JP2008165695A - データ記録装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データアクセスが困難となる状況下であっても、迅速なデータアクセスが可能なデータ記録装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】磁気ディスク装置１のＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、読出困難状態を検知している状況において、外部ホストからデータの読出し要求を受信した場合に、磁気ディスク１１から読出し要求に係るデータを読出して、外部ホストへ送信するとともにメモリ４４へ記録し、その後に、外部ホストから同じデータについての読出し要求を受信した場合に、メモリ４４からこのデータを読出して、外部ホストへ送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、データ記録装置およびその制御方法に関する。

近年、ハードディスクドライブ等のデータ記録装置は、小型化が進んでおり、パーソナルコンピュータ以外の機器にも搭載される事例が増えてきている。例えば、地図データが記録されたハードディスクドライブを搭載するナビゲーション装置など、車載機器の分野にもデータ記録装置が適用されることがある。
特開２００４−１０３２２３号公報

ところで、データ記録装置が車載機器などに搭載される場合、例えば、寒冷地や温暖地で動作保証範囲外の温度環境下に晒されたり、車両走行中に振動環境下に晒されたりと、データ記録装置が厳しい環境下に晒される機会が多いことが想定される。この場合、データ記録装置では、データの読出しに時間を要したり、データの書込みに障害が生じたりして、データアクセスが困難になることがある。

本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、データアクセスが困難となる状況下であっても、迅速なデータアクセスが可能なデータ記録装置およびその制御方法を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するため、本発明のデータ記録装置は、データが記録される主記録媒体と、前記主記録媒体とは別に設けられた補助記録媒体と、前記主記録媒体からのデータの読出しに所定以上の時間を要する読出困難状態を検知する検知回路と、前記読出困難状態を検知している場合に、読出し要求に係るデータを前記主記録媒体から読出して送信するとともに前記補助記録媒体に記録し、その後に同じデータについての読出し要求を受信したときには、前記補助記録媒体に記録されている前記データを読出して送信する制御回路と、を含むことを特徴とする。

また、本発明のデータ記録装置は、当該データ記録装置の装置温度を検出する温度センサを更に含み、前記検知手段は、前記温度センサが検出する装置温度が所定の温度範囲を満たさない状態を前記読出困難状態として検知することを特徴とする。

また、本発明のデータ記録装置において、前記検知手段は、所定のエラーが発生した状態を前記読出困難状態として検知することを特徴とする。

また、本発明のデータ記録装置において、前記主記録媒体は記録ディスクで構成され、前記補助記録媒体は半導体メモリで構成されることを特徴とする。

また、本発明のデータ記録装置において、前記検知回路は、前記主記録媒体へのデータの書込みに障害を生じ得る書込困難状態を検知し、前記制御回路は、前記書込困難状態を検知している状況で、書込み要求に係るデータを前記補助記録媒体に記録することを特徴とする。

また、本発明のデータ記録装置において、前記制御回路は、前記書込困難状態が検知されなくなった状況で、前記補助記録媒体に記録されているデータを前記主記録媒体に記録することを特徴とする。

次に、本発明のデータ記録装置の制御方法は、主記録媒体からのデータの読出しに所定以上の時間を要する読出困難状態を検知する検知ステップと、前記読出困難状態を検知している場合に、読出し要求に係るデータを前記主記録媒体から読出して送信するとともに、該主記録媒体とは別に設けられた補助記録媒体に記録する記録ステップと、前記読出困難状態を検知している場合に、前記記録ステップの後に同じデータについての読出し要求を受信したときには、前記補助記録媒体に記録されている前記データを読出して送信する読出ステップと、を含むことを特徴とする。

上記本発明によれば、データアクセスが困難となる状況下であっても、迅速なデータアクセスが可能となる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

以下に説明する実施形態では、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気ディスク装置を、データ記録装置の一例としているが、これに限られるものではなく、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの光ディスクを用いた光ディスク装置など、他のディスク装置であっても良い。

図１は、データ記録装置としての磁気ディスク装置１の構成例を表すブロック図である。磁気ディスク装置１は、主記録媒体としての磁気ディスク１１と、スピンドルモータ１２と、磁気ヘッド１３と、サスペンションアーム１４と、ボイスコイルモータ１５と、ヘッドアンプ１６と、を筐体１９の内部に収納している。

