JP2024034411A - 磁気ディスク装置及びコマンド処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 応答時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできる磁気ディスク装置及びコマンド処理方法を提供する。【解決手段】 磁気ディスク装置は、ディスクと、ヘッドと、コマンドキュー９１と、上記コマンドキューにおける各コマンドの滞在時間を算出するコマンド滞在時間算出部６３と、コマンドの数と比率とをそれぞれ算出するコマンド情報算出部６４と、レイテンシリミット時間判定テーブルから上記コマンドの数と上記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得するリミット時間判定部６５と、上記レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択するコマンド選択処理部６６と、を備える。【選択図】図１０

Description

本発明の実施形態は、磁気ディスク装置及びコマンド処理方法に関する。

磁気ディスク装置は、パーソナルコンピュータ等のホスト装置から受領した複数のコマンドを先行して一時的に記憶可能なコマンドキューを備えている。複数のコマンドは、磁気ディスク装置が受領した順にキューイングされている。
磁気ディスク装置は、様々な性能評価指標で評価されるが、その中で、コマンド応答性能という指標がある。ホスト装置から磁気ディスク装置に送られた１コマンドあたりの実行完了までの時間をコマンド応答時間と言い、コマンド応答時間に基づいてコマンド応答性能が評価される。磁気ディスク装置は、ホスト装置から発行されたコマンドに従って、ディスクから情報の読み出し、ディスクへの情報の書き込みを行う。

ところで、磁気ディスク装置が受領した順に複数のコマンドを実行すると、ディスクの対象セクタにアクセスするまで、シーク時間及び回転待ち時間を含む機械的な待ち時間が増大する可能性がある。そこで、磁気ディスク装置が複数のコマンドを受領した場合、コマンドキュー内の複数のコマンドを並べ替えるリオーダリング処理が行われている。コマンドを実行する順番を調整する（例えば、入れ替える）ことで、最も効率よく高速にアクセスを完了することができ、上記待ち時間の低減に寄与することができる。上記「高速にアクセス」とは、現在のヘッド位置、ディスクの回転位置から次にアクセス可能な位置にいるセクタの中で、最短でアクセス可能な位置にいるセクタにアクセスすることを言う。

上記のように、リオーダリング処理を行った場合、コマンドの選択によっては、なかなか選択されないコマンドが出てきてしまう。このコマンドは、ホスト装置から見ると、実行完了されないコマンドとなるため、コマンド応答性能の悪化を招いてしまう。

特許第３７９３６８２号公報 特開２００１－１００９３５号公報 特開２００３－３０８１７６号公報 特開２００４－２７２９６９号公報 特開２００６－１３９５４８号公報 特許第６２４４９７２号公報

本実施形態は、応答時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできる磁気ディスク装置及びコマンド処理方法を提供する。

一実施形態に係る磁気ディスク装置は、
ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、受領した１以上のコマンドを一時的に記憶するコマンドキューと、前記コマンドキューにおける各コマンドの滞在時間を算出するコマンド滞在時間算出部と、前記コマンドキューにある前記コマンドの数と、前記コマンドキューにあるリードコマンドとライトコマンドとの比率と、をそれぞれ算出するコマンド情報算出部と、レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から前記コマンドの数と前記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得するリミット時間判定部と、前記リミット時間判定部で取得した前記レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択するコマンド選択処理部と、を備える。

また、一実施形態に係るコマンド処理方法は、
ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、受領した１以上のコマンドを一時的に記憶するコマンドキューと、を備える磁気ディスク装置に適用されるコマンド処理方法であって、前記コマンドキューにおける各コマンドの滞在時間を算出し、前記コマンドキューにある前記コマンドの数と、前記コマンドキューにあるリードコマンドとライトコマンドとの比率と、をそれぞれ算出し、レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から前記コマンドの数と前記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得し、前記取得したレイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択する。

図１は、比較例に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図２は、上記磁気ディスク装置のディスクの複数のトラックの配置の一例を示す概略図であり、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、リオーダリングせず、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に実行する例を説明するための図である。 図３は、上記磁気ディスク装置のディスクの複数のトラックの配置の一例を示す概略図であり、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、リオーダリングし、コマンド１、コマンド３、及びコマンド２を順に実行する例を説明するための図である。 図４は、図１に示したコマンドキューに含まれる複数のコマンドを示す図であり、コマンドキューにエージング時間を超えている未実行のコマンドが残っている例を説明するための図である。 図５は、図１に示したＨＤＣ、ＭＰＵ、バッファメモリ、及びホスト装置を示すブロック図である。 図６は、上記比較例に係るコマンド処理方法を示すフローチャートであり、エージング時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできるコマンド処理方法を説明するために用いられる。 図７は、一実施形態に係る磁気ディスク装置が持つ第１レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。 図８は、上記実施形態に係る磁気ディスク装置が持つ第２レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。 図９は、上記実施形態に係る磁気ディスク装置が持つ第３レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。 図１０は、上記実施形態に係るＨＤＣ、ＭＰＵ、バッファメモリ、及びホスト装置を示すブロック図である。 図１１は、上記実施形態に係るコマンド処理方法を示すフローチャートであり、エージング時間及びレイテンシリミット時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできるコマンド処理方法を説明するために用いられる。 図１２は、図１１に続く、上記コマンド処理方法を示すフローチャートである。 図１３は、上記実施形態に係る磁気ディスク装置において、コマンドを受領してから、コマンドを実行し、ステータスをホスト装置に通知するまでの流れを示すフローチャートである。 図１４は、図１３に続く、上記流れを示すフローチャートである。 図１５は、上記実施形態に係るＨＤＣ、ＭＰＵ、不揮発性メモリ、及びホスト装置を示すブロック図である。 図１６は、上記実施形態に係る磁気ディスク装置において、使用するレイテンシリミット時間判定テーブルを切替える流れを示すフローチャートである。

（比較例）
まず、比較例について、図面を参照して説明する。図１は、本比較例に係る磁気ディスク装置１の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、磁気ディスク装置１は、ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）と、ドライバＩＣ２０と、ヘッドアンプ集積回路（以下、ヘッドアンプＩＣ、又はプリアンプ）３０と、揮発性メモリ７０と、不揮発性メモリ８０と、バッファメモリ（バッファ）９０と、１チップの集積回路であるシステムコントローラ１３０とを備える。また、磁気ディスク装置１は、ホスト装置（ホスト）１００と接続される。

ＨＤＡは、磁気ディスク（以下、ディスクと称する）１０と、スピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１２と、ヘッド１５を搭載しているアーム１３と、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）１４とを有する。ディスク１０は、ＳＰＭ１２に取り付けられ、ＳＰＭ１２の駆動により回転する。アーム１３及びＶＣＭ１４は、アクチュエータを構成している。アクチュエータは、ＶＣＭ１４の駆動により、アーム１３に搭載されているヘッド１５をディスク１０の所定の位置まで移動制御する。磁気ディスク装置１は、複数のディスク１０及び複数のヘッド１５を備えてもよい。

