特開 2025-10843 メモリシステム、アクセス制御方法およびプログラム

(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】P2025010843

(43)【公開日】2025-01-23

(54)【発明の名称】メモリシステム、アクセス制御方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/06 20060101AFI20250116BHJP

   G06F 12/02 20060101ALI20250116BHJP

   G06F 12/00 20060101ALI20250116BHJP

【ＦＩ】

G06F12/06 550A

G06F12/06 515H

G06F12/02 510

G06F12/00 597U

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113102

(22)【出願日】2023-07-10

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 拓真

【テーマコード（参考）】

5B160

【Ｆターム（参考）】

5B160AA16

5B160CD04

(57)【要約】

【課題】ホスト装置側の負荷を増大することなく、性能を向上させることが可能なメモリへのアクセス技術を提供する。
【解決手段】メモリシステムは、複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備える、メモリシステム。

【請求項2】

請求項１記載のメモリシステムであって、
前記コマンドが実行順にキューイングされる実行キューに従って前記コマンドを実行する実行部をさらに備え、
前記実行順制御部は、新たに前記コマンドを受信する毎に、前記実行キューを、各コマンドが指定する前記論理領域の優先順位が高い順に並べ替える、メモリシステム。

【請求項3】

請求項１記載のメモリシステムであって、
前記コントローラは、前記不揮発性メモリを複数の前記論理領域に分割する際、前記優先順位を設定する優先順位設定部をさらに備える、メモリシステム。

【請求項4】

請求項１記載のメモリシステムであって、
前記論理領域は、用途毎に設定される、メモリシステム。

【請求項5】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリにおける、各論理領域へのアクセスを制御するアクセス制御方法であって、
受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める、アクセス制御方法。

【請求項6】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリのコントローラに、
請求項５に記載のアクセス制御方法を実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、メモリシステム、アクセス制御方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、インタフェースプロトコルにＮＶＭｅ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｅｘｐｒｅｓｓ）を採用したＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性メモリを備えるメモリシステムがある。このようなメモリシステムは、自身が備える記憶領域を、論理的に分割し、使用する。分割した各論理領域は、ＮＳ（Ｎａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と呼ばれる。

【0003】

ＳＳＤの使い勝手を向上させる技術として、ＳＳＤに対するライト要求（ライトコマンド）のキャンセルの性能を適応的に制御するため、ホスト装置から、各ＮＳにＡｔｏｍｉｃ Ｗｒｉｔｅキャンセルの優先度を設定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示の技術によれば、ＮＳ毎にキャンセルの優先度を設定し、設定された優先度に応じて、キャンセル処理の方式を変える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１０７３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

【0006】

一般にＮＶＭｅ ＳＳＤ等を有するメモリシステムでは、ＮＳは、用途別に生成される。用途によっては、高速性が求められる場合と、求められない場合がある。例えば、車載装置では、自動運転のための走行情報（現在地や周囲情報）などは、他の情報を差し置いても即時性を要する。一方、走行距離や残燃料情報は、後回しにしても差しさわりがない。よって、車載装置において、このようなメモリシステムを使用する場合、これらの情報を用途別に異なるＮＳに記憶させることができる。

【0007】

特許文献１に開示の技術によれば、１つのコマンドの処理速度が、ＮＳに設定した優先度に応じて変わる。しかし、このようなメモリシステムでは、コマンドの処理は、発行順に行われる。したがって、即時性を要する情報を優先度の高いＮＳに格納したとしても、それに対するコマンドの発行が、即時性を要しない情報が設定されているＮＳに対するコマンドの後の場合、前者は、後者の処理を終えてからしか実行されない。さらに、特許文献１に開示の技術は、キャンセルコマンドにのみ対応している。しかし、ホスト装置から、メモリシステムへのコマンドは、キャンセルコマンドだけでなく、多種多様なものがある。

【0008】

連続発行されたコマンドの実行順を制御するには、ホスト装置側でＮＶＭｅ ＳＳＤ等の不揮発性メモリへの発行順を制御する必要があり、ホスト装置側のアプリケーションに複雑な処理が求められる。

【0009】

このように、現状では、複数のコマンドが連続して発行された場合、ホスト装置側に複雑な処理を課さない限り、コマンドの実行順が適切に制御されないためにメモリシステム内の処理において待ち時間が発生する。これにより、メモリシステム内の処理の高速化が妨げられ、応答性能が十分引き出されていない。

【0010】

本開示は、上記事情に鑑みてなされたもので、ホスト装置側の負荷を増大することなく、性能を向上させることが可能なメモリへのアクセス技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の第一の視点によれば、
メモリシステムは、
複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備える。
前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備える。

【0012】

本開示の第二の視点によれば、
複数の論理領域を有する不揮発性メモリにおける、各論理領域へのアクセスを制御するアクセス制御方法は、
受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める。

