JP3756465B2 - データ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法及び最適化された設計パラメータ適用方法 - Google Patents
データ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法及び最適化された設計パラメータ適用方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ貯蔵システムの設計パラメータ設定及び適用方法に係り，特に製品使用時間と特性の変化による故障を予め予測して，故障が予測された条件での信号処理回路に適用される設計パラメータを最適化させて貯蔵し，データ貯蔵システムの使用条件が変化してエラーが発生する場合に，予め予測された条件で最適化させた設計パラメータを適用して信号処理を実行させるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法，及び最適化された設計パラメータ適用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，システムを構成するあらゆる部品は時間の経過及びシステムの使用により損失が必然的に生じる。データ貯蔵システムのうち一つのハードディスクドライブの場合においても，時間の経過及び使用頻度によって記録媒体の保磁力が変わるが，これによって磁化された信号の減衰が起きる。また，ヘッドの反復使用（読出し／書込み）によって，ヘッド性能が劣化する。かかる進行性性能劣化はヘッドの使用初期には問題にならないが，時間の経過に伴いヘッドの故障を誘発させる。かかる損失は，貯蔵媒体に貯蔵されたアナログ信号をユーザーデータのデジタル信号に変換させる過程で電気信号が不適切になり，その結果，エラーを発生させて製品の故障を誘発させる。
【０００３】
従来の技術によるハードディスクドライブの設計パラメータ設定方法は，一般のテスト条件を有するバーンイン工程で書込み電流，読出し電流及び各種フィルタ係数を一律的に決定した。かかる係数はハードディスクドライブの読出し特性に重大な影響を与える係数であり，上記の方法で係数を決定することによって現在の各部品の状態に最適化されている。しかしながら，ハードディスクドライブの部品は経時的に劣化され，特に読出し特性がある読出しセンサーは他の部品に比べて寿命が更に短く，短期間にハードディスクドライブの性能を劣化させて故障を誘発させる原因となっている。しかしながら，前述したように従来の技術による方法で設定されている固定された設計パラメータは，時間の経過及び反復的な使用によってシステムを構成する部品のうち，特に読出し特性がある読出しセンサーの劣化特性に起因して各係数が変更された読出しセンサーの特性に合わなくなる。その結果，システムを最適化できず，最終的に読出しエラーを誘発させて信号処理時に故障が発生することとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする第１の技術的課題は，前述した問題点を解決するために，時間の経過及び製品の反復使用による製品の特性変化を予測して損失が進行された条件を含む多様な条件でのデータ貯蔵システムを最適化させる設計パラメータを設定して貯蔵させた後，データ貯蔵システムの使用条件が変更されてエラーが発生する場合に予め予測された条件で最適化させた設計パラメータを適用して信号処理を実行させるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法を提供することにある。
【０００５】
本発明が解決しようとする第２の技術的課題は，最適化された設計パラメータ適用方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法は，データ貯蔵システムの設計変数設定方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第１の設計パラメータ値を決定して貯蔵する工程と，（ｂ）前記データ貯蔵システムで，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，予測される進行性故障発生条件を生成させる工程と，（ｃ）前記予測される進行性故障条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第３の設計パラメータ値を設定して貯蔵する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
前記第２の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法の第１実施例は，データ貯蔵システムの信号処理方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，生成させた進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータを前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
前記第２の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法の第２実施例は，データ貯蔵システムの信号処理方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータ値と前記第１の設計パラメータ値との平均値として設定された第２の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程と，（ｃ）前記工程（ｂ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，前記第３の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に略同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１０】
図１は，本発明が適用されるハードディスクドライブ１０の構成を示すものである。ドライブ１０はスピンドルモータ１４によって回転する少なくとも一つの磁気ディスク１２を具備している。ドライブ１０はディスク表面１８に隣接して位置した変換器（図示せず）も具備している。
