JP2014160527A - データストレージデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】データが信頼できるデータストレージデバイスを提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、磁気ストレージ媒体と、不揮発性ソリッドステートデバイスと、制御装置とを具備するデータストレージデバイスにおいて、制御装置は、予め規定された温度範囲の外にある、データストレージデバイスの温度を検出し、検出した温度に基づいて、磁気ストレージ媒体に書き込みコマンドに関係するデータを書き込むことによって、データストレージデバイスにより受け取られた書き込みコマンドを実行するように構成されている、データストレージデバイス。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、一般的に、データストレージデバイス、システム、およびハイブリッドディスクドライブ中にデータを格納するための方法に関連する。

ハイブリッドハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、不揮発性ソリッドステート（例えば、フラッシュ）メモリに結合された、１つ以上の回転する磁気ディスクを含む。一般的に、ハイブリッドＨＤＤは、従来のＨＤＤの容量と、ソリッドステートドライブと同じくらいすばやくデータにアクセスする能力との両方を有し、またこの理由のために、ハイブリッドドライブは、通例、ラップトップコンピュータ中で使用されることが期待される。

米国特許第７１８４３１３号明細書 米国特許第７４１１７５７号明細書

しかしながら、ハイブリッドドライブ中のソリッドステートメモリは、一般的に、ソリッドステートドライブに関係するものと同じ、高温および低温に対する敏感さからの損害を受ける。例えば、ＮＡＮＤベースのソリッドステートドライブ中のメモリセルは、制限された数のプログラム／消去サイクルに対してのみ動作可能であり、プログラム／消去サイクルが低い温度において広く実行されるときに、この数は大きく減少する。したがって、ＮＡＮＤメモリの最適な動作温度範囲より低い温度におけるハイブリッドドライブの動作は、ドライブのＮＡＮＤ部分の使用可能な寿命を、好ましくないほどに短くしかねない。さらに、より高い温度において、ＮＡＮＤメモリセルのデータの保持は、大きく短縮される。非常に高い温度において、例えば、ソリッドステートドライブが、６０から８０℃より高いとき、ＮＡＮＤメモリセルのデータの短期間の保持でさえも、信頼できないものになるかもしれず、ＮＡＮＤメモリセルは、信頼できる不揮発性データストレージ媒体として考えられなくなる。これは、このような状況では、ＮＡＮＤメモリセル中に格納されたデータは、いつでも損失しかねないからである。それで、ハイブリッドドライブがソリッドステートドライブのいくつかの利点を組み込むことができる一方で、ハイブリッドドライブはまた、ソリッドステートドライブのいくつかの欠点も有する。

本発明の目的はデータが信頼できるデータストレージデバイスを提供することである。

１つ以上の実施形態は、磁気ストレージ媒体と不揮発性ソリッドステートデバイスとを含むハイブリッドドライブ中にデータを格納するシステムおよび方法を提供する。動作の間に、ハイブリッドドライブの通常の所望の動作範囲より高いまたは低いハイブリッドドライブ温度の検出は、温度規定されるデータ格納ポリシーの実施を開始させる。温度規定されるデータ格納ポリシーにしたがって、ドライブは、ドライブの温度を調整するための動作を実行して、不揮発性ソリッドステートデバイス中のメモリセル上の増加する摩耗を最小化し、および／または、不揮発性ソリッドステートデバイス中に格納されたデータが損失されるのを防止する。

実施形態にしたがったデータストレージデバイスは、磁気ストレージ媒体と、不揮発性ソリッドステートデバイスと、制御装置とを具備する。１つの実施形態では、制御装置は、予め規定された温度範囲の外にある、データストレージデバイスの温度を検出して、検出した温度に基づいて、磁気ドライブに書き込みコマンドに関係するデータを書き込むことによって、データストレージデバイスにより受け取られた書き込みコマンドを実行するように構成されている。別の実施形態では、制御装置は、予め規定された温度より低いデータストレージデバイスの温度を検出し、検出された温度に基づいて、メモリブロックにより経験される各プログラム／消去サイクルに対する、温度に依拠する係数によって、メモリブロックに対するプログラム／消去サイクルカウンタをインクリメントするように構成されている。さらに別の実施形態では、制御装置は、予め規定された温度範囲の外にあるデータストレージデバイスの温度を検出し、前記検出された温度に基づいて、データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更するように構成されている。

図１は、１つの実施形態にしたがった、例示的なディスクドライブの概念図である。 図２は、１つの実施形態に対して構成されるとして示した、電子回路のエレメントを有するハイブリッドドライブの動作図を図示する。 図３は、１つ以上の実施形態にしたがった、磁気ドライブと不揮発性ソリッドステートドライブを含むデータストレージデバイス中にデータを格納するための方法のステップのフローチャートを示す。 図４は、１つ以上の実施形態にしたがった、磁気ドライブと不揮発性ソリッドステートドライブを含むデータストレージデバイス中にデータを格納するための方法のステップのフローチャートを示す。

上に記載した実施形態の特徴が、詳細に理解されるように、上に短く要約した、実施形態のより詳細な記述は、添付の図面に対する参照によって行われてもよい。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを図示し、それゆえ、その範囲を制限するとして考慮されるべきでなく、本発明は、他の同等に有効な実施形態を許容できることに留意すべきである。

明瞭さのために、図面の間で共通する同一のエレメントを指すために、適用可能なところでは、同一の参照番号を使用した。１つの実施形態の特徴は、さらに詳述することなく、他の実施形態において組み込むことができることが企図されている。

