專利名稱：非易失性存儲系統(tǒng)、非易失性存儲裝置、存儲控制器、存取裝置以及非易失性存儲裝置的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用具備可重寫型非易失性存儲器的非易失性存儲裝置作為存儲介質(zhì)的非易失性存儲系統(tǒng)、非易失性存儲裝置、存儲控制器、存取裝置以及非易失性存儲裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
具備可重寫型非易失性存儲器的非易失性存儲裝置，以半導(dǎo)體存儲卡為中心其需求日益廣泛。而使用了半導(dǎo)體存儲卡的非易失性存儲系統(tǒng)，以數(shù)碼照相機等為中心其需要日益廣泛。半導(dǎo)體存儲卡中主要使用的非易失性存儲器即NAND型快閃存儲器將16kB(字節(jié))作為擦除單位。因此，使用半導(dǎo)體存儲卡的存取裝置將16kB作為寫入的管理單位、即文件數(shù)據(jù)的區(qū)域分配單位的簇容量。
然而，近年來，非易失性存儲系統(tǒng)的應(yīng)用范圍正在擴大，不僅作為文本數(shù)據(jù)或靜止圖像，也作為動態(tài)圖像等流數(shù)據(jù)的記錄再生系統(tǒng)。伴隨于此，人們期望快閃存儲器也具有能夠記錄充足時間的動態(tài)圖像的大容量。而且也期望低成本化。對應(yīng)于這些期望，有人提出了將擦除單位設(shè)為128kB或者256kB的NAND型快閃存儲器。但是，對于來自存取裝置的16kB單位的寫入，由于在非易失性存儲裝置內(nèi)部的存儲控制器中是以NAND型快閃存儲器的擦除單位即128kB或者256kB為單位來進行處理，因此從存取裝置方面來看相對地存在如下缺點，即以16kB為單位進行寫入比較費時。
在此，就用于管理存儲于非易失性存儲裝置中的數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)進行說明。文件系統(tǒng)是能夠?qū)⒋鎯τ诜且资源鎯ρb置中的數(shù)據(jù)作為文件而容易地進行處理的系統(tǒng)。作為現(xiàn)有使用的文件系統(tǒng)，存在FAT文件系統(tǒng)(詳情參照非專利文獻1)、或UDF(Universal Disk Format，通用磁盤格式)(詳情參照非專利文獻2)、NTFS(New TechnologyFile System，新技術(shù)文件系統(tǒng))等。通過這些文件系統(tǒng)而管理了數(shù)據(jù)的非易失性存儲裝置，可以在設(shè)備間發(fā)送接收數(shù)據(jù)，這是因為在解譯同一文件系統(tǒng)的設(shè)備間可以共享文件數(shù)據(jù)。在文件系統(tǒng)中，將記錄數(shù)據(jù)的信息記錄區(qū)域分割為最小存取單位即扇區(qū)，以及扇區(qū)的集合即簇來進行管理，并將一個或一個以上的簇作為文件來進行管理。
其次，進一步具體說明FAT文件系統(tǒng)與使用了FAT文件系統(tǒng)的現(xiàn)有非易失性存儲系統(tǒng)。圖1表示FAT文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1的文件系統(tǒng)管理區(qū)域600是指從非易失性存儲系統(tǒng)的存取裝置側(cè)所觀察到的由文件系統(tǒng)進行管理的非易失性存儲器的區(qū)域，相當(dāng)于記載為用戶數(shù)據(jù)的整個區(qū)域或者一部分區(qū)域。LA為邏輯地址，其具有0～M-1個邏輯地址。FAT文件系統(tǒng)中，在文件系統(tǒng)管理區(qū)域的前端存在用以管理整個文件系統(tǒng)管理區(qū)域的管理信息區(qū)域601，接著是存儲文件內(nèi)數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)區(qū)域602。管理信息區(qū)域601由主引導(dǎo)記錄·分區(qū)表(MBR·PT)603、分區(qū)引導(dǎo)扇區(qū)(PBS)604、FAT605、606和根目錄項(RDE)607所構(gòu)成。
MBR·PT603是存儲用以將文件系統(tǒng)管理區(qū)域分割為多個被稱為分區(qū)的區(qū)域來進行管理的信息的部分。PBS604是存儲一個分區(qū)內(nèi)的管理信息的部分。FAT605、606是表示文件中所包含的數(shù)據(jù)的物理存儲位置的部分。RDE607是存儲直接存在于根目錄下的文件、目錄信息的部分。FAT是表示文件中所包含的數(shù)據(jù)的物理存儲位置的重要區(qū)域，因此，通常在文件系統(tǒng)管理區(qū)域內(nèi)存在兩個具有相同信息的FAT605、606，而被備份。
數(shù)據(jù)區(qū)域602由多個簇所組成，各簇存儲文件中所包含的數(shù)據(jù)。存儲較多數(shù)據(jù)的文件等占用多個簇來存儲數(shù)據(jù)，且各簇間的聯(lián)系是用存儲于FAT605、606中的鏈接信息來表示。使用圖2對FAT文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲示例加以說明。數(shù)據(jù)區(qū)域602由被稱為簇的固定長度區(qū)塊(block)單位所構(gòu)成，且各簇具有從2開始的升序的簇號。FAT605、606管理各簇的使用狀況及表示各簇間聯(lián)系的鏈接信息，由對應(yīng)于各簇號的FAT項所構(gòu)成。FAT項的大小，根據(jù)FAT文件系統(tǒng)的類型為每1簇12位、16位、32位此3種之中的任一個。圖2的示例中用16位來表達1項的情形。FAT項中存儲有以下任一個值下一個連接的簇的簇號，表示該簇為空白區(qū)域的0x0000，以及表示該簇為鏈接末端的0xFFFF。圖2的示例中，在對應(yīng)于簇號2、5、7的FAT項中存儲有0x0000，表示所述3個簇是空白區(qū)域。而且，在對應(yīng)于簇號3的FAT項中存儲有0x0004，在對應(yīng)于簇號4的FAT項中存儲有0x0006，在對應(yīng)于簇號6的FAT項中存儲有0xFFFF。表示簇號3、4、6這3個簇將數(shù)據(jù)分割后進行存儲。
以下，使用圖3、圖4、圖5來說明FAT文件系統(tǒng)中的文件數(shù)據(jù)的寫入示例。圖3是表示FAT文件系統(tǒng)中的文件數(shù)據(jù)寫入的處理次序的圖。圖4是表示寫入處理前的目錄項、FAT605、606、數(shù)據(jù)區(qū)域602的一例的圖，圖5是表示處理后的目錄項、FAT605、606、數(shù)據(jù)區(qū)域602的一例的圖。FAT文件系統(tǒng)中，在根目錄項607或數(shù)據(jù)區(qū)域602的一部分，存儲有存儲了文件名或文件大小、文件屬性等信息的目錄項。圖4(a)中表示目錄項的一例。目錄項所示的文件，其文件名為FILE1.TXT，從簇號10開始存儲有文件數(shù)據(jù)，且文件大小為16000字節(jié)。圖4中假定1簇的大小為4096字節(jié)，且占用4簇來存儲文件數(shù)據(jù)。
使用圖3說明文件數(shù)據(jù)的寫入處理。文件數(shù)據(jù)的寫入處理中，首先讀取對象文件的目錄項(S801)。其次，獲取已讀入的目錄項中所存儲的文件起始簇號，并確認(rèn)文件數(shù)據(jù)的起始位置(S802)。接著，讀取FAT605、606，并從S802步驟中所獲取的文件數(shù)據(jù)的起始位置開始起按順序在FAT605、606上追溯鏈接，以獲取寫入位置的簇號(S803)。接著，在寫入數(shù)據(jù)時，判定是否需要給文件重新分配空白區(qū)域(S804)。在無需分配空白區(qū)域時，前進至S806的處理。在需要分配空白區(qū)域時，在FAT605、606上檢索空白區(qū)域，并將1簇的空白區(qū)域分配到文件的末端(S805)。接著，將寫入當(dāng)前參照著的簇內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，寫入到數(shù)據(jù)區(qū)域602中(S806)。然后，判定所有數(shù)據(jù)的寫入是否已完成(S807)。當(dāng)還有數(shù)據(jù)時，返回到S804的處理。
當(dāng)所有數(shù)據(jù)的寫入已完成時，更新目錄項內(nèi)所存儲的文件大小或時間戳(time stamp)等，并寫入非易失性存儲裝置(S808)。最后將FAT605、606寫入非易失性存儲裝置，完成處理(S809)。
在通過該文件數(shù)據(jù)寫入處理，進一步將1k字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入圖4所示的具有16k字節(jié)數(shù)據(jù)的FILE1.TXT中時，就變成圖5所示的具有17k字節(jié)數(shù)據(jù)的文件。如此，在FAT文件系統(tǒng)中，作為文件數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域以簇單位來進行分配，并存儲數(shù)據(jù)。
圖6是現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)的模塊圖。在圖6中，非易失性存儲系統(tǒng)包括非易失性存儲裝置101以及存取裝置102。非易失性存儲裝置101包含存儲控制器103以及非易失性主存儲器104。存儲控制器103包含主機接口111(在圖中將接口記述為I/F)、CPU112、RAM113、ROM114、和控制部115。主機接口111是與存取裝置102之間發(fā)送接收各種命令、邏輯地址及數(shù)據(jù)的接口。ROM114中存儲有用于控制存儲控制器103整體的程序。該程序?qū)AM113作為臨時存儲區(qū)域來使用，并在CPU112上進行運行?？刂撇?15是控制非易失性存儲裝置101內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域即主存儲器104的電路?？刂撇?15包含管理主存儲器地址的地址管理部116以及主存儲器存取部117。
另一方面，在圖6中，存取裝置102是對非易失性存儲裝置101進行存取的裝置，其包含CPU121、RAM122、ROM123和插槽124。在ROM123中存儲有用于控制存取裝置102的程序。該程序?qū)AM122作為臨時存儲區(qū)域來使用，并在CPU121上進行運行。插槽124是非易失性存儲裝置101與存取裝置102的連接部。存取裝置102與非易失性存儲裝置101經(jīng)過插槽124來發(fā)送接收各種命令、邏輯地址及數(shù)據(jù)。進而，ROM123包含應(yīng)用程序125、文件系統(tǒng)控制部126、和存取控制部127。
圖7是表示地址管理部116的模塊圖。地址管理部116包含地址轉(zhuǎn)換表132、物理區(qū)域管理表133及表存取部131。
