JP2006260759A - 電力消耗が少ないハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理システム、そしてそれらのデータ入出力方法 - Google Patents

電力消耗が少ないハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理システム、そしてそれらのデータ入出力方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電力消耗が少ないハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理システム、そしてそれらのデータ入出力方法を提供する。
【解決手段】本発明のハードディスクドライブは、主データ貯蔵媒体であるディスクと、ディスクに貯蔵されるデータを臨時に貯蔵する第１のバッファ及び第２のバッファと、ディスクの動作状態に応答して第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及びディスクのうちいずれか一つに提供する制御部と、を含む。第２のバッファは、電源が遮断されてもメモリセルに記録されたデータが消滅されない不揮発性メモリ装置から構成され、ディスクに貯蔵される断片のデータを貯蔵して置いたからこれを一度にディスクに提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報貯蔵装置に係り、より詳しくは、電力消耗が少ないハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理システム、そしてそれらのデータ入出力方法に関するものである。
情報化社会の到来と共に個人が貯蔵し、移動するべきデータの量も爆発的に増している。このような情報貯蔵媒体の需要増加によって、多様な種類の個人用情報貯蔵装置が開発されている。情報貯蔵装置の中でもハードディスクドライブは、高い記録密度と、高いデータ伝送速度、早いデータ接近時間、及び低価などの長所によって、一番広く使用されている。ハードディスクドライブは、ディスクの位置、読み出し、書き込みなどを制御する機械装置であって、厳密に言えば、ディスク（又はハードディスク）とは別個の装置である。しかしながら、ハードディスクドライブとディスクは、一つの装置に括って構成されるので、ハードディスクドライブは、ディスクを含む意味として主に使用される。
ハードディスクドライブは、外部と遮断された真空の内部空間にデータが貯蔵されるレコード形態のディスクと、ディスクにデータを書き込むか、或いは読み出す役割を遂行するヘッドと、ヘッドと連結されたアームと、から構成される。ディスクは、データが貯蔵される主データ貯蔵媒体であって、磁性体でコーティングされた少なくとも一枚以上のアルミニウム板から構成される。これらアルミニウム板をプラッタ(platter)と称する。このようなハードディスクドライブの構造は、昭和６２年１月２０日付ＭｃＧｉｎｌａｙなどによって取得された特許文献１の“ＭＩＣＲＯ ＨＡＲＤ−ＤＩＳＫ ＤＲＩＶＥ ＳＹＳＴＥＭ”などに例示されている。ハードディスクドライブは、それのインターフェース方式によって広くＩＤＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）方式とＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）方式に区分される。ＩＤＥ方式は、ハードディスクドライブ内にコントローラが備えられているので、ＳＣＳＩ方式のように別途の拡張カードを不要にする特徴を有する。ＩＤＥ方式をＡＴＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）方式とも称するが、ＡＴＡはＳＦＦ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ）委員会で決めたインターフェースの正式名称である。最近は、直列データ送受信を遂行するＳｅｒｉａｌ−ＡＴＡインターフェースがハードディスクドライブに採択されている。
ハードディスクドライブは、現在デスクトップコンピュータだけでなく、ノートパソコン、ＭＰ３、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ナビゲーターなどのように、情報処理機能を有した多様な種類の携帯用機器に搭載されている。携帯用機器が有している一番重要な特性のうち一つはバッテリーという有限な資源を使用するという点である。一般に、携帯用機器を動作させる電力は、ただバッテリーからのみ供給される。従って、携帯用機器はバッテリー容量が全て消尽された場合再充電されたバッテリーを通じて電力が供給されるときまで動作されない特性を有する。
特に、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ；ＳｏＣ）技術の発達と共に機器が小型化され、処理速度が早くなることによって、携帯用機器の全体電力消耗でハードディスクドライブが占められる比重は次第に大きくなっている。従って、携帯用機器の動作時間を延ばすためにはハードディスクドライブのような情報貯蔵装置の電力消耗を最小化することが必須的に要求される。
米国特許第４、６３８、３８３号明細書 米国特許第５、４０４、４８５号明細書 米国特許第５、９３７、４２５号明細書 米国特許第６、３８１、１７６号明細書
本発明の技術的課題は、ハードディスクドライブのような情報貯蔵装置の電力消耗を最小化して、携帯用機器の動作時間を拡張させることができる装置及び方法を提供するところにある。
本発明の他の技術的課題は、情報貯蔵装置の動作状態に応じて効率的なデータ入出力経路を提供する装置及び方法を提供するところにある。
前述した技術的課題を達成するために本発明によるハードディスクドライブは、ディスクと、ディスクに貯蔵されるデータを臨時に貯蔵する第１のバッファと、第１のバッファに貯蔵されたデータを選択的に貯蔵する第２のバッファと、ディスクの動作状態に応答して、第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及びディスクのうちいずれか一つに提供する制御部と、を含む。