【００１１】
変換器は磁気ディスク１２の磁界を感知して磁化させることによって,回転する磁気ディスク１２で情報を読出し又は書込みが可能となる。変換器は一般的にディスク表面１８に結合されている。かかる変換器は単一の変換器として説明されているが，磁気ディスク１２を磁化させるための書込み用変換器と磁気ディスク１２の磁界を感知するために分離された読出し用変換器とから構成されていると解される。読出し用変換器は磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子で構成される。
【００１２】
変換器はヘッド２０に統合されうる。かかるヘッド２０は変換器とディスク表面１８との間に空気軸受を生成させる構造よりなっている。ヘッド２０はヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）２２に結合されている。かかるヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）２２は，ボイスコイル２６を有するアクチュエータアーム２４に付着されている。かかるボイスコイル２６は，ボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ，以下ＶＣＭと略称する）３０を特定するマグネチックアセンブリ２８に隣接して位置している。ボイスコイル２６に供給される電流は,軸受アセンブリ３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム２４の回転はディスク表面１８を横切って変換器を移動させる。
【００１３】
情報は一般的に磁気ディスク１２の環状トラック内に貯蔵される。図１で示されるように,各トラック３４は一般に複数のセクターを具備している。各セクターはデータフィールドと識別フィールドとを具備している。識別フィールドはセクター及びトラック（シリンダー）を識別するグレーコードを具備している。変換器は他のトラックにある情報を読出し又は書込みをするためにディスク表面１８を横切って移動する。
【００１４】
図２はハードディスクドライブ１０を制御できる電気システム４０を示すものである。システム４０は書込み／読出し（Ｒ／Ｗ）チャンネル回路４４及びプレアンプ回路４６によって,ヘッド２０に結合されたコントローラ４２を具備している。かかるコントローラ４２は,デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ），マイクロプロセッサー，マイクロコントローラなどになる。コントローラ４２はディスク１２から情報の読出しをするか,又はディスク１２に情報の書込みをするために,読出し／書込み（Ｒ／Ｗ）チャンネル４４に制御信号を供給する。情報は一般的にＲ／Ｗチャンネルからホストインタフェース回路４７に伝送される。ホストインタフェース回路４７はパソコンのようなシステムにインタフェースするためにディスクドライブを許すバッファメモリ及び制御回路を具備している。
【００１５】
コントローラ４２は,ボイスコイル２６に駆動電流を供給するＶＣＭ駆動回路４８にも結合されている。コントローラ４２はＶＣＭの励起及び変換器の動きを制御するために駆動回路４８に制御信号を供給する。
【００１６】
コントローラ４２は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリ素子５０のような不揮発性メモリ及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）素子５２に結合されている。かかるメモリ素子５０，５２はソフトウェアルーチンを実行させるために,コントローラ４２によって使用されるコマンド及びデータを具備している。ソフトウェアルーチンの一つとして，一トラックから他のトラックに変換器を移動させるシークルーチンがある。シークルーチンは変換器を正確なトラックに移動させることを保証するためのサーボ制御ルーチンを含んでいる。
【００１７】
また，かかるメモリ素子５０，５２には,一般のバーンインテスト条件で前記データ貯蔵システムを最適化させる第１の設計パラメータ値，本発明によって予測される進行性故障条件でデータ貯蔵システムを最適化させる第３の設計パラメータ値,及び第１の設計パラメータ値と第３の設計パラメータ値との平均値で決定された第２の設計パラメータ値が貯蔵されている。
【００１８】
図３は，本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法を示すフローチャートである。かかる方法の各工程について説明する。
【００１９】
工程３０１から工程３０６は,一般のバーンインテスト工程に該当する。すなわち，工程３０１ではハードディスクドライブの周辺環境を高温で加熱して一般のバーンインテスト条件にする。かかる工程は,悪条件化においてでさえも信号の損失を処理できるように,ハードディスクドライブを正常に操作させるために,高い温度の負荷をハードディスクドライブに印加することである。
【００２０】
一般のバーンインテスト条件を作った後，ハードディスクドライブの設計パラメータに該当する書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップを最適化させるプロセスを工程３０２から工程３０５で実行する。
【００２１】
書込み電流Ｗｃは，ディスクと書込みヘッドの表面の特性を考慮して最適化させる。例えば,書込み電流制御値に対応する負荷を有するパルス幅変調信号（ＰＷＭ）により書込み電流Ｗｃを調整し，書込み電流制御値をＰＷＭ信号により一定範囲内において各工程で増加させ,各工程ごとに一定回数だけ読出し試験を実行し，それによるエラー発生回数に基づいて最適の書込み電流Ｗｃ制御値を設定する。
【００２２】
読出し電流Ｒｃは,読出しヘッドの電気応答に対してエラー発生回数を最小化させるように最適化させる。
【００２３】
ＬＰＦ係数は,アナログ信号処理に使用される低域通過フィルタ（ＬＰＦ）のブースト値，及び周波数特性等を決定するパラメータとしてエラー発生が最小化される値として決定される。
【００２４】
ＦＩＲフィルタタップはデジタル信号処理に使われるＦＩＲフィルタのタップをエラー発生が最小化される値として決定する。
【００２５】
