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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024030903
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】メモリシステム
(51)【国際特許分類】
G06F 12/06 20060101AFI20240229BHJP
G06F 12/00 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
G06F12/06 550A
G06F12/00 571B
G06F12/00 597U
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022134129
(22)【出願日】2022-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 幸之介
(72)【発明者】
【氏名】山崎 創
【テーマコード（参考）】
5B160
【Ｆターム（参考）】
5B160CD04
5B160CD13
(57)【要約】
【課題】リード処理とライト処理の各々の性能の低下を軽減できるメモリシステムを実現する。
【解決手段】メモリシステムのコントローラは、ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて、リードコマンドのグループおよびライトコマンドのグループを、第１のキューおよび第２のキューを使用してそれぞれ管理する。コントローラは、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを連続的に処理する。コントローラは、一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、処理対象のコマンドのグループを、一方のコマンドのグループから、他方のコマンドのグループに切り替える。
【選択図】図４
【解決手段】メモリシステムのコントローラは、ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて、リードコマンドのグループおよびライトコマンドのグループを、第１のキューおよび第２のキューを使用してそれぞれ管理する。コントローラは、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを連続的に処理する。コントローラは、一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、処理対象のコマンドのグループを、一方のコマンドのグループから、他方のコマンドのグループに切り替える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホストに接続可能なメモリシステムであって、
不揮発性メモリと、
第１のキューと、
第２のキューと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、入出力コマンドそれぞれを処理することによって、前記不揮発性メモリからデータを読み出すためのリード処理と、前記不揮発性メモリにデータを書き込むためのライト処理とを実行するように構成されたコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、
前記ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて、前記リードコマンドのグループを前記第１のキューを使用して管理し、前記ライトコマンドのグループを前記第２のキューを使用して管理し、
前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを処理対象のコマンドのグループとして選択し、
前記一方のコマンドのグループを連続的に処理し、
前記一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記一方のコマンドのグループから、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの他方のコマンドのグループに切り替えるように構成される、
メモリシステム。
不揮発性メモリと、
第１のキューと、
第２のキューと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、入出力コマンドそれぞれを処理することによって、前記不揮発性メモリからデータを読み出すためのリード処理と、前記不揮発性メモリにデータを書き込むためのライト処理とを実行するように構成されたコントローラと、を具備し、
前記コントローラは、
前記ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて、前記リードコマンドのグループを前記第１のキューを使用して管理し、前記ライトコマンドのグループを前記第２のキューを使用して管理し、
前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを処理対象のコマンドのグループとして選択し、
前記一方のコマンドのグループを連続的に処理し、
前記一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記一方のコマンドのグループから、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの他方のコマンドのグループに切り替えるように構成される、
メモリシステム。
【請求項2】
前記コントローラは、
前記他方のコマンドのグループを連続的に処理し、
前記他方のコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記他方のコマンドのグループから、前記一方のコマンドのグループに切り替えるようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
前記他方のコマンドのグループを連続的に処理し、
前記他方のコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記他方のコマンドのグループから、前記一方のコマンドのグループに切り替えるようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項3】
前記第２の時間は、前記第１の時間と等しい、
請求項２に記載のメモリシステム。
請求項２に記載のメモリシステム。
【請求項4】
前記コントローラは、
スループット重視モードを有効にするためのコマンドを前記ホストから受信したことに応じて、前記複数の入出力コマンドを処理するための処理モードを、前記複数の入出力コマンドに対する処理が前記複数の入出力コマンドが受信された順序と同じ順序で開始される第１のモードから、前記スループット重視モードに変更し、
前記処理モードが前記スループット重視モードに変更された場合、前記複数の入出力コマンドを前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとに分ける動作と、前記一方のコマンドのグループを連続的に処理する動作と、前記一方のコマンドのグループの処理の開始から前記第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを前記他方のコマンドのグループに切り替える動作と、を実行するようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
スループット重視モードを有効にするためのコマンドを前記ホストから受信したことに応じて、前記複数の入出力コマンドを処理するための処理モードを、前記複数の入出力コマンドに対する処理が前記複数の入出力コマンドが受信された順序と同じ順序で開始される第１のモードから、前記スループット重視モードに変更し、
前記処理モードが前記スループット重視モードに変更された場合、前記複数の入出力コマンドを前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとに分ける動作と、前記一方のコマンドのグループを連続的に処理する動作と、前記一方のコマンドのグループの処理の開始から前記第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを前記他方のコマンドのグループに切り替える動作と、を実行するようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項5】
前記コントローラは、
前記第１の時間と前記第２の時間との間の比率を指定する第１の情報を前記ホストから受信したことに応じ、
前記第１の情報によって指定される前記比率と、前記リードコマンドのグループを連続的に処理する第１の最小時間と、前記ライトコマンドのグループを連続的に処理する第２の最小時間とに基づいて、前記第１の時間と前記第２の時間とをそれぞれ決定するように構成される、
請求項２に記載のメモリシステム。
前記第１の時間と前記第２の時間との間の比率を指定する第１の情報を前記ホストから受信したことに応じ、
前記第１の情報によって指定される前記比率と、前記リードコマンドのグループを連続的に処理する第１の最小時間と、前記ライトコマンドのグループを連続的に処理する第２の最小時間とに基づいて、前記第１の時間と前記第２の時間とをそれぞれ決定するように構成される、
請求項２に記載のメモリシステム。
【請求項6】
前記コントローラは、
第１のライトコマンドと、前記第１のライトコマンドが前記ホストから受信された時点よりも後に前記ホストから受信された第２のリードコマンドとの間に、前記第１のライトコマンドの処理の後に前記第２のリードコマンドが処理されることが必要である、という依存関係がある場合、
前記処理対象のコマンドのグループを切り替えるための制御コマンドを、前記第１のキューにおいて、前記第２のリードコマンドの前に挿入し、
前記処理対象のコマンドのグループが前記リードコマンドのグループであり、且つ、前記第１のキューから取り出されたコマンドが前記制御コマンドである場合、前記処理対象のコマンドのグループを、前記ライトコマンドのグループに切り替えるようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
第１のライトコマンドと、前記第１のライトコマンドが前記ホストから受信された時点よりも後に前記ホストから受信された第２のリードコマンドとの間に、前記第１のライトコマンドの処理の後に前記第２のリードコマンドが処理されることが必要である、という依存関係がある場合、
前記処理対象のコマンドのグループを切り替えるための制御コマンドを、前記第１のキューにおいて、前記第２のリードコマンドの前に挿入し、
前記処理対象のコマンドのグループが前記リードコマンドのグループであり、且つ、前記第１のキューから取り出されたコマンドが前記制御コマンドである場合、前記処理対象のコマンドのグループを、前記ライトコマンドのグループに切り替えるようにさらに構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項7】
前記複数の入出力コマンドの各々は、前記ホストのメモリ上の複数のサブミッションキューのうちのいずれかのサブミッションキューの複数のスロットの一つに格納されており、
前記コントローラは、
前記複数の入出力コマンドを前記複数のサブミッションキューに維持した状態で前記複数の入出力コマンドの内容を参照することによって、前記複数の入出力コマンドの各々がリードコマンドまたはライトコマンドのいずれであるかを判定し、
前記リードコマンドが格納されているサブミッションキューのスロットを示すポインタを前記第１のキューに格納し、
前記ライトコマンドが格納されているサブミッションキューのスロットを示すポインタを前記第２のキューに格納するように構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
前記コントローラは、
前記複数の入出力コマンドを前記複数のサブミッションキューに維持した状態で前記複数の入出力コマンドの内容を参照することによって、前記複数の入出力コマンドの各々がリードコマンドまたはライトコマンドのいずれであるかを判定し、
前記リードコマンドが格納されているサブミッションキューのスロットを示すポインタを前記第１のキューに格納し、
前記ライトコマンドが格納されているサブミッションキューのスロットを示すポインタを前記第２のキューに格納するように構成される、
請求項１に記載のメモリシステム。
【請求項8】
入出力コマンドそれぞれを処理することによって、不揮発性メモリからデータを読み出すためのリード処理と、前記不揮発性メモリにデータを書き込むためのライト処理とを実行するための制御方法であって、
ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて管理することと、
前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを処理対象のコマンドのグループとして選択することと、
前記一方のコマンドのグループを連続的に処理することと、