ディスク１０は、そのデータをライト可能な領域に、ユーザが利用可能なユーザデータ領域１０ａと、ホスト装置等から転送されたデータ（又はコマンド）をユーザデータ領域１０ａの所定の領域にライトする前に一時的に保持するメディアキャッシュ（又は、メディアキャッシュ領域と称する場合もある）１０ｂと、システム管理に必要な情報をライトするシステムエリア１０ｃとが割り当てられている。なお、メディアキャッシュ１０ｂは、ディスク１０に配置されていなくともよい。

以下、ディスク１０の内周から外周へ向かう方向を半径方向と称する。半径方向に平行な方向において、内周から外周へ向かう方向を外方向（外側）と称し、外周から内周へ向かう方向を内方向（内側）と称する。ディスク１０の半径方向に直交する方向を円周方向又は周方向と称する。円周方向は、ディスク１０の円周に沿った方向に相当する。

また、ディスク１０の半径方向の所定の位置を半径位置と称し、ディスク１０の円周方向の所定の位置を円周位置と称する場合もある。半径位置及び円周位置をまとめて単に位置と称する場合もある。半径位置は、ディスク１０の回転中心から所定の半径位置までの距離、ディスク１０の最内周から所定の半径位置までの距離、又はディスク１０の所定の半径位置から他の半径位置までの距離等に相当する。

ディスク１０は、半径方向の所定の範囲毎に複数の領域（以下、ゾーンと称する場合もある）に区分される。ゾーンは、複数のトラックを含んでいる。ディスク１０を半径方向に区分した領域を半径領域と称する場合もある。半径領域は、１以上のゾーン、複数のトラック等を含んでいる。

なお、“トラック”は、ディスク１０の半径方向に区分した複数の領域の内の１つの領域、所定の半径位置におけるヘッド１５の経路、ディスク１０の円周方向に延長するデータ、所定の半径位置のトラックにライトされた１周分のデータ、ディスク１０の所定のトラックにライトされたデータ、ディスク１０の所定のトラックにライトされたデータの一部、及びその他の種々の意味で用いる。

“セクタ”は、ディスク１０の所定のトラックを円周方向に区分した複数の領域の内の１つの領域、ディスク１０の所定の半径位置における所定の円周位置にライトされたデータ、ディスク１０の所定のトラックの所定のセクタにライトされたデータ、及びその他の種々の意味で用いる。

“トラックの半径方向の幅”を“トラック幅”と称する場合もある。“所定のトラックにおけるトラック幅の中心位置を通る経路”を“トラックセンタ”と称する場合もある。“セクタの半径方向の幅”を“セクタ幅”と称する場合もある。“所定のセクタにおけるセクタ幅の中心位置を通る経路”を“セクタセンタ”と称する場合もある。セクタセンタは、トラックセンタと一致する。“同じ”、“同一”、“一致”、及び“同等”等の用語は、全く同じという意味を含んでいることはもちろん、実質的に同じであると見做せる程度に異なるという意味も含んでいる。以下、“所定のトラックのトラックセンタ”を単に“トラック”と称する場合もある。また、“所定のセクタのセクタセンタ”を単に“セクタ”と称する場合もある。

ヘッド１５は、スライダを本体として、当該スライダに実装されているライトヘッド１５Ｗとリードヘッド１５Ｒとを備える。ライトヘッド１５Ｗは、ディスク１０上にデータをライトする。以下、“データをライトすること”を“ライティング”、“データライト”、“ライト処理”等と称する場合もある。リードヘッド１５Ｒは、ディスク１０に記録されているデータをリードする。以下、“データをリードすること”を“リーディング”、“データリード”、“リード処理”等と称する場合もある。

なお、ライトヘッド１５Ｗを単にヘッド１５と称する場合もあるし、リードヘッド１５Ｒを単にヘッド１５と称する場合もあるし、ライトヘッド１５Ｗ及びリードヘッド１５Ｒをまとめてヘッド１５と称する場合もある。ヘッド１５の中心部を単にヘッド１５と称し、ライトヘッド１５Ｗの中心部を単にライトヘッド１５Ｗと称し、リードヘッド１５Ｒの中心部を単にリードヘッド１５Ｒと称する場合もある。

“ライトヘッド１５Ｗの中心部”を単に“ヘッド１５”と称する場合もあるし、“リードヘッド１５Ｒの中心部”を単に“ヘッド１５”と称する場合もある。“ヘッド１５の中心部を所定のトラックのトラックセンタに位置決めする”ことを“ヘッド１５を所定のトラックに位置決めする”、“ヘッド１５を所定のトラックに配置する”、“ヘッド１５を所定のトラックに位置する”等と表現する場合もある。

システムコントローラ１３０は、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル４０、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）５０、及びマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６０を備えている。
ドライバＩＣ２０は、システムコントローラ１３０（詳細には、ＭＰＵ６０）の制御に従って、ＳＰＭ１２およびＶＣＭ１４の駆動を制御する。

ヘッドアンプＩＣ（プリアンプ）３０は、リードアンプ及びライトドライバを備えている。リードアンプは、ディスク１０からリードされたリード信号を増幅して、システムコントローラ１３０（詳細には、Ｒ／Ｗチャネル４０）に出力する。ライトドライバは、Ｒ／Ｗチャネル４０から出力される信号に応じたライト電流をヘッド１５に出力する。

揮発性メモリ７０は、電力供給が断たれると保存しているデータが失われる半導体メモリである。揮発性メモリ７０は、磁気ディスク装置１の各部での処理に必要なデータ等を格納する。揮発性メモリ７０は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、又はＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）である。

不揮発性メモリ８０は、電力供給が断たれても保存しているデータを記録する半導体メモリである。不揮発性メモリ８０は、例えば、ＮＯＲ型又はＮＡＮＤ型のフラッシュＲＯＭ（Flash Read Only Memory :ＦＲＯＭ）である。

バッファメモリ９０は、磁気ディスク装置１とホスト装置１００との間で送受信されるデータ等を一時的に記憶する半導体メモリである。なお、バッファメモリ９０は、揮発性メモリ７０と一体に構成されていてもよい。バッファメモリ９０は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＳＤＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access memory）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）等である。バッファメモリ９０は、コマンドキュー９１として使用される領域と、キャッシュバッファ９２として使用される領域と、キャッシュ９３として使用される領域と、を含んでいる。

コマンドキュー９１は、受領した１以上のコマンドを一時的に記憶する。キャッシュバッファ９２は、ライトキャッシュを兼ねている。キャッシュバッファ９２は、１以上のコマンドをコマンドキュー９１の替わりに一時的に記憶する。キャッシュ９３はリードキャッシュとして機能する。

システムコントローラ（コントローラ）１３０は、例えば、複数の素子が単一チップに集積されたSystem-on-a-Chip(ＳｏＣ)と称される大規模集積回路（ＬＳＩ）を用いて実現される。システムコントローラ１３０は、例えば、ドライバＩＣ２０、ヘッドアンプＩＣ３０、揮発性メモリ７０、不揮発性メモリ８０、バッファメモリ９０、及びホスト装置１００に電気的に接続されている。

Ｒ／Ｗチャネル４０は、後述するＭＰＵ６０からの指示に応じて、ディスク１０からホスト装置１００に転送されるリードデータ及びホスト装置１００から転送されるライトデータの信号処理、例えば、変調処理、復調処理、符号化処理、復号化処理を実行する。Ｒ／Ｗチャネル４０は、リードデータの信号品質を測定する回路、又は機能を有している。Ｒ／Ｗチャネル４０は、ヘッドアンプＩＣ３０、ＨＤＣ５０、ＭＰＵ６０等に電気的に接続されている。

