特許 7524426 メモリシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-19

(45)【発行日】2024-07-29

(54)【発明の名称】メモリシステム

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/00 20060101AFI20240722BHJP

【ＦＩ】

G06F12/00 571B

G06F12/00 597U

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023130115

(22)【出願日】2023-08-09

(62)【分割の表示】P 2020035746の分割

【原出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2023138744

(43)【公開日】2023-10-02

【審査請求日】2023-08-09

(73)【特許権者】

【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】菅野 伸一

【審査官】松平 英

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６１５７９６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４１４１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１５２５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８９２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９２２６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０６－３／０８

１２／００－１２／１２８

１３／００－１３／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コントローラは、
前記複数のキューの各々について、イレーズコマンドに関連付けられた重みと、プログラムコマンドに関連付けられた重みと、リードコマンドに関連付けられた重みを、前記第１の重みとして管理し、
前記コマンド実行対象キューに格納されている前記コマンドのタイプに応じて、前記コマンド実行対象キューの前記イレーズコマンドに関連付けられている前記重み、前記コマンド実行対象キューの前記プログラムコマンドに関連付けられている前記重み、または前記コマンド実行対象キューの前記リードコマンドに関連付けられている前記重みを前記第１の重みとして選択するように構成されている、メモリシステム。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記コマンド実行対象キューに格納されている前記コマンドの実行を開始したことに応じ、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みから前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みを減算することによって、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新し、
前記複数のキューのうち前記第２の重みが最も大きいキューを、前記コマンド実行対象キューとして選択するように構成されている請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記コマンド実行対象キューに格納されている前記コマンドの実行を開始したことに応じ、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みに前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みを加算することによって、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新し、
前記複数のキューのうち前記第２の重みが最も小さいキューを、前記コマンド実行対象キューとして選択するように構成されている請求項１記載のメモリシステム。

【請求項4】

前記複数のキューは、ホストからのデータを前記不揮発性メモリに書き込むために使用される第１のキューと、前記不揮発性メモリのガベージコレクションのためにコピーすべき有効データを前記不揮発性メモリに書き込むために使用される第２のキューとを含み、
前記コントローラは、
前記不揮発性メモリの複数のブロックから選択される一つ以上のコピー元ブロックに格納されている、有効データと無効データの割合を求め、
前記有効データと前記無効データの割合に基づいて、前記第１のキューの前記プログラムコマンドに関連付けられた前記重みと前記第２のキューの前記プログラムコマンドに関連付けられた前記重みをそれぞれ設定するように構成されている請求項１記載のメモリシステム。

【請求項5】

前記コントローラは、２つ以上のキューに対応する前記第２の重みが同じであり且つ前記２つ以上のキューに対応する前記第２の重みが最も大きいまたは最も小さい場合、前記２つ以上のキューのうち、より小さいキュー識別子またはより大きいキュー識別子を有するキューを前記コマンド実行対象キューとして選択するように構成されている請求項１記載のメモリシステム。

【請求項6】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コントローラは、
リードコマンドが次の実行対象コマンドとして格納されており且つ前記複数のキューのうちで最も大きいまたは最も小さい第２の重みを有する、という条件を満たすキューが存在し、且つ前記不揮発性メモリにおいて実行中のコマンドがイレーズコマンドまたはプログラムコマンドである場合、
前記不揮発性メモリにサスペンドコマンドを送信することによって前記イレーズコマンドまたはプログラムコマンドの実行を中断し、
前記条件を満たす前記キューに格納されている前記リードコマンドの実行を開始するように構成されている、メモリシステム。

【請求項7】

前記コントローラは、
前記条件を満たす前記キューに格納されている前記リードコマンドの実行の完了後、前記条件を満たす別のキューが存在する場合、前記別のキューに格納されているリードコマンドの実行を開始し、前記条件を満たす別のキューが存在しない場合、前記中断されたイレーズコマンドまたはプログラムコマンドの実行を再開するように構成されている請求項６記載のメモリシステム。

【請求項8】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記複数のキューは、ホストからのデータを前記不揮発性メモリに書き込むために使用される第１のキューと、前記不揮発性メモリのガベージコレクションのためにコピーすべきデータを前記不揮発性メモリに書き込むために使用される第２のキューとを含み、
前記コントローラは、
前記不揮発性メモリの複数のブロックから選択される一つ以上のコピー元ブロックに格納されている、有効データと無効データの割合を求め、
前記有効データと前記無効データの割合に基づいて、前記第１のキューに対応する前記第１の重みと前記第２のキューに対応する前記第１の重みをそれぞれ設定するように構成されている、メモリシステム。

【請求項9】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コントローラは、第１の時間が経過する度にまたは一つのコマンドが実行される度に、第１の値を前記複数の第２の重みの各々に加算または前記複数の第２の重みの各々から減算することによって前記複数の第２の重みの各々を各第２の重みの初期値に近づける動作を実行するように構成されている、メモリシステム。

【請求項10】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コントローラは、一つのコマンドを実行する度に、前記実行された前記一つのコマンドが格納されていた第１のキューに対応する前記第１の重みを前記第１のキュー以外の他のキューにそれぞれ対応する前記第２の重みに分配することによって前記第１のキュー以外の他のキューにそれぞれ対応する前記第２の重みの各々を各第２の重みの初期値に近づける動作を実行するように構成されている、メモリシステム。

【請求項11】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みは、前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドのタイプに応じて異なる、メモリシステム。

【請求項12】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、
前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理し、
前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択し、
前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始し、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新するように構成され、
前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みは、前記複数のキューのそれぞれに格納されている同一のタイプのコマンド間において異なる、メモリシステム。

【請求項13】

前記コントローラは、
前記コマンド実行対象キューに格納されている前記コマンドの実行を開始したことに応じ、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みから前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みを減算することによって、または、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みに前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みを加算することによって、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新し、
前記複数のキューのうち前記第２の重みが最も大きいキュー、または、前記複数のキューのうち前記第２の重みが最も小さいキューを、前記コマンド実行対象キューとして選択するように構成されている請求項６乃至１２のいずれか一項に記載のメモリシステム。

【請求項14】

前記コマンドのタイプは、イレーズコマンド、プログラムコマンド、リードコマンドを少なくとも含む、請求項１１または１２に記載のメモリシステム。

【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一つとして、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】

ＳＳＤは、データセンターのサーバのような様々なホスト計算機システムのストレージデバイスとして使用されている。

【0004】

ＳＳＤにおいては、不揮発性メモリに対するアクセスを柔軟に制御可能にするための新たな技術の実現が必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１６４４８７号公報

【文献】特開２０１９－０５３７９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、不揮発性メモリに対するアクセスを柔軟に制御可能な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】

【0007】

実施形態によれば、メモリシステムは、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに電気的に接続され、前記不揮発性メモリを制御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、前記不揮発性メモリをアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、前記複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理する。前記コントローラは、前記複数の第２の重みに基づいて、前記複数のキューのうちの一つのキューをコマンド実行対象キューとして選択する。前記コントローラは、前記コマンド実行対象キューに格納されているコマンドの実行を開始する。前記コントローラは、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第１の重みに基づいて、前記コマンド実行対象キューに対応する前記第２の重みを更新する。前記コントローラは、前記複数のキューの各々について、イレーズコマンドに関連付けられた重みと、プログラムコマンドに関連付けられた重みと、リードコマンドに関連付けられた重みを、前記第１の重みとして管理する。前記コントローラは、前記コマンド実行対象キューに格納されている前記コマンドのタイプに応じて、前記コマンド実行対象キューの前記イレーズコマンドに関連付けられている前記重み、前記コマンド実行対象キューの前記プログラムコマンドに関連付けられている前記重み、または前記コマンド実行対象キューの前記リードコマンドに関連付けられている前記重みを前記第１の重みとして選択する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係るメモリシステムとホストとの関係を示すブロック図。

【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において使用される、複数のチャンネルと複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイとの関係を示すブロック図。

【図4】複数のキューの各々に対応する２種類のパラメータ（第１の重み、第２の重み）を用いて、複数のキューから最も高優先度のキューを選択するスケジューリング動作を実行するための構成例を示すブロック図。

【図5】複数のキューの内の一つのキューに格納されているコマンドの実行が開始された場合にこのキューに対応する重み（第２の重み）を更新する動作を示す図。

【図6】複数のキューの第２の重みを比較することによって最も高優先度のキューを選択する動作を説明するための図。

【図7】同じ優先度の２以上のキューから最も高優先度のキューを選択する動作を説明するための図。

【図8】ある時間の経過の度またはコマンドの実行の度に実行される重み回復動作を説明するための図。

【図9】最も高優先度のキューとして選択されたキューの第２の重みを更新（消費）する重み消費動作と各キューの第２の重みを回復する重み回復動作を説明するための図。

【図10】コマンドの実行の度に、最も高優先度のキューとして選択されたキューの第１の重みを他のキューにそれぞれ対応する第２の重みに分配する別の重み回復動作を説明するための図。