磁気ディスク１１は、円盤状に構成され、主面にデータが磁気的に記録される。また、磁気ディスク１１は、スピンドルモータ１２に取付けられて回転駆動される。

磁気ヘッド１３は、磁気ディスク１１に対して磁気的にデータの書込み・読出しを行う。磁気ヘッド１３は、ボイスコイルモータ１５に取付けられたサスペンションアーム１４の先端に支持されている。ボイスコイルモータ１５によってサスペンションアーム１４が旋回駆動されることで、磁気ヘッド１３は磁気ディスク１１上を略半径方向に移動する。

また、磁気ディスク装置１は、筐体１９の外側に、検知回路および制御回路としてのＭＰＵ／ＨＤＣ（マイクロプロセッシングユニット／ハードディスクコントローラ）２１と、バッファメモリ２２と、ドライバ２５と、Ｒ／Ｗチャネル（リードライトチャネル）２６と、温度センサ３０と、を有している。

バッファメモリ２２は、磁気ディスク１１に書込まれるデータ・磁気ディスク１１から読出されるデータを一時的に蓄積する。

ドライバ２５は、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１からボイスコイルモータ１５の制御信号が入力されると、ボイスコイルモータ１５を駆動する。

Ｒ／Ｗチャネル２６は、データの書込み時に、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１から書込み信号が入力されると、これをコード変調して、ヘッドアンプ１６へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル２６は、データの読出し時に、ヘッドアンプ１６から読出し信号が入力されると、これをコード復調して、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１へ出力する。

ヘッドアンプ１６は、データの書込み時に、Ｒ／Ｗチャネル２６から書込み信号が入力されると、これを増幅し、磁気ヘッド１３へ出力する。また、ヘッドアンプ１６は、データの読出し時に、磁気ヘッド１３から読出し信号が入力されると、これを増幅し、Ｒ／Ｗチャネル２６へ出力する。

温度センサ３０は、磁気ディスク装置１の装置温度を検出して、装置温度を表す電気信号をＭＰＵ／ＨＤＣ２１へ入力する。本実施形態では、温度センサ３０は、筐体１９の外側に取付けられているが、これに限らず、筐体１９の内部に取付けて、より磁気ディスク１１に近い位置で装置温度を検出するようにしても良い。

ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ）４１と、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）４２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３と、補助記録媒体として利用されるメモリ４４と、を有している。

ＨＤＣ４１は、エラー訂正回路、バッファコントロール回路、インターフェース回路やサーボ回路などを有している。

ＭＰＵ４２は、装置全体の制御を司るものであり、磁気ヘッド１３のシーク制御や、外部ホストとの間のインターフェース制御など、各制御を実行する。ＲＡＭ４３は、ＭＰＵ４２のワークメモリとして動作する。

メモリ４４は、ＭＰＵ４２の動作に必要なプログラムやデータを格納している。

このメモリ４４は、不揮発性メモリである例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリによって構成されている。このように半導体メモリで構成されたメモリ４４は、磁気ディスク１１と比べて動作が保証される温度範囲が広く、また、読み書きにアクチュエータを利用しないため振動にも強いことから、磁気ディスク１１の動作保証範囲外の温度環境下や、振動環境下などの厳しい環境下に置かれても、安定して読み書きを行うことができる。

このメモリ４４には、書込み処理時において、後述する書込困難状態が検知された場合に、磁気ディスク１１に書込まれるべき書込み要求に係るデータが記録される。また、メモリ４４には、読出し処理時において、後述する読出困難状態が検知された場合に、磁気ディスク１１から読出された読出し要求に係るデータが記録される。

また、メモリ４４には、後述する書込困難状態や読出困難状態を検知するために用いられる温度範囲の閾値や、シーク動作のリトライの回数・時間の閾値などの管理情報が記録されている。この管理情報は、ユーザによって変更可能とされている。

次に、磁気ディスク装置１の具体的な動作について説明する。

磁気ディスク装置１は、書込み処理および読出し処理において、所定の条件下で、処理に係るデータをメモリ４４に記録する動作を行う。また、磁気ディスク装置１は、書込み処理においてメモリ４４に記録されたデータを、磁気ディスク１１に反映させる動作を行う。以下、それぞれについて説明する。

［書込み処理］
図２は、書込み処理の流れを表すフローチャートである。磁気ディスク装置１のＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、外部ホストからデータの書込み要求を受信すると、書込み要求に含まれるアドレス情報によって特定される磁気ディスク１１の特定位置まで磁気ヘッド１３をシークさせ、その特定位置に書込み要求に係るデータを書込む書込み処理を行う（Ｓ１１）。

