JP2004171755A - 動的再マッピングによりデータ記憶媒体の欠陥の成長を許容する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】データ記憶媒体の媒体欠陥の成長を扱う方法の改良が強く求められている。特に記憶容量と信頼性のバランスをより適切に保つことが求められている。
【解決手段】データ記憶媒体上の一つ以上の認識済の欠陥を解析し、時間経過にともなう欠陥の成長を検出し（ブロック５８）、欠陥に隣接する追加表面領域を記憶媒体の別の場所に位置する一つ以上の交替領域に動的再マッピングすることにより（ルーチン７０）、検出された認識済の欠陥の成長を許容可能にする。したがって、すでに存在する欠陥の周囲に設けられたバッファ領域は時間経過による欠陥の成長に対し効果的に維持され、隣接する欠陥が影響を及ぼしている領域に情報を記憶しようとして発生するデータ消失に対して適切な保護機能を維持している。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は広くはハード・ディスク・ドライブ、光ドライブなどのデータ記憶装置に係り、より詳細には記憶装置の欠陥の検出、訂正及び報告に関する。

ディスク・ドライブ、テープ・ドライブ、などのデータ記憶装置は通常データを書込み読出しする磁気記憶媒体を使用する。一般に磁気記憶媒体は記憶された情報を示す選択的に磁化され磁化反転可能な磁性材料の層を有している。技術進歩により、個々の情報ビットを表わすのに要する面積は継続的に縮小しており、大量の情報を記憶媒体に保存することが可能になった。例えばハード・ディスク・ドライブでは、同心円状のトラックに分割され、さらにトラックは環状に配列されたセクタに分割された1枚以上の磁気ディスクを使用している。記憶密度の向上は現代のハード・ディスク・ドライブで用いられる磁気ディスクのトラック・ピッチとセクタ・サイズを減少させ、記憶容量の増大をもたらしている。

しかしながら、記憶密度が向上すると記憶装置が媒体欠陥から受ける影響も大きくなる。特に、磁気ディスクや他の磁気記憶媒体では、磁性層の欠陥により記憶媒体のかなりの領域が情報の記憶に使用できなくなる可能性がある。これらの媒体欠陥の寸法は、例えばほんの数トラックにまたがり数セクタに影響する極めて小さなものから、例えば多数のトラックにまたがり多数のセクタに影響する比較的大きなものまである。さらに、記憶密度が上昇すると、一定の大きさの媒体欠陥が悪影響を与えるセクタとトラックの数は比例して増大する。

適切な製造技術を厳守したとしても、実際には少なくともある程度の媒体欠陥がどのディスクにも発生する。従来技術では、ドライブの使用可能と認識される領域から“欠陥”セクタを効果的に除外して、これらの媒体欠陥がディスク・ドライブの電子回路に報告される。多くのディスク・ドライブの設計ではディスク・ドライブの製造中、例えば最初の低レベルのフォーマット化の際に表面分析テスト（Surface Analysis Test, ＳＡＴ）が実施される。ＳＡＴ中にディスクの欠陥セクタは識別されテーブルに記録され、ディスクの欠陥のない領域に配置された使用可能な交替すなわち“スペア”セクタに再マップされる。その後ドライブが欠陥セクタにアクセスしようとすると替わりにマップされたスペア・セクタにアクセスすることができる。

同様に、ある種のディスク・ドライブの設計では、通常動作時に、例えば読出し時の回復可能障害などにより欠陥の増加が検出される。このような場合、ＳＡＴ時の再マッピングと同様な処理が行われ、新たに検出された欠陥がドライブに使用可能とされる記憶領域から除外される。

しかしながら、熱的機械的ストレスおよび他の媒体を痛めるメカニズムなどの要因により、ある種の媒体欠陥は時とともに大きくなる傾向があることが分かった。従って、媒体欠陥は以前に発見された欠陥セクタに隣接していて当初はＳＡＴにより欠陥ではないと認識されたセクタに影響を及ぼす場合がある。媒体欠陥が欠陥ではないとされている領域のセクタまで成長すると当該セクタに記憶された情報が消失する可能性がある。

従来技術では、欠陥の成長の影響を受けないため、欠陥と識別されたセクタに隣接し、共通的に“パッド”セクタと呼ばれる様々なセクタを、ＳＡＴ中および／あるいは後の動作中の新しい欠陥の再マッピングにおいて、使用不能とマークし各媒体欠陥の周りに効果的にバッファを形成する。ドライブの電子回路はパッド・セクタを欠陥セクタと同じに扱うので各媒体欠陥を囲むバッファ領域には情報が記憶されなくなる。

パッド・セクタの使用により媒体欠陥の成長が許容されるが、一方記憶容量と信頼性の望ましくないトレード・オフが生ずる。各欠陥の周りのバッファ領域を増やすと媒体欠陥の比較的大きな成長が許容されるので信頼度は向上するが、ディスクの使用可能な領域が減少するという代償を払うことになる。同様に各媒体欠陥の周りのパッド・セクタを最小にして記憶容量を最大にすると、媒体欠陥が割り当てられたバッファ領域を超えて拡大したことによるデータ消失を起こす可能性がより高くなる。

従って、磁気ディスクおよび他のデータ記憶媒体の媒体欠陥の成長を扱う方法の改良が強く求められている。特に記憶容量と信頼性のバランスをより適切に保つことが求められている。

本発明は、データ記憶媒体の欠陥を、記憶媒体上の認識済の１つ以上の欠陥を分析して時間経過にともなう成長を検出し、成長が検出された欠陥を欠陥に隣接する領域を記憶媒体上の１つ以上の他の位置に動的再マッピングすることにより許容する欠陥をマッピングする製品、プログラム・プロダクト及び方法を提供して従来の技術にかかわる前述の及びその他の問題点を解決しようとするものである。これにより、既存の欠陥の周囲に指定されるバッファ領域は時間経過による欠陥の成長に対して有効に維持され、さもなければ隣接欠陥の成長の結果傷ついた領域に情報を記憶してしまうことによるデータの消失から適切に保護される。

