JP3663855B2 - Personal computer - Google Patents

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  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はハードディスクドライブ(以下HDDと略記する)を内蔵したパーソナルコンピュータに関する。
【0002】
【従来の技術】
最近は、可搬性を重視し、小型・軽量なノートブック型パーソナルコンピュータ(以降ノート型PCと略す)の出荷台数が増加する傾向であるが、企業内の事務机上でネットワーク端末機としての需要も膨大なものである。何故ならば、デスクトップ型PCでは、ディスプレイモニターやキーボードなどを設置しなければならず、机上スペースを圧迫する。従って、オフィスの省スペース化に貢献できるノート型PCに対する要求が強くなってくると予想される。
【0003】
従来、ノート型PCは、補助記憶装置として2.5インチ型のハードディスクドライブを搭載してきた。その理由としてHDD自体の形状が小さく、また軽量であること、バッテリー駆動に適した低消費電力であること、超小型ヘッド形状及び特殊強化ガラス基材を用いたディスク媒体採用により、耐衝撃性能が高いことなどが挙げられる。
【0004】
2.5インチHDDが登場する以前にも、3.5インチ型のHDDが搭載されたポータブル型パーソナルコンピュータが商品化された時代があった。
【0005】
3.5インチ型HDDはヘッドアクチエータが2.5インチ型に較べて大きく、しかも、ディスク半径方向により広い範囲で、移動、位置決めしなければならないことから高速でシーク動作をするよう設計されているため、アクチエータ駆動支点部に使われているボールベアリング外輪の回転時にボールと外輪が擦れる音(シーク騒音と略記)が大きいという問題がある。これは、ランダムアクセスした場合に顕著に現れ、低騒音な事務所や夜中にユーザひとりだけで使用している時などに、HDDアクセス時に発生するシーク騒音が問題になることがある。
【0006】
さらに、3.5インチ型HDDはアルミニウム基材のディスク媒体を採用している製品がほとんどで、HDDに衝撃が印加されたときヘッドスライダー底面がディスク媒体表面を叩き、表面上に打痕傷を生じさせて、データが損失する危険性が、2.5インチ型のHDDに較べて大きい。
【0007】
この低い耐衝撃性能の改善策として、HDDを取り付ける構造を工夫して、衝撃が直接HDDに伝わらないようにダンパー材等を使用した事例があるが、前述のようにアクチエータ移動の際、特に、ヘッド移動方向に生じる振動が、HDDを振動吸収不可能に固定する取り付け構造によって増幅され、ヘッドポジショニング性能に悪影響を及ぼし、最悪の場合シークエラーを起こすという副作用が生じる。特に、移動する乗り物内でユーザが膝上でノート型PCを使用する場合は、ノート型PCの筐体自体が不規則な振動を受けている状態であるため、内蔵HDDから発生する振動がノート型PCの筐体を通して外部に散逸しにくくなり、前述の障害に至る可能性が増大する。
【0008】
しかし、HDD価格の面で同一記憶容量製品で比較すると、全世界での生産数量で桁違いの差があることから、3.5インチ型HDDを採用する方が価格メリットが大きい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
低価格・高性能なノート型PCを実現するために、従来一般的に採用されてきた2.5インチ型HDDに替わり、3.5インチ型HDDを搭載すると、前述のヘッドアクチエータ駆動時に発生するシーク騒音の低減と、HDD取り付け構造にダンパー効果を持たせて耐衝撃性能を改善することによるHDDの自己振動によるシーク性能低下の防止とが必要である。
【0010】
本発明は、従来のシーク騒音の低減やシーク性能低下という課題を解決し、低価格・高性能なパーソナルコンピュータ、特に、低価格・高性能なノート型PCの提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
HDDが発生する騒音は、ディスクを一定の回転数で回転させるスピンドルモータの内部に組み込まれたベアリングレース音であるスピンドル騒音と、ヘッドシーク動作時に発生するアクチエータ支点部に組み込まれたベアリングの外輪とボール間での摩擦音(シーク騒音)に大別される。
【0012】
スピンドル騒音については、回転数を下げれば、騒音レベルも下がるが、ヘッドを所定の浮上量に保たなければ性能が保証できないために回転数を下げられない。従って、アクセス要求が一定時間中断したことをHDDが内蔵タイマーを使って検出してスピンドルモータを停止させるという本来は省電力消費化の目的の機能で騒音低減も兼ねることしかできなかった。
【0013】
もう一方のアクチエータ駆動時に生じるシーク騒音ではノート型PCに一般的に搭載される2.5インチ型HDDのアクチエータを構成するロータアームとボイスコイルモータ自体が3.5インチ型HDDのそれに較べて小さい構造になっていることと、消費電力の低減のためボイスコイルに供給する電流を抑制していることで、2.5インチ型HDDでは、シーク騒音レベルは問題にならない程度のものであった。
【0014】
ところで、ヘッドをシークさせる際、現在の位置から目的のシリンダーに最小所要時間で移動させるべく加速・定速・減速プロフィール(速度制御曲線)がドライブ制御マイクロコードに予め記録されているのが通例であるが、この加速および減速時にアクチエータ支点部のベアリングの外輪とボールが擦れる音(シーク騒音)が発生することが知られている。加速度および減速度が大きいほど不快感を誘発する高周波成分を多く含む騒音となる傾向がある。また、周囲が非常に静かなオフィス環境や深夜自宅でパーソナルコンピュータを使用するときなどは、より一層この種の騒音がユーザに不快感を与える。
