DE69620334T2

DE69620334T2 - Elektronisches Bauelement mit einem elektrisch löschbaren und nichtflüchtigen Speicher

Info

Publication number: DE69620334T2
Application number: DE69620334T
Authority: DE
Inventors: Xavier Luck
Original assignee: Schlumberger Systemes SA
Current assignee: Axalto SA
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-10-08
Also published as: JP2007128562A; DE69620334D1; US5765211A; FR2740237A1; JPH09231138A; EP0769742B1; FR2740237B1; ES2175024T3; EP0769742A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine elektronische Komponente, in welche ein elektrisch löschbarer nichtflüchtiger Speicher integriert ist.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz im Bereich elektronischer Komponenten, deren elektrische Stromversorgung ungewollt unterbrochen werden kann.
Elektronische Komponenten, die mit elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speichern ausgestattet sind, wie EEPROMs, Flash-EPROMs, usw., kennt man bereits. Diese Speicher sind generell zur Speicherung der in logischen Elementen strukturierten Informationen, wie beispielsweise Verzeichnisse, Dateien, usw., bestimmt.
Die Art der Speicherung dieser Informationen wird von einem Memory- Manager geordnet, welcher bestimmte physikalische Anforderungen berücksichtigen muss, die meistens vom Hersteller der Komponenten abhängig sind, wie die Segmentierung des Speichers in "Worte" zum Auslesen und in "Seiten" zum Löschen und Einschreiben.
Die "Worte" bilden die kleinsten lesbaren Biteinheiten, die im allgemeinen einer Byte-Grösse entsprechen, manchmal aber auch eine Länge von 16 und sogar 32 Bit überschreiten können.
Die "Seiten" bilden grössere physikalische Elemente als die Worte und stellen die kleinsten löschbaren und einschreibbaren Biteinheiten dar. Es gibt beispielsweise wortorganisierte Komponenten von einem Byte und seitenorganisierte Komponenten von vier Byte, wobei jedes Byte separat ausgelesen werden kann, aber das Löschen und Einschreiben nur seitenorientiert möglich ist. Bei dieser Konfiguration lässt sich ein Byte nur einschreiben:
- wenn es unbelegt ist oder, genauer, wenn der vorausgehende Byte-Zustand so ist, dass zum Einschreiben des neuen Werts kein Bit gelöscht zu werden braucht. Diese Situation kommt im allgemeinen nur gelegentlich vor.
- wenn die ganze Seite gelöscht und wieder vollständig neu beschrieben wird.
Von diesen Komponenten werden manche unter Bedingungen angewandt, wo der Versorgungsstrom jederzeit unterbrochen werden kann. Dies gilt insbesondere für Komponenten in elektronischen Speicherkarten oder Schlüsseln mit elektronischem Speicher. Ferner sind PCMCIA-Karten und mehr allgemein bei Komponenten in abnehmenbaren Objekten mit externer Stromversorgung betroffen.
Unter diesen Umständen kann die Stromversorgung der Komponente jederzeit während der Informationsverarbeitung durch den Memory-Manager unterbrochen werden. Findet diese Unterbrechung insbesondere bei Lösch- und Schreibvorgängen statt, geht die gerade eingeschriebene Information verloren. Es wurden bereits verschiedene Techniken zur Erfassung einer solchen Situation und Wiederherstellung eines konsistenten Speicherzustands angeboten. Man kann sich in diesem Zusammenhang auf die französische Patentanmeldung Nr. 2 699 704 beziehen.
