(57)【要約】  リアルタイム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の保証された要求サービス時間を必要とする。この要件は、サービス時間の何らかの予期せぬ遅延により、常に満たされるとは限らない。このような遅延の原因の１つは、欠陥即ち不良セクタの置換である。到達時読取書込方法と組み合わせて、各トラックに予備セクタを配置すると共にトラックスキューを延長することにより、セクタの置換によるサービス時間の余分な遅れを防止することができる。
2005516329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にはデータ記憶ディスクを有するディスクドライブのようなデータ記憶媒体を備えるデータ記憶装置であって、前記データ記憶媒体は少なくとも１つの複数のフォーマット機構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ると共に、該媒体上に規定されたユーザ領域及び予備領域を有する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領域アレイを設け、これら予備領域アレイの各々が、実質的に前記少なくとも１つの複数のフォーマットアーキテクチャの各々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２】
請求項１に記載のデータ記憶装置において、複数のトラックの各々が実質的に少なくとも１つの予備領域アレイを有していることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のデータ記憶装置において、予備領域アレイが少なくとも１つから百まで、特には１０までの予備セクタを、有利にはトラック当たり５つの予備セクタを有することを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の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が２つの隣接するトラック（ｎ，ｎ＋１）に対して、２つの隣接するトラック（ｎ，ｎ＋１）の対応するセクタの周方向における位置の相対ずれであるようなスキューを設けることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデータ記憶装置において、外側のトラック（ｎ）のセクタが内側のトラック（ｎ＋１）の対応するセクタに対して前記ディスクの回転方向に向かって周方向にずらされ、特に、該ずれが前記ディスクの回転の際のトラック切り換えの間において通過される少なくとも最小数のセクタ及び／又は対応するトラックに割り当てられた予備領域アレイにより含まれる複数の予備セクタを含むことを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のデータ記憶装置において、スキューが１ないし１０の複数のセクタにより延長されることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項７】
請求項４ないし６の何れか一項に記載の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前記スキューを前記予備領域アレイの大きさに相関させて設定するためのパラメータを設けることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のデータ記憶装置において、制御電子回路、マイクロプロセッサ及びメモリを有するコントローラが設けられ、該コントローラにおいてバッファメモリはデータを中間記憶するように構成され、前記コントローラは該中間記憶を記録するように構成され、当該記憶装置をホストに接続するインターフェースが更に設けられていることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項９】
特には請求項１に記載のデータ記憶装置であるようなデータ記憶装置を扱う方法であって、前記データ記憶装置は複数のフォーマット機構を有する所定のアーキテクチャでフォーマットされると共に、規定されたユーザ領域及び予備領域を有するようなデータ記憶媒体を有し、ホストのデータ要求に際して、コントローラが前記データの少なくとも１つのフォーマット機構、特には少なくともトラック及びセクタを設け、前記媒体は回転され、前記フォーマット機構にアクセスしてデータを転送するためにヘッドが移動及び作動されるような方法において、
前記フォーマット機構は複数の予備領域アレイを設け、前記予備領域アレイの各々は実質的に前記フォーマット機構の各々に、予備領域がトラック切り換えの前に少なくとも１回前記ヘッドを超えて通過されるように、割り当てられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記フォーマット機構が、ゾーン、シリンダ、トラック及びブロックからなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の方法において、予備領域アレイが、トラック切り換えの後に少なくとも１回、特にはトラック切り換え後に実質的に最初に前記ヘッドを超えて通過されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９ないし１１の何れか一項に記載の方法において、前記予備領域アレイは、前記媒体の回転当たり少なくとも１回前記ヘッドを超えて通過されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９ないし１２の何れか一項に記載の方法において、データは前記ヘッドが前記フォーマット機構上、特には前記コントローラにより決定されるトラック上に配置されるやいなや転送されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記データは順次転送されると共にバッファメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）に順番通りに中間記憶され、前記データ転送はコントローラにより記録され、次いで前記データは前記バッファメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）から読み出されて前記ホストに論理順に送信されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのフォーマット機構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であって、該媒体上に規定されたユーザ領域及び予備領域を有するようなデータ記憶媒体を有するデータ記憶装置に関する。更に、本発明は、複数のフォーマット機構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であって、該媒体上に規定されたユーザ領域及び予備領域を有するようなデータ記憶媒体を有するデータ記憶装置を扱う方法であって、ホストのデータ要求があると、コントローラが前記データの少なくとも１つのフォーマット機構を設け、上記媒体が回転され、上記フォーマット機構にアクセスしてデータを伝送するためにヘッドが移動及び駆動されるような方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＭＰＥＧ符号化ビデオ等のマルチメディアストリームを記録するハードディスク型装置は、データをディスクに記録し、データを読み戻すためにリアルタイムファイルシステムを必要とする。リアルタイムファイルシステムは、全てのファイルを時間内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には成功することができない場合がある。従来、この場合には２つのオプションが存在する。即ち、データを書き込むのが遅すぎるか、又は未書き込みのデータの幾つかを破棄してしまうことである。第１のオプションは、典型的には記録に関してバッファのオーバーフローを生じるであろうが、これは重大なデータの損失に繋がる。第２のオプションも、データの損失に繋がり得る。伝統的なデータ指向オペレーティングシステムは、リアルタイム要件は有しておらず、最大のデータの完全さを狙い、適切に実行されるまで各コマンドの完了を遅延させる。
【０００３】
特に、リアルタイムな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要求サービス時間を必要とする。この要件は、サービス時間の何らかの予期しない遅延により、常に満たされるとは限らない。置換セクタ、即ち欠陥セクタのデータがディスク上の離れた予備領域に割り付けられること、が斯様な遅延の理由の１つである。斯かる遅延は、主に、置換セクタを検索し、当該欠陥セクタのデータが割り付けられている遠隔予備領域をアクセスすることから結果として生じる。従来、この様な遠隔予備領域は、当該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又は複数のトラックに配置される。従って、トラックの切り換え及びシーク時間が上記のような遅延を生じさせる。
【０００４】
米国特許第6,101,619号には、置換セクタを通常のデータアクセスに続く好ましくは後の時間にアクセスすることにより、検索の数を低減させる方法が提供されている。米国特許第5,166,936号及び国際特許出願公開第WO98/03970号には、欠陥の更なるアクセスを防止すべくデータの良好なトラックを構築するために、トラックの低レベルフォーマッティングが提案されている。このような対策には大きな努力が掛かり、アイドル時間でしか実行することができない。更に、斯様なトランザクションシステムは電源異常から保護されねばならない。予備トラックは、通常は、例えば米国特許第6,201,655号及び米国特許第5,822,142号に開示されているように、予備領域トラックの形で遠隔予備領域として設けられる。
【０００５】
これらの方法は依然としてトラック切り換えを必要とし、従って、欠陥領域へのアクセス又は欠陥、置換若しくは割り付けセクタを含むようなブロックへのアクセスの場合には、依然として要求サービス時間を保証することはできない。
【０００６】
順次のデータにアクセスするために読取／書込ヘッドによりトラックを切り換えるために要する時間を補償するために、２つの隣接する各トラックの対応するセクタはスキューされる、即ち２つの隣接する各トラックの対応するセクタは周方向に相互にずらされる。これは、ディスクドライブの読取／書込ヘッドが、トラック切り換えの後に隣接するトラックの第１セクタに実質的に直ぐに到達するのを可能にする。このような第１セクタを、以下では開始セクタとも呼ぶ。