図１は、１つの実施形態にしたがった、例示的なディスクドライブの概念図である。明瞭さのために、トップカバーなしでハイブリッドドライブ１００を図示した。ハイブリッドドライブ１００は、スピンドルモータ１１４によって回転され、複数の同心データストレージトラックを含む、少なくとも１つのストレージディスク１１０を含む。スピンドルモータ１１４は、ベースプレート１１６上に搭載される。アクチュエータアームアセンブリ１２０もまた、ベースプレート１１６上に搭載され、データストレージトラックからデータを読み出し、データストレージトラックへとデータを書き込む、リード／ライトヘッド１２７を有する屈曲アーム１２２上に搭載されたスライダ１２１を有する。屈曲アーム１２２は、ベアリングアセンブリ１２６を中心に回転するアクチュエータアーム１２４に取り付けられている。ボイスコイルモータ１２８は、スライダ１２１を、ストレージディスク１１０に関して動かし、これにより、リード／ライトヘッド１２７を、ストレージディスク１１０の表面１１２上に配置される所望の同心データストレージトラック上で位置決めする。スピンドルモータ１１４、リード／ライトヘッド１２７、および、ボイスコイルモータ１２８は、プリント回路ボード１３２上に搭載されている電子回路１３０に結合される。電子回路１３０は、リード／ライトチャネル１３７、マイクロプロセッサベースの制御装置１３３、（ダイナミックＲＡＭであってもよく、データバッファとして使用される）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３４、および／または、フラッシュメモリデバイス１３５とフラッシュマネージャデバイス１３６を備える。いくつかの実施形態では、フラッシュマネージャデバイス１３６、リード／ライトチャネル１３７、および／または、マイクロプロセッサベースの制御装置１３３は、システムオンチップ１３１のような、単一のチップ中に含まれている。いくつかの実施形態では、ハイブリッドドライブ１００は、マイクロプロセッサベースの制御装置１３３からのコマンドを受け入れ、スピンドルモータ１１４およびボイスコイルモータ１２８の両方を駆動する（通例、パワーチップまたはコンボチップとしても呼ばれる）モータドライバチップ１２５をさらに備えてもよい。また、いくつかの実施形態では、フラッシュメモリデバイス１３５は、ミニチュア抵抗加熱エレメントのような１つ以上の加熱エレメント１２９を備えてもよい。

ハイブリッドドライブ１００はまた、１つ以上の温度センサ１２３、例えば、ハイブリッドドライブ１００中の温度を検出し、前記温度を制御装置１３３へ報告するように構成されている、サーモメータを含んでいてもよい。図１において、温度センサ１２３は、フラッシュメモリデバイス１３５、および、ボイスコイルモータ１２８の直近に搭載されているが、１つ以上の温度センサ１２３は、ハイブリッドドライブ１００中の異なるおよび／または追加のロケーション中に位置していてもよい。

明瞭さのために、単一のストレージディスク１１０と、単一のアクチュエータアームアセンブリ１２０とともに、ハイブリッドドライブ１００を図示する。ハイブリッドドライブ１００はまた、複数のストレージディスクと、複数のアクチュエータアームアセンブリとを備えていてもよい。さらに、ストレージディスク１１０の各面は、屈曲アームに結合された関係するリード／ライトヘッドを有していてもよい。

データが、ストレージディスク１１０へ、または、ストレージディスク１１０から転送されるとき、アクチュエータアームアセンブリ１２０は、ストレージディスク１１０の内径（ＩＤ）と、外径（ＯＤ）との間で弧を描くように動く。アクチュエータアームアセンブリ１２０は、ボイスコイルモータ１２８のボイスコイルを通して１つの方向において電流が流れるとき、ある角方向において加速し、電流が反転されるとき、反対の方向において加速して、これにより、ストレージディスク１１０に関する、アクチュエータアームアセンブリ１２０と、付属のリード／ライトヘッド１２７の位置の制御を可能にしている。ボイスコイルモータ１２８は、当該技術分野において知られているサーボシステムに結合されており、サーボシステムは、リード／ライトヘッド１２７によってストレージディスク１１０上のサーボウェッジから読み出されたポジショニングデータを使用して、特定のデータストレージトラック上のリード／ライトヘッド１２７の位置を決定する。サーボシステムは、ボイスコイルモータ１２８のボイスコイルを通して、駆動するための適切な電流を決定し、現在のドライバおよび関係する回路を使用して、前記電流を駆動する。

ハイブリッドドライブ１００は、ハイブリッドドライブとして構成され、通常の動作において、ストレージディスク１１０および／またはフラッシュメモリデバイス１３５へデータを格納させることができ、ならびに、ストレージディスク１１０および／またはフラッシュメモリデバイス１３５からデータを取得することができる。ハイブリッドドライブにおいて、フラッシュメモリデバイス１３５のような不揮発性メモリは、旋回しているストレージディスク１１０を補って、より急速な起動、休止状態になること、再開、および、他のデータ読み出し書き込み動作とともに、より低い電力消費を提供する。このようなハイブリッドドライブ構成は、モバイルコンピュータ、または、他の移動体コンピューティングデバイスのようなバッテリ動作されるコンピュータシステムに対して特に有利である。好ましい実施形態では、フラッシュメモリデバイスは、電気的に消去することができ、再プログラムでき、不揮発性ストレージ媒体としてハイブリッドドライブ１００中のストレージディスク１１０を補うようにサイズ変更される、ＮＡＮＤフラッシュチップのような、不揮発性ソリッドステートストレージ媒体である。例えば、いくつかの実施形態では、フラッシュメモリデバイス１３５は、例えば、ギガバイト（ＧＢ）対メガバイト（ＭＢ）のような、ＲＡＭ１３４より大きなオーダーである、データストレージ容量を有する。

図２は、１つの実施形態にしたがって構成されるとして示された電子回路１３０のエレメントを有するハイブリッドドライブ１００の動作の図を図示する。示したように、ハイブリッドドライブ１００は、ＲＡＭ１３４、フラッシュメモリデバイス１３５、フラッシュマネージャデバイス１３６、システムオンチップ１３１、および、高速データパス１３８を備える。ハイブリッドドライブ１００は、シリアルアドバンストテクノロジアタッチメント（ＳＡＴＡ）バスのようなホストインターフェース２０を介して、ホストコンピュータのようなホスト１０に接続されている。

