(57)【要約】リアルタイムのオーディオビデオアプリケーションは、ハードディスクドライブからの保証されたリクエストサービス時間を必要とする。この要件は、サービス時間における何らかの予期されない遅延のため、常に満足されるわけではない。再割り当てされたセクタは、かような遅延の原因の１つである。ハードディスクドライブにおける再マッピングのずらしへの変換のための方式が提案される。再割り当てされたセクタを、ずらされた又はスキップされたセクタに変換することは、かような遅延を防止することができる。なぜなら、ずらされたセクタは再割り当てされたセクタよりも少ない又は無視できる性能の損失を引き起こすからである。
2005516337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶媒体を有するデータ記憶装置におけるデータを処理する方法、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブにおけるデータを処理する方法であって、前記媒体は前記媒体上に定義されたユーザエリア及び予備エリアを持ち、
前記媒体上の欠陥の検出の際、最初のステップにおいて、前記欠陥に配置されたデータが前記予備エリアに割り当てられる方法において、
更なるステップにおいて、前記ユーザエリア中の連続する空き領域のサイズについての情報が供給され、
前記連続する空き領域のサイズが所定の閾値サイズを超えるか又は等しい場合、前記予備エリアに割り当てられたデータが、前記ユーザエリア中の連続する空き領域に少なくとも部分的に再割り当てされることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記情報は、インタフェースによって前記装置に接続されたホストによって供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閾値サイズは、前記予備エリアにマッピングされたデータの少なくとも１つの論理的な連続するシーケンスに関連して決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記閾値サイズは、前記ユーザエリア中の最も大きな連続する空き領域のサイズに本質的に等しいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記情報は、前記装置に含まれるコントローラによって供給されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
複数の予備エリアアレイが備えられ、各前記アレイが本質的にとりわけトラックのような複数のフォーマット特性のそれぞれに割り当てられ、とりわけ前記ユーザエリア中の連続した空き領域として働くことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記データはずらすことにより再割り当てされることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記更なるステップにおける、前記予備エリアから前記ユーザエリアへの再割り当て及び再マッピングは、少なくとも１つの論理的な連続するシーケンスの全てのデータが、前記ユーザエリア中の連続した空き領域に再割り当てされるまで繰り返されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
とりわけ論理ブロックアドレスの代わりに、物理ブロックアドレスに基づいた誤り訂正符号を利用する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記欠陥データは、好適な所定のアドレスエリアにマッピング又は再マッピングされることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記記憶装置と前記ホストとの間のプロトコルが、とりわけデータの再マッピング、マッピング及びずらしのような、データの再割り当てについての情報を記録することを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
とりわけ単に前記記憶装置の前記コントローラによって本質的に制御されることにより、実行時に為されるように構成されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
とりわけ時折のデフラグメンテーション処理の間に前記ホストにより少なくとも部分的に制御されることにより、デフラグメンテーション処理において実装されるように構成される、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
とりわけゾーン、シリンダ及びトラックから成る群から選択された、複数の少なくとも１つのフォーマット特性を有する所定のフォーマットアーキテクチャでフォーマットされたデータ記憶媒体を有するデータ記憶装置、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブであって、前記媒体は前記媒体上に定義されたユーザエリア及び予備エリアを持つデータ記憶装置において、前記フォーマットアーキテクチャは複数の予備エリアアレイを備え、各前記予備エリアアレイは複数の少なくとも１つのフォーマット特性のそれぞれに本質的に割り当てられることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項１５】
前記フォーマットアーキテクチャは複数の予備エリアアレイを備え、各前記予備エリアアレイは複数のトラックのそれぞれに本質的に割り当てられることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ記憶装置。
