フラッシュ・メモリ式外部記憶装置およびフラッシュ・メモリ式外部記憶方法
【課題】単純で軽便で携帯しやすく使用しやすく高信頼性、大容量、高速度のデータ記憶装置及び方法を提供する。
【解決手段】フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がデータ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、ファームウェアがデータ処理システムのドライバーと協働することで、ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムをコールされ、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、ディスク操作指令のフォーマットによるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置への操作要求を処理するように設けられる。
【解決手段】フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がデータ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、ファームウェアがデータ処理システムのドライバーと協働することで、ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムをコールされ、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、ディスク操作指令のフォーマットによるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置への操作要求を処理するように設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ処理システムの記憶装置に関し、特に小型、手持ち式、携帯式データ処理システムの外部記憶方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータが登場して以来、コンピュータ外部記憶装置の改善は、ずっと社会に注目されてきており、磁気ドラム、磁気テープの使用からフロッピ・ディスクとハード・ディスクでデータとファイルの転換、記憶、バックアップが行われてきた。しかし、十数年来、パソコン技術の発展は日進月歩だが、リムーバブル外部記憶装置としてのフロッピ・ディスクの技術はずっと改良されてないままで、その寸法だけが８インチから５．２５インチに、さらに３．５インチへとされ、その容量が１．４４Ｍバイトへの拡大を成し遂げてからは、ほとんど足踏み状態のままで、十数年前と変わらないのが現状である。周知の通り、フロッピ・ディスクは容量が小さい、速度が遅い、壊れやすい、信頼性が低い、特にフロッピ・ディスク・ドライバーの容積が大きくしかも扱いにくいなどという欠点があり、これらの欠点はユーザにとって非常に不便である。近年になって、他の記憶装置が市販されようになった、例えば、超大容量ＺＩＰディスク、ムービング・マグネット・オプティカル・ディスク（ＭＯ）等がある。これらの記憶装置はフロッピ・ディスクにない、例えば、容量が大きい、信頼性がフロッピ・ディスクより高い等の利点を備えたが、それにしても、依然としてそれらの記憶装置に容積が大きく且つ扱いにくい物理ドライバーが必要で、携帯し難く使用が複雑で外部電源が必要であり、普及が難しく高価格等の欠点があるため、ごく少数のパソコンにしか取り付けられていない。また、内装ドライバーを取りつける時に、パソコンをパワーオフして、パソコン本体のハウジングを開けて、本体の中に適当な位置を見付けて、ドライバーを取り付けて、ハウジングを復旧して、パソコンを立ち上げて、ドライビング・プログラムをインストールするなどしなければならない。上記全ての手順を終らせてはじめて使えるようになる。明らかにパソコンに、詳しくないユーザにとっては言うまでもなく、普通のユーザひいては専門家にとっても、その使用が面倒臭く感じられるかもしれない。
【０００３】
上記を纏めてみると、今の技術ベースのフロッピ・ディスク及びその他の外部記憶装置を代替もしくは補強できる一種の新たなパソコン外部記憶装置に対する必要性が社会に差し迫ってきた。とりわけ、ノート・パソコンと手持ち設備が日に日に普及しつつある現在はこの必要が切迫し、ノートパソコンと手持ち設備とを軽便、小容積、携帯しやすくしなければならないからである。が、フロッピ・ドライバー及びその他のドライバーは容積が大きく扱いにくくてそれにふさわしくない。実際は、軽便、携帯しやすくするため、世界で、パソコンに内装フロッピ・ドライバー或いはＭＯドライバーを付けないようにするケースが増えつつある。
【０００４】
従来の汎用シリアル・バス（ＵＳＢ）は一つの新しいパソコン技術であり、そのスタンダードがＩｎｔｅｌ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ｃｏｍｐａｑ等の国際大手会社で作り出され、パソコンの使用をもっと簡単、容易、迅速にさせ、そして従来のシリアル・インタフェース、パラレル・インタフェース、キーボード等を代替するのが目的である。今時、全てのＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）II或いは性能のもっといいパソコン（コンパチブル機種も含めて）にはＵＳＢインタフェースが着装され、ＵＳＢはすでに新たなパソコン業界の標準となり、今後も他より高速度な汎用データ・バス・インタフェース・スタンダードが出される見通しだ。
【０００５】
ＵＳＢ（汎用シリアル・バス）が使えるようになってから、ついに小型及び携帯式データ処理システムの設備に内装フロッピ・ディスク類の記憶装置が着装されない現状には我慢できなくなった上に、フロッピ・ディスク類の記憶装置のメモリ容量が小さく、速度が低く、壊れやすい等の欠点にも我慢がならない、更に我慢できないことはそのドライバーの容積が大きく、取り付けが手間取ることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述の従来技術の問題を解消させる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法及び装置を提供する。電子式フラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）を取り入れて、汎用データ・ハイウェー・インタフェースとプラグ・イン・プレイ等の技術を利用することによって、全てのエレメントとプリント基板が一体的され、即ちモジュール化されるよう、単純で軽便で携帯しやすく使用しやすく高信頼性、大容量、高速度のデータ記憶装置を、パソコン・ユーザに提供し、それに加えて、ソフトウェアだけでその外部記憶装置機能が実現でき、なお同じでないオペレーティング・システムに実現できる。それに、データ・ハイウェーをサポートする各種のデータ処理システムに適用する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は下記の発明により達成される。
【０００８】
本発明は、データを記憶するための少なくとも一つのフラッシュ・メモリ（１）と、前記フラッシュ・メモリ（１）におけるデータ読み出し操作及びデータ書き込み操作を制御するためのものであって、マイクロ・プロセッサ（２１）、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及びＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）からなる記憶制御回路（２）と、その電圧入力側が前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）と接続し前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）と前記フラッシュ・メモリ（１）との間における電圧変換を提供する直流電源変換器（３）とからなるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置であって、前記マイクロ・プロセッサ（２１）は夫々ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）は夫々前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）及び前記マイクロ・プロセッサ（２１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）はバス経由で外部のデータ処理システムのコンピュータに接続され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）内部にインタフェース・スタンダード機能を実現させデータアクセスを制御するファームウェア（Ｆirmware）が装着され、直流電力は、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）経由で前記外部のデータ処理システムから導入され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）と前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に提供されることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るフラッシュ・メモリ式外部記憶方法は、フラッシュ・メモリで外部記憶装置を構成し、かつ、外部記憶装置にＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを設けることと、前記外部記憶装置にてインタフェース・スタンダード機能を実現させデータアクセスを制御するファームウェアを、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを有するデータ処理システムにて前記外部記憶装置を駆動するドライバーを設けることと、前記外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグ・インされることにより、直流電源は前記データ処理システムから前記外部記憶装置に提供されることと、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースの標準に基づいて、前記ファームウェア及び前記ドライバー経由で、前記データ処理システムと前記外部記憶装置との間の情報伝達ルートを形成することと、前記外部記憶装置は、前記ドライバー経由で、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４の標準方法で変換されたデータ読み出し操作指令或いはデータ書き込み操作指令であるデータ操作指令を受けることと、前記ファームウェアは、前記データ操作指令を実行し、操作結果を前記データ処理システムのコンピュータに伝送することを特徴とする。
【００１０】
前記ファーム・ウェアは、初期化後に、標準インタフェースの操作リクェストと電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の所定操作リクェストを処理し、該処理の結果をリクェスタに返送するのに用いられる。一方、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のドライバー（Ｄriver）はオペレーティング・システムにインストールされる。これにより、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をプラグ・インすると初期化がスタートし、オペレーティング・システムのトップ・レイヤーからリムーバブル外部記憶装置を配分するコマンドを発し対応するデバイス・アイデンティファイアを割り当てる。そして、該ドライバーは、従来の「ディスク」操作と同様に前記外部記憶装置に対する操作があったと判断した時に、本来のディスク・オプレート・インストラクション様式を電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置における特定な操作コマンドに転換して、オペレーティング・システムのボトム・レイヤーとインタフェース・コントロール回路とを介してその操作コマンドを電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のファームウェアに送信する。そして、ファームウェアは害操作コマンドを実行し、操作結果と操作後のステータスをドライバーに返送する。これにより、前記外部のデータ処理システムによる外部記憶装置への処理、即ち、双方におけるデータ交換が完了する。ファームウェアによって実行される外部記憶装置の操作には、読み出しと書き込みとの２種類があり、そのうち書き込み操作は、フラッシュ・メモリ媒体の有効データがオーバライトされてはいけないという特徴があるため、リード（read）操作、内部消去、及びデータの整合・ライト（write）（書き換え）操作の３ステップに分けられる。
