CN1264095C - 盘存储装置和访问包含备用扇区的盘的方法 - Google Patents

Abstract

盘存储装置包括：备用扇区缓冲区，存储分给缺陷扇区的备用扇区中所写数据的对应数据；数据缓冲区，暂时存储从盘读出且送到主机的数据，及暂时存储来自主机且写到盘上的数据；缓冲区访问电路，在备用扇区缓冲区和数据缓冲区之间复制数据；和盘访问控制器，在盘访问时控制由主机读/写命令请求的盘访问，其中在盘上由该命令指定的盘访问范围和数据缓冲区间传送数据，该控制器确定该范围是否包含缺陷扇区，如包含且用来对盘读/写数据的头到达缺陷扇区，该控制器暂停盘访问，其中在该暂停期间，缓冲区访问电路在备用扇区缓冲区的区域和数据缓冲区间复制数据，备用扇区缓冲区的该区域存储分配给该范围所含缺陷扇区的备用扇区中所写数据的对应数据。

Description

盘存储装置和访问包含备用扇区的盘的方法

技术领域

本发明涉及盘存储装置，其中将盘上备用区域中的任意扇区分配成盘上的缺陷扇区的备用扇区。尤其涉及用于访问包含备用扇区的盘的装置和方法，所述装置和方法即使在来自主机的读/写请求所指定的盘访问范围含有缺陷扇区，使得必须访问为缺陷扇区分配的备用扇区的情况下，仍然允许进行高速盘访问。

背景技术

通常，在以硬盘驱动器(磁盘驱动器)为代表的盘存储装置中，对盘的缺陷扇区执行备用扇区处理。如果在盘访问期间一个扇区出现预定次数的差错，则该扇区是缺陷扇区。″备用扇区处理″是指分配盘上的另一个扇区以取代缺陷扇区。分配给缺陷扇区的扇区被称作备用扇区。含有备用扇区的轨道被称作备用轨道。在盘上的特殊区域(备用区域)中提供备用轨道，备用轨道不同于普通轨道。

在盘存储装置中，根据主机提供的读/写命令(盘访问命令)执行盘访问。如果在读/写命令指定的盘访问范围中发现被分配备用扇区的缺陷扇区，则访问普通轨道和备用轨道。在某区域中保证备用轨道，所述区域不同于含有缺陷扇区的普通轨道的区域。因此，为了访问备用扇区，需要执行所谓的寻道操作，所述寻道操作将头从含有被分配备用扇区的缺陷扇区的普通轨道移动到含有备用扇区的轨道(备用轨道)。

当需要进行将头从普通轨道移动到备用轨道的寻道操作时执行的盘访问处理以下面的方式进行。首先，当在访问普通轨道期间访问缺陷扇区时，暂时停止盘访问。在这种状态下，执行将头移动到含有备用扇区的备用轨道的寻道操作。在寻道操作完成之后，访问备用扇区。在对备用扇区的访问正常完成之后，暂时停止盘访问以便重新访问普通轨道。在这种状态下，执行将头从备用轨道回移到普通轨道的寻道操作。

于是，如果在来自主机的读/写命令指定的盘访问范围中发现缺陷扇区，执行将头从含有缺陷扇区的轨道(普通轨道)移动到含有为缺陷扇区分配的备用扇区的轨道的寻道操作。因此，即使最优设置缺陷扇区和备用扇区之间的位置关系，仍然至少需要对应于一次盘旋转的时间，直到在启动寻道操作之后访问了备用扇区。类似地，至少需要对应于一次盘旋转的时间，直到在启动将头从备用轨道移动到普通轨道的寻道操作之后访问了缺陷扇区后面的扇区。如果不能最优设置缺陷扇区和备用扇区之间的位置关系，则需要对应于若干次盘旋转的时间，直到头从普通轨道移动到备用轨道以便访问备用扇区。类似地，需要对应于若干次盘旋转的时间，直到头从备用轨道返回到普通轨道以便访问缺陷扇区后面的扇区。换言之，包含对备用扇区的访问的盘访问的性能取决于缺陷和备用扇区之间的位置关系。包含对备用扇区的访问的一系列盘访问操作被称作″备用扇区访问″。

日本专利申请KOKAI公开说明书1-155378公开了一种方法(此后被称作″第一备用扇区访问方法″)，其中如果主机请求向含有缺陷扇区的盘区域写入数据，则一次性将写入缺陷扇区的数据写到存储器中。在主机请求的盘访问完成之后，存储器中的数据被复制到任意备用扇区中。此外，如果主机请求从含有缺陷扇区的盘区域读取数据，则一次性将对应备用扇区中写入的数据(即备用扇区中的数据)复制到存储器中。为了读取此数据，访问存储器，而不是访问对应于缺陷扇区的备用扇区。结果，读取来自备用扇区、被复制到存储器的数据。

如上所述，在第一备用扇区访问方法中，各个备用扇区中存储的数据被加载到存储器中。在这种情况下，如果主机发出请求以访问盘，则对普通轨道进行实际访问，而对于备用扇区，则从存储器复制数据，而不是访问备用扇区。这可以避免进行寻找备用轨道的操作。因此，在第一备用扇区访问方法中，可以使访问各个备用扇区所需的时间固定，无论缺陷扇区和对应备用扇区之间的位置关系如何。

然而在第一备用扇区访问方法中，不能同时访问盘和从存储器复制数据。因此，如果在盘访问期间发现缺陷扇区，必须暂时停止盘访问，接着从存储器复制数据，并且恢复盘访问。概括地说，第一备用扇区访问方法不能实现与普通盘访问相同的访问性能。

日本专利申请KOKAI公开说明书4-162127公开了一种方法(此后被称作″第二备用扇区访问方法″)，该方法类似于上述第一备用扇区访问方法。第二备用扇区访问方法的特征在于，即使普通轨道含有的缺陷扇区多于轨道中提供的预备扇区，也不认为轨道是有缺陷的，只要其满足预定条件。预定条件是缺陷扇区的数量不超过预定数值K(K≥为各个轨道提供的预备扇区的数量)。在这种情况下，只为通过从每个轨道上的所有缺陷扇区减去每个轨道的预备扇区而获得的缺陷扇区分配每个备用轨道上的备用扇区，从而减少了备用扇区所需的存储器容量。然而在第二备用扇区访问方法中，没有考虑到实现与普通盘访问相同的访问性能。