Die Eventualität eines Stromausfalls hat darüber hinaus einen weiteren Nachteil mit schwerwiegenderen Folgen. Gesetzt der Fall, dass dieselbe Seite zwei physikalische Bereiche P1 und P2 hat, welche jeweils zwei verschiedeneren und vollkommenen voneinander unabhängigen logischen Elementen zugeordnet sind. Möchte man die in einem dieser Bereiche enthaltenen Informationen - beispielsweise von P2, aber ohne Änderung der im Bereich P1 enthaltenen Informationen - ändern, muss man zunächst die in P1 und P2 enthaltenen Informationen auslesen und in einem Schreib-Lese-Speicher speichern, dann die gesamte Seite löschen und im besagten Schreib-Lese-Speicher die das zweite logische Element betreffenden Informationen ändern und schliesslich die jetzt leere Seite mit den nicht geänderten Informationen zum ersten logischen Element von P1 und den geänderten Informationen zum zweiten logischen Element von P2 beschreiben. Bei Unterbrechung der Stromversorgung gehen nicht nur die Informationen von P2 verloren, sondern auch diejenigen von P1. Wenn keine Wiederherstellungseinrichtung vorgesehen ist, kommt es zum endgültigen Informationsverlust in P1. Allerdings müssen beim Einsatz von Wiederherstellungseinrichtungen die Informationen dupliziert werden, was einen hohen Speicherverbrauch bedingt. Aus diesem Grunde ist der Nutzspeicher einer Komponente nur selten gegen ungewolltes Löschen geschützt.
Das mit Hilfe dieser Erfindung zu lösende technische Problem besteht folglich darin, eine elektronische Komponente mit einem elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speicher anzubieten, welcher von einem Memory-Manager verwaltete Informationen, die in logischen Elementen strukturiert sind, speichert, wobei besagter Speicher zum Löschen besagter Informationen in Seiten segmentiert ist und für Abhilfe durch Löschen der gesamten Seite bedingten Nachteile, welche bei Stromausfall der Komponenten zu Informationsverlust führen, sorgen könnte.
Die Lösung der technischen Problemstellung gemäss dieser Erfindung, wie im Patentanspruch 1 angemeldet, besteht darin, besagten Memory-Manager so zu programmieren, dass mindestens ein Typ logischer Elemente in Seiten organisiert ist, wobei jedes der besagten logischen Elemente mindestens teilweise und ausschliesslich ganzzahligen Seiten belegt.
Mit anderen Worten, die besagten logischen Elementen zugeordneten Seiten eines oder mehrerer gegebener Typen, wie Verzeichnisse, Dateien, usw., enthalten nur Informationen zu diesen logischen Elementen und keine andere Information.
Auf diese Weise müssen bei einer Änderung der Informationen nur diejenigen Informationen gelöscht und eingeschrieben werden, die geändert werden sollen, ohne dass die Informationen, die man in bezug auf ein anderes logisches Element nicht ändern möchte, gelöscht und neu eingeschrieben werden müssen, wodurch jegliche Informationsverstümmelung verhindert wird.
Man realisiert also eine physikalische "Synchronisation" des Speichers insofern als die Einteilung der logischen Informationen der Einteilung des Speichers in physikalische Blöcke, hier die Seiten, entspricht.
Wie bereits zuvor erwähnt, können die logischen Elemente Verzeichnisse, Verzeichnisdateien, Verzeichnisaufzeichnungen sein. Günstig lassen sich ferner Verzeichnis- oder Dateikopfdaten einsetzen, da gewährleistet werden soll, dass Seiten mit Kopfdaten nie gelöscht werden, ausgenommen zur Änderung der Daten selber. In diesem Fall lässt sich auch ein spezifisches Sichern der Kopfdaten vorsehen.
Diese Implementierungsweise der Erfindung ist ganz besonders wichtig. Die Kopfdaten sind nämlich sehr empfindlich, jede Verstümmelung kann zum Totalverlust einer Datei oder eines Verzeichnisses führen und sogar anderer Daten, wenn ein Zeiger geändert wird.
Die einzelnen Synchronisationstypen lassen sich miteinander kombinieren. Man kann zum Beispiel die Verzeichnisse, die Dateien, die Kopfdaten, aber nicht die Aufzeichnungen, synchronisieren. Man kann ebenfalls die Aufzeichnungen bestimmter besonders wichtiger Dateien synchronisieren, jedoch nicht die Aufzeichnungen anderer Dateien.
