JPH11272444A - 不揮発性メモリへのデータ書き込み装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不揮発性メモリ上にリングバッファを構成す
るにあたってポインタによる位置制御を不要にし、各記
憶領域へのデータ書き込み回数の均等化及び書き込み回
数の増大を図る。 【解決手段】 データ書き込み装置１において、データ
の書き込み回数に制限のある不揮発性メモリ上にリング
バッファ２を構成する。そして、データ書き込み手段４
が、前回のデータを記憶させた記憶場所を検索するため
の識別情報とデータをリングバッファ２の記憶領域２ａ
に書き込む。次のデータを書き込む際には、識別情報検
索／書き込み位置指定手段５が、各記憶領域２ａから識
別情報を読み出して、隣接する記憶領域の間で識別情報
の不一致が認められるメモリ境界を探索し、その次に位
置する記憶場所にデータを新規に書き込むようにデータ
書き込み手段４に書き込み位置を指示する。識別情報の
不一致が認めらない場合にはリングバッファ２の先頭か
ら新規データの書き込みを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書き込み回数が制
限されている不揮発性メモリ上のリングバッファにデー
タの書き込みを行うデータ書き込み装置及び方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】メモリ番地の先頭と最後尾とが繋がった
環状の配列構造は「リングバッファ」と称され、該リン
グバッファを、データの書き込み回数が制限される不揮
発性のメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌｌｙ ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌ
ｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等。）上に構
成してこれにデータを順次に記憶していくにあたって
は、データの次の記憶場所を覚えておく必要がある。

【０００３】しかしながら、次の記憶場所を一時的に格
納するためのメモリとして、データの書き込み制御部側
に揮発性メモリしか設けられていない場合には、電源供
給の停止とともに記憶情報（つまり、次の記憶場所）が
忘れ去られてしまうので、当該情報を不揮発性メモリに
記憶してデータの書き込みを行う度に次の書き込み場所
を更新していかなければならない。

【０００４】そこで、図７に示すように、不揮発性メモ
リａ内のＮ個の領域ａ１、ａ２、・・・、ａＮの各アド
レスを指し示すポインタＰを設け、データの次の記憶場
所（アドレス）をポインタＰに記憶させる方法が知られ
ており、該ポインタＰの領域としては、不揮発性メモリ
ａ内の領域の一部が割り当てられる。

【０００５】そして、不揮発性メモリａの領域ａ１とａ
Ｎとが繋がるように、ポインタ制御を行う、つまり、領
域ａＮの次の記憶場所としてポインタＰが領域ａ１を指
し示すように巡回的な制御を行うことで、リングバッフ
ァを構成することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記リング
バッファにデータを繰り返し書き込む場合において、メ
モリデバイスに固有の制限に起因してデータの書き込み
回数に上限（以下、上限値を「Ｍ」と記す。）がある
と、このようなメモリデバイスを上記メモリａに使用し
たときには、各領域にはＭ回だけデータを書き込むこと
が可能である。

【０００７】しかしながら、メモリ領域においてデータ
の次の記憶場所を格納するポインタＰについても同様に
Ｍ回のデータ書き込みしか行うことができないので、リ
ングバッファの各領域（上記ａ１乃至ａＮ）への書き込
み回数が、「Ｍ／Ｎ」回に制限されてしまう（つまり、
リングバッファの巡回数が「Ｍ／Ｎ」回となる。）とい
う問題がある。例えば、Ｍ＝２０、Ｎ＝１０とすると、
Ｍ／Ｎ＝２となり、リングバッファを２巡しか使用でき
ないことになる。よって、リングバッファの各構成領域
についてその書き込み回数が未だＭ回に達しておらず、
さらにデータの書き込みが可能であるにもかかわらず、
ポインタの領域に対する書き込み回数がＭ回に達したた
めに、それ以上のリングバッファへのデータ書き込みが
できなくなるので、不揮発性メモリの利用効率が低く、
また、ポインタに割り当てた領域だけに書き込み回数の
大半が集中し、メモリの使用寿命が短くなる等の不都合
がある。

【０００８】本発明は、不揮発性メモリを使ってリング
バッファを構成するにあたってポインタによる位置制御
を不要にし、各記憶領域へのデータ書き込み回数の均等
化及び書き込み回数の増大を図ることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、下記（イ）及び（ロ）に示す手段を設
けたものである。

【００１０】（イ）前回のデータを記憶させた記憶場所
を検索するための識別情報をデータとともにリングバッ
ファを構成する記憶領域に書き込むデータ書き込み手
段。

【００１１】（ロ）リングバッファの各記憶領域から上
記識別情報を読み出して、隣接する記憶領域の間で識別
情報の不一致が認められる場合には、当該不一致の認め
られるメモリ境界を探して、その次に位置する記憶場所
から新たなデータを書き込むようにデータ書き込み手段
に対して書き込み位置を指示し、また、隣接する記憶領
域の間で識別情報の不一致が認められない場合には、リ
ングバッファの先頭に位置する記憶場所から新たなデー
タを前回までとは異なる識別情報とともに書き込むよう
にデータ書き込み手段に対して書き込み位置を指示する
識別情報検索／書き込み位置指定手段。

【００１２】従って、本発明によれば、リングバッファ
の各記憶領域にデータとともに記憶される識別情報を検
索することによって、データを次に書き込むべき位置を
把握することができるので、不揮発性メモリ上にポイン
タの領域を設ける必要がない。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るデータ書き
込み装置の基本構成を示すものである。

【００１４】データ書き込み装置１においては、データ
の書き込み回数に制限のある不揮発性メモリ上にリング
バッファ２が構成され、該リングバッファ２を構成する
各記憶領域２ａ、２ａ、・・・に対して巡回的にデータ
を書き込むための制御が行われる。

【００１５】記憶領域２ａのデータ構造としては、例え
ば、図示するように、番地情報であるアドレスＡｉ（ｉ
＝１、２、・・・）が付与された記憶領域２ａ内をさら
に２つの格納域Ｂ１と格納域Ｂ２とに分け、格納域Ｂ１
には、前回のデータを記憶させた記憶場所を検索するた
めの識別情報を格納し、格納域Ｂ２には、書き込み対象
であるデータを格納するようにした構造が挙げられる
が、識別情報の格納場所をデータの記憶域の先頭位置に
限る必要はなく、要は識別情報とデータとが区別可能な
状態で同一の記憶領域に格納されるのであれば如何なる
データ構造を用いても構わない。

【００１６】データは、指令手段３からの書き込み指令
によって、先ず、データ書き込み手段４に送られた後、
上記した識別情報とともにリングバッファ２の記憶領域
２ａに順次に（図１の時計回り方向の矢印ＣＷを参
照。）書き込まれる。

【００１７】その際、データをリングバッファ２に対し
て新規に書き込みたい場合に、該データをどの記憶領域
に格納すべきかを管理しているのが識別情報検索／書き
込み位置指定手段５である。これは、リングバッファ２
の各記憶領域２ａから上記識別情報を読み出して下記の
ようにデータの次の書き込み位置を決定する。

【００１８】（ｉ）隣接する記憶領域の間で識別情報の
不一致が認められる場合には、当該不一致の認められる
メモリ境界を探して、その次に位置する記憶場所から新
たなデータを書き込むようにデータ書き込み手段４に対
して書き込み位置を指示する （ｉｉ）隣接する記憶領域の間で識別情報の不一致が認
められない場合には、リングバッファの先頭に位置する
記憶場所から新たなデータを前回までとは異なる識別情
報とともに書き込むようにデータ書き込み手段４に対し
て書き込み位置を指示する。

【００１９】例えば、上記した識別情報を、「１」又は
「０」の２値化された情報とする方法（つまり、データ
の最上位に１ビットデータを付加したデータ構造を用い
る。）を採用した場合には、リングバッファ２へのデー
タを書き込みを始める前に、全ての識別情報を「０」に
初期化しておき、リングバッファ２へのデータの書き込
みが一巡するまでの間、データを書き込む度にその識別
情報として「１」を書き込めば良い。これによって、以
前にデータが書き込まれた記憶領域２ａ１の格納域Ｂ１
に「１」が書き込まれており、当該記憶領域の次の記憶
領域２ａ２の格納域Ｂ１には「０」が書き込まれている
場合に、両記憶領域の境界がメモリ境界であると判断さ
れて、データの新たな書き込みは記憶領域２ａ２に対し
て行われる。

【００２０】但し、このままでは、リングバッファへの
データ書き込みが一巡すると記憶領域の識別情報が全て
「１」だけとなってしまい、これ以後メモリ境界を検索
することができなくなるので、リングバッファの先頭番
地を予め決めておいて、リングバッファへのデータ書き
込みが一巡した後では、リングバッファの先頭番地から
順にデータを書き込む度に、これまでの識別情報「１」
に対してビット反転させた識別情報「０」を書き込むよ
うにすれば良い（その詳細については後述する。）。

【００２１】データ読み込み手段６は、指令手段３から
の読み込み指令によって、リングバッファ２の記憶領域
から情報を読み込んでこれを取り出すために設けられて
いる。尚、その際、データ読み込み手段６が上記識別情
報とともにデータを読み込んだ後、両者を区分けして識
別情報を識別情報検索／書き込み位置指定手段５に送出
する形態や、識別情報検索／書き込み位置指定手段５が
記憶領域から識別情報を直接読み取って管理する形態等
が挙げられる。

【００２２】図２は、図１の構成を具現化するための一
般的なハードウェア構成を示すものであり、操作入力や
情報表示を行うユーザーインターフェース部７を通して
システム制御用コンピュータ８に指示された内容に従っ
て制御対象９の動作や状態が制御される。尚、本発明に
関する限り制御対象９についての制約は何もなく、機構
的な駆動部を有するアクチュエータや回路制御下に置か
れるレーザー装置等、様々な対象の制御に適用可能であ
る。

【００２３】制御中枢としてのシステム制御用コンピュ
ータ８は、ユーザーインターフェース部７や制御対象９
の制御を司っており、その内部には揮発性メモリが設け
られている。つまり、システム制御用コンピュータ８へ
の電源供給が行われている限り当該メモリの内容は保持
される。しかし、システム制御用コンピュータ８への電
源供給が止まりメモリ内容が保持されない場合であって
も、記憶しておきたいデータの格納領域を確保するため
に、不揮発性メモリ１０が付設されており、上記したリ
ングバッファ２はこの不揮発性メモリ１０上に構成され
る。

【００２４】尚、本構成において取り扱う情報としては
どのようなデータであっても構わないが、動作例につい
てのより具体的な描像が得られるように、以下ではデー
タとして、ユーザーインターフェース部７からの操作履
歴に関する情報（つまり、ユーザーが行ったキー操作等
の情報。）をとり挙げ、これらを操作順に不揮発性メモ
リ１０に格納する例について説明する。

【００２５】また、説明の簡単化を考慮して、不揮発性
メモリ１０には、図３に示すように、１０個の記憶領域
１０＿ｉ（ｉ＝１〜１０）が用意されており、各記憶領
域１０＿ｉには、１個の操作履歴情報を記憶させること
ができるものとする。

【００２６】この比較的少数のメモリを有効に利用する
ために不揮発性メモリ１０上にリングバッファ２を構成
する（つまり、各記憶領域１０＿ｉにアドレスＡｉ（ｉ
＝１〜１０）をそれぞれ付与したとすると、リングバッ
ファが一巡したときにＡ１０の次の記憶場所がＡ１に示
す場所（リングバッファの先頭）となる。）と、ユーザ
ーが過去に行った操作の履歴情報を１０個分リングバッ
ファに記憶することができる。尚、各記憶領域１０＿ｉ
には、操作履歴情報とこれに付加される付加情報（上記
した識別情報に相当する。）とを１組みにしたデータを
記憶させることができるものとする。但し、各記憶領域
１０＿ｉへのデータの書き込み回数にはその上限値Ｍが
あり、この値を越えるデータ書き込みは許されない。