ＨＤＣ５０は、ＭＰＵ６０からの指示に応じて、ホスト装置１００とＲ／Ｗチャネル４０との間のデータ転送を制御する。ＨＤＣ５０は、例えば、Ｒ／Ｗチャネル４０、ＭＰＵ６０、揮発性メモリ７０、不揮発性メモリ８０、バッファメモリ９０等に電気的に接続されている。

ＭＰＵ６０は、磁気ディスク装置１の各部を制御するメインコントローラである。ＭＰＵ６０は、ドライバＩＣ２０を介してＶＣＭ１４を制御し、ヘッド１５の位置決めを行なうサーボ制御を実行する。また、ＭＰＵ６０は、ドライバＩＣ２０を介してＳＰＭ１２を制御し、ディスク１０を回転させる。ＭＰＵ６０は、ディスク１０へのデータのライト動作を制御すると共に、ライトデータの保存先を選択する。また、ＭＰＵ６０は、ディスク１０からのデータのリード動作を制御すると共に、リードデータの処理を制御する。また、ＭＰＵ６０は、データを記録する領域を管理する。ＭＰＵ６０は、磁気ディスク装置１の各部に接続されている。ＭＰＵ６０は、ドライバＩＣ２０、Ｒ／Ｗチャネル４０、ＨＤＣ５０等に電気的に接続されている。

ここで、磁気ディスク装置１で用いる性能指標について説明する。磁気ディスク装置１において様々な性能指標があるが、一般的に重視される性能指標としては、ＩＯＰＳ（Input/Output operations Per Second）、転送レート、及びレイテンシ（Latency）が挙げられる。
上記ＩＯＰＳは、１秒あたりのリード回数及びライト回数である。ＩＯＰＳは、磁気ディスク装置１の処理スループットの能力を表している。ＩＯＰＳが高い方が、磁気ディスク装置１の転送性能はよい。
上記転送レートは、１秒間に磁気ディスク装置１に転送できるバイト数/ビット数（MB/s, bps）である。転送レートは、磁気ディスク装置１の処理スループットの能力を表している。転送レートが高い方が、磁気ディスク装置１の転送性能はよい。

レイテンシは、遅延のことを意味し、ホスト装置１００から送られた１コマンドあたりの実行完了までの時間を表している。レイテンシは、磁気ディスク装置１のコマンド応答性能を表している。レイテンシが低い方が、磁気ディスク装置１の応答性能はよい。
磁気ディスク装置１において、他にも、振動、温度、消費電力、BenchMarkスコア、ＯＳ起動時間、ファイルコピー時間等の観点での性能指標もある。

次にコマンド処理の例について説明する。図２は、磁気ディスク装置１のディスク１０の複数のトラックＴＲ０，ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４，ＴＲ５の配置の一例を示す概略図であり、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、リオーダリング（Re-ordering）せず、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に実行する例を説明するための図である。図３は、磁気ディスク装置１のディスク１０の複数のトラックＴＲ０乃至ＴＲ５の配置の一例を示す概略図であり、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、リオーダリングし、コマンド１、コマンド３、及びコマンド２を順に実行する例を説明するための図である。

なお、図２及び図３において、一点鎖線の矢印は、現在のトラックから目標トラックに移動する動作であるシーク（Seek）を示している。破線の矢印は、目標トラックへのヘッドの移動が完了してから目標セクタが巡ってくるまでの回転待ち動作を示している。円周方向において、ディスク１０の回転する方向を回転方向ｄ３と称する。なお、図２及び図３に示した例では、回転方向ｄ３は、反時計回りで示しているが、逆向き（時計回り）であってもよい。また、ディスク１０に対するヘッド１５の進行方向ｄ２は、回転方向ｄ３と逆向きである。

図２に示すように、ホスト装置１００が複数のコマンドを発行し、磁気ディスク装置１が一度に複数のコマンドを受領する場合、磁気ディスク装置１は、複数のコマンドを１コマンドずつ来た順に処理している。例えば、磁気ディスク装置１は、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、リオーダリングせず、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に実行する。

まず、トラックＴＲ１の実行領域ＴＲ１ａを対象にコマンド１を実行する。続いて、シーク及び回転待ち動作を行い、トラックＴＲ２の実行領域ＴＲ２ａを対象にコマンド２を実行する。次いで、シーク及び回転待ち動作を行い、トラックＴＲ３の実行領域ＴＲ３ａを対象にコマンド３を実行する。なお、実行領域ＴＲ１ａ、実行領域ＴＲ２ａ、及び実行領域ＴＲ３ａは、それぞれ１以上のセクタを含んでいる。また、半径方向ｄ１において、実行領域ＴＲ２ａは実行領域ＴＲ１ａより内側に位置し、実行領域ＴＲ３ａは実行領域ＴＲ２ａより内側に位置している。

図２の例では、現在の実行領域から次の実行領域までの距離が長くなってしまう。詳しくは、進行方向ｄ２において、現在の実行領域の最後尾のセクタの最後尾から、次の実行領域の先頭のセクタの先頭までの距離が長くなってしまう。そして、回転待ち時間が長くなってしまう。コマンド処理の効率を高め難いため、上記ＩＯＰＳを高め難い。

図３に示すように、一方、磁気ディスク装置１は、複数のコマンドを合理的な順番に並べ直して処理している。例えば、磁気ディスク装置１は、コマンド１、コマンド２、及びコマンド３を順に受領した場合、実行領域ＴＲ１ａに続けて実行領域ＴＲ３ａにアクセス可能であると判断する。磁気ディスク装置１は、リオーダリングし、コマンド１、コマンド３、及びコマンド２を順に実行する。

まず、トラックＴＲ１の実行領域ＴＲ１ａを対象にコマンド１を実行する。続いて、シーク及び回転待ち動作を行い、トラックＴＲ３の実行領域ＴＲ３ａを対象にコマンド３を実行する。次いで、シーク及び回転待ち動作を行い、トラックＴＲ２の実行領域ＴＲ２ａを対象にコマンド２を実行する。

図３の例では、現在の実行領域から次の実行領域までの距離を最短にすることができる。すなわち、回転待ち時間を短くすることができる。そして、最も高速にコマンド１，２，３の処理を完了することができる。コマンド処理（リード処理及びライト処理）の効率を高めることができ、上記ＩＯＰＳを高めることができる。

ここで、磁気ディスク装置１におけるコマンドの管理方法について説明する。
図１に示すように、磁気ディスク装置１の内部で複数のコマンドを溜め込む際、磁気ディスク装置１は、コマンドキュー９１によるコマンド管理方法とキャッシュバッファ９２によるコマンド管理方法との２種類を用いることができる。何れのコマンド管理方法においても、磁気ディスク装置１は、キューイング（queuing）の仕組みを利用している。

コマンドキュー９１は、ホスト装置１００から発行されたコマンドを先行して溜めておくことができる。磁気ディスク装置１のインターフェースがＳＡＳ（Serial Attached Small Computer System Interface）である場合、キュー深度（Queue Depth）は１２８である。磁気ディスク装置１のインターフェースがＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）である場合、キュー深度（Queue Depth）は３２である。

