WO2005003952A1

WO2005003952A1 - 記憶装置および記憶システム

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Publication number: WO2005003952A1
Application number: PCT/JP2004/009876
Authority: WO
Inventors: Shuichiro Azuma; Masahiro Matsumoto; Takayuki Okinaga; Shigeru Takemura; Yoshiyuki Kimata; Takayuki Kishimoto
Original assignee: Hitachi Ulsi Systems Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2005-01-13
Also published as: KR101049617B1; JPWO2005003952A1; JP2010244573A; US8291149B2; JP5183686B2; KR20060117899A; US20080117548A1; DE112004001255T5

Abstract

　記憶装置に、ドライブ選択部１と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２と、不揮発メモリドライブ３を設け、例えばＣＰＵ５およびＡＴＡコントローラ６などのホストからハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対してデータ入出力などの命令が発生した際、前記ドライブ選択部１は、その際のアドレス値を受け、予め定義してあったアドレス空間に前記アドレス値が含まれている場合は、前記不揮発メモリドライブ３に対して前記命令を実行させ、そうでない場合は前記ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２に対して前記命令を実行させる。

Description

明細書記愴装置およひ目己憶システム技術分野

本発明は、記憶装置に関し、特に、ハードディスクドライブ（H D D) を有する記憶装置および記憶システムに適用して有効な技術に関するものである。背景技術

本発明者が検討したところによれば、記憶装置の技術に関しては、以下のような技術が考えられる。

例えば、パ一ソナルコンピュータなどの記憶装啬として、ハードディスクドライブ（H DD) などが用いられている。このハードディスクドライブ（H D D) は、近年では、力一ナビゲ一シヨンの記憶装置や、 H D Dレコーダのようにテレビ画像の記憶装置などとしても用いられてきている。発明の開示

ところで、前記のような記憶装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

例えば、前記のようなハ一ドディスクドライブ（H D D) は、そのビヅ卜単而の低減により様々な民生用機器などに搭載されてきている。そして、これらの普及に伴い、ハードディスクドライブ（H DD) には益々品質および信頼性に関する要求が強くなる。しかしながら、ハードディスクドライブ（H DD) は、温度や振動や機械的磨耗など様々な要因で、高い品質および信頼性を確保することが困難となっている。

一方、高い品質および信頼性を確保できるストレージ向けのデバイスとして、フラッシュメモリ力一ドゃ、前記ハ一ドディスクドライブ（H D D) と同一のィンタフエース規格を備えるフラッシュメモリドライブ（FMD) といったものが実用化されている。ただし、このフラッシュメモリは、ハードディスクに比べるとビヅ卜単価が高く、大容量化に対してはコスト面で実用的でなくなる。

ところで、ハードディスクドライブ（H D D ) に格納される記憶情報は、一般的に、 0/ Sやアプリケーションなどといったシステム関連の情報と、画像、音声などといったデータ関連の情報とに分離することができる。品質および信頼性を考慮する上で、データ関連の情報は、とりわけ画像や音声などにおいて多少のビッ卜故障などが発生しても、通常、致命的な問題にはならない。一方、システ厶関連の情報は、ビヅ卜故障が少しでも発生すると、全く操作が不能になるような事態が予想され、致命的な問題となり得る。

また、例えば、ハ一ドディスクドライブ（H D D ) を用いた力一ナビゲ一ションシステムなどにおいては、ハードディスクドライブ（H D D ) 内の地図データ等をリアルタイムに読み込む必要があり、高速性が要求される。さらに、近年においては、ハードディスクドライブ ( H D D ) 内にコンパク卜ディスク ( C D ) などの音楽デ一ダ等を記憶させ、ナビゲ一シヨンと音楽データの再生を同時に行うようなことも考えられ、益々ハードディスクドライブ（H D D ) に高速性が要求されることになる。

そこで、本発明の目的は、実用的なコストで高い信頼性を確保することができる記憶装置および記憶システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、実用的なコストで高速性を備えた記憶装置および記憶システムを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による記憶装置は、ホス卜との間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホス卜から見て第 1のァドレス空間を備える第 1の記憶デバイスと、データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デバイスと、前記ホス卜が、前記第 1のァドレス空間内のァドレスに対する命令を発生した際、そのァドレスが前記第 1のァドレス空間内の予め定義した一部のァドレス空間に含まれる場合に、前記第 2め記憶デバイスに前記命令を実行させる第 1のコントロール手段とを有するものであ.る。

この構成によって、前記ホス卜から入力されたァドレスを判別することで、前記ホストとの間で入出力するデータを、前記第 1の記憶デバイスか前記第 2の記憶デノ、'イスかに振り分けることができる。

ここで、前記第 2の記憶デバイスは、前記第 1の記憶デバイスよりも高速動作が可能であるものを用いるとよい。また、前記第 2の記憶デバイスに記憶するデ一夕は、例えば、マスターブートレコードやファイル管理テーブルといったファィルの管理に関するデータと、 0 Sおよびアプリケーションといったデータとを含むシステム領域のデータにするとよい。これによつて、高信頼性と高速性を備えた記憶装置を実現することができる。

また、前記第 2の記憶デバイスに記憶するデータは、例えば、ファイルの管理に関するデータのみとすることもできる。この場合、第 2の記憶デバイスの記憶容量は 1 2 8 Mバイト以下で十分となり、これによつても、高信頼性と高速†生を確保することができる。そして、比較的高価となる第 2の記憶デバイスの記憶容量を削減できることから、コストの増大を抑えることも可能となる。さらに、前記第 1の記憶デバイスは、例えばスロヅ卜などを用いて取り外しが可能な構成にするとよい。これによつて、記憶容量の拡張などが容易に可能となる。

