0230】
これにより、一連の書き込み処理が完了する。
【0231】
図11は、上記一連の書き込み処理が完了した状態におけるブロック#4の内容を示す概略図である。
【0232】
図11では、ユーザ領域25については、ユーザデータの格納されている部分にハッチングが施されており、冗長領域26については、対応論理ブロックアドレス29、スタートページフラグ32及びスタートページデータ33のみが示され、エラーコレクションコード28、CRC31及びその他の付加情報については省略されている。
【0233】
図11に示されるように、ブロック#4の最終ページ#31にユーザデータが格納されているため、当該ブロックにおけるスタートページは存在しない。これに示すため、先頭ページ#0のスタートページフラグ32の値が「00」とされており、さらに、当該ブロックに対応するスタートデータ格納領域#500の内容が「00000B」とされている。このため、コントローラ3は、このブロックにはスタートページが存在しないことを知ることが可能となり、その後、ホストコンピュータ5よりブロック#4のいずれかのページに対するデータの書き込みが要求された場合、ブロック間転送が行われる。
【0234】
尚、上記の例では、スタートページ格納領域#500から直接スタートページを入手しているが、上記書き込み動作1が行われた後、コントローラ3がリセットされたことによりSRAMワークエリア8の内容が一旦消去されている場合には、上述したスタートページ検索によってスタートページを入手する必要がある。
【0235】
以上説明したように、本実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1おいては、空きブロックに対するデータの書き込みが行われる場合、ユーザデータを書き込むべきページ、並びに、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に当該ブロックのページ#0〜#3、#31の冗長領域26に、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納されるので、先頭ページ(ページ#0)に含まれる対応論理ブロックアドレス29に誤りが発生した場合であっても、確実に当該ブロックに対応する論理ブロックアドレスを特定することが可能となる。しかも、ユーザデータを書き込むべきページではなく、且つ、ページ#0〜#3、#31ではないブロックの冗長領域26には、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が格納されないため、不要な書き込み処理によって無駄な書き込み時間が発生することがない。このため、データの書き込みに必要な一連の処理をより高速に行うことができる。
【0236】
また、本発明においては、スタートページという概念を用い、各ブロックを構成する複数のページのうち、スタートページ以降のページが必ず空きページであることが保証されているので、すでにデータの書き込まれているブロックに対するデータの書き込みが要求された場合であっても、これがスタートページ以降のページに対するデータの書き込み要求である場合には、ブロック間転送を行うことなく、当該ブロックに対して直接データを書き込むことが可能となる。このため、データの書き込みに必要な一連の処理をより高速に行うことができる。
【0237】
しかも、本実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1おいては、各ページの冗長領域26にスタートページデータ33を格納し、かかるスタートページデータ33を用いたリンクによってスタートページを表現しているので、アドレス変換テーブル27を作成する際には、各ブロックの先頭ページ(ページ#0)に対して読み出しを実行するだけでよい。このような読み出し処理は、コントローラ3の初期設定時(リセット時)において通常行われる処理であるため、本発明の適用によって初期設定動作に要する時間が増大することはない。
【0238】
また、本実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1おいては、一旦データの書き込みが実行されたブロックのスタートページを、対応するスタートページ格納領域に格納しているので、次に同じブロックに対して書き込みが行われる場合、極めて速やかにスタートページを得ることができる。
【0239】
尚、本発明は、PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)が発表した統一規格に基づくPCカードとして実現することが可能である。さらに、近年、半導体素子の高集積化技術の発展に伴い、より小型化された小型メモリカード、例えば、CFA(CompactFlash Association)が提唱する「CompactFlash(サンディスク社の登録商標)」や、MultiMediaCard Associationの提唱する「MMC(MultiMediaCard)」、ソニー株式会社が提唱する「メモリースティック(ソニー(株)の商標)」などに本発明を適用することが可能である。
【0240】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【0241】
例えば、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、空きブロックに対してデータの書き込みを行う場合、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に当該ブロックのページ#0〜#3の冗長領域26に、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を格納しているが、ユーザデータを書き込むべきページとは無関係に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を書き込む対象としては、ページ#0〜#3に限定されず、少なくともページ#0を含む連続した複数ページであればよい。例えば、ページ#0〜#2であってもよい。この場合も、対応論理ブロックアドレス29及びCRC31が書き込まれている最終ページ(ページ#31を除く)において、対応論理ブロックアドレス29のエラーが検出された時点で、当該ブロックは不良ブロックとして取り扱われることになる。
【0242】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、各ページの冗長領域26にスタートページデータ33を格納し、かかるスタートページデータ33を用いたリンクによってスタートページを表現しているが、本発明におけるスタートページの表現方法がこれに限定されるものではなく、他の方法によってスタートページを表現しても構わない。例えば、各ブロックについて、全ての空きページに関する情報をアドレス変換テーブル27内に展開し、これに基づいて、データの追加的な書き込みを行っても構わない。この場合、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1とは異なり、全ての空きページに関する情報を用いていることから、より効果的にデータの追加的な書き込みが行われ、ブロック間転送の頻度を一層低下させることができる。但し、この場合、全ての空きページに関する情報をアドレス変換テーブル27内に展開するのに多くの時間を要することから、コントローラ3の初期設定動作が遅くなる。
【0243】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、2ビットのスタートページフラグ32を用ているが、スタートページフラグ32を1ビットとし、ページ#0においては当該ブロックにスタートページが存在するか否かを表示するために用い、ページ#1〜#30においては対応するスタートページが有効であるか否かを表示するために用いてもよい。
【0244】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、スタートページ検索において、参照されたスタートページフラグ32が「x0」であれば検索を終了し、当該ページをスタートページとしているが、スタートページ検索においてスタートページデータ33を参照し、参照されたスタートページデータ33が「11111(31)」であれば検索を終了し、当該ページをスタートページとしてもよい。この場合、少なくとも、スタートページデータ33が「11111(31)」であるページについては、かかるスタートページデータ「11111(31)」がスタートページ検索の終了を示しているのか、或いは、スタートページがページ#31であることを示しているのかを、スタートページフラグ32等を利用して区別する必要がある。
【0245】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、スタートページ検索において、参照先のスタートページフラグ32が属するページに制限を設けていないが、参照先のスタートページフラグ32が属するページのページ番号が参照元のスタートページフラグ32が属するページのページ番号よりも小さい場合には、対応するスタートページデータ33に誤りがあるものと判断して、エラー処理を行ってもよい。
【0246】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、スタートページ検索において、参照回数に制限を設けていないが、これを所定の回数(例えば30回)に制限し、これを越えた場合には、少なくとも一のスタートページデータ33に誤りがあるものと判断して、エラー処理を行ってもよい。
【0247】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、各ブロックを32個のページによって構成しているが、各ブロックを構成するページ数は32個には限定されず、他の数、例えば、16個や64個であってもよい。本発明は、各ブロックを構成するページ数が多いほど、より顕著な効果を得ることができる。
【0248】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、空きブロックに対してデータの書き込みを行う場合、ユーザデータを書き込むべきページがページ#0〜#3、#31以外であっても、その冗長領域26に対応論理ブロックアドレス29及びCRC31を格納しているが、これを省略しても構わない。
【0249】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、データの格納された全ての物理ブロックに関わるアドレス変換テーブル27をSRAMワークエリア8上に展開しているが、本発明において、これら全ての物理ブロックに関わるアドレス変換テーブルを展開することは必須ではなく、これらの一部のみを展開してもよい。この場合、SRAMワークエリア8に必要とされる記憶容量を削減することができる。但し、このように一部の物理ブロックに関わるアドレス変換テーブルのみを展開する場合、アドレス変換テーブルに含まれていない物理ブロックへのアクセスが要求される度に、アドレス変換テーブルを更新する必要がある。
【0250】
また、上記実施態様においては、フラッシュメモリシステム1はカード形状であり、4個のフラッシュメモリチップ2−0〜2−3とコントローラ3とが、一つのカード内に集積されて構成されているが、本発明にかかるフラッシュメモリシステムがカード形状に限定されることはなく、他の形状、例えばスティック状であってもよい。
【0251】
さらに、上記実施態様においては、フラッシュメモリシステム1は、4個のフラッシュメモリチップ2−0〜2−3とコントローラ3とが、一つのカード内に集積されて構成されているが、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3とコントローラ3とが、同一筐体に集積されている必要はなく、それぞれ別個の筐体にパッケージングされてもよい。この場合、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3がパッケージングされた筐体及びコントローラ3がパッケージングされた筐体には、それぞれ他方との電気的及び機械的接続を実現するためのコネクタが必要とされ、かかるコネクタによって、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3がパッケージングされた筐体が、コントローラ3がパッケージングされた筐体に着脱可能に装着される。さらに、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3についても、これらが同一筐体に集積されている必要はなく、それぞれ別個の筐体にパッケージングされてもよい。
【0252】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3は、それぞれ128Mバイト(1Gビット)の記憶容量を有する半導体チップであるが、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3の記憶容量は128Mバイト(1Gビット)に限定されず、これとは異なる容量、例えば32Mバイト(256Mビット)であってもよい。
【0253】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、512バイトを1ページとし、これを最小アクセス単位としているが、最小アクセス単位としては512バイトに限定されず、これとは異なる容量であってもよい。
【0254】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各フラッシュメモリセル16が、1ビットのデータを保持しているが、フローティングゲート電極21に注入すべき電子の量を複数段階に制御することによって、2ビット以上のデータを保持可能に構成してもよい。
【0255】
また、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対してそれぞれ2個のキューを割り当てることによって、消去済みブロックキュー30が構成されているが、各フラッシュメモリチップ2−0〜2−3に対して割り当てられるキューの数としては2個に限定されず、他の数、例えば、1個や8個であってもよい。
【0256】
さらに、上記実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1においては、フラッシュメモリチップ2としてNAND型のフラッシュメモリチップを用いているが、本発明により制御可能なフラッシュメモリがNAND型に限定されるものではなく、他の種類、例えば、AND型のフラッシュメモリを制御することも可能である。
【0257】
さらに、本発明において、手段とは、必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウエアによって実現される場合も包含する。さらに、一つの手段の機能が二以上の物理的手段により実現されても、二以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。
【0258】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対応論理アドレスが正しく書き込まれなかったり、すでに書き込まれた対応論理アドレスの値が何らかの原因で変化してしまった場合であっても、論理アドレスと物理アドレスとの正しい対応関係を認識することができるメモリコントローラ、フラッシュメモリシステム及びフラッシュメモリの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の好ましい実施態様にかかるフラッシュメモリシステム1を概略的に示すブロック図である。
【図2】図2は、フラッシュメモリチップ2−0〜2−3を構成する各フラッシュメモリセル16の構造を概略的に示す断面図である。
【図3】図3は、書込状態であるフラッシュメモリセル16を概略的に示す断面図である。
【図4】図4は、フラッシュメモリチップ2−0のアドレス空間の構造を概略的に示す図である。
【図5】図5は、冗長領域26のデータ構造を概略的に示す図である。
【図6】図6は、SRAMワークエリア8に格納されるアドレス変換テーブル27のデータ構造を示す概略図である。
【図7】図7は、SRAMワークエリア8に格納される消去済みブロックキュー30のデータ構造を示す概略図である。
【図8】図8は、ブロック#4のページ#1及び#2にデータが書き込まれた状態を示す概略図である。
【図9】図9は、ブロック#4のページ#1〜#4にデータが書き込まれた状態を示す概略図である。
【図10】図10は、ブロック#4のページ#1、#2及び#5にデータが書き込まれた状態を示す概略図である。
【図11】図11は、ブロック#4のページ#1、#2及び#31にデータが書き込まれた状態を示す概略図である。
【符号の説明】
1 フラッシュメモリシステム
2−0〜2−3 フラッシュメモリチップ
3 コントローラ
4 コネクタ
5 ホストコンピュータ
6 マイクロプロセッサ
7 ホストインターフェースブロック
8 SRAMワークエリア
9 バッファ
10 フラッシュメモリインターフェースブロック
11 ECCブロック
12 フラッシュシーケンサブロック
13〜15 バス
16 フラッシュメモリセル
17 P型半導体基板
18 ソース拡散領域
19 ドレイン拡散領域
20 トンネル酸化膜
21 フローティングゲート電極
22 絶縁膜
23 コントロールゲート電極
24 チャネル
25 ユーザ領域
26 冗長領域
27 アドレス変換テーブル
28 エラーコレクションコード
29 対応論理ブロックアドレス
30 消去済みブロックキュー
31 対応論理ブロックアドレス用巡回冗長ビット
32 スタートページフラグ
33 スタートページデータ
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a memory controller, a flash memory system, and a flash memory control method, particularly when a corresponding logical address is not correctly written or a value of a corresponding logical address already written has changed for some reason. The present invention relates to a memory controller, a flash memory system, and a flash memory control method that can recognize a correct correspondence between a logical address and a physical address.