【請求項１６】
読み取り／書き込みヘッドと、前記媒体を回転させるためのドライブ及び前記ヘッドを移動させるサーボと、制御回路を持つコントローラと、マイクロプロセッサ及びメモリと、前記装置をホストに接続するためのインタフェースとを更に有することを特徴とする、請求項１４又は１５に記載のデータ記憶装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載のデータ記憶装置を有する、オーディオビジュアル情報を再生するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置におけるデータを処理する方法であって、前記媒体は前記媒体上に定義されたユーザエリア及び予備エリアを持ち、
【０００２】
前記媒体上の欠陥の検出の際、最初のステップにおいて、前記欠陥に配置されたデータが前記予備エリアに割り当てられ及びマッピングされる方法に関する。本発明は更に、複数の少なくとも１つのフォーマット特性を有する所定のアーキテクチャでフォーマットされたデータ記憶媒体を有するデータ記憶装置であって、前記媒体上に定義されたユーザエリア及び予備エリアを持つデータ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えばＭＰＥＧ符号化されたビデオのようなマルチメディアストリームを記録するハードディスクベースの装置は、データをディスクに書き込むための及び前記データを読み取るためのリアルタイムのファイルシステムを必要とする。リアルタイムのファイルシステムは全てのファイルを適時に書き込むように試みるが、例えばディスクの問題のために時折成功することができない。このとき従来２つの選択肢がある。即ち、非常に遅くデータを書き込むか、又は書き込まれないデータの幾つかを破棄することである。第１の選択肢は典型的に記録のためのバッファのオーバフローを引き起こし、かなりのデータ損失に導き得る。第２の選択肢もデータ損失に帰着し得る。従来のデータ指向のオペレーティングシステムはリアルタイムの要求を持たず最大限のデータ整合性のための目的に傾注し、適当に実行されるまで各コマンドの完了を遅延させる。
【０００４】
とりわけリアルタイムのオーディオ−ビデオアプリケーションは、ハードディスクドライブからの保証されたリクエストサービス時間を必要とする。この要件は、サービス時間における何らかの予期しない遅延のため、常に満足されるわけではない。複製されたセクタ、即ちディスク上の離れた予備エリアに割り当てられた欠陥（defect）セクタのデータは、かような遅延の原因の１つである。前記遅延は主に、置換されたセクタの検索、及び前記欠陥セクタのデータが割り当てられた前記離れた予備エリアへのアクセスに起因する。かような離れた予備エリアは従来、前記欠陥セクタの元々アクセスされたトラック以外のトラックに配置される。それ故、トラック切り換え及びシーク時間が、かような遅延を引き起こす。
【０００５】
米国特許ＵＳ６,１０１,６１９において、通常のデータアクセスに続いて好ましくは後の時間に置換されたセクタにアクセスすることにより検索の数を減少させる方式が提供されている。米国特許ＵＳ５,１６６,９３６又は国際特許出願公開９８／０３９７０においては、優れたデータのトラックを構築し、欠陥の更なるアクセスを防止するための、トラックの低レベルフォーマットが提案されている。かような方法はかなりの労力を必要とし、アイドル時間においてのみ実行され得る。更にかようなトランザクションシステムは停電に対しても保護されるべきである。
【０００６】
更に米国特許ＵＳ６,０３４,８３１においては、元々欠陥領域に書き込まれるように予定されたデータを、前記欠陥領域のサイズが閾値サイズを超えない場合は元のトラック上の略隣接する非欠陥エリアに書き込み、前記欠陥領域が閾値サイズを超える場合は前記元のトラックの外の離れた非欠陥エリアにかようなデータを書きこむことが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この方式は依然としてトラック切り換えを必要とし、前記欠陥領域の制限された閾値サイズに制約される。前記閾値サイズは好ましくはわずか１セクタである。かような方式は依然として、欠陥領域即ち欠陥のある、置換された又は割り当てられたセクタを含むブロックにアクセスする場合には、リクエストサービス時間を保証することができない。
【０００８】
このことが本発明が役立つところである。本発明の目的は、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置におけるデータを処理するための方法、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブにおけるデータを処理するための方法であって、これにより欠陥のある又は置換されたセクタを含む記憶媒体における領域にアクセスする場合にもリクエストサービス時間が保証されるような方法を規定することにある。本発明の更なる目的は、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブであって、欠陥のある又は置換されたセクタを含む記憶媒体の領域にアクセスする場合にもリクエストサービス時間が保証され得るように構成された装置を規定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に関する本目的は、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置におけるデータを処理する方法、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブにおけるデータを処理する方法であって、前記媒体は前記媒体上に定義されたユーザエリア及び予備エリアを持ち、前記媒体上の欠陥の検出の際、最初のステップにおいて、前記欠陥に配置されたデータが前記予備エリアに割り当てられる方法であって、本発明によれば、
