JP2020004240A - ドライブ制御装置、ドライブ制御方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動電圧の異なる2つの記憶装置を制御するドライブ制御装置において、電源電圧の低下時にも、駆動電圧が低い側の記憶装置のキャッシュデータの退避を正常に完了させること。【解決手段】所定の電圧以下に電圧が降下したことを検知すると、ドライブ制御IC112及びスイッチ204、205に電源断検知信号を送信する。スイッチ204、205は電源断検知信号を受信すると即座にオフし、HDD113への電源供給を切断する。ドライブ制御IC112は電源断検知信号を受信すると、CPU105に対しハイバネーション処理を中止するよう指示する。ドライブ制御IC112は、SSD114に対してキャッシュ206内にあるデータをSSD114のNAND型フラッシュメモリに退避させるデータ退避指令信号を送信する。SSD114は、データ退避指令信号を受信するとキャッシュデータの退避処理を実行する。【選択図】図2
Description
本発明は、補助記憶装置を制御するドライブ制御装置に関するものである。
従来、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置では処理に使用するデータなどを補助記憶装置であるハードディスクドライブ(以下、「HDD」と記載)に格納する。しかし、HDDは「衝撃や振動に弱い」、「消費電力が大きい」、「起動が遅い」、「データ転送速度が遅い」、「電源のオン/オフ回数が有限」などの問題がある。そのため近年、HDDの代替として半導体メモリを利用したSSD(Solid State Drive)への置き換えが進められている。
複写機やプリンタのような画像形成装置についても起動の速さや、高画質で高速にプリントしたいという要求がますます高まっている。そのため、画像形成装置に搭載されている補助記憶装置に、例えば3.5インチのHDDに加えてSSDを組み合わせたハイブリッドドライブを使用する複写機などが登場しつつある。3.5インチのHDDは、SSDと異なる駆動電圧を必要とするが、大容量で安価であることから採用されることが多い。これらハイブリッド構成の補助記憶装置を備えた複写機では、より装置の起動を高速化するために、ハイバネーション時の退避データをHDDではなくSSDに保存している。
ハイバネーションでは、シャットダウンや待機電力状態に移行する前に、揮発性の記憶装置であるメインメモリが保持するデータを、次回起動時に読み出せるように不揮発性の記憶装置に退避させる処理が行われる。ハイバネーションは、ユーザーが主電源スイッチをオフしたときにも実行されるが、表示部の表示が消えた後も、しばらくの間ハイバネーション処理が継続する場合がある。このようなとき、ユーザーは、表示部の表示が消えた直後に装置の電源が完全に落ちたと勘違いし、電源コンセントから装置の電源プラグを引き抜いてしまうこともある。
このように処理中に突然電源を遮断されると、SSDは、電源遮断、瞬断及び瞬低に弱いという特性を持つことから全データが読出し不能になることもある。これは、SSDの各メモリセルの書き換え可能回数が少ないことから、SSDの使用寿命を延ばすためにウェアレベリングと呼ばれるメモリセル毎の書き換え回数を平準化する機能がSSDに実装されているためである。
ウェアレベリングを行うと、SSDに書き込まれるデータは、外部から見える論理アドレスとは異なる物理アドレスにSSD内部で変換されて保存される。この論理アドレスと物理アドレスとの変換には変換テーブルが使用され、この変換テーブルはアクセス速度の速い揮発性のキャッシュメモリに保存される。そのため、電源遮断、瞬断や瞬低などによりSSDの動作可能な下限電圧が失われると、キャッシュメモリに保存された変換テーブルも失われる。その結果、論理アドレスと物理アドレスとの対応付けができなくなり、SSDに記憶された全データが読出し不能になってしまう。このようなことからSSDでは、シャットダウンや待機電力状態に移行する前に、キャッシュメモリに保持されているデータをNAND型フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部に確実に退避させる必要がある。
こうした状況の中、例えば特許文献1では、キャッシュメモリからNAND型フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部へのデータ退避処理に必要な電力を、電源部の2次側に内蔵された大容量コンデンサから供給するデータ退避方法が提案されている。