図２に図示した実施形態では、フラッシュマネージャデバイス１３６は、フラッシュメモリデバイス１３５の高速データパス１３８とのインターフェースを制御し、ＮＡＮＤインターフェースバス１３９を介して、フラッシュメモリデバイス１３５に接続されている。システムオンチップ１３１は、マイクロプロセッサベースの制御装置１３３と、ハイブリッドドライブ１００の動作を制御するための（リード／ライトチャネル１３７を含む）他のハードウェアとを備え、高速データパス１３８を介して、ＲＡＭ１３４とフラッシュマネージャデバイス１３６とに接続されている。マイクロプロセッサベースの制御装置１３３は、ハイブリッドドライブ１００内の任意の制御回路、ＡＲＭマイクロプロセッサ、ハイブリッドドライブ制御装置のようなマイクロ制御装置を含んでもよい制御ユニットである。高速データパス１３８は、ダブルデータレート（ＤＤＲ）バス、ＤＤＲ２バス、ＤＤＲ３バス、または、類似物のような、当該技術分野において知られている高速バスである。

一般に、フラッシュメモリデバイス１３５に転送されたデータは、読み出し要求の一部としてストレージディスク１１０から読み出されたデータとして、または、書き込み要求の一部として、ホスト１０から直接受け入れられた書き込みデータであってもよい。データが、フラッシュメモリデバイス１３５中の高密度ＮＡＮＤ型デバイスに転送されるとき、データは、従前に消去されてしまったＮＡＮＤメモリのブロックへ書き込まれる。もし、フラッシュメモリデバイス１３５中に、不十分な消去されたブロックが存在する場合、所望のデータをフラッシュメモリデバイス１３５中に転送する前に、追加のメモリブロックを最初に消去しなければならない。これらの追加のメモリブロックは、フラッシュメモリデバイス１３５中にのみ格納されているデータである、“ダーティ”データ、あるいは、既にストレージディスク１１０上に既に格納されている対応するデータのコピーのデータである“ダーティでない”データ、を現在格納しているデータブロックであってもよい。

以前に述べたように、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリセルは、特にＮＡＮＤタイプメモリセルのとき、低い温度において、例えば、１０℃もしくは１０℃より低い温度において、そこにデータが書き込まれるとき、増加する摩耗の損害を受ける。一般的に、この摩耗の増加は、より低い気温においてより悪化し、通常の動作温度において、ソリッドステートメモリセルに書き込むのと同じくらい多いオーダー、または、より大きいオーダーであってもよい。例えば、０℃において、単一のプログラム／消去（Ｐ／Ｅ）サイクルにおいて、ソリッドステートメモリセルにより経験される劣化は、通常の動作温度、すなわち、２０および６０℃の間において、メモリセルにより経験されるものの１０または２０倍の大きさであってもよい。結果として、低い温度において広く動作されるとき、フラッシュメモリデバイス１３５の有用な寿命は、大いに短縮されかねない。

フラッシュメモリデバイス中のメモリセルにより生じる摩耗を一様にする（ウェア・レベリング）ために、フラッシュメモリデバイス中のメモリセルの各ブロックに対して、Ｐ／Ｅサイクルが典型的に追跡される。しかしながら、Ｐ／Ｅサイクルによりもたらされる摩耗は、より低い気温においては、大きく異なるかもしれないので、このような追跡の正確さは不十分であるかもしれない。したがって、フラッシュメモリデバイス中のメモリセルが、不正確に追跡された摩耗によって、予期せずに故障することを回避するために、ハイブリッドドライブは、通常の温度より低いものにおけるドライブによる使用の所定の割合を仮定してもよく、および／または、各メモリセルが経験し得るＰ／Ｅサイクルの推定される数における“緩衝”を含んでもよい。残念なことに、これらのアプローチのうちのいずれも、例え、その中のメモリセルが依然として動作可能であるときでさえも、フラッシュメモリデバイスの有用な寿命を短縮させる。さらに、フラッシュメモリデバイスの実際の低温度使用が、仮定される低温度使用を超えるとき、メモリセルの予期しない故障が依然として起こりかねない。上記を鑑みて、いくつかの実施形態にしたがうと、フラッシュメモリデバイス中のメモリセルにより生じる摩耗は、メモリブロックにより経験されるそれぞれのプログラム／消去サイクルに対して、温度に依拠する係数を使用することによって、より正確に追跡される。１つのこのような実施形態を、以下で、図３に関連して記述する。

図３は、１つ以上の実施形態にしたがった、磁気ドライブおよび不揮発性ソリッドステートデバイスを備えるハイブリッドドライブ１００のような、データストレージデバイス中にデータを格納するための方法のステップのフローチャートを示す。図１および２において、ハイブリッドドライブ１００に関連して、方法のステップを記述したが、当業者は、方法３００が、他のタイプのシステムとともに実行されてもよいことを理解するだろう。方法３００の制御アルゴリズムは、制御装置１３３、フラッシュマネージャデバイス１３６、ホスト１０、または、他の何らかの適切な制御回路もしくはシステム中に駐在していてもよく、および/または、制御装置１３３、フラッシュマネージャデバイス１３６、ホスト１０、または、他の何らかの適切な制御回路もしくはシステムによって実行されてもよい。

示したように、方法３００はステップ３０１において開始し、ここで制御装置１３３、または、他の適切な制御回路もしくはシステムは、ハイブリッドドライブ１００に対する予め規定された通常の動作温度より低い、ハイブリッドドライブ１００の温度を検出する。いくつかの実施形態では、検出された温度は、全体としてのハイブリッドドライブ１００の測定された動作温度であってもよく、他の実施形態では、検出された温度は、フラッシュメモリデバイス１３５に固有のものであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ハイブリッドドライブ１００内部に配置される、例えば、ボイスコイルモータ１２８、プリント回路基板１３２等の直近に搭載される、温度センサ１２３、および／または、他のサーミスタによって、前記温度が検出されてもよい。代わりに、ステップ３０１において検出される温度は、フラッシュメモリデバイス１３５上に配置された、または、フラッシュメモリデバイス１３５の一部として形成された、サーミスタまたは他の温度感知デバイスによって測定されてもよく、フラッシュメモリデバイス１３５の現在の温度を特にレポートするように構成されていてもよい。

