JP2006331491A - データ記憶装置及びその不使用セクタを登録する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】将来的に発生することが予想される他のデータ・セクタのＤＡＭエラーを防止する。
【解決手段】
本形態のディフェクト管理手法において、ＨＤＤ１は、一つのデータ・セクタｋのＤＡＭ読み取りにおいてエラー（ＤＡＭエラー）を検出すると、そのデータ・セクタに加えて、半径方向に隣接するデータ・セクタ（ｋ−１０〜ｋ+１０）を欠陥セクタとして登録する。このように欠陥登録されたセクタは、その後使用されず、対応アドレスに対してリアサインされた別のスペア・セクタに、そのデータが記録される。これによって、将来的に発生することが予想される他のデータ・セクタのＤＡＭエラーを防止し、そのセクタのユーザ・データ４１３を読み出すことができないハードエラーを防止する。
【選択図】 図４

Description

本発明はデータ記憶装置及びその不使用セクタを登録する方法に関し、特に、データ・セクタにおいて読み出しエラーが発生した場合における不使用セクタの設定手法に関する。

データ記憶装置として、光ディスク、磁気テープあるいは半導体回路などの様々な態様のメディアを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックを有しており、各データ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データとユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。各サーボ・データの間には、複数のデータ・セクタが記録されている。ヘッド素子部がサーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。

例えば、磁気ディスクからの読み出し処理において、データを正確に読み出すことができない場合がある。ＨＤＤが通常の読み出しモードにおいてデータを正確に読み出すことができない場合、エラー・リカバリ・プロシージャ（ＥＲＰ）が開始される。ＥＲＰは、読み出し処理のためのパラメータを変更した上で、読み出しのリトライを実行する。リトライは、パラメータ値を変えながら繰り返される。変更パラメータは、例えば、ヘッド位置、チャネルにおけるＡＤ変換のためのアンプ・ゲイン、デジタルフィルタのパラメータ値などから選択される。

ＥＲＰにおいて、信頼性が低いデータ・セクタと判定されたセクタは、欠陥セクタとして登録される。この欠陥セクタのデータは磁気ディスク上のスペア領域内に書き込みなおされる。スペア領域は、欠陥を有するデータ・セクタに代わってユーザ・データを記録するための複数のスペア・セクタを備えており、欠陥セクタは一つのスペア・セクタにリアサインされる。スペア・セクタの管理はリアサイン・ディフェクト・マップと呼ばれる管理テーブルを参照することによって実行される。

磁気ディスクには、製造段階において検出される一次欠陥セクタの他、出荷の後に二次欠陥セクタが発生する。ディスクの記録面は情報の書き換えや時間経過によって劣化が進み、二次欠陥セクタが発生する。一次欠陥セクタは出荷前に不使用セクタとして登録されるが、二次欠陥セクタは、上述にようにＨＤＤの使用中に発見され、リアサイン・ディフェクト・マップに不使用セクタとして登録される。

このように、磁気ディスク上の欠陥は経時的に成長し、欠陥具合が進行することにより現在は欠陥ではないセクタが、将来的に欠陥セクタとなりうる。そこで、将来に起き得る欠陥を回避するため、新たに発見された欠陥セクタに加えて、その周囲のデータ・セクタもリアサインする技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。つまり、発見された欠陥セクタの周囲のセクタを、欠陥の成長に対応する為のバッファ領域であるパッド・セクタとして認識し、当該パッド・セクタを別の使用可能な領域に再マッピングし、当該パッド・セクタをリストに記録する。
特開２００４−１７１７５５号広報

ここで、欠陥セクタにはいくつかのタイプが存在する。特許文献１は、欠陥セクタの周囲セクタをパッド・セクタとして再マッピングすることを開示するが、欠陥セクタのタイプについて特に考慮がなされていない。しかし、磁気ディスク上のデータ領域の効率的な使用のためには、徒に不使用セクタを増やすことなく、不使用セクタの登録において欠陥セクタのタイプに応じた処理が必要とされる。

一方、磁気ディスクに記録されたユーザ・データの消失を避けるため、データ読み出し不能となるハードエラーの発生を防止することが重要である。従って、欠陥が進行することによって将来的なハードエラーにつながる欠陥セクタ・タイプを認識し、発見された欠陥セクタに付随して、ハードエラーになりうる他のセクタを予め不使用セクタとして登録することが重要となる。