日本专利申请KOKAI公开说明书5-182369公开了一种方法(此后被称作″第三备用扇区访问方法″)，该方法类似于上述第一备用扇区访问方法。第三备用扇区访问方法的特征在于，当盘存储装置被启动时，盘上每个备用扇区中写入的数据(即每个备用扇区中的数据)被复制到存储器中。在这种情况下，当需要将数据写到备用扇区时，将数据写到备用扇区和存储器中。此外，如果需要从备用扇区读取数据，则从存储器而不是备用扇区读取数据。并且在第三备用扇区访问方法中，没有考虑到实现与普通盘访问相同的访问性能。

发明内容

本发明的实施例可以提供用于包含备用扇区访问的盘访问的装置和方法，所述装置和方法可以实现与普通盘访问相同的访问性能，即使访问来自主机的读/写命令指定的盘访问范围也是如此，其中盘访问范围含有分配给缺陷扇区的备用扇区。

根据本发明的一个方面，提供一种盘存储装置，其中盘的备用区域中的任意扇区被分配成盘上的缺陷扇区的备用扇区，其特征在于包括：备用扇区缓冲区，存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中写入的数据的数据；数据缓冲区，暂时存储从盘读出并且传送到使用该盘存储装置的主机的数据，以及暂时存储从主机传送过来并且被写到盘上的数据；缓冲区访问电路，在备用扇区缓冲区和数据缓冲区之间复制数据；和盘访问控制器，在盘访问期间控制从主机提供的读/写命令请求的盘访问，其中在盘上由读/写命令指定的盘访问范围和数据缓冲区之间传送数据，盘访问控制器确定该盘访问范围是否包含缺陷扇区，在盘访问范围含有缺陷扇区并且被用来针对盘读/写数据的头到达缺陷扇区的情况下，盘访问控制器暂停盘访问，其中在暂停盘访问期间，缓冲区访问电路在备用扇区缓冲区的区域和数据缓冲区之间复制数据，备用扇区缓冲区的该区域存储数据，所存储的数据对应于分配给盘访问范围包含的缺陷扇区的备用扇区中写入的数据。

本发明还提供一种访问包含备用扇区的盘的方法，用于盘存储装置，其中盘的备用区域中的任意扇区被分配成盘上的缺陷扇区的备用扇区，盘存储装置包含备用扇区缓冲区和数据缓冲区，备用扇区缓冲区存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中写入的数据的数据，数据缓冲区存储从盘读出并且传送到使用盘存储装置的主机的数据，以及从主机传送过来并且被写到盘上的数据，其特征在于包括：确定来自主机的读/写命令指定的盘访问范围是否含有缺陷扇区；在盘访问范围含有缺陷扇区的情况下，当被用来针对盘读/写数据的头已经到达缺陷扇区时，暂停包含数据缓冲区和盘访问范围之间的数据传送的盘访问；和在暂停盘访问期间在备用扇区缓冲区的区域和数据缓冲区之间复制数据，备用扇区缓冲区的区域存储分配给盘访问范围包含的缺陷扇区的备用扇区中写入的数据。

下面的说明会描述本发明的其它方面和优点，通过说明可以理解其中的一部分，也可以通过本发明的实践加以领会。通过如下所述的手段和组合可以实现和获得本发明的各个方面和优点。

附图说明

被说明书引用并且构成说明书组成部分的附图图解了本发明的实施例，并且和前面的概括说明、下面针对实施例的详细描述一起被用来说明本发明的原理。

图1的模块图图解了基于本发明一个实施例的硬盘驱动器的结构；

图2A的视图图解了图1中出现的缺陷扇区地址表254的数据结构的例子；

图2B的视图图解了图1中出现的备用扇区缓冲区地址表255的数据结构的例子；

图2C的视图图解了图1中出现的备用扇区缓冲区252中的备用扇区的存储例子；

图3的模块图图解了图1中出现的缓冲区访问电路210的结构；

图4A和4B是用于说明实施例中执行的操作过程的流程图；

图5的流程图详细说明了在图4B的步骤A7和A8执行的盘访问的过程；而

图6的视图说明了当主机指定的盘访问范围包含缺陷扇区时在实施例中执行的操作。

具体实施方式

下面参照附图详细描述基于本发明一个实施例、用于记录和还原视听(AV)数据的硬盘驱动器。图1的模块图图解了硬盘驱动器的结构。在图1示出的硬盘驱动器(此后被称作″HDD″)中，作为记录介质的盘(磁盘)11具有2个表面，即上表面和下表面。盘11的2个表面中的一个或两个被用作在其上以磁的方式记录数据的记录表面。为盘11的每个记录表面提供头(磁头)12。当HDD工作时，头12因盘11的旋转而浮在盘11上。头12被用来将数据写到盘11上(数据记录)，以及从盘11读取数据(数据还原)。尽管假定图1示出的HDD具有单个盘11，然而HDD可以具有多个堆叠的盘11。

盘11的每个记录表面具有用户区11a、备用区域11b和管理区域11c。用户使用用户区11a。备用区域11b包括备用轨道。每个备用轨道包括被用作为盘11上的缺陷扇区分配的备用扇区的扇区。管理区域11c被用来存储系统管理所需的信息(即系统管理信息)。系统管理信息包含缺陷扇区管理信息。缺陷扇区管理信息指示各个缺陷扇区和分配给各个缺陷扇区的扇区(备用扇区)之间的对应关系。缺陷扇区管理信息包含一对地址，这对地址被分配给每个缺陷扇区和与该缺陷扇区对应的扇区(备用扇区)。在图1的例子中，备用区域11b是围绕用户区11a的环形区域。然而可以在用户区11a内部提供备用区域11b。此外，可以使用在用户区11a内部和外部提供的2个备用区域。另外，可以在盘11中使用CDR(恒定密度记录)类型的格式。在这种情况下，由于用户区11a被分成多个环形区段，可以为每个区段提供备用区域。备用区域11b和管理区域11c仅由系统使用。换言之，这些区域是不能被用户识别的非用户区域。

