メモリコントローラ、不揮発性記憶装置
【課題】不揮発性メモリにおいて第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生した場合でも、格納したデータを正しく読み出すことが可能で、かつ、小さいサイズの書き込みが効率的な不揮発性記憶装置、及びメモリコントローラを提供する。
【解決手段】不揮発性記憶装置１は、データを記憶する不揮発性メモリ１２と、不揮発性メモリ１２の制御を行うメモリコントローラ１１とを備え、メモリコントローラ１１は、データと同一ページに格納する第１の誤り訂正符号とは別に、第２の誤り訂正符号をも格納する。第２の誤り訂正符号の単位となるパリティグループよりもサイズの小さい書き込みにおいては、パリティグループとは別の領域に暫定的な第２の誤り訂正符号を格納する。データの読み出し時にはデータに付与された第１及び／または第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行う。
【解決手段】不揮発性記憶装置１は、データを記憶する不揮発性メモリ１２と、不揮発性メモリ１２の制御を行うメモリコントローラ１１とを備え、メモリコントローラ１１は、データと同一ページに格納する第１の誤り訂正符号とは別に、第２の誤り訂正符号をも格納する。第２の誤り訂正符号の単位となるパリティグループよりもサイズの小さい書き込みにおいては、パリティグループとは別の領域に暫定的な第２の誤り訂正符号を格納する。データの読み出し時にはデータに付与された第１及び／または第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発性メモリを制御するメモリコントローラ、及び、不揮発性メモリとメモリコントローラを備える半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体メモリカードを中心に、書き換え可能な不揮発性メモリを備える不揮発性記憶装置の需要が広まっている。
【０００３】
半導体メモリカードは、小型・軽量・大容量・耐震性・取り扱いの簡便さ等の、種々の長所を備えており、デジタルスチルカメラや携帯電話などのポータブル機器の記録媒体として、その需要が高まっている。最近では、ポータブル機器だけではなく、デジタルテレビやＤＶＤレコーダ等の据え置き機器にも、半導体メモリカード用のスロットが標準搭載されており、半導体メモリカードの需要はさらに高まっている。
【０００４】
上述の半導体メモリカードは、不揮発性の主記憶メモリとしてフラッシュメモリ（主にＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ）と、それを制御するメモリコントローラとを備えている。メモリコントローラは、デジタルスチルカメラ本体等に代表されるアクセス装置からのデータの読み書き指示に応じて、フラッシュメモリに対するデータの読み書き制御を行うものである。
【０００５】
メモリコントローラからフラッシュメモリへのデータの書込みは、ページと呼ばれる単位で行われる。最近のフラッシュメモリでは４ｋＢ（キロバイト）、８ｋＢ程度のページサイズが主流である。
【０００６】
フラッシュメモリは、セルという記憶素子を多数含み、各セルに電荷を蓄積すること若しくは各セルから電荷を放出することにより情報を記憶する。ところが、セルに記憶された情報は、セルの劣化などの要因により失われることがある。そのため、メモリコントローラは、一般に、アクセス装置からの書き込みデータに対する誤り訂正符号を生成し、上述の書き込みデータと共にフラッシュメモリに格納する。これにより、データの読出し時にエラーが発生しても、そのエラービット数が、適用される誤り訂正符号の訂正能力内であれば訂正が行われ、よって正しいデータを読み出すことが可能となる。例えば、下記の特許文献１では、フラッシュメモリのページ内に書き込みデータ（ユーザデータ）と誤り訂正符号（付加データ）とを交互に格納する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９２９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の方法では、データ読出し時に誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生すると、正しいデータを読むことはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、データ読出しの際に誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生する場合であっても正しくデータを読み出すことができる不揮発性記憶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述の課題を解決するため、誤り訂正符号（以下、第１の誤り訂正符号と称する。）を付与したデータの集合に対して、さらに第２の誤り訂正符号を付与するという方法を考案した。例えば、第２の誤り訂正符号として、４ページ分のデータに対して１ページのパリティを付与するという方法を考案した。このようにすることにより、第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生した場合であっても、第２の誤り訂正符号（パリティ）を用いることで正しいデータを読み出すことが可能となる。
【００１１】
しかしながら、上述の方法においては、第２の誤り訂正符号を付与すると、メモリコントローラで管理されるデータ単位が大きくなり、よってアクセス装置からのデータ書き込みのデータサイズが小さい場合にはオーバーヘッドが大きくなるために、データ書き込み速度が低下するという問題がある。
【００１２】
先ほどの例では、４ページ分のデータに対して１ページ分のパリティを付与するので、メモリコントローラは５ページ単位で入出力データの管理を行う。例えば、アクセス装置からのデータ書き込みのサイズが１ページであったとしても、メモリコントローラは４ページ分のデータと、これに対する１ページ分のパリティの計５ページをフラッシュメモリに書き込む。このとき、４ページ分のデータのうち、１ページはアクセス装置から受信したデータで構成されるが、残り３ページは不揮発性メモリから読み出した既存データで構成される。従って、このときのオーバーヘッドは、アクセス装置からのデータ書き込みのサイズが４ページである場合に比べて大きくなる。
【００１３】
本発明は、更に、上述の課題を鑑みてなされたものであり、不揮発性メモリへのデータ書き込みにおいて第１及び第２の誤り訂正符号を付与した場合でも、小さいデータサイズのデータ書き込みを効率的に行うことが可能である不揮発性記憶装置、及びメモリコントローラを提供するものである。
【００１４】
本発明に係る不揮発性記憶装置は、アクセス装置と通信可能であり、前記アクセス装置からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラとを備え、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【００１５】
本発明に係るメモリコントローラは、データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラであって、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の誤り訂正符号を付与したデータの集合に対して第２の誤り訂正符号を付与した上で不揮発性メモリに格納する。これにより、データ読出しの際に第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生する場合であっても正しくデータを読み出すことができる。更に、本発明によれば、不揮発性記憶装置においてパリティグループよりも小さいサイズで書き込みが行われる場合には、パリティグループを構成する一部のデータページのみが更新され、パリティテーブルの領域に一部のデータページのデータに対する暫定パリティ値がパリティページとして書き込まれる。このため、不揮発性メモリへの書き込みにおけるデータのサイズが小さい場合、書き込みを行うページ数が少なくなり、データ書き込み処理の内容が軽減化される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システムの概略の構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る不揮発性メモリの構成例を示す図。
【図３】図２に示すブロックの構成の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る不揮発性メモリに設定される領域を示す図。
【図５】本発明の実施の形態１に係るデータページの構成の一例を示す図。
【図６】本発明の実施の形態１に係るパリティグループの例を示す図。
【図７】本発明の実施の形態１に係るパリティグループの配置の一例を示す図。
【図８】本発明の実施の形態１に係るパリティテーブルのレイアウト例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態１に係るパリティテーブルの配置の一例を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理時の状態の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の読み出し処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の初期化処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】パリティグループを格納する論理ブロックが複数である場合の、本発明の実施の形態に係る、パリティテーブルの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
[実施の形態１]
１．１．不揮発性記憶システムの構成
本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システム１０００の構成について、図１から図４を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システム１０００の概略構成図である。図１に示すように、不揮発性記憶システム１０００は、不揮発性記憶装置１と、不揮発性記憶装置１が装着されるアクセス装置２とを含んで構成される。不揮発性記憶装置１と、アクセス装置２とは、バスＢ１により接続されて、双方向に通信を行うことができる。不揮発性記憶装置１は、アクセス装置２からの指示に応じてデータの読み出し及び／又は書き込みを行う。ここで、不揮発性記憶装置１は、例えば、半導体メモリカードである。アクセス装置２は、例えば、半導体メモリカードに静止画コンテンツを記録するデジタルスチルカメラである。
【００２１】
図１に示すように、不揮発性記憶装置１は、メモリコントローラ１１と、データを記憶する一つ又は複数の不揮発性メモリ１２とを含む。メモリコントローラ１１と、不揮発性メモリ１２とは、バスＢ２により接続されている。メモリコントローラ１１は、不揮発性メモリ１２とバスＢ２を介して、データの送受信、すなわち、データの読み出し／書き込み、並びに、コマンドの送信及びレスポンスの受信等を行い、不揮発性メモリ１２の制御を行う。なお、不揮発性メモリ１２が複数存在する場合は、バスＢ２が複数存在していてもよい。
【００２２】
メモリコントローラ１１は、不揮発性記憶装置１の制御全般を行うモジュールであり、例えば、ＣＰＵなどを含むＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）として構成される。不揮発性メモリ１２は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。
【００２３】
メモリコントローラ１１は、図１に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、ＲＯＭ１０３と、アクセス装置ＩＦ（インタフェース）部１０４と、バッファ１０５と、不揮発性メモリＩＦ（インタフェース）部１０６とを含む。メモリコントローラ１１の各機能部は、図１に示すように、バスＢＣ１を介して接続されている。なお、メモリコントローラ１１は、メモリコントローラ１１の機能部の全部又は一部が直接接続される構成であってもよい。
【００２４】
アクセス装置ＩＦ部１０４は、不揮発性記憶装置１とアクセス装置２との接続部である。アクセス装置２と不揮発性記憶装置１との制御信号及びデータの送受信は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して行われる。
【００２５】
不揮発性メモリＩＦ部１０６は、メモリコントローラ１１と不揮発性メモリ１２との接続部である。メモリコントローラ１１と不揮発性メモリ１２との制御信号及びデータの送受信は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して行われる。
【００２６】
バッファ１０５は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から受信したデータ、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２に送信（出力）するデータ、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して不揮発性メモリ１２から読み出したデータ、及び、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して不揮発性メモリ１２に書き込むデータなどを、一時的に格納するためのメモリである。
【００２７】
ＲＯＭ１０３には、不揮発性記憶装置１を制御するプログラムが格納されている。このプログラムは、ＲＡＭ１０２にロードされ、ＣＰＵ１０１により実行される。
【００２８】
具体的には、ＲＯＭ１０３は、図１に示すように、コマンド処理部１１１と、アドレス管理部１１２と、符号処理部１１３と、不揮発性メモリ制御部１１４とを含む。なお、本実施の形態では、コマンド処理部１１１、アドレス管理部１１２、符号処理部１１３及び、不揮発性メモリ制御部１１４は、ＲＯＭ１０３上において、ソフトウェアにより実現されるものを想定しているが、これに限定されることはなく、例えば、コマンド処理部１１１、アドレス管理部１１２、符号処理部１１３及び、不揮発性メモリ制御部１１４の全部又は一部は、ハードウェアで実現されるものであってもよい。
【００２９】
コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して、アクセス装置２から受信したコマンド及びコマンドに関するパラメータを解釈し、コマンドの処理を実行する機能部である。
【００３０】
アドレス管理部１１２は、不揮発性メモリ１２のアドレス管理全般を行うが、アドレス管理部１１２そのものには有効なデータが格納されていない。まず、先ず、アドレス管理部１１２は、アクセス装置２からアクセス可能なアドレス空間として不揮発性記憶装置１が提供する論理アドレス空間における論理アドレスと、不揮発性メモリ１２における物理アドレスとを対応付ける論理物理変換テーブルの物理アドレスを管理する。また、アドレス管理部１１２は、データ書き込みに再利用可能なブロックであるフリーブロックの物理アドレスや、データ書き込みに利用不可能な不良ブロックの物理アドレスや、論理アドレスと物理アドレスとの変換テーブルが格納されたブロックの物理アドレスなども管理する。