工程３０６において，一般のバーンインテスト条件で最適化された書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータ値が第１の設計パラメータ値としてメモリ５０に貯蔵される。
【００２６】
工程３０７において，ハードディスクドライブで予測される進行性故障発生条件を次のように設定する。まずデータがｎ−１トラックとｎ＋１トラックに反復的に書込みされる。次に，ｎトラックでデータを読出し，自動利得制御（ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ：以下ＡＧＣと表記する。）をモニタリングすることにより，隣接トラックに書込む回数に比例してＡＧＣが増加する。ここで，データの隣接トラックへの反復的な書込みが実行されれば，漏れフラックスによってＡＧＣが飽和されるまで，ＡＧＣは線形的に増加される。ヘッドアンプから出力される信号の大きさはＡＧＣと反比例するために，隣接トラックへの書込み回数に比例して線形的にヘッドアンプの出力が減少する。
【００２７】
図５に示されるように，ヘッドアンプの出力減少によって誤差率あたりのビット（図中ではＢＥＲと表記する。）が増加する。ハードディスクドライブのような磁性の装置は，時間変化による物性の変化と外部環境の変化がヘッドアンプの減少につながる。この結果，ヘッドアンプ減少（損失）前に最適化された信号処理に関する設計パラメータ値は，反復使用によって変化された環境でハードディスクドライブを最適化せずに信号処理過程でエラーを発生させる。
【００２８】
本発明では，使用者条件で予測される進行性故障条件を，製造工程で前記のような反復的なオフトラック書込みプロセスによって識別される。経時的なハードディスクドライブ部品の劣化によって現れる磁気ヘッドの出力値の減少を考慮して，人為的に進行性故障条件を生成させるために係数を決定する判断根拠となる信号が書込まれているトラックの隣接トラックにおいて，オフトラック書込みプロセスが反復的に実行される。オフトラック書込みプロセスは，進行性故障判断根拠となるトラックで故障が発生するまで，反復的に実行される。
【００２９】
工程３０８から工程３１０において，かかる進行性故障発生条件でハードディスクドライブの設計パラメータのうち進行性故障に関する設計変数に該当する読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させるプロセスが実行される。
【００３０】
次に工程３１１において，予測される進行性故障発生条件で最適化された設計パラメータの読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップに関するパラメータ値が第３の設計パラメータ値としてメモリ５０に貯蔵される。
【００３１】
更に工程３１２において，一般のバーンインテスト条件（第１の条件）と予測される進行性故障発生条件（第３の条件）との中間条件に適した設計パラメータ値を求めるために，第１の設計パラメータ値と第３の設計パラメータ値との平均値を演算して第２の設計パラメータ値として設定してメモリ５０に貯蔵する。
【００３２】
上記の方法によって，一般のバーンインテスト条件で設定された第１の設計パラメータ値と進行性故障が発生する条件で設定された第３の設計パラメータ値，及びこれらの中間条件に適した第２の設計パラメータ値をメモリ５０に各々貯蔵して，ハードディスクドライブの使用条件の変化に適した設計パラメータ値を適用させる。
【００３３】
前記の実施例では第１，第２，及び第３の３つの条件での設計パラメータ値を設定したが，設計マージンが大きい場合には，第１及び第３の２つの条件での設計パラメータ値を設定して，これをハードディスクドライブの信号処理回路に適用することも可能である。
【００３４】
このように，様々な条件で設定された第１，第２，及び第３の設計パラメータ値を実際ハードディスクドライブで適用して信号処理する方法を図４で示されるフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
先ず工程４０１において，ハードディスクドライブのコントローラ４２にホストインタフェース４７から読出し命令が印加されれば，ハードディスクドライブの信号処理回路での設計パラメータ値の初期値は，一般のバーンインテスト条件で最適化させた第１のパラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する。
【００３６】
工程４０２において，第１の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断し，エラーが発生すれば，工程４０３において，コントローラ４２は再実行ルーチンを要求する。続いて工程４０４において，ハードディスクドライブに適用された設計パラメータ値を第２の設計パラメータ値に変更させた後で，エラーが発生したトラックで読出しプロセスを再実行する。
【００３７】
次に工程４０５において，第２の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断して，エラーが発生すれば，工程４０６において，ハードディスクドライブの適用された設計パラメータ値を第３の設計パラメータ値に変更させた後でエラーが発生したトラックで読出しプロセスを再実行する。
【００３８】
次に工程４０７において，第３の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断して，エラーが発生すれば，工程４０８において，最終的にエラーが発生したという情報を生成させてホストインタフェース４７を通じてホストコンピュータ（図示せず）に伝送する。
【００３９】
工程４０２，工程４０５及び工程４０７でエラーが発生しなかったと判断された場合は，工程４０９において，ホストインタフェース４８から入力される次のコマンドを実行させる。
【００４０】
図６は，第１の条件（Ａ），第３の条件（Ｂ）及び第２の条件（（Ａ＋Ｂ）／２）でのＦＩＲフィルタのパラメータ値を表示した表である。図６の表を実際に顧客環境で部品の劣化によってエラーが発生するドライブに適用した場合，適用された設計パラメータによるエラー率を測定した結果が図７及び図８に示されている。
【００４１】