【0013】

本開示の第三の視点によれば、プログラムは、複数の論理領域を有する不揮発性メモリのコントローラに、上記アクセス制御方法を実行させる。

【0014】

なお、これらのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、ホスト装置側の負荷を増大することなく、メモリシステムの性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（ａ）および（ｂ）は、本開示の一実施形態のメモリシステムの、それぞれ、構成およびハードウェアの一例を示す図である。

【図2】（ａ）および（ｂ）は、本開示の一実施形態の、それぞれ、情報処理システムおよびメモリシステムの構成の一例を示す図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は、本開示の一実施形態の、それぞれ、クリエイトコマンド、ＭＳ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔコマンドおよび稼働中に発行されるコマンドの一例を説明するための図である。

【図4】（ａ）は、本開示の一実施形態の、ＭＳテーブルの一例を説明するための図であり、（ｂ）は、本開示の一実施形態の実行順制御の一例を説明するための図である。

【図5】本開示の一実施形態のＮＳ作成処理のフローチャートである。

【図6】本開示の一実施形態のコマンド処理のフローチャートである。

【図7】（ａ）および（ｂ）は、本開示の一実施形態のコマンド実行順の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の一実施形態（以下、本実施形態と呼ぶ。）の概要について図面を参照して説明する。なお、図面の参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本開示を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向および単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。

【0018】

また、図中の各ブロックの入出力の接続点には、ポートやインタフェースがあるが図示を省略する。また、以下の説明において、「Ａおよび／またはＢ」は、ＡまたはＢ、もしくは、ＡおよびＢという意味で用いる。

【0019】

＜＜第一実施形態＞＞
以下、本開示の一実施形態（第一実施形態）について、図面を参照しながら説明する。

【0020】

本実施形態のメモリシステム２００は、不揮発性メモリで構成される記憶領域を備える、例えば、ＮＶＭｅ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｅｘｐｒｅｓｓ）を採用したＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）において、コマンドの実行順を制御可能なシステムである。なお、メモリシステム２００は、記憶装置として動作し、受信したデータを記憶し、要求に応じて、記憶したデータを出力する。

【0021】

本実施形態では、記憶領域（不揮発性メモリ）を、複数の論理領域（Ｎａｍｅ ｓｐａｃｅ；ＮＳ）に分割し、それぞれに優先順位（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を予め定める。そして、受信したコマンドを、各コマンドが指定するＮＳの優先順位の高いものから実行する。

【0022】

図１（ａ）は、本実施形態のメモリシステム２００の構成図である。メモリシステム２００は、例えば、ＮＶＭｅ ＳＳＤで実現され、コントローラ２１０と、記憶領域として機能する不揮発性メモリ２２０と、を備える。

【0023】

不揮発性メモリ２２０は、例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリ等で実現される。本実施形態では、不揮発性メモリ２２０は、論理的に分割された、複数の論理領域を備える。各論理領域は、上述のように、名前空間（Ｎａｍｅ Ｓｐａｃｅ；ＮＳ）と呼ばれる。各ＮＳには、予め、コマンドの実行順を定める優先順位（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）が設定される。

【0024】

図１には、不揮発性メモリ２２０は、ＮＳ２３１と、ＮＳ２３２と、ＮＳ２３３と、を備える場合を例示する。しかし、ＮＳの数は、複数であればよく、３つに限定されない。以下、各ＮＳを区別する必要がない場合は、ＮＳ２３０で代表する。

【0025】

コントローラ２１０は、コマンドを発行するホスト装置とデータ（信号）をやり取りする。また、不揮発性メモリ２２０に対するアクセス等の制御を行う。ホスト装置から受信するコマンドには、当該コマンドの実行対象データが格納されるＮＳ２３０を指定する情報が含まれる。

【0026】

コントローラ２１０は、コマンドの実行順を制御する実行順制御部２１２を備える。本実施形態の実行順制御部２１２は、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定するＮＳ２３０に予め定められた優先順位に応じて定める。

【0027】

コントローラ２１０では、ホスト装置から受信したコマンドのうち、未実行のコマンドは、実行キューに実行順に並べられる。本実施形態の実行順制御部２１２は、ホスト装置から新たにコマンドを受信すると、実行キューに並べられているコマンドを、当該コマンドが指定するＮＳ２３０の優先順位順に並べ替える。具体的には、優先順位の高いＮＳ２３０を指定するコマンドほど、先に実行されるよう、並べ替える。

【0028】

コントローラ２１０は、実行順制御部２１２が並べ替えた実行キューに従って、コマンドを実行する。ホスト装置から受信するコマンドには、例えば、リード（読み出し）、イレーズ（消去）、ライト（書き込み）等がある。