【0015】
そこで、本発明は、前記シークモードの速度制御プロフィールを特殊コマンドで変更する機能を3.5インチ型HDD側に持たせるとともに、ノート型PCに内蔵する小型マイクロフォンを周囲音の検出器として使い、周囲騒音レベルが低い状況を検出回路で判定し、CPUに割り込みを発生させて、前記特殊コマンドをHDDに発行することで、シーク騒音を低減しようとするものである。
【0016】
また、本発明では、前記速度制御プロフィールが低速になるようにHDD側の設定を変更するため、それによるアクセス性能の低下が発生する。ディスクアクセス頻度が高いアプリケーションプログラムなどを実行する際には、かえって、この対策手段が使い勝手を低下させる問題が生じるため、検出機能をハードスイッチなどのスイッチ手段で、有効・無効の選択を可能にする機能を持たせることでこの問題を解消する。
【0017】
また、耐衝撃性能が2.5インチ型に較べて劣る3.5インチHDDをノート型PCに搭載するには、衝撃が加わったときその作用時間を伸ばすことで衝撃レベルを緩和する様な取り付け構造が必要になってくるが、副作用としてHDD自体のスピンドル回転およびアクチエータ駆動による振動を逃がす経路が無く、ヘッド位置決め性能に悪影響を及ぼしてシークリトライが増大し、性能劣化を招くという問題がある。特に移動中の車内や電車内でノート型PCを使うときには本体自体が外部から振動を受けており、衝撃緩和取り付け構造が逆に悪い影響を及ぼすことになる。
【0018】
そこで、本発明では、ノート型PCに振動を検出する振動センサーを取り付け、ノート型PCの振動レベルを判定して規定以上の振動が有った場合に、CPUへの割り込みを発生させて、前述特殊コマンドをHDDに発行し、低速シークモードに設定する。これにより、通常の高速シークモードでの加速及び減速時のアクチエータ駆動による、HDD自体が発生する振動を軽減するとともにシークエラーの問題も解決できる。
【0019】
また、低速シークモードをCPUからの特殊なコマンドにより設定し、ソフトリセットで解除する。騒音レベルが規定値以上または振動レベルが規定値以下に変化したときには、再度割り込みを発生して、通常の高速シークモードに復帰させる。
【0020】
また、HDDがどちらのシークモードに設定されているかは制御ソフトウエアが管理し、さらに、表示装置にシークモードを表示して、ユーザに通報する機能を持たせることで、HDDアクセス性能の状態を適時モニターできる。また、この機能を利用して前述ハードスイッチによりユーザに設定選択権を提供する。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、アクチエータ駆動機構の速度制御機能を通常の高速シークモードと、アクチエータ駆動時に発生するベアリング回転騒音と自己振動を軽減する低速シークモードとを備えたハードディスクドライブ(以下HDDと略記)を有するパーソナルコンピュータにおいて、前記パーソナルコンピュータの周囲音レベルを検出するマイクロホンと、前記マイクロホンの出力レベルを判定するレベル判定回路と、前記判定回路の出力に応じて前記HDDのシークモードを切り替え制御する制御手段を備えたパーソナルコンピュータであり、静かな環境でもユーザに不快感を与えることなく使用できるパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【0022】
本発明の請求項2に記載の発明は、パーソナルコンピュータの振動レベルを検出する振動センサーをさらに備え、レベル判定回路は前記振動センサーの出力レベルを判定し、制御手段は前記レベル判定回路の出力に応じてHDDのシークモードを切り替え制御する請求項1に記載のパーソナルコンピュータであり、静かな環境だけでなく大きな振動を受ける乗り物内でも使用できるパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【0023】
本発明の請求項3に記載の発明は、CPUと、前記CPUが遂行する制御ソフトウエアで構成される制御手段と、前記CPUに割込み信号を出力するレベル判定回路を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータであり、制御手段の構成が簡素になり、安価なパーソナルコンピュータを提供できるという作用が得られる。
【0024】
本発明の請求項4に記載の発明は、マイクロホンと振動センサーの出力の少なくとも一方をレベル判定回路で判定した出力でHDDのシークモードを制御する機能の有効または無効を選択するスイッチ手段を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータであり、使用者は、騒音低減や高い耐振動性能と、高速動作のいずれかを選択できるという作用が得られる。
【0025】
本発明の請求項5に記載の発明は、HDDのシークモードを報知する表示手段を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータであり、HDDのシークモードを報知する表示をみて、使用者はHDDのシークモードを知り、または、HDDのシークモードを選択できるという作用が得られる。
【0026】
以下、本発明の実施の形態を図1から図4を参照して説明する。
(実施の形態)
図1は本発明のパーソナルコンピュータの構成図である。
【0027】