ハイブリッドドライブ１００の、または、代わりに、フラッシュメモリデバイス１３５の通常動作温度範囲は、典型的に約４０℃に最適化されており、これは、２５℃の環境要件において動作している電子デバイスの平均温度である。したがって、所望の動作温度範囲は２０℃から６０℃であってもよい。代わりの所望の動作温度範囲は１０℃から７０℃であってもよい。他の所望の動作温度範囲もまた、本発明の範囲内に収まる。一般的に、所望の動作温度範囲の最低の所望の動作温度は、メモリセルをプログラムすることによりもたらされる摩耗が通常の条件下のものよりも非常に高くなる温度に一致する。いくつかの実施形態では、“非常に高い”摩耗は、Ｐ／Ｅサイクルに関係する通常の摩耗より、およそ２倍のものとして規定されてもよい。他の実施形態では、“非常に高い”摩耗は、Ｐ／Ｅサイクルに通常関係するよりも５０％多い摩耗として規定されてもよい。当然、通常のＰ／Ｅサイクルの摩耗に関して、他の何らかのレベルの増加された摩耗を使用して、本発明の範囲を超えることなく、ハイブリッドドライブ１００またはフラッシュメモリデバイス１３５の最低の所望の動作温度を規定してもよい。

ステップ３０２において、制御装置１３３または他の適切な制御回路もしくはシステムは、メモリブロックにより経験されるそれぞれのＰ／Ｅサイクルに対する温度に依拠する係数によりフラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックに対するＰ／Ｅサイクルカウンタをインクリメントする。Ｐ／Ｅサイクルカウンタは、ハイブリッドドライブ１００に関係する、制御装置１３３または他の回路もしくはファームウェアのエレメントであってもよい。ステップ３０２は、ステップ３０１、すなわち、ハイブリッドドライブ１００またはフラッシュメモリデバイス１３５が予め規定された最低の所望の動作温度を下回る温度であることを検出したことに応答して実行される。上に述べたように、予め規定された最低の所望の動作温度は、非常に高い摩耗が発生すると考慮される温度に基づいて異なっていてもよい。

さらに、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックに対するＰ／Ｅサイクルカウンタをインクリメントするための温度に依拠する係数の使用は、ハイブリッドドライブ１００またはフラッシュメモリデバイス１３５が、予め規定された最低の所望の動作温度を下回るインスタンスに制限されていない。いくつかの実施形態では、このようなＰ／Ｅサイクルカウンタをインクリメントするための温度に依拠する係数は、ハイブリッドドライブ１００の全体の動作温度範囲にわたって、または、ハイブリッドドライブ１００の動作温度範囲の何らかの部分にわたって使用されてもよい。例として、より高い温度において、Ｐ／Ｅサイクルカウンタをインクリメントするための温度に依拠する係数は、１より小さい値を有していてもよい。

ステップ３０２において、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックが、Ｐ／Ｅサイクルを受けるとき、メモリブロックに対するＰ／Ｅサイクルカウンタは、１によってではなく温度に依拠する係数によってインクリメントされる。したがって、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロック上の増加した摩耗は、正確に追跡され、これにより、フラッシュメモリデバイス１３５の有用な寿命を任意に短くすることなく、メモリセルの予期しない故障を防いでいる。いくつかの実施形態では、温度に依拠する係数は、ステップ３０１において検出された温度の関数である。例えば、温度に依拠する係数は、ステップ３０１において検出された温度が低下するにつれて増加する、整数値であってもよい。代わりに、温度に依拠する係数は、整数値より小さいインクリメントまたは整数値より大きいインクリメントのように、さまざまであってもよい。いずれのケースにおいても、低い温度において、フラッシュメモリデバイス１３５にデータを書き込むことに関係する増加された摩耗は、正確に追跡されてもよく、これにより、その中のメモリセルが予期せずに摩耗して故障する可能性を最小化させるとともに、フラッシュメモリデバイス１３５の有用な寿命を最長化させる。

いくつかの実施形態では、低い温度で動作しているフラッシュメモリデバイス１３５に関係する摩耗は、所望の動作温度を下回る時に、フラッシュメモリデバイス１３５中にどれほどのデータが書き込まれるかを制限することにより、ハイブリッドドライブ１００の動作を変えることによって減少される。１つのこのような実施形態を図３のステップ３０３において図示し、これは、いくつかの実施形態においては、図３に示したように、ステップ３０１に応答して実行されてもよい。

ステップ３０３において、制御装置１３３または他の適切な制御回路もしくはシステムは、ステップ３０１においてハイブリッドドライブ１００またはフラッシュメモリデバイス１３５の動作温度が、所望の最低動作温度より低いとして検出されたので、フラッシュメモリデバイス１３５に対して書き込むデータを制限する。いくつかの実施形態では、フラッシュメモリデバイス１３５への書き込みは減少されるが、比較的高い優先度を有する書き込みコマンドに関する書き込みは依然として許容される。例えば、いくつかの実施形態では、フラッシュメモリデバイス中のガーベージコレクション活動は、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５が所望の温度範囲中にあるとして検出されるようなときまで制約され得る。別の例では、ホスト１０が休止モードに入るとき、ハイブリッドドライブおよび／またはフラッシュメモリデバイス１３５が、所望の最低動作温度より低いかもしれないにもかかわらず、制御装置１３３は、リード／ライトヘッド１２７が、安全にパークされ得るように、休止ファイルをフラッシュメモリデバイス１３５中に書き込むことを許容してもよい。休止モードに入るときに、リード／ライトヘッド１２７をパークさせることは、ユーザが休止を命令した直後に、ホストデバイス１０の移動を開始した場合に機械的損傷からリード／ライトヘッドを保護する。この状況において、リード／ライトヘッドをすばやくパークさせることが非常に好都合であるので、制御装置１３３は、典型的な状況下よりもフラッシュメモリデバイス１３５に対するより多くの摩耗がもたらされるかもしれないにもかかわらず、フラッシュメモリデバイス１３５にデータを書き込むように構成されていてもよい。