【００３１】
符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２において読み書きするデータに対する、第１及び第２の誤り訂正符号の処理を行う。ここで誤り訂正符号とは、例えば、リード・ソロモン符号やパリティである。
【００３２】
符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２へのデータ書き込み時に、データに対する第１の誤り訂正符号を生成する。更に、データと該データの第１の誤り訂正符号に対する第２の誤り訂正符号を生成する。そしてデータ、第１の誤り訂正符号、及び、第２の誤り訂正符号を不揮発性メモリ１２に書き込む。
【００３３】
更に、符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２からのデータ読み出し時に、データとともに第１の誤り訂正符号を読み出し、読み出したデータのエラーの検出及び訂正を行う。第１の誤り訂正符号による訂正が不可能であるエラーが検出された場合には、更に、不揮発性メモリ１２から第２の誤り訂正符号を読み出し、エラーの検出及び訂正を行う。
【００３４】
不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して送受信される制御信号を処理するデバイスドライバである。
【００３５】
図２は、本実施の形態に係る不揮発性メモリ１２の構成例を示す図である。不揮発性メモリ１２はデータの消去単位であるブロック（物理ブロック）１２１を複数個含む。それぞれのブロック１２１のサイズは、例えば、１ＭＢ（メガバイト）程度である。
【００３６】
図３は、図２に示すブロック１２１の構成例を示す図である。ブロック１２１は、データの書き込み単位であるページ１２２を複数個含む。それぞれのページ１２２のサイズは、例えば、８ｋＢ程度である。ブロック１２１あたりのページ数は、例えば、１２８ページである。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係る不揮発性メモリ１２に設定される領域を示す図である。ここで不揮発性メモリ１２における領域は、不揮発性メモリ１２に格納される情報の種類によって分けられている。不揮発性メモリ１２に設定される領域には、データ記録領域１２５、パリティテーブル領域１２６、アドレス管理テーブル領域１２７、ワーク領域１２８、及びシステム情報領域１２９等がある。
【００３８】
データ記録領域１２５は、アクセス装置２からの書き込みデータを格納する領域である。アクセス装置２からのデータに加え、該データに対する第１及び第２の誤り訂正符号も格納する。
【００３９】
パリティテーブル領域１２６は、後で説明するように、データ記録領域１２５に格納するアクセス装置２からの書き込みデータに対する第２の誤り訂正符号（パリティ）の暫定値を記録するパリティテーブル（図８、図１１参照）を格納する領域（図９参照）である。
【００４０】
アドレス管理テーブル領域１２７は、アドレス管理部１１２がアドレス管理を行うために必要となる各種のテーブル情報を格納する領域である。ここでの各種のテーブル情報には、論理アドレスと物理アドレスの論理物理変換テーブル、及びフリーブロックのアドレステーブル等が含まれる。
【００４１】
ワーク領域１２８は、フリーブロックで構成される、有効なデータが格納されていない領域である。
【００４２】
システム情報領域１２９は、メモリコントローラ１１が内部的に使用するシステム情報を格納する領域である。さらに、システム情報に対する第１及び第２の誤り訂正符号も格納する。
【００４３】
１．２．誤り訂正符号の配置
次に、メモリコントローラ１１が不揮発性メモリ１２にデータを格納する際の、第１及び第２の誤り訂正符号の配置について図５から図９を用いて説明する。
【００４４】
図５は、本実施の形態に係る、データを格納したページ（以下、データページと称する。）の構成の一例を示す図である。データページには、ページ内にデータと該データに対する第１の誤り訂正符号を配置する。なお図５では、第１の誤り訂正符号を「ＥＣＣ」と記載している。
【００４５】
図５に示すように、ページ内に格納するデータに対して、分割して第１の誤り訂正符号を付与する場合には、分割されたデータと該データに対する第１の誤り訂正符号とを組として、データ及び第１の誤り訂正符号を交互に配置する。
【００４６】
不揮発性メモリ１２からのデータの読み出し時には、常にデータと共に該データに対する第１の誤り訂正符号を読み出すので、同一ページに連続的に配置されることによって、読み出し時の制御信号（例えば、アドレス指定等）のオーバーヘッドを少なくできる。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る、一つ以上のデータページに第２の誤り訂正符号を付与したものの例を示す図である。本実施の形態では、第２の誤り訂正符号としてパリティを用いるものとし、第２の誤り訂正符号を格納したページをパリティページと称するものとする。以下、一つ以上のデータページと、それらデータページに対するパリティページとの組み合わせを「パリティグループ」と称する。
【００４８】
なお、第２の誤り訂正符号としてパリティ以外（例えば、リード・ソロモン符号）の誤り訂正符号を用いてもよい。この場合、パリティグループをより一般的に誤り訂正グループと称してもよい。
【００４９】
図６に示す例では、４つのデータページに対して、１つのパリティページが付与されて一つのパリティグループが構成されている。パリティページには、例えば、各データページに格納されているデータのＸＯＲ（排他的論理和）の値を格納する。さらに、このＸＯＲの値に対する第１の誤り訂正符号を格納する。
【００５０】
なお、図６に示す例では、データページとパリティページの比率を４対１とされているが、その他の任意の比率が適用されてもよい。データページの比率が多い程、不揮発性メモリ１２に格納できるデータの容量は増加する。パリティページの比率が多い程、データページに対する誤り訂正能力は増加する。
【００５１】
図７は、本実施の形態に係る、パリティグループの配置の一例を示す図である。図７に示す配置は、パリティ（第２の誤り訂正符号）を格納する領域である、データ記録領域１２５やシステム情報領域１２９に適用される。
【００５２】
図７において、Ｄ０、Ｄ１、・・・、Ｄ１５はデータページを表しており、Ｐ０−３はデータページＤ０〜Ｄ３に対するパリティページ、Ｐ４−７はデータページＤ４〜Ｄ７に対するパリティページ、Ｐ８−１１はデータページＤ８〜Ｄ１１に対するパリティページ、Ｐ１２−１５はデータページＤ１２〜Ｄ１５に対するパリティページを表している。
【００５３】
また、各パリティグループは５つのブロック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅに跨って配置されている。そのため、各パリティグループへのデータの読み出し、書き込みは、異なる物理ブロックへの並列アクセスとなり、高速に行うことが可能である。同様に、連続するパリティグループの読み出し、書き込みも高速に行うことができる。
【００５４】
なお、パリティグループが論理ブロックを跨がないように、パリティグループを構成して配置することにより、アドレス管理部１１２におけるアドレス管理処理を簡素化することができる。パリティグループの配置を示す図７の例において、５つの物理ブロック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅを１つの論理ブロックとして管理することにより、アドレス管理部１１２における管理が簡素化され得る。
【００５５】
図８は、本実施の形態に係る、パリティテーブルの構成例を示す図である。パリティテーブルの１レコードは、パリティグループを構成する一部のデータページのデータに対するパリティ値（暫定パリティ値）と、この暫定パリティ値の有効・無効を判断する有効フラグと、この暫定パリティ値の識別情報とを含んでいる。暫定パリティ値の識別情報は、暫定パリティ値の対象データに関する、論理ブロックのアドレスや、パリティグループのアドレスなどのアドレス情報を含む。
【００５６】
図９は、本実施の形態に係る、パリティテーブルの配置の一例を示す図である。図９に示す配置は、パリティテーブルを格納する領域であるパリティテーブル領域１２６に適用される。
【００５７】
図９において、ＰＴ０、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、・・・はパリティテーブルを表している。パリティテーブルは２ページ単位で先頭ページから順に書き込まれ、最後に書き込まれたパリティテーブルのレコード以外は、前述の有効フラグの値によらず無効とする。そのため、パリティテーブルの更新は基本的に２ページの書き込みで完了する。
【００５８】
また、各パリティテーブルは２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇに跨って配置されている。そのため、各パリティテーブルの読み書きは、異なるブロックへの並列アクセスにより、高速に行うことが可能である。
【００５９】
なお、２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇの最終ページまで書き込みを行った場合のみ、ワーク領域１２８から新たなパリティテーブル領域１２６として２つのフリーブロックを確保し、これらのブロックの物理消去を行った後、先頭ページから順に２ページ単位であらたなパリティテーブルを書き込む。一方、最終ページまで書き込みを行い、無効なパリティテーブルしか存在しない２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇはワーク領域１２８のフリーブロックとする。
【００６０】
１．３．不揮発性記憶システムの動作
次に、不揮発性記憶システム１０００の動作について図１０から図１３を用いて説明する。
【００６１】
不揮発性記憶装置１は、アクセス装置２に装着され、アクセス装置２が発行するコマンドに応じた処理を実施する。アクセス装置２は、静止画データや動画データなどの記録や再生を行うために、必要なコマンド（例えば、書き込みコマンドや読み出しコマンド）を不揮発性記憶装置１に発行し、データの送受信を行う。
【００６２】
１．３．１（１）書き込み処理
アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に書き込みコマンドを発行し、書き込みデータを転送することにより、不揮発性記憶装置１では書き込み処理が行われる。図１０は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理の手順を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、ステップＳ１０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から書き込みコマンドを受信すると、書き込みコマンドに付随する書き込みアドレス、サイズなどの条件を取得する。コマンド管理部１１１は、この条件から、書き込みを行うパリティグループの論理アドレスを特定し、これらの情報をアドレス管理部１１２に通知する。
【００６４】
アドレス管理部１１２は、コマンド処理部１１１から取得した情報、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルの情報、フリーブロックのアドレス情報、及び、ブロックへの書き込み状態（即ち、どのブロックに、何ページ目まで、どんな論理アドレスのデータを書き込んだか、に関する状態）を管理するテーブルの情報を参照し、不揮発性メモリ１２における物理的な書き込み先を決定する。
【００６５】
次に、ステップＳ１０２における処理を説明する。ステップＳ１０１の処理において、アドレス管理部１１２が決定した書き込み先が、パリティグループの境界ではない場合、即ち、パリティグループの途中である場合には、ステップＳ１０３の処理に進む。パリティグループの境界である場合、即ち、パリティグループ先頭である場合には、ステップＳ１０４の処理に進む。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、符号処理部１１３に書き込みのための準備を指示する。符号処理部１１３はバッファ１０５上に第２の誤り訂正符号の演算のための領域を確保する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４により、不揮発性メモリ１２のパリティテーブル領域１２６からパリティテーブルを読み出し、読み出したパリティテーブルに含まれる暫定パリティ値を、バッファ１０５上に確保した、前述の第２の誤り訂正符号の演算のための領域に記憶させる。
【００６７】
次に、ステップＳ１０４における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、符号処理部１１３に書き込みのための準備を指示する。符号処理部１１３はバッファ１０５上に第２の誤り訂正符号の演算のための領域を確保し、該領域の値を初期値に設定する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０５における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、アクセス装置２からの書き込みデータを、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してバッファ１０５に格納する。符号処理部１１３は、該書き込みデータに対する第１の誤り訂正符号を生成する。そして、バッファ１０５上に該書き込みデータ及びその第１の誤り訂正符号からなるデータページの情報を生成する。データページの情報の生成にあたり、アクセス装置２から受信した書き込みデータでは不足する場合（例えば、アクセス装置２がパリティグループやデータページの途中のアドレスから書き込みを指示した場合）には、アドレス管理部１１２を参照して、不揮発性記憶装置１の既存のデータを読み出し、これに対する第１の誤り訂正符号を生成する。そして、既存のデータとこれに対する第１の誤り訂正符号によって、データページの情報の不足分を補う。
【００６９】
次に、ステップＳ１０６における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４で確保した、第２の誤り訂正符号の演算のための領域に設定された値と、ステップＳ１０５で生成したデータページの情報を参照して、第２の誤り訂正符号の演算（例えば、ＸＯＲ（排他的論理和）演算）を行い、その結果を、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４で確保した第２の誤り訂正符号の演算のための領域に書き戻す。
【００７０】
次に、ステップＳ１０７における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、ステップＳ１０５で生成したデータページの情報を、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ１０１で決定した物理的な書き込み先に書き込む。
【００７１】
次に、ステップＳ１０８における処理を説明する。直前のステップＳ１０７で書き込んだデータページがパリティグループの終端であった場合には、ステップＳ１０９の処理に進む。そうでない場合はステップＳ１１３の処理に進む。
