(57)【要約】【課題】不良セクタと置換えるために予約されている代替領域として大容量を必要とせず、かつ、不良セクタが局所的に多数発生した場合でもその領域へのアクセス性能を大きく低下させることがない不良セクタ管理を実現する。【解決手段】プロセッサ３５０は、高密度の不良セクタを検出する（６４０−１）と、それら不良セクタ７０−１に対する代替領域として、ファイルデータ領域の未使用クラスタ５５０と、前記の未使用クラスタで置換えられたクラスタ中で正常にアクセス可能なセクタ５７０とを割当てる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトラックを有し、前記トラックのそれぞれは複数のセクタからなるディスク状記録媒体の不良セクタ管理方法であって、
検出した不良セクタを含む連続した複数のセクタからなる不良領域を、正常かつ未使用で、一つのトラックに隣接して位置する複数のセクタからなる第１の代替領域によって置換える第１の代替ステップと、
検出した不良セクタを、当該不良セクタと同一のトラックに位置し、前記第１の代替領域と置換えた後の前記不良領域に含まれる正常セクタによって置換える第２の代替ステップと、を有する不良セクタ管理方法。
【請求項２】
請求項１記載の不良セクタ管理方法であって、
前記ディスク状記録媒体は、不良セクタを置換えるための予約セクタを備えており、
検出した不良セクタを、前記予約セクタの内の未使用のセクタによって置換える第３の代替ステップをさらに有し、
前記第１の代替ステップ及び前記第２の代替ステップは、前記不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度が所定の閾値以上の場合に実行され、
前記第３の代替ステップは、前記不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度が所定の閾値未満の場合に実行される不良セクタ管理方法。
【請求項３】
複数のトラックを有し、前記トラックのそれぞれは複数のセクタからなるディスク状記録媒体を利用した情報の記録及び再生を行う記録再生システムであって、
前記ディスク状記録媒体に対する情報の書込み及び読出しを制御するディスク制御装置と、
前記ディスク状記録媒体を利用した情報の記録及び再生を管理する記録再生管理装置３１０と、を備え、
前記記録再生管理装置は、前記ディスク状記録媒体で発生した不良セクタを正常セクタに置換えるための処理を行う不良セクタ代替処理部を含み、
前記不良セクタ代替処理部は、
検出した不良セクタを含む連続した複数のセクタからなる不良領域を、正常かつ未使用で、一つのトラックに隣接して位置する複数のセクタからなる第１の代替領域によって置換える第１の代替処理と、
検出した不良セクタを、当該不良セクタと同一のトラックに位置し、前記第１の代替領域と置換えた後の前記不良領域に含まれる正常セクタによって置換える第２の代替処理を行う記録再生システム。
【請求項４】
請求項３記載の記録再生システムであって、
前記ディスク状記録媒体は、不良セクタを置換えるための予約セクタを備えており、
前記ディスク制御装置は、
不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度を検出し、
前記検出した発生密度が所定の閾値未満の場合に、前記検出した不良セクタを、前記予約セクタの内の未使用のセクタによって置換える第３の代替処理を行い、
前記検出した発生密度が所定の閾値以上の場合に、前記第１の代替処理又は前記第２の代替処理の実行を前記不良セクタ代替処理部に対して委譲する記録再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク状記録媒体の不良セクタ管理方法、及びディスク状記録媒体を利用した情報の記録及び再生を行う記録再生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク状記録媒体の一例である磁気ディスクは大容量で高速アクセス可能な記憶メディアとして、計算機をはじめとする多様な情報処理装置に使用されており、近年は、ハードディスクレコーダ等の家電機器や、携帯用端末等にも搭載され始めている。
【０００３】
磁気ディスクは、「セクタ」と呼ばれる固定記録容量の記録エリアを最小単位としてデータを記録する。図６（a）に、磁気ディスクのセクタ構造を示す。磁性体面をもつ磁気ディスク１０上には、最小記録単位であるセクタ２０が同心円を構成するように配置されている。セクタ２０へのアクセスは、磁気ディスク１０上に位置する磁気ヘッド３０により実行される。磁気ヘッド３０は、図示しない移動手段により磁気ディスク１０の直径方向に移動可能であるので、磁気ディスク１０を回転方向４０の方向に回転させることにより、任意のセクタ２０に対してアクセス可能である。