ＳＡＳの場合、コマンドキュー９１に、最大１２８コマンドのキューができる。ＳＡＳを使用する磁気ディスク装置１は、上記リオーダリングにより、上記ＩＯＰＳを高める効果を一層得ることができる。なお、コマンドキュー９１に溜めるコマンドは、リードコマンド及びキャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンドである。

一方、キャッシュバッファ９２に溜めるコマンドは、複数のライトコマンドである。なお、キャッシュバッファ９２に格納するライトコマンドを受領する際、上記ライトコマンドに対応するデータ（ディスク１０にライトするデータ）も受領している。なお、ライトコマンドをライトキャッシュ（本比較例では、キャッシュバッファ９２）に書いた時点で、磁気ディスク装置１はホスト装置１００にステータス通知を行い、ディスク１０へのライト処理を後回しにする。

キャッシュバッファ９２を使用することで、スループットの向上を図ることができる。なお、キャッシュバッファ９２は数万のライトコマンドを溜めることができる。ＭＰＵ６０は、キャッシュバッファ９２に複数のライトコマンドを登録することができ、キャッシュバッファ９２に登録された複数のライトコマンドを管理することができる。
図３に示すように、そのため、リオーダリングする際、磁気ディスク装置１は、コマンドキュー９１のコマンドとキャッシュバッファ９２のコマンドから次に実行するコマンドを選択することができる。

次に、コマンド処理時間の管理方法について説明する。図４は、図１に示したコマンドキュー９１に含まれる複数のコマンドを示す図であり、コマンドキュー９１にエージング時間（Aging Time）を超えている未実行のコマンドが残っている例を説明するための図である。

図４に示すように、磁気ディスク装置１は、上述したように、ＩＯＰＳを高めることを重視し、リオーダリングを行っている。そのため、場合によっては、リードコマンド１のように、ずっと選択されずに後回しになってしまうコマンドがコマンドキュー９１に残ってしまう。磁気ディスク装置１はホスト装置１００にステータス通知（リードコマンド１実行完了の応答）を行うことができない。すると、ホスト装置１００は、コマンドタイムアウトとして判定し、磁気ディスク装置１の異常と判断したり、磁気ディスク装置１にリードコマンド１を再発行したりする事態を招いてしまう。

そこで、磁気ディスク装置１が異常と判断される事態及びホスト装置１００がコマンドを再発行する事態を回避するため、磁気ディスク装置１は、コマンドキュー９１における各コマンドの滞在時間を監視している。磁気ディスク装置１は、上記滞在時間を監視する際、滞在時間が監視時間を超えていないか判断している。上記監視時間は、エージング時間とも呼ばれ、ユーザが任意に設定することができる。

例えば、エージング時間が２５００ｍｓに設定されている場合、磁気ディスク装置１は、コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間（２５００ｍｓ）を超えているコマンドがあるか監視することができる。図４の例では、リードコマンド１の滞在時間が２５５０ｍｓであり、エージング時間を超えているため、磁気ディスク装置１は、強制的にリードコマンド１を最優先で選択し実行することができる。

次に、コマンド処理時間の管理を行うことのできるＭＰＵ６０の構成について説明する。図５は、図１に示したＨＤＣ５０、ＭＰＵ６０、バッファメモリ９０、及びホスト装置１００を示すブロック図である。
図５に示すように、ＭＰＵ６０は、コマンド受領部６１と、エージング時間判定部６２と、コマンド選択処理部６６と、コマンド実行部６７と、コマンド応答処理部６８と、を備えている。コマンド受領部６１は、ホスト装置１００が発行するコマンドをＨＤＣ５０を介して受領する。

エージング時間判定部６２は、コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがあるか判断する。コマンド選択処理部６６は、エージング時間判定部６２での判断結果を考慮して次に実行するコマンドをコマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２の中から選択する。

コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６が選択したコマンドを実行する。コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００にステータス通知（コマンド実行完了の応答）を行う。

次に、本比較例に係るコマンド処理方法について説明する。図６は、本比較例に係るコマンド処理方法を示すフローチャートであり、エージング時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできるコマンド処理方法を説明するために用いられる。ここでは、コマンド処理方法のうちコマンド選択方法について説明する。

図６及び図５に示すように、比較例に係るコマンド選択方法が開始されると、まず、ステップＳＴａ１において、エージング時間判定部６２は、コマンドキュー９１に、滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがあるか判断する。コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがある場合、ステップＳＴａ２に移行し、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１の中から滞在時間がエージング時間を超えている超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択する。これにより、コマンド選択方法は終了する。

一方、コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがない場合（ステップＳＴａ１）、ステップＳＴａ３に移行し、コマンド選択処理部６６は、現在実行しているコマンドから第１情報を取得する。上記第１情報は、シリンダ（現在実行しているコマンドに対応する実行トラック）、ヘッド１５、及びセクタ（上記実行トラックのうち実行領域の最後尾の実行セクタ）の情報を含んでいる。

続いて、ステップＳＴａ４において、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２にある複数のコマンドから複数の第２情報を取得する。各々の上記第２情報は、シリンダ（複数のコマンドのうち１のコマンドに対応する候補トラック）、ヘッド１５、及びセクタ（上記候補トラックのうち候補領域の先頭の候補セクタ）の情報を含んでいる。

その後、ステップＳＴａ５において、コマンド選択処理部６６は、第１情報と複数の第２情報とから複数のアクセス距離（シーク距離を含む移動距離）を算出する。各々のアクセス距離は、実行セクタの最後尾から候補セクタの先頭までの距離である。次いで、ステップＳＴａ６に移行し、コマンド選択処理部６６は、複数のアクセス距離に基づいて、コマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２にある複数のコマンドの中から、最短で実行可能な最短コマンドを次に実行するコマンドとして選択する。これにより、コマンド選択方法は終了する。

なお、コマンド選択が終了した後、コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６が選択したコマンドを実行する。コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００にステータス通知（コマンド実行完了の応答）を行う。これにより、コマンド選択方法を含むコマンド処理方法が終了する。

上述したように構成された比較例に係る磁気ディスク装置１及びコマンド処理方法によれば、磁気ディスク装置１は、エージング時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することができる。しかしながら、逆に言えば、コマンドキュー９１において、コマンドの滞在時間がエージング時間を超えない限り、コマンドの実行完了ができないこととなる。また、エージング時間は、コマンドキュー９１に格納される全てのキューの全てのコマンドに一律に適用される。例えば、コマンドキュー９１のコマンド数が１であっても、１２８であっても、エージング時間は固定である。また、コマンドキュー９１におけるリードコマンドとライトコマンドとの比率が変わっても、エージング時間は固定である。

そのため、磁気ディスク装置１の使用条件によって、ホスト装置１００が設定したエージング時間よりも早く磁気ディスク装置１に応答して欲しい場合、ホスト装置１００からのあるコマンドパターンのときに磁気ディスク装置１の応答時間を変えたい場合等があっても、磁気ディスク装置１は、応答時間を変えることができない。コマンドキュー９１のコマンドの滞在時間を単にエージング時間で一律に監視するだけでは、上記要求に対応できず、結果的に磁気ディスク装置１のコマンド応答を遅くしてしまう。