図1において、内蔵マイクロフォン8及び加速度センサー9がそれぞれ増幅器10a,10bを介して切り替えスイッチ11a,11bに接続されている。内蔵マイクロフォン8については音声などを収録し記録・再生する本来の用途で使用する際には、スイッチ11aのA端子に接続され音声処理回路5に検出したアナログ信号が伝達され処理される。スイッチ11aのB端子はパーソナルコンピュータの周囲騒音レベルを検出するためにレベル判定回路1に接続される。
【0028】
一方加速度センサー9はパーソナルコンピュータに加わる振動レベルを検出する目的で使われ、スイッチ11bのB端子に接続されたとき、増幅器10bで増幅されたアナログ信号をレベル判定回路1に伝達する。ここで、騒音及び振動のそれぞれの検出機能をハードウエアスイッチ11a,11bにより選択することができ、必要に応じてユーザが操作できる特徴を提供する。
【0029】
レベル判定回路1は、マイクロフォン8からの外部騒音信号を入力端IN Aから取り込み、加速度センサー9からのパーソナルコンピュータの振動信号を入力端IN Bに入力する。各信号は予め設定されたしきい値とアナログ的にレベル比較され、騒音信号の場合それ以下、振動信号の場合それを上回るレベルを検出したとき、出力端OUT A、または、出力端OUT Bにハイレベルを出力する。判定に使用されるしきい値レベルは、実際に使用されるマイクロフォン8と加速度センサー9を用いて測定した周囲騒音レベルおよび振動レベルについて、内蔵するHDD6のシーク騒音ならびにシーク時のアクチエータ振動を基準にして、予め慎重に比較検討して設定される。
【0030】
出力端OUT AおよびOUT Bからの2値信号はORゲート12の入力端に接続され、周囲騒音レベルまたは、振動レベルのうち片方或いは両方がしきい値を超えた場合、割り込み要求信号13となり、割り込み処理回路2に入力される。該割り込み処理回路2の内部で優先度の判定が行われた後に、CPU3に割り込み要求を発生させる。CPU3は割り込み要求を受け付けると、予め用意された内蔵HDDシーク速度制御プログラム(図4に示す)に処理が移行される。
【0031】
図4に示す速度制御プログラムは、BIOSと共に、通常本体実装ROMに格納され、低速シークモード設定コマンド発行S3、シークモード状態管理S4及びLCD画面表示S5などの処理を行う。電源投入時もしくはシステムリブート時には内蔵HDDに対し、通常ハードリセットまたはソフトリセットが発行され、低速シークモードが解除される仕組みになっている。シークモード設定、および、確認処理はシステムバス7を介し、IDEコントローラ4を経由して内蔵HDD6に送られる特殊コマンドによって実現される。
【0032】
次にHDD内部構造を図2を参照して説明する。
図2は一般的なHDDの斜視図である。
【0033】
図2において、記憶媒体16及びデータの記録・再生を行うヘッド19、及びヘッド19を記憶媒体16の半径方向移動させるボイスコイルモータ部14、及びヘッド19を支持するアクチエータ部17などから構成される。
【0034】
アクチエータ部17は、支点部15によって支えられており、ボイスコイルモータ部14の内部で発生する磁気反発力を利用して、記憶媒体16の半径方向に支点部15を中心にして回転駆動するように設計される。通常支点部15では、アルミダイキャスト製シャーシ18底面に垂直に立てられた支持棒に複数個のボールベアリングを用いてアクチエータ部17を取り付ける。つまり、ボールベアリング内輪が上記支持棒に、外輪がアクチエータ17に接触するように組み立てられる。
【0035】
さて、ヘッド19は、記憶媒体16の表裏両面に設けられ、記憶媒体16の枚数の2倍数使われるのが一般的である。すべてのヘッドはアクチエータ17の先端に取り付けられ、アクチエータ移動と共に、各ヘッドも相対位置関係を保って同時に移動するようになっている。そこで、選択されたヘッドを目的のトラックへシーク動作するには、物理的な移動量すなわち移動トラック距離を計算し、その結果に最も適した速度プロフィールを選び出し、ボイスコイルモータ部14のアクチエータ側に固定された巻線に規定の電流を供給することで、ボイスコイルモータ部14内の上下に接着された永久磁石プレートと巻線との間で磁気反発力を生みだし、アクチエータに推力を発生させて達せられる。この速度プロフィールはアクチエータ17を如何に高速で、かつ正確に目的のトラックに位置決めするかを決定付けるHDDアクセス性能に関して最も重要なパラメータであり、通常はHDD制御基板20ブロック上に実装されたROM内に、マイクロコードで記録されている。
【0036】
図3に、この速度プロフィールの一例を示す。速度曲線21は通常のシークモードの速度プロフィールを表し、このように移動トラック距離が大きい場合は3つの速度制御区間に分けられる。つまり、現在ヘッドが位置しているトラックから、目的のトラックが存在する方向にボイスコイルモータから推力を受けて一定速度に達するまで速度を増大させる加速区間V11、および一定速度でヘッドを移動させる定速区間V12、および目的トラックにヘッドを速やかに位置決めできるよう、目標位置手前で速度を減少させてヘッドが目的トラックを通過して逆方向に移動させる必要が無いよう、速度を最適にする減速区間V13である。目的トラックに正確に位置決めするには、各トラックに記録されたサーボ信号、および、物理トラック番号などが記録されたヘッダー情報を読み込んでヘッド位置を微調整することで実現される。
【0037】
さて、高速のシーク動作を得ようとすると、前記加速・減速区間で急峻な速度変化を起こさせる必要があるが、このときアクチエータ支点部15に組み込まれたボールベアリングの外輪が回転するため、ボールと外輪・内輪間で摩擦音(シーク騒音)が発生する。アクチエータが外周方向・内周方向交互に、かつ、頻繁にシーク動作をするようなとき、このようなボール摩擦音が顕著に発生し、低騒音環境でのパーソナルコンピュータ使用の際ユーザに不快感を与えるといった問題があった。