【0029】

その他、コントローラ２１０は、不揮発性メモリ２２０における誤りの検出と訂正を実行してもよい。また、何らかの不良が発生したメモリブロックを使用禁止にし、予備のブロック（冗長ブロック）を代わりに割り当てる処理を実行してもよい。また、不揮発性メモリ２２０に、ＮＡＮＤフラッシュメモリが用いられる場合、ＮＡＮＤフラッシュメモリのメモリブロックごとの消去回数を記憶し、書き換え回数の平準化（ウェアレベリング）を実施してもよい。

【0030】

以上説明したように、本実施形態によれば、メモリシステム２００側で、各ＮＳ２３０に、コマンド実行の優先順位を予め設定する。そして、各コマンドが指定するＮＳ２３０に設定された優先順位に従って、コマンドの実行順を制御する。すなわち、メモリシステム２００側で、より優先順位の高いＮＳ２３０を指定するコマンドが優先的に実行されるよう、コマンドの実行順序を入れ替える。

【0031】

これにより、本実施形態のメモリシステム２００は、メモリシステム２００側で、物理的に処理性能をコントロールできる。すなわち、本実施形態によれば、複数のＮＳ２３０が設定されるメモリシステム２００において、ホスト装置側、すなわち、ユーザの負担無しに、適切な優先処理を実現できる。

【0032】

これにより、優先度が低いものの高負荷なコマンドによるＮＳ性能の低下を抑えることができ、本実施形態によれば、高効率性、高速性、即応性を有するメモリシステム２００を実現できる。すなわち、メモリシステムの性能を最大限活かすことができる。

【0033】

また、本実施形態によれば、性能要求が異なるＩＯ（Ｉｎｐｕｔ/Ｏｕｔｐｕｔ；コマンド）が混在するシステムにおいて、仮想化等による手法に比べて、簡易な構成で、安価に、所望の優先順位でのコマンドの処理を実現できる。例えば、多様な用途が存在するデータセンタ、Ｅｄｇｅ領域等に特に有用である。

【0034】

＜＜第二実施形態＞＞
次に、本開示の第二実施形態を説明する。本実施形態では、ホスト装置からの指示に従って、コントローラ２１０が、不揮発性メモリ２２０に論理領域（ＮＳ２３０）を構成する（生成する）際、当該ＮＳ２３０の優先順位を設定する。

【0035】

図２（ａ）は、本実施形態の情報処理システム１００の全体構成図である。本実施形態の情報処理システム１００は、ホスト装置３００と、メモリシステム２００とを備える。メモリシステム２００は、第一実施形態と同様に、ＳＳＤ等で実現される。

【0036】

以下、本実施形態では、メモリシステム２００を、ＳＳＤ２００と呼ぶ。また、ＳＳＤ２００内の各機能について、第一実施形態と同じものについては、同一の符号を付す。

【0037】

ホスト装置３００は、ＳＳＤ２００に対しコマンドを発行する。ホスト装置３００は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｐｕｔｅｒ）、サーバ、ストレージ、Ｅｄｇｅ機器等である。ホスト装置３００は、これらに限定されず、ＳＳＤ２００に対し、コマンドを発行可能であり、かつ、ＳＳＤ２００とデータの送受信が可能な装置であればよい。

【0038】

なお、本実施形態では、ホスト装置３００は、例えば、ＮＶＭｅデバイスドライバを備え、ＮＶＭｅの仕様で規定される各種コマンドを、ＳＳＤ２００に対し、発行する。具体的には、ホスト装置３００がＳＳＤ２００に向けて発行するコマンドは、使用するＮＳ２３０を特定する情報を含む。

【0039】

ホスト装置３００は、ＳＳＤ２００にＮＳ２３０を生成する際、ＳＳＤ２００に対し、クリエイトコマンド３１０を送信する。クリエイトコマンド３１０は、生成するＮＳ２３０の数、発行される。例えば、３つのＮＳ２３０を生成する場合、それぞれ、ＮＳＩＤ３１１が３つのクリエイトコマンド３１０が発行される。

【0040】

クリエイトコマンド３１０の一例を、図３（ａ）に示す。クリエイトコマンド３１０は、ＮＳＩＤ３１１と、優先順位３１２と、サイズ３１３と、機能３１４と、を備える。ＮＳＩＤ３１１は、生成するＮＳ２３０を一意に識別可能な識別子（ＩＤ）である。また、優先順位３１２は、当該ＮＳ２３０の優先順位である。サイズ３１３は、生成するＮＳの論理領域のサイズである。機能３１４は、当該ＮＳ２３０の用途を示す情報である。