前述した技術的課題を達成するために本発明による情報処理装置は、データに関する書き込み／読み出し要請を発生するホストと、自分の動作状態によってノーマルデータ経路とバイパスデータ経路のうちいずれか一つを通じて要請されたデータを書き込み／読み出すハードディスクドライブと、を含む。
前述した技術的課題を達成するために本発明によるハードディスクドライブのデータ入出力方法は、ホストから入力されたデータを第１のバッファに貯蔵する段階と、ディスクの動作状態を検出する段階と、検出されたディスクの動作状態に応答して、第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及びディスクのうちいずれか一つに貯蔵する段階と、を含む。
前述した技術的課題を達成するために本発明による情報処理装置のデータ入出力方法は、ホストがデータに関する書き込み／読み出し要請を発生する段階と、書き込み／読み出し要請に応答して、要請されたデータをハードディスクドライブに／から書き込み／読み出す段階を含み、要請されたデータをハードディスクドライブに／から書き込み／読み出す段階は、ハードディスクドライブの動作状態に応じて要請されたデータをノーマルデータ経路とバイパスデータ経路のうちいずれか一つを通じて遂行されることを特徴とする。
好適な実施形態において、第２のバッファは、第１のバッファから提供された複数のデータを貯蔵し、貯蔵されたデータを所定のデータ単位にディスクに提供する不揮発性メモリであることを特徴とする。
好適な実施形態において、ディスクの動作状態がアクティブ状態であれば、第１のバッファに入力されたデータは、ディスクに直接貯蔵されることを特徴とする。
好適な実施形態において、第１のバッファに入力されたデータがディスクに貯蔵された後であれば、第２のバッファに貯蔵されていたデータは、ディスクに貯蔵されることを特徴とする。
好適な実施形態において、ホストからディスクに関する直接書き込み要請が発生された場合、第１のバッファに入力されたデータは、ディスクに直接貯蔵されることを特徴とする。
好適な実施形態において、第１のバッファに入力されたデータの大きさが第２のバッファの残余容量より大きい場合、第１のバッファに入力されたデータは、ディスクに直接貯蔵されることを特徴とする。
好適な実施形態において、第２のバッファにデータが入力される間ディスクは、アイドル状態(idle state)及びスタンバイ状態のうちいずれか一つの動作状態を有することを特徴とする。
好適な実施形態において、ディスクの動作状態がアクティブ状態にある間ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、データは、ディスクから直接読み出されることを特徴とする。
好適な実施形態において、ディスクの動作状態がアイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つにあるときホストからデータ読み出し要請が発生すれば、データは、第２のバッファから読み出され、第２のバッファに当該データが存在しない場合データは、ディスクから読み出されることを特徴とする。
本発明によれば、ハードディスクドライブの全体動作状態中電力を多く消耗するアクティブ状態の発生比率が縮むようになり、ハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理装置の消耗電力が次第に減るようになる。従って、ハードディスクドライブのような情報貯蔵装置の電力消耗を最小化して、携帯用機器の動作時間を拡張させることができるようになる。そして、ハードディスクドライブ及び情報貯蔵装置の動作状態に応じて効率的なデータ入出力経路を提供できるようになる。
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
本発明の新たなハードディスクドライブは、主データ貯蔵媒体であるディスクと、ディスクに貯蔵されるデータを臨時に貯蔵する第１のバッファ及び第２のバッファと、ディスクの動作状態に応答して第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及びディスクのうちいずれか一つに提供する制御部と、を含む。ただし、第２のバッファは、ディスクに貯蔵されるべき断片のデータを貯蔵しており、これを一度にディスクに提供する。従って、ハードディスクドライブの全体動作状態中電力を多く消耗するアクティブ状態の発生比率が低減し、ハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理装置の消耗電力が次第に減るようになる。特に、第２のバッファは、電源が遮断されてもメモリセルに記録されたデータが消滅されない不揮発性メモリ装置から構成されて、優秀なデータ復元力を提供できるようになる。
図１は、本発明の好適な実施形態による情報処理装置３００の全体構成を示すブロック図である。図１には、ハードディスクドライブ２００が備えられた携帯用情報処理装置３００の構成が示されている。
図１を参照すれば、本発明に従う情報処理装置３００は、広くホスト１００とハードディスクドライブ２００に区分される。ホスト１００には、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；ＣＰＵ）１１０、ディスプレイ１２０、バッテリー１３０、キー入力部１４０が含まれる。ホスト１００とハードディスクドライブ２００は、バス１０を通じて連結される。ハードディスクドライブ２００とホスト１００との間に適用されるインターフェースとしては、ＩＤＥ方式とＳＣＳＩ方式があり、これ以外にもＡＴＡ又はＳｅｒｉａｌ−ＡＴＡ方式なども適用可能である。