また、本発明による記憶装置は、ホス卜との間でデ一夕の入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホス卜から見て第 1のァドレス空間を備える第 1の記憶デバイスと、データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デバイスと、前記第 1のァドレス空間に対応するデ一夕の中から一部のデータを抽出し、前記第 2の記憶デバイスに対して前記抽出した一部のデ一タを格納する第 2のコントロール手段とを有するものである。この構成によって、例えば信頼性が必要とされるデータを前記第 2の記憶デノスに対して格納することができる。そして、前記抽出される一部のデータは、例えば、システム領域のデータや誤りを検出および訂正するための符号データなどである。これによつて、信頼性を向上されることができる。ここで、これまでに説明した前記第 1の記憶デバイスの一例としては、例えばハードディスクドライブ（H D D ) が挙げられ、前記第 2の記憶デバイスの一例としては、例えばフラッシュメモリドライブ（F M D ) のような 5 1 2 b y t eのセクタ単位 2 0 4 8 b y t eのクラスタ単位でァクセスが可能な不揮発メモリが挙げられる。

また、本発明による記憶システムは、ホス卜と記憶装置とを有するものである。そして、前記ホス卜は、処理プログラムが格納される R O Mと、前記処理プログラムを実行する C P Uおよび R A Mと、前記ホストと前記記憶装置との間のデー夕の入出力を制御するコントローラとを含み、前記記憶装置は、不揮発性の記憶デバイスである第 1の記憶デバイスと、不揮発性の記憶デバイスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デバイスと、前記ホス卜が前記第 1の記憶デバイスと前記第 2の記憶デバイスを識別するためのドライブ設定端子とを含むものである。そして、この構成において、前記 R O Mに格納される前記処理プログラムは、連続するァドレスが割り当てられた前記記憶装置のァドレス空間の内、一部のァドレス空間を前記第 2の記憶デバイスに割り当て、それ以外のァドレス空間を前記第 1の記憶デバイスに割り当てる機能を備えている。

すなわち、本発明による記憶装置で前述した第 1のコントロール手段と同様な機能を、前記ホストの処理プログラムによって実現した構成となっている。したがって、本発明による記憶システムは、前記本発明による記憶装置と同様に高信頼性および高速性の利点を備え、また、処理プログラムを用いることから、前記第 1のコントロール手段を設けるよりも特にコス卜面において有効と考えられる _c 以上のようなことから、本発明による記憶装置および記憶システムは、高信頼性および高速性を必要とし、物理的な振動などが多い環境で用いられる力一ナビゲ一シヨンシステムなどに適用して特に有益なものとなる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。

図 2は、本発明の実施の形態 1の記憶装置において、図 1に示す記憶装置にホス卜を接続した際のシステムの一例を示す構成図である。

図 3は、本発明の実施の形態.1の記憶装置において、ドライブ選択部で予め定義するァドレス空間を決める際に用いられる、システムのァドレス構成の一例を示す説明図である。

図 4は、本発明の実施の形態 2の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。

図 5は、本発明の実施の形態 2の記憶装置において、ハードディスクドライブ ( H D D ) と不揮発メモリドライブに格納されるデータの関係の一例を示す説明図である。

図 6は、本発明の実施の形態 3の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。

図 7は、本発明の実施の形態 3の記憶装置において、ハ一ドディスクドライブ ( H D D ) と不揮発メモリドライブとの容量の関係を示す説明図である。

図 8は、本発明の実施の形態 4の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。

図 9は、本発明の実施の形態 4の記憶装置において、電源監視回路の構成の一例を示す概略図である。

図 1 0は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。

図 1 1は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、図 1 0の記憶装置のァドレス空間およびそのァドレス空間に記憶する内容の一例について示す説明図である。

図 1 2は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、ファイル管理テ一ブル等を不揮発メモリドライブに記憶させることによる効果の一例を示す説明図であり、（a )は不揮発メモリドライブに記憶させた場合の書き込み時間、（b ) はハ一ドディスクドライブに記憶させた場合の書き込み時間を示すものである。図 1 3は、本発明の実施の形態 6の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。

図 1 4は、本発明の実施の形態 7の記憶装置において、その外形の一例を示す斜視図であり、（a) は正面側から見た場合、（b) は背面側から見た場合を示すものである。

図 1 5は、本発明の実施の形態 7の記憶装置において、図 1 4の内部構造の一例を示す断面図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 8の記憶装置において、図 1 1とは異なるァドレス構成の一例を示す概略図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し

、その繰り返しの説明は省略する。

(実施の形態 1 )

図 1は、本発明の実施の形態 1の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。また、図 2は、本発明の実施の形態 1の記憶装置において、図 1に示す記憶装置にホス卜を接続した際のシステムの一例を示す構成図である。図 1に示す記憶装置は、例えば、ドライブ選択部 1と、ハードディスクドライブ（H DD) (第 1の記憶デバイス） 2と、例えばフラッシュメモリドライブ（F MD) などの不揮発メモリドライブ (第 2の記憶デバイス） 3と、インタフェース (I/F)部 4などから構成される。そして、図 2では、前記記憶装置のインタフェース部 4に、例えば C P U 5と AT A (AT Attachment) コントロ一ラ 6からなるホス卜が接続された構成となっている。