本発明は、上述のような事情を背景としてなされたものであって、データ・セクタにおけるハードエラーの発生を効果的に防止することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、同心円状に形成された複数トラックのそれぞれにおいてデータ・セクタ単位でユーザ・データを記録するメディアから、データを読み出すデータ記憶装置であって、データ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データを検出する同期データ検出部と、前記同期データの正確な検出を判定する判定部と、前記判定部が正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する不使用セクタ登録部と、を備えるものである。同期データを正確に検出しない場合に、その隣接データ・セクタも不使用セクタとして登録することによって、ハードエラーの発生を未然に防止することができる。

本発明の第２の態様において、上記第１の態様の不使用セクタ登録部は、前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第３の態様において、上記第１の態様の不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側と外周側の双方の隣接データ・セクタを不使用セクタとして登録する。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第４の態様において、上記第１の態様の不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第５の態様において、上記第４の態様の不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側及び外周側における同数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する。これによって、様々な形状をとりうる欠陥に対し効果的に対応することができる。

本発明の第６の態様において、上記第１の態様の不使用セクタ登録部は、登録する各不使用セクタのエラー・タイプを登録し、前記エラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタとに伴って登録されるデータ・セクタとを関連付けて登録する。これによって、その後のエラー解析を効果的に行うことができる。

本発明の第７の態様は、上記第１の態様のデータ記憶装置において、前記判定部は、リード・コマンドの実行において、そのリード・データ・セクタにおける同期データの正確な検出を判定し、前記判定部が、そのリード・データ・セクタにおいて正確に同期データを検出していないと判定した場合、前記不使用セクタ登録部は、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録するものである。リード・コマンド実行時にこの処理を行うことによって、データ記憶装置の出荷後に検出されるエラーから不使用セクタを登録し、ハードエラーの発生をより確実に防止することができる。

本発明の第８の態様において、上記第１の態様の判定部は、不使用セクタとして登録したデータ・セクタに代わってアクセスするスペア・セクタをさらに登録する。これにより、出荷後のデータ記憶装置において、不使用データ・セクタのアドレスへのホストのアクセスを可能とする。

本発明の第９の態様は、同心円状に形成された複数トラックのそれぞれにおいてデータ・セクタ単位でユーザ・データを記録するメディアについて、その不使用セクタを登録する方法であって、データ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データの正確な検出を判定し、正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録するものである。同期データを正確に検出しない場合に、その隣接データ・セクタも不使用セクタとして登録することによって、ハードエラーの発生を未然に防止することができる。

本発明の第１０の態様は、上記第９の態様において、リード・コマンドで指定されたデータ・セクタに、データ読み出しのためにアクセスし、そのデータ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データの正確な検出を判定し、正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録するものである。リード・コマンド実行時にこの処理を行うことによって、データ記憶装置の出荷後に検出されるエラーから不使用セクタを登録し、ハードエラーの発生をより確実に防止することができる。

本発明の第１１の態様は、上記第９の態様において、前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録するものである。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第１２の態様は、上記第９の態様において、前記エラー・データ・セクタの内周側と外周側の双方の隣接データ・セクタを不使用セクタとして登録するものである。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第１２の態様は、上記第９の態様において、前記エラー・データ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録するものである。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第１４の態様にかかるデータ記憶装置は、同心円状に形成された複数のデータ・トラックを備え、複数のセクションから構成されるデータ・セクタのそれぞれにおいてユーザ・データを記録する磁気ディスクと、リード・コマンドに応じてアクセスしたデータ・セクタにおいて、最小バイト数のセクションを検出する検出部と、前記最小バイト数のセクションの正確な検出を判定する判定部と、前記判定部が正確に前記最小バイト数のセクションを検出していないと判定した場合、そのデータ・セクタ及びそのデータ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタを、不使用セクタとして登録する不使用セクタ登録部と、を備えるものである。アクセス・データ・セクタの最小バイト数のセクションを正確に検出しない場合に、その隣接データ・セクタも不使用セクタとして登録することによって、ハードエラーの発生を未然に防止することができる。

本発明の第１５の態様において、上記第１４の態様の不使用セクタ登録部は、前記不使用セクタに代えて使用するスペア・セクタをさらに登録する。これにより、出荷後のデータ記憶装置において、不使用データ・セクタのアドレスへのホストのアクセスを可能とする。

本発明の第１６の態様において、上記第１４の態様の前記不使用セクタ登録部は、前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明の第１７の態様において、上記第１４の態様の前記不使用セクタ登録部は、前記アクセスされたデータ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する。これによって、より確実にハードエラーの発生を防止することができる。