前記一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記一方のコマンドのグループから、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの他方のコマンドのグループに切り替えることと、を具備する、
制御方法。
ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて管理することと、
前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを処理対象のコマンドのグループとして選択することと、
前記一方のコマンドのグループを連続的に処理することと、
前記一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記一方のコマンドのグループから、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの他方のコマンドのグループに切り替えることと、を具備する、
制御方法。
【請求項9】
前記他方のコマンドのグループを連続的に処理することと、
前記他方のコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記他方のコマンドのグループから、前記一方のコマンドのグループに切り替えることと、をさらに具備する、
請求項８に記載の制御方法。
前記他方のコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記他方のコマンドのグループから、前記一方のコマンドのグループに切り替えることと、をさらに具備する、
請求項８に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、不揮発性メモリを制御する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、不揮発性メモリを備えるメモリシステムが広く普及している。このようなメモリシステムの１つとして、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを備えるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が知られている。
【0003】
メモリシステムのコントローラは、ホストから受信した入出力（Ｉ／Ｏ）コマンドそれぞれを処理することによって、不揮発性メモリからデータを読み出すためのリード処理と、不揮発性メモリにデータを書き込むためのライト処理とを実行する。リードコマンドとライトコマンドとが混在されたＩ／Ｏコマンド群がホストによって発行されると、リード処理とライト処理とが頻繁に切り替えられる。
【0004】
コントローラにおいては、バッファ、バス、ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）のようなコントローラ内のリソースが、リード処理とライト処理とによって共有される場合がある。このような場合、リード処理とライト処理との切り替えに伴うコントローラ内の処理のオーバーヘッドが大きくなる。オーバーヘッドは、例えば、リソースをリード処理またはライト処理に割り当てるための調停処理、あるいは、ＣＰＵのコンテクスト切り替えに起因する。また、不揮発性メモリにおいては、データの読み出しを優先させるために、実行中のライト処理（プログラム動作）を中断するサスペンド動作が実行される回数が増加する。
【0005】
この結果、リード処理とライト処理の各々の性能は、リード処理とライト処理の各々が単独で実行された場合の性能の半分未満の性能に低下される場合がある。あるいは、リード処理とライト処理のうちの一方の処理の性能だけが極端に低下する場合もある。
【0006】
したがって、メモリシステムにおいては、リードコマンドとライトコマンドとが混在されたＩ／Ｏコマンド群がホストによって発行された場合であっても、リード処理とライト処理の各々の性能の低下を軽減可能な技術が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１９／００３５４４５号明細書
【特許文献2】米国特許第１０，４３０，０８８号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第２０１３／０２１２３１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、リード処理とライト処理の各々の性能の低下を軽減できるメモリシステムおよび制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態によれば、メモリシステムは、ホストに接続可能である。前記メモリシステムは、不揮発性メモリと、第１のキューと、第２のキューと、前記不揮発性メモリに電気的に接続され、入出力コマンドそれぞれを処理することによって、前記不揮発性メモリからデータを読み出すためのリード処理と、前記不揮発性メモリにデータを書き込むためのライト処理とを実行するように構成されたコントローラとを具備する。前記コントローラは、前記ホストによって発行された複数の入出力コマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分けて、前記リードコマンドのグループを前記第１のキューを使用して管理し、前記ライトコマンドのグループを前記第２のキューを使用して管理する。前記コントローラは、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループを処理対象のコマンドのグループとして選択する。前記コントローラは、前記一方のコマンドのグループを連続的に処理する。前記コントローラは、前記一方のコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過したことに応じて、前記処理対象のコマンドのグループを、前記一方のコマンドのグループから、前記リードコマンドのグループと前記ライトコマンドのグループとのうちの他方のコマンドのグループに切り替える。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係るメモリシステムを含む情報処理システムの構成例を示すブロック図。
【図2】実施形態に係るメモリシステムの不揮発性メモリに含まれる複数のメモリダイの各々の構成例を示すブロック図。
【図3】実施形態に係るメモリシステムのレイテンシ重視スケジューラにおいて実行される処理を示す図。
【図4】実施形態に係るメモリシステムのスループット重視スケジューラにおいて実行される処理の例を示す図。
【図5】実施形態に係るメモリシステムのスループット重視スケジューラにおいて実行される強制切り替えコマンド挿入処理の例を示す図。
【図6】実施形態に係るメモリシステムのスループット重視スケジューラにおいて実行される処理の別の例を示す図。
【図7】実施形態に係るメモリシステムに発行されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドの例を示す図。
【図8】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるスループット重視モード有効化／無効化処理の手順を示すシーケンス図。
【図9】実施形態に係るメモリシステムに発行されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドの別の例を示す図。
【図10】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるスループット重視モード有効化／無効化処理の手順の別の例を示すシーケンス図。
【図11】スループット重視モードが有効である場合に実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される一連の処理の手順の例を示すフローチャート。
【図12】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるリード／ライトコマンド分離処理の手順の例を示すフローチャート。
【図13】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるリード／ライトコマンド分離処理の手順の別の例を示すフローチャート。
【図14】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される切り替え時間設定処理の手順の例を示すフローチャート。
【図15】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される強制切り替えコマンド挿入処理の手順の例を示すフローチャート。
【図16】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される強制切り替え処理の手順の例を示すフローチャート。
【図17】スループット重視モードが有効である場合に実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される一連の処理の手順の別の例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
以下では、実施形態に係るメモリシステムがソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）として実現されている場合を想定する。図１は、実施形態に係るメモリシステムを含む情報処理システム１の構成例を示すブロック図である。情報処理システム１は、ホスト（ホストデバイス）２と、ＳＳＤ３とを含む。ホスト２と、ＳＳＤ３とは、バス７を介して接続可能である。
以下では、実施形態に係るメモリシステムがソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）として実現されている場合を想定する。図１は、実施形態に係るメモリシステムを含む情報処理システム１の構成例を示すブロック図である。情報処理システム１は、ホスト（ホストデバイス）２と、ＳＳＤ３とを含む。ホスト２と、ＳＳＤ３とは、バス７を介して接続可能である。
【0012】
ホスト２は、情報処理装置である。ホスト２は、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、または携帯端末である。ホスト２は、ＳＳＤ３にアクセスする。具体的には、ホスト２は、データを書き込むためのコマンドであるライトコマンドをＳＳＤ３に送信する。また、ホスト２は、データを読み出すためのコマンドであるリードコマンドをＳＳＤ３に送信する。
【0013】
ホスト２は、プロセッサ２１と、メモリ２２とを含む。プロセッサ２１およびメモリ２２は、内部バス２０を介して相互接続される。
【0014】
ＳＳＤ３は、ホスト２に接続可能なストレージデバイスである。ＳＳＤ３は、不揮発性メモリを含む。ＳＳＤ３は、不揮発性メモリにデータを書き込む。また、ＳＳＤ３は、不揮発性メモリからデータを読み出す。
【0015】
ＳＳＤ３とホスト２との間の通信は、バス７を介して実行される。バス７は、ホスト２とＳＳＤ３とを接続する伝送路である。バス７は、例えば、ＰＣＩ ｅｘｐｒｅｓｓＴＭ（ＰＣＩｅＴＭ）バスである。ＰＣＩｅバスは、全二重（full duplex）伝送路である。全二重伝送路は、ホスト２からＳＳＤ３へデータおよび入出力（Ｉ／Ｏ）コマンドを送信する伝送路と、ＳＳＤ３からホスト２へデータおよび応答を送信する伝送路との双方を含む。Ｉ／Ｏコマンドは、不揮発性メモリへのデータの書き込み、または不揮発性メモリからのデータの読み出しを行うためのコマンドである。Ｉ／Ｏコマンドは、例えば、ライトコマンド、またはリードコマンドである。
【0016】
ホスト２とＳＳＤ３とを接続するための論理インタフェースの規格としては、例えば、ＮＶＭ ｅｘｐｒｅｓｓＴＭ（ＮＶＭｅＴＭ）規格が使用され得る。ＮＶＭｅ規格のインタフェースでは、少なくとも１つのサブミッションキュー（ＳＱ）と、この少なくとも１つのサブミッションキュー（ＳＱ）に関連付けられたコンプリーションキュー（ＣＱ）とを含む対のキューを用いて、ホスト２とＳＳＤ３との間の通信が行われる。この対のキューは、サブミッションキュー／コンプリーションキューペア（ＳＱ／ＣＱペア）と称される。図１においては、４つのサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４と、一つのコンプリーションキューＣＱ＃１が、Ｉ／Ｏコマンドそれぞれの発行と、Ｉ／Ｏコマンドそれぞれに対する応答の受信とに使用される場合が、例として、示されている。
【0017】
サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々は、ＳＳＤ３にＩ／Ｏコマンドを発行するために使用されるキューである。サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々は、複数のスロットを含む。複数のスロットの各々は、一つのＩ／Ｏコマンドを格納可能である。ホスト２は、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４をホスト２のメモリ２２に作成する。また、ホスト２は、サブミッションキュークリエイトコマンドをＳＳＤ３に発行する。ＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々が作成されたメモリ２２内の記憶位置を示すアドレス、ＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々のサイズ、ＳＱ＃１～ＳＱ＃４に関連付けられたコンプリーションキューＣＱ＃１の識別子、等は、サブミッションキュークリエイトコマンドによってＳＳＤ３に通知される。