【０００７】
米国特許第5,568,806号によれば、スキューは、アクセスされた欠陥がディスク上の同期ゾーンで発生した際における複ディスクシステムにおけるディスクの回転の位相を同期させるために、複ディスクスタックに対し設けられている。このような方法は、アクセスされた欠陥の発生に際して１ディスクの余分な回転の必要性による複ディスクシステムの性能損失を防止することができる。
【０００８】
しかしながら、斯様な方法も、依然として前述したような要求サービス時間を保証することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これが、本発明が生じた処であり、本発明の目的は、ディスク記憶媒体、特には記憶媒体における欠陥のある又は置換されたセクタを含む領域にアクセスした場合にも要求サービス時間を保証することができるように構成されたデータ記憶ディスクを有するようなディスクドライブを具備するデータ記憶装置を規定することにある。本発明の他の目的は、記憶媒体における欠陥のある又は置換されたセクタを含む領域にアクセスした場合にも要求サービス時間を保証することができるような、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置を扱う方法を規定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本装置に関する上記目的は、データ記憶媒体を有するデータ記憶装置、特にはデータ記憶ディスクを有するようなディスクドライブであって、上記データ記憶ディスクが該ディスク上に規定されたユーザ領域及び予備領域を持つ少なくとも１つのフォーマット機構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ているようなディスクドライブにより達成され、本発明によれば、上記フォーマットアーキテクチャは複数の予備領域アレイを設け、これら予備領域アレイの各々が前記少なくとも１つのフォーマット機構の各々に実質的に対応して割り付けられる。
【００１１】
有利には、本装置は読取／書込ヘッドと、ディスクを回転させるドライブと、上記ヘッドを移動させるサーボとを更に有することができる。
【００１２】
元々欠陥領域に対して計画されていたデータが、該欠陥の元々アクセスされるトラックとは異なるトラック又は複数のトラック上の遠隔予備領域に割り付け又は置換又は再マッピングされたとしても、これは重大な性能損失を生じることが理解された。従って、実質的にディスクのフォーマット機構の各々に、特には実質的に各トラックに、少なくとも１つの予備領域アレイを設けることが主たるアイデアである。このアイデアは、欠陥にアクセスされたとしても、欠陥に関するデータを同一のフォーマット機構内の、特には同一のトラック内の予備領域アレイに移すことができるという利点を有している。従って、当該欠陥に関するデータを遠隔予備領域に割り付けるために、当該フォーマット機構の切り換え、特にはトラックの切り換えは必要とされない。
【００１３】
続いて発展された構成が、従属装置請求項に更に記載されている。
【００１４】
如何なる数の予備セクタも設けることができ、当該データ記憶媒体及び該媒体のフォーマットアーキテクチャに依存して選択することができる。この数は、ディスクドライブの特定の使用に従って選択することができる。トラック当たりに、少なくとも１つの予備セクタが設けられるべきである。トラック当たり５個の予備セクタが、合理的な数であると思われる。該数は百までの範囲とすることもできる。該数は、フォーマット機構当たりの合計セクタ数及び／又はデータ記憶媒体及び／又は１セクタの記憶容量を考慮して、選択されるべきである。
【００１５】
予備セクタの数は、斯かるセクタが割り当てられたフォーマット機構に依存し得る。通常、予備セクタの数は、一方においては、欠陥の検出に際して予備セクタのデータ空間が欠陥に関係する全てのデータを入力するのに充分な程大きいように選択される。他方においては、予備セクタのデータ空間は、過度に大きくは選択することはできない。というのは、これは単に予備領域を拡大するのみで、ユーザアプリケーション用に利用可能な空きユーザ領域を減少させるからである。
【００１６】
好ましい継続的に発展された構成においては、上記フォーマット機構は２つの隣接したトラックに対してスキューを設ける。特に、各々の隣接する２つのトラックに対するスキューが好ましい。斯様なスキューは、２つの隣接するトラックの周方向における対応するセクタの位置の相対的ずれである。有利には、外側のトラックのセクタが、内側トラックの対応するセクタに対して、周に沿って当該ディスクの回転方向にずらされる。特に、上記ズレは、当該ディスクの回転に際してトラック切り換えの間において通過される少なくとも最小数のセクタ、及び／又は対応するトラックに割り当てられた予備領域アレイにより含まれる複数の予備セクタを有することが好ましい。この様な発展は、予備領域が、トラック切り換えの前に少なくとも１回、特には当該媒体の回転当たりに１回、読取／書込ヘッドを超えて通過されるのを可能にする。このスキューを適切に設定すると、予備領域アレイが、トラック切り換えの後に少なくとも１回、特にはトラック切り換えの後に実質的に最初に、ヘッドを超えて通過されることを達成することができる。これの利点は、開始セクタが読取／書込ヘッドにより当該トラックの丁度始点において読取／書込処理のために利用可能になるのみならず、複数の予備セクタが利用可能となる点にある。特に、従来のスキューは、読取／書込ヘッドが或るトラックから隣接するトラックへ切り換わると共に該隣接するトラック上で安定するのに要する実効時間に従って設定されている。当該装置の継続的発展型のスキューは、予備領域の大きさ及び読取／書込ヘッドが或るトラックから隣接するトラックへ切り換わると共に該隣接するトラック上で安定するのに要する実効時間を考慮するように延長され及び設定されている。