しかしながら、上述した特許文献1に記載のデータ退避方式では、複写機のように2次側の負荷が大きい装置では、バックアップに必要な電力も大きく、それを賄うためのコンデンサ容量は大きなものとなる。加えて、コンデンサの放電に伴う電圧低下を考慮すると、所定の電圧を維持しながら電力供給するためには、さらに大きなコンデンサ容量が必要になる。このようなことから、バックアップ用のコンデンサが非常に大きくなってしまうという課題があった。
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、駆動電圧の異なる2つの記憶装置を制御するドライブ制御装置において、電源電圧の低下時にも、駆動電圧が低い側の記憶装置のキャッシュデータの退避を正常に完了させることを目的とする。
本発明は、第1の電圧および前記第1の電圧よりも低い第2の電圧で駆動される第1の記憶部と前記第2の電圧で駆動される第2の記憶部とを制御するドライブ制御装置であって、入力されたデータを前記第1及び第2の記憶部のいずれか一方に記憶させるドライブ制御部と、前記第1の電圧で電力供給する電源に接続され、前記第2の電圧まで降圧して前記第1および第2の記憶部に電力供給する降圧部と、前記第1の電圧で充電可能なように、前記第1の記憶部および前記降圧部に接続されたコンデンサと、前記第1の記憶部への電力供給をオン・オフするスイッチと、前記電源の出力直流電圧が所定の電圧以下のとき、検知信号を送信する電圧監視部と、を備え、前記スイッチは、前記検知信号を受信すると、前記第1の記憶部への電力供給をオフし、前記ドライブ制御部は、前記検知信号を受信すると、前記第2の記憶部の揮発性の記憶部に記憶されたデータを前記第2の記憶部の不揮発性の記憶部に退避させるデータ退避処理を行うことを特徴とするドライブ制御装置である。
本発明によれば、駆動電圧の異なる2つの記憶装置を制御するドライブ制御装置において、電源電圧の低下時にも、駆動電圧が低い側の記憶装置のキャッシュデータの退避を正常に完了させることが可能になる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
図1は、本発明の一実施形態に係るドライブ制御システム111が実装された画像形成装置101の概略構成を示すブロック図である。尚、本実施形態では画像形成装置について説明するが、本発明は画像形成装置に限られるものではなく、例えば、パーソナルコンピュータやサーバーコンピュータ、各種家電など、ドライブ制御システムを接続可能な全ての機器に適用可能である。
図1の画像形成装置101は大きく、主に、画像入力デバイスであるスキャナ部102、画像出力デバイスであるプリンタ部103、画像処理及び画像形成動作の制御などを行うコントローラ104、及び電源供給部115を備える。スキャナ部102、及び、プリンタ部103は、周知技術に基づいて種々の構成をとることができるため、ここでは説明を省略する。
コントローラ104は、装置全体の制御を行う演算部であるCPU105と、CPU105が動作するためのDRAM等の主記憶装置であるRAM106や、システムのブートプログラム等が格納されているROM107を備えている。さらに、コントローラ104は、画像形成装置101を操作したり、装置の状態を表示したりするためのユーザーインタフェースである操作部108を備える。さらに、LANなどを介して外部機器であるコンピュータ端末110と接続するための外部インターフェース109も備えている。
次に、ドライブ制御システム111は、ドライブ制御IC(ドライブ制御部とも称する)112、並びに記憶部を構成するHDD113及びSSD114を備える。ドライブ制御IC112は、データに応じてその記憶先をプラッタ上に磁気的にデータを記憶するHDD113にするか、NAND型フラッシュメモリを使用してデータを記憶する半導体方式のSSD114にするかを決定する。HDD113及びSSD114は、ドライブ制御IC112からの指示に応じて、装置のプログラムや画像データ、オペレーティングシステムなどの種々のデータを記憶している。SSD114に記憶されるデータとしては、例えば装置の起動を高速化するためのハイバネーションファイルや、HDD113の読出し速度ではプリント速度に影響を与えてしまうようなデータサイズの大きい画像ファイルなどである。一方、HDD113には所定のデータサイズ以下の画像ファイル等が記憶される。尚、HDD113とSSD114とにどのようなデータを記憶するかは、任意に設定可能であることは言うまでもない。
最後に、電源供給部115は、商用電源から直流電源を生成し、画像形成装置101のスキャナ部102やプリンタ部103、コントローラ104などの各部に電力供給する。本実施形態では、電源供給部115の出力直流電圧は12Vとし、ここからコントローラ104へDC12Vが供給される。
図2は、本発明の一実施形態に係るドライブ制御システム111の電源供給を含めた概略構成を示すブロック図である。ドライブ制御システム111は、ドライブ制御IC112、ドライブ用降圧部201、電圧監視部203およびスイッチ(SW)204、205、コンデンサ207を含むドライブ制御装置、HDD113並びにSSD114を備える。