【0018】
コンプリーションキューＣＱ＃１は、Ｉ／Ｏコマンドの完了を示す完了応答をＳＳＤ３から受信するために使用されるキューである。完了応答は、完了したコマンドの処理の成功または失敗を示すステータスを示す情報を含む。完了応答は、コマンド完了、またはコマンド完了通知とも称される。コンプリーションキューＣＱ＃１は、複数のスロットを含む。複数のスロットの各々は、一つの完了応答を格納可能である。ホスト２は、コンプリーションキューＣＱ＃１をホスト２のメモリ２２に作成する。また、ホスト２は、コンプリーションキュークリエイトコマンドをＳＳＤ３に発行する。コンプリーションキューＣＱ＃１が作成されたメモリ２２内の記憶位置を示すアドレス、およびこのコンプリーションキューＣＱ＃１のサイズ、等は、コンプリーションキュークリエイトコマンドによってＳＳＤ３に通知される。
【0019】
次に、ホスト２の構成について説明する。
【0020】
プロセッサ２１は、例えばＣＰＵである。プロセッサ２１は、ＳＳＤ３、または、ホスト２に接続された他のストレージデバイスからメモリ２２にロードされるソフトウェア（ホストソフトウェア）を実行する。ホストソフトウェアは、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、アプリケーションプログラム、を含む。
【0021】
メモリ２２は、例えば揮発性のメモリである。メモリ２２は、メインメモリ、システムメモリ、またはホストメモリとも称される。メモリ２２は、例えばダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）である。メモリ２２の記憶領域の一部は、ＳＱ／ＣＱペアを格納するために使用される。また、メモリ２２の記憶領域の他の一部は、データバッファとして使用される。データバッファには、ＳＳＤ３に書き込まれるべきライトデータまたはＳＳＤ３から転送されたリードデータが格納される。
【0022】
ホスト２とＳＳＤ３との間の通信においては、ＳＱ／ＣＱペアを使用して、ホスト２からＳＳＤ３へのＩ／Ｏコマンドの発行、およびＳＳＤ３からホスト２への完了応答の送信が行われる。ホスト２とＳＳＤ３との間におけるＩ／Ｏコマンド、データ、完了応答の転送は、バス７を介して実行される。
【0023】
また、ホスト２とＳＳＤ３との間の通信においては、管理コマンド用の別のＳＱ／ＣＱペア（図示せず）を使用して、ホスト２からＳＳＤ３への管理コマンドの発行、およびＳＳＤ３からホスト２への完了応答の送信が行われる。ホスト２とＳＳＤ３との間における管理コマンド、完了応答の転送も、バス７を介して実行される。管理コマンドは、ＳＳＤ３を管理するためのコマンドである。管理コマンドは、コンプリーションキュークリエイトコマンド、サブミッションキュークリエイトコマンドの他、セット・フィーチャコマンド、等を含む。セット・フィーチャコマンドは、例えば、ＳＳＤ３の有する複数の機能のうちの任意の機能を有効化または無効化するために使用されるコマンドである。
【0024】
次に、ＳＳＤ３の内部構成について説明する。ＳＳＤ３は、コントローラ４と、不揮発性メモリ５とを含む。不揮発性メモリ５の一例は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。以下では、不揮発性メモリ５が、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリとして実現されている場合を想定する。以下では、不揮発性メモリ５をＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５と称する。また、ＳＳＤ３は、ランダムアクセスメモリ、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）６をさらに含んでいてもよい。
【0025】
コントローラ４は、メモリコントローラである。コントローラ４は、例えば、ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）のような制御回路である。コントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に電気的に接続されている。コントローラ４は、ホスト２から受信されるＩ／Ｏコマンドそれぞれを処理することによって、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からデータを読み出すためのリード処理と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にデータを書き込むためのライト処理とを実行する。コントローラ４とＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５とを接続する物理インタフェースとしては、例えば、Ｔｏｇｇｌｅ ＮＡＮＤフラッシュインタフェース、またはオープンＮＡＮＤフラッシュインタフェース（ＯＮＦＩ）が使用される。コントローラ４の各部の機能は、専用ハードウェア、プログラムを実行するプロセッサ、またはこれらの組み合わせにより実現され得る。
【0026】
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、不揮発性メモリである。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、２次元構造のフラッシュメモリであってもよいし、３次元構造のフラッシュメモリであってもよい。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、例えば、複数のメモリダイを含む。メモリダイは、メモリチップとも称される。複数のメモリダイの各々は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイとして実現される。以下では、メモリダイをＮＡＮＤダイと称する。図１においては、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５が、３２個のＮＡＮＤダイ＃０～＃３１を含む場合が例として示されている。
【0027】
ＤＲＡＭ６は、揮発性メモリである。ＤＲＡＭ６は、例えば、リード／ライトバッファ６１として用いられる記憶領域と、論理物理アドレス変換テーブル（ｌｏｇｉｃａｌ－ｔｏ－ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ：Ｌ２Ｐテーブル）６２を記憶する記憶領域とを含む。リード／ライトバッファ６１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたリードデータと、ホスト２から取得されたライトデータとを一時的に記憶する記憶領域である。Ｌ２Ｐテーブル６２は、マッピング情報を格納するテーブルである。マッピング情報は、論理アドレスそれぞれとＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５の物理アドレスそれぞれとの間のマッピングを示す情報である。論理アドレスは、ＳＳＤ３をアクセスするためにホスト２によって使用されるアドレスである。論理アドレスとしては、例えば、論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）が使用される。物理アドレスは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の記憶位置を示すアドレスである。
【0028】
次に、コントローラ４の内部構成を説明する。コントローラ４は、例えば、ホストインタフェース（ホストＩ／Ｆ）４１と、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）４２と、ＣＰＵ４３と、誤り訂正回路４４と、ＮＡＮＤインタフェース（ＮＡＮＤ Ｉ／Ｆ）４５と、ＤＲＡＭインタフェース（ＤＲＡＭ Ｉ／Ｆ）４６とを含む。これらホストインタフェース４１と、ＳＲＡＭ４２と、ＣＰＵ４３と、誤り訂正回路４４と、ＮＡＮＤインタフェース４５と、ＤＲＡＭインタフェース４６とは、内部バス４０を介して相互接続される。
【0029】
コントローラ４の構成要素のうち、ホスト２との通信を制御する構成要素は、フロントエンド（ＦＥ）と称される。フロントエンド（ＦＥ）は、ホストインタフェース４１を含む。
【0030】
また、コントローラ４の構成要素のうち、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５との通信を制御する構成要素は、バックエンド（ＢＥ）と称される。バックエンド（ＢＥ）は、誤り訂正回路４４と、ＮＡＮＤインタフェース４５とを含む。
【0031】
ホストインタフェース４１は、ホスト２との通信を実行する通信インタフェース回路である。ホストインタフェース４１は、アービトレーション機構を含む。このアービトレーション機構は、ホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４から、Ｉ／Ｏコマンドがフェッチされるべきサブミッションキューを選択する機構である。アービトレーション機構は、例えば、ラウンドロビンアービトレーション機構、または重み付きラウンドロビンアービトレーション機構である。
【0032】
ホストインタフェース４１は、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々について、サブミッションキューテールポインタ（ＳＱＴＰ）とサブミッションキューヘッドポインタ（ＳＱＨＰ）とを管理する。ＳＱＨＰとＳＱＴＰとは、リングバッファであるサブミッションキューの状態を管理するために使用される。ＳＱＴＰは、サブミッションキュー内の次のフリースロット（次のフリーＳＱスロット）を示す。ホスト２は、ＳＱＴＰによって示される次のフリーＳＱスロットに新たなＩ／Ｏコマンドを格納する。ＳＱＴＰは、ホストインタフェース４１内のサブミッションキューテールドアベルレジスタに格納されている。ホスト２は、あるサブミッションキューＳＱに新たなＩ／Ｏコマンドを格納すると、このサブミッションキューＳＱに対応するサブミッションキューテールドアベルレジスタにＳＱＴＰの新たな値を書き込む。ホスト２は、これによって、サブミッションキューに新たなコマンドが格納されたことをＳＳＤ３に通知する。ＳＱＨＰは、まだフェッチされていないＩ／Ｏコマンドのうちの最初のＩ／Ｏコマンドが格納されている、サブミッションキューＳＱ内のスロットを示す。コントローラ４は、ＳＱＨＰの値に基づいて、サブミッションキューＳＱから一つ以上の新たなＩ／Ｏコマンドをフェッチすることができる。サブミッションキューＳＱから一つ以上のＩ／Ｏコマンドをフェッチすると、コントローラ４は、フェッチしたＩ／Ｏコマンドの数だけＳＱＨＰの値が増えるように、ＳＱＨＰを更新する。
【0033】
ＳＲＡＭ４２は、揮発性メモリである。ＳＲＡＭ４２の記憶領域は、例えば、ＣＰＵ４３の作業領域として使用される。ＳＲＡＭ４２は、例えば、内部サブミッションキューＳＱ＃１を記憶する記憶領域と、内部サブミッションキューＳＱ＃２を記憶する記憶領域とを含む。
【0034】
内部サブミッションキューＳＱ＃１は、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドのうちのリードコマンドのグループを格納するために使用される内部キューである。内部サブミッションキューＳＱ＃１は、それぞれがリードコマンドを格納可能な複数のスロットを含む。内部サブミッションキューＳＱ＃１の複数のスロットの各々は、例えば、リードコマンド自体を格納する。あるいは、内部サブミッションキューＳＱ＃１の複数のスロットの各々は、リードコマンド自体を格納する代わりに、リードコマンドが格納されているホスト２のサブミッションキューＳＱのスロットを示す情報であるポインタのみを格納してもよい。ポインタは、例えば、サブミッションキューＳＱの識別子と、サブミッションキューＳＱ内のスロットの識別子とによって表される。内部サブミッションキューＳＱ＃１の各スロットがポインタを保持する構成は、各スロットがリードコマンドを保持する構成に比し、内部サブミッションキューＳＱ＃１用のＳＲＡＭ４２のメモリ容量を削減することを可能にする。
【0035】
内部サブミッションキューＳＱ＃２は、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドのうちのライトコマンドのグループを格納するために使用される内部キューである。内部サブミッションキューＳＱ＃２は、それぞれがライトコマンドを格納可能な複数のスロットを含む。内部サブミッションキューＳＱ＃２の複数のスロットの各々は、例えば、ライトコマンド自体を格納する。あるいは、内部サブミッションキューＳＱ＃２の複数のスロットの各々は、ライトコマンド自体を格納する代わりに、ライトコマンドが格納されているホスト２のサブミッションキューＳＱのスロットを示す情報であるポインタのみを格納してもよい。
【0036】
ＣＰＵ４３は、プロセッサである。ＣＰＵ４３は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５または図示しないＲＯＭに格納されている制御プログラム（ファームウェア）をＳＲＡＭ４２にロードする。そしてＣＰＵ４３は、このファームウェアを実行することによって様々な処理を行う。なお、ファームウェアは、ＤＲＡＭ６にロードされてもよい。
【0037】
ＣＰＵ４２は、例えば、フラッシュトランスレーション層（ＦＴＬ）として、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に記憶されたデータの管理と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に含まれるブロックの管理とを行う。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に記憶されたデータの管理は、例えば、マッピング情報の管理を含む。ＣＰＵ４２は、Ｌ２Ｐテーブル６２使用して、マッピング情報を管理する。また、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に含まれるブロックの管理は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に含まれる不良ブロック（バッドブロック）の管理と、ウェアレベリングと、ガベージコレクションとを含む。
【0038】
誤り訂正回路４４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にデータが書き込まれる際に、エンコード処理を実行する。エンコード処理において、誤り訂正回路４４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるべきデータにエラー訂正コード（ＥＣＣ）を冗長コードとして付加する。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からデータがリードされた際に、誤り訂正回路４４は、デコード処理を実行する。デコード処理において、誤り訂正回路４４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されたデータに付加されたＥＣＣを使用して、このデータの誤り訂正を実行する。
【0039】
ＮＡＮＤインタフェース４５は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を制御する回路である。ＮＡＮＤインタフェース４５は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に含まれる複数のＮＡＮＤダイに電気的に接続される。
【0040】
個々のＮＡＮＤダイは、独立して動作可能である。このため、ＮＡＮＤダイは、並列動作可能な単位として機能する。ＮＡＮＤインタフェース４５は、例えば、ＮＡＮＤコントローラ４５１－０、４５１－１、…、４５１－１５を含む。ＮＡＮＤコントローラ４５１－０、４５１－１、…、４５１－１５は、チャンネルｃｈ．０、ｃｈ．１、…、ｃｈ．１５にそれぞれ接続される。ＮＡＮＤコントローラ４５１－０、４５１－１、…、４５１－１５の各々は、対応するチャンネルを介して、１つまたは複数のＮＡＮＤダイに接続される。図１においては、チャンネルｃｈ．０、ｃｈ．１、…、ｃｈ．１５の各々に２つのＮＡＮＤダイが接続されている場合が例示されている。この場合、ＮＡＮＤコントローラ４５１－０は、チャンネルｃｈ．０を介して、ＮＡＮＤダイ＃０および＃１６に接続される。ＮＡＮＤコントローラ４５１－１は、チャンネルｃｈ．１を介して、ＮＡＮＤダイ＃１および＃１７に接続される。そして、ＮＡＮＤコントローラ４５１－１５は、チャンネルｃｈ．１５を介して、ＮＡＮＤダイ＃１５および＃３１に接続される。ＮＡＮＤダイ＃０、＃１、…、＃１５は、コントローラ４によってバンクＢＮＫ０として扱われる。同様に、ＮＡＮＤダイ＃１６、＃１７、…、＃３１は、コントローラ４によってバンクＢＮＫ１として扱われる。バンクは、インターリーブ動作によって、複数のＮＡＮＤダイを並列動作させる単位である。
【0041】
図１に示されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５の構成においては、コントローラ４は、１６チャンネルと、バンクインタリーブ動作とによって、ＮＡＮＤダイ＃０～＃３１を並列にアクセスすることができる。このため、コントローラ４は、最大で３２個のＮＡＮＤダイにデータを並列に書き込むことができる（並列書き込み数＝３２）。なお、ＮＡＮＤダイ＃０～＃３１の各々は、複数のプレーンを有するマルチプレーン構成を有していてもよい。例えば、ＮＡＮＤダイ＃０～＃３１の各々が２プレーンを含む場合、コントローラ４は、最大で６４個のプレーンにデータを並列に書き込むことができる（並列書き込み数＝６４）。
【0042】
ＤＲＡＭインタフェース４６は、ＤＲＡＭ６を制御する回路である。ＤＲＡＭインタフェース４６は、ＤＲＡＭ６にデータを格納する。また、ＤＲＡＭインタフェース４６は、ＤＲＡＭ６に格納されているデータを読み出す。
【0043】
次に、ＣＰＵ４３の機能構成を説明する。ＣＰＵ４３は、ＦＴＬとして機能する構成要素に加え、スループット重視（oriented）スケジューラ４３１、レイテンシ重視スケジューラ４３２、コマンド処理部４３３、スループット重視モード有効化／無効化部４３４、切り替え時間設定部４３５、および内部ＳＱ強制切り替え部４３６を含む。スループット重視スケジューラ４３１、レイテンシ重視スケジューラ４３２、コマンド処理部４３３、スループット重視モード有効化／無効化部４３４、切り替え時間設定部４３５、および内部ＳＱ強制切り替え部４３６の各々の一部または全部は、コントローラ４の専用ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、スループット重視スケジューラ４３１、およびレイテンシ重視スケジューラ４３２は、ホストインタフェース４１によって実現されてもよい。また、コマンド処理部４３３の一部、例えば、コマンドを解釈する機能も、ホストインタフェース４１によって実現されてもよい。
【0044】
コマンド処理部４３３は、リードコマンドそれぞれを処理することによって、リード処理を実行する。リード処理は、例えば、Ｌ２Ｐテーブル６２を参照することによって、リードコマンドによって指定された論理アドレスを物理アドレスに変換する処理と、物理アドレスによって示されるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の記憶位置からデータを読み出す処理と、読み出されたデータをホスト２のメモリ２２に転送する処理とを含む。
【0045】
コマンド処理部４３３は、ライトコマンドそれぞれを処理することによって、ライト処理を実行する。ライト処理は、例えば、ライトコマンドに関連付けられたライトデータをホスト２のメモリ２２から取得する処理と、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の記憶位置にライトデータを書き込む処理と、Ｌ２Ｐテーブル６２を更新して、ライトコマンドによって指定された論理アドレスに、ライトデータが書き込まれた記憶位置を示す物理アドレスをマッピングする処理とを含む。
【0046】
スループット重視スケジューラ４３１は、ホスト２によって発行されるＩ／Ｏコマンドを処理するための処理モードがスループット重視モードである場合に動作するスケジューラである。スループット重視モードは、Ｉ／Ｏコマンドに対する応答時間（レイテンシ）よりも、スループットが優先されるコマンド処理モードである。スループットは、単位時間当たりに転送されるデータ量（例えばバイト（Ｂ）／秒（ｓｅｃ））である。リード処理のスループットは、単位時間当たりにホスト２に転送されるリードデータの量を示す。リードデータは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出されるユーザデータである。ライト処理のスループットは、単位時間当たりにＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれるライトデータの量を示す。ライトデータは、ホスト２から受信されるユーザデータである。スループットは、帯域幅とも称される。
【0047】
スループット重視スケジューラ４３１は、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分ける。スループット重視スケジューラ４３１は、リードコマンドのグループおよびライトコマンドのグループを、内部サブミッションキューＳＱ＃１および内部サブミッションキューＳＱ＃２を使用してそれぞれ管理する。
【0048】
具体的には、スループット重視スケジューラ４３１は、ホスト２のメモリ２２上のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々から一つ以上のＩ／Ｏコマンドをフェッチすることで、複数のＩ／Ｏコマンドをホスト２から受信する。スループット重視スケジューラ４３１は、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々から一つ以上のＩ／Ｏコマンドをフェッチすると、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々に対応するサブミッションキューヘッドポインタ（ＳＱＨＰ）を更新する。そして、スループット重視スケジューラ４３１は、受信した複数のＩ／Ｏコマンドの各々がリードコマンドまたはライトコマンドのいずれであるかを判定する。判定の結果に基づき、スループット重視スケジューラ４３１は、受信した複数のＩ／Ｏコマンドのうちのリードコマンドのみを内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納し、受信した複数のＩ／Ｏコマンドのうちのライトコマンドのみを内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する。
【0049】
なお、内部サブミッションキューＳＱ＃１およびＳＱ＃２に、コマンド自体ではなくホスト２のサブミッションキューＳＱへのポインタが格納される場合には、スループット重視スケジューラ４３１は以下の処理を実行してもよい。
【0050】
すなわち、スループット重視スケジューラ４３１は、複数のＩ／ＯコマンドをサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４に維持した状態で複数のＩ／Ｏコマンドの内容を参照する。例えば、スループット重視スケジューラ４３１は、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々に対応するサブミッションキューヘッドポインタ（ＳＱＨＰ）を更新せずに、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々のスロットをリードアクセスする。スループット重視スケジューラ４３１は、これにより、複数のＩ／ＯコマンドをサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４に維持した状態で複数のＩ／Ｏコマンドの内容を参照することができる。スループット重視スケジューラ４３１は、複数のリードコマンドの各々が格納されているサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４内のスロットを示すポインタを、内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納する。同様に、スループット重視スケジューラ４３１は、複数のライトコマンドの各々が格納されているサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４内のスロットを示すポインタを、内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する。
【0051】
スループット重視モードにおいては、内部サブミッションキューＳＱ＃１で管理されているリードコマンドのグループは、コマンド処理部４３３によって連続的に処理される。リードコマンドのグループの処理が開始されてから第１の時間が経過すると、処理対象の内部サブミッションキューは、内部サブミッションキューＳＱ＃２に切り替えられる。そして、内部サブミッションキューＳＱ＃２で管理されているライトコマンドのグループが、コマンド処理部４３３によって連続的に処理される。ライトコマンドのグループの処理が開始されてから第２の時間が経過すると、処理対象の内部サブミッションキューは、内部サブミッションキューＳＱ＃１に再び切り替えられる。
【0052】
なお、第１の時間または第２の時間が経過する前に、処理対象のコマンドのグループに対応する内部サブミッションキューが空（エンプティ）になる場合もある。この場合も、コマンド処理部４３３は、処理対象のコマンドのグループ（例えば、リードコマンドのグループ）を、他方のコマンドのグループ（例えば、ライトコマンドのグループ）に切り替える。
【0053】