いくつかの実施形態では、例えば、ステップ３０１において、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の動作温度が、所望の温度範囲を下回るだけでなく、所望の温度範囲をはるかに下回る、例えば、最低動作温度を１０℃よりも下回るとして検出されるときに、フラッシュメモリデバイス１３５に対するすべての、または、実質的にすべての書き込みが拒否される。これは、Ｐ／Ｅサイクルによりもたらされる摩耗は、温度の関数であり、非常に低い温度において少量のデータを書き込むことは、フラッシュメモリデバイス１３５のメモリセルに対する不相応な摩耗をもたらす。

上に述べたように、より高い温度において、フラッシュメモリデバイス１３５のメモリセル中のデータ保持は脅かされかねない。例えば、１００℃より高い温度において、ＮＡＮＤ型メモリセル中のデータ保持は、数年から、たった数時間または数分間に短縮されるかもしれない。結果として、ハイブリッドドライブがこのような高温に到達する状況において、それに内蔵されるソリッドステートメモリデバイスは、一般的に、信頼性のある不揮発性データストレージ媒体としてみなすべきでない。いくつかの実施形態にしたがうと、フラッシュメモリデバイス中のデータ保持は、フラッシュメモリ中に格納されるダーティデータが予期せずに損なわれる尤度を減少させる対策、または、ハイブリッドドライブ中でどれほどの熱が生成されるかを調整する対策を実施することによって改善される。さらに、ハイブリッドドライブ中で生成された熱を調整するための対策はまた、所望でない低温度におけるハイブリッドドライブの動作を最小化させるのにも使用できる。このような実施形態を、以下で図４に関連して記述する。

図４は、１つ以上の実施形態にしたがった、磁気ストレージ媒体と、不揮発性ソリッドステートデバイスとを含むハイブリッドドライブ１００のようなデータストレージデバイス中にデータを格納するための方法のステップのフローチャートを示す。図１および２において、ハイブリッドドライブ１００に関連して方法のステップを記述したが、当業者は、方法４００が他のタイプのシステムとともに実行されてもよいことを理解するだろう。方法４００のための制御アルゴリズムは、制御装置１３３、フラッシュマネージャデバイス１３６、ホスト１０、または、他の何らかの適切な制御回路もしくはシステム中に駐在してもよく、ならびに／あるいは、制御装置１３３、フラッシュマネージャデバイス１３６、ホスト１０、または、他の何らかの適切な制御回路もしくはシステムにより実行されてもよい。

示したように、方法４００はステップ４０１において開始し、ここで、制御装置１３３または他の適切な制御回路もしくはシステムは、ハイブリッドドライブ１００に対する予め規定された通常の動作温度範囲の外にある、ハイブリッドドライブ１００の温度を検出する。ステップ４０１において使用するのに適した温度検出のさまざまな実施形態を、方法３００のステップ３０１において上に記述した。

ステップ４０２において、ステップ４０１において検出された温度が、ハイブリッドドライブ１００の予め規定された最高の所望の動作温度より高いか、あるいは、ハイブリッドドライブ１００の予め規定された最低の所望の動作温度より低いかの決定が行われる。示したように、ステップ４０１において検出された温度が、予め規定された最低の所望の動作温度より低い場合、方法４００は、ステップ４０３へと進む。反対に、ステップ４０１において検出された温度が、予め規定された最高の所望の動作温度より高い場合、方法４００は、ステップ４０４、４０５Ａ、または、４０６Ａのうちの１つ以上に進む。

ステップ４０３において、制御装置１３３または他の適切な制御回路もしくはシステムは、ステップ４０２における決定に応答して、ハイブリッドドライブ１００の熱の生成を増加させる１つ以上の動作をハイブリッドドライブ１００に実行させる。このようにして、フラッシュメモリデバイス１３５またはハイブリッドドライブ１００は全体として、温度を高めることができ、これにより、それにデータを書き込むことによりもたらされる、フラッシュメモリデバイス１３５上の摩耗を減少させる。ステップ４０３における熱生成動作は、フラッシュメモリデバイス１３５および／またはアクチュエータアームアセンブリ１２０により実行されてもよい。

例えば、いくつかの実施形態では、データストレージデバイスに対するデータ転送レートが変更されてもよく、あるいは、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５による熱生成のレートを増加させるためのダミー動作が実行される。特に、いくつかの実施形態では、一連の読み出し、および／または、書き込みのようなフラッシュメモリ動作はハイブリッドドライブ１００中の熱生成の重大な源であるので、一連の読み出し、および／または、書き込み動作がフラッシュメモリデバイス１３５上に実行される。このような実施形態において、このような動作は、ホスト１０または制御装置１３３によって発行された、実際の読み出しおよび書き込みコマンドとは独立して、データがフラッシュメモリデバイス１３５から読み出され、および／または、書き込まれる“ダミー”動作である。言い換えると、ステップ４０３において、フラッシュメモリデバイス１３５から読み出されたデータは、必ずしもホスト１０に提供される必要はなく、フラッシュメモリデバイス１３５に書き込まれたデータは、必ずしもホスト１０から受け取られたものでなくてもよい。いくつかの実施形態では、上記のダミー書き込み動作は、フラッシュメモリデバイス１３５中の使い古された、または、機能しないメモリブロックのような、データを保存するのに向いていないフラッシュメモリデバイス１３５中の１つ以上の犠牲的メモリブロック上に、および／または、動作不能のメモリブロック上に実行される。上記のダミー読み出し、および／または、ダミー書き込み動作は、実質的に連続的に実行され得るので、フラッシュメモリデバイス１３５の温度は、すばやく高まり得る。さらに他の実施形態では、ステップ４０３において、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の温度が、予め規定された最低の所望の動作温度より低いときに加熱エレメント１２９を起動することによって、フラッシュメモリデバイス１３５中に含まれる１つ以上の加熱エレメント１２９を使用して、フラッシュメモリデバイス１３５を加熱する。加熱エレメント１２９は、犠牲メモリブロックの代わりに、あるいは、犠牲メモリブロックに加えて、使用されてもよい。