【０００４】
同一の円を構成するセクタ２０の集合はトラック５０と呼ばれる。同一トラック５０上の隣接する、所定の数のセクタはクラスタ６０と呼ばれ、通常、磁気ディスク１０に記録されたデータへのアクセスはクラスタ６０を最小単位として実行される。
【０００５】
磁気ディスク上のデータは、ファイルシステムにより、情報の種類に応じていくつかの領域に分割して管理される。図６（ｂ）に示す例では、磁気ディスク１０のデータ領域８０は、ブート情報等が存在するシステム予約領域９０、ファイルを構成するクラスタ６０をリストアップするＦＡＴ領域１００、ファイルのディレクトリ情報をもつルートディレクトリ領域１１０、ファイルのコンテンツが記録されるファイルデータ領域１２０、及び、ファイル操作の履歴情報が記録されるジャーナル領域１３０に分割される。また、磁気ディスク１０内には上記のファイルシステムが管理する領域以外に、不良セクタ７０の復旧処理用に予約されているハード代替領域１６０が存在する。なお、図６（ｂ）では、各領域に対応するセクタの配置を、トラック方向１４０を縦軸とし、ディスク回転方向１５０を横軸として示してある。
【０００６】
セクタ２０は、対応する磁性体面の不具合、例えば、初期故障、経年変化、及び衝撃による破損等により正しく読み書きすることができない不良セクタ７０となる可能性がある。このため、不良セクタを管理して、大容量化、高密度化している磁気ディスクの信頼性を確保することが重要な課題となっている。特に、携帯機器に搭載される磁気ディスクでは落下破損による不良セクタに対応することが課題となっている。
【０００７】
図６（ｂ）を用いて、従来の不良セクタ管理方法の一例を説明する。今、ファイルデータ１２０のデータファイル１７０にアクセス中に不良セクタ１８０が検出されると、ハード代替領域１６０から未使用の代替セクタ１９０を１つ選び出し、不良セクタ１８０の代用として割当てる。この代替セクタ割当処理は、ディスク制御装置（図６では図示せず）により自立的に実行され、上位機器のソフトウェア、特にファイルシステムが関与する必要が無いため、処理に要する時間が短い。以下では、ディスク制御装置により自立的に実行される代替セクタ割当処理を、ハード代替処理と呼ぶ。
【０００８】
ファイルはクラスタ６０の集合により構成され、通常は各クラスタ６０内のセクタは隣接しているため、セクタへのアクセスが連続して行われるが、ハード代替処理２００が実行されると、１つのクラスタを構成するセクタが分断化されるため、そのファイルへのアクセス性能が低下する。すなわち、不良セクタ１８０が発生して代替セクタ１９０が割当てられると、１つのクラスタ６０内のセクタのアクセスにおいて、磁気ヘッド３０が磁気ディスク１０の直径方向にファイルデータ領域１２０とハード代替領域１６０の間で移動するシーク２１０が発生する。シーク２１０は回転方向４０の移動速度に比べて桁違いに遅いため、クラスタ６０へのアクセスが遅くなる。
【０００９】
不良セクタ７０の発生によるディスク状記録媒体のアクセス性能の低下を低減するものとして、特許文献１に記載された管理方法がある。特許文献１には、リアルタイムデータファイルにアクセスする場合の対策と、ファイル管理情報にアクセスする場合対策が示されている。
【００１０】
動画や音声のストリームを格納しているリアルタイムデータファイル２２０では、データへのアクセス時間の制限が厳しくなる一方、通常のデータファイル１７０とは異なり、動画・音声ファイルでは１セクタ分程度の不正データは人が認識できない程度の画像・音声の乱れで済む。そこで、特許文献１の管理方法では、データファイル１７０用のセクタと、リアルタイムデータファイル２２０用のセクタを区別し、データファイル中に不良セクタ１８０を検出した場合のみハード代替処理を実行し、リアルタイムデータファイル中に不良セクタ２３０を検出しても代替セクタ１４０を割当てることなくスキップして、次のセクタへのアクセスに移るようにしている。
【００１１】
図６（ｂ）に示すように、システム予約領域９０、ＦＡＴ領域１００やルートディレクトリ領域１１０等のファイルシステムの管理情報は、磁気ディスク１０の外周近くに配置される。磁気ディスク１０は磁気ヘッド３０の位置によらず一定の角速度で回転しているので、外周近くに配置されたセクタ２０は内周のものより高速にアクセスできる。そこで、頻繁にアクセスされるデータを外周近辺に配置することで、システム全体的としてのアクセス性能の向上が図られている。このため、磁気ディスク１０の外周付近に不良セクタ（例えば、落下破損不良セクタ２４０）が発生すると、システムの性能に及ぼす影響が大きい。特許文献１の管理方法では、ハード代替領域１６０を外周付近に配置することにより、ファイル管理情報用の領域（９０、１００、１１０）からのシークに要する時間を短くしている。