この結果、リードコマンドのグループのみを集中的に処理する時間帯およびライトコマンドのグループのみを集中的に処理する時間帯を作り出すことができる。換言すれば、リード処理だけが連続して実行される時間帯およびライト処理だけが連続して実行される時間帯を作り出すことができる。この結果、リード処理とライト処理とが短い時間間隔で頻繁に切り替えられる場合に比し、リード処理とライト処理との間の切り替えに起因するオーバーヘッドを低減できる。よって、複数のリードコマンドと複数のライトコマンドとが混在されたＩ／Ｏコマンド群がホスト２によって発行された場合であっても、リード処理のスループットおよびライト処理のスループットを改善することができる。
【0054】
リード処理とライト処理との間の切り替えが頻繁に発生するケースにおいては、例えば、ＣＰＵ４３のコンテクスト切り替えに伴うオーバーヘッドが大きくなる。コンテクスト切り替えに伴うオーバーヘッドは、例えば、ＣＰＵ４３の内部キャッシュにロードされるプログラムの入れ替えによって生じる。リードコマンドに対するコマンド処理が実行されている間は、ＳＲＡＭ４２（またはＤＲＡＭ６）からＣＰＵ４３の内部キャッシュにロードされたリード処理を制御するためのプログラムがＣＰＵ４３によって実行される。処理対象のＩ／Ｏコマンドがライトコマンドに切り替えられると、内部キャッシュのプログラムが追い出され、代わりに、ライト処理を制御するためのプログラムがＳＲＡＭ４２（またはＤＲＡＭ６）から内部キャッシュにロードされる。そして、内部キャッシュにロードされたプログラムが実行される。処理対象のＩ／Ｏコマンドがリードコマンドに再び切り替えられると、内部キャッシュのプログラムが追い出され、リード処理を制御するためのプログラムが内部キャッシュに再びロードされる。
【0055】
また、リード処理とライト処理との間の切り替えが頻繁に発生するケースにおいては、ライト処理においてＮＡＮＤダイが実行中のプログラム動作を中断するためのサスペンド指示、および、中断されたプログラム動作を再開するためのレジューム指示を、コントローラ４がＮＡＮＤダイに送信する回数も増える。この結果、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５におけるプログラム動作のサスペンド／レジュームに起因するオーバーヘッドも大きくなる。
【0056】
なお、第１の時間と第２の時間は互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１の時間と第２の時間が等しい場合、リード処理のスループットおよびライト処理のスループットを、リード処理のみが単独で実行された場合のスループットおよびライト処理のみが単独で実行された場合のスループットのそれぞれ半分程度に維持できる。
【0057】
ここで、ＳＳＤ３のコントローラ４が以下の性能を有している場合を想定する。
【0058】
リード処理のみが単独で実行された場合のリード処理のスループット＝６０００［ＭＢ／ｓｅｃ］
ライト処理のみが単独で実行された場合のライト処理のスループット＝２５００［ＭＢ／ｓｅｃ］
リード処理とライト処理との間の切り替えが頻繁に発生するケースにおいては、リード処理のスループットは、リード処理のみが単独で実行された場合のリード処理のスループット（６０００［ＭＢ／ｓｅｃ］）の半分未満、例えば、２０００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下される場合がある。同様に、ライト処理のスループットも、ライト処理のみが単独で実行された場合のライト処理のスループット２５００［ＭＢ／ｓｅｃ］の半分未満、例えば、１０００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下される場合がある。
ライト処理のみが単独で実行された場合のライト処理のスループット＝２５００［ＭＢ／ｓｅｃ］
リード処理とライト処理との間の切り替えが頻繁に発生するケースにおいては、リード処理のスループットは、リード処理のみが単独で実行された場合のリード処理のスループット（６０００［ＭＢ／ｓｅｃ］）の半分未満、例えば、２０００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下される場合がある。同様に、ライト処理のスループットも、ライト処理のみが単独で実行された場合のライト処理のスループット２５００［ＭＢ／ｓｅｃ］の半分未満、例えば、１０００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下される場合がある。
【0059】
あるいは、リード処理およびライト処理のうちの一方の処理のスループットの低下は少ないが、リード処理およびライト処理のうちの他方の処理のスループットが大きく低下される場合もある。例えば、リード処理のスループットが６０００［ＭＢ／ｓｅｃ］から５０００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下され、ライト処理のスループットが２５００［ＭＢ／ｓｅｃ］から５００［ＭＢ／ｓｅｃ］に低下されてしまう場合もある。
【0060】
スループット重視スケジューラ４３１が動作している場合は、リード処理のみが単独で実行される時間帯およびライト処理のみが単独で実行される時間帯を作り出すことができる。したがって、リード処理とライト処理との間の切り替えに起因するオーバーヘッドを削減できる。第１の時間と第２の時間が等しいケースにおいては、リード処理のスループットおよびライト処理のスループットを、例えば、３０００［ＭＢ／ｓｅｃ］および１２５０［ＭＢ／ｓｅｃ］に維持することができる。ここで、３０００［ＭＢ／ｓｅｃ］は、リード処理のみが単独で実行された場合のリード処理のスループットの半分のスループットに等しい。また、１２５０［ＭＢ／ｓｅｃ］は、ライト処理のみが単独で実行された場合のライト処理のスループットの半分のスループットに等しい。
【0061】
第１の時間と第２の時間との比率は、ホスト２からの指示に応じて、任意の比率に設定可能である。例えば、リード処理よりもライト処理を優先して実行したいケースにおいては、ホスト２は、比率を１：３に設定するようにＳＳＤ３に要求してもよい。比率「１」に対応する時間そのものは、コントローラ４によって決定される。すなわち、ホスト２は、時間そのものを指定するのではなく、比率のみを指定する。同じ種類のコマンドのみを連続的に処理する最小時間の最適値は、ＳＳＤ３側でのみ判断可能であるためである。以下では、第１の時間がリード処理を集中処理する時間であり、第２の時間がライト処理を集中処理する時間である場合を想定する。第１の時間と第２の時間には、それぞれ独立した最小時間の最適値が存在し得る。第１の時間についての最小時間の最適値は、リードコマンドのグループのみを連続的に処理する最小時間（リード最小最適時間）である。第２の時間についての最小時間の最適値は、ライトコマンドのグループのみを連続的に処理する最小時間（ライト最小最適時間）である。リード最小最適時間は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のデータ読み出し速度およびＳＳＤ３の内部構成に依存する。また、ライト最小最適時間は、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のデータ書き込み速度およびＳＳＤ３の内部構成に依存する。したがって、リード最小最適時間およびライト最小最適時間は、ＳＳＤ３側でのみ判断可能である。
【0062】
例えば、ホスト２によって指定された第１の時間と第２の時間との比率が１：３である場合、コントローラ４は、比率１に相当する第１の時間がリード最小最適時間以上となり、比率３に相当する第２の時間がライト最小最適時間以上となる、という条件が満たされるように、第１の時間と第２の時間とをそれぞれ決定する。仮にリード最小最適時間が５ｍｓｅｃで、ライト最小最適時間が２０ｍｓｅｃだったとすると、ホスト２から１：３が指定されたら、コントローラ４は、第１の時間を例えば１０ｍｓｅｃに設定し、第２の時間を例えば３０ｍｓｅｃに設定してもよい。これにより、第１の時間と第２の時間との比率をホスト２により指定された比率１：３に設定でき、且つ、第１の時間がリード最小最適時間以上であり、第２の時間がライト最小最適時間以上である、という条件を満たすことができる。一方で、もし、第１の時間が５ｍｓｅｃに設定され、第２の時間が１５ｍｓｅｃに設定されたならば、第２の時間がライト最小最適時間を下回ってしまう。第２の時間がライト最小最適時間を下回った場合、ライト処理のスループットを改善する効果が期待できなくなる。
【0063】
このように、コントローラ４は、ホスト２によって指定される第１の時間と第２の時間との間の比率と、リード最小最適時間と、ライト最小最適時間とに基づいて、第１の時間と第２の時間とをそれぞれ決定する。リード最小最適時間は、以下では、第１の最小時間とも称される。また、ライト最小最適時間は、以下では、第２の最小時間とも称される。
【0064】
レイテンシ重視スケジューラ４３２は、スループット重視モードが有効でない場合に動作するスケジューラである。スループット重視モードが有効でない場合、ホスト２によって発行されるＩ／Ｏコマンドを処理するための処理モードは、レイテンシ重視モードに設定される。レイテンシ重視モードは、Ｉ／Ｏコマンドに対するスループットよりも、レイテンシが優先されるコマンド処理モードである。
【0065】
レイテンシ重視モードにおいては、コマンド処理部４３３は、ホスト２から受信された複数のＩ／Ｏコマンドの処理を、これらＩ／Ｏコマンドが受信された順序と同じ順序で開始する。なお、Ｉ／Ｏコマンドそれぞれの処理が一旦開始された後は、コマンド処理部４３３は、必要に応じて、これらＩ／Ｏコマンドそれぞれの処理の順序を入れ替えてもよい。例えば、ライト処理の後にリード処理が開始された場合、コマンド処理部４３３は、リードデータをホスト２のメモリ２２に転送する処理を行った後、ライトデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の記憶位置に書き込む処理を行ってもよい。
【0066】
スループット重視モード有効化／無効化部４３４は、スループット重視モードを有効にするためのコマンドをホスト２から受信したことに応じて、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドを処理するための処理モードを、レイテンシ重視モードから、スループット重視モードに変更する。スループット重視モード有効化／無効化部４３４は、スループット重視モードを無効にするためのコマンドをホスト２から受信したことに応じて、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドを処理するための処理モードを、スループット重視モードから、レイテンシ重視モードに戻す。
【0067】
スループット重視モードが有効である場合には、各Ｉ／Ｏコマンドのレイテンシは、レイテンシ重視モードにおける各Ｉ／Ｏコマンドのレイテンシよりも大きくなる。したがって、スループット重視モードは、レイテンシを気にしないアプリケーション（以下、スループット重視アプリケーションと称する）によって発行されるＩ／Ｏコマンド群の処理に好適である。スループット重視アプリケーションは、多くの量のデータの書き込みと、多くの量のデータの読み出しとをＳＳＤ３に要求するアプリケーションである。ホスト２がパーソナルコンピュータである場合には、スループット重視アプリケーションは、例えば、録画と再生とを同時に実行するアプリケーションである。また、ホスト２がデータセンタのサーバコンピュータである場合には、スループット重視アプリケーションは、例えば、データのバックアップとリストアとを同時に実行するアプリケーションである。ホスト２は、スループット重視アプリケーションを実行する際に、スループット重視モードを有効にするためのコマンドをＳＳＤ３に送信してもよい。また、スループット重視アプリケーションが終了した場合、ホスト２は、スループット重視モードを無効にするためのコマンドをＳＳＤ３に送信してもよい。
【0068】
切り替え時間設定部４３５は、第１の時間と第２の時間との間の比率Ｍ：Ｎを指定する情報をホスト２から受信したことに応じ、指定された比率Ｍ：Ｎと、第１の最小時間Ｔ１と、第２の最小時間Ｔ２とに基づいて、第１の時間と第２の時間とをそれぞれ設定する。この場合、切り替え時間設定部４３５は、第１の時間と第２の時間との比率がＭ：Ｎである、という条件が満たされ、且つ、第１の時間がＴ１以上であり、第２の時間がＴ２以上である、という条件が満たされるように、第１の時間および第２の時間をそれぞれ決定する。ここで、Ｍ、Ｎの各々は、例えば、１以上の整数である。
【0069】
内部ＳＱ強制切り替え部４３６（以下、単に強制切り替え部と称する）は、ホスト２から受信されたあるライトコマンドと、このライトコマンドがホスト２から受信された時点よりも後にホスト２から受信されたリードコマンドとの間に依存関係がある場合、処理対象のコマンドのグループ（処理対象内部ＳＱ）を切り替えるための制御コマンドを、内部サブミッションキューＳＱ＃１において、このリードコマンドの前に挿入する。依存関係は、例えば、あるライトコマンドの処理の後にリードコマンドが処理されることが必要である、という関係である。この制御コマンドは、処理対象内部ＳＱの切り替えをコマンド処理部４３３に指示するためのコマンドである。以下では、この制御コマンドは、強制切り替えコマンドと称される。
【0070】