【0038】
図3に示すように、前述の摩擦音を解消するにあたって、本発明で定義する低速度曲線22に従った低速シークモードを特殊コマンドによって起動することで対処しようとするものである。図3では、通常速度曲線21と同様加速区間V21、定速区間V22および減速区間V23を有するが、各々加速度、定速度および減速度は通常シークモードより低く設定される。これによりヘッドが目標位置に到達するまでに要する時間は長くなるが、急激な速度変化によるベアリング摩擦音が軽減される効果が生じる。
【0039】
更に、通常の高速シークモードでアクチエータを回転駆動していた場合、3.5インチ型HDDの場合アクチエータ自重による慣性力が大きいため、HDD自体が自己振動を起こしがちである。また、3.5インチ型HDDはドライブ単体の耐衝撃性能が2.5インチ型HDDのそれより劣るため、ノート型PCに搭載するにあたって、低硬度ゴムなどの衝撃緩衝材を用いてこれを補うような取り付け構造が必要になるが、外部からの振動あるいは前述の自己振動による影響を受けやすくなるといった問題が生じる。つまり通常の高速シークモードでアクチエータ制御をしていると、目標位置近辺での微細な位置決め動作にHDDへの振動が影響を及ぼし、シークリトライが増大したり、最悪の場合外部振動と自己振動が合成されて位置決め不能なシークエラーの原因になることが懸念される。
【0040】
そこで、パソコン本体に取り付けられた加速度センサー9からの信号を基に、前述の低速シークモードに移行させることで、位置決め精度低下を防止することができるようにする。つまり加速・減速度が通常モードより低く抑えてあるので、前述自己振動レベルも軽減され、衝撃緩衝材による2次的な振動の影響を少なくすることができる。
【0041】
以上の騒音、振動の両方または片方を検知して、発生源でもある内蔵HDDのアクチエータ制御を低速シークモードに変える手段で、前述問題の解決が図れるようなパーソナルコンピュータが得られる。
【0042】
前述の実施の形態では、HDDの動作状態を制御する制御手段として、CPUと制御ソフトウエアによる構成を説明したが、判定回路の出力でHDDのシークモードを制御するハード構成やパーソナルコンピュータのCPUとは別個のマイクロプロセサー構成でも本発明と同じ効果が得られることは明らかである。
【0043】
また、マイクロホンや振動センサーの出力レベルの判定結果に応じて、HDDを制御する機能の有効/無効を選択するスイッチ手段として、マイクロホンや振動センサーの出力をON/OFFするハードスイッチを説明したが、判定回路や制御手段で有効/無効を選択しても同じ効果が得られる。
【0044】
また、ノート型PCへの適用を説明したが、デスクトップ型PCなどHDD内蔵パーソナルコンピュータに適用しても同じ効果が得られる。デスクトップ型PCでは、振動対策は重要ではないが、静かな室内環境でデスクトップ型PCを使用する場合、内蔵のHDDからの騒音が使用者を不愉快にし、思考を妨害することもあるため、周囲音を検知して、HDDの騒音を軽減できる本発明は使用者にとって有益である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静かな事務所や深夜自宅などで使用してもHDDのアクセス騒音に悩まされることなく、また電車などの移動する乗り物の中で常時不規則な振動を受けるような、不安定な設置状態でも安定した動作が保証できるノート型PCが提供できるようになる。
【0046】
また、コストメリットのある3.5インチ型HDDを搭載した、低価格で、かつ、大容量の補助記憶装置を内蔵したノート型PCの製品化が可能になる。
【0047】
また、騒音、振動の悪条件がない室内の机上で、ノート型PCをネットワーク端末機として使用する場合は、切り替えスイッチ手段の操作により騒音・振動の検出機能を無効にして、HDDのアクセス性能を劣化させることなく稼働させることができると共にノート型PCの省スペースメリットが活かせる。
【0048】
また、静かな室内環境の机上でデスクトップ型パーソナルコンピュータを使用する場合、HDDからの騒音が使用者を不愉快にし、思考を妨害することもあるため、周囲音を検知して、HDDの騒音を軽減できる本発明は、デスクトップ型パーソナルコンピュータの使用者にとっても有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパーソナルコンピュータ構成図
【図2】一般的なハードディスクドライブ内部斜視図
【図3】ハードディスクドライブのアクチエータ制御速度プロフィール図
【図4】シーク速度制御フローチャート
【符号の説明】
1 レベル判定回路
2 割り込み処理回路
3 CPU
4 IDEコントローラ
5 音声処理回路
6 HDD(ハードディスクドライブ)
7 アドレス・データバス
8 小型マイクロフォン
9 加速度センサー
10a,10b 増幅器
11a,11b 切り替えスイッチ
12 ORゲート
13 割り込み要求信号
14 ボイスコイルモータ部
15 アクチエータ支点部
16 記憶媒体
17 アクチエータ
18 シャーシ
19 記録・再生ヘッド
20 HDD制御基板
21 高速度プロフィール
22 低速度プロフィール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a personal computer incorporating a hard disk drive (hereinafter abbreviated as HDD).