【0041】

例えば、優先順位の設定は、既存のＮＳ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔコマンドを用いてもよい。ＮＳ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔコマンド３２０の一例を図３（ｂ）に示す。この場合、ＮＳ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔコマンド３２０の、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ（Ｏｐｃｏｄｅ）の、例えば、Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ３２１の、現在Ｒｅｓｅｒｖｅであるエリアのｂｉｔを使用し、ＮＳＩＤの優先順位をＳＳＤ内に設定する。なお、優先順位の設定は、これに限定されず、既存のコマンド内のＦｉｅｌｄの、Ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｉｔであれば、どれを用いてもよい。

【0042】

なお、１つのクリエイトコマンド３１０に、分割数とともに、それぞれのＮＳ２３０の上記各情報を含めてもよい。

【0043】

稼働中にホスト装置３００が、ＳＳＤ２００に対して発行するコマンド３３０は、図３（ｃ）に示すように、コマンド３３０を一意に識別するコマンドＩＤ３３１と、実行対象（処理対象）のデータが格納されるＮＳ２３０のＮＳＩＤ３３２と、コマンドの処理内容（コマンド処理内容）３３３と、を含む。

【0044】

ＳＳＤ２００は、基本的に第一実施形態と同様の構成を備える。以下、第一実施形態と同機能の構成には、同一名、同一符号を付す。

【0045】

図２（ｂ）に示すように、ＳＳＤ２００は、コントローラ２１０と、不揮発性メモリ２２０と、バッファメモリ２４０と、を備える。

【0046】

コントローラ２１０は、第一実施形態と同様に、ホスト装置３００とのインタフェースとして機能するとともに、不揮発性メモリ２２０に対するアクセス等の制御を行う。本実施形態のコントローラ２１０は、ＮＳ作成部２１１と、実行順制御部２１２と、実行部２１３と、送受信部２１４と、ＮＳ管理部２１５と、を備える。

【0047】

送受信部２１４は、ホスト装置３００との間で、コマンドを含む、データの送受信を行う。

【0048】

ＮＳ作成部２１１は、ホスト装置３００から、クリエイトコマンド３１０を受信した場合、不揮発性メモリ２２０に、指示された数のＮＳ２３０を生成する。このとき、各ＮＳ２３０に優先順位を設定する。すなわち、ＮＳ作成部２１１は、優先順位設定部としても機能する。

【0049】

具体的には、ＮＳ作成部２１１は、不揮発性メモリ２２０を、指示された数の、指定されたサイズを有する論理領域に分割し、それぞれ、ＮＳ２３０とする。なお、生成前に、既存のＮＳを削除する。

【0050】

このとき、ＮＳ作成部２１１は、クリエイトコマンド３１０で指定された各情報と、生成したＮＳ２３０と物理領域とを対応づける情報（単に物理領域と呼ぶ。）と、を含む、ＮＳテーブル２５０を生成する。生成したＮＳテーブル２５０は、ＮＳ管理部２１５に記憶される。ＮＳ管理部２１５は、例えば、コントローラ２１０の記憶部等に構築される。なお、ＮＳ管理部２１５は、不揮発性メモリ２２０に構築されてもよい。

【0051】

ＮＳ作成部２１１が生成するＮＳテーブル２５０の一例を、図４（ａ）に示す。ＮＳテーブル２５０は、生成したＮＳ２３０毎に、そのＮＳＩＤ２５１と、優先順位２５２と、サイズ２５３と、機能２５４と、物理領域２５５と、を備える。

【0052】

ＮＳＩＤ２５１、優先順位２５２、サイズ２５３および機能２５４には、ＮＳ２３０を生成する際のクリエイトコマンド３１０内の同名の情報が、それぞれ登録される。物理領域２５５には、生成した各ＮＳ２３０と不揮発性メモリ２２０内の物理利用域とを対応づける情報である。

【0053】

実行順制御部２１２は、第一実施形態と同様に、ホスト装置３００から発行されるコマンド３３０の実行順を制御する。実行順制御部２１２は、ホスト装置３００からコマンド３３０が発行されると、実行キューにキューイングする。このとき、キューイングされたコマンド３３０に含まれるＮＳＩＤ３３２の優先順位（以下、コマンドの優先順位と呼ぶ。）と、新たに受信し、キューイングするコマンドの優先順位とを比較し、優先順位の順に実行されるよう、実行キューに挿入する。

【0054】

実行順制御部２１２は、送受信部２１４を介してコマンド３３０を受信すると、当該コマンド３３０に含まれるＮＳＩＤ３３２を抽出する。そして、ＮＳテーブル２５０を参照し、抽出したＮＳＩＤ３３２に合致するＮＳＩＤ２５１に対応付けられた優先順位２５２を特定する。そして、実行キューに挿入する。このとき、例えば、コマンド３３０に、特定した優先順位２５２を付加してもよい。