圖8A是表示非易失性主存儲器104的物理區(qū)塊的說明圖，且表示物理區(qū)塊大小為16kB的示例。在圖8A中，各物理區(qū)塊由頁地址0～31的32頁所構(gòu)成。各頁由以陰影所示1扇區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)域(512字節(jié))以及管理區(qū)域(16字節(jié))所構(gòu)成。
圖8B是物理區(qū)塊大小為128kB的示例。在圖8B中，各物理區(qū)塊具有頁地址0～127的128頁。各頁具有4扇區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)域(2048字節(jié))以及管理區(qū)域(64字節(jié))。以陰影所示的1扇區(qū)具有512字節(jié)的區(qū)域。對各頁的4個扇區(qū)賦予頁內(nèi)排列編號0～3。
圖9A是表示在非易失性主存儲器104的物理區(qū)塊大小為16kB時，存取裝置102對非易失性存儲裝置101指定的邏輯區(qū)塊地址LBA的格式的說明圖。在圖9A中從低位起依次為扇區(qū)編號、簇號。另外，以下的說明中是以簇的大小設(shè)定為16kB而進行說明。b19～b5的簇號通過地址轉(zhuǎn)換表132被轉(zhuǎn)換為主存儲器104內(nèi)的全部32768個物理區(qū)塊地址PBA。除此以外的位，則用作物理區(qū)塊內(nèi)的全部32頁的頁地址。
圖9B是表示在非易失性主存儲器104的物理區(qū)塊大小為128kB時，存取裝置102對非易失性存儲裝置101指定的邏輯區(qū)塊地址LBA的格式的說明圖。在圖9B中從低位起依次為扇區(qū)編號、簇號，b19～b9通過地址轉(zhuǎn)換表132被轉(zhuǎn)換為主存儲器104內(nèi)的全部2048個物理區(qū)塊地址PBA。b8～b2對應(yīng)于物理區(qū)塊內(nèi)的全部128頁的頁地址。而且，b1～b0對應(yīng)于頁內(nèi)排列編號。另外，主存儲器104的容量設(shè)為2Gbit(256MB)。
圖10A是表示主存儲器104的物理區(qū)塊大小為16kB時的物理管理區(qū)域表133的說明圖，圖10B是表示主存儲器104的物理區(qū)塊大小為128kB時的物理管理區(qū)域表133的說明圖。在圖10A、圖10B中，物理區(qū)域管理表133的地址對應(yīng)于主存儲器104的各物理區(qū)塊地址PBA，且以2位來存儲各物理區(qū)塊的狀態(tài)，即區(qū)塊狀態(tài)(block status)。2進制下，值00表示存儲有效數(shù)據(jù)的有效區(qū)塊，值01表示不需要寫入數(shù)據(jù)的無效區(qū)塊，值10表示由于存儲單元(memory cell)上的固定錯誤(solid error)等而無法使用的不良區(qū)塊，值11表示已擦除的區(qū)塊。
圖11A是表示主存儲器104的物理區(qū)塊大小為16kB時的地址轉(zhuǎn)換表132的說明圖，圖11B是表示主存儲器104的物理區(qū)塊大小為128kB時的地址轉(zhuǎn)換表132的說明圖。在圖11A、圖11B中，所述地址對應(yīng)于存取裝置102所指定的邏輯地址LBA，即圖9A所示邏輯區(qū)塊地址LBA的b19～b5或者圖9B所示的邏輯區(qū)塊地址LBA的b19～b9，且在地址轉(zhuǎn)換表132內(nèi)存儲有物理區(qū)塊地址PBA。
就該現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)的操作進行說明。首先，存取裝置102基于FAT文件系統(tǒng)而將非易失性存儲裝置101格式化，由此構(gòu)成圖12(a)所示的邏輯地址配置。在圖12(a)中，調(diào)整MBR·PT603到PBS604、FAT1、FAT2、RDE607的管理信息區(qū)域601的大小，并進行設(shè)定使其長度成為簇大小的倍數(shù)。圖12(b)、(c)中表示存儲這些邏輯地址的內(nèi)容的主存儲器104，圖12(b)是表示刪除單位、即物理區(qū)塊PB的大小為16kB時的配置，圖12(c)是表示物理區(qū)塊PB的大小為128kB時的配置。無論何種情況下，圖1所示的數(shù)據(jù)區(qū)域602、即從圖12(a)的簇#2開始的區(qū)域均與物理區(qū)塊PB的邊界一致。
另一方面，通過利用CPU112的初始化處理，經(jīng)過主存儲器存取部117而讀出主存儲器104的地址管理信息118。從而，構(gòu)成圖7所示的地址轉(zhuǎn)換表132與物理區(qū)域管理表133。省略其他初始化處理的相關(guān)說明。
以這樣的方式進行格式化及初始化之后，存取裝置102開始對主存儲器104進行存取。以下，以寫入處理為例說明其操作。首先，存取裝置102內(nèi)的存取控制部127將寫入指示發(fā)送至文件系統(tǒng)控制部126。文件系統(tǒng)控制部126根據(jù)圖1所示的FAT605、606來檢索空白區(qū)域，當(dāng)存在空白區(qū)域時，在所獲取的空白區(qū)域內(nèi)寫入數(shù)據(jù)。此時，存取裝置102對非易失性存儲裝置101傳送寫入命令WCMD、預(yù)定的邏輯地址及數(shù)據(jù)。在非易失性存儲裝置101中，CPU112識別寫入命令WCMD，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)移至控制部115。在控制部115中，地址管理部116根據(jù)存取裝置102所傳送的邏輯地址，決定寫入目的地的物理地址。在地址管理部116中，圖7所示的表存取部131根據(jù)物理區(qū)域管理表133來檢索已擦除的物理區(qū)塊，并將該物理區(qū)塊指定為寫入對象區(qū)塊。進而，表存取部131將寫入對象區(qū)塊即物理區(qū)塊地址PBA寫入到地址轉(zhuǎn)換表132的預(yù)定的邏輯地址位置上。另外，一般而言在表存取部131對已擦除的物理區(qū)塊的檢索中，使寫入或擦除不集中在特定的物理區(qū)塊上，亦即具備有考慮了磨損調(diào)整(wear leveling)的檢索功能。
以下，使用圖13及圖14就因物理區(qū)塊大小大于簇大小(16kB)而造成的寫入性能下降進行說明。圖13及圖14都是表示，在對文件系統(tǒng)管理區(qū)域中的數(shù)據(jù)區(qū)域的邏輯地址進行了寫入時，文件數(shù)據(jù)及目錄項是如何被寫入主存儲器104內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。另外如圖12所示，F(xiàn)AT605、606是被寫入管理信息區(qū)域中的，因此為了簡便，省略關(guān)于FAT605、606的寫入的說明。圖13表示物理區(qū)塊大小為16kB的情形，圖14表示物理區(qū)塊大小為128kB的情形。另外在圖中表示出，加陰影的簇為使用中的簇，其中標(biāo)記有星號的簇中存在目錄項。無陰影的簇為空白簇。EA表示連續(xù)空白區(qū)域。就寫入文件1及文件2這兩種文件數(shù)據(jù)的例子進行說明。文件1為由F11及F12所構(gòu)成的文件，且所標(biāo)記的編號的高位表示文件編號，低位表示寫入順序。同樣，文件2為由F21及F22所構(gòu)成的文件，且所標(biāo)記的編號的高位表示文件編號，低位表示寫入順序。編號WCMD1～5表示寫入命令WCMD的發(fā)布順序。此處，實線箭頭表示寫入處理，虛線箭頭表示復(fù)制處理。
使用圖13說明物理區(qū)塊大小為16kB時的寫入處理。文件系統(tǒng)控制部126檢索出簇2、4、5、6作為空白區(qū)域，并將文件數(shù)據(jù)寫入到這些簇中。在F11的寫入目的地即簇2的下一個簇3中，由于已存在目錄項，因此無法連續(xù)寫入F11與F12。即，需要通過WCMD1、WCMD2這兩個寫入命令，而發(fā)布F11與F12的寫入指示。首先，為了寫入F11，存取裝置102將WCMD1發(fā)布給非易失性存儲裝置101。地址管理部116檢索已擦除的物理區(qū)塊，此處為PBA5，并將其作為寫入對象區(qū)塊。然后，主存儲器存取部117在PBA5中寫入F11。接著，為了寫入F12，存取裝置102將WCMD2發(fā)布給非易失性存儲裝置101。地址管理部116檢索已擦除的物理區(qū)塊即PBA1，并將其作為寫入對象區(qū)塊。然后，主存儲器存取部117在PBA1上寫入F12。因為F11與F12的寫入，即文件1的一系列的寫入已完成，因此文件系統(tǒng)控制部126對簇3進行目錄項的更新指示。此時，在PBA22中已存在目錄項時，從PBA22讀取目錄項，并進行目錄項的更新之后，在地址管理部116所檢索出的已擦除的物理區(qū)塊PBA33上寫入被更新后的目錄項。
然后，將文件2即F21與F22分別寫入簇5與簇6。簇5與簇6在邏輯地址上是連續(xù)的區(qū)域，因此僅以一次寫入命令(WCMD4)即能夠?qū)懭搿７且资源鎯ρb置101接受WCMD4，并在已擦除的物理區(qū)塊PBA8與PBA55中分別寫入F21與F22。此后，在PBA41中寫入更新后的目錄項。
其次，使用圖14說明物理區(qū)塊大小為128kB時的寫入處理。將邏輯地址上大于等于物理區(qū)塊大小的邏輯地址范圍的邏輯地址定義為分配單元(allocation unit)，在圖14中分配單元大小(AU大小)設(shè)為等于物理區(qū)塊大小、即128kB。邏輯地址上的文件寫入處理與物理區(qū)塊大小為16kB時相同，但與對物理區(qū)塊進行寫入的方法不同。首先，將使用中的簇3與7寫入物理區(qū)塊PBA5中。依照F11的寫入處理，在地址管理部116所檢索出的已擦除的物理區(qū)塊PBA1中寫入F11，并且將被寫入PBA5中的數(shù)據(jù)復(fù)制到PBA1中。以下同樣地依照各文件的寫入而對物理區(qū)塊進行寫入及復(fù)制。
將圖13與圖14進行比較，當(dāng)物理區(qū)塊大小為16kB時，寫入次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)為2次，相對于此，當(dāng)物理區(qū)塊大小為128kB時寫入次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)為19次。由此可知，當(dāng)使用了物理區(qū)塊大小大于簇大小的非易失性存儲器時，復(fù)制次數(shù)變多，寫入性能下降。
ISO/IEC9293，“信息技術(shù)-信息用磁盤卷結(jié)構(gòu)與文件結(jié)構(gòu)”(“Information Technology-Volume and file structure ofdisk cartridges for information”，1994年[非專利文獻2]OSTA通用磁盤格式規(guī)范修訂版1.50(OSTAUniversal Disk Format Specification Revision 1.50)，1997年發(fā)明內(nèi)容使用物理區(qū)塊大小大于簇大小的非易失性存儲器時，寫入性能下降的主要原因可以匯集為以下兩點。
1.在1個分配單元中，由于文件與目錄項混合存在，因此變得難以確保用于寫入文件數(shù)據(jù)的連續(xù)區(qū)域，即變得難以連續(xù)寫入文件數(shù)據(jù)。