たとえば、本発明による１実施例では、ディスク・ドライブの使用者が起動すると、磁気ディスク上に識別された媒体欠陥に関連してスペア・セクタに再マップされた１つ以上のパッド・セクタを確認するために、ハード・ディスク・ドライブが使用する欠陥マップがアクセスされる。これらパッド・セクタは、媒体欠陥が時とともに成長して、それ自体が欠陥になっていないか調べるためにスキャンされる。パッド・セクタに欠陥が検出されると欠陥マップは更新されてこれらパッド・セクタが欠陥と登録され、これらパッド・セクタに隣接する１つ以上のセクタが再マップされ新たなパッド・セクタが欠陥マップに追加される。

これらおよびその他の利点と特徴は本発明の特徴をなすもので、本明細書の一部をなす特許請求の範囲に述べられる。しかしながら、本発明とその利点、使用によって得ようとする目的をよりよく理解するため、本発明の典型的な実施例を説明している図面と説明を参照することが必要である。

本発明によれば、動的再マッピングを適用して、データ記憶装置は成長欠陥によるデータ消失を減らす積極的な対策をとることができる。さらに検出された媒体欠陥の周囲に、より小さくより果敢にバッファ領域を設け、媒体の使用可能領域から除外される容量を最小にし、記憶容量を最大にすることも可能である。

以下に説明する実施例では、データ記憶装置の動作中にデータ記憶媒体に加えられ得る熱的、機械的ストレスあるいは他の媒体を損傷するメカニズムのために、媒体欠陥が設定されたバッファを越えて“成長”するのを許容するため動的再マッピングが行われている。

本発明のいくつかの実施例では定期的に既存の欠陥を再調査し、欠陥の周囲に設けられたバッファ領域（通常パッド・セクタを使用して実施される）が損なわれていないことを確認するため、休止時間動的再マッピングが実施される。例えば、本発明による実施例では、休止時間中にパッド・セクタに指定されたセクタをスキャンして読取れなくなったセクタを検出する。一般にパッド・セクタでの読出し不能データの存在は隣接欠陥が成長したものと推測される。そこでさらに欠陥が成長して使用可能セクタを損傷しデータ消失を生じることを防ぐため、実施例では再配分を行い、拡大した欠陥の周囲にさらに大きなバッファすなわちパッド領域を構築する。

多くの例では、当初のＳＡＴ中あるいは後に、例えばデータ記憶装置の起動後に、欠陥が発見される。これらの欠陥の原因のいかんにかかわらず、これら欠陥の成長に対応するため同様な動的再マッピングを行うことができる。

本発明による実施例では、データ記憶媒体の認識済の欠陥の成長を発見し、そのような成長を発見すると欠陥の領域に隣接する１つ以上の領域を再マップする、動的再マッピングを行い、その欠陥の領域は以後“欠陥領域”とされる。通常これらの再マッピングでは、近接領域を１つ以上の交替領域へ再マップし、この交替領域はここに述べる動的再マッピングの前に他の欠陥領域が再マップされている交替領域に追加されるものである。

以下に説明する代表的な実施例では、例えば、ハード・ディスク・ドライブなどのデータ記憶装置は、１枚以上のディスクを有し、ディスクの表面は論理的なセクタ配列が配置され、さらに複数の同心円状のトラックあるいはシリンダが配置されている。欠陥領域は通常、データが再生不可能な欠陥セクタと、当初は欠陥ではないが欠陥セクタの周囲に配置され欠陥が成長してデータ消失にいたるのを防ぐためバッファとして設けられるパッド・セクタの２つがある。通常、ＳＡＴまたは後の試験の結果、欠陥領域にある欠陥セクタとパッド・セクタは磁気ディスクの別の場所の使用可能なスペア・セクタに（インラインで、あるいは外部からの再割り当てにより）再マップされ、これらのセクタにアクセスしようとした場合、適切なスペア・セクタに転送される。

ここで説明した実施例は、磁性層を有するディスクを使用する固定ハード・ディスク・ドライブに焦点をあてているが、本発明は媒体欠陥を有し、交換可能あるいは固定の磁気あるいは光媒体にも適用可能であることはすぐに理解されることである。従って、本発明はここに説明する特定の環境に限定されるものではない。

以下により明らかになるように、欠陥領域の近くの追加パッド・セクタを再割り当てしてバッファ領域を拡大する方式は状況によって異なりうる。例えば、観察された成長の仕方にあわせることが望ましい。検出された成長方向で欠陥に近接するセクタに限定してパッド・セクタを追加する指向性パッドが、特定の方向に成長することが決まっている媒体クラックなどの欠陥には望ましい。一方、周辺パッドは成長する欠陥の周囲にほぼ一様にバッファを保とうとするもので、例えば異物の埋め込みあるいは媒体の欠陥などの欠陥領域周囲全体に再設定するのに適している。どちらかの方式を単独で使用することも可能であるが、ある場合には媒体欠陥の特性を検出してそれに基づき異なる方式からダイナミックに選択することが望ましい。

ここに述べた動的再マッピングを適用して、データ記憶装置は成長欠陥によるデータ消失を減らす積極的な対策をとることができる。さらに検出された媒体欠陥の周囲に、より小さくより果敢にバッファ領域を設け、媒体の使用可能領域から除外される容量を最小にし、記憶容量を最大にすることも可能である。

本発明によるある実施例では、動的再マッピングに使用される様々なパラメータと特性をメーカあるいはユーザが設定可能になっている。これらのパラメータには、例えば、（１）休止中の欠陥成長チェックをオン・オフする機能、（２）パッドの追加を実施するまでに許容されるパッド読み出し再試行回数、（３）予防障害解析（predictive failure analysis, ＰＦＡ）を起動するまでに許容される総再割り当て回数、（４）使用するパッド方式（例えば、指向性または周辺パッド）、（５）特定の欠陥に対して許容されるパッド追加の回数を指定する機能などがある。他の変更および修正は以下の実施例により明らかになる。