Darüber hinaus ist es sinnvoll, der Synchronisation einen Prüfmechanismus der Schreibintegrität hinzuzufügen, insofern als besagter Dateimanager Informationsverstümmelungen erfassen und die besagten Informationen wiederherstellen kann. Es wäre in der Tat paradox, Verstümmelungen einer Datei A beim Einschreiben in eine Datei B zu verhindern, wenn man sich nicht um die mögliche Verstümmelung der Datei A beim Einschreiben in dieselbe Datei A sorgt.
Die Erfindung sieht vor, dass der Memory-Manager in die Komponente mit besagtem Speicher montiert wird, gleichgültig welcher Synchronisationsmodus und Mechanismus zur Erfassung von Verstümmelungen zur Anwendung kommt. Diese Konfiguration weist mehrere Vorteil auf
Der erste Vorteil besteht in der Kompatibilität. Das externe System, welches an den Speicher appelliert, braucht weder den genauen Betrieb der Komponente noch die wort- und seitenorientierte Segmentierung und Verwaltung der Mechanismen zum Verstümmelungsschutz und der Synchronisation zu kennen. Die bestehenden Vorrichtungen können folglich Speicher mit oder ohne Synchronisation verwenden.
Der zweite Vorteil besteht in der Optimierung. Der Synchronisationsmechanismus ist eng mit dem physikalischen Betrieb der Komponenten sowie der Organisation der logischen Elemente im physikalischen Speicher verbunden. Der Designer eines externen Systems könnte nicht so gut wie die Komponente selber plaziert sein, um den Memory-Manager zu optimieren. Die Grösse der Datei- oder Verzeichniskopfdaten kann beispielsweise als Funktion der Seitengrösse optimiert werden. Der Designer kann die Kopfdaten gruppieren, ohne sie mit den Seiten zu synchronisieren, aber indem besondere Aktualisierungsmechanismen vorgesehen werden. Er kann dagegen, vor allem bei Seiten kleiner Grösse, die Kopfdaten synchronisieren und den Mechanismus ihrer Aktualisierung vereinfachen. Eine Zwischenlösung für grosse Seiten kann darin bestehen, mehrere Kopfdaten nach Seiten zu gruppieren, was zu einem besonderen Aktualisierungsmechanismus führt und eine hohe Platzeinsparung ermöglicht.
Der dritte Vorteil besteht in der Sicherheit. Da der Memory-Manager in die Komponente montiert ist, können die Daten nicht mehr irrtümlicherweise oder unfallbedingt verstümmelt werden. Man kann in der Tat Konfigurationen antreffen, bei denen derselbe Speicher von mehreren Benutzersystemen genutzt wird, welche unabhängig voneinander konzipiert sind. Dies ist beispielsweise der Fall bei einer von verschiedenen Endgeräten benutzten Speicherkarte oder einer von einem auf einen anderen Computer schaltenden PCMCIA-Karte. Hier ist es wesentlich, dass jedem Benutzersystem die Unversehrtheit der Daten im Speicher gewährleistet wird. Der in die Komponente eingebundene Memory-Manager bietet die beste Lösung.
Anhand folgender Beschreibung der als Beispiel und ohne Anspruch auf Vollständigkeit beigefügten Zeichnung, wird gut verständlich gemacht, aus was die Erfindung besteht und wie sie realisierbar ist.
Die Abb. 1 stellt ein Schema eines elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speichers einer elektronischen Komponente gemäss der Erfindung dar.
Das Schema von Abb. 1 zeigt einen elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speicher M, beispielsweise vom Typ EEPROM oder Flash-EPROM, einer elektronischen Komponente, in welchen ebenfalls ein Manager besagten Speichers M in Form eines Mikroprozessors mit Programm integriert ist. Der Speicher M und der den Memory-Manager bildende Mikroprozessor werden vom gleichen Halbleiterchip getragen.