2.在1個分配單元中，由于文件與對應(yīng)于該文件的目錄項混合存在，因此在目錄項更新時將會發(fā)生文件的復(fù)制。
本發(fā)明課題就在于，解決所述兩個寫入性能下降的主要原因，并且提高使用了物理區(qū)塊大小大于簇大小的非易失性存儲器時的寫入性能。
為了解決該課題，本發(fā)明的非易失性存儲系統(tǒng)包含存取裝置以及非易失性存儲裝置，且根據(jù)從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，并且，所述非易失性存儲裝置具有非易失性主存儲器以及存儲控制器，所述主存儲器是包含多個物理區(qū)塊的非易失性存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址，以及主存儲器存取部，按照以所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存??；并且，所述存取裝置，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，且所述分配單元的容量大小為大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小，當(dāng)寫入文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入相互不同的分配單元。
此處也可設(shè)為，所述存取裝置將所述文件數(shù)據(jù)管理信息匯集并寫入到特定的分配單元內(nèi)。
此處也可設(shè)為，所述主存儲器是可以對各物理區(qū)塊的區(qū)域進行追記的非易失性存儲器，并且所述存儲控制器具有第2地址管理部，將所述分配單元中的邏輯扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為物理扇區(qū)地址；以及第2主存儲器存取部，在記錄所述文件管理信息時，按照所述第2地址管理部所示的扇區(qū)地址而對保持分配單元的物理區(qū)塊進行存取。
此處也可設(shè)為，所述存取裝置為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而具有至少兩種寫入命令。
此處也可設(shè)為，所述寫入命令具有參數(shù)，并且為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而變更所述寫入命令的參數(shù)。
此處也可設(shè)為，所述存儲控制器將所述主存儲器的存儲器容量通知給所述存取裝置，并且所述存取裝置根據(jù)由所述存儲控制器所通知的存儲器容量而決定所述分配單元的大小。
此處也可設(shè)為，所述存儲控制器將所述主存儲器的物理區(qū)塊大小通知給所述存取裝置，并且所述存取裝置根據(jù)由所述存儲控制器所通知的物理區(qū)塊大小而決定所述分配單元的大小。
此處也可設(shè)為，所述存取裝置僅選擇性地使用在所述分配單元內(nèi)存在固定空白區(qū)域的所述分配單元。
此處也可設(shè)為，所述非易失性存儲裝置進一步具有重寫保證次數(shù)多于所述主存儲器、且可以擦寫的非易失性輔助存儲器，并且所述存儲控制器將所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述輔助存儲器。
此處，所述輔助存儲器也可設(shè)為寫入速度快于所述主存儲器的非易失性存儲器。
此處，所述輔助存儲器也可設(shè)為非易失性RAM。
此處，所述輔助存儲器也可設(shè)為鐵電隨機存取存儲器(FeRAM，ferroelectric random access memory)、磁性記錄式隨機存取存儲器(MRAM，magnetic recording type random access memory)、相變存儲器(OUM，Ovonic unified memory)、阻抗RAM(RRAM，resistance random access memory)中的某一種。
為了解決該課題，本發(fā)明的非易失性存儲裝置，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，當(dāng)記錄文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元，并且所述分配單元的容量大小為大于等于物理區(qū)塊大小，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入非易失性存儲裝置時，連接于發(fā)布能夠相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息的寫入命令的存取裝置上而使用，且根據(jù)從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，并且所述非易失性存儲裝置具有非易失性主存儲器以及存儲控制器，所述主存儲器是包含多個物理區(qū)塊的非易失性存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，并且所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址；主存儲器存取部，按照所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存?。灰约凹拇嫫?，保持所述主存儲器的容量的相關(guān)數(shù)據(jù)。
為了解決該課題，本發(fā)明的存儲控制器，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，當(dāng)記錄文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元，并且，所述分配單元的容量大小為大于等于物理區(qū)塊大小，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入非易失性主存儲器時，連接于發(fā)布能夠相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息的寫入命令的存取裝置上而使用，并根據(jù)從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述主存儲器寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，并且所述主存儲器是包含多個物理區(qū)塊的非易失性存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，并且所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址；主存儲器存取部，按照以所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存??；以及寄存器，保持所述主存儲器的容量的相關(guān)數(shù)據(jù)。
為了解決該課題，本發(fā)明的非易失性存儲裝置的控制方法，是非易失性存儲系統(tǒng)中的非易失性存儲裝置的控制方法，所述非易失性存儲系統(tǒng)包含存取裝置以及非易失性存儲裝置，并且所述非易失性存儲裝置具有非易失性主存儲器，包含多個物理區(qū)塊及存儲控制器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大??；并且，根據(jù)從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，并且，其通過多個簇與其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，且將多個連續(xù)的簇，作為容量大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小的分配單元，并在記錄文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元，并且所述存儲控制器根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述非易失性存儲裝置時，相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，并按照所述地址管理部所示的地址對所述主存儲器進行存取而寫入。
為了解決該課題，本發(fā)明的存取裝置，對具有主存儲器的非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，并且通過多個簇與其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，且所述分配單元的容量大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小，在寫入文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入相互不同的分配單元。
本發(fā)明中，將文件數(shù)據(jù)與目錄項寫入不同的分配單元，因此變得易于連續(xù)寫入文件數(shù)據(jù)，并且能夠在目錄項更新時減少文件的復(fù)制次數(shù)。進而，目錄項的容量充分小于物理區(qū)塊大小，因此通過將其寫入重寫保證次數(shù)多于主存儲器、且可以擦寫的非易失性輔助存儲器中，就能夠提高目錄項的更新速度。


圖1是FAT文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示FAT文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲例的說明圖。
圖3是表示FAT文件系統(tǒng)中的文件數(shù)據(jù)寫入的處理次序的說明圖。
圖4是表示FAT文件系統(tǒng)中的寫入處理前的目錄項、FAT605、FAT606、數(shù)據(jù)區(qū)域602的一例的說明圖。
圖5是表示FAT文件系統(tǒng)中的寫入處理后的目錄項、FAT605、FAT606、數(shù)據(jù)區(qū)域602的一例的說明圖。
圖6是表示現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)的模塊圖。
圖7是表示地址管理部116的模塊圖。
圖8A是表示物理區(qū)塊為16KB時的非易失性主存儲器104的物理區(qū)塊的說明圖。
圖8B是表示物理區(qū)塊為128KB時的非易失性主存儲器104的物理區(qū)塊的說明圖。
圖9A是表示物理區(qū)塊為16KB時的存取裝置102對非易失性存儲裝置101指定的邏輯地址格式的說明圖。
圖9B是表示物理區(qū)塊為128KB時的存取裝置102對非易失性存儲裝置101指定的邏輯地址格式的說明圖。
圖10A是表示物理區(qū)塊為16KB時的物理管理區(qū)域表133的說明圖。
圖10B是表示物理區(qū)塊為128KB時的物理管理區(qū)域表133的說明圖。
圖11A是表示物理區(qū)塊為16KB時的地址轉(zhuǎn)換表132的說明圖。
圖11B時表示物理區(qū)塊為128KB時的地址轉(zhuǎn)換表132的說明圖。