【００２７】上記の付加情報は、記憶領域１０＿ｉに対
して最後にデータの書き込みを行った場所を探すために
必要とされ、該付加情報を読み出すことによって次回の
データ書き込みを行うべき記憶領域１０＿ｉが決定され
る。

【００２８】図４はリングバッファへのデータの書き込
み状況について時間順序を追って示したものである。
尚、付加情報としては最低２つの状態を示すことが可能
な情報量が必要であり、本例では付加情報として「０」
又は「１」の２つの状態値を用い、図には当該情報だけ
についての経時変化を示している。

【００２９】付加情報の書き込み方法に関するアルゴリ
ズムは下記の（１）乃至（５）に示す通りである。

【００３０】（１）先ず、各記憶領域内の付加情報を全
て「０」に初期化する （２）操作の履歴情報を記憶領域に書き込む度に付加情
報「１」を書き込んでいく （３）リングバッファが一巡すると、各記憶領域内の付
加情報が全て「１」となるので、次の記憶領域（リング
バッファの先頭）からは、操作の履歴情報を記憶領域に
書き込む度に付加情報「０」を書き込んでいく （４）リングバッファが一巡すると、各記憶領域内の付
加情報が全て「０」となるので、次の記憶領域からは上
記（２）の手順に戻る （５）記憶領域へのデータの書き込み回数が上限値に達
するまで上記（２）乃至（４）の手順を繰り返す。

【００３１】図４において黒塗りで示す部分は次に操作
履歴情報を書き込むべき位置を示しており、付加情報
「１」が書き込まれた記憶領域の次に位置する記憶領域
の付加情報が「０」である場合に当該記憶領域に新たな
操作履歴情報が順次に書き込まれていく様子が示されて
いる。そして、リングバッファが一巡すると、次の記憶
場所、つまり、記憶領域１０＿１からは付加情報「０」
を書き込んでいく。これにより次に操作履歴情報を書き
込むべき場所は、付加情報が「０」から「１」に変化す
るメモリ境界の次に来る記憶領域となる。

【００３２】これ以後は、リングバッファが一巡する度
に、付加情報を「０」から「１」へ又は「１」から
「０」へと交互に切り替えていけば良い。

【００３３】このようにリングバッファへのデータの書
き込みが一巡した後で、新たにデータの書き込みを行う
際に、前回書き込んだ付加情報（識別情報）に対してビ
ット反転を施した情報をデータとともに記憶場所に記憶
させるように制御すると、ポインタを用いることなくデ
ータの次の書き込み位置を管理することができ、しかも
簡単な識別情報をデータに付加するだけで済むという利
点がある。尚、識別情報に関するビット反転処理は、識
別情報検索／書き込み位置指定手段５によりリングバッ
ファが一巡したと判断されたときに当該手段からデータ
書き込み手段４に送出される信号によって行われる。

【００３４】図５及び図６はシステム制御用コンピュー
タ８における処理例を示すフローチャート図であり、図
５はデータの書き込み処理の流れを示し、図６はデータ
の書き込み開始位置の検出手順を示している。

【００３５】図５において、先ず、ステップＳ１ではリ
ングバッファの初期化を行う。つまり、全記憶領域内の
付加情報を「０」に初期化する。

【００３６】そして、次ステップＳ２ではシステム制御
用コンピュータ８内に設けられた揮発性メモリの内容が
消去されているか否かを判断し、そうであればステップ
Ｓ３に進み、消去されていなければステップＳ４に進
む。

【００３７】ステップＳ３では、リングバッファにおい
てデータ（操作履歴情報）を次に書き込むべき位置をセ
ットする。この位置の検出については、図６に示すよう
に、ステップＳ１でデータの読み出し位置をリングバッ
ファの先頭（つまり、記憶領域１０＿１）にセットした
後、次ステップＳ２で読み出し対象である記憶領域に書
き込まれた付加情報を読み出し、該情報の内容が前回読
み出した付加情報の内容と同じであるか否かについて次
ステップＳ３で判断する。