【００１１】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を、記憶媒体と直流電源とも含めて設計して作り出す。その電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は採用された全てのエレメントとプリント基板は、一体的され、即ちモジュール化され、ソフトウェアでの駆動によって記憶機能を実現させる。その上、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置とその中の全ての電子回路素子は、フィジカル的に動かない状態にある。
【発明の効果】
【００１２】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置と前記外部のデータ処理システムとの接続管理は、挿入（プラグイン）・登録（ログイン）・決定（外部記憶装置の標識符号（デバイス・アイデンティファイア）をセットする）との方式により行われるため、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の挿入（プラグ・イン）及び離脱（プラグ・アウト）をするときに、前記外部のデータ処理システムの電源をOFFにする必要がなく、プラグ・イン・プレイが可能である（電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、前記外部のデータ処理システムに挿入すると使える）。
【００１３】
従来の技術に比べて、データ処理システムに用いられる本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶方法及びその装置は下記の利点を有する。
【００１４】
電子フラッシュメモリ式記憶媒体と汎用インタフェース・バスとの使用により、物理ドライバーがなく外部電源が使用されないリムーバブル外部記憶装置を構成することができる。外部コンピュータをシャットダウンしなくても、プラグ・イン又はプラグ・アウトをすることができ、プラグ・イン・プレイができる。また、アクセス速度が速くて、その容量がフロッピの何倍、何十倍、何百倍、何千倍又はもっと大きいという利点と、小容積で、携帯しやすく、壊れにくくて、データが十年或いは十年以上も保存できる利点と、消去と書き込みが百万回或いはそれ以上にも達することができる利点と、同時に最大限で、２０個以上の電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータに接続できる利点とを有する。本発明にかかる方法及びその装置は全ての汎用インタフェース・バスをサポートできるデータ処理システムに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の汎用ハードウェアの構造ブロック図である。
【図２】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置部分の断面図である。
【図３】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＵＳＢインタフェースのハードウェア構造ブロック図である。
【図４】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＩＥＥＥ１３９４インタフェースのハードウェア構造ブロック図である。
【図５】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のソフトウェアの原理ブロック図である。
【図６】ＵＳＢインタフェース・ハードウェアで構成された電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の回路原理図である。
【図７】ドライバーのソフトウェア・フローチャートである。
【図８】ファームウェアのソフトウェア・フローチャートである。
【図９】図６の左上部分の拡大図である。
【図１０】図６の右上部分の拡大図である。
【図１１】図６の左下部分の拡大図である。
【図１２】図６の右下部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一最善実施例を図面を参照し詳細に説明する。
【００１７】
本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、直流供給電源と記憶媒体とを用いる。
【００１８】
前記記憶媒体がフラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）であり、
（1）採用された全てのエレメントとプリント基板は、一体的され、即ちモジュール化され、
（2）ソフトウェアでの駆動によって外部記憶機能を実現させ（フィジカル・ドライバーを代替する）、
（3）記憶操作中は全てのエレメントが動かない状態にあることを特徴とする。
【００１９】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法は、データ処理システムのコンピュータと外部記憶装置との間に通信ルート及び電源供給ルートを設け、外部記憶媒体とその内部のデータ編成手段、前記外部記憶媒体に対する読み書きの手段、読み書き指令のフォーマットを解釈実行する手段、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置相互間の情報伝達手段、外部記憶装置駆動用のドライバー（Ｄriver）をインストールする手段、コンピュータのオペレーティング・システムとそのドライバーとの間の情報伝達手段とを用いる。
【００２０】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法には、さらに、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に装着されている直に電子記憶媒体をコントロールしインタフェース機能を実現させるファームウェア（Ｆirmware）が使われる。該ファームウェアはマイクロ・プロセッサに設置され、そのソフトウェア・フローチャートに従って作動し、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、ドライバーと協力して該装置を初期化させ、オペレーティング・システム又はドライバーのリクェストに基づいて、インタフェース・スタンダード操作或いは外部記憶装置の操作コマンドを実行する。
【００２１】
前記ドライバーはそのソフトウェア・フローチャートに従って作動し、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、ファームウェアと協力して該装置を初期化させ、外部記憶装置のデバイス・アイデンティファイアを作成させかつそれを表示させる指令をオペレーティング・システムに伝える。そのドライバーは、オペレーティング・システムから伝送されてきた外部記憶装置に対する操作リクェストも処理する。しかし、現在、前記操作リクェストが主にディスク操作フォーマットを用い、ドライバーで電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の操作指令に転換しなければならないため、それから、その操作指令を汎用インタフェース・バス・スタンダードに基づいてパケットに入れて、ファームウェアまで伝えて、そこで実行する。ドライバーはプラグ・イン・プレイ操作とオペレーティング・システムとの協力操作も実行する。外部記憶装置がプラグ・アウトされると、ドライバーは該外部記憶装置のデバイス・アイデンティファイアを消去する指令を出す。
【００２２】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は全ての汎用インタフェースをサポートできるデータ処理システムに適用され、なお、以下の特徴を有する。
【００２３】
前記データ処理システムは、コンピュータと前記外部記憶装置相互間の情報伝達路に汎用インタフェース・バスを採用するから、インタフェース・カードを設置する必要はない。それに加えて、膨大な物理ドライバーと機械回転部とが無いから、軽量で起動が速くてプラグ・イン・プレイが可能となる。前記外部記憶装置は供給電源が汎用インタフェース・バスから導入されるため、外部電源が不要で、使用が便利となる。目前、採用された汎用インタフェース・バスはＵＳＢ（汎用シリアルバス）で、ＵＳＢというのが新たなコンピュータ・インタフェースのインターナショナル・スタンダードであり、これにより、従来のパラレル、シリアル、キーボードとマウス等のインタフェースを代替することができる。その目的は、すべてのコンピュータに統一的なインタフェースを提供し、伝送速度を上げ、接続可能な外部装置の数を増やし、伝送距離を延長させて、コンピュータ・ユーザに便利を図ることにある。現在、数多くの外部装置、例えば、スキャナー、プリンタ、デジタルカメラ、キーボードとマウス等に既にＵＳＢインタフェースを採用している。
【００２４】
前記外部記憶装置の記憶媒体はフラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）である。そのフラッシュ・メモリは、大容量の電子メモリチップであるため、小容積、高速度でデータのランダム読み書きとシーケンス読み書きができるし、消去操作もできる。しかも、消去操作がブロックを単位とし、消去回数が１００万回以上にも達する。フラッシュ・メモリは、データ記録機能がよくて、電源を加えなくても１０年延いては１０年以上も保存できる。それから、そのフラッシュ・メモリのもう一つの特徴をいうと、もし操作の対象記憶域に有効データが保存してある場合、先ずその記憶域のデータを消去しておかないと、新しいデータを書き込むことができない。このように書き込み操作が複雑にされたからといって、これはデータ保存の面で一つのメリットといってもいい。フラッシュ・メモリで構築された外部記憶装置の容量は、通常、フロッピ・ディスクの５、６倍以上である。そのフラッシュ・メモリ装置内のデータは、単一ブロック・モードで編成され、従来採用されていた有効記憶容量が８kバイト、３２kバイト延いては１２８kバイトで一つのブロックとされる。フラッシュ・メモリ技術の発展につれて、もっと多くのバイト数をベースとする外部記憶装置を構築することが可能となる。
【００２５】
前記外部記憶装置に対する読み出し方法は、
Ａ． オペレーティング・システムのトップレイヤーにてユーザからの読み出し指令（該指令のフォーマットが今や馴染んできたディスク操作指令のフォーマットである）を受け取るステップと、
Ｂ． オペレーティング・システムから前記読み出し指令をドライバーまで伝えるステップと、
Ｃ．ドライバーにてディスク操作フォーマットの読み出し指令をファームウェアが認識実行できるリード（read）コマンドに転換してオペレーティング・システムのトップレイヤーに伝送するステップと、
Ｄ． オペレーティング・システムのボトムレイヤーにて前記リードコマンドを汎用インタフェース・バス制御回路経由で前記ファームウェアまで伝えるステップと、
Ｅ．そのファームウェアが前記リードコマンドを実行し、かつ、その操作結果とステータスをドライバーに伝送するステップとからなる。
【００２６】
前記外部記憶装置に対する書き込み方法は、
Ａ．オペレーティング・システムのトップレイヤーにてユーザからの書き込み指令（該指令のフォーマットが今や馴染んできたディスク操作指令のフォーマットである）を受け取るステップと、
Ｂ．オペレーティング・システムから前記書き込み指令をドライバーまで伝えるステップと、
Ｃ．ドライバーにて電子式フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に書き込み防止をされているかの判断をし、書き込み防止をされていない場合、次のスッテプへ進むステップと、
Ｄ．ドライバーにて書き込み指令をファームウェアの認識・実行できる幾つかの操作コマンド（リード、消去及びライト）に転換して、順次にオペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝えるステップと、
Ｅ．オペレーティング・システムのボトムレイヤーにて前記操作コマンドを汎用インタフェース・バス制御回路経由で、前記ファームウェアに伝えるステップと、
Ｆ．ファームウェアは、前記リード（read）コマンドに従って、書き込もうとする記憶域に対して読み出し操作を実行して、読み出したデータをオペレーティング・システム経由で、ドライバーに伝えるステップと、
Ｇ．ファームウェアは更に消去コマンドに従って、その書き込もうとする記憶域に対して、消去操作を実行し消去操作結果をオペレーティング・システム経由で、ドライバーに返送するステップと、
Ｈ．ドライバーは読み出したデータと書き込もうとするデータを整合して、整合後のデータとライト（write）コマンドを前記ファームウェアに伝えて、ファームウェアにて整合後のデータを前記記憶域に書き込む（書き換え）ステップと、
Ｉ．ファームウェアから書き込み操作結果とステータスをオペレーティング・システム経由で、ドライバーに返送するステップである。
【００２７】