また、特許第３７９３６８２号公報に開示されているように、コマンドを入れ替えた回数を制限する機能でもコマンド応答を制御することができるが、入れ替え回数による制御であるため、応答時間を制御するものではない。

上記比較例では、アクセスパターンに応じたコマンド応答制御ができないという問題がある。これにより、コマンド応答性能の向上を図ることができず、ユーザの要求を満たすことができないと言う問題がある。
また、近年、ＩＯＰＳの向上のため、磁気ディスク装置１が溜め込めるコマンド数が増えている。そのため、より応答時間が遅くなるコマンドが増えてしまい、ユーザの要求を満たすことができていない。
上述したことから、エージング時間を考慮しつつリオーダリングして効率的にコマンドを実行するだけでは、ユーザの要求を満たすことができない。

そこで、次に説明する実施形態では、応答時間を考慮しつつリオーダリングして効率的にコマンドを実行することのできる磁気ディスク装置１及びコマンド処理方法を得ることができるものである。詳しくは、コマンドキュー９１のコマンド数が変わる毎に応答時間を制御することができ、コマンドキュー９１におけるリードコマンドとライトコマンドとの比率（Ｒ／Ｗ比率）が変わる毎に応答時間を制御することができるものである。これにより、磁気ディスク装置１は、アクセスパターンに応じたコマンド応答制御が可能となる。

（一実施形態）
次に、一実施形態について説明する。磁気ディスク装置１は、本実施形態で説明する構成以外、上記比較例と同様に構成されている。図７は、本実施形態に係る磁気ディスク装置１が持つ第１レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。図８は、本実施形態に係る磁気ディスク装置１が持つ第２レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。図９は、本実施形態に係る磁気ディスク装置１が持つ第３レイテンシリミット時間判定テーブルを示す図である。

図７乃至図９において、レイテンシリミット時間の単位はミリ秒（［ｍｓ］）である。コマンドキュー９１のコマンドが全てライトコマンドである場合、Ｒ／Ｗ比率は０％であり、コマンドキュー９１のコマンドが全てリードコマンドである場合、Ｒ／Ｗ比率は１００％である。各レイテンシリミット時間判定テーブルの各レイテンシリミット時間は、エージング時間（例えば、２５００ｍｓ）より短い。
すなわち、エージング時間＞レイテンシリミット時間、である。

Ｒ／Ｗ比率が０％以上１０％未満であるコマンドキュー９１の場合「０％」の縦の列の各レイテンシリミット時間が適用され、Ｒ／Ｗ比率が１０％以上２０％未満であるコマンドキュー９１の場合「１０％」の縦の列の各レイテンシリミット時間が適用され、Ｒ／Ｗ比率が２０％以上３０％未満であるコマンドキュー９１の場合「２０％」の縦の列の各レイテンシリミット時間が適用され、・・・（省略）・・・、Ｒ／Ｗ比率が９０％以上１００％未満であるコマンドキュー９１の場合「９０％」の縦の列の各レイテンシリミット時間が適用され、Ｒ／Ｗ比率が１００％であるコマンドキュー９１の場合「１００％」の縦の列の各レイテンシリミット時間が適用される。

各レイテンシリミット時間判定テーブルは、必要なレイテンシリミット時間のみ規定していればよい。
例えば、一度に受領したコマンド数が１である場合、Ｒ／Ｗ比率は０％又は１００％である。コマンド数が１である場合、各レイテンシリミット時間判定テーブルは、Ｒ／Ｗ比率が０％である場合のレイテンシリミット時間と、Ｒ／Ｗ比率が１００％である場合のレイテンシリミット時間と、を規定していればよい。

別の例を示すと、一度に受領したコマンド数が２である場合、Ｒ／Ｗ比率は０％、５０％、又は１００％である。コマンド数が２である場合、各レイテンシリミット時間判定テーブルは、Ｒ／Ｗ比率が０％である場合のレイテンシリミット時間と、Ｒ／Ｗ比率が５０％である場合のレイテンシリミット時間と、Ｒ／Ｗ比率が１００％である場合のレイテンシリミット時間と、を規定していればよい。

図７に示すように、第１レイテンシリミット時間判定テーブルは、複数のレイテンシリミット時間を規定している。第１レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間は、コマンドの数とＲ／Ｗ比率とに応じて個別に設定されている。例えば、一度に受領したコマンド数が３２であり、Ｒ／Ｗ比率が１００％である、コマンドキュー９１の場合、レイテンシリミット時間は９００ｍｓである。磁気ディスク装置１は、第１レイテンシリミット時間判定テーブルを用いることで、アクセスパターンに応じたコマンド応答制御が可能となる。

複数のレイテンシリミット時間は、Ｒ／Ｗ比率を固定した場合、コマンドの数が多くなるに従い、長くなるように設定されている。また、複数のレイテンシリミット時間は、コマンドの数を固定した場合、Ｒ／Ｗ比率が９０乃至９９％の範囲に近づくほど長くなるように設定されている。

Ｒ／Ｗ比率が０％である場合、キャッシュバッファ９２に格納できるライトコマンドが多ければ、レイテンシリミット時間より早くコマンド応答を行うことができる。そのため、Ｒ／Ｗ比率が０％のコマンドキュー９１にレイテンシリミット時間を使用する場合とは、キャッシュバッファ９２に空きがない場合、又はキャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンドが多い場合である。

Ｒ／Ｗ比率が１００％である場合、コマンドキュー９１のコマンドはリードコマンドのみである。その場合、ライトコマンドを合い間に処理しないため、図７からも分かるように、Ｒ／Ｗ比率が１００％の場合のレイテンシリミット時間を短く設定している。

図８に示すように、第２レイテンシリミット時間判定テーブルは、図７の第１レイテンシリミット時間判定テーブルと比較して、全体的に各レイテンシリミット時間を短く設定している。第２レイテンシリミット時間判定テーブルは、レイテンシを低くして磁気ディスク装置１の応答性能をよくしたい場合に好適であるが、ＩＯＰＳは低くなり得る。

図９に示すように、第３レイテンシリミット時間判定テーブルは、図７の第１レイテンシリミット時間判定テーブルと比較して、全体的に各レイテンシリミット時間を長く設定している。第３レイテンシリミット時間判定テーブルは、ＩＯＰＳを高くしてスループットを向上したい場合に好適であるが、レイテンシは高くなり得る。
上述した複数のレイテンシリミット時間判定テーブルは、例えば、不揮発性メモリ８０に保存されている。ユーザは、磁気ディスク装置１に使用させるレイテンシリミット時間判定テーブルを切替え可能である。

次に、コマンド処理時間の管理を行うことのできるＭＰＵ６０の構成について説明する。図１０は、本実施形態に係るＨＤＣ５０、ＭＰＵ６０、バッファメモリ９０、及びホスト装置１００を示すブロック図である。
図１０に示すように、ＭＰＵ６０は、コマンド受領部６１と、エージング時間判定部６２と、コマンド滞在時間算出部６３と、コマンド情報算出部６４と、リミット時間判定部６５と、コマンド選択処理部６６と、コマンド実行部６７と、コマンド応答処理部６８と、を備えている。