由备用区域11b和管理区域11c组成的区域被称作系统区域。可选地，可以只将管理区域11c称作系统区域。

盘11被主轴电机(此后被称作″SPM″)13高速旋转。头12连接到传动装置(托架)14的顶端。头12随着传动装置14的摆动操作而径向移动。结果，头被定位在目标轨道上。传动装置14具有充当传动装置14的驱动源的音圈电机(此后被称作″VCM″)15。于是传动装置14被VCM 15驱动。通过从驱动器IC(集成电路)16提供的驱动电流(SPM电流和VCM电流)独立驱动SPM13和VCM15。驱动器IC16是IC芯片形式的电机驱动器，并且充当SPM和VCM驱动器。CPU17确定各个数值(控制变量)，所述数值用于确定从驱动器IC16提供到SPM13和VCM15的驱动电流。

CPU17是HDD的主控制器。CPU17根据ROM19中存储的控制程序控制HDD中的各个部件。例如，CPU17充当盘访问控制器和数据加载控制器。通过盘访问控制器的功能，CPU17根据主机提供的读/写命令控制盘控制器21的盘读/写(盘访问)操作。主机是使用图1的HDD、以个人计算机为代表的电子设备。此外，通过使用数据加载控制器的功能，CPU17在HDD启动时执行控制，该控制用于将分配给盘11上对应缺陷扇区的备用区域11b的各个备用扇区中的数据，复制到以后描述的备用扇区缓冲区252中。CPU17还执行定位控制，以便通过驱动器IC16驱动传动装置14，从而将头12定位到目标轨道。当在盘访问期间检测到新缺陷扇区时，CPU17还执行备用扇区处理。CPU17在启动HDD时执行表生成处理，以便产生后面会描述的缺陷扇区管理表253、缺陷扇区地址表254和备用扇区缓冲区地址表255。

CPU17连接到CPU总线18。CPU总线18也被连接到ROM(只读存储器)19、RAM(随机访问存储器)20、盘控制器(此后称作″HDC″)21和门阵列22。ROM19预先存储被CPU17执行的程序(控制程序)。RAM20的一部分被用作CPU17的工作区。HDC21连接到门阵列22、读/写IC24和缓冲区RAM25、以及CPU总线18。HDC21还通过主机接口26被连接到主机。HDC21具有接口控制功能、盘控制功能和缓冲区控制功能。使用接口控制功能，HDC21控制对主机的命令的接收，和其本身与主机之间的控制数据传送。使用盘控制功能，HDC21控制其本身和盘11之间的数据传送。使用缓冲区控制功能，HDC21控制缓冲区RAM25。HDC21包括缓冲区访问电路210。缓冲区访问电路210实现部分盘控制功能和缓冲区控制功能。稍后详细描述这个电路。门阵列22产生控制HDD所需的信号。

头12连接到头IC(头放大器电路)23。头IC包括放大头12读出的读取信号的读放大器(未示出)，和将写数据聚合成写入电流的写放大器(未示出)。头IC23连接到读/写IC(读/写信道)24。读/写IC24执行各种信号处理。信号处理包含读取信号的A/D转换，写数据的编码和读数据的解码。

在图1的HDD中，当执行来自主机的读命令时，头12读取盘11上记录的数据信号。读命令指定盘11中记录数据信号的区域。头12读取的信号(模拟信号)被头IC23放大。放大的信号被读/写IC24解码。HDC21根据来自门阵列22的控制信号处理被读/写IC24解码的数据，从而产生被传送到主机的数据(读数据)。这个数据被一次性存储在缓冲区RAM25中，并且接着被HDC21传送到主机。另一方面，当执行来自主机的写命令时，主机向HDC21传送数据(写数据)。从主机传送过来的写数据被一次性存储在缓冲区RAM25中，并且接着被HDC21根据来自门阵列22的控制信号传送到读/写IC24。读/写IC24对数据进行编码。编码的写数据被头IC23转换成写信号。所得到的写信号被头12写入到盘11中由写命令指定的区域。

缓冲区RAM 25存储专用于数据缓冲区251和备用扇区缓冲区252的相应区域。数据缓冲区251被用来暂时存储主机和HDD(即HDD中的HDC21)之间传送的数据。备用扇区缓冲区252被用来存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中的数据的数据(即各个备用扇区中的数据的复本)。缓冲区RAM 25还存储用于保存缺陷扇区管理表253、缺陷扇区地址表254和备用扇区缓冲区地址表255的区域。缺陷扇区管理表253被用来存储盘11的管理区域11c上记录的缺陷扇区管理信息。缺陷扇区地址表254是分配给缺陷扇区的地址的列表。当在盘访问期间HDC21检测到缺陷扇区时，CPU17使用这个表格暂停HDC21的盘访问。备用扇区缓冲区地址表255是备用扇区缓冲区252中存储的数据项的地址(即缓冲区地址)的列表。表格255中的地址指示存储各个备用扇区的数据复本的备用扇区缓冲区252中的地址。根据表格255，CPU17向HDC21通知在暂停盘访问期间访问的备用扇区缓冲区252中的地址。RAM20可以保存表格253-255，而不是缓冲区RAM25。

图2A和图2B分别图解了缺陷扇区地址表254和备用扇区缓冲区地址表255的数据结构例子。图2C图解了备用扇区缓冲区252中存储的备用扇区数据的例子。图2A和2B的例子对应于图2C的例子。在图2C的例子中，数据(S2)被存储在区域252-0中，该区域对应于备用扇区缓冲区252中从缓冲区地址(字节地址)A0起始的一个扇区(例如512字节)。数据(S2)是分配给盘11上缺陷扇区S2的备用扇区中的数据。类似地，数据(S6)被存储在区域252-1中，该区域对应于缓冲区252中从缓冲区地址(字节地址)A1起始的一个扇区。数据(S6)是分配给盘11上缺陷扇区S6的备用扇区中的数据。在这种情况下，缺陷扇区地址表254中的记录n和n+1存储缺陷扇区S2和S6的地址(盘地址)(参见图2A)。另一方面，备用扇区缓冲区地址表255中的记录n和n+1存储备用扇区缓冲区252中区域252-0和252-1的起始地址A0和A1。备用扇区缓冲区地址表255的记录n和n+1所位于的相对位置与缺陷扇区地址表254的记录n和n+1相同。