[0002]
[Prior art]
In recent years, flash memories, particularly NAND flash memories, are often used as semiconductor memories used for memory cards, silicon disks, and the like. In the NAND flash memory, when a memory cell is changed from an erased state (logical value = 1) to a written state (logical value = 0), this can be performed in units of memory cells. When changing from the written state (0) to the erased state (1), this cannot be performed in units of memory cells, and can be performed only in predetermined erase units composed of a plurality of memory cells. Such a batch erase operation is generally called “block erase”.
[0003]
As described above, in the flash memory, the memory cell can be changed from the written state to the erased state only in units of blocks. Therefore, in order to write new data to a block in which data has already been written, A process is required in which all memory cells included in the block are erased, and then new data is written. Therefore, when writing new data to a block that already contains data, to prevent the data already stored in this block from being lost, move the data contained in this block to another erased block. It is necessary to let
[0004]
Therefore, when the host computer instructs to write new data to a block in which data is already stored, the new data and data already stored in this block are written into the erased block. Such processing is called “inter-block transfer”. Thereafter, all the memory cells included in the transfer source block are erased, so that the transfer source block becomes a new erased block.
[0005]
As described above, in the flash memory, it is necessary to move new data and data not to be overwritten to another block every time the host computer instructs data overwriting. Therefore, the relationship between the logical address given from the host computer and the physical address on the flash memory corresponding to the logical address dynamically changes every time the host computer instructs data overwriting. For this reason, each block needs to store what logical address it is accessed by.
[0006]
Then, in the initialization operation such as when the power is turned on, the corresponding logical address stored in each block is read under the control of the controller, and based on this, the correspondence between the logical address and the physical address is shown. An address translation table is created.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, since the correspondence between the logical address and the physical address is indicated by the address conversion table created in the initialization operation, the corresponding logical address is not correctly written, or the value of the already written corresponding logical address is If it has changed for some reason, the correct correspondence between the logical address and the physical address becomes unknown. In this case, it is impossible to read the already written user data.
[0008]
The phenomenon that the corresponding logical address is not written correctly or the value of the corresponding logical address that has already been written changes for some reason may be caused by the disturb phenomenon as well as by the presence of a defective cell. It is done. The disturb phenomenon is a phenomenon in which when a memory cell is read or written, the state of another memory cell having a common bit line with the memory cell changes. It is known that the occurrence rate is increased by repeating the write / erase operations.
[0009]
Therefore, even if the corresponding logical address is not written correctly or the value of the already written corresponding logical address has changed for some reason, the correct correspondence between the logical address and the physical address is recognized. A memory controller, a flash memory system, and a flash memory control method that can be used are desired.
[0010]
Therefore, the object of the present invention is to ensure that the logical address and the physical address are correct even if the corresponding logical address is not correctly written or the value of the already written corresponding logical address has changed for some reason. To provide a memory controller, a flash memory system, and a flash memory control method capable of recognizing correspondence.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  An object of the present invention is a memory controller that accesses a memory composed of a plurality of blocks each including a plurality of pages based on a block address and a page address.A host address was specifiedIn response to a request to write user data,Address generating means for generating the block address and the page address based on the host address;Generate additional information corresponding to the block addressAdditional information generationAnd at least for the predetermined plurality of pages without writing the block address and the additional information to a page that is not any of the predetermined plurality of continuous pages including the page specified by the page address and the first page. Write the block address and the additional informationwritingAnd a memory controller comprising the means.
[0012]
According to the present invention, even when the block address is not written correctly or the value of the already written block address has changed for some reason, the block is written on a predetermined number of consecutive pages including the first page. Since the address and additional information are written, a correct block address can be obtained. In addition, since the block address and the additional information are not written to the page specified by the page address and the page that is not any of the predetermined plurality of pages, unnecessary writing time does not occur.
[0013]
In a preferred embodiment of the present invention, the additional information is information capable of detecting an error included in the block address.
[0014]
In a further preferred aspect of the present invention, the predetermined plural pages are at least four consecutive pages.
[0015]
  In a further preferred aspect of the present invention, the block address and the additional information written on the first page are read out.readingDetermining whether or not the read block address contains an error based on the read additional informationError detectionMeans further comprising:Error detectionIn response to determining that the read block address contains an error, the meansreadingMeans reads out the block address and the additional information written in the next page of the first pageIs configured as.
[0016]
  In a further preferred embodiment of the present invention,writingMeans writes the block address and the additional information to the page specified by the page address and the predetermined plurality of pages.Is configured as.
[0017]
  The object of the present invention is also a memory controller for accessing a memory composed of a plurality of blocks each including a plurality of pages based on a host address supplied from a host computer, wherein a logical block address and Generate page addressAddress generationAnd whether or not a physical block address corresponding to the logical block address exists.JudgmentMeans and saidJudgmentIn response to determining that there is no physical block address corresponding to the logical block address by means, a free block is selected from the plurality of blocks.Free block selectionAnd additional information capable of detecting an error in the logical block address.Additional information generationMeans and saidFree block selectionAmong the plurality of pages constituting the empty block selected by the means, the logical block address and the additional information are not included in a page that is not any of a predetermined plurality of continuous pages including the page specified by the page address and the first page. Write the logical block address and the additional information to at least the predetermined plurality of pages without writingwritingAnd a memory controller comprising the means.
[0018]
  In a further preferred aspect of the present invention, an error-free logical block address is specified based on the additional information among the logical block addresses written in the predetermined plurality of pages, and an address conversion table is created based on the specified logical block address.Create tableMeans further comprisingJudgmentMeans makes the determination by referring to the address translation tableIs configured as.
[0019]
  The object of the present invention is also provided with a flash memory composed of a plurality of blocks each including a plurality of pages, and a memory controller that accesses the flash memory based on a host address supplied from a host computer. A block address and a page address are generated based on the host address.Address generationAnd additional information corresponding to the block address is generated in response to the user data write request from the host computer.Additional information generationAnd at least for the predetermined plurality of pages without writing the block address and the additional information to a page that is not any of the predetermined plurality of continuous pages including the page specified by the page address and the first page. Write the block address and the additional informationwritingAnd a flash memory system.
[0020]
  The object of the present invention is also achieved from a host computer.A host address was specifiedIn response to a request to write user data,An address generation step of generating a block address and a page address based on the host address; andGenerate additional information corresponding to block addressAdditional information generationAnd at least the predetermined plurality of pages without writing the block address and the additional information to a page that is not any of the predetermined plurality of continuous pages including the page specified by the page address and the first page. Write the block address and the additional informationwritingAnd a method for controlling a flash memory comprising the steps.
[0021]
  In a preferred embodiment of the invention,The flash memory control method isUntil an error-free block address is obtained for the predetermined plurality of pageswritingRead the block address written in stepreadingMore stepsHaveThe
[0022]
Preferred Embodiment of the Invention
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0023]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a flash memory system 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
[0024]
As shown in FIG. 1, the flash memory system 1 has a card shape, and four flash memory chips 2-0 to 2-3, a controller 3, and a connector 4 are integrated in one card. Composed. The flash memory system 1 is used by being detachably attached to the host computer 5 and used as a kind of external storage device for the host computer 5. Examples of the host computer 5 include various information processing apparatuses such as a personal computer and a digital still camera that process various information such as characters, sounds, and image information.
[0025]
Each of the flash memory chips 2-0 to 2-3 is a semiconductor chip having a storage capacity of 128 Mbytes (1 Gbit). In the flash memory system 1, 512 bytes are used as one page, and this is the minimum access unit. Accordingly, each of these flash memory chips 2-0 to 2-3 includes an address space of 256K pages, and the flash memory chips 2-0 to 2-3 have a total of 1M pages of address space. In the flash memory system 1, these four flash memory chips 2-0 to 2-3 have a storage capacity of 512M bytes (4G bits) and are handled as one large memory having an address space of 1M pages. It is. Therefore, in order to access a specific page from the address space consisting of these 1M pages, 20-bit address information is required. Therefore, the host computer 5 accesses a specific page by supplying 20-bit address information to the flash memory system 1. Hereinafter, the 20-bit address information supplied from the host computer 5 to the flash memory system 1 is referred to as a “host address”.
[0026]
The controller 3 includes a microprocessor 6, a host interface block 7, an SRAM work area 8, a buffer 9, a flash memory interface block 10, an ECC (error collection code) block 11, and a flash sequencer block 12. Composed. The controller 3 constituted by these functional blocks is integrated on one semiconductor chip.
[0027]
The microprocessor 6 is a functional block for controlling the operation of the entire functional blocks constituting the controller 3.
[0028]
The host interface block 7 is connected to the connector 4 via the bus 13 and exchanges data, address information, status information, and external command information with the host computer 5 under the control of the microprocessor 6. That is, when the flash memory system 1 is attached to the host computer 5, the flash memory system 1 and the host computer 5 are connected to each other via the bus 13, the connector 4, and the bus 14, and in this state, the host computer 5 The data supplied to the flash memory system 1 is taken into the controller 3 through the host interface block 7 as an entrance, and the data etc. supplied from the controller 3 to the host computer 5 exits the host interface block 7. To the host computer 5. The host interface block 7 further includes a task file register (not shown) for temporarily storing a host address and an external command supplied from the host computer 5 and an error register (not shown) that is set when an error occurs. Z).
[0029]
The SRAM work area 8 is a work area in which data necessary for controlling the flash memory chips 2-0 to 2-3 by the microprocessor 6 is temporarily stored, and includes a plurality of SRAM cells.
[0030]
The buffer 9 is a buffer for temporarily storing data read from the flash memory chips 2-0 to 2-3 and data to be written to the flash memory chips 2-0 to 2-3. That is, data read from the flash memory chips 2-0 to 2-3 is held in the buffer 9 until the host computer 5 can receive the data, and should be written to the flash memory chips 2-0 to 2-3. The data is held in the buffer 9 until the flash memory chips 2-0 to 2-3 are writable and an error correction code is generated by the ECC block 11 described later.
[0031]
The flash memory interface block 10 exchanges data, address information, status information, and internal command information with the flash memory chips 2-0 to 2-3 via the bus 15, and each flash memory chip 2-0. This is a functional block for supplying corresponding chip selection signals # 0 to # 3 to 2-3. The chip selection signals # 0 to # 3 are based on the upper 2 bits of the internal address generated based on the host address supplied from the host computer 5 when data reading or writing is requested from the host computer 5. One of them is a signal to be activated. Specifically, if the upper 2 bits of the internal address are “00”, the chip selection signal # 0 is activated, if it is “01”, the chip selection signal # 1 is activated, and if it is “10”. The chip selection signal # 2 is activated, and if it is “11”, the chip selection signal # 3 is activated. The flash memory chips 2-0 to 2-3 in which the corresponding chip selection signal is activated are in a selected state, and data can be read or written. The “internal command” is a command for the controller 3 to control the flash memory chips 2-0 to 2-3, and is distinguished from an “external command” for the host computer 5 to control the flash memory system 1. Is done.
[0032]
The ECC block 11 generates an error correction code to be added to the data to be written to the flash memory chips 2-0 to 2-3, and based on the error correction code added to the read data, the error included in the read data is corrected. This is a functional block for correction.
[0033]
The flash sequencer block 12 is a functional block for controlling data transfer between the flash memory chips 2-0 to 2-3 and the buffer 9. The flash sequencer block 12 includes a plurality of registers (not shown), and reads data from the flash memory chips 2-0 to 2-3 or flash memory chips 2-0 to 2 under the control of the microprocessor 6. When values necessary for writing data to -3 are set in these registers, a series of operations necessary for reading or writing data is automatically executed.
[0034]
Next, a specific structure of each flash memory cell constituting each flash memory chip 2-0 to 2-3 will be described.
[0035]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each flash memory cell 16 constituting the flash memory chips 2-0 to 2-3.