【図11】先行するプログラムコマンドの実行を中断してリードコマンドを実行する動作を説明するための図。

【図12】先行するプログラムコマンドの実行を継続する動作を説明するための図。

【図13】先行するプログラムコマンドの実行を中断した後にプログラムコマンドの実行を再開する動作を説明するための図。

【図14】ホストからのデータを書き込むために使用される第１のキューに付与すべき第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに付与すべき第２の重みを設定する動作を説明するための図。

【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スケジューリング動作の手順を示すフローチャート。

【図16】イレーズコマンド、プログラムコマンドおよびリードコマンドにそれぞれ関連付けられた重みを使用して、第２の重みを更新する動作の手順を示すフローチャート。

【図17】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行されるサスペンド動作の手順を示すフローチャート。

【図18】実施形態に係るメモリシステムにおいて実行される、ホストからのデータを書き込むために使用される第１のキューに付与すべき第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに付与すべき第２の重みを設定する動作の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係るメモリシステムとホストとの関係を示すブロック図である。

【0010】

このメモリシステムは、不揮発性メモリにデータを書き込み、不揮発性メモリからデータを読み出すように構成された半導体ストレージデバイスである。このメモリシステムは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを含むソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）３として実現されている。

【0011】

ホスト（ホストデバイス）２は、複数のＳＳＤ３を制御するように構成されている。ホスト２は、複数のＳＳＤ３を含むストレージアレイをストレージとして使用するように構成された情報処理装置によって実現され得る。この情報処理装置はパーソナルコンピュータであってもよいし、サーバコンピュータであってもよい。

【0012】

なお、ＳＳＤ３は、ストレージアレイ内に設けられる複数のストレージデバイスの一つとして利用されてもよい。ストレージアレイは、サーバコンピュータのような情報処理装置にケーブルまたはネットワークを介して接続されてもよい。ストレージアレイは、このストレージアレイ内の複数のストレージ（例えば複数のＳＳＤ３）を制御するコントローラを含んでもよい。ＳＳＤ３がストレージアレイに適用された場合には、このストレージアレイのコントローラが、ＳＳＤ３のホストとして機能してもよい。

【0013】

以下では、サーバコンピュータのような情報処理装置がホスト２として機能する場合を例示して説明する。

【0014】

ホスト（サーバ）２と複数のＳＳＤ３は、インタフェース５０を介して相互接続される（内部相互接続）。この相互接続のためのインタフェース５０としては、これに限定されないが、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）（登録商標）、ＮＶＭ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＮＶＭｅ）（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＮＶＭｅ ｏｖｅｒ Ｆａｂｒｉｃｓ（ＮＶＭｅＯＦ）等を使用し得る。

【0015】

ホスト２として機能するサーバコンピュータの例としては、データセンター内のサーバコンピュータ（以下、サーバと称する）が挙げられる。

【0016】

ホスト２がデータセンター内のサーバによって実現されるケースにおいては、このホスト（サーバ）２は、ネットワーク６０を介して複数のエンドユーザ端末（クライアント）６１に接続されてもよい。ホスト２は、これらエンドユーザ端末６１に対して様々なサービスを提供することができる。

【0017】

ホスト（サーバ）２によって提供可能なサービスの例には、（１）システム稼働プラットフォームを各クライアント（各エンドユーザ端末６１）に提供するプラットホーム・アズ・ア・サービス（ＰａａＳ）、（２）仮想サーバのようなインフラストラクチャを各クライアント（各エンドユーザ端末６１）に提供するインフラストラクチャ・アズ・ア・サービス（ＩａａＳ）、等がある。

【0018】

複数の仮想マシンが、このホスト２として機能する物理サーバ上で実行されてもよい。ホスト２上で走るこれら仮想マシンの各々は、この仮想マシンに対応するクライアント（エンドユーザ端末６１）に各種サービスを提供するように構成された仮想サーバとして機能することができる。各仮想マシンにおいては、対応するエンドユーザ端末６１によって使用される、オペレーティングシステムおよびユーザアプリケーションが実行される。各仮想マシンに対応するオペレーティングシステムは、Ｉ／Ｏサービスを含む。このＩ／Ｏサービスは、論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）ベースのブロックＩ／Ｏサービスであってもよいし、あるいは、キー・バリュー・ストアサービスであってもよい。

【0019】

各仮想マシンに対応するオペレーティングシステムにおいては、Ｉ／Ｏサービスは、ユーザアプリケーションからのデータのライトまたはリードに関する要求に応答して、Ｉ／Ｏコマンド（ライトコマンド、リードコマンド）を発行する。これらＩ／Ｏコマンドはホスト２内の一つ以上のサブミッションキューに入れられる。

【0020】

ＳＳＤ３のコントローラは、Ｉ／Ｏコマンド（ライトコマンド、リードコマンド）をホスト２から受信し、これら受信したライトコマンド、リードコマンドに基づいてＳＳＤ３内の不揮発性メモリを制御し、不揮発性メモリへのデータの書き込み、不揮発性メモリからのデータの読み出しを実行する。

【0021】

図２は、ＳＳＤ３の構成例を示す。
ＳＳＤ３は、コントローラ４と、不揮発性メモリ（例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５）とを備える。ＳＳＤ３は、ランダムアクセスメモリ、例えば、ＤＲＡＭ６も備えていてもよい。

【0022】

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、マトリクス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルアレイを含む。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、２次元構造のＮＡＮＤ型フラッシュメモリであってもよいし、３次元構造のＮＡＮＤ型フラッシュメモリであってもよい。

【0023】

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のメモリセルアレイは、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。ブロックＢＬＫ０～ＢＬＫｘ－１は、データを消去する消去動作の単位である。ブロックは、「消去ブロック」、「物理ブロック」、または「物理消去ブロック」と称されることもある。ページＰ０～Ｐｙ－１は、データの書き込みおよび読み出し動作の単位である。

【0024】

コントローラ４は、Ｔｏｇｇｌｅ ＮＡＮＤフラッシュインタフェース、オープンＮＡＮＤフラッシュインタフェース（ＯＮＦＩ）のようなＮＡＮＤインタフェース１３を介して、不揮発性メモリである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、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を制御するように構成されたメモリコントローラとして動作する。このコントローラ４は、Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ（ＳｏＣ）のような回路によって実現されてもよい。

【0025】

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５は、図３に示すように、複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを含んでいてもよい。個々のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイは独立して動作可能である。このため、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイは、並列動作可能な単位として機能する。図３においては、ＮＡＮＤインタフェース１３に１６個のチャンネルＣｈ．１～Ｃｈ．１６が接続されており、１６個のチャンネルＣｈ．１～Ｃｈ．１６の各々に２つのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイが接続されている場合が例示されている。この場合、チャンネルＣｈ．１～Ｃｈ．１６に接続された１６個のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイ＃１～＃１６がバンク＃０として構成されてもよく、またチャンネルＣｈ．１～Ｃｈ．１６に接続された残りの１６個のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイ＃１７～＃３２がバンク＃１として構成されてもよい。バンクは、複数のメモリダイをバンクインタリーブによって並列動作させるための単位として機能する。図２の構成例においては、１６チャンネルと、２つのバンクを使用したバンクインタリーブとによって、最大３２個のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを並列動作させることができる。

【0026】

次に、図２のコントローラ４の構成について説明する。
コントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のデータ管理およびブロック管理を実行するように構成されたフラッシュトランスレーション層（ＦＴＬ）として機能し得る。このＦＴＬによって実行されるデータ管理には、（１）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対応関係を示すマッピング情報の管理、（２）ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５の制約（例えば、ページ単位のリード／ライト動作とブロック単位の消去動作）を隠蔽するための処理、等が含まれる。論理アドレスは、ＳＳＤ３の論理アドレス空間内の論理アドレスをアドレス指定するためにホスト２によって使用されるアドレスである。この論理アドレスとしては、通常、論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）が使用される。

【0027】

ＳＳＤ３をアクセスするためにホスト２によって使用される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の管理は、アドレス変換テーブル（論理物理アドレス変換テーブル：Ｌ２Ｐテーブル）３１を用いて実行される。コントローラ４は、Ｌ２Ｐテーブル３１を使用して、論理アドレスそれぞれと物理アドレスそれぞれとの間のマッピングを所定の管理サイズ単位で管理してもよい。ある論理アドレスに対応する物理アドレスは、この論理アドレスに対応するデータが書き込まれたＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内の最新の物理記憶位置を示す。Ｌ２Ｐテーブル３１は、ＳＳＤ３の電源オン時にＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からＤＲＡＭ６にロードされてもよい。

【0028】

ブロック管理には、バッドブロック（不良ブロック）の管理と、ウェアレベリングと、ガベージコレクション（ＧＣ）等が含まれる。ウェアレベリングは、ブロックそれぞれの書き換え回数（プログラム／イレーズサイクルの数）を均一化するための動作である。