本実施形態では、HDD113にはDC12VとDC5Vの2種類の電力で駆動される3.5インチのHDDを使用するものとする。また、SSD114はDC5Vの電力で駆動されるものとする。そのため、電源供給部115から供給されたDC12Vからドライブ用降圧部201においてDC5Vを生成して、そのDC5Vの電力をHDD113とSSD114とに供給する。
また、CPU105やRAM106、ドライブ制御IC112などは、DC3.3Vと1.5Vで駆動される。そのため、IC用降圧部202においてDC3.3Vと1.5Vを生成して、それらをCPU105やRAM106、ドライブ制御IC112などに供給する。
次に、電圧監視部203は、電源供給部115が供給するDC12Vの電圧を監視し、所定の電圧以下に電圧が降下すると電源供給が停止したと判定する。そして電圧監視部203は、電源断を示す検知信号(電源断検知信号)をドライブ制御IC112及びスイッチ204、205に送信する。DC12Vの電圧を監視する方法としては、例えば、電源供給部115とコンデンサ207との間にダイオード等の整流器を配置して、電源供給部115と整流器との間の電圧の計測値を監視してもよい。また、電源断を検知する方法として上記電圧降下を利用した方法に代えて、電源供給部115の1次側に配置したゼロクロス検出回路を用いて検出するなど、他の検出手段を用いても構わない。ゼロクロス検出回路を用いて電源断を検出する方法としては、電源供給部115の1次側の入力交流電圧において検出したゼロクロスの単位時間当たりの回数が所定の回数以下の場合に電源断と判定してもよい。
スイッチ204、205はHDD113への電源供給をオン・オフすることができ、電圧監視部203から送信された電源断検知信号を検出すると、コンデンサ207とHDD113との接続を遮断する。
次に、SSD114は内部にキャッシュメモリ206を備えている。キャッシュメモリ206は、SSD114への電源供給が停止するとデータを消失する揮発性の記憶装置で、例えば16MBのRAMで構成され、不揮発性のNAND型フラッシュメモリより高速にアクセスすることができるものとする。尚、HDD113もキャッシュメモリを備えていてもよいが、HDD113のキャッシュメモリについては本実施形態では扱わないため省略している。
コンデンサ207は、DC12Vの電力線に接続されてDC12Vで充電可能にされており、その主要部分が電圧監視部203の電圧の監視位置よりも下流に配置されている。コンデンサ207は、DC12V線に接続された他のコンデンサの容量と合わせて、SSD114のキャッシュメモリ206からNAND型フラッシュメモリへのデータ退避処理に必要な電力を賄えるだけの容量を備えたコンデンサとする。DC12V線に接続された他のコンデンサとしは、例えば、電源供給部115と接続されるコントローラ104の入力には、電源を安定させるため電解コンデンサ等の大きな容量を持つコンデンサがある。さらに、ドライブ用降圧部201や制御IC用降圧部202の入力にも、一般的に入力電源を安定させるためにセラミックコンデンサ等のコンデンサが搭載されている。コンデンサ207及び他のコンデンサは、電源供給部115へのAC電源の供給停止から、SSD114のキャッシュメモリ206に保持されたデータを不揮発性のNAND型フラッシュメモリに書き込み終えるまでSSD114の電源を保持する。このSSD114のキャッシュデータ退避に要する時間は、数十〜数百ms程度である。尚、コンデンサ207は、図2において1つのコンデンサとして図示されているが、DC12V線に接続された複数のコンデンサとしてもよい。但し、以降は説明の便宜上、コンデンサ207を、コンデンサ207及びDC12V線に接続された他のコンデンサを統合したコンデンサとする。
次に、図3にドライブ制御システム111の動作を説明するフローチャートを示し、図3を参照しつつ制御装置111の動作について説明する。以下の説明及び図面において、ステップをSと記す。また、本実施形態では、ユーザーが装置の電源オフを指示した後、装置がハイバネーション処理中に電源プラグを誤って電源コンセントから引き抜いて電源断となった場合を想定して説明する。但し、本発明は、電源断に代えて、瞬断又は瞬低が起きた場合に動作させてもよい。尚、ハイバネーション処理が実行されると、CPU105は、ドライブ制御IC112を介してRAM106に展開されているデータをSSD114に退避するものとする。
また、電源供給部115へのAC電源の供給が停止した後、ハイバネーション処理に必要な部分、本実施形態ではCPU105、RAM106及びドライブ制御システム111以外については電源断検知信号を受けて電源供給を停止する構成であってもよい。