図面では、いくつかの図面で同じ番号を同じ部品に付してある。図１は本発明による動的再マッピングを適用した代表的なハード・ディスク・ドライブ１０を示す。ドライブ１０は一般に１枚以上の磁気ディスク１２、１つ以上のデータ記録変換素子１６（記録あるいは読出／書込ヘッドとも呼ばれる）、ボイス・コイル・アクチュエータ１８、及びドライブ・コントローラすなわち制御回路２０を有している。

制御回路２０はドライブ全体の動作を制御するため、例えばマイクロ・プロセッサすなわちマイクロ・コントローラなどのプロセッサ２２を有している。プロセッサ２２で実行されるファーム・ウエアすなわちマイクロ・プログラム・コードはＲＯＭ２４あるいは他の形式の不揮発メモリに、および／あるいはディスク１２のプログラム領域に記憶され、ＲＡＭ２６で示されるプロセッサ２２のワーキング・メモリを用いて実行される。さらに、制御回路２０は通常他の電子回路を有し、プロセッサ２２の制御のもとに磁気ディスク１２へデータの書込みと読出しを行う。電子回路は通常、読出／書込回路２８、サーボ回路３０、インタフェース回路３２およびフォーマッタ回路３４で表される機能を有している。

磁気ディスク１２は通常ヘッド位置決めのため、半径方向に距離をおいた一連のトラックに分割されており、各トラックは円周方向にいくつかのデータ・セクタに分割されている。セクタはみな同じであっても違うサイズであっても良い。ディスク・ドライブが複数のディスクおよび／または複数の読出し／書込みヘッドを有する場合、全てのディスク面の同じ半径上にある一連のトラックはシリンダと呼ばれる。

読出／書込回路２８は読出／書込ヘッド１６から信号を受け取り、サーボ情報をサーボ回路３０に転送し、データ信号をフォーマッタ回路３４に転送する。サーボ回路３０はサーボ情報を使用して駆動信号を生成し、ボイス・コイル・モータ１８を駆動して読出／書込ヘッド１６を位置づけする。インタフェース回路３２はホスト・システム（図示せず）とインタフェースを介して通信して、データとコマンド情報を送る。インタフェース回路３２はまたフォーマッタ回路３４と通信する。プロセッサ２２も要求に応じて各回路２８−３４と通信しドライブ全体の動作を管理する。

ディスク・ドライブ１０の動作において、インタフェース回路３２が通常ホスト・システムからデータの読出しあるいは書込みの要求を受ける。フォーマッタ回路３４はインタフェース回路３２から要求されたデータ・セクタのリストを論理ブロック・アドレスの形で受け取り、本技術分野では公知の方法で、所期のデータ・セクタの位置を一意に示すシリンダとヘッドおよびセクタ番号へと変換する。ヘッドおよびシリンダ情報はサーボ回路３０に送られ、適切なシリンダの適切なデータ・セクタに読出／書込ヘッド１６を位置づける。サーボ回路に送られたシリンダ番号が、読出／書込ヘッド１６が現在位置づけられているトラック番号と異なる場合は、サーボ回路３０はまずシーク動作を行い、ヘッドを適切なシリンダへ再位置づけする。

サーボ回路３０がヘッド１６を適切なシリンダへ位置づけすると、ＩＤフィールドを読むことにより所期のデータ・セクタに位置づけられる。あるいは、無ヘッダ方式を採用しているディスク・ドライブでは、サーボ回路３０は所期のデータ・セクタに位置づけし識別するため本技術分野では知られているようにセクタ計算を開始する。位置づけされると、同じく本技術分野では公知の方法で、正しく読出しあるいは書込み動作が実行される。

本発明による動的再マッピングは通常ドライブ・コントローラ２０内のプロセッサ２２によりプログラム・コードを使用して実行される。しかしながら、動的再マッピングを実施する様々な動作はハードウェア、ソフトウェアあるいはその両方に関して異なるレベルで実行できることは容易に理解されるところである。従って、本発明はここに説明されるプログラム・コードに限定されるものではない。

ソフトウェアの観点から、本発明の様々な実施例で使用される機能を実行するル−チンを、マイクロ・コードの一部であったとしても，オペレーティング・システムなどの高度なプログラム、アプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュールまたはインストラクション・シーケンス、あるいはそのサブセットであったとしても、ここでは、総じて“コンピュータ・プログラム・コード”または単純に“プログラム・コード”と呼ぶ。通常プログラム・コードは１つ以上の命令を有し、コンピュータの様々なメモリおよび記憶装置、あるいはプログラム可能な電子装置に様々な回数存在し、装置の１つあるいはそれ以上のプロセッサに読み出されて実行されると、発明の様々な機能を実現する構成要素やステップを実行する上で必要な手順を装置に実行させる。

なお、本発明はここまで及びこれ以後、完全に機能する磁気ディスク・ドライブを例にとって説明しているが、本技術分野に精通した人には、本発明の様々な実施例をプログラム・プロダクトとして様々な形で配布することが可能であり、実際に配布するために信号を記憶する媒体の種類によらずに、等しく発明が適用されることは理解されるところである。信号を記憶する媒体の例としては、揮発性・不揮発性のメモリ装置、フレキシブル・ディスク及び他のリムーバブル・ディスク、ハード・ディスク・ドライブ、磁気テープ、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）などの記録型の媒体と、ディジタルおよびアナログ通信リンクなどの通信型の媒体などがあるが、これらに限定されるものではない。