【００１７】
上記スキューは、１から１０までの複数のセクタにより延長することができる。特に、前記フォーマット機構は、有利には、スキューのパラメータを予備領域アレイの大きさに相関させて設ける。合計のスキューは、ヘッドの安定時間及び予備セクタの数を考慮するために充分に大きくなければならない。また、スキューは著しい性能の損失を防止するために可能な限り小さくなければならない。
【００１８】
他の好ましい継続的に発展された構成では、提案される本データ記憶装置は、制御電子回路部、マイクロプロセッサ及びメモリを備えるようなコントローラを有する。特に、上記メモリはデータの中間記憶を行うように構成されたバッファメモリを有する。更に、該コントローラは上記中間記憶を記録するように構成される。更に、該記憶装置をホストに接続するためのインターフェースが設けられる。この発展型は、読取／書込ヘッドがフォーマット機構上に、特にはデータ記憶ディスクのトラック上に、到達したら即座にデータを転送することを可能にする。このようなデータはバッファメモリに記憶することができ、該記憶は上記コントローラにより記録され、次いで、上記データ転送が完了すると上記バッファメモリにおけるデータ記憶はインターフェースにより正しい論理順序でホストに転送することができる。データの論理順序は、到達時の即座のデータ転送によっては考慮することができないかも知れない。しかしながら、上記バッファメモリの読み出しは、上記コントローラの記録に従って上記のような形で実行することができる。有利には、当該発展型は回転レイテンシ時間を節約する。というのは、データ転送をデータの論理順序とは独立に行うことができるからである。
【００１９】
更に、本発明はデータ記憶装置、特には上述したデータ記憶装置を扱う方法にも繋がる。このようなデータ記憶装置は、複数のフォーマット機構を有すると共に斯かるフォーマット機構上に規定されたユーザ領域及び予備領域を有するような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備え、ホストのデータ要求に際してコントローラが少なくとも１つのトラック及びセクタのような少なくとも１つのフォーマット機構を設け、該媒体は回転されると共に、ヘッドがデータを転送すべく上記フォーマット機構にアクセスするように移動及び駆動される。方法に関する前記目的は、このような方法により達成され、その場合において、本発明によれば上記予備領域アレイの各々は実質的に上記フォーマット機構の各々に対して、予備領域が当該ヘッドを超えてトラック切り換え前に少なくとも１回通過されるように、割り当てられる。
【００２０】
継続して発展された構成が、従属請求項に概略記載されている。
【００２１】
特に、上記フォーマット機構は、ゾーン、シリンダ、トラック及びブロックからなる群から、特にはトラックから選択される。有利には、予備領域は、トラック切り換えの後少なくとも１回、特には実質的にトラック切り換え後の最初に、当該ヘッドを超えて通過されるようにする。好ましくは、予備領域アレイは当該媒体の回転当たり少なくとも１回当該ヘッドを通過されるようにする。
【００２２】
好ましい構成においては、データは、ヘッドが前記コントローラにより決定されたフォーマット機構（特にはトラック）上に位置されるやいなや転送される。本発明の更に好ましい構成においては、データは順番に転送されると共に、即座にバッファメモリに順番通りに記憶され、該データ転送はコントローラにより記録され、次いで、該データは上記バッファメモリから読み出されると共にホストに論理順に送信される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図面を参照して説明する。尚、図面の各図は、従来技術と比較した本発明の好ましい実施例を概略的且つ必ずしも寸法通りではない形態で示している。
【００２４】
図１は、ハードディスクドライブ１の構成を図示し、該ハードディスクドライブは、データ記憶ディスク２と、読取／書込ヘッド３と、スピンドル４の廻りにデータ記憶ディスク２を回転させる図示せぬ駆動部と、ヘッド３を軸５の廻りに旋回させて該ヘッドをディスク２上の所定の位置に移動させ、これによりデータを転送する図示せぬサーボとを有している。ヘッド３は、当該ディスクドライブのコントローラ６の一部である読出／書込電子回路及びサーボ電子回路により制御される。コントローラ６はフォーマッタ電子回路を更に有し、該フォーマッタ電子回路はデータ要求に応じて斯かる要求をディスク２の対応する数のフォーマット機構に変換する。このようなデータ要求はインターフェース及びインターフェース電子回路によりホスト７から入力することができる。更に、コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ、例えばバッファメモリを有している。