以下で詳細に説明されるが、本発明に従うハードディスクドライブ２００は、最終的にデータが貯蔵されるディスク２７０（図７参照）外に、中間データ貯蔵媒体であるフラッシュメモリ２５０を備える。フラッシュメモリ２５０は、ハードディスクドライブ２００に貯蔵される断片のデータを貯蔵して置いたから、これを一度にハードディスクドライブ２００に貯蔵する機能を遂行する。フラッシュメモリ２５０は、代表的な不揮発性メモリ装置であって、電源が遮断されてもメモリセルに記録されたデータが消滅されず残るようになる。従って、他のメモリに比べて優秀なデータ復元力を有するようになる。当業者によく知られているように、フラッシュメモリ２５０外にも多様な種類の不揮発性メモリ装置がハードディスクドライブ２００の中間データ貯蔵媒体として使用できる。しかしながら、本発明では高速のデータ記録／消去が可能なＮＡＮＤタイプ又はＯｎｅ−ＮＡＮＤタイプのフラッシュメモリ２５０をハードディスクドライブ２００の中間データ貯蔵媒体として使用する。このようなハードディスクドライブ２００の構成によれば、ハードディスクドライブ２００がホスト１００から発生するデータ要請パターン（例えば、データの書き込み、読み出しなどの動作）を一度に集めて処理できるようになるため、ハードディスクドライブ２００及びこれを備えた情報処理装置３００の電力消耗が次第に減るようになる。
図２は、ハードディスクドライブ２００の一般的な動作状態を示す図面である。図２に示されたハードディスクドライブ２００の動作状態は、ＡＰＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）及びＡＣＰＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などのようなハードディスクドライブの電力管理用規格に限定されている。図２を参照して、ハードディスクドライブ２００の動作状態及び各動作状態別消耗電力を調べれば次の通りである。ハードディスクドライブ２００の動作状態は、広くアクティブ状態、スタンバイ状態、アイドル状態、及びスリープ状態の四つ状態に区分される。図２に示されたハードディスクドライブ２００の動作状態は、実質的にディスク２７０の動作状態ともできる。
アクティブ状態でハードディスクドライブ２００は、ホスト１００から入力されたコマンドに応答して、データに関する書き込み、読み出し及び探索などの機能を遂行する。アクティブ状態では、一般に２Ｗ〜２．５Ｗのフル−電力が消耗される。アクティブ状態で書き込み、読み出し及び探索などの機能が全て遂行された後、約５秒程度の時間が経過するようになれば、ハードディスクドライブ２００の動作状態は、アイドル状態に進入するようになる。アイドル状態は、ホスト１００から入力されたコマンドの遂行が終わり、新しいコマンドを待つ状態である。アイドル状態では、ディスクのアーム（図示せず）がパーキング位置に移動するようになり、サブトラッキング機能などが消えるようになる。この際、ホスト１００側のインターフェースルーチンは、待機状態に残っているので、ハードディスクドライブ２００は、短時間内に（例えば、４０ｍｓｅｃ以内）アクティブ状態に復帰できるようになる。アイドル状態で消耗される電力は、一般に１Ｗ以内になる。スタンバイ状態では、ディスク（又はプラター）のスピンドルモータを始めた大部分の構成要素がパワーオフされる。この場合、ハードディスクドライブ２００が再びアクティブ状態に復帰するためには１．５秒〜５秒の時間が所要になる。スタンバイ状態では、０．３Ｗ程度の電力が消耗される。一方、スリープ状態では、ホスト１００から発生されたウェークアップコマンドを処理するための部分を除外した全ての構成要素がパワーオフされる。従って、スリープ状態からアクティブ状態に復帰するためには長時間（例えば、５ｓｅｃ以上）を必要にする。スリープ状態の間には一般に０．１Ｗの電力が消耗される。それぞれの動作状態によるハードディスクドライブ２００の電力消耗量を整理すれば表１の通りである。
Figure 2006260759
表１は、富士通社で生産されたハードディスクドライブ（２．５”ＨＤＤ：ＭＨＴ２０ＡＨ）の電力消耗量を例に取ったものであり、ハードディスクドライブ２００は、アクティブ状態で一番多い電力を消耗し、スリープ状態で一番少ない電力を消耗することが分かる。
すなわち、ハードディスクドライブ２００の全体使用時間でアクティブ状態の比率が増加するほど、ハードディスクドライブ２００及びこれを備えたシステム３００の全体消耗電力は増加するようになる。そして、ハードディスクドライブ２００の全体使用時間でスタンバイ又はスリープ状態の比率が増加するほど、ハードディスクドライブ２００及びシステム３００の全体消耗電力は次第に減るようになる。このようなハードディスクドライブ２００の消耗電力量は、各動作状態の発生周期とも密接な関係がある。例えば、アクティブ状態がしばしば発生するときには、ハードディスクドライブ２００で消耗される電力量が多く、アクティブ状態がしばしば発生しないときには、ハードディスクドライブ２００で消耗される電力量が次第に減るようになる。従って、本発明ではアクティブ状態が発生する頻度を最大限低めて、ハードディスクドライブ２００で消耗される電力量を減ってやる。アクティブ状態が発生する頻度とハードディスクドライブ２００の電力消耗量の間の関係を調べれば次の通りである。
図３は、ホスト１００から反復的なデータ書き込み／読み出し要請が発生するときの一般的なハードディスクドライブの状態変化を示す図面であり、図４はホスト１００から反復的なデータ書き込み／読み出し要請が発生するときの本発明に従うハードディスクドライブ２００の状態変化を示す図面である。そして、図５は、図３に示された一般的なハードディスクドライブの消耗電力を示す図面であり、図６は図４に示された本発明に従うハードディスクドライブ２００の消耗電力を示す図面である。図３〜図６に示されたハードディスクドライブの消耗電力は、実質的にディスク動作状態に応じて決定される。
先ず、図３及び図５を参照すれば、ホスト１００からデータ書き込み／読み出し要請が発生する場合、一般的なハードディスクドライブではこの要請が発生するときごとに反復的にアクティブ状態に進入するようになる。ハードディスクドライブが一旦アクティブ状態に進入するようになれば、その時ごとに２．５Ｗ内外のフルパワーを消耗するフルパワー区間が一定時間の間持続される。従って、ハードディスクドライブが小量のデータを処理しても一定時間の間フル−パワーが消耗されなければならなく、この際一般的なハードディスクドライブで消耗するようになる平均電力は２．０Ｗの値になる。