図７は，第１の条件（Ａ）のパラメータ値を適用する場合に時間の経過と反復使用により，次第に読出し特性が悪くなり，急激にエラー率が上昇する現象を示す。図７によると，第３の条件（Ｂ）及び第２の条件（（Ａ＋Ｂ）／２）のパラメータ値を適用した場合に，最も悪い状態でもエラー率が向上することが分かる。
【００４２】
また，図８を見れば，初期の最良の場合には第１の条件（Ａ）のパラメータ値を適用すればエラー率が良くなることが分かる。しかしながら，経時的に急激にエラー発生頻度が高まるが，第２の条件（Ｂ）及び第３の条件（Ｃ）は，初期の最良の場合には，第１の条件よりエラー発生頻度が高かったが，時間の経過と反復使用により読出しセンサー（ヘッド）が劣化し，読出し特性が低下して，更に悪い状態になれば，適切な係数であるということが証明される。
【００４３】
これは，外部環境及び各構成要素の物性特性の変化によって読出し特性が悪化することが前もって予測されることを示す。かかる条件を予測して設定された第２及び第３の条件で最適化させた設計パラメータを適用することによって，故障を防止し，製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４４】
上記実施例では，設計パラメータ値を３つの条件で設定した後，エラーが発生する度に設計パラメータ値を変えて再実行して信号処理したが，設計マージンが大きい場合には，第１の条件の設計パラメータ値と第３の条件の設計パラメータ値だけを利用して信号処理できるようにプログラムすることも可能である。
【００４５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
例えば，本発明は方法，装置，システムとして実行できる。ソフトウェアとして実行される時，本発明の構成手段は必ず必要な作業を実行するコードセグメントであるが，プログラム又はコードセグメントはプロセッサー判読可能媒体に貯蔵されるか，又は伝送媒体又は通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。
【００４７】
このとき，プロセッサー判読可能媒体は情報を貯蔵又は伝送できるいかなる媒体も含まれる。プロセッサー判読可能媒体の例には，電子回路，半導体メモリ素子，ＲＯＭ，フラッシュメモリ，ＥＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＲＯＭ），フロッピー（登録商標）ディスク，光ディスク，ハードディスク，光繊維媒体，無線周波数（ＲＦ）網などがある。
【００４８】
更に，コンピュータデータ信号として電子網チャンネル，光繊維，空気，電磁界，ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播可能ないかなる信号も含まれる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，製品使用時間と特性の変化による故障を予め予測して，進行性故障が予測された条件での信号処理回路に適用される設計パラメータを最適化させて貯蔵し，データ貯蔵システムの使用条件が変わってエラーが発生する場合には，予め予測された条件で最適化させた設計パラメータに変更させるように制御することによって，データ貯蔵システムが品質保証する使用期間及び使用頻度数を大幅に増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるハードディスクドライブ構成の平面図である。
【図２】ハードディスクドライブを制御する電気システムの回路図である。
【図３】本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法のフローチャートである。
【図４】本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ適用方法のフローチャートである。
【図５】ヘッドアンプの反復使用によるＢＥＲの特性変化を示した図面である。
【図６】ＦＩＲフィルタの第１，第２，及び第３条件に対するパラメータ値を示す図面である。
【図７】図６の表を適用したエラーレート曲線である。
【図８】図７のズーム曲線である。
【符号の説明】
１０ ハードディスクドライブ
１２ 磁気ディスク
１４ スピンドルモータ
１８ ディスク表面
２０ ヘッド
２２ ヘッドスタックアセンブリ
２４ アクチュエータアーム
２６ ボイスコイル
２８ マグネチックアセンブリ
３０ ボイスコイルモータ
３２ 軸受アセンブリ
３４ トラック
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ貯蔵システムの設計パラメータ設定及び適用方法に係り，特に製品使用時間と特性の変化による故障を予め予測して，故障が予測された条件での信号処理回路に適用される設計パラメータを最適化させて貯蔵し，データ貯蔵システムの使用条件が変化してエラーが発生する場合に，予め予測された条件で最適化させた設計パラメータを適用して信号処理を実行させるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法，及び最適化された設計パラメータ適用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，システムを構成するあらゆる部品は時間の経過及びシステムの使用により損失が必然的に生じる。データ貯蔵システムのうち一つのハードディスクドライブの場合においても，時間の経過及び使用頻度によって記録媒体の保磁力が変わるが，これによって磁化された信号の減衰が起きる。また，ヘッドの反復使用（読出し／書込み）によって，ヘッド性能が劣化する。かかる進行性性能劣化はヘッドの使用初期には問題にならないが，時間の経過に伴いヘッドの故障を誘発させる。かかる損失は，貯蔵媒体に貯蔵されたアナログ信号をユーザーデータのデジタル信号に変換させる過程で電気信号が不適切になり，その結果，エラーを発生させて製品の故障を誘発させる。
【０００３】