【００２５】
ディスク２は、フォーマットアーキテクチャに従って、各々が複数のトラック８を有するゾーン９、１０及び１１の群から選択されるような種類の複数のフォーマット機構を含んでいる。トラックは、複数のブロック１２、１３及び１４に分割されている。好ましくは、全てのブロック１２、１３及び１４は、同じ大きさのデータ容量を有している。トラック当たりのブロックの数はトラックからトラックへと又はゾーンからゾーンへと変化し得るので、斯かるブロックの幾つかはサーボウェッジ１５により分割することができる。サーボウェッジは、車輪のスポークのように、ディスクの廻りに放射状に一様に離隔されることもできる。ディスクドライブ１が複数のディスクのために複数のヘッド３を含まなければならない場合、一つのディスク２のトラック８及び他のディスクの対応するトラック８は同一の半径であり、シリンダと呼ばれる。この場合、各トラックは各シリンダに割り当たる。更に、従来のドライブにおいて、ディスク２上には離れた（遠隔）予備領域１６がディスク２の内周にトラック又は複数のトラックとして設けられている。
【００２６】
遠隔予備領域１６の数、大きさ及び割り付けは、製造及び製品ファミリに依存してハードディスクドライブ毎に相違し得る。例えば、図２ａに示すように、アドレス空間内に一様に離隔された複数の遠隔予備領域１６が存在することもできる。また、図１に示すように、ユーザがアドレス可能な領域外の内側の径に配置された単一の遠隔予備領域１６のみが存在することもできる。
【００２７】
各データ記憶装置（特にはディスクドライブ）は、自身の構造及び処理に依存して、最大サービス時間を有し得る。ドライブの最大サービス時間は、データ転送及び最大アクセス時間の合計時間であり、式Ｔ＝ＡＸ＋Ｂを使用して計算することができる。パラメータＡは、セクタ当たりの時間で表された単一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は最大アクセス時間で、シーク時間と回転レイテンシ時間との和である。回転レイテンシ時間は、専らではないが特には、読取／書込ヘッドが次のトラックに切り換わらなければならない場合に結果として生じ得る。本発明の好ましい実施例においては、後者は有利にも完全な１回転に制限される。
【００２８】
従来のドライブが要求を、この最大サービス時間内に完了することができない場合が存在する。このような場合の例は、エラー訂正コードエラーによる再試行、衝撃及び振動によるサーボエラー及びハードエラーである。ハードエラーは、媒体の欠陥により生じ、従来はドライブの欠陥管理により処理されている。エラー訂正コードエラーが数回の再試行により訂正することができない場合、多分、これは媒体の欠陥が原因である。該エラーが媒体の欠陥に起因することを検証するために、当該ドライブは各欠陥セクタに対して媒体テストを実行する。媒体テストは書込／読取検証からなり、そこでは、疑わしいセクタが数回にわたり書き込み及び読み出される。斯かるセクタの何れかが失敗した場合、該セクタは成長した欠陥であり、従来は遠隔予備セクタに割り当てられる。現場で発生する欠陥は、以下では成長した欠陥と呼ぶ。
【００２９】
図２ａは、ヘッド３及び２つの遠隔予備領域１６を含む複数のトラック８を備えるようなデータ記憶ディスクの概念図である。
【００３０】
図２ｂは、ディスク２の回転方向１９への周方向の角度１８による、内側トラック８ｂに隣接する外側トラック８ａの従来のトラックスキューを概念的に示している。トラック８ａ及び８ｂの対応する開始セクタは、２０ａ及び２０ｂとして図示されている。図２ｂに示すように、ハードディスクドライブにおいてはトラックスキューを、連続したデータにアクセスするためにドライブが次のトラックに切り換えなければならない場合に結果として生じる回転レイテンシ時間を最小化するために使用することができる。これが、図２ｃではヘッド３の動き２１により図示されている。従来、スキューは、ヘッド３が次のトラック８ｂ上で安定するための充分な時間を有することを保証するために充分に大きくされている。
【００３１】
トラックスキューは、隣接するトラックにおける対応するセクタの周方向の相互間の相対的ズレを設ける。トラックスキューにより、例えばトラックの対応するセクタは半径方向においては直線に沿って配置されるのではなく、代わりに図１に示されるような湾曲したライン１７に沿って配置される。
【００３２】
更に、図２ｃにおいて、符号２２は読取／書込動作を示し、符号２３はシーク動作を示している。連続するデータ転送の間におけるシーク動作を防止するために、欠陥セクタが遠隔予備領域に再割り付けされるのを防止することが有利である。
【００３３】
従来は、製造の間においてのみ、欠陥セクタはスキップされている。
【００３４】