【００７２】
次に、ステップＳ１０９における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０６で生成した第２の誤り訂正符号の演算結果をパリティとし、該パリティに対する第１の誤り訂正符号を生成する。不揮発性メモリ制御部１１４は、前記パリティ及びその第１の誤り訂正符号をパリティページとして、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ１０１で決定した物理的な書き込み先に書き込む。
【００７３】
次に、ステップＳ１１０における処理を説明する。符号処理部１１３は、パリティテーブルの無効化が必要か否かを判定する。ステップＳ１０３経由で書き込み処理を行ってきた場合には、パリティテーブルの無効化が必要と判断し、ステップＳ１１１の処理に進む。ステップＳ１０４経由で書き込み処理を行ってきた場合には、パリティテーブルの無効化は不要と判断し、ステップＳ１１２の処理に進む。
【００７４】
次に、ステップＳ１１１における処理を説明する。符号処理部１１３は、有効フラグを「無効」に設定したパリティテーブルの情報を生成する。暫定パリティ値、及び、識別情報にはダミーの値を設定する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、生成した前記パリティテーブルの値（レコード）をパリティテーブル領域１２６に書き込む。
【００７５】
次に、ステップＳ１１２における処理を説明する。アクセス装置２からの書き込みデータを全て書き込んだ場合には、書き込み処理を終了する。そうでない場合は、ステップＳ１０１の処理に戻り、アクセス装置２からの書き込みデータのうち、書き込みが済んでいないものの書き込みを継続する。
【００７６】
次に、ステップＳ１１３における処理を説明する。アクセス装置２からの書き込みデータを全て書き込んだ場合には、ステップＳ１１４の処理に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０５の処理に戻り、パリティグループ内の次のデータページの書き込みを継続する。
【００７７】
次に、ステップＳ１１４における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０６で生成した第２の誤り訂正符号の演算結果を暫定パリティ値としたパリティテーブルの情報を生成する。符号処理部１１３は、有効フラグを「有効」に設定し、識別情報には直前のステップＳ１０７の処理で書き込んだデータページに関するアドレス情報などを設定する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、生成したパリティテーブルの値をパリティテーブル領域１２６に書き込み、コマンド処理部１１１は書き込み処理を終了する。
【００７８】
なお、ステップＳ１０７、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１、ステップＳ１１４における不揮発性メモリ１２への書き込みは、複数ブロックの並列処理により高速に行うことが望ましい。この場合は、データページやパリティページの書き込みを開始した直後に、次のステップの処理に進むことができる。
【００７９】
１．３．１（２）書き込み処理時の不揮発性記憶装置の状態
図１１は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理時の状態の例を示す図である。
【００８０】
図１１を用いて、アクセス装置２が、パリティグループを構成する４ページ分のデータ（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の書き込みを、１ページ単位で４回に分けて順に行う場合における不揮発性記憶装置１の状態を説明する。
【００８１】
図１１のＴ０は、アクセス装置２による書き込みを開始する前の状態を表している。データ記録領域１２５におけるデータページ（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を含むパリティグループは、いずれも未書き込み（消去済み）の状態であり、パリティテーブル領域１２６における最後に書き込んだパリティテーブルのレコードにおける有効フラグは「無効」となっている。
【００８２】
この状態で、アクセス装置２がデータページＤ０の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ１に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ０には、アクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８３】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ１の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ２に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ１には、アクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０及びＤ１に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８４】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ２の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ３に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ２にはアクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０、Ｄ１及びＤ２に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８５】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ３の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ４に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ３にはアクセス装置２が書き込んだデータが格納され、パリティページＰ０−３にはデータページＤ０、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３に対する最終的なパリティが格納される。ここで、パリティテーブル領域１２６における最後に書き込んだパリティテーブルのレコードの有効フラグは、「無効」となっている。データページＤ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のパリティ値がパリティページＰ０−３に格納されているからである。
【００８６】
以上のように、アクセス装置２における、１ページの書き込み処理において、本実施の形態における不揮発性記憶装置１では、１ページ分のデータページと２ページ分のパリティテーブルの計３ページの書き込みを行っている。これは、パリティグループ全体を更新するために必要な書き込みページ数（５ページ）よりも少ないため、効率的な書き込みとなる。
【００８７】
特に、図１１を用いて説明した、ページ単位で連続的に書き込みが行われるような場合、効率性の差は歴然となる。というのは、データページ毎にパリティグループ全体が更新されるのであれば、最初のデータページ（Ｄ０）を受信した時点でパリティグループ全体（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｐ０−３）の書き込みが行われるため、次のデータページ（Ｄ１）を受信した時には、Ｄ１に相当するページは書き込み済となっており、フラッシュメモリの特性上ここに上書きすることはできない。そのため、新たにフリーブロックを確保し、物理消去を行った後、既存のデータをブロック単位で移動させる処理が必要となるためである。
【００８８】
１．３．２．読み出し処理
アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に読み出しコマンドを発行することにより、不揮発性記憶装置１では読み出し処理が行われる。読み出しデータは、順次、不揮発性記憶装置１からアクセス装置２に転送される。図１２は、本発明の実施の形態１における不揮発性記憶装置１の読み出し処理の手順を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、ステップＳ２０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から読み出しコマンドを受信すると、読み出しコマンドに付随する読み出しアドレス、サイズなどの条件を取得する。コマンド処理部１１１は、この条件から、読み出しを行うパリティグループの論理アドレスを特定し、これらの情報をアドレス管理部１１２に通知する。アドレス管理部１１２は、コマンド処理部１１１から取得した情報、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルの情報、フリーブロックのアドレス情報、及び、ブロックへの書き込み状態（即ち、どのブロックに、何ページ目まで、どんな論理アドレスのデータを書き込んだか、に関する状態）を管理するテーブルの情報を参照し、不揮発性メモリ１２における物理的な読み出し先を決定する。
【００９０】
次に、ステップＳ２０２における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先からデータページの情報の読み出しを行う。読み出したデータページの情報（即ち、データ及び該データに対する第１の誤り訂正符号）はバッファ１０５に格納する。
【００９１】
次に、ステップＳ２０３における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０２でバッファ１０５上に格納した第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第１の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、ステップＳ２０４の処理に進む。そうでない場合は、第１の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報に上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９２】
なお、ステップＳ２０２で読み出したデータページの情報が、アクセス装置２が指定した読み出しアドレス以外の情報も含む場合（例えば、アクセス装置２がデータページの途中のアドレスから読み出しを指示した場合）には、読み出しアドレス以外の部分に対する第１の誤り訂正符号の演算は省略してもよい。
【００９３】
次に、ステップＳ２０４における処理を説明する。ステップＳ２０１の処理において、アドレス管理部１１２が決定した読み出し先の情報に基づき、ステップＳ２０３で読み出しエラーが発生したデータページの属するパリティグループが、パリティグループとしての書き込みを完結しているか否かを判定する。パリティグループとしての書き込みが完結していない場合（即ち、パリティテーブルに該パリティグループに関する有効な暫定パリティ値を格納している状態の場合）にはステップＳ２０５の処理に進む。パリティグループとしての書き込みが完結している場合にはステップＳ２０７の処理に進む。
【００９４】
次に、ステップＳ２０５における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先から、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページが属するパリティグループの情報のうち、書き込み済みのデータページの読み出しを行う。読み出したデータページには第１の誤り訂正符号が付与されているので、符号処理部１１３は、第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー訂正を行ったのち、データをバッファ１０５に格納する。さらに、不揮発性メモリ制御部１１４は、パリティテーブル領域１２６のパリティテーブルを読み出す。符号処理部１１３は、パリティテーブルから暫定パリティの値を取得し、暫定パリティをバッファ１０５に格納する。
【００９５】
次に、ステップＳ２０６における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０６でバッファ上に格納したデータ及びパリティ（第２の誤り訂正符号）の情報を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第２の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、（図示しない）エラー処理を行い、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報に上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９６】
例えば、第２の誤り訂正符号の演算としてＸＯＲ（排他的論理和）演算を適用していた場合には、ステップＳ２０５で読み出しを行ったデータ、及び、パリティのＸＯＲ演算を行う。これにより、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページのデータを復元できる。
【００９７】
次に、ステップＳ２０７における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先から、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページが属するパリティグループの情報の読み出しを行う。読み出したパリティグループの情報（即ち、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページ以外のデータページ、及び、パリティページ）には第１の誤り訂正符号が付与されているので、符号処理部１１３は、第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー訂正を行ったのち、データ及びパリティをバッファ１０５に格納する。
【００９８】
次に、ステップＳ２０８における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０７でバッファ上に格納したデータページ及びパリティページ（第２の誤り訂正符号）の情報を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第２の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、（図示しない）エラー処理を行い、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報を上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９９】
例えば、第２の誤り訂正符号の演算としてＸＯＲ（排他的論理和）演算を適用していた場合には、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページ以外のデータページのデータ、及び、パリティページのパリティのＸＯＲ演算を行う。これにより、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページのデータを復元できる。
【０１００】
次に、ステップＳ２０９における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、バッファ１０５に格納された（誤り訂正処理後の）データを読み出しデータとしてアクセス装置２に送信する。
【０１０１】
次に、ステップＳ２１０における処理を説明する。アクセス装置２が指定した読み出しデータを全て送信した場合には、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、ステップＳ２０１の処理に戻り、アクセス装置２への読み出しデータのうち、未送信のものの読み出しを継続する。
【０１０２】
なお、ステップＳ２０２、ステップＳ２０５、及びステップＳ２０７における不揮発性メモリ１２からの読み出しは、複数ブロックの並列処理により高速に行うことが望ましい。この場合、データページやパリティページの読み出しを開始した直後に、次のステップの処理に進むことができる。
【０１０３】
１．３．３．初期化処理
アクセス装置２に不揮発性記憶装置１が装着され、アクセス装置２から不揮発性記憶装置１への電源供給が開始された後、アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に初期化コマンドを発行することにより、アクセス装置２から不揮発性記憶装置１へのデータの読み書きが可能となる。図１３は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の初期化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０４】
まず、ステップＳ３０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２からの初期化コマンドを受信すると、メモリコントローラ１１のハードウェアの初期設定を行う。また、不揮発性メモリＩＦ部１０６に接続されている不揮発性メモリ１２の接続確認などを行う。
【０１０５】
次に、ステップＳ３０２における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、不揮発性メモリ１２の所定の読み出し先から、第１のシステム情報を読み出す。第１のシステム情報は、不揮発性記憶装置１の製造時に予め不揮発性メモリ１２に書き込まれている情報であり、不揮発性記憶装置１における各種の制御情報である。第１のシステム情報として、例えば、メモリコントローラ１１に接続されている不揮発性メモリ１２の種類、数、パリティグループの構成情報、第１及び第２の誤り訂正符号の種類や訂正能力、（後で説明する）第２のシステム情報の物理的な格納位置に関する情報、初期の不良ブロックのアドレスに関する情報、などがある。第１のシステム情報の読み出しにおいてエラーが発生した場合には、第１及び／または第２の誤り訂正符号によるエラー訂正を行う。
【０１０６】
アドレス管理部１１２、符号処理部１１３、及び不揮発性メモリ制御部１１４は、読み出した第１のシステム情報の内容に応じて、内部的な初期化処理を行う。
【０１０７】
次に、ステップＳ３０３における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、（例えば、第１のシステム情報において指定されている）不揮発性メモリ１２の所定の読み出し先から、第２のシステム情報を読み出す。第２のシステム情報は、不揮発性記憶装置１の製造時に予め不揮発性メモリ１２に書き込まれた後、不揮発性記憶装置１が使用されることにより更新される情報であり、不揮発性記憶装置１における各種の制御情報である。第２のシステム情報として、例えば、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルに関する情報、後発性の不良ブロックのアドレスに関する情報、ブロックの書き込み回数や消去回数に関する情報、フリーブロックのアドレスに関する情報、及び、パリティテーブルに関する情報、などがある。第２のシステム情報の読み出しにおいてエラーが発生した場合には、第１及び／または第２の誤り訂正符号によるエラー訂正を行う。
【０１０８】
次に、ステップＳ３０４における処理を説明する。アドレス管理部１１２は、読み出した第２のシステム情報の内容に応じて、アドレス管理に必要となるテーブル情報をＲＡＭ１０２上に生成する。
【０１０９】
次に、ステップＳ３０５における処理を説明する。ステップＳ３０２、及び、ステップＳ３０３において、不揮発性メモリ１２からの読み出しで所定の量を超える（第１または第２の誤り訂正符号で訂正可能な）エラーが発生した場合には、ステップＳ３０６の処理に進む。そうでなければ、ステップＳ３０７の処理に進む。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０６における処理を説明する。ステップＳ３０２、及び、ステップＳ３０３での不揮発性メモリ１２からの読み出しで所定の量を超えるエラーが発生した箇所のデータに対して、符号処理部１１３は、第１及び第２の誤り訂正符号を生成する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、データと、生成した第１及び第２の誤り訂正符号とを、新たな第１または第２のシステム情報として不揮発性メモリ１２に書き戻す。
【０１１１】
次に、ステップＳ３０７における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して、アクセス装置２に不揮発性記憶装置１の初期化処理が完了したことを通知して初期化処理を終了する。
【０１１２】
１．４．まとめ
本実施の形態に係る不揮発性記憶装置は、アクセス装置２と通信可能であり、アクセス装置２からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置１である。不揮発性記憶装置１は、データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリ１２と、不揮発性メモリ１２の制御を行うメモリコントローラ１１とを備える。不揮発性メモリ１２は、消去単位であるブロック１２１を複数含み、ブロック１２１はデータの書き込み単位であるページ１２２を複数含む。メモリコントローラ１１は、不揮発性メモリ１２の一の領域に複数のページ１２２から構成される誤り訂正グループを複数割り当て、誤り訂正グループには所定のサイズのデータと、所定のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、更に、不揮発性メモリ１２の別の領域にパリティテーブルを割り当て、データを書き込むときに、データサイズが所定のサイズ未満である場合は、データを誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【０１１３】
以上のように、不揮発性記憶装置１では、データと同一ページに格納する第１の誤り訂正符号とは別に、第２の誤り訂正符号をも格納する。データの書き込み時にはデータに第１及び第２の誤り訂正符号を付与して書き込む。データの読み出し時にはデータに付与された第１及び／または第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行う。
【０１１４】
この結果、本実施の形態では、データページの読み出しにおいて、該データページに付与した第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生した場合であっても、パリティグループを構成する他のデータページ及びパリティページを読み出し、パリティページ（第２の誤り訂正符号）を用いてデータを復元することが可能となる。
【０１１５】
さらに、アクセス装置２がパリティグループよりも小さいサイズで不揮発性記憶装置１に書き込みを行う場合には、パリティグループを構成する一部のデータページのみを更新し、パリティグループのパリティページとは別の領域であるパリティテーブル領域１２６に、一部のデータページのデータに対する暫定パリティ値をパリティページとして書き込む。この結果、パリティグループよりも小さいサイズの書き込み時における、不揮発性メモリ１２への書き込みページ数を減らすことができ、効率的に書き込みを実現できる。
【０１１６】
上述の実施の形態で記載されている値は一例に過ぎず、他の値が用いられてもよい。例えば、パリティグループを構成するデータページ及びパリティページにおける、夫々のページ数の値は全て一例に過ぎず、上述の実施の形態で記載されている値に限定されるものではない。
【０１１７】
[他の実施の形態]
なお、本発明について、上述の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、勿論、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で実施の形態を変更することができる。また、以下のように変更することも可能である。
【０１１８】
[１] 図１１に示す、データ記憶領域１２５への、及び、パリティテーブル領域１２６におけるパリティテーブルへの、書き込み処理時の状態の例を示す図では、論理ブロックが一つであることを前提としている。本発明の技術的思想は、もちろん、論理ブロックが複数設定されている場合にも適用され得る。
【０１１９】
図１４は、論理ブロックが複数設定されている場合の、本発明の実施形態に係る、パリティテーブルの例を示す図である。パリティテーブルの１レコードは、夫々、パリティグループを構成する一部のデータページのデータに対するパリティ値（暫定パリティ値）、この暫定パリティ値の有効・無効を判断する有効フラグ、この暫定パリティ値の識別情報、及び、論理ブロック識別情報を含んでいる。
【０１２０】
図１４に示す例では、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」を識別情報とする４つの論理ブロックが設定されている。夫々の論理ブロックにおいて、図１１に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の状態のようなデータページの書き込みが生じると、図１４に示すパリティテーブルに新たなレコードが格納されることになる。
【０１２１】
[２] 上述の実施の形態における、アクセス装置２、不揮発性記憶装置１、メモリコントローラ１１、及び不揮発性記憶システム１０００において、各機能ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
【０１２２】
なお、上記では、ＬＳＩを例として取り上げたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどの半導体装置によりチップ化されてもよい。
【０１２３】
また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで集積回路が実現されてもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用してもよい。
【０１２４】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えば、バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１２５】
[３] 上述の実施の形態における各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェア及びハードウェアの混在処理により実現してもよい。なお、上述の実施の形態に係るアクセス装置２、不揮発性記憶装置１、及び不揮発性記憶システム１０００をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。上述の実施の形態においては、説明の便宜上、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。
【０１２６】
また、上述の実施の形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上述の実施の形態の記載内容に制限されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
【０１２７】
[４] 上述の実施の形態における不揮発性記憶装置１は、半導体メモリカードのような着脱可能な記憶装置として説明したが、アクセス装置２の基板に組み込みできる形式の情報記憶モジュールとして実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る不揮発性記憶装置、及びメモリコントローラは、第１及び第２の誤り訂正を付与することで格納データの信頼性を向上させつつ、小さいサイズのデータ書き込みを効率的に行うことができる。これは、半導体メモリカードはいうまでもなく、不揮発性メモリを内蔵する情報処理端末である、ムービー、デジタルスチルカメラ、携帯電話端末等に有用であり、半導体メモリ関連分野において利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０００ 不揮発性記憶システム
１ 不揮発性記憶装置
２ アクセス装置
１１ メモリコントローラ
１２ 不揮発性メモリ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＯＭ
１０４ アクセス装置ＩＦ部
１０５ バッファ
１０６ 不揮発性メモリＩＦ部
１１１ コマンド処理部
１１２ アドレス管理部
１１３ 符号処理部
１１４ 不揮発性メモリ制御部
１２１ ブロック
１２２ ページ
１２５ データ記録領域
１２６ パリティテーブル領域
１２７ アドレス管理テーブル領域
１２８ ワーク領域
１２９ システム情報領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発性メモリを制御するメモリコントローラ、及び、不揮発性メモリとメモリコントローラを備える半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体メモリカードを中心に、書き換え可能な不揮発性メモリを備える不揮発性記憶装置の需要が広まっている。
【０００３】
半導体メモリカードは、小型・軽量・大容量・耐震性・取り扱いの簡便さ等の、種々の長所を備えており、デジタルスチルカメラや携帯電話などのポータブル機器の記録媒体として、その需要が高まっている。最近では、ポータブル機器だけではなく、デジタルテレビやＤＶＤレコーダ等の据え置き機器にも、半導体メモリカード用のスロットが標準搭載されており、半導体メモリカードの需要はさらに高まっている。
【０００４】
上述の半導体メモリカードは、不揮発性の主記憶メモリとしてフラッシュメモリ（主にＮＡＮＤ型のフラッシュメモリ）と、それを制御するメモリコントローラとを備えている。メモリコントローラは、デジタルスチルカメラ本体等に代表されるアクセス装置からのデータの読み書き指示に応じて、フラッシュメモリに対するデータの読み書き制御を行うものである。
【０００５】
メモリコントローラからフラッシュメモリへのデータの書込みは、ページと呼ばれる単位で行われる。最近のフラッシュメモリでは４ｋＢ（キロバイト）、８ｋＢ程度のページサイズが主流である。
【０００６】
フラッシュメモリは、セルという記憶素子を多数含み、各セルに電荷を蓄積すること若しくは各セルから電荷を放出することにより情報を記憶する。ところが、セルに記憶された情報は、セルの劣化などの要因により失われることがある。そのため、メモリコントローラは、一般に、アクセス装置からの書き込みデータに対する誤り訂正符号を生成し、上述の書き込みデータと共にフラッシュメモリに格納する。これにより、データの読出し時にエラーが発生しても、そのエラービット数が、適用される誤り訂正符号の訂正能力内であれば訂正が行われ、よって正しいデータを読み出すことが可能となる。例えば、下記の特許文献１では、フラッシュメモリのページ内に書き込みデータ（ユーザデータ）と誤り訂正符号（付加データ）とを交互に格納する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９２９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の方法では、データ読出し時に誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生すると、正しいデータを読むことはできない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、データ読出しの際に誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生する場合であっても正しくデータを読み出すことができる不揮発性記憶装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述の課題を解決するため、誤り訂正符号（以下、第１の誤り訂正符号と称する。）を付与したデータの集合に対して、さらに第２の誤り訂正符号を付与するという方法を考案した。例えば、第２の誤り訂正符号として、４ページ分のデータに対して１ページのパリティを付与するという方法を考案した。このようにすることにより、第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生した場合であっても、第２の誤り訂正符号（パリティ）を用いることで正しいデータを読み出すことが可能となる。
【００１１】
しかしながら、上述の方法においては、第２の誤り訂正符号を付与すると、メモリコントローラで管理されるデータ単位が大きくなり、よってアクセス装置からのデータ書き込みのデータサイズが小さい場合にはオーバーヘッドが大きくなるために、データ書き込み速度が低下するという問題がある。
【００１２】
先ほどの例では、４ページ分のデータに対して１ページ分のパリティを付与するので、メモリコントローラは５ページ単位で入出力データの管理を行う。例えば、アクセス装置からのデータ書き込みのサイズが１ページであったとしても、メモリコントローラは４ページ分のデータと、これに対する１ページ分のパリティの計５ページをフラッシュメモリに書き込む。このとき、４ページ分のデータのうち、１ページはアクセス装置から受信したデータで構成されるが、残り３ページは不揮発性メモリから読み出した既存データで構成される。従って、このときのオーバーヘッドは、アクセス装置からのデータ書き込みのサイズが４ページである場合に比べて大きくなる。
【００１３】
本発明は、更に、上述の課題を鑑みてなされたものであり、不揮発性メモリへのデータ書き込みにおいて第１及び第２の誤り訂正符号を付与した場合でも、小さいデータサイズのデータ書き込みを効率的に行うことが可能である不揮発性記憶装置、及びメモリコントローラを提供するものである。
【００１４】
本発明に係る不揮発性記憶装置は、アクセス装置と通信可能であり、前記アクセス装置からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラとを備え、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【００１５】
本発明に係るメモリコントローラは、データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラであって、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の誤り訂正符号を付与したデータの集合に対して第２の誤り訂正符号を付与した上で不揮発性メモリに格納する。これにより、データ読出しの際に第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生する場合であっても正しくデータを読み出すことができる。更に、本発明によれば、不揮発性記憶装置においてパリティグループよりも小さいサイズで書き込みが行われる場合には、パリティグループを構成する一部のデータページのみが更新され、パリティテーブルの領域に一部のデータページのデータに対する暫定パリティ値がパリティページとして書き込まれる。このため、不揮発性メモリへの書き込みにおけるデータのサイズが小さい場合、書き込みを行うページ数が少なくなり、データ書き込み処理の内容が軽減化される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システムの概略の構成図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る不揮発性メモリの構成例を示す図。
【図３】図２に示すブロックの構成の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る不揮発性メモリに設定される領域を示す図。
【図５】本発明の実施の形態１に係るデータページの構成の一例を示す図。
【図６】本発明の実施の形態１に係るパリティグループの例を示す図。
【図７】本発明の実施の形態１に係るパリティグループの配置の一例を示す図。
【図８】本発明の実施の形態１に係るパリティテーブルのレイアウト例を示す図。
【図９】本発明の実施の形態１に係るパリティテーブルの配置の一例を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理の手順を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理時の状態の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の読み出し処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の初期化処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】パリティグループを格納する論理ブロックが複数である場合の、本発明の実施の形態に係る、パリティテーブルの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
[実施の形態１]
１．１．不揮発性記憶システムの構成
本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システム１０００の構成について、図１から図４を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶システム１０００の概略構成図である。図１に示すように、不揮発性記憶システム１０００は、不揮発性記憶装置１と、不揮発性記憶装置１が装着されるアクセス装置２とを含んで構成される。不揮発性記憶装置１と、アクセス装置２とは、バスＢ１により接続されて、双方向に通信を行うことができる。不揮発性記憶装置１は、アクセス装置２からの指示に応じてデータの読み出し及び／又は書き込みを行う。ここで、不揮発性記憶装置１は、例えば、半導体メモリカードである。アクセス装置２は、例えば、半導体メモリカードに静止画コンテンツを記録するデジタルスチルカメラである。
【００２１】
図１に示すように、不揮発性記憶装置１は、メモリコントローラ１１と、データを記憶する一つ又は複数の不揮発性メモリ１２とを含む。メモリコントローラ１１と、不揮発性メモリ１２とは、バスＢ２により接続されている。メモリコントローラ１１は、不揮発性メモリ１２とバスＢ２を介して、データの送受信、すなわち、データの読み出し／書き込み、並びに、コマンドの送信及びレスポンスの受信等を行い、不揮発性メモリ１２の制御を行う。なお、不揮発性メモリ１２が複数存在する場合は、バスＢ２が複数存在していてもよい。
【００２２】
メモリコントローラ１１は、不揮発性記憶装置１の制御全般を行うモジュールであり、例えば、ＣＰＵなどを含むＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；大規模集積回路）として構成される。不揮発性メモリ１２は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。
【００２３】
メモリコントローラ１１は、図１に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、ＲＯＭ１０３と、アクセス装置ＩＦ（インタフェース）部１０４と、バッファ１０５と、不揮発性メモリＩＦ（インタフェース）部１０６とを含む。メモリコントローラ１１の各機能部は、図１に示すように、バスＢＣ１を介して接続されている。なお、メモリコントローラ１１は、メモリコントローラ１１の機能部の全部又は一部が直接接続される構成であってもよい。
【００２４】
アクセス装置ＩＦ部１０４は、不揮発性記憶装置１とアクセス装置２との接続部である。アクセス装置２と不揮発性記憶装置１との制御信号及びデータの送受信は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して行われる。
【００２５】
不揮発性メモリＩＦ部１０６は、メモリコントローラ１１と不揮発性メモリ１２との接続部である。メモリコントローラ１１と不揮発性メモリ１２との制御信号及びデータの送受信は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して行われる。
【００２６】
バッファ１０５は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から受信したデータ、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２に送信（出力）するデータ、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して不揮発性メモリ１２から読み出したデータ、及び、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して不揮発性メモリ１２に書き込むデータなどを、一時的に格納するためのメモリである。
【００２７】
ＲＯＭ１０３には、不揮発性記憶装置１を制御するプログラムが格納されている。このプログラムは、ＲＡＭ１０２にロードされ、ＣＰＵ１０１により実行される。
【００２８】
具体的には、ＲＯＭ１０３は、図１に示すように、コマンド処理部１１１と、アドレス管理部１１２と、符号処理部１１３と、不揮発性メモリ制御部１１４とを含む。なお、本実施の形態では、コマンド処理部１１１、アドレス管理部１１２、符号処理部１１３及び、不揮発性メモリ制御部１１４は、ＲＯＭ１０３上において、ソフトウェアにより実現されるものを想定しているが、これに限定されることはなく、例えば、コマンド処理部１１１、アドレス管理部１１２、符号処理部１１３及び、不揮発性メモリ制御部１１４の全部又は一部は、ハードウェアで実現されるものであってもよい。
【００２９】
コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して、アクセス装置２から受信したコマンド及びコマンドに関するパラメータを解釈し、コマンドの処理を実行する機能部である。
【００３０】
アドレス管理部１１２は、不揮発性メモリ１２のアドレス管理全般を行うが、アドレス管理部１１２そのものには有効なデータが格納されていない。まず、先ず、アドレス管理部１１２は、アクセス装置２からアクセス可能なアドレス空間として不揮発性記憶装置１が提供する論理アドレス空間における論理アドレスと、不揮発性メモリ１２における物理アドレスとを対応付ける論理物理変換テーブルの物理アドレスを管理する。また、アドレス管理部１１２は、データ書き込みに再利用可能なブロックであるフリーブロックの物理アドレスや、データ書き込みに利用不可能な不良ブロックの物理アドレスや、論理アドレスと物理アドレスとの変換テーブルが格納されたブロックの物理アドレスなども管理する。
【００３１】
符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２において読み書きするデータに対する、第１及び第２の誤り訂正符号の処理を行う。ここで誤り訂正符号とは、例えば、リード・ソロモン符号やパリティである。
【００３２】
符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２へのデータ書き込み時に、データに対する第１の誤り訂正符号を生成する。更に、データと該データの第１の誤り訂正符号に対する第２の誤り訂正符号を生成する。そしてデータ、第１の誤り訂正符号、及び、第２の誤り訂正符号を不揮発性メモリ１２に書き込む。
【００３３】
更に、符号処理部１１３は、不揮発性メモリ１２からのデータ読み出し時に、データとともに第１の誤り訂正符号を読み出し、読み出したデータのエラーの検出及び訂正を行う。第１の誤り訂正符号による訂正が不可能であるエラーが検出された場合には、更に、不揮発性メモリ１２から第２の誤り訂正符号を読み出し、エラーの検出及び訂正を行う。
【００３４】
不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して送受信される制御信号を処理するデバイスドライバである。
【００３５】
図２は、本実施の形態に係る不揮発性メモリ１２の構成例を示す図である。不揮発性メモリ１２はデータの消去単位であるブロック（物理ブロック）１２１を複数個含む。それぞれのブロック１２１のサイズは、例えば、１ＭＢ（メガバイト）程度である。
【００３６】
図３は、図２に示すブロック１２１の構成例を示す図である。ブロック１２１は、データの書き込み単位であるページ１２２を複数個含む。それぞれのページ１２２のサイズは、例えば、８ｋＢ程度である。ブロック１２１あたりのページ数は、例えば、１２８ページである。
【００３７】
図４は、本実施の形態に係る不揮発性メモリ１２に設定される領域を示す図である。ここで不揮発性メモリ１２における領域は、不揮発性メモリ１２に格納される情報の種類によって分けられている。不揮発性メモリ１２に設定される領域には、データ記録領域１２５、パリティテーブル領域１２６、アドレス管理テーブル領域１２７、ワーク領域１２８、及びシステム情報領域１２９等がある。
【００３８】
データ記録領域１２５は、アクセス装置２からの書き込みデータを格納する領域である。アクセス装置２からのデータに加え、該データに対する第１及び第２の誤り訂正符号も格納する。
【００３９】
パリティテーブル領域１２６は、後で説明するように、データ記録領域１２５に格納するアクセス装置２からの書き込みデータに対する第２の誤り訂正符号（パリティ）の暫定値を記録するパリティテーブル（図８、図１１参照）を格納する領域（図９参照）である。
