JP3977611B2 - Disk storage device and sector replacement processing method in the same device - Google Patents

Disk storage device and sector replacement processing method in the same device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク上の欠陥セクタの代替先として当該ディスク上に確保された代替領域内の任意のセクタが割り当てられるディスク記憶装置に係り、特に代替の対象とする欠陥セクタを判別する機能を有するディスク記憶装置及び同装置におけるセクタ代替処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
記録媒体(記録メディア)にディスクを用いたディスク記憶装置において、当該ディスク上の各トラックに対するデータの記録単位はセクタ(データセクタ)と呼ばれている。もし、ディスク上のセクタの中にディフェクト(傷)等に起因した欠陥セクタが存在する場合には、ディスク上に確保された代替領域内の任意のセクタを欠陥セクタの代替セクタとして割り当てる代替処理を実行するのが一般的である。従来のディスク記憶装置では、この欠陥セクタは次のように検出される。
【0003】
まず、例えばセクタリード動作に失敗した場合、つまりセクタリードエラーとなった場合、リードリトライ(リード動作の再試行)が行われる。このリードリトライを所定回数以上行うことで正しくリードできたならば、該当するセクタは代替処理の対象となる欠陥セクタである判定される。
【0004】
欠陥セクタが検出された場合、代替領域内の任意のセクタを当該欠陥セクタの代替セクタとして割り当て、その代替セクタに、上記リードできたデータを書き込む代替処理(リアサイン処理)を行う。以後、欠陥セクタへのアクセスは代替セクタへのアクセスに置き換えられる。これにより、たとえ欠陥セクタの傷等が進行して当該セクタの内容を読むことができないような状態になったとしても、代替セクタへのアクセスが行われることにより、正しいデータを読み出すことが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディスク記憶装置で行われている上述の代替処理は、本来、ディスク記憶装置の製造段階以後に発生する傷等のメディア異常、つまり後発のメディア異常に対処するための処理である。
【0006】
ところで、例えば継続的に振動が加えられるような環境でディスク記憶装置を使用した場合には、振動を原因として例えばリード動作で所定回数以上のリトライが発生する可能性が高くなる。もし、所定回数以上のリトライが発生した場合、従来のディスク記憶装置では、リトライ回数が多いセクタは傷等のメディア異常のある後発の欠陥セクタであるとして、代替処理される。
【0007】
したがって、継続的に振動が加えられ環境での使用が多いディスク記憶装置では、多くのセクタが代替処理される。しかしながら、この代替処理されるセクタの多くは、振動を原因として所定回数以上のリトライが行われたために欠陥セクタと判定されたものであり、本来は「正常なセクタ」である。
【0008】
このように従来のディスク記憶装置では、リトライ回数が多いセクタは後発の欠陥セクタであるとして代替処理の対象としていたため、外部からの加振が多い環境で使用された場合に、本来「正常なセクタ」に対しても振動が原因で代替処理が行われてしまい、代替領域を使い切ってしまう恐れがあった。また、外部からの加振が多い環境に限らず、温度が異常に高いもしくは低い環境、または気圧が異常に高いもしくは低い環境で使用されるディスク記憶装置においても、リトライ回数が多くなりやすく、やはり「正常なセクタ」に対して代替処理が行われて、代替領域を使い切ってしまう恐れがあった。
【0009】
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、使用環境を原因としてリトライ処理が多発した結果正常なセクタに対する代替処理が発生するのを防ぎ、代替処理を適切に行うことができるディスク記憶装置及び同装置におけるセクタ代替処理方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ディスク上の欠陥セクタの代替先として当該ディスク上に確保された代替領域内の任意のセクタが割り当てられるディスク記憶装置において、このディスク記憶装置が使用される環境を検出する環境検出手段と、上記ディスク上のセクタに対するリードまたはライト動作時のリトライの回数に応じて当該セクタが欠陥セクタであるか否かを判定する第1の判定手段と、この第1の判定手段により欠陥セクタであると判定された場合、欠陥セクタと判定された原因が上記環境検出手段によって検出されるディスク記憶装置の使用環境にあるか否かを判定する第2の判定手段と、上記欠陥セクタを上記代替領域内の任意のセクタに割り当てる代替処理を実行する代替処理手段であって、欠陥セクタと判定された原因がディスク記憶装置の使用環境にあると上記第2の判定手段により判定された場合には、当該セクタは正常セクタであるとして代替処理を抑止する代替処理手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】
このように本発明においては、ディスク上のセクタに対するリードまたはライト動作時のリトライの回数に応じて欠陥セクタと判定された場合に、そのまま当該セクタを代替領域内の任意のセクタに割り当てる代替処理を実行するのではなく、欠陥セクタと判定された原因が装置の使用環境にあるか否かを判定し、装置の使用環境以外の原因で欠陥セクタと判定された場合だけ、当該セクタの代替処理を実行し、装置の使用環境が原因で欠陥セクタと判定された場合には、当該セクタは本来正常なセクタであるとして代替処理を抑止している。
【0012】
これにより、本来正常なセクタが、装置の使用環境の一時的な悪化が原因で代替処理されるのを防ぎ、代替領域が不要に消費されるのを防止できる。
【0013】
ここで、リードまたはライト動作時のリトライのうち前記環境検出手段によって検出される前記ディスク記憶装置の使用環境を原因とするリトライの回数をカウントするための環境カウンタを設け、上記第2の判定手段の判定、即ち上記第1の判定手段により欠陥セクタであると判定された原因がディスク記憶装置の使用環境にあるか否かの判定を、当該環境カウンタの値に基づいて行うとよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。
【0015】
図1は本発明の一実施形態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。
【0016】
図1の磁気ディスク装置(以下、HDDと称する)1において、11はデータが磁気記録される記録媒体としてのディスク(磁気ディスク媒体)、12はディスク11へのデータ書き込み(データ記録)及びディスク11からのデータ読み出し(データ再生)に用いられるヘッド(磁気ヘッド)である。ヘッド12は、ディスク11の各記録面に対応してそれぞれ設けられているものとする。なお、図1の構成では、単一枚のディスク11を備えたHDDを想定しているが、ディスク11が複数枚積層配置されたHDDであっても構わない。