[0002]
[Prior art]
Recently, the emphasis is placed on portability, and the number of shipments of small and light notebook personal computers (hereinafter abbreviated as “notebook PCs”) has been increasing, but there is also a demand for network terminals on office desks in companies. It is enormous. This is because a desktop PC must be equipped with a display monitor, keyboard, etc., which puts pressure on the desk space. Accordingly, it is expected that there will be a strong demand for notebook PCs that can contribute to space saving in the office.
[0003]
Conventionally, notebook PCs have been mounted with 2.5-inch hard disk drives as auxiliary storage devices. The reason for this is that the HDD itself is small and lightweight, has low power consumption suitable for battery drive, and uses a disk medium that uses an ultra-compact head shape and special tempered glass substrate. It is expensive.
[0004]
Before the appearance of 2.5-inch HDDs, there was an era when portable personal computers equipped with 3.5-inch HDDs were commercialized.
[0005]
The 3.5-inch HDD is designed to perform a high-speed seek operation because the head actuator is larger than the 2.5-inch HDD and must move and position in a wider range in the disk radial direction. Therefore, there is a problem that the sound of rubbing between the ball and the outer ring during rotation of the ball bearing outer ring used for the actuator driving fulcrum (abbreviated as seek noise) is large. This appears prominently when random access is performed, and seek noise generated during HDD access may become a problem when the office is used only by a single user at low noise or in the middle of the night.
[0006]
Furthermore, most 3.5-inch HDDs use aluminum-based disk media, and when an impact is applied to the HDD, the bottom surface of the head slider hits the surface of the disk media, causing scratches on the surface. The risk of causing data loss is greater compared to 2.5-inch HDDs.
[0007]
As a measure to improve this low impact resistance performance, there is an example in which the structure for mounting the HDD is devised and a damper material or the like is used so that the impact is not directly transmitted to the HDD. The vibration generated in the head moving direction is amplified by the mounting structure for fixing the HDD so that vibration cannot be absorbed, adversely affecting the head positioning performance, and in the worst case, a side effect of causing a seek error occurs. In particular, when a user uses a notebook PC on his / her lap in a moving vehicle, the notebook PC casing itself is subjected to irregular vibrations, so vibrations generated from the built-in HDD are not detected. It becomes difficult to dissipate outside through the casing of the mold PC, and the possibility of reaching the above-mentioned failure increases.
[0008]
However, compared to products with the same storage capacity in terms of HDD prices, there is an order of magnitude difference in production volume worldwide, so the use of 3.5-inch HDDs has a greater price advantage.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In order to realize a low-priced, high-performance notebook PC, when a 3.5-inch HDD is installed in place of the 2.5-inch HDD that has been generally used in the past, the above-mentioned head actuator is driven. Therefore, it is necessary to reduce seek noise and to prevent a decrease in seek performance due to HDD self-vibration by providing a shock-resistant performance by providing a damper effect to the HDD mounting structure.
[0010]
An object of the present invention is to solve the problems of conventional seek noise reduction and seek performance degradation, and to provide a low-cost and high-performance personal computer, particularly a low-cost and high-performance notebook PC.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The noise generated by the HDD includes spindle noise, which is a bearing race sound built into the spindle motor that rotates the disk at a constant rotational speed, and an outer ring of bearings built into the actuator fulcrum that is generated during head seek operation. Roughly divided into frictional noise (seek noise) between balls.
[0012]
As for spindle noise, if the rotational speed is lowered, the noise level is also lowered. However, since the performance cannot be guaranteed unless the head is kept at a predetermined flying height, the rotational speed cannot be lowered. Therefore, the HDD originally detected that the access request was interrupted for a certain period of time and stopped the spindle motor by using the built-in timer, and was originally only capable of reducing noise with a function intended to save power.
[0013]
The seek noise generated when the other actuator is driven is smaller in the rotor arm and voice coil motor constituting the actuator of the 2.5-inch HDD generally mounted on the notebook PC than in the 3.5-inch HDD. In the 2.5-inch HDD, the seek noise level is not a problem because the structure and the current supplied to the voice coil are suppressed to reduce power consumption.
[0014]
By the way, when seeking the head, the acceleration / constant / deceleration profile (speed control curve) is usually recorded in advance in the drive control microcode in order to move from the current position to the target cylinder in the minimum required time. However, it is known that a noise (seek noise) is generated when the outer ring of the bearing of the actuator fulcrum and the ball are rubbed during acceleration and deceleration. The greater the acceleration and deceleration, the more the noise tends to contain high frequency components that induce discomfort. In addition, this type of noise makes the user even more uncomfortable when the office environment is very quiet or when a personal computer is used at home late at night.
[0015]
Therefore, the present invention has a function to change the speed control profile of the seek mode with a special command on the 3.5-inch HDD side, and uses a small microphone built in the notebook PC as a detector of ambient sound, The detection circuit determines a situation where the ambient noise level is low, generates an interrupt to the CPU, and issues the special command to the HDD to reduce seek noise.