【0029】

ＧＣは、フリーブロックの個数を増やすための動作である。フリーブロックとは、有効データを含まないブロックを意味する。ＧＣにおいては、コントローラ４は、有効データと無効データとが混在する幾つかのブロック内の有効データを別のブロック（例えばフリーブロック）にコピーする。ここで、有効データとは、ある論理アドレスに関連付けられているデータを意味する。例えば、Ｌ２Ｐテーブル３１から参照されているデータ（すなわち最新のデータとして論理アドレスに関連付けられているデータ）は有効データであり、後にホスト２からリードされる可能性がある。無効データとは、どの論理アドレスにも関連付けられていないデータを意味する。どの論理アドレスにも関連付けられていないデータは、もはやホスト２からリードされる可能性が無いデータである。そして、コントローラ４は、Ｌ２Ｐテーブル３１を更新して、コピーされた有効データのコピー先の物理アドレスそれぞれを、コピーされた有効データの論理アドレスそれぞれにマッピングする。有効データが別のブロックにコピーされることによって無効データのみになったブロックはフリーブロックとして解放される。これによって、このブロックは、このブロックに対する消去動作が実行された後にデータの書き込みに再利用することが可能となる。

【0030】

コントローラ４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複数のネームスペースを管理する機能を有していてもよい。

【0031】

複数のネームスペースは互いに独立した論理アドレス範囲であり、一つのストレージデバイスをあたかも複数のストレージデバイスであるかのように動作させるために使用される。コントローラ４は、ＳＳＤ３の論理アドレス空間に複数のネームスペースをマッピングしてもよい。各ネームスペースは連続する複数の論理アドレス（ＬＢＡ）の集合を含む。各ネームスペースに対応する論理アドレス範囲は、ＬＢＡ０から始まる。各ネームスペースは任意のサイズに設定可能である。

【0032】

コントローラ４は、ホストインタフェース１１、ＣＰＵ１２、ＮＡＮＤインタフェース１３、ＤＲＡＭインタフェース１４、直接メモリアクセスコントローラ（ＤＭＡＣ）１５、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）１６、ＥＣＣエンコード／デコード部１７、等を含む。これらホストインタフェース１１、ＣＰＵ１２、ＮＡＮＤインタフェース１３、ＤＲＡＭインタフェース１４、ＤＭＡＣ１５、ＳＲＡＭ１６、ＥＣＣエンコード／デコード部１７は、バス１０を介して相互接続される。

【0033】

ホストインタフェース１１は、ホスト２との通信を実行するように構成されたホストインタフェース回路である。このホストインタフェース１１は、例えば、ＰＣＩｅコントローラ（ＮＶＭｅコントローラ）であってもよい。あるいは、ＳＳＤ３がＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を介してホスト２に接続される構成においては、ホストインタフェース１１は、ＮＶＭｅ ｏｖｅｒ Ｆａｂｒｉｃｓ（ＮＶＭｅＯＦ）コントローラであってもよい。

【0034】

ホストインタフェース１１は、ホスト２から様々なコマンドを受信する。これらコマンドには、ライトコマンド（プログラムコマンド）およびリードコマンドが含まれる。

【0035】

ライトコマンドは書き込むべきデータ（ライトデータ）をＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むコマンド（ライト要求）であり、例えば、ネームスペースを識別するためのネームスペース識別子（ＮＳＩＤ）、ライトデータに関連付けられた論理アドレス（開始ＬＢＡ）、このライトデータのデータサイズ、このライトデータが格納されているホスト２のメモリ（ライトバッファ）内の位置を示すデータポインタ（バッファアドレス）、等を含む。ホスト２のメモリは以下では単にホストメモリとも称する。

【0036】

リードコマンドはＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からデータを読み出すコマンド（リード要求）である。リードコマンドは、例えば、ネームスペースを識別するためのネームスペース識別子（ＮＳＩＤ）、データ（読み出し対象データ）に関連付けられた論理アドレス（開始ＬＢＡ）、読み出し対象データのデータサイズ、この読み出し対象データが転送されるべきホストメモリ（リードバッファ）内の位置を示すデータポインタ（バッファアドレス）、等を含む。

【0037】

これらライトコマンドおよびリードコマンドはＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするためのコマンドとして使用される。

【0038】

ＣＰＵ１２は、ホストインタフェース１１、ＮＡＮＤインタフェース１３、ＤＲＡＭインタフェース１４、ＤＭＡＣ１５、ＳＲＡＭ１６、ＥＣＣエンコード／デコード部１７を制御するように構成されたプロセッサである。ＣＰＵ１２は、ＳＳＤ３の電源オンに応答してＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５または図示しないＲＯＭから制御プログラム（ファームウェア）をＤＲＡＭ６にロードし、そして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ＳＲＡＭ１６上にロードされてもよい。

【0039】

ＣＰＵ１２は、ホスト２からの様々なコマンドを処理するためのコマンド処理等を実行することができる。コマンド処理においては、ＣＰＵ１２は、ホスト２から受信した各ライトコマンドおよび各リードコマンドに基づいて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にデータを書き込むライト制御動作、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からデータを読み出すリード制御動作を制御する。

【0040】

さらに、上述のＧＣを実行するために、ＣＰＵ１２は、一つ以上コピー元ブロックから有効データをコピー対象データとして読み出すためのリード制御動作と、コピー対象データをコピー先ブロック（フリーブロック）に書き込むためのライト制御動作とを実行する。またさらに、ＣＰＵ１２は、必要に応じて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５内のブロックに対する消去動作の実行も制御する。

【0041】

ＣＰＵ１２の動作は、上述のファームウェアによって制御される。なお、コマンド処理の一部または全部は、コントローラ４内の専用ハードウェアによって実行してもよい。

【0042】

さらに、ＣＰＵ１２は、スケジューラ２１として機能することができる。なお、スケジューラ２１の一部または全部も、コントローラ４内の専用ハードウェアによって実現されてもよい。

【0043】

スケジューラ２１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューを用いて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対するアクセスを制御するように構成されている。これら複数のキューはＳＲＡＭ１６の記憶領域の一部によって実現されてもよいし、ＤＲＡＭ６の記憶領域の一部によって実現されてもよい。

【0044】

複数のキューの各々においては、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための様々なコマンドが格納される。ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５のアクセスには、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にデータを書き込むライト動作（プログラム動作）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からデータを読み出すリード動作、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に既に書き込まれているデータをブロック単位で消去する消去動作が含まれる。

【0045】

したがって、複数のキューの各々に格納されるコマンドは、イレーズコマンド、ブログラムコマンド、リードコマンドに大別される。

【0046】

イレーズコマンドはデータをブロック単位で消去する消去動作を実行するために使用される、ブログラムコマンドはホスト２から受信したデータまたはＧＣのためにコピーすべきデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に書き込むために使用される。リードコマンドはホスト２から要求されたリード対象データまたはＧＣのためにコピーすべきデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５から読み出すために使用される。

【0047】

複数のキューの各々は先入れ先出しバッファ（ＦＩＦＯバッファ）として実現される。スケジューラ２１は、複数のキューの各々に対応する２種類のパラメータ（第１の重み、第２の重み）を用いて、コマンドが実行されるべきキューを決定するスケジューリング動作を実行する。ここで、コマンドの実行とは、このコマンドに対応する動作を実行するためのコマンドシーケンスをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に送信することによってこのコマンドに対応する動作をＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に実行させることを意味する。

【0048】

スケジューラ２１は、複数のキューにそれぞれ対応する複数の第１の重みと、複数のキューにそれぞれ対応する複数の第２の重みとを管理する。複数の第２の重みは、複数のキュー間の優先順位を定めるために使用される。

【0049】

複数の第１の重みの各々は任意の値に設定可能であり、個々のキューに格納されるコマンドが実行される頻度を制御するためのパラメータとして使用される。

【0050】

例えば、複数のキューのうちで最も大きい第２の重みを有するキューを最も高優先度のキューとして選択するというポリシー（ポリシー＃１）を利用するケースにおいては、一つのキューに格納されているコマンドの実行が開始される度に、スケジューラ２１は、この一つのキューに対応する第２の重みからこの一つのキューに対応する第１の重みを減算すことによって、この一つのキューに対応する第２の重みを更新する。従って、キューに付与される第１の重みが大きいほど、このキューに格納されるコマンドが実行される頻度は少なくなり、キューに付与される第１の重みが大きいほど、このキューに格納されるコマンドが実行される頻度は多くなる。

【0051】

一方、複数のキューのうちで最も小さい第２の重みを有するキューを最も高優先度のキューとして選択するというポリシー（ポリシー＃２）を利用するケースにおいては、一つのキューに格納されているコマンドの実行が開始される度に、スケジューラ２１は、この一つのキューに対応する第２の重みにこの一つのキューに対応する第１の重みを加算すことによって、この一つのキューに対応する第２の重みを更新する。従って、キューに付与される第１の重みが大きいほど、このキューに格納されるコマンドが実行される頻度は減少され、キューに付与される第１の重みが大きいほど、このキューに格納されるコマンドが実行される頻度は増加される。

【0052】

このように、複数のキューのうちの一つのキューに対応する第２の重みは、この一つのキューに格納されているコマンドの実行が開始される場合に、この一つのキューに対応する第１の重みをこの一つのキューに対応する第２の重みから減算またはこの一つのキューに対応する第２の重みに加算することによって得られる値に更新される。