前記データ処理システムとその外部記憶装置との間の情報伝達方法は、専用インタフェースに定義された情報伝達方法を採用せずに、汎用インタフェース・バス・スタンダードに規定された標準方法を採用する。伝送する情報は、汎用インタフェース両側のドライバーとファームウェアによって、それぞれコミュニケーション・プロトコールに基づいてパケット化されて、相手に伝送される。
【００２８】
前記外部記憶装置の供給電源は、システム電源ラインから導入されるのでなく、ＵＳＢバスから導入される。よって、コンセントを使うことがなく、プラグ・イン・プレイにとって便利である。
【００２９】
本発明にかかる他の実施例において、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置との間の情報伝達通路には汎用インタフェース・バスのＩＥＥＥ１３９４バスも選択できる。この場合、外部記憶装置の供給電源はＩＥＥＥ１３９４バスから導入され、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置との間の情報伝達方法はＩＥＥＥ１３９４バス・スタンダードに規定された標準方法を採用する。
【００３０】
本発明において独特な設計を取り入れて、電子フラッシュメモリにスイッチを設け、その書き込み防止ピンwpをフローティング（floating）又は接地して、ファームウェアの判断と協調して電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に書き込み防止機能を持たせる。書き込み防止スイッチは、ハード・プロテクション機能を有し、物理的に記憶内容のオーバーライト又は消去から外部記憶装置を保護することができる。一方、ファームウェアとドライバーとの協力によって、外部記憶装置本体に対しソフト・プロテクションを提供することもできる。即ち、書き込み防止スイッチが防止状態にある時（そのwpピンが接地状態である）、ファームウェアは、ドライバーを介してその防止状態をオペレーティング・システムまで伝えるから、フラッシュ・メモリの記憶内容をオーバーライト又は消去することが防止される。このため、ユーザの記憶情報が保護されることができ、特に、こんな状態でウイルスがフラッシュ・メモリ式外部記憶装置に侵入する道がなくなる。
【００３１】
図１は本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の汎用ハードウェアブロック図であり、図２はＵＳＢインタフェースを採用した電子式フラッシュ・メモリ外部記憶装置の破断図である。前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は完全に一つのハウジング５の中に収容され、各エレメントが前記ハウジング５内のプリント基板に配置され、ソフトウェアで駆動されて、記憶機能を実現させる。そして、操作中に前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置及びその全ての電子素子が物理的に完全に動かない状態にある。
【００３２】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の前記プリント基板５１には、記憶媒体１と直流電源変換器３が設けられ、記憶制御回路２も設けられている。記憶媒体１及び記憶制御回路２が電子素子だけによって構成され、機械回転部がないため、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は最大限にコンパクト・サイズに製作でき、親指ぐらいの容積で、携帯又は使用が非常に便利だ。
【００３３】
図３に本実施例の前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＵＳＢハードウェアブロック図を表す。前記記憶制御回路２において、マイクロ・プロセッサ２１、汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、汎用シリアル・バス・タップ２３とスリープ及びウェークアップ回路２４が包含されている。前記記憶媒体がフラッシュ・メモリ１（Ｆlash Ｍemory）である。前記マイクロ・プロセッサ２１はそれぞれ、汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、スリープ及びウェークアップ回路２４とフラッシュ・メモリ１に接続し、信号の流れが単方向或いは双方向となる。汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２はそれぞれ、バス・タップ２３、スリープ及びウェークアップ回路２４とフラッシュ・メモリ１に接続し、信号の流れが単方向或いは双方向となる。それから、汎用シリアル・バス・タップ２３はそのバス・ケーブルでデータ処理システムのコンピュータに接続する。書き込み防止スイッチ４は、フラッシュ・メモリ１とマイクロ・プロセッサ２１のそれぞれに、信号の流れが一方向となるように接続される。
【００３４】
前記直流電源変換器３は、ＵＳＢバス・タップ２３に接続し、それぞれマイクロ・プロセッサ２１、ＵＳＢバス・コントローラ２２、スリープ回路及びウェークアップ回路２４と直流電源変換器３に接続される。前記直流電源変換器３の二次側をフラッシュ・メモリ１の電源供給端に接続する。
【００３５】
目前、全てのＰentium（登録商標）II或いは性能のもっといいパソコン（コンパチブル機種も含めて）にはＵＳＢインタフェースが装着されており、ＵＳＢは既に新たなパソコン業界の標準となった。よって、今時ほとんどのパソコンが本発明の電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を、そのままサポート又は使用できる。電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がフロッピ・ディスクとＭＯのように標準外部装置となり、最後にフロッピ・ディスクとＭＯを代替する可能性がある。
【００３６】
図６は、図３に係る電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の原理ブロック図である。図９〜図１２は、図６の拡大図である。前記マイクロ・プロセッサ２１は汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、フラッシュ・メモリ（１）とスリープ及びウェークアップ回路２４の制御に使う。その中に、マイクロ・プロセッサのチップＤ４と、モデルナンバー４０５３のマルチ・アナログ・スイッチのチップＤ５、Ｄ６二枚が包含され、チップＤ５の１２、１、３番ピンをジャンパーしてチップＤ４の１２番ピンに接続し、チップＤ５の１３、２、５番ピンとチップＤ６の１３番ピンとをジャンパーしてチップＤ４の１３番ピンに接続する。チップＤ５の１１、１０、９番ピンとチップＤ６の１１番ピンをそれぞれチップＤ４の４４、１、２、３番ピンに接続する。チップＤ４のＤＡＴＡ０〜ＤＡＴＡ７ピンを汎用シリアル・インタフェース・コントローラ２２のチップＤ２、フラッシュ・メモリ１のチップＤ１との対応ピンに接続し、チップＤ５の４番ピンをフラッシュ・メモリＤ１の４番ピンに接続し、チップＤ６の１４番ピンをフラッシュ・メモリＤ１の４２番ピンに接続する。チップＤ５の１４、１５番ピンをチップＤ２の１５、１６番ピンに接続する。
【００３７】
前記シリアル・インタフェース・コントローラ２２において、モデルナンバがＰＤＩＵＳＢＤ１２のチップＤ２、水晶発振器Ｙ１、コンセントＣ１〜Ｃ２及びＣ７〜Ｃ８、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びＲ１０と発光ダイオードＶ３が含まれる。水晶発振器Ｙ１とコンセントＣ１、Ｃ２とを直列接続して閉回路にし、水晶発振器Ｙ１の両側をそれぞれチップＤ２の２２、２３番ピンに接続しチップＤ２の２５、２６番ピンをそれぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ１を経由して汎用シリアルバス・タップ２３の２２、２３番ピンに接続する。該インタフェース・コントローラ２２は、ＵＳＢのデータＩ/Ｏ及びその制御に使い、ＵＳＢスタンダード１．０及び１．１に合致し、パラレル・インタフェース（該インタフェースはほとんどの一チップと接続でき、８ビットであり、速度が速く、構成が簡単である）を設けており、ＤＭＡ機能を実現することもできる。
【００３８】
前記フラッシュ・メモリ１はデータ記録に用いられ、モデルナンバーがＴＣ５８Ｖ６４ＦＴ/１２８ＦＴ/２５６ＦＴ/５１２ＦＴ、又はＫＭ２９Ｖ６４００Ｔ/１２８Ｔ/２５６Ｔ/５１２Ｔのフラッシュ・メモリ・チップＤ１を採用できる。そして、そのチップＤ１の５番ピンに接続する。
【００３９】
前記スリープ及びウエークアップ回路２４は、普段、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をスリープさせる状態にしたり動作の場合には前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をスリープの状態からウェークアップさせる状態（通常の動作の状態）にしたりするためのものである。前記スリープ及びウェークアップ回路はトランジスタＶ１、コンデンサＣ４、ダイオードＶ２、抵抗Ｒ５−Ｒ９を包含し、トランジスタＶ１のベースを抵抗Ｒ９、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ８を通じて汎用シリアル、インタフェース・コントロ−ラ２２のチップＤ２の１２番ピンに接続し、トランジスタＶ１のエミッタをマイクロ・プロセッサのチップＤ４の４番ピンに接続する。
【００４０】
本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は物理ドライバーと外部電源を必要とせず、完全にソフトで駆動される、即ち、ドライバー（Ｄriver）とファームウェア（Ｆirmware）で駆動される。ファームウェアは前記マイクロ・プロセッサ２１に装着されて、オペレーティング・システムのボトムレイヤーと連動すると同時に、ドライバーはオペレーティング・システムのトップ・レイヤーとボトムレイヤーの間にインストールされて、そのドライバーがオペレーティング・システムのトップ・レイヤーとボトムレイヤーと連動する。そのソフトウェアの原理ブロック図は図５に、前記ドライバーとファームウェアのソフトウェア・フローチャートは図７と図８に示す。ついでに、ドライバーとファームウェアについて、本出願人は今、中国ソフトウェア申請センター（中国軟件登記中心）にコンピュータ・ソフトウェア著作権の保護を申請している。
【００４１】
ユーザが電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータのＵＳＢインタフェースにプラグ・インすると、マイクロ・プロセッサ２１はすぐその中に装着されているファームウェア（Ｆirmware）を実行開始する。先ず、ファームウェアが初期化して、初期化後、待機状態となり、操作リクェストを待つ。
【００４２】
イニシャル・ソフト・プログラムは全部、マイクロ・プロセッサ２１のチップＤ４の中に記録されている。電子フラッシュメモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、オペレーティング・システムは汎用インタフェース・バス（ＵＳＢ）のインタフェースチップＤ２をチェックし、Ｄ２からインターラプト・リクェストを出して、マイクロ・プロセッサ２１のチップＤ４まで伝える。それから、Ｄ４がＤ２のインターラプト・リクェストに対してリスポンスすることによって、オペレーティング・システムに連絡を取れる。そして、オペレーティング・システムは電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のチップＤ２とＤ４からフィードバックしてきたステータスとフラグに基づいて、Ｄ４とＤ２に関連するイニシャライゼーションをセットし、次のステップにおける正常なデータ授受の準備をしておく。
【００４３】
一つの電子フラッシュメモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、オペレーティング・システムはＵＳＢインタフェースから該装置がプラグ・インされたことを、自動検出できる。この時、オペレーティング・システムのトップレイヤーはドライバーをアクティブにさせる。ドライバーがアクティブにされてから、直ぐイニシャル操作を開始し、オペレーティング・システムにリムーバブル外部記憶装置（ムービング外部記憶装置とも言う）の作成指令を出す。オペレーティング・システムが、この指令を受けてから差し込まれた外部記憶装置にひとつのリムーバブル外部記憶装置に対応するデバイス・アイデンティファイアを割り当てる。前述操作の過程にて、ファームウェアがドライバー或いはオペレーティング・システムからの操作リクェストを受け取って処理する。ドライバーはプラグ・インの操作処理を済ませてから、操作リクェストを待つウェイティング状態に入る。
【００４４】