まず、電源供給部115へのAC電源供給が停止すると、コントローラ104に供給しているDC12Vの電圧が降下し始める。電圧監視部203はDC12Vを常時監視し(S301)、所定の電圧以下に電圧が降下したことを検知すると、ドライブ制御IC112及びスイッチ204、205に電源断検知信号を送信する(S302)。スイッチ204、205は電源断検知信号を受信すると即座にオフし、HDD113への電源供給を切断する(S303)。同時に、ドライブ制御IC112は電源断検知信号を受信すると、CPU105に対しハイバネーション処理を中止するよう指示する(S304)。
次に、ドライブ制御IC112は、SSD114に対してキャッシュ206内にあるデータをSSD114のNAND型フラッシュメモリに退避させるデータ退避指令信号を送信する。SSD114は、データ退避指令信号を受信するとキャッシュデータの退避処理を実行する。これにより、SSD114の電源が遮断されても問題の無い状態、すなわち論理アドレスと物理アドレスとの変換テーブルのNAND型フラッシュメモリへの退避が完了した状態となる(S305)。
尚、S304において本フローチャートではハイバネーション処理を停止する場合を説明したが、例えばプリント動作中であれば、ハイバネーション処理の代わりにプリント処理を中止するように、CPU105の動作を停止させることとする。
また、本実施形態では、電源断検知信号が電圧監視部203からドライブ制御IC112に送信される構成となっているが、電源断検知信号の送信先をドライブ制御IC112に代えてCPU105としてもよい。この場合、CPU105が電源断検知信号を受信すると、CPU105はハイバネーション処理を中止する。CPU105は、これと並行して、ドライブ制御IC112に対してSSD114にキャッシュメモリからNAND型フラッシュメモリへのデータ退避を指令するデータ退避指令信号を送信させる指令を送信する。
また、S303において、HDD113への電源供給を突然に遮断することになるが、HDD113にはモーターの逆起電力を使ってヘッドを退避する機能があり、磁気ヘッドやプラッタが物理的に故障する可能性は低い。そのため、多少の不良セクターが発生しても、SSDのように全データが使用できなくなる危険性は低い。さらに、HDD113に保存されているデータは主に画像データであり、画像形成装置101の起動に関係するデータは含まないため、一部データが読み出せなくなっても画像形成装置101の起動に影響を与えることはない。
図4は、電源断後のDC12V線の電圧の時間遷移図である。この図4を用いてSSD114の電源保持時間について具体的に説明する。
まず、AC電源断が発生すると、商用電源からの電源供給が停止するため電源供給部115からコントローラ104へ出力されるDC12Vの電圧が低下し始める。所定の電圧まで電圧が低下すると電圧監視部203から電源断検知信号が送信され、スイッチ204、205によりHDD113の電源供給が停止し、ドライブ制御IC112によりCPU105のハイバネーション処理が停止するため消費負荷が大幅に減る。そのため、それ以降は放電量が減り、電圧低下の傾きがなだらかになる。以降、DC12Vの電圧がSSD114の動作可能な下限電圧になって全ての装置が停止するまで、コンデンサ207から放電が続く。
電源断を検知してからこのSSD114の動作可能な下限電圧までが、コンデンサ207に蓄積された電荷でSSD114が動作可能な時間である。そのため、SSD114のNAND型フラッシュメモリへのキャッシュデータの退避を正常に完了させるには、この時間がキャッシュデータを退避するのに必要な時間以上に長くする必要がある。仮に、コンデンサ207に蓄積された電荷でSSD114が動作可能な時間がSSD114のデータ退避処理に必要な時間よりも短い場合はコンデンサ207の容量を増加すればよい。
ここで、SSD114の動作可能な下限電圧とは、SSD114の動作電圧を5V±10%、ドライブ用降圧部201を仮にデューティ比100%まで可能とすると、
4.5V+(デューティ比100%時のドライブ用降圧部201のオン抵抗)×(SSD114の消費電流)
となる。
4.5V+(デューティ比100%時のドライブ用降圧部201のオン抵抗)×(SSD114の消費電流)
となる。
以上説明したように、本発明では、AC電源が切断されたことを検知するとハイバネーション処理を中止してCPU105を停止し、HDD113への電源供給を停止する。これにより、DC12Vの消費負荷を減らし、コンデンサ207として必要な容量を減らすことができる。
また、3.5インチのHDD113に供給しているDC12Vでコンデンサ207を充電することで、同じ電気量を蓄電するのに必要な容量を、SSD114に供給しているDC5Vでコンデンサ207を充電する場合よりも小さくすることができる。
