(57)【要約】【課題】  シリンダストレージの特徴である薄膜ヘッドを利用する場合のヘッドの不良によるシリンダストレージの故障を補償する。【解決手段】  １トラックあたりに複数のヘッドを設ける。ヘッドの診断回路を設け、ヘッドまたはセクタ毎の故障の発生状態を認識するためのステータスマップを作成する。さらに、故障個所を読み飛ばした仮想アドレスを作成する。【選択図】  図１
2005216427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられたシリンダ型記録媒体を備え、
１つのトラック毎に複数のヘッドをそれぞれ備えた
ことを特徴とするシリンダストレージ。
【請求項２】
前記トラックは複数のセクタを含み、
前記ヘッドおよび前記セクタの故障を検出する手段を備え、
前記ヘッドおよび前記セクタには、あらかじめアドレスが付与され、
前記検出する手段により故障が検出された前記ヘッドまたは前記セクタについては、あらかじめ付与されたアドレスを読み飛ばした仮想アドレスを生成する手段を備えた
請求項１記載のシリンダストレージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なるデータを連続的に書き込み、また、読み出すことができる記憶装置に利用する。特に、装置構成あるいは装置管理の簡単化およびコンテンツ配信手順の効率化の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダストレージは、単三電池大で１２５Ｇｂｙｔｅの記憶容量を持ち、２Ｇｂｉｔ／ｓ〜１Ｔｂｉｔ／ｓの超高速転送可能なストレージである。以下に、シリンダストレージの構成について説明し、その後、複数のシリンダストレージを接続する際の課題について述べる。
【０００３】
構成要素は、中空パイプ状のシリンダ側面を利用する記録媒体シリンダとそのシリンダに対して同心円上に複数個のヘッドを螺旋軌跡状に等間隔に固定配置されたヘッドシリンダ（ヘッド支持体）である。
【０００４】
シリンダストレージの動作は、固定され回転する記録媒体シリンダに対してヘッドシリンダが軸線方向に往復運動するか、あるいは、固定したヘッドシリンダに対して記録媒体シリンダが回転および軸線方向に往復運動することによって超高速記録再生を実現する。
【０００５】
図１１に示すように、シリンダストレージ１１に設けられたヘッド１２がひとつのトラック群を担当し、あるタイミングにおいては一つのトラックをそれぞれ書き込みまたは読み出しを行う。ヘッド支持部１４かシリンダストレージ１１の基体が軸方向に平行移動することによって、複数のトラックに対して書き込みまたは読み出しを行う（特許文献１または２参照）。図中の黒または白の点はそれぞれヘッドを表し、黒はシリンダ前面のヘッドであり、白はシリンダ後面のヘッドを表す。
【特許文献１】“HIGH SPEED INFORMATION READ/WRITESYSTEM”、米国特許番号5,754,517(Date of patent:May 19,1998)、欧州特許番号:0750308(独、仏、英、伊、オランダ、スウェーデン)、ToshinobuFutagawa
【特許文献２】“MAGNETIC RECORD・REPRODUCEAPPARATUS FOR RECORDING/REPRODUCING LARGE AMOUNTS OF DATA AT ULTRA-HIGH-SPEEDUSING APERPENDICULAR MAGNETIC RECORDING MODE”、米国特許番号US 2002・0012186A1(Pub.Date:Jan.31,2002)、Yoshihisa Nakamura,Hiroaki Muraoka,Toshinobu Futagawa
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のシリンダストレージは、一つのヘッドが一つのトラック群を担当するため、ヘッドが不良品または動作中に動作不能となった場合に、トラック群全体が使用不能に陥ってしまう。一つのヘッドが担当するトラック群は、数個から数百個のトラックから構成されるので、トラックが正常であっても、ヘッドに障害が発生すると、数個から数百個のトラックが使用不能となる。
【０００７】
さらに、ヘッドあるいはセクタに故障が発生し、書き込みまたは読み出しが不能になった場合のアドレス管理機構も必要となる。つまり、物理アドレスから故障となったセクタやトラック領域を読み飛ばし、連続的な仮想アドレスを作成する機構が必要である。
【０００８】
そして、従来のシリンダストレージに関する基本発明は、デバイスの構成のみに関する発明であるため、ストレージの外部仕様までは考えられていない。
【０００９】
本発明は、このような背景に行われたものであって、トラック群の故障率の低減を実現することができるシリンダストレージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
シリンダストレージのヘッドでは、ヘッドの配置は自由に行うことが可能である。つまり、１トラックあたりに複数のヘッドを配置させることが可能である。本発明では、１トラックに複数のヘッドを配置させることによって、一つのヘッドが故障した場合でも、同じトラック群を担当する他のヘッドが使用可能な場合には、引き続きそのトラック群の書き込みまたは読み出しが可能になる。
【００１１】
１トラックに複数のヘッドを配置したシリンダストレージの外部には、ヘッドまたはセクタの故障を識別するための診断回路を接続する。この診断回路によって、故障と判断されたセクタは、書き込みまたは読み出しを行わない。また、トラック群全てのヘッドが故障した場合には、そのトラック群全体に対して書き込みまたは読み出しを行うことはできない。
【００１２】
診断回路には、ヘッドとセクタ毎に故障であるか否かのステータス情報を記録する半導体チップ（ステータスマップ）とステータスマップから故障ヘッドやセクタを読み飛ばす物理アドレスに変換するレジスタから構成される。
【００１３】
シリンダストレージ自体は、物理アドレスが連続的に割当てられる。外部から特定のメモリアドレスに対するアクセス要求があった場合に、故障したヘッドの担当するトラック領域またはセクタ領域の物理アドレスを読み飛ばし、仮想のアドレスを作成し、使用可能なヘッドまたはセクタのメモリアドレスと一致させる。
【００１４】
すなわち、本発明は、記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられたシリンダ型記録媒体を備え、１つのトラック毎に複数のヘッドをそれぞれ備えたことを特徴とするシリンダストレージである。
【００１５】
さらに、前記トラックは複数のセクタを含み、前記ヘッドおよび前記セクタの故障を検出する手段を備え、前記ヘッドおよび前記セクタには、あらかじめアドレスが付与され、前記検出する手段により故障が検出された前記ヘッドまたは前記セクタについては、あらかじめ付与されたアドレスを読み飛ばした仮想アドレスを生成する手段を備えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
１トラックに複数のヘッドを配置した場合に、トラック群の故障率の低減が実現できる。ヘッドの前提条件として、ヘッドの故障率をρ、同トラック内のヘッド数をｋとした場合に、同トラック内に一つでも使用可能なヘッドが存在すれば、トラック群が使用可能であるとすると、あるトラック群が使えなくなる確率ｐは、
ｐ＝１−ρk                                            …（１）
となる。式（１）をグラフ化したものを図５に示す。図５は、ヘッド故障率とトラック群良品率との関係を示す図であり、横軸にヘッド故障率をとり、縦軸にトラック群良品率をとる。ｋ＝１の場合は、一つのヘッドの故障率の上昇に伴い、トラック群の良品率は比例して下がるが、ｋ＝２以上の場合は、指数関数的にトラック群の良品率があがることがわかる。
【００１７】
診断回路にヘッドとセクタのステータスマップを用いて、故障したセクタ部分を読み飛ばすことにより、連続的な仮想アドレスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明実施例のシリンダストレージを図１ないし図１０を参照して説明する。図１は、本実施例の１トラック群に複数のヘッドを配置したシリンダストレージの構成図である。図２は、１トラック群に一つのヘッドが配置されたシリンダストレージを１トラック群に二つのヘッドが配置されたシリンダストレージに置き換える概念を示す図である。図３および図４は、シリンダ上に設けられた１本のトラックを示す図である。図６は、シリンダストレージのヘッドおよびセクタのステータスマップの初期状態を示す図である。図７は、シリンダストレージのヘッドおよびセクタに故障がある場合のステータスマップを示す図である。
【００１９】
本実施例におけるシリンダストレージは磁気的あるいは光学的な記録媒体を想定する。したがって、ヘッドもまた磁気的あるいは光学的なデータ書き込みまたは読み出し機構を備える。
【００２０】
図１および図２に示すように、トラック群あたりに複数のヘッドを配置する。さらに、ヘッドまたはセクタの故障のための診断回路は図６および図７のようになる。
【００２１】
トラック形状の一例を図３および図４を参照して説明する。シリンダストレージでは、シリンダに対するヘッドの位置は、回転軸方向に平行に移動する。このような平行移動によって、例えば、図３に示すように、ヘッドは左から右へ移動し、シリンダ上の始点から終点までのトラックを走査することができる。図３に示す終点にヘッドが到着した時点で、平行移動方向を反転させると、図４に示すように、ヘッドは右から左へ移動し、シリンダ上の始点から終点までのトラックを走査することができる。
【００２２】
シリンダの外周に一定長のトラックを設ける際に、シリンダの直径を大きくすれば、１周あたりのトラック長を長くすることができるため、周回数は少なくて済む。反対に、シリンダの直径を小さくすれば、１周あたりのトラック長は短くなるため、周回数を多くする必要がある。このように１本のトラックが複数周回する場合にそのトラックをトラック群と呼ぶ。
【００２３】
また、シリンダストレージを固定し、ヘッドを回転軸に対して平行移動させるか、あるいは、ヘッドを固定し、シリンダストレージを回転軸に対して平行移動させるかは、いずれでもよいが、移動方向の反転時に慣性の影響を受け難くするためには、シリンダストレージあるいはヘッドの内で質量の小さい方を移動させることが望ましい。
【００２４】
なお、書込用ヘッドの書き込みタイミングに合わせてヘッドの移動方向を反転させると、書込用ヘッドと読出用ヘッドとが同時に移動方向を反転させるため、書込用ヘッドに追従している読出用ヘッドのトレース位置にズレが生じる。したがって、図３および図４に示すトラック形状を用いる場合には、読出用ヘッドのトレース位置にズレが生じてもそのズレがトラックの幅以内に収まるように設定することでズレの影響を回避する。
【００２５】
また、ヘッド位置をシリンダに対して移動させることなく、１トラック長を最長でシリンダ外周を１周する長さとし、トラックの始点と終点とは同一点であるか、あるいはシリンダ回転軸に直交する同一円周上とすれば、このような配慮は必要ない。
【００２６】
図６および図７のシリンダストレージシステムの構成は次のようになる。シリンダストレージ５２内の構造は、単体の円筒形の記録媒体に、ヘッドが覆っている特許文献１または２のシリンダストレージに複数のヘッドを配置したものである。
【００２７】
ステータスマップ５３は、ヘッド毎の故障を診断し、ステータスマップ５４は、セクタ毎の故障を診断する。ステータスマップの状態は、ヘッドやセクタが正常の場合にビット“０”、故障が発見された場合にビット“１”のように定義しておく。ステータスマップは定期的に、ヘッドやセクタを診断することにより更新される。更新のための条件は、１回毎に更新や数回故障が続いたら故障と判断して更新するなどである。
【００２８】
図６は全てのヘッドまたはセクタが正常の場合を示しており、図７は一部のヘッドまたはセクタに故障が発見された場合を示している。図６のシリンダストレージ５２内には、連続した物理アドレスが振られている。アドレス体系については、シリンダストレージ番号、ヘッド番号（トラック群番号）、トラック番号、セクタ番号のように構成される。
【００２９】
図６および図７に示すように、ヘッド毎に、または、セクタ毎に故障を診断するステータスマップ５３、５４が存在する。外部からアドレス管理部５１にメモリアドレスを指定してデータへのアクセス要求があった場合に、このステータスマップ５３、５４を用いることにより、物理アドレスから仮想アドレスへと変換を行う。
【００３０】
つまり、外部から要求されるメモリアドレスに対して、アドレス管理部５１はそのメモリアドレスより小さいアドレス内に故障セクタ領域がいくつあるかをカウントし、要求のあったメモリアドレスに故障セクタ数を加算することによってアクセスすべき物理アドレスを割り出す。
【００３１】
図８は、シフトレジスタを用いたアドレス変換回路を示す図である。アドレス管理部５１は、図８のように外部からのメモリアドレス７２、各セクタのステータスマップ情報７３が入力され、出力７３が出力される加算器７１−１〜７１−ｎにより構成される。
【００３２】
まず、はじめの加算器７１−１に外部からのメモリアドレス７２が入力される。また、この加算器７１−１には、はじめのセクタ領域のステータスマップ情報を入力する。出力として、メモリアドレスに、はじめのセクタ領域のステータスマップを加算したものが得られる。
【００３３】