ユーザが電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータのＵＳＢインタフェースからプラグアウトすると、ファームウェアは直ぐに実行停止となる。同時に、オペレーティング・システムは該装置がコンピュータから抜き出されたことを自動検出して、直ちにこのイベントをドライバーに知らせる。ドライバーは、このイベントの知らせを受けてから、直ぐ関連の処理をすると共に、オペレーティング・システムにおける該装置に対応するリムーバブル外部記憶装置及びそのデバイス・アイデンティファイアを消去する。
【００４５】
オペレーティング・システムは読み出し操作リクェストを受けてから、このリクェストをドライバーに伝える。しかし、この操作が標準のディスク読み出し操作で、ＵＳＢ及びフラッシュ・メモリの操作方式と違うため、ドライバーはその操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置における所定の操作方式に転換する。それから、更に、ドライバーは、転換後の操作指リクエストをＵＳＢスタンダードに基づいてパケット化すると共に該パケット化された読み出し操作リクェストをオペレーティング・システムのボトム・レイヤーに伝える。オペレーティング・システムのボトム・レイヤーからの読み出し操作リクェストを、ＵＳＢ経由で、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のマイクロ・プロセッサにランニングしているファームウェアまで伝送して、ファームウェアはその読み出し操作を実行し、読み出されたデータ及びステータスを、オペレーティング・システムのボトムレイヤーを通じてドライバーまで返送する。そして、そこから読み出されたデータ及びステータスがオペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝送される。それで、読み出し操作が完了する。
【００４６】
データ処理システムはデータ読み出しをリクェストする時、汎用インタフェースＤ２経由でマイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、オペレーティング・システムのリクェストに従って、マイクロ・プロセッサＤ４が、フラッシュ・メモリからデータを読み出してＤ２に伝えるよう指令を出す。そして、Ｄ２から関連データをデータ処理システムに送り出す。
【００４７】
オペレーティング・システムは書き込み操作リクェストを受けてから、このリクェストをドライバーに伝える。しかし、この操作が標準のディスク書き込み操作で、ＵＳＢ及びフラッシュ・メモリの操作方式と違うため、ドライバーは、その操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置における所定の操作方式に転換する。その操作リクェストをフラッシュメモリ１に伝えても、もし書き込もうとする記憶域に有効データが記憶してあれば、新しいデータが書き込めない。それは、その有効データを消去しておかないと、新しいデータを書き込むことが出来ないからである。よって、ドライバーはその書込み操作を、リード、消去及びライトとの三つの内部操作に転換する。ドライバーは、先ず、リードの内部操作を実行して、書き込もうとする記憶域に記憶してある内容を読み出して記憶しておく。第二に、消去の内部操作を実行して、書き込もうとする記憶域に記憶してあるデータを全部消去する。最後に、書き込むデータと元のデータとを整合（結合）して、整合後のデータに対してライトの内部操作を実行する。上記三つの操作を終らせてから、ドライバーは書込み操作後のステータスをオペレーティング・システムのトップレイヤーまで伝え、書込み操作が完了する。
【００４８】
データ処理システムはデータをフラッシュメモリ１（Ｄ１）に書き込むことをリクェストする時に、汎用インタフェースＤ２経由でマイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、マイクロ・プロセッサＤ４は、オペレーティング・システムのリクェストに従って、Ｄ２から関連のデータをフラッシュメモリＤ１に伝送する。
【００４９】
オペレーティング・システムはフラッシュメモリ１に対する消去操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置に知らせる時に、汎用インタフェースＤ２経由で、マイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、Ｄ４がシリーズの指令をフラッシュメモリＤ１に伝える。それで、対応するＤ１の記憶域の内容を消去できる。
【００５０】
実際に利用する場合に、ドライバーは前述三つの内部操作を、パケット化して、且つパケット化の操作リクェストを、オペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝送する。それから、オペレーティング・システムのボトムレイヤーによって、ＵＳＢ経由でマイクロ・プロセッサに装着されているファームウェアまで伝送されて、ファームウェアは該操作を実行し、更に操作後のデータ及びステータスを、ＵＳＢ経由でオペレーティング・システムのボトムレイヤーに返送する。そして、オペレーティング・システムのボトムレイヤーから、データ及びステータスをドライバーに伝送する。
【００５１】
本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は、汎用インタフェース・バス・コントローラと、接続用タップ、フラッシュメモリ記憶媒体と、スリープ及びウェークアップ回路と、汎用インタフェースから導入された供給電源、電子記憶媒体を直接にコントロールしインタフェース機能を実現させるファームウェアを備えたマイクロ・プロセッサとからなり、データ処理システムに搭載されているドライバーとの協力、及びシステムハードウェアの差込部品とのサポートの下で、下記の特徴を有する。
【００５２】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置はデータ処理システムの外部記憶装置として用いられる。
【００５３】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は小型デジタルコンピュータの外部記憶装置として用いられる。目前、ＩntelＰII或いはコンパチブル・チップを使用しているコンピュータでは、ＵＳＢが既に標準装置とされているため、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置の普及も日ならずして実現できる。
【００５４】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は手持ち式データ処理システムの外部記憶装置として用いられる。これこそ、世界に流行っているＰＤＡ（パーソナル・データ・アシステント）等の手持式データ処理システムにとっては、願ってもない製品である。
【００５５】
又、前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は、携帯式データ処理システムの外部記憶装置として用いられる。これも、物理ドライバーの大容積のせいで、一部の携帯式データ処理システム（ノート・パソコン）のユーザが放棄した外部記憶デバイスの利用は、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のおかげて、改めて回復することができて、長年の期待が叶えられる。
【００５６】
従来の技術に比べて、データ処理システムに用いられる本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶方法及びその装置は下記の利点を有する。
【００５７】
電子フラッシュメモリ式記憶媒体と汎用インタフェース・バスとの使用により、物理ドライバーがなく外部電源が使用されないリムーバブル外部記憶装置を構成することができる。外部コンピュータをシャットダウンしなくても、プラグ・イン又はプラグ・アウトをすることができ、プラグ・イン・プレイができる。また、アクセス速度が速くて、その容量がフロッピの何倍、何十倍、何百倍、何千倍又はもっと大きいという利点と、小容積で、携帯しやすく、壊れにくくて、データが十年或いは十年以上も保存できる利点と、消去と書き込みが百万回或いはそれ以上にも達することができる利点と、同時に最大限で、２０個以上の電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータに接続できる利点とを有する。本発明にかかる方法及びその装置は全ての汎用インタフェース・バスをサポートできるデータ処理システムに用いられる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｄ１ フラッシュメモリ、 Ｙ１ 水晶発振器、 Ｊ１ 汎用シリアル・バス・タップ、 Ｃ１〜Ｃ８ コンデンサ、 Ｒ１〜Ｒ１０ 抵抗、 Ｖ１ トランジスタ、 Ｄ２ 汎用シリアルバス、 Ｖ２ 発光ダイオード、 Ｄ３ 三端子電源、 Ｖ３ ダイオード、 Ｄ４ マイクロ・プロセッサチップ、 Ｄ５，Ｄ６ マルチアナログスイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ処理システムの記憶装置に関し、特に小型、手持ち式、携帯式データ処理システムの外部記憶方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータが登場して以来、コンピュータ外部記憶装置の改善は、ずっと社会に注目されてきており、磁気ドラム、磁気テープの使用からフロッピ・ディスクとハード・ディスクでデータとファイルの転換、記憶、バックアップが行われてきた。しかし、十数年来、パソコン技術の発展は日進月歩だが、リムーバブル外部記憶装置としてのフロッピ・ディスクの技術はずっと改良されてないままで、その寸法だけが８インチから５．２５インチに、さらに３．５インチへとされ、その容量が１．４４Ｍバイトへの拡大を成し遂げてからは、ほとんど足踏み状態のままで、十数年前と変わらないのが現状である。周知の通り、フロッピ・ディスクは容量が小さい、速度が遅い、壊れやすい、信頼性が低い、特にフロッピ・ディスク・ドライバーの容積が大きくしかも扱いにくいなどという欠点があり、これらの欠点はユーザにとって非常に不便である。近年になって、他の記憶装置が市販されようになった、例えば、超大容量ＺＩＰディスク、ムービング・マグネット・オプティカル・ディスク（ＭＯ）等がある。これらの記憶装置はフロッピ・ディスクにない、例えば、容量が大きい、信頼性がフロッピ・ディスクより高い等の利点を備えたが、それにしても、依然としてそれらの記憶装置に容積が大きく且つ扱いにくい物理ドライバーが必要で、携帯し難く使用が複雑で外部電源が必要であり、普及が難しく高価格等の欠点があるため、ごく少数のパソコンにしか取り付けられていない。また、内装ドライバーを取りつける時に、パソコンをパワーオフして、パソコン本体のハウジングを開けて、本体の中に適当な位置を見付けて、ドライバーを取り付けて、ハウジングを復旧して、パソコンを立ち上げて、ドライビング・プログラムをインストールするなどしなければならない。上記全ての手順を終らせてはじめて使えるようになる。明らかにパソコンに、詳しくないユーザにとっては言うまでもなく、普通のユーザひいては専門家にとっても、その使用が面倒臭く感じられるかもしれない。
【０００３】
上記を纏めてみると、今の技術ベースのフロッピ・ディスク及びその他の外部記憶装置を代替もしくは補強できる一種の新たなパソコン外部記憶装置に対する必要性が社会に差し迫ってきた。とりわけ、ノート・パソコンと手持ち設備が日に日に普及しつつある現在はこの必要が切迫し、ノートパソコンと手持ち設備とを軽便、小容積、携帯しやすくしなければならないからである。が、フロッピ・ドライバー及びその他のドライバーは容積が大きく扱いにくくてそれにふさわしくない。実際は、軽便、携帯しやすくするため、世界で、パソコンに内装フロッピ・ドライバー或いはＭＯドライバーを付けないようにするケースが増えつつある。
【０００４】
従来の汎用シリアル・バス（ＵＳＢ）は一つの新しいパソコン技術であり、そのスタンダードがＩｎｔｅｌ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ｃｏｍｐａｑ等の国際大手会社で作り出され、パソコンの使用をもっと簡単、容易、迅速にさせ、そして従来のシリアル・インタフェース、パラレル・インタフェース、キーボード等を代替するのが目的である。今時、全てのＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）II或いは性能のもっといいパソコン（コンパチブル機種も含めて）にはＵＳＢインタフェースが着装され、ＵＳＢはすでに新たなパソコン業界の標準となり、今後も他より高速度な汎用データ・バス・インタフェース・スタンダードが出される見通しだ。
【０００５】