本発明によれば、データ・セクタにおけるハードエラーの発生を未然に防止することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

本発明は、データ記憶装置における不使用データ・セクタの登録手法に関する。データ・セクタ内における特定セクションの検出エラーが発生した場合、そのセクタに加えて、ハードエラー発生確率の高い他のデータ・セクタも不使用セクタとして登録する。本形態においては、データ・セクタ内においてユーザ・データの始まりを示すセクション（同期データ）において読み出しエラーを検出すると、そのデータ・セクタに加えて、その隣接セクタも不使用データ・セクタと登録する。これによって、将来的なハードエラーの発生を未然に防ぐ。以下においては、データ記憶装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。

本実施形態の特徴点の理解の容易のため、最初に、ＨＤＤの全体構成の概略を説明する。図１は、本実施の形態に係るＨＤＤ１の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、ＨＤＤ１は、密閉されたエンクロージャ１０内に、メディア（記録媒体）の一例である磁気ディスク１１、ヘッド素子部１２、アーム電子回路（アームエレクトロニクス：ＡＥ）１３、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５、そしてアクチュエータ１６を備えている。

ＨＤＤ１は、エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０を備えている。回路基板２０上には、リード・ライト・チャネル（Ｒ／Ｗチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）とＭＰＵの集積回路（以下、ＨＤＣ／ＭＰＵ）２３、及びメモリの一例であるＲＡＭ２４などの各ＩＣを備えている。尚、各回路構成は一つのＩＣに集積すること、あるいは、複数のＩＣに分けて実装することができる。

外部ホスト５１からのライト・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３によって受信され、Ｒ／Ｗチャネル２１、ＡＥ１３を介して、ヘッド素子部１２によって磁気ディスク１１に書き込まれる。また、磁気ディスク１１に記憶されているリード・データはヘッド素子部１２によって読み出され、そのリード・データは、ＡＥ１３、Ｒ／Ｗチャネル２１を介して、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から外部ホスト５１に出力される。

次に、ＨＤＤ１の各構成要素について説明する。磁気ディスク１１は、ＳＰＭ１４に固定されている。ＳＰＭ１４は所定の速度で磁気ディスク１１を回転する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、モータ・ドライバ・ユニット２２がＳＰＭ１４を駆動する。本例の磁気ディスク１１は、データを記録する記録面を両面に備え、各記録面に対応するヘッド素子部１２が設けられている。

各ヘッド素子部１２はスライダ（不図示）に固定されている。また、スライダはアクチュエータ１６に固定されている。アクチュエータ１６はＶＣＭ１５に連結され、回転軸を中心に揺動することによって、ヘッド素子部１２（及びスライダ）を磁気ディスク１１上において半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従ってＶＣＭ１５を駆動する。

ヘッド素子部１２には、典型的には、磁気ディスク１１への記録データに応じて電気信号を磁界に変換する記録ヘッド、及び磁気ディスク１１からの磁界を電気信号に変換する再生ヘッドを備えている。なお、磁気ディスク１１は、１枚以上あればよく、記録面は磁気ディスク１１の片面あるいは両面に形成することができる。

ＡＥ１３は、複数のヘッド素子部１２の中からデータ・アクセスが行われる１つのヘッド素子部１２を選択し、選択されたヘッド素子部１２により再生される再生信号を一定のゲインで増幅（プリアンプ）し、Ｒ／Ｗチャネル２１に送る。また、Ｒ／Ｗチャネル２１からの記録信号を選択されたヘッド素子部１２に送る。

Ｒ／Ｗチャネル２１は、ホスト５１から転送されたデータについて、ライト処理を実行する。ライト処理において、Ｒ／Ｗチャネル２１はＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。また、ホスト５１にデータを供給する際にはリード処理を行う。リード処理において、Ｒ／Ｗチャネル２１はＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データを含む。デコード処理されたリード・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３において、ＭＰＵはＲＡＭ２４にロードされたマイクロ・コードに従って動作する。ＨＤＤ１の起動に伴い、ＲＡＭ２４には、ＭＰＵ上で動作するマイクロ・コードの他、制御及びデータ処理に必要とされるデータが磁気ディスク１１あるいはＲＯＭ（不図示）からロードされる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コマンド実行順序の管理、ヘッド素子部１２のポジショニング制御、インターフェース制御、ディフェクト管理などのデータ処理に関する必要な処理の他、ＨＤＤ１の全体制御を実行する。本形態のＨＤＤ１は、特に、そのディフェクト管理において特徴を有するが、その点については後述する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、Ｒ／Ｗチャネル２１から取得した磁気ディスク１１からのリード・データを、ホスト５１に伝送する。磁気ディスク１１からのリード・データは、ＲＡＭ２４内のリード・バッファに一旦格納された後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３を介してホスト５１に転送される。また、ホスト５１からのライト・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３を介して、ＲＡＭ２４内のライト・バッファに一旦格納され、その後、所定のタイミングでＨＤＣ／ＭＰＵ２３を介して磁気ディスク１１に転送される。