この際に、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、温度センサ３０により検出される装置温度が予め設定される所定の温度範囲を満たさない状態を検知すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、磁気ディスク１１にデータが正確に書込まれたかどうかを確認するベリファイ処理を行う（Ｓ１３）。

ここで、装置温度が予め設定される所定の温度範囲を満たさない状態とは、磁気ディスク１１へのデータの書込みに障害を生じ得る状態、すなわち書込困難状態の一例である。所定の温度範囲は、磁気ディスク装置１の動作が保証される温度範囲に基づいて設定することができる。動作保証範囲を下回るような温度では、磁気ディスク１１の保磁力が増加して、磁気的にデータを書込むことが困難となる。また、動作保証範囲を上回るような温度では、スピンドルモータ１２に含まれるベアリング等の熱膨張によって磁気ディスク１１の回転が真円を描かなくなり、磁気ヘッド１３を位置決めし難くなる結果、データの書込みが困難となる。

また、ベリファイ処理とは、磁気ディスク１１にデータを書込んだ後に、この書込まれたデータを読出して、書込む前のデータと読出したデータとを比較して、ビットエラーが発生しているか否かを判断することで、磁気ディスク１１にデータが正確に書込まれたかどうかを確認する処理である。

次に、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、書込み処理によって何れかしらのエラーが発生した場合に（Ｓ１４：ＹＥＳ）、それがベリファイエラーであれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、現在の装置温度ではデータを正しく書込むことができないので、書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録する（Ｓ１６）。この際、書込み要求に係るデータを、書込み要求に含まれるアドレス情報により特定される磁気ディスク１１の特定位置ではなく、メモリ４４の所定領域に記録したことを表す対応情報をＲＡＭ４３もしくはメモリ４４に記録しておく。

なお、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録したことを外部ホストには通知しない。書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録した後に、このデータについての読出し要求を外部ホストから受信した場合には、対応情報に基づいてメモリ４４からこのデータを読出し、外部ホストへ送信する。

また、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、書込み処理によって何れかしらのエラーが発生した場合に（Ｓ１４：ＹＥＳ）、それがベリファイエラーでなくとも（Ｓ１５：ＮＯ）、特定のエラーであれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、上記と同様に、書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録する（Ｓ１６）。これに対し、特定のエラーでなければ（Ｓ１７：ＮＯ）、書込み要求に係るデータを再び磁気ディスク１１に書込む（Ｓ１８）。

ここで、特定のエラーは、例えば、シーク動作のリトライが続いた回数や時間が予め設定される所定値を超えた場合に発生するシークエラーとすることができる。このような特定のエラーの発生は、書込困難状態の一例とすることができる。シーク動作のリトライとは、目標のトラック位置まで磁気ヘッド１３をシークさせる際に、位置誤差信号（ＰＥＳ）が十分に低減せずに、磁気ヘッド１３の位置決めが困難である場合に、再び磁気ヘッド１３をシークさせることをいう。

以上のように、磁気ディスク装置１は、書込み処理において書込困難状態を検知した場合に、書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録することで、データの信頼性を担保することができる。

また、磁気ディスク装置１は、書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録したことを外部ホストに通知せずに、このデータについての読出し要求を外部ホストから受信した場合に、対応情報に基づいてメモリ４４からこのデータを読出して、外部ホストへ送信することで、外部ホスト側の負担を軽減することができる。

また、磁気ディスク装置１は、装置温度が所定の温度範囲を満たさない場合にベリファイ処理を行い、ベリファイエラーが発生した場合に書込み要求に係るデータをメモリ４４に記録することで、実際にデータを正しく書込むことができない状態となったときに、書込み要求に係るデータをメモリ４４に適切に退避させることができる。

［反映処理］
図３は、反映処理の流れを表すフローチャートである。磁気ディスク装置１のＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、外部ホストからのアクセスがない状態で定期的に反映処理を実行する。ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、温度センサ３０により検出される装置温度が上述した温度範囲を満たしており（Ｓ２１：ＮＯ）、かつ、メモリ４４にデータが記録されている場合に（Ｓ２２：ＹＥＳ）、メモリ４４に記録されているデータを読出し、上述の対応情報によって特定される磁気ディスク１１の特定位置まで磁気ヘッド１３をシークさせ、その特定位置にメモリ４４から読出したデータを書込む処理を行う（Ｓ２３）。

この書込み処理によって何れのエラーも発生しなかった場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、上述の対応情報を、データが磁気ディスク１１の特定位置に反映されたことを表す内容に更新するとともに、磁気ディスク１１へ反映したデータをメモリ４４から消去して、反映処理を終了する。

他方、この書込み処理によって何れかしらのエラーが発生した場合に（Ｓ２４：ＹＥＳ）、それが上述の特定のエラーであれば（Ｓ２５：ＹＥＳ）、磁気ディスク１１へのデータの書込みに障害を生じ得る状態（書込困難状態）であるので、メモリ４４からのデータの消去も対応情報の更新も行わずに、処理を終了する。これに対し、特定のエラーでなければ（Ｓ２５：ＮＯ）、メモリ４４から読出したデータを再び磁気ディスク１１に書込む（Ｓ２６）。

以上のように、磁気ディスク装置１は、外部ホストの関与なしに、自発的にメモリ４４からデータを読出して磁気ディスク１１に反映させるので、外部ホスト側の負担を軽減することができる。

［読出し処理］
図４は、読出し処理の流れを表すフローチャートである。磁気ディスク装置１のＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、外部ホストからデータの読出し要求を受信すると、読出し要求に含まれるアドレス情報によって特定される磁気ディスク１１の特定位置まで磁気ヘッド１３をシークさせ、その特定位置から読出し要求に係るデータを読出す読出し処理を行う（Ｓ３１）。この際に、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、読出困難状態であるか否かを判断する（Ｓ３２；検知ステップ）。

ここで、読出困難状態とは、磁気ディスク１１からのデータの読出しに所定以上の時間を要する状態をいい、例えば、温度センサ３０により検出される装置温度が予め設定される所定の温度範囲を満たさない状態とすることができる。所定の温度範囲は、磁気ディスク装置１の動作が保証される温度範囲に基づいて設定することができる。動作保証範囲外の温度では、磁気ディスク１１や、スピンドルモータ１２に含まれるベアリング等の熱膨張や熱収縮によって磁気ディスク１１の回転が真円を描かなくなり、磁気ヘッド１３を位置決めし難くなる結果、データの読出しに時間を要することになる。

また、読出困難状態は、温度による場合に限らず、特定のエラーが発生した状態とすることができる。ここで、特定のエラーは、例えば、シーク動作のリトライが続いた回数や時間が予め設定される所定値を超えた場合に発生するシークエラーとすることができる。

シーク動作のリトライは、目標のトラック位置まで磁気ヘッド１３をシークさせる際に、位置誤差信号（ＰＥＳ）が十分に低減せずに、磁気ヘッド１３の位置決めが困難である場合に行われる。また、シーク動作のリトライは、シーク動作後に磁気ディスク１１から読出したデータが、隣接トラックなど目標位置とは異なる位置から読出したものであった場合にも行われる。また、シーク動作のリトライは、シーク動作後に磁気ディスク１１から読出したデータが、このデータに付加されているエラー訂正符号（ＥＣＣ）によって、エラーを含んでいることが判明した場合にも行われる。

次に、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、読出困難状態を検知した場合に（Ｓ３２：ＹＥＳ）、磁気ディスク１１から読出した読出し要求に係るデータを外部ホストへ送信するとともに（Ｓ３３）、この読出し要求に係るデータをメモリ４４へ記録する（Ｓ３４；記録ステップ）。この際、読出し要求に含まれるアドレス情報により特定される磁気ディスク１１の特定位置から読出した読出し要求に係るデータを、メモリ４４の所定領域に記録したことを表す対応情報をＲＡＭ４３もしくはメモリ４４に記録しておく。

その後、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、外部ホストから同じデータについての読出し要求を受信した場合に（Ｓ３５：ＹＥＳ）、対応情報に基づいてメモリ４４からこのデータを読出し、外部ホストへ送信する（Ｓ３６；送信ステップ）。すなわち、この読出し要求には、最初の読出し要求と同じアドレス情報が含まれているが、対応情報には、アドレス情報と、メモリ４４のデータが記録されている領域との対応関係が記述されていることから、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、この対応情報に基づいてメモリ４４からデータを読出して、外部ホストへ送信する。