【0017】
ディスク11の各記録面には、ユーザから利用可能なユーザ領域11aと、欠陥セクタの代替先となる代替トラックが確保された代替領域11bと、システム管理に必要な情報(システム管理情報)を保存する管理領域11cとが割り当てられている。システム管理情報は、欠陥セクタと当該セクタの代替先セクタとの対応関係を示す欠陥セクタ管理情報を含む。代替領域11bと管理領域11cとは、システムのみが使用する、つまりユーザからは見えない非ユーザ領域である。この代替領域11bと管理領域11cとを合わせた領域はシステム領域と呼ばれる。なお、管理領域11cだけがシステム領域と呼ばれることもある。
【0018】
ディスク11はスピンドルモータ(以下、SPMと称する)13により高速に回転する。ヘッド12はヘッド移動機構としてのアクチュエータ(ロータリ型ヘッドアクチュエータ)14に取り付けられており、当該アクチュエータ14の回動(角度回転)に従ってディスク11の半径方向に移動する。これにより、ヘッド12は、目標トラックの目標位置にシーク・位置決めされるようになっている。アクチュエータ14は、当該アクチュエータ14の駆動源となるボイスコイルモータ(以下、VCMと称する)15を有しており、当該VCM15により駆動される。SPM13及びVCM15は、VCM・SPMドライバ16からそれぞれ供給される駆動電流(SPM電流及びVCM電流)により駆動される。
【0019】
CPU17はHDD1の主制御部をなし、当該HDD1全体の制御及びVCM・SPMドライバ16の制御を時分割で行う。
【0020】
CPU17はCPUバス18に接続されている。CPUバス18には、CPUが実行すべきプログラム(制御プログラム)が格納されているROM19と、CPU17が使用するワーク領域、変数領域等に使用するためのRAM20と、ディスクコントローラ(以下、HDCと称する)21と、HDD1の制御に必要な諸信号の生成を行うゲートアレイ22とが接続されている。
【0021】
RAM20には、リトライカウンタ20a及び振動カウンタ20bの領域が確保されている。リトライカウンタ20aは、ディスク11からのデータリードの失敗が発生する度に1だけ減算されるダウンカウンタである。リトライカウンタ20aは、データリードの失敗の原因に無関係に必ず減算される。振動カウンタ20bは、データリードの失敗が発生し、且つ失敗した原因が振動による場合に限り1だけ加算されるアップカウンタである。
【0022】
HDC21及びゲートアレイ22は制御用のレジスタ群(図示せず)を有している。この制御用レジスタ群はCPU17のメモリ領域の一部に割り当てられており、CPU17がこの領域に対して読み出し及び書き込みを行うことでHDC21及びゲートアレイ22を制御する。
【0023】
ヘッド12はヘッドIC(ヘッドアンプ回路)23と接続されている。ヘッドIC23はヘッド12により読み出されたリード信号を増幅するリードアンプ、及びライトデータをライト電流に変換するライトアンプを有する。ヘッドIC23は、リード/ライトIC(リード/ライトチャネル)24と接続されている。リード/ライトIC24は、リード信号に対するA/D(アナログ/ディジタル)変換処理、ライトデータの符号化処理及びリードデータの復号化処理等の各種の信号処理を実行する。
【0024】
HDC21は、CPUバス18以外に、ゲートアレイ22、リード/ライトIC24、ゲートアレイ22及びバッアァRAM25にも接続されている。HDC21はまた、HDD1を利用するパーソナルコンピュータ等のホストシステム2とホストインタフェース3を介して接続されている。
【0025】
ホストシステム2からのリードコマンドの実行時には、当該コマンドにより指定されたディスク11上の領域に記録されているデータ信号がヘッド12によって読み出される。ヘッド12により読み出された信号(アナログ信号)はヘッドIC23により増幅され、リード/ライトIC24によって符号化される。HDC21は、リード/ライトIC24によって符号化されたデータをゲートアレイ22からの制御用の各信号に従って処理することにより、ホストシステム2に転送すべきデータ(リードデータ)を生成する。このデータは一旦バッファRAM25に格納されてからホストシステム2に転送される。
【0026】
ホストシステム2からのライトコマンドの実行時には、ホストシステム2からHDC21に転送されたデータ(ライトデータ)は一旦バッアァRAM25に格納された後、ゲートアレイ22からの制御用の各信号に従ってHDC21によって符号化されてリード/ライトIC24に転送される。このHDC21により符号化されたライトデータはリード/ライトIC24によって書き込み用の信号に変換され、ヘッドIC23を経由してヘッド12に導かれ、当該ヘッド12により、ディスク11の上記コマンドで指定された領域に書き込まれる。
【0027】
ゲートアレイ22には、HDD1に対して加えられる振動(加振)を検出する振動検出機構26が接続されている。この振動検出機構26での振動検出結果は定期的にゲートアレイ22に読み込まれてデジタル値に変換され、当該ゲートアレイ22内の所定の振動レジスタに保持される。
【0028】
次に、図1に示した構成のHDD1におけるコマンド処理の全体の流れについて、図2のフローチャートを参照して説明する。
HDD1内のCPU17は、装置の電源投入時等においてHDD1を起動する処理を行うと、ホストシステム2からコマンドが転送されるのを待つコマンド待ちのループに入る(ステップ101)。
【0029】
CPU17は、コマンド待ちのループでホストシステム2からコマンドが転送され、HDC21で受信されると、当該コマンドをHDC21から受け取って解釈を行う(ステップ102)。
【0030】
コマンド解釈の結果、受信したコマンドがリードコマンド以外であれば、CPU17は当該コマンドに応じた処理を行う。そしてCPU17は、コマンド処理の結果をホストシステム2に通知するための当該結果に対応した終了ステータスを設定して(ステップ120)、コマンドを終了させ(ステップ107)、しかる後にコマンド待ちループ(ステップ101)に戻る。
【0031】
一方、受信したコマンドがリードコマンドであれば、CPU17はVCM・SPMドライバ16を制御して、当該コマンドで指定されたデータが記録されているHDD1上のトラック(目標トラック)へヘッド12を移動させるシーク制御を行う(ステップ103)。そして、CPU17は上記コマンドで指定された目標トラック上の先頭セクタから順にデータを読み出すためのリード制御(ステップ104)を開始する。CPU17はこのリード制御で、HDC21からホストシステム2へのデータ転送の開始を許可し、ディスク11上の目標トラックから正常に読み出されたデータが、バッアァRAM25を介してHDC21からホストシステム2に転送されるように制御する。
【0032】
CPU17は、ホストシステム2からのリードコマンドで指定されたリード動作(ディスクリード動作)が終了すると、リード動作でエラーが発生しているか否かを確認する(ステップ105)。
【0033】
もし、エラーが発生していた場合、CPU17はHDC21からホストシステム2に通知する終了ステータスにエラーの内容を設定して(ステップ110)、コマンドを終了させ(ステップ107)、しかる後にコマンド待ちループ(ステップ101)に戻る。
【0034】