図２を参照して、磁気ディスク１１上の記録データについて説明する。図２は、磁気ディスク１１の記録面の記録データの状態を模式的に示している。図２に示されるように、磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域１１１と、隣り合う２つのサーボ領域１１１の間にデータ領域１１２が形成されている。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられている。各サーボ領域１１１には、ヘッド素子部１２の位置決め制御を行うためのサーボ・データが記録される。各データ領域１１２には、ユーザ・データが記録される。

磁気ディスク１１の記録面には、半径方向の所定幅を有し、同心円状に形成された複数本のトラック１１３が形成される。サーボ・データおよびユーザ・データは、トラック１１３に沿って記録される。サーボ領域１１１間の一つのトラック１１３は、複数のデータ・セクタ（ユーザ・データの記録単位）を備えている。また、トラック１１３は、磁気ディスク１１の半径方向の位置に従って、複数のゾーンにグループ化されている。１つのトラック１１３に含まれるセクタ１１４の数は、ゾーンのそれぞれに設定される。図２においては、３つのゾーンが例示されている。ゾーン毎に記録周波数を変更することで、記録密度を向上することができる。

図３は１トラック記録されているデータの物理フォーマットを模式的に示す図である。サーボ領域１１１の間には複数のデータ・セクタ１１４が記録されている。一つのデータ・セクタ１１４は、プリアンブル（PREAMBLE）４１１、データ・アドレス・マーク（Data Address Mark：ＤＡＭ）４１２、ユーザ・データ（USER）４１３及びＥＣＣコード（ＥＣＣ）４１４を備えている。プリアンブル４１１は一定周波数の信号であって、Ｒ／Ｗチャネル２１のＰＬＬ回路を同期させ、かつ、そのＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）の振幅を期待値にするよう調整させる。ＤＡＭ４１２は、ユーザ・データ４１３の始まりを示し、ユーザ・データ４１３を読み出すための同期データである。ユーザ・データ４１３は、ホスト５１からのデータであり、ＥＣＣ４１４はユーザ・データ４１３内のエラーを検出して訂正するためのコードである。

本形態のディフェクト管理手法において、ＨＤＤ１は、一つのデータ・セクタのＤＡＭ読み取りにおいてエラー（ＤＡＭエラー）を検出すると、そのデータ・セクタに加えて、他のトラックのデータ・セクタを欠陥セクタとして登録する。より具体的には、そのデータ・セクタ及び半径方向に隣接するデータ・セクタを欠陥セクタとして登録する。このように欠陥登録されたセクタは、その後使用されず（不使用セクタ）、対応アドレスに対してリアサインされた別のスペア・セクタに、そのデータが記録される。これによって、将来的に発生することが予想される他のデータ・セクタのＤＡＭエラーを防止し、そのセクタのユーザ・データ４１３を読み出すことができないハードエラーを防止する。

具体的に説明する。データ・セクタ１１４において、ＤＡＭ４１２はそのバイト数が最も小さいデータである。具体的には、プリアンブル４１１は１０〜２０バイト、ユーザ・データ４１３は５１２バイト、ＥＣＣデータは３０〜４０バイトであるのに対して、ＤＡＭ４１２は８バイト程度のデータ長である。このため、ＤＡＭ４１２の記録領域において、磁気ディスク１１の記録層にわずかな欠陥でもある場合、ＤＡＭ４１２を正確に読み出すことができない蓋然性が高い。ＤＡＭ４１２を必要な正確性で読み出すことができない場合、その後のユーザ・データ４１３を正確に読み出すことができず、ハードエラーとなる。

また、一つのＤＡＭ４１２領域上の欠陥は、隣接するセクタのＤＡＭ４１２領域まで広がっている可能性が高い。さらに、この欠陥は経時的に成長し、現在、修復可能なエラーであるソフトエラーとして検出されるものも、将来においてデータ読み出し不能なハードエラーと変化する可能性が高い。そのため、一つのセクタのＤＡＭ４１２の読み出しにおいてエラーが発生した場合、欠陥が広がっている可能性が高いセクタも合わせて欠陥セクタとして交替処理することによって、他のセクタにおけるソフトエラー及びハードエラーの発生を未然に防止する。