圖12是表示邏輯地址配置與物理區(qū)塊的對應(yīng)關(guān)系的說明圖。
圖13是表示當(dāng)物理區(qū)塊為16kB時，文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入主存儲器104內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。
圖14是表示當(dāng)物理區(qū)塊為128kB時，文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入主存儲器104內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施方式一中的非易失性存儲系統(tǒng)的模塊圖。
圖16是表示文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入非易失性主存儲器108內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。
圖17是表示本發(fā)明的實施方式二中的非易失性存儲系統(tǒng)的模塊圖。
圖18是表示文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入主存儲器143內(nèi)的物理區(qū)塊、或者非易失性RAM162中的說明圖。
圖19是表示主存儲器143的物理區(qū)塊大小為128kB時物理區(qū)塊的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖20是表示本發(fā)明的實施方式三中的非易失性存儲系統(tǒng)的模塊圖。
圖21是表示第一、第二控制部與其外圍電路的結(jié)構(gòu)的模塊圖。
圖22是表示地址轉(zhuǎn)換表的一例的圖。
圖23是表示物理區(qū)域管理表的一例的說明圖。
圖24是表示文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入主存儲器171內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。
圖25是表示用于目錄項的物理區(qū)塊的記錄狀態(tài)的圖。
圖26是表示用于目錄項的物理區(qū)塊的記錄狀態(tài)的圖。
圖27是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖28是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖29是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖30是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖31是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖32是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖33是表示該實施方式中的邏輯地址空間上用于數(shù)據(jù)項的邏輯區(qū)塊與對應(yīng)于其的物理區(qū)塊的說明圖。
圖34是表示該實施方式中的邏輯物理區(qū)塊的再配置處理的說明圖。
圖35是表示目錄項的更新時間的變化的圖。
附圖標(biāo)記說明140A、140B、140C非易失性存儲裝置141A、141B、141C存儲控制器142主存儲器143寄存器144地址管理信息150A、150B、150C存取裝置151ROM152存儲裝置信息獲取部153AU大小存儲表154AU大小決定部155A、155B、155C文件系統(tǒng)控制部161數(shù)據(jù)識別部162非易失性RAM171主存儲器172第二控制部173總線存儲部174選擇器175地址管理部176主存儲器存取部177表存取部178地址轉(zhuǎn)換表179物理區(qū)域管理表具體實施方式
(實施方式一)
圖15是表示本發(fā)明的實施方式一中的非易失性存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的模塊圖。非易失性存儲系統(tǒng)是由非易失性存儲裝置140A以及存取裝置150A所構(gòu)成。對于與現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)相同的構(gòu)成要素，使用相同的附圖標(biāo)記來進行說明。在圖15中，非易失性存儲裝置140A包含存儲控制器141A以及非易失性的主存儲器142。存儲控制器141A包含主機接口111(附圖中將接口記述為I/F)、CPU112、RAM113、ROM114、控制部115、和寄存器143。主機接口111是與存取裝置150A之間發(fā)送接收各種命令、邏輯地址及數(shù)據(jù)的接口。ROM114中存儲有用于控制存儲控制器141A整體的程序。程序?qū)AM113作為臨時存儲區(qū)域而使用，并在CPU112上運行?？刂撇?15是控制非易失性存儲裝置140A內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域即非易失性主存儲器142的電路。主存儲器142是例如由快閃存儲器組成的非易失性的大容量存儲器。其物理區(qū)塊的結(jié)構(gòu)與圖8B所示的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相同，且物理區(qū)塊大小各設(shè)為128kB。寄存器143存儲有關(guān)非易失性存儲裝置140A的各種信息，其包括主存儲器142的分配單元大小(AU大小)和主存儲器142的存儲容量的、。
另一方面，在圖15中，存取裝置150A對非易失性存儲裝置140A進行存取，其包含CPU121、RAM122、ROM151、和插槽124。ROM151中存儲有用于控制存取裝置150A的程序，其使用RAM122作為臨時存儲區(qū)域且在CPU121上運行。插槽124是非易失性存儲裝置140A與存取裝置150A的連接部，存取裝置150A與非易失性存儲裝置140A之間通過插槽124而發(fā)送接收各種命令、邏輯地址及數(shù)據(jù)。進而，在ROM151中包含應(yīng)用程序125、文件系統(tǒng)控制部155A、存取控制部127、存儲裝置信息獲取部152、AU大小存儲表153、和AU大小決定部154。文件系統(tǒng)控制部155A進行控制以在每次寫入文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)與目錄項寫入不同的分配單元。而且，存儲裝置信息獲取部152獲取非易失性存儲裝置140A的寄存器143中所保持的分配單元大小、與主存儲器142的存儲裝置容量。
圖16是表示在對文件系統(tǒng)管理區(qū)域中的數(shù)據(jù)區(qū)域的邏輯地址進行了寫入時，文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入主存儲器142內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。
對根據(jù)該實施方式一的非易失性存儲系統(tǒng)的操作進行說明。首先，使用圖15說明整個系統(tǒng)的操作。首先，存取裝置150A根據(jù)FAT文件系統(tǒng)而將非易失性存儲裝置140A格式化，由此，與現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)同樣地構(gòu)成圖12(a)所示的邏輯地址配置。在本發(fā)明的實施方式中，也調(diào)整從MBR·PT603到RDE607為止的管理信息區(qū)域601的大小，并進行設(shè)定使其長度成為簇的大小的倍數(shù)。圖12(c)表示非易失性存儲裝置140A的物理區(qū)塊的配置。無論何種情況下，圖1所示的數(shù)據(jù)區(qū)域602、即從圖12(a)的簇#2開始的區(qū)域均與物理區(qū)塊PB的邊界一致。另一方面，通過CPU112的初始化處理，主存儲器142的地址管理信息144被讀取到地址管理部116內(nèi)的地址轉(zhuǎn)換表132與物理區(qū)域管理表133內(nèi)。
以如此的方式進行格式化及初始化之后，存取裝置150A開始對非易失性存儲裝置140A進行存取。首先，存儲裝置信息獲取部152從非易失性存儲裝置140A內(nèi)的寄存器143中獲取存儲裝置信息。另外，這些信息是在初始化處理中，從主存儲器142被讀取到寄存器143內(nèi)的。存儲裝置容量必定存在于寄存器143中，但分配單元大小(AU大小)根據(jù)非易失性存儲裝置的情況而存在被存儲在寄存器143中的情形與沒有被存儲在寄存器143中的情形。在寄存器143中存儲有AU大小時，存儲裝置信息獲取部152獲取該AU大小。AU大小決定部154將存儲裝置信息獲取部152從寄存器143所獲取的AU大小確定為AU大小。另一方面，寄存器143中沒有存儲AU大小時，存儲裝置信息獲取部152獲取存儲裝置容量。AU大小決定部154根據(jù)存儲裝置信息獲取部152從寄存器143所獲取的存儲裝置容量，并參照AU大小存儲表153而獲取最大AU大小(Max_AU_Size)，并將該AU大小確定為AU大小。在此，AU大小存儲表153中，存儲有如表1所示的對應(yīng)關(guān)系。


在以下的說明中，設(shè)在寄存器143中存儲有分配單元大小，并將分配單元大小設(shè)為128kB。另外，分配單元大小是不小于物理區(qū)塊大小的值，這是必要條件。根據(jù)由上述處理所確定的分配單元大小，存取裝置150A對非易失性存儲裝置140A進行存取。另外，在寄存器143中未存儲有分配單元大小時，如果沒有AU大小存儲表153，存儲裝置信息獲取部152也可以從寄存器143中獲取物理區(qū)塊大小，并將其大小的整數(shù)倍確定為分配單元大小。
以下，以寫入處理為例來說明其操作。首先，存取裝置150A內(nèi)的存取控制部127將寫入指示發(fā)送至文件系統(tǒng)控制部155A。文件系統(tǒng)控制部155A在圖1所示的FAT605、606上檢索空白區(qū)域，當(dāng)存在空白區(qū)域時，在所獲取的空白區(qū)域內(nèi)寫入數(shù)據(jù)。此時存取裝置150A將寫入命令WCMD、特定的邏輯地址及數(shù)據(jù)傳送至非易失性存儲裝置140A。在非易失性存儲裝置140A中，CPU112識別寫入命令WCMD，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)移至控制部115。在控制部115中，根據(jù)存取裝置150A所傳送的邏輯地址，地址管理部116決定寫入目的地的物理地址。在地址管理部116中，圖7所示的表存取部131根據(jù)物理區(qū)域管理表133來檢索已擦除的物理區(qū)塊，并將該區(qū)塊指定為寫入對象區(qū)塊。進而，表存取部131將寫入對象區(qū)塊地址寫入到地址轉(zhuǎn)換表132的特定邏輯地址位置。另外，在表存取部131的已擦除的物理區(qū)塊的檢索中，一般具備磨損調(diào)整的功能，以盡可能使寫入或擦除不要集中于特定物理區(qū)塊上。