Der Speicher M von Abb. 1 ist zur Speicherung von in logischen Elementen strukturierten Informationen bestimmt, welche vom besagten Memory-Manager verwaltet werden und ausführlich weiter oben beschrieben worden sind.
Darüber hinaus ist der Speicher M in Worte von der Grösse eines Byte segmentiert, beispielsweise zum Auslesen der Informationen, und in Seiten zum Löschen besagter Informationen, wobei das Einschreiben ebenfalls seitenorientiert erfolgen kann. Die Seiten P1 bis P9 des Speichers M sind schematisch auf der Abb. 1 dargestellt.
Das Mass L dieser Seiten kann beispielsweise zwischen vier und sechs Byte liegen.
Aus Abb. 1 ist zu ersehen, dass der Memory-Manager mit Hilfe eines geeigneten Programms die logischen Elemente eines oder mehrerer Datentypen in Seiten organisieren, das heisst synchronisieren kann, wobei jedes der besagten Elemente mindestens teilweise und ausschliesslich ganzzahlige Seiten belegt.
Praktisch ist d die Grösse eines logischen Elements, für welches der Speicher M synchronisiert ist, und die Anzahl der von diesem logischen Element belegten Seiten ist gleich n+, wobei:
d = nL+r
und r = der Rest zwischen 1 und L.
Im Beispiel der Abb. 1 ist der Speicher M für die Datenköpfe H1, H2 von Dateien und für die Daten INF1, INF2 der entsprechenden Dateien synchronisiert. Im Fall des Datenkopfes H1, dessen Grösse unter dem Mass L der Seiten liegt, ist die Seite P1 teilweise durch die Daten von H1 belegt, und der Rest der Seite P1 ist leer. Man kann also sagen, dass die Kopfdaten H1 eine kleinere logische Grösse als eine Seite und eine physikalische Grösse von einer Seite haben.
Die folgenden Informationen INF1 werden folglich nicht vom Memory-Manager nach den Kopfdaten H1 auf der Seite P1 eingetragen, sondern am Anfang der folgenden Seite P2. Die Daten INF1 haben eine zwischen zwei und drei Seiten liegende logische Grösse und eine logische/physikalische Grösse von drei Seiten, da die Seite P4 teilweise belegt und der Rest R4 besagter Seite leer gelassen ist.
Die zweiten Kopfdaten H2 werden vom Memory-Manager vom Anfang der Seite PS aus eingetragen, und nicht nach INF1 auf Seite P4, bis sie teilweise die Seite P6 belegen, da der Rest R6 leer gelassen wird. Das gleiche gilt für die Daten INF2, welche die Seiten P7 und P8 vollständig und die Seite P9 teilweise belegen, da der Rest R9 der Seite leer gelassen wird.
Man versteht unter diesen Umständen, dass beispielsweise zur Änderung der Daten INF1 die Seiten P2, P3 und P4 vollständig gelöscht werden müssen, um auf diesen gleichen Seiten die neuen Daten einschreiben zu können.
Falls bei diesem Vorgang die elektronische Komponente ungewollt vom externen Stromversorgungssystem abgeschaltet wird, gehen nur die Daten INF1 verloren; wären jedoch die Kopfdaten H2 teilweise im Rest R4 der von INF1 unbelegten Seite P4 eingetragen, käme es auch zum Verlust dieses Kopfdatenteils von H2 mit allen verhängnisvollen Folgen, die sich eventuell daraus ergeben.
Als Variante kann man für den Fall, dass eine Seite teilweise leer bleiben soll, vorsehen, dass der Memory-Manager in der Lage ist, ein abgeleitetes logisches Element zu erstellen, welches alle Seiten der besagten ganzzahligen Seiten vollständig belegt.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Memory-Manager ab den Kopfdaten 1-11 mit kleinerer logischer Grösse als eine Seite die von H1 abgeleiteten Kopfdaten H1 erstellen kann, deren logische Grösse einer Seite, d. h. der physikalischen Grösse von H1, entspricht, indem H1 mit dem unbelegten Rest R1 der Seite P1 verkettet wird.