【００１０】
更なるステップにおいて、前記ユーザエリア中の連続する空き領域のサイズについての情報が供給され、前記連続する空き領域のサイズが所定の閾値サイズを超えるか又は等しい場合、前記予備エリアに割り当てられたデータは、前記連続する空き領域に少なくとも部分的に再割り当てされることを特徴とする方法によって解決される。
【００１１】
元々欠陥領域に予定されたデータが、離れた予備エリアに割り当てられ又は置換され若しくは再マッピングされた場合であっても、このことはかなりの性能の損失を引き起こし得ることが判っている。離れた予備エリアに割り当てられたデータは、実際には通常、ファイルシステムにおいて最も小さなアドレス指定可能な単位である割り当て単位の端において発生しない。割り当て単位の端にデータを割り当てる又は再マッピングすることが可能な方式が望ましい。それ故主たる着想は、離れた又は他の予備エリアにマッピングされたデータを再割り当て及び再マッピングすることである。好ましくは前記データは全体として再割り当てされるが、連続的な空き領域が所定の閾値サイズを超えるか又は等しい場合には、少なくとも部分的にユーザエリアにおける連続的な空き領域に再割り当てされる。実際には、かような再割り当て及び再マッピングは、有利にも割り当て単位の端において発生する。それ故、提案される方法により、性能の損失はかなり減少させられる。要約すると、予備エリアに割り当てられ、マッピングされ又は配置されたデータを、好ましくはユーザエリア中の連続的な空き領域に再割り当て及び再マッピングされたデータに変換するという着想に基づく。
【００１２】
続く発展された構成は従属する方法請求項において更に概説される。
【００１３】
好適な構成においては、インタフェースによって前記装置に接続されたホストによって情報が供給される。当該情報は、離れた又は他の予備エリアにマッピングされたデータを前記連続的な空き領域に再割り当てするために利用される。かような情報は、前記連続的な空き領域の位置及びサイズを含んでも良い。好ましくは前記媒体全体について空き領域のリストを常に把握している必要はない。効率的に、前記閾値サイズは、前記ユーザエリア中の最長の連続した空き領域のサイズに本質的に等しいものとして決定される。とりわけホストは、単に新たに解放された領域ではなく、最長の連続した空き領域を宣言しても良い。有利にも前記閾値サイズは、予備エリア中にマッピングされた１つの論理的な連続したシーケンスに相関して決定されても良い。このことはデータの効果的な割り当てを可能とする。
【００１４】
更なる構成においては、前記情報は前記装置に含まれるコントローラによって提供されても良い。この発展は、前記装置を欠陥の処理に関する全ての知識に対して責任を負わせ、それにより欠陥の処理は殆ど前記装置のみ、とりわけ前記コントローラのみによって実行される。即ち、欠陥の処理は、前記ホストを占有することなく、実行時に（on-the-fly）為され得る。前記ホストによって供給される唯一の情報は、連続した空き領域が発生したという情報である。
【００１５】
前記ホストのファイルシステムは非常に類似した動作を行い、必要であれば前記ユーザエリア中により多くの空き領域又は予備領域を確保しておくこと又は生成することを実際に可能とし得る。少なくとも前記ホストは、標準化された方法でマッピングされたセクタについて知っても良い。
【００１６】
更なる構成においては、欠陥データは好ましくは好適な所定のアドレスエリアに再マッピング及び／又は再割り当てされても良い。このとき最も単純なアプローチは単に、必要でない限りかようなアドレスエリアを調査しないことである。
【００１７】
更なる構成においては、前記記憶装置とホストとの間のプロトコルは、以上に概説されたようなデータの再割り当ての情報を記録しても良い。
【００１８】
好適な続く発展された構成においては、複数の予備エリアアレイが離れた予備エリアに加えて又は単独で備えられ、各前記予備エリアアレイは、前記データ記憶媒体の複数のフォーマット特性のそれぞれに対して本質的に割り当てられ、それにより前記ユーザエリア中の連続した空き領域として働く。ディスクドライブに含まれるデータ記憶ディスクにおけるフォーマット特性は、トラック若しくは多ディスクの場合にはシリンダ、トラック上のブロック、又はセクタといった、特定のゾーンに理解され得る。これにより予備セクタが各トラック上に備えられるため、離れた空き領域中にマッピング及び割り当てされたいずれのデータも、トラックを切り換えることなく各データ転送アクセスの範囲内で再割り当てされ得る。提案される方法のこの構成は自動的に、即ち前記ホストの介在なく前記装置によって為され得る。当該構成は実行時に為され得る。なぜなら、論理から物理へのアドレスマッピングが、前記データ記憶装置のコントローラにおいて為されるからである。各データ転送アクセスの範囲内で利用可能な予備セクタがない場合であっても、データの変換は依然として自動的に為されることができる。
【００１９】
かような予備アレイエリアが完全に占有された場合には、対応するデータが前記ユーザエリア中の連続した空き領域に再割り当てされても良い。
【００２０】
前記データは好ましくは、ずらすこと（slipping）によって再割り当てされる。このことは、論理−物理アドレスマッピングにおけるシフトだけでなく、対応するセクタの内容におけるシフトをも意味する。可能な限り、元々離れた予備セクタに割り当てられたデータは、連続した順序で前記連続した空き領域に再割り当てされる。
【００２１】
