JP2007012149A - 磁気ディスク記憶装置、残留磁化消去現象の発生予測方法及びホストシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 残留磁化消去現象によるＨＤＤの故障の予測が可能となる磁気ディスク記憶装置、残留磁化消去現象の発生予測方法及びホストシステムを提供する。
【解決手段】 垂直磁気記録方式の磁気ディスク記憶装置であって、残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域を有するディスク媒体と、前記ディスク媒体上に垂直磁気記録を行なうライトヘッド、及び当該ディスク媒体上から記録データ信号を再生するリードヘッドを含む磁気ヘッドと、前記ディスク媒体上の前記セルフテストを行なうための領域においてリードエラーが発生したかどうかを検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段により検出されたリードエラーの状態によって残留磁化消去現象の発生を予測する予測手段とを有することを特徴とする磁気ディスク記憶装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には垂直磁気記録方式のディスク記憶装置に関し、特に、ライトヘッドの帯磁テスト機能を有するディスク記憶装置に関する。

一般的に、垂直磁気記録方式のディスク記憶装置（以下、ディスクドライブと表記する）では、ライトヘッド（記録ヘッド）として、垂直磁気記録に適合する単磁極型ヘッド（SPT : single pole type head）が使用されている。

このようなディスクドライブおいて、ライトヘッドにより、ディスク媒体上にデータ信号が垂直磁気記録された後に、当該ライトヘッドに印加する記録電流を零にしても、当該ライトヘッドは磁化が残留して帯磁状態となる。

このライトヘッドの残留磁化を要因として、ライト動作（データ記録）の終了後に、ディスク媒体上のデータセクタの記録データや、サーボセクタ上に記録されたサーボデータが誤って消去されるという問題がある。なお、このような問題は、長手磁気記録方式のディスクドライブでは発生しない。

このような問題を解決する先行技術として、磁気ヘッドの残留磁化を除去する帯磁除去回路（消磁回路またはデガウス回路とも呼ばれる）を有するデータ書き込み回路が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この帯磁除去回路は、ライトゲートが閉じた後に書き込み電流（記録電流）を一定の時定数でデータの立下りに合わせて減衰消去させていく回路である。また、デガウス回路を含むリード／ライトチャネルを備えたディスクドライブが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特公平５−８４５６４号公報 特開平７−１３４８０４号公報

ライトヘッドの残留磁化を除去するデガウス回路と共に、ディスクドライブでは、製造時または製品として出荷後の動作時に、搭載されたライトヘッドの帯磁状態を検出するテストモードを自動的に実行する機能（帯磁テスト機能）が有用である。このような機能を、ディスクドライブの自己故障診断機能、例えばＳＭＡＲＴ（Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology System）機能の一つとして組み込むことにより、ホストシステムは、ライトヘッドの帯磁状態を把握することができる。

そこで、本発明の目的は、残留磁化消去現象によるＨＤＤの故障の予測が可能となる磁気ディスク記憶装置、残留磁化消去現象の発生予測方法及びホストシステムを提供することにある。

本発明の観点は、垂直磁気記録方式の磁気ディスク記憶装置であって、残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域を有するディスク媒体と、前記ディスク媒体上に垂直磁気記録を行なうライトヘッド、及び当該ディスク媒体上から記録データ信号を再生するリードヘッドを含む磁気ヘッドと、前記ディスク媒体上の前記セルフテストを行なうための領域においてリードエラーが発生したかどうかを検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段により検出されたリードエラーの状態によって残留磁化消去現象の発生を予測する予測手段とを有することを特徴とする磁気ディスク記憶装置である。

本発明によれば、ＦＡＴ（ファイル・アロケーション・テーブル）など頻繁にライト動作がおこなわれるシリンダと同一のシリンダに残留磁化消去現象による故障を予測するためのセクタを確保しておき、製造時に一度だけライトしておくことで、セルフテスト実施時にリードエラーが発生しないかを検査して、残留磁化消去現象による磁気ディスク記憶装置の故障可能性を予測することが可能となる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、各実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブである磁気ディスク記憶装置（以下、ＨＤＤと称する）の要部を示すブロック図である。
ＨＤＤ１において、１１はデータが記録される磁気ディスク媒体、１２は磁気ディスク媒体１１へのデータの記録及び磁気ディスク媒体１１からのデータの再生をおこなう磁気ヘッドである。磁気ヘッド１２は磁気ディスク媒体１１の各記録面に対応してそれぞれ設けられている。