これに対し、エラーが発生していなかった場合、即ちリード動作が正常に行われた場合、CPU17は終了ステータスに正常終了を示す内容を設定して(ステップ106)、コマンドを終了させ(ステップ107)、しかる後にコマンド待ちループ(ステップ101)に戻る。
【0035】
次に、図1のHDD1における上記リード動作の詳細について、図3のフローチャートを参照して説明する。
CPU17は、リード動作の開始時に、HDC21内のアクセス開始アドレスレジスタに、ホストシステム2からのリードコマンドで指定された先頭アドレス(アクセス開始セクタアドレス)を設定する(ステップ201)。またCPU17は、RAM20上の所定領域に配置されているリトライカウンタ20a及び振動カウンタ20b(の領域)を初期化する(ステップ202)。ここではリトライカウンタ20aの初期値はリトライ回数の上限値(上限リトライ回数)Nであり、振動カウンタ20bの初期値は0である。
【0036】
本実施形態では、ディスク11からのデータリードに失敗すると、上記の回数Nを上限にリトライが行われる。RAM20内に確保されたリトライカウンタ20a及び振動カウンタ20bは、このリトライ回数の管理のためと、リアサイン実施判定とに用いられる。リアサインとは、欠陥セクタの代替先として、ディスク11に確保された代替領域11b内の任意のセクタ(空きセクタ)を割り当てることをいう。
【0037】
CPU17はリトライカウンタ20a及び振動カウンタ20bを初期設定すると、ディスク11からデータをリードするための制御を行う(ステップ203)。もし、あるセクタ(セクタブロック)からのデータリード動作中にエラーが発生し、リードエラーが検出(判定)されると(ステップ204)、CPU17はリード動作のリトライのための処理を次のように行う。
【0038】
まずCPU17は、リードエラーの原因が外部からの加振であるか否かをゲートアレイ22内の振動レジスタを参照することにより調ベる(ステップ210)。CPU17は、リードエラーの原因が外部からの加振である場合のみ、振動カウンタ20bの値を1だけインクリメントする(ステップ211)。そしてCPU17は、リトライカウンタ20aの値を、リードエラーの原因に無関係に1だけデクリメントする(ステップ212)。
【0039】
CPU17はステップ212を実行すると、当該ステップ212でのデクリメント後のリトライカウンタ20aの値が0になっているか否かを調べる(ステップ213)。もし、リトライカウンタ20aの値が0になっていないならば、CPU17はリードエラーが発生したセクタブロックに対するリトライを継続するため、ステップ203に戻ってリード動作を再度実行する。
【0040】
これに対し、リトライカウンタ20aの値が0になっている場合、CPU17はリトライをN回、つまり上限リトライ回数実行しても正しく読み出せないエラーであると判定し、HDC21からホストシステム2に通知する終了ステータスにエラーを示す内容を設定して(ステップ214)、リード動作を終了する(ステップ209)。
【0041】
また、ステップ204での状態判定(リードエラー判定)でリードエラーが発生していないことが判定されたならば、CPU17は該当するセクタブロックのリアサインを実施する必要があるか否かを次のようにして判定する。
【0042】
まずCPU17は、リトライカウンタ20aの値を読み出し、リードリトライ動作が第1の規定回数n(nはn<Nを満足する整数)以上行われたか否かを判定する(ステップ205)。もし、第1の規定回数n以上のリトライが行われていなかった場合、つまりn回以上のリトライを行うことなく、セクタブロックから正しくリードできた場合、CPU17は当該セクタは欠陥が無いと判断する。この場合、CPU17は終了ステータスに正常終了を示す内容を設定して(ステップ208)、リード動作を終了する(ステップ209)。
【0043】
一方、第1の規定回数n以上のリトライが行われていた場合、つまりn回以上のリトライを行うことでセクタブロックから正しくリードできた場合、CPU17は当該セクタブロックを欠陥セクタと仮判定する。そしてCPU17は、欠陥セクタと仮判定したセクタブロックが本当に欠陥セクタブロックであるか、或いは正常なセクタブロックであるかを判定するために、振動カウンタ20bの値を読み出し、その値が第2の規定回数m以上であるか否か、つまりn回以上のリトライのうちm回以上が振動(外部からの加振)を原因とするリトライであるか否かを判定する(ステップ206)。ここで、第1の規定回数nはN以下、即ちリトライカウンタ20aの初期値以下の値に設定され、第2の規定回数mは第1の規定回数n以下の値に設定される。
【0044】
もし、第1の規定回数n以上のリトライが行われていた場合でも、振動カウンタ20bの値から、n回以上のリトライうち第2の規定回数m以上が振動を原因とするリトライであったならば、CPU17はディスク11上の該当するセクタブロックには欠陥はなく当該セクタブロックは記録再生に適していると判断する。この場合、CPU17は終了ステータスに正常終了を示す内容を設定して(ステップ208)、リード動作を終了する(ステップ209)。
【0045】
これに対し、n回以上のリトライが行われ、且つ当該n回以上のリトライのうち振動を原因とするリトライが第2の規定回数m未満であったならば(ステップ206)、CPU17はリトライの原因が振動によるものではなく、該当するセクタブロックの傷等の欠陥によるものと判断する。この場合、CPU17は該当するセクタブロックを本当の欠陥セクタ(後発欠陥セクタ)であるとして、当該欠陥セクタにディスク11の代替領域11b内の任意の空きセクタを代替セクタとして割り当て、当該代替セクタにステップ203で正常にリードできたデータを書き込むリアサイン処理(代替処理)を実行する(ステップ207)。そしてCPU17は、終了ステータスに正常終了を示す内容を設定して(ステップ208)、リード動作を終了する(ステップ209)。
【0046】
このように本実施形態においては、n回以上のリトライで正しくリード動作が行えた場合でも、当該n回以上のリトライのうち振動を原因とするリトライがm回以上であったならば、該当するセクタブロックは正常であり記録再生に適しているとして、リアサイン処理を抑止するようにした。これにより、振動を原因とするリトライで正常なセクタに対する代替処理が発生するのを防止でき、代替領域11bが不要に消費されるのを防ぐことができる。
【0047】
なお、前記実施形態では、リード動作で目的セクタブロックからデータが正しくリードできないリードエラーの場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、ライト動作で目的セクタブロックが検出できないライトエラーの場合にも、同様に適用できる。即ち、n回以上のリトライで正しくライト動作が行えた場合でも、当該n回以上のリトライのうち振動を原因とするリトライがm回以上であったならば、該当するセクタブロックは正常で記録再生に適しているとして、リアサイン処理を抑止する。
【0048】