【００４０】
アドレス管理テーブル領域１２７は、アドレス管理部１１２がアドレス管理を行うために必要となる各種のテーブル情報を格納する領域である。ここでの各種のテーブル情報には、論理アドレスと物理アドレスの論理物理変換テーブル、及びフリーブロックのアドレステーブル等が含まれる。
【００４１】
ワーク領域１２８は、フリーブロックで構成される、有効なデータが格納されていない領域である。
【００４２】
システム情報領域１２９は、メモリコントローラ１１が内部的に使用するシステム情報を格納する領域である。さらに、システム情報に対する第１及び第２の誤り訂正符号も格納する。
【００４３】
１．２．誤り訂正符号の配置
次に、メモリコントローラ１１が不揮発性メモリ１２にデータを格納する際の、第１及び第２の誤り訂正符号の配置について図５から図９を用いて説明する。
【００４４】
図５は、本実施の形態に係る、データを格納したページ（以下、データページと称する。）の構成の一例を示す図である。データページには、ページ内にデータと該データに対する第１の誤り訂正符号を配置する。なお図５では、第１の誤り訂正符号を「ＥＣＣ」と記載している。
【００４５】
図５に示すように、ページ内に格納するデータに対して、分割して第１の誤り訂正符号を付与する場合には、分割されたデータと該データに対する第１の誤り訂正符号とを組として、データ及び第１の誤り訂正符号を交互に配置する。
【００４６】
不揮発性メモリ１２からのデータの読み出し時には、常にデータと共に該データに対する第１の誤り訂正符号を読み出すので、同一ページに連続的に配置されることによって、読み出し時の制御信号（例えば、アドレス指定等）のオーバーヘッドを少なくできる。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る、一つ以上のデータページに第２の誤り訂正符号を付与したものの例を示す図である。本実施の形態では、第２の誤り訂正符号としてパリティを用いるものとし、第２の誤り訂正符号を格納したページをパリティページと称するものとする。以下、一つ以上のデータページと、それらデータページに対するパリティページとの組み合わせを「パリティグループ」と称する。
【００４８】
なお、第２の誤り訂正符号としてパリティ以外（例えば、リード・ソロモン符号）の誤り訂正符号を用いてもよい。この場合、パリティグループをより一般的に誤り訂正グループと称してもよい。
【００４９】
図６に示す例では、４つのデータページに対して、１つのパリティページが付与されて一つのパリティグループが構成されている。パリティページには、例えば、各データページに格納されているデータのＸＯＲ（排他的論理和）の値を格納する。さらに、このＸＯＲの値に対する第１の誤り訂正符号を格納する。
【００５０】
なお、図６に示す例では、データページとパリティページの比率を４対１とされているが、その他の任意の比率が適用されてもよい。データページの比率が多い程、不揮発性メモリ１２に格納できるデータの容量は増加する。パリティページの比率が多い程、データページに対する誤り訂正能力は増加する。
【００５１】
図７は、本実施の形態に係る、パリティグループの配置の一例を示す図である。図７に示す配置は、パリティ（第２の誤り訂正符号）を格納する領域である、データ記録領域１２５やシステム情報領域１２９に適用される。
【００５２】
図７において、Ｄ０、Ｄ１、・・・、Ｄ１５はデータページを表しており、Ｐ０−３はデータページＤ０〜Ｄ３に対するパリティページ、Ｐ４−７はデータページＤ４〜Ｄ７に対するパリティページ、Ｐ８−１１はデータページＤ８〜Ｄ１１に対するパリティページ、Ｐ１２−１５はデータページＤ１２〜Ｄ１５に対するパリティページを表している。
【００５３】
また、各パリティグループは５つのブロック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅに跨って配置されている。そのため、各パリティグループへのデータの読み出し、書き込みは、異なる物理ブロックへの並列アクセスとなり、高速に行うことが可能である。同様に、連続するパリティグループの読み出し、書き込みも高速に行うことができる。
【００５４】
なお、パリティグループが論理ブロックを跨がないように、パリティグループを構成して配置することにより、アドレス管理部１１２におけるアドレス管理処理を簡素化することができる。パリティグループの配置を示す図７の例において、５つの物理ブロック１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅを１つの論理ブロックとして管理することにより、アドレス管理部１１２における管理が簡素化され得る。
【００５５】
図８は、本実施の形態に係る、パリティテーブルの構成例を示す図である。パリティテーブルの１レコードは、パリティグループを構成する一部のデータページのデータに対するパリティ値（暫定パリティ値）と、この暫定パリティ値の有効・無効を判断する有効フラグと、この暫定パリティ値の識別情報とを含んでいる。暫定パリティ値の識別情報は、暫定パリティ値の対象データに関する、論理ブロックのアドレスや、パリティグループのアドレスなどのアドレス情報を含む。
【００５６】
図９は、本実施の形態に係る、パリティテーブルの配置の一例を示す図である。図９に示す配置は、パリティテーブルを格納する領域であるパリティテーブル領域１２６に適用される。
【００５７】
図９において、ＰＴ０、ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、・・・はパリティテーブルを表している。パリティテーブルは２ページ単位で先頭ページから順に書き込まれ、最後に書き込まれたパリティテーブルのレコード以外は、前述の有効フラグの値によらず無効とする。そのため、パリティテーブルの更新は基本的に２ページの書き込みで完了する。
【００５８】
また、各パリティテーブルは２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇに跨って配置されている。そのため、各パリティテーブルの読み書きは、異なるブロックへの並列アクセスにより、高速に行うことが可能である。
【００５９】
なお、２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇの最終ページまで書き込みを行った場合のみ、ワーク領域１２８から新たなパリティテーブル領域１２６として２つのフリーブロックを確保し、これらのブロックの物理消去を行った後、先頭ページから順に２ページ単位であらたなパリティテーブルを書き込む。一方、最終ページまで書き込みを行い、無効なパリティテーブルしか存在しない２つのブロック１２１ｆ、１２１ｇはワーク領域１２８のフリーブロックとする。
【００６０】
１．３．不揮発性記憶システムの動作
次に、不揮発性記憶システム１０００の動作について図１０から図１３を用いて説明する。
【００６１】
不揮発性記憶装置１は、アクセス装置２に装着され、アクセス装置２が発行するコマンドに応じた処理を実施する。アクセス装置２は、静止画データや動画データなどの記録や再生を行うために、必要なコマンド（例えば、書き込みコマンドや読み出しコマンド）を不揮発性記憶装置１に発行し、データの送受信を行う。
【００６２】
１．３．１（１）書き込み処理
アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に書き込みコマンドを発行し、書き込みデータを転送することにより、不揮発性記憶装置１では書き込み処理が行われる。図１０は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理の手順を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、ステップＳ１０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から書き込みコマンドを受信すると、書き込みコマンドに付随する書き込みアドレス、サイズなどの条件を取得する。コマンド管理部１１１は、この条件から、書き込みを行うパリティグループの論理アドレスを特定し、これらの情報をアドレス管理部１１２に通知する。
【００６４】
アドレス管理部１１２は、コマンド処理部１１１から取得した情報、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルの情報、フリーブロックのアドレス情報、及び、ブロックへの書き込み状態（即ち、どのブロックに、何ページ目まで、どんな論理アドレスのデータを書き込んだか、に関する状態）を管理するテーブルの情報を参照し、不揮発性メモリ１２における物理的な書き込み先を決定する。
【００６５】
次に、ステップＳ１０２における処理を説明する。ステップＳ１０１の処理において、アドレス管理部１１２が決定した書き込み先が、パリティグループの境界ではない場合、即ち、パリティグループの途中である場合には、ステップＳ１０３の処理に進む。パリティグループの境界である場合、即ち、パリティグループ先頭である場合には、ステップＳ１０４の処理に進む。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、符号処理部１１３に書き込みのための準備を指示する。符号処理部１１３はバッファ１０５上に第２の誤り訂正符号の演算のための領域を確保する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４により、不揮発性メモリ１２のパリティテーブル領域１２６からパリティテーブルを読み出し、読み出したパリティテーブルに含まれる暫定パリティ値を、バッファ１０５上に確保した、前述の第２の誤り訂正符号の演算のための領域に記憶させる。
【００６７】
次に、ステップＳ１０４における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、符号処理部１１３に書き込みのための準備を指示する。符号処理部１１３はバッファ１０５上に第２の誤り訂正符号の演算のための領域を確保し、該領域の値を初期値に設定する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０５における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、アクセス装置２からの書き込みデータを、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してバッファ１０５に格納する。符号処理部１１３は、該書き込みデータに対する第１の誤り訂正符号を生成する。そして、バッファ１０５上に該書き込みデータ及びその第１の誤り訂正符号からなるデータページの情報を生成する。データページの情報の生成にあたり、アクセス装置２から受信した書き込みデータでは不足する場合（例えば、アクセス装置２がパリティグループやデータページの途中のアドレスから書き込みを指示した場合）には、アドレス管理部１１２を参照して、不揮発性記憶装置１の既存のデータを読み出し、これに対する第１の誤り訂正符号を生成する。そして、既存のデータとこれに対する第１の誤り訂正符号によって、データページの情報の不足分を補う。
【００６９】
次に、ステップＳ１０６における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４で確保した、第２の誤り訂正符号の演算のための領域に設定された値と、ステップＳ１０５で生成したデータページの情報を参照して、第２の誤り訂正符号の演算（例えば、ＸＯＲ（排他的論理和）演算）を行い、その結果を、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４で確保した第２の誤り訂正符号の演算のための領域に書き戻す。
【００７０】
次に、ステップＳ１０７における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、ステップＳ１０５で生成したデータページの情報を、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ１０１で決定した物理的な書き込み先に書き込む。
【００７１】
次に、ステップＳ１０８における処理を説明する。直前のステップＳ１０７で書き込んだデータページがパリティグループの終端であった場合には、ステップＳ１０９の処理に進む。そうでない場合はステップＳ１１３の処理に進む。
【００７２】
次に、ステップＳ１０９における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０６で生成した第２の誤り訂正符号の演算結果をパリティとし、該パリティに対する第１の誤り訂正符号を生成する。不揮発性メモリ制御部１１４は、前記パリティ及びその第１の誤り訂正符号をパリティページとして、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ１０１で決定した物理的な書き込み先に書き込む。
【００７３】
次に、ステップＳ１１０における処理を説明する。符号処理部１１３は、パリティテーブルの無効化が必要か否かを判定する。ステップＳ１０３経由で書き込み処理を行ってきた場合には、パリティテーブルの無効化が必要と判断し、ステップＳ１１１の処理に進む。ステップＳ１０４経由で書き込み処理を行ってきた場合には、パリティテーブルの無効化は不要と判断し、ステップＳ１１２の処理に進む。
【００７４】
次に、ステップＳ１１１における処理を説明する。符号処理部１１３は、有効フラグを「無効」に設定したパリティテーブルの情報を生成する。暫定パリティ値、及び、識別情報にはダミーの値を設定する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、生成した前記パリティテーブルの値（レコード）をパリティテーブル領域１２６に書き込む。
【００７５】
次に、ステップＳ１１２における処理を説明する。アクセス装置２からの書き込みデータを全て書き込んだ場合には、書き込み処理を終了する。そうでない場合は、ステップＳ１０１の処理に戻り、アクセス装置２からの書き込みデータのうち、書き込みが済んでいないものの書き込みを継続する。
【００７６】
次に、ステップＳ１１３における処理を説明する。アクセス装置２からの書き込みデータを全て書き込んだ場合には、ステップＳ１１４の処理に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０５の処理に戻り、パリティグループ内の次のデータページの書き込みを継続する。
【００７７】
次に、ステップＳ１１４における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ１０６で生成した第２の誤り訂正符号の演算結果を暫定パリティ値としたパリティテーブルの情報を生成する。符号処理部１１３は、有効フラグを「有効」に設定し、識別情報には直前のステップＳ１０７の処理で書き込んだデータページに関するアドレス情報などを設定する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、生成したパリティテーブルの値をパリティテーブル領域１２６に書き込み、コマンド処理部１１１は書き込み処理を終了する。
【００７８】
