JP4028906B2 - ハードディスクドライブのセクタパルス発生回路 - Google Patents
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Description
【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(Hard Disk Drive:HDD)におけるセクタパルス発生回路及び発生方法に関し、特に、欠陥除去法(Defect SwallowingMethod)を使用したHDDのセクタパルス発生回路及び発生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
HDDにおいては、原材料の不良による欠陥(Defect)、製造工程中に発生する欠陥、製品出荷時に起こる欠陥のいずれの欠陥も防ぐ必要がある。すなわち、何ら欠陥のないドライブを顧客へ提供すべきであるので、生産者側では、ドライブの性能にあまり影響しないようにして欠陥を効率的に処理する方法が要求され、これが重要な生産及び販売戦略の一つになっている。
【0003】
また、媒体記録技術の急速発展に従って実際の記録密度も急速に増加しており、以前は無視されていた媒体の小さな欠陥が目立つようになる結果、記録媒体のもつべき基本特性に対する要求がより厳格になり、コストアップの要因となっている。これを克服するために、ドライブコントローラのECC論理を利用する多様なエラー訂正方式と、ソフトウェア処理による欠陥除去方式が提示されている。ECC方式としては、図1に示すような構成のハードウェア的手法が使用される。
【0004】
図示のディスク101は、スピンドルモータ(S/M)駆動部111の制御に従い回転する。磁気ヘッドは、VCM駆動部109に従うE−ブロックアセンブリ103からディスク101上へ延設された支持アームにそれぞれ設けられる。前置増幅器105は、読出時にはいずれかのヘッドによりピックアップされたアナログ読出信号を増幅して読出/書込チャンネル(read/write channel)回路107に印加し、書込時には読出/書込チャンネル回路107から印加される符号化書込データを対応ヘッドへ出力する。読出/書込チャンネル回路107は、前置増幅器105による読出信号からデータパルスを検出しコーディングしてDDC(Disk Data Controller)119へ印加し、そしてDDC119から印加される書込データをデコーディングして前置増幅器105へ印加する。
【0005】
DDC119は、サーボ書込器から受信されるデータを読出/書込チャンネル回路107と前置増幅器105を通じてディスク101へ書込む。また、このDDC119がホストコンピュータとCPU113との間の通信をインタフェースする。バッファRAM121は、ホストコンピュータ、CPU113、読出/書込チャンネル回路107の間に伝送されるデータを一時貯蔵する。CPU113は、ホストコンピュータから受信される読出または書込命令に応答してDDC119を制御し、トラック探索及びトラック追従を制御する。ROM117に、そのCPU113の遂行プログラム及び各種設定値が貯蔵される。S/M駆動部111は、CPU113から発生されるディスク101の回転制御のための制御値に従ってスピンドルモータを駆動し、ディスク101を回転させる。ディスク信号制御部115は、CPU113の制御に基づいて読出/書込に必要な各種タイミング信号を発生し、サーボ情報をデコーディングしてCPU113に印加する。
【0006】
これによるECC方式は、ハードウェアにより次のセクタのデータを読取りながら前のセクタのエラーを同時に処理するECCOTF(ECC on the Fly )方式が使用されてきており、最近ではエラー処理範囲(ECC correction span)を効率的に拡張することに関心が集中されている。
【0007】
また、ECCOTFの場合に比べて機能面では劣るが、ソフトウェアによりエラーをより多く処理できるリードソロモンソフトウェアのECC方式も使用されている。
【0008】
上記のようなECC訂正過程を経ても欠陥のあるセクタが訂正されないとき、ドライブは、内部的に欠陥処理を行わない部分をスキップして欠陥のