(57)【要約】【課題】データの記録速度を一定にして、映像ストリームの記録に適したハードディスク装置を提供する。【解決手段】本発明のハードディスク装置は、磁気ディスク６と、２つのディスクヘッド８Ｕ，８Ｌと、データの読み出し・書き込みを制御するコントローラ３とを備える。２つのディスクヘッド８Ｕ，８Ｌは、それぞれ磁気ディスク６の第１面及び第２面の読み書き用に設けられ、コントローラ３は、一方のディスクヘッド８Ｕを、第１面の外周から内周に向って記録するように制御するとともに、他方のディスクヘッド８Ｌを、第２面の内周から外周に向って記録するように同時に制御し、双方のディスクヘッド８Ｕ，８Ｌにより記録されるセクタの総数を一定にするように、第１面及び第２面のセクタ数を割り当てる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、２つのディスクヘッドと、データの読み出し・書き込みを制御するコントローラとを備えるハードディスク装置であって、
前記２つのディスクヘッドは、それぞれ前記磁気ディスクの第１面及び第２面の読み書き用に設けられ、
前記コントローラは、
一方のディスクヘッドを、前記第１面の外周から内周に向って記録するように制御するとともに、他方のディスクヘッドを、前記第２面の内周から外周に向って記録するように同時に制御する記録制御手段と、
双方のディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、前記第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てるセクタ割当手段と、
を有することを特徴とする、ハードディスク装置。
【請求項２】
前記ハードディスク装置が、不揮発性メモリを更に備え、
前記コントローラは、
前記記録ディスクの不良セクタを検出する手段と、
該不良セクタに対応する代替セクタ領域を前記不揮発性メモリに確保する代替セクタ保持手段とを更に有し、
前記記録制御手段は、双方のディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、前記代替セクタ領域を含めて前記第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てるように制御することを特徴とする、請求項１に記載のハードディスク装置。
【請求項３】
前記２つのディスクヘッドは、それぞれ前記磁気ディスクの両面読み書き用の２つのディスクヘッドで構成されており、
前記コントローラは、当該両面読み書き用のディスクヘッドのうちのいずれか一方を選定するヘッド選定手段を更に有し、
前記記録制御手段は、前記ヘッド選定手段により選定された２つディスクヘッドを同時記録制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載のハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク装置に関し、特に、コンピュータや画像を記録する装置において記録再生レートを一定にするハードディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在用いられているハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、ディスクの外周から内周側に向かってデータを記録している。通常、ハードディスク装置は、複数の磁気ディスクと、データの読み出し・書き込みを行うＨＤＤコントローラと、ＨＤＤコントローラと磁気ディスクとの間の安定な読み書き制御を確保する一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）とを具備している。データは、セクタといわれる記録単位（通常、５１２Ｂｙｔｅ）で記録される。ディスク面を半径方向に数十分割（ゾーン分割）し、分割した一つのゾーン内では、セクタ数一定で記録を行うことで、ディスクの面記録密度がほぼ一定になるように面積を有効利用することで、大容量化を実現している（ゾーン記録方式）。
【０００３】
しかしながら、ＨＤＤでは、ディスク回転数を一定で動作するため、外周部と内周部のセクタ数の違いにより、ディスクの最内周と最外周では転送レートが２倍近く変わってしまうことがある。
【０００４】
そこで、複数のディスクに対し、外周から記録するディスク面と、内周から記録するディスク面とをペアとして、記録レートを一定とする記録方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８２８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
映像ストリームは、一定のビットレートであるため、ＨＤＤで映像ストリームを記録する場合、記録できる最大の映像ビットレートは、転送レートの最も遅い内周側の記録レートで制限される。このため、放送用の映像ストリーム（非圧縮ハイビジョン１．５Ｇｂｐｓ）など、より高速の映像ストリームを記録するのに、ハードディスクを複数台（２台以上）に対し、データを同時に記録する（ストライピング）Ｒａｉｄ記録方式などが用いられる。
【０００７】
