JP2023136811A - 磁気ディスク装置のｒｗパラメータ調整方法及び調整装置と磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】限られた試験時間内のなかで、複数の要求規格をバランス良く満たし、かつ調整時間を短縮すること。【解決手段】実施形態に係る、磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法は、試験用の磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に容量／特性を決める複数の読み出し・書き込みに関するパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性の測定結果を登録したデータベースを作成する事前登録処理を行い、調整対象の磁気ディスク装置の調整処理について、ヘッド毎に前記パラメータの条件を振って特性を測定し、前記ヘッド毎のデータベースから似た特性のヘッドのデータベースを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワークコンピュータの推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行う。【選択図】図２

Description

実施形態は、磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法及び調整装置と磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤ：Hard Disk Drive）は、大容量化の実現に際して、最適なＴＰＩ（Track per Inch：一インチ当たりのトラック数）／ＢＰＩ（Bit per Inch：一インチ当たりのビット数）／Ｉｗ（Writer Current：記録電流）／ＯＳＡ（Over shoot Amplifier：オーバーシュート振幅）等のＲＷ（Read Wright：読み出し・書き込み）パラメータの調整が必要とされる。特に、ヘッド・メディアの組み合わせに際して、個々に、種々の要求規格を満たし、限られた試験時間の中で調整することが求められる。

従来のＲＷパラメータ調整では、ＢＰＩ／ＴＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡをシリアルに決定していく仕組みであるため、種々の要求規格をバランスよく満たすことは難しく、また、調整に時間がかかっている。

米国特許出願公開第２０２１／０２９４２８１号明細書 特開２０２１－０８１７９３号公報 米国特許第１０６９９１９３号明細書

以上のように、従来の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法では、ＢＰＩ／ＴＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡ等のＲＷパラメータに対する要求規格をシリアルに決定していく仕組みであるため、種々の要求規格をバランスよく満たすことは難しく、また、調整に時間がかかるという課題がある。

実施形態は、限られた試験時間内のなかで、複数の要求規格をバランス良く満たし、かつ調整時間を短縮することのできる磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法及び調整装置と磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

一実施形態に係る、磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法は、試験用の磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に容量／特性を決める複数の読み出し・書き込みに関するパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性の測定結果を登録したデータベースを作成する事前登録処理を行い、調整対象の磁気ディスク装置の調整処理について、ヘッド毎に前記パラメータの条件を振って特性を測定し、前記ヘッド毎のデータベースから似た特性のヘッドのデータベースを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワークコンピュータの推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行う。

図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法によるＲＷパラメータ調整装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示すＲＷパラメータ調整装置に適用されるＲＷパラメータ調整方法を示すフローチャートである。 図３は、図１に示すＲＷパラメータ調整装置のニューラルネットワークＰＣの利用例を示す概念図である。 図４は、同実施形態に係るＲＷパラメータ調整方法で調整される磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図５は同実施形態に係る調整方法でＲＷパラメータ調整された磁気ディスク装置のエラーレート最適化例を示す図である。 図６は、同実施形態に係る調整方法でＲＷパラメータ調整された磁気ディスク装置の正確度最適化例を示す図である。 図７は、同実施形態に係る調整方法でＲＷパラメータ調整された磁気ディスク装置のＴＰＩＭ最適化例を示す図である。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。

まず、従来の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法では、所望のＯ／Ｗ（Over/Write）特性を得るよう駆動電流Ｉｗを仮決定し、次に、所望のエラーレートを満たすＯＳＡを仮決定した後、所望特性を満たすＴＰＩ／ＢＰＩを決定する。このため、ＴＰＩ／ＢＰＩを調整し、再度ＯＳＡを調整し、それを数度繰り返して、ＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡが決定される。

上記の従来方式では、所望の容量／特性を満たすように調整されるが、シリアルな調整のため、ばらつきが生じ、また、ＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡを振った測定回数も多く必要とされる。

そこで、本実施形態に係るＲＷパラメータ調整では、予め、試験用の磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に複数の読み出し・書き込みに関するＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡ等のパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性を測定したデータベースを作成する事前登録処理を行い、データベースから似た特性のヘッドを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワークコンピュータによる推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行うことで、従来の問題点を解決する。