【0055】

実行順制御部２１２が、新たに受信したコマンド３３０を、実行キューに追加する手法を、図４（ｂ）を用いて説明する。なお、図４（ｂ）では、コマンド３３０のコマンド処理内容３３３については、省略する。図４（ｂ）では、一例として、コマンドＩＤ３３１が「コマンド０８」で、指定されたＮＳＩＤ３３２が、「００２」のコマンド３３０を受信したものとする。

【0056】

上述の手法で、実行順制御部２１２は、新たに受信したコマンド３３０に、優先順位２５２を付加する。ここでは、ＮＳＩＤ３３２が「００２」であるため、優先順位２５２は、２である。

【0057】

その後、実行順制御部２１２は、既に、優先順位順に並べられている実行キュー３４０の中で、どこに、このコマンド３３０を挿入すべきか判別する。具体的には、例えば、実行キュー内の先頭のコマンドから順に、その優先順位２５２と、新たに受信したコマンド３３０に付加した優先順位２５２とを比較する。そして、新たに受信したコマンド３３０に付加した優先順位２５２が、実行キュー内の比較対象のコマンド３３０に付加された優先順位２５２より大きい場合、当該比較対象のコマンド３３０の直前に、新たに受信したコマンド３３０を挿入する。

【0058】

例えば、図４（ｂ）の例では、実行順制御部２１２は、実行キュー３４０の、優先順位が高いコマンド３３０から順に比較し、コマンド０２と比較した時点で、初めて受信したコマンド３３０の優先順位２５２が、比較対象のコマンド３３０の優先順位２５２より大きくなる。よって、コマンド０２の直前に、新たに受信したコマンドを挿入し、実行キュー３４０を更新する。

【0059】

なお、新たに受信したコマンド３３０に付加された優先順位２５２が、そのＳＳＤ２００に設定されたＮＳ２３０の優先順位の中で、最低のものである場合は、上述のような比較処理を行うことなく、実行キューの末尾に、当該コマンド３３０を加えてもよい。

【0060】

また、挿入位置の決定の手法はこれに限定されない。実行キューの末尾のコマンドから比較してもよいし、２分割法やその他の既存のソート手法を用いることができる。

【0061】

実行部２１３は、実行順制御部２１２が決定した実行キューに従って、コマンドを実行する。

【0062】

送受信部２１４は、ホスト装置３００とのデータの送受信を制御する。

【0063】

ＮＳ管理部２１５は、上述のように、ＮＳ２３０を管理する。本実施形態では、ＮＳテーブル２５０を格納する。

【0064】

不揮発性メモリ２２０は、例えば、ＮＡＮＤフラッシュメモリを複数備える。コントローラ２１０からの指示に従って、論理的に分割され、１以上の論理領域が生成される。各論理領域は、第一の実施形態同様、ＮＳ２３０と呼ばれる。ここでは、一例として、ＮＳ２３１と、ＮＳ２３２と、ＮＳ２３３と、を例示する。ＮＳ数、各ＮＳ内のＮＡＮＤフラッシュメモリ数はこれに限定されない。

【0065】

バッファメモリ２４０は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。本実施形態では、コントローラ２１０のワーク領域として使用される。

【0066】

[ＮＳ作成処理]
次に、本実施形態の、コントローラ２１０によるＮＳ作成処理の流れについて説明する。図５は、本実施形態のＮＳ作成処理の処理フローである。本処理は、ＮＳ作成部２１１が、ホスト装置３００から送受信部２１４を介して、クリエイトコマンド３１０を受信したことを契機に実行される。

【0067】

ＮＳ作成部２１１は、不揮発性メモリ２２０内の、既存のＮＳ２３０を削除する（ステップＳ１１０１）。なお、不揮発性メモリ２２０内に、ＮＳが未生成の場合、本処理は行わなくてもよい。

【0068】

ＮＳ作成部２１１は、ホスト装置３００から指定された数の、それぞれ、指定されたサイズを有するＮＳ２３０を生成する（ステップＳ１１０２）。

【0069】

そして、ＮＳ作成部２１１は、ＮＳテーブル２５０に各ＮＳ２３０の情報を登録し（ステップＳ１１０３）、処理を終了する。ここでは、上述のように、ＮＳＩＤ２５１と、優先順位２５２と、サイズ２５３と、機能２５４と、物理領域２５５と、を登録する。

【0070】

［コマンド処理］
次に、ＮＳ生成後、ホスト装置３００から、コマンド３３０を受信した際の、コマンド処理の流れを説明する。図６は、本実施形態のコマンド処理の処理フローである。本処理は、ホスト装置３００から、送受信部２１４を介して、プライオリティ付き（ＮＳＩＤ３３２付き）のコマンド３３０を受信する毎に、実行順制御部２１２および実行部２１３により実行される。