しかしながら、単純なストライピング記録方式では、ディスクの外周と内周の記録レートの差が依然としてあり、依然として記録可能な最大レートは、内周側の最低転送レートに制限される。そこで、映像ストリームの記録用には、外周部と内周部との転送レートの差をできるだけ小さくすることが求められる。
【０００８】
本発明の目的は、データの記録速度が一定に近い、映像ストリームの記録に適したハードディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題点を解決するために、ディスク両面を１単位とし、一方の記録面を外周から、他方の記録面を内周から記録することで、ディスクの内内周から外周までのセクタの総数を一定化し、代替セクタヘのシークが起こらないようにし、データの記録速度が一定に近い、映像ストリームの記録に適したハードディスクを実現する。
【００１０】
また、両面対応ディスクヘッドを２ペア用意しておくことで、例えば一方のペアの片方のディスクディスクヘッドが壊れても、他方のディスクヘッドでペアのディスクヘッドを構成し、記録・再生することができるようにする。
【００１１】
本発明によるハードディスク装置は、磁気ディスクと、２つのディスクヘッドと、データの読み出し・書き込みを制御するコントローラとを備えるハードディスク装置であって、前記２つのディスクヘッドは、それぞれ前記磁気ディスクの第１面及び第２面の読み書き用に設けられ、前記コントローラは、一方のディスクヘッドを、前記第１面の外周から内周に向って記録するように制御するとともに、他方のディスクヘッドを、前記第２面の内周から外周に向って記録するように同時に制御する記録制御手段と、双方のディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、前記第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てるセクタ割当手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるハードディスク装置において、前記ハードディスク装置が、不揮発性メモリを更に備え、前記コントローラは、前記記録ディスクの不良セクタを検出する手段と、該不良セクタに対応する代替セクタ領域を前記不揮発性メモリに確保する代替セクタ保持手段とを更に有し、前記記録制御手段は、双方のディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、前記代替セクタ領域を含めて前記第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てるように制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるハードディスク装置において、前記２つのディスクヘッドは、それぞれ前記磁気ディスクの両面読み書き用の２つのディスクヘッドで構成されており、前記コントローラは、当該両面読み書き用のディスクヘッドのうちのいずれか一方を選定するヘッド選定手段を更に有し、前記記録制御手段は、前記ヘッド選定手段により選定された２つディスクヘッドを同時記録制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
データの記録速度を一定にできるので、一定のビットレートを持つ高速の映像ストリームの記録に適したハードディスクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による一実施例のハードディスク装置を説明する。
【００１６】
［装置構成］
図１に、本発明による一実施例のハードディスク装置の概略図を示す。ハードディスク装置１は、データストリームインタフェース（Ｉ／Ｆ）２と、データの読み出し・書き込みを制御するＨＤＤコントローラ３と、ディスク第１面用の第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４と、ディスク第２面用の第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５と、ハイブリッド記録再生ユニット９とを備え、ハイブリッド記録再生方式のハードディスク装置を構成する。ハイブリッド記録再生ユニット９は、不良セクタを格納する不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７と、１枚以上の磁気ディスク６（図中、３つの磁気ディスク６−１，６−２，６−３）と、磁気ディスクの第１面用の１つ以上のディスクヘッド（図中、３つの８−１Ｕ，８−２Ｕ，８−３Ｕ）と、磁気ディスクの第２面用の１つ以上のディスクヘッド（図中、３つのディスクヘッド８−１Ｌ，８−２Ｌ，８−３Ｌ）とを備える。
【００１７】
データストリームインタフェース（Ｉ／Ｆ）２は、例えばＳＡＳインタフェースか、又はＳＡＴＡインタフェースとして知られる、外部からのデータ（例えば、データストリームのパケット）を第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４又は第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５を介してハイブリッド記録再生ユニット９の記録再生を可能にする。