コマンド受領部６１は、ホスト装置１００が発行するコマンドをＨＤＣ５０を介して受領する。コマンド受領部６１は、受領したコマンドをコマンドキュー９１又はキャッシュバッファ９２に格納する。
エージング時間判定部６２は、コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがあるか判断する。例えば、エージング時間判定部６２は、コマンドキュー９１にエージング時間を超えている未実行の第２超過コマンドが残っているか判断する。なお、上述したように、エージング時間は、コマンドキュー９１に格納される全てのキューの全てのコマンドに一律に適用される。

コマンド滞在時間算出部６３は、コマンドキュー９１における各コマンドの滞在時間を算出する。例えば、コマンド滞在時間算出部６３は、コマンドキュー９１にある１以上のコマンドの情報の１つである受領時間を用いて、最大滞在時間を算出する。
コマンド情報算出部６４は、コマンドキュー９１にあるコマンドの数と、コマンドキュー９１にあるリードコマンドとライトコマンドとの比率（Ｒ／Ｗ比率）と、をそれぞれ算出する。例えば、コマンド情報算出部６４は、コマンドキュー９１にある１以上のコマンドの情報を用いて、コマンドの数とＲ／Ｗ比率と、を算出する。

リミット時間判定部６５は、コマンド情報算出部６４で算出した情報と、選択されているレイテンシリミット時間判定テーブルと、を用いる。リミット時間判定部６５は、レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から、コマンドの数とＲ／Ｗ比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得する。

コマンド選択処理部６６は、エージング時間判定部６２での判断結果を考慮して次に実行するコマンドをコマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２の中から選択する。さらに、コマンド選択処理部６６は、リミット時間判定部６５で取得したレイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択する。

例えば、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１に上記第２超過コマンドが残っていると判断した際に、レイテンシリミット時間を考慮せずに第２超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択する。

また、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１に上記第２超過コマンドが残っていないと判断した際に、レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択する。
詳しくは、コマンド選択処理部６６は、コマンド滞在時間算出部６３が算出した最大滞在時間と、取得したレイテンシリミット時間と、を比較し、コマンドキュー９１にレイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っているかどうか判断する。

コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１にレイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っていると判断した際に、優先的に、第１超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択し、そのコマンドをコマンド実行部６７に送る。

コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１にレイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っていないと判断した際に、コマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２に含まれる複数のコマンドから最短で実行可能な最短コマンドを次に実行するコマンドとして選択し、その最短コマンドをコマンド実行部６７に送る。

コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６が選択したコマンドを実行する。例えば、コマンド実行部６７は、選択されたコマンドに応じて、ディスク１０へのアクセスを行い、実行完了通知をコマンド応答処理部６８に送る。
コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００にステータス通知（コマンド実行完了の応答）を行う。

次に、本実施形態に係るコマンド処理方法について説明する。図１１は、本実施形態に係るコマンド処理方法を示すフローチャートであり、エージング時間及びレイテンシリミット時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできるコマンド処理方法を説明するために用いられる。図１２は、図１１に続く、上記コマンド処理方法を示すフローチャートである。ここでは、コマンド処理方法のうちコマンド選択方法について説明する。

図１１及び図１０に示すように、本実施形態に係るコマンド選択方法が開始されると、まず、ステップＳＴｂ１において、エージング時間判定部６２は、コマンドキュー９１に、滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがあるか判断する。コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがある場合、ステップＳＴｂ２に移行し、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１の中から滞在時間がエージング時間を超えている超過コマンド（第２超過コマンド）を次に実行するコマンドとして選択する。これにより、コマンド選択方法は終了する。

ステップＳＴｂ１及びＳＴｂ２は、上記比較例におけるコマンド滞在時間の監視方法の工程と同一であり、本実施形態においてはフェールセーフとして用いてもよい。但し、本実施形態に係るコマンド選択方法において、ステップＳＴｂ１及びＳＴｂ２を省略してもよい。その場合、ＭＰＵ６０はエージング時間判定部６２無しに構成されてもよい。

一方、コマンドキュー９１に滞在時間がエージング時間を超えているコマンドがない場合（ステップＳＴｂ１）、ステップＳＴｂ３に移行し、コマンド滞在時間算出部６３は、現在時刻とコマンドキュー９１内にある各コマンドの受領時刻とから各コマンドの滞在時間を算出する。例えば、コマンド滞在時間算出部６３は、最大滞在時間を求めることができ、最大滞在時間を持つコマンドを特定することができる。
また、ステップＳＴｂ４において、コマンド情報算出部６４は、コマンドキュー９１内のコマンドの数及びＲ／Ｗ比率といったコマンド情報を算出する。

続いて、ステップＳＴｂ５において、リミット時間判定部６５は、レイテンシリミット時間判定テーブルから、コマンドキュー９１に含まれるコマンドの数とＲ／Ｗ比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得する。例えば、一度に受領したコマンド数が１６でありＲ／Ｗ比率が５０％であるコマンドキュー９１の場合、リミット時間判定部６５は、図７の第１レイテンシリミット時間判定テーブルからレイテンシリミット時間（７００ｍｓ）取得することができる。

次いで、ステップＳＴｂ６において、コマンド選択処理部６６は、現在実行しているコマンドから第１情報を取得する。上記第１情報は、シリンダ（現在実行しているコマンドに対応する実行トラック）、ヘッド１５、及びセクタ（上記実行トラックのうち実行領域の最後尾の実行セクタ）の情報を含んでいる。

続いて、ステップＳＴｂ７において、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２にある複数のコマンドから複数の第２情報を取得する。各々の上記第２情報は、シリンダ（複数のコマンドのうち１のコマンドに対応する候補トラック）、ヘッド１５、及びセクタ（上記候補トラックのうち候補領域の先頭の候補セクタ）の情報を含んでいる。

図１２及び図１０に示すように、その後、ステップＳＴｂ８において、コマンド選択処理部６６は、第１情報と複数の第２情報とから複数のアクセス距離（シーク距離を含む移動距離）を算出する。各々のアクセス距離は、実行セクタの最後尾から候補セクタの先頭までの距離である。

次いで、ステップＳＴｂ９に移行し、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１に、滞在時間がレイテンシリミット時間を超えているコマンドがあるか判断する。例えば、コマンド選択処理部６６は、コマンド滞在時間算出部６３で求めた最大滞在時間が、リミット時間判定部６５で求めたレイテンシリミット時間を超えているか判断する。

コマンドキュー９１に、滞在時間がレイテンシリミット時間を超えているコマンドがない場合（ステップＳＴｂ９）、ステップＳＴｂ１０に移行し、コマンド選択処理部６６は、複数のアクセス距離に基づいて、コマンドキュー９１及びキャッシュバッファ９２にある複数のコマンドの中から、最短で実行可能な最短コマンドを次に実行するコマンドとして選択する。これにより、コマンド選択方法は終了する。

一方、コマンドキュー９１に、滞在時間がレイテンシリミット時間を超えているコマンドがある場合（ステップＳＴｂ９）、ステップＳＴｂ１１に移行し、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１から、滞在時間がレイテンシリミット時間を超えている超過コマンド（第１超過コマンド）を次に実行するコマンドとして選択する。これにより、コマンド選択方法は終了する。