従来の技術によるハードディスクドライブの設計パラメータ設定方法は，一般のテスト条件を有するバーンイン工程で書込み電流，読出し電流及び各種フィルタ係数を一律的に決定した。かかる係数はハードディスクドライブの読出し特性に重大な影響を与える係数であり，上記の方法で係数を決定することによって現在の各部品の状態に最適化されている。しかしながら，ハードディスクドライブの部品は経時的に劣化され，特に読出し特性がある読出しセンサーは他の部品に比べて寿命が更に短く，短期間にハードディスクドライブの性能を劣化させて故障を誘発させる原因となっている。しかしながら，前述したように従来の技術による方法で設定されている固定された設計パラメータは，時間の経過及び反復的な使用によってシステムを構成する部品のうち，特に読出し特性がある読出しセンサーの劣化特性に起因して各係数が変更された読出しセンサーの特性に合わなくなる。その結果，システムを最適化できず，最終的に読出しエラーを誘発させて信号処理時に故障が発生することとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする第１の技術的課題は，前述した問題点を解決するために，時間の経過及び製品の反復使用による製品の特性変化を予測して損失が進行された条件を含む多様な条件でのデータ貯蔵システムを最適化させる設計パラメータを設定して貯蔵させた後，データ貯蔵システムの使用条件が変更されてエラーが発生する場合に予め予測された条件で最適化させた設計パラメータを適用して信号処理を実行させるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法を提供することにある。
【０００５】
本発明が解決しようとする第２の技術的課題は，最適化された設計パラメータ適用方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法は，データ貯蔵システムの設計変数設定方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第１の設計パラメータ値を決定して貯蔵する工程と，（ｂ）前記データ貯蔵システムで，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，予測される進行性故障発生条件を生成させる工程と，（ｃ）前記予測される進行性故障条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第３の設計パラメータ値を設定して貯蔵する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
前記第２の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法の第１実施例は，データ貯蔵システムの信号処理方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，生成させた進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータを前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
前記第２の技術的課題を達成するために，本発明によるデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法の第２実施例は，データ貯蔵システムの信号処理方法において，（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータ値と前記第１の設計パラメータ値との平均値として設定された第２の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程と，（ｃ）前記工程（ｂ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，前記第３の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に略同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１０】
図１は，本発明が適用されるハードディスクドライブ１０の構成を示すものである。ドライブ１０はスピンドルモータ１４によって回転する少なくとも一つの磁気ディスク１２を具備している。ドライブ１０はディスク表面１８に隣接して位置した変換器（図示せず）も具備している。
【００１１】
変換器は磁気ディスク１２の磁界を感知して磁化させることによって,回転する磁気ディスク１２で情報を読出し又は書込みが可能となる。変換器は一般的にディスク表面１８に結合されている。かかる変換器は単一の変換器として説明されているが，磁気ディスク１２を磁化させるための書込み用変換器と磁気ディスク１２の磁界を感知するために分離された読出し用変換器とから構成されていると解される。読出し用変換器は磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子で構成される。
【００１２】
変換器はヘッド２０に統合されうる。かかるヘッド２０は変換器とディスク表面１８との間に空気軸受を生成させる構造よりなっている。ヘッド２０はヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）２２に結合されている。かかるヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）２２は，ボイスコイル２６を有するアクチュエータアーム２４に付着されている。かかるボイスコイル２６は，ボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ，以下ＶＣＭと略称する）３０を特定するマグネチックアセンブリ２８に隣接して位置している。ボイスコイル２６に供給される電流は,軸受アセンブリ３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム２４の回転はディスク表面１８を横切って変換器を移動させる。
【００１３】
情報は一般的に磁気ディスク１２の環状トラック内に貯蔵される。図１で示されるように,各トラック３４は一般に複数のセクターを具備している。各セクターはデータフィールドと識別フィールドとを具備している。識別フィールドはセクター及びトラック（シリンダー）を識別するグレーコードを具備している。変換器は他のトラックにある情報を読出し又は書込みをするためにディスク表面１８を横切って移動する。
【００１４】