【0053】

スケジューラ２１は、複数のキューのうち第２の重みが最も大きいまたは最も小さいキューを最も高優先度のキューとして選択する。ポリシー＃１が適用される場合には、スケジューラ２１は、複数のキューのうち第２の重みが最も大きいキューを最も高優先度のキューとして選択する。一方、ポリシー＃２が適用される場合には、スケジューラ２１は、複数のキューのうち第２の重みが最も小さいキューを最も高優先度のキューとして選択する。

【0054】

スケジューラ２１は、最も高優先度のキューとして選択したキューに格納されているコマンドの実行を開始し、これによってＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５へのデータの書き込み、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５からのデータの読み出し、またはＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に格納されているデータの消去を実行する。

【0055】

より詳しくは、スケジューラ２１は、まず、選択したキューに格納されている次の実行対象コマンドをフェッチする。次の実行対象コマンドは、選択したキューに格納されているコマンドのうち、例えば、最初に格納されたコマンドである最も古いコマンドである。

【0056】

フェッチしたコマンドがプログラムコマンドである場合、スケジューラ２１は、このプログラムコマンドに対応するプログラム動作を実行するためのコマンドシーケンスをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に送信し、これによってＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にプログラム動作を開始させる。このコマンドシーケンスは、例えば、第１プログラムコマンド、ライトデータ、アドレス、第２プログラムコマンドを含む。

【0057】

フェッチしたコマンドがイレーズコマンドである場合、スケジューラ２１は、このイレーズコマンドに対応する消去動作を実行するためのコマンドシーケンスをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に送信し、これによってこのコマンドシーケンスで指定されたブロックに対する消去動作をＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に開始させる。このコマンドシーケンスは、例えば、第１イレーズコマンド、アドレス、第２イレーズコマンドを含む。

【0058】

フェッチしたコマンドがリードコマンドである場合、スケジューラ２１は、このリードコマンドに対応するリード動作を実行するためのコマンドシーケンスをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に送信し、これによってＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にリード動作を開始させる。このコマンドシーケンスは、例えば、第１のリードコマンド、アドレス、第２のリードコマンドを含む。

【0059】

また、スケジューラ２１は、最も高優先度のキューとして選択したキューに対応する第２の重みを更新する。第２の重みを更新する動作は、最も高優先度のキューとして選択したキューに格納されているコマンドの実行を開始する時、例えば、最も高優先度のキューが決定された時に実行される。

【0060】

ポリシー＃１が適用される場合には、スケジューラ２１は、選択したキューに対応する第２の重みからこの選択したキューに対応する第１の重みを減算することによって、第２の重みを更新する。ポリシー＃２が適用される場合には、スケジューラ２１は、この選択したキューに対応する第２の重みにこの選択したキューに対応する第１の重みを加算することによって、第２の重みを更新する。

【0061】

このように、あるキューが最も高優先度のキューとして選択されると、このキューに対応する第２の重みがこのキューに対応する第１の重みだけ減少または増加される。

【0062】

したがって、あるキューに対応する第１の重みを大きな値に設定した場合には、このキューが最も高優先度のキューとして一旦選択されると、このキューに対応する第２の重みが大きく減少（または大きく増加）され、これによってしばらくの間は、このキューは最も高優先度のキューとして選択され難くなる。一方、あるキューに対応する第１の重みを小さな値に設定した場合には、このキューが最も高優先度のキューとして一旦選択されても、このキューに対応する第２の重みは大きく減少（または大きく増加）されないので、このキューが最も高優先度のキューとして再び選択され易くなる。

【0063】

例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対するリードコマンドをＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対するプログラムコマンドよりも高い頻度で実行したいケースにおいては、コントローラ４は、あるキュー（キュー＃１）に複数のリードコマンドを含む第１のコマンドグループを格納し、別のキュー（キュー＃２）に複数のプログラムコマンドを含む第２のコマンドグループを格納し、さらに、キュー＃１に対応する第１の重みを例えば１に設定し、キュー＃２に対応する第１の重みを例えば５に設定してもよい。

【0064】

例えば、ポリシー＃１が適用される場合には、キュー＃２に対応する第２の重みはキュー＃２のプログラムコマンドの実行が開始される度に５だけ減少され、キュー＃１に対応する第２の重みはキュー＃１のリードコマンドの実行が開始される度に１だけ減少される。この結果、キュー＃１に格納されている第１のコマンドグループ（リードコマンド）を、キュー＃２に格納されている第２のコマンドグループ（プログラムコマンド）の５倍の頻度で実行することが可能となる。

【0065】

あるいは、ユーザアプリケーションＡからの複数のコマンドを含む第１のコマンドグループをユーザアプリケーションＢからの複数のコマンドを含む第２のコマンドグループよりも高い頻度で実行したいケースにおいては、コントローラ４は、第１のコマンドグループをあるキュー（キュー＃１）に格納し、第２のコマンドグループを別のキュー（キュー＃２）に格納し、キュー＃１対応する第１の重みを例えば１に設定し、キュー＃２に対応する第１の重みを例えば２に設定してもよい。この結果、キュー＃１に格納されている第１のコマンドグループを、キュー＃２に格納されている第２のコマンドグループの２倍の頻度で実行することが可能となる。

【0066】

ＮＡＮＤインタフェース１３は、ＣＰＵ１２の制御の下、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５を制御するように構成されたメモリ制御回路である。

【0067】

ＤＲＡＭインタフェース１４は、ＣＰＵ１２の制御の下、ＤＲＡＭ６を制御するように構成されたＤＲＡＭ制御回路である。ＤＲＡＭ６の記憶領域の一部は、Ｌ２Ｐテーブル３１を格納するための記憶領域として利用されてもよい。

【0068】

ＤＭＡＣ１５は、ＣＰＵ１２の制御の下、ホスト２のメモリと内部バッファ１６１との間のデータ転送を実行する。内部バッファ１６１は、例えば、ホスト２から受信したライトデータを一時的に格納するために使用される。ホスト２のメモリから内部バッファ１６１にライトデータを転送すべき場合には、ＣＰＵ１２は、ホスト２のメモリ内の位置を示す転送元アドレス、転送すべきライトデータのサイズ、内部バッファ１６１内の位置を示す転送先アドレスをＤＭＡＣ１５に対して指定する。

【0069】

ＥＣＣエンコード／デコード部１７は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５にデータをライトすべき時、データ（書き込むべきデータ）をエンコード（ＥＣＣエンコード）することによってこの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時、ＥＣＣエンコード／デコード部１７は、リードされたデータに付加されたＥＣＣを使用して、このデータのエラー訂正を行う（ＥＣＣデコード）。

【0070】

図４は、複数のキューの各々に対応する２種類のパラメータ（第１の重み、第２の重み）を用いて、複数のキューから最も高優先度のキューを選択するスケジューリング動作を実行するための構成例を示すブロック図である。以下では、上述のポリシー＃１を使用する場合のスケジューリング動作を説明するが、上述のポリシー＃２を使用する場合のスケジューリング動作も、以下に説明するポリシー＃１を使用する場合のスケジューリング動作と同様にして実行することができる。

【0071】

例えば、一つのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイ当たりに８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）が設けられてもよい。あるＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイをアクセスするための各コマンド（イレーズコマンド、プログラムコマンド、リードコマンド）は、このＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）のいずれかに格納される。

【0072】

例えば、コントローラ４は、あるライトコマンドをホスト２から受信した場合、この受信したライトコマンドに関連付けられたライトデータを書き込むべきＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを決定し、このライトコマンドを、この決定したＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個のキューのうちの一つに、この決定したＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイをアクセスするためのプログラムコマンドとして格納する。この場合、コントローラ４は、このライトコマンドを、８個のキューにそれぞれ対応する８個のコマンドグループのいちの一つのコマンドグループに分類し、一つのコマンドグループに対応するキューにこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対するプログラムコマンドとして格納する。ライトコマンドを分類する方法は限定されず、任意の方法を使用し得る。

【0073】

例えば、複数のネームスペースのネームスペース識別子（ＮＳＩＤ）それぞれと８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）のキュー識別子（キューＩＤ）それぞれとが関連付けられていてもよい。

【0074】

この場合、この受信したライトコマンドがネームスペース＃１のＮＳＩＤ１を指定する場合には、コントローラ４は、このライトコマンドを、例えば、ＮＳＩＤ１に関連付けられたキューＩＤ＃０を有するキュー＃０にこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイをアクセスするためのプログラムコマンドとして格納してもよい。この受信したライトコマンドがネームスペース＃２のＮＳＩＤ２を指定する場合には、コントローラ４は、このライトコマンドを、例えば、ＮＳＩＤ２に関連付けられたキューＩＤ＃１を有するキュー＃１にこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイをアクセスするためのプログラムコマンドとして格納してもよい。

【0075】

コントローラ４があるリードコマンドをホスト２から受信した場合、コントローラ４は、Ｌ２Ｐテーブル３１を参照して、この受信したリードコマンドによって指定されたリード対象データが格納されているＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを決定し、そしてこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個のキューのうちの一つにこのリードコマンドを格納する。

【0076】

例えば、ホスト２から受信したリードライトコマンドがＮＳＩＤ１を指定する場合には、コントローラ４は、このＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個のキューのうち、例えば、ＮＳＩＤ１に関連付けられたキューＩＤ＃０を有するキュー＃０にこのリードコマンドを格納してもよい。