なお、コマンド選択が終了した後、コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６から送られてきたコマンドを実行する。コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００にステータス通知（コマンド実行完了の応答）を行う。これにより、コマンド選択方法を含むコマンド処理方法が終了する。
このように、本実施形態のコマンド処理方法を用いることで、アクセスパターンを考慮したコマンド応答時間を制御することが可能となる。

次に、本実施形態の磁気ディスク装置１において、コマンドを受領してから、コマンドを実行し、ステータスをホスト装置１００に通知するまでの流れについて説明する。図１３は、本実施形態に係る磁気ディスク装置１において、コマンドを受領してから、コマンドを実行し、ステータスをホスト装置１００に通知するまでの流れを示すフローチャートである。図１４は、図１３に続く、上記流れを示すフローチャートである。

図１３及び図１０に示すように、ホスト装置１００がコマンドを発行し、磁気ディスク装置１による処理が開始されると、まず、ステップＳＴｃ１において、コマンド受領部６１は、ホスト装置１００が発行するコマンドをＨＤＣ５０を介して受領する。続いて、ステップＳＴｃ２において、コマンド受領部６１は、受領したコマンドが、キャッシュ（リードキャッシュ）９３にヒットしたリードコマンドであるか判断する。

キャッシュ９３にヒットしたリードコマンドである場合（ステップＳＴｃ２）、ステップＳＴｃ３に移行し、コマンド受領部６１は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００にデータを転送（送信）し、ステップＳＴｃ４において、コマンド受領部６１は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００に完了ステータスを報告する。
図１４に示すように、これにより、磁気ディスク装置１による処理が終了する。
図１３及び図１０に示すように、一方、キャッシュ９３にヒットしたリードコマンドでない場合（ステップＳＴｃ２）、ステップＳＴｃ５に移行し、コマンド受領部６１は、受領したコマンドがキャッシュ９３にヒットしないリードコマンドであるか又はキャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンドであるかを判断する。

ここで、「キャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンド」とは、ディスク１０にライトするデータを予めもらうことができないと言うことである。他に、キャッシュバッファ９２に空き容量が無い場合も、ライトコマンドをキャッシュバッファ９２に格納できない。ライトコマンドのサイズがキャッシュバッファ９２の容量より大きい場合も、ライトコマンドをキャッシュバッファ９２に格納できない。コマンドのオプションで、キャッシュバッファ９２ではなくディスク１０に必ずライトすることを指定しているライトコマンドの場合も、ライトコマンドをキャッシュバッファ９２に格納できない。

「キャッシュ９３にヒットしないリードコマンド」及び「キャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンド」の何れかに該当する場合（ステップＳＴｃ５）、ステップＳＴｃ６に移行し、コマンド受領部６１は、コマンドをコマンドキュー９１に格納する。

「キャッシュ９３にヒットしないリードコマンド」及び「キャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンド」の何れにも該当しない場合（ステップＳＴｃ５）、ステップＳＴｃ７に移行し、コマンド受領部６１は、コマンドをキャッシュバッファ９２に格納し、ステップＳＴｃ８において、コマンド受領部６１は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００に完了ステータスを報告する。

上述したように、「キャッシュ９３の情報にヒットしないリードコマンド」及び「ライトコマンド」は、ディスク１０へのアクセスが必要となる。但し、ライトコマンドがキャッシュバッファ９２に格納できるライトコマンドである場合、ディスク１０にアクセスすること無しに、ホスト装置１００に完了ステータスを報告することができる。ライトコマンドがキャッシュバッファ９２に格納できないライトコマンドである場合、ライトコマンドは、リードコマンドとともにコマンドキュー９１に格納される。

その後、ステップＳＴｃ９において、コマンド滞在時間算出部６３はコマンドキュー９１におけるコマンドの最大滞在時間を算出し、リミット時間判定部６５はコマンド情報算出部６４とともにレイテンシリミット時間判定テーブルからレイテンシリミット時間を取得（選択）する。ここでは、最大滞在時間がレイテンシリミット時間を超えていないものとする。

続いて、ステップＳＴｃ１０において、コマンド選択処理部６６は、コマンドキュー９１のコマンドとキャッシュバッファ９２のコマンドとを対象にリオーダリングし、次に実行するコマンドを選択する。

図１４及び図１０に示すように、その後、ステップＳＴｃ１１において、コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６で選択されたコマンドに従い、ディスク１０へのアクセス要求を発行する。
ステップＳＴｃ１２において、コマンド実行部６７は、コマンド選択処理部６６で選択されたコマンドがリードコマンドであるか判断する。

リードコマンドでない場合（ステップＳＴｃ１２）、すなわちライトコマンドである場合、ステップＳＴｃ１３に移行し、コマンド実行部６７は、ディスク１０にデータを転送する。すなわち、ディスク１０にライト処理を行い、磁気ディスク装置１による処理が終了する。

一方、リードコマンドである場合（ステップＳＴｃ１２）、ステップＳＴｃ１４に移行し、コマンド実行部６７は、ディスク１０からリードしたデータをキャッシュ９３に格納する。これにより、ステップＳＴｃ１５において、キャッシュ９３に格納したデータをホスト装置１００に転送することができる。
そして、ステップＳＴｃ１６において、コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００に完了ステータスを報告する。これにより、磁気ディスク装置１による処理が終了する。

次に、使用するレイテンシリミット時間判定テーブルを切替えるための磁気ディスク装置１の構成について説明する。図１５は、本実施形態に係るＨＤＣ５０、ＭＰＵ６０、不揮発性メモリ８０、及びホスト装置１００を示すブロック図である。なお、図１５において、ＭＰＵ６０の全ての構成を示しておらず、ここでの説明に必要な構成のみを示している。

図１５に示すように、ＭＰＵ６０は、テーブル選択部６９をさらに備えている。テーブル選択部６９は、不揮発性メモリ８０に保存された複数のレイテンシリミット時間判定テーブルの中から１つのレイテンシリミット時間判定テーブルを選択可能である。リミット時間判定部６５は、テーブル選択部６９が選択したレイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から、コマンドの数とＲ／Ｗ比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得することができる。

次に、使用するレイテンシリミット時間判定テーブルを切替える方法について説明する。図１６は、本実施形態に係る磁気ディスク装置１において、使用するレイテンシリミット時間判定テーブルを切替える流れを示すフローチャートである。
図１６及び図１５に示すように、レイテンシリミット時間判定テーブルの切替え方法が開始されると、まず、ステップＳＴｄ１において、テーブル選択部６９は、コマンド受領部６１を介してレイテンシリミット時間判定テーブルの切替えコマンドを受領する。上記切替えコマンドは、例えばユーザの操作によってホスト装置１００が発行する。

続いて、ステップＳＴｄ２において、テーブル選択部６９は、デフォルト以外のレイテンシリミット時間判定テーブルを指定しているか判断する。例えば、デフォルト状態で、リミット時間判定部６５が第１レイテンシリミット時間判定テーブルを使用している場合、テーブル選択部６９は、第２レイテンシリミット時間判定テーブル又は第３レイテンシリミット時間判定テーブルを指定しているか判断する。