[0016]
In the present invention, since the setting on the HDD side is changed so that the speed control profile becomes low speed, the access performance is thereby lowered. When executing application programs with high disk access frequency, this countermeasure means a problem that reduces usability. Therefore, it is possible to select whether the detection function is enabled or disabled using a switch means such as a hard switch. This problem is solved by providing a function.
[0017]
Also, to install a 3.5-inch HDD, which is inferior in impact resistance to a 2.5-inch type, on a notebook PC, it is attached so as to reduce the impact level by extending the operating time when an impact is applied. Although a structure is required, there is a problem that there is no path for escaping vibrations due to spindle rotation and actuator driving of the HDD itself, which adversely affects the head positioning performance, increases seek retry, and causes performance degradation. In particular, when a notebook PC is used in a moving car or train, the main body itself receives vibration from the outside, and the impact mitigation mounting structure adversely affects it.
[0018]
Therefore, in the present invention, a vibration sensor for detecting vibration is attached to the notebook PC, and when the vibration level of the notebook PC is determined and the vibration exceeds the specified level, an interrupt to the CPU is generated to A special command is issued to the HDD and the low-speed seek mode is set. As a result, the vibration generated by the HDD itself due to the actuator driving during acceleration and deceleration in the normal high-speed seek mode can be reduced and the problem of seek error can be solved.
[0019]
Further, the low speed seek mode is set by a special command from the CPU, and is canceled by a soft reset. When the noise level exceeds the specified value or the vibration level changes to the specified value or less, an interrupt is generated again to return to the normal high-speed seek mode.
[0020]
In addition, the control software manages which seek mode the HDD is set to, and further displays the seek mode on the display device to give the user a function of reporting the status of the HDD access performance. Monitor timely. Also, using this function, a setting selection right is provided to the user by the hard switch.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, there is provided a hard disk drive having a normal high-speed seek mode for the speed control function of the actuator drive mechanism, and a low-speed seek mode for reducing bearing rotation noise and self-vibration generated when the actuator is driven. (Hereinafter abbreviated as HDD) A microphone that detects the ambient sound level of the personal computer, a level determination circuit that determines the output level of the microphone, and a seek of the HDD according to the output of the determination circuit This is a personal computer provided with a control means for switching and controlling the mode, and an effect is provided that a personal computer that can be used without causing discomfort to the user even in a quiet environment can be obtained.
[0022]
The invention according to claim 2 of the present invention further includes a vibration sensor for detecting a vibration level of the personal computer, the level determination circuit determines the output level of the vibration sensor, and the control means outputs the output of the level determination circuit. Accordingly, the personal computer according to claim 1, wherein the seek mode of the HDD is switched and controlled according to the present invention , and it is possible to provide a personal computer that can be used not only in a quiet environment but also in a vehicle that receives a large vibration.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control means comprising a CPU, control software executed by the CPU, and a level determination circuit for outputting an interrupt signal to the CPU. The configuration of the control means is simplified, and an effect that an inexpensive personal computer can be provided is obtained.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided switch means for selecting validity / invalidity of the function of controlling the seek mode of the HDD based on the output determined by the level determination circuit for at least one of the output of the microphone and the vibration sensor. The personal computer according to claim 1, wherein the user can select an operation of noise reduction, high vibration resistance, and high speed operation.
[0025]
The invention according to claim 5 of the present invention is the personal computer according to claim 1, comprising display means for notifying the seek mode of the HDD, and the user sees the indication for notifying the seek mode of the HDD. It is possible to know the seek mode, or to select the HDD seek mode.
[0026]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of the personal computer of the present invention.
[0027]
In FIG. 1, a built-in microphone 8 and an acceleration sensor 9 are connected to changeover switches 11a and 11b via amplifiers 10a and 10b, respectively. When the built-in microphone 8 is used for the original purpose of recording and recording / reproducing voice or the like, an analog signal detected by the voice processing circuit 5 connected to the A terminal of the switch 11a is transmitted and processed. The B terminal of the switch 11a is connected to the level determination circuit 1 in order to detect the ambient noise level of the personal computer.
[0028]
On the other hand, the acceleration sensor 9 is used for the purpose of detecting the vibration level applied to the personal computer, and transmits the analog signal amplified by the amplifier 10b to the level determination circuit 1 when connected to the B terminal of the switch 11b. Here, the noise detection function and the vibration detection function can be selected by the hardware switches 11a and 11b, and a feature that the user can operate as necessary is provided.
[0029]
The level determination circuit 1 receives an external noise signal from the microphone 8 at the input terminal IN. A is taken from A, and the vibration signal of the personal computer from the acceleration sensor 9 is input to IN. Type in B. The level of each signal is compared with a preset threshold value in an analog manner, and when a level lower than that in the case of a noise signal or higher than that in the case of a vibration signal is detected, the output terminal OUT A or output terminal OUT A high level is output to B. The threshold level used for the judgment is based on the ambient noise level and vibration level measured using the microphone 8 and the acceleration sensor 9 actually used, based on the seek noise of the built-in HDD 6 and the actuator vibration during seek. Therefore, it is set by careful comparison in advance.
[0030]
Output terminal OUT A and OUT The binary signal from B is connected to the input terminal of the OR gate 12. When one or both of the ambient noise level and the vibration level exceed the threshold value, it becomes an interrupt request signal 13 and is input to the interrupt processing circuit 2. Is done. After the priority determination is performed inside the interrupt processing circuit 2, the CPU 3 generates an interrupt request. When the CPU 3 accepts the interrupt request, the process proceeds to a built-in HDD seek speed control program (shown in FIG. 4) prepared in advance.