【0077】

あるいは、ＮＳＩＤそれぞれとキューＩＤそれぞれとを関連付ける代わりに、ホストメモリ内の複数のサブミッションキューを識別するサブミッションキュー識別子（ＳＱＩＤ）それぞれと上述のキューＩＤそれぞれとが関連付けられていてもよい。

【0078】

この場合には、例えば、サブミッションキュー＃１から取得されたライトコマンドは、このライトデータが書き込まれるべきＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個の８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）のうち、例えば、サブミッションキュー＃１のＳＱＩＤ＃１に関連付けられたキューＩＤ１を有するキュー＃１に格納されてもよい。

【0079】

また、例えば、サブミッションキュー＃２から取得されたリードコマンドは、このリード対象データが格納されているＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個の８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）のうち、サブミッションキュー＃２のＳＱＩＤ＃２に関連付けられたキューＩＤ＃１を有するキュー＃１に格納されてもよい。

【0080】

あるいは、各ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対応する８個のキューのうちの一つ以上のキューをホスト２から受信されるリードコマンドを格納するためのリード用のキューとして使用し、別の一つ以上のキューをホスト２から受信されるライトコマンドを格納するためのライト用のキューとして使用してもよい。

【0081】

このように、スケジューラ２１は、ホスト２から受信した各コマンドを上述の複数のキューに対応する複数のコマンドグループの一つのコマンドグループに分類し、受信した各コマンドを、この一つのコマンドグループに対応するキューに格納する。

【0082】

なお、ホスト２から受信した各コマンドをそのままキューに格納してもよいし、コントローラ４が、ホスト２から受信した各コマンドに対応する動作をＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに実こうさせるためのコマンドを生成し、この生成したコマンドをキューに格納してもよい。

【0083】

また、本実施形態では、複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを並列にアクセスできるようにするために、個々のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイ毎に複数のキューを用意しているが、これら複数のキューが複数のＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイによって共通に使用される構成が適用されてもよい。

【0084】

スケジューラ２１は、キュー（＃０～＃７）にそれぞれ対応する重み管理テーブル（Ｔ＃０～Ｔ＃７）を用いて、キュー毎に第１の重みと第２の重みを管理する。

【0085】

例えば、キュー＃０に対応する重み管理テーブルＴ＃０においては、キュー＃０に対応する第２の重みＷ０が格納されている。

【0086】

さらに、キュー＃０に対応する重み管理テーブルＴ＃０においては、イレーズコマンドに関連付けられた重みＷｅ、プログラムコマンドに関連付けられた重みＷｐ、リードコマンドに関連付けられた重みＷｒが、キュー＃０に対応する第１の重みとして格納されている。

【0087】

重みＷｅ、重みＷｐ、重みＷｒの各々はキュー＃０から取得されるコマンドのコマンドタイプに対応しており、例えば、キュー＃０に格納されている次の実行対象コマンドがイレーズコマンドである場合には、第２の重みＷ０を更新するために重みＷｅが使用される。同様に、キュー＃０に格納されている次の実行対象コマンドがプログラムコマンドである場合には、第２の重みＷ０を更新するために重みＷｐが使用され、キュー＃０に格納されている次の実行対象コマンドがリードコマンドである場合には、第２の重みＷ０を更新するために重みＷｒが使用される。

【0088】

同様に、キュー＃１に対応する重み管理テーブルＴ＃１においては、キュー＃１に対応する第２の重みＷ１が格納されている。さらに、キュー＃１に対応する重み管理テーブルＴ＃１においては、イレーズコマンドに関連付けられた重みＷｅ、プログラムコマンドに関連付けられた重みＷｐ、リードコマンドに関連付けられた重みＷｒが、キュー＃１に対応する第１の重みとして格納されている。

【0089】

重みＷｅ、重みＷｐ、重みＷｒの各々はキュー＃１から取得されるコマンドのコマンドタイプに対応しており、例えば、キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドがイレーズコマンドである場合には、第２の重みＷ１を更新するために重みＷｅが使用される。同様に、キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドがプログラムコマンドである場合には、第２の重みＷ１を更新するために重みＷｐが使用され、キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドがリードコマンドである場合には、第２の重みＷ１を更新するために重みＷｒが使用される。

【0090】

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイの各々について、スケジューラ２１は、８個の第２の重みＷ０～Ｗ７を互いに比較し、最も大きい第２の重みを有するキューを最も高優先度のキューとして選択する。そして、スケジューラ２１は、選択したキューに格納されている次の実行対象コマンド（最も古いコマンド）をこの選択したキューからフェッチし、そしてフェッチしたコマンドの実行を開始する。

【0091】

この場合、スケジューラ２１は、このフェッチしたコマンドに対応するコマンドシーケンスをＮＡＮＤ型フラッシュダイに送信することによって、このフェッチしたコマンドに対応する動作（ライト動作、リード動作、または消去動作）をＮＡＮＤ型フラッシュダイに実行させる。

【0092】

各キューに対応する重みＷｅ、重みＷｐ、重みＷｒは、任意の値に設定することができる。例えば、ホスト２が複数のキューの各々に対する重みＷｅ、重みＷｐ、重みＷｒの値を個別に指定できるようにしてもよい。

【0093】

ここで、各キューに対応する重みＷｅ、重みＷｐ、重みＷｒの設定例について説明する。
例えば、キュー＃０をライト用のキューとして使用し、キュー＃１をリード用のキューとして使用するケースにおいて、ライト用のキュー＃０の重みＷｐを１０、リード用のキュー＃１の重みＷｒを１に設定した場合には、ライト用のキュー＃０のプログラムコマンドが実行される度にＷ０から１０が減算される。一方、Ｗ１については、リード用のキュー＃１のリードコマンドが実行される度にＷ１から１が減算される。従って、リードコマンドをプログラムコマンドの１０倍の頻度で実行することかできる。

【0094】

また、キュー＃０およびキュー＃１の各々をプログラムコマンド、イレーズコマンド、およびリードコマンドの格納に使用するケースにおいて、キュー＃０のＷｅ、Ｗｐ、Ｗｒを１０、１０、１に設定し、キュー＃１のＷｅ、Ｗｐ、Ｗｒを２０、２０、２に設定した場合には、キュー＃１に格納されているコマンドを、キュー＃２に格納されているコマンドの２倍の頻度で実行することができる。

【0095】

なお、２つ以上のキューに対応する第２の重みが同じであり且つこれら２つ以上のキューに対応する第２の重みが最も大きい場合（ポリシー＃２の場合は最も小さい場合）、スケジューラ２１は、これら２つ以上のキューのうち、より小さいキュー識別子またはより大きいキュー識別子を有するキューを最も高優先度のキューとして選択する。図４では、より小さいキュー識別子を有するキューに対してより高優先度が与えられる場合が例示されている。

【0096】

図５は、キュー（＃０～＃７）内の一つのキューに格納されているコマンドの実行が開始される場合にこのキューに対応する重み（第２の重み）を更新する動作を示す図である。

【0097】

例えば、図５の（Ａ）に示されているように、キュー＃０のＷｅ、Ｗｐ、Ｗｒが５、５、１に設定されている場合を想定する。最初に、キュー（＃０～＃７）の第２の重みＷ０～Ｗ７は初期値（例えば０）に設定される。

【0098】

キュー＃０が最も高優先度のキューとして選択されると、キュー＃０に格納されている次の実行対象コマンドの実行が開始される。次の実行対象コマンドがリードコマンドである場合、スケジューラ２１は、重み管理テーブルＴ＃０からリードコマンドに対応する重みＷｒ（＝１）を取得し、キュー＃０に対応する第２の重みＷ０（＝０）を、Ｗ０（＝０）から１を減算した値（＝－１）に更新する。

【0099】

そして、キュー＃０が最も高優先度のキューとして再び選択されると、キュー＃０に格納されている次の実行対象コマンドの実行が開始される。次の実行対象コマンドがプログラムコマンドである場合、スケジューラ２１は、重み管理テーブルＴ＃０からプログラムコマンドに対応する重みＷｐ（＝５）を取得し、キュー＃０に対応する第２の重みＷ０（＝－１）を、Ｗ０（＝－１）から５を減算した値（＝－６）に更新する。

【0100】

図５の（Ｂ）に示されているように、キュー＃１のＷｅ、Ｗｐ、Ｗｒが１０、１０、２に設定されている場合を想定する。

【0101】

キュー＃１が最も高優先度のキューとして選択されると、キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドの実行が開始される。次の実行対象コマンドがリードコマンドである場合、スケジューラ２１は、重み管理テーブルＴ＃１からリードコマンドに対応する重みＷｒ（＝２）を取得し、キュー＃１に対応する第２の重みＷ１（＝０）を、Ｗ１（＝０）から２を減算した値（＝－２）に更新する。

【0102】

そして、キュー＃１が最も高優先度のキューとして再び選択されると、キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドの実行が開始される。次の実行対象コマンドがイレーズコマンドである場合、スケジューラ２１は、重み管理テーブルＴ＃１からイレーズコマンドに対応する重みＷｅ（＝１０）を取得し、キュー＃１に対応する第２の重みＷ０（＝＝－２）を、Ｗ０（＝－２）から１０を減算した値（＝－１２）に更新する。