有利にも更なるステップにおいて、予備エリアから前記ユーザエリアへのデータの再割り当て及び再マッピングは、好ましくは少なくとも１つの論理的な連続したシーケンスの全てのデータが前記ユーザエリア中の連続した空き領域に再割り当てされるまで繰り返される。好ましくは前記データは少なくとも割り当て単位の単位で再割り当てされる。少なくとも１つの論理的な連続したシーケンスの全てのデータの完全な再割り当てが目標とされる。これにより、例えばトラック切り換え又は離れた予備セクタにマッピングされたデータの検索が必要でなくなるため、性能の損失が本質的に防止される。
【００２２】
好適な構成においては、誤り訂正符号（ＥＣＣ）において論理ブロックアドレスの結合が防止される。とりわけ、論理ブロックアドレスの代替として誤り訂正符号について物理ブロックアドレスの利用が好ましい。このことは、マッピングにおける変化の場合に、データ記憶媒体の完全なフォーマット又は低レベルのフォーマットの必要性を回避する。物理ブロックアドレスの利用により、提案されるようなデータ記憶媒体の論理−物理アドレスマッピングにおいていずれかの変化が為される場合、それに応じて各セクタの誤り訂正符号が更新されてはならない。データ記憶媒体の誤り訂正符号における物理ブロックアドレスの利用は、効率的な方法で前記媒体における頻繁な変化を可能とする。
【００２３】
更に本発明は、複数の少なくとも１つのフォーマット特性を有する所定のフォーマットアーキテクチャでフォーマットされたデータ記憶媒体を有するデータ記憶装置、とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブであって、前記媒体はユーザエリア及び予備エリアを持つデータ記憶装置であって、前記データ記憶装置に関する前記目的が解決されるようなデータ記憶装置をもたらす。本発明によれば、かようなデータ記憶装置において、前記フォーマットアーキテクチャは複数の予備エリアアレイを備え、各前記予備エリアアレイは複数の少なくとも１つのフォーマット特性のそれぞれに割り当てられる。とりわけデータ記憶ディスクを有するディスクドライブにおいて、かようなフォーマット特性はゾーン、シリンダ及びトラックから成る群から選択されても良い。
【００２４】
続く発展された構成は従属する装置請求項において更に概説される。
【００２５】
有利にも、前記フォーマットアーキテクチャは、それぞれが複数のトラックのそれぞれに割り当てられる複数の予備エリアアレイを提供する。
【００２６】
更に、提案されるデータ記憶装置は有利にも、読み取り／書き込みヘッドと、前記データ記憶媒体を回転させるためのドライブ及び前記ヘッドを移動させるためのサーボと、電気回路を制御するコントローラと、マイクロプロセッサ及びメモリと、前記装置をホストに接続するための更なるインタフェースとを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は添付する図を参照しながら以下に説明される。図における図解は、従来技術と比較して本発明の好適な実施例を模式的に必ずしも一定縮尺でなく示す。
【００２８】
図１はハードディスクドライブ１の構造を示す。ハードディスクドライブ１は、データ記憶ディスク２と、読み取り／書き込みヘッド３と、前記データ記憶ディスク２をスピンドル４の回りに回転させるための図示されていないドライブと、データを転送するためにヘッド３をディスク２の所定の位置に移動させるためにヘッド３を軸５の回りに回転させる図示されていないサーボとを有する。ヘッド３は、読み取り及び書き込み回路と、前記ディスクドライブのコントローラ６の一部であるサーボ回路とによって制御される。コントローラ６は更に、データリクエストに応じてかようなリクエストを対応する数のディスク２のフォーマット特性に変換するフォーマッタ回路を有する。かようなデータリクエストは、インターフェース及びインタフェース回路によって、ホスト７から受信されても良い。更にコントローラ６は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ及び例えばバッファメモリのようなＲＡＭを有する。
【００２９】
ディスク２は、フォーマットアーキテクチャに従って、それぞれが複数のトラックを有するゾーン９、１０及び１１から成る群から選択された種類の複数のフォーマット特性を含む。トラックは複数のブロック１２、１３及び１４に分割される。好ましくは全てのブロック１２、１３及び１４は、同一のサイズのデータ容量を持つ。トラック毎のブロックの数はトラック毎に又はゾーン毎に変化するため、前記ブロックの幾つかはサーボウェッジ（wedge）１５によって分割されても良い。サーボウェッジは、車輪のスポークスのように、前記ディスクのまわりに半径方向に、均等に離隔されても良い。ディスクドライブ１が複数のディスク２のための複数のヘッド３を含む場合は、同一の半径にあるディスク２のトラック８と更なるディスクの対応するトラック８とは、シリンダと呼ばれる。この場合、各トラックはそれぞれシリンダを割り当てる。更に従来のドライブにおいては、ディスク２の内周におけるトラック又は複数のトラックとして、離れた予備エリア１６がディスク２に備えられる。かような離れた予備エリアは従来、ディスクの残りのエリア上の更なる周において均等に離隔された予備トラックとして備えられても良い。
【００３０】
離れた予備エリアの数、サイズ及び割り当ては、製造者及び製品系列に依存して、異なるハードディスクのドライブに対して異なっても良い。例えば、図２ａに示されるように、アドレス空間において均等に離隔された幾つかの離れた予備エリア１６があっても良い。また図１に示されるように、ユーザがアドレス指定可能なエリアの外の、内側の径に配置されたただ１つの離れた予備エリア１６があっても良い。