[0036]
As shown in FIG. 2, the flash memory cell 16 includes an N-type source diffusion region 18 and a drain diffusion region 19 formed in the P-type semiconductor substrate 17, and between the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19. Tunnel oxide film 20 formed so as to cover P-type semiconductor substrate 17, floating gate electrode 21 formed on tunnel oxide film 20, insulating film 22 formed on floating gate electrode 21, and insulating film 22 And a control gate electrode 23 formed on the substrate. A plurality of flash memory cells 16 having such a configuration are connected in series in the flash memory chips 2-0 to 2-3 to form a NAND flash memory.
[0037]
The flash memory cell 16 is in either “erased state” or “written state” depending on whether electrons are injected into the floating gate electrode 21. The fact that the flash memory cell 16 is in the erased state means that the data “1” is held in the flash memory cell 16, and the fact that the flash memory cell 16 is in the written state means that the flash memory cell 16 This means that data “0” is held in. That is, the flash memory cell 16 can hold 1-bit data.
[0038]
As shown in FIG. 2, the erased state refers to a state where electrons are not injected into the floating gate electrode 21. In the erased state, when no read voltage is applied to the control gate electrode 23, no channel is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 17 between the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19. The diffusion region 18 and the drain diffusion region 19 are electrically insulated by the P-type semiconductor substrate 17. On the other hand, when a read voltage is applied to the control gate electrode 23, a channel (not shown) is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 17 between the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19. Diffusion region 18 and drain diffusion region 19 are electrically connected by a channel. In other words, the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19 are electrically insulated when the read voltage is not applied to the control gate electrode 23, and the source diffusion is performed when the read voltage is applied to the control gate electrode 23. The region 18 and the drain diffusion region 19 are electrically connected.
[0039]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the flash memory cell 16 in the written state.
[0040]
As shown in FIG. 3, the writing state refers to a state in which electrons are accumulated in the floating gate electrode 21. Since the floating gate electrode 21 is sandwiched between the tunnel oxide film 20 and the insulating film 22, the electrons once injected into the floating gate electrode 21 stay in the floating gate electrode 21 for a very long time. In the written state, electrons are accumulated in the floating gate electrode 21, so that the region between the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19 is independent of whether or not the read voltage is applied to the control gate electrode 23. A channel 24 is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 17. Therefore, the source diffusion region 18 and the drain diffusion region 19 are always electrically connected by the channel 24 regardless of whether or not the read voltage is applied to the control gate electrode 23.
[0041]
Here, whether the selected flash memory cell 16 is in the erased state or in the written state can be read as follows. That is, a read voltage is applied to the control gate electrodes 23 of all the flash memory cells 16 other than the selected flash memory cell 16 among a plurality of flash memory cells 16 connected in series. It is detected whether or not a current flows through the series body of cells 16. As a result, if a current flows through the series body, it is determined that the selected flash memory cell 16 is in a write state. If no current flows through the series body, the selected flash memory cell 16 is erased. It is judged that. In this way, it is possible to read out whether the data held in any flash memory cell 16 included in the serial body is “0” or “1”. However, in the NAND flash memory, data held in two or more flash memory cells 16 included in one serial body cannot be read simultaneously.
[0042]
When the flash memory cell 16 that is in the erased state is changed to the written state, a positive high voltage is applied to the control gate electrode 23, whereby electrons are injected into the floating gate electrode 21 through the tunnel oxide film 20. Is done. Electrons can be injected into the floating gate electrode 21 using an FN tunnel current. On the other hand, when the flash memory cell 16 that is in the written state is changed to the erased state, a negative high voltage is applied to the control gate electrode 23, and as a result, it is accumulated in the floating gate electrode 21 through the tunnel oxide film 20. Electrons are discharged.
[0043]
Next, a specific configuration of the address space of each flash memory chip 2-0 to 2-3 will be described.
[0044]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the address space of the flash memory chip 2-0.
[0045]
As shown in FIG. 4, the address space of the flash memory chip 2-0 is configured by 8192 blocks including blocks # 0 to # 8191. Although not shown in FIG. 4, the flash memory chips 2-1 to 2-3 are also configured by 8192 blocks including blocks # 0 to # 8191 as in the flash memory chip 2-0. . Each of these blocks has a storage capacity of 16 Kbytes.
[0046]
Here, each block is a data erasing unit. That is, in the flash memory chips 2-0 to 2-3, the state of each flash memory cell 16 cannot be changed from the written state to the erased state, and the flash memory cell 16 is changed from the written state to the erased state. In the case of changing to, all flash memory cells 16 included in the block to which the flash memory cell 16 belongs are collectively erased. On the contrary, in the flash memory chips 2-0 to 2-3, the state of each flash memory cell 16 can be changed from the erased state to the written state.
[0047]
Further, as shown in FIG. 4, each block # 0 to # 8191 constituting the flash memory chip 2-0 includes 32 pages each including pages # 0 to # 31. Also, the blocks # 0 to # 8191 constituting the flash memory chips 2-1 to 2-3 are each composed of 32 pages, as are the blocks # 0 to # 8191 constituting the flash memory chip 2-0. It is configured.
[0048]
Each of these pages is an access unit for reading and writing data. As shown in FIG. 4, 8 bits consisting of bits b0 to b7 are defined as 1 byte, and a user area 25 of 512 bytes and a redundant area 26 of 16 bytes, respectively. Consists of. The user area 25 is an area in which user data supplied from the host computer 5 is stored.
[0049]
FIG. 5 is a diagram schematically showing the data structure of the redundant area 26.
[0050]
As shown in FIG. 5, the redundant area 26 includes an error correction code 28, a corresponding logical block address 29, a cyclic redundancy bit (CRC) 31 for the corresponding logical block address, a start page flag 32, a start page data 33, and other additions. Consists of information.
[0051]
The error collection code 28 is additional information for correcting an error in the user data stored in the corresponding user area 25, and if the number of data errors included in the data stored in the user area 25 is equal to or less than a predetermined number. This can be corrected using the error collection code 28 to obtain correct data.
[0052]
The corresponding logical block address 29 is additional information that is valid for pages # 0 to # 3 and page # 31, and indicates what logical block address the block is accessed by. Details of the corresponding logical block address 29 will be described later.
[0053]
The CRC 31 is additional information effective for the pages # 0 to # 3 and the page # 31, and is used to detect an error included in the corresponding logical block address 29. Unlike the error correction code 28 that can correct an error included in user data, the CRC 31 cannot correct an error included in the corresponding logical block address 29. It is only used to detect whether or not there is.
[0054]
The start page flag 32 is a flag composed of at least 2 bits. Of these, the upper 1 bit is a valid bit in page # 0, and the lower 1 bit is a valid bit in pages # 0 to # 30. It is. Specifically, if the start page flag 32 of the page # 0 is “1x (x is arbitrary)”, it indicates that the start page exists in the block, and the start page flag 32 of the page # 0 is “0x”. If present, it indicates that there is no start page in the block. If the start page flag 32 of the pages # 0 to # 30 is “x0”, it indicates that the corresponding start page data 33 is valid, and if the start page flag 32 is “x1”, the corresponding start page data 33 is valid. Indicates that the page data 33 is invalid.
[0055]
The start page data 33 is additional information for specifying the start page of the block. Here, the “start page” means that one or more continuous pages including the last page in the block are empty pages in which no data is stored. Points to the first page. For example, when data is stored only in pages # 0 to # 10 of a certain block, the start page is page # 11, and when data is stored only in page # 23 of a certain block, the start page is It becomes page # 24. Therefore, in each block, the pages after the start page are guaranteed to be empty pages in which no data is stored.
[0056]
Identification of the start page using the start page data 33 can be performed by “start page search”. In the start page search, first, the start page data 33 of page # 0 is referred to, and the start page flag 32 of the page indicated by the content is referred to. For example, if the start page data 33 of page # 0 is “00111B (7)”, then the start page flag 32 of page # 7 is referred to. As a result, if the start page flag 32 is “x0” and it is determined that the corresponding start page data 33 is valid, the start page flag 32 of the page indicated by the content is further referred to. Thus, based on the start page data, it is determined one after another whether or not the corresponding start page flag 32 is valid, and the start page search is terminated when the referenced start page flag 32 becomes “x1”. The page is determined to be a “start page”. For example, in the above example, if the start page flag 32 of page # 7 is “x1”, it is determined that the start page is page # 7.
[0057]
The other areas of the redundant area 26 store a block status or the like that displays an abnormality regarding the block, but the description thereof is omitted.
[0058]
Thus, each page is composed of a 512-byte user area 25 and a 16-byte redundant area 26, so that each page is composed of 8 × (512 bytes + 16 bytes) = 4224 flash memory cells. Become.
[0059]
As described above, each of the flash memory chips 2-0 to 2-3 is configured by 8192 physical blocks. Of these, 8000 physical blocks are blocks that can actually store data (hereinafter, “ The remaining 192 blocks are treated as “redundant blocks”. The redundant block is an empty block waiting for data writing. The address space of the flash memory chips 2-0 to 2-3 is composed only of actual use blocks. When a defect occurs in a physical block and becomes unusable, the number of physical blocks allocated as redundant blocks is reduced by the number of blocks in which the defect has occurred.
[0060]
Since the flash memory chips 2-0 to 2-3 having such a configuration are handled as one large memory having an address space of 1M pages as described above, the address space consisting of these 1M pages is changed to a specific page. To access, a 20-bit host address is used as described above. Of the 20-bit host address, the upper 15 bits are used to specify the flash memory chip and the block included in the specified flash memory chip, and the remaining 5 bits (lower 5 bits) are the specified block. Used to specify the pages included in the.
[0061]
The flash memory chip and block using the upper 15 bits of the host address are identified by dividing the upper 15 bits of the host address by “8000” and accessed by the quotient (0 to 3) obtained by the division. The flash memory chip to be determined is determined, and the “logical block address” is determined by the remainder (0 to 7999). Such a logical block address is converted into a “physical block address” in an “address conversion table” to be described later, whereby a block to be actually accessed is specified.
[0062]
Here, the necessity of converting a logical block address into a physical block address using an address conversion table will be described.
[0063]
As described above, the flash memory cells 16 constituting the flash memory chips 2-0 to 2-3 can be changed from the erased state to the written state in units of memory cells. Changing to the erased state cannot be performed in units of memory cells, but can be performed only in units of blocks. For this reason, when data is written to a certain page, it is necessary that all flash memory cells 16 constituting the user area 25 of the page are in an erased state. The page in which even one flash memory cell 16 constituting the user area 25 of the page is in a write state cannot be directly overwritten with data different from this. Therefore, in order to write new data different from this to a page in which data has already been written, all the flash memory cells 16 constituting the block to which this page belongs are temporarily erased, and then new data is written. Processing is required.
[0064]
Therefore, when overwriting old data stored in a page with new data, in order to prevent the data stored in the other page included in the block to which this page belongs from being lost, It is necessary to move the stored data to another block. Therefore, the relationship between the logical block address obtained from the host address and the physical block address on the flash memory chips 2-0 to 2-3 corresponding to the logical block address is instructed by the host computer 5 to overwrite data. Change dynamically every time. For this reason, in order to access the flash memory chips 2-0 to 2-3 from the host computer 5, the relationship between the logical block address and the physical block address on the flash memory corresponding to the logical block address is determined. This is because an address conversion table in which the information shown is stored is required. Details of the address conversion table will be described later.
[0065]
Next, various work data stored in the SRAM work area 8 will be described. In the SRAM work area 8, at least the address conversion table 27 and the erased block queue 30 are stored.
[0066]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the data structure of the address conversion table 27 stored in the SRAM work area 8.
[0067]
As shown in FIG. 6, the address conversion table 27 is composed of four tables consisting of tables # 0 to # 3. Each table has 8000 flags, 8000 physical block address storage areas, and 8000. The start page storage area. These tables # 0 to # 3 correspond to the flash memory chips 2-0 to 2-3, respectively.
[0068]
Corresponding physical block addresses (13 bits) are stored in 8000 physical block address storage areas # 0 to # 7999 in the tables # 0 to # 3, respectively. The address conversion information indicating the corresponding relationship is formed. That is, the physical block address storage areas # 0 to # 7999 in the table # 0 are assigned physical block addresses of 8000 actual used blocks constituting the flash memory chip 2-0, and these assigned logical block addresses. And the physical block address stored therein have a correspondence relationship. Similarly, the physical block address storage areas # 0 to # 7999 in the tables # 1 to # 3 are allocated with physical block addresses of 8000 actually used blocks constituting the flash memory chips 2-1 to 2-3, respectively. It is done.
