JP2014149706A - 画像形成装置、画像形成装置のメモリ管理方法、及びプログラム - Google Patents

画像形成装置、画像形成装置のメモリ管理方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 半導体メモリのメディアを変更しても、画像処理実行に伴って更新すべきデータを本来の画像処理を遅延させることなく確実、かつ安価に管理できる。
【解決手段】
SSD413のフラッシュメモリ1003に格納された情報を用いて画像処理を行う画像形成装置において、半導体メモリから読み書きするデータのブロックサイズを取得する(S101)。そして、情報のうち、当該画像処理の実行に伴って更新すべき用途別の情報をSSD413内に確保される特定領域に対して、取得したSSD413内のフラッシュメモリ1003のブロックサイズに従い離散的に配置して管理する(S102〜S110)。そして、優先度に応じて前記更新回数が所定値を超えないように、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する(S204〜S209)。
【選択図】 図5

Description

本発明は、半導体ディスクを搭載する画像形成装置、画像形成装置のメモリ管理方法、及びプログラムに関するものである。
従来、画像形成装置内にHDD(ハードディスクドライブ)とSRAM(静的メモリ)が搭載され、プログラムを格納すると共に画像データの保存、編集、付随情報管理などを実現するストレージ機能を実現している。
近年、大容量化と低価格化が進んでモバイルPCを中心に急速に普及が進んでいるSSD(ソリッドステートドライブ)はHDDと比べて高速なランダムアクセスが可能であり、低消費電力、高い耐衝撃性、軽量、省スペースといった点に特長がある。特にシステム起動時においてHDDで必要なスピンアップ等の初期動作が必要無い為、高速なデータ転送と相まって起動時間の短縮化には非常に効果があるため、画像形成装置のストレージデバイスとしても注目されている。
また、SSDに搭載されている記憶デバイスであるNAND型フラッシュメモリは、単独では応答速度が低く、また書き込み可能回数に上限がある(SLCで約10万回、MLCで約1万回)という問題が発生する。
更に、プロセスの微細化によりフラッシュメモリは将来的に現在の書き換え可能回数から減少する傾向にある。これに対して、SSDに搭載されているフラッシュメモリコントローラは、同じ領域への書き込み頻度が集中しないように書き込み先を平均化させてストレージデバイスの寿命を延伸化させるウェアレベリングという技術を用いて前記問題に対応している。
また、NAND型フラッシュメモリには既に記憶されているデータを消去する時はブロック単位でしか記憶データを消去出来ないという制約がある。従って記憶データを書き換えるためには書き換えるデータを元のブロックとは別のブロックに必要分のデータをコピーした後に更新分のデータを書き込んだ後に元のブロックのデータを消去していた。
しかし、上記の方法ではデータの書き換えに非常に大きな時間を要してしまうという問題があった。これに対して、SSDに搭載されているフラッシュメモリコントローラは、元データの入ったブロックと更新データを書き込むブロックを1つのペアとして並存させる技術が後述の特許文献に開示されている。
この技術は、複数のフラッシュメモリにまたがって、元のブロックのデータはそのままに、書き換えデータの更新分だけを別のブロックに追加で書き込み、読み出し時に、両方のブロックの中身をマージする。
こうすることで、書き換える場合に比較すると、更新部分以外の領域を読み出す時間と、更新部分とマージする処理が不要となるため、更新時間が短縮される。
また、更新分のデータを追加で書き込む際に、ブロックサイズを使い切った場合には、更新分の情報をすべて元ブロックに書き戻し(この動作をペア解消と称する)、別ブロックを割り当てる必要がある。この際には、書き込み頻度を平均化させるため、更新分のデータを追記するのに対して、新たなブロック割り当ての時間が追加され、更新時間が延長される。
更に、近年の画像形成装置に搭載されるストレージデバイスに記憶されるデータのセキュリティー確保やプライバシー保護への要求は非常に高い。そのためストレージに記録されたスプールデータや保存データを、フラッシュメモリ上で、完全に消去可能である事が求められている。
これに対して、SSDに搭載されているフラッシュメモリコントローラは、前記ペアによる差分更新を解除し、元データに差分データを書き戻し、差分情報を破棄する(この動作を消去付きペア解消と称する)ことで、前記問題に対応している。消去付きペア解消処理は、フラッシュメモリ上で、消去対象外のデータ以外が完全に消去された状態になる、消去付き書き込み処理を拡張コマンドとして実現される。
このように複数のフラッシュメモリを一つのデバイスとして制御するコントローラを介してアクセスすることで、高速に不揮発情報を読み書きできるようになる。
従来、不測の電源断時でも保護する必要がある重要な不揮発データは、SRAM上で管理されていた。通常、SRAM上に保持される不揮発データは、ユースケース毎に領域的に小分けにされて分類され、それぞれの用途に応じて、部分領域が更新される。