また、前記実施形態では、振動を原因とするリトライで正常なセクタに対する代替処理が発生するのを防止する場合について説明したが、これに限るものではない。即ち、本来は正常なセクタでありながらリトライが発生する原因には、振動以外にも種々存在する。例えば、ヘッド12の特性及びSPM13の回転精度に影響を及ぼす温度(HDD1が置かれている温度)や、ヘッド12の浮上量に影響を及ぼす気圧(HDD1が置かれている気圧)などである。つまり、温度が高すぎる、或いは低すぎる場合、気圧が高すぎる、或いは低すぎる場合等である。このように、振動以外のHDD1の使用環境でも、当該環境が規定の環境条件から外れている場合には、リトライが発生して、本来は正常なセクタでありながら代替処理が発生する恐れがある。そこで、n回以上のリトライで正しくリード/ライト動作が行えた場合でも、当該n回以上のリトライのうち使用環境を原因とするリトライがm回以上であったならば、該当するセクタは正常であり記録再生に適しているとして、リアサイン処理を抑止するようにするとよい。ここで、n,m,Nの値を、リードとライトとで別々に設定してもよい。
【0049】
以上に述べた実施形態では、本発明をHDD(磁気ディスク装置)に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、本発明は、光磁気ディスク装置などHDD以外のディスク記憶装置にも適用可能である。
【0050】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0051】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ディスク上のセクタに対するリードまたはライト動作時のリトライの回数に応じて欠陥セクタと判定された場合に、欠陥セクタと判定された原因が装置の使用環境にあるか否かを判定し、装置の使用環境が原因で欠陥セクタと判定された場合には、当該セクタは本来正常なセクタであるとして代替処理を抑止するようにしたので、本来正常なセクタが、装置の使用環境の一時的な悪化が原因で代替処理されるのを防ぎ、代替領域が不要に消費されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態におけるコマンド処理の全体の流れを説明するためのフローチャート。
【図3】同実施形態におけるリード動作の詳細を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
1…HDD(磁気ディスク装置、ディスク記憶装置)
2…ホストシステム
11…ディスク
11a…ユーザ領域
11b…代替領域
11c…管理領域
12…ヘッド
17…CPU
20…RAM
20a…リトライカウンタ
20b…振動カウンタ(環境カウンタ)
21…HDC(ディスクコントローラ)
26…振動検出機構(環境検出手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a disk storage device to which an arbitrary sector in a replacement area secured on the disk is assigned as a replacement destination of a defective sector on the disk, and particularly has a function of determining a defective sector to be replaced. The present invention relates to a disk storage device and a sector replacement processing method in the device.
[0002]
[Prior art]
In a disk storage device using a disk as a recording medium (recording medium), a data recording unit for each track on the disk is called a sector (data sector). If there are defective sectors due to defects (scratches) among the sectors on the disk, an alternative process of assigning an arbitrary sector in the alternative area secured on the disk as an alternative sector of the defective sector is performed. It is common to execute. In the conventional disk storage device, this defective sector is detected as follows.
[0003]
First, for example, when a sector read operation fails, that is, when a sector read error occurs, a read retry (retry of the read operation) is performed. If the read can be correctly performed by performing this read retry for a predetermined number of times or more, it is determined that the corresponding sector is a defective sector to be subjected to a replacement process.
[0004]
When a defective sector is detected, an arbitrary sector in the replacement area is assigned as a replacement sector of the defective sector, and a replacement process (reassignment process) for writing the read data to the replacement sector is performed. Thereafter, access to the defective sector is replaced with access to the alternative sector. As a result, even if the defect of the defective sector progresses and the contents of the sector cannot be read, correct data can be read by accessing the alternative sector. Become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described alternative processing performed in the conventional disk storage device is processing for dealing with media abnormality such as scratches occurring after the manufacturing stage of the disk storage device, that is, subsequent media abnormality.