[0069]
For example, if “101010101010101B” consisting of the upper 15 bits of the host address supplied from the host computer 5 is divided by 8000, the quotient is “2” and the remainder is “5845”. If the physical block address storage area # 5845 in # 2 is selected and the physical block address stored here, for example, the stored physical block address is “0000000011111B”, “31” is set as the physical block address. Thus, the conversion from the logical block address # 5845 in the flash memory chip 2-2 to the physical block address # 31 in the flash memory chip 2-2 is completed.
[0070]
The 8000 flags in each table # 0 to # 3 correspond to the physical block address storage areas # 0 to # 7999 in the table, respectively, and the physical stored in the corresponding physical block address storage area. Indicates whether the block address is a valid value. Specifically, if the flag is “1”, it indicates that the physical block address stored in the corresponding physical block address storage area is a valid value, and if the flag is “0”, the corresponding physical block address is stored. Indicates that the physical block address stored in the block address storage area is not a valid value. Therefore, it means that a physical block address is not yet associated with a logical block address whose corresponding flag is “0”.
[0071]
Furthermore, the 8000 start page storage areas # 0 to # 7999 in the tables # 0 to # 3 correspond to the physical block address storage areas # 0 to # 7999 in the table, respectively, and the corresponding physical blocks Information on the start page of the block indicated by the physical block address stored in the address storage area is stored.
[0072]
In 8000 start page storage areas # 0 to # 7999 in each table # 0 to # 3, information about the start page is stored in 5 bits. Specifically, when the start page stored in the start page storage area is “00000B”, it indicates that there is no start page in the corresponding block, and when it is “00001B”, it corresponds Although the start page exists in the block to be performed, it is indicated that the start page needs to be obtained by the above-described start page search. When the value is other than that, it is indicated that the value is the start page. For example, when the start page stored in the start page storage area is “01100B”, the start page of the block is page # 12.
[0073]
As described above, the address conversion table 27 is composed of 32000 physical block storage areas and 32000 start page storage areas, and each physical block storage area must store 13-bit information. Since it is necessary to store 5-bit information in each start page storage area, the address conversion table 27 occupies about 72 kbytes of the storage capacity of the SRAM work area 8.
[0074]
The address conversion table 27 is generated as follows.
[0075]
Of the blocks constituting the flash memory chips 2-0 to 2-3, the redundant area 26 included in each head page (page # 0) of the block storing data has the block as described above. A corresponding logical block address 29 indicating which logical block address corresponds is included, and the corresponding logical block address 29 and CRC 31 stored in each head page of each block are flashed under the control of the microprocessor 6. Read through the memory interface block 10.
[0076]
At this time, the CRC 31 is used to check whether each corresponding logical block address 29 contains an error. If it is determined that the corresponding logical block address 29 contains an error, the block 31 The corresponding logical block address 29 and CRC 31 stored in page # 1 are newly read out. In this way, the corresponding logical block address 29 read from page # 1 is also checked for errors by using CRC 31, and the corresponding logical block address 29 contains an error. If it is determined, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 stored in page # 2 of the block are newly read out. Such processing is performed up to page # 3. If there is an error in the corresponding logical block address 29 of page # 3, whether or not the block is a bad block is diagnosed, and as a result, it is diagnosed as a bad block. If it is, subsequent use is prohibited.
[0077]
On the other hand, when the corresponding logical block address 29 without error is read from any of the pages # 0 to # 3 of each block, these corresponding logical block addresses 29 are used under the control of the microprocessor 6. It is determined whether the block is an erased empty block.
[0078]
Here, in the erased empty block, the corresponding logical block address 29 stored in the redundant area 26 should be “all 1 (111111111111B)”. That is, as described above, the corresponding logical block address 29 is only from # 0 (0000000000000B) to # 7999 (1111100111111B). Therefore, when this is all 1 (1111111111111B), the corresponding empty block is erased. Can be determined. On the other hand, when the corresponding logical block address 29 is “0000000000000000B” to “1111100111111B”, the corresponding logical block address 29 is a valid logical block address.
[0079]
Therefore, the microprocessor 6 refers to the corresponding logical block address 29 included in the redundant area 26 of pages # 0 to # 3 of each block, and if this indicates the number of a valid logical block address instead of all 1, The corresponding logical block address 29 is read into the physical block address storage area to which the same logical block address as the read corresponding logical block address 29 is allocated among the physical block address storage areas belonging to the table corresponding to the chip number. The physical block address of the block is stored, and the corresponding flag is set to “1”. For example, if the block from which the corresponding logical block address 29 is read belongs to the flash memory chip 2-0, the physical block address is “10”, and the read corresponding logical block address 29 is “123”, the table Of the physical block address storage areas belonging to # 0, “10” is written as the physical block address to the physical block address storage area # 123 to which “123” is assigned as the logical block address, and the corresponding flag is “ 1 ”.
[0080]
Furthermore, if the corresponding logical block address 29 indicates a valid logical block address number, the microprocessor 6 starts the start page flag 32 stored in the redundant area 26 of each first page (page # 0) of the block. Refer to As described above, the start page flag 32 in the page # 0 indicates that a start page exists in the block if “1x”, and indicates that no start page exists in the block if “0x”. As a result of referring to the start page flag, if this is “1x”, the content of the corresponding start page storage area in the address conversion table 27 is “00001B”, and if this is “0x”, the address conversion table 27. The content of the corresponding start page storage area is “00000B”.
[0081]
On the other hand, if the corresponding logical block address 29 indicates a valid logical block address number, the same logical block as the read corresponding logical block address 29 in the physical block address storage area belonging to the table corresponding to the chip number. The flag corresponding to the physical block address storage area to which the address is assigned is set to “1”.
[0082]
The processing as described above is performed for all the blocks in which data is stored, whereby the creation of the address conversion table 27 is completed.
[0083]
Next, the data structure of the erased block queue 30 stored in the SRAM work area 8 will be described.
[0084]
FIG. 7 is a schematic diagram showing the data structure of the erased block queue 30 stored in the SRAM work area 8.
[0085]
As shown in FIG. 7, the erased block queue 30 is configured by eight queues including queues # 0 to # 7. Each of these queues # 0 to # 7 uses a 2-byte storage area of the SRAM work area 8, and each of them stores a physical block address as 13-bit data. Therefore, the erased block queue 30 occupies 16 bytes of the storage capacity of the SRAM work area 8.
[0086]
Among the queues # 0 to # 7 constituting the erased block queue 30, the queues # 0 and # 1 are queues for the flash memory 2-0, and the queues # 0 and # 1 include the flash memory 2-0. Are stored, that is, physical block addresses of blocks in which all flash memory cells 16 constituting the user area 25 and the redundant area 26 are in the erased state. Similarly, queues # 2 and # 3 are queues for the flash memory 2-1, queues # 4 and # 5 are queues for the flash memory 2-2, and queues # 6 and # 7 are flash queues. This is a queue for the memory 2-3.
[0087]
The generation of the erased block queue 30 is performed when the above-described address conversion table 27 is generated under the control of the microprocessor 6.
[0088]
That is, the redundant area 26 included in page # 0 to page # 3 of each block constituting the flash memory chips 2-0 to 2-3 includes the corresponding logical block address 29 as described above. When the conversion table 27 is generated, a block whose corresponding logical block address 29 is “all 1 (1111111111111B)” is searched under the control of the microprocessor 6. As a result of such a search, a maximum of 192 erased blocks are detected for each flash memory chip to become redundant blocks, and a maximum of two redundant blocks are selected from these, and the physical block address corresponds to the corresponding flash memory chip. Are stored in two queues.
[0089]
The generation of the erased block queue 30 is performed when the above-described address conversion table 27 is generated under the control of the microprocessor 6.
[0090]
Next, various data write operations by the flash memory system 1 according to this embodiment will be described.
[0091]
Write operation 1 (when writing data to an empty block)
When data is written to an empty block, the page # 0 to # 3 and page # 31 redundant area 26 of the block has a corresponding logical block regardless of the page to which user data is to be written and the page to which user data is to be written. Address 29 and CRC 31 are stored.
[0092]
The reason why the corresponding logical block address 29 and the CRC 31 are stored in the redundant areas 26 of the pages # 0 to # 3 is that they are referred to when the address conversion table 27 is created. Also, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the redundant area 26 of page # 31 because the contents are incomplete because the power is unexpectedly cut off during the transfer between blocks. This is because it is possible to specify the corresponding logical block address in the state immediately before the current block when there is a new block.
[0093]
Here, the reason why pages # 0 to # 3 are selected as the targets to write the corresponding logical block address 29 and CRC 31 regardless of the page to which user data is to be written is as follows. In other words, regardless of the page to which user data is to be written, the smaller the number of pages to which the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are to be written, the smaller the number of pages written to the pages other than the page to which user data is to be written. While the writing process can be executed at a higher speed, the probability that this error can be remedied when an error occurs in the corresponding logical block address 29 is reduced. On the other hand, the more pages to which the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are written regardless of the page to which user data is to be written, the higher the probability that this error can be remedied when an error occurs in the corresponding logical block address 29. On the other hand, since the number of write processes for pages other than the page to which user data is to be written increases, a long time is required for a series of write processes. For this reason, the page to which the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are written regardless of the page to which user data is to be written is determined in consideration of the number of pages including the first page (page # 0). There is a need to. Therefore, in the present embodiment, if any of the corresponding logical block addresses 29 stored in the pages # 0 to # 3 includes an error, the possibility that a fatal defect exists in the block is extremely high. Therefore, pages # 0 to # 3 are selected as pages to which the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are to be written regardless of the page to which user data is to be written.
[0094]
On the other hand, for pages where data is actually written in the user area 25, even if this is other than pages # 0 to # 3 and page # 31, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the redundant area 26 of the page. Stored.
[0095]
As described above, when data is written in an empty block, the writing process is always executed for pages to which user data is to be written, pages # 0 to # 3 and page # 31. On the other hand, for the pages that belong to pages # 4 to # 30 and are not pages to which user data is to be written, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are not written.
[0096]
Next, the writing of the start page flag 32 and the start page data 33 in the redundant area 26 when writing data to an empty block will be described.
[0097]
When data is written in an empty block, the page number that becomes the start page by the writing process is written as the start page data 33 in the redundant area 26 of page # 0 and the start page flag 32 of the redundant area 26 of page # 0. Is rewritten to “10”. However, if the start page does not exist as a result of the writing process, that is, if page # 31 is included in the page to which user data is to be written, the start page flag 32 of the redundant area 26 of page # 0. Is rewritten to “0x”.
[0098]
Here, the page serving as the start page is a page next to the last page of the page in which user data is to be written.
[0099]
The above-described data writing process for the empty block will be described in more detail with a specific example.
[0100]
Here, an external write command, which is a kind of external command, and two host addresses “0000001111010000001B” (host address # 0) and “0000001111010000010B” (host) from the host computer 5 via the bus 14, the connector 4 and the bus 13. An example will be described in which the address # 1) and data to be written to each of these host addresses are supplied to the flash memory system 1.
[0101]
First, when host addresses # 0 and # 1 and an external write command are supplied to the controller 3, the host address and external write command are temporarily stored in a task file register (not shown) of the host interface block 7. Is done. Further, when write data is supplied to the controller 3, it is sent to the ECC block 11 under the control of the microprocessor 6. The ECC block 11 that has received the supply of the write data analyzes this to generate an error collection code 28 and temporarily holds it. Furthermore, the ECC block 11 generates data obtained by adding 1 to the lower 5 bits of the host address # 1 as start page data, and temporarily holds this data. In this case, the start page data is “00011 (3)”.
[0102]
Next, whether or not the host addresses # 0 and # 1 stored in the task file register (not shown) are correct addresses, that is, these host addresses do not indicate an originally nonexistent address or an invalid address. Is determined by the host interface block 7.
[0103]
As a result of the determination, if it is determined that the host addresses # 0 and # 1 stored in the task file register (not shown) are valid addresses, they are converted into internal addresses using the address conversion table 27. On the other hand, if it is determined that this is an abnormal address, an error register (not shown) of the host interface block 7 is set, and the host computer 5 refers to the contents of the register to generate an error. I can know.