強制切り替え部４３６は、ライトコマンドによって指定される論理アドレスの範囲と、このライトコマンドよりも後にホスト２から受信されたリードコマンドによって指定される論理アドレスの範囲とをチェックする。このライトコマンドによって指定される論理アドレスの範囲の少なくとも一部に、このリードコマンドによって指定される論理アドレスの範囲が重複している場合、強制切り替え部４３６は、ライトコマンドの処理の後にリードコマンドが処理されることが必要である、という依存関係をこれらのコマンドが有すると判定する。この場合、強制切り替え部４３６は、強制切り替えコマンドを、内部サブミッションキューＳＱ＃１において、このリードコマンドの前に挿入する。
【0071】
コマンド処理部４３３は、処理対象のコマンドのグループがリードコマンドのグループ（内部サブミッションキューＳＱ＃１）であり、且つ、内部サブミッションキューＳＱ＃１から取り出されたコマンドが強制切り替えコマンドである場合、処理対象のコマンドのグループを、ライトコマンドのグループ（内部サブミッションキューＳＱ＃２）に切り替える。そして、コマンド処理部４３３は、例えば、内部サブミッションキューＳＱ＃２が空になるまで、内部サブミッションキューＳＱ＃２のライトコマンドを連続的に処理して、これらライトコマンドに関連付けられたライトデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込む。
【0072】
このように、ライトコマンドの処理の後に実行されることが必要なリードコマンドの前に強制切り替えコマンドを挿入することにより、このリードコマンドが処理される前に、このライトコマンドに関連付けられたライトデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むことができる。
【0073】
したがって、コマンド処理部４３３は、例えば、内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納されたライトコマンドに基づくライト処理を実行する際に、ライトコマンドに関連付けられたライトデータをホスト２のメモリ２２からリード／ライトバッファ６１に転送する処理の完了に応じ、ライトコマンドの完了を示す完了応答をホスト２に送信する処理を実行してもよい。なお、強制切り替え部４３６は、スループット重視スケジューラ４３１の一部として実現し得る。
【0074】
次に、ＮＡＮＤダイの構成を説明する。図２は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に含まれる複数のＮＡＮＤダイの各々の構成例を示すブロック図である。
【0075】
ＮＡＮＤダイ＃ｎは、ＮＡＮＤダイ＃０～＃３１のうちの任意のＮＡＮＤダイである。ＮＡＮＤダイ＃ｎは、メモリセルアレイ５１を含む。メモリセルアレイ５１は、複数のブロックＢＬＫ０～ＢＬＫｘ－１を含む。ブロックＢＬＫ０～ＢＬＫｘ－１の各々は、複数のページ（ここではページＰ０～Ｐｙ－１）を含む。各ページは、複数のメモリセルを含む。ブロックＢＬＫ０～ＢＬＫｘ－１の各々は、データを消去するデータ消去動作の単位である。ページＰ０～Ｐｙ－１の各々は、データ書き込み動作およびデータ読み出し動作の単位である。
【0076】
次に、レイテンシ重視スケジューラ４３２の処理を説明する。図３は、レイテンシ重視スケジューラ４３２において実行される処理を示す図である。
【0077】
レイテンシ重視スケジューラ４３２は、例えばラウンドロビンアービトレーションを使用して、ホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々から一つ以上のＩ／Ｏコマンドをフェッチする。ここでは、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々から一つずつＩ／Ｏコマンドがフェッチされる場合が、例として示されている。レイテンシ重視スケジューラ４３２は、４つのサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４のそれぞれのスロットＳ１から４つのＩ／Ｏコマンド（ここでは、リードコマンドＲ１、リードコマンドＲ２、ライトコマンドＷ１、ライトコマンドＷ２）をフェッチする。これら４つのＩ／Ｏコマンドは、コマンド処理部４３３に送られる。次いで、レイテンシ重視スケジューラ４３２は、４つのサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４のそれぞれのスロットＳ２から４つのＩ／Ｏコマンド（ここでは、リードコマンドＲ３、ライトコマンドＷ３、リードコマンドＲ４、リードコマンドＲ５）をフェッチする。これら４つのＩ／Ｏコマンドは、コマンド処理部４３３に送られる。コマンド処理部４３３は、レイテンシ重視スケジューラ４３２から受け取ったＩ／Ｏコマンドそれぞれを順次処理する。このため、コントローラ４においては、リードコマンドＲ１およびＲ２に基づくリード処理、ライトコマンドＷ１およびＷ２に基づくライト処理、リードコマンドＲ３に基づくリード処理、ライトコマンドＷ３に基づくライト処理、…、が実行される。よって、リード処理とライト処理とが比較的頻繁に切り替えられる。
【0078】
次に、スループット重視スケジューラ４３１の処理を説明する。図４は、スループット重視スケジューラ４３１において実行される処理の例を示す図である。ここでは、リードコマンド自体が内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納され、ライトコマンド自体が内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納される場合を、例として説明する。
【0079】
スループット重視スケジューラ４３１は、４つのサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４のそれぞれのスロットＳ１から４つのＩ／Ｏコマンド（ここでは、リードコマンドＲ１、リードコマンドＲ２、ライトコマンドＷ１、ライトコマンドＷ２）をフェッチする。次いで、スループット重視スケジューラ４３１は、４つのサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４のそれぞれのスロットＳ２から４つのＩ／Ｏコマンド（ここでは、リードコマンドＲ３、ライトコマンドＷ３、リードコマンドＲ４、リードコマンドＲ５）をフェッチする。スループット重視スケジューラ４３１は、フェッチしたＩ／Ｏコマンドのうちのリードコマンドのグループを内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納し、フェッチしたＩ／Ｏコマンドのうちのライトコマンドのグループを内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する。図４では、リードコマンドＲ１～Ｒ４が内部サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ１～Ｓ４に格納され、ライトコマンドＷ１～Ｗ３が内部サブミッションキューＳＱ＃２のスロットＳ１～Ｓ３に格納された場合が例として示されている。
【0080】
コマンド処理部４３３は、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループとのうちの一方のコマンドのグループのみを集中処理し、一方のコマンドのグループの処理の開始から、ある時間（第１の時間または第２の時間）が経過した場合、処理対象のコマンドのグループを他方のコマンドのグループに切り替える。したがって、まず、例えば、内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納されているリードコマンドＲ１～Ｒ４が連続的に処理される。リードコマンドＲ１～Ｒ４の処理の開始から第１の時間が経過すると、処理対象の内部サブミッションキューが、内部サブミッションキューＳＱ＃１から、内部サブミッションキューＳＱ＃２に切り替えられる。そして、内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納されているライトコマンドＷ１～Ｗ３が連続的に処理される。
【0081】
次に、強制切り替えコマンドを挿入する処理を説明する。図５は、スループット重視スケジューラ４３１において実行される強制切り替えコマンド挿入処理の例を示す図である。ここでは、ライトコマンドＷ２の処理の後にリードコマンドＲ４が処理される必要がある場合、つまり、ライトコマンドＷ２とリードコマンドＲ４が「Ｒ４ ａｆｔｅｒ Ｗ２」の依存関係を有している場合を想定する。
【0082】
この場合、スループット重視スケジューラ４３１は、強制切り替えコマンドＳＷが内部サブミッションキューＳＱ＃１においてリードコマンドＲ４の前に挿入されるように、強制切り替えコマンドＳＷを内部サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ４に格納し、且つ、リードコマンドＲ４を内部サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ５に格納する。これにより、リードコマンドＲ４の前に強制切り替えコマンドＳＷが内部サブミッションキューＳＱ＃１からフェッチされる。
【0083】
内部サブミッションキューＳＱ＃１からフェッチされたコマンドが強制切り替えコマンドＳＷである場合、コマンド処理部４３３は、処理対象の内部サブミッションキューを内部サブミッションキューＳＱ＃１から、内部サブミッションキューＳＱ＃２に切り替える。この結果、リードコマンドＲ４が処理される前に、ライトコマンドＷ１～Ｗ３を処理することが可能となる。
【0084】
次に、スループット重視スケジューラ４３１の処理の別の例を説明する。図６は、スループット重視スケジューラ４３１において実行される処理の別の例を示す図である。ここでは、リードコマンドが格納されているホスト２のサブミッションキューのスロットを示すポインタのみが内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納され、ライトコマンドが格納されているホスト２のサブミッションキューのスロットを示すポインタのみが内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納される場合を、例として説明する。
【0085】
ポインタは、例えば、ホスト２のサブミッションキューＳＱの識別子と、サブミッションキューＳＱ内のスロットの識別子との組、つまり、（＃ｍ，Ｓｎ）よって表される。＃ｍは、ホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４のうちの一つを示す。Ｓｎは、スロットＳ１～Ｓ５のうちの一つを示す。
【0086】
スループット重視スケジューラ４３１は、サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ１を示すポインタＰ（＃１，Ｓ１）、サブミッションキューＳＱ＃２のスロットＳ１を示すポインタＰ（＃２，Ｓ１）、サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ２を示すポインタＰ（＃１，Ｓ２）、およびサブミッションキューＳＱ＃３のスロットＳ２を示すポインタＰ（＃２，Ｓ２）を、内部サブミッションキューＳＱ＃１のスロットＳ１～Ｓ４にそれぞれ格納する。
【0087】
また、スループット重視スケジューラ４３１は、サブミッションキューＳＱ＃３のスロットＳ１を示すポインタＰ（＃３，Ｓ１）、サブミッションキューＳＱ＃４のスロットＳ１を示すポインタＰ（＃４，Ｓ１）、およびサブミッションキューＳＱ＃２のスロットＳ２を示すポインタＰ（＃２，Ｓ２）を、内部サブミッションキューＳＱ＃２のスロットＳ１～Ｓ３にそれぞれ格納する。
【0088】
スループット重視スケジューラ４３１は、内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納されているポインタそれぞれに基づいて、リードコマンドのグループだけをホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４からフェッチする。そして、スループット重視スケジューラ４３１は、フェッチしたリードコマンドＲ１、Ｒ２、Ｒ３、…、を、コマンド処理部４３３に送出する。コマンド処理部４３３は、リードコマンドＲ１、Ｒ２、Ｒ３、…、を連続的に処理する。あるいは、コマンド処理部４３３が、内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納されているポインタに基づいて、リードコマンドのグループだけをホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４からフェッチする処理と、フェッチしたリードコマンドのグループのコマンド処理との双方を実行してもよい。
【0089】