ＵＳＢ（汎用シリアル・バス）が使えるようになってから、ついに小型及び携帯式データ処理システムの設備に内装フロッピ・ディスク類の記憶装置が着装されない現状には我慢できなくなった上に、フロッピ・ディスク類の記憶装置のメモリ容量が小さく、速度が低く、壊れやすい等の欠点にも我慢がならない、更に我慢できないことはそのドライバーの容積が大きく、取り付けが手間取ることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述の従来技術の問題を解消させる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法及び装置を提供する。電子式フラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）を取り入れて、汎用データ・ハイウェー・インタフェースとプラグ・イン・プレイ等の技術を利用することによって、全てのエレメントとプリント基板が一体的され、即ちモジュール化されるよう、単純で軽便で携帯しやすく使用しやすく高信頼性、大容量、高速度のデータ記憶装置を、パソコン・ユーザに提供し、それに加えて、ソフトウェアだけでその外部記憶装置機能が実現でき、なお同じでないオペレーティング・システムに実現できる。それに、データ・ハイウェーをサポートする各種のデータ処理システムに適用する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は下記の発明により達成される。
【０００８】
本発明は、データを記憶するための少なくとも一つのフラッシュ・メモリ（１）と、前記フラッシュ・メモリ（１）におけるデータ読み出し操作及びデータ書き込み操作を制御するためのものであって、マイクロ・プロセッサ（２１）、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及びＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）からなる記憶制御回路（２）と、その電圧入力側が前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）と接続し前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）と前記フラッシュ・メモリ（１）との間における電圧変換を提供する直流電源変換器（３）とからなるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置であって、前記マイクロ・プロセッサ（２１）は夫々ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）は夫々前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）及び前記マイクロ・プロセッサ（２１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）はバス経由で外部のデータ処理システムのコンピュータに接続され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）内部にインタフェース・スタンダード機能を実現させデータアクセスを制御するファームウェア（Ｆirmware）が装着され、直流電力は、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）経由で前記外部のデータ処理システムから導入され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）と前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に提供されることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るフラッシュ・メモリ式外部記憶方法は、フラッシュ・メモリで外部記憶装置を構成し、かつ、外部記憶装置にＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを設けることと、前記外部記憶装置にてインタフェース・スタンダード機能を実現させデータアクセスを制御するファームウェアを、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを有するデータ処理システムにて前記外部記憶装置を駆動するドライバーを設けることと、前記外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグ・インされることにより、直流電源は前記データ処理システムから前記外部記憶装置に提供されることと、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースの標準に基づいて、前記ファームウェア及び前記ドライバー経由で、前記データ処理システムと前記外部記憶装置との間の情報伝達ルートを形成することと、前記外部記憶装置は、前記ドライバー経由で、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４の標準方法で変換されたデータ読み出し操作指令或いはデータ書き込み操作指令であるデータ操作指令を受けることと、前記ファームウェアは、前記データ操作指令を実行し、操作結果を前記データ処理システムのコンピュータに伝送することを特徴とする。
【００１０】
前記ファーム・ウェアは、初期化後に、標準インタフェースの操作リクェストと電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の所定操作リクェストを処理し、該処理の結果をリクェスタに返送するのに用いられる。一方、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のドライバー（Ｄriver）はオペレーティング・システムにインストールされる。これにより、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をプラグ・インすると初期化がスタートし、オペレーティング・システムのトップ・レイヤーからリムーバブル外部記憶装置を配分するコマンドを発し対応するデバイス・アイデンティファイアを割り当てる。そして、該ドライバーは、従来の「ディスク」操作と同様に前記外部記憶装置に対する操作があったと判断した時に、本来のディスク・オプレート・インストラクション様式を電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置における特定な操作コマンドに転換して、オペレーティング・システムのボトム・レイヤーとインタフェース・コントロール回路とを介してその操作コマンドを電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のファームウェアに送信する。そして、ファームウェアは害操作コマンドを実行し、操作結果と操作後のステータスをドライバーに返送する。これにより、前記外部のデータ処理システムによる外部記憶装置への処理、即ち、双方におけるデータ交換が完了する。ファームウェアによって実行される外部記憶装置の操作には、読み出しと書き込みとの２種類があり、そのうち書き込み操作は、フラッシュ・メモリ媒体の有効データがオーバライトされてはいけないという特徴があるため、リード（read）操作、内部消去、及びデータの整合・ライト（write）（書き換え）操作の３ステップに分けられる。
【００１１】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を、記憶媒体と直流電源とも含めて設計して作り出す。その電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は採用された全てのエレメントとプリント基板は、一体的され、即ちモジュール化され、ソフトウェアでの駆動によって記憶機能を実現させる。その上、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置とその中の全ての電子回路素子は、フィジカル的に動かない状態にある。
【発明の効果】
【００１２】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置と前記外部のデータ処理システムとの接続管理は、挿入（プラグイン）・登録（ログイン）・決定（外部記憶装置の標識符号（デバイス・アイデンティファイア）をセットする）との方式により行われるため、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の挿入（プラグ・イン）及び離脱（プラグ・アウト）をするときに、前記外部のデータ処理システムの電源をOFFにする必要がなく、プラグ・イン・プレイが可能である（電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、前記外部のデータ処理システムに挿入すると使える）。
【００１３】
従来の技術に比べて、データ処理システムに用いられる本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶方法及びその装置は下記の利点を有する。
【００１４】
電子フラッシュメモリ式記憶媒体と汎用インタフェース・バスとの使用により、物理ドライバーがなく外部電源が使用されないリムーバブル外部記憶装置を構成することができる。外部コンピュータをシャットダウンしなくても、プラグ・イン又はプラグ・アウトをすることができ、プラグ・イン・プレイができる。また、アクセス速度が速くて、その容量がフロッピの何倍、何十倍、何百倍、何千倍又はもっと大きいという利点と、小容積で、携帯しやすく、壊れにくくて、データが十年或いは十年以上も保存できる利点と、消去と書き込みが百万回或いはそれ以上にも達することができる利点と、同時に最大限で、２０個以上の電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータに接続できる利点とを有する。本発明にかかる方法及びその装置は全ての汎用インタフェース・バスをサポートできるデータ処理システムに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の汎用ハードウェアの構造ブロック図である。
【図２】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置部分の断面図である。
【図３】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＵＳＢインタフェースのハードウェア構造ブロック図である。
【図４】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＩＥＥＥ１３９４インタフェースのハードウェア構造ブロック図である。
【図５】前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のソフトウェアの原理ブロック図である。
【図６】ＵＳＢインタフェース・ハードウェアで構成された電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の回路原理図である。
【図７】ドライバーのソフトウェア・フローチャートである。
【図８】ファームウェアのソフトウェア・フローチャートである。
【図９】図６の左上部分の拡大図である。
【図１０】図６の右上部分の拡大図である。
【図１１】図６の左下部分の拡大図である。
【図１２】図６の右下部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一最善実施例を図面を参照し詳細に説明する。
【００１７】
本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、直流供給電源と記憶媒体とを用いる。
【００１８】
前記記憶媒体がフラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）であり、
（1）採用された全てのエレメントとプリント基板は、一体的され、即ちモジュール化され、
（2）ソフトウェアでの駆動によって外部記憶機能を実現させ（フィジカル・ドライバーを代替する）、
（3）記憶操作中は全てのエレメントが動かない状態にあることを特徴とする。
【００１９】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法は、データ処理システムのコンピュータと外部記憶装置との間に通信ルート及び電源供給ルートを設け、外部記憶媒体とその内部のデータ編成手段、前記外部記憶媒体に対する読み書きの手段、読み書き指令のフォーマットを解釈実行する手段、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置相互間の情報伝達手段、外部記憶装置駆動用のドライバー（Ｄriver）をインストールする手段、コンピュータのオペレーティング・システムとそのドライバーとの間の情報伝達手段とを用いる。
【００２０】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶方法には、さらに、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に装着されている直に電子記憶媒体をコントロールしインタフェース機能を実現させるファームウェア（Ｆirmware）が使われる。該ファームウェアはマイクロ・プロセッサに設置され、そのソフトウェア・フローチャートに従って作動し、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、ドライバーと協力して該装置を初期化させ、オペレーティング・システム又はドライバーのリクェストに基づいて、インタフェース・スタンダード操作或いは外部記憶装置の操作コマンドを実行する。