図４は、一例として、ｋ番目トラックにおける一つのデータ・セクタ１４において、ＤＡＭ４１２に欠陥がある状態を示している。図４の例において、ｋ番目トラックの一つのＤＡＭ４１２の読み出しにおいてエラーが発生した場合、その周囲の隣接する２０トラックのデータ・セクタを欠陥セクタとして登録する。具体的には、ｋ番目トラックの内周側（ＩＤ側）の１０トラック（ｋ−1〜ｋ−１０）と、ｋ番目トラックの外周側（ＯＤ側）の１０トラック（ｋ+1〜ｋ+１０）のデータ・セクタがスペア・セクタと交替される。

周辺データ・セクタにおけるエラー発生を防止するため、ＤＡＭエラーと判定されたデータ・セクタの隣接データ・セクタ、特にＩＤ側とＯＤ側の両方の隣接セクタを不使用セクタとして登録することが重要である。また、磁気ディスク１１上の欠陥形状は一定ではなく、またエラー発生を確実に防止するため、ＤＡＭエラー・セクタに隣接する複数のトラックのデータ・セクタを欠陥登録することが好ましい。

さらに、内周側もしくは外周側の片側一方ではなく、その両側において、それぞれ隣接する複数トラックのデータ・セクタを欠陥登録することが好ましい。欠陥登録するトラック数（データ・セクタ数）は設計によって好適な値が選択されるが、典型的には、２０トラック前後の隣接データ・セクタを欠陥セクタとして登録する。外周側と内周側において、登録欠陥数を同一とすることで、様々な欠陥形状に対応することができる。

なお、欠陥セクタとして登録されるＤＡＭエラーは、設計によって決定される。例えば、８バイトの全てのデータを正確に読み出すことができない場合、つまり、１ビットでも正確に読み出すことができなかった場合に、ＤＡＭエラーとして欠陥登録する他、予め定められたバイト数、例えば正確に読み取ったデータが４バイト以下の場合に欠陥登録することもできる。

ここで、ＤＡＭエラーが検出されたデータ・セクタが、ゾーンの端もしくはその近傍のトラックに存在する場合、同一ゾーン内のみの隣接トラック・データ・セクタのみを欠陥セクタとして登録し、異なるゾーンのデータ・セクタについては交替処理を行わないようにすることができる。異なるゾーンに属するデータ・セクタはその円周方向における位置がずれており、ＤＡＭ４１２領域が隣接位置に存在しないため、異なるゾーンのデータ・セクタにおけるＤＡＭ４１２には欠陥が存在しない可能性が高いからである。なお、処理効率の点からは、ゾーンに係わらず、上述のように予め規定されて数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録することが好ましい。

続いて、ＤＡＭエラーが検出された場合におけるＨＤＤ１の処理について説明する。ＤＡＭエラーの検出は、典型的には、リード・コマンドの実行シーケンスにおいてなされるため、以下、リード・コマンド実行シーケンスの例を説明する。図５は、この処理に関連する構成を模式的に示すブロック図である。図５において、Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１はリード・コマンドの実行処理を行い、エラー・リカバリ・プロシージャ（ＥＲＰ：Error Recovery Procedure）処理部２３２が欠陥セクタの登録処理を実行する。Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１及びＥＲＰ処理部２３２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３内において、ＭＰＵで動作するマイクロ・コード及びその一部をハード・ウェア構成によって実装することができる。

通常の読み取りモードで読み取りができないようなエラーが生じた場合、ＥＲＰ処理部２３２は、ＥＲＰを開始する。ＥＲＰ処理部２３２は、ＲＡＭ２４に記憶されたＥＲＰテーブル２４１を参照して、エラー・リカバリ処理を実行する。ＥＲＰテーブル２４１に複数のリトライ・ステップが予め登録されている。ＥＲＰ処理部２３２は、これらのリトライ・ステップに従って読み出しのリトライを繰り返すことによってエラー回復を行う。各ステップは、Ｒ／Ｗチャネル２１内のフィルタ係数、あるいは読み取りトラック位置のなど、異なる読み取りパラメータを有している。

セクタの信頼度が所定値以下に低下したと判断される場合、該セクタを使用しないでスペア・セクタを使用することを決定する。スペア・セクタは同一トラック、あるいは、別のトラックに設けられる。ＥＲＰ処理部２３２は、ＤＡＭエラーが発生した場合、そのセクタ及びその隣接セクタを信頼度が低い欠陥セクタとして判定し、スペア・セクタを代わりに使用することを決定する