【００１２】
不良セクタ１８０とそれに対する代替セクタ１９０を近くに配置して、不良セクタ発生後のアクセス性能の低下を軽減する方式は、前記のファイル管理情報のみでなく、ファイルデータ領域１２０にも適用可能である。例えば、図７に示すように複数のハード代替領域（１６０−０、１６０−１、１６０−２）を分散して配置し、不良セクタ７０を検出するとそれと一番近いハード代替領域に代替セクタ１９０を割当てる。
【００１３】
不良セクタ７０の発生によるアクセス性能の低下を低減するものとしては、不良セクタが発生すると、トラック５０単位で代替トラック２５０に置換えるものがある（特許文献２参照。）。この方法によれば、落下破損等により複数の不良セクタが局所的に発生しても、代替処理後にシークが発生することがない。
【００１４】
【特許文献１】特許第３０６８０９５号公報（第２０頁、第１０図）
【特許文献２】特開２０００−５７６９８号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
不良セクタは初期故障、経年破損、及び衝撃破損により発生するが、発生要因毎に不良セクタの配置が異なる。磁気ディスク装置が落下して衝撃を受けると、磁気ヘッド３０に加速が加わり磁気ディスク１０と接触するために不良セクタが発生するが、加速された磁気ヘッド３０は振動するために、落下時に磁気ヘッド３０が存在した位置の近傍に多数（実験では約２００個）の不良セクタ７０が生じる。したがって、図６（ｂ）に示すように、落下破損不良セクタ２４０は、多数の不良セクタが磁気ヘッド３０の近傍に局所的に発生する。一方、経年破損不良セクタ２６０はランダムに分散して発生する。
【００１６】
落下破損により多数の不良セクタ２４０が局所的に発生した場合、特許文献１の管理方法では多数のシーク２７０が発生し、磁気ディスクへのアクセス性能が大きく低下する。図５（a）は、落下破損不良セクタ２４０にハード代替セクタ１９０を割当てたことによるシーク２７０を示している。図５（a）では、セクタ２０の磁気ディスク１０上での実際の位置を表す物理セクタアドレス２８０を縦軸とし、磁気ディスク装置の外部から見た仮想的なセクタ位置を表す論理セクタアドレス２９０を横軸として、論理セクタアドレスを０からリニアに増加させていった場合の磁気ヘッド３０の移動軌跡を表している。
【００１７】
図５（a）に示すように、個々のシーク２７０に要する時間は短くともその数が多い（数百）ので、不良セクタのあるＦＡＴ領域１００へのアクセスに著しく時間を要する。例えば、ＨＤＤの平均シーク時間３００を１５ミリ秒とし、ハード代替領域１６０がＦＡＴ領域の近くに配置されていることを考慮して、ハード代替セクタ１９０へのシーク時間２７０を前記平均シーク時間の５分の１（３ミリ秒）とし、落下破損不良セクタ数２４０の個数を２００個とすると、
１．２秒  ＝  ３ミリ秒    ×  ２回    ×  ２００個
（シーク時間）（行き／帰り）（不良セクタ数）
がシークに要する総時間となり、不良セクタが存在しない場合の期待値１５ミリ秒（すなわち、平均シーク時間３００）と比べて著しく遅くなる。
【００１８】
これに対して特許文献１の管理方法では、トラック５０単位で落下破損不良クラスタ２４０をハード代替領域１６０に置換えるので、シーク２１０が多発してアクセス性能が低下することはない。しかし、磁気ディスク容量の有効利用という観点で課題がある。図５に示すように、落下破損不良クラスタ２４０が発生したトラックにおいても正常にアクセス可能なセクタが多く存在するが、これらのセクタはハード代替処理２００が実行された後は使用されることがない。さらに、トラック５０に１つでも不良セクタ７０が検出されればそのトラック全体を代替トラック２５０に置換えることになるので、ハード代替領域１６０をセクタ単位で代替処理を行う場合に比べて多くもつ必要がある。ハード代替領域１６０はファイルシステムが直接利用することができない領域であり、この領域が大きくなるこということはユーザの利用可能な磁気ディスク容量が減少することになる。
【００１９】
本発明は、不良セクタと置換えるために予約されている代替領域として大容量を必要とせず、かつ、不良セクタが局所的に多数発生した場合でもその領域へのアクセス性能を大きく低下させることがない不良セクタ管理を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の不良セクタ管理方法は、複数のトラックを有し、前記トラックのそれぞれは複数のセクタからなるディスク状記録媒体の不良セクタ管理方法であって、検出した不良セクタを含む連続した複数のセクタからなる不良領域を、正常かつ未使用で、一つのトラックに隣接して位置する複数のセクタからなる第１の代替領域によって置換える第１の代替ステップと、検出した不良セクタを、当該不良セクタと同一のトラックに位置し、前記第１の代替領域と置換えた後の前記不良領域に含まれる正常セクタによって置換える第２の代替ステップと、を有するものである。