【００１８】
第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４は、通常、揮発性メモリで構成し、ＨＤＤコントローラ３の制御によりディスク第１面（ディスクヘッド８−１Ｕ，８−２Ｕ，８−３Ｕ側）に対する安定な読み書き制御を確保するための一時記憶メモリである。
【００１９】
第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５は、通常、揮発性メモリで構成し、ＨＤＤコントローラ３の制御によりディスク第２面（ディスクヘッド８−１Ｌ，８−２Ｌ，８−３Ｌ側）に対する安定な読み書き制御を確保するための一時記憶メモリである。
【００２０】
３つのディスクヘッド８−１Ｕ，８−２Ｕ，８−３Ｕ（以下、総括して第１面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｕとも称する）、及び３つのディスクヘッド８−１Ｌ，８−２Ｌ，８−３Ｌ（以下、総括して第２面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｌとも称する）は、それぞれ第１〜第３ディスク６−１，６−２，６−３に対する第１面（上側）及び第２面（下側）用ディスクヘッドの上側用及び下側用を意味している。
【００２１】
第１面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｕは、磁気ディスクの外周から記録再生を行い、２面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｌは、磁気ディスクの内周から記録再生を行い、第１面及び第２面の読み書きは同時に行われるように、ＨＤＤコントローラ３によって制御される。
【００２２】
即ち、１つの磁気ディスクには、それぞれ２つの双方のディスク面用のディスクヘッドを設けてあり、ＨＤＤコントローラ３の制御により、双方のディスク面用ディスクヘッドのうち、互いに上側用及び下側用の同時記録再生が可能となるように選定される。尚、この選定は、磁気ディスク毎に組み合わせを設定可能であり、或いは又、その他の態様として、磁気ディスクの両面用ディスクヘッドを２つ設けることも考えることができ、これについては図２を参照して後述する。
【００２３】
不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７は、ＨＤＤコントローラ３の制御により不良セクタに対する代替セクタとして機能させるための格納領域を確保するためのフラッシュメモリである。この不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７の詳細は、後述する。
【００２４】
ＨＤＤコントローラ３は、データストリームインタフェース（Ｉ／Ｆ）２、第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４、第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５、及びハイブリッド記録再生ユニット９を制御することができ、２つのディスクヘッドが、それぞれ各磁気ディスクの第１面及び第２面の読み書き用に設けられている場合に、一方のディスクヘッドを、各磁気ディスクの第１面の外周から内周に向って記録するように制御するとともに、他方のディスクヘッドを、各磁気ディスクの第２面の内周から外周に向って記録するように同時に制御し、双方のディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、各磁気ディスクの第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てる機能を有する。
【００２５】
更に、ＨＤＤコントローラ３は、各記録ディスクの不良セクタを検出し、該不良セクタに対応する代替セクタ領域を不揮発性メモリ７に確保する機能を有し、２つのディスクヘッドにより記録されるセクタの総数を一定にするように、不揮発性メモリ７における代替セクタ領域を含めて各磁気ディスクの第１面及び前記第２面のセクタ数を割り当てるように制御する。
【００２６】
更に、ＨＤＤコントローラ３は、例えば、２つのディスクヘッドの各々が、各磁気ディスクの両面読み書き用のディスクヘッドで構成した場合には、当該両面読み書き用のディスクヘッドのうちのいずれか一方を任意に選定し、選定した２つディスクヘッドを同時記録制御する機能を有する。
【００２７】
以下、より具体的に説明する。ＨＤＤコントローラ３は、第１面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｕ及び第２面側の読み書き用ディスクヘッド８Ｌの選定（図２にて後述する）、及びこれらの書き込み制御を行うとともに、各ディスクにおける不良セクタの代替セクタを、第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４及び第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５の双方（又はいずれか一方）を介して不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７の格納制御を行う。また、ＨＤＤコントローラ３は、ディスクの回転数が一定として、ペアとなっている内周部及び外周部のゾーンの加算したセクタ数が一定となるようにセクタ数を制御する。