其次，用圖16來說明，將文件數(shù)據(jù)與對應(yīng)于該文件數(shù)據(jù)的目錄項寫入不同的分配單元中，從而與圖14所示的現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)中的寫入處理相比可進一步提高寫入性能。
首先，文件系統(tǒng)控制部155A檢索空白簇。文件系統(tǒng)控制部155A將文件數(shù)據(jù)與目錄項配置于不同的分配單元中。此處，將文件1、2配置于分配單元AU0中，將目錄項配置于分配單元AU2中。為了與圖14所示的現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)的寫入處理的性能進行比較，有必要符合前提條件。在圖14中，表示在目錄項的更新，即在WCMD3、WCMD5中，在WCMD3的更新處理中，復(fù)制簇2、4、7共計3簇，而且在WCMD5的更新處理中，復(fù)制簇2、4、5、6、7共計5簇的例子。因此，在圖16所示的本實施方式一的非易失性存儲系統(tǒng)的寫入處理中，也是在目錄項的更新中，如果設(shè)為復(fù)制5簇的狀態(tài)，則足以作為進行比較的前提條件。因此，設(shè)簇18～22為使用中的簇。
然后，在文件系統(tǒng)控制部155A所檢索到的空白簇2～5中，寫入文件1的構(gòu)成要素即F11、F12以及文件2的構(gòu)成要素即F21、F22。與圖14的情形不同，目錄項并不存在于簇3中，即易于確保空白連續(xù)區(qū)域，因此文件1、2均能夠連續(xù)寫入。首先設(shè)使用中的簇7被寫入物理區(qū)塊PBA5中。依照F11與F12的寫入處理，將F11與F12存儲于地址管理部116所檢索出的已擦除的物理區(qū)塊PBA1中，并且將PBA5中所存儲的數(shù)據(jù)復(fù)制到PBA1中。另一方面，設(shè)存在于分配單元AU2中的目錄項被寫入到PBA4中。對應(yīng)于利用WCMD1的文件1的寫入，用WCMD2將目錄項寫入到PBA33中。此時也對存在于簇18～22中的數(shù)據(jù)進行復(fù)制。以下，同樣地，依照各文件的寫入而對物理區(qū)塊進行寫入與復(fù)制。
其次，表2中表示現(xiàn)有技術(shù)與實施方式一的寫入性能。


在現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)情況下，寫入次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)為19次。另一方面，在實施方式一的非易失性存儲系統(tǒng)情況下，寫入次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)為16次。即，可以說，實施方式一的非易失性存儲系統(tǒng)將復(fù)制減少了3次，以此提高了寫入性能。該性能提高的主要原因在于因為將文件數(shù)據(jù)與對應(yīng)于該文件數(shù)據(jù)的目錄項寫入相互不同的分配單元中，所以文件1能夠被連續(xù)寫入。附帶提一下，復(fù)制過程由讀取及寫入這兩個處理組成，因此其處理時間長于寫入過程。另外，雖然在圖16中簇7為使用中的簇，但在該簇中，也可以有對應(yīng)于文件1或文件2以外的文件的目錄項。即，文件數(shù)據(jù)、與對應(yīng)于與該文件數(shù)據(jù)不同的文件數(shù)據(jù)的目錄項也可以存儲于同一分配單元中。如此一來，即便在同時記錄多個文件數(shù)據(jù)時，也可以提高寫入性能。再者，文件系統(tǒng)控制部155A僅選擇性地使用在分配單元中存在一定空白區(qū)域的分配單元，從而易于連續(xù)寫入文件數(shù)據(jù)，因此能夠提高寫入性能。
(實施方式二)其次，使用圖17說明本發(fā)明的實施方式二。該實施方式中，在存儲控制器141B中增加了數(shù)據(jù)識別部161、非易失性RAM162，且存取裝置150B具有文件系統(tǒng)控制部155B。文件系統(tǒng)控制部155B與實施方式一的文件系統(tǒng)控制部155A不同，其將文件系統(tǒng)管理信息即目錄項始終寫入特定的分配單元，在此處為寫入AU2中。其他結(jié)構(gòu)與實施方式一相同。
數(shù)據(jù)識別部161是識別存取裝置150B在寫入處理中所傳送的數(shù)據(jù)是否是文件數(shù)據(jù)、或者是否是文件系統(tǒng)管理信息即目錄項的模塊。
非易失性RAM162是存儲容量可小于文件數(shù)據(jù)的目錄項的非易失性的輔助存儲器。優(yōu)選的是，輔助存儲器的寫入速度快于主存儲器142。而且，非易失性RAM是重寫保證次數(shù)多于主存儲器、且可擦寫的非易失性隨機存取存儲器。而且優(yōu)選的是，非易失性RAM162使用日本專利特開平7-281842號公報等中所公開的鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、或磁性記錄式隨機存取存儲器(MRAM)、相變存儲器(OUM)、阻抗RAM(RRAM)等。另外，作為非易失性RAM，例如數(shù)百kB的目前已實用化，未來更大容量的將不斷實用化。
圖18是表示在對文件系統(tǒng)管理區(qū)域中的數(shù)據(jù)區(qū)域的邏輯地址進行了寫入時，文件數(shù)據(jù)是如何被寫入主存儲器142內(nèi)的物理區(qū)塊中，目錄項又是如何被寫入非易失性RAM162中的說明圖。
圖19表示非易失性RAM162的存儲器映射(memory map)。非易失性RAM162的整個容量為128kB，且具有256個512字節(jié)的目錄項的存儲區(qū)域。
其次，說明實施方式二的操作，尤其是通過在非易失性RAM162上僅對目錄項進行讀寫控制，而與實施方式一相比可更加提高寫入性能。能夠進一步提高性能的關(guān)鍵點在于采用如下方法，即如圖16所示，每次更新目錄項時不是每次都發(fā)生復(fù)制。那么，可以擦寫的非易失性存儲器如圖16所示，在物理區(qū)塊的一部分扇區(qū)上發(fā)生重寫時，不需要將其他扇區(qū)復(fù)制到別的物理區(qū)塊上。即，與隨機存取存儲器RAM同樣，能夠進行重寫而無需進行特殊的地址操作。根據(jù)圖18進行說明，分配單元AU2為僅分配有目錄項的地址，對應(yīng)于文件1及2的寫入的目錄項被寫入帶有星號標(biāo)記的地址，即512字節(jié)。與此相應(yīng)，在非易失性RAM162上發(fā)生512字節(jié)的重寫，但如上所述，由于非易失性RAM162為可擦寫的存儲器，因此，每次產(chǎn)生寫入命令WCMD2及WCMD4時，單單重寫帶有星號標(biāo)記的地址，即512字節(jié)即可。
其次，在表3中表示非易失性主存儲器即快閃存儲器、與輔助存儲器即非易失性RAM的比較。如表3所示，快閃存儲器的重寫保證次數(shù)為10萬次，相對于此，非易失性RAM的重寫保證次數(shù)非常大，達到100億次，因此不是在壽命上有特殊問題的等級。以下，詳細(xì)說明其理由。


安裝1GB的快閃存儲器作為主存儲器142，當(dāng)以1次寫入命令按每個簇單位，即在FAT16中按16kB單位將文件數(shù)據(jù)逐個重寫的時候，為了重寫一遍整個1GB的全部容量，就要發(fā)布大約64K次寫入命令。
1GB÷16kB＝64K次......(1)另一方面，對應(yīng)于該文件數(shù)據(jù)的重寫，將1個目錄項重寫64K次。即，將快閃存儲器的所有物理區(qū)塊重寫1次，就相當(dāng)于將非易失性RAM162的特定的512B的區(qū)域重寫64K次。這在非易失性RAM162中也為最差的條件。根據(jù)表3，快閃存儲器的重寫保證次數(shù)為10萬次。因此根據(jù)以下數(shù)學(xué)式(2)，在快閃存儲器被重寫10萬次時，非易失性RAM162就被重寫64億次。
64K次×10萬次＝64億次＜100億次......(2)根據(jù)表3，該值小于非易失性RAM的重寫保證次數(shù)100億次，因此快閃存儲器的壽命與非易失性RAM162的壽命并無較大差別，非易失性RAM162的重寫次數(shù)不是在壽命上有特殊問題的等級。
而且根據(jù)表3，非易失性RAM的每1字節(jié)的寫入周期為100ns左右，因此將目錄項512字節(jié)寫入1次時就約為50μs左右。即，不會超過快閃存儲器的寫入周期。因此，不妨認(rèn)為目錄項的1次的重寫時間大致相同。
表4中表示現(xiàn)有例與實施方式二的寫入性能的比較。實施方式二的復(fù)制次數(shù)顯然較少，因此可知寫入性能較高。


作為本實施方式二中的數(shù)據(jù)識別部161的識別方法，就以下兩種方法進行說明。第一種方法是，在存取裝置150B對非易失性存儲裝置140B寫入文件數(shù)據(jù)時，以寫入命令的參數(shù)指定表示數(shù)據(jù)類型的信息。即，寫入命令采取Write(size，addr，data_kind)的形式，size表示寫入大小，addr表示寫入地址，這些參數(shù)是如以往那樣的參數(shù)。本實施方式二中具有如下特征，即，在參數(shù)中設(shè)有data_kind。用data_kind指定文件數(shù)據(jù)或者目錄項的任一個作為傳遞給寫入命令的數(shù)據(jù)的類型。例如，將data_kind作為1位的標(biāo)志(flag)，數(shù)據(jù)識別部161在data_kind值為0時判斷為文件數(shù)據(jù)，而在data_kind值為1時則判斷為目錄項，并將控制信號發(fā)送至控制部115。
第二種方法是如下方法，即，作為寫入命令，設(shè)有Write(size，addr)與Write_DE(size，addr)此兩種，前者作為用于文件數(shù)據(jù)的寫入命令，后者作為用于目錄項的寫入命令。另外，F(xiàn)AT605、606等，除目錄項以外全部使用Write(size，addr)即可。在該方法中，CPU162識別存取裝置150B所傳送的命令，在該命令為Write(size，addr)或者Write_DE(size，addr)時，數(shù)據(jù)識別部161判定是其中的哪一個，并將控制信號發(fā)送至控制部115。
然后，數(shù)據(jù)識別部161識別由存取裝置所存取的數(shù)據(jù)是文件數(shù)據(jù)或是目錄項?？刂撇?15當(dāng)被識別為數(shù)據(jù)時，對主存儲器142進行存取，而當(dāng)被識別為目錄項時，則對非易失性RAM162進行存取。
在本實施方式二中，將非易失性RAM162的容量設(shè)為128kB，但也可能存在一個分配單元的大小大于128kB的情形，因此較理想的是安裝容量大于128kB的非易失性RAM。而且非易失性RAM162也可以不內(nèi)置于存儲控制器141B中，而設(shè)置于存儲控制器141B的外部。