【００３１】
各データ記憶装置、とりわけディスクドライブは、その構造及び処理に依存して、最大のサービス時間を持ち得る。ドライブの前記最大のサービス時間は、データ転送と最大のアクセス時間との総時間であり、式Ｔ＝ＡＸ＋Ｂを利用して算出されることができる。パラメータＡは、時間／セクタで表現される、単一のセクタの転送時間である。パラメータＸは転送されるべきセクタの数であり、パラメータＢはシーク時間と回転待ち時間との合計である最大アクセス時間である。回転待ち時間は、とりわけ、しかし限定するものではないが、読み取り／書き込みヘッドが次のトラックに切り換わる必要がある場合に生じる。本発明の好適な実施例においては、後者は有利にも完全な１回転に制限される。
【００３２】
従来のドライブが当該サービス時間内にリクエストを終了することができない場合がある。かような場合の例は、誤り訂正符号の誤り、衝撃及び振動によるサーボ誤り、及びハードの誤りによる再試行である。ハードの誤りはメディアの欠陥によって引き起こされ、従来はドライブの欠陥処理によって対処される。幾回かの再試行によっても誤り訂正符号誤りが訂正されることができない場合、当該誤りはことによるとメディアの欠陥によって引き起こされている。前記誤りがメディアの欠陥によって引き起こされていることを検証するため、前記ドライブは各欠陥セクタにメディアテストを実行する。前記メディアテストは書き込み／読み込み検証から成り、疑わしいセクタが幾回か書き込まれる及び読み込まれる。これらテストのいずれかが失敗した場合、前記セクタはグロウンディフェクト（grown defect）であり、従来離れた予備セクタに割り当てられる。図２ａは、ヘッド３と共にデータ記憶ディスク及び２つの離れた予備エリア１６を含む複数のトラック８の模式的な図を示す。
【００３３】
図２ｂは、ディスク２の回転方向１９に円周方向の角度１８で、内側のトラック８ｂに隣接する外側のトラック８ａの従来のトラックのずれ（skew）１８を模式的に示す。トラック８ａ及び８ｂの、開始セクタと呼ばれる対応する最初のセクタは、２０ａ及び２０ｂとして示される。
【００３４】
図２ｂに示されるように、トラックのずれは、回転待ち時間を最小化するためにハードディスクドライブにおいて利用される。回転待ち時間は、ドライブが連続的なデータをアクセスするために次のトラックに切り換わる必要がある場合に生じる。従来ずれは、ヘッド３が次のトラック８ｂにおいて安定し次のトラック８に切り換えられた後に位置情報を読み込むための十分な時間を持つことを確実にするために、十分に大きい。かような位置情報は通常、各トラック上のサーボウェッジ１５に含まれる。サーボウェッジはまた、車輪のスポークスのようにディスク上に均等に離隔されても良い。それ故、トラックのずれは、隣接するトラックにおける対応するセクタの、互いに対する円周方向１９への相互のシフトを提供する。トラックのずれのため、例えばトラックの対応するセクタは半径方向に直線に沿って配置されず、代わりに図１に示されるような曲線１７に沿って配置される。
【００３５】
従来は、製造の間のみ欠陥のあるセクタがスキップされる。図３ａに示されるような好適な実施例においては、グロウンディフェクトとして知られる、前記データ記憶装置の利用の間に発生するものは、論理的なデータシーケンスの連続的な順序を維持するため直後の予備セクタによって置換される欠陥セクタ３である。この手法は、離れた予備エリア中に割り当てられたセクタの置換データにアクセスするために他のトラックをシークする必要性を除去する。グロウンディフェクトとして知られる欠陥がハードディスクドライブのアプリケーションの間に発生した場合、本実施例において、フィールドにおいてかようなスキップ及びずらし方式はアプリケーションの間に適用される。予備エリアは前記ユーザエリア上に、又は例えば本質的にトラックのような複数の少なくとも１つのフォーマット特性のそれぞれにおける予備エリアアレイとして備えられるため、このことは広く制限のない範囲内で当てはまる。アプリケーションの間に発生する欠陥は、もし見つかれば、離れているか又は離れていないかにかかわらず予備セクタに割り当てられる。その後、これら欠陥は前記ユーザエリアにおける連続した空き領域において再割り当てされても良い。
【００３６】
図３ｂに示された状況において、好適な実施例において、物理セクタＰＢＡ３が、例えば図１及び２ａに示されたような離れた予備エリア１６中の置換セクタＳ２に割り当てられる。論理アドレスＬＢＡ３が置換セクタＳ２にマッピングされる。物理セクタＰＢＡ３のずらされたセクタへの変換は、図３ａに示される。このことは、論理−物理アドレスマッピングにおけるシフトだけでなく、対応するセクタの内容のシフトをも可能とする。図３ａの例においては、このことは、論理ブロックアドレスＬＢＡ３は物理ブロックアドレスＰＢＡ４にマッピングされ、ＬＢＡ４はＰＢＡ５にマッピングされ、ＬＢＡ５はＰＢＡ６にマッピングされる等することを意味している。同時に、置換セクタＳ２に配置されたＰＢＡ３の内容はＳ２からＰＢＡ４に再割り当てされる必要があり、ＰＢＡ４の内容はＰＢＡ５に移動されることができる等する。前記フィールドにおける当該ずらしは、例えば予備セクタのような空きセクタが到達されるまで継続されるべきである。さもなければ、例えばセクタが置換セクタに割り当てられる場合におけるように、論理−物理マッピングにおける不連続が存在する。
【００３７】
