JP3683436B2

JP3683436B2 - ディスク装置

Info

Publication number: JP3683436B2
Application number: JP15827599A
Authority: JP
Inventors: 文臣上田; 眞斎藤
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: JP2000348452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクや光磁気ディスク等、円板タイプの記憶媒体を用いるディスク装置で、複数のヘッドを用いて複数の円板面に対するリード／ライト動作を同時に行うディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データを記録する複数のディスク面と前記ディスク面にアクセスする為のヘッドを複数具備して、複数のディスク面に同時にアクセスし記録、再生するようなディスク装置、及びそのディスク装置に冗長データを付加して信頼性を上げたディスク装置に関しては、特開平０６−３０９１１３号公報に記載されている。
【０００３】
前記公報には同時アクセスのディスク装置についての基本的な考え方が開示されているが、高密度で狭トラックピッチに記録されるディスク装置に対する実用的な同時アクセスに関する技術についての開示はされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、ヘッドから読み込んだ円板面に記録されたサーボ信号を元に自己の位置を判別し、一つのアクチュエータに装着してある複数のヘッドを、そのアクチュエータを駆動する事で位置決めし、データの記録／再生位置にアクセスする。
【０００５】
近年ディスク装置においては、記録密度の向上が著しく、それに伴いデータトラックの間隔（トラックピッチ）が狭まってきている。
【０００６】
この事により、ある環境下で一度にアクセスできた複数面のトラックに対しても、別の環境下、つまり温度や湿度が変わった場合の変位により全ての必要トラックに同時にアクセスする事が困難となってきている。
【０００７】
異なる円板面間において、同時にヘッドを例えば、それぞれのトラックの平均位置に位置決めしても、ディスク装置内の温度分布等による変位が、隣接する円板面のヘッドにおいても、０．３μｍ程度は起こるので個々のトラックに対する位置決め精度が保てず、結果として十分なＳ／Ｎ比を維持できなくなる。
【０００８】
このＳ／Ｎ比の劣化は、特にトラックピッチが１μｍを下回ると顕著になる。つまり、必要なトラック全てのデータを支障無く同時に再生する事ができなくなる。
【０００９】
また、記録密度を向上させる為に、例えば、磁気ディスク装置においては、ＭＲヘッド（ＧＭＲヘッド等を含む）の感度を上げる為に、ＭＲ素子に流す電流を上げたり、ヘッド−円板間隔を狭めてきているが、それらの手法は、ヘッドの寿命を短くしたり、ヘッドの円板へのクラッシュを引き起こす要因となる。
【００１０】
これらヘッド寿命やディスククラッシュが起こった場合、記録データにそれに対応する冗長性を持たせて有った場合にはデータを回復できるが、以後その異常面は使用できなくなる。従って、これら寿命もしくは装置信頼性に関する異常が予測された、もしくは、これら異常が発生した場合の処理を規定する必要がある。
【００１１】
よって、本発明の目的は、複数ディスク面に対する各ヘッドの位置決めに対する工夫と、ディスク装置の信頼性又は寿命に関する異常時の処理に対する工夫を図ることにある。すなわち、トラックピッチが小さくなる事での全ディスク面の所望トラックへの同時位置決めの困難を解消し、また記録密度の上昇に伴う信頼性の低下からデータを保護することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
【００１３】
データを記録又は再生する複数のディスク面と、各ディスク面に対応して設けられたヘッドと、前記ディスク面に前記ヘッドをアクセスするアクチュエータと、を備えたディスク装置であって、
前記各ディスク面の両面に対応する一対のヘッドアセンブリに１つのアクチュエータを設け、
前記一対のヘッドアセンブリの一方のヘッドアセンブリにのみヘッドを微小位置決めする微小位置決め機構を設け、
前記アクチュエータにより複数のディスク面に同時に前記ヘッドをアクセスした後に、前記微小位置決め機構により各ヘッドを所望トラックに微小位置決めし、前記複数ディスク面にデータを記録又は再生するディスク装置。
【００１４】
また、前記ディスク装置において、
ディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報に基づいて、前記ディスク面へのデータの保存形式を変更したり、データの退避又は警告を行って、データを保護するディスク装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るディスク装置について、図１〜図４を用いて以下説明する。図１は本実施形態のディスク装置のリード動作の具体例を示すフローチャートであり、図２は本実施形態のディスク装置の信頼性又は寿命に関するエラーが発生した場合の処理内容の具体例を示すフローチャートであり、図３は本実施形態のディスク装置の構成例を説明する図であり、図４は本実施形態のディスク装置の他の構成例を説明する図である。