【0103】

図６は、キュー（＃０～＃７）に対応する第２の重みＷ０～Ｗ７を比較することによって最も高優先度のキューを選択する動作を説明するための図である。

【0104】

図６では、キュー＃０～キュー＃３にのみコマンドが格納されている場合が例示されている。Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値が－５、－１、－４、－２である場合、スケジューラ２１は、キュー＃１を最も高優先度のキューとして選択し、キュー＃１内のコマンドを実行する。

【0105】

図７は、同じ優先度の２以上のキューから最も高優先度のキューを選択する動作を説明するための図である。

【0106】

図７では、キュー＃０～キュー＃３にのみコマンドが格納されている場合が例示されている。Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値が－５、－１、０、０である場合、スケジューラ２１は、キュー＃２とキュー＃３のうち、より小さいキュー識別子を有するキュー＃２を最も高優先度のキューとして選択し、キュー＃２内のコマンドを実行する。

【0107】

図８は、ある時間の経過の度またはコマンドの実行の度に実行される重み回復動作を説明するための図である。

【0108】

図８では、キュー＃０～キュー＃３の４つのキューが設けられている場合が想定されている。

【0109】

スケジューラ２１は、ある時間が経過する度にまたは一つのコマンドが実行される度に、予め設定された第１の値をキュー＃０～キュー＃３の第２の重みＷ０～Ｗ３の各々に加算することによって、第２の重みＷ０～Ｗ３の各々を初期値（例えば０）に近づける重み回復動作を実行する。

【0110】

例えば、ある時刻ｔにおいては、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－１０、－５、－３、０である。時刻ｔ＋１において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値にそれぞれ１が加算され、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－９、－４、－２、０になる。０が第２の重みの上限値として設定されている場合には、Ｗ３の現在の値は０に維持される。

【0111】

時刻ｔ＋２において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値にそれぞれ１が加算され、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－８、－３、－１、０になる。時刻ｔ＋３において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値にそれぞれ１が加算され、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－７、－２、０、０になる。時刻ｔ＋４において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値にそれぞれ１が加算され、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－６、－１、０、０になる。

【0112】

このような重み回復動作により、各キューの第２の重みの絶対値が無制限に多くなることを抑制できるので、各キューの第２の重みの変動幅を実用的な範囲に収めることが可能となる。

【0113】

図９は、最も高優先度のキューとして選択されたキューの第２の重みを更新（消費）する重み消費動作と各キューの第２の重みを回復する重み回復動作を説明するための図である。

【0114】

図９では、キュー＃０～キュー＃３の４つのキューが設けられている場合が想定されている。
例えば、ある時刻ｔにおいては、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－１０、－５、－３、０である。Ｗ３の現在の値が最も大きいので、キュー＃３内のコマンドが実行される。

【0115】

このコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋１において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にそれぞれ１が加算され、さらにＷ３から３が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－９、－４、－２、－２になる。Ｗ２とＷ３の現在の値が最も大きいので、次に、よりキューＩＤが小さいキュー＃２内のコマンドが実行される。

【0116】

このコマンドに対応する第１の重みＷが６である場合（Ｗ＝６）、時刻ｔ＋２において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にそれぞれ１が加算され、さらにＷ２から６が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－８、－３、－７、－１になる。Ｗ３の現在の値が最も大きいので、次に、キュー＃３内のコマンドが実行される。

【0117】

このコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋３において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にそれぞれ１が加算され、さらにＷ３から３が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－７、－２、－６、－３になる。Ｗ１の現在の値が最も大きいので、次に、キュー＃１内のコマンドが実行される。

【0118】

このコマンドに対応する第１の重みＷが７である場合（Ｗ＝７）、時刻ｔ＋４において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３にそれぞれ１が加算され、さらにＷ１から７が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－６、－８、－５、－２になる。

【0119】

図１０は、コマンドの実行の度に、最も高優先度のキューとして選択されたキューの第１の重みを他のキューにそれぞれ対応する第２の重みに分配する別の重み回復動作を説明するための図である。

【0120】

スケジューラ２１は、一つのコマンドを実行する度に、実行された一つのコマンドが格納されていたキューに対応する第１の重みの値をこのキュー以外の他のキューにそれぞれ対応する第２の重みに均等に分配することによって、他のキューにそれぞれ対応する第２の重みの各々を初期値（例えば０）に近づける重み回復動作を実行する。

【0121】

図１０では、キュー＃０～キュー＃３の４つのキューが設けられている場合が想定されている。

【0122】

例えば、ある時刻ｔにおいては、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－９、－５、－３、０である。Ｗ３の現在の値が最も大きいので、キュー＃３内のコマンドが実行される。

【0123】

このコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋１において、Ｗ３から３が減算され、この３がＷ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ例えば均等に分配される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－８、－４、－２、－３になる。Ｗ２の現在の値が最も大きいので、次に、キュー＃２内のコマンドが実行される。

【0124】

このコマンドに対応する第１の重みＷが６である場合（Ｗ＝６）、時刻ｔ＋２において、Ｗ２から６が減算され、この６がＷ０、Ｗ１、Ｗ３にそれぞれ例えば均等に分配される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の現在の値は－６、－２、－８、－１になる。

【0125】

図１１は、先行するプログラムコマンド（または先行するイレーズコマンド）の実行を中断してリードコマンドを実行する動作を説明するための図である。

【0126】

スケジューラ２１は、リードコマンドが次の実行対象コマンドとして格納されており且つ複数のキューのうちで最も大きい第２の重み（ポリシー＃２の場合は最も小さい第２の重み）を有する、という条件（サスペンド条件）を満たすキューが存在し、且つ対応するＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにおいて実行中のコマンドがイレーズコマンドまたはプログラムコマンドである場合、このリードコマンドを、先行するイレーズコマンドまたはプログラムコマンドよりも優先的に実行する。

【0127】

すなわち、スケジューラ２１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにサスペンドコマンドを送信することによって、イレーズコマンドまたはプログラムコマンドの実行を中断する。サスペンドコマンドは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに実行中の動作（ここでは、消去動作、プログラム動作）を一時的に中断させて、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイを他のコマンドを受付および実行可能な状態にするためのコマンドである。

【0128】

図１１では、キュー＃０～キュー＃２の３つのキューが設けられている場合が想定されている。
例えば、ある時刻ｔにおいては、キュー＃０に格納されていたプログラムコマンドに対応するプログラム動作がＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにおいて実行中である。Ｗ０の値はプログラムコマンドに対応する重みだけ既に減算されており、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－５、－６、－４である。キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドはリードコマンドであり、キュー＃２に格納されている次の実行対象コマンドもリードコマンドである。

【0129】

キュー＃２の次の実行対象コマンドはリードコマンドであり、且つキュー＃２の第２の重みＷ２は最も大きいので、キュー＃２は、サスペンド条件を満たしている。この場合、スケジューラ２１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにサスペンドコマンドを送信することによってプログラムコマンドの実行を中断し、代わりに、キュー＃２から次の実行対象コマンド（リードコマンド）をフェッチし、このリードコマンドを実行する。

【0130】

このリードコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋１において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ１が加算され、さらにＷ２から３が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－４、－５、－６になる。

【0131】

一般に、プログラム動作および消去動作の各々の実行に要する時間はリード動作の実行に要する時間よりも長い。したがって、実行中のプログラムコマンド（またはイレーズコマンド）を中断してサスペンド条件を満たすキュー内のリードコマンドを、実行中のプログラムコマンド（またはイレーズコマンド）よりも優先して実行することにより、先行するプログラムコマンド（またはイレーズコマンド）によってリードコマンドの実行開始が遅くなることを防止することが可能となる。

【0132】

図１２は、先行するプログラムコマンドの実行を継続する動作を説明するための図である。

【0133】

図１２では、キュー＃０～キュー＃２の３つのキューが設けられている場合が想定されている。
例えば、ある時刻ｔにおいては、キュー＃０に格納されていたプログラムコマンドに対応するプログラム動作がＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにおいて実行中である。Ｗ０の値はプログラムコマンドに対応する重みだけ既に減算されており、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－５、－６、－７である。キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドはリードコマンドであり、キュー＃２に格納されている次の実行対象コマンドもリードコマンドである。

【0134】

しかし、キュー＃１の第２の重みＷ１はＷ０よりも小さく、キュー＃２の第２の重みＷ２はＷ０、Ｗ１よりも小さい。したがって、サスペンド条件を満たすキューは存在しない。この場合、スケジューラ２１は、先行するプログラムコマンドの実行を継続する。

【0135】

時刻ｔ＋１において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ１が加算され、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－４、－５、－５になる。

【0136】

図１３は、先行するプログラムコマンドの実行を中断した後にプログラムコマンドの実行を再開する動作を説明するための図である。

【0137】

図１３では、キュー＃０～キュー＃２の３つのキューが設けられている場合が想定されている。
例えば、ある時刻ｔにおいては、キュー＃０に格納されていたプログラムコマンドに対応するプログラム動作がＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにおいて実行中である。Ｗ０の値はプログラムコマンドに対応する重みだけ既に減算されており、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－５、－４、－４である。キュー＃１に格納されている次の実行対象コマンドはリードコマンドであり、キュー＃２に格納されている次の実行対象コマンドもリードコマンドである。