スペア・セクタの管理は、ＲＡＭ２４に記憶されたリアサイン・ディフェクト・マップ２４２を使用して行われる。リード・コマンドにおいて指定されたＬＢＡ（Logical Block Address）は、リアサイン・ディフェクト・マップ２４２を参照することによって、目的セクタ位置を特定するＣＨＳ（Cylinder Head Sector：シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号）に変換される。Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１は、ホスト５１からリード・コマンドを取得すると、リアサイン・ディフェクト・マップ２４２を参照してアクセス先を特定する。また、ＥＲＰ処理部２３２は、新たな欠陥セクタを検出した場合、その欠陥セクタと対応するスペア・セクタとを登録して、リアサイン・ディフェクト・マップ２４２を更新する。

続いて、リード・コマンドの実行シーケンスにおけるＤＡＭエラー・セクタ及び周辺セクタ登録処理について具体的に説明する。図６及び図７は、この処理を示すフローチャートであり、図７は、図６におけるＤＡＭエラー・モードＥＲＰの実行処理の詳細を示している。図６に示すように、まず、Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１がホスト５１からリード・コマンドを受信する（Ｓ１１）。リード・コマンドは指定されたアクセス・アドレスを含んでおり、Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１は指定アドレスのデータ・セクタへのアクセス処理を実行する（Ｓ１２）。Ｒ／Ｗチャネル２１は、Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１からの指示に従って、該当データ・セクタの読み出しを開始する。

Ｒ／Ｗチャネル２１はＤＡＭ検出部として機能し、読み出しているデータ・セクタ１４内のＤＡＭ４１２を検出すると、ＤＡＭ検出信号をＲ／Ｗコマンド処理部２３１に出力する（Ｓ１３）。さらに、Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１はＤＡＭ信号を取得すると（Ｓ１４のＹＥＳ）、検出したＤＡＭ４１２で特定される開始位置からのユーザ・データ４１３の読み出しを行う（Ｓ１６）。一方、ＤＡＭ４１２を検出しないと、Ｒ／Ｗチャネル２１はＤＡＭ検出信号をＲ／Ｗコマンド処理部２３１に出力せず（Ｓ１３）、ユーザ・データ４１３の読み出しも実行しない。

Ｒ／Ｗコマンド処理部２３１はＤＡＭエラー判定部として機能し、該当データ・セクタの読み出し開始から、予め規定されているタイム・アウト時間が経過するまでに、Ｒ／Ｗチャネル２１からＤＡＭ検出信号を取得しない場合（Ｓ１４のＮＯ）、ＤＡＭエラーと判定し、ＥＲＰ処理部２３２にＤＡＭエラー・モードのＥＲＰ実行を指示する。ＥＲＰ処理部２３２は、その指示に応答して、ＤＡＭエラー・モードＥＲＰを実行する（Ｓ１５）。

図７に示すように、ＥＲＰにおいて、ＥＲＰ処理部２３２はＥＲＰテーブル２４１を参照し、各リトライ・ステップを実行する（Ｓ１５１）。ＥＲＰ処理部２３２は、発生したエラーの種類によって、リトライ・ステップの実行順序を変更し、ＤＡＭエラーを検出した場合は、それに対応して規定されている順序で各リトライ・ステップを実行する（ＤＡＭエラー・モードＥＲＰ）。ユーザ・データを指定データ・セクタから読み出すことができるまで、各リトライ・ステップを順次実行する（Ｓ１５２）。いずれかのリトライ・ステップでユーザ・データを読み出すことができ、エラー回復されると、その読み出しデータをホスト５１に転送する。

その後、ＥＲＰ処理部２３２は不使用セクタ登録部として機能し、ＤＡＭエラーが発生したデータ・セクタと、その周辺のデータ・セクタをリアサイン・ディフェクト・マップ２４２に登録し（Ｓ１５３）、さらに、それらデータ・セクタに記録されているユーザ・データを、対応づけられているスペア・セクタに書き込む（Ｓ１５４）。交替処理する周辺データ・セクタは、上述のいずれかの設計に従うことができる。なお、全てのリトライ・ステップを実行してもエラー回復されずにデータ読み出しできない場合も、上述と同様に該当データ・セクタ及びその周辺データ・セクタの交替処理を実行する。