在实施例中，为了利于说明，假定一个记录被用于缺陷扇区地址表254和备用扇区缓冲区地址表255中的一个缺陷扇区。然而如果在盘11上存在若干个顺序的缺陷扇区，那么在使用分别指示前导缺陷扇区和顺序缺陷扇区数量的一对信息项的情况下，可以只使用一个记录处理这些缺陷扇区。下面将更加详细地描述这种情况，其中描述了这样的例子，其中3个顺序扇区S2-S4有缺陷，并且3个对应备用扇区上的数据被存储在对应于3个扇区的区域中，该区域从备用扇区缓冲区252中的地址A0开始。在这种情况下，指示扇区S2的地址和缺陷扇区数量3的一对信息项分别被存储在缺陷扇区地址表254的记录m中。此外，缓冲区地址A0被存储在备用扇区缓冲区地址表255的记录m中。

图3图解了HDC21的缓冲区访问电路210的结构。如图3所示，缓冲区访问电路(BAC)210包括盘地址计数器(此后被称作″DACNTR″)211、数据缓冲区地址计数器(此后被称作″DBACNTR″)212、备用扇区缓冲区地址计数器(此后被称作″ASBACNTR″)213、缓冲区传送计数器(此后被称作″BTCNTR″)214和数据缓冲区计数器(此后被称作″DBCNTR″)215。通过计数，DACNTR211被用来指示盘11的即将访问地址(盘地址)。盘11上的即将访问盘地址范围(盘区域)的起始地址被设置成DACNTR211中的初始数据。通过计数，DBACNTR212被用来指示数据缓冲区251的即将访问地址。访问数据缓冲区251的起始地址被设置成DBACNTR212中的初始数据。通过计数，ASBACNTR213被用来指示备用扇区缓冲区252的即将访问地址。访问备用扇区缓冲区252的起始地址被设置成ASBACNTR213中的初始数据。BTCNTR214是递减计数器，每当传送预定长度(例如一个字节)的数据时，该递减计数器逐一递减其计数数值。DBCNTR215是以扇区为单位指示数据缓冲区251中的、在数据缓冲区251和主机之间传送的数据的位置的计数器。

下面参照图4A、4B、5和6描述实施例的操作。假定图1的HDD已经启动。此时在HDD中执行初始化。实施例的特征部分在于在HDD的初始化期间执行的以下处理(具体是在步骤A2和A3执行的处理)。首先，CPU17执行已知控制以便在缓冲区RAM25中产生缺陷扇区管理表253(步骤A1)。具体地，通过读取管理区域11c上记录的缺陷扇区管理信息并且将其复制到缓冲区RAM25，产生缺陷扇区管理表253。

接着，CPU17执行控制以便将备用扇区中如缺陷扇区管理表253所示的数据复制到缓冲区RAM25的备用扇区缓冲区252中(步骤A2)。

如这里将要描述的，在步骤A2的控制期间，根据缺陷扇区管理表253中存储的地址(备用扇区的地址)，按照从前导备用扇区开始的顺序从盘11读取备用扇区中的数据。首先，分别在DACNTR211、ASBACNTR213和BTCNTR214中设置前导备用扇区的地址(盘地址)、前导缓冲区地址和传送长度(字节数量)。在这种状态下，CPU17指示缓冲区访问电路210从盘11向备用扇区缓冲区252传送数据。接着，从盘11顺序读取缺陷扇区管理表253指示的所有备用扇区中的数据。从盘11读取的备用扇区数据被传送到缓冲区RAM25。按照从具有起始缓冲区地址的数据开始的顺序将传送到缓冲区RAM25的备用扇区数据存储在缓冲区RAM 25的备用扇区缓冲区252中。此时，ASBACNTR213的计数数值以例如字节为单位递增。此外，DACNTR211的计数数值以例如扇区为单位(在这种情况下，以512字节为单位)递增。假定图2C图解了上述条件下的备用扇区缓冲区252的内容。在图2C的例子中，分配给缺陷扇区S2和S6的备用扇区中的数据项(S2)和(S6)分别被写到区域252-0和252-1中，区域252-0和252-1分别对应于从备用扇区缓冲区252的缓冲区地址A0和A1开始的相应扇区。

此后，CPU17根据缓冲区RAM25中的缺陷扇区管理表253产生缺陷扇区地址表254(步骤A3)。产生的缺陷扇区地址表254被存储在缓冲区RAM25中。象图2A示出的那样，假定缺陷扇区地址表254存储包含扇区S2和S6的缺陷扇区的地址。在步骤A3，CPU17还产生备用扇区缓冲区地址表255。具体地，通过下面方式产生备用扇区缓冲区地址表255。按照从步骤A2在ASBACNTR213中初始设置的起始缓冲区地址开始的顺序，CPU17产生以512字节为单位的缓冲区地址(备用扇区缓冲区252中的地址)。每当CPU17产生缓冲区地址时，CPU17为备用扇区缓冲区地址表255产生一个记录。每当CPU17为表格255产生一个记录时，CPU17将产生的缓冲区地址存储到记录中。于是产生了备用扇区缓冲区地址表255，其中产生的相应缓冲区地址(备用扇区缓冲区252中的地址)按顺序被存储在顺序记录中。备用扇区缓冲区地址表255被存储在缓冲区RAM25中。显然，记录i中存储的缓冲区地址是备用扇区缓冲区252的地址，该地址指示缓冲区252中存储的数据的位置，而缓冲区252中存储的数据对应于缺陷扇区地址表254的记录i中指示的备用扇区(分配给对应的缺陷扇区)中写入的数据。在这个实施例中，步骤A3产生的备用扇区缓冲区地址表255存储缓冲区地址，如图2B所示，所述缓冲区地址分别包含记录n和n+1中的地址A0和A1。