【００１６】
ここにおいて、１０１〜１１２はリード動作の具体例を示すフローの工程、２０１〜２１１は信頼性に関するエラー処理の具体例を示すフローの工程、３０１はデータ記録用ディスク、３０２はディスク駆動用スピンドルモータ、３０３はデータ記録、再生用ヘッド、３０３ａ〜３０３ｄは個別のデータ記録、再生用ヘッド、３０４は微小位置決め機構、をそれぞれ表す。
【００１７】
図１において、ディスク装置が、リードコマンドを受け取った場合（１０１）その論理アドレス、転送長等から必要なデータの物理アドレスを求め（１０２）、その目的アドレスのあるシリンダへ移動し、ほぼ目的シリンダへ位置決めする（１０３）。
【００１８】
この位置決めは、例えば、中央のヘッドを基準ヘッドとして、そのヘッドを位置決めする様ににアクチュエータを駆動したり、複数個のヘッドの位置決め信号より割り出した平均的な位置にアクチュエータを駆動する等の手段が取れる。
【００１９】
この後、個々のヘッドのトラック位置からのずれを個々のヘッド毎のサーボ信号を読む事で感知し、個別ヘッド又は規定されたヘッドの群の微小位置調整を行い（１０４）ながら、必要なデータのセクタに来るまで回転待ちし（１０５）、所望のセクタ内容を読み込む（１０６）。
【００２０】
読み込まれたデータは、障害の有無を判別され（１０７）、障害の有る場合データの異常、障害に関する処理を行い（１０８，１０９，１１０）、障害の無い場合、もしくは障害の回復できた場合、データを上位コンピュータへ転送する（１１１）。更に、継続してデータを読み込む場合は、処理を繰り返し（１１２）終了する。
【００２１】
この一連のフローにおいて、ヘッド位置微調整１０４を設けることが本発明の特徴の一つであり、この場合、複数のディスク面に同時アクセスして再生（同時アクセスで記録することも同様にできる）することからして、個々のヘッドのトラック位置からのずれを検出して調整するものである。この際、ヘッド位置微調整（１０４）が全ての必要ヘッドに対して終了する迄、データ処理を待つ必要は必ずしも無く、位置決めの終了したヘッドからデータを読み込み、データ処理を開始する事が可能である。
【００２２】
その場合、冗長度の取り方により、１つ以上の記録面からのデータの処理が未終了の状態であっても、読み込まれたデータの復号が完成した場合データ処理を終了し、次の処理にあたる事ができる。
【００２３】
例えば、データをミラーリング（ＲＡＩＤ−１相当）している場合、同じデータを２つの円板面から読み出す事になるので、早く位置決めが終了したヘッドから読み込んだデータに障害が無ければ、もしくは、障害が回復できれば、他方のヘッドからのデータに対する処理が終わるまで待つ必要はない。
【００２４】
または、パリティデータを用いて冗長性を持たせている場合（ＲＡＩＤ３〜５相当）、最後の一つのヘッドからのデータを処理する前に復号する事ができる。逆に高い信頼度を要求するユーザに対しては、全てのデータの照合が終了するまで処理を待つことで信頼度の高いデータにする事もできる。
【００２５】
図２に本実施形態のディスク装置において、ディスク装置の信頼性又は寿命に関するエラー情報が発生した場合の処理内容の例を示す。ここで、ディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報とは、以下に説明するように、ディスク装置のヘッド、ディスク、又はその回路や駆動機構等が使用出来なくなったこと、もしくは、使用できなくなりそうな兆候を示す情報であって、それら情報は、常時もしくは適時ディスク装置自身により監視されるものである。
【００２６】
エラーが発生し（２０１）、その内容が特定のヘッドからの読み取り信号が急に無くなりヘッド／円板破損と判断される場合、例えば、ヘッド回路の断線や、磁気ディスクの場合ヘッド／円板のクラッシュ等が想定される場合（２０２）、その他の円板面においても、同様の破損が起こる可能性が高いと考えられるので、前記他の円板面のデータを速やかに別途設定して有った他の記憶装置に待避させ（２０３）、更にその不良円板面を使用しないデータ構成（不良円板面を除いた複数の面で新規に冗長度を持たせたデータ構成）にデータを書き直し（冗長データの再構成２０６）、ユーザにディスク装置が使用できなくなる可能性がある事を警告する（２１１）。
【００２７】
この時、ユーザがディスク内にパーテーションを構築している場合、その構成を変更したり、そのパーテーションを、例えばミラーディスクとして使用している場合、そのミラーディスクが破損されている事を警告する。
【００２８】
また、例えばミラーリング（ＲＡＩＤ−１相当）の処理を行っていたディスク装置において、ユーザ要求もしくは、データ容量の観点から、特定のディスク面が使用できなくなる事で減少した装置容量を補う為に冗長の構成をパリティ式（ＲＡＩＤ３〜５相当）へ変更する事も可能である。
【００２９】