デフォルト以外のレイテンシリミット時間判定テーブルを指定していない場合（ステップＳＴｄ２）、上記切替え方法は終了する。
一方、デフォルト以外のレイテンシリミット時間判定テーブルを指定している場合（ステップＳＴｄ２）、ステップＳＴｄ３に移行し、テーブル選択部６９は、レイテンシリミット時間判定テーブルの切替えを実行する。例えば、ホスト装置１００が第２レイテンシリミット時間判定テーブルを指定している場合、リミット時間判定部６５が使用するレイテンシリミット時間判定テーブルを第１レイテンシリミット時間判定テーブルから第２レイテンシリミット時間判定テーブルに切替えることができる。

その後、ステップＳＴｄ４において、コマンド応答処理部６８は、ＨＤＣ５０を介してホスト装置１００に、レイテンシリミット時間判定テーブルの切替えが完了したことを報告する。これにより、上記切替え方法は終了する。

上記のように構成された実施形態に係る磁気ディスク装置１及びコマンド処理方法によれば、実行するコマンドを選択する際、レイテンシリミット時間判定テーブルの中の対応したレイテンシリミット時間を考慮しながら行うことができる。そのため、応答時間を考慮しつつ効率的にコマンドを実行することのできる磁気ディスク装置１及びコマンド処理方法を得ることができる。

本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、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。上記の新規な実施形態は、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。上記の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。

例えば、磁気ディスク装置１が使用するレイテンシリミット時間判定テーブルは、上述した第１乃至第３レイテンシリミット時間判定テーブルに限定されるものではなく、種々変形可能である。磁気ディスク装置１は、少なくとも１種類のレイテンシリミット時間判定テーブルを使用することができればよい。磁気ディスク装置１が持つレイテンシリミット時間判定テーブルの種類は、３種類に限らず、１種類、２種類、又は４種類以上であってもよい。

１…磁気ディスク装置、１０…ディスク、ＴＲ１ａ，ＴＲ２ａ，ＴＲ３ａ…実行領域、
ＴＲ０，ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４，ＴＲ５…トラック、１５…ヘッド、
５０…ＨＤＣ、６０…ＭＰＵ、６１…コマンド受領部、６２…エージング時間判定部、
６３…コマンド滞在時間算出部、６４…コマンド情報算出部、６５…リミット時間判定部、６６…コマンド選択処理部、６７…コマンド実行部、６８…コマンド応答処理部、
６９…テーブル選択部、７０…揮発性メモリ、８０…不揮発性メモリ、
９０…バッファメモリ、９１…コマンドキュー、９２…キャッシュバッファ、
９３…キャッシュ、１００…ホスト装置、１３０…システムコントローラ、
ｄ１…半径方向、ｄ２…進行方向、ｄ３…回転方向。

Claims (11)

1. ディスクと、
   前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、
   受領した１以上のコマンドを一時的に記憶するコマンドキューと、
   前記コマンドキューにおける各コマンドの滞在時間を算出するコマンド滞在時間算出部と、
   前記コマンドキューにある前記コマンドの数と、前記コマンドキューにあるリードコマンドとライトコマンドとの比率と、をそれぞれ算出するコマンド情報算出部と、
   レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から前記コマンドの数と前記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得するリミット時間判定部と、
   前記リミット時間判定部で取得した前記レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択するコマンド選択処理部と、を備える、
   磁気ディスク装置。
2. 前記レイテンシリミット時間判定テーブルの前記複数のレイテンシリミット時間は、前記コマンドの数と前記比率とに応じて個別に設定されている、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
3. 前記コマンド選択処理部は、前記コマンドキューに前記レイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っていると判断した際に、前記第１超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択する、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
4. 前記コマンドキューにエージング時間を超えている未実行の第２超過コマンドが残っているか判断するエージング時間判定部をさらに備え、
   前記コマンド選択処理部は、
   前記コマンドキューに前記第２超過コマンドが残っていないと判断した際に前記レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択し、及び
   前記コマンドキューに前記第２超過コマンドが残っていると判断した際に前記レイテンシリミット時間を考慮せずに前記第２超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択し、
   前記エージング時間は、前記コマンドキューに格納される全てのキューの全てのコマンドに一律に適用され、
   前記レイテンシリミット時間判定テーブルの前記複数のレイテンシリミット時間の各々は、前記エージング時間より短い、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記レイテンシリミット時間判定テーブルを含む複数のレイテンシリミット時間判定テーブルの中から１つのレイテンシリミット時間判定テーブルを選択可能であるテーブル選択部をさらに備え、
   前記リミット時間判定部は、前記テーブル選択部が選択した前記レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から前記コマンドの数と前記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得する、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
6. 前記レイテンシリミット時間判定テーブルの前記複数のレイテンシリミット時間は、前記比率を固定した場合、前記コマンドの数が多くなるに従い、長くなる、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
7. 前記レイテンシリミット時間判定テーブルの前記複数のレイテンシリミット時間は、前記コマンドの数を固定した場合、前記比率が９０乃至９９％の範囲に近づくほど長くなる、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
8. 前記１以上のコマンドを前記コマンドキューの替わりに一時的に記憶するキャッシュバッファをさらに備え、
   前記コマンド選択処理部は、前記コマンドキューに前記レイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っていないと判断した際に、前記コマンドキュー及び前記キャッシュバッファに含まれる前記複数のコマンドから最短で実行可能な最短コマンドを次に実行するコマンドとして選択する、
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
9. ディスクと、前記ディスクに対してデータをライトし、前記ディスクからデータをリードするヘッドと、受領した１以上のコマンドを一時的に記憶するコマンドキューと、を備える磁気ディスク装置に適用されるコマンド処理方法であって、
   前記コマンドキューにおける各コマンドの滞在時間を算出し、
   前記コマンドキューにある前記コマンドの数と、前記コマンドキューにあるリードコマンドとライトコマンドとの比率と、をそれぞれ算出し、
   レイテンシリミット時間判定テーブルの複数のレイテンシリミット時間の中から前記コマンドの数と前記比率とに対応したレイテンシリミット時間を取得し、
   前記取得したレイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択する、
   コマンド処理方法。
10. 前記取得したレイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択する場合において、前記コマンドキューに前記レイテンシリミット時間を超えている未実行の第１超過コマンドが残っていると判断した際に、前記第１超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択する、
    請求項９に記載のコマンド処理方法。
11. 前記滞在時間を算出する前に、前記コマンドキューにエージング時間を超えている未実行の第２超過コマンドが残っているか判断し、
    前記コマンドキューに前記第２超過コマンドが残っていないと判断した際に前記レイテンシリミット時間を考慮して実行するコマンドを選択し、及び前記コマンドキューに前記第２超過コマンドが残っていると判断した際に前記レイテンシリミット時間を考慮せずに前記第２超過コマンドを次に実行するコマンドとして選択し、
    前記エージング時間は、前記コマンドキューに格納される全てのキューの全てのコマンドに一律に適用され、
    前記レイテンシリミット時間判定テーブルの前記複数のレイテンシリミット時間の各々は、前記エージング時間より短い、
    請求項９に記載のコマンド処理方法。

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