続けて、図４及び図６を参照すれば、本発明に従うハードディスクドライブ２００は、ホスト１００から要請されたデータの書き込み／読み出し要請が発生するときごとにこれを直接ディスク２７０に／から書き込み／読み出す代わりに、フラッシュメモリ２５０を用いてデータに関する書き込み／読み出し動作を遂行する。そして、フラッシュメモリ２５０の容量が全て充填するようになればその際こそフラッシュメモリ２５０に貯蔵されたデータを主貯蔵媒体であるディスク２７０に貯蔵するようになる。この際、ハードディスクドライブ２００に関する実質的なデータの書き込み／読み出し動作は、フラッシュメモリ２５０でのみ遂行され、ハードディスクドライブ２００の動作状態（すなわち、ディスク２７０の動作状態）はアイドル状態又はスタンバイ状態を維持するようになる。この際、もしリセットコマンド（Ｒｅｓｅｔ ＣＭＤ）が入力されれば、ハードディスクドライブ２００の動作状態は、スタンバイ状態に転換され、フラッシュメモリ２５０によってデータ入出力が遂行され始める。このようなハードディスクドライブ２００のデータ入出力動作によれば、ハードディスクドライブ２００の全体使用時間中アクティブ状態の比率が低くなるようになり、ハードディスクドライブ２００及びこれを備えた情報処理装置３００の消耗電力が次第に減るようになる。本発明でハードディスクドライブ２００がアクティブ状態に進入する周期は平均約１０分の周期を有し、この際ハードディスクドライブ２００で消耗される電力は、平均０．３Ｗの値を有する。これは、従来のハードディスクドライブの消耗電力の約６．６７％水準に過ぎない。
前述したように、本発明はホスト１００から発生したデータ書き込み要請（Ｈｏｓｔ Ｄａｔａ Ｗｒｉｔｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）をディスク２７０の代わりにフラッシュメモリ２５０に先ず遂行することを原則とする。しかしながら、フラッシュメモリ２５０の代わりにディスク２７０に直接データを書き込むことがさらに効率的であるときがある。例えば、もしホスト１００からデータ書き込み要請が発生したときのハードディスクドライブ２００の動作状態がアクティブ状態にある場合である。この場合、ホスト１００から要請されたデータは、フラッシュメモリ２５０を経ず直接ディスク２７０に書き込まれる。ディスク２７０に関する直接的な書き込み動作が遂行された後であれば、フラッシュメモリ２５０に貯蔵されたデータは、ディスク２７０に移るようになる。そして、フラッシュメモリ２５０の代わりにディスク２７０に直接データを書き込む他の例は、ホスト１００からフラッシュメモリ２５０のデータをディスク２７０に移させる要請（例えば、Ｃａｃｈｅ Ｆｌｕｓｈ ＣＭＤ）が発生した場合と、ホスト１００から要請されたデータの大きさがフラッシュメモリ２５０の残余容量より大きい場合である。このような場合やはり、書き込みデータは、フラッシュメモリ２５０を経ず直接ディスク２７０に書き込まれる。前述したように、ホスト１００から要請されたデータがフラッシュメモリ２５０を経ず直接主貯蔵媒体であるディスク２７０に書き込まれることをバイパス書き込み動作という。そして、ホスト１００から要請されたデータが中間データ貯蔵媒体であるフラッシュメモリ２５０を通じてディスク２７０に書き込まれることをノーマル書き込み動作という。
一方、本発明では、ホスト１００から発生されたデータ読み出し要請（Ｈｏｓｔ Ｄａｔａ Ｒｅａｄ Ｒｅｑｕｅｓｔ）に関してもディスク２７０の代わりにフラッシュメモリ２５０に関する動作を先ず遂行することを原則とする。しかしながら、ハードディスクドライブ２００の動作状態がアクティブ状態にある場合と、ホスト１００から要請されたデータがフラッシュメモリ２５０に存在しない場合、ホスト１００から要請されたデータはディスク２７０から直接読み出される。ホスト１００から要請されたデータがフラッシュメモリ２５０を経ず直接主貯蔵媒体であるディスク２７０から読み出されることをバイパス読み出し動作という。そして、ホスト１００から要請されたデータが中間データ貯蔵媒体であるフラッシュメモリ２５０を通じて読み出されることをノーマル書き込み動作という。
図７は、本発明の好適な実施形態によるハードディスクドライブ２００の全体構成を示すブロック図である。
図７を参照すれば、本発明に従うハードディスクドライブ２００は、ハードディスクコントローラ（以下、ＨＤＤコントローラと称する。）２１０と、バッファ２３０と、フラッシュメモリ２５０と、ディスク２７０と、を含む。バッファ２３０は、ホスト１００から入力されたデータを貯蔵するハードディスクキャッシュとしての機能を遂行する。一般に、ハードディスクドライブ２００は、ディスク２７０の回転速度とホスト１００とのデータインターフェースの間の速度差を縮めるため、内部にキャッシュ機能を遂行するバッファ２３０を備える。バッファ２３０は、高速のデータ入出力が可能なようにＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などに構成される。
本発明に従うハードディスクドライブ２００は、基本的にホスト１００からデータが入力される時ごとにデータをフラッシュメモリ２５０に貯蔵する機能を遂行する。そして、フラッシュメモリ２５０のデータ貯蔵容量が全て充填するようになれば、フラッシュメモリ２５０に貯蔵されたデータを一度にディスク２７０に貯蔵する。だが、ハードディスクドライブ２００の動作状態がアクティブ状態にあるか、或いはバッファ２３０に入力されたデータの大きさがフラッシュメモリ２５０の残余容量より大きい場合、ホスト１００から入力されるデータは、フラッシュメモリ２５０を経ず直接ディスク２７０に貯蔵される。前述したように、ホスト１００から入力されたデータがフラッシュメモリ２５０を経てディスク２７０に貯蔵されるノーマルデータ経路と、フラッシュメモリ２５０を経ず直接ディスク２７０に貯蔵されるバイパスデータ経路に関する制御は、ＨＤＤコントローラ２１０によって制御される。ＨＤＤコントローラ２１０の詳細構成を調べれば次の通りである。