これらの各領域は、信頼性に加え、特定のジョブや画像形成装置の出力に応じて、高速・高頻度に更新されるため、高速・高信頼性・高更新耐性を持つSRAMが必須であった。しかしながら、高速性・高信頼性を持つSSDであれば、SRAM上に保持されていた不揮発データを管理することが可能となってきた。
特開2002−324008号公報 特開2008−097339号公報
しかしながら、SSDにおいては、ブロック更新回数が所定量を超えると、前述のペア解消処理が発生する。ペア解消処理には、追加書き込みに対して、10倍から100倍の非常に大きな時間を要してしまう場合があり、これにより領域更新のためにかかる処理時間が突発的に遅くなるという問題があった。特に画像形成装置の印刷動作に応じて更新が必要となる、課金情報などの書き込みが突発的に遅延した場合には、画像形成装置が本来単位時間あたりに処理できる印刷枚数が保障できなくなる、という問題を生じる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、半導体メモリのメディアを変更しても、画像処理実行に伴って更新すべきデータを本来の画像処理を遅延させることなく確実、かつ安価に管理できる仕組みを提供することである。
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は以下に示す構成を備える。
半導体メモリに格納された情報を用いて画像処理を行う画像形成装置であって、前記半導体メモリから読み書きするデータのブロックサイズを取得する取得手段と、前記情報のうち、当該画像処理の実行に伴って更新すべき用途別の情報を前記半導体メモリに確保される特定領域に対して、取得した前記ブロックサイズに従い離散的に配置して当該情報の更新回数と、当該情報に対する優先度とを管理する管理手段と、前記優先度に応じて前記更新回数が所定値を超えないように、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する解消手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、半導体メモリのメディアを変更しても、画像処理実行に伴って更新すべきデータを本来の画像処理を遅延させることなく確実、かつ安価に管理できる。
本実施形態を示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図1に示したコントローラ制御部の構成を示すブロック図である。 図2に示したSSDの内部構成を示すブロック図である。 図3に示したSSDに保存される不揮発データ管理構成を表す図である。 画像形成装置のメモリ管理方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置のメモリ管理方法を説明するフローチャートである。
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
<システム構成の説明>
〔第1実施形態〕
図1は、本実施形態を示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。本例では、画像形成装置全体を制御するコントローラ制御部400を中心に構成されている。
図1において、コントローラ制御部400は、操作部800や外部コンピュータ453からの指示に基づいて原稿搬送装置100を制御する原稿搬送装置制御部101、イメージリーダ200を制御するイメージリーダ制御部201と通信し、入力される原稿の画像データを取得する。また、コントローラ制御部400は、プリンタ部300を制御するプリンタ制御部301と通信を行い、画像データをシートに印刷する。また、コントローラ制御部400は、折り装置500を制御する折り装置制御部501、フィニッシャ600を制御するフィニッシャ制御部601と通信を行い、印刷されたシートにステイプルやパンチ穴といった所望の出力を実現する。
外部I/F451は、外部コンピュータ453と接続するインターフェースとして機能する。例えばネットワークやUSBなどの外部バス452で接続し外部コンピュータ453からのプリントデータを画像に展開して出力するほか、半導体メモリの一例として半導体後述する半導体ストレージ413(以下、SSD)及びハードディスク407(以下、HDD)内の画像データを外部コンピュータ453に送信することを行う。
図2は、図1に示したコントローラ制御部400の構成を示すブロック図である。
図2において、コントローラ制御部400はCPU−A401およびCPU−B408の2つのCPUで構成され、それぞれオペレーティングシステム(以下、OS)で制御される。
CPU−A401側には、バスブリッジ404が接続され、バスブリッジ404を介して、CPU−A401とCPU−B408間の通信を行う。また、バスブリッジ404はCPU−A401の初期起動プログラムを格納しているROM−A402、CPU−A401の制御データを一時的に保持する。また、制御に伴う演算の作業領域として用いられるRAM−A403とストレージ機器を制御するストレージ制御部412が接続されている。