別の例において、アクチュエータアームアセンブリ１２０を使用して、ハイブリッドドライブ１００によって繰り返しのシーク動作を実行して、ハイブリッドドライブ１００中で熱を生成させてもよい。シーク動作は、一般的に、ハイブリッドドライブ１００中の熱の別の重大な源であり、したがって、ハイブリッドドライブ１００の温度を所望の動作温度へとすばやく上昇させるのに、シーク動作を使用してもよい。いくつかの実施形態では、このようなシーク動作は、上に記述したダミー読み出し動作に類似していてもよい。具体的に言うと、制御装置１３３は、ホスト１０からの読み出しコマンドがない際にさえも、ストレージディスク１１０のさまざまなロケーションにおける多数のシークを、アクチュエータアームアセンブリ１２０に実行させてもよい。このようにして、ストレージディスク１１０に対する、高いデータ転送レートはシミュレートされ、これにより、ハイブリッドドライブ１００における熱の生成を増加させる。

ステップ４０３は、図３において上に記述した方法３００に関連して実行されてもよいことに留意すべきである。例えば、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の検出された温度が、方法３００のステップ３０２および／または３０３の利益を除外するようなときまで、ステップ３０２および／または３０３は、４０３に関連して実行されてもよい。

ステップ４０４において、制御装置１３３または他の適切な制御回路もしくはシステムは、ハイブリッドドライブ１００が、通常のデータ転送レートより低いデータ転送レートにおいて、フラッシュメモリデバイス１３５および／またはストレージディスク１１０に対して、読み出しおよび／または書き込みコマンドを実行することをもたらす。例えば、ストレージディスク１１０の動作に関して、ハイブリッドドライブ１００によって、より少ない熱が生成されるように、また、その温度がさらに高まる見込が少なくなるように、制御装置１３３は、予め規定された時間期間の間、ストレージディスク１１０上でのシークを遅延させることができる。代わりに、制御装置１３３は、その上の同心データストレージトラックのうちの１つを読み出した後に、ストレージディスク１１０の１つ以上の回転に休止をはさむことによって、読み出しおよび／または書き込み動作の速度を落とさせることができる。いくつかの実施形態では、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５のより高い検出された温度においては、制御装置１３３が、このように動作が休止される間に回っているストレージディスク１１０の回転数を増加させることにより、読み出しおよび／または書き込み動作の速度をさらに落とさせるように、このような休止は温度の関数である。フラッシュメモリデバイス１３５の動作に関して、フラッシュメモリデバイス１３５に指示される読み出しおよび／または書き込みコマンドの実行を休止して、フラッシュメモリデバイス１３５に対する、より低いデータ転送レートを達成してもよく、これにより、ハイブリッドドライブ１００中の熱生成のレートを減少させる。

ステップ４０５Ａ−４０５Ｇにおいて、制御装置１３３は、ハイブリッドドライブ１００中に格納されるダーティデータ（すなわち、フラッシュメモリデバイス１３５中に格納されているが、ストレージディスク１１０上には格納されていないデータ）の量を制限する。いくつかの実施形態では、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５が、ステップ４０１において、“中間の”温度範囲、すなわち、予め規定された最高の所望の動作温度より高いが、フラッシュメモリデバイス１３５上に格納されているデータの即座の、もしくは、非常に短期間での損失が発生しかねない温度よりは低い温度であるとして検出されたときに、ステップ４０５Ａ−４０５Ｇが実行される。例えば、適切な中間温度範囲は、６０℃から８０℃、７０℃から９０℃、６０℃から１００℃等を含む。ステップ４０５Ａ−４０５Ｇにおいて、制御装置１３３は、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の温度が、中間温度範囲より高い温度のような、非常に高温に達する場合、前記ダーティデータがストレージディスク１１０にすばやく書き込まれることができるように、ダーティデータの量を制限する。

ステップ４０５Ａにおいて、制御装置１３３は、ストレージディスク１１０上に格納されていないデータを格納できるフラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの最大許容可能数を決定する。いくつかの実施形態では、ステップ４０５Ａにおいて決定される最大許容可能数は、中間温度範囲中にあるハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の何らかの温度に関して、一定の値を有する。他の実施形態において、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の検出された温度が高まるにつれて、ステップ４０５Ａにおいて決定される、データブロックの最大許容可能数が減少するように、ステップ４０５Ａにおいて決定される最大数は、ステップ４０１において検出された温度の関数である。

ステップ４０５Ｂにおいて、制御装置１３３は、現在ダーティデータを格納しているフラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの数が、ステップ４０５Ａにおいて決定された最大許容可能数より多いか否かを決定する。そうでない場合、方法４００は、ステップ４０５Ｃに進み、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５の温度が高まるときのように、ステップ４０５Ａが再び実行されない限り、現在ダーティデータを格納しているメモリブロックに関しては、何のさらなる動作もとられない。フラッシュメモリデバイス１３５が、ステップ４０５Ａにおいて決定された最大許容可能数より多いダーティデータを格納しているメモリブロックを含む場合、方法４００はステップ４０５Ｄに進む。

ステップ４０５Ｄにおいて、制御装置１３３は、ダーティデータを格納している、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの数が、ステップ４０５Ａにおいて決定された最大許容可能数に等しいか、または、ステップ４０５Ａにおいて決定された最大許容可能数より少なくなるまで、フラッシュメモリデバイス１３５中のダーティデータを、ストレージディスク１１０に書き込む。