在完成包含步骤A1-A3的处理的HDD初始化之后，HDD可以从主机接收命令。假定在这种状态下主机已经向HDD发出命令。从HDC21向CPU17报告来自主机的命令。接着，CPU17确定来自主机的命令是否读/写命令(R/W命令)(步骤A4)。如果命令不是读/写命令，则CPU17执行命令(步骤A5)。

另一方面，如果命令是读/写命令，则CPU17控制HDC21以便通过下面的方式处理读/写命令。这里假定来自主机的命令是读命令。首先，CPU17参照缺陷扇区地址表254以确定在读命令(来自主机的请求)指定的盘访问范围中是否存在缺陷扇区(步骤A6)。根据起始盘地址和长度(扇区数量)确定盘访问范围。

如果步骤A6的确定结果表明指定的盘访问范围不包含缺陷扇区(被分配备用扇区)，CPU17执行来自主机的读命令指定的盘访问操作(步骤A7)。另一方面，如果步骤A6的确定结果表明指定的盘访问范围包含缺陷扇区，则CPU17在盘区域中执行盘访问，所述盘区域被包含在指定的盘访问范围中，并且紧接在初始缺陷扇区之前(步骤A8)。假定指定的盘访问范围是包含图6示出的扇区S0-S7的盘区域。此外，在图6中假定扇区S0-S7中包含的阴影扇区S2和S6是有缺陷的。在这种情况下，在步骤A8按照下面的方式在盘11的盘区域上执行盘访问操作701，所述盘区域的范围为扇区S0到扇区S1，其中扇区S1紧接在缺陷扇区S2之前。

在盘访问操作701之前，CPU17在DBCNTR215中将指示前导扇区的位置的数值设置成初值，以用于数据缓冲区251和主机之间的数据传输。此外，CPU17执行寻道操作(寻道控制)，所述寻道操作将头12移动到盘11上由起始盘地址指示的轨道上。

在寻道操作之后，CPU17将缓冲区访问电路210设置到读模式。此外，CPU17将指示起始扇区S0的盘地址设置成缓冲区访问电路210的DACNTR211的初值。此外，CPU17分别将对应于2个扇区(2×512)的传送数据的起始缓冲区地址和字节数量设置成缓冲区访问电路210的DBACNTR212和BTCNTR214的初值。在这个初始化之后，CPU17激活缓冲区访问电路210以执行盘访问操作710。结果，从盘11顺序读出扇区S0和S1中的数据项(S0)和(S1)。如图6中的箭头711和712所示，从扇区S0和S1读出的数据项(S0)和(S1)被顺序存储到数据缓冲区251中。稍后详细描述这个盘访问操作。

如果在步骤A8的盘访问操作701期间检测到新的缺陷扇区(步骤A9)，执行备用扇区处理(步骤A9a)，之后是以后描述的步骤A16的处理。在备用扇区处理中，更新缓冲区RAM25的缺陷扇区管理表253中存储的缺陷扇区管理信息。在这个阶段，不更新盘11的管理区域11c上记录的缺陷扇区管理信息。换言之，不执行更新缺陷扇区管理信息的盘访问。如下所述，当HDD处于空闲状态时，更新管理区域11c上记录的缺陷扇区管理信息。如果在写命令请求的盘访问期间检测到缺陷扇区，则即将写入的数据被写到备用扇区缓冲区252而不是对应的备用扇区中。

另一方面，假定已经正常完成步骤A8的盘访问操作701(步骤A9)。此时(即紧接在缺陷扇区S2之前)，CPU17指示HDC21暂停盘访问操作。之后，CPU17参照缺陷扇区地址表254和备用扇区缓冲区地址表255(步骤A10和A11)。在步骤A10中，CPU17确定从备用扇区缓冲区252复制到数据缓冲区251的数据的长度。参照缺陷扇区地址表254确定这个长度。在图2A-2C的例子中，即将复制的数据的长度为对应于缺陷扇区S2的一个扇区(即512字节)。在下一个步骤A11中，CPU17参照备用扇区缓冲区地址表255以确定起始缓冲区地址，起始缓冲区地址涉及将从其复制数据的备用扇区缓冲区252。在图2A-2C的例子中，起始缓冲区地址是地址A0，地址A0被分配给备用扇区缓冲区252中存储对应于缺陷扇区S2的备用扇区的数据(S2)的区域。对于写命令，参照备用扇区缓冲区地址表255确定备用扇区缓冲区252中将向其写入数据的起始缓冲区地址。

此后，CPU17使HDC21的缓冲区访问电路210执行从备用扇区缓冲区252到数据缓冲区251的数据复制702(步骤A12)。对于写命令，数据从数据缓冲区251被复制到备用扇区缓冲区252。在步骤A12中，CPU17为数据复制分别在缓冲区访问电路210的BTCNTR214和ASBACBTR213中设置所确定的数据长度(数据传送长度)(512字节)和起始缓冲区地址。此时，缓冲区访问电路210的DBACNTR212的数值指示数据缓冲区251中的缓冲区地址。DBACNTR212指示的缓冲区地址是在扇区S1中存储数据(S1)的地址的下一个地址。在这种状态下，CPU17重新激活处于读模式的缓冲区访问电路210。于是，CPU17使缓冲区访问电路210执行数据复制702，以便在暂停盘访问期间复制对应于缺陷扇区S2中的数据的备用扇区数据(S2)。即使在暂停盘访问期间，SPM13仍然旋转盘11。这个暂停周期对应于头12相对于盘11从扇区S1的尾端移动到缺陷扇区S2的尾端所需的周期。换言之，这个周期对应于头12相对于盘11从缺陷扇区S2的前端移动到下一个扇区S3的前端所需的周期。