[0104]
Conversion to the internal address is performed as follows.
[0105]
First, under the control of the microprocessor 6, the upper 15 bits are extracted from the 20-bit host address and divided by “8000”. Then, the flash memory chip to be accessed is specified by the quotient (0 to 3) obtained by the division, and the block is specified by the remainder (0 to 7999). In this example, since the upper 15 bits of the host address are “00000011110100B”, the quotient is “00000B (0)” and the remainder is “0111110100B (500)”. As a result, the selected flash memory chip becomes the flash memory chip 2-0, and the logical block address becomes the logical block address # 500.
[0106]
Next, under the control of the microprocessor 6, the flag corresponding to the physical block address storage area # 500 is read from the table # 0 in the address conversion table 27 based on the logical block address # 500. In this example, the flag is “0”, and it is detected that there is no block corresponding to the host addresses # 0 and # 1.
[0107]
In response to this, queue # 0 (or queue # 0) that is a queue for flash memory chip 2-0 among queues # 0 to # 7 constituting erased block queue 30 under the control of microprocessor 6. The physical block address stored in 1) is read. Here, for example, it is assumed that the physical block address stored in the queue # 0 is “0000000000000100B (4)”. As described above, the physical block addresses stored in the queue # 0 of the erased block queue 30 are erased blocks included in the flash memory chip 2-0, that is, all the flashes constituting the user area 25 and the redundant area 26. This is the physical block address (13 bits) of the block in which the memory cell 16 is in the erased state.
[0108]
When the physical block address “0000000000100B (4)” stored in the queue # 0 is read, it is stored in the physical block address storage area # 500 in the table # 0 and corresponds to the physical block address storage area # 500. The start page “00011 (3)” is stored in the start page storage area # 500. Further, the corresponding flag is rewritten to “1”. Under the control of the microprocessor 6, the selected chip number, the physical block address, and the lower 5 bits of the host addresses # 0 and # 1 are combined in this order. The combined address becomes an internal address. In this case, the selected chip number is “00B”, the read queue content is “0000000000000B”, and the lower 5 bits of the host addresses # 0 and # 1 are “00001B” and “00010B”, respectively. Therefore, the obtained internal addresses # 0 and # 1 are “00000000000010000001B” and “00000000000010000010B”, respectively.
[0109]
Thus, the conversion from the host address # 0, # 1 to the internal address # 0, # 1 is completed. The internal address specifies a flash memory chip by upper 2 bits, specifies a block in the flash memory chip by 13 bits consisting of upper 3 bits to upper 15 bits, and specifies a page in the block by lower 5 bits. Therefore, the page # 1 of the block # 4 in the flash memory chip 2-0 is accessed by the internal address # 0, and the page # 1 in the flash memory chip 2-0 is accessed by the internal address # 1. It becomes page # 2 of block # 4.
[0110]
When the generation of the internal address is completed in this way, settings are made for a register (not shown) included in the flash sequencer block 12 under the control of the microprocessor 6. Such setting is performed as follows.
[0111]
First, under the control of the microprocessor 6, an internal write command, which is a kind of internal command, is set in a predetermined register (not shown) in the flash sequencer block 12. Further, under the control of the microprocessor 6, the generated internal addresses # 0 and # 1 are set in predetermined registers (not shown) in the flash sequencer block 12.
[0112]
When the setting for various registers (not shown) included in the flash sequencer block 12 is completed in this way, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is executed. In this example, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is performed by writing various redundant data to page # 0 of block # 4 in the flash memory chip 2-0, user data and various redundant data for page # 1 of the same block. Data is written, user data and various redundant data are written to page # 2 of the same block, various redundant data are written to page # 3 of the same block, and various redundant data are written to page # 31 of the same block.
[0113]
First, the writing process for page # 0 of block # 4 will be described.
[0114]
In this operation, the flash sequencer block 12 is based on the upper 2 bits of the internal address # 0 stored in a predetermined register, and the flash memory to which the page to be accessed belongs among the flash memory chips 2-0 to 2-3. The flash memory interface block 10 is instructed to activate a chip selection signal corresponding to the chip. In this case, since the upper 2 bits of the internal address are “00B (0)”, the flash memory chip to which the page to be accessed belongs is the flash memory chip 2-0, and the chip selection signal # 0 is activated. . Thereby, the flash memory chip 2-0 is in a state where data can be written. On the other hand, the chip selection signals # 1 to # 3 are kept inactive.
[0115]
Next, the flash sequencer block 12 generates a write address in which the lower 5 bits of the internal address # 0 are set to “00000B”, and the lower 18 bits “000000000010000000B” together with the internal write command stored in a predetermined register. The flash memory interface block 10 is instructed to supply the data to 15. The 18-bit internal address and internal read command supplied to the bus 15 are commonly supplied to the flash memory chips 2-0 to 2-3, but the chip selection signal # 0 is activated as described above. Since the chip selection signals # 1 to # 3 are inactive, the internal address and internal read command supplied to the bus 15 are valid only for the flash memory chip 2-0.
[0116]
As a result, the flash memory chip 2-0 is allowed to accept data to be written to page # 0 of block # 4.
[0117]
Next, data to be written to page # 0 of block # 4 is supplied to the bus 15 by the flash sequencer block 12 via the flash memory interface block 10. Here, the data to be written to page # 0 of block # 4 is the corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, start page data 33 and other additional information, all of which are stored in the redundant area 26. Data to be written. In this case, the corresponding logical block address 29 is “000011110100B (500)”, the CRC 31 is a code corresponding to “000011110100B (500)”, the start page flag 32 is “10”, and the start page data 33 is “ 00001 (3) ". No data is written in the other part of the page # 0, that is, the entire part of the user area 25 and the error collection code 28 and other parts of the redundant area 26. However, since writing of data to each page is performed in batches in units of pages, actually, write processing is not performed on the portion where the data is not written, and write data consisting of “all 1” is written. Will be written.
[0118]
The corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, start page data 33 and other additional information stored in the redundant area 26 supplied to the bus 15 are also sent to the flash memory chips 2-0 to 2-3. Although supplied in common, as described above, since the chip selection signal # 0 is in the active state, it is effective only for the flash memory chip 2-0.
[0119]
In this way, the flash memory chip 2-0 in a state where the acceptance of write data is permitted is stored in the corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, start page data 33, and redundant area 26. When the additional information is transferred, the corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, start page data 33, and other additional information stored in the redundant area 26 are stored in the flash memory chip 2-0. Is temporarily stored in a register (not shown).
[0120]
Next, the flash sequencer block 12 issues an internal write command stored in a predetermined register (not shown) to the flash memory chip 2-0. In response to this, the flash memory chip 2-0 receives the corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, start page data 33 and other additional information stored in the redundant area 26 stored in the register. Write to a predetermined position of page # 0 of block # 4 (flash programming).
[0121]
Thereby, the writing process for page # 0 of block # 4 is completed.
[0122]
When the writing process for page # 0 in block # 4 is completed, the writing process for page # 1 in block # 4 is then executed.
[0123]
In the writing process for page # 1 in block # 4, the chip selection signal # 0 is activated in the same manner as described above. Next, the flash sequencer block 12 instructs the flash memory interface block 10 to supply the lower 18 bits “00000000000000010001B” of the internal address # 0 to the bus 15 together with the internal write command stored in a predetermined register. As described above, since the chip selection signal # 0 is in the active state, the internal address and the internal read command supplied to the bus 15 are valid only for the flash memory chip 2-0.
[0124]
As a result, the flash memory chip 2-0 is allowed to accept data to be written to page # 1 of block # 4.
[0125]
Next, data to be written to page # 1 of block # 4 is supplied to the bus 15 by the flash sequencer block 12 via the flash memory interface block 10. Here, data to be written to page # 1 of block # 4 includes user data corresponding to host address # 0, error collection code 28 corresponding to the user data, corresponding logical block address 29, CRC 31, and start page flag 32. , Start page data 33 and other additional information stored in the redundant area 26. Among these, the corresponding logical block address 29, CRC 31, start page flag 32, and start page data 33 have the same contents as these data for page # 0.
[0126]
Similar to the above, these data are temporarily stored in a register (not shown) provided in the flash memory chip 2-0, and in response to the issuance of an internal write command, predetermined data in page # 1 of block # 4 is stored. Is written at the position of. That is, user data corresponding to the host address # 0 is stored in the user area 25 of the page # 1, and the error correction code 28, the corresponding logical block address 29, the CRC 31, the start page flag 32, and the start area are stored in the redundant area 26. The page data 33 and other additional information are stored.
[0127]
This completes the writing process for page # 1 in block # 4.
[0128]
When the writing process for page # 1 in block # 4 is completed, the writing process for page # 2 in block # 4 is then executed.
[0129]
The writing process for page # 2 in block # 4 is performed using internal address # 1, and the procedure is the same as the writing process for page # 1 in block # 4. As a result, the user data corresponding to the host address # 1 is stored in the user area 25 of page # 2, and the error correction code 28, the corresponding logical block address 29, the CRC 31, the start page flag 32, The start page data 33 and other additional information are stored.
[0130]
This completes the writing process for page # 2 of block # 4.
[0131]
When the writing process for page # 2 in block # 4 is completed, the writing process for page # 3 in block # 4 is then executed.
[0132]
The writing process for page # 3 in block # 4 is the same as the writing process for page # 0 in block # 4 described above, except that the start page flag 32 and start page data 33 are not written. As a result, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the redundant area 26 of page # 3.
[0133]
This completes the writing process for page # 3 of block # 4.
[0134]
When the writing process for page # 3 in block # 4 is completed, the writing process for page # 31 in block # 4 is then executed.
[0135]
The writing process for page # 31 of block # 4 is the same as the writing process for page # 3 of block # 4 described above. As a result, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the redundant area 26 of page # 31.
[0136]
Thereby, a series of write processing is completed.
[0137]
FIG. 8 is a schematic diagram showing the contents of block # 4 in a state where the series of write processing is completed.
[0138]
In FIG. 8, with respect to the user area 25, the portion where user data is stored is hatched, and for the redundant area 26, only the corresponding logical block address 29, the start page flag 32, and the start page data 33 are shown. The error collection code 28, CRC 31, and other additional information are omitted.
[0139]
As shown in FIG. 8, since user data is stored only in pages # 1 and # 2 of block # 4 and no user data is stored in other pages, the start page in the block is “3”. It can be seen that this value is stored as start page data 33 of page # 0. For this reason, the controller 3 can know that pages # 3 to # 31 of this block are empty pages, and then the host computer 5 writes data to pages # 3 to # 31 of block # 4. Even if requested, it is possible to directly write data to pages # 3 to # 31 without performing inter-block transfer.
[0140]
In the above example, the start page flag 32 and the start page data 33 are also written in pages other than the page # 0 that is the first page (pages # 1 and # 2 in which user data is written). It can be omitted.
[0141]
Write operation 2 (when adding data to a used block and writing)
When data is added and written to a block in which data is already stored (used block), additional data is written to the block by referring to the corresponding start page storage area in the address conversion table 27. It is determined whether or not it is possible.
[0142]
In this determination, first, the start page relating to the block is specified. As described above, there are a method of specifying the start page by searching for the start page and a method of specifying directly from the start page stored in the start page storage area in the address conversion table 27.
[0143]
The identification of the start page by the former method is executed when the start page exists but the controller 3 is activated and data has not yet been written to the block. That is, when the address conversion table 27 is created, the corresponding logical block address 29 included in page # 0 (or pages # 1 to # 3) of the block indicates a valid logical block address, and the start When the page flag is “1x”, the corresponding start page storage area in the address conversion table 27 is set to “00001B”. In this case, the controller 3 performs the start page search to start the block concerned. The page can be specified.
[0144]
On the other hand, the specification of the start page by the latter method is executed when data is written to the block at least once after the controller 3 is activated as described in the write operation 1 above. That is, when data is written to the block at least once, the start page is written in the corresponding start page storage area in the address conversion table 27 as described above. In this case, the controller 3 It is possible to specify the start page related to the block by referring to the start page storage area.
[0145]
When the start page is specified by any of the methods in this manner, the start page is then compared with the first page of the page to be written, so that additional data can be written. Is finally determined. This determination can be made by additionally writing data if the 5-bit value indicating the first page of the page to be written is the same as or exceeding the 5-bit value indicating the start page. If the 5-bit value indicating the first page of the page to be written is less than the 5-bit value indicating the start page, additional data cannot be written.