図８は、図７に示されたＨＤＤコントローラ２１０の詳細構成を示すブロック図である。図８を参照すれば、本発明に従うＨＤＤコントローラ２１０はフラッシュ制御部２１５と、データ管理部２１６と、ディスク制御部２１７と、ＥＣＣ２１８と、サーボ制御部２１９と、を含む。
フラッシュ制御部２１５は、ハードディスクドライブ２００の中間データ貯蔵媒体であるフラッシュメモリ２５０のデータ書き込み及び読み出し動作を制御する。当業者によく知られているように、フラッシュメモリ２５０にデータを書き込むためには削除演算が必ず先行されなければならなく、フラッシュメモリ２５０に書き込まれるデータの単位より削除されるデータの単位が大きい特徴を有している。このような特徴は、フラッシュメモリ２５０を主メモリとして使用することを難しくするだけでなく、フラッシュメモリ２５０が補助記憶装置として使用される場合にも一般ハードディスク用ファイルシステムをそのまま活用することを阻害する要因になる。従って、フラッシュメモリ２５０の削除演算を隠すため、フラッシュ制御部２１５にはフラッシュ変換階層（Ｆｌａｓｈ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；以下、ＦＴＬと称する。）が備えられる。
ＦＴＬは、フラッシュメモリ２５０の書き込み動作時、ファイルシステムが生成した論理住所を削除演算が遂行されたフラッシュメモリ２５０の物理住所にマッピングさせてやる役割を遂行する。ＦＴＬで遂行されるアドレスマッピングの例は、特許文献２に“ＦＬＡＳＨ ＦＩＬＥ ＳＹＳＴＥＭ”という題目に、特許文献３に“ＦＬＡＳＨ ＦＩＬＥ ＳＹＳＴＥＭ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＦＯＲ ＰＡＧＥ−ＭＯＤＥ ＦＬＡＳＨ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ”という題目に、そして特許文献４に“ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＤＲＩＶＩＮＧ ＲＥＭＡＰＰＩＮＧ ＩＮ ＦＬＡＳＨ ＭＥＭＯＲＹ ＡＮＤ ＦＬＡＳＨ ＭＥＭＯＲＹ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＳＵＩＴＡＢＬＥ ＴＨＥＲＥＦＯＲ”という題目にそれぞれ掲載されている。ＦＴＬは、早いアドレスマッピングが成されることができるようにアドレスマッピングテーブルを使用する。一般に、アドレスマッピングテーブルは、比較的高価であるＳＲＡＭ（図示せず）から構成される。ＦＴＬは、ホストシステムから独立されたハードウェア形態に実現されてもよく、ホストシステム内部にデバイスドライバー形態のソフトウェアに実現されてもよい。例えば、フラッシュ制御部２１５の機能は、ディスク制御部２１７内にソフトウェア形態に搭載でき、この際フラッシュメモリ２５０は、一般バッファのように認識されて使用できる。だが、フラッシュ制御部２１５の機能がソフトウェア形態に実現される場合には、データ検証などを遂行することによる負担が大きくなるようになる。従って、図８のように別途のハードウェア、例えばＥＣＣ２１８のようなブロックを別途に備えてＥＣＣの発生機能などを専担するようにする。
データ管理部２１６は、ホスト１００から入力された命令語の種類、ディスク２７０の動作状態及びバッファ２３０に貯蔵されたデータのサイズとフラッシュメモリ２５０の残余容量などを感知する。そして、感知された結果を根拠としてホスト１００から要請されたデータの書き込み／読み出し要求をノーマルデータ経路を通じて処理するか、又はバイパスデータ経路を用いて処理するか可否を決定する。この際、データ管理部２１６とホスト１００は、ＡＴＡインターフェース又はＳｅｒｉａｌ−ＡＴＡインターフェースを通じてデータを送受信するようになる。
ディスク制御部２１７は、データ管理部２１６によって決定されたデータ経路に応じてバッファ２３０及びディスク２７０のデータ入出力を制御する。もしハードディスクドライブ２００内にフラッシュ制御部２１５が別途のハードウェアに備えられない場合、フラッシュ制御部２１５の機能は、ソフトウェア形態にディスク制御部２１７内に搭載できる。この場合、ディスク制御部２１７は、フラッシュメモリ２５０のデータ入出力をソフトウェア的に制御するようになる。
一方、サーボ制御部２１９は、ハードディスクドライブ２００の物理的な動作（例えば、スピンドルモータ）などのようなモータの機能を制御する。図７には、示されていないが、ハードディスクドライブ２００内には、サーボ２９０のような一種のモータが備えられていて、ディスク２７０を回転させてデータを書き込み／読み出すようになる。
図９は、本発明の好適な実施形態によるハードディスクドライブ２００のデータ入出力方法を示す流れ図であって、一つのコマンドに関する処理過程を例を挙げて示した。
図９を参照すれば、本発明に従うハードディスクドライブ２００は、先ずホスト１００からコマンドを受け入れ（段階３１００）、コマンドの種類を区分する（段階３２００）。次いで、段階３２００でコマンドの種類が書き込みコマンド（ＷＲＩＴＥ＿ＣＭＤ）に区分された場合、ディスク２７０がアクティブ状態であるか可否を判別する（段階３３００）。
段階３３００での判別結果、ディスク２７０がアクティブ状態ではないことと判別されれば、書き込もうとするデータ（ＤＡＴＡ＿Ｗ）の大きさがフラッシュメモリ２５０の残余容量（ＦＬＡＳＨ＿ＦＲ）より小さいか可否を判別する（段階３４００）。段階３４００での判別結果、書き込もうとするデータ（ＤＡＴＡ＿Ｗ）の大きさがフラッシュメモリ２５０の残余容量（ＦＬＡＳＨ＿ＦＲ）より小さい場合、当該データをフラッシュメモリ２５０に書き込む（段階３５１０）。それから、フラッシュメモリ２５０のデータ容量がいっぱい充填されるか可否を判別する（段階３５３０）。段階３５３０での判別結果、フラッシュメモリ２５０のデータ容量がいっぱい充填されれば、フラッシュメモリ２５０に貯蔵されたデータをディスク２７０に移してやる。前述したように、ディスク２７０がアクティブ状態ではないとき遂行されるデータの書き込み動作をノーマル書き込み動作という。ノーマル書き込み動作の間フラッシュメモリ２５０は、ホスト１００から入力される断片のデータを貯蔵して置いたからこれを一度にディスク２７０に貯蔵する。