当CPU17已经激活缓冲区访问电路210时，缓冲区访问电路210执行数据复制702。具体地，缓冲区访问电路210按照从ASBACNTR213指示的缓冲区地址A0开始的顺序，从备用扇区缓冲区252的区域252-0读出512字节(对应于一个扇区)的数据(S2)，该数据对应于分配给缺陷扇区S2的备用扇区中的数据。如图6中的箭头713所示，缓冲区访问电路210将从备用扇区缓冲区252读出的数据(S2)复制到数据缓冲区251。此时，每当复制(传送)一个字节的数据时，ASBACNTR213和DBACNTR212的计数数值均被加一。此外，每当复制一个字节的数据时，BTCNTR214的计数数值被减一。当BTCNTR214的计数数值达到″0″时，缓冲区访问电路210停止其操作。此时，缓冲区访问电路210使用例如中断(终止中断)通知CPU17数据复制702已经完成。如上所述，缓冲区访问电路210以独立于CPU17的方式执行数据复制702。因此，在头12相对于盘11从缺陷扇区S1的前端移动到尾端所需的时间周期内(即在头12位于缺陷扇区S1上的同时)，可以可靠地完成数据复制702。

在接收到来自缓冲区访问电路210的数据复制结束报告时，CPU17确定数据复制完成(步骤A13)。换言之，CPU17确定从盘11上的备用扇区到数据缓冲区251的数据传送已经完成。之后，CPU17将DBCNTR215的计数数值增加复制扇区的数量(步骤A14)。结果，根据DBCNTR215允许进行从数据缓冲区251到主机的复制数据(来自备用扇区的数据)的传送。

接着，CPU17确定读取主机指定的所有扇区的操作是否已经完成(步骤A15)。如果象在这个例子中那样仍然有未处理的扇区，则CPU17返回到步骤A8。在步骤A8的第二次处理中，执行从盘11的扇区S3、S4和S5顺序读取数据项(S3)、(S4)和(S5)的盘访问703。结果如图6中的箭头714、715和716所示，从扇区S3、S4和S5读出的数据项(S3)、(S4)和(S5)按照这个顺序被存储在数据缓冲区251中。

紧接在缺陷扇区S6之前暂停盘访问。当暂停盘访问时，如图2所示使用缓冲区访问电路210执行对应于缺陷扇区S6的备用扇区中的数据(S6)的复制704。具体地，从备用扇区缓冲区252读出对应于缺陷扇区S6的备用扇区中的数据(S6)。如图6中的箭头717所示，从备用扇区缓冲区252读出的数据(S6)被复制到数据缓冲区251。之后，执行处理，该处理与数据复制702(713)完成时执行的处理相同。

在执行涉及主机请求的所有扇区的读出操作(步骤A15)之后，CPU17确定HDD是否处于空闲状态(步骤A16)。HDD的空闲状态是指这样的状态，其中在假定SPM13同时正在旋转的情况下，头12被收回到如滑轨位置所示的头回收位置(未示出)。如果在SPM13旋转的同时HDD在预定时间周期或更长的时间内没有接收到来自主机的读/写命令，则认为处于空闲状态。在空闲状态中，可以中断对HDD中某些电路的供电以节省能量。

如果HDD处于空闲状态(步骤A16)，CPU17执行到步骤A17。另一方面，如果HDD不处于空闲状态(步骤A16)，CPU17返回到步骤A4。当HDD已经切换到空闲状态时，CPU17执行控制以便将备用扇区缓冲区252的内容写入到盘11的备用区域11b中(步骤A17)。接着，CPU17执行控制以便更新盘11的管理区域11c上记录的缺陷扇区管理信息(步骤A18)。在步骤A18之后，CPU17等待来自主机的命令。

如上所述，在实施例中，在主机指定的盘访问范围中存在2个缺陷扇区S2和S6。然而在实施例中，参照缓冲区RAM25中设置的缺陷扇区地址表254，当头12已经到达盘访问范围中存在的任何一个缺陷扇区时，暂停盘访问。在暂停盘访问期间，缓冲区访问电路210参照表格254和255在备用扇区缓冲区252和数据缓冲区251之间执行数据复制。结果，即使主机指定的盘访问范围包含被分配备用扇区的缺陷扇区，仍然不必停止盘访问，这不同于现有技术。此外，由于不必访问盘11上的备用扇区，没有出现访问备用扇区所造成的盘11的旋转延迟。因此，即使指定的盘访问范围包含缺陷扇区，实施例仍然可以实现与没有缺陷扇区的普通盘访问相同的访问性能。

对于有关在步骤A7和A8执行的盘访问的具体情况，下面说明来自主机的命令是读命令的情况。图5的流程图图解了这个盘访问的过程。如图5所示，首先在缓冲区访问电路210的DBCNTR215中，CPU17将数据缓冲区251的指针位置的初值设置成从数据缓冲区251到主机的数据传送的起始位置(步骤B1)。接着，CPU17将指示要访问的前导位置的逻辑盘地址转换成盘11上的物理地址(此后被称作″目标地址″)(步骤B2)。盘11上由目标地址指定的轨道被称作″目标轨道″。CPU17执行寻道操作(寻道控制)以便将头12移动到目标轨道(步骤B3)。如果作为步骤B3中寻道操作的目标的目标轨道与前一盘访问中的目标轨道相同，则寻道操作立即完成，并且不执行实际的寻道操作。

在寻道操作完成之后，CPU17设置缓冲区访问电路210的DACNTR211、DBACNTR212和BTCNTR214中的初值以激活电路210。结果，根据DACNTR211、DBACNTR212和BTCNTR214执行盘访问操作(步骤B4)。在盘访问操作期间，以扇区为单位从盘11读出数据，并且读出的数据被存储在数据缓冲区251中。每当从一个扇区读出数据时，CPU17确定在读出操作期间是否出现差错(步骤B5)。

如果正常执行从一个扇区读取数据的操作，CPU17将DBCNTR215的计数数值加一(步骤B6)。如果仍然有未处理的扇区(步骤B7)，CPU17重复步骤B4的盘访问操作，以下等等。另一方面，如果在从扇区读取数据期间出现差错，CPU17将重试操作执行必要的次数，该次数不超过预定次数(步骤B8)。如果即使在执行预定次数的重试操作之后仍然不能从扇区正常读出数据(步骤B8)，CPU17确定该扇区有缺陷。此时，CPU17为缺陷扇区分配盘11的备用区域11b上的任意空闲扇区以作为备用扇区。此后，CPU17在缺陷扇区管理表253中存储指示缺陷扇区和备用扇区之间的关系的缺陷扇区管理信息。