図３ａに示す好ましい実施例において、当該データ記憶装置の使用中に発生した、成長した欠陥として知られている欠陥セクタ３は、論理データ系列の連続する順序を維持するために直ぐ次の予備セクタにより置換することができる。この技術は、遠隔予備領域に割り当てられたセクタの置き換え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取り除く。成長した欠陥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なら、斯様なスキップ及びスリップ方法は、好ましい実施例においてはアプリケーションの間において、即ち現場で適用することができる。これは、広い限界のない範囲内で適用可能である。というのは、予備領域は実質的に少なくとも１つの複数のフォーマット機構（特には、トラック）の各々に対して設けることができるからである。従来、アプリケーションの間に発生する欠陥は、見付かったならば、他のトラックにおける遠隔予備セクタに割り当てられている。
【００３５】
図３ｂに示すような状況においては、物理セクタPBA3は同一のトラック上の予備領域アレイにおける置換セクタＳ２に割り付けられる。従って、このような予備領域アレイは遠隔予備領域ではない。論理アドレスLBA3は、同一のトラック上の上記予備領域アレイにおける置換セクタＳ２にマッピングされる。現場での物理セクタPBA3のスリップされたセクタへの変換が、図３ａに示されている。これは、現場において論理から物理へのアドレスマッピングにおけるシフトを可能にするのみならず、対応するセクタの内容のシフトも可能にする。これは、図３ｂの例においては、論理ブロックアドレスLBA3が物理ブロックアドレスPBA4にマッピングされ、LBA4がPBA5にマッピングされ、LBA5がPBA6にマッピングされ、等々となることを意味する。
【００３６】
他の発展例では、同時に、同一トラック上の置換セクタＳ２に配置されるPBA3の内容はＳ２からPBA4に移動させることができ、PBA4の内容はPBA5に移動されねばならず、等々となる。現場における該スリップ処理は、空きのセクタ、例えば同一トラックにおける予備領域の予備セクタに到達するまで継続されるべきである。さもなければ、セクタが他のトラック上の遠隔置換セクタに割り付けられる場合に当てはまるように、論理から物理へのマッピングに不連続が存在することになる。
【００３７】
従来、欠陥セクタの割り付け処理は、ディスクドライブのサービス時間の余分な遅延を生じさせた。ドライブ１が欠陥セクタに出会い、該欠陥セクタを遠隔予備領域１６に割り付けることを決定すると、ヘッド３はユーザ領域に該欠陥セクタを持つトラック８から、予備セクタが遠隔予備領域１６に割り付けられているトラック８へ移動される。正しい予備セクタが読取／書込ヘッド３の下で回転されている場合は、データは該予備セクタに書き込まれる。次いで、当該ドライブが読み取り又は書き込みに戻らなければならない場合、当該ヘッドは、上記欠陥セクタが発見された元のトラック８に戻される。この処理は、遠隔予備領域１６に割り付けられたセクタを検索しアクセスすることにより余分な時間を費やす。即ち、ヘッド３は予備セクタにおいて読み取り又は書き込むために遠隔予備領域１６における該予備セクタまで移動されねばならず、そして、該ヘッド３は読み取り又は書き込みに戻るためにトラック８に戻らなければならない。従って、リアルタイムなオーディオ／ビデオアプリケーションにおいては、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、エラーが発生した場合に最大サービス時間を保証することができない。代わりに、誤った又は不完全なデータがホスト７に送られること及び該エラーを報告することを、考慮しなければならない。１以上の誤ったセクタを伴うデータ集合にアクセスする場合も、ドライブは要求を最大サービス時間内に完了することはできない。
【００３８】
図４ａに示す実施例は、遠隔予備セクタへのシーク動作を防止するために各トラック３１上に予備セクタ３０を設けている。このようにて、欠陥セクタがアクセスされたような場合においてさえ、最大サービス時間を保証する。要求されたデータが１つのトラック上で且つトラック境界内に位置している場合は、斯かるデータは、当該トラックが再割り付けされたセクタを含んでいても、これら再割り付けされたセクタの数がトラック３１上の予備セクタ３０の数を超えない限り、１ディスク回転内で転送することができる。該好ましい実施例によれば、各トラックが限られた数の再割り付けセクタを各トラックの予備領域３０内に含んでいても、複数の完全なトラックを最大サービス時間内に転送することができる。
【００３９】
他の好ましい実施例においては、トラックスキューが改善される。例えば、要求されたデータの集合がトラックの境界を跨って位置すると共に、複数の完全なトラックではなく、且つ、物理トラックに整列されいないと共に最後のトラック上に置換されたセクタを含むような場合、斯かるデータは従来の方法によれば最大サービス時間内には転送することができない。更に詳細には、連続したトラック上に位置する連続したセクタ、例えば図４ｂに示すようなトラックｎの最後のセクタ及びトラックｎ＋１上の最初のセクタ、を転送しなければならない場合、トラックｎ＋１の最初のセクタが欠陥セクタで、該トラックの終わりに位置する予備セクタに割り付けられているとの仮定の下では、最悪の場合、トラックｎ上のセクタにアクセスするために先ず完全な１回転分又なければならない。そして、ヘッドが次のトラックに切り換えられた後、上記置換されたセクタにアクセスするために、更に完全な１回転待たなければならない。この場合、当該サービス時間は、最大サービス時間を完全な１回転分、より正確には１セクタの転送時間を引いた完全な１回転分、だけ超えることになる。
【００４０】