第１の時間が経過すると、スループット重視スケジューラ４３１は、内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納されているポインタそれぞれに基づいて、ライトコマンドのグループだけをホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４からフェッチする。そして、スループット重視スケジューラ４３１は、フェッチしたライトコマンドＷ１、Ｗ２、Ｗ３、…、を、コマンド処理部４３３に送出する。コマンド処理部４３３は、ライトコマンドＷ１、Ｗ２、Ｗ３、…、を連続的に処理する。あるいは、コマンド処理部４３３が、内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納されているポインタに基づいて、ライトコマンドのグループだけをホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４からフェッチする処理と、フェッチしたライトコマンドのグループのコマンド処理との双方を実行してもよい。
【0090】
なお、内部サブミッションキューＳＱ＃１のスロットから取り出された情報が強制切り替えコマンドであった場合、スループット重視スケジューラ４３１またはコマンド処理部４３３は、処理対象の内部サブミッションキューを、内部サブミッションキューＳＱ＃１から、内部サブミッションキューＳＱ＃２に切り替える。
【0091】
次に、スループット重視モード有効化／無効化コマンドを説明する。図７は、ＳＳＤ３に発行されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドの例を示す図である。
【0092】
ホスト２によってＳＳＤ３に発行されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドは、例えば、セット・フィーチャコマンドとして実現され得る。スループット重視モード有効化／無効化コマンドは、有効／無効パラメータを含む。有効／無効パラメータは、スループット重視モードの有効または無効を指定するパラメータである。
【0093】
有効／無効パラメータがスループット重視モードの有効を示す値に設定されている場合、コントローラ４は、スループット重視モードを有効にする。
【0094】
一方、有効／無効パラメータがスループット重視モードの無効を示す値に設定されている場合、コントローラ４は、スループット重視モードを無効にする。すなわち、コントローラ４は、レイテンシ重視モードを有効にする。
【0095】
次に、スループット重視モード有効化／無効化処理を説明する。図８は、ＳＳＤ３において実行されるスループット重視モード有効化／無効化処理の手順を示すシーケンス図である。
【0096】
スループット重視アプリケーションを実行する際、ホスト２は、スループット重視モードを有効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをＳＳＤ３に発行する（ステップＳ１）。
【0097】
スループット重視モードを有効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをホスト２から受信すると、コントローラ４は、スループット重視モード（スループット重視スケジューラ４３１）を有効にする（ステップＳ１１）。コントローラ４は、リードコマンドのグループを集中処理する第１の時間とライトコマンドのグループを集中処理する第２の時間とを決定する（ステップＳ１２）。この場合、第１の時間が第１の最小時間以上であり、第２の時間が第２の最小時間以上である、という条件が満たされるように、第１の時間と第２の時間とが設定される。この条件が満たされているならば、第１の時間と第２の時間とは同じ時間でもよい。そして、コントローラ４は、スループット重視モード有効化／無効化コマンドの処理の完了を示す完了応答をホスト２に送信する（ステップＳ１３）。
【0098】
スループット重視アプリケーションが終了した後、ホスト２は、スループット重視モードを無効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをＳＳＤ３に発行する（ステップＳ２）。
【0099】
スループット重視モードを無効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをホスト２から受信すると、コントローラ４は、スループット重視モード（スループット重視スケジューラ４３１）を無効にする（ステップＳ２１）。そして、コントローラ４は、スループット重視モード有効化／無効化コマンドの処理の完了を示す完了応答をホスト２に送信する（ステップＳ２２）。
【0100】
図９は、ＳＳＤ３に発行されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドの別の例を示す図である。
【0101】
図９に示されるスループット重視モード有効化／無効化コマンドは、有効／無効パラメータに加え、Ｍ：Ｎパラメータを含む。Ｍ：Ｎパラメータは、リード処理が実行される時間とライト処理が実行される時間との間の比率Ｍ：Ｎを指定するパラメータである。
【0102】
図１０は、ＳＳＤ３において実行されるスループット重視モード有効化／無効化処理の手順の別の例を示すシーケンス図である。
【0103】
スループット重視アプリケーションを実行する際、ホスト２は、Ｍ：Ｎパラメータを指定し、且つ、スループット重視モードを有効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをＳＳＤ３に発行する（ステップＳ３）。
【0104】
スループット重視モード有効化／無効化コマンドをホスト２から受信すると、コントローラ４は、スループット重視モード（スループット重視スケジューラ４３１）を有効にする（ステップＳ３１）。コントローラ４は、リードコマンドのグループを集中処理する第１の時間とライトコマンドのグループを集中処理する第２の時間とを決定する（ステップＳ３２）。この場合、第１の時間と第２の時間との比率がＭ：Ｎである、という条件が満たされ、且つ、第１の時間が第１の最小時間以上であり、第２の時間が第２の最小時間以上である、という条件が満たされるように、第１の時間と第２の時間とがそれぞれ決定される。そして、コントローラ４は、スループット重視モード有効化／無効化コマンドの処理の完了を示す完了応答をホスト２に送信する（ステップＳ３３）。
【0105】
スループット重視アプリケーションが終了した後、ホスト２は、スループット重視モードを無効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをＳＳＤ３に発行する（ステップＳ４）。
【0106】
スループット重視モードを無効にするためのスループット重視モード有効化／無効化コマンドをホスト２から受信すると、コントローラ４は、スループット重視モード（スループット重視スケジューラ４３１）を無効にする（ステップＳ４１）。そして、コントローラ４は、スループット重視モード有効化／無効化コマンドの処理の完了を示す完了応答をホスト２に送信する（ステップＳ４２）。
【0107】
次に、ＳＳＤ３において実行される一連の処理を説明する。図１１は、スループット重視モードが有効である場合にＳＳＤ３において実行される一連の処理の手順の例を示すフローチャートである。以下では、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループとのうちのリードコマンドのグループが最初に処理される場合を例として説明する。ただし、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループのうちのいずれのグループが最初に処理されてもよい。
【0108】
スループット重視モードが有効である場合、コントローラ４は、ホスト２によって発行される複数のＩ／Ｏコマンドを、リードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分ける。そして、コントローラ４は、リードコマンドのグループおよびライトコマンドのグループを、内部サブミッションキューＳＱ＃１およびＳＱ＃２を使用して管理する（ステップＳ５１）。
【0109】
コントローラ４は、内部サブミッションキューＳＱ＃１で管理されているリードコマンドのグループを、処理対象のコマンドのグループとして選択する（ステップＳ５２）。
【0110】
コントローラ４は、内部サブミッションキューＳＱ＃１で管理されているリードコマンドのグループを連続的に処理する（ステップＳ５３）。
【0111】
コントローラ４は、リードコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過した、または内部サブミッションキューＳＱ＃１が空である、という切り替え条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ５４）。
【0112】
処理切り替え条件が満たされていない場合（ステップＳ５４でＮｏ）、コントローラ４は、リードコマンドのグループの処理を継続する（ステップＳ５３）。
【0113】
切り替え条件が満たされた場合（ステップＳ５４でＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、ライトコマンドのグループに切り替える（ステップＳ５５）。
【0114】
コントローラ４は、内部サブミッションキューＳＱ＃２で管理されているライトコマンドのグループを連続的に処理する（ステップＳ５６）。
【0115】
コントローラ４は、ライトコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過、または内部サブミッションキューＳＱ＃２が空、という処理切り替え条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【0116】
処理切り替え条件が満たされていない場合（ステップＳ５７でＮｏ）、コントローラ４は、ライトコマンドのグループの処理を継続する（ステップＳ５６）。
【0117】
処理切り替え条件が満たされた場合（ステップＳ５７でＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、リードコマンドのグループに切り替える（ステップＳ５８）。そして、コントローラ４は、ステップＳ５３の処理を実行する。
【0118】
次に、複数のＩ／Ｏコマンドをリードコマンドのグループとライトコマンドのグループとに分ける処理（リード／ライトコマンド分離処理）を説明する。図１２は、ＳＳＤ３において実行されるリード／ライトコマンド分離処理の手順の例を示すフローチャートである。
【0119】
コントローラ４は、ホスト２のサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々から一つ以上のＩ／Ｏコマンドをフェッチすることで、複数のＩ／Ｏコマンドをホスト２から受信する（ステップＳ６１）。
【0120】
コントローラ４は、受信した複数のＩ／Ｏコマンドの各々がリードコマンドまたはライトコマンドのいずれであるかを判定する（ステップＳ６２）。
【0121】
リードコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドが存在する場合（ステップＳ６２における「リードコマンド」）、コントローラ４は、リードコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドの各々を内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納する（ステップＳ６３）。
【0122】
ライトコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドが存在する場合（ステップＳ６２における「ライトコマンド」）、コントローラ４は、ライトコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドの各々を内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する（ステップＳ６４）。
【0123】
このようにして、コントローラ４は、リードコマンドのグループのみを内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納し、ライトコマンドのグループのみを内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する。
【0124】
図１３は、ＳＳＤ３において実行されるリード／ライトコマンド分離処理の手順の別の例を示すフローチャートである。
【0125】
コントローラ４は、複数のＩ／ＯコマンドをサブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４に維持した状態で複数のＩ／Ｏコマンドの内容を参照する（ステップＳ７１）。この場合、コントローラ４は、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々に対応するサブミッションキューヘッドポインタ（ＳＱＨＰ）を更新せずに、サブミッションキューＳＱ＃１～ＳＱ＃４の各々のスロットをリードアクセスすることで、各Ｉ／Ｏコマンドの内容を参照する。
【0126】
そして、コントローラ４は、参照したＩ／Ｏコマンドの各々がリードコマンドまたはライトコマンドのいずれであるかを判定する（ステップＳ７２）。
【0127】
リードコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドが存在する場合（ステップＳ７２における「リードコマンド」）、コントローラ４は、リードコマンドの各々が格納されているサブミッションキューＳＱのスロットを示すポインタを内部サブミッションキューＳＱ＃１に格納する（ステップＳ７３）。