さらに、ハードウェアの観点では、ハードウェアで実現される機能は、１つ以上の集積回路、及び増設支援電子部品を含む回路により実現されると考えられる。さらに、本技術分野ではよく知られているように、集積回路は一般に、装置の回路要素のレイアウトを指定し、以後ハードウェア定義プログラムと呼ぶ１つ以上のコンピュータ・データ・ファイルを使用して設計され製造される。プログラムは一般に設計ツールを用いて制作され、以後の製造において半導体ウェファの回路要素を規定するマスクを制作するのに使用される。一般にプログラムはＶＨＤＬ，verilog，ＥＤＩＦなどのハードウェア定義言語（ＨＤＬ）を使用して規定の形式で提供される。本発明はここまで及びこれ以後、完全に機能する集積回路装置および集積回路装置を使用した電子装置を例にとって説明しているが、本技術分野に精通した人には、本発明による回路要素は本発明の様々な実施例をプログラム・プロダクトとして様々な形で配布することが可能であり、実際に配布するために信号を記憶する媒体の種類によらずに、等しく発明が適用されることは理解されるところである。

図２に示す通り、本発明による動的再マッピングのため、磁気ディスク上の欠陥情報、および欠陥に関連するセクタの磁気ディスク上のスペア・セクタへの再マップ情報を維持することが必要で、このためには、ある種の欠陥マップが必要である。

一般に、本発明による動的再マッピングを実施するには、従来の欠陥マップに保持される情報を拡張して、実際の欠陥セクタを欠陥領域の周囲にバッファを形成するために生成されたパッド・セクタとは区別して識別するのが望ましい。次に欠陥が成長してパッド・セクタが欠陥になると、例えばこのパッド・セクタをパッド・セクタ・リストから欠陥セクタ・リストに移して、このパッド・セクタは更新されて欠陥と識別される。

ハード・ディスク・ドライブの欠陥マッピングに使用される従来のデータ構造は、２つの論理的に異なるリストからなっている。通常のドライブ製造時にマップされる欠陥の位置を保持する製造時欠陥リスト（ＰＬＩＳＴ）と、ＰＬＩＳＴとはかかわりなく通常のドライブ動作中に欠陥となった箇所を保持する成長欠陥リスト（ＧＬＩＳＴ）である。ＰＬＩＳＴとＧＬＩＳＴは図２の４０と４２にそれぞれ示されている。

以下に説明する例では動的再マッピングを実現するため、新たに２つのリストが使用される。１つは製造時パッド・リスト（ＰＰＬＩＳＴ）４４と呼ぶもので、もう１つは成長パッド・リスト（ＧＰＬＩＳＴ）４６である。本実施例ではＧＰＬＩＳＴとＰＰＬＩＳＴは位置の情報を有するだけではなく、直接あるいは間接的にパッドしている、ＧＬＩＳＴからあるいはＰＬＩＳＴのもとの欠陥との関係を保持している。さらに、欠陥化パッド・リスト（ＤＰＬＩＳＴ）４８と呼ばれ、ＰＰＬＩＳＴあるいはＧＰＬＩＳＴから欠陥になったパッド・セクタを明らかにする、もう１つのリストを持つことが望ましい。この他にも本発明による欠陥マップに使用できるデータ構造が幅広く存在することは容易に理解されるところである。例えば、ＤＰＬＩＳＴはある実施例では使用されない。またＳＡＴもしくは動作中に検出された欠陥に基づいて、欠陥とパッドを区別せずに扱うことも可能である。さらに各リストと関係して幅広く様々なデータ構造を使用することが可能である。

次に図３Ａ、図３Ｂと図４に、図１の制御回路２０により実行可能である、本発明による代表的な動的再マッピング手順５０を示す。さらに、本手順の動作を示すため、図５Ａ−図５Ｄにハード・ディスク・ドライブ面の代表的な欠陥を示し、さらにまた図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示す代表的な動的再マッピング手順との関連を示す。本代表的手順を実施するには、ユーザが次のようなオプション構成を選択可能であることが前提となる。（１）欠陥成長チェックの実施／非実施の選択、（２）ＰＰＬＩＳＴ個所を読取り時のデータ回復の許容回数、（３）ＧＰＬＩＳＴ個所を読取り時のデータ回復の許容回数、（４）ＰＦＡを起動するまでに許容されるＤＰＬＩＳＴへの登録回数、（５）ＰＦＡを起動するまでに許容される特定のＰＬＩＳＴあるいはＧＬＩＳＴに関連したＤＰＬＩＳＴへの登録回数、（６）欠陥の周囲に適用するパッド方式（例えば、指向性または周辺の）。

図５Ａにもどり、隣接する３セクタからなる１つの製造時欠陥がある単純な場合を想定する。製造時に欠陥セクタは欠陥マップに加えられ、製造アルゴリズムにより、欠陥セクタとそれに隣接するパッド・セクタは、欠陥のないスペア・セクタにマップされる。しかしながら、従来のＳＡＴ方式と異なり、欠陥セクタとパッド・セクタは一般的に別々のリスト、すなわち欠陥セクタはＰＬＩＳＴに、パッド・セクタはＰＰＬＩＳＴに記録される。この例では、セクタは、シリンダ番号／ヘッド番号／セクタ番号で識別される。

図５Ａに見られるように、ＳＡＴの後、３つの欠陥セクタが２９０５３／０／３３８、２９０５４／０／３３８及び２９０５５／０／３３８に検出され（ヘッド番号は０とする）、ＰＬＩＳＴに加えられ、ＳＡＴ方式により再マップされる。さらに、例えば、２９０５２／０／３３９から２９０５６／０／３３９、２９０５２／０／３３７から２９０５６／０／３３７、２９０５１／０／３３８から２９０５２／０／３３８、および２９０５６／０／３３８から２９０５７／０／３３８のパッド・セクタがＰＰＬＩＳＴに加えられ、ＳＡＴ方式により再マップされる。表１に代表的なディスク・ドライブのＳＡＴ後の欠陥マップの状態を示す。