磁気ディスク媒体１１の各記録面には、ユーザデータを記録するユーザ領域１１ａと、システム管理に必要な情報を記録するための管理領域及び欠陥セクタの代替トラックのある代替領域を含むシステム領域１１ｂが割り当てられている。

システム領域１１ｂには、磁気ディスク媒体１１上のディフェクトセクタを管理するための図２に示すディフェクト管理リスト１１０が保存される。このディフェクト管理リスト１１０は、ＨＤＤ１の出荷時のディフェクト検査で検知されたディフェクトセクタを管理するための第1のディフェクト管理リストとしての初期ディフェクト管理リストであるＰリスト（プライマリ・リスト）１１１、ＨＤＤ１の出荷後のセクタアクセスで検出されたディフェクトセクタを管理するための第２のディフェクト管理リストとしての後発ディフェクト管理リストであるＧリスト(グローイング・リスト)１１２とから構成される。

Ｐリスト１１１は図３に示すデータ構造のアドレスマップ３０をもとに作成される。このアドレスマップは磁気ディスク媒体１１上の全セクタの物理アドレスと当該セクタに割り当てられる論理アドレスとの対応を表す。また、全セクタの物理アドレスはシリンダ（Ｃ）／ヘッド（Ｈ）／セクタ（Ｓ）のアドレスと一対一対応している。

なお、図３中の×印は、対応するセクタがディフェクトセクタであり、論理アドレスが割り当てられていないことを示している。ただし、残留磁化消去セルフテストフラグが1のセクタは、実際にはディフェクトセクタではないが、残留磁化消去現象のセルフテストのために用いるセクタである。

また、アドレスマップ３０はユーザ領域１１ａのシリンダ数が１０００、ヘッド数が２、１シリンダあたりのセクタ数が１００のＨＤＤを表しているが、必ずしもこれらの値である必要はない。

さらに、アドレスマップ３０では残留磁化消去現象のセルフテストのためのセクタを各磁気ヘッドの外周側２シリンダに、シリンダにつき1セクタだけ設けているが、テストセクタを配する位置、数に関してもこの限りでない。

次に、図1に示した構成のＨＤＤ１に関して、残留磁化消去現象のセルフテストの動作について説明する。なお、本実施形態ではセルフテストを一定時間毎、例えば２４時間間隔で、ＨＤＤ１において自動的に実施されるものとする。しかしながら、ホストシステム２からの指示によりセルフテストが実施される構成とすることも可能である。

ＨＤＤ１は電源が投入されると、当該ＨＤＤ１の初期化処理がおこなわれる。この初期化処理においてＣＰＵ１７は磁気ディスク媒体１１のシステム領域１１ｂに保存されているディフェクト管理リスト中のＰリスト（１１１）及びＧリスト（１１２）のコピーを、図５に示すディフェクト管理リスト２５０中のＰリスト（１１１）及びＧリスト（１１２）としてバッファＲＡＭ２５に格納する。

ＣＰＵ１７は残留磁化消去現象のセルフテストを実行するモードが設定されると、バッファＲＡＭ２５に格納されているディフェクト管理リスト２５０により示されているディフェクトセクタのうち、残留磁化消去セルフテストフラグが１の全セクタに対して、図４のフローチャートに従い残留磁化消去現象のセルフテストを行なう。

まず、ＣＰＵ１７はディフェクト管理リスト２５０を参照して未処理の残留磁化消去セルフテストセクタの物理アドレスを1つ選択する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ１７はステップＳ１で選択されたセクタからデータを読み出しすよう制御を行なう（ステップＳ２）。これにより磁気ヘッド１２により磁気ディスク媒体１１上の当該セクタからデータが読み出され、ヘッドＩＣ２３で増幅され、Ｒ／ＷＩＣ２４で元のデータに復号される。