なお、ステップＳ１０７、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１、ステップＳ１１４における不揮発性メモリ１２への書き込みは、複数ブロックの並列処理により高速に行うことが望ましい。この場合は、データページやパリティページの書き込みを開始した直後に、次のステップの処理に進むことができる。
【００７９】
１．３．１（２）書き込み処理時の不揮発性記憶装置の状態
図１１は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の書き込み処理時の状態の例を示す図である。
【００８０】
図１１を用いて、アクセス装置２が、パリティグループを構成する４ページ分のデータ（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の書き込みを、１ページ単位で４回に分けて順に行う場合における不揮発性記憶装置１の状態を説明する。
【００８１】
図１１のＴ０は、アクセス装置２による書き込みを開始する前の状態を表している。データ記録領域１２５におけるデータページ（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を含むパリティグループは、いずれも未書き込み（消去済み）の状態であり、パリティテーブル領域１２６における最後に書き込んだパリティテーブルのレコードにおける有効フラグは「無効」となっている。
【００８２】
この状態で、アクセス装置２がデータページＤ０の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ１に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ０には、アクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８３】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ１の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ２に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ１には、アクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０及びＤ１に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８４】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ２の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ３に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ２にはアクセス装置２が書き込んだデータが格納され、データページＤ０、Ｄ１及びＤ２に対する暫定的なパリティの値がパリティテーブル領域１２６のパリティテーブルの新たなレコードに格納される。パリティテーブルのそのレコードにおける有効フラグは「有効」となっている。
【００８５】
続けて、アクセス装置２がデータページＤ３の書き込みを行うと、不揮発性記憶装置１では、図１０に示すフローチャートにおける、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２の処理が順に行われ、書き込み処理が終了する。この時点で、図１１のＴ４に示す状態となる。即ち、データ記録領域１２５においてパリティグループのデータページＤ３にはアクセス装置２が書き込んだデータが格納され、パリティページＰ０−３にはデータページＤ０、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３に対する最終的なパリティが格納される。ここで、パリティテーブル領域１２６における最後に書き込んだパリティテーブルのレコードの有効フラグは、「無効」となっている。データページＤ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のパリティ値がパリティページＰ０−３に格納されているからである。
【００８６】
以上のように、アクセス装置２における、１ページの書き込み処理において、本実施の形態における不揮発性記憶装置１では、１ページ分のデータページと２ページ分のパリティテーブルの計３ページの書き込みを行っている。これは、パリティグループ全体を更新するために必要な書き込みページ数（５ページ）よりも少ないため、効率的な書き込みとなる。
【００８７】
特に、図１１を用いて説明した、ページ単位で連続的に書き込みが行われるような場合、効率性の差は歴然となる。というのは、データページ毎にパリティグループ全体が更新されるのであれば、最初のデータページ（Ｄ０）を受信した時点でパリティグループ全体（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｐ０−３）の書き込みが行われるため、次のデータページ（Ｄ１）を受信した時には、Ｄ１に相当するページは書き込み済となっており、フラッシュメモリの特性上ここに上書きすることはできない。そのため、新たにフリーブロックを確保し、物理消去を行った後、既存のデータをブロック単位で移動させる処理が必要となるためである。
【００８８】
１．３．２．読み出し処理
アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に読み出しコマンドを発行することにより、不揮発性記憶装置１では読み出し処理が行われる。読み出しデータは、順次、不揮発性記憶装置１からアクセス装置２に転送される。図１２は、本発明の実施の形態１における不揮発性記憶装置１の読み出し処理の手順を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、ステップＳ２０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２から読み出しコマンドを受信すると、読み出しコマンドに付随する読み出しアドレス、サイズなどの条件を取得する。コマンド処理部１１１は、この条件から、読み出しを行うパリティグループの論理アドレスを特定し、これらの情報をアドレス管理部１１２に通知する。アドレス管理部１１２は、コマンド処理部１１１から取得した情報、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルの情報、フリーブロックのアドレス情報、及び、ブロックへの書き込み状態（即ち、どのブロックに、何ページ目まで、どんな論理アドレスのデータを書き込んだか、に関する状態）を管理するテーブルの情報を参照し、不揮発性メモリ１２における物理的な読み出し先を決定する。
【００９０】
次に、ステップＳ２０２における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先からデータページの情報の読み出しを行う。読み出したデータページの情報（即ち、データ及び該データに対する第１の誤り訂正符号）はバッファ１０５に格納する。
【００９１】
次に、ステップＳ２０３における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０２でバッファ１０５上に格納した第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第１の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、ステップＳ２０４の処理に進む。そうでない場合は、第１の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報に上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９２】
なお、ステップＳ２０２で読み出したデータページの情報が、アクセス装置２が指定した読み出しアドレス以外の情報も含む場合（例えば、アクセス装置２がデータページの途中のアドレスから読み出しを指示した場合）には、読み出しアドレス以外の部分に対する第１の誤り訂正符号の演算は省略してもよい。
【００９３】
次に、ステップＳ２０４における処理を説明する。ステップＳ２０１の処理において、アドレス管理部１１２が決定した読み出し先の情報に基づき、ステップＳ２０３で読み出しエラーが発生したデータページの属するパリティグループが、パリティグループとしての書き込みを完結しているか否かを判定する。パリティグループとしての書き込みが完結していない場合（即ち、パリティテーブルに該パリティグループに関する有効な暫定パリティ値を格納している状態の場合）にはステップＳ２０５の処理に進む。パリティグループとしての書き込みが完結している場合にはステップＳ２０７の処理に進む。
【００９４】
次に、ステップＳ２０５における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先から、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページが属するパリティグループの情報のうち、書き込み済みのデータページの読み出しを行う。読み出したデータページには第１の誤り訂正符号が付与されているので、符号処理部１１３は、第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー訂正を行ったのち、データをバッファ１０５に格納する。さらに、不揮発性メモリ制御部１１４は、パリティテーブル領域１２６のパリティテーブルを読み出す。符号処理部１１３は、パリティテーブルから暫定パリティの値を取得し、暫定パリティをバッファ１０５に格納する。
【００９５】
次に、ステップＳ２０６における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０６でバッファ上に格納したデータ及びパリティ（第２の誤り訂正符号）の情報を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第２の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、（図示しない）エラー処理を行い、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報に上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９６】
例えば、第２の誤り訂正符号の演算としてＸＯＲ（排他的論理和）演算を適用していた場合には、ステップＳ２０５で読み出しを行ったデータ、及び、パリティのＸＯＲ演算を行う。これにより、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページのデータを復元できる。
【００９７】
次に、ステップＳ２０７における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、ステップＳ２０１で決定した物理的な読み出し先から、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページが属するパリティグループの情報の読み出しを行う。読み出したパリティグループの情報（即ち、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページ以外のデータページ、及び、パリティページ）には第１の誤り訂正符号が付与されているので、符号処理部１１３は、第１の誤り訂正符号を用いてデータのエラー訂正を行ったのち、データ及びパリティをバッファ１０５に格納する。
【００９８】
次に、ステップＳ２０８における処理を説明する。符号処理部１１３は、ステップＳ２０７でバッファ上に格納したデータページ及びパリティページ（第２の誤り訂正符号）の情報を用いてデータのエラー検出及び訂正を行う。第２の誤り訂正符号に基づく訂正能力では訂正できないエラーを検出した場合には、（図示しない）エラー処理を行い、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行い、バッファ１０５上のデータに対してエラー訂正後の情報を上書きし、ステップＳ２０９の処理に進む。
【００９９】
例えば、第２の誤り訂正符号の演算としてＸＯＲ（排他的論理和）演算を適用していた場合には、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページ以外のデータページのデータ、及び、パリティページのパリティのＸＯＲ演算を行う。これにより、ステップＳ２０２で読み出しを行ったデータページのデータを復元できる。
【０１００】
次に、ステップＳ２０９における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、バッファ１０５に格納された（誤り訂正処理後の）データを読み出しデータとしてアクセス装置２に送信する。
【０１０１】
次に、ステップＳ２１０における処理を説明する。アクセス装置２が指定した読み出しデータを全て送信した場合には、読み出し処理を終了する。そうでない場合は、ステップＳ２０１の処理に戻り、アクセス装置２への読み出しデータのうち、未送信のものの読み出しを継続する。
【０１０２】
なお、ステップＳ２０２、ステップＳ２０５、及びステップＳ２０７における不揮発性メモリ１２からの読み出しは、複数ブロックの並列処理により高速に行うことが望ましい。この場合、データページやパリティページの読み出しを開始した直後に、次のステップの処理に進むことができる。
【０１０３】
１．３．３．初期化処理
アクセス装置２に不揮発性記憶装置１が装着され、アクセス装置２から不揮発性記憶装置１への電源供給が開始された後、アクセス装置２が不揮発性記憶装置１に初期化コマンドを発行することにより、アクセス装置２から不揮発性記憶装置１へのデータの読み書きが可能となる。図１３は、本発明の実施の形態１に係る不揮発性記憶装置１の初期化処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０４】
まず、ステップＳ３０１における処理を説明する。不揮発性記憶装置１において、コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介してアクセス装置２からの初期化コマンドを受信すると、メモリコントローラ１１のハードウェアの初期設定を行う。また、不揮発性メモリＩＦ部１０６に接続されている不揮発性メモリ１２の接続確認などを行う。
【０１０５】
次に、ステップＳ３０２における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、不揮発性メモリ１２の所定の読み出し先から、第１のシステム情報を読み出す。第１のシステム情報は、不揮発性記憶装置１の製造時に予め不揮発性メモリ１２に書き込まれている情報であり、不揮発性記憶装置１における各種の制御情報である。第１のシステム情報として、例えば、メモリコントローラ１１に接続されている不揮発性メモリ１２の種類、数、パリティグループの構成情報、第１及び第２の誤り訂正符号の種類や訂正能力、（後で説明する）第２のシステム情報の物理的な格納位置に関する情報、初期の不良ブロックのアドレスに関する情報、などがある。第１のシステム情報の読み出しにおいてエラーが発生した場合には、第１及び／または第２の誤り訂正符号によるエラー訂正を行う。
【０１０６】
アドレス管理部１１２、符号処理部１１３、及び不揮発性メモリ制御部１１４は、読み出した第１のシステム情報の内容に応じて、内部的な初期化処理を行う。