図２はハードディスクドライブ１０を制御できる電気システム４０を示すものである。システム４０は書込み／読出し（Ｒ／Ｗ）チャンネル回路４４及びプレアンプ回路４６によって,ヘッド２０に結合されたコントローラ４２を具備している。かかるコントローラ４２は,デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ），マイクロプロセッサー，マイクロコントローラなどになる。コントローラ４２はディスク１２から情報の読出しをするか,又はディスク１２に情報の書込みをするために,読出し／書込み（Ｒ／Ｗ）チャンネル４４に制御信号を供給する。情報は一般的にＲ／Ｗチャンネルからホストインタフェース回路４７に伝送される。ホストインタフェース回路４７はパソコンのようなシステムにインタフェースするためにディスクドライブを許すバッファメモリ及び制御回路を具備している。
【００１５】
コントローラ４２は,ボイスコイル２６に駆動電流を供給するＶＣＭ駆動回路４８にも結合されている。コントローラ４２はＶＣＭの励起及び変換器の動きを制御するために駆動回路４８に制御信号を供給する。
【００１６】
コントローラ４２は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリ素子５０のような不揮発性メモリ及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）素子５２に結合されている。かかるメモリ素子５０，５２はソフトウェアルーチンを実行させるために,コントローラ４２によって使用されるコマンド及びデータを具備している。ソフトウェアルーチンの一つとして，一トラックから他のトラックに変換器を移動させるシークルーチンがある。シークルーチンは変換器を正確なトラックに移動させることを保証するためのサーボ制御ルーチンを含んでいる。
【００１７】
また，かかるメモリ素子５０，５２には,一般のバーンインテスト条件で前記データ貯蔵システムを最適化させる第１の設計パラメータ値，本発明によって予測される進行性故障条件でデータ貯蔵システムを最適化させる第３の設計パラメータ値,及び第１の設計パラメータ値と第３の設計パラメータ値との平均値で決定された第２の設計パラメータ値が貯蔵されている。
【００１８】
図３は，本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法を示すフローチャートである。かかる方法の各工程について説明する。
【００１９】
工程３０１から工程３０６は,一般のバーンインテスト工程に該当する。すなわち，工程３０１ではハードディスクドライブの周辺環境を高温で加熱して一般のバーンインテスト条件にする。かかる工程は,悪条件化においてでさえも信号の損失を処理できるように,ハードディスクドライブを正常に操作させるために,高い温度の負荷をハードディスクドライブに印加することである。
【００２０】
一般のバーンインテスト条件を作った後，ハードディスクドライブの設計パラメータに該当する書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップを最適化させるプロセスを工程３０２から工程３０５で実行する。
【００２１】
書込み電流Ｗｃは，ディスクと書込みヘッドの表面の特性を考慮して最適化させる。例えば,書込み電流制御値に対応する負荷を有するパルス幅変調信号（ＰＷＭ）により書込み電流Ｗｃを調整し，書込み電流制御値をＰＷＭ信号により一定範囲内において各工程で増加させ,各工程ごとに一定回数だけ読出し試験を実行し，それによるエラー発生回数に基づいて最適の書込み電流Ｗｃ制御値を設定する。
【００２２】
読出し電流Ｒｃは,読出しヘッドの電気応答に対してエラー発生回数を最小化させるように最適化させる。
【００２３】
ＬＰＦ係数は,アナログ信号処理に使用される低域通過フィルタ（ＬＰＦ）のブースト値，及び周波数特性等を決定するパラメータとしてエラー発生が最小化される値として決定される。
【００２４】
ＦＩＲフィルタタップはデジタル信号処理に使われるＦＩＲフィルタのタップをエラー発生が最小化される値として決定する。
【００２５】
工程３０６において，一般のバーンインテスト条件で最適化された書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータ値が第１の設計パラメータ値としてメモリ５０に貯蔵される。
【００２６】
工程３０７において，ハードディスクドライブで予測される進行性故障発生条件を次のように設定する。まずデータがｎ−１トラックとｎ＋１トラックに反復的に書込みされる。次に，ｎトラックでデータを読出し，自動利得制御（ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ：以下ＡＧＣと表記する。）をモニタリングすることにより，隣接トラックに書込む回数に比例してＡＧＣが増加する。ここで，データの隣接トラックへの反復的な書込みが実行されれば，漏れフラックスによってＡＧＣが飽和されるまで，ＡＧＣは線形的に増加される。ヘッドアンプから出力される信号の大きさはＡＧＣと反比例するために，隣接トラックへの書込み回数に比例して線形的にヘッドアンプの出力が減少する。
【００２７】
図５に示されるように，ヘッドアンプの出力減少によって誤差率あたりのビット（図中ではＢＥＲと表記する。）が増加する。ハードディスクドライブのような磁性の装置は，時間変化による物性の変化と外部環境の変化がヘッドアンプの減少につながる。この結果，ヘッドアンプ減少（損失）前に最適化された信号処理に関する設計パラメータ値は，反復使用によって変化された環境でハードディスクドライブを最適化せずに信号処理過程でエラーを発生させる。
【００２８】
本発明では，使用者条件で予測される進行性故障条件を，製造工程で前記のような反復的なオフトラック書込みプロセスによって識別される。経時的なハードディスクドライブ部品の劣化によって現れる磁気ヘッドの出力値の減少を考慮して，人為的に進行性故障条件を生成させるために係数を決定する判断根拠となる信号が書込まれているトラックの隣接トラックにおいて，オフトラック書込みプロセスが反復的に実行される。オフトラック書込みプロセスは，進行性故障判断根拠となるトラックで故障が発生するまで，反復的に実行される。
【００２９】