SSD413には、CPU−A401およびCPU−B408の2つのOSを含むメインプログラムを格納する。また、オプション設定となっているHDD407が接続されない場合にはSSD413がイメージリーダや外部I/F451より取得した画像データや操作部800で画像を編集した時の格納先や、アプリケーションやユーザーデータ等の全てのデータの格納先として使用される。本実施形態では記憶素子にフラッシュメモリを利用するフラッシュディスクを想定している。
なお、オプションストレージであるHDD407が接続された場合には、SSD413の代わりにイメージリーダや外部I/F451より取得した画像データや操作部800で画像を編集した時の保存用やアプリケーションプログラムの格納先として使用される。また、アプリケーションプログラムやユーザープリファレンスデータの格納先としても使用される。HDD407には、CPU−A401およびCPU−B408からアクセスができるように構成されている。
また、ネットワークやUSBインターフェースを制御する外部I/F制御部405、操作部800を制御する操作部制御部406が接続されている。
CPU−B408側には、CPU−B408の制御データを一時的に保持し、制御に伴う演算の作業領域として用いられるRAM−B409が接続されている。原稿搬送装置制御部101、イメージリーダ制御部201、プリンタ制御部301折り装置制御部501、フィニッシャ制御部601と接続され制御を司るデバイス制御部410を有する。なお、405は外部I/F制御部である。406は操作部制御部406である。
図3は、図2に示したSSD413の内部構成を示すブロック図である。
図3において、1000はフラッシュ制御部で、主にストレージI/F1001とメモリ制御部1002とで構成される。ストレージI/F1001は、コントローラ制御部400のストレージ制御部412と接続及び通信するためのモジュールである。
本実施形態では、シリアルATA(以下、SATA)インターフェースを想定している。本発明で特徴的な、ブロックサイズ取得や、消去付きデータ書き込みは、シリアルATAの標準コマンドとしては、規定されていない。このため、これらの制御が必要な場合には、拡張コマンドをコントローラ制御部400から発行することになる。この拡張コマンド識別手段1007はストレージI/F1001に含まれる。
メモリ制御部1002は、ストレージI/F1001が受信したコマンドに基づきフラッシュメモリ1003にデータをリード/ライトを行う。ペアブロック管理手段1005は、メモリ制御部1002に搭載される。
ペアブロックの解消および消去のための消去付き書き込み手段1006は、ペアブロック管理手段1005に含まれる。また、フラッシュメモリ1003の初期化時に設定された、ブロックサイズの取得手段1004もメモリ制御部1002に含まれる。
図4は、図3に示したSSD413に保存される不揮発データ管理構成を表す図である。ここでいう不揮発データとは、CPU−A401とCPU−B408が共通して管理している、従来SRAMに保存されていた、高頻度で更新される重要データを指している。 図4において、管理番号2001は、不揮発データ領域を識別するために付けられた一意性のある識別管理番号である。領域名称2002は、不揮発データ領域のユースケースを領域名称として示したものである。本例は、更新すべき用途別の情報は、管理番号、サイズ、更新頻度、リアルタイム制、優先度、離散配置状態、更新回数、配置位置を含む例を示す。
本領域は、CPU−A401が不揮発データをHDD407にバックアップする場合に、ファイル名として利用される。サイズ2003は、不揮発データ領域の識別管理番号ごとのサイズであり、事前に決定される。更新頻度2004は、不揮発データ領域が、どの程度の頻度で更新されるかを、識別管理番号別に10段階で示したものであり、事前に決定される。「10」に近いほど無条件に高い頻度で更新され、「1」に近いほど特定の条件のもと、低い頻度で更新されることを意味する。
リアルタイム性2005は、不揮発データ領域を更新する際に、遅延をどの程度許容するか、識別管理番号別に10段階で示したものであり、事前に決定される。「10」に近いほど遅延が「0」に近い高いリアルタイム性が要求され、「1」に近いほど遅延を許容することを意味する。
優先度2006は、前述の更新頻度2004とリアルタイム性2005をかけ合わせた、離散配置させるべき優先度を、識別管理番号別に示したものである。
優先度2006は、高いほど優先的に離散的に配置されることが要求され、低い場合には連続配置されてもよいことを意味する。優先度2006は、後述の更新回数2008の値を加味して計算しても良い。
例えば、更新回数2008の示す更新回数の1/100を加算することで、優先度2006に利用頻度を加味することが可能となる。離散配置2007は、CPU−A401が、後述の図5のフローチャートに従って、離散配置させたか否かを示すフィールドであり、不揮発データの再配置処理実行時に設定される。「○」が離散的に配置させたことを、「」が連続配置させたことを示す。
更新回数2008は、CPU−A401が、アプリケーションプログラムの要求に従って、領域の更新を行った回数を示すフィールドであり、不揮発データの更新時にカウントアップされる。配置位置2009は、CPU−A401が、後述の図5のフローチャートに従って、配置開始論理ブロックアドレス(LBA)を示すフィールドであり、不揮発データの配置処理実行時に設定される。本実施形態では、画像処理に用いるアプリケーションを連続的に配置すべき領域に格納して管理している。