復号されたデータはＨＤＣ２１で誤り訂正され、誤り訂正不能の場合はリードエラーを表すレジスタのビットがセットされる。ＣＰＵ１７は、ＨＤＣ２１のステータスレジスタを読み出すことにより、誤り訂正できないリードエラーが発生したか否かを判定する（ステップＳ３）。

ここで、リードエラーが発生した場合、ＳＭＡＲＴ（Self-Monitoring, Analysys and Reporting Technology）のアトリビュート値にエラーを表す値をセットすることによりホストシステムに通知する（ステップＳ４）。

以上の動作を全検査対象セクタに対して実行し（ステップＳ５）、セルフテストを終了する。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうためのセクタをＳＭＡＲＴログを記録するシリンダと同一シリンダに配し、当該セクタのリードエラーを検出することにより残留磁化消去現象の発生を予測する方法について説明する。

第２の実施形態においても、ＨＤＤ１の基本的構成は上記第１の実施形態と同様であり、図１のブロックを用いてこれらを説明する。図１は本発明の第２の実施形態に関するＨＤＤ１の構成を示すブロック図である。

ＨＤＤ１において、１１はデータが記録される磁気ディスク媒体、１２は磁気ディスク媒体１１へのデータの記録及び磁気ディスク媒体１１からのデータの再生をおこなう磁気ヘッドである。磁気ヘッド１２は磁気ディスク媒体１１の各記録面に対応してそれぞれ設けられている。

磁気ディスク媒体１１の各記録面には、ユーザデータを記録するユーザ領域１１ａと、システム管理に必要な情報を記録するための管理領域及び欠陥セクタの代替トラックのある代替領域を含むシステム領域１１ｂが割り当てられている。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るシステム領域１１ｂの構成を示す概略図である。
システム領域１１ｂには、ＳＭＡＲＴ機能がセルフテスト等の結果（ＳＭＡＲＴログ）を記録するためのトラックがあり、ＳＭＡＲＴログを記録するトラックには、ＳＭＡＲＴログを記録する領域(セクタ)（１１ｂａ）と、残留磁化消去現象のセルフテストをおこなう領域(セクタ)（１１ｂｂ）を設ける。

なお、図６ではＳＭＡＲＴログを記録する領域１１ｂａの後ろに残留磁化消去現象のセルフテストをおこなう領域１１ｂｂを1セクタだけ設ける構成となっているが、残留磁化消去現象のセルフテストをおこなう領域１１ｂｂはＳＭＡＲＴログを記録する領域１１ｂａの間に設けてもよく、また、複数領域（セクタ）設けてもよい。

次の本発明の第２の実施形態の実施手順を図７のフローチャートに従い説明する。
本発明の第２の実施形態の残留磁化消去現象のセルフテストは、ＳＭＡＲＴ機能によるセルフテストが実施されるなど、ＳＭＡＲＴログの記録領域１１ｂａにデータが記録される毎に実施される。

まず、磁気ヘッド１２をヘッド０へ移動し（ステップ２１）、ＳＭＡＲＴログ記録領域１１ｂａにＳＭＡＲＴログを書き込む（ステップ２２）。次に、残留磁化現象セルフテスト領域１１ｂｂを読み込み（ステップ２３）、リードエラーの検査をおこなう（ステップ２４）。

ここで、リードエラーが発生した場合は、残留磁化消去現象発生フラグをセットする（ステップ２５）。磁気ディスク１１の全ての面にＳＭＡＲＴログを記録していなければ（ステップ２６）、次のヘッドに処理を移動し（ステップ２７）、同様の手順でＳＭＡＲＴログの書き込み、残留磁化消去現象のセルフテストを実施する。