ステップ４０５Ｅにおいて、制御装置１３３は、ステップ４０５Ａにおいて、ダーティデータを格納するブロックの最大許容可能数が決定された後で、例えば、ホスト１０からの書き込みコマンドを受け取る。

ステップ４０５Ｆにおいて、制御装置１３３は、ダーティデータを格納している、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの数が、ステップ４０５Ａにおいて決定されたメモリブロックの最大許容可能数より少ない場合、書き込みコマンドに関係するデータを、フラッシュメモリデバイス１３５中に書き込ませる。制御装置１３３は、ダーティデータを格納している、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの数が、ステップ４０５Ａにおいて決定されたメモリブロックの最大許容可能数に等しくなるまで、書き込みコマンドに関係するデータを、フラッシュメモリデバイス１３５に書き込ませ続ける。ダーティデータを格納している、フラッシュメモリデバイス１３５中のメモリブロックの数が、ステップ４０５Ａにおいて決定されたメモリブロックの最大許容可能数より多いか、または、ステップ４０５Ａにおいて決定されたメモリブロックの最大許容可能数に等しい場合、方法４００は、ステップ４０５Ｇに進むので、ステップ４５０Ｆでは書き込みコマンドに関係する何のデータもフラッシュメモリデバイス１３５に書き込まれない。

ステップ４０５Ｇにおいて、制御装置１３３は、書き込みコマンドに関係するデータの残りの部分を、ストレージディスク１１０上に書き込ませる。ステップ４０５Ｆにおいて、書き込みコマンドに関係するデータが、フラッシュメモリデバイス１３５中に何ら書き込まれないとき、前記データの残りの部分は、書き込みコマンドに関係する本質的にすべてのデータを含むことに留意すべきである。

ステップ４０６Ａ−４０６Ｃにおいて、制御装置１３３は、フラッシュメモリデバイス１３５中に格納されている実質的にすべてのダーティデータが、ストレージディスク１１０にもまた書き込まれるまで、ホスト１０からのフラッシュキャッシュコマンドの完了のシグナリングを遅延させる。このようにして、フラッシュメモリデバイス１３５が、非常に高い温度におけるものであり、もはや、信頼性のある不揮発性メモリ媒体でないとき、フラッシュキャッシュコマンドが受け取られるときはいつでも、ハイブリッドドライブ１００中に格納されているすべてのデータがディスクに書き込まれる。

ステップ４０６Ａにおいて、制御装置１３３は、ホスト１０からフラッシュキャッシュコマンドを受け取る。通常は、フラッシュキャッシュコマンドの受け取りの際に、制御装置１３３は、典型的に、ハイブリッドドライブ１００により受け取られたすべてのデータが、ストレージディスク１１０上、または、フラッシュメモリデバイス１３５中のいずれかに格納されていることを確認し、次に、ホスト１０に対して、フラッシュキャッシュコマンドの完了をシグナリングする。しかしながら、ステップ４０６Ａ−４０６Ｃにおいて、制御装置１３３は、フラッシュキャッシュコマンドの完了をシグナリングする前に、すべてのデータがストレージディスク１１０上に書き込まれていることを確認する。

ステップ４０６Ｂにおいて、フラッシュキャッシュコマンドに応答して、制御装置１３３は、フラッシュメモリデバイス１３５中に格納されている実質的にすべてのダーティデータがストレージディスク１１０に書き込まれることをもたらす。

ステップ４０６Ｃにおいて、ステップ４０６Ｂの完了の際に、制御装置１３３は、フラッシュキャッシュコマンドの完了をホスト１０にシグナリングする。

ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５に対する、異なる検出された温度が、ここで記述する異なる実施形態に対して使用されることに留意すべきである。例えば、ステップ４０４は、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５が、６０℃以上の温度である時に実行され、ステップ４０５Ａ−４０５Ｇは、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５が、７０℃以上の温度である時に実行され、ステップ４０６Ａ−４０６Ｃは、ハイブリッドドライブ１００および／またはフラッシュメモリデバイス１３５が、８０℃以上の温度である時に実行される。

要約すると、ここで記述された実施形態は、温度規定されたデータストレージポリシーを使用して、ハイブリッドドライブ中にデータを格納させるためのシステムおよび方法を提供する。このポリシーにしたがうと、ドライブは、ドライブの温度を好都合に調整する動作を実行して、不揮発性ソリッドステートデバイス中のメモリセル上の増加する摩耗を最小化させ、および／または、不揮発性ソリッドステートデバイス中に格納されたデータが、損失されるのを防止する。

これまでの記述は、本発明の実施形態に向けられているが、本発明の、他の、および、さらなる実施形態が、これらの基本的範囲から、および、以下の特許請求の範囲によって決定される範囲から逸脱することなく企図されてもよい。

１０…ホスト、１００…ハイブリッドドライブ、１１０…ストレージディスク、１２３…温度センサ、１２９…加熱エレメント、１３１…システムオンチップ（ＳｏＣ）、１３３…制御装置、１３５…フラッシュメモリデバイス、１３６…フラッシュマネージャデバイス。

Claims (20)