具体例を挙げて説明すると、例えば図３に示すような、４つのディスク面と４つのヘッドを用いて１０Ｍの記憶容量を持つディスク装置を使用する場合、上位装置からの５Ｍのデータを記録する際に、データのミラーリングでは、それぞれのディスク面に２．５Ｍのデータを記憶して、５Ｍ（データ量）×２（ミラーリング）＝１０Ｍ（ディスク装置の記憶容量）となり、記録すべきデータ量に対してディスク装置はその全記憶容量を使用することとなる。
【００３０】
ここで、例えば最上位ディスク面がエラーが発生して使用することができなくなった場合、このディスク装置には５Ｍデータ入力のミラーリングによる記憶はできないこととなる。しかしながら、ミラーリングを選択せずに適宜のＲＡＩＤを選んで１／３のパリティを付けることとすれば、５Ｍデータを３分割してかつパリティデータを記憶するので、必要な記憶容量は５Ｍ×４／３＝６．７Ｍとなり、故障した最上位ディスク分の２．５Ｍ容量を使用しなくても、他のディスク面でカバーできる容量（２．５Ｍ×３＝７．５Ｍ）の範囲内である。以上のように、データの保存形式を変更すれば、例え、特定のディスク面が使用できなくなったとしても、ディスク装置全体で入力データを保存することができる。この際、データの保存形式をエラー情報に基づいて変更するものである。
【００３１】
さらに、ホストコンピュータ（またはユーザ）に対してデータ容量やディスクの構成が変更された事を伝える（２１１）。
【００３２】
エラーの内容が、特定の円板面内の破損データの数が増加したり、エラーレートが低下した場合（２０４）や例えば磁気ディスク装置の場合、磁気ヘッドの抵抗が徐々に変化した場合（２０５）の様に、その円板面やヘッドの寿命が近づいていると想定される場合、その円板面とヘッドを無効とし、その不良円板面を使用しないデータ構成にデータを書き直し（冗長データの再構成２０６）、ユーザにディスク装置が使用できなくなる可能性の有る事を警告する（２１１）。
【００３３】
また、ヘッドの微小位置決め機構が故障した場合、もしくは特定のヘッドの位置決めが恒常的、もしくは平均的に遅れる場合（２０７）、当該ヘッドを基準ヘッドとして初期のアクチュエータによる位置決めを、当該ヘッドを所望のトラックに位置決めする様に、実行するようにシーケンスを改善したり、複数のヘッドの微小位置決め機構が故障した場合、それぞれのヘッドを順にアクチュエータを駆動する事で位置決めしてデータを回収、待避し（２０８）、ユーザにディスク装置が使用できなくなる可能性の有る事を警告する（２１１）。
【００３４】
この様な装置寿命に関する信頼性の情報を元にデータの回収、待避、再構築、警告を行う事でディスク装置が機能を果たさなくなる事を事前に防ぎ、データ損失を回避する事ができる。
【００３５】
図３に本実施形態に係るディスク装置の構成例を示す。複数の円板（３０１）とその駆動機構（３０２）に対し、データを読み書きするヘッド（３０３）とそれを駆動するアクチュエータが有り、その磁気ヘッドとアクチュエータの間に例えばピエゾ素子の微小位置決めを行える機構（３０４）を備える。微小位置決め用の機構（３０４）はピエゾ素子である必要はなく、同等の機能を果たせるもの、例えば電位をかける事で電極間の静電引力、もしくは斥力を用いて変位させるような機構でもよい。
【００３６】
先に説明した様に、アクチュエータでヘッド（３０３）を概略位置へ駆動した後、微小位置決め機構（３０４）でサーボ信号に対して所望のヘッドの位置を調整する事で、十分Ｓ／Ｎ比の取れる位置に個々のヘッドを移動でき、複数のヘッドで同時に記録、再生する事ができる。
【００３７】
図４に本実施形態に係るディスク装置の他の構成例を示す。図３と同様に複数の円板（３０１）とその駆動機構（３０２）に対し、データを読み書きする磁気ヘッド（３０３）が有り、ヘッドは２本づつで２つの群（３０３ａと３０３ｂの群と３０３ｃと３０３ｄの群の２つ）に分かれている。一つの群は２つ以上のヘッドで構成される。それぞれの群毎にアクチュエータが有り、３０３ｂと３０３ｃはそれぞれのアクチュエータによって位置決めされる。３０３ａと３０３ｄはそれぞれ変位分を微小位置決めを行える機構（３０４）によって補正される。
【００３８】
すなわち、位置決めの基準ヘッドを固定する場合は、そのヘッドは微小位置決め機構を持つ必要はない。または、基準ヘッドに対して位置決め誤差が許容できる範囲にあるヘッドは微小位置決め機構を持つ必要はない。許容誤差内に入るヘッドを一つの群とした場合、その群を個別のアクチュエータで位置決めする事で微小位置決め機構をすべて省く事も可能である。上記他の構成例での特徴を述べたが、ヘッド３０３ｂ，３０３ｃに微小位置決め機構を持つ装置構成が本実施形態に含まれる事を否定するものではない。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施形態は次のような構成例と機能乃至作用を奏するものを含むものである。
【００４０】
ヘッド毎に個別に微小位置決め機構を有し、もしくは複数のアクチュエータを有するディスク装置であり、即ち、本発明の磁気ディスク装置は、データを記録する複数のディスク面と、ディスク面にアクセスする為のヘッドを複数具備し、複数のディスク面に同時にアクセスして記録、再生するディスク装置であって、ヘッドを個別又は複数の群毎に微小位置決めする為の機構を備えている。