図８は、リアサイン・ディフェクト・マップ２４２の好ましい一例を示している。リアサイン・ディフェクト・マップ２４２において、欠陥と判定されたデータ・セクタのもとのアドレスと、リアサイン先のスペア・セクタのアドレスが登録されている。具体的には、欠陥と判定されたデータ・セクタ（オリジナル・セクタ）のＬＢＡとＣＨＳ、そして、そのアドレスに対応するスペア・セクタのＲＢＡ（Relative Block Address）とＣＨＳが登録されている。さらに、欠陥セクタのエラー・タイプが、そのセクタに関連付けて登録されている。

ＤＡＭエラーと判定されたデータ・セクタは、ＤＡＭエラーであることが登録される。図８において、「DAM(k)エラー」と例示されている。さらに、ＤＡＭエラーと判定されたデータ・セクタに付随して登録された各欠陥セクタについては、それが特定のＤＡＭエラー・セクタの周辺セクタであることが登録される。図８の例においては、「DAM(k)周辺」と例示されているデータが、関連ＤＡＭエラー・セクタ（DAM(k)）を特定し、さらに、それに付随して登録されたことを示している。このように、リアサイン・ディフェクト・マップ２４２にＤＡＭエラーあるいはその周辺データ・セクタであることを登録することによって、その後のエラー解析をより正確なものとすることができる。

上述の例において、データ・セクタは一つのＤＡＭのみを含むが、図９に示すように、データ・セクタは複数のＤＡＭを備えることも可能である。図９の例において、データ・セクタ１１４は、２つのユーザ・データ・セクション（USER1、USER2）を備え、それぞれの前に、第１及び第２のＤＡＭ（DAM1、DAM2）を備えている。例えば、第１のＤＡＭもしくは第２のＤＡＭのいずれか一方を正確に読み出すことができないと判定された場合に、上述の手法に従って、そのデータ・セクタ及び周囲のデータ・セクタを欠陥セクタとして登録することができる。

あるいは、上述の例において、欠陥セクタとして登録するデータ・セクタは、予め定められた基準に従って決定されるが、ＤＡＭエラーと判定されたデータ・セクタの周囲のデータ・セクタのエラー・チェックを行い、それに従って欠陥セクタとして登録するデータ・セクタを決定することも可能である。具体的には、データ・セクタのリード・コマンド実行においてＤＡＭエラーが検出されると、ＥＲＰ処理部２３２は、その周囲のデータ・セクタにおけるＤＡＭ検出を実行する。

このとき、ＤＡＭ検出の基準を、通常の検出基準よりも厳しいものとすることが好ましい。例えば、通常のリード処理においてＤＡＭ内の４バイトが検出できた場合に、Ｒ／Ｗチャネル２１がＤＡＭ検出信号を出力する場合、周囲セクタのチェックにおいては、例えば、６バイト・データを正確に検出できた場合に、ＤＡＭ検出信号を出力するように構成する。このチェックによって、ＤＡＭエラー検出されたデータ・セクタを欠陥セクタとして登録することができる。あるいは、内周側あるいは外周側の予め規定されたトラック数内にＤＡＭエラー・セクタが存在する場合、その内周側もしくは外周側において、上述のように複数のデータ・セクタを欠陥セクタとして登録することができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本発明は磁気ディスク装置に限らず、他のタイプのメディアを使用するデータ記憶装置に適用することができる。

本実施形態にかかるＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態にかかる磁気ディスク上に記録されているデータの物理フォーマットを模式的に示す図である。 本実施形態にかかる磁気ディスクにおいて、１トラック記録されているデータの物理フォーマットを模式的に示す図である。 本実施形態において、ｋ番目トラックにおける一つのデータ・セクタにおいて、ＤＡＭに欠陥がある場合に、隣接する周囲の２０データ・セクタも欠陥セクタとして登録する例を示している。 本実施形態において、リード・コマンドの実行シーケンスにおいてなされるＤＡＭエラーの検出及び欠陥セクタの登録処理関連する構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、リード・コマンドの実行シーケンスにおけるＤＡＭエラー・セクタ及び周辺セクタ登録処理を示すフローチャートである。 本実施形態において、図６におけるＤＡＭエラー・モードＥＲＰの実行処理の詳細を示すフローチャートである。 本実施形態にかかるリアサイン・ディフェクト・マップの好ましい一例を示す図である。 本実施形態において、複数のＤＡＭを備えるデータ・セクタの一例を示す図である。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ エンクロージャ、１１ 磁気ディスク
１２ ヘッド素子部、１４ スピンドル・モータ、１５ ボイス・コイル・モータ、
１６ アクチュエータ、２０ 回路基板、２１ リード・ライト・チャネル、
２２ モータ・ドライバ・ユニット、２３ハードディスクコントローラ／ＭＰＵ、
５１ ホスト、１１１ サーボ領域、１１２ データ領域、１１３ トラック、
１１４ データ・セクタ、２３１ コマンド処理部、
２３２ エラー・リカバリ・プロシージャ処理部、
２４１ エラー・リカバリ・プロシージャ・テーブル、
２４２ リアサイン・ディフェクト・マップ、４１１ プリアンブル、
４１２ データ・アドレス・マーク、４１３ ユーザ・データ、４１４ ＥＣＣ