図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法によるＲＷパラメータ調整装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００はニューラルネットワークコンピュータ（以下、ニューラルネットワークＰＣ）、２００はホストコンピュータ（以下、ホストＰＣ）、３００はマシンインターフェース（以下、マシンＩＦ）である。マシンＩＦ３００にはｎ台の磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤ）４００－１～４００－ｎが収容される。

上記ニューラルネットワークＰＣ１００は、ヘッド毎の特性を示すデータベースを格納するデータベース格納部１０１を備え、その処理動作は、登録処理と調整処理に大別される。

図２は上記ニューラルネットワークＰＣ１００の処理動作を示すフローチャートで、（ａ）は登録処理、（ｂ）は調整処理を示している。図３は上記ニューラルネットワークＰＣ１００の利用例を示す概念図である。

まず、登録処理では、ホストＰＣ２００を通じてマシンＩＦ３００に収容される試験用のＨＤＤ４００－１～４００－ｎの種々のＲＷヘッドについて、図２（ａ）に示すように、順次ヘッドを指定して（ステップＳ１１）、ＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡの条件（入力するＲＷパラメータ）を多数パターンで振り、それぞれの入力パラメータに対するＯ－ＢＥＲ／Ｆ－ＢＥＲ／ＴＰＩＭ／ＡＴＩの特性を測定し（ステップＳ１２）、ヘッド毎に測定した特性結果をデータベース化してデータベース格納部１０１に登録し（ステップＳ１３）、全ヘッドについて繰り返し処理する（ステップＳ１４）。

データベースとしては、例えばＨＤＤの１００ヘッド分を予め用意し、１ヘッド／１ゾーンあたりの容量／特性を決めるパラメータの調整値として、クライテリア（評価基準）を満足する最大の面密度となるＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡを振り、Ｏ－ＢＥＲ／Ｆ－ＢＥＲ／ＴＰＩＭ／ＡＴＩ（対応関係：ＴＰＩ→Ｏ－ＢＥＲ、ＢＰＩ→Ｆ－ＢＥＲ、Ｉｗ→ＴＰＩＭ、ＯＳＡ→ＯＷ）の特性を多数測定して、ヘッド毎にデータベース化する。多数測定は、例えば１５０００組み合わせ（モデル）で実施する。使用したニューラルネットワークＰＣ１００は、図３に示すように、入力層（調整値）、中間層１／中間層２、出力層（特性値）を持ち、入力数と出力数を任意に設定可能とし、各種活性化関数／レイヤー数／バッチサイズ／評価関数は、現状最適と考えられる設定を適用する。

調整処理では、被調整対象のＨＤＤを用い、図２（ｂ）に示すように、順次ヘッドを指定して（ステップＳ２１）、ＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡとＯ－ＢＥＲ／Ｆ－ＢＥＲ／ＴＰＩＭ／ＡＴＩの組み合わせ（モデル）で１ヘッド／１ゾーンにつき２０点の少数測定を実施する（ステップＳ２２）。そこから、ＲＭＳ（Root Mean Square）により、似たデータベース（モデル）を探索し（ステップＳ２３）、そのデータベースを用いたニューラルネットワーク処理により、各ＴＰＩ／ＢＰＩ／Ｉｗ／ＯＳＡに対するＯ－ＢＥＲ／Ｆ－ＢＥＲ／ＴＰＩＭ／ＡＴＩを総当たりに推定することで、データベースに従うと仮定したときの最適なパラメータを推定し（ステップＳ２４）、指定ヘッドのパラメータを推定した最適パラメータに設定する（ステップＳ２５）。全ヘッドについて繰り返し処理する（ステップＳ２６）。これにより、条件に対応する結果を推定することが可能となり、最適なバランスのパラメータ設定が可能となる。最後に、出荷時に確認可能なように、パラメータ調整ログを調整したＨＤＤの内部メモリに登録しておく（ステップＳ２７）。

なお、上記の調整処理では、ＨＤＤをシリアルに処理する場合を示したが、多数の磁気ディスク装置をパラレルに処理することも可能である。また、事前登録処理は、データベースの登録情報の変形を許容し、調整処理は、登録情報を変形したデータベースからの探索を含むようにしてもよい。また、データベース格納部１０１は、ニューラルネットワークＰＣ１００の内部に備えるようにしてもよい。