一方、段階３３００での判別結果ディスク２７０がアクティブ状態であることと判別されたか、又は段階３４００での判別結果書き込もうとするデータ（ＤＡＴＡ＿Ｗ）の大きさがフラッシュメモリ２５０の残余容量（ＦＬＡＳＨ＿ＦＲ）より大きい場合、ホスト１００から入力されたデータは、ディスク２７０に直接書き込まれる（段階３６００）。このように、ディスク２７０がアクティブ状態であるとき、遂行されるデータの書き込み動作をバイパス書き込み動作という。バイパス書き込み動作の間ホスト１００から入力されるデータは、フラッシュメモリ２５０を経ず直接ディスク２７０に貯蔵される。
続いて、段階３２００でコマンドの種類が読み出しコマンド（ＲＥＡＤ＿ＣＭＤ）に区分された場合、先ずフラッシュメモリ２５０内に要請されたデータが存在するか可否が判別される（段階３７００）。段階３７００での判別結果、フラッシュメモリ２５０内に要請されたデータが存在する場合、フラッシュメモリ２５０から当該データを読み出す（段階３８００）。このように、フラッシュメモリ２５０からデータを読み出す動作をノーマルデータ読み出し動作という。
一方、段階３７００での判別結果、フラッシュメモリ２５０内に要請されたデータが存在しない場合、ディスク２７０から当該データを読み出す（段階３９００）。このように、フラッシュメモリ２５０を経ずディスク２７０から直接データを読み出す動作をバイパスデータ読み出し動作という。
前述したように、本発明に従うハードディスクドライブ及びこれを備えた情報処理装置は、主データ貯蔵装置であるディスク２７０以外に別途に備えられたフラッシュメモリ２５０を用いてホスト１００からその時その時入力されるデータを処理し、処理されたデータを一度に集めてディスク２７０に貯蔵するようになる。従って、ハードディスクドライブ２００の全体動作状態中電力を多く消耗するアクティブ状態の発生比率が縮むようになって、ハードディスクドライブ２００及びこれを備えた情報処理装置の消耗電力が次第に減るようになる。特に、フラッシュメモリ２５０は、電源が遮断されてもメモリセルに記録されたデータが消滅されないので、優秀なデータ復元力を提供できるようになる。
以上のように、図面と明細書で好適な実施形態が開示された。ここで特定した用語が使用されたが、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたことであり意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたことではない。また、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずにこれから多様な変形及び均等な他の具体的な形態で実施されうることを理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるべきである。
本発明の好適な実施形態による情報処理装置の全体構成を示すブロック図である。 ハードディスクドライブの一般的な動作状態を示す図面である。 ホストから反復的なデータ書き込み／読み出し要請が発生するときの一般的なハードディスクドライブの状態変化を示す図面である。 ホストから反復的なデータ書き込み／読み出し要請が発生するときの本発明に従うハードディスクドライブの状態変化を示す図面である。 図３に示された一般的なハードディスクドライブの消耗電力を示す図面である。 図４に示された本発明に従うハードディスクドライブの消耗電力を示す図面である。 本発明の好適な実施形態によるハードディスクドライブの全体構成を示すブロック図である。 図７に示されたＨＤＤコントローラの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の好適な実施形態によるハードディスクドライブのデータ入出力方法を示す流れ図である。
符号の説明
１００ ホスト
２００ ハードディスクドライブ
２１０ ＨＤＤコントローラ
２３０ バッファ
２５０ フラッシュメモリ
２７０ ディスク
３００ 情報処理装置

Claims (38)

  1. ディスク；
    前記ディスクに貯蔵されるデータを臨時に貯蔵する第１のバッファ；
    前記第１のバッファに貯蔵されたデータを選択的に貯蔵する第２のバッファ；そして
    前記ディスクの動作状態に応答して、前記第１のバッファに入力されたデータを前記第２のバッファ及び前記ディスクのうちいずれか一つに提供する制御部；
    を含むことを特徴とするハードディスクドライブ。
  2. 前記第２のバッファは、前記第１のバッファから提供された複数のデータを貯蔵し、貯蔵された前記データを所定のデータ単位に前記ディスクに提供する不揮発性メモリであること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  3. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態であれば、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  4. 前記第１のバッファに入力されたデータが前記ディスクに貯蔵された後であれば、前記第２のバッファに貯蔵されていたデータは、前記ディスクに貯蔵されること
    を特徴とする請求項３に記載のハードディスクドライブ。