前記ハードディスクドライブ（H DD) 2は、内部に磁気記憶媒体とそれを制御するコントローラなどを有し、その制御方式は、インタフェース規格である A T A規格に基づいて行われる。前記不揮発メモリドライブ 3は、例えば、内部にフラッシュメモリとそれを制御するコントローラなどを有し、その制御方式も、 A T A規格に基づいて行われる。前記 A TAコントローラ 6は、前記 C P U 5の入出力信号を AT A規格に変換し、前記記憶装置に対して入出力を行う。

ここで、この不揮発メモリドライブ 3の一例として挙げたフラッシュメモリドライブ（FMD) は、その内部に NAN Dフラッシュ製品や AN Dフラッシュ製品などを含み、 5 1 2 b y t eのセクタ単位又は 2 0 4 8 b y t eのクラスタ単位でのアクセスが可能となっている。このフラッシュメモリドライブ（F M D ) は、前記ハードディスクドライブ（H D D ) 2に比べてデータの故障発生率が低く、高速動作が可能である。そして、この故障発生率の差は、例えばカーナビゲーションのような物理的な衝撃や振動が存在する環境において益々顕著なものとなる。

前記ドライブ選択部（第 1のコントロール手段） 1は、予め検出を行うアドレス空間が定義されており、前記 C P U 5から前記 A T Aコントローラ 6を経由して前記ハードディスクドライブ（H D D ) 2に対する命令を受けた際、その際のァドレス値が前記定義したァドレス空間に含まれているならば、前記ハードディスクドライブ 2ではなく、前記不揮発メモリドライブ 3に対して前記命令を実行させる機能を有している。

つまり、前記ドライブ選択部 1は、例えば、前記 A T Aコントローラ 6から、転送を行うセクタ数と転送の開始ァドレス（例えばシリンダ番号、セクタ番号等）の情報が入力され、その後 R e a dまたは W r i t eコマンドなどが入力される場合を例とすると、前記転送の開始アドレスを認識し、その開始アドレスが前記定義したアドレス空間に含まれているか否かで、前記不揮発メモリドライブ 3か前記ハ—ドディスクドライブ（H D D ) 2のいずれか一方に R e a dまたは W r i t e動作などを行わせる機能を備えている。

なお、前記ドライブ選択部 1で定義するァドレス空間は、ユーザが使用するシステムのアドレス構成に応じて決められる。その定義手段は、回路等で固定的なものにしたり、レジスタによる設定ゃスィツチ等で可変的なものにしてもよい。ここで、ユーザが使用するシステムのァドレス構成が図 3であった場合を例として、前記定義するァドレス空間の一例を説明する。

図 3は、本発明の実施の形態 1の記憶装置において、ドライブ選択部で予め定義するァドレス空間を決める際に用いられる、システムのァドレス構成の一例を示す説明図である。図 3では、例えば、ホス卜がハードディスクドライブ（H D D ) 2に対して割り当てたアドレス空間（第 1のアドレス空間）の一例を示し、そのアドレス空間内において最下位アドレス O hより上位に向かって、システム領域、データ領域が割り当てられている。

前記システム領域は、マスタ一ブ一卜レコード（MBR) 、パーティションブ —卜レコード（PBR) 、ファイル管理テーブル（F AT 1， 2) およびディレク卜リ 'If報（D I R) などといった、ファイルの管理に関するデータと、パーテイシヨン（1 ) 内のオペレーティングシステム（0/S) およびアプリケ一ションなどといったデータを含んでいる。前記データ領域は、パーティション（2) 内の映像、音声といったデータを含んでいる。そして、システム領域とデータ領域を区切るァドレス値が「xxxx h」となっている。

このような場合において、通常、前記システム領域は、ビヅ卜故障でも許容できない領域であり、前記データ領域は、多少のビッ卜故障は許容できる領域である。したがって、前記「x x X X h」の値を前記ドライブ選択部 1に定義する。そして、前記ドライブ選択部 1は、前記 ATAコントローラ 6から入力されたァドレス値が「0 h〜xxxx h」の空間に含まれている場合は、前記不揮発メモリドライブ 3を動作させ、そうでない場合は、前記ハ一ドディスクドライブ（H DD) 2を動作させる。

すると、ホス卜からは、通常通りにハ一ドディスクドライブ（H DD) 2にァクセスするが、記憶装置によってシステム領域のァドレス空間を自動で不揮発メモリドライブ 3に割り当てることができる。これによつて、データの信頼、性ゃュ一ザのシステム全体としての信頼性などを向上させることが可能になる。

また、一般的に、前記システム領域のファイル容量は、前記データ領域に比べると小さい容量で済む。したがって、前記不揮発メモリドライブ 3には、例えば、数百メガバイ卜程度の容量を備えればよい。これによつて、コストの増加を抑えることもできる。

以上のように、本発明の実施の形態 1の記'慮装置によれば、実用的なコス卜で高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

(実施の形態 2)

図 4は、本発明の実施の形態 2の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図 4に示す記憶装置は、例えば、ノックアップ制御部 7と、ハードディスクドライブ（HDD) 2と、例えばフラッシュメモリドライブ（FMD) などの不揮発メモリドライブ 3と、インタフェース部 4などから構成される。前記バックアップ制御部 7以外の構成は、前記図 1と同様であるため説明は省略する。前記バックアップ制御部（第 2のコントロール手段） 7は、入力信号である回避信号を有し、前記回避信号が入力された場合に、前記ハ一ドディスクドライブ（HDD) 2内の一部のデータを抽出し、その抽出したデ一タを不揮発メモリドライブ 3に対して転送する機能を有している。また、逆に、不揮発メモリドライブ 3に格納されたデータを、ハードディスクドライブ（H DD) 2に転送する機能も有している。なお、この際に転送されるデータは、前述したシステム領域のデータとする。