【００４１】
更に、本発明の磁気ディスク装置は、データを記録する複数のディスク面と、ディスク面にアクセスする為のヘッドを複数具備し、複数のディスク面に同時にアクセスして記録、再生するディスク装置であって、ヘッドを個別又は複数の群毎に微小位置決めする為の機構を備え、ディスク面のトラックピッチを１μｍ以下としている。
【００４２】
また、このディスク装置に装置信頼性又は寿命に関する異常が起きた時の処理方法を事前に組み込んだディスク装置とすることである。即ち、本発明の磁気ディスク装置は、データを記録する複数のディスク面と、ディスク面にアクセスする為のヘッドを複数具備し、複数のディスク面に同時にアクセスして記録、再生するディスク装置に於いて、ヘッドを個別又は複数の群毎に微小位置決めする為の機構を備えたディスク装置であって、且つディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報を元に、データの保存方法（形式（＝様式））やアクセスの手法及び利用する円板面の変更、冗長データの構成の変更、データの待避、警告等を行いデータを保護する手段を備えている。
【００４３】
更に、本発明の磁気ディスク装置は、データを記録する複数のディスク面と、ディスク面にアクセスする為のヘッドを複数具備し、複数のディスク面に同時にアクセスして記録、再生するディスク装置に於いて、ヘッドを個別又は複数の群毎に微小位置決めする為の機構を備え、トラックピッチが１μｍ以下としたディスク装置であって、且つディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報を元に、データの保存方法やアクセスの手法及び利用する円板面の変更、冗長データの構成の変更、データの待避、警告等を行いデータを保護する手段を備えている。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ヘッド毎に個別に微小位置決め機構を持ち、アクチュエータで概略の位置決めを行った後、微小位置決め機構を用いる事により、全ての必要トラックに同時にアクセスすることができる。
【００４５】
また、複数のアクチュエータを持つ事により、許容誤差内にあるヘッドの群を個別に位置決めすることで全ての必要トラックに同時にアクセスすることができる。
【００４６】
また、ディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報に異常が起きた時のディスク装置に対するエラー処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るディスク装置のリード動作の具体例を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態のディスク装置の信頼性又は寿命に関するエラーが発生した場合の処理内容の具体例を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態のディスク装置の構成例を説明する図である。
【図４】本実施形態のディスク装置の他の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１０１〜１１２・・・リード動作の具体例を示すフローの工程
２０１〜２１１・・・信頼性に関するエラー処理の具体例を示すフローの工程
３０１・・・データ記録用ディスク
３０２・・・ディスク駆動用スピンドルモータ
３０３・・・データ記録、再生用ヘッド
３０３ａ〜３０３ｄ・・・個別のデータ記録、再生用ヘッド
３０４・・・微小位置決め機構

Claims

データを記録又は再生する複数のディスク面と、各ディスク面に対応して設けられたヘッドと、前記ディスク面に前記ヘッドをアクセスするアクチュエータと、を備えたディスク装置であって、
前記各ディスク面の両面に対応する一対のヘッドアセンブリに１つのアクチュエータを設け、
前記一対のヘッドアセンブリの一方のヘッドアセンブリにのみヘッドを微小位置決めする微小位置決め機構を設け、
前記アクチュエータにより複数のディスク面に同時に前記ヘッドをアクセスした後に、前記微小位置決め機構により各ヘッドを所望トラックに微小位置決めし、前記複数ディスク面にデータを記録又は再生する
ことを特徴とするディスク装置。
請求項１に記載のディスク装置において、
ディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報に基づいて、前記ディスク面へのデータの保存形式を変更してデータを保護することを特徴とするディスク装置。
請求項２に記載のディスク装置において、
前記データの保存形式の変更は、使用する円板面の変更、冗長データの構成の変更、又はヘッドのアクセス数の変更、を含むことを特徴とするディスク装置。
請求項１に記載のディスク装置において、
ディスク装置の信頼性又は寿命に関する情報に基づいて、データの退避又は警告を行ってデータを保護することを特徴とするディスク装置。
請求項１、２、３または４に記載のディスク装置において、前記ディスク面のトラックピッチが１μｍ以下であることを特徴とするディスク装置。