[0031]
The speed control program shown in FIG. 4 is normally stored in the main body mounting ROM together with the BIOS, and performs processing such as low speed seek mode setting command issuance S3, seek mode state management S4, and LCD screen display S5. When the power is turned on or the system is rebooted, a normal hard reset or soft reset is issued to the built-in HDD, and the low-speed seek mode is released. The seek mode setting and confirmation processing is realized by a special command sent to the internal HDD 6 via the system bus 7 and the IDE controller 4.
[0032]
Next, the internal structure of the HDD will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a perspective view of a general HDD.
[0033]
2, the recording medium 16 and the head 19 for recording / reproducing data, the voice coil motor unit 14 for moving the head 19 in the radial direction of the storage medium 16, the actuator unit 17 for supporting the head 19, and the like. .
[0034]
The actuator unit 17 is supported by a fulcrum unit 15 and is driven to rotate around the fulcrum unit 15 in the radial direction of the storage medium 16 by using a magnetic repulsive force generated inside the voice coil motor unit 14. Designed to. In the normal fulcrum part 15, the actuator part 17 is attached to a support rod that is vertically erected on the bottom surface of the aluminum die-cast chassis 18 using a plurality of ball bearings. That is, the ball bearing inner ring is assembled with the support rod, and the outer ring is assembled with the actuator 17.
[0035]
Now, the head 19 is provided on both the front and back surfaces of the storage medium 16 and is generally used twice as many as the number of storage media 16. All the heads are attached to the tip of the actuator 17, and as the actuator moves, each head also moves simultaneously while maintaining a relative positional relationship. Therefore, in order to seek the selected head to the target track, the physical movement amount, that is, the movement track distance, is calculated, and the speed profile most suitable for the result is selected, and the actuator side of the voice coil motor unit 14 is selected. By supplying a specified current to the fixed winding, a magnetic repulsive force is generated between the permanent magnet plate bonded vertically in the voice coil motor unit 14 and the winding, and a thrust is generated in the actuator. Reachable. This speed profile is the most important parameter regarding the HDD access performance that determines how fast and accurately the actuator 17 is positioned on the target track, and is usually in a ROM mounted on the HDD control board 20 block. Are recorded in microcode.
[0036]
FIG. 3 shows an example of this speed profile. A speed curve 21 represents a speed profile in a normal seek mode. When the moving track distance is large as described above, the speed curve 21 is divided into three speed control sections. In other words, from the track where the head is currently located, the acceleration section V11 in which the speed is increased until the speed reaches a constant speed by receiving a thrust from the voice coil motor in the direction in which the target track exists, and the constant speed for moving the head at a constant speed. Speed section V12 and a deceleration section that optimizes the speed so that the head does not need to be moved in the reverse direction through the target track by reducing the speed before the target position so that the head can be quickly positioned on the target track. V13. Accurate positioning on the target track is realized by reading the servo information recorded on each track and the header information on which the physical track number is recorded and finely adjusting the head position.
[0037]
In order to obtain a high-speed seek operation, it is necessary to cause a steep speed change in the acceleration / deceleration section. At this time, since the outer ring of the ball bearing incorporated in the actuator fulcrum 15 rotates, Friction noise (seek noise) is generated between the outer ring and the inner ring. When the actuator performs seek operations alternately in the outer and inner circumferential directions and frequently, such ball friction noise is prominently generated, which causes discomfort to the user when using a personal computer in a low noise environment. There was a problem.
[0038]
As shown in FIG. 3, in order to eliminate the above-mentioned frictional noise, the low-speed seek mode according to the low-speed curve 22 defined in the present invention is activated by a special command. In FIG. 3, like the normal speed curve 21, there are an acceleration section V21, a constant speed section V22, and a deceleration section V23, but the acceleration, constant speed, and deceleration are set lower than in the normal seek mode. As a result, the time required for the head to reach the target position becomes longer, but an effect of reducing bearing friction noise due to a rapid change in speed occurs.
[0039]
Further, when the actuator is driven to rotate in a normal high-speed seek mode, the inertial force due to the weight of the actuator is large in the case of a 3.5-inch HDD, and therefore the HDD itself tends to cause self-vibration. In addition, since the 3.5-inch HDD has a lower impact resistance than that of a 2.5-inch HDD, the impact resistance of the drive unit is supplemented with a shock-absorbing material such as low-hardness rubber when mounted on a notebook PC. Such a mounting structure is required, but there arises a problem that it is easily affected by external vibration or the above-described self-vibration. In other words, if the actuator is controlled in the normal high-speed seek mode, vibration to the HDD will affect the fine positioning operation near the target position, and seek retry will increase, or in the worst case, external vibration and self-vibration will occur. There is a concern that it may cause a seek error that cannot be positioned due to synthesis.
[0040]
Therefore, it is possible to prevent a decrease in positioning accuracy by shifting to the low-speed seek mode based on the signal from the acceleration sensor 9 attached to the PC main body. That is, since the acceleration / deceleration is suppressed to be lower than that in the normal mode, the self-vibration level is also reduced, and the influence of secondary vibration caused by the shock absorbing material can be reduced.