【0138】

キュー＃２およびキュー＃３はサスペンド条件を満たしている。この場合、スケジューラ２１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイにサスペンドコマンドを送信することによってプログラムコマンドの実行を中断し、代わりに、よりキューＩＤが小さいキュー＃１から次の実行対象コマンド（リードコマンド）をフェッチし、このリードコマンドの実行を開始する。

【0139】

このリードコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋１において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ１が加算され、さらにＷ１から３が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－４、－６、－３になる。時刻ｔ＋１において、キュー＃２はサスペンド条件を満たしている。

【0140】

このため、キュー＃１に格納されていたリードコマンドの実行の完了後、スケジューラ２１は、キュー＃２から次の実行対象コマンド（リードコマンド）をフェッチし、このリードコマンドの実行を開始する。

【0141】

このリードコマンドに対応する第１の重みＷが３である場合（Ｗ＝３）、時刻ｔ＋２において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ１が加算され、さらにＷ２から３が減算される。この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－３、－５、－５になる。

【0142】

もはやサスペンド条件を満たしているキューは存在しないので、キュー＃１に格納されていたリードコマンドの実行の完了後、スケジューラ２１は、中断していたコマンドの実行の再開を指示するコマンドをＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに送信し、これによって中断していたプログラムコマンドの実行を再開する。

【0143】

そして、時刻ｔ＋２において、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２にそれぞれ１が加算され、この結果、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２の現在の値は－２、－４、－４になる。

【0144】

本実施形態では、８個のキュー（キュー＃０、キュー＃１、キュー＃２、…、キュー＃７）にそれぞれ対応する第１の重みの設定に応じて、以下のような様々なスケジューリング動作を実行することができる。

【0145】

（１）８個のキューの全ての第１の重みを０に設定した場合には、どのキューのコマンドが実行された場合でも、Ｗ０～Ｗ７は変化せず、初期値に維持される。したがって、スケジューラ２１は、８個のキューを８レベル－プライオリティ・キューイングとして機能させることができる。

【0146】

この場合、最初に、最も小さいキューＩＤを有するキュー＃０が最も高優先度のキューとして選択される。キュー＃０に格納されている各コマンドが実行される。このキュー＃０内のコマンドが無くなると、次に最も小さいキューＩＤを有するキュー＃１が最も高優先度のキューとして選択され、キュー＃１に格納されている各コマンドが実行される。このキュー＃１内のコマンドが無くなると、次に最も小さいキューＩＤを有するキュー＃２が最も高優先度のキューとして選択される。

【0147】

（２）８個のキューの全ての第１の重みを同じ値に設定した場合には、スケジューラ２１は、８個のキューをラウンド・ロビン・キューイングとして機能させることができる。

【0148】

この場合、最初に、最も小さいキューＩＤを有するキュー＃０が最も高優先度のキューとして選択され、のキュー＃０に格納されている一つのコマンドが実行される。Ｗ０は減少される。残りのキュー＃１～キュー＃７のうちで最も小さいキューＩＤを有するキュー＃１が最も高優先度のキューとして選択される。このキュー＃１に格納されている一つのコマンドが実行されると、Ｗ１も減少するので、キュー＃２～キュー＃７のうちで最も小さいキューＩＤを有するキュー＃２が最も高優先度のキューとして選択される。

【0149】

（３）８個のキューに互いに異なる第１の重みを設定した場合には、スケジューラ２１は、これら第１の重みに基づいて、８個のキューにそれぞれ格納される８個のコマンドグループの各々に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための時間を配分することができ、８個のキューを図５～図１３で説明したように動作させることができる。

【0150】

図１４は、ホスト２からのデータを書き込むために使用されるキューに付与すべき第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに付与すべき第１の重みを設定する動作を説明するための図である。

【0151】

図１４の（Ａ）に示すように、コントローラ４は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに対するコマンドを格納するためのキューとして、ホスト２からのデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに書き込むために使用されるキュー（キュー＃０）と、ＮＡＮＤフラッシュメモリ５のガベージコレクションのためにコピーすべきデータをこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに書き込むために使用されるキュー（キュー＃ｎ）とを割り当てる。

【0152】

ＳＳＤ３においては、ＮＡＮＤフラッシュメモリ５に書き込まれるデータの量は、ホスト２によって書き込まれるデータの量と、ガベージコレクションによって書き込まれるデータの量の和である。このため、一般に、ＳＳＤ３のライトアンプリフィケーションは１よりも大きな値となる。ライトアンプリフィケーション（ＷＡ）は、以下のように定義される。

【0153】

ＷＡ=「ＳＳＤにライトされたデータの総量」 ／ 「ホストからＳＳＤにライトされたデータの総量」
「ＳＳＤにライトされたデータの総量」は、ホストからＳＳＤにライトされたデータの総量とガベージコレクションによって内部的にＳＳＤにライトされたデータの総量との和に相当する。

【0154】

例えば、ライトアンプリフィケーションが３である場合には、ホスト２によって書き込まれるデータの量とガベージコレクションによって書き込まれるデータの量との割合は、１：２である。この場合、ガベージコレクションによる書き込みをホスト２による書き込みの２倍のレートで実行することができれば、ホスト２による書き込みのレイテンシーを安定させることが可能となる。

【0155】

ライトアンプリフィケーションは、ガベージコレクションのためのコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合に応じて決定される。

【0156】

このため、コントローラ４は、不揮発性メモリの複数のブロックから選択される一つ以上のコピー元ブロック（ＧＣソース）に格納されている、有効データと無効データの割合を求める。図１４の（Ｂ）では、ＧＣソースに格納されている有効データはハッチングによって示されており、ＧＣソースに格納されている無効データは空白によって示されている。

【0157】

そして、コントローラ４は、求めた割合に基づいて、ホスト２からのデータをＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに書き込むために使用されるキュー＃０に付与すべき第１の重みと、ガベージコレクションのためにコピーすべきデータをこのＮＡＮＤ型フラッシュメモリダイに書き込むために使用されるキュー＃ｎに付与すべき第１の重みとを設定する。

【0158】

より詳しくは、コントローラ４は、キュー＃０に対応する第１の重みとキュー＃ｎに対応する第１の重みの割合が一つ以上のコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合になるように、有効データと無効データの割合に基づいて、キュー＃０に対応する第１の重みとキュー＃ｎに対応する第１の重みをそれぞれ設定する。

【0159】

換言すれば、コントローラ４は、キュー＃０に対応する第１の重みは有効データの量に比例した値に設定し、キュー＃ｎに対応する第１の重みを無効データの量に比例した値に設定する。キュー＃０に対応する第１の重みがｗ（＞１）である場合には、キュー＃ｎに対応する第１の重みは、以下の式で表される値によって設定されてもよい。

【0160】

ｗ×Ｉｎｖａｌｉｄａｔｅｄ／Ｖａｌｉｄ
ここで、Ｉｎｖａｌｉｄａｔｅｄ／Ｖａｌｉｄは、有効データに対する無効データの割合を示す。

【0161】

例えば、一つ以上のコピー元ブロックに格納されている、有効データと無効データの割合が２（有効データ）：１（無効データ）である場合には、キュー＃０に対応する第１の重みとキュー＃ｎに対応する第１の重みの割合が２：１となるようにキュー＃０に対応する第１の重みとキュー＃ｎに対応する第１の重みをそれぞれ設定すればよい。これにより、キュー＃ｎに格納されるプログラムコマンド群をキュー＃０に格納されるプログラムコマンド群の２倍の頻度で実行することが可能となる。

【0162】

キュー＃０に対応する第１の重みとしてプログラムコマンドの重みとイレーズコマンドの重みとリードコマンドの重みが管理されており、さらにキュー＃ｎに対応する第１の重みとしてプログラムコマンドの重みとイレーズコマンドの重みとリードコマンドの重みが管理されている場合には、コントローラ４は、キュー＃０に対応するプログラムコマンドの重みとキュー＃ｎに対応するプログラムコマンドの重みの割合が一つ以上のコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合になるように、有効データと無効データの割合に基づいて、キュー＃０に対応するプログラムコマンドの重みとキュー＃ｎに対応するプログラムコマンドの重みをそれぞれ設定すればよい。

【0163】

コントローラ４は、キュー＃０とキュー＃ｎのペア、つまりホスト書き込み用のキューとガベージコレクションのための書き込み用のキューとのペアを、ネームスペース毎に割り当ててもよい。

【0164】

この場合、コントローラ４は、ネームスペース毎に、一つ以上のコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合を求め、この割合に基づいて、各ネームスペースに対応する２つのキューそれぞれに対応する第１の重みを設定してもよい。