工程３０８から工程３１０において，かかる進行性故障発生条件でハードディスクドライブの設計パラメータのうち進行性故障に関する設計変数に該当する読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させるプロセスが実行される。
【００３０】
次に工程３１１において，予測される進行性故障発生条件で最適化された設計パラメータの読出し電流Ｒｃ，ＬＰＦ係数，ＦＩＲフィルタタップに関するパラメータ値が第３の設計パラメータ値としてメモリ５０に貯蔵される。
【００３１】
更に工程３１２において，一般のバーンインテスト条件（第１の条件）と予測される進行性故障発生条件（第３の条件）との中間条件に適した設計パラメータ値を求めるために，第１の設計パラメータ値と第３の設計パラメータ値との平均値を演算して第２の設計パラメータ値として設定してメモリ５０に貯蔵する。
【００３２】
上記の方法によって，一般のバーンインテスト条件で設定された第１の設計パラメータ値と進行性故障が発生する条件で設定された第３の設計パラメータ値，及びこれらの中間条件に適した第２の設計パラメータ値をメモリ５０に各々貯蔵して，ハードディスクドライブの使用条件の変化に適した設計パラメータ値を適用させる。
【００３３】
前記の実施例では第１，第２，及び第３の３つの条件での設計パラメータ値を設定したが，設計マージンが大きい場合には，第１及び第３の２つの条件での設計パラメータ値を設定して，これをハードディスクドライブの信号処理回路に適用することも可能である。
【００３４】
このように，様々な条件で設定された第１，第２，及び第３の設計パラメータ値を実際ハードディスクドライブで適用して信号処理する方法を図４で示されるフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
先ず工程４０１において，ハードディスクドライブのコントローラ４２にホストインタフェース４７から読出し命令が印加されれば，ハードディスクドライブの信号処理回路での設計パラメータ値の初期値は，一般のバーンインテスト条件で最適化させた第１のパラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する。
【００３６】
工程４０２において，第１の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断し，エラーが発生すれば，工程４０３において，コントローラ４２は再実行ルーチンを要求する。続いて工程４０４において，ハードディスクドライブに適用された設計パラメータ値を第２の設計パラメータ値に変更させた後で，エラーが発生したトラックで読出しプロセスを再実行する。
【００３７】
次に工程４０５において，第２の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断して，エラーが発生すれば，工程４０６において，ハードディスクドライブの適用された設計パラメータ値を第３の設計パラメータ値に変更させた後でエラーが発生したトラックで読出しプロセスを再実行する。
【００３８】
次に工程４０７において，第３の設計パラメータ値を適用して読出しプロセスを実行する過程でのエラー発生有無を判断して，エラーが発生すれば，工程４０８において，最終的にエラーが発生したという情報を生成させてホストインタフェース４７を通じてホストコンピュータ（図示せず）に伝送する。
【００３９】
工程４０２，工程４０５及び工程４０７でエラーが発生しなかったと判断された場合は，工程４０９において，ホストインタフェース４８から入力される次のコマンドを実行させる。
【００４０】
図６は，第１の条件（Ａ），第３の条件（Ｂ）及び第２の条件（（Ａ＋Ｂ）／２）でのＦＩＲフィルタのパラメータ値を表示した表である。図６の表を実際に顧客環境で部品の劣化によってエラーが発生するドライブに適用した場合，適用された設計パラメータによるエラー率を測定した結果が図７及び図８に示されている。
【００４１】
図７は，第１の条件（Ａ）のパラメータ値を適用する場合に時間の経過と反復使用により，次第に読出し特性が悪くなり，急激にエラー率が上昇する現象を示す。図７によると，第３の条件（Ｂ）及び第２の条件（（Ａ＋Ｂ）／２）のパラメータ値を適用した場合に，最も悪い状態でもエラー率が向上することが分かる。
【００４２】
また，図８を見れば，初期の最良の場合には第１の条件（Ａ）のパラメータ値を適用すればエラー率が良くなることが分かる。しかしながら，経時的に急激にエラー発生頻度が高まるが，第２の条件（Ｂ）及び第３の条件（Ｃ）は，初期の最良の場合には，第１の条件よりエラー発生頻度が高かったが，時間の経過と反復使用により読出しセンサー（ヘッド）が劣化し，読出し特性が低下して，更に悪い状態になれば，適切な係数であるということが証明される。
【００４３】
これは，外部環境及び各構成要素の物性特性の変化によって読出し特性が悪化することが前もって予測されることを示す。かかる条件を予測して設定された第２及び第３の条件で最適化させた設計パラメータを適用することによって，故障を防止し，製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４４】
上記実施例では，設計パラメータ値を３つの条件で設定した後，エラーが発生する度に設計パラメータ値を変えて再実行して信号処理したが，設計マージンが大きい場合には，第１の条件の設計パラメータ値と第３の条件の設計パラメータ値だけを利用して信号処理できるようにプログラムすることも可能である。
【００４５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
例えば，本発明は方法，装置，システムとして実行できる。ソフトウェアとして実行される時，本発明の構成手段は必ず必要な作業を実行するコードセグメントであるが，プログラム又はコードセグメントはプロセッサー判読可能媒体に貯蔵されるか，又は伝送媒体又は通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。
【００４７】