[0146]
If it is determined that additional data cannot be written as a result of this determination, inter-block transfer is performed as usual.
[0147]
On the other hand, if it is determined as a result of this determination that additional writing of data is possible, additional data writing processing, which will be described in detail below, is performed.
[0148]
When an additional data writing process is performed, the process to be performed differs depending on whether or not the first page of the page in which user data is to be written matches the start page.
[0149]
First, when the top page of a page to which user data is to be written matches the start page, that is, when user data is written to the start page, a page that becomes a new start page by the writing process Are written in the redundant area 26 of each page where user data is to be written as start page data 33.
[0150]
On the other hand, if the first page of the page to be written does not match the start page, that is, if user data is not written to the start page, the page that becomes the new start page by the writing process Are written as start page data 33 in the redundant area 26 of the current start page and each page to be written.
[0151]
Further, when additional writing of data is performed, the page number to be a new start page is written in the redundant area 26 of the current start page by the writing process. However, if the start page does not exist as a result of the writing process, that is, if page # 31 is included in the page to which user data is to be written, the start page flag 32 of the redundant area 26 of page # 0. Is rewritten to “0x”.
[0152]
Here, the page that becomes a new start page is a page next to the last page of the page to be written.
[0153]
The above-described data writing process for the empty block will be described in more detail with a specific example.
[0154]
First, the case where the first page of the page to which user data is to be written matches the start page will be described.
[0155]
When the first page of the page where user data is to be written matches the start page
Here, in a state immediately after the above-described write operation 1 is completed, an external write command that is a kind of external command and two host addresses “0000001111010000011B” from the host computer 5 via the bus 14, the connector 4, and the bus 13. ”(Host address # 0) and“ 00000011111000010000B ”(host address # 1) and data to be written to these host addresses will be described as an example.
[0156]
The basic operation of the controller 3 when the host addresses # 0 and # 1 and the external write command are supplied to the controller 3 is as described above, and the description of the overlapping parts is omitted.
[0157]
Conversion to the internal address is performed as follows.
[0158]
First, under the control of the microprocessor 6, the upper 15 bits are extracted from the 20-bit host address and divided by “8000”. Then, the flash memory chip to be accessed is specified by the quotient (0 to 3) obtained by the division, and the logical block address is specified by the remainder (0 to 7999).
In this example, since the upper 15 bits of the host address are “00000011110100B”, the quotient is “00000B (0)” and the remainder is “0111110100B (500)”. As a result, the selected flash memory chip becomes the flash memory chip 2-0, and the logical block address becomes the logical block address # 500.
[0159]
Next, under the control of the microprocessor 6, the flag corresponding to the physical block address storage area # 500 is read from the table # 0 in the address conversion table 27 based on the logical block address # 500. In this example, the flag is “1”, and it is detected that there are blocks corresponding to the host addresses # 0 and # 1. In response to this, the contents stored in the physical block address storage area # 500 are read out. In this example, the content of the physical block address storage area # 500 is “000000000000100B”, and accordingly, the block corresponding to the host addresses # 0 and # 1 is the block # 4 in the flash memory chip 2-0. Is detected.
[0160]
Next, under the control of the microprocessor 6, the start page storage area # 500 is selected from the table # 0 in the address conversion table 27 based on the logical block address # 500, and the contents stored therein are read out. It is. In this example, the content of the start page storage area # 500 is “00011B (3)”.
[0161]
When the start page is read in this way, the comparison with the first page of the page to be written is performed under the control of the microprocessor 6. In this case, since the first page of the page to be written is indicated by the host address # 0, the value “00011 (3)” of the start page and the value “00011 (3) of the lower 5 bits of the host address # 0 ) ”Will be compared. In this way, in this example, since the value “00011 (3)” of the lower 5 bits of the host address # 0 matches the value “00011 (3)” of the start page, additional data can be written. It is judged that.
[0162]
Further, under the control of the microprocessor 6, data is generated by adding 1 to the lower 5 bits of the host address # 1 indicating the last page of the page in which user data is to be written, thereby generating a new start page. The The start page value is temporarily held in the ECC block 11 as start page data. In this case, since the lower 5 bits of the host address # 1 are “00100 (4)”, the start page data stored in the ECC block 11 is “00101 (5)”.
[0163]
Under the control of the microprocessor 6, the selected chip number, the physical block address, and the lower 5 bits of the host addresses # 0 and # 1 are combined in this order. The combined address becomes an internal address. In this case, the selected chip number is “00B”, the physical block address is “000000000000100B”, and the lower 5 bits of the host addresses # 0 and # 1 are “00011B” and “00100B”, respectively. The obtained internal addresses # 0 and # 1 are “00000000000010000011B” and “00000000000010000100B”, respectively.
[0164]
Further, the start page “00101 (5)” is overwritten in the start page storage area # 500 corresponding to the physical block address storage area # 500.
[0165]
Thus, the conversion from the host address # 0, # 1 to the internal address # 0, # 1 is completed. As a result, page # 3 of block # 4 in flash memory chip 2-0 is accessed by internal address # 0, and block # 4 in flash memory chip 2-0 is accessed by internal address # 1. 4 page # 4.
[0166]
Thereafter, when setting to a register (not shown) included in the flash sequencer block 12 is completed, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is executed. In this example, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is performed by writing user data and various redundant data to page # 3 of block # 4 in the flash memory chip 2-0 and user data for page # 4 of the same block. And various redundant data are written in order.
[0167]
First, the writing process for page # 3 of block # 4 will be described.
[0168]
Note that page # 3 of block # 4 has already been written to the corresponding logical block address 29 in the write operation 1, but all the flash memory cells 16 constituting the user area 25 are in the erased state (logical value). = 1), user data can be written.
[0169]
In the writing process for page # 3 in block # 4, the flash sequencer block 12 activates the chip selection signal # 0 based on the upper 2 bits of the internal address # 0 stored in a predetermined register. Thereby, the flash memory chip 2-0 is in a state where data can be written. On the other hand, the chip selection signals # 1 to # 3 are kept inactive.
[0170]
Next, the flash sequencer block 12 instructs the flash memory interface block 10 to supply the lower 18 bits “000000000000010011B” of the internal address # 0 to the bus 15 together with the internal write command stored in a predetermined register. As described above, since the chip selection signal # 0 is in the active state, the internal address and the internal read command supplied to the bus 15 are valid only for the flash memory chip 2-0.
[0171]
As a result, the flash memory chip 2-0 is allowed to accept data to be written to page # 3 of block # 4.
[0172]
Next, data to be written to page # 3 of block # 4 is supplied to the bus 15 by the flash sequencer block 12 via the flash memory interface block 10. Here, data to be written to page # 3 of block # 4 includes user data corresponding to host address # 0, error collection code 28 corresponding to the user data, start page flag 32, start page data 33, and redundant area. 26 is other additional information stored in H.26.
[0173]
Similar to the above, these data are temporarily stored in a register (not shown) provided in the flash memory chip 2-0, and in response to the issuance of an internal write command, predetermined data in page # 3 of block # 4 is stored. Is written at the position of. That is, user data corresponding to the host address # 0 is stored in the user area 25 of page # 3, and the error collection code 28, the start page flag 32, the start page data 33, and other additional information are stored in the redundant area 26. Is stored.
[0174]
This completes the writing process for page # 3 of block # 4.
[0175]
When the writing process for page # 3 in block # 4 is completed, the writing process for page # 4 in block # 4 is then executed.
[0176]
The writing process for page # 4 in block # 4 is performed using internal address # 1, and the procedure is the same as the writing process for page # 3 in block # 4. As a result, the user data corresponding to the host address # 1 is stored in the user area 25 of page # 4, and the error collection code 28, the start page flag 32, the start page data 33, and other additions are stored in the redundant area 26. Information is stored.
[0177]
Thereby, a series of write processing is completed.
[0178]
FIG. 9 is a schematic diagram showing the contents of block # 4 in a state where the series of writing processes is completed.
[0179]
In FIG. 9, the user area 25 is hatched in the portion where user data is stored, and the redundant area 26 is shown only with the corresponding logical block address 29, the start page flag 32, and the start page data 33. The error collection code 28, CRC 31, and other additional information are omitted.
[0180]
As shown in FIG. 9, since user data is stored only in pages # 1 to # 4 of block # 4 and no user data is stored in other pages, the start page in the block is “5”. It can be seen that this value is stored as start page data 33 of page # 3. For this reason, the controller 3 can know that the pages # 5 to # 31 of this block are empty pages by the start page search, and then the pages # 5 to # 31 of the block # 4 from the host computer 5. Even when data writing is requested, the data can be directly written to the pages # 5 to # 31 without performing inter-block transfer.
[0181]
In the above example, the start page data 33 is written to pages (page # 4) other than the previous start page (page # 3) among the pages # 3 and # 4 to be written. May be omitted.
[0182]
Further, in the above example, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are not written in pages # 3 and # 4 to be written, but they may be written in page # 4. However, these data written in page # 4 are not used.
[0183]
In the above example, the start page is obtained directly from the start page storage area # 500. However, after the write operation 1 is performed, the controller 3 is reset so that the contents of the SRAM work area 8 are temporarily stored. If it is erased, the start page cannot be obtained directly from the start page storage area # 500. In this case, since the contents of the start page storage area # 500 become “00001B” due to the creation of the address conversion table 27 executed when the controller 3 is reset, it is necessary to obtain the start page by the above-described start page search. .
[0184]
Next, a case where the first page of the page where user data is to be written does not match the start page will be described.
[0185]
When the first page of the page where user data is to be written does not match the start page
Here, in a state immediately after the above-described write operation 1 is completed, an external write command as a kind of external command and a host address “0000001111010000101B” (from the host computer 5 via the bus 14, the connector 4, and the bus 13) ( A case where the host address # 0) and data to be written to the host address are supplied to the flash memory system 1 will be described as an example.
[0186]
First, the basic operation of the controller 3 when the host address # 0 and the external write command are supplied to the controller 3 is as described above, and the description of the overlapping parts is omitted.
[0187]
In this example, the start page value “00011B (3)” stored in the start page storage area # 500 is compared with the first page of the page in which user data is to be written. In this case, since the first page of the page to which user data is to be written is indicated by the host address # 0, the start page value “00011 (3)” and the lower 5 bits of the host address # 0 “00101 ( 5) "will be compared. In this way, in this example, since the value “00101 (5)” of the lower 5 bits of the host address # 0 exceeds the value “00011 (3)” of the start page, additional data can be written. It is judged that there is.
[0188]
Further, under the control of the microprocessor 6, data is generated by adding 1 to the lower 5 bits of the host address # 0 indicating the last page of the page in which user data is to be written, thereby generating a new start page. . The start page value is temporarily held in the ECC block 11 as start page data. In this case, since the lower 5 bits of the host address # 0 are “00101 (5)”, the start page data stored in the ECC block 11 is “00110 (6)”.
[0189]
The procedure for converting the host address to the internal address is as described above, and the internal address # 0 obtained is “00000000000010000101B”.
[0190]
Further, the start page “00110 (6)” is overwritten in the start page storage area # 500 corresponding to the physical block address storage area # 500.
[0191]
Thus, the conversion from the host address # 0 to the internal address # 0 is completed. As a result, the page # 5 of the block # 4 in the flash memory chip 2-0 is accessed by the internal address # 0.
[0192]
Thereafter, when setting to a register (not shown) included in the flash sequencer block 12 is completed, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is executed. In this example, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is performed by writing various redundant data to page # 3 of block # 4 in the flash memory chip 2-0, user data and various redundant data for page # 5 of the same block. It is executed in the order of data writing.
[0193]
First, the writing process for page # 3 of block # 4 will be described.
[0194]
Note that the page # 3 of the block # 4 has already been written to the corresponding logical block address 29 in the write operation 1, but the flash memory cells 16 constituting the start page flag 32 and the start page data 33 are Since all are kept in the erased state (logical value = 1), the start page flag 32 and the start page data 33 can be written.
[0195]
In the writing process for page # 3 in block # 4, the flash sequencer block 12 activates the chip selection signal # 0 based on the upper 2 bits of the internal address # 0 stored in a predetermined register. Thereby, the flash memory chip 2-0 is in a state where data can be written. On the other hand, the chip selection signals # 1 to # 3 are kept inactive.