ここでユーザは次の設定を選択したものとする。（１）欠陥成長チェックを適用する。（２）製造時パッド・セクタに対してデータ回復を１回まで許容する。（３）成長パッド・セクタにはデータ回復を許容しない。（４）最大３つのパッド・セクタの欠陥化まで許容し、以後はＰＦＡを始動する。（５）特定の欠陥のパッド形成を最大２回まで許容し、その後はＰＦＡを始動する。（６）指向性パッド方式が選択されている。

図３Ａ及び図３Ｂには、本発明による動的再マッピング手順５０が示されている。ブロック５２に示すように、ドライブは通常のファイル動作を本技術分野では公知の手法により実行しているものとする。ブロック５４では、手順５０はドライブの状態が、例えば待ち状態にある読出しあるいは書込み命令がない、あるいはより優先度の高い処理が他に行われていないなどの休止状態にあるかを定期的にチェックする。休止状態でない場合は、コントロールはブロック５２へ戻る。ドライブが休止状態に入ると、ブロック５４はコントロールをブロック５６へ移し、構成設定をチェックし欠陥成長チェックが有効かを確認する。

有効でない場合、コントロールはブロック５２へ戻る。有効ならブロック５８へ移行し、既に成長している欠陥が存在するかを、すなわち動的再マッピングによりパッド・セクタが過去に欠陥と判定されていることを示すＤＰＬＩＳＴに登録があるかをチェックして判定する。当初は、ＤＰＬＩＳＴに登録されているセクタは存在しないので、ブロック５８はコントロールをブロック６０へ移し、ＰＰＬＩＳＴの各パッド・セクタを、すべての既知のパッド・セクタが許容されるリトライ回数内で（この場合１回）読出し可能であることを確認するためのチェック・ループを起動する。

具体的には、ブロック６０では、ＰＰＬＩＳＴを指定するポインタが設定され、さらに具体的には最後にチェックされたセクタに設定され、次回ドライブが休止時間に入ったときに欠陥成長チェックが中断したところから、全リストがチェックされるまで続けられる（最後のセクタのチェックは、ドライブを休止状態から脱出させるより優先度の高い、例えば読出し／書込み要求などの動作に取って代わられる可能性があるため）。ＰＰＬＩＳＴをすべてチェックした後もドライブの休止状態が続く場合は、リストの最初からチェックが再度開始される。

ポインタが初期化されると、現在のパッド・セクタがブロック６２で読まれる。次にブロック６４で、読出しが許容リトライ範囲内で成功であったか否かを判断する。成功であれば、コントロールはブロック６６へ移り、全ＰＰＬＩＳＴのパッド・セクタがチェックされたかを判断し、未完了であればコントロールはブロック６８へ移り、ポインタをＰＰＬＩＳＴの次のパッド・セクタに移す。完了であれば、コントロールはブロック５２へ戻り通常のファイル動作が開始される。

ブロック６４に戻り、パッド・セクタの読出しが成功でなければ、ブロック６４は再マップ処理ルーチン７０を呼び出し、新たに欠陥となったパッド・セクタを再マップする。手順の詳細を以下に詳細に述べる。次にコントロールはブロック６６へ移りＰＰＬＩＳＴの追加パッド・セクタを処理する。

図４に再マップ処理ルーチンの詳細を示す。ルーチン７０はブロック７２で新たな欠陥セクタをＤＰＬＩＳＴに追加することから開始する。次に新たな欠陥セクタに隣接するセクタが、選択されているパッド方式により（周辺あるいは指向性）、スペア・セクタに再マップされＧＰＬＩＳＴに追加される（ブロック７４）。次にブロック７６で現在の欠陥に関連して成長パッド・セクタの数が決定される（すなわちＧＰＬＩＳＴの特定の欠陥にリンクするセクタ数）。

成長パッド・セクタの数が設定された閾値以下であれば、ブロック７８はコントロールをブロック８０へ移し成長パッド・セクタの総数を決定する（すなわちＧＰＬＩＳＴのセクタの総数）。閾値を超えていた場合、ブロック７８はコントロールをブロック８２に移し、例えば予防障害解析（ＰＦＡ）発行あるいは通知によりシステムに通知し、その後ルーチン７０を終了する。

ブロック８０に戻って、成長パッド・セクタの総数が決定したら、ブロック８４はこの総数が設定された閾値を超えているかを判断し、超えてなければルーチン７０を終了する。超えていたら、コントロールはブロック８６へ移行しＰＦＡ発行あるいは通知を行い、ルーチンを終了する。

図５Ｂでは、一例として、パッド・セクタ・チェック中にパッド・セクタの１つ（２９０５６／０／３３８）が、読出すのに５回の再試行を要したとする。例では再試行回数が設定された閾値の１を超えているので、プロセスの流れはルーチン７０で説明した処理を行う。結果として、パッド・セクタはＤＰＬＩＳＴに加えられ、選択されているパッド方式（例えば図５Ｂに示すように指向性パッド）により、欠陥の成長が予測される方向に隣接する使用可能なセクタが新たにパッド・セクタに加えられ、スペア・セクタに割り当てられる。さらに、新しいパッド・セクタがＧＰＬＩＳＴに追加される。

さらに、ユーザの読出し処理中にソフトエラーの箇所が検出され、エラー箇所がスペア・セクタ領域に再配置されたと想定する。これは欠陥の成長と考えられるので、ＧＬＩＳＴに登録され、関連するパッド・セクタが生成される（例えば、図５Ｂに示す周辺パッドにより）。製造中にはこれに関連する欠陥は存在しないので、ＧＬＩＳＴの周りのパッド・セクタは通常ＧＰＬＩＳＴに示される。成長欠陥は、元来の欠陥が内在する場合を除き、通常欠陥パッド・セクタとして扱われる。表２に新しくパッド・セクタを追加した後の欠陥マップの状態を示す。