磁気ディスク媒体１１の全ての面にＳＭＡＲＴログを書き込み終わると、残留磁化消去現象発生フラグがセットされていないか調べる（ステップ２８）。
残留磁化消去現象発生フラグがセットされていた場合、ホストシステムに残留磁化消去現象の発生を通知し（ステップ２９）終了する。残留磁化消去現象フラグがセットされていなければ、なにも行なわず終了する。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態として、残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうための領域を有し、当該領域の特定のセクタに対して定期的にライト動作をおこない、ライト動作をおこなった直後のセクタのリードエラーを検出することにより残留磁化消去現象の発生を予測する方法について説明する。

磁気ディスク媒体１１の各記録面には、ユーザデータを記録するユーザ領域１１ａと、システム管理に必要な情報を記録するための管理領域、欠陥セクタの代替トラックのある代替領域、残留磁化消去現象のセルフテスト領域からなるシステム領域１１ｂが割り当てられている。

図８はシステム領域１１ｂの各領域の配置を表す図であり、本実施形態ではシリンダ１〜ｍ−１をシステム管理領域１１ｂ１、シリンダｍ〜ｎ−１を代替領域１１ｂ２、シリンダｎ〜ｎ＋２をセルフテスト領域１１ｂ３にそれぞれ割り当てている。

図９はセルフテスト領域１１ｂ３の構成を示す図である。セルフテスト領域１１ｂ３は、1本のセルフテストトラックと、セルフテストトラックの両側にある1本以上のガードトラックより構成される。セルフテストトラックには、連続的に記録をおこなう連続ライトセクタと、連続ライトセクタの直後のデータセクタでエラーレートの測定をおこなうエラーレート測定セクタが設けられる。

なお、エラーレート測定セクタには、出荷検査時にあらかじめデータを記録しておく。
次に、本セルフテストの実施手順をフローチャートを元に説明する。図１０が実施形態に関するセルフテストの実施手順を示すフローチャートである。
まず、セルフテストトラックの連続ライトセクタへヘッドを移動し（ＳＴＥＰ１、ｘ：セルフテストトラック、ｙ：連続ライトセクタ）、当該セクタへ連続的に記録をおこなう（ＳＴＥＰ２）。

なお、記録回数は多いほどよい。次に、セルフテストトラックのエラーレート測定セクタへヘッドを移動し（ＳＴＥＰ３）、当該セクタのエラーレートを測定する（ＳＴＥＰ４）。測定結果が規定のエラーレートを下回ったとき、ホストシステムへ異常を通知し（ＳＴＥＰ８）、セルフテストを終了する。

測定結果が規定のエラーレートを下回らず、セルフテストを実施していないヘッドがあるとき、次のヘッドのセルフテストトラックの連続ライトセクタへヘッドを移動する（ＳＴＥＰ７）。以上の動作を全てのヘッドに対して実施し、規定のエラーレートを下回るヘッドがなければセルフテストは正常終了となる。

以上述べたように、本発明によれば、ＦＡＴ（ファイル・アロケーション・テーブル）など頻繁にライト動作がおこなわれるシリンダと同一のシリンダに残留磁化消去現象による故障を予測するためのセクタを確保しておき、製造時に一度だけライトしておくことで、セルフテスト実施時にリードエラーが発生しないかを検査して、残留磁化消去現象による磁気ディスク記憶装置の故障可能性を予測することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の各実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの要部を示すブロック図。 第１の実施形態に関するディフェクト管理リストを示すブロック図。 本実施形態に関する初期ディフェクト管理リスト（プライマリ・リスト）のデータ構造を示すブロック図。 本実施形態に関する残留磁化消去現象のセルフテストの動作を説明するためのフローチャート。 第１の実施形態に関するバッファＲＡＭに格納されたディフェクト管理リストを示すブロック図。 第２の実施形態に関するディスク上のシステム領域の構成を示す概略図。 第２の実施形態に関する残留磁化消去現象のセルフテストの動作を説明するためのフローチャート。 第３の実施形態に関するシステム領域の各領域の配置を示す表。 第３の実施形態に関するディスク上のシステム領域の構成を示す概略図。 第２の実施形態に関する残留磁化消去現象のセルフテストの動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…ＨＤＤ
２…ホストシステム
１１…ディスク
１１０…ディフェクト管理リスト
１１１…初期ディフェクト管理リスト（プライマリ・リスト）
１１２…後発ディフェクト管理リスト（グローイング・リスト）
１１ａ…ユーザ領域
１１ｂ…システム領域
１１ｂ１…管理領域
１１ｂ２…代替領域
１１ｂ３…セルフテスト領域
１１ｂａ…ＳＭＡＲＴ機能がセルフテスト結果を記録する領域
１１ｂｂ…残留磁化消去現象のセルフテストをおこなう領域
１２…ヘッド
１３…スピンドルモータ
１４…アクチュエータ
１５…ボイスコイルモータ
１６…モータドライバＩＣ
１７…ＣＰＵ
１８…ＣＰＵバス
１９…ＲＯＭ
２０…ＲＡＭ
２１…ＨＤＣ
２２…ゲートアレイ
２３…ヘッドＩＣ
２４…Ｒ／ＷＩＣ
２５…バッファＲＡＭ
２５０…ディフェクト管理リスト
２５１…初期ディフェクト管理リスト（プライマリ・リスト）
２５２…後発ディフェクト管理リスト（グローイング・リスト）
３０…アドレスマップ