【００２１】
前記ドライバーはそのソフトウェア・フローチャートに従って作動し、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、ファームウェアと協力して該装置を初期化させ、外部記憶装置のデバイス・アイデンティファイアを作成させかつそれを表示させる指令をオペレーティング・システムに伝える。そのドライバーは、オペレーティング・システムから伝送されてきた外部記憶装置に対する操作リクェストも処理する。しかし、現在、前記操作リクェストが主にディスク操作フォーマットを用い、ドライバーで電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の操作指令に転換しなければならないため、それから、その操作指令を汎用インタフェース・バス・スタンダードに基づいてパケットに入れて、ファームウェアまで伝えて、そこで実行する。ドライバーはプラグ・イン・プレイ操作とオペレーティング・システムとの協力操作も実行する。外部記憶装置がプラグ・アウトされると、ドライバーは該外部記憶装置のデバイス・アイデンティファイアを消去する指令を出す。
【００２２】
前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は全ての汎用インタフェースをサポートできるデータ処理システムに適用され、なお、以下の特徴を有する。
【００２３】
前記データ処理システムは、コンピュータと前記外部記憶装置相互間の情報伝達路に汎用インタフェース・バスを採用するから、インタフェース・カードを設置する必要はない。それに加えて、膨大な物理ドライバーと機械回転部とが無いから、軽量で起動が速くてプラグ・イン・プレイが可能となる。前記外部記憶装置は供給電源が汎用インタフェース・バスから導入されるため、外部電源が不要で、使用が便利となる。目前、採用された汎用インタフェース・バスはＵＳＢ（汎用シリアルバス）で、ＵＳＢというのが新たなコンピュータ・インタフェースのインターナショナル・スタンダードであり、これにより、従来のパラレル、シリアル、キーボードとマウス等のインタフェースを代替することができる。その目的は、すべてのコンピュータに統一的なインタフェースを提供し、伝送速度を上げ、接続可能な外部装置の数を増やし、伝送距離を延長させて、コンピュータ・ユーザに便利を図ることにある。現在、数多くの外部装置、例えば、スキャナー、プリンタ、デジタルカメラ、キーボードとマウス等に既にＵＳＢインタフェースを採用している。
【００２４】
前記外部記憶装置の記憶媒体はフラッシュ・メモリ（Ｆlash Ｍemory）である。そのフラッシュ・メモリは、大容量の電子メモリチップであるため、小容積、高速度でデータのランダム読み書きとシーケンス読み書きができるし、消去操作もできる。しかも、消去操作がブロックを単位とし、消去回数が１００万回以上にも達する。フラッシュ・メモリは、データ記録機能がよくて、電源を加えなくても１０年延いては１０年以上も保存できる。それから、そのフラッシュ・メモリのもう一つの特徴をいうと、もし操作の対象記憶域に有効データが保存してある場合、先ずその記憶域のデータを消去しておかないと、新しいデータを書き込むことができない。このように書き込み操作が複雑にされたからといって、これはデータ保存の面で一つのメリットといってもいい。フラッシュ・メモリで構築された外部記憶装置の容量は、通常、フロッピ・ディスクの５、６倍以上である。そのフラッシュ・メモリ装置内のデータは、単一ブロック・モードで編成され、従来採用されていた有効記憶容量が８kバイト、３２kバイト延いては１２８kバイトで一つのブロックとされる。フラッシュ・メモリ技術の発展につれて、もっと多くのバイト数をベースとする外部記憶装置を構築することが可能となる。
【００２５】
前記外部記憶装置に対する読み出し方法は、
Ａ． オペレーティング・システムのトップレイヤーにてユーザからの読み出し指令（該指令のフォーマットが今や馴染んできたディスク操作指令のフォーマットである）を受け取るステップと、
Ｂ． オペレーティング・システムから前記読み出し指令をドライバーまで伝えるステップと、
Ｃ．ドライバーにてディスク操作フォーマットの読み出し指令をファームウェアが認識実行できるリード（read）コマンドに転換してオペレーティング・システムのトップレイヤーに伝送するステップと、
Ｄ． オペレーティング・システムのボトムレイヤーにて前記リードコマンドを汎用インタフェース・バス制御回路経由で前記ファームウェアまで伝えるステップと、
Ｅ．そのファームウェアが前記リードコマンドを実行し、かつ、その操作結果とステータスをドライバーに伝送するステップとからなる。
【００２６】
前記外部記憶装置に対する書き込み方法は、
Ａ．オペレーティング・システムのトップレイヤーにてユーザからの書き込み指令（該指令のフォーマットが今や馴染んできたディスク操作指令のフォーマットである）を受け取るステップと、
Ｂ．オペレーティング・システムから前記書き込み指令をドライバーまで伝えるステップと、
Ｃ．ドライバーにて電子式フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に書き込み防止をされているかの判断をし、書き込み防止をされていない場合、次のスッテプへ進むステップと、
Ｄ．ドライバーにて書き込み指令をファームウェアの認識・実行できる幾つかの操作コマンド（リード、消去及びライト）に転換して、順次にオペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝えるステップと、
Ｅ．オペレーティング・システムのボトムレイヤーにて前記操作コマンドを汎用インタフェース・バス制御回路経由で、前記ファームウェアに伝えるステップと、
Ｆ．ファームウェアは、前記リード（read）コマンドに従って、書き込もうとする記憶域に対して読み出し操作を実行して、読み出したデータをオペレーティング・システム経由で、ドライバーに伝えるステップと、
Ｇ．ファームウェアは更に消去コマンドに従って、その書き込もうとする記憶域に対して、消去操作を実行し消去操作結果をオペレーティング・システム経由で、ドライバーに返送するステップと、
Ｈ．ドライバーは読み出したデータと書き込もうとするデータを整合して、整合後のデータとライト（write）コマンドを前記ファームウェアに伝えて、ファームウェアにて整合後のデータを前記記憶域に書き込む（書き換え）ステップと、
Ｉ．ファームウェアから書き込み操作結果とステータスをオペレーティング・システム経由で、ドライバーに返送するステップである。
【００２７】
前記データ処理システムとその外部記憶装置との間の情報伝達方法は、専用インタフェースに定義された情報伝達方法を採用せずに、汎用インタフェース・バス・スタンダードに規定された標準方法を採用する。伝送する情報は、汎用インタフェース両側のドライバーとファームウェアによって、それぞれコミュニケーション・プロトコールに基づいてパケット化されて、相手に伝送される。
【００２８】
前記外部記憶装置の供給電源は、システム電源ラインから導入されるのでなく、ＵＳＢバスから導入される。よって、コンセントを使うことがなく、プラグ・イン・プレイにとって便利である。
【００２９】
本発明にかかる他の実施例において、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置との間の情報伝達通路には汎用インタフェース・バスのＩＥＥＥ１３９４バスも選択できる。この場合、外部記憶装置の供給電源はＩＥＥＥ１３９４バスから導入され、データ処理システムのコンピュータと前記外部記憶装置との間の情報伝達方法はＩＥＥＥ１３９４バス・スタンダードに規定された標準方法を採用する。
【００３０】
本発明において独特な設計を取り入れて、電子フラッシュメモリにスイッチを設け、その書き込み防止ピンwpをフローティング（floating）又は接地して、ファームウェアの判断と協調して電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に書き込み防止機能を持たせる。書き込み防止スイッチは、ハード・プロテクション機能を有し、物理的に記憶内容のオーバーライト又は消去から外部記憶装置を保護することができる。一方、ファームウェアとドライバーとの協力によって、外部記憶装置本体に対しソフト・プロテクションを提供することもできる。即ち、書き込み防止スイッチが防止状態にある時（そのwpピンが接地状態である）、ファームウェアは、ドライバーを介してその防止状態をオペレーティング・システムまで伝えるから、フラッシュ・メモリの記憶内容をオーバーライト又は消去することが防止される。このため、ユーザの記憶情報が保護されることができ、特に、こんな状態でウイルスがフラッシュ・メモリ式外部記憶装置に侵入する道がなくなる。
【００３１】
図１は本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の汎用ハードウェアブロック図であり、図２はＵＳＢインタフェースを採用した電子式フラッシュ・メモリ外部記憶装置の破断図である。前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は完全に一つのハウジング５の中に収容され、各エレメントが前記ハウジング５内のプリント基板に配置され、ソフトウェアで駆動されて、記憶機能を実現させる。そして、操作中に前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置及びその全ての電子素子が物理的に完全に動かない状態にある。
【００３２】
電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の前記プリント基板５１には、記憶媒体１と直流電源変換器３が設けられ、記憶制御回路２も設けられている。記憶媒体１及び記憶制御回路２が電子素子だけによって構成され、機械回転部がないため、電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は最大限にコンパクト・サイズに製作でき、親指ぐらいの容積で、携帯又は使用が非常に便利だ。
【００３３】
図３に本実施例の前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置のＵＳＢハードウェアブロック図を表す。前記記憶制御回路２において、マイクロ・プロセッサ２１、汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、汎用シリアル・バス・タップ２３とスリープ及びウェークアップ回路２４が包含されている。前記記憶媒体がフラッシュ・メモリ１（Ｆlash Ｍemory）である。前記マイクロ・プロセッサ２１はそれぞれ、汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、スリープ及びウェークアップ回路２４とフラッシュ・メモリ１に接続し、信号の流れが単方向或いは双方向となる。汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２はそれぞれ、バス・タップ２３、スリープ及びウェークアップ回路２４とフラッシュ・メモリ１に接続し、信号の流れが単方向或いは双方向となる。それから、汎用シリアル・バス・タップ２３はそのバス・ケーブルでデータ処理システムのコンピュータに接続する。書き込み防止スイッチ４は、フラッシュ・メモリ１とマイクロ・プロセッサ２１のそれぞれに、信号の流れが一方向となるように接続される。
【００３４】
前記直流電源変換器３は、ＵＳＢバス・タップ２３に接続し、それぞれマイクロ・プロセッサ２１、ＵＳＢバス・コントローラ２２、スリープ回路及びウェークアップ回路２４と直流電源変換器３に接続される。前記直流電源変換器３の二次側をフラッシュ・メモリ１の電源供給端に接続する。
【００３５】
目前、全てのＰentium（登録商標）II或いは性能のもっといいパソコン（コンパチブル機種も含めて）にはＵＳＢインタフェースが装着されており、ＵＳＢは既に新たなパソコン業界の標準となった。よって、今時ほとんどのパソコンが本発明の電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を、そのままサポート又は使用できる。電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置がフロッピ・ディスクとＭＯのように標準外部装置となり、最後にフロッピ・ディスクとＭＯを代替する可能性がある。
【００３６】