在实施例中，本发明被用于HDD(硬盘驱动器)。然而本发明也适用于其它盘存储装置，例如光驱、磁光盘驱动器等等。

本领域的技术人员会很容易地想到其它优点和修改。因此，本发明的范围不仅限于图中示出和这里描述的具体细节和典型实施例。因此，在不偏离如所附权利要求书及其等同描述定义的总发明概念的构思或范围的前提下，可以进行各种修改。

Claims (22)

1.一种盘存储装置，其中盘(11)的备用区域(11b)中的任意扇区被分配成盘上的缺陷扇区的备用扇区，其特征在于包括：

备用扇区缓冲区(252)，存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中写入的数据的数据；

数据缓冲区(251)，暂时存储从盘(11)读出并且传送到使用该盘存储装置的主机的数据，以及暂时存储从主机传送过来并且被写到盘(11)上的数据；

缓冲区访问电路(210)，在备用扇区缓冲区(252)和数据缓冲区(251)之间复制数据；和

盘访问控制器(17)，在盘访问期间控制从主机提供的读/写命令请求的盘访问，其中在盘(11)上由读/写命令指定的盘访问范围和数据缓冲区(251)之间传送数据，盘访问控制器(17)确定该盘访问范围是否包含缺陷扇区，在盘访问范围含有缺陷扇区并且被用来针对盘(11)读/写数据的头(12)到达缺陷扇区的情况下，盘访问控制器(17)暂停盘访问，

其中在暂停盘访问期间，缓冲区访问电路(210)在备用扇区缓冲区(252)的区域和数据缓冲区(251)之间复制数据，备用扇区缓冲区(252)的该区域存储数据，所存储的数据对应于分配给盘访问范围包含的缺陷扇区的备用扇区中写入的数据。

2.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于当头(12)已经通过盘访问范围包含的至少一个缺陷扇区并且已经到达盘访问范围包含的正常扇区时，盘访问控制器(17)恢复盘访问。

3.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于，还包括在所述装置处于空闲状态时执行控制以便将备用扇区缓冲区(252)的内容写到备用区域(11b)的装置(17)。

4.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于，还包括数据缓冲区计数器(211)，数据缓冲区计数器(211)通过计数指示数据缓冲区(251)中的扇区的位置，扇区中的数据是在数据缓冲区(251)和主机之间传送的目标，其中当数据复制已经完成时，盘访问控制器(17)用扇区数量更新数据缓冲区计数器(211)，所述扇区数量对应于备用扇区缓冲区(252)的区域和数据缓冲区(251)之间的数据复制量。

5.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于：

缓冲区访问电路(210)包含通过计数指示备用扇区缓冲区(252)的即将访问地址的备用扇区缓冲区地址计数器(213)，和通过计数指示数据缓冲区(251)的即将访问地址的数据缓冲区地址计数器(212)；并且

缓冲区访问电路(210)根据备用扇区缓冲区地址计数器(213)和数据缓冲区地址计数器(212)在备用扇区缓冲区(252)和数据缓冲区(251)之间复制数据。

6.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于，还包括数据加载控制器(17)，其中在所述装置启动时，数据加载控制器(17)将备用区域(11b)中分配给盘(11)上缺陷扇区的备用扇区中写入的数据复制到备用扇区缓冲区(252)中。

7.如权利要求6所述的盘存储装置，其特征在于：

缓冲区访问电路(210)在盘(11)和备用扇区缓冲区(252)之间复制数据；并且

数据加载控制器(17)使缓冲区访问电路(210)将备用区域(11b)中分配给盘(11)上缺陷扇区的备用扇区中的数据复制到备用扇区缓冲区(252)中。

8.如权利要求7所述的盘存储装置，其特征在于：

缓冲区访问电路(210)包含通过计数指示备用扇区缓冲区(252)的即将访问地址的备用扇区缓冲区地址计数器(213)，通过计数指示数据缓冲区(251)的即将访问地址的数据缓冲区地址计数器(212)，和通过计数指示盘(11)的即将访问地址的盘地址计数器(211)；并且

缓冲区访问电路(210)根据备用扇区缓冲区地址计数器(213)和数据缓冲区地址计数器(212)在备用扇区缓冲区(252)和数据缓冲区(251)之间复制数据，并且根据盘地址计数器(211)和备用扇区缓冲区地址计数器(213)在盘(11)和备用扇区缓冲区(252)之间复制数据。

9.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于，还包括保存缺陷扇区地址表(254)和备用扇区缓冲区地址表(255)的存储器(25)，缺陷扇区地址表(254)存储缺陷扇区的地址，备用扇区缓冲区地址表(255)存储备用扇区缓冲区的地址，备用扇区缓冲区存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中的数据的数据，

其特征在于，当盘访问已经执行到缺陷扇区地址表(254)指示的缺陷扇区的地址时，盘访问控制器(17)暂停盘访问，从而使缓冲区访问电路(210)在数据缓冲区(251)和备用扇区缓冲区(252)中对应于备用扇区缓冲区地址表(254)指示的缺陷扇区的区域之间复制数据。

10.如权利要求1所述的盘存储装置，其特征在于还包括：

保存缺陷扇区地址表和备用扇区缓冲区地址表(255)的存储器(25)，缺陷扇区地址表(254)存储缺陷扇区的地址，备用扇区缓冲区地址表(255)存储分配给缺陷扇区的备用扇区中的数据；和

数据加载控制器(17)，其中在所述装置启动时，数据加载控制器(17)将备用区域(11b)中分配给盘(11)上缺陷扇区的备用扇区中写入的数据复制到备用扇区缓冲区(252)中，

其特征还在于，当盘访问已经执行到缺陷扇区地址表(254)指示的缺陷扇区的地址时，盘访问控制器(17)暂停盘访问，从而使缓冲区访问电路(210)在数据缓冲区(251)和备用扇区缓冲区(252)中对应于备用扇区缓冲区地址表(254)指示的缺陷扇区的区域之间复制数据。