Claims

1. Elektronische Komponente mit einem elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speicher zur Speicherung der in logischen Elementen strukturierten Informationen, welche von einem Memory-Manager verwaltet werden, wobei besagter Speicher zum Löschen besagter Informationen in Seiten segmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Memory-Manager zur Organisation von mindestens einem Typ logischer Elemente in Seiten programmiert ist und jedes der besagten logischen Elemente mindestens teilweise und ausschliesslich ganzzahlige Seiten belegt.

2. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite teilweise belegt ist, während der Rest besagter Seite leer gelassen ist.

3. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite teilweise belegt sein muss und der Memory- Manager in der Lage ist, ein abgeleitetes logisches Element zu erstellen, welches alle Seiten der besagten ganzzahligen Seiten vollständig belegen kann.

4. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagte logische Elemente vom Typ Verzeichnis sind.

5. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass besagte logische Elemente vom Typ Datei sind.

6. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagte logische Elemente vom Typ Dateiaufzeichnung sind.

7. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 à 6, dadurch gekennzeichnet, dass besagte logische Elemente vom Typ Kopfdaten sind.

8. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Memory-Manager in die Komponente mit besagtem Speicher montiert ist.

9. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Memory-Manager ein Mikroprozessor mit Programm ist.

10. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in eine elektronische Speicherkarte integriert ist, wobei besagter elektrisch löschbarer nichtflüchtiger Speicher und besagter Mikroprozessor von demselben Halbleiterchip getragen werden.

11. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Schlüssel mit elektronischem Speicher integriert ist.

12. Elektronische Komponente gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in eine PCMCIA-Karte integriert ist.

13. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass besagter elektrisch löschbarer nichtflüchtiger Speicher vom Typ EEPROM ist.

14. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass besagter elektrisch löschbarer nichtflüchtiger Speicher vom Typ Flash-EPROM ist.

15. Elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beliebiger Memory-Manager in der Lage ist, Informationsverstümmelungen zu erfassen und besagte Informationen wiederherzustellen.

16. Anwendung der elektronischen Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 15 in Vorrichtungen mit über ein externes Versorgungssystem elektrisch gespeisten elektronischem Speicher und welche von besagtem externen Versorgungssystem ungewollt getrennt werden können.

17. Informationsverarbeitungsverfahren mittels einer elektronischen Komponente mit einem elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speicher zur Speicherung der in logischen Elementen strukturierten Informationen, welche von einem Memory-Manager verwaltet werden, wobei besagter Speicher in Seiten zum Löschen besagter Informationen segmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Memory-Manager mindestens einen Typ logischer Elemente in Seiten organisiert, so dass jeder der besagten logischen Elemente mindestens teilweise und ausschliesslich ganzzahlige Seiten belegt.

18. Computerprogrammprodukt für eine elektronische Komponente mit einem elektrisch löschbaren nichtflüchtigen Speicher zur Speicherung der in logischen Elementen strukturierten Informationen, welche von einem Memory-Manager verwaltet werden, wobei besagter Speicher in Seiten zum Löschen besagter Informationen segmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt einen Satz Anweisungen enthält, welcher, wenn der Satz Anweisungen in der elektronischen Komponente geladen ist, besagten Memory-Manager veranlasst, mindestens einen Typ logischer Elemente in Seiten zu organisieren, so dass jedes der besagten logischen Elemente mindestens teilweise und ausschliesslich eine Ganzzahl von Seiten belegt.

19. Informationsverarbeitungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungsvorrichtung eine elektronische Komponente gemäss einem beliebigen Patentanspruch 1 bis 15 enthält.

20. Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäss Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungs-Vorrichtung die Form einer Karte mit elektronischem Speicher hat.

21. Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäss Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungs-Vorrichtung die Form einer PCMCIA-Karte hat.