図６は、図３に係る電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置の原理ブロック図である。図９〜図１２は、図６の拡大図である。前記マイクロ・プロセッサ２１は汎用シリアル・インタフェース・バス・コントローラ２２、フラッシュ・メモリ（１）とスリープ及びウェークアップ回路２４の制御に使う。その中に、マイクロ・プロセッサのチップＤ４と、モデルナンバー４０５３のマルチ・アナログ・スイッチのチップＤ５、Ｄ６二枚が包含され、チップＤ５の１２、１、３番ピンをジャンパーしてチップＤ４の１２番ピンに接続し、チップＤ５の１３、２、５番ピンとチップＤ６の１３番ピンとをジャンパーしてチップＤ４の１３番ピンに接続する。チップＤ５の１１、１０、９番ピンとチップＤ６の１１番ピンをそれぞれチップＤ４の４４、１、２、３番ピンに接続する。チップＤ４のＤＡＴＡ０〜ＤＡＴＡ７ピンを汎用シリアル・インタフェース・コントローラ２２のチップＤ２、フラッシュ・メモリ１のチップＤ１との対応ピンに接続し、チップＤ５の４番ピンをフラッシュ・メモリＤ１の４番ピンに接続し、チップＤ６の１４番ピンをフラッシュ・メモリＤ１の４２番ピンに接続する。チップＤ５の１４、１５番ピンをチップＤ２の１５、１６番ピンに接続する。
【００３７】
前記シリアル・インタフェース・コントローラ２２において、モデルナンバがＰＤＩＵＳＢＤ１２のチップＤ２、水晶発振器Ｙ１、コンセントＣ１〜Ｃ２及びＣ７〜Ｃ８、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びＲ１０と発光ダイオードＶ３が含まれる。水晶発振器Ｙ１とコンセントＣ１、Ｃ２とを直列接続して閉回路にし、水晶発振器Ｙ１の両側をそれぞれチップＤ２の２２、２３番ピンに接続しチップＤ２の２５、２６番ピンをそれぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ１を経由して汎用シリアルバス・タップ２３の２２、２３番ピンに接続する。該インタフェース・コントローラ２２は、ＵＳＢのデータＩ/Ｏ及びその制御に使い、ＵＳＢスタンダード１．０及び１．１に合致し、パラレル・インタフェース（該インタフェースはほとんどの一チップと接続でき、８ビットであり、速度が速く、構成が簡単である）を設けており、ＤＭＡ機能を実現することもできる。
【００３８】
前記フラッシュ・メモリ１はデータ記録に用いられ、モデルナンバーがＴＣ５８Ｖ６４ＦＴ/１２８ＦＴ/２５６ＦＴ/５１２ＦＴ、又はＫＭ２９Ｖ６４００Ｔ/１２８Ｔ/２５６Ｔ/５１２Ｔのフラッシュ・メモリ・チップＤ１を採用できる。そして、そのチップＤ１の５番ピンに接続する。
【００３９】
前記スリープ及びウエークアップ回路２４は、普段、前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をスリープさせる状態にしたり動作の場合には前記電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をスリープの状態からウェークアップさせる状態（通常の動作の状態）にしたりするためのものである。前記スリープ及びウェークアップ回路はトランジスタＶ１、コンデンサＣ４、ダイオードＶ２、抵抗Ｒ５−Ｒ９を包含し、トランジスタＶ１のベースを抵抗Ｒ９、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ８を通じて汎用シリアル、インタフェース・コントロ−ラ２２のチップＤ２の１２番ピンに接続し、トランジスタＶ１のエミッタをマイクロ・プロセッサのチップＤ４の４番ピンに接続する。
【００４０】
本発明にかかる電子フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は物理ドライバーと外部電源を必要とせず、完全にソフトで駆動される、即ち、ドライバー（Ｄriver）とファームウェア（Ｆirmware）で駆動される。ファームウェアは前記マイクロ・プロセッサ２１に装着されて、オペレーティング・システムのボトムレイヤーと連動すると同時に、ドライバーはオペレーティング・システムのトップ・レイヤーとボトムレイヤーの間にインストールされて、そのドライバーがオペレーティング・システムのトップ・レイヤーとボトムレイヤーと連動する。そのソフトウェアの原理ブロック図は図５に、前記ドライバーとファームウェアのソフトウェア・フローチャートは図７と図８に示す。ついでに、ドライバーとファームウェアについて、本出願人は今、中国ソフトウェア申請センター（中国軟件登記中心）にコンピュータ・ソフトウェア著作権の保護を申請している。
【００４１】
ユーザが電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータのＵＳＢインタフェースにプラグ・インすると、マイクロ・プロセッサ２１はすぐその中に装着されているファームウェア（Ｆirmware）を実行開始する。先ず、ファームウェアが初期化して、初期化後、待機状態となり、操作リクェストを待つ。
【００４２】
イニシャル・ソフト・プログラムは全部、マイクロ・プロセッサ２１のチップＤ４の中に記録されている。電子フラッシュメモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、オペレーティング・システムは汎用インタフェース・バス（ＵＳＢ）のインタフェースチップＤ２をチェックし、Ｄ２からインターラプト・リクェストを出して、マイクロ・プロセッサ２１のチップＤ４まで伝える。それから、Ｄ４がＤ２のインターラプト・リクェストに対してリスポンスすることによって、オペレーティング・システムに連絡を取れる。そして、オペレーティング・システムは電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のチップＤ２とＤ４からフィードバックしてきたステータスとフラグに基づいて、Ｄ４とＤ２に関連するイニシャライゼーションをセットし、次のステップにおける正常なデータ授受の準備をしておく。
【００４３】
一つの電子フラッシュメモリ式外部記憶装置がプラグ・インされると、オペレーティング・システムはＵＳＢインタフェースから該装置がプラグ・インされたことを、自動検出できる。この時、オペレーティング・システムのトップレイヤーはドライバーをアクティブにさせる。ドライバーがアクティブにされてから、直ぐイニシャル操作を開始し、オペレーティング・システムにリムーバブル外部記憶装置（ムービング外部記憶装置とも言う）の作成指令を出す。オペレーティング・システムが、この指令を受けてから差し込まれた外部記憶装置にひとつのリムーバブル外部記憶装置に対応するデバイス・アイデンティファイアを割り当てる。前述操作の過程にて、ファームウェアがドライバー或いはオペレーティング・システムからの操作リクェストを受け取って処理する。ドライバーはプラグ・インの操作処理を済ませてから、操作リクェストを待つウェイティング状態に入る。
【００４４】
ユーザが電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータのＵＳＢインタフェースからプラグアウトすると、ファームウェアは直ぐに実行停止となる。同時に、オペレーティング・システムは該装置がコンピュータから抜き出されたことを自動検出して、直ちにこのイベントをドライバーに知らせる。ドライバーは、このイベントの知らせを受けてから、直ぐ関連の処理をすると共に、オペレーティング・システムにおける該装置に対応するリムーバブル外部記憶装置及びそのデバイス・アイデンティファイアを消去する。
【００４５】
オペレーティング・システムは読み出し操作リクェストを受けてから、このリクェストをドライバーに伝える。しかし、この操作が標準のディスク読み出し操作で、ＵＳＢ及びフラッシュ・メモリの操作方式と違うため、ドライバーはその操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置における所定の操作方式に転換する。それから、更に、ドライバーは、転換後の操作指リクエストをＵＳＢスタンダードに基づいてパケット化すると共に該パケット化された読み出し操作リクェストをオペレーティング・システムのボトム・レイヤーに伝える。オペレーティング・システムのボトム・レイヤーからの読み出し操作リクェストを、ＵＳＢ経由で、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のマイクロ・プロセッサにランニングしているファームウェアまで伝送して、ファームウェアはその読み出し操作を実行し、読み出されたデータ及びステータスを、オペレーティング・システムのボトムレイヤーを通じてドライバーまで返送する。そして、そこから読み出されたデータ及びステータスがオペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝送される。それで、読み出し操作が完了する。
【００４６】
データ処理システムはデータ読み出しをリクェストする時、汎用インタフェースＤ２経由でマイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、オペレーティング・システムのリクェストに従って、マイクロ・プロセッサＤ４が、フラッシュ・メモリからデータを読み出してＤ２に伝えるよう指令を出す。そして、Ｄ２から関連データをデータ処理システムに送り出す。
【００４７】
オペレーティング・システムは書き込み操作リクェストを受けてから、このリクェストをドライバーに伝える。しかし、この操作が標準のディスク書き込み操作で、ＵＳＢ及びフラッシュ・メモリの操作方式と違うため、ドライバーは、その操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置における所定の操作方式に転換する。その操作リクェストをフラッシュメモリ１に伝えても、もし書き込もうとする記憶域に有効データが記憶してあれば、新しいデータが書き込めない。それは、その有効データを消去しておかないと、新しいデータを書き込むことが出来ないからである。よって、ドライバーはその書込み操作を、リード、消去及びライトとの三つの内部操作に転換する。ドライバーは、先ず、リードの内部操作を実行して、書き込もうとする記憶域に記憶してある内容を読み出して記憶しておく。第二に、消去の内部操作を実行して、書き込もうとする記憶域に記憶してあるデータを全部消去する。最後に、書き込むデータと元のデータとを整合（結合）して、整合後のデータに対してライトの内部操作を実行する。上記三つの操作を終らせてから、ドライバーは書込み操作後のステータスをオペレーティング・システムのトップレイヤーまで伝え、書込み操作が完了する。
【００４８】
データ処理システムはデータをフラッシュメモリ１（Ｄ１）に書き込むことをリクェストする時に、汎用インタフェースＤ２経由でマイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、マイクロ・プロセッサＤ４は、オペレーティング・システムのリクェストに従って、Ｄ２から関連のデータをフラッシュメモリＤ１に伝送する。
【００４９】
オペレーティング・システムはフラッシュメモリ１に対する消去操作を電子フラッシュメモリ式外部記憶装置に知らせる時に、汎用インタフェースＤ２経由で、マイクロ・プロセッサＤ４に指令を出す。それから、Ｄ４がシリーズの指令をフラッシュメモリＤ１に伝える。それで、対応するＤ１の記憶域の内容を消去できる。
【００５０】
実際に利用する場合に、ドライバーは前述三つの内部操作を、パケット化して、且つパケット化の操作リクェストを、オペレーティング・システムのボトムレイヤーに伝送する。それから、オペレーティング・システムのボトムレイヤーによって、ＵＳＢ経由でマイクロ・プロセッサに装着されているファームウェアまで伝送されて、ファームウェアは該操作を実行し、更に操作後のデータ及びステータスを、ＵＳＢ経由でオペレーティング・システムのボトムレイヤーに返送する。そして、オペレーティング・システムのボトムレイヤーから、データ及びステータスをドライバーに伝送する。
【００５１】
本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は、汎用インタフェース・バス・コントローラと、接続用タップ、フラッシュメモリ記憶媒体と、スリープ及びウェークアップ回路と、汎用インタフェースから導入された供給電源、電子記憶媒体を直接にコントロールしインタフェース機能を実現させるファームウェアを備えたマイクロ・プロセッサとからなり、データ処理システムに搭載されているドライバーとの協力、及びシステムハードウェアの差込部品とのサポートの下で、下記の特徴を有する。
【００５２】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置はデータ処理システムの外部記憶装置として用いられる。
【００５３】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は小型デジタルコンピュータの外部記憶装置として用いられる。目前、ＩntelＰII或いはコンパチブル・チップを使用しているコンピュータでは、ＵＳＢが既に標準装置とされているため、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置の普及も日ならずして実現できる。
【００５４】
前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は手持ち式データ処理システムの外部記憶装置として用いられる。これこそ、世界に流行っているＰＤＡ（パーソナル・データ・アシステント）等の手持式データ処理システムにとっては、願ってもない製品である。