図5は、本実施形態を示す画像形成装置のメモリ管理方法を説明するフローチャートである。本例は、図3に示したSSD413に対する不揮発データの消去付き書き込み処理例である。なお、各ステップは、CPU−A401がROM−A402に記憶される制御プログラムを実行することで実現される。以下、画像形成処理がアイドル状態時に、ペアブロックを構成とする一方のフラッシュメモリから他方のフラッシュメモリに対する差分追記状態を解消して、新たなペア状態を作成する処理について説明する。
なお、本例は前述の通り、優先度に応じて離散的あるいは連続的で配置された各領域の更新に要する時間遅延を、遅延が許容できるときに能動的に遅延させ、連続利用時に遅延緩和するための処理となる。
不揮発データの更新にかかる処理時間を所定時間内に収めるためには、常に前述のフラッシュメモリ1003上のペアを構成する右側ブロックに対する追加書き込みが望ましい。そのためには、右側ブロックの容量が不足する状態をつくらなければ良い。そこで、画像形成装置がアイドルとなる状態を狙って、差分追記状態を解消し、新たなペア状態をつくっておけば良い。
前述の画像形成装置のアイドル状態として、ジョブ開始直前(S201)およびエンジンが濃度調整処理を開始する際(S202)、およびジョブ終了直後(S203)を想定する。CPU−A401は、前記条件で、不揮発データ差分書き込みの解消処理を実施する。まずCPU−A401は、処理の開始時刻を取得する(S204)。次に、CPU−A401は、図4に示した不揮発データ管理テーブルを参照し、離散配置2007の情報から、離散配置対象を特定する(S205)。
次に、CPU−A401は、同様に更新回数2008が、所定更新回数を超過している領域を同様に特定する(S206)。例えば、所定更新回数は、ブロック内に存在するページ数と等しくすることを想定している。
次に、CPU−A401は、優先度2006に従って、配置位置2009およびサイズ2003で特定される1領域分の不揮発データ領域を対象に、消去付き書き込みコマンドを、SSD413に対して発行する(S207)。ここでは、不揮発データ領域内のデータを更新するのでなく、現在書きこまれているデータと同一の内容を消去処理付きで書きこむことで、前述のペア更新を実施するのみである。
この際に、CPU−A401は、該当領域の更新回数2008を「0」に更新しておく。次にCPU−A401は、これまでの更新処理時間を算出し、所定時間を超えているか判定する(S208)。
まだ、所定時間内であるとCPU−A401が判定した場合、更なる更新処理を実施するために、まだペア更新をしていない領域があるか判定する(S209)。ここで、まだ更新処理が完了していない不揮発データ領域があるとCPU−A401が判定した場合、S207に戻り、同様に次の不揮発データ領域を算出して、消去つき書き込みコマンドを発行する。
一方、CPU−A401は、S208にて所定時間を超えたと判定した場合あるいは、S209にてこれ以上処理対象領域がないと判定した場合に、不揮発データ差分書き込み解消処理を終了する。本実施形態では、差分更新時間が所定時間内であると判定した場合、SSD413の特定領域に対する差分更新状態を解消する処理を実行する。
これにより、不揮発性データ差分書き込み解消処理が、画像形成装置がアイドル状態中に実行するように制御できるため、本来の画像処理を遅延させることがなくなる。
図6は、本実施形態を示す画像形成装置のメモリ管理方法を説明するフローチャートである。本例は、図3に示したSSD413上で管理される不揮発データの消去付き書き込み実行処理例である。より具体的には、前述の図5のS205およびS206で、消去領域を決定するための詳細例に対応する。なお、各ステップは、CPU−A401がROM−A402に記憶される制御プログラムを実行することで実現される。以下、CPU−A401が図4に示したテーブルに基づいて管理する優先度に応じて更新回数が所定値を超えないように、SSD413上に確保される特定領域に対する差分更新状態を解消する処理を説明する。
まず、CPU−A401は、図4に示した管理番号2001の最初(ID=1から順次)から、消去付き書き込みの対象領域とするか否かを判定する処理を開始する(S301)。ここで、OBJIDは、現在判定の対象となる図4に示した管理番号2001の値を指している。
次に、CPU−A401は、離散配置2007の情報から、OBJIDの指す領域が、離散配置対象を特定する(S302)。
ここで、離散配置対象となっていなければ、次にCPU−A401は、同様に更新回数2008の情報から、OBJIDの指す領域が、所定更新回数を超過している領域を同様に特定する(S303)。S302で、CPU−A401が離散配置対象と判定した場合、あるいは、S303で、更新回数が所定回数以上に達するとCPU−A401が判定した場合、CPU−A401は、不揮発データ管理テーブル上の非図示の消去付き書き込み可否判定領域に、「可」を示す情報を書き込み、次の管理番号2001の判定に進む。