【００３８】そして、今回の付加情報と前回の付加情報
が同じあれば次ステップＳ４に進むが、相違する場合に
はステップＳ５に進み、現在の読み出し位置、つまり、
前ステップＳ２で付加情報を読み出した記憶領域１０＿
ｉの位置をデータの新たな書き込み場所とする。

【００３９】ステップＳ４では、リングバッファの最後
に到達したか否か、つまり、付加情報を読み出した位置
がリングバッファの先頭からカウントして１０番目に来
たか否かを判断し、そうであれば、リングバッファが一
巡したと判断してステップＳ６に進み、リングバッファ
の先頭をデータの新たな書き込み場所とする。また、リ
ングバッファが一巡しないのであれば、ステップＳ７に
進み、付加情報の読み出し位置を次の位置に進めて（読
み出しアドレスのインクリメント「Ａｉ→Ａｉ＋１」）
からステップＳ２に戻る。

【００４０】こうして、新たなデータの書き込み位置の
検索及び設定が行われる。

【００４１】図５においてステップＳ４では、前ステッ
プＳ３でセットされた書き込み位置にデータを書き込
む。つまり、操作履歴情報とともに識別情報（「１」又
は「０」）が記憶領域に記憶される。

【００４２】そして、次ステップＳ５では、リングバッ
ファにおける最後尾に達したか否かを判断する。即ち、
前ステップＳ４での書き込み位置が記憶領域１０＿１０
のアドレスであるか否かによってリングバッファが一巡
したかどうかを判定し、そうであれば次ステップＳ６に
進み、次回以降に書き込むべき付加情報を反転させる。
つまり、前回までの付加情報が「０」である場合には次
回から「１」にし、又は前回までの付加情報が「１」で
ある場合には次回から「０」にした後ステップＳ７に進
む。

【００４３】他方、リングバッファが一巡する前であれ
ば、ステップＳ６を経ることなくステップＳ７に進む。

【００４４】ステップＳ７では、データ（操作履歴情報
と付加情報）の書き込み位置を次の位置に進めた後、ス
テップＳ２に戻る。

【００４５】尚、リングバッファに対して最後にデータ
の書き込みを行った記憶領域を付加情報に基づいて一旦
検索した後は、当該位置情報又はその次の記憶領域の位
置情報をシステム制御用コンピュータ８内の揮発性メモ
リ上の記憶領域に順次に記憶させて更新していけば、次
の電源供給停止までの間、不揮発性メモリ１０の記憶領
域の付加情報をデータ書き込み時に毎回検索する必要が
なくなる。また、このことは、データ読み出しにおいて
も同様であり、システム制御用コンピュータ８内の揮発
性メモリ上の記憶領域に記憶された位置情報を用いて、
最後に書き込みをしたデータを容易に取り出すことがで
きる。

【００４６】以上のように、データの次の書き込み位置
は、付加情報のみに基づいて検索することができ、全て
の付加情報が同じ内容である場合にはリングバッファが
一巡したと判断されてリングバッファの先頭がデータの
次の書き込み位置となる。また、リングバッファが一巡
する前においては、隣接する付加情報が互いに相違する
メモリ境界を探すことでデータの次の書き込み位置を知
ることができる。

【００４７】しかして、本発明によれば、データの次の
書き込み位置を保持するためのポインタを不揮発性メモ
リ上に用意してこれにデータの次の記憶場所を示す位置
情報を書き込む必要がなくなるので、リングバッファを
構成する各記憶領域に対してデータの書き込み可能回数
がＭ回となり、また、各記憶領域へのデータの書き込み
回数が平均化される。

【００４８】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項１や請求項２に係る発明によれば、前回のデ
ータを記憶させた記憶場所を検索するための識別情報を
データと混在させてリングバッファの各記憶領域に書き
込んでおくことによって、ポインタによる位置制御を不
要にし、各記憶領域へのデータ書き込み回数の均等化及
び記憶領域にデータを書き込むことのできる回数を増や
すことができるので、書き込み回数に制約があるメモリ
について利用効率を高めることが可能となる。