Claims (10)

1. 垂直磁気記録方式の磁気ディスク記憶装置であって、
   残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域を有するディスク媒体と、
   前記ディスク媒体上に垂直磁気記録を行なうライトヘッド、及び当該ディスク媒体上から記録データ信号を再生するリードヘッドを含む磁気ヘッドと、
   前記ディスク媒体上の前記セルフテストを行なうための領域においてリードエラーが発生したかどうかを検出するエラー検出手段と、
   前記エラー検出手段により検出されたリードエラーの状態によって残留磁化消去現象の発生を予測する予測手段と
   を有することを特徴とする磁気ディスク記憶装置。
2. 残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域を有するディスク媒体と、当該ディスク媒体上に垂直磁気記録を行なうライトヘッド、及び当該ディスク媒体上から記録データ信号を再生するリードヘッドを含む磁気ヘッドとを有する 垂直磁気記録方式の磁気ディスク記憶装置における残留磁化消去現象の発生予測方法であって、
   前記ディスク媒体上の前記セルフテストを行なうための領域においてリードエラーが発生したかどうかを検出し、
   前記リードエラーの検出状態によって残留磁化消去現象の発生を予測する予測する
   ことを特徴とする磁気ディスク記憶装置の残留磁化消去現象の発生予測方法。
3. 前記残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域をユーザ領域内に配する
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク記憶装置。
4. 前記残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域をユーザ領域内に配し、当該領域のリードエラーを検出することにより残留磁化消去現象の発生を予測する
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク記憶装置の残留磁化消去現象の発生予測方法。
5. 前記残留磁化消去現象のセルフテストを行なうための領域は、あらかじめ不良セクタリストに登録されると共に、ユーザ領域として使用を禁止する
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク記憶装置の残留磁化消去現象の発生予測方法。
6. 前記残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうための領域をＳＭＡＲＴログを記録するシリンダと同一シリンダに配する
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク記憶装置。
7. 前記残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうための領域をＳＭＡＲＴログを記録するシリンダと同一シリンダに配し、当該セクタのリードエラーを検出することにより残留磁化消去現象の発生を予測する
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク記憶装置の残留磁化消去現象の発生予測方法。
8. 前記残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうための領域を有し、前記エラー検出手段は、当該領域で定期的に行なわれるライト動作の直後のセクタのリードエラーを検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク記憶装置。
9. 前記残留磁化消去現象のセルフテストをおこなうための領域を有し、当該領域で定期的にライト動作をおこない、ライト動作をおこなった直後のセクタのリードエラーを検出することにより残留磁化消去現象の発生を予測する
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク記憶装置の残留磁化消去現象の発生予測方法。
10. 前記請求項１乃至９のいずれか１つの磁気ディスク記憶装置を搭載したホストシステムであって、前記磁気ディスク記憶装置における前記残留磁化消去現象の発生を予測した結果に基づいて使用者に警告を発する警告発生手段
    を有することを特徴とするホストシステム。

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