従来実施されていたような再割り当てのない欠陥セクタの単一の割り当て処理は、ディスクドライブのサービス時間における余分な遅延を引き起こす。ドライブ１が欠陥セクタに遭遇し、該セクタを離れた予備セクタ１６に割り当てることを決定した場合、ヘッド３は前記ユーザエリア中の前記欠陥セクタを持つトラックから、離れた予備エリア１６中の予備セクタが配置されたトラックへと移動させられる。正しい予備セクタが読み取り／書き込みヘッド３の下に回転させられたとき、データが前記予備セクタに書き込まれる。次いで、前記ドライブが読み取り又は書き込みを再開する必要がある場合、前記ヘッドは前記欠陥セクタが見つけられた元のトラック８へとまた移動させられる。離れた予備エリア１６に割り当てられたセクタの検索及びアクセスのため、この処理は余分な時間を費やす。ヘッド３は前記予備セクタにおいて読み取る又は書き込むために離れた予備エリア１６中の前記予備セクタに移動する必要があり、ヘッド３は読み取り又は書き込みを再開するために移動して戻る必要がある。それ故リアルタイムのオーディオビデオのアプリケーションにおいては、誤りが発生した場合に、従来のデータを処理する方法及び従来のデータ記憶装置は、最大のサービス時間を保証し得ない。代わりに誤った又は不完全なデータを前記ホストに配信し、前記誤りが考慮に入れられる必要があることをレポートする。１以上の誤ったセクタを持つデータプールにアクセスする場合、前記ドライブは前記最大のサービス時間内でリクエストを終了することもできないであろう。
【００３８】
図４は、予備セクタＳから成る予備エリアＳＡに割り当てられたセクタを、ユーザエリアＵＡ中のずらされた又はスキップされたセクタにどのように変換するか、及びそれによりリクエストサービス時間における遅延をどのように防止するかを示す、好適な実施例による例を示す。前記ずらし及びスキップ方式が、グロウンディフェクトＢについての、前記ディスクドライブの利用の間の再割り当てに適用される。前記セクタは、セクタＦから成る連続的な空き領域に再割り当てされる。予備エリアＳＡは図１及び２ａの離れた予備エリア１６であっても良いし、又は図６に示されたような各トラックに本質的に割り当てられた予備エリアＳＡであっても良いし、又は割り当て単位とりわけ本質的に図７に示されるような各割り当て単位に割り当てられた予備エリアＳであっても良い。当該方式は、離れた予備エリア１６に割り当てられたセクタに比較してずらされたセクタは、より少ない又は殆ど無視できる性能の損失のみを引き起こすという着想に依拠している。提案される概念によれば、とりわけオーディオ−ビデオのアプリケーションに対して、リクエストサービス時間を保証することが可能である。離れた予備エリア中に割り当てられたセクタを含むデータプールにアクセスが為される場合であっても、これらのセクタはユーザエリアＵＡ中の連続した空き領域Ｆに再割り当てされるため、このことは真である。
【００３９】
詳細には、好適な実施例による提案される概念は、以下のように働く。
【００４０】
以上に概説したように、論理−物理マッピングにおける不連続が存在し得る。このことは、セクタが離れた予備エリア１６に割り当てられるときに当てはまる。前記マッピングにおけるかような不連続は、「バブル（bubble）」と呼ばれる。それ故、離れた予備エリア１６への欠陥セクタの割り当ての場合、バブルは予備エリアの方向に移動するのみで、依然存在し続ける。前記バブルは、十分な数の空きセクタを持つ空きエリアに到達した場合にのみ、消滅する。かような空き領域は、提案される概念による好適な実施例において提供される。
【００４１】
図４の例においては、製作の欠陥のみが、物理ブロックアドレスＰＢＡ１５における欠陥セクタのため製造の間にセクタのずらしによって１度のみ提供される。このことは、論理ブロックアドレスＬＢＡ１５において図４の第１の行における不良セクタとして、Ｂによって示される。
【００４２】
図４の第２の列におけるＰＢＡ２における更なるグロウンディフェクトについてＢによって示されるように、更なるグロウンディフェクトが発生し得る。論理ブロックアドレスＬＢＡ２を用いて表示された前記グロウンディフェクトの対応するデータは、図４の第２の行のＰＢＡ１０において「２」により示されるように、予備エリアに割り当てられマッピングされる。更なるステップにおいて、図４の第３の行におけるＰＢＡ１、ＰＢＡ３及びＰＢＡ４におけるＦにより示されるような、前記ユーザエリア中の連続する空き領域のサイズについての情報が提供される。かような情報は有利にも前記ホストによって前記ドライブに供給され、好ましくは単に新たに解放されたエリアではなく最大の連続する空きエリアを宣言する。このことは、前記ハードディスクが全体のディスクについて空きリストを常に把握している必要がないことを意味する。図４の第３の行において示されるように、前記ドライブは当該情報を論理セクタを再割り当てするために利用する。再割り当てされたセクタＬＢＡ２はずらされ、ずらしが終了する前記空きエリアの端において新たなタイプのバブルセクタが出現し、再マッピングされる。前記アプリケーションが前記バブルにオーバーラップする新たな空きエリアを宣言するとすぐに、図４の行４において示されるように、前記バブルは当該エリアの端に移動させられる。このことは、最終的に前記アプリケーションが、図４の行５において示されるように、前記ユーザエリア中の十分なサイズを持つ連続する空き領域にバブルが移動することを可能とする空き領域を宣言するまで繰り返される。このとき、グロウンディフェクトＢは、再マッピングされた又は置換されたセクタよりも少ない性能の損失を引き起こす、通常のずらされたセクタに変化させられる。
【００４３】
有利にも、前記バブルは再マッピングされたセクタよりも少ない性能の損失を引き起こす傾向がある。なぜなら、実際には前記バブルの再マッピングは割り当て単位の端において発生するからである。バブルについては、前記ハードディスクドライブは、通常のデータ転送の最後において前記再マッピングされたバブルの位置に常に移動することができる。
【００４４】