つまり、ハードディスクドライブ（H D D) 2と、不揮発メモリドライブ 3にそれぞれ格納されるデータの関係は、例えば、図 5のようになる。図 5は、本発明の実施の形態 2の記憶装置において、ハードディスクドライブ（H DD) と不揮発メモリドライブに格納されるデータの関係の一例も示す説明図である。図 5 に示すように、システム領域は、ハードディスクドライブ（HD D) 2と不揮発メモリドライブ 3に二重に格納され、データ領域は、ハ一ドディスクドライブ（H DD) 2のみに格納されることになる。

また、前記回避信号は、例えば前記図 2で示したホストなどにより、必要に応じて入力される。例えば、ホス卜は、 1回 /1日またはシステムの電源を OF Ft る際などで前記回避信号を発生する。これらの機能によって、例えば、ハードデイスクドライブ（H DD) 2内におけるシステム領域内のデータに故障が発生した際などで、前記不揮発メモリドライブ 3を参照し、ハードディスクドライブ（H DD) 2のシステム領域内のデ一タを復元することなどが可能になる。また、前記実施の形態 1での説明と同様、システム領域内のデータとすることで不揮発メモリドライブ 3のコス卜を抑えることもできる。

以上のように、本発明の実施の形態 2の記憶装置によれば、実用的なコス卜で高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

(実施の形態 3)

図 6は、本発明の実施の形態 3の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図 6に示す記憶装置は、例えば、符号データ検出部 8と、ハードデイスクドライブ (H DD) 2と、例えばフラッシュメモリドライブ (FMD) などの不軍発メモリドライブ 3と.、インタフェース部 4などから構成される。前記符号データ検出部 8以外の構成は、前記図 1と同様であるため説明は省略する。前記符号データ検出部（第 2のコントロール手段） 8は、例えば、前記図 2に示したようにインタフェース部 4にホス卜が接続され、このホス卜より、ハードディスクドライブ（H D D) 2に対して EC C (E r r o r Co r r e c t ng Cod e) などの誤り検出および訂正符号を含むデ一夕が入力された場合、この符号データの部分だけを抽出し、そのデータを前記不揮発メモリドライブ 3に対して格納する機能を備えている。

また、前記ホストよりハードディスクドライブ（H D D) 2に対して、データ出力命令があった際に、前記符号データ検出部は、前記ハードディスクドライブ (H DD) 2のデータと、前記不揮発メモリドライブ 3に格納されている、そのデ一夕に対応した符号データとを前記ホス卜に対して出力する。これらの機能によって、ハードディスクドライブ（HDD) 2内の全アドレス空間（第 1のアドレス空間）に対応するデータに対し、そのデータの信頼性を向上させることがでさる。

なお、前記ハードディスクドライブ（HDD) 2の容量と前記不揮発メモリドライブ 3の容量では、図 7に示すように、不揮発メモリドライブ 3の容量の方を十分に小さくすることが可能になる。図 7は、本発明の実施の形態 3の記憶装置において、ハードディスクドライブ（H D D) と不揮発メモリドライブとの容量の関係を示す説明図である。図 7において、例えば、ハ一ドディスクドライブ（ H DD) 2の容量を 1 0Gバイ卜とし、不揮発メモリドライブ 3に ECCデータを格納する場合、不揮発メモリドライブ 3の容量は 1 56Mバイ卜程度で足りる。したがって、不揮発メモリドライブ 3のコストを抑えることも可能になる。以上のように、本発明の実施の形態 3の記憶装置によれば、実用的なコス卜で高い信頼性を確保することが可能な記憶装置を実現できる。

(実施の形態 4)

図 8は、本発明の実施の形態 4の記憶装置において、その構成の一例を示す概略図である。図 8に示す記憶装置は、例えば、電源監視部 9と、ファイル管理情報検出部 1 0と、ハードディスクドライブ（H D D ) 2と、例えばフラッシュメモリドライブ（F M D ) などの不揮発メモリドライブ 3と、インタフェース部 4 などから構成される。

前記電源監視部 9とファイル管理情報検出部 1 0以外の構成は、前記図 1と同様であるため説明は省略する。前記電源監視部 9は、例えば、内部にコンパレ一タゃコンデンサおよび昇圧回路などを搭載し、停電などの急な電源遮断が発生した際に、図 9のような電源監視回路により電源を切り離し検出信号を出力し、なおかつコンデンサに蓄えられた電荷によって、一定時間電源電圧を持続させる機能を有している。

前記ファイル管理情報検出部 1 0 (第 2のコントロール手段）は、例えば、前記インタフェース部 4に接続されたホス卜から入力されたファイル管理' ft報（例えば、図 3での F A T 1 , 2、 D I Rなど）を検出し、その情報を一時的に保持する機能を有する。さらに、前記ファイル管理情報検出部 1 0は、前記電源監視部 9から検出信号を受けた P祭に、前記一定時間持続される電源電圧を利用して、前記一時的な保持されている情報を不揮発メモリドライブ 3に格納する機能などを有している。