手順７０で述べた新しいパッド・セクタの追加後、予防障害分析（ＰＦＡ）の起動がテストされる。毎回のＤＰＬＩＳＴへの登録は欠陥の成長ステップを意味し、ＤＰＬＩＳＴへの登録回数はチェックして設定された閾値と比較される。ドライブに許容される総成長と特定の欠陥の成長が設定された閾値基準と合致しないので、ＰＦＡ起動は発行されない。

図３Ａへもどり、成長欠陥の存在を示すＧＰＬＩＳＴが生成されると、次回にブロック５８に来ると、コントロールはブロック８８（図３Ｂ）へ移行する。この点に関しては、ＧＰＬＩＳＴに登録されていることは過去に欠陥箇所が成長した歴史を持つことを示すので、ＧＰＬＩＳＴがＰＰＬＩＳＴよりも優先度を有する方が望ましい。

ブロック８８は成長欠陥領域をスキャンする２ステップの処理を起動する。最初にリセットされていないポインタを用いてＧＰＬＩＳＴを横断し、ユーザの操作あるいはより高い優先度の機能のために中断した処理を継続する。ブロック８８は当初はＧＰＬＩＳＴの最初にポンタを設定する。次にブロック９０は欠陥となったＧＰＬＩＳＴセクタがＤＰＬＩＳＴに加えられ、チェックされないことを保証するためチェックを行う。

ＧＰＬＩＳＴセクタがＤＰＬＩＳＴになければ、コントロールはブロック９２に移行しセクタの読込みを行う。ブロック９４で読込みが許容されるリトライ回数範囲内で成功したかを判断する。ブロック９４ではブロック６４と同じあるいは異なる閾値を使用することができる。この例では、再試行は許されず読込みを失敗とされる設定になっている。読込不良が発生すると、ブロック９４は手順７０を呼び出し、不良セクタを再マップする。成功であればコントロールはブロック９６に移行し、全ＧＰＬＩＳＴセクタがチェック済みであるか否かを判断する。

未チェックのセクタがあると、コントロールはブロック９８に移行し、ＧＰＬＩＳＴの次のセクタにポインタを１つ進める。次にコントロールはブロック９０にもどる。さらに、ブロック９０で、ＧＰＬＩＳＴにあるセクタがＤＰＬＩＳＴにも存在した場合、コントロールは直接ブロック９６へ移行する。

ＧＰＬＩＳＴのすべてのセクタがチェックされると、コントロールはブロック１００へ移行し、ＤＰＬＩＳＴの各々について、同じもとの欠陥から派生する全ＰＰＬＩＳＴ登録をチェックしながら、ＤＰＬＩＳＴを一巡する（ＧＬＩＳＴ欠陥に関しては派生するＰＰＬＩＳＴ登録は存在しないことに注意）。詳細にはブロック１００はポインタをリセットしＰＰＬＩＳＴをポイントし、ＤＰＬＩＳＴ登録からリンクされるＰＰＬＩＳＴの最初のセクタから開始する。

ブロック１０１でセクタがＤＰＬＩＳＴにはすでに存在しないことを確認する。セクタがＤＰＬＩＳＴになければ、コントロールはブロック１０２へ移行しセクタの読出しを行い、ブロック１０４で許容リカバリ回数内で読出しが成功したかを判断する（例えば、ＰＰＬＩＳＴ登録が読まれているので、ブロック６４と同じ閾値を用いる）。読出し不良が発生した場合、再マップ処理ルーチン７０が呼び出され、コントロールはブロック１０６へ移行する。正常に読めた場合、ブロック１０４がコントロールを直接１０６へ移行させる。

ブロック１０６で、ＰＰＬＩＳＴの成長欠陥箇所にある全セクタがチェックされたか判定する（すなわちＤＰＬＩＳＴ登録にリンクされている）。チェック完了でなかった場合、コントロールはブロック１０８へ移行しポインタを１つ上げてＤＰＬＩＳＴ登録とリンクする次のＰＰＬＩＳＴセクタをポイントし、ブロック１０１に戻り次のセクタを処理する。完了であった場合、ブロック１０６はコントロールをブロック６０（図３Ａ）へ移行しＰＰＬＩＳＴのチェックを続ける。ブロック１０１へもどり、セクタがすでにＤＰＬＩＳＴに入っていたら、コントロールは直接ブロック１０６へ移行する。ブロック８８から１０８で行ったチェックでは特定の欠陥に関連するパッドをＰＰＬＩＳＴから検索するのを省略しているので、ブロック６２から６８で規定されるループではＰＰＬＩＳＴのポインタを別に持つことが望ましい。

前述の例に続いて、読出し書込み動作が図５Ｂに示すイベントに引き続いて開始されるものとする。さらにその後の休止時に別のパッド・セクタ（例えば、２９０５７／０／３３８）が欠陥であると検出されたとする。その結果ＤＰＬＩＳＴに新たな登録が行われ、別のパッド・セクタ（例えば、２９０５９／０／３３８）が再割り当てされ、ＧＰＬＩＳＴにパッド・セクタが追加される。これらのセクタの再割り当てを図５Ｃに示す。さらに新たに生成された欠陥マップを下の表３に示す。

追加パッド・セクタの再設定に関連してルーチン７０の実行中に、ＰＦＡの閾値もまたチェックされることに注意しておく必要がある。前述の例では、同じ欠陥が２回成長していることが発見されており、発動閾値なので、ＰＦＡ通知あるいは発行が提起され後にシステムまたはユーザに報告される。この結果、ユーザはドライブの動作を中止し、ドライブからすべてのデータを新しいドライブにコピーする方向になる。あるいは、しかしながら初回のＰＦＡ警告は無視して動作を続けるかもしれない。