【００４９】また、請求項３や請求項４に係る発明によ
れば、リングバッファへのデータの書き込みが一巡する
度に、識別情報のビット反転を繰り返すことによって、
識別情報の状態値を最低で２つ用意するだけで、データ
の次の書き込み位置を簡単に検索することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の基本構成を示す図である。

【図２】ハードウェア構成を示すブロック図である。

【図３】リングバッファの構成例を示す図である。

【図４】リングバッファへのデータの書き込み状況につ
いて時間順序を追って示す説明図である。

【図５】図６とともにシステム制御用コンピュータにお
ける処理手順について説明するための図であり、本図は
データの書き込み処理例を示すフローチャート図であ
る。

【図６】データの書き込み開始位置の検出手順を示すフ
ローチャート図である。

【図７】ポインタを使った従来例についての説明図であ
る。

【符号の説明】

１…データ書き込み装置、２…リングバッファ、２ａ…
記憶領域、４…データ書き込み手段、５…識別情報検索
／書き込み位置指定手段、１０…不揮発性メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データの書き込み回数に制限のある不揮
   発性メモリを用いてリングバッファを構成し、これに巡
   回的にデータを書き込むための、不揮発性メモリへのデ
   ータ書き込み装置において、 前回のデータを記憶させた記憶場所を検索するための識
   別情報をデータとともにリングバッファを構成する記憶
   領域に書き込むデータ書き込み手段と、 リングバッファの各記憶領域から上記識別情報を読み出
   して、隣接する記憶領域の間で識別情報の不一致が認め
   られる場合には、当該不一致の認められるメモリ境界を
   探して、その次に位置する記憶場所から新たなデータを
   書き込むように上記データ書き込み手段に対して書き込
   み位置を指示し、また、隣接する記憶領域の間で識別情
   報の不一致が認められない場合には、リングバッファの
   先頭に位置する記憶場所から新たなデータを前回までと
   は異なる識別情報とともに書き込むように上記データ書
   き込み手段に対して書き込み位置を指示する識別情報検
   索／書き込み位置指定手段とを設けたことを特徴とする
   不揮発性メモリへのデータ書き込み装置。
2. 【請求項２】 データの書き込み回数に制限のある不揮
   発性メモリを用いて構成されるリングバッファに巡回的
   にデータを書き込むための、不揮発性メモリへのデータ
   書き込み方法において、 前回のデータを記憶させた記憶場所を検索するための識
   別情報と書き込み対象であるデータとを混在させて、リ
   ングバッファの記憶領域に書き込んだ後、 リングバッファの各記憶領域から上記識別情報を読み出
   して、隣接する記憶領域の間で識別情報の不一致が認め
   られるか否かを判断し、当該不一致が認められる場合に
   は識別情報の変化するメモリ境界を検索し、その次に位
   置する記憶場所に新たなデータを書き込むようにし、ま
   た、隣接する記憶領域の間で識別情報の不一致が認めら
   れない場合には、リングバッファの先頭に位置する記憶
   場所から新たなデータを前回までとは異なる識別情報と
   ともに書き込むようした、 ことを特徴とする不揮発性メモリへのデータ書き込み方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載した不揮発性メモリへの
   データ書き込み装置において、 リングバッファへのデータの書き込みが一巡する度に、
   識別情報検索／書き込み位置指定手段からデータ書き込
   み手段に送出される信号によって、前回書き込まれた識
   別情報に対してビット反転を施した識別情報が新たな書
   き込みデータとともに次の記憶場所に記憶されるように
   したことを特徴とする不揮発性メモリへのデータ書き込
   み装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載した不揮発性メモリへの
   データ書き込み方法において、 リングバッファへのデータの書き込みが一巡した後で、
   新たにデータの書き込みを行う際には、前回書き込んだ
   識別情報に対してビット反転を施した識別情報をデータ
   とともに次の記憶場所に記憶させるようにしたことを特
   徴とする不揮発性メモリへのデータ書き込み方法。