図４に概説されたような概念は、ディスク空間が動的に利用される場合に最も良く働く。このときバブルは、十分に多い「空き」宣言のある、とりわけ十分に多いオーバーラップする「空き」宣言のある空き領域にのみ移動し得る。とりわけ提案される概念は、例えばＴｉＶＯ社のもののようなアプリケーションといった個人向けのビデオレコーダのようなアプリケーションにおいて良く働く。上述した種類のアプリケーションは通常、好適な番組のプロファイルを常に把握するために、例えば電子番組ガイドを含むサービスを有する。かような目的のため、ハードディスクドライブ若しくはＤＶＤのようなデータ記憶装置、又は提案された種類のデータ記憶媒体上のデータを処理する方法は特に好ましい。これは、上述した種類のアプリケーションについては殆どのディスク内容が数日のうちにリフレッシュされるからである。
【００４５】
バブルは、ずらされた又は再マッピングされたセクタと同じ余分のデータ記憶容量を必要とすることに留意されたい。一方バブルは、前記バブルの現在の位置についての１つの余分な管理のアイテム、即ち「空き」宣言の端を必要とする。
【００４６】
有利にも、再マッピングされた欠陥に向かって下方向に移動する下方向バブル、又は上述したような上方向バブルを定義することも、前記ハードディスクドライブにとって可能である。前記下方向バブルが再マッピングされた欠陥に又は上方向バブルにおいて遭遇した場合、該バブルは単一のずらされたセクタの中に消滅する。このことは、前記ずらされた状態への実際の到達の統計を改善する。一方前記下方向バブルは、その寿命の間余分の予備セクタを要し、幾つかの余分な管理を必要とする。
【００４７】
特殊なオーディオビデオ命令が前記再マッピングされたセクタにアクセスしない方式においても、前記バブル方式は有利である。従来再マッピングされたセクタは常に同一の場所にある誤りに対応する。これをバブルに変換することは、前記誤りを有利に空きエリアの端に向かって移動させる。これにより、新たな誤りが単一の損失したクラスタにバブル化され得る。前記バブルが更に上方向に移動するにつれて、該バブルは前記ハードディスクの空きエリアにおいて消散する。プロトコル等のような更なる手段が、このことを保証された方式にするために前記ホスト側に備えられる。単純なアプローチにおいてさえも、提案される概念は前記システムを徐々に一掃することを支援する。
【００４８】
解放コマンドの後の結果の論理的な不良セクタについて前記ホストに通知する単純な誤りレポートメカニズムが、有利にも適用される。ハードディスクドライブの予備エリアが完全に満たされている場合、前記ディスクはかような場合において単にセクタが不良であることを宣言する。このことは、バブルのずらし方式が依然として有利である場合である。このことは幾つかの不良セクタを、次いで前記ホストによって回避されることのできる単一の論理アドレスエリアに一掃するためのメカニズムを提供する。ここでもまた解放コマンドの後の誤りレポートメカニズムが好ましい。
【００４９】
有利にも上述の方式は前記ドライブに動作の責任を負わせる。該ドライブは欠陥管理についての全ての知識を持つ。必要となり得る唯一のことは、前記ホストからの空き情報及び動作させるためのバブルの新たな概念である。
【００５０】
前記ホストのファイルシステムは非常に類似した動作を行なうことができ、必要であれば実際により多くの予備エリアを確保し又は生成する。最小限の要求は、前記ホストが前記ハードディスクの再割り当てされたセクタを、最善には標準化された方法で、見出すことができることである。最も単純なアプローチはこのとき、再マッピングされたセクタを中に持つクラスタを再利用しないことである。従来このことは、典型的な数百、数千又は更には数万のセクタのクラスタサイズを持つオーディオビデオシステムについては非常にコストがかかり得る。かような甚大な空間の損失を回避するため、以上に概説されたバブルのようなアプローチを含む、幾つかの方式が実施化されることができる。提案される方法は、大きなリクエストにおける不良の又は再マッピングされたセクタをスキップするための効率的なメカニズムを常に提供する。
【００５１】
大きなリクエストをより小さなものにカットすることは可能だが、現在の１２８ｋバイトのリクエストサイズ制限に関連するものに類似した性能の不利益を持つ。代替は、既知の不良セクタが将来除外されるべきであることを前記ディスクに通知するメカニズムを追加することである。好ましくは、このことはセクタ毎に前記ホストによって開始される。なぜなら、前記ホストにとっても、前記ずらし方式が空きエリアにおいて単に容易であるからである。このアプローチの利点は、前記ホストが容易により多くの予備エリアを生成することができる点である。ホストとハードディスクドライブとの間のわずかにより多くのプロトコルの必要性が、ほんの小さな不利点である。
【００５２】
図５において、トラックベースの予備と組み合わせられたバブル欠陥管理が、更に好適な実施例として示される。上述の方式と組み合わせて、図６ａ及び図６ｂに更に示されるように、幾つかの予備セクタの予備エリアアレイＳＡが各トラック８に本質的に備えられる。これにより、有利にも全体の予備エリアが部分的に又は完全に解放され得る。図５の第１の行に例示されるように、ＰＢＡ３及びＰＢＡ４を持つ物理セクタが、それぞれＰＢＡ６及びＰＢＡ７の予備セクタに再割り当てされる。その後、前記セクタはずらされ、ＰＢＡ７の予備セクタが解放される。提案される実施例によれば、予備エリアアレイ中のＰＢＡ１３のセクタが代わりに利用される。
【００５３】