[0041]
A personal computer capable of solving the above-described problems can be obtained by detecting both or one of the above-described noise and vibration and changing the actuator control of the built-in HDD, which is also the generation source, to the low-speed seek mode.
[0042]
In the above-described embodiment, the configuration of the CPU and control software has been described as the control means for controlling the operation state of the HDD. However, the hardware configuration for controlling the seek mode of the HDD by the output of the determination circuit and the CPU of the personal computer It is clear that the same effects as those of the present invention can be obtained even with a separate microprocessor configuration.
[0043]
In addition, as a switch means for selecting the validity / invalidity of the function for controlling the HDD according to the determination result of the output level of the microphone or vibration sensor, the hardware switch for turning on / off the output of the microphone or vibration sensor has been described. The same effect can be obtained even if valid / invalid is selected by the determination circuit or the control means.
[0044]
Further, although the application to a notebook PC has been described, the same effect can be obtained even when applied to a personal computer with a built-in HDD such as a desktop PC. For desktop PCs, vibration countermeasures are not important, but when using a desktop PC in a quiet indoor environment, the noise from the built-in HDD may make the user unpleasant and disturb the thinking. The present invention that can detect the noise and reduce the noise of the HDD is beneficial to the user.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when used in a quiet office or at home late at night, it does not suffer from HDD access noise, and is always irregular vibration in a moving vehicle such as a train. Thus, a notebook PC that can guarantee stable operation even in an unstable installation state can be provided.
[0046]
In addition, it is possible to commercialize a notebook PC equipped with a low-cost, large-capacity auxiliary storage device equipped with a cost-effective 3.5-inch HDD.
[0047]
Also, when using a notebook PC as a network terminal on an indoor desk where there are no adverse noise and vibration conditions, disable the noise / vibration detection function by operating the changeover switch means to improve the HDD access performance. It can be operated without deterioration and can take advantage of the space-saving merit of the notebook PC.
[0048]
In addition, when using a desktop personal computer on a desk in a quiet indoor environment, noise from the HDD may unpleasantly disturb the user and interfere with thinking. The present invention that can be used is also beneficial for desktop personal computer users.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a personal computer according to the present invention. FIG. 2 is an internal perspective view of a general hard disk drive. FIG. 3 is an actuator control speed profile diagram of a hard disk drive.
1 Level judgment circuit 2 Interrupt processing circuit 3 CPU
4 IDE controller 5 Audio processing circuit 6 HDD (hard disk drive)
7 Address / data bus 8 Small microphone 9 Acceleration sensor 10a, 10b Amplifier 11a, 11b Changeover switch 12 OR gate 13 Interrupt request signal 14 Voice coil motor unit 15 Actuator fulcrum unit 16 Storage medium 17 Actuator 18 Chassis 19 Recording / reproducing head 20 HDD Control board 21 High speed profile 22 Low speed profile

Claims (5)

アクチエータ駆動機構の速度制御機能を通常の高速シークモードと、アクチエータ駆動時に発生するベアリング回転騒音と自己振動を軽減する低速シークモードとを備えたハードディスクドライブ(以下HDDと略記)を有するパーソナルコンピュータにおいて、前記パーソナルコンピュータの周囲音レベルを検出するマイクロホンと、前記マイクロホンの出力レベルを判定するレベル判定回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記HDDのシークモードを切り替え制御する制御手段を備えたパーソナルコンピュータ。 In a personal computer having a hard disk drive (hereinafter abbreviated as HDD) equipped with a normal high-speed seek mode for the speed control function of the actuator drive mechanism and a low-speed seek mode for reducing bearing rotation noise and self-vibration generated when the actuator is driven . A personal computer comprising: a microphone that detects the ambient sound level of the personal computer; a level determination circuit that determines the output level of the microphone; and a control unit that switches and controls the seek mode of the HDD according to the output of the level determination circuit Computer. パーソナルコンピュータの振動レベルを検出する振動センサーをさらに備え、レベル判定回路は前記振動センサーの出力レベルを判定し、制御手段は前記レベル判定回路の出力に応じてHDDのシークモードを切り替え制御する請求項1に記載のパーソナルコンピュータ。A vibration sensor for detecting a vibration level of a personal computer is further provided, the level determination circuit determines an output level of the vibration sensor, and the control means switches and controls the seek mode of the HDD according to the output of the level determination circuit. 1. A personal computer according to 1. CPUと、前記CPUが遂行する制御ソフトウエアで構成される制御手段と、前記CPUに割込み信号を出力するレベル判定回路を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータ。The personal computer according to claim 1, further comprising: a CPU; a control unit configured by control software executed by the CPU; and a level determination circuit that outputs an interrupt signal to the CPU. マイクロホンと振動センサーの出力の少なくとも一方をレベル判定回路で判定した出力でHDDのシークモードを切り替え制御する機能の有効または無効を選択するスイッチ手段を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータ。The personal computer according to claim 1, further comprising a switch unit that selects whether to enable or disable the function of switching and controlling the seek mode of the HDD based on an output determined by a level determination circuit for at least one of the output of the microphone and the vibration sensor. HDDのシークモードを報知する表示手段を備えた請求項1に記載のパーソナルコンピュータ。The personal computer according to claim 1, further comprising display means for notifying a seek mode of the HDD.
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