図４は、上記ＲＷパラメータ調整装置で調整されるＨＤＤの具体的な構成を示すブロック図である。

ＨＤＤ１は、ヘッド・ディスクアセンブリ（head-disk assembly：ＨＤＡ）１０、ヘッドアンプ集積回路（以下、ヘッドアンプＩＣ）１７と、システム・オン・チップ（ＳＯＣ）２０とから構成されている。

ＨＤＡ１０は、磁気ディスク１１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１２と、アーム１３と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６とを有する。磁気ディスク１１は、ＳＰＭ１２により回転する。アーム１３の先端にロードビーム１４が取り付けられ、ロードビーム１４の先端に磁気ヘッド１５が取り付けられる。アーム１３はＶＣＭ１６の駆動により磁気ヘッド１５を磁気ディスク１１上の指定の位置まで移動制御する。

磁気ヘッド１５は、リードヘッド素子とライトヘッド素子とが、１つのスライダ上に分離して実装されている構造である。リードヘッド素子は、磁気ディスク１１に記録されているデータを読出す。ライトヘッド素子は、磁気ディスク１１にデータを書き込む。

ヘッドアンプＩＣ１６は、リードアンプ及びライトドライバを有する。リードアンプは、リードヘッド素子により読み出されたリード信号を増幅して、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル２２に伝送する。一方、ライトドライバは、Ｒ／Ｗチャネル２２から出力されるライトデータに応じたライト電流をライトヘッド素子に伝送する。

ＳＯＣ２０は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２１と、Ｒ／Ｗチャネル２２と、ディスクコントローラ２３と、位置決めコントローラ２４とを含む。ＣＰＵ２１は、ドライブのメインコントローラであり、位置決めコントローラ２４を介して磁気ヘッド１５の位置決めを行なうサーボ制御及びヘッドアンプＩＣ１６を介してデータのリード／ライト制御を実行する。Ｒ／Ｗチャネル２２は、リードデータの信号処理を実行するリードチャネルと、ライトデータの信号処理を実行するライトチャネルとを含む。ディスクコントローラ２３は、ホストシステム（図示せず）とＲ／Ｗチャネル２２との間のデータ転送を制御するインタフェース制御を実行する。なお、位置決めコントローラ２４はハードウェアとして実現してもよいし、ソフトウェア（ファームウェア）として実現してもよい。

メモリ２５は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む。例えば、メモリ２５は、ＤＲＡＭからなるバッファメモリ、及びフラッシュメモリを含む。メモリ２５の不揮発性メモリには、ＣＰＵ２１の処理に必要なプログラム等を記憶する記憶部（図示省略）と共に、前述のＲＷパラメータ調整処理が行われた場合にＲＷパラメータ調整値を記憶するパラメータ記憶部２６と、調整済であることを示す調整ログを記憶する調整ログ記憶部２７を有する。すなわち、調整ログ記憶部２７には、前述のステップＳ２７のパラメータ調整ログが記憶され、このログを読み出すことで、ＨＤＤのヘッド調整が最適化されていることを簡単に確認することができる。

なお、当該記憶部２６、２７は、メモリ２５に記憶されていなくても、ＨＤＤ１内のいずれかの記憶領域に記憶されていればよい。

以下、上記調整方法による効果を説明する。
図５は同実施形態に係る調整方法でＲＷパラメータ調整されたＨＤＤの推定精度（正確度）最適化例を示す図、図６は同ＨＤＤのエラーレート最適化例を示す図、図７は同ＨＤＤのＴＰＩＭ最適化例を示す図である。図６において、Ｃｏｎｖは従来の調整方法で設定した場合のエラーレート、Ｎｅｗは実施形態の調整方法で設定した場合のエラーレートを示す。また、図７において、Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ（ＷＳ）は従来の調整方法で設定した場合のＴＰＩＭ特性、Ｎｅｗ ＲＷ（Ｅｓｔ）、Ｎｅｗ ＲＷ（Ａｃｔ）は実施形態の調整方法で設定した場合の静的ＴＰＩＭ特性、動的ＴＰＩＭ特性を示す。

上記構成において、推定精度は、図５に示すように、調整に使用できる精度を確認することができた。これを用い、要求規格を満たす設定を探索した結果、図６に示すエラーレートが得られた。図６に示す通り、従来法とは別のＲＷパラメータを最適と探索されることが確認できた。この時の特性として、例えばＴＰＩＭ特性については、図７に示すように、結果は期待された通り、従来と同じ容量を満たしたうえで、特性のばらつきが減り、また、改善していることを確認することができた。