【００２１】
本発明によれば、不良セクタを正常なセクタによって置換えるに際して、クラスタ等の連続した複数のセクタを単位として置換え、また、不良セクタと同一のトラックに位置する未使用セクタによって置換えるので、セクタ置換え後のアクセス性能低下、及びディスク容量の利用効率低下を減少させることができる。
【００２２】
本発明の不良セクタ管理方法は、前記ディスク状記録媒体が、不良セクタを置換えるための予約セクタを備えており、検出した不良セクタを、前記予約セクタの内の未使用のセクタによって置換える第３の代替ステップをさらに有し、前記第１の代替ステップ及び前記第２の代替ステップが、前記不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度が所定の閾値以上の場合に実行され、前記第３の代替ステップが、前記不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度が所定の閾値未満の場合に実行されるものを含む。
【００２３】
本発明によれば、不良セクタの発生密度に応じて不良セクタの置換え方法を変えるので、予約セクタの容量を大きくすることなく、効率的な置換えが可能となる。すなわち、不良セクタの発生密度が高い場合は、検出した不良領域（不良クラスタ等）に対する代替領域として、ファイルデータ領域の第１の代替領域（未使用クラスタ等）と、第１の代替領域で置換えられた不良領域中で正常にアクセス可能なセクタとを割当てるので、不良セクタと置換えるために予約されている代替領域として大容量を必要とせず、かつ、不良セクタが局所的に多数発生した場合でも磁気ヘッドのシークが多発することなく、その領域へのアクセス性能低下が大きくならない。
【００２４】
本発明の記録再生システムは、複数のトラックを有し、前記トラックのそれぞれは複数のセクタからなるディスク状記録媒体を利用した情報の記録及び再生を行う記録再生システムであって、前記ディスク状記録媒体に対する情報の書込み及び読出しを制御するディスク制御装置と、前記ディスク状記録媒体を利用した情報の記録及び再生を管理する記録再生管理装置３１０と、を備え、前記記録再生管理装置は、前記ディスク状記録媒体で発生した不良セクタを正常セクタに置換えるための処理を行う不良セクタ代替処理部を含み、前記不良セクタ代替処理部は、検出した不良セクタを含む連続した複数のセクタからなる不良領域を、正常かつ未使用で、一つのトラックに隣接して位置する複数のセクタからなる第１の代替領域によって置換える第１の代替処理と、検出した不良セクタを、当該不良セクタと同一のトラックに位置し、前記第１の代替領域と置換えた後の前記不良領域に含まれる正常セクタによって置換える第２の代替処理を行うものである。
【００２５】
本発明の記録再生システムは、前記ディスク状記録媒体が、不良セクタを置換えるための予約セクタを備えており、前記ディスク制御装置が、不良セクタを検出したトラックにおける不良セクタの発生密度を検出し、前記検出した発生密度が所定の閾値未満の場合に、前記検出した不良セクタを、前記予約セクタの内の未使用のセクタによって置換える第３の代替処理を行い、前記検出した発生密度が所定の閾値以上の場合に、前記第１の代替処理又は前記第２の代替処理の実行を前記不良セクタ代替処理部に対して委譲するものを含む。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、不良セクタと置換えるために予約されている代替領域として大容量を必要とせず、かつ、不良セクタが局所的に多数発生した場合でもその領域へのアクセス性能を大きく低下させることがない不良セクタ管理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２８】
図１に、本発明の実施の形態を説明するための情報記録再生システムの全体構成を示す。図１の情報記録再生システムは、記録再生管理装置３１０とハードディスク装置（以下、「ＨＤＤ装置」と記述する。）３２０を含む。
【００２９】
記録再生管理装置３１０は、ＨＤＤ装置３２０と接続され、ディスク状記録媒体の１つである磁気ディスク１０を利用した情報の記録及び再生を管理するものである。記録再生管理装置３１０の主要な機能は、外部機器からのデータを保存しておくバックアップ機能であるが、保存されているデータが動画や映像である場合はそれを再生してアナログ映像／音声信号３４０を出力する機能も持つ。外部機器との間のデータの受け渡しは、ＵＳＢ回線３３０を介して行われる。
【００３０】