【００５５】
又、前記電子フラッシュメモリ式外部記憶装置は、携帯式データ処理システムの外部記憶装置として用いられる。これも、物理ドライバーの大容積のせいで、一部の携帯式データ処理システム（ノート・パソコン）のユーザが放棄した外部記憶デバイスの利用は、電子フラッシュメモリ式外部記憶装置のおかげて、改めて回復することができて、長年の期待が叶えられる。
【００５６】
従来の技術に比べて、データ処理システムに用いられる本発明にかかる電子フラッシュメモリ式外部記憶方法及びその装置は下記の利点を有する。
【００５７】
電子フラッシュメモリ式記憶媒体と汎用インタフェース・バスとの使用により、物理ドライバーがなく外部電源が使用されないリムーバブル外部記憶装置を構成することができる。外部コンピュータをシャットダウンしなくても、プラグ・イン又はプラグ・アウトをすることができ、プラグ・イン・プレイができる。また、アクセス速度が速くて、その容量がフロッピの何倍、何十倍、何百倍、何千倍又はもっと大きいという利点と、小容積で、携帯しやすく、壊れにくくて、データが十年或いは十年以上も保存できる利点と、消去と書き込みが百万回或いはそれ以上にも達することができる利点と、同時に最大限で、２０個以上の電子フラッシュメモリ式外部記憶装置をコンピュータに接続できる利点とを有する。本発明にかかる方法及びその装置は全ての汎用インタフェース・バスをサポートできるデータ処理システムに用いられる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｄ１ フラッシュメモリ、 Ｙ１ 水晶発振器、 Ｊ１ 汎用シリアル・バス・タップ、 Ｃ１〜Ｃ８ コンデンサ、 Ｒ１〜Ｒ１０ 抵抗、 Ｖ１ トランジスタ、 Ｄ２ 汎用シリアルバス、 Ｖ２ 発光ダイオード、 Ｄ３ 三端子電源、 Ｖ３ ダイオード、 Ｄ４ マイクロ・プロセッサチップ、 Ｄ５，Ｄ６ マルチアナログスイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記憶するための少なくとも一つのフラッシュ・メモリ（１）と、
マイクロ・プロセッサ（２１）と、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）と、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）とを含んでおり、前記フラッシュ・メモリ（１）におけるデータ読み出し／書き込み操作を制御するための記憶制御回路(２)と、
を備えるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置であって、
前記マイクロ・プロセッサ（２１）は夫々ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）は夫々前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）及び前記マイクロ・プロセッサ（２１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）はＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４バスを介して、当該フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を駆動するためのドライバーを装着する外部のデータ処理システムに接続され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）内部には、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・スタンダード機能を実現しデータアクセスを制御するファームウェアが装着され、
さらに、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、前記ファームウェアが前記データ処理システムのドライバーと協働することで、前記ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムがコールされ、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、ディスク操作指令のフォーマットによる前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置への操作要求を処理するように、
設けられることを特徴とするフラッシュ・メモリ式外部記憶装置。
【請求項２】
フラッシュ・メモリ式外部記憶方法において、
フラッシュ・メモリを有するフラッシュ・メモリ式外部記憶装置にＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを設け、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置には、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・スタンダード機能を実現しデータアクセスを制御するファームウェアを装着し、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを有するデータ処理システムには、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をドライブするためのドライバーを装着し、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、前記ファームウェアが前記データ処理システムのドライバーと協働することで、前記ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムがコールされ、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、前期データ処理システムと前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置との間に情報伝達ルートが確立されるようにし、
前記ドライバーによってＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４のバス・スタンダードに従って変換されたデータ操作指令を前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が受信し、
前記ファームウェアによって前記データ操作指令を実行して操作結果及び状態情報を前記データ処理システムに伝送することを特徴とするフラッシュ・メモリ式外部記憶方法。
【請求項１】
データを記憶するための少なくとも一つのフラッシュ・メモリ（１）と、
マイクロ・プロセッサ（２１）と、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）と、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）とを含んでおり、前記フラッシュ・メモリ（１）におけるデータ読み出し／書き込み操作を制御するための記憶制御回路(２)と、
を備えるフラッシュ・メモリ式外部記憶装置であって、
前記マイクロ・プロセッサ（２１）は夫々ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）及び前記フラッシュ・メモリ（１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）は夫々前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４タップ（２３）及び前記マイクロ・プロセッサ（２１）に接続され、前記ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・コントローラ（２２）はＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４バスを介して、当該フラッシュ・メモリ式外部記憶装置を駆動するためのドライバーを装着する外部のデータ処理システムに接続され、前記マイクロ・プロセッサ（２１）内部には、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・スタンダード機能を実現しデータアクセスを制御するファームウェアが装着され、
さらに、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置は、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、前記ファームウェアが前記データ処理システムのドライバーと協働することで、前記ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムがコールされ、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、ディスク操作指令のフォーマットによる前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置への操作要求を処理するように、
設けられることを特徴とするフラッシュ・メモリ式外部記憶装置。
【請求項２】
フラッシュ・メモリ式外部記憶方法において、
フラッシュ・メモリを有するフラッシュ・メモリ式外部記憶装置にＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを設け、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置には、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェース・スタンダード機能を実現しデータアクセスを制御するファームウェアを装着し、ＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースを有するデータ処理システムには、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置をドライブするためのドライバーを装着し、
前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が前記データ処理システムのＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４インタフェースにプラグされると、前記ファームウェアが前記データ処理システムのドライバーと協働することで、前記ファームウェアのイニシャル・ソフト・プログラムがコールされ、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が初期化され、前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置に対してデバイス識別子が割り当てて表示され、前期データ処理システムと前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置との間に情報伝達ルートが確立されるようにし、
前記ドライバーによってＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４のバス・スタンダードに従って変換されたデータ操作指令を前記フラッシュ・メモリ式外部記憶装置が受信し、
前記ファームウェアによって前記データ操作指令を実行して操作結果及び状態情報を前記データ処理システムに伝送することを特徴とするフラッシュ・メモリ式外部記憶方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２４４５５８（Ｐ２０１０−２４４５５８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５７１６（Ｐ２０１０−１１５７１６）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【分割の表示】特願２００５−３６０６０６（Ｐ２００５−３６０６０６）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１日（２０００．１１．１）
【出願人】（５０８０１４８６６）深▲ちぇん▼市朗科科技股▲ふん▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【分割の表示】特願２００５−３６０６０６（Ｐ２００５−３６０６０６）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１日（２０００．１１．１）
【出願人】（５０８０１４８６６）深▲ちぇん▼市朗科科技股▲ふん▼有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
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