【0165】

このように、本実施形態では、コントローラ４は、キュー＃０に対応する第１の重みとキュー＃ｎに対応する第１の重みを制御することによって、ライトアンプリフィケーションが低い場合にはＧＣによって書き込まれるデータ量に対するホスト２によって書き込まれるデータ量の割合を上げ、ライトアンプリフィケーションが高い場合にはこの割合を下げることにより、ワークロード変動によるライトアンプリフィケーション変動に起因するライトレイテンシ変動を抑制することが可能となる。有効データと無効データの割合を算出するために使用するコピー元ブロックの数を少なくすれは、ワークロード変動に対する追従性を高めることができる。また、有効データと無効データの割合を算出するために使用するコピー元ブロックの数を多くすれば、性能変動を再策することができる。

【0166】

図１５は、ＳＳＤ３において実行されるスケジューリング動作の手順を示すフローチャートである。

【0167】

コントローラ４は、図４で説明したキュー＃０～キュー＃７に対応する第２の重みＷ０～Ｗ７に基づいてキュー＃０～キュー＃７の優先度を決定し、キュー＃０～キュー＃７の中から最も高優先度のキューを選択する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、コントローラ４は、キュー＃０～キュー＃７に対応する重み管理テーブルＴ＃０～Ｔ＃７から第２の重みＷ０～Ｗ７を取得し、これら第２の重みＷ０～Ｗ７を互いに比較することによって最も大きい第２の重みを有するキューを最も高優先度のキューとして選択する。

【0168】

コントローラ４は、選択したキューに格納されている次の実行対象コマンドをこの選択したキューからフェッチし、そしてこのフェッチしたコマンドの実行を開始する（ステップＳ１０２）。

【0169】

コントローラ４は、選択したキューに付与された第１の重みを、この選択したキューに対応する重み管理テーブルから取得する（ステップＳ１０３）。コントローラ４は、選択したキューの第２の重みから選択したキューの第１の重みを減算することによって、選択したキューの第２の重みを更新する（ステップＳ１０４）。選択したキューの第１の重みとして、イレーズコマンドに関連付けられた重みＷｅ、プログラムコマンドに関連付けられた重みＷｐ、リードコマンドに関連付けられた重みＷｒが管理されている場合には、コントローラ４は、実行が開始されたコマンド（つまり選択したキューからフェッチしたコマンド）のコマンドタイプに対応する重みを選択し、選択した重みを第１の重みとして使用することによって、選択したキューの第２の重みを更新する。

【0170】

そして、コントローラ４は、各キューに対応する第２の重みを増やして初期値（例えば０）に近づける重み回復動作を実行する（ステップＳ１０５）。

【0171】

図１６は、イレーズコマンド、プログラムコマンドおよびリードコマンドにそれぞれ関連付けられた重みを使用して、第２の重みを更新する動作の手順を示すフローチャートである。

【0172】

コントローラ４は、最も高優先度のキューとして選択されたキューに格納されているコマンドがイレーズコマンド、プログラムコマンド、リードコマンドのいずれであるかを判定する（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１３）。

【0173】

選択されたキューに格納されているコマンドがイレーズコマンドである場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、コントローラ４は、イレーズコマンドに対応する重みを、選択されたキューに対応する重み管理テーブルから取得する（ステップＳ１１４）。そして、コントローラ４は、選択されたキューに対応する第２の重みからイレーズコマンドに対応する重みを減算することによって、選択されたキューに対応する第２の重みを更新する（ステップＳ１１５）。

【0174】

選択されたキューに格納されているコマンドがプログラムコマンドである場合（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、コントローラ４は、プログラムコマンドに対応する重みを、選択されたキューに対応する重み管理テーブルから取得する（ステップＳ１１６）。そして、コントローラ４は、選択されたキューに対応する第２の重みからプログラムコマンドに対応する重みを減算することによって、選択されたキューに対応する第２の重みを更新する（ステップＳ１１７）。

【0175】

選択されたキューに格納されているコマンドがリードコマンドである場合（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、コントローラ４は、リードコマンドに対応する重みを、選択されたキューに対応する重み管理テーブルから取得する（ステップＳ１１８）。そして、コントローラ４は、選択されたキューに対応する第２の重みからリードコマンドに対応する重みを減算することによって、選択されたキューに対応する第２の重みを更新する（ステップＳ１１９）。

【0176】

図１７は、ＳＳＤ３において実行されるサスペンド動作の手順を示すフローチャートである。
コントローラ４は、プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）が実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。ステップＳ１２１では、選択されたキューからフェッチされた先行するコマンドがプログラムコマンド（またはイレーズコマンド）である場合、プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）が実行中であると判定されてもよい。

【0177】

プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）が実行中である場合（ステップＳ１２１のＹＥＳ）、コントローラ４は、サスペンド条件を満たすキューが存在するか否かを判定する（ステップＳ１２２）。サスペンド条件を満たすキューは、リードコマンドが次の実行対象コマンドとして格納されており且つ複数のキューのうちで最も大きい第２の重み（ポリシー＃２の場合は最も小さい第２の重み）を有するキューである。

【0178】

サスペンド条件を満たすキューが存在する場合（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、コントローラ４は、プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）の実行を中断し、サスペンド条件を満たすキューに格納されている次の実行対象コマンドの実行を開始する（ステップＳ１２３）。

【0179】

サスペンド条件を満たすキューが存在しない場合（ステップＳ１２２のＮＯ）、コントローラ４は、プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）の実行を中断せずに、プログラムコマンド（またはイレーズコマンド）の実行を継続する（ステップＳ１２４）。

【0180】

図１８は、ホスト２からのデータを書き込むために使用される第１のキューに付与すべき第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに付与すべき第２の重みを設定する動作の手順を示すフローチャートである。

【0181】

コントローラ４は、有効データと無効データとが混在する複数のブロックの中から、ＧＣのための一つ以上のコピー元ブロックを選択する（ステップＳ１３１）。コントローラ４は、選択した一つ以上のコピー元ブロックに格納されている、有効データと無効データの割合を求める（ステップＳ１３２）。

【0182】

そして、コントローラ４は、ホスト２からのデータを書き込むために使用される第１のキューに対応する第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに対応する第１の重みの割合が一つ以上のコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合になるように、一つ以上のコピー元ブロックに含まれる有効データと無効データの割合に基づいて、第１のキューに対応する第１の重みと第２のキューに対応する第１の重みをそれぞれ設定する（ステップＳ１３３）。

【0183】

なお、ステップＳ１３２では、コントローラ４は、一つ以上のコピー元ブロックに含まれる、有効データの量と無効データの量を求め、ステップ１３３では、コントローラ４は、求めた有効データの量に比例した値を第１のキューに対応する第１の重みとして付与し、求めた無効データの量に比例した値を第２のキューに対応する第１の重みとして付与してもよい。

【0184】

以上説明したように、本実施形態によれば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための複数のコマンドが各々に格納される複数のキューが管理され、あるキューが最も高優先度のキューとして選択されると、このキューに対応する第２の重みがこのキューに対応する第１の重みだけ減少される。したがって、あるキューに対応する第１の重みを大きな値に設定した場合には、このキューが最も高優先度のキューとして一旦選択されると、このキューに対応する第２の重みが大きく減少（または大きく増加）され、これによってこのキューは最も高優先度のキューとして選択され難くなる。一方、あるキューに対応する第１の重みを小さな値に設定した場合には、このキューが最も高優先度のキューとして一旦選択されても、このキューに対応する第２の重みは大きく減少（または大きく増加）されないので、これによってこのキューが最も高優先度のキューとして再び選択され易くなる。

【0185】

よって、これら第１の重みに基づいて、複数のキューにそれぞれ格納される複数のコマンドグループの各々に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための時間を配分することができ、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５に対するアクセスを柔軟に制御可能となる。

【0186】

また、プログラムコマンドに関連付けられた重みと、イレーズコマンドに関連付けられた重みと、リードコマンドに関連付けられた重みとを、第１の重みとして使用することにより、実行されるコマンドのタイプに応じて、第２の重みから減算される第１の重みの値を適応的に変化させることが可能となる。

【0187】

よって、例えば、比較的多くの時間を必要する消去動作（またはプログラム動作）を実行するためのイレーズコマンド（またはプログラムコマンド）の重みを大きくし、所要時間の短いリード動作を実行するためのリードコマンドの重みを小さくすることにより、コマンドの実行に要する時間を考慮して、複数のキューにそれぞれ格納される複数のコマンドグループの各々に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ５をアクセスするための時間を配分することが可能となる。

【0188】

また、一つ以上のコピー元ブロックに格納されている、有効データと無効データの割合に基づいて、ホスト２からのデータを書き込むために使用されるキューに付与すべき第１の重みとガベージコレクションのためにコピーすべきデータを書き込むために使用される第２のキューに付与すべき第１の重みが設定される。これにより、スケジューリングの仕組みを使用して、ホスト２からのデータを書き込みのために使用されるプログラムコマンド群が実行される頻度とＧＣのための使用されるプログラムコマンド群が実行される頻度を適切に調整することが可能となり、ライトアンプリフィケーション変動に起因するライトレイテンシ変動を抑制することが可能となる。

【0189】

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】

【0190】

２…ホスト、３…ＳＳＤ、４…コントローラ、５…ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、２１…スケジューラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】