情報記録再生管理装置３１０は、装置内の動作を制御するプロセッサ３５０と、プロセッサ３５０の作業用一時記録領域である主メモリ３６０と、電源ＯＮ／ＯＦＦを跨いで保持される必要のある情報を読み書きするための不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ３７０と、前記プロセッサにより解釈／実行される命令群が記録されているＲＯＭ３８０と、ＵＳＢ伝送路回線３３０との通信を終端するＵＳＢインタフェース（ＵＳＢＩ／Ｆ）３９０と、ＨＤＤ装置３２０との通信を終端するＨＤＤインタフェース（ＨＤＤＩ／Ｆ）４００と、ＵＳＢ回線３３０またはＨＤＤ装置３２０との間で送受信されるデータを一時的に保持しておくためのデータバッファ４１０と、前記データバッファ４１０中のディジタル動画／音声データを読込んで復号してアナログ映像／音声信号３４０として出力する動画／音声デコーダ４２０と、ＵＳＢＩ／Ｆ３９０、ＨＤＤインタフェース４００、データバッファ４１０及び、動画／音声デコーダ４２０の間でのデータ転送を行うＤＭＡＣ４３０と、全ての構成要素を接続するシステムバス４４０を含んで構成される。なお、プロセッサ３５０は、磁気ディスク１０で発生した不良セクタを正常セクタに置換えるためのソフト代替処理も行う。ソフト代替処理については、後述する。
【００３１】
ＨＤＤ装置３２０は、磁気ディスク１０を内蔵し、磁気ディスク１０に対する情報の書込み及び読出しを行うものである。ＨＤＤ装置３２０は、ＨＤＤインタフェース４００からの指示に基づいて、磁気ディスク１０に対する情報の書込み及び読出しの制御を含むＨＤＤ装置３２０全体の制御を行うＨＤＤ制御部４５０と、ＨＤＤ制御部４５０が使用する管理情報が記録されているＨＤＤ管理情報記憶部４６０と、ディスク状記録媒体の一種である磁気ディスク１０と、磁気ディスク１０上のデータへのアクセスを行う磁気ヘッド３０と、ＨＤＤ制御部４５０からの指示に基づいて磁気ヘッド３０の動作を制御するヘッドアクセス回路４７０と、磁気ディスク１０から読出されたデータが一時的に保存されるリードバッファ４８０と、ＨＤＤインタフェース４００から渡されたデータが一時的に保存されるライトバッファ４９０と、ＨＤＤ装置３２０内の各構成要素を結合する内部バス５００を含む。
【００３２】
ＨＤＤ管理情報記憶部４６０は、磁気ディスクのハード代替領域１６０を管理するためのハード代替セクタ情報５１０と、セクタアドレスマッピング情報５２０、及びシステム予約領域９０を有する。セクタアドレスマッピング情報５２０には、情報記録再生管理装置３１０とＨＤＤ制御部４５０の間でやり取りされるＡＴＡコマンド／レスポンス５３０中で使用される論理セクタアドレス２９０を、磁気ディスク１０上での配置位置を示す物理セクタアドレス２８０に変換するための変換テーブルが含まれる。
【００３３】
システム予約領域９０には、情報記録再生装置１０がＨＤＤ装置３２０を初期化する時に必要となる、ＭＢＲ（マスターブートレコード）とブートセクタが含まれる。通常、システム予約領域９０は、図６に示すように磁気ディスク１０上のセクタとして存在するが、この領域に不良セクタが発生してＭＢＲまたはブートセクタが破損すると、ＨＤＤ装置３２０を初期化することができなくなり、ＨＤＤが全く使用できなくなる。そこで、この例ではシステム予約領域９０をＨＤＤ管理情報４６０の不揮発性メモリ領域に配置している。
【００３４】
図２に、図１に示すＨＤＤ装置の概略動作フローを示す。ＨＤＤ装置３２０は、記録再生管理装置３１０からＨＤＤインタフェース４００を介して、ＡＴＡコマンドによるアクセス要求を受信することによって動作を開始する（ステップＳ１００１）。アクセス要求を受信すると、ＨＤＤ制御部４５０は、アクセス要求に含まれる論理セクタアドレスを物理セクタアドレスに変換する（ステップＳ１００２）。この変換は、セクタアドレスマッピング情報５２０に含まれるテーブルを利用して行う。
【００３５】
物理セクタアドレスが得られると、磁気ディスク１０にアクセスしてデータの読出し又は書込みを行う（ステップＳ１００３）。そして、ステップＳ１００４で、アクセス時に不良セクタが検知されたかどうかを判断し、不良セクタが検知されない場合は、動作を終了する。なお、不良セクタかどうかの判断は、磁気ディスク１０にセクタの書込みを実施している時に、書込みエラーを検出すると再度同一セクタへの書込みを試みることによって行う。そして、所定回数の再書込みが失敗した場合にそのセクタを不良セクタ７０と判断する。
【００３６】
不良セクタが検知された場合は、ステップＳ１００５で、不良セクタを検知したトラックにおける不良セクタの発生密度を取得する。不良セクタの検知時は、再書込みのリトライにおいて磁気ディスク１０が一周することになるので、この過程で該当トラックにおける不良セクタ密度を取得することができる。なお、不良セクタを検出した近傍における不良セクタ密度から該当トラックにおける不良セクタ密度を推測してもよい。