如上所述，在實施方式二中，存取裝置150B將文件數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲裝置140B時，文件系統(tǒng)控制部155B將文件數(shù)據(jù)與目錄項寫入不同的分配單元，即不同的物理區(qū)塊中。因此就變得易于連續(xù)寫入文件數(shù)據(jù)，并且能夠在目錄項更新時減少文件的復(fù)制次數(shù)。進而，文件系統(tǒng)控制部155B進行控制，以使得全部目錄項存儲于特定的分配單元中，根據(jù)作為寫入對象的數(shù)據(jù)是文件數(shù)據(jù)還是目錄項來進行識別，并寫入主存儲器與輔助存儲器中，因此能夠大幅提高寫入的速度。
另外，該實施方式二中設(shè)為將分配單元寫入輔助存儲器，但也可以將目錄項寫入主存儲器的物理區(qū)塊中。
(實施方式三)其次，使用圖20、圖21說明本發(fā)明的實施方式三。該實施方式的非易失性存儲裝置140C中，將非易失性的主存儲器設(shè)為可以追記的非易失性存儲器171。而且，在存儲控制器141C中除第一控制部115以外還設(shè)置有第二控制部172。第二控制部172是用以在非易失性存儲器171的規(guī)定分配單元中寫入目錄項的控制部。第一控制部115及第二控制部172是控制非易失性存儲裝置140C內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域即非易失性存儲器171的控制部?？偩€切換部173在第一控制部115與第二控制部172之間切換數(shù)據(jù)或地址管理信息。而且，選擇器174是對來自第一控制部、第二控制部的寫入數(shù)據(jù)進行切換，向主存儲器171寫入的選擇器。非易失性存儲器171的物理區(qū)塊的結(jié)構(gòu)與圖8B所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同。
另一方面，在圖20中，對非易失性存儲裝置140C進行存取的存取裝置150C，除文件系統(tǒng)控制部155C的操作以外，與前面所述的實施方式一的非易失性存儲系統(tǒng)相同。對于與現(xiàn)有或前面所述的非易失性存儲系統(tǒng)同樣的構(gòu)成要素，附加相同的附圖標(biāo)記并省略詳細(xì)的說明。
圖21是表示第一控制部115、第二控制部172周邊部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。第一控制部115與前面所述的實施方式一的控制部115相同。與此大致相同，第二控制部172具有第二地址管理部175以及第二主存儲器存取部176。地址管理部175對表存取部177、以及與其連接的地址轉(zhuǎn)換表178及物理區(qū)域管理表179進行存取。而且，主存儲器存取部176經(jīng)過選擇器174對主存儲器171進行存取，并寫入目錄項。第二控制部172是用以按追記型來進行目錄項的寫入控制的模塊。
圖22是表示該地址轉(zhuǎn)換表178的圖。該地址轉(zhuǎn)換表是寫入了目錄項所寫入的邏輯區(qū)塊中的邏輯扇區(qū)地址以及與其相對應(yīng)的物理扇區(qū)地址的邏輯物理地址轉(zhuǎn)換表。
圖23是表示物理區(qū)域管理表179的圖。物理區(qū)域管理表179是表示與寫入該目錄項的物理區(qū)塊的扇區(qū)地址PSA相對的扇區(qū)狀態(tài)的表。此處設(shè)為值00表示有效扇區(qū)，值01表示無效扇區(qū)，值10表示空白扇區(qū)。
就該實施方式三的非易失性存儲系統(tǒng)的操作，尤其是通過導(dǎo)入追記型寫入方法來謀求性能的提高進行說明?？梢赃M一步提高性能的關(guān)鍵點在于采用如下方法，即，每當(dāng)有目錄項的更新，不是每次都發(fā)生復(fù)制。應(yīng)用日本專利特開平5-27924號中所公開的追記型寫入方法，即如下方法對構(gòu)成物理區(qū)塊的各物理扇區(qū)寫入目錄項的順序并非邏輯扇區(qū)順序，而按照發(fā)出寫入指示的順序逐個地進行追記。
該追記型寫入是直至物理區(qū)塊內(nèi)沒有空白扇區(qū)或者空白扇區(qū)小于等于特定數(shù)目之前不進行復(fù)制處理而進行追記。在物理區(qū)塊內(nèi)無空白扇區(qū)，或者空白扇區(qū)小于等于特定數(shù)的時刻，檢索其他已擦除的物理區(qū)塊。然后，按照邏輯扇區(qū)順序在該物理區(qū)塊中重新進行記錄，即復(fù)制的方法。目錄項的大小為512字節(jié)這樣比較小的大小，且物理區(qū)塊大小為128k字節(jié)，因此可以對1個物理區(qū)塊，最多追記512次，即發(fā)生復(fù)制處理的可能性較少，能夠進行高速的寫入。
因此，寫入或重寫最多512個文件數(shù)據(jù)的期間，能夠高速地更新目錄項。這就是針對目錄項的寫入應(yīng)用追記型寫入方法的理由。圖24對此進行了具體說明，即是表示在進行了寫入時，文件數(shù)據(jù)與目錄項是如何被寫入非易失性存儲器171內(nèi)的物理區(qū)塊中的說明圖。圖24表示目錄項已寫入物理區(qū)塊PBA4中，并以寫入命令WCMD2、4追記了目錄項的狀態(tài)。此處，目錄項的大小較小為512B，因此被追記于同一簇23中。與圖14進行比較可知，在更新目錄項時，沒有發(fā)生復(fù)制處理。圖14中寫入次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)為19次，相對于此，圖24中寫入次數(shù)為6次，復(fù)制次數(shù)為4次，復(fù)制次數(shù)顯然較少，因此可知寫入性能較高。
首先，使用圖20說明僅對目錄項應(yīng)用追記型寫入方法時的整體處理。在圖20中，數(shù)據(jù)識別部161識別存取裝置150C在寫入處理中所傳送的文件數(shù)據(jù)與目錄項。作為本實施方式中的識別方法，在“文件數(shù)據(jù)以簇單位被寫入”之類的前提下，就能夠以數(shù)據(jù)容量的不同來進行識別。具體而言，512字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送之后傳來傳送完成命令時，該數(shù)據(jù)為目錄項，除此以外的情形作為文件數(shù)據(jù)來進行處理即可。
作為其他識別方法，考慮與實施方式二同樣改變寫入命令類型之類的方法。具體而言，文件數(shù)據(jù)使用多重寫入命令，目錄項使用單個寫入命令。進而，作為其他識別方法，也可以在寫入命令中附帶標(biāo)志，并根據(jù)標(biāo)志來進行識別。在任一方法中對存取裝置150C或非易失性存儲裝置140C都給予一定的制約。
然后，當(dāng)所傳送的數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)識別部161識別為文件數(shù)據(jù)時，通過控制信號來切換總線切換部173與選擇器174，且第一控制部115被連接到輸入總線側(cè)，以使其輸出成為主存儲器171的輸入。此時，通過第一控制部115，進行與現(xiàn)有的非易失性存儲系統(tǒng)同樣的寫入處理。另一方面，當(dāng)數(shù)據(jù)識別部161識別出所傳送的數(shù)據(jù)為目錄項時，通過控制信號，將向總線切換部173的輸入總線切換至第二控制部172側(cè)，且在選擇器174中，將第二控制部172的輸出設(shè)為主存儲器171。此時，通過第二控制部172來進行追記型寫入處理。
使用圖25～33說明追記型寫入處理的結(jié)構(gòu)。圖25是表示主存儲器171的物理區(qū)塊大小為128kB時的物理扇區(qū)地址PSA的配置的說明圖。在圖25中，PSA是物理扇區(qū)地址的簡稱，標(biāo)記有PSA的編號表示地址值。按頁地址的降序排列為PSA0、PSA1...PSA511。按此排列順序來寫入目錄項。
圖26是表示在圖25所示的物理區(qū)塊上寫入目錄項DE1～DE4的序列的說明圖。在圖26中，施加有陰影的扇區(qū)表示使用中的扇區(qū)，未施加陰影的扇區(qū)表示空白扇區(qū)，即已擦除的扇區(qū)。施加有陰影的扇區(qū)之內(nèi)，以雙重框所包圍的扇區(qū)為記錄了最新目錄項的扇區(qū)，即有效扇區(qū)。另一方面，施加有陰影的扇區(qū)之內(nèi)，以單框所包圍的扇區(qū)為記錄了舊目錄項的扇區(qū)，即無效扇區(qū)。首先，對應(yīng)于文件1的目錄項DE1被寫入到PSA0。另外，目錄項DE1的下標(biāo)編號對應(yīng)于文件編號，并將由該文件編號減1而得的編號作為邏輯扇區(qū)地址LSA0的下標(biāo)編號。文件數(shù)據(jù)的寫入順序設(shè)為文件1→文件2→文件1→文件3→文件2→文件4。對應(yīng)于此的目錄項如圖26所示被追記。在圖26中，施加有陰影的扇區(qū)表示使用中的扇區(qū)，未施加陰影的扇區(qū)表示空白扇區(qū)，即已擦除的扇區(qū)。施加有陰影的扇區(qū)之內(nèi)，以雙重框所包圍的扇區(qū)為記錄了最新目錄項的扇區(qū)，作為有效扇區(qū)來進行處理。另一方面，施加有陰影的扇區(qū)之內(nèi)，以單框所包圍的扇區(qū)為記錄了舊目錄項的扇區(qū)，作為無效扇區(qū)來進行處理。
圖27～圖33表示，根據(jù)該寫入順序，是否轉(zhuǎn)換成邏輯扇區(qū)地址LSA和與其相對應(yīng)的物理扇區(qū)地址PSA，而且各物理扇區(qū)地址PSA的狀態(tài)標(biāo)志如何進行變化。所述各圖的左側(cè)的區(qū)塊是表示從存取裝置150C所觀察到的邏輯地址空間上的目錄項中所分配的邏輯區(qū)塊。此處，附有LSA0～LSA511作為相對的邏輯扇區(qū)地址。圖27～圖33的右側(cè)表示對應(yīng)于該邏輯地址空間上的區(qū)塊的物理區(qū)塊。該物理區(qū)塊為用以寫入目錄項DE的物理區(qū)塊，是通過地址管理部116的地址轉(zhuǎn)換表132所對應(yīng)起來的物理區(qū)塊。而且，通過第二控制部172的地址管理部175內(nèi)的地址轉(zhuǎn)換表178將物理區(qū)塊內(nèi)的具體的扇區(qū)對應(yīng)起來。圖27～33中表示物理區(qū)塊的相對的扇區(qū)地址PSA0～511。
圖27表示尚未寫入有目錄項的初始狀態(tài)。然后，如圖28所示，在邏輯地址上的用于數(shù)據(jù)項的區(qū)塊的邏輯扇區(qū)地址LSA0中，寫入目錄項DE1。由于主存儲器171上為最初的寫入，因此被寫入到物理扇區(qū)地址PSA0中。此時，與轉(zhuǎn)換后的PSA0位置相對應(yīng)的扇區(qū)狀態(tài)在物理區(qū)域管理表179上變更為值00，即有效狀態(tài)。
同樣，圖29表示在邏輯扇區(qū)地址LSA1中寫入了目錄項DE2時，邏輯區(qū)塊和與其相對應(yīng)的物理區(qū)塊的更新狀態(tài)。
圖30說明對邏輯扇區(qū)地址LSA0的目錄項DE1進行重寫的處理。由于是第三次的寫入，因此在物理扇區(qū)地址PSA2中寫入新的目錄項DE1(N)。即，地址轉(zhuǎn)換表178中與邏輯扇區(qū)地址LSA0相對應(yīng)的物理扇區(qū)成為PSA2，且與PSA2的位置相對應(yīng)的扇區(qū)狀態(tài)在物理區(qū)域管理表179上變更為有效狀態(tài)。進而，已記錄于PSA0位置的原先的目錄項DE1(O)成為多余，因此，與PSA0的位置相對應(yīng)的扇區(qū)狀態(tài)在物理區(qū)域管理表179上變更為值01，即無效狀態(tài)。