[0006]
By the way, for example, when the disk storage device is used in an environment in which vibration is continuously applied, there is a high possibility that retry will occur more than a predetermined number of times due to the vibration. If retries occur more than a predetermined number of times, in the conventional disk storage device, a sector with a large number of retries is replaced as a subsequent defective sector having a media abnormality such as a scratch.
[0007]
Accordingly, in a disk storage device that is continuously vibrated and frequently used in an environment, many sectors are replaced. However, many of the sectors subjected to the replacement process are determined to be defective sectors because of retrying more than a predetermined number of times due to vibration, and are originally “normal sectors”.
[0008]
As described above, in a conventional disk storage device, since a sector with a large number of retries is a target for substitution processing because it is a subsequent defective sector, when used in an environment with a lot of external vibration, The substitution process is also performed on the “sector” due to vibration, and there is a possibility that the substitution area may be used up. In addition, not only in environments where there is a lot of external vibration, but also in disk storage devices used in environments where the temperature is abnormally high or low, or where the atmospheric pressure is abnormally high or low, the number of retries tends to increase. There is a possibility that the replacement process is performed on the “normal sector” and the replacement area is used up.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent substitution processing for normal sectors from occurring as a result of frequent retry processing due to the use environment, and to perform substitution processing appropriately. To provide a disk storage device and a sector replacement processing method in the same device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an environment detection means for detecting an environment in which a disk storage device is used in a disk storage device to which an arbitrary sector in an alternative area secured on the disk is assigned as a replacement destination of a defective sector on the disk. And a first determination means for determining whether or not the sector is a defective sector according to the number of retries during a read or write operation on the sector on the disk, and the first determination means If it is determined that there is a second sector, the second sector is determined to determine whether the cause of the defective sector is in the usage environment of the disk storage device detected by the environment detector; An alternative processing means for executing an alternative process assigned to an arbitrary sector in an area, wherein the cause determined as a defective sector is a disk storage device If it is determined by the in use environment said second determination means, the sector is characterized in that a substitute processing means for suppressing the alternative process as a normal sector.
[0011]
As described above, according to the present invention, when a defective sector is determined according to the number of retries during a read or write operation on a sector on the disk, an alternative process of assigning the sector as it is to an arbitrary sector in the alternative area is performed. Instead of executing, it is determined whether or not the cause determined as the defective sector is in the use environment of the device, and the replacement process of the sector is performed only when it is determined as the defective sector due to a cause other than the use environment of the device. If the sector is determined to be a defective sector due to the use environment of the apparatus, the replacement process is suppressed because the sector is originally a normal sector.
[0012]
As a result, it is possible to prevent the originally normal sector from being subjected to the replacement process due to temporary deterioration of the use environment of the apparatus, and to prevent the replacement area from being consumed unnecessarily.
[0013]
Here, an environment counter is provided for counting the number of retries caused by the use environment of the disk storage device detected by the environment detection unit during the retry in the read or write operation, and the second determination unit This determination, that is, whether or not the cause of the defective sector being determined by the first determining means is in the usage environment of the disk storage device, may be determined based on the value of the environment counter.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments in which the present invention is applied to a magnetic disk apparatus will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnetic disk apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0016]
In the magnetic disk device (hereinafter referred to as HDD) 1 in FIG. 1, 11 is a disk (magnetic disk medium) as a recording medium on which data is magnetically recorded, 12 is data writing (data recording) to the disk 11 and disk 11 This is a head (magnetic head) used for reading data from (reproducing data) from. The head 12 is provided corresponding to each recording surface of the disk 11. In the configuration of FIG. 1, an HDD including a single disk 11 is assumed, but an HDD in which a plurality of disks 11 are stacked may be used.
[0017]
On each recording surface of the disk 11, a user area 11a that can be used by a user, a replacement area 11b in which a replacement track as a replacement destination of a defective sector is secured, and information (system management information) necessary for system management are stored. Management area 11c to be assigned. The system management information includes defective sector management information indicating a correspondence relationship between the defective sector and a replacement destination sector of the sector. The alternative area 11b and the management area 11c are non-user areas that are used only by the system, that is, not visible to the user. An area obtained by combining the alternative area 11b and the management area 11c is called a system area. Only the management area 11c may be referred to as a system area.
[0018]
The disk 11 is rotated at high speed by a spindle motor (hereinafter referred to as SPM) 13. The head 12 is attached to an actuator (rotary head actuator) 14 as a head moving mechanism, and moves in the radial direction of the disk 11 according to the rotation (angular rotation) of the actuator 14. As a result, the head 12 is sought and positioned at the target position of the target track. The actuator 14 has a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) 15 that is a driving source of the actuator 14, and is driven by the VCM 15. The SPM 13 and the VCM 15 are driven by drive currents (SPM current and VCM current) respectively supplied from the VCM / SPM driver 16.
[0019]
The CPU 17 serves as a main control unit of the HDD 1 and controls the entire HDD 1 and the VCM / SPM driver 16 in a time-sharing manner.
[0020]
The CPU 17 is connected to the CPU bus 18. The CPU bus 18 includes a ROM 19 that stores a program (control program) to be executed by the CPU, a RAM 20 that is used as a work area and a variable area that the CPU 17 uses, and a disk controller (hereinafter referred to as HDC). ) 21 and a gate array 22 for generating various signals necessary for controlling the HDD 1 are connected.
[0021]
In the RAM 20, areas for a retry counter 20a and a vibration counter 20b are secured. The retry counter 20a is a down counter that is decremented by one every time a data read failure from the disk 11 occurs. The retry counter 20a is always subtracted regardless of the cause of the data read failure. The vibration counter 20b is an up-counter that is incremented by 1 only when data read failure occurs and the cause of the failure is vibration.
[0022]
The HDC 21 and the gate array 22 have a control register group (not shown). This control register group is assigned to a part of the memory area of the CPU 17, and the CPU 17 controls the HDC 21 and the gate array 22 by reading and writing to this area.