以上のように、本実施形態に係る調整方法、調整装置を用いれば、限られた試験時間内のなかで、複数の要求規格をバランス良く満たし、かつ調整時間を短縮することができる。

なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…ニューラルネットワークコンピュータ、１０１…データベース格納部、２００…ホストコンピュータ、３００…マシンインターフェース、４００－１～４００－ｎ…磁気ディスク装置（ＨＤＤ）、
１０…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１１…磁気ディスク、１２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、１３…アーム、１４…ロードビーム、１５…磁気ヘッド、１６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１７…ヘッドアンプ集積回路、２０…システム・オン・チップ（ＳＯＣ）、２１…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、２２…Ｒ／Ｗチャネル、２３…ディスクコントローラ、２４…位置決めコントローラ、２５…メモリ、２６…パラメータ記憶部、２７…調整ログ記憶部。

Claims (12)

1. 試験用の磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に容量／特性を決める複数の読み出し・書き込みに関するパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性の測定結果を登録したデータベースを作成する事前登録処理を行い、
   調整対象の磁気ディスク装置の調整処理について、ヘッド毎に前記パラメータの条件を振って特性を測定し、前記ヘッド毎のデータベースから似た特性のヘッドのデータベースを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワークコンピュータの推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行う
   磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法。
2. 前記事前登録処理は、前記特性を多数測定し、前記調整処理は、前記特性を少数測定する請求項１記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法。
3. 前記ニューラルネットワークコンピュータは、調整値の入力層と、第１中間層と、第２中間層と、特性値の出力層を持ち、入力数と出力数を任意に設定可能とする請求項１記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法。
4. 前記事前登録処理は、前記データベースの登録情報の変形を許容し、前記調整処理は、前記登録情報を変形したデータベースからの探索を含む請求項１記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法。
5. 前記調整処理は、前記パラメータの調整の実行を示す調整ログを前記調整対象の磁気ディスク装置の内部メモリに記憶する請求項１記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整方法。
6. 磁気ディスク装置と、
   前記磁気ディスク装置を複数台収容する収容装置と、
   事前登録処理では、前記収容装置を通じて試験用に用意される前記磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に容量／特性を決める複数の読み出し・書き込みに関するパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性の測定結果を登録したデータベースを作成し、調整処理では、前記収容装置を通じて調整対象として用意される前記磁気ディスク装置のヘッド毎に前記パラメータの条件を振って特性を測定し、前記ヘッド毎のデータベースから似た特性のヘッドのデータベースを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワーク推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行う情報処理装置と
   を具備する磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
7. 前記事前登録処理は、前記特性を多数測定し、前記調整処理は、前記特性を少数測定する請求項６記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
8. 前記情報処理装置は、ニューラルネットワークコンピュータであり、調整値の入力層と、第１中間層と、第２中間層と、特性値の出力層を持ち、入力数と出力数を任意に設定可能とする請求項６記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
9. 前記事前登録処理は、前記データベースの登録情報の変形を許容し、前記調整処理は、前記登録情報を変形したデータベースからの探索を含む請求項６記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
10. 前記調整処理は、前記パラメータの調整の実行を示す調整ログを前記調整対象の磁気ディスク装置の内部メモリに記憶する請求項６記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
11. 前記情報処理装置は、内部に前記データベースを格納する記憶部を備える請求項６記載の磁気ディスク装置のＲＷパラメータ調整装置。
12. 試験用の磁気ディスク装置の種々のヘッド毎に容量／特性を決める複数の読み出し・書き込みに関するパラメータの条件を振って特性を測定し、ヘッド毎に特性の測定結果を登録したデータベースを作成する事前登録処理を行い、調整対象の磁気ディスク装置の調整処理について、ヘッド毎に前記パラメータの条件を振って特性を測定し、前記ヘッド毎のデータベースから似た特性のヘッドのデータベースを探索し、見つかったデータベースの特性に基づいて、ニューラルネットワークコンピュータの推定により、容量／特性について総当たり条件の中から適正なバランスでの設定を行うＲＷパラメータ調整装置に前記調整対象として接続され、
    内部メモリを備え、前記内部メモリに前記調整処理によって前記パラメータの調整が実行されたことを示す調整ログを記録する磁気ディスク装置。

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