ハードディスクドライブ（H D D ) 2では、前記ファイル管理†*報の書き込み時などで、急な電源遮断などが生じた際、そのファイル管理情報が破損する場合が十分に有り得る。そうすると、前記ハードディスクドライブ ( H D D ) 2に対する操作が全く不能となり、システム障害などを引き起こす可能性が考えられる。そこで、急な電源遮断の際にも、ファイル管理情報を不揮発メモリドライブ 3において確実に保つことで、このようなシステム障害をある程度回避することが可能になる。すなわち、システムの信頼性を向上させることができる。

(実施の形態 5 )

図 1 0は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図 1 0に示す記憶システムは、例えば図 1および図 2で示した記憶装置に対し、そのドライブ選択部 1 と同様な機能をホス卜側で備え、また、記憶装置内にドライブ設定端子を追加した構成となっている。

すなわち、図 1 0に示す記憶システムは、ホスト 5 0と記憶装置 5 1から構成され、ホス卜 50は、例えば、 CPU 5と、 S D RAM等の RAM 50 aと、 A T Aコントローラ 6と、パス 5 Obと、前記ドライブ選択部 1と同様な機能を備えたプログラム（アドレス管理プログラム）が格納された ROM 50cなどを有し、記憶装置 51は、例えば、ハ一ドディスクドライブ（H D D) 2と、フラッシュメモリドライブ（FMD)などの不揮発メモリドライブ 3と、インタフエ一ス（IZF)部 4と、ドライブ設定端子 51 aなどを有している。なお、 ROM 50 cは、例えば N 0 R型のフラッシュメモリなどであり、 C P U 5との間でバィ卜単位ゃヮ一ド単位などのアクセスを行うことができる。

前記ドライブ設定端子 51 aは、ホスト 50が各ドライブをそれぞれ認識できるようにハードディスクドライブ（H D D) 2と不軍発メモリドライブ 3のいずれか一方をマスタに、他方をスレーブに設定する ί耑子である。前記ァドレス管理プログラムは、例えばデバイスドライバなどで実現され、連続するァドレスが割り当てられた前記記憶装置 51のァドレス空間の内、ある一定のァドレス値以下の空間といった一部のアドレス空間を不揮発メモリドライブ 3に割り当て、それ以外の前記ある一定のァドレス値を超える空間となる他の一部のァドレス空間をハ一ドディスクドライブ（HDD) 2に割り当てるような機能を有している。また、アドレス管理プログラムは、これらの割り当てたアドレス空間と、不揮発メモリドライブ 3およびハ一ドディスクドライブ (HDD) 2のそれぞれの物理ァドレスとの対応を認識し、記憶装置 51への命令発信の際には、 IZF部 4に対して物理ァドレスが入力されるように機能する。

ところで、前記不揮発メモリドライブ 3に記憶する内容は、前記図 3で説明したようにシステム領域のものとなるが、その中でも、特に図 1 1に示すようにフアイル管理テーブル（FAT 1 , 2) およびディレク卜リ情報 (D I R) を記憶することで高速ィ匕を実現することができる。なお、この効果は、前述した実施の形態 1の記憶装置などにおいても同様となる。以下に、この説明を行う。

図 1 1は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、図 10の記憶装置のァドレス空間およびそのァドレス空間に記憶する内容の一例について示す説明図である。図 1 1においては、連続するアドレス空間の中で、「0h」〜「nh」までがフラッシュメモリドライブ（FMD)に割り当てられ、「n+ 1 h」〜「m h」までがハードディスク | 'ライブ（H D D) 2に割り当てられている。そして、フラッシュメモリドライブ（FMD) には、ファイル管理テ一ブル（F AT 1 , 2 ) およびディレク卜リ情報 (D I R)が記憶されている。

このファイル管理テーブル（FAT1 , 2) には、例えば、フラッシュメモリドライブ（FMD)やハードディスクドライブ（H D D) 2の最小記憶単位となるセクタと、 0/Sなどの最小管理単位となり複数のセクタからなるクラスタとの関係などが記憶されている。また、ディレクトリ'清報 (D I R)には、例えば、，ファイル名、拡張子、サイズ、更新日時、先頭クラスタ番号等のf報が記録されている。したがって、 0/Sなどが記憶装置 51に対してデータの読み出し/書き込みを行う際には、このファイル管理テーブル（FAT1 , 2) およびディレク卜リ情報 (D I R)が逐次参照される。

ところが、このファイル管理テ一プル（FAT1 , 2)などがハードディスクドライブ（HDD) 2に記憶されている場合は、そのシーク時間やサーチ時間によって、動作速度が低下してしまう。そこで、このファイル管理テーブル（FA T 1 , 2)などをフラッシュメモリドライブ（FMD) に言己憶させると、このような問題を解決することができ、図 1 2に示すように高速ィ匕を図ることが可能になる。

図 12は、本発明の実施の形態 5の記憶システムにおいて、ファイル管理テ一ブル等を不揮発メモリドライブに記憶させることによる効果の一例を示す説明図であり、（a)は不揮発メモリドライブに記憶させた場合の書き込み時間、（b) はハ一ドディスクドライブに記憶させた場合の書き込み時間を示すものである。図 12 (a) (b) においては、 RAM 50 aからハードディスクドライブ（H D D) 2に対して、 133Mバイ卜/秒の U 1 t r a— DMA (D i r e c t M emo ry Access)転送を用いて 100 kバイ卜のデータ書き込みが行われており、その書き込み前後において C P U 5とハードディスクドライブ（H DD) 2間で P 10 (Prog ram I/O)転送が発生している。