同樣，在圖31～33中，邏輯扇區(qū)地址中也進行重寫，對應(yīng)于此的邏輯地址空間的用于目錄項的區(qū)塊中也進行目錄項的更新。對應(yīng)于此，用于目錄項的物理區(qū)塊被追記。而且，根據(jù)此，地址轉(zhuǎn)換表或扇區(qū)的狀態(tài)進行變化。
如上所述，根據(jù)一系列的寫入及重寫處理，與邏輯扇區(qū)地址相對的物理扇區(qū)的目錄項得到更新。最終，如圖34的左側(cè)所示，寫入了目錄項的物理區(qū)塊的所有物理扇區(qū)地址被填滿。此時，第二控制部172檢索新的已擦除的物理區(qū)塊。然后，如圖34的右側(cè)所示，各目錄項在新的物理區(qū)塊中被重新配置而成為邏輯扇區(qū)地址LSA的順序。即，僅復(fù)制有效目錄項，并擦除成為多余的舊物理區(qū)塊。另外，也可以在舊物理區(qū)塊中寫入了特定扇區(qū)數(shù)的目錄項的時刻，進行重新配置及擦除處理。在以上的追記型寫入方法中，第二控制部172管理地址，并對主存儲器171進行寫入。另外，物理區(qū)域管理表133中包含有如下信息，即，哪個物理區(qū)塊正處于使用中或是已擦除，且該信息必須在第一控制部115與第二控制部172之間共享。因此，經(jīng)過總線相互進行信息的交換。
通過對目錄項應(yīng)用追記型寫入方法，目錄項的更新時間就如圖35所示那樣。另外，設(shè)對主存儲器171的數(shù)據(jù)傳送速度為每1字節(jié)50ns，主存儲器171的程序占用時間(busy time)為300μs，主存儲器171的讀取占用時間為25μs，主存儲器171的程序及讀取的存取單位為1頁(2k字節(jié))。
在記錄有目錄項的物理區(qū)塊中存在空白扇區(qū)的期間，根據(jù)(50ns×512字節(jié))+(300μs×1頁)＝約0.33ms，更新時間為大約0.33ms。
另一方面，在發(fā)生重新配置及擦除的期間，根據(jù)(50ns×128k字節(jié))+(300μs×64頁)+(50ns×128k字節(jié))+(25μs×64頁)+2ms＝約33.6ms，更新時間為約33.6ms。
此處如上所述，目錄項的大小為相對于物理區(qū)塊大小充分小的大小，即，發(fā)生重新配置及擦除的頻率較低，因此，也可以考慮平均以0.33ms左右進行目錄項的更新。因此，通過設(shè)置能夠吸收以低頻率產(chǎn)生的33.6ms的處理時間的緩沖器，就可認(rèn)為在系統(tǒng)的傳送速率上沒有問題。根據(jù)2MBps×33.6ms＝約70kB，該緩沖器的大小為70kB的區(qū)域即可，例如在RAM113中確保該區(qū)域即可。
如上所述，在存取裝置150C將文件數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲裝置140C中時，文件系統(tǒng)控制部155C將文件數(shù)據(jù)和與其對應(yīng)的目錄項寫入到不同的分配單元，即不同的物理區(qū)塊中，因此就變得易于連續(xù)寫入文件數(shù)據(jù)，并且能夠在目錄項的更新時減少文件的復(fù)制次數(shù)。進而，數(shù)據(jù)識別部161識別作為寫入對象的數(shù)據(jù)是文件數(shù)據(jù)還是目錄項，且在寫入目錄項時，第二控制部172對主存儲器171的物理區(qū)塊進行追記型寫入，因此就可以使目錄項的更新速度提高。
此時也能夠使寫入高速化，并且能夠提高目錄項的更新速度。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性涉及本發(fā)明的非易失性存儲系統(tǒng)，即便在使用了物理區(qū)塊大小大于簇大小的非易失性存儲器的非易失性存儲裝置中，也能夠進行高速寫入，且有益于半導(dǎo)體存儲卡等使用了非易失性存儲裝置的各種電子設(shè)備，例如靜止圖像記錄再生裝置或動態(tài)圖像記錄再生裝置，或者便攜電話等。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲系統(tǒng)，包含存取裝置以及非易失性存儲裝置，且依照從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，所述非易失性存儲系統(tǒng)的特征在于，所述非易失性存儲裝置具有非易失性的主存儲器以及存儲控制器，所述主存儲器是由多個物理區(qū)塊組成的非易失性的存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址；以及主存儲器存取部，按照所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存取，所述存取裝置，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，且所述分配單元的容量大小為大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小，當(dāng)寫入文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入相互不同的分配單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述存取裝置將所述文件數(shù)據(jù)管理信息匯集起來寫入特定的分配單元內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述主存儲器是可以對各物理區(qū)塊的區(qū)域進行追記寫入的非易失性的存儲器，且所述存儲控制器具有第2地址管理部，將所述分配單元中的邏輯扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為物理扇區(qū)地址；以及第2主存儲器存取部，在記錄所述文件管理信息時，按照所述第2地址管理部所示的扇區(qū)地址而對保持分配單元的物理區(qū)塊進行存取。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述存取裝置為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而具有至少兩種寫入命令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述寫入命令具有參數(shù)，并且為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而變更所述寫入命令的參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的存儲器容量通知給所述存取裝置，并且所述存取裝置根據(jù)由所述存儲控制器所通知的存儲器容量而決定所述分配單元的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的物理區(qū)塊大小通知給所述存取裝置，且所述存取裝置根據(jù)由所述存儲控制器所通知的物理區(qū)塊大小而決定所述分配單元的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述存取裝置僅選擇性使用在所述分配單元內(nèi)存在一定空白區(qū)域的所述分配單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述非易失性存儲裝置還包括重寫保證次數(shù)多于所述主存儲器、且可進行擦寫的非易失性的輔助存儲器，并且所述存儲控制器將所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述輔助存儲器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助存儲器是寫入速度快于所述主存儲器的非易失性存儲器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助存儲器為非易失性RAM。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的非易失性存儲系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助存儲器是鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、磁性記錄式隨機存取存儲器(MRAM)、相變存儲器(OUM)、阻抗RAM(RRAM)中的某一種。
13.一種非易失性存儲裝置，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，當(dāng)記錄文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元，并且所述分配單元的容量大小為大于等于物理區(qū)塊大小，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入非易失性存儲裝置時，連接于發(fā)布能夠相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息的寫入命令的存取裝置上而進行使用，且依照從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，所述非易失性存儲裝置的特征在于，具有非易失性的主存儲器以及存儲控制器，所述主存儲器是由多個物理區(qū)塊組成的非易失性的存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，并且所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址；主存儲器存取部，按照所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存??；以及寄存器，保持與所述主存儲器的容量有關(guān)的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述主存儲器是可以對各物理區(qū)塊的區(qū)域進行追記寫入的非易失性的存儲器，且所述存儲控制器具有第2地址轉(zhuǎn)換部，將所述分配單元中的邏輯扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為物理扇區(qū)地址；以及第2主存儲器存取部，在記錄所述文件管理信息時，按照所述第2地址轉(zhuǎn)換部所示的扇區(qū)地址而對保持所述主存儲器的分配單元的物理區(qū)塊進行存取。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的存儲器容量通知給所述存取裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的物理區(qū)塊大小通知給所述存取裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述非易失性存儲裝置進一步包括重寫保證次數(shù)多于所述主存儲器、且可以擦寫的非易失性的輔助存儲器，并且所述存儲控制器將所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述輔助存儲器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述輔助存儲器是寫入速度快于所述主存儲器的非易失性存儲器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述輔助存儲器為非易失性RAM。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，所述輔助存儲器是鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、磁性記錄式隨機存取存儲器(MRAM)、相變存儲器(OUM)、阻抗RAM(RRAM)中的某一種。