後者のシナリオで、しばらく動作した後にドライブが休止時間に入ると、ブロック９０−９８の手順でＧＰＬＩＳＴが通覧され、新たにＧＰＬＩＳＴで認識されたパッド・セクタであるパッド・セクタが欠陥に移行する（例えばパッド２９０５８／０／３３８）ものとする。前述の、新しくパッド・セクタを追加する処理がやはり発生し、欠陥数の総計が設定された閾値の３を超えているが、より重要なＰＦＡ要件の、ある欠陥が２度を超えて成長したことが報告される。さらに、他のパッド・セクタがＧＬＩＳＴ登録（例えばパッド２９０５９／０／３３２）周りで欠陥化した場合、成長総数が極めて多いのでＰＦＡが起動される。例では、閾値が３に設定され、ＤＰＬＩＳＴに４つの欠陥が追加される。これら追加の障害と再マッピングは図５Ｄに示される。

上記の例では欠陥化した両方のＧＰＬＩＳＴ登録はＤＰＬＩＳＴに置かれるが、ＤＰＬＩＳＴは基本的に計算機能のためのものなので、ＧＰＬＩＳＴにも残される。このことが、既知の欠陥パッドでないことを確認するためにチェックする前に、各ＧＰＬＩＳＴ登録をテストすることが望ましい理由である。

欠陥マップに関しては、ＰＬＩＳＴ，ＰＰＬＩＳＴ，ＧＬＩＳＴ，及びＧＰＬＩＳＴの各々を、パッドしている欠陥セクタに関連するパッド・セクタごとに別々にまとめるのが望ましい。これは様々な手法で実現可能であるが、この例では、ひとつの方法として各欠陥、または関連する複数の欠陥にリストに登録される欠陥番号及びその位置を設定する。このようにしてＰＰＬＩＳＴ及びＧＰＬＩＳＴの登録パッドはパッドしている欠陥集団番号を参照することができる。これにより、図３Ｂのブロック１０４から１０８の手順に示す関連パッド・セクタのチェックが可能になる。

ここに示す単純な例では複数の製造欠陥を欠陥マップに有していないので、分かりやすくするため欠陥集団番号は省略されている。３件のＰＬＩＳＴ登録は通常１つの欠陥集団に関連するものであり、ＧＬＩＳＴ欠陥セクタは別々の欠陥集団と考えられる。分かりやすくするため、表４にＧＬＩＳＴ登録に関連する全パッド・セクタには＊マークが付けられている。関連を分かりやすくするため表が分割されている。

上記に示すように、欠陥マップの様々なセクタを表示するため他の様々なデータ構造をとることができる。さらに、欠陥化したパッド・セクタをチェックする他の方法もとることが可能である。本発明は図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示す特定の動的再マッピング手順に限定されるものではない。

本技術の通常の知識を有するものには他の修正ができることは明らかである。それゆえ、本発明は特許請求の範囲によってのみ規定される。

本発明による動的再マッピングを組込んだデータ記憶装置のブロック・ダイアグラムである。 図１のデータ記憶装置の動的再マッピングにかかわるいくつかのデータ構造のブロック・ダイアグラムである。 図１のデータ記憶装置の動的再マッピングを実行する手順を示すフローチャートである。 図１のデータ記憶装置の動的再マッピングを実行する手順を示すフローチャートである。 図３Aおよび図３Bに示す再マップ・ハンドリング手順のフローチャートである。 磁気ディスク表面の典型的な媒体欠陥、欠陥の成長及び図３Ａおよび図３Ｂの動的再マッピングを使用して欠陥の成長に対応する方法を示す図である。 磁気ディスク表面の典型的な媒体欠陥、欠陥の成長及び図３Ａおよび図３Ｂの動的再マッピングを使用して欠陥の成長に対応する方法を示す図である。 磁気ディスク表面の典型的な媒体欠陥、欠陥の成長及び図３Ａおよび図３Ｂの動的再マッピングを使用して欠陥の成長に対応する方法を示す図である。 磁気ディスク表面の典型的な媒体欠陥、欠陥の成長及び図３Ａおよび図３Ｂの動的再マッピングを使用して欠陥の成長に対応する方法を示す図である。

符号の説明

１０…ハード・ディスク・ドライブ、１２…磁気ディスク、
１６…データ記録変換素子、１８…ボイス・コイル・アクチュエータ、
２０…制御回路、２２…プロセッサ、２４…ＲＯＭ、２６…ＲＡＭ、
２８…読出／書込回路、３０…サーボ回路、
３２…インタフエース回路、３４…フォーマッタ回路、
４０…製造時欠陥リスト（ＰＬＩＳＴ）、
４２…成長欠陥リスト（ＧＬＩＳＴ）、
４４…製造時パッド・リスト（ＰＰＬＩＳＴ）、
４６…成長パッド・リスト（ＧＰＬＩＳＴ）、
４８…欠陥化パッド・リスト（ＤＰＬＩＳＴ）。

Claims (29)