なお、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１は、読出困難状態が検知されなくなった場合には、メモリ４４からデータを消去する。また、対応情報についても消去する。

以上のように、磁気ディスク装置１は、読出し処理において読出困難状態を検知した場合に、磁気ディスク１１から読出した読出し要求に係るデータをメモリ４４へ記録し、その後、同じデータについての読出し要求に対しては、メモリ４４からデータを読出して外部ホストへ送信することから、同じデータについて繰り返し読出し要求を受けるような場合に、迅速にデータを外部ホスト側へ供給することができる。

また、磁気ディスク装置１は、外部ホストの関与なしに、自発的に、磁気ディスク１１から読出した読出し要求に係るデータをメモリ４４へ記録し、その後、同じデータについての読出し要求に対しては、メモリ４４からデータを読出して外部ホストへ送信することから、外部ホスト側の負担を軽減することができる。

なお、本発明は、上述した形式に限定されない。上記実施形態では、磁気ディスク装置１に温度センサ３０を設けた例について説明したが、これに限らず、例えば、磁気ディスク装置１に振動センサを設け、ＭＰＵ／ＨＤＣ２１が、振動センサにより検出される装置振動が所定の範囲を満たさない状態を書込困難状態もしくは読出困難状態として検知し、データをメモリ４４に記録するようにしても良い。

データ記録装置の構成例を表すブロック図である。 書込み処理の流れを表すフローチャートである。 反映処理の流れを表すフローチャートである。 読出し処理の流れを表すフローチャートである。

符号の説明

１ 磁気ディスク装置（データ記録装置）、１１ 磁気ディスク（主記録媒体）、１２ スピンドルモータ、１３ 磁気ヘッド、１４ サスペンションアーム、１５ ボイスコイルモータ、１６ ヘッドアンプ、１９ 筐体、２１ ＭＰＵ／ＨＤＣ（検知回路・制御回路）、２２ バッファメモリ、２５ ドライバ、２６ Ｒ／Ｗチャネル（リードライトチャネル）、３０ 温度センサ、４１ ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ）、４２ ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）、４３ ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、４４ メモリ（補助記録媒体）。

Claims (7)

1. データが記録される主記録媒体と、
   前記主記録媒体とは別に設けられた補助記録媒体と、
   前記主記録媒体からのデータの読出しに所定以上の時間を要する読出困難状態を検知する検知回路と、
   前記読出困難状態を検知している場合に、読出し要求に係るデータを前記主記録媒体から読出して送信するとともに前記補助記録媒体に記録し、その後に同じデータについての読出し要求を受信したときには、前記補助記録媒体に記録されている前記データを読出して送信する制御回路と、
   を含むことを特徴とするデータ記録装置。
2. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   当該データ記録装置の装置温度を検出する温度センサを更に含み、
   前記検知手段は、前記温度センサが検出する装置温度が所定の温度範囲を満たさない状態を前記読出困難状態として検知する
   ことを特徴とするデータ記録装置。
3. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記検知手段は、所定のエラーが発生した状態を前記読出困難状態として検知する
   ことを特徴とするデータ記録装置。
4. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記主記録媒体は記録ディスクで構成され、前記補助記録媒体は半導体メモリで構成される
   ことを特徴とするデータ記録装置。
5. 請求項１に記載のデータ記録装置であって、
   前記検知回路は、前記主記録媒体へのデータの書込みに障害を生じ得る書込困難状態を検知し、
   前記制御回路は、前記書込困難状態を検知している状況で、書込み要求に係るデータを前記補助記録媒体に記録する
   ことを特徴とするデータ記録装置。
6. 請求項５に記載のデータ記録装置であって、
   前記制御回路は、前記書込困難状態が検知されなくなった状況で、前記補助記録媒体に記録されているデータを前記主記録媒体に記録する
   ことを特徴とするデータ記録装置。
7. 主記録媒体からのデータの読出しに所定以上の時間を要する読出困難状態を検知する検知ステップと、
   前記読出困難状態を検知している場合に、読出し要求に係るデータを前記主記録媒体から読出して送信するとともに、該主記録媒体とは別に設けられた補助記録媒体に記録する記録ステップと、
   前記読出困難状態を検知している場合に、前記記録ステップの後に同じデータについての読出し要求を受信したときには、前記補助記録媒体に記録されている前記データを読出して送信する読出ステップと、
   を含むことを特徴とするデータ記録装置の制御方法。

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