図 1 2 (b)においては、ファイル管理テーブル（FAT1 , 2)およびディレク卜リ情報 (D I R) がハードディスクドライブ（HDD) 2にあり、これらの W報の P I 0転送にそれぞれ 10ms程度の時間を要している。これによつて、 100 kパイ卜の書き込み時間は 71. 1 ms程度となる。一方、図 12 (a) においては、ファイル管理テーブル（FAT 1 ' 2)およびディレクトリ情報（D I R)がフラッシュメモリドライブ（FMD) にあり、これらの情報の P I 0転送がそれぞれ 0. 01 ms〜0. 2ms程度で済んでいる。これによつて、 10 0 kバイトの書き込み時間は 17. 8ms程度となり、図 1 2 (b) に比べて 4 倍程度の高速化を実現している。

なお、読み出し時においても同様の効果が得られると考えられ、 3〜4倍程度の高速化が見込める。また、電源投入 Z遮断時には、ハードディスクドライブ（ H DD) 2へのアクセスが特に集中するため、高速化の効果がより顕著なものとなり、 0/Sの起動時間などを大幅に短縮することができる。

このように、不揮発メモリドライブ 3に、ファイル管理テーブル（FAT1 , 2)およびディレクトリ情報（D I R)を記憶させることで高速化が実現できる。さらに、これらに加えて図 3のマスターブートレコード（MBR)やパーティシヨンブ一卜レコード（PBR)などを記憶させることで高い信頼性を得ることもできる。そして、ファイル管理テーブル（FAT 1 , 2) およびディレクトリ情報（ D I R ) 、ならびにマスターブー卜レコード (MB R)やパーティシヨンプ —卜レコード（PBR) といったファイルの管理に関するデータの容量は、 12 8Mバイ卜以下で十分と考えられる。したがって、不揮発メモリドライブ 3に 0 /Sやアプリケーションを含めず、このファイルの管理に関するデータのみを記憶させた場合においても、高信頼性および高速ィ匕を実現することができ、また、容量が少なくてよいためコス卜の増加を抑えることができる。

また、図 10の記憶システムは、図 2で示したような図 1の記憶装置を備えた構成に比べて、図 1のドライブ選択部 1のようなハードウエアを必要としないことから、特にコス卜面において実現が容易と言える。

(実施の形態 6)

図 13は、本発明の実施の形態 6の記憶システムにおいて、その構成の一例を示す概略図である。図 13に示す記憶システムは、図 10の記憶システムに対して、記憶装置 51上に不揮発メモリドライブ 3を設けずに、ホス卜 50上に AN D、 N AN D型のフラッシュメモリといったセクタ単位のアクセスが可能な不揮発メモリデバイス 5 Odを設けた例である。また、図 13の記憶システムは、図 10のドライブ設定端子 51 aは特に必要ではないため備えていない。

この図 13の構成によると、実施の形態 5で説明したように、不揮発メモリドライブ 3にファイルの管理に関するデータのみを記憶させるような場合において特に有効な構成となる。すなわち、必要な記憶容量が少な〈てよいため、フラッシュメモリドライブ（FMD)のようなものを用いなくても、ホス卜 50上への不揮発メモリデバイス 51 aの実装で賄うことができる。これによつて、省スぺ —ス化が可能になり、また、記憶装置 51として一般的に広く使用されているものを用いることができる。

(実施の形態 7)

図 14は、本発明の実施の形態 7の記憶装置において、その外形の一例を示す斜視図であり、（ a )は正面側から見た場合、 ( b ) は背面側から見た場合を示すものである。図 1 5は、本発明の実施の形態 7の記憶装置において、図 14の内部構造の一例を示す断面図である。図 14および図 15に示す記憶装置は、例えば図 10に示した記憶装置 51の部分である。その大きさは、例えば 100m mx 7 Ommx 9. 5 mm程度で、一般的に知られている 2. 5ィンチサイズのハードディスクドライブの大きさとほぼ同一である。したがって、一般的に広く使用されている記憶システム内の記憶装置の設置スペースに、図 14の記憶装置を適合されることができる。

そして、その外形の正面側には、図 14 (a) に示すようにハ一ドディスクドライプ（HDD) 2挿入用のスロット 14aを有し、その背面側には、 I/FSP 4として例えば IDE (Integ rated Dr ve El ectron i cs) インタフェース用のコネクタを有している。また、この内部構造は、図 1 5に示すように、例えば、基板 15 aを挟んだ上部にフラッシュメモリドライプ（FMD) が設けられ、下部に 2. 5インチサイズのハードディスクドライブ (HDD) 2が設けられている。

また、ハードディスクドライブ（HDD) 2やフラッシュメモリドライブ（F M D )の配線は、基板 15 aを介して I /F部 4に接続される。なお、ここでは、図 10に示した記憶装置 51を例としているが、これまでの実施の形態で述べた他の記憶装置に関しても同様な構成で実現できる。例えば図 1の記憶装置においては、この基板 1 5 a上に、ドライブ選択部 1を実装すればよい。

このハードディスクドライブ（H D D) 2は、スロット 1 4 aより取り外しが可能となっている。これによつて、例えば、記憶容量の拡張などが必要となった場合には、ハードディスクドライブ（H DD) 2を取り替えればよい。また、組み込み機器などにおいて、 CD— ROM等の外部入力が存在しない場合にも、ハ -ドディスクドライブ（H D D) 2を取り外すことで、容易にアプリケーションの追加やバージョンアップなどが可能になる。さらに、図 1 4の記憶装置は、記録メディアを交換可能なリム一バブルストレージとして使用することもできる。この際に、取り外した記憶メディアは、ファイル管理テーブル（FAT 1 , 2) 等のフアイルの管理に関するデータが含まれていないため、その内容を解読することは容易でなく、機密性を備えている。