このような動作は、上記予備セクタがトラック切り換え後に最初にアクセスされるようにすれば解決することができる。図４ｂに、そして図４ｃにおける読取／書込ヘッド３の動き４１により示されるように、上記問題は好ましい実施例により従来のトラックスキュー１８から延長トラックスキュー４８まで延長することにより解決することができる。該延長は、予備セクタ４０ｂが常にトラック切り換え４１の後に最初にアクセスされると共に、予備セクタ４０ａが常にトラック切り換え４１の前にアクセスされるように、調整される。読取／書込ヘッド３の動き４１により示されるように、要求されたデータ集合がトラックｎの中間で開始する場合にも最大サービス時間を保証するために、予備セクタ４０ａは常にトラック切り換え４１の前にアクセスされる。更に、トラックｎ＋１の中間で終了するような要求されたデータ集合に対して最大サービス時間を保証するために、予備セクタ４０ｂも、トラック切り換え４１の後に、好ましくはトラック切り換え４１の後最初に、アクセスされる。一般的に、図４ａ、４ｂ及び４ｃにおける予備セクタ３０、４０ａ及び４０ｂは、少なくともディスク２の回転当たり１回アクセスされる。これにより、置換されたセクタに対するアクセスがなされなければならない場合においても、最大サービス時間が保証される。この方法は、欠陥セクタの数が各トラック３１上に割り付けられる予備セクタの数を超えない限りにおいて成功する。従って、予備セクタの数は要求により適切に設定することができる。
【００４１】
更に継続的に発展された実施例は、図５に示すように到達時読取書込方法（read-and-write-on-arrival strategy）を適用することによりサービス時間の余分な遅延を防止する。このような方法は、到達時転送方法（transfer-on-arrival
strategy）、又は零レイテンシ読取方法（transfer-on-arrival strategy）若しくは順序外読取方法（out-of-order-read strategy）とも呼ばれる。この発展型実施例は、好ましい実施例による装置１が、読取／書込ヘッド３が正に要求されたトラック上に位置された後可能な限り即座にデータの読み取り及び書き込みを開始するのを可能にする。到達時に、要求されたデータの最後の部分がヘッド３の下を通過している場合、当該データのこの部分はドライブのバッファ（例えばＲＡＭ又はＲＯＭ）に先ず読み込まれる。これが、図５では、シーク位置５０に後続するセクタＳl〜Ｓｍに関して符号５２により示されている。ヘッド３の下でのディスク２の更なる回転５１に際し、対応するトラックの開始セクタに続くセクタＳ０〜Ｓl-1における当該データの残部が、ディスク２がヘッド３の下で回転するにつれて、上記ドライブのバッファに読み込まれる。これが、図５においては符号５３により示されている。要求されたデータが上記ドライブのバッファに記憶されると、該要求されたデータは該ドライブバッファから前記ホストに、好ましくは順番通りに転送される。
【００４２】
上述した到達時読取方法に類似したものは、到達時書込方法（write-on-arrival strategy）である。データはディスク２上に正しい順序で書き込まれる必要はない。データがドライブのバッファ（例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ）に一旦入ったら、該データの最後の部分は先ずディスク２に書き込まれ、次いで該データの残部が書き込まれる。
【００４３】
到達時読取書込方法、即ち到達時転送方法は、ディスクアクセスに関して回転レイテンシを低減する。データを処理する従来の方法においては、アクセスのためにシークが必要とされる。従来の読み取り方法は、ヘッド３が正しいトラック上に配置されたら、要求されたデータ集合の開始セクタがヘッド３の下を通過するのを待つようになっている。これは、かなりの性能損失を生じる。
【００４４】
従って、好ましい実施例の発展型としての上記到達時読取書込方法の利点は、最大サービス時間が従来の最大サービス時間よりも短い点にある。
【００４５】
特に、このことは、転送長Ｓ０〜Ｓｍがトラックよりも短く、且つ、トラック境界を横切らない場合に達成される。このような場合、到達時転送方法による最大サービス時間は、より特定的には、シーク時間に１ディスク回転を足したものとなる。これが、シーク時間と回転レイテンシ時間との和となるような最大アクセス時間であるパラメータＢにより指定される。データ転送は、データアクセスと平行して行うことができる。
【００４６】
比較として、従来の方法においては、最大サービス時間は常に式ＡＸ＋Ｂ（即ち、転送時間足すシーク時間、足す最大で１ディスク回転）により記述される。
【００４７】
要求されたブロックが、トラック境界を横断して位置するか、又は完全なトラックの倍数でないか、又は物理トラックに整列されておらず、且つ、最後のトラック上に置換されたセクタを含むような場合、斯様な問題は、トラックスキュー４８の延長を、これら予備セクタ４０ａ、４０ｂが常にトラック切り換えの後に最初にアクセスされると共に常にトラック切り換えの前にアクセスされるように、適用することにより解決される。このようにして、欠陥セクタの数が各トラック３１上に割り付けられた予備セクタ３０、４０ａ、４０ｂの数を超えない限りにおいて再割り付けされたセクタにアクセスする場合に、最大サービス時間が保証される。
【００４８】
更に、概要を述べた各トラック上の予備セクタ３０、４０ａ、４０ｂと延長されたトラックスキュー４８との組合せを、図５の到達時読取書込方法と組み合わせて、最大サービス時間を保証するための非常に効率的なツールを確立することもできる。
【００４９】
特に、トラック３１毎の予備領域アレイにおける予備セクタとして、各トラック上に割り当てられるべき予備セクタ３０、４０ａ、４０ｂの数は、トラック当たりのセクタ数、ドライブの成長した欠陥の統計、及びどの程度ドライブ容量を犠牲にすることができるかに依存する。現在のハードディスクドライブは、平均して、トラック当たり約５０のセクタを有している。各トラックに５つの予備セクタを置くことは、容量の１％の減少を意味する。この様な僅かな減少は許容可能であり、２％又は３％まで拡張することさえできる。更に、予備セクタ及び延長されたスキュー時間によるトラック当たりのセクタ数の減少は、結果として、ドライブのデータスループットを僅かに低下させる。しかしながら、ドライブの斯様な持続データ速度の低下は明らかに２％未満であるので、最小データ転送時間は僅かに上昇され得る。
【００５０】
例えば、ハードディスクドライブは毎分５４００回転で回転させることができ、１１．２ｍｓの回転時間に対応してトラック当たりに５００セクタ及び３ｍｓのトラックスキュー、並びに１７．１９ＭＢ／ｓの持続データ転送速度とすることができる。該持続データ転送速度は、
【００５１】
データ転送速度＝（トラック当たりのセクタ）／（回転時間＋スキュー）
なる式により決定される。
【００５２】
好ましくは、各トラック上に５つの予備セクタが適切であるので、トラックスキューは、５つのセクタの回転時間に対応する１１２μｓだけ延長される。従って、延長されたトラックスキュー４８は３．１１２ｍｓとなり、トラック当たりのセクタ数は４９５となる。対応する持続データ速度は１６．８９ＭＢ／ｓであり、これはドライブの持続データ転送速度の１．７７％の減少に相当する。
【００５３】
このような低下されたデータ転送速度及びアドレス容量は、要求を実行するために当該ドライブにより置換セクタがアクセスされねばならない場合においても上記の提案された割り付け方法が最大要求サービス時間を保証するという事実に鑑みると、無視することが可能な犠牲に過ぎないものである。これは、同一のトラック上の予備が使用されるので、疑わしいセクタのための媒体テストを置換処理から分け、例えばセクタが他のトラック上の予備セクタに置換されねばならない場合に置換されるセクタをスリップされたセクタに変えるという可能性を切り開く。
【００５４】
以上、何が本発明の好ましい実施例であると考えられるかを示し且つ記載したが、形態及び細部の種々の変形及び変更を本発明の趣旨から逸脱することなく容易に実施することができると勿論理解される。従って、本発明は、ここに示され且つ記載された正確な形態及び細部に限定されるものではなく、ここに開示され及び請求項に記載される本発明の全体より以下の如何なるものにも限定されるものではないことを意図するものである。
【００５５】
本発明は以下のように要約することができる。
【００５６】
リアルタイム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の保証された要求サービス時間を必要とする。この要件は、サービス時間の何らかの予期せぬ遅延により、常に満たされるとは限らない。このような遅延の原因の１つは、欠陥即ち不良セクタの置換である。到達時読取書込方法と組み合わせて、各トラックに予備セクタを配置すると共にトラックスキューを延長することにより、セクタの置換によるサービス時間の余分な遅れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、従来のハードディスクドライブを示す。
【図２ａ】図２ａは、離れた予備領域を備える従来のハードディスクドライブを示す。
【図２ｂ】図２ｂは、通常のスキューを備える従来のハードディスクドライブを示す。
【図２ｃ】図２ｃは、通常のスキューを備える従来のハードディスクドライブを示すと共に、トラック切り換えの間の読取／書込ヘッドの動きを示している。
【図３ａ】図３ａは、好ましい実施例におけるセクタのスキップ及びスリップの方法を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、好ましい実施例における予備領域へ成長した欠陥による欠陥セクタに関する割り付け及びマッピング方法を示す。
【図４ａ】図４ａは、好ましい実施例における予備セクタの非遠隔割り付けがハードディスクドライブ上の予備領域アレイの一部である場合を示す。
【図４ｂ】図４ｂは、好ましい実施例による各トラック上の予備領域アレイを考慮したハードディスクドライブ上の延長されたスキューを示す。
【図４ｃ】図４ｃは、好ましい実施例による、各トラック上の予備領域アレイを考慮したハードディスクドライブ上の延長されたスキューを示し、トラック切り換えの間における読取／書込への動きを示している。
【図５】図５は、他の好ましい実施例による、バッファメモリを使用して到達時にデータ転送を行う方法の一例を示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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