1. ハード・ディスク・ドライブの磁気ディスク上の少なくとも１つの欠陥を識別する欠陥マップを有し、前記欠陥に関連する少なくとも１つの欠陥となったセクタと、前記欠陥に隣接する少なくとも１つの欠陥のないパッド・セクタを磁気ディスク上の別の場所に設けられたスペア・セクタに再マップするハード・ディスク・ドライブの動作方法であって、ハード・ディスク・ドライブの動作使用開始後に、
   前記パッド・セクタを識別するために前記欠陥マップをアクセスするステップと、
   前記パッド・セクタをスキャンして、時間とともに前記磁気ディスクの欠陥が成長したことを意味する前記パッド・セクタの欠陥を検出するステップと、
   前記パッド・セクタが欠陥であることの検出に応じて、前記パッド・セクタが欠陥であることを識別するために前記欠陥マップに反映し、前記欠陥となったパッド・セクタに隣接する追加のセクタを、前記欠陥マップに追加のパッド・セクタを生成するための前記磁気ディスク上の追加のスペア・セクタに再マッピングするステップと、
   を含むことを特徴とするハード・ディスク・ドライブの動作方法。
2. 第一の交替領域にマップされている欠陥領域に関連するデータ記憶媒体上の認識済の欠陥の成長を検出するステップと、
   前記認識済の欠陥の成長を許容するために前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を第二の交替領域に再マッピングするステップと、
   を含むことを特徴とするデータ記憶媒体の欠陥をマッピングする方法。
3. 前記欠陥領域が少なくとも１つの欠陥セクタと、該欠陥セクタに隣接する少なくとも１つのパッド・セクタを有し、前記認識済の欠陥の成長を検出する前記ステップは欠陥の検出のために前記パッド・セクタをスキャンするステップを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マッピングする前記ステップは、前記パッド・セクタに欠陥を検出することに応じて該パッド・セクタに隣接する少なくとも１つのセクタを再割当するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記欠陥セクタは欠陥セクタ・リストで識別され、前記パッド・セクタはパッド・セクタ・リストで識別され、前記方法はさらに、前記パッド・セクタが前記認識済の欠陥の成長を検出して欠陥となっていることを前記欠陥マップに表示するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
6. 前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マッピングする前記ステップは、前記パッド・セクタに隣接する少なくとも１つのセクタを前記欠陥マップに追加するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記パッド・セクタに隣接する少なくとも１つのセクタを前記欠陥マップに追加する前記ステップは、成長パッド・セクタ・リストに少なくとも１つのセクタを記録するステップを含み、前記パッド・セクタが欠陥であることを表示する前記ステップは、欠陥パッド・リストに前記パッド・セクタが欠陥であることを表示するステップを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マッピングするステップは、前記パッド・セクタに対しほぼ成長方向に配置された少なくとも１つのセクタを再割り当てするステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
9. 前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マッピングする前記ステップは、前記欠陥領域の周辺に配置された複数のセクタを再割り当てするステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
10. 前記第一と第二の交替領域はそれぞれ少なくとも１つのスペア・セクタを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
11. 前記欠陥領域はデータ記憶媒体を内蔵するデータ記憶装置の製造中に割当てられ、前記認識済の欠陥の成長の検出と少なくとも１つの領域の再マッピングは前記データ記憶装置の動作使用後に、行われることを特徴とする請求項２記載の方法。
12. 前記認識済の欠陥の成長の検出と、少なくとも１つの領域の再マッピングは、前記データ記憶媒体を内蔵するデータ記憶装置の動作使用の後の休止時間に行われることを特徴とする請求項２記載の方法。
13. 前記認識済の欠陥の成長を所定の閾値を超えて検出したことに応じて予防障害解析を起動するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
14. 検出された欠陥パッド・セクタの数と前記欠陥領域に少なくとも１つのパッド・セクタが追加された回数の少なくとも１つを前記所定の閾値とすることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記データ記憶媒体はハード・ディスク・ドライブの中の磁気ディスクを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
16. データ記憶媒体と、
    前記データ記憶媒体と接続され、第一の交替領域にマップされている欠陥領域に関わる前記データ記憶媒体上の認識済の欠陥の成長を検出するように構成されており、さらに前記認識済の欠陥の成長を許容するための第二の交替領域に前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マップするように構成されている制御回路と、
    を有することを特徴とする装置。
17. 前記欠陥領域は少なくとも１つの欠陥セクタと該欠陥セクタに隣接する少なくとも１つのパッド・セクタを含み、前記制御回路は前記パッド・セクタの欠陥をスキャンして前記認識済の欠陥の成長を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 前記制御回路は前記パッド・セクタに欠陥が検出されたのに応じて、該パッド・セクタに隣接する少なくとも１つのセクタを再割り当てすることにより、前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
19. 前記欠陥セクタは欠陥セクタ・リストで識別され、前記パッド・セクタはパッド・セクタ・リストで識別され、前記制御回路はさらに前記認識済の欠陥の成長を検出することに応じて前記欠陥マップに前記パッド・セクタが欠陥であることを表示するように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
20. 前記制御回路は前記パッド・セクタに隣接する少なくとも１つのセクタを前記欠陥マップに追加することにより、前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
21. 前記制御回路は前記パッド・セクタに対しほぼ成長方向に配置された少なくとも１つのセクタを再割り当てすることにより、前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
22. 前記制御回路は前記欠陥領域の周辺を囲む複数のセクタを再割り当てすることにより、前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
23. 前記第一と第二の交替領域は各々少なくとも１つのスペア・セクタを有していることを特徴とする請求項１７記載の装置。
24. 前記欠陥領域は前記データ記憶媒体を内蔵するデータ記憶装置の製造中に割り当てられ、前記制御回路は前記データ記憶装置の動作使用後に、前記認識済の欠陥の成長を検出し、少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
25. 前記制御回路は前記データ記憶媒体を内蔵するデータ記憶装置の動作使用後の休止時に、前記認識済の欠陥の成長を検出し、少なくとも１つの領域を再マップするように構成されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
26. 前記制御回路はさらに前記認識済の欠陥の所定の閾値を超えた成長が検出されたことに応じて、予防障害解析動作を起動するように構成されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
27. 前記データ記憶媒体がハード・ディスク・ドライブ中の磁気ディスクを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
28. 第一の交替領域にマップされている欠陥領域に関連しておりデータ記憶装置内のデータ記憶媒体上にある認識済の欠陥の成長を検出するように構成されており、さらに前記認識済の欠陥の成長を許容するために、前記欠陥領域に隣接する少なくとも１つの領域を第二の交替領域に再マップするように構成されているプログラム・コードと、
    前記プログラム・コードを保持した信号保持媒体と、
    を有することを特徴とするプログラム・プロダクト。
29. 前記信号保持媒体は通信媒体及び記録媒体の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２８記載のプログラム・プロダクト。
    

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