1. 磁気ストレージ媒体と、
   不揮発性ソリッドステートデバイスと、
   制御装置と
   を具備するデータストレージデバイスにおいて、
   前記制御装置は、
   予め規定された温度範囲の外にある、前記データストレージデバイスの温度を検出し、
   前記検出した温度に基づいて、前記磁気ストレージ媒体に書き込みコマンドに関係するデータを書き込むことによって、前記データストレージデバイスにより受け取られた書き込みコマンドを実行する
   ように構成されている、データストレージデバイス。
2. 前記データストレージデバイスの温度は、前記不揮発性ソリッドステートデバイスの温度を具備する、請求項１記載のデータストレージデバイス。
3. 前記予め規定された温度範囲の外にある前記温度は、前記予め規定された温度範囲より低い温度を具備し、前記データストレージデバイスにより受け取られた書き込みコマンドを実行することは、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに前記書き込みコマンドに関係するデータを、実質的に何ら書き込まないことを具備する、請求項１又は請求項２に記載のデータストレージデバイス。
4. 前記予め規定された温度範囲の外にある前記温度は、前記予め規定された温度範囲より低い温度を具備し、前記データストレージデバイスにより受け取られた書き込みコマンドを実行することは、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに前記書き込みコマンドに関係するデータの制限された部分を書き込むことを具備し、前記制限された部分は前記データの高優先度の部分である、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
5. 前記予め規定された温度範囲の外にある前記温度は、前記予め規定された温度範囲より高い温度を具備し、前記制御装置は、
   前記磁気ストレージ媒体には格納されていないデータを格納する、前記不揮発性ソリッドステートデバイス中のメモリブロックの最大許容可能数を決定することと、
   前記磁気ストレージ媒体には格納されていないデータを格納している、前記不揮発性ソリッドステートデバイス中のメモリブロックの数が、前記メモリブロックの最大許容可能数に等しくなるまで、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに前記書き込みコマンドに関係するデータを書き込むことと
   によって、書き込みコマンドを実行するように構成されている、請求項１から請求項４の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
6. 前記最大許容可能数は、前記予め規定された温度範囲より高い温度の関数である、請求項５記載のデータストレージデバイス。
7. 前記磁気ストレージ媒体に、前記書き込みコマンドに関係するデータの残りの部分を書き込むことをさらに具備する、請求項５記載のデータストレージデバイス。
8. 前記制御装置は、
   フラッシュキャッシュコマンドを受け取り、
   前記フラッシュキャッシュコマンドに応答して、前記磁気ストレージ媒体には格納されておらず、前記不揮発性ソリッドステートデバイス中に格納されている実質的にすべてのデータを、前記磁気ストレージ媒体に書き込み、
   前記磁気ストレージ媒体には格納されておらず、前記不揮発性ソリッドステートデバイス中に格納されている実質的にすべてのデータの、前記磁気ストレージ媒体への書き込みの完了の際に、前記フラッシュキャッシュコマンドの完了をシグナリングする
   ようにさらに構成されている、請求項１から請求項７の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
9. 磁気ストレージ媒体と、
   メモリブロックを具備する不揮発性ソリッドステートデバイスと、
   制御装置と
   を具備するデータストレージデバイスにおいて、
   前記制御装置は、検出された温度に基づいて、前記メモリブロックにより経験されるそれぞれのプログラム／消去サイクルに対する、温度に依拠する係数によって、前記メモリブロックに対するプログラム／消去サイクルカウンタをインクリメントするように構成されている、データストレージデバイス。
10. 前記制御装置は、前記プログラム／消去サイクルカウンタをインクリメントする前に、前記データストレージデバイスの温度が、予め規定された温度より低いか否かを検出するようにさらに構成されている、請求項９記載のデータストレージデバイス。
11. 前記温度に依拠する係数は、１より大きい値を有しており、前記データストレージデバイスの温度の関数である、請求項１０記載のデータストレージデバイス。
12. 磁気ストレージ媒体と、
    不揮発性ソリッドステートデバイスと、
    制御装置と
    を具備するデータストレージデバイスにおいて、
    前記制御装置は、
    前記データストレージデバイスの温度を検出し、
    前記検出された温度が、予め規定された温度範囲の外にあるか否かに基づいて、前記データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更する
    ように構成されている、データストレージデバイス。
13. 前記データストレージデバイスの前記検出された温度が、予め規定された温度より高く、前記制御装置は、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに対する通常のデータ転送レートよりも低い、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに対するデータ転送レートで、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに対する読み出しコマンドおよび書き込みコマンドのうちの少なくとも１つを実行することによって、前記データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更するように構成されている、請求項１２記載のデータストレージデバイス。
14. 前記制御装置は、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに対する読み出しコマンドおよび書き込みコマンドのうちの少なくとも１つの実行を周期的に休止して、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに対するより低いデータ転送レートを達成するように構成されている、請求項１３記載のデータストレージデバイス。
15. 前記データストレージデバイスの前記検出された温度が、予め規定された温度より高く、前記制御装置は、前記磁気ストレージ媒体に対する通常のデータ転送レートよりも低い、前記磁気ストレージ媒体に対するデータ転送レートで、前記磁気ストレージ媒体に対する読み出しコマンドおよび書き込みコマンドのうちの少なくとも１つを実行することによって、前記データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更するように構成されている、請求項１２から請求項１４の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
16. 前記データストレージデバイスの前記検出された温度が、予め規定された温度より低く、前記制御装置は、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに、ダミー読み出し動作およびダミー書き込み動作のうちの少なくとも１つを実行することによって、前記データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更するように構成されている、請求項１２から請求項１５の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
17. 前記ダミー書き込み動作は、前記不揮発性ソリッドステートデバイス中の犠牲メモリブロックおよび動作不能メモリブロックのうちの少なくとも１つで実行される、請求項１６記載のデータストレージデバイス。
18. 前記データストレージデバイスの前記検出された温度が、予め規定された温度より低く、前記制御装置は、前記磁気ストレージ媒体中で、複数のシーク動作を実行することによって、前記データストレージデバイスに対するデータ転送レートを変更するように構成されている、請求項１２から請求項１７の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
19. 前記データストレージデバイスの温度は、前記不揮発性ソリッドステートデバイスに近い温度を具備する、請求項１２から請求項１８の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。
20. 前記不揮発性ソリッドステートデバイスは、熱生成デバイスを具備し、前記制御装置は、前記データストレージデバイスの前記検出された温度が、予め規定された温度より低いときに、前記熱生成デバイスを起動させるようにさらに構成されている、請求項１２から請求項１９の何れか１項に記載のデータストレージデバイス。

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