【0071】

実行順制御部２１２は、受信したコマンド３３０を解釈し、指定されたＮＳＩＤ３３２を抽出する（ステップＳ１２０１）。

【0072】

実行順制御部２１２は、ＮＳテーブル２５０を参照し、抽出したＮＳＩＤ３３２と合致するＮＳＩＤ２５１に対応づけて登録される優先順位２５２を特定する（ステップＳ１２０２）。ここで特定された優先順位２５２を、ＰＲ０と表す。

【0073】

ここで、実行順制御部２１２は、特定した優先順位２５２（ＰＲ０）が、ＮＳ２３０に設定した優先順位の中で、最も低いものであるか否かを判別する（ステップＳ１２０３）。そして、最も低い場合（Ｓ１２０３：Ｙｅｓ）は、実行キュー３４０の末尾に受信したコマンドをキューイングすることにより、実行キュー３４０を更新する（ステップＳ１２１１）。

【0074】

それ以外の場合（Ｓ１２０３：Ｎｏ）、実行順制御部２１２は、実行キュー３４０内の先頭のコマンドから順に、特定した優先順位２５２と比較し、挿入箇所を決定し、実行キュー３４０を更新する。以下、その手法を詳細に説明する。ここでは、Ｎ個のコマンドがキューイングされているものとする。また、実行キュー３４０の、実行順の先頭からｎ個目のコマンドを、ｎ番目のコマンドと呼ぶ。

【0075】

実行順制御部２１２は、カウンタｎを初期化（ｎ＝１）する（ステップＳ１２０４）。ここで、ｎが、Ｎより大きい場合は（Ｓ１２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２１１へ移行する。

【0076】

それ以外の場合（Ｓ１２０５：Ｎｏ）、実行順制御部２１２は、先頭からｎ番目のコマンドの優先順位（ＰＲｎ）と、特定した優先順位（ＰＲ０）とを比較する。ここでは、ＰＲ０がＰＲｎより高い（大きい）か否かを判別する（ステップＳ１２０６）。

【0077】

ＰＲ０がＰＲｎより高い場合（Ｓ１２０６：Ｙｅｓ）、実行順制御部２１２は、受信したコマンド３３０を、ｎ番目のコマンドの直前に挿入し、実行キューを更新する（ステップＳ１２１０）。

【0078】

一方、ＰＲ０がＰＲｎ以下の場合（Ｓ１２０６：Ｎｏ）、ｎを１インクリメントし（ステップＳ１２０７）、ステップＳ１２０５へ戻り、処理を繰り返す。すなわち、ｎがＮを超えるまで、次の実行順のコマンドの優先順位と比較する。

【0079】

実行キュー３４０が更新されたら、実行部２１３は、実行キュー３４０の先頭からコマンドを実行し（ステップＳ１２２０）、処理を終了する。

【0080】

以下、上記実施形態の実例として、ホスト装置３００からライトコマンドおよびリードコマンドが発行された場合の実行順を説明する。

【0081】

例えば、３つのライトコマンド発行時の、発行順と実際の実行順とを説明する。図７（ａ）は、実行順を説明するための図である。ここでは、３つのライトコマンドＩＯ１、ＩＯ２、ＩＯ３は、この順に発行され、それぞれ、実行対象のＮＳ２３０として、ＮＳＩＤ：０１、ＮＳＩＤ：０２、ＮＳＩＤ：０３が指定されているものとする。

【0082】

この場合、各ライトコマンドで指定されたＮＳの優先順位は、図４（ａ）のＮＳテーブル２５０によれば、それぞれ、１、２、３であるため、実行順は、ＩＯ３、ＩＯ２、ＩＯ１である。

【0083】

同様に、３つのリードコマンドＩＯ１、ＩＯ２、ＩＯ３がこの順に発行された場合の実行順を、図７（ｂ）に示す。本図に示すように、各リードコマンドＩＯ１、ＩＯ２、ＩＯ３で指定されるＮＳは、それぞれ、上記同様、ＮＳＩＤ：０１、ＮＳＩＤ：０２、ＮＳＩＤ：０３とする。この場合、実行順は、ＩＯ３、ＩＯ２、ＩＯ１である。

【0084】

以上説明したように、本実施形態の情報処理システム１００によれば、メモリシステム２００内で、各ＮＳ２３０に、実行の優先順位を設定する。このため、ホスト装置３００側では、コマンド３３０に、実行対象のＮＳ２３０を指定するだけで、複数のコマンドが競合した場合であっても、所望の優先順位で、各コマンドが処理される。このため、第一実施形態と同様の効果が得られる。

【0085】

さらに、本実施形態では、各ＮＳ２３０の優先順位を、ＮＳ２３０を生成する際に、ホスト装置３００から指定する。各ＮＳ２３０は、用途別に設定できるため、用途別に、ユーザの所望の優先順位でコマンドが処理されるように構成できる。