【0128】
ライトコマンドであると判定されたＩ／Ｏコマンドが存在する場合（ステップＳ７２における「ライトコマンド」）、コントローラ４は、ライトコマンドの各々が格納されているサブミッションキューＳＱのスロットを示すポインタを内部サブミッションキューＳＱ＃２に格納する（ステップＳ７４）。
【0129】
次に、ホスト２からの指定に基づいて、リード処理とライト処理とに配分する時間を設定する処理を説明する。図１４は、ＳＳＤ３において実行される切り替え時間設定処理の手順の例を示すフローチャートである。
【0130】
コントローラ４は、比率Ｍ：Ｎを指定する情報をホスト２から受信したか否かを判定する（ステップＳ８１）。ホスト２から受信されたスループット重視モード有効化／無効化コマンドがＭ：Ｎパラメータを含む場合、コントローラ４は、比率Ｍ：Ｎを指定する情報をホスト２から受信したと判定する。
【0131】
比率Ｍ：Ｎを指定する情報をホスト２から受信した場合（ステップＳ８１でＹｅｓ）、コントローラ４は、リードコマンドのグループを処理する第１の時間とライトコマンドのグループを処理する第２の時間を、指定された比率Ｍ：Ｎに基づいて、それぞれ決定する（ステップＳ８２）。
【0132】
比率Ｍ：Ｎを指定する情報をホスト２から受信しなかった（ステップＳ８１でＮｏ）、コントローラ４は、ステップＳ８２の処理を実行しない。この場合、第１の時間と第２の時間の各々はデフォルト値に設定される。第１の時間と第２の時間の各々のデフォルト値は、第１の時間が第１の最小時間以上となり、第２の時間が第２の最小時間以上となる、という条件が満たされるように決定されている。この条件が満たされているならば、第１の時間と第２の時間とは同じ時間でもよい。
【0133】
次に、強制切り替えコマンドを挿入する処理を説明する、図１５は、ＳＳＤ３において実行される強制切り替えコマンド挿入処理の手順の例を示すフローチャートである。
【0134】
コントローラ４は、あるライトコマンドとこのライトコマンドに後続するリードコマンドとの間に「Ｒ ａｆｔｅｒ Ｗ」という依存関係があるか否かを判定する（ステップＳ９１）。ここで、ライトコマンドに後続するリードコマンドは、このライトコマンドがホスト２から受信された時点よりも後にホスト２から受信されたリードコマンドである。すなわち、コントローラ４は、あるライトコマンドがホスト２から受信された時点よりも後にホスト２から受信されたリードコマンドが、当該ライトコマンドが処理された後に処理される必要があるか否かを判定する。
【0135】
ライトコマンドとこのライトコマンドがホスト２から受信された時点よりも後にホスト２から受信されたリードコマンドとの間に「Ｒ ａｆｔｅｒ Ｗ」という依存関係がある場合（ステップＳ９１でＹｅｓ）、コントローラ４は、強制切り替えコマンドＳＷを、内部サブミッションキューＳＱ＃１において、このリードコマンドの前に挿入する（ステップＳ９２）。
【0136】
ライトコマンドとこのライトコマンドがホスト２から受信された時点よりも後にホスト２から受信されたリードコマンドとの間に「Ｒ ａｆｔｅｒ Ｗ」という依存関係がない場合（ステップＳ９１でＮｏ）、コントローラ４は、ステップＳ９２の処理を実行しない。
【0137】
次に、強制切り替えコマンドＳＷに基づいて、処理対象のコマンドのグループを切り替える処理（強制切り替え処理）を説明する。図１６は、ＳＳＤ３において実行される強制切り替え処理の手順の例を示すフローチャートである。
【0138】
コントローラ４は、内部サブミッションキューＳＱ＃１からコマンドを取り出す（ステップＳ１０１）。
【0139】
コントローラ４は、取り出したコマンドが強制切り替えコマンドＳＷであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【0140】
取り出したコマンドが強制切り替えコマンドＳＷではない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、コントローラ４は、取り出したコマンド（つまりリードコマンド）を処理する（ステップＳ１０３）。
【0141】
コントローラ４は、リードコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過した、または内部サブミッションキューＳＱ＃１が空である、という切り替え条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【0142】
切り替え条件が満たされていない場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、コントローラ４は、ステップＳ１０１の処理に進み、内部サブミッションキューＳＱ＃１から次のコマンドを取り出す。
【0143】
取り出したコマンドが強制切り替えコマンドＳＷである場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、ライトコマンドのグループに切り替える（ステップＳ１０５）。
【0144】
コントローラ４は、内部サブミッションキューＳＱ＃２からコマンドを取り出す（ステップＳ１０６）。
【0145】
コントローラ４は、取り出したコマンド（つまりライトコマンド）を処理する（ステップＳ１０７）。
【0146】
コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループをリードコマンドのグループに再び切り替えるための切り替え条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。強制切り替えコマンドＳＷによって処理対象のコマンドのグループがライトコマンドのグループに切り替えられた場合には、この切り替え条件としては、例えば、内部サブミッションキューＳＱ＃２が空である、という条件を使用し得る。
【0147】
切り替え条件が満たされない場合（ステップＳ１０８でＮｏ）、コントローラ４は、ステップＳ１０６の処理に進み、内部サブミッションキューＳＱ＃２から次のライトコマンドを取り出す。
【0148】
切り替え条件が満たされた場合（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、リードコマンドのグループに再び切り替える（ステップＳ１０９）。そして、コントローラ４は、ステップＳ１０１の処理に進み、内部サブミッションキューＳＱ＃１から次のコマンドを取り出す。
【0149】
次に、ステップＳ１０４の切り替え条件が満たされた場合について説明する。
【0150】
ステップＳ１０４の切り替え条件が満たされた場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、コントローラ４は、ステップＳ１０５～Ｓ１０７の処理を実行する。そして、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループをリードコマンドのグループに再び切り替えるための切り替え条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０４の切り替え条件が満たされることによって処理対象のコマンドのグループがライトコマンドのグループに切り替えられた場合には、ライトコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過した、または内部サブミッションキューＳＱ＃２が空である、という条件が、ステップＳ１０８の切り替え条件として使用され得る。
【0151】
次に、ＳＳＤ３において実行される一連の処理の別の例を説明する。図１７は、スループット重視モードが有効である場合にＳＳＤ３において実行される一連の処理の手順の別の例を示すフローチャートである。
【0152】
【0153】
リードコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過した、または内部サブミッションキューＳＱ＃１が空である、という切り替え条件が満たされていない場合（ステップＳ５４でＮｏ）、コントローラ４は、リードコマンドのグループの処理においてホスト２に転送されたリードデータの量が第１の閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。第１の閾値は、第１の時間内にホスト２に転送することが必要なリードデータの量に相当する。
【0154】
ホスト２に転送されたリードデータの量が第１の閾値未満である場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、コントローラ４は、リードコマンドのグループの処理を継続する（ステップＳ５３）。
【0155】
ホスト２に転送されたリードデータの量が第１の閾値に達した場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、ライトコマンドのグループに切り替える（ステップＳ５５）。
【0156】
したがって、たとえリードコマンドのグループの処理の開始から第１の時間が経過していない場合であっても、ホスト２に転送されたリードデータの量が第１の閾値に達した場合には、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、ライトコマンドのグループに切り替えことができる。
【0157】
また、ライトコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過した、または内部サブミッションキューＳＱ＃２が空である、という切り替え条件が満たされていない場合（ステップＳ５７でＮｏ）、コントローラ４は、ライトコマンドのグループの処理においてＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれたライトデータの量が第２の閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。第２の閾値は、第２の時間内にＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むことが必要なライトデータの量に相当する。
【0158】
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれたライトデータの量が第２の閾値未満である場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、コントローラ４は、ライトコマンドのグループの処理を継続する（ステップＳ５６）。
【0159】
ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれたライトデータの量が第２の閾値に達した場合（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、コントローラ４は、処理対象のコマンドのグループを、リードコマンドのグループに再び切り替える（ステップＳ５８）。
【0160】
したがって、たとえライトコマンドのグループの処理の開始から第２の時間が経過していない場合であっても、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込まれたライトデータの量が第２の閾値に達した場合には、処理対象のコマンドのグループを、リードコマンドのグループに切り替えことができる。
【0161】
以上説明したように、本実施形態によれば、リード処理だけが連続して実行される時間帯およびライト処理だけが連続して実行される時間帯を作り出すことができる。この結果、リード処理とライト処理とが短時間に頻繁に切り替えられる場合に比し、リード処理とライト処理との間の切り替えに起因するオーバーヘッドを低減できる。よって、複数のリードコマンドと複数のライトコマンドとが混在されたＩ／Ｏコマンド群がホスト２によって発行された場合であっても、リード処理のスループットおよびライト処理のスループットを改善することができる。
【0162】
また、ＳＳＤ３は、普段はレイテンシ重視スケジューラ４３２を使用して、レイテンシ重視モードでコマンド処理を実行する。そして、ＳＳＤ３は、ホスト２からの指示でスループット重視モードに切り替わる。したがって、ホスト２は、レイテンシを気にしないスループット重視アプリケーションを実行する際にのみ、ＳＳＤ３のスループット重視モードを有効にすることができる。
【0163】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0164】
１…情報処理システム、２…ホスト、３…ＳＳＤ、４…コントローラ、５…ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、６…ＤＲＡＭ、７…バス、２０…内部バス、２１…プロセッサ、２２…メモリ、４０…内部バス、４１…ホストインタフェース、４２…ＳＲＡＭ、４３…ＣＰＵ、４４…誤り訂正回路、４５…ＮＡＮＤインタフェース、４６…ＤＲＡＭインタフェース、６１…リード／ライトバッファ、６２…Ｌ２Ｐテーブル、４３１…スループット重視スケジューラ、４３２…レイテンシ重視スケジューラ、４３３…コマンド処理部、４３４…スループット重視モード有効化／無効化部、４３５…切り替え時間設定部、４３６…内部ＳＱ強制切り替え部。
【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15】
【図16】
【図17】