  5. ホストから前記第２のバッファのデータを前記ディスクに移させる要請が発生した場合前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  6. 前記第１のバッファに入力されたデータの大きさが前記第２のバッファの残余容量より大きい場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  7. 前記第２のバッファに前記データが入力される間前記ディスクは、アイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つの動作状態を有すること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  8. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態にある間ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは、前記ディスクから直接読み出されること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  9. 前記ディスクの動作状態がアイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つにあるときホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは、前記第２のバッファから読み出され、前記第２のバッファに当該データが存在しない場合前記データは、前記ディスクから読み出されること
    を特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ。
  10. データについての書き込み／読み出し要請を発生するホスト；そして
    自分の動作状態によってノーマルデータ経路とバイパスデータ経路のうちいずれか一つを通じて前記要請されたデータを書き込み／読み出すハードディスクドライブ；
    を含むことを特徴とする情報処理装置。
  11. 前記ハードディスクドライブは、
    ディスク；
    前記ディスクに貯蔵されるデータを臨時に貯蔵する第１のバッファ；
    前記第１のバッファに貯蔵されたデータを選択的に貯蔵する第２のバッファ；そして
    前記ディスクの動作状態に応答して、前記第１のバッファに入力されたデータを前記第２のバッファ及び前記ディスクのうちいずれか一つに提供する制御部；
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の情報処理装置。
  12. 前記第２のバッファは、前記第１のバッファから提供された複数のデータを貯蔵し、貯蔵された前記データを所定のデータ単位に前記ディスクに提供する不揮発性メモリであること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  13. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態であれば、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  14. 前記第１のバッファに入力されたデータが前記ディスクに貯蔵された後であれば、前記第２のバッファに貯蔵されていたデータは、前記ディスクに貯蔵されること
    を特徴とする請求項１３に記載の情報処理装置。
  15. 前記ホストから前記第２のバッファのデータを前記ディスクに移させる要請が発生した場合、前記第１のバッファに入力されたデータは前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  16. 前記第１のバッファに入力されたデータの大きさが前記第２のバッファの残余容量より大きい場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  17. 前記第２のバッファに前記データが入力される間前記ディスクは、アイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つの動作状態を有すること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  18. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態にある間前記ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは前記ディスクから直接読み出されること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  19. 前記ディスクの動作状態がアイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つにあるとき前記ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは、前記第２のバッファから読み出され、前記第２のバッファに当該データが存在しない場合、前記データは前記ディスクから読み出されること
    を特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  20. ホストから入力されたデータを第１のバッファに貯蔵する段階；
    ディスクの動作状態を検出する段階；そして
    前記検出されたディスクの動作状態に応答して、前記第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及び前記ディスクのうちいずれか一つに貯蔵する段階；
    を含むことを特徴とするハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  21. 前記第２のバッファは、前記第１のバッファから提供された複数のデータを貯蔵し、貯蔵された前記データを所定のデータ単位に前記ディスクに提供する不揮発性メモリであること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  22. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態であれば、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  23. 前記第１のバッファに入力されたデータが前記ディスクに貯蔵された後であれば、前記第２のバッファに貯蔵されていたデータは、前記ディスクに貯蔵されること