【０１０７】
次に、ステップＳ３０３における処理を説明する。不揮発性メモリ制御部１１４は、不揮発性メモリＩＦ部１０６を介して、（例えば、第１のシステム情報において指定されている）不揮発性メモリ１２の所定の読み出し先から、第２のシステム情報を読み出す。第２のシステム情報は、不揮発性記憶装置１の製造時に予め不揮発性メモリ１２に書き込まれた後、不揮発性記憶装置１が使用されることにより更新される情報であり、不揮発性記憶装置１における各種の制御情報である。第２のシステム情報として、例えば、論理アドレスと物理アドレスの変換テーブルに関する情報、後発性の不良ブロックのアドレスに関する情報、ブロックの書き込み回数や消去回数に関する情報、フリーブロックのアドレスに関する情報、及び、パリティテーブルに関する情報、などがある。第２のシステム情報の読み出しにおいてエラーが発生した場合には、第１及び／または第２の誤り訂正符号によるエラー訂正を行う。
【０１０８】
次に、ステップＳ３０４における処理を説明する。アドレス管理部１１２は、読み出した第２のシステム情報の内容に応じて、アドレス管理に必要となるテーブル情報をＲＡＭ１０２上に生成する。
【０１０９】
次に、ステップＳ３０５における処理を説明する。ステップＳ３０２、及び、ステップＳ３０３において、不揮発性メモリ１２からの読み出しで所定の量を超える（第１または第２の誤り訂正符号で訂正可能な）エラーが発生した場合には、ステップＳ３０６の処理に進む。そうでなければ、ステップＳ３０７の処理に進む。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０６における処理を説明する。ステップＳ３０２、及び、ステップＳ３０３での不揮発性メモリ１２からの読み出しで所定の量を超えるエラーが発生した箇所のデータに対して、符号処理部１１３は、第１及び第２の誤り訂正符号を生成する。そして、不揮発性メモリ制御部１１４は、データと、生成した第１及び第２の誤り訂正符号とを、新たな第１または第２のシステム情報として不揮発性メモリ１２に書き戻す。
【０１１１】
次に、ステップＳ３０７における処理を説明する。コマンド処理部１１１は、アクセス装置ＩＦ部１０４を介して、アクセス装置２に不揮発性記憶装置１の初期化処理が完了したことを通知して初期化処理を終了する。
【０１１２】
１．４．まとめ
本実施の形態に係る不揮発性記憶装置は、アクセス装置２と通信可能であり、アクセス装置２からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置１である。不揮発性記憶装置１は、データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリ１２と、不揮発性メモリ１２の制御を行うメモリコントローラ１１とを備える。不揮発性メモリ１２は、消去単位であるブロック１２１を複数含み、ブロック１２１はデータの書き込み単位であるページ１２２を複数含む。メモリコントローラ１１は、不揮発性メモリ１２の一の領域に複数のページ１２２から構成される誤り訂正グループを複数割り当て、誤り訂正グループには所定のサイズのデータと、所定のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、更に、不揮発性メモリ１２の別の領域にパリティテーブルを割り当て、データを書き込むときに、データサイズが所定のサイズ未満である場合は、データを誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込む。
【０１１３】
以上のように、不揮発性記憶装置１では、データと同一ページに格納する第１の誤り訂正符号とは別に、第２の誤り訂正符号をも格納する。データの書き込み時にはデータに第１及び第２の誤り訂正符号を付与して書き込む。データの読み出し時にはデータに付与された第１及び／または第２の誤り訂正符号を用いてエラー訂正を行う。
【０１１４】
この結果、本実施の形態では、データページの読み出しにおいて、該データページに付与した第１の誤り訂正符号の訂正能力を超えるエラーが発生した場合であっても、パリティグループを構成する他のデータページ及びパリティページを読み出し、パリティページ（第２の誤り訂正符号）を用いてデータを復元することが可能となる。
【０１１５】
さらに、アクセス装置２がパリティグループよりも小さいサイズで不揮発性記憶装置１に書き込みを行う場合には、パリティグループを構成する一部のデータページのみを更新し、パリティグループのパリティページとは別の領域であるパリティテーブル領域１２６に、一部のデータページのデータに対する暫定パリティ値をパリティページとして書き込む。この結果、パリティグループよりも小さいサイズの書き込み時における、不揮発性メモリ１２への書き込みページ数を減らすことができ、効率的に書き込みを実現できる。
【０１１６】
上述の実施の形態で記載されている値は一例に過ぎず、他の値が用いられてもよい。例えば、パリティグループを構成するデータページ及びパリティページにおける、夫々のページ数の値は全て一例に過ぎず、上述の実施の形態で記載されている値に限定されるものではない。
【０１１７】
[他の実施の形態]
なお、本発明について、上述の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、勿論、上述の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で実施の形態を変更することができる。また、以下のように変更することも可能である。
【０１１８】
[１] 図１１に示す、データ記憶領域１２５への、及び、パリティテーブル領域１２６におけるパリティテーブルへの、書き込み処理時の状態の例を示す図では、論理ブロックが一つであることを前提としている。本発明の技術的思想は、もちろん、論理ブロックが複数設定されている場合にも適用され得る。
【０１１９】
図１４は、論理ブロックが複数設定されている場合の、本発明の実施形態に係る、パリティテーブルの例を示す図である。パリティテーブルの１レコードは、夫々、パリティグループを構成する一部のデータページのデータに対するパリティ値（暫定パリティ値）、この暫定パリティ値の有効・無効を判断する有効フラグ、この暫定パリティ値の識別情報、及び、論理ブロック識別情報を含んでいる。
【０１２０】
図１４に示す例では、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」を識別情報とする４つの論理ブロックが設定されている。夫々の論理ブロックにおいて、図１１に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の状態のようなデータページの書き込みが生じると、図１４に示すパリティテーブルに新たなレコードが格納されることになる。
【０１２１】
[２] 上述の実施の形態における、アクセス装置２、不揮発性記憶装置１、メモリコントローラ１１、及び不揮発性記憶システム１０００において、各機能ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
【０１２２】
なお、上記では、ＬＳＩを例として取り上げたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどの半導体装置によりチップ化されてもよい。
【０１２３】
また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで集積回路が実現されてもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を利用してもよい。
【０１２４】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えば、バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１２５】
[３] 上述の実施の形態における各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェア及びハードウェアの混在処理により実現してもよい。なお、上述の実施の形態に係るアクセス装置２、不揮発性記憶装置１、及び不揮発性記憶システム１０００をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。上述の実施の形態においては、説明の便宜上、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。
【０１２６】
また、上述の実施の形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上述の実施の形態の記載内容に制限されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
【０１２７】
[４] 上述の実施の形態における不揮発性記憶装置１は、半導体メモリカードのような着脱可能な記憶装置として説明したが、アクセス装置２の基板に組み込みできる形式の情報記憶モジュールとして実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る不揮発性記憶装置、及びメモリコントローラは、第１及び第２の誤り訂正を付与することで格納データの信頼性を向上させつつ、小さいサイズのデータ書き込みを効率的に行うことができる。これは、半導体メモリカードはいうまでもなく、不揮発性メモリを内蔵する情報処理端末である、ムービー、デジタルスチルカメラ、携帯電話端末等に有用であり、半導体メモリ関連分野において利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０００ 不揮発性記憶システム
１ 不揮発性記憶装置
２ アクセス装置
１１ メモリコントローラ
１２ 不揮発性メモリ
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＯＭ
１０４ アクセス装置ＩＦ部
１０５ バッファ
１０６ 不揮発性メモリＩＦ部
１１１ コマンド処理部
１１２ アドレス管理部
１１３ 符号処理部
１１４ 不揮発性メモリ制御部
１２１ ブロック
１２２ ページ
１２５ データ記録領域
１２６ パリティテーブル領域
１２７ アドレス管理テーブル領域
１２８ ワーク領域
１２９ システム情報領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセス装置と通信可能であり、前記アクセス装置からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラとを備え、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込むこと
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不揮発性記憶装置であって、
前記メモリコントローラは、
前記パリティテーブルに格納した暫定的な誤り訂正符号を、前記誤り訂正グループにデータを追記するタイミングで更新又は削除すること
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項３】
請求項１に記載の不揮発性記憶装置であって、
前記メモリコントローラは、
複数の前記パリティテーブルが格納された場合に、最後に格納されたパリティテーブル以外のパリティテーブルを無効として扱うこと
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項４】
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラであって、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込むこと
を特徴とするメモリコントローラ。
【請求項５】
請求項４に記載のメモリコントローラであって、
前記パリティテーブルに格納した暫定的な誤り訂正符号を、前記誤り訂正グループにデータを追記するタイミングで更新又は削除すること
を特徴とするメモリコントローラ。
【請求項６】
請求項４に記載のメモリコントローラであって、
複数の前記パリティテーブルが格納された場合に、最後に格納されたパリティテーブル以外のパリティテーブルを無効として扱うこと
を特徴とするメモリコントローラ。
【請求項１】
アクセス装置と通信可能であり、前記アクセス装置からの指示によりデータの読み出し及び／又は書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラとを備え、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込むこと
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不揮発性記憶装置であって、
前記メモリコントローラは、
前記パリティテーブルに格納した暫定的な誤り訂正符号を、前記誤り訂正グループにデータを追記するタイミングで更新又は削除すること
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項３】
請求項１に記載の不揮発性記憶装置であって、
前記メモリコントローラは、
複数の前記パリティテーブルが格納された場合に、最後に格納されたパリティテーブル以外のパリティテーブルを無効として扱うこと
を特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項４】
データを記憶する１つ以上の不揮発性メモリの制御を行うメモリコントローラであって、
前記不揮発性メモリは、
消去単位であるブロックを複数含み、
前記ブロックはデータの書き込み単位であるページを複数含み、
前記メモリコントローラは、
前記不揮発性メモリの一の記録領域に複数の前記ページから構成される誤り訂正グループを複数割り当て、前記誤り訂正グループには第１のサイズのデータと、前記第１のサイズのデータに対する誤り訂正符号とを割り当て、
更に、前記不揮発性メモリの別の記録領域にパリティテーブルを割り当て、
データを書き込むときに、データサイズが前記第１のサイズ未満である場合は、データを前記誤り訂正グループに書き込み、該データに対する暫定的な誤り訂正符号を前記パリティテーブルに書き込むこと
を特徴とするメモリコントローラ。
【請求項５】
請求項４に記載のメモリコントローラであって、
前記パリティテーブルに格納した暫定的な誤り訂正符号を、前記誤り訂正グループにデータを追記するタイミングで更新又は削除すること
を特徴とするメモリコントローラ。
【請求項６】
請求項４に記載のメモリコントローラであって、
複数の前記パリティテーブルが格納された場合に、最後に格納されたパリティテーブル以外のパリティテーブルを無効として扱うこと
を特徴とするメモリコントローラ。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１６１４８（Ｐ２０１３−１６１４８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５８６６６（Ｐ２０１２−５８６６６）
【出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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