【００３７】
ステップＳ１００６では、取得した不良セクタの発生密度が閾値以上であるかどうかを判断する。ここでの閾値は、任意に設定可能であるが、落下破損等によって局所的に多数発生した不良セクタと、経年破損によって発生した不良セクタとを判別できる値とするのが好ましい。
【００３８】
不良セクタの発生密度が閾値未満の場合、ＨＤＤ制御部４５０は、ハード代替処理を実行する（ステップＳ１００７）。ハード代替処理では、ハード代替セクタ情報５１０を参照してハード代替領域１６０から未使用の代替セクタを取得し、不良セクタの代替セクタとして割当てる。そして、割当てた代替セクタへの書込みを行う（ステップＳ１００８）。
【００３９】
続いて、ステップＳ１０１０で、不良セクタ７０の論理セクタアドレス２９０が、前記の取得した代替セクタの物理セクタアドレス２８０にマッピングされるようにセクタアドレスマッピング情報５２０を更新し、ＡＴＡレスポンス５３０で書込み完了を情報記録再生管理装置３１０に通知する。
【００４０】
ステップＳ１００６で、不良セクタの発生密度が閾値以上と判断された場合は、高密度の不良セクタを検出したことを記録再生管理装置３１０に通知して、制御をプロセッサ３５０に返す。その際、不良セクタのトラックアドレス、論理セクタアドレス等の情報をあわせて送信する（ステップＳ１００９）。そして、記録再生管理装置３１０から不良セクタの代替情報が送信されるのを待つ（ステップＳ１０１０）。
【００４１】
記録再生管理装置３１０が行う不良セクタを正常セクタに置換えるための処理であるソフト代替処理の概略フローを、図３に示す。ステップＳ２００１で、不良セクタ情報を受信し、不良セクタ代替処理の委譲を受けると、記録再生管理装置３１０のプロセッサ３５０は、不良セクタのトラックと同一のトラックに代替セクタがあるかどうかを判断する（ステップＳ２００２）。代替セクタの有無の判断は、ＥＥＰＲＯＭ３７０内のソフト代替セクタ情報３２Ａを参照して行う。ソフト代替セクタ情報３２Ａは、トラック毎に利用可能な代替セクタを管理する情報である。ソフト代替セクタ情報３２Ａの詳細については後述する。
【００４２】
同一トラックに代替セクタがあると判断された場合は、代替セクタを不良セクタに割当て、その対応を示す代替情報をＨＤＤ装置３２０に送信する（ステップＳ２００４）。そして、ソフト代替セクタ情報３２Ａを更新する（ステップＳ２００５）。
【００４３】
同一トラックに代替セクタがないと判断された場合は、プロセッサ３５０は、ファイルデータ領域１２０中の未使用で不良セクタを含まないクラスタを代替クラスタとして取得する（ステップＳ２００３）。その際、ＦＡＴ領域１００に含まれる各クラスタの使用／未使用を管理するための情報を参照する。そして、ステップＳ２００４で、代替クラスタに不良クラスタの内容を書込む。その際、不良クラスタ中のセクタの内容を読みこみ、その内容を代替クラスタ５５０に書込む。
【００４４】
そして、ステップＳ１００５で、クラスタ単位での代替情報をＨＤＤ装置３２０に送信し、ステップＳ２００６で、ソフト代替セクタ情報３２Ａを更新する。
【００４５】
代替クラスタに置換えられた後の不良クラスタ（不良セクタを含むクラスタ）には、正常なセクタも存在するので、その正常なセクタは、ソフト代替セクタ情報３２Ａに登録され、プロセッサ３５０により管理される。したがって、クラスタ単位で置換えが行われたトラックには、代替セクタとして利用可能なセクタが登録されることになり、さらに、同一のトラックで不良セクタが検知されタ場合は、セクタ単位の置換えが可能となる。
【００４６】
図２のフローに戻って、ステップＳ１０１０で、記録再生管理装置３１０から不良セクタの代替情報を受信すると、ハード代替処理が行われた場合と同様、セクタアドレスマッピング情報５２０を更新し（ステップＳ１０１１）、ＡＴＡレスポンス５３０で書込み完了を情報記録再生管理装置３１０に通知する。
【００４７】
なお、クラスタ単位での置換えが行われた場合は、ＦＡＴ領域１００の情報を書換えてもよい。その場合、セクタアドレスマッピング情報５２０の更新は不要である。
【００４８】
次に、以上説明したソフト代替処理について、具体例を用いて説明する。図４（ｂ）に、ＦＡＴ領域１００に複数の不良セクタ（本図中の網掛けのセクタ）が発生した場合の代替セクタ割当てを示し、図４（ａ）に、ソフト代替処理の処理シーケンスを示す。
【００４９】
プロセッサ３５０は、セクタ書込み要求５９０を受けてセクタライトコマンド６００をＨＤＤ制御部４５０に発信する。それを受けてＨＤＤ制御部４５０は対応するセクタ２０を磁気ディスク１０に書込む（６１０）。
【００５０】