各トラックにおいて予備セクタを確保しておくことは、ドライブの容量及び性能を義性にすることを意味する。トラック毎により少ないセクタがあるため、各ディスク回転において読み取られる又は書き込まれるデータもより少なくなる。従って、各トラックに可能な限り少ない予備セクタを持つことが望ましい。一方、トラック上の全ての予備セクタが占有されることは望ましくない。この場合、更なるグロウンディフェクトが、他のトラック上の予備セクタに再割り当てされ、性能の損失を引き起こし、リクエストサービス時間がまた保証されなくなるであろう。ここでもまた、かような場合においては、提案される概念による、再割り当てされたセクタのずらされたセクタへの変換が、上述したように為されても良い。前記ホストと前記ドライブとの間の余分なプロトコル、及び以上に概説されたように生成されるバブルのための余分な管理といった小さな不利点を除去するため、前記変換は自動的に行なわれても良い。前記ホストからの前記余分な空き情報は、更なる好適な実施例について概説されるように、不必要となる。
【００５４】
オーディオ−ビデオアプリケーションにおいては、数メガバイトのブロックが各ディスクアクセスにおいて転送される。かようなブロックは多くのトラックを含む。例えば４ＭＢのブロックは、外側の径においてトラック毎に８００個のセクタを持つ現在のハードディスクドライブにおいては１０個以上のトラックを含む。各トラック又は割り当て単位において予備セクタがあるため、前記ドライブは、各書き込みアクセスの範囲内での再割り当てによって、割り当てられたいずれのセクタをも離れた予備エリアにずらすことができる。このようにして、前記再割り当てされたセクタのずらしは、前記ホストの介在なしに自動的に為されることができる。更に、論理−物理アドレスマッピングは本質的に前記ハードディスクドライブコントローラにおいて為されるため、このことは実行時に為されることができる。各書き込みアクセスの範囲内に予備セクタがない場合であっても、前記変換は依然として自動的に為されることができる。その結果は、バブルが前記システムに導入されるということである。
【００５５】
例えば図６ａ及び６ｂに示されるように、前記ディスクに渡って分散された幾つかの予備エリアＳＡ及びＳがあり、これらのいずれかが一杯である場合、一般に再割り当てされたセクタのずらされたセクタへの変換は、予備エリアＳＡを解放するために利用されることができる。
【００５６】
グロウンディフェクトは有利にも、最も近い利用可能な予備セクタＳＡ及びＳに再割り当てされる。
【００５７】
有利にも、各トラック８ａ及び８ｂ上の予備セクタＳＡは、開始セクタ２０ａ及び２０ｂ又はサーボウェッジに先立って配置され、図６ｂにおける参照記号２８によって示されるようにトラックのずれ１８はそれぞれ拡大される。図６における曲線の点線２１は、トラックの切り換えの間の、前記ディスクドライブの読み取り／書き込みヘッドの動き２１を示す。当該線は、トラックｎからのトラック切り換え２１の際に、前記拡大されたトラックのずれ２８のため、予備セクタ２２ｂ及び開始セクタ２０ｂを読み取る又は書き込むために既にヘッダ３が新たなトラックｎ＋１上に配置されていることを示す。トラックｎの予備セクタ２２ａは開始セクタ２０ａ又はサーボウェッジに先行する。
【００５８】
グロウンディフェクトは好ましくは最も近い利用可能な予備セクタＳＡに再割り当てされる。前記最も近い予備エリアが占有されているために、グロウンディフェクトが更に遠くに再割り当てされる必要がある場合、対応する性能の損失はわずかに大きくなる。
【００５９】
ここでもまた以上に概説されたようなメカニズムは、予備エリアＳＡが一杯である場合に予備空間を開放するために、リアルタイムのアプリケーションにおいて特に有利に適用される。
【００６０】
従来のハードディスクドライブは、論理ブロックアドレスを誤り訂正符号に組み込んでいるため、各セクタの誤り訂正符号（ＥＣＣ）のために前記ドライブの論理−物理アドレスマッピングにおいて為された何らかの変化が更新される必要がある場合、ディスクの少なくとも一部が上書きされる必要がある。それ故、有利に上述の方式を提供するために、論理ブロックアドレスの代わりに物理アドレスとりわけ物理ブロックアドレスが、誤り訂正符号（ＥＣＣ）において利用される。
【００６１】
本発明の好適な実施例と考えられるものが示され説明されたが、形態又は詳細における種々の変形及び変更が、本発明の精神から逸脱することなく容易に為され得ることはもちろん理解されるであろう。それ故、本発明はここで示され説明されたそのものの形態又は詳細に限定されるものではなく、ここで開示された及び以下の請求項に記載されるような発明の全体に満たないものに限定されるものでもないことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】先行技術のハードディスクドライブ。
【図２（ａ）】離れた予備エリアを持つ先行技術のハードディスクドライブ。
【図２（ｂ）】従来のずれを持つ先行技術のハードディスクドライブ。
【図３（ａ）】好適な実施例におけるセクタのスキップ及びずらしの方式。
【図３（ｂ）】好適な実施例による、グロウンディフェクトによる欠陥セクタのための予備エリアへの割り当て及びマッピング方式。
【図４】本発明の好適な実施例による、元々予備エリアにマッピングされたグロウンディフェクトデータの、ユーザエリア中の連続した空き領域への繰り返される部分的な再割り当て及び再マッピングの例。
【図５】データ記憶ディスクの各トラックに本質的に備えられた離れていない予備エリアアレイに関する、更なる好適な実施例の例。
【図６（ａ）】好適な実施例による、ハードディスクドライブ上の離れていない予備エリアアレイの一部である離れていない予備セクタ。
【図６（ｂ）】好適な実施例による、各トラック上の予備エリアアレイを考慮に入れる、ハードディスクドライブ上の拡張されたずれ。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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