なお、図 14および図 1 5において、フラッシュメモリドライブ（FMD)は、機密性の保持や、抜き差しを繰り返すことによる故障の可能性などの面から取り外しができない構成としているが、このようなことが特に問題とならないのであれば、このフラッシュメモリドライブ（FMD) に対してもスロヅ卜を設けた構成としてもよい。

(実施の形態 8)

図 1 6は、本発明の実施の形態 8の記憶装置において、図 1 1 とは異なるアドレス構成の一例を示す概略図である。図 1 6においては、フラッシュメモリドライブ（FMD) のァドレス空間と、ハ一ドディスクドライブ（H D D) 2のアドレス空間と、図 1で示したドライブ選択部 1が示されている。そして、ハードデイスクドライプ（H DD) 2内の、例えばファイルの管理に関するデータ（MB R、 F AT 1 , 2、 D I Rなど）がフラッシュメモリドライブ（FMD) に記憶されている。

このようなアドレス空間は、例えば次のようにして作成される。まず、ハードディスクドライブ（HDD) 2に対してフ才一マツ卜を行い、ハードディスクドライブ（HDD) 2内にファイルの管理に関するデータの領域を作成する。その後、例えば組み込み機器用途などでは、ハ一ドディスクドライブ（H DD) 2内にアプリケーション等インズ卜一ルする。次いで、そのファイルの管理に関するデータの領、域を、フラッシュメモリドライブ（F M D ) にコピーする。そして、ハードディスクドライブ（H D D ) 2内のファイルの管理に関するデータの領域を消去する。

ここで、このようにして作成されたァドレス空間に対し、ホス卜からハ一ドデイスクドライブ（H D D ) 2に対してある物理ァドレスに対する命令が入力された場合を想定する。この場合、ドライブ選択部 1は、そのァドレス空間が「0 h」〜「n h」内であれば、 F M D部に対してその物理アドレスと命令を伝達し、そのアドレス空間が「n + 1 h」〜「m h」内であれば、 H D D部に対してその物理アドレスと命令を伝達する。

このような構成によつても、これまでの説明から判るように高信頼性と高速ィ匕を実現することができる。そして、この場合、 H D Dの物理アドレスをそのまま用いることができるため、ドライブ選択部 1の機能構成が容易となる。なお、このドライブ選択部 1の機能は、図 1 0の場合と同様に、アドレス管理プログラムによって実現することもできる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本発明の実施の形態 1などの説明においては、信頼性が要求されるデ —タとしてシステム領域のデータを例としたが、ドライブ選択部 1で検出するァドレス空間を任意で選択できるようにし、ユーザの必要性に応じて極めて重要なデ一タなどを不揮発メモリドライブ 3に格納できるようにしてもよい。

また、例えば、これまでの説明においては、 I D Eを含む A T Aのインタフエ —スを用いたが、 S C S Iィンタフェースなどにも同様に適用可能である。本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

( 1 ) ホス卜からハードディスクドライブ（H D D ) に対してアクセスされるデ一タの内、システム領域のデ一タまたはフアイルの管理に関するデータを自動で不揮発メモリドライブに格納することが可能な記憶装置および記憶システムを実現できる。 '

(2) ホス卜からハードディスクドライブ (HDD) に対してアクセスされるデ一夕の内、 ECCのデ一タを自動で不揮発メモリドライブに格納することが可能な記憶装置を実現できる。

(3)前記 (1 ) により、実用的なコストで高速性を備えた記憶装置および記憶システムを実現できる。

(4)前記（1 ) 〜（2) により、実用的なコストで高い信頼性を備えた記憶装置および記憶システムを実現できる。産業上の利用可能性

本発明の記憶装置および記憶システムは、ハードディスクを用いた力一ナビゲ —シヨンシステムや録画および録音システムなどの組み込み機器に適用して有益であり、さらにこれらに限らずパーソナルコンビュ一ダを代表とするハードデイスクを含んだシステム全般に対して広く適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . ホス卜との間でデ一夕の入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホス卜から見て第 1のァドレス空間を備える第 1の記憶デバイスと、

デ一夕の入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デノイスと、

前記ホス卜が、前記第 1のァドレス空間内のァドレスに対する命令を発生した際、そのァドレスが前記第 1のァドレス空間内の予め定義した一部のァドレス空間に含まれる場合に、前記第 2の記憶デバイスに前記命令を実行させるコン卜口 —ル手段とを有することを特徴とする記憶装置。

2 . 請求項 1記載の記憶装置において、

前記第 2の記憶デバィスは、前記第 1の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶装置。

3 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記第 2の記憶デノスに記憶するデータは、システム領域のデ一夕であることを特徴とする記憶装置。

4 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記第 2の記憶デバイスは、 1 2 8 Mバイ卜以下の容量であることを特徴とす

5 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記第 1の記憶デバイスおよび前記第 2の記憶デバイスは、スロヅトを有する 1つの筐体内に設けられ、

前記第 1の記憶デバイスは、前記スロヅ卜より取り外しが可能であることを特徴とする記憶装置。

6 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記第 1の記憶デバイスは、ハードディスクドライブ（H D D ) であり、前記第 2の記憶デバィスは、不揮発メモリであることを特徴とする記憶装置。