磁気ディスク１０へのセクタ書込みが失敗する（６２０−１）と、ＨＤＤ制御部４５０は同一トラック５０上における不良セクタの密度を分析する。不良セクタ分析処理６３０−１では、再書込みのリトライにおいて磁気ディスク１０が一周することになるので、この過程でトラック５０上の不良セクタ密度を測定する。なお、磁気ディスク１０が一周するのを待つことなく、不良セクタを検出した近傍における不良セクタ密度からトラック５０上の不良セクタ密度を推測してもよい。不良セクタ分析処理６３０−１において不良密度が所定の閾値より小さい場合、ＨＤＤ制御部４５０は前記のハード代替処理を実行して不良セクタの復旧を行う。
【００５１】
不良セクタ分析処理６３０−１において不良セクタの密度が閾値以上と判断されると、ＨＤＤ制御部４５０は、不良セクタのハード代替処理を行わずに、高密度の不良セクタを検出したことを通知して（６４０−１）、制御をプロセッサ３５０に返す。高密度不良セクタの検出通知６４０−１を受け取るとプロセッサ３５０は、不良セクタが検出されたトラックの代替セクタを、不良セクタのソフト代替セクタとして割当てようとする（ソフト代替セクタ割当処理６５０−１）。
【００５２】
この時点（６５０−１）では、該当トラックの代替セクタは登録されていないので、ソフト代替セクタ割当処理６５０−１は失敗し、プロセッサ３５０は代替クラスタ割当処理６６０−１を実行する。
【００５３】
代替クラスタ割当処理６６０−１では、まず、ＦＡＴ領域１００の情報を参照して、ファイルデータ領域１２０から未使用クラスタを見つけ、不良クラスタを置換えるための代替クラスタ５５０とする。次いで、不良クラスタ中のセクタを読込み（６７０−１）、その内容を前記代替クラスタ５５０に書込む（６００−３）。この過程で、不良クラスタ中の不良セクタと正常セクタを区別することができる。
【００５４】
次に、プロセッサ３５０は、ＬＢＡ（Logical Block Address）設定処理６９０−１を実行し、不良クラスタの論理セクタアドレス２９０に対する物理セクタアドレス２８０を、代替クラスタ５５０の物理セクタアドレスに変更する。
【００５５】
その後、プロセッサ３５０は、前記の代替クラスタ割当処理６６０−１において識別された不良クラスタ中の正常セクタを、対応するトラック５０のソフト代替領域５６０として登録する（ソフト代替セクタ領域への登録処理７１０−１）。
【００５６】
同一トラック５０の後続セクタへの書込みにおいてエラーが検出されると（６２０−２）、前記と同様に不良セクタ密度が分析され（６３０−２）、高密度な不良セクタが検出された場合は、同様にプロセッサ３５０に通知される（６４０−２）。それを受けてプロセッサ３５０は、不良セクタが検出されたトラックのソフト代替領域５６０からソフト代替セクタ５７０を割当てようと試みる（ソフト代替セクタ割当処理６５０−２）。この時点では、先のソフト代替セクタ領域への登録処理７１０−１によって、代替セクタが登録されているので、その１つを選択して、検出した不良セクタ７０−１に対するソフト代替セクタ５７０として割当てる（７２０−１）。最後に、割当てたソフト代替セクタ５７０に要求されたデータの書込みを実施する（６００−６）。
【００５７】
図５（ｂ）に、ＦＡＴ領域１００中の落下破損不良セクタ２４０に、代替クラスタ５５０とソフト代替セクタ５７０が割当てられており、この領域のセクタを読出す時の磁気ヘッド３０の移動軌跡を示す。代替クラスタ５５０の部分にアクセスする時はシーク３００が必要となるが、以降のソフト代替セクタ５７０は元々のセクタと同一トラック５０に位置するので、回転待ち５８０のみでアクセスできる。
【００５８】
なお、図１のＨＤＤ装置３２０は、ＨＤＤ装置３２０内にセクタデータを一時保管しておくためのリードバッファ４８０とライトバッファ４９０が存在し、これらのバッファは数百キロバイトの容量をもち、１トラック５０分のセクタデータを全て保持することができる。このため、磁気ディスク１０が１回転すればリードバッファ４８０にトラックの全データが格納されるので、そのトラック上のセクタを読出すために磁気ディスク１０にアクセスする必要はなく、リードバッファ４８０から読出すことができる。したがって、同一トラック上に多数のソフト代替セクタ５７０が存在しても、それらを読出すために１回転以上待つ必要はない。
【００５９】
このような代替処理を行うと、アクセス性能が大きく向上する。すなわち、ＨＤＤの平均シーク時間３００を１５ミリ秒とし、１回転に要する回転待ち５８０を８．３ミリ秒（７２００回転／分）とすると、不良セクタのあるＦＡＴ領域１００へのアクセスに要する時間は、
３８．３ミリ秒  ＝  １５ミリ秒  ×  ２回    ＋  ８．３ミリ秒
（シーク時間）（行き／帰り）  （回転待ち）
となり、図５（a）に示す特許文献１の管理方法の場合の、１．２秒に比べて２桁近くアクセス性能が向上する。
【００６０】