【００２８】
図２を参照するに、例えば、磁気ディスク６−１に対して両面読み書き可能なディスクヘッドを２つ設けた場合を例示している。
【００２９】
図２（ａ）では、磁気ディスク６−１に対してディスクヘッド９−１Ｕ（上側である第１面），９−１Ｌ（下側である第２面）と、ディスクヘッド１０−１Ｕ（上側である第１面），１０−１Ｌ（下側である第２面）とを設け、磁気ディスク６−１に対してディスクヘッド９−１Ｕ及びディスクヘッド１０−１Ｌをアクティブ（読み書きに使用）にさせ（実線）、ディスクヘッド９−１Ｌ及びディスクヘッド１０−１Ｕをディセーブル（読み書きに不使用）になるように、ＨＤＤコントローラ３によって選定した例である。
【００３０】
他方、図２（ｂ）では、磁気ディスク６−１に対してディスクヘッド９−１Ｌ及びディスクヘッド１０−１Ｕをアクティブ（読み書きに使用）にさせ（実線）、ディスクヘッド９−１Ｕ及びディスクヘッド１０−１Ｌをディセーブル（読み書きに不使用）になるように、ＨＤＤコントローラ３によって選定した例である。
【００３１】
このように、ＨＤＤコントローラ３は、１枚のディスクに対して外周から記録再生する第１面と、内周から記録再生する第２面とを保持するように制御する。即ち、ＨＤＤコントローラ３は、両面読み書き可能なディスクヘッドのうちいずれか一方が故障等を起こしても、１枚のディスクに対して外周及び内周の同時記録再生を保持するように制御する。
【００３２】
図３を参照するに、例えば破気ディスク６−１上の各ゾーンにおけるトラックのセクタ配置の例を示す（図３（ａ）参照）。トラックは、複数のセクタ（０〜Ｎｚ（Ｎｚは、０を含む１以上の自然数））より構成され、磁気ディスク６−１の上側の第１面は、最外周トラックから内周側に順次記録されていくものとし、磁気ディスク６−１の下側の第２面は、最内周トラックから外周側に順次記録されていくものとする（図３（ｂ）参照）。このとき、ＨＤＤコントローラ３は、ディスクの回転数が一定として、記録密度が内周部と外周部を加算して一定となるようにセクタ数を制御する（図３（ｃ）参照）。具体的には、効率的にディスク全面を使って記録容量を確保するために、外周部では多くのセクタを配置し、内周では少なくする。
【００３３】
前述したように、ＨＤＤコントローラ３は、記録ディスク毎に内周と外周のセクタ数の差を少なくするため、ディスクヘッド８Ｕ，８Ｌをペアで使用し、一方を外周側から、他方を内周側から記録を行う（図１参照）。磁気ディスクの２つの記録面を論理的な１つの記録面と考えることで、ディスク全周にわたりセクタ数を一定に近づけることができる。
【００３４】
図３を参照しながら、セクタ数を全周にわたり一定とする記録例を説明する。例えば、図１の構成例に基づいて、磁気ディスク６−１の第１面の最外周をゾーン０、最内周をゾーンＮｚとする。一方、磁気ディスク６−１の第２面では、逆のゾーン配置とする。ペアディスクの全ゾーン数はＮｚ＋１となる。
【００３５】
既存のＨＤＤでは、各ゾーンに含まれるトラック数は一定とは限らない。一方、本実施例のハードディスク装置は、ディスクヘッドのペアによる読み書きのセクタ数を一定とするため、各ゾーンのトラック数は一定のｍトラックとする。これは、ディスクヘッドのペアによる読み書きの総トラック数を一定にするためである。更に、隣り合うゾーンのセクタ数の差を一定とするように、隣接したゾーン間のセクタ数の差を一定のｋとする。これらのセクタの選定は、ＨＤＤコントローラ３により行うことができる。
【００３６】
ここで、最内周ゾーンのセクタ数をＬ個として、ペアディスクの最内周及び最外周のゾーンを加算したセクタの総数は、２Ｌ＋ｋ*Ｎｚ個となる。また、任意のゾーン位置でのセクタの総数を求めると、ペアディスクの第ｉ番目のゾーン番号のセクタ数は、第１面がＬ＋ｋ*（Ｎｚ−ｉ）セクタ、第２面がＬ＋ｋ*ｉセクタとなるので、卜一タルでは、
［Ｌ＋ｋ*（Ｎｚ−ｉ）］＋［Ｌ＋ｋ*ｉ］＝２Ｌ＋ｋ*Ｎｚ
となり、全ゾーンにわたり一定となる。
【００３７】
次に、図４を参照して、不揮発性メモリ７における代替セクタの記録について説明する。磁気ディスク上には欠陥などにより、不良セクタが必ず存在する（図４（ａ）参照）。この不良セクタは、従来のＨＤＤでは、磁気ディスク上に別途確保された代替セクタ領域に確保する。更に、従来のＨＤＤでは、通常の記録では、初期化のときに不良セクタを検出して使用しないようにする。一方、本実施例のハードディスク装置１では、データの記録速度が一定に近い、映像ストリームの記録に適したものとするため、従来の技術をそのまま転用すると、不良セクタが発生したトラックではセクタ数が変わってしまい、記録レートの安定化を実現することができない。特に、磁気ディスク上に不良セクタに対する代替セクタを確保した場合、シークを生じさせ、著しく記録レートが減少してしまうことになる。
【００３８】