    を特徴とする請求項２２に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  24. ホストから前記第２のバッファのデータを前記ディスクに移させる要請が発生した場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  25. 前記第１のバッファに入力されたデータの大きさが前記第２のバッファの残余容量より大きい場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  26. 前記第２のバッファに前記データが入力される間前記ディスクは、アイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つの動作状態を有すること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  27. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態にある間ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは前記ディスクから直接読み出されること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  28. 前記ディスクの動作状態がアイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つにあるとき、ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは、前記第２のバッファから読み出され、前記第２のバッファに当該データが存在しない場合前記データは、前記ディスクから読み出されること
    を特徴とする請求項２０に記載のハードディスクドライブのデータ入出力方法。
  29. ホストがデータに関する書き込み／読み出し要請を発生する段階；そして
    前記書き込み／読み出し要請に応答して、前記要請されたデータをハードディスクドライブに／から書き込み／読み出す段階を含み、
    前記要請されたデータを前記ハードディスクドライブに／から書き込み／読み出す段階は、前記ハードディスクドライブの動作状態に応じて前記要請されたデータをノーマルデータ経路とバイパスデータ経路のうちいずれか一つを通じて遂行されること
    を特徴とする情報処理装置のデータ入出力方法。
  30. 前記要請されたデータを前記ハードディスクドライブに／から書き込み／読み出す段階は、
    前記ホストから入力されたデータを第１のバッファに貯蔵する段階；
    ディスクの動作状態を検出する段階；そして
    前記検出されたディスクの動作状態に応答して、前記第１のバッファに入力されたデータを第２のバッファ及び前記ディスクのうちいずれか一つに貯蔵する段階を含むこと
    を特徴とする請求項２９に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  31. 前記第２のバッファは、前記第１のバッファから提供された複数のデータを貯蔵し、貯蔵された前記データを所定のデータ単位に前記ディスクに提供する不揮発性メモリであること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  32. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態であれば、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  33. 前記第１のバッファに入力されたデータが前記ディスクに貯蔵された後であれば、前記第２のバッファに貯蔵されていたデータは、前記ディスクに貯蔵されること
    を特徴とする請求項３２に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  34. ホストから前記第２のバッファのデータを前記ディスクに移させる要請が発生した場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  35. 前記第１のバッファに入力されたデータの大きさが前記第２のバッファの残余容量より大きい場合、前記第１のバッファに入力されたデータは、前記ディスクに直接貯蔵されること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  36. 前記第２のバッファに前記データが入力される間前記ディスクは、アイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つの動作状態を有すること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  37. 前記ディスクの動作状態がアクティブ状態にある間ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは、前記ディスクから直接読み出されること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
  38. 前記ディスクの動作状態がアイドル状態及びスタンバイ状態のうちいずれか一つにあるとき、ホストからデータ読み出し要請が発生すれば、前記データは前記第２のバッファから読み出され、前記第２のバッファに当該データが存在しない場合、前記データは、前記ディスクから読み出されること
    を特徴とする請求項３０に記載の情報処理装置のデータ入出力方法。
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