一方、S303にて、対象としているOBJIDの指す領域が、所定回数に達していないとCPU−A401が判定した場合に、図4に示す不揮発データ管理テーブル上の図示しない消去付き書き込み可否判定領域に、「可」を示す情報を書き込まず、S305に進む。S305では、CPU−A401は、OBJIDが、管理番号2001の上限に達しているか判定する。
ここで、上限に達していないとCPU−A401が判断した場合には、処理判定を継続するため、S307に進む。S307では、CPU−A401は、処理管理対象として、OBJIDを加算し、次の管理番号2001を示す値に変更し(S307)、S302の判定に戻る。
一方で、S305にて、すべての対象領域について判定を行ったとCPU−A401が判断した場合は、S306に進み、消去書き込みを実施する対象か否かを判定する処理を終了する。このようにCPU−A401は、優先度を加味した離散配置および更新回数に応じて、消去付き書き込み対象を決定する。
これにより、半導体ストレージを交換した際にも、優先度の高い不揮発管理データの更新に対する時間を所定以下に収めることができ、突発的に更新遅延が発生することなく、画像形成装置が連続動作させる事が可能となる。このため、SRAMの代替領域として安全にSSDを利用することが可能となり、性能を落とさずにコストを下げることができる。
本発明の各工程は、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して取得したソフトウエア(プログラム)をパソコン(コンピュータ)等の処理装置(CPU、プロセッサ)にて実行することでも実現できる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形(各実施形態の有機的な組合せを含む)が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
400 コントローラ
401 CPU−A
402 ROM−A
412 ストレージ制御部
413 SSD
1003 フラッシュメモリ

Claims (8)

  1. 半導体メモリに格納された情報を用いて画像処理を行う画像形成装置であって、
    前記半導体メモリから読み書きするデータのブロックサイズを取得する取得手段と、
    前記情報のうち、当該画像処理の実行に伴って更新すべき用途別の情報を前記半導体メモリに確保される特定領域に対して、取得した前記ブロックサイズに従い離散的に配置して当該情報の更新回数と、当該情報に対する優先度とを管理する管理手段と、
    前記優先度に応じて前記更新回数が所定値を超えないように、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する解消手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記半導体メモリに対して更新すべき用途別の情報は、管理番号、サイズ、更新頻度、リアルタイム制、前記優先度、離散配置状態、前記更新回数、配置位置を含むことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記半導体メモリは、ペアブロックを形成するフラッシュメモリであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記管理手段は、前記ブロックサイズに応じて、離散的に配置すべき情報の対象を変更して管理することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  5. 前記解消手段は、差分更新時間が所定時間内であると判定した場合、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する処理を実行することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  6. 前記解消手段は、画像形成装置がアイドル状態中に、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する処理を実行することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  7. 半導体メモリに格納された情報を用いて画像処理を行う画像形成装置のメモリ管理方法であって、
    前記半導体メモリから読み書きするデータのブロックサイズを取得する取得工程と、
    前記情報のうち、当該画像処理の実行に伴って更新すべき用途別の情報を前記半導体メモリに確保される特定領域に対して、取得した前記ブロックサイズに従い離散的に配置して当該情報の更新回数と、当該情報に対する優先度とを管理する管理工程と、
    前記優先度に応じて前記更新回数が所定値を超えないように、前記特定領域に対する差分更新状態を解消する解消工程と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置のメモリ管理方法。
  8. 請求項7に記載の画像形成装置のメモリ管理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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