[0023]
The head 12 is connected to a head IC (head amplifier circuit) 23. The head IC 23 has a read amplifier that amplifies a read signal read by the head 12 and a write amplifier that converts write data into a write current. The head IC 23 is connected to a read / write IC (read / write channel) 24. The read / write IC 24 executes various signal processing such as A / D (analog / digital) conversion processing, write data encoding processing, and read data decoding processing for the read signal.
[0024]
In addition to the CPU bus 18, the HDC 21 is connected to a gate array 22, a read / write IC 24, a gate array 22, and a buffer RAM 25. The HDC 21 is also connected via a host interface 3 to a host system 2 such as a personal computer that uses the HDD 1.
[0025]
When a read command is executed from the host system 2, the data signal recorded in the area on the disk 11 designated by the command is read by the head 12. A signal (analog signal) read by the head 12 is amplified by the head IC 23 and encoded by the read / write IC 24. The HDC 21 processes the data encoded by the read / write IC 24 according to each control signal from the gate array 22 to generate data (read data) to be transferred to the host system 2. This data is once stored in the buffer RAM 25 and then transferred to the host system 2.
[0026]
When executing a write command from the host system 2, the data (write data) transferred from the host system 2 to the HDC 21 is temporarily stored in the buffer RAM 25 and then encoded by the HDC 21 in accordance with each control signal from the gate array 22. And transferred to the read / write IC 24. The write data encoded by the HDC 21 is converted into a signal for writing by the read / write IC 24, guided to the head 12 via the head IC 23, and the area designated by the command of the disk 11 by the head 12. Is written to.
[0027]
A vibration detection mechanism 26 that detects vibration (vibration) applied to the HDD 1 is connected to the gate array 22. The vibration detection result by the vibration detection mechanism 26 is periodically read into the gate array 22 and converted into a digital value, and held in a predetermined vibration register in the gate array 22.
[0028]
Next, an overall flow of command processing in the HDD 1 having the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the CPU 17 in the HDD 1 performs processing for starting the HDD 1 when the apparatus is turned on, etc., the CPU 17 enters a command wait loop waiting for a command to be transferred from the host system 2 (step 101).
[0029]
When the command is transferred from the host system 2 and received by the HDC 21 in a command waiting loop, the CPU 17 receives the command from the HDC 21 and interprets it (step 102).
[0030]
As a result of command interpretation, if the received command is other than a read command, the CPU 17 performs processing according to the command. Then, the CPU 17 sets an end status corresponding to the result for notifying the host system 2 of the result of command processing (step 120), ends the command (step 107), and then waits for a command waiting loop (step 101). Return to).
[0031]
On the other hand, if the received command is a read command, the CPU 17 controls the VCM / SPM driver 16 to move the head 12 to a track (target track) on the HDD 1 in which data designated by the command is recorded. Seek control is performed (step 103). Then, the CPU 17 starts read control (step 104) for sequentially reading data from the head sector on the target track designated by the command. With this read control, the CPU 17 permits the start of data transfer from the HDC 21 to the host system 2, and data normally read from the target track on the disk 11 is transferred from the HDC 21 to the host system 2 via the buffer RAM 25. To be controlled.
[0032]
When the read operation (disk read operation) designated by the read command from the host system 2 is completed, the CPU 17 checks whether or not an error has occurred in the read operation (step 105).
[0033]
If an error has occurred, the CPU 17 sets the error content in the end status notified from the HDC 21 to the host system 2 (step 110), ends the command (step 107), and then waits for a command waiting loop ( Return to step 101).
[0034]
On the other hand, if no error has occurred, that is, if the read operation has been performed normally, the CPU 17 sets the content indicating normal termination in the termination status (step 106) and terminates the command (step 107). Thereafter, the process returns to the command wait loop (step 101).
[0035]
Next, details of the read operation in the HDD 1 of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
At the start of the read operation, the CPU 17 sets the head address (access start sector address) designated by the read command from the host system 2 in the access start address register in the HDC 21 (step 201). Further, the CPU 17 initializes the retry counter 20a and the vibration counter 20b (regions thereof) arranged in a predetermined region on the RAM 20 (step 202). Here, the initial value of the retry counter 20a is an upper limit value (the upper limit retry number) N of the number of retries, and the initial value of the vibration counter 20b is 0.
[0036]
In the present embodiment, if data read from the disk 11 fails, a retry is performed with the number N as the upper limit. The retry counter 20a and the vibration counter 20b secured in the RAM 20 are used for managing the number of retries and for performing the reassignment determination. Reassignment means assigning an arbitrary sector (empty sector) in the replacement area 11b secured on the disk 11 as a replacement destination of the defective sector.
[0037]
When the CPU 17 initializes the retry counter 20a and the vibration counter 20b, the CPU 17 performs control for reading data from the disk 11 (step 203). If an error occurs during a data read operation from a certain sector (sector block) and a read error is detected (determined) (step 204), the CPU 17 performs processing for retrying the read operation as follows. Do.
[0038]
First, the CPU 17 checks whether or not the cause of the read error is external vibration by referring to the vibration register in the gate array 22 (step 210). The CPU 17 increments the value of the vibration counter 20b by 1 only when the cause of the read error is external vibration (step 211). Then, the CPU 17 decrements the value of the retry counter 20a by 1 regardless of the cause of the read error (step 212).
[0039]
When executing the step 212, the CPU 17 checks whether or not the value of the retry counter 20a after the decrement in the step 212 is 0 (step 213). If the value of the retry counter 20a is not 0, the CPU 17 returns to step 203 to execute the read operation again in order to continue retrying the sector block in which the read error has occurred.
[0040]
On the other hand, when the value of the retry counter 20a is 0, the CPU 17 determines that the error cannot be read correctly even if the retry is executed N times, that is, the upper limit retry count, and notifies the host system 2 from the HDC 21. The contents indicating the error are set in the end status to be executed (step 214), and the read operation is ended (step 209).