このとき，プロセッサー判読可能媒体は情報を貯蔵又は伝送できるいかなる媒体も含まれる。プロセッサー判読可能媒体の例には，電子回路，半導体メモリ素子，ＲＯＭ，フラッシュメモリ，ＥＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＲＯＭ），フロッピー（登録商標）ディスク，光ディスク，ハードディスク，光繊維媒体，無線周波数（ＲＦ）網などがある。
【００４８】
更に，コンピュータデータ信号として電子網チャンネル，光繊維，空気，電磁界，ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播可能ないかなる信号も含まれる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，製品使用時間と特性の変化による故障を予め予測して，進行性故障が予測された条件での信号処理回路に適用される設計パラメータを最適化させて貯蔵し，データ貯蔵システムの使用条件が変わってエラーが発生する場合には，予め予測された条件で最適化させた設計パラメータに変更させるように制御することによって，データ貯蔵システムが品質保証する使用期間及び使用頻度数を大幅に増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるハードディスクドライブ構成の平面図である。
【図２】ハードディスクドライブを制御する電気システムの回路図である。
【図３】本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法のフローチャートである。
【図４】本発明によるデータ貯蔵システムの設計パラメータ適用方法のフローチャートである。
【図５】ヘッドアンプの反復使用によるＢＥＲの特性変化を示した図面である。
【図６】ＦＩＲフィルタの第１，第２，及び第３条件に対するパラメータ値を示す図面である。
【図７】図６の表を適用したエラーレート曲線である。
【図８】図７のズーム曲線である。
【符号の説明】
１０ ハードディスクドライブ
１２ 磁気ディスク
１４ スピンドルモータ
１８ ディスク表面
２０ ヘッド
２２ ヘッドスタックアセンブリ
２４ アクチュエータアーム
２６ ボイスコイル
２８ マグネチックアセンブリ
３０ ボイスコイルモータ
３２ 軸受アセンブリ
３４ トラック
Claims (6)
- データ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法において，
（ａ）一般のバーンインテスト条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第１設計パラメータ値を決定して貯蔵する工程と，
（ｂ）前記データ貯蔵システムで，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，予測される進行性故障条件を生成させる工程と，
（ｃ）前記予測される進行性故障条件で前記データ貯蔵システムにおけるエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータを最適化させる第３の設計パラメータ値を設定して貯蔵する工程とを含むことを特徴とする，データ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法。 - 前記第１及び第３の設計パラメータ値の平均値を演算して第２設計パラメータ値として貯蔵する工程を更に含むことを特徴とする，請求項１に記載のデータ貯蔵システムの設計パラメータ最適化方法。
- 信号処理手続時でのデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法において，
（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，
（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合に，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで反復的に実行し，生成させた進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータを前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする，データ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法。 - 信号処理手続時でのデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法において，
（ａ）一般のバーンインテスト条件でエラー発生が最小化されるように書込み電流Ｗｃ，読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第１の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を実行させる工程と，
（ｂ）前記工程（ａ）による信号処理過程でエラーが発生する場合，進行性故障条件でエラー発生が最小化されるように読出し電流Ｒｃ，低域通過フィルタ係数，及びＦＩＲフィルタタップに関するパラメータが最適化された第３の設計パラメータ値と前記第１の設計パラメータ値との平均値として設定された第２の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程と，
（ｃ）前記工程（ｂ）による信号処理過程でエラーが発生する場合，前記第３の設計パラメータ値を前記データ貯蔵システムに適用して信号処理を再実行する工程とを含むことを特徴とする，データ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法。 - 前記進行性故障条件は，隣接トラックでのオフトラック記録を故障が発生するまで実行した条件として決定することを特徴とする，請求項４に記載のデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法。
- 前記工程（ｃ）でエラーが発生する場合に，エラーの発生を知らせるデータを生成させる工程を更に含むことを特徴とする，請求項４に記載のデータ貯蔵システムの最適化された設計パラメータ適用方法。
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