さらに、コンデンサ207の放電電圧をSSD114に必要なDC5Vよりも高圧のDC12Vとすることで、コンデンサ207の放電電圧がSSD114の動作可能な下限電圧に達するまでの時間をより小さな容量で伸ばすことができる。そのため、コンデンサ207の放電電圧がSSD114の動作可能な下限電圧に達するまでの時間をSSD114のキャッシュデータの退避に必要な時間以上にするためのコンデンサ207の容量をより小さくすることができる。
このように本発明は、SSDの駆動電圧でバックアップ用のコンデンサを充電する場合よりも低容量のコンデンサで、SSDがキャッシュデータを退避するのに必要な時間、放電電圧をSSDの動作可能な下限電圧以上に維持することができる。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (10)
- 第1の電圧および前記第1の電圧よりも低い第2の電圧で駆動される第1の記憶部と前記第2の電圧で駆動される第2の記憶部とを制御するドライブ制御装置であって、
入力されたデータを前記第1及び第2の記憶部のいずれか一方に記憶させるドライブ制御部と、
前記第1の電圧で電力供給する電源に接続され、前記第2の電圧まで降圧して前記第1および第2の記憶部に電力供給する降圧部と、
前記第1の電圧で充電可能なように、前記第1の記憶部および前記降圧部に接続されたコンデンサと、
前記第1の記憶部への電力供給をオン・オフするスイッチと、
前記電源の出力直流電圧が所定の電圧以下のとき、検知信号を送信する電圧監視部と、
を備え、
前記スイッチは、前記検知信号を受信すると、前記第1の記憶部への電力供給をオフし、
前記ドライブ制御部は、前記検知信号を受信すると、前記第2の記憶部の揮発性の記憶部に記憶されたデータを前記第2の記憶部の不揮発性の記憶部に退避させるデータ退避処理を行うことを特徴とするドライブ制御装置。 - 前記ドライブ制御部は、前記検知信号を受信すると、前記ドライブ制御部にデータを入力する演算部を停止さることを特徴とする請求項1に記載のドライブ制御装置。
- 前記ドライブ制御部は、前記ドライブ制御部にデータを入力する演算部を介して前記検知信号を受信することを特徴とする請求項1又は2に記載のドライブ制御装置。
- 前記ドライブ制御部が前記検知信号を受信してから前記コンデンサの放電電圧が前記第2の記憶部の動作可能な下限電圧に達するまでの時間が、前記第2の記憶部の揮発性の記憶部に記憶されたキャッシュデータを前記第2の記憶部の不揮発性の記憶部に退避させる時間以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のドライブ制御装置。
- 前記電圧監視部は、前記電源の出力直流電圧の計測値に基づき前記電源の出力直流電圧が所定の電圧以下であると判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のドライブ制御装置。
- 前記電圧監視部は、前記電源の入力交流電圧において検出したゼロクロスの単位時間当たりの回数に基づき、前記電源の出力直流電圧が所定の電圧以下であると判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のドライブ制御装置。
- 前記第2の記憶部には装置の起動を高速化するために必要なデータを記憶することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のドライブ制御装置。
- 前記第2の記憶部は、半導体方式の記憶装置であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のドライブ制御装置。
- 第1の電圧および前記第1の電圧よりも低い第2の電圧で駆動される第1の記憶部と前記第2の電圧で駆動される第2の記憶部とのいずれか一方に、入力されたデータを記憶させるドライブ制御部と、
前記第1の電圧で電力供給する電源に接続され、前記第2の電圧まで降圧して前記第1および第2の記憶部に電力供給する降圧部と、
前記第1の電圧で充電可能なように、前記第1の記憶部および前記降圧部に接続されたコンデンサと、
前記第1の記憶部への電力供給をオン・オフするスイッチと、
前記電源の出力直流電圧が所定の電圧以下のとき、検知信号を送信する電圧監視部と、
を備えたドライブ制御装置において、
前記スイッチが前記検知信号を受信すると、前記第1の記憶部への電力供給をオフし、
前記ドライブ制御部が前記検知信号を受信すると、前記第2の記憶部の揮発性の記憶部に記憶されたデータを前記第2の記憶部の不揮発性の記憶部に退避させるデータ退避処理を行うことを特徴とするドライブ制御方法。 - コンピュータに請求項9に記載のドライブ制御方法を実行させるためのプログラム。
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