[0041]
If it is determined in step 204 that no read error has occurred in the state determination (read error determination), the CPU 17 determines whether or not the corresponding sector block needs to be reassigned as follows. Judgment.
[0042]
First, the CPU 17 reads the value of the retry counter 20a, and determines whether or not the read retry operation has been performed for the first specified number of times n (n is an integer satisfying n <N) (step 205). If the first specified number of times n or more has not been retried, that is, if the data can be read correctly from the sector block without performing n or more retries, the CPU 17 determines that the sector is not defective. . In this case, the CPU 17 sets the content indicating normal end in the end status (step 208), and ends the read operation (step 209).
[0043]
On the other hand, when retrying has been performed for the first specified number of times n or more, that is, when reading has been correctly performed from the sector block by performing retrying n times or more, the CPU 17 temporarily determines that the sector block is a defective sector. Then, the CPU 17 reads the value of the vibration counter 20b in order to determine whether the sector block tentatively determined as a defective sector is a defective sector block or a normal sector block, and the value is the second specified value. It is determined whether or not the number of times is greater than or equal to m, that is, whether or not m times or more of n or more retries are caused by vibration (external vibration) (step 206). Here, the first specified number of times n is set to N or less, that is, a value equal to or less than the initial value of the retry counter 20a, and the second specified number of times m is set to a value equal to or less than the first specified number of times n.
[0044]
Even if retries of the first specified number of times n or more have been performed, from the value of the vibration counter 20b, out of the retries of n times or more, the second specified number of times m or more is a retry caused by vibration. For example, the CPU 17 determines that the corresponding sector block on the disk 11 is not defective and that the sector block is suitable for recording and reproduction. In this case, the CPU 17 sets the content indicating normal end in the end status (step 208), and ends the read operation (step 209).
[0045]
On the other hand, if the retry is performed n times or more and the retry due to vibration is less than the second specified number m of the n or more retries (step 206), the CPU 17 It is determined that the cause is not due to vibration but due to a defect such as a scratch on the corresponding sector block. In this case, the CPU 17 assumes that the corresponding sector block is a real defective sector (subsequent defective sector), assigns an arbitrary empty sector in the alternative area 11b of the disk 11 to the defective sector, and steps to the alternative sector. A reassign process (alternative process) for writing data that has been successfully read in 203 is executed (step 207). Then, the CPU 17 sets the content indicating normal end in the end status (step 208), and ends the read operation (step 209).
[0046]
As described above, in the present embodiment, even when a read operation can be correctly performed with n or more retries, if the number of retries caused by vibration among the n or more retries is m or more, this is true. Since the sector block is normal and suitable for recording and reproduction, reassignment processing is suppressed. Thereby, it is possible to prevent a substitute process for a normal sector from occurring due to a retry caused by vibration, and to prevent the substitute area 11b from being consumed unnecessarily.
[0047]
In the above embodiment, the case of a read error in which data cannot be correctly read from the target sector block in the read operation has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be similarly applied to a write error in which a target sector block cannot be detected by a write operation. That is, even if the write operation can be performed correctly with n or more retries, if the retry due to vibration is m times or more among the n or more retries, the corresponding sector block is normal and is recorded / reproduced. The reassignment process is suppressed as it is suitable.
[0048]
In the above-described embodiment, a case has been described in which a substitute process for a normal sector is prevented from occurring due to a retry caused by vibration. However, the present invention is not limited to this. In other words, there are various reasons other than vibrations that cause a retry even though it is normally a normal sector. For example, there are a temperature that affects the characteristics of the head 12 and the rotational accuracy of the SPM 13 (temperature at which the HDD 1 is placed), an atmospheric pressure that affects the flying height of the head 12 (atmospheric pressure at which the HDD 1 is placed), and the like. That is, when the temperature is too high or too low, the atmospheric pressure is too high, or too low. As described above, even in an environment where the HDD 1 is used other than the vibration, if the environment is out of the specified environmental conditions, a retry may occur, and an alternative process may occur although it is normally a normal sector. . Therefore, even if a read / write operation can be performed correctly with n or more retries, if the number of retries due to the use environment is m or more during the n or more retries, the corresponding sector is normal. It is preferable to suppress the reassignment process as being suitable for recording and reproduction. Here, the values of n, m, and N may be set separately for reading and writing.
[0049]
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to an HDD (magnetic disk device) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to a disk storage device other than an HDD such as a magneto-optical disk device. Applicable.