また、本発明では、図５（ｂ）に示すように高密度で発生した不良セクタに対する代替領域として、ファイルデータ領域１２０中の未使用クラスタと、置換えられた不良クラスタ中の正常セクタ（すなわち、ソフト代替セクタ５７０）を用いるので、ユーザが使用できないハード代替領域１６０の容量を高密度不良セクタに備えて増やす必要がない。したがって、図７に示す従来技術に比べて、ユーザが使用可能なセクタ２０を多くもつことができる。
【００６１】
さらに、本発明では、図４（a）における不良セクタ密度分析処理６４０で述べたように、不良セクタを検出するとそれが位置するトラック上での不良セクタ密度を測定し、所定の密度以下なら従来技術のハード代替処理を実行し、所定の密度以上ならば本発明固有のソフト代替処理を実行する。これにより、経年破損不良セクタ２６０のように分散的かつランダムに発生する不良セクタに対する復旧処理として、従来と同様に、ハードウェア（ＨＤＤ装置３２０）に実行されるハード代替処理が実行され、プロセッサ３５０によるソフトウェア処理を必要として処理時間を要するソフト代替処理は、落下破損不良セクタ２４０のような高密度な不良欠陥に対する復旧処理に限定される。したがって、本発明の不良セクタ管理方法では、経年破損不良セクタ２６０に対しては従来と同様の復旧処理性能を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の不良セクタ管理方法は、ハードディスク等のディスク状記録媒体を搭載した携帯機器や移動端末において、落下等により前記記録メディア中に不良セクタが発生した場合の復旧方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための情報記録再生システムの全体構成を示す図
【図２】図１に示すＨＤＤ装置の概略動作フローを示す図
【図３】図１に示す記録再生管理装置が行うソフト代替処理の概略フローを示す図
【図４】図１に示す記録再生管理装置が行うソフト代替処理の具体例を説明する図
【図５】落下破損不良セクタに代替セクタを割当てた後の、磁気ヘッド３０の移動軌跡を示す図
【図６】従来技術における不良セクタ管理処理を説明する図
【図７】別の従来技術における不良セクタ管理処理を示す図
【符号の説明】
【００６４】
１０  磁気ディスク
２０  セクタ
３０  磁気ヘッド
４０  ディスク回転方向
５０  トラック
６０  クラスタ
７０  不良セクタ
８０  ＨＤＤデータ領域
９０  システム予約領域
１００  ＦＡＴ領域
１１０  ルートディレクトリ情報
１２０  ファイルデータ領域
１３０  ジャーナル領域
１４０  トラック方向
１５０  ディスク回転方向
１６０  ハード代替領域
１７０  データファイル
１８０  データファイル中の不良セクタ
１９０  代替セクタ
２１０  シーク
２２０  リアルタイムデータファイル
２３０  リアルタイムデータファイル中の不良セクタ
２４０  落下破損不良セクタ
２５０  代替トラック
２６０  経年破損不良セクタ
２７０  落下破損不良セクタに対するシーク
２８０  物理セクタアドレス
２９０  論理セクタアドレス
３００  平均シーク時間
３１０  情報記録再生装置
３２０  ＨＤＤ装置
３３０  ＵＳＢ回線
３４０  アナログ映像/音声信号
３５０  プロセッサ
３６０  主メモリ
３７０  ＥＥＰＲＯＭ
３８０  ＲＯＭ
３９０  ＵＳＢＩ／Ｆ
４００  ＨＤＤインタフェース
４１０  データバッファ
４２０  動画／音声デコーダ
４３０  ＤＭＡＣ
４４０  システムバス
４５０  ＨＤＤ制御部
４６０  ＨＤＤ管理情報記憶部
４７０  ヘッドアクセス回路
４８０  リードバッファ
４９０  ライトバッファ
５００  内部バス
５１０  ハード代替セクタ情報
５２０  セクタアドレスマッピング情報
５３０  ＡＴＡコマンド/レスポンス
５４０  ソフト代替処理
５５０  代替クラスタ
５５５  未使用クラスタ
５６０  ソフト代替領域
５７０  ソフト代替セクタ
５８０  回転待ち
５９０  セクタ書込み要求
６００  セクタライトコマンド
６１０  セクタ書込み
６２０  セクタ書込みエラー
６３０  不良セクタ密度分析処理
６４０  高密度不良セクタの検出通知
６５０  ソフト代替セクタ割当処理
６６０  代替クラスタ割当処理
６７０  セクタリードコマンド
６８０  セクタ読込み
６９０  ＬＢＡ（Logical Block Address）設定処理
７００  代替クラスタのＬＢＡ変更コマンド
７１０  ソフト代替セクタ領域への登録処理
７２０  代替セクタ割当要求
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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