11.如权利要求10所述的盘存储装置，其特征在于：

缓冲区访问电路(210)包含通过计数指示备用扇区缓冲区(252)的即将访问地址的备用扇区缓冲区地址计数器(213)，和通过计数指示数据缓冲区(251)的即将访问地址的数据缓冲区地址计数器(212)；并且

缓冲区访问电路(210)根据备用扇区缓冲区地址计数器(213)和数据缓冲区地址计数器(212)在备用扇区缓冲区(252)和数据缓冲区(251)之间复制数据。

12.如权利要求10所述的盘存储装置，其特征在于：

缓冲区访问电路(210)包含通过计数指示备用扇区缓冲区(252)的即将访问地址的备用扇区缓冲区地址计数器(213)，通过计数指示数据缓冲区(251)的即将访问地址的数据缓冲区地址计数器(212)，和通过计数指示盘(11)的即将访问地址的盘地址计数器(211)；并且

缓冲区访问电路(210)根据备用扇区缓冲区地址计数器(213)和数据缓冲区地址计数器(212)在备用扇区缓冲区(252)和数据缓冲区(251)之间复制数据，并且根据盘地址计数器(211)和备用扇区缓冲区地址计数器(213)在盘(11)和备用扇区缓冲区(252)之间复制数据。

13.如权利要求10所述的盘存储装置，其特征在于：

盘的预定区域被分配给管理区域(11c)，管理区域(11c)被用来存储系统管理信息，系统管理信息包含缺陷扇区管理信息，缺陷扇区管理信息被用来管理盘(11)上缺陷扇区和备用区域(11b)中分配给缺陷扇区的备用扇区之间的关系；并且

数据加载控制器(17)根据缺陷扇区管理信息执行控制，以便将备用区域(11b)中分配给缺陷扇区的备用扇区中的数据复制到备用扇区缓冲区(252)中。

14.如权利要求13所述的盘存储装置，其特征在于：

存储器(25)保存缺陷扇区管理表(253)，缺陷扇区管理表(253)存储管理区域(11c)上记录的缺陷扇区管理信息；并且

数据加载控制器(17)根据缺陷扇区管理表(253)中存储的缺陷扇区管理信息执行控制，以便将备用区域(11b)中备用扇区的数据复制到备用扇区缓冲区(252)中。

15.如权利要求14所述的盘存储装置，其特征在于还包括：

在备用扇区被分配给盘访问期间新检测到的缺陷扇区的情况下，更新缺陷扇区管理表(253)中存储的缺陷扇区管理信息的装置(17)；和

在所述装置处于空闲状态的情况下，根据缺陷扇区管理表(253)执行控制以便将备用扇区缓冲区(252)的内容写到盘(11)的备用区域(11b)中，并且执行控制以便更新盘(11)的管理区域(11c)上记录的缺陷扇区管理信息的装置(17)。

16.如权利要求10所述的盘存储装置，其特征在于，还包括在存储器(25)中产生缺陷扇区地址表(254)和备用扇区缓冲区地址表(255)的装置(17)，其中当备用区域(11b)中分配给缺陷扇区的备用扇区中的数据被复制到备用扇区缓冲区(252)时，所述产生装置(17)产生缺陷扇区地址表(254)和备用扇区缓冲区地址表(255)。

17.一种访问包含备用扇区的盘的方法，用于盘存储装置，其中盘(11)的备用区域(11b)中的任意扇区被分配成盘上的缺陷扇区的备用扇区，盘存储装置包含备用扇区缓冲区和数据缓冲区(251)，备用扇区缓冲区存储对应于分配给缺陷扇区的备用扇区中写入的数据的数据，数据缓冲区(251)存储从盘(11)读出并且传送到使用盘存储装置的主机的数据，以及从主机传送过来并且被写到盘(11)上的数据，其特征在于包括：

确定(A6)来自主机的读/写命令指定的盘访问范围是否含有缺陷扇区；

在盘访问范围含有缺陷扇区的情况下，当被用来针对盘(11)读/写数据的头(12)已经到达缺陷扇区时，暂停(A10、A11)包含数据缓冲区(251)和盘访问范围之间的数据传送的盘访问；和

在暂停盘访问期间在备用扇区缓冲区(252)的区域和数据缓冲区(251)之间复制(A12)数据，备用扇区缓冲区(252)的区域存储分配给盘访问范围包含的缺陷扇区的备用扇区中写入的数据。

18.如权利要求17所述的访问包含备用扇区的盘的方法，其特征在于还包括，当头(12)已经通过盘访问范围包含的缺陷扇区并且已经到达盘访问范围包含的正常扇区时，恢复(A18)盘访问。

19.如权利要求17所述的访问包含备用扇区的盘的方法，其特征在于还包括，在盘存储装置处于空闲状态时将备用扇区缓冲区(252)的内容写到(A17)盘(11)上的备用区域(11b)中。

20.如权利要求17所述的访问包含备用扇区的盘的方法，其特征在于还包括，当数据复制已经完成时，用扇区数量更新(A14)数据缓冲区计数器(215)，所述扇区数量对应于备用扇区缓冲区(252)的区域和数据缓冲区(251)之间的数据复制量，数据缓冲区计数器(215)被用来通过计数指示数据缓冲区(251)中的扇区的位置，扇区中写入的数据是数据缓冲区(251)和主机之间传送的目标。

21.如权利要求17所述的访问包含备用扇区的盘的方法，其特征在于还包括，在盘存储装置启动时，将备用区域(11b)中分配给盘(11)上缺陷扇区的备用扇区中写入的数据复制(A2)到备用扇区缓冲区(252)中。

22.如权利要求17所述的访问包含备用扇区的盘的方法，其特征在于：

当盘访问已经执行到缺陷扇区地址表(254)指示的缺陷扇区的地址时，暂停盘访问，其中缺陷扇区地址表(254)存储盘(11)上缺陷扇区的地址；并且

备用扇区缓冲区(252)中对应于盘访问范围包含的缺陷扇区的区域由备用扇区缓冲区地址表(255)指示，其中备用扇区缓冲区地址表(255)存储备用扇区缓冲区的地址，备用扇区缓冲区存储对应于分配给盘(11)上缺陷扇区的备用扇区中的数据的数据。

Images