そこで、本実施例のハードディスク装置１は、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７を有し（図４（ｂ）参照）、代替セクタ領域として確保し、不良セクタの代替記録をフラッシュメモリ上で行うようにして、代替セクタの確保とシークによる性能低減をなくすことができる。代替セクタの領域は、代表的には、ハードディスク装置１における全ディスク容量の数％程度を確保するようにする。
【００３９】
次に、図１及び図４を参照しながら、本実施例のハードディスク装置１のより詳細な動作を説明する。
【００４０】
［装置動作］
図４に、本発明による一実施例のハードディスク装置１における不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７の代替セクタの領域を加味したアドレスマップの記録例を示す。例えば磁気ディスク６−１の両面（以下、ペアディスクと称する）上に、図４のようにゾーン０の最初のトラックから論理アドレスをマッピングする（図４（ａ）参照）。
【００４１】
ＨＤＤコントローラ３は、ペアディスクへの記録のために、現在の記録中のゾーンから第１面及び第２面における各データ量を計算し、それぞれの第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４にはＬ＋ｋ＊（Ｎｚ−ｉ）個のデータ（セクタ）、及び第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５にはＬ＋ｋ＊ｉ個のデータ（セクタ）を振り分ける。
【００４２】
ＨＤＤコントローラ３は、磁気ディスク６−１に効率よくデータを書き込むため、第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）４、及び第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）５を介して記録を行い、不良セクタに対応するデータは、再マップした不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７に格納する（図４（ｂ）参照）。
【００４３】
これにより、シーク動作を不要とし、シーケンシャルに読み書き（Ｒ／Ｗ）が可能となり、データの記録速度が一定に近い、映像ストリームの記録に適したハードディスク装置を提供できることになる。
【００４４】
前述したように、ディスクヘッド８Ｕ，８Ｌは、片面のみのディスクヘッドを２ペアで構成もよいし、両面対応ディスクヘッドをペアとして構成してもよい。両面対応ディスクヘッドをペアとして構成した場合には、片方のディスクヘッドが壊れた場合、もう片方のディスクヘッドにより記録再生を可能とするように、ＨＤＤコントローラ３は、ディスクヘッドディスクのペアを変更して、全周にわたる記録レ一トを確保する。
【００４５】
上述の実施例については代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変形及び置換することができることは当業者に明らかである。例えば、上述の実施例では、一時記憶メモリ４，５を揮発性メモリとして説明したが、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）７とともに、これらのメモリを不揮発性の１つの固体メモリとして構成することもできる。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、ディスクの転送速度を見かけ上一定にして、従来よりも高速な記録レートで記録装置を作成することができるので、ＨＤＤを用いる任意の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による一実施例のハードディスク装置の概略図である。
【図２】本発明による一実施例のハードディスク装置における磁気ディスクに対して両面読み書き可能なディスクヘッドを２つ設けた例を示す図である。
【図３】本発明による一実施例のハードディスク装置における破気ディスク上の各ゾーンにおけるトラックのセクタ配置の例を示す図である。
【図４】本発明による一実施例のハードディスク装置における不揮発性メモリの代替セクタの記録例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ハードディスク装置
２  データストリームインタフェース（Ｉ／Ｆ）
３  ＨＤＤコントローラ
４  第１一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）
５  ディスク第２面用の第２一時記憶メモリ（キャッシュメモリ）
９  ハイブリッド記録再生ユニット
７  不良セクタを格納する不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）
６，６−１，６−２，６−３  磁気ディスク
８Ｕ，８−１Ｕ，８−２Ｕ，８−３Ｕ  ディスクヘッド
８Ｌ，８−１Ｌ，８−２Ｌ，８−３Ｌ  ディスクヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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