【0086】

よって、本実施形態によれば、高効率性、高速性、即応性を有するメモリシステム２００を実現できる。

【0087】

［ハードウェア構成］
上記各実施形態のコントローラ２１０の構成を、図１（ｂ）に示す。本図に示すように、コントローラ２１０は、バスを介して相互に接続されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２９１と、ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）２９２と、メモリＩ／Ｆ２９３と、ホストＩ／Ｆ２９４と、を備えてもよい。

【0088】

ＣＰＵ２９１は、コントローラ２１０の上記各機能を実現するプロセッサである。ＣＰＵ２９１は、例えば、不揮発性メモリ２２０等に格納されるファームウェア等のプログラムをＤＲＡＭ等のＲＡＭ上にロードして実行することにより、上記各機能を実現する。

【0089】

ＤＲＡＭＩ／Ｆ２９２、メモリＩ／Ｆ２９３およびホストＩ／Ｆ２９４は、それぞれ、ＤＲＡＭ等のＲＡＭ、不揮発性メモリ２２０およびホスト装置３００等とのデータ送受信を制御する。

【0090】

ＣＰＵ２９１が実現する各機能、ＤＲＡＭＩ／Ｆ２９２、メモリＩ／Ｆ２９３およびホストＩ／Ｆ２９４は、それぞれ、専用のハードウェアで実現されてもよい。例えば、各処理専用の集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などで実装されてもよい。

【0091】

＜変形例１＞
上記実施形態では、メモリシステム２００がＳＳＤである場合を例にあげて説明した。しかし、メモリシステム２００は、ＳＳＤに限定されない。Ｎｏｎｖｏｌａｔｉｌｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＮＶＭｅ）プロトコルでアクセス可能な不揮発性メモリを搭載したストレージデバイスであればよい。例えば、フラッシュデバイスであってもよい。

【0092】

また、メモリシステム２００が備える不揮発性メモリ２２０として、ＮＡＮＤメモリを例にあげて説明した。しかし、不揮発性メモリ２２０は、これに限定されない。例えば、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、又は、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような他の様々な不揮発性メモリであってもよい。

【0093】

＜変形例２＞
また、ＮＶＭｅデバイスでは複数のコントローラを持つことができ、ＮＳ２３０はコントローラ毎に割り当てられる。上記各実施形態では、メモリシステム２００内で、コントローラ２１０が１つである場合を例にあげて説明したが、コントローラ２１０は複数であってもよい。個々のコントローラ２１０において、割り当てられたＮＳ２３０に対するコマンドの優先順位を上記各実施形態の手法で制御すればよい。

【0094】

＜変形例３＞
上記各実施形態では、実行時のコマンド３３０は、ＮＳＩＤ３３２を備える。しかしながら、この形態に限定されない。例えば、ＮＳ２３０毎に機能が定められている場合、機能を指定してもよい。

【0095】

また、ホスト装置３００側で、機能とＮＳ２３０（ＮＳＩＤ）とを対応付けるテーブルを備えてもよい。この場合、ユーザは、コマンド発行時に機能を指定する。そして、ホスト装置３００において、テーブルを参照し、指定された機能に対応するＮＳＩＤを特定し、発行するコマンドに含めてもよい。

【0096】

または、コマンド毎に機能が予め定められていてもよい。そして、ホスト装置３００において、コマンド毎に、機能を特定し、テーブルを参照してそれに対応するＮＳＩＤを特定し、コマンド３３０を発行するよう構成してもよい。

【0097】

＜変形例４＞
また、ＮＳＩＤ３３２の代わりに、コマンド３３０に、優先順位を指定してもよい。この場合は、実行順制御部２１２は、コマンド３３０から指定された優先順位を抽出し、その優先順位に応じて、コマンド３３０の実行キュー３４０への挿入位置を決定する。また、実行順制御部２１２または実行部２１３は、ＮＳテーブル２５０を参照し、合致する優先順位２５２に対応するＮＳＩＤ２５１を特定し、処理対象のＮＳ２３０を決定する。

【0098】

＜変形例５＞
さらに、上記各実施形態では、各ＮＳ２３０に、異なる優先順位２５２を設定しているが、これに限定されない。例えば、複数のＮＳ２３０に同じ優先順位２５２が設定されていてもよい。

【0099】

＜変形例６＞
また、上記各実施形態において、論理領域と物理領域の対応情報を予め保持している場合、物理領域２５５に変えて、論理領域を特定する情報が、ＮＳテーブル２５０に保持されていてもよい。

【0100】

＜変形例７＞
また、上記各実施形態では、ホスト装置３００とメモリシステム（ＳＳＤ）２００とは、独立した装置としているが、これに限定されない。メモリシステム２００は、ホスト装置３００の記憶装置として、ホスト装置３００に内蔵されてもよい。

【0101】

なお、上述の説明で用いたフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。例えば、各処理を並行して実行する等、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。