Claims (17)

1. 同心円状に形成された複数トラックのそれぞれにおいてデータ・セクタ単位でユーザ・データを記録するメディアから、データを読み出すデータ記憶装置であって、
   データ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データを検出する同期データ検出部と、
   前記同期データの正確な検出を判定する判定部と、
   前記判定部が正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する不使用セクタ登録部と、
   を備えるデータ記憶装置。
2. 前記不使用セクタ登録部は、前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項１に記載のデータ記憶装置。
3. 前記不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側と外周側の双方の隣接データ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項１に記載のデータ記憶装置。
4. 前記不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、
   請求項１に記載のデータ記憶装置。
5. 前記不使用セクタ登録部は、前記エラー・データ・セクタの内周側及び外周側における同数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項４に記載のデータ記憶装置。
6. 前記不使用セクタ登録部は、登録する各不使用セクタのエラー・タイプを登録し、前記エラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタに伴って登録されるデータ・セクタとを関連付けて登録する、請求項１に記載のデータ記憶装置。
7. 前記判定部は、リード・コマンドの実行において、そのリード・データ・セクタにおける同期データの正確な検出を判定し、
   前記判定部が、そのリード・データ・セクタにおいて正確に同期データを検出していないと判定した場合、前記不使用セクタ登録部は、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタとトラック方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、
   請求項１に記載のデータ記憶装置。
8. 前記判定部は、不使用セクタとして登録したデータ・セクタに代わってアクセスするスペア・セクタをさらに登録する、請求項１に記載のデータ記憶装置。
9. 同心円状に形成された複数トラックのそれぞれにおいてデータ・セクタ単位でユーザ・データを記録するメディアについて、その不使用セクタを登録する方法であって、
   データ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データの正確な検出を判定し、
   正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、
   不使用セクタを登録する方法。
10. リード・コマンドで指定されたデータ・セクタに、データ読み出しのためにアクセスし、
    そのデータ・セクタにおけるユーザ・データの開始を示す同期データの正確な検出を判定し、
    正確に同期データを検出していないと判定した場合、そのエラー・データ・セクタとそのエラー・データ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、
    請求項９に記載の不使用セクタを登録する方法。
11. 前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項９に記載のデータ記憶装置。
12. 前記エラー・データ・セクタの内周側と外周側の双方の隣接データ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項９に記載の不使用セクタを登録する方法。
13. 前記エラー・データ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、請求項９に記載の不使用セクタを登録する方法。
14. 同心円状に形成された複数のデータ・トラックを備え、複数のセクションから構成されるデータ・セクタのそれぞれにおいてユーザ・データを記録する磁気ディスクと、
    リード・コマンドに応じてアクセスしたデータ・セクタにおいて、最小バイト数のセクションを検出する検出部と、
    前記最小バイト数のセクションの正確な検出を判定する判定部と、
    前記判定部が正確に前記最小バイト数のセクションを検出していないと判定した場合、そのデータ・セクタ及びそのデータ・セクタと半径方向において隣接するデータ・セクタを、不使用セクタとして登録する不使用セクタ登録部と、
    を備えるデータ記憶装置。
15. 前記不使用セクタ登録部は、前記不使用セクタに代えて使用するスペア・セクタをさらに登録する、請求項１４に記載のデータ記憶装置。
16. 前記不使用セクタ登録部は、前記隣接するデータ・セクタを含む複数のデータ・セクタを不使用セクタとして登録する、請求項１４に記載のデータ記憶装置。
17. 前記不使用セクタ登録部は、前記アクセスされたデータ・セクタの内周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタと、前記エラー・データ・セクタの外周側における隣接データ・セクタを含む複数のデータ・セクタとを、不使用セクタとして登録する、請求項１４に記載のデータ記憶装置。
    

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