[0196]
Next, the flash sequencer block 12 generates a write address with the lower 5 bits of the internal address # 0 as the previous start page “00011B”, and the lower 18 bits “000000000000010011B” are stored in the internal register. The flash memory interface block 10 is instructed to be supplied to the bus 15 together with the command. As described above, since the chip selection signal # 0 is in the active state, the internal address and the internal read command supplied to the bus 15 are valid only for the flash memory chip 2-0.
[0197]
As a result, the flash memory chip 2-0 is allowed to accept data to be written to page # 3 of block # 4.
[0198]
Next, data to be written to page # 3 of block # 4 is supplied to the bus 15 by the flash sequencer block 12 via the flash memory interface block 10. Here, the data to be written to the page # 3 of the block # 4 is the start page flag 32 and the start page data 33.
[0199]
Similar to the above, such data is temporarily stored in a register (not shown) provided in the flash memory chip 2-0, and in response to the issuance of an internal write command, predetermined data in page # 3 of block # 4 is stored. Is written at the position of. That is, the start page flag 32 and the start page data 33 are stored in the redundant area 26 of page # 3.
[0200]
This completes the writing process for page # 3 of block # 4.
[0201]
When the writing process for page # 3 in block # 4 is completed, the writing process for page # 5 in block # 4 is then executed.
[0202]
The writing process for page # 5 of block # 4 is performed using internal address # 0, and the procedure is as already described repeatedly. As a result, user data corresponding to the host address # 0 is stored in the user area 25 of page # 5, and the error collection code 28, the start page data 33, and other additional information are stored in the redundant area 26. .
[0203]
Thereby, a series of write processing is completed.
[0204]
FIG. 10 is a schematic diagram showing the contents of block # 4 in a state where the series of write processing is completed.
[0205]
In FIG. 10, the user area 25 is hatched in the portion where user data is stored, and the redundant area 26 is shown only with the corresponding logical block address 29, the start page flag 32, and the start page data 33. The error collection code 28, CRC 31, and other additional information are omitted.
[0206]
As shown in FIG. 10, since user data is stored only in pages # 1, # 2, and # 5 of block # 4 and user data is not stored in other pages, the start page in the block Is “6”, and it can be seen that this value is stored as the start page data 33 of page # 3. Therefore, the controller 3 can know that the pages # 6 to # 31 of this block are empty pages by the start page search, and then the pages # 6 to # 31 of the block # 4 from the host computer 5. Even when data writing is requested, the data can be directly written to pages # 6 to # 31 without performing inter-block transfer.
[0207]
In the above example, the start page data 33 is also written to the page # 5 to be written, but this may be omitted.
[0208]
Further, in the above example, the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are not written to the page # 5 to be written, but these may be written. However, these are not used as described above.
[0209]
In the above example, the start page is obtained directly from the start page storage area # 500. However, after the write operation 1 is performed, the controller 3 is reset so that the contents of the SRAM work area 8 are temporarily stored. If it is erased, it is necessary to obtain the start page by the above-described start page search.
[0210]
In the above example, the page in which user data is additionally written is page # 5 and the new start page is page # 6. However, the page is added to the page in which user data is additionally written. If # 30 is included and the new start page becomes page # 31, the start page flag 32 of the current start page (page # 3) is set to “0”. This indicates that the start page is not page # 3 but page # 31, and this can be detected by start page search.
[0211]
Write operation 3 (when writing data to the last page # 31)
When writing data to the last page # 31, the start page of the first page # 0 of the block regardless of whether the block is an empty block or a block in which data is already stored (used block) “0” is stored in the flag 32, and “00000B” is stored in the corresponding start page storage area of the address conversion table 27. This indicates that additional writing of data to the block is not possible.
[0212]
The above-described data writing process for the empty block will be described in more detail with a specific example.
[0213]
Here, in a state immediately after the above-described write operation 1 is completed, an external write command, which is a kind of external command, and a host address “00000011111101111111B” (from the host computer 5 via the bus 14, the connector 4 and the bus 13). A case where the host address # 0) and data to be written to the host address are supplied to the flash memory system 1 will be described as an example.
[0214]
First, the basic operation of the controller 3 when the host address # 0 and the external write command are supplied to the controller 3 is as described above, and the description of the overlapping parts is omitted.
[0215]
In this example, the start page value “00011B (3)” stored in the start page storage area # 500 is compared with the first page of the page in which user data is to be written. In this case, since the first page of the page to which user data is to be written is indicated by the host address # 0, the start page value “00011 (3)” and the lower 5 bits of the host address # 0 value “11111 ( 31) ". As described above, in this example, since the value “11111 (31)” of the lower 5 bits of the host address # 0 exceeds the value “00011 (3)” of the start page, additional data can be written. It is judged that there is.
[0216]
The procedure for converting the host address to the internal address is as described above, and the internal address # 0 obtained is “0000000000000001111111B”.
[0217]
Further, in response to the value of the lower 5 bits of the host address # 0 being “11111 (31)”, the value “00000 (0) is stored in the start page storage area # 500 corresponding to the physical block address storage area # 500. ) "Is overwritten.
[0218]
Thus, the conversion from the host address # 0 to the internal address # 0 is completed. As a result, the page # 31 of the block # 4 in the flash memory chip 2-0 is accessed by the internal address # 0.
[0219]
Thereafter, when setting to a register (not shown) included in the flash sequencer block 12 is completed, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is executed. In this example, a series of write operations by the flash sequencer block 12 is performed by writing various redundant data to page # 0 of block # 4 in the flash memory chip 2-0, user data and various redundant data for page # 31 of the same block. It is executed in the order of data writing.
[0220]
First, the writing process for page # 0 of block # 4 will be described.
[0221]
Note that the page # 0 of the block # 4 has already been written to the corresponding logical block address 29 in the write operation 1, but the flash memory cell 16 constituting the upper bits of the start page flag 32 is in the erased state. Since (logical value = 1) is maintained, the start page flag can be written.
[0222]
In the writing process for page # 0 of block # 4, the flash sequencer block 12 activates the chip selection signal # 0 based on the upper 2 bits of the internal address # 0 stored in a predetermined register. Thereby, the flash memory chip 2-0 is in a state where data can be written. On the other hand, the chip selection signals # 1 to # 3 are kept inactive.
[0223]
Next, the flash sequencer block 12 generates a write address in which the lower 5 bits of the internal address # 0 are set to “00000B”, and the lower 18 bits “000000000010000000B” together with the internal write command stored in a predetermined register on the bus 15. To the flash memory interface block 10. As described above, since the chip selection signal # 0 is in the active state, the internal address and the internal read command supplied to the bus 15 are valid only for the flash memory chip 2-0.
[0224]
As a result, the flash memory chip 2-0 is allowed to accept data to be written to page # 0 of block # 4.
[0225]
Next, data to be written to page # 0 of block # 4 is supplied to the bus 15 by the flash sequencer block 12 via the flash memory interface block 10. Here, the data to be written to page # 0 of block # 4 is the start page flag 32.
[0226]
Similar to the above, such data is temporarily stored in a register (not shown) provided in the flash memory chip 2-0, and in response to the issuance of an internal write command, predetermined data in page # 0 of block # 4 is stored. Is written at the position of. That is, the start page flag 32 having a value “00” is stored in the redundant area 26 of the page # 0.
[0227]
Thereby, the writing process for page # 0 of block # 4 is completed.
[0228]
When the writing process for page # 0 in block # 4 is completed, the writing process for page # 31 in block # 4 is then executed.
[0229]
The writing process for page # 31 of block # 4 is performed using the internal address # 0, and the procedure is as already described repeatedly. As a result, user data corresponding to the host address # 0 is stored in the user area 25 of the page # 31, and the error collection code 28 and other additional information are stored in the redundant area 26.
[0230]
Thereby, a series of write processing is completed.
[0231]
FIG. 11 is a schematic diagram showing the contents of block # 4 in a state where the series of write processing is completed.
[0232]
In FIG. 11, the user area 25 is hatched in the portion where user data is stored, and the redundant area 26 is shown only with the corresponding logical block address 29, the start page flag 32, and the start page data 33. The error collection code 28, CRC 31 and other additional information are omitted.
[0233]
As shown in FIG. 11, since user data is stored in the last page # 31 of block # 4, there is no start page in the block. For this purpose, the value of the start page flag 32 of the first page # 0 is set to “00”, and the content of the start data storage area # 500 corresponding to the block is set to “00000B”. For this reason, the controller 3 can know that there is no start page in this block, and if the host computer 5 subsequently requests writing of data to any page of the block # 4, the block 3 Transfer is performed.
[0234]
In the above example, the start page is obtained directly from the start page storage area # 500. However, after the write operation 1 is performed, the contents of the SRAM work area 8 are temporarily stored when the controller 3 is reset. If it is erased, it is necessary to obtain the start page by the above-described start page search.
[0235]
As described above, in the flash memory system 1 according to the present embodiment, when data is written to an empty block, the page to which user data is to be written and the page to which user data is to be written are related. Since the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the redundant area 26 of pages # 0 to # 3 and # 31 of the block, an error has occurred in the corresponding logical block address 29 included in the first page (page # 0). Even in this case, it is possible to reliably specify the logical block address corresponding to the block. In addition, since the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are not stored in the redundant area 26 of the block that is not the page to which user data is to be written and is not the pages # 0 to # 3 and # 31, it is wasted due to unnecessary writing processing Writing time does not occur. Therefore, a series of processes necessary for data writing can be performed at higher speed.
[0236]
In the present invention, since the concept of a start page is used and it is guaranteed that a page after the start page is always an empty page among a plurality of pages constituting each block, data has already been written. Even if data write to a certain block is requested, if this is a data write request to a page after the start page, data is directly written to the block without performing inter-block transfer. It becomes possible. Therefore, a series of processes necessary for data writing can be performed at higher speed.
[0237]
Moreover, in the flash memory system 1 according to the present embodiment, the start page data 33 is stored in the redundant area 26 of each page, and the start page is expressed by a link using the start page data 33. When creating the conversion table 27, it is only necessary to read the first page (page # 0) of each block. Since such a reading process is a process normally performed at the time of initial setting (reset) of the controller 3, the time required for the initial setting operation is not increased by applying the present invention.
[0238]
In the flash memory system 1 according to the present embodiment, the start page of the block in which data has been once written is stored in the corresponding start page storage area. Is performed, the start page can be obtained very quickly.
[0239]
The present invention can be realized as a PC card based on a unified standard published by PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Furthermore, in recent years, with the development of high integration technology of semiconductor devices, more compact memory cards such as “CompactFlash (registered trademark of SanDisk Corporation)” proposed by CFA (Compact Flash Association), MultiMediaCard Association, etc. The present invention can be applied to “MMC (MultiMediaCard)” proposed by Sony Corporation, “Memory Stick (trademark of Sony Corporation)” proposed by Sony Corporation, and the like.
[0240]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
[0241]
For example, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, when data is written to an empty block, it is stored in the redundant area 26 of pages # 0 to # 3 of the block regardless of the page to which user data is to be written. The corresponding logical block address 29 and the CRC 31 are stored, but the target to write the corresponding logical block address 29 and the CRC 31 is not limited to the pages # 0 to # 3 regardless of the page to which the user data is to be written. Any continuous page including page # 0 may be used. For example, pages # 0 to # 2 may be used. Also in this case, when an error in the corresponding logical block address 29 is detected in the last page (excluding page # 31) in which the corresponding logical block address 29 and CRC 31 are written, the block is handled as a defective block. become.
[0242]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, the start page data 33 is stored in the redundant area 26 of each page, and the start page is expressed by a link using the start page data 33. The start page representation method is not limited to this, and the start page may be represented by other methods. For example, for each block, information on all the empty pages may be developed in the address conversion table 27, and additional data may be written based on this information. In this case, unlike the flash memory system 1 according to the above embodiment, since the information about all the empty pages is used, additional writing of data is performed more effectively, and the frequency of transfer between blocks is further increased. Can be reduced. However, in this case, since it takes a long time to develop the information regarding all the empty pages in the address conversion table 27, the initial setting operation of the controller 3 is delayed.
[0243]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, the 2-bit start page flag 32 is used. However, the start page flag 32 is set to 1 bit, and in page # 0, does the start page exist in the block? May be used to display whether or not the corresponding start page is valid on pages # 1 to # 30.