【0102】

また、不揮発性メモリ２２０に記憶され、コントローラ２１０の機能を実現するプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）に記録されたプログラム製品として提供することができる。これらは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に記録された各種プログラムを中長期的に記憶することに利用することが可能である。

【0103】

以上、本開示の各実施形態および変形例を説明したが、本開示は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。そして、各実施形態および変形例は、適宜他の実施の形態と組み合わせることができる。また、例えば、各図面に示したネットワーク構成、各要素の構成は、本開示の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

【0104】

最後に、本開示の好ましい形態を要約する。上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備える、メモリシステム。
（付記２）
付記１記載のメモリシステムにおいて、
前記コマンドが実行順にキューイングされる実行キューに従って前記コマンドを実行する実行部をさらに備え、
前記実行順制御部は、新たに前記コマンドを受信する毎に、前記実行キューを、各コマンドが指定する前記論理領域の優先順位が高い順に並べ替えることが望ましい。
（付記３）
付記１または２記載のメモリシステムにおいて、
前記コントローラは、前記不揮発性メモリを複数の前記論理領域に分割する際、前記優先順位を設定する優先順位設定部をさらに備えることが望ましい。
（付記４）
付記１から３のいずれかに記載のメモリシステムにおいて、
前記論理領域は、用途毎に設定されることが望ましい。
（付記５）
複数の論理領域を有する不揮発性メモリにおける、各論理領域へのアクセスを制御するアクセス制御方法であって、
受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める、アクセス制御方法。
（付記６）
複数の論理領域を有する不揮発性メモリのコントローラに、
付記５に記載のアクセス制御方法を実行させる、プログラム。
なお、付記５、６の形態は、付記１と同様に、付記２－４の形態に展開することが可能である。

【0105】

なお、上記の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし変形例の変更・調整が可能である。また、開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし変形例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本開示は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0106】

１００：情報処理システム、
２００：メモリシステム、２１０：コントローラ、２１１：ＮＳ作成部、２１２：実行順制御部、２１３：実行部、２１４：送受信部、２１５：ＮＳ管理部、２２０：不揮発性メモリ、２３０：ＮＳ（名前空間）、２３１：ＮＳ、２３２：ＮＳ、２３３：ＮＳ、２４０：バッファメモリ（ＤＲＡＭ）、２５０：ＮＳテーブル、２５１：ＮＳＩＤ、２５２：優先順位、２５３：サイズ、２５４：機能、２５５：物理領域、２９１：ＣＰＵ、２９２：ＤＲＡＭＩ／Ｆ、２９３：メモリＩ／Ｆ、２９４：ホストＩ／Ｆ、
３００：ホスト装置、３１０：クリエイトコマンド、３１１：ＮＳＩＤ、３１２：優先順位、３１３：サイズ、３１４：機能、３２０：ＮＳ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔコマンド、３２１：Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ、３３０：コマンド、３３１：コマンドＩＤ、３３２：ＮＳＩＤ、３３３：コマンド処理内容、３４０：実行キュー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備え、
前記論理領域は、用途別に設定される、メモリシステム。

【請求項2】

請求項１記載のメモリシステムであって、
前記コマンドが実行順にキューイングされる実行キューに従って前記コマンドを実行する実行部をさらに備え、
前記実行順制御部は、新たに前記コマンドを受信する毎に、前記実行キューを、各コマンドが指定する前記論理領域の優先順位が高い順に並べ替える、メモリシステム。

【請求項3】

請求項１記載のメモリシステムであって、
前記コントローラは、前記不揮発性メモリを複数の前記論理領域に分割する際、前記優先順位を設定する優先順位設定部をさらに備える、メモリシステム。

【請求項4】

請求項３記載のメモリシステムであって、
前記優先順位設定部は、前記不揮発性メモリを複数の前記論理領域に分割する際、前記用途をさらに設定する、メモリシステム。

【請求項5】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリにおける、各論理領域へのアクセスを制御するアクセス制御方法であって、
受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定め、
前記論理領域は、用途別に設定される、アクセス制御方法。

【請求項6】

複数の論理領域を有する不揮発性メモリのコントローラに、
請求項５に記載のアクセス制御方法を実行させる、プログラム。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

本開示の第一の視点によれば、
メモリシステムは、
複数の論理領域を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの各論理領域に対するアクセスを制御するコントローラと、を備える。
前記コントローラは、受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める実行順制御部を備える。
前記論理領域は、用途別に設定される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

本開示の第二の視点によれば、
複数の論理領域を有する不揮発性メモリにおける、各論理領域へのアクセスを制御するアクセス制御方法は、
受信したコマンドの実行順を、当該コマンドが指定する前記論理領域に予め定められた優先順位に応じて定める。
前記論理領域は、用途別に設定される。