7 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記記憶装置は、カーナビゲ一ションシステムの記憶媒体として用いられることを特徴とする記憶装置。

8 . 請求項 1または 2記載の記憶装置において、

前記第 1の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のァドレス空間のデ —タを第 2の記憶デバイスに書き写し、その後第 1の記憶デバイス中の当該ァドレス空間のデータを消去する記憶装置。

9 . 請求項 1 または 2記載の記憶装置において、

前記第 2の記憶デバイスは、 5 1 2 b y t e / 2 0 4 8 b y t eのようなセクタ /クラスタ単位でアクセスされることを特徴とする記憶装置。

1 0 . ホス卜との間でデータの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記ホス卜から見て第 1のァドレス空間を備える第 1の記憶デバイスと、データの入出力が可能な不揮発性の記憶デバイスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デノイスと、

前記第 1のァドレス空間に対応するデータの中から一部のデータを抽出し、前記第 2の記憶デパイスに対して前記抽出した一部のデ一タを格納するコント口一ル手段とを有することを特徴とする記憶装置。

1 1 . 請求項 1 0記載の記憶装置において、

前記抽出した一部のデータは、システム領域のデータであることを特徴とする

1 2 . 請求項 1 0記載の記憶装置において、

前記抽出した一部のデ一タは、誤りを検出および訂正するための符号デ一タであることを特徴とする記憶装置。

1 3 . 請求項 1 0記載の記憶装置において、

電源もしくはホス卜より発せられた信号をもとに、電源を切り離し、内部の蓄積電荷によつて記憶動作が完成することを特徴とする記憶装置。

1 4 . 請求項 1 0記載の記憶装置において、

1 5 . ホス卜と記憶装置とを有する記憶システムであって、

前記ホス卜は、処理プログラムを実行する C P Uおよび R A Mと、

前記ホス卜と前記記憶装置との間のデータの入出力を制御するコントローラとを含み、

前記言己憶装置は、

不揮発性の記憶デバイスである第 1の記憶デバイスと、

不揮発性の記憶デバィスであり、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低い第 2の記憶デノイスと、

前記ホス卜が前記第 1の記憶デバイスと前記第 2の記憶デバイスを識別するためのドライブ設定端子とを含み、

前記処理プログラムは、連続するァドレスが割り当てられた前記記憶装置のァドレス空間の内、一部のアドレス空間を前記第 2の記憶デバイスに割り当て、それ以外のァドレス空間を前記第 1の記憶デバイスに割り当てる機能を備えていることを特徴とする記憶システム。

1 6 . 請求項 1 5記載の記憶システムにおいて、

前記第 2の記憶デバイスは、前記第 1の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶システム。

1 7 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムにおいて、

前記第 2の記憶デバイスは、 1 2 8 Mバイ卜以下の容量であることを特徴とする言己憶システム。

1 8 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムにおいて、

前記第 1の記憶デバイスおよび前記第 2の記憶デバイスは、スロッ卜を有する 1つの筐体内に設けられ、

前記第 1の記憶デバイスは、前記スロヅ卜より取り外しが可能であることを特徴とする記憶システム。

1 9 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムにおいて、

前記第 1の記憶デバイスは、ハードディスクドライブ（H D D ) であり、前記第 2の記憶デバィスは、不揮発メモリであることを特徴とする記憶システ厶。

2 0 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムは、力一ナビゲーシヨンシステ厶であることを特徴とする記憶システム。

2 1 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムにおいて、

前記第 1の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のァドレス空間のデ —夕を第 2の記憶デバイスに書き写し、その後第 1の記憶デバイス中の当該ァドレス空間のデータを消去する記憶システム。

2 2 . 請求項 1 5または 1 6記載の記憶システムにおいて、

前記第 2の記憶デバイスは、 5 1 2 b y t e / 2 0 4 8 b y t eのようなセクタ /クラスタ単位でアクセスされることを特徴とする記憶システム。

2 3 . ホストと記憶装置とを有する記憶システムであって、

前記記憶装置は、不揮発性の記憶デバイスである第 1の記憶デバイスを含み、目己ホス卜は、

処理プログラムが格納される R 0 Mと、

前記処理プログラ厶を実行する C P Uおよび R A Mと、

前記ホス卜と前記記憶装置との間のデータの入出力を制御するコン卜ローラと、前記第 1の記憶デバイスよりもデータの故障発生率が低く、前記第 1の記憶デバイスに対するファイルの管理に関するデータが格納される不揮発メモリデバイスとを含み、

前記 R O Mに格納される前記処理プログラムは、前記第 1の記憶デバイスにァクセスを行う際に、前記不揮発メモリデバイスに格納された前記ファィルの管理に関するデータを参照する機能を備えていることを特徴とする記憶システム。

2 4 . 請求項 2 3記載の記憶システムにおいて、

前記不揮発メモリデバイスは、前記第 1の記憶デバイスよりも高速動作が可能であることを特徴とする記憶システム。

2 5 . 請求項 2 3または 2 4記載の記憶システムは、カーナビゲ一シヨンシステ厶であることを特徴とする記憶システム。

2 6 . 請求項 2 3または 2 4記載の記憶システムにおいて、

前記第 1の記憶デバイスに全体のシステムを記憶し、一部のァドレス空間のデ一夕を不揮発メモリデバイスに書き写し、その後第 1の記憶デバイス中の当該ァドレス空間のデータを消去する記憶システム。