[0244]
Further, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, in the start page search, if the referenced start page flag 32 is “x0”, the search is terminated and the page is set as the start page. The start page data 33 is referred to, and if the referenced start page data 33 is “11111 (31)”, the search may be terminated and the page may be used as the start page. In this case, at least for the page whose start page data 33 is “11111 (31)”, the start page data “11111 (31)” indicates the end of the start page search, or the start page is the page. It is necessary to distinguish whether it indicates # 31 using the start page flag 32 or the like.
[0245]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, in the start page search, there is no restriction on the page to which the reference destination start page flag 32 belongs, but the page number of the page to which the reference destination start page flag 32 belongs. Is smaller than the page number of the page to which the reference source start page flag 32 belongs, it may be determined that there is an error in the corresponding start page data 33 and error processing may be performed.
[0246]
Furthermore, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, the start page search has no limit on the number of references, but this is limited to a predetermined number (for example, 30 times), and if this is exceeded, Alternatively, it may be determined that there is an error in at least one start page data 33 and error processing may be performed.
[0247]
Further, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, each block is configured by 32 pages, but the number of pages configuring each block is not limited to 32, and other numbers, for example, It may be 16 or 64. The present invention can obtain a more remarkable effect as the number of pages constituting each block increases.
[0248]
Furthermore, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, when data is written to an empty block, even if the page to which user data is to be written is other than pages # 0 to # 3 and # 31, the redundancy is provided. The corresponding logical block address 29 and CRC 31 are stored in the area 26, but they may be omitted.
[0249]
Further, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, the address conversion table 27 related to all physical blocks in which data is stored is expanded on the SRAM work area 8. In the present invention, all these physical blocks are stored. It is not essential to expand the address conversion table related to the block, and only a part of them may be expanded. In this case, the storage capacity required for the SRAM work area 8 can be reduced. However, when only the address translation table related to some physical blocks is expanded in this way, it is necessary to update the address translation table every time access to a physical block not included in the address translation table is requested. .
[0250]
In the above embodiment, the flash memory system 1 has a card shape, and the four flash memory chips 2-0 to 2-3 and the controller 3 are integrated in one card. The flash memory system according to the present invention is not limited to a card shape, and may be another shape, for example, a stick shape.
[0251]
Furthermore, in the above embodiment, the flash memory system 1 is configured by integrating the four flash memory chips 2-0 to 2-3 and the controller 3 in one card. 2-0 to 2-3 and the controller 3 do not have to be integrated in the same casing, and may be packaged in separate casings. In this case, the housing in which the flash memory chips 2-0 to 2-3 are packaged and the housing in which the controller 3 is packaged have connectors for realizing electrical and mechanical connections with the other. With such a connector, the housing in which the flash memory chips 2-0 to 2-3 are packaged is detachably attached to the housing in which the controller 3 is packaged. Furthermore, the flash memory chips 2-0 to 2-3 do not have to be integrated in the same casing, and may be packaged in separate casings.
[0252]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, each of the flash memory chips 2-0 to 2-3 is a semiconductor chip having a storage capacity of 128 Mbytes (1 Gbit). The storage capacity of −0 to 2-3 is not limited to 128 Mbytes (1 Gbit), and may be a different capacity, for example, 32 Mbytes (256 Mbits).
[0253]
Further, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, 512 bytes are set as one page, which is the minimum access unit. However, the minimum access unit is not limited to 512 bytes, and has a different capacity. Also good.
[0254]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, each flash memory cell 16 configuring the flash memory chips 2-0 to 2-3 holds 1-bit data. By controlling the amount of electrons to be injected in a plurality of stages, data of 2 bits or more may be held.
[0255]
In the flash memory system 1 according to the above embodiment, the erased block queue 30 is configured by assigning two queues to the flash memory chips 2-0 to 2-3, respectively. The number of queues assigned to the flash memory chips 2-0 to 2-3 is not limited to two, but may be other numbers, for example, one or eight.
[0256]
Further, in the flash memory system 1 according to the above embodiment, a NAND flash memory chip is used as the flash memory chip 2, but the flash memory that can be controlled by the present invention is not limited to the NAND type. It is also possible to control other types, for example, AND type flash memories.
[0257]
Furthermore, in the present invention, means does not necessarily mean a physical means, but includes cases where the functions of each means are realized by software. Further, the function of one means may be realized by two or more physical means, or the functions of two or more means may be realized by one physical means.
[0258]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the corresponding logical address is not written correctly or the value of the already written corresponding logical address has changed for some reason, the logical address and the physical address It is possible to provide a memory controller, a flash memory system, and a flash memory control method capable of recognizing a correct correspondence relationship with an address.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a flash memory system 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of each flash memory cell 16 constituting the flash memory chips 2-0 to 2-3.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a flash memory cell 16 in a write state.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a structure of an address space of the flash memory chip 2-0.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a data structure of a redundant area 26;
FIG. 6 is a schematic diagram showing a data structure of an address conversion table 27 stored in the SRAM work area 8;
7 is a schematic diagram showing a data structure of an erased block queue 30 stored in the SRAM work area 8. FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a state in which data is written in pages # 1 and # 2 of block # 4.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a state in which data is written in pages # 1 to # 4 of block # 4.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state in which data is written in pages # 1, # 2, and # 5 of block # 4.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state in which data is written to pages # 1, # 2, and # 31 of block # 4.
[Explanation of symbols]
1 Flash memory system
2-0 to 2-3 flash memory chip
3 Controller
4 Connector
5 Host computer
6 Microprocessor
7 Host interface block
8 SRAM work area
9 buffers
10 Flash memory interface block
11 ECC block
12 Flash sequencer block
13-15 Bus
16 Flash memory cell
17 P-type semiconductor substrate
18 Source diffusion region
19 Drain diffusion region
20 Tunnel oxide film
21 Floating gate electrode
22 Insulating film
23 Control gate electrode
24 channels
25 User area
26 Redundant area
27 Address conversion table
28 Error collection code
29 Corresponding logical block address
30 Erased block queue
31 Cyclic redundancy bit for logical block address
32 Start page flag
33 Start page data

Claims (10)

ブロックアドレス及びページアドレスに基づいてそれぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるメモリにアクセスするメモリコントローラであって、ホストコンピュータよりホストアドレスを指定したユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ホストアドレスに基づいた前記ブロックアドレス及び前記ページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えるメモリコントローラ。A memory controller for accessing a memory composed of a plurality of blocks each including a plurality of pages based on a block address and a page address, in response to a request for writing user data specifying a host address from a host computer Address generating means for generating the block address and the page address based on the host address ; additional information generating means for generating additional information corresponding to the block address; a page specified by the page address and the first page without writing the block address and the additional information in any neither page of a predetermined plurality of pages continuous comprising, at least, writing hand writing the block address and the additional information with respect to said predetermined plurality of pages Memory controller with a door. 前記付加情報が、前記ブロックアドレスに含まれる誤りを検出可能な情報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。  The memory controller according to claim 1, wherein the additional information is information capable of detecting an error included in the block address. 前記所定の複数ページが、少なくとも連続した4ページであることを特徴とする請求項1または2に記載のメモリコントローラ。  3. The memory controller according to claim 1, wherein the predetermined plurality of pages are at least four consecutive pages. 前記先頭ページに書き込まれた前記ブロックアドレス及び前記付加情報を読み出す読み出し手段と、読み出された前記付加情報に基づいて読み出された前記ブロックアドレスに誤りが含まれているか否かを判断する誤り検出手段とをさらに備え、前記誤り検出手段が、読み出された前記ブロックアドレスに誤りが含まれていると判断したことに応答して、前記読み出し手段が、前記先頭ページの次のページに書き込まれた前記ブロックアドレス及び前記付加情報を読み出すことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のメモリコントローラ。 Read means for reading the block address and the additional information written in the first page, and an error for determining whether or not the block address read based on the read additional information contains an error Detecting means, and in response to the error detecting means determining that the read block address contains an error, the reading means writes to the next page of the first page 4. The memory controller according to claim 1, wherein the read block address and the additional information are read out. 前記書き込み手段が、前記ページアドレスにより特定されるページ及び前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のメモリコントローラ。5. The memory according to claim 1, wherein the writing unit writes the block address and the additional information to a page specified by the page address and the predetermined plurality of pages. 6. controller. ホストコンピュータより供給されるホストアドレスに基づいてそれぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるメモリにアクセスするメモリコントローラであって、前記ホストアドレスに基づいて論理ブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記論理ブロックアドレスに対応する物理ブロックアドレスが存在するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記論理ブロックアドレスに対応する物理ブロックアドレスが存在しないと判断されたことに応答して前記複数のブロックから空きブロックを選択する空きブロック選択手段と、前記論理ブロックアドレスの誤りを検出可能な付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記空きブロック選択手段により選択された空きブロックを構成する複数のページのうち、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記論理ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記論理ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えるメモリコントローラ。A memory controller for accessing a memory composed of a plurality of blocks each including a plurality of pages based on a host address supplied from a host computer, wherein the address generation means generates a logical block address and a page address based on the host address If, in response to said determining means for physical block address to determine whether there corresponding to the logical block address, a physical block address corresponding to the logical block address by the determining means determines that there is no Empty block selecting means for selecting an empty block from the plurality of blocks, additional information generating means for generating additional information capable of detecting an error in the logical block address, and an empty block selected by the empty block selecting means. Configure multiple In the page, at least the predetermined plurality of pages without writing the logical block address and the additional information in a page that is not any of the continuous predetermined plurality of pages including the page specified by the page address and the first page. A memory controller comprising: a writing means for writing the logical block address and the additional information to a page. 前記所定の複数ページに書き込まれた前記論理ブロックアドレスのうち前記付加情報に基づき誤りのない論理ブロックアドレスを特定し、これに基づいてアドレス変換テーブルを作成するテーブル作成手段をさらに備え、前記判断手段が、前記アドレス変換テーブルを参照することによって前記判断を行うことを特徴とする請求項6に記載のメモリコントローラ。The determination unit further includes a table creating unit that identifies an error-free logical block address based on the additional information among the logical block addresses written in the predetermined plurality of pages, and creates an address conversion table based on the specified logical block address. The memory controller according to claim 6, wherein the determination is performed by referring to the address conversion table. それぞれ複数のページを含む複数のブロックからなるフラッシュメモリと、ホストコンピュータより供給されるホストアドレスに基づいて前記フラッシュメモリにアクセスするメモリコントローラとを備え、前記コントローラが、前記ホストアドレスに基づいてブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成手段と、前記ホストコンピュータよりユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成手段と、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込み手段とを備えることを特徴とするフラッシュメモリシステム。A flash memory including a plurality of blocks each including a plurality of pages; and a memory controller that accesses the flash memory based on a host address supplied from a host computer, the controller including a block address based on the host address Address generating means for generating a page address, additional information generating means for generating additional information corresponding to the block address in response to a request for writing user data from the host computer, and the page address. The block address and the additional information are not written to a page that is not one of the consecutive predetermined pages including the specified page and the first page, and at least the block address for the predetermined plurality of pages. And a flash memory system comprising: a writing means for writing the additional information. ホストコンピュータよりホストアドレスを指定したユーザデータの書き込みが要求されたことに応答して、前記ホストアドレスに基づいたブロックアドレス及びページアドレスを生成するアドレス生成ステップと、前記ブロックアドレスに対応する付加情報を生成する付加情報生成ステップと、前記ページアドレスにより特定されるページ及び先頭ページを含む連続した所定の複数ページのいずれでもないページには前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込むことなく、少なくとも、前記所定の複数ページに対して前記ブロックアドレス及び前記付加情報を書き込む書き込みステップとを備えるフラッシュメモリの制御方法。In response to a request from the host computer to write user data specifying a host address, an address generation step for generating a block address and a page address based on the host address, and additional information corresponding to the block address A step of generating additional information , and at least the predetermined address without writing the block address and the additional information in a page that is not any of a plurality of consecutive predetermined pages including the page specified by the page address and the first page. And a write step for writing the block address and the additional information to a plurality of pages. 前記所定の複数ページに対し、誤りのないブロックアドレスが得られるまで前記書き込みステップにより書き込まれた前記ブロックアドレスを読み出す読み出しステップをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のフラッシュメモリの制御方法。10. The flash memory control method according to claim 9, further comprising a read step of reading the block address written by the write step until an error-free block address is obtained for the predetermined plurality of pages. .
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