21.一種存儲控制器，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，當(dāng)記錄文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元，并且所述分配單元的容量大小為大于等于物理區(qū)塊大小，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入非易失性的主存儲器時，連接于發(fā)布能夠相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息的寫入命令的存取裝置上而進行使用，且依照從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述主存儲器寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，所述存儲控制器的特征在于，所述主存儲器是包含多個物理區(qū)塊的非易失性的存儲器，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，且所述存儲控制器具有地址管理部，根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址；主存儲器存取部，按照所述地址管理部所示的地址而對所述主存儲器進行存??；以及寄存器，保持與所述主存儲器的容量有關(guān)的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲控制器，其特征在于，所述主存儲器是可以對各物理區(qū)塊的區(qū)域進行追記寫入的非易失性的存儲器，且，所述存儲控制器具有第2地址轉(zhuǎn)換部，將所述分配單元中的邏輯扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為物理扇區(qū)地址；以及第2主存儲器存取部，在記錄所述文件管理信息時，根據(jù)所述第2地址轉(zhuǎn)換部所示的扇區(qū)地址而對保持所述主存儲器的分配單元的物理區(qū)塊進行存取。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲控制器，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的存儲器容量通知給所述存取裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲控制器，其特征在于，所述存儲控制器將所述主存儲器的物理區(qū)塊大小通知給所述存取裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的存儲控制器，其特征在于，所述存儲控制器進一步包括重寫保證次數(shù)多于所述主存儲器、且可以擦寫的非易失性的輔助存儲器，并且將所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述輔助存儲器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的存儲控制器，其特征在于，所述輔助存儲器是寫入速度快于所述主存儲器的非易失性存儲器。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的存儲控制器，其特征在于，所述輔助存儲器為非易失性RAM。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的存儲控制器，其特征在于，所述輔助存儲器為鐵電隨機存取存儲器(FeRAM)、磁性記錄式隨機存取存儲器(MRAM)、相變存儲器(OUM)、阻抗RAM(RRAM)中的某一種。
29.一種非易失性存儲系統(tǒng)中的非易失性存儲裝置的控制方法，該非易失性存儲系統(tǒng)包含存取裝置以及非易失性存儲裝置，并且所述非易失性存儲裝置具有非易失性主存儲器以及存儲控制器，所述非易失性主存儲器中包含多個物理區(qū)塊，所述物理區(qū)塊大于所述存取裝置的區(qū)域分配單位即簇的大小，且，所述非易失性存儲系統(tǒng)根據(jù)從所述存取裝置所給出的命令與邏輯地址而對所述非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，所述非易失性存儲裝置的控制方法的特征在于，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，且將多個連續(xù)的簇，作為容量大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小的分配單元，且在記錄文件數(shù)據(jù)時，將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入不同的分配單元；并且所述存儲控制器根據(jù)從所述存取裝置所給出的邏輯地址而決定所述主存儲器的物理地址，在將所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述非易失性存儲裝置時，相互識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，并按照所述地址管理部所示的地址對所述主存儲器進行存取而寫入。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述主存儲器是可對各物理區(qū)塊的區(qū)域進行追記寫入的非易失性的存儲器，通過所述存儲控制器，而將所述分配單元中的邏輯扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為物理扇區(qū)地址，且在記錄所述文件管理信息時，按照所述第2地址轉(zhuǎn)換部所示的扇區(qū)地址，而對保持所述主存儲器的分配單元的物理區(qū)塊進行存取。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述存取裝置為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而變更至少兩種寫入命令。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述存取裝置在識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息并將其寫入所述非易失性存儲裝置時，變更寫入命令的參數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述存取裝置根據(jù)所述存儲控制器所通知的所述主存儲器的存儲器容量，而決定所述分配單元的大小。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述存取裝置根據(jù)所述存儲控制器所通知的所述主存儲器的物理區(qū)塊大小，而決定所述分配單元的大小。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述存取裝置僅選擇性地使用存在一定空白區(qū)域的所述分配單元。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的非易失性存儲裝置的控制方法，其特征在于，所述非易失性存儲裝置進一步包括重寫保證次數(shù)多于所述主存儲器、且可擦寫的非易失性的輔助存儲器，并且通過所述存儲控制器，而將所述文件數(shù)據(jù)管理信息寫入所述輔助存儲器。
37.一種存取裝置，對具有主存儲器的非易失性存儲裝置寫入及讀取文件數(shù)據(jù)，所述存取裝置的特征在于，通過多個簇及其邏輯地址而管理文件數(shù)據(jù)，并將多個連續(xù)的簇作為分配單元，且所述分配單元的容量為大于等于所述主存儲器的物理區(qū)塊大小，在寫入文件數(shù)據(jù)時將文件數(shù)據(jù)管理信息與所述文件數(shù)據(jù)寫入相互不同的分配單元。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，將所述文件管理信息匯集起來寫入特定的分配單元內(nèi)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而具有至少兩種寫入命令。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，寫入命令具有參數(shù)，且為了識別所述文件數(shù)據(jù)與所述文件數(shù)據(jù)管理信息，而變更所述寫入命令的參數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，根據(jù)從所述非易失性存儲裝置所通知的存儲器容量，而決定所述分配單元的大小。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，根據(jù)所述非易失性存儲裝置所通知的物理區(qū)塊大小，而決定所述分配單元的大小。
43.根據(jù)權(quán)利要求37所述的存取裝置，其特征在于，僅選擇性地使用在所述分配單元內(nèi)存在一定空白區(qū)域的所述分配單元。
全文摘要
一種非易失性存儲系統(tǒng)，當(dāng)文件系統(tǒng)控制部(155A)將文件數(shù)據(jù)寫入主存儲器(142)時，通過將文件數(shù)據(jù)與目錄項寫入到不同的分配單元，就變得易于連續(xù)寫入文件，并且能夠在目錄項的更新時減少文件的復(fù)制次數(shù)。這樣一來，即便在使用作為擦除單位的物理區(qū)塊大小大于簇大小的非易失性存儲器的情況下，也能夠使寫入性能提高。
文檔編號G06F3/06GK1947100SQ20058001245
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者中西雅浩, 泉智紹, 笠原哲志, 田村和明, 松野公則, 辻田昭一, 前田卓治, 井上信治, 井上學(xué), 外山昌之, 坂井敬介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社