[0050]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not deviate from the summary. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
[0051]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, when a sector is determined as a defective sector according to the number of retries during a read or write operation on a sector on the disk, the cause of the determination as a defective sector is the use environment of the apparatus. If the sector is determined to be a defective sector due to the use environment of the apparatus, the replacement process is suppressed because the sector is originally a normal sector. However, it is possible to prevent substitution processing due to temporary deterioration of the use environment of the apparatus, and to prevent the substitution area from being consumed unnecessarily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnetic disk device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the overall flow of command processing in the embodiment;
FIG. 3 is a flowchart for explaining details of a read operation in the embodiment;
[Explanation of symbols]
1 HDD (magnetic disk device, disk storage device)
2 ... Host system 11 ... Disk 11a ... User area 11b ... Alternative area 11c ... Management area 12 ... Head 17 ... CPU
20 ... RAM
20a ... retry counter 20b ... vibration counter (environment counter)
21 ... HDC (disk controller)
26. Vibration detection mechanism (environment detection means)

Claims (2)

ディスク上の欠陥セクタの代替先として当該ディスク上に確保された代替領域内の任意のセクタが割り当てられるディスク記憶装置において、
前記ディスク記憶装置に加えられる振動を検出する振動検出手段と、
前記ディスク上のセクタに対するリード動作でエラーが発生した場合に、上限リトライ回数の範囲で当該リード動作のリトライを制御するリトライ制御手段と、
前記リード動作のリトライでエラーが発生する都度、前記振動検出手段によって振動が検出されているかを調べ、振動が検出されている場合に、エラーの原因が振動にあると判定する第1の判定手段と、
前記リード動作のリトライの期間において、エラーの原因が振動にあると前記第1の判定手段によって判定された回数をカウントする振動カウンタと、
前記リード動作のリトライの期間において、第1の規定回数未満のリトライで前記セクタから正常にデータがリードできた場合に、当該セクタが正常セクタであると判定し、前記第1の規定回数以上のリトライで前記セクタから正常にデータがリードできた場合には、その際の前記振動カウンタの値が、前記第1の規定回数よりも少ない第2の規定回数以上であるかを判定することによって、当該セクタが、正常セクタであるか、或いは当該セクタに前記代替領域内の任意のセクタを割り当てる代替処理の対象となる欠陥セクタであるかを判定する第2の判定手段と、
前記第2の判定手段によって欠陥セクタであると判定されたセクタの代替先として前記代替領域内の任意のセクタ割り当てて、当該任意のセクタに、前記欠陥セクタであると判定されたセクタから前記リトライで正常にリードされたデータを書き込む代替処理を実行する代替処理手段と、
前記上限リトライ回数のリトライでも正常にデータがリードできなかった場合、ホストシステムにエラーを通知するための終了ステータスを設定する終了ステータス設定手段と
を具備することを特徴とするディスク記憶装置。
In a disk storage device to which an arbitrary sector in an alternative area secured on the disk is assigned as a replacement destination of a defective sector on the disk,
Vibration detecting means for detecting vibration applied to the disk storage device;
Retry control means for controlling the retry of the read operation within the range of the upper limit retry count when an error occurs in the read operation for the sector on the disk;
Whenever an error occurs in the retry of the read operation, it is checked whether or not vibration is detected by the vibration detecting unit, and when the vibration is detected, the first determining unit determines that the cause of the error is vibration. When,
A vibration counter that counts the number of times determined by the first determination means that the cause of the error is vibration during the retry period of the read operation;
In the retry period of the read operation, when data can be normally read from the sector with a retry less than the first specified number of times, it is determined that the sector is a normal sector, and the data exceeds the first specified number of times. When data can be normally read from the sector by retrying, by determining whether the value of the vibration counter at that time is equal to or more than a second specified number of times less than the first specified number of times, Second determination means for determining whether the sector is a normal sector or a defective sector to be subjected to a replacement process in which an arbitrary sector in the replacement area is assigned to the sector ;
An arbitrary sector in the replacement area is assigned as a replacement destination of the sector determined to be a defective sector by the second determination means, and the sector determined to be the defective sector is assigned to the arbitrary sector. An alternative processing means for executing an alternative process of writing data read normally by retry ;
An end status setting means for setting an end status for notifying the host system of an error when data cannot be read normally even after retrying the upper limit retry count .
ディスク上の欠陥セクタの代替先として当該ディスク上に確保された代替領域内の任意のセクタを割り当てるディスク記憶装置におけるセクタ代替処理方法において、
前記ディスク上のセクタに対するリード動作でエラーが発生した場合に、上限リトライ回数の範囲で当該リード動作のリトライを実行するステップと、
前記リード動作のリトライでエラーが発生する都度、前記ディスク記憶装置に設けられた振動検出手段によって前記ディスク記憶装置に加えられる振動が検出されているかを調べ、振動が検出されている場合に、エラーの原因が振動にあると判定するステップと、
前記リード動作のリトライの期間において、エラーの原因が振動にあると判定され都度、前記ディスク記憶装置に設けられた振動カウンタをインクリメントするステップと、
前記リード動作のリトライの期間において、第1の規定回数未満のリトライで前記セクタから正常にデータがリードできた場合に、当該セクタが正常セクタであると判定するステップと、
前記第1の規定回数以上のリトライで前記セクタから正常にデータがリードできた場合には、その際の前記振動カウンタの値が、前記第1の規定回数よりも少ない第2の規定回数以上であるかを判定することによって、当該セクタが、正常セクタであるか、或いは当該セクタに前記代替領域内の任意のセクタを割り当てる代替処理の対象となる欠陥セクタであるかを判定するステップと、
前記欠陥セクタであると判定されたセクタの代替先として前記代替領域内の任意のセクタを割り当てて、当該任意のセクタに、前記欠陥セクタであると判定されたセクタから前記リトライで正常にリードされたデータを書き込む代替処理を実行するステップと
前記上限リトライ回数のリトライでも正常にデータがリードできなかった場合、ホストシステムにエラーを通知するための終了ステータスを設定するステップと
を具備することを特徴とするディスク記憶装置におけるセクタ代替処理方法。
In a sector replacement processing method in a disk storage device that allocates an arbitrary sector in a replacement area secured on the disk as a replacement destination of a defective sector on the disk,
When an error occurs in a read operation on a sector on the disk, executing a retry of the read operation within a range of the upper limit number of retries;
Each time an error occurs due to the retry of the read operation, it is checked whether vibration applied to the disk storage device is detected by the vibration detection means provided in the disk storage device, and if vibration is detected, an error is detected. Determining that the cause of the vibration is vibration,
Incrementing a vibration counter provided in the disk storage device each time it is determined that the cause of the error is vibration during the retry period of the read operation;
Determining that the sector is a normal sector when data can be normally read from the sector with a retry less than the first specified number of times during the retry period of the read operation;
When data can be normally read from the sector by retrying the first specified number of times or more, the value of the vibration counter at that time is equal to or more than the second specified number of times less than the first specified number of times. Determining whether the sector is a normal sector or a defective sector to be subjected to a replacement process in which an arbitrary sector in the replacement area is assigned to the sector;
The assign any sector in the alternate area as an alternative destination of the determined sector to be the defective sector, to the arbitrary sector successfully be read by the retry from the determined sector to be the defective sector Executing an alternative process of writing the data ,
A step of setting an end status for notifying the host system of an error when data cannot be read normally even after retrying the upper limit retry count; and
A sector replacement processing method in a disk storage device comprising :
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