次の加算器７１−２の入力に、前の加算器７１−１の出力と次のセクタ領域のステータスマップ情報とが入力されて加算される。このように、次々と前の出力とステータスマップ情報とが加算されて出力されていく。
【００３４】
そして、アドレス管理部５１は、要求のあったメモリアドレスｉと同じ番号の加算器７１−ｉからの出力を参照することによって、実際にアクセスするべき物理アドレスを取得する。
【００３５】
図９は、物理アドレスがステータスマップにより仮想アドレスに変換される様子を示す図である。図９には、セクタ番号、各加算器の入力値、ステータスマップ情報、出力値の具体的な例を示した。この場合は、外部からのメモリアドレス要求が３というアドレスである。ステータスマップ情報を見ると、セクタ領域３が故障で、その他の領域は正常であることがわかる。
【００３６】
はじめの加算器７１−１には、入力として要求されたアドレス“３”がある。そこに、ステータスマップ情報の“０”が加算され、出力として“３”が得られる。
【００３７】
次の加算器７１−２の入力には、前の出力“３”とステータスマップ情報“０”が入力され、出力として“３”が得られる。同様に、３番目の加算器７１−３には、前の出力“３”とステータスマップ情報“１”とが入力され、出力に“４”が得られる。以下同様に加算が続く。
【００３８】
アドレス管理部５１は、要求のメモリアドレスが“３”なので３番目の加算器７１−３の出力値を参照し、物理アドレス“４”を得る。このアクセスすべき物理アドレスに基づいて、シリンダストレージへのデータの書き込みまたは読み出しが行われる。
【００３９】
また、図１０は、ヘッドの配置とデータＩ／Ｏポートとの配置との関係を示す図であるが、図１０に示すように、ヘッド２２は、物理的に螺旋状に並んでいる。しかし、外部コネクタ９６に接続する際、シリンダストレージ２１と外部コネクタ９６とは平面の接地面９４で接触している。つまり、シリンダストレージ２１の外部インタフェース９７はヘッド２２とのデータをやりとりするデータＩ／Ｏポート９５が直線的に並んでいる状態が望ましい。そこで、図１０に示すように、ヘッド２２の周りに、外部インタフェース９７が設置され、それぞれのヘッド２２と接触しており、それぞれの電気配線９３により直線的にデータＩ／Ｏポート９５が並ぶようにする。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、シリンダストレージのヘッダの故障に対して補償を行うことができるため、シリンダストレージが完全に使用不能に陥る確率をきわめて小さくできる。これにより、シリンダストレージを応用した製品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施例の１トラック群に複数のヘッドを配置したシリンダストレージの構成図。
【図２】本実施例の１トラック群に二つのヘッドが配置された場合のシリンダストレージを示す図。
【図３】シリンダ上に設けられた１本のトラックを示す図。
【図４】シリンダ上に設けられた１本のトラックを示す図。
【図５】ヘッド故障率とトラック群良品率との関係を示す図。
【図６】シリンダストレージのヘッドおよびセクタのステータスマップの初期状態を示す図。
【図７】シリンダストレージのヘッドおよびセクタに故障がある場合のステータスマップを示す図。
【図８】シフトレジスタを用いたアドレス変換回路を示す図。
【図９】物理アドレスがステータスマップにより仮想アドレスに変換される様子を示す図。
【図１０】ヘッドの配置とデータＩ／Ｏポートの配置との関係を示す図。
【図１１】基本となるシリンダストレージの構成図。
【符号の説明】
【００４２】
１１、２１、５２  シリンダストレージ
１２、２２  ヘッド
１４、２４  ヘッド支持部
１５、２５  トラック
５１  アドレス管理部
５３  ステータスマップ（ヘッド用）
５４  ステータスマップ（セクタ用）
５６  アドレス入出力
７１−１〜７１−ｎ  加算器
９３  電気配線
９４  接地面
９５  データＩ／Ｏポート
９６  外部コネクタ
９７  外部インタフェース
【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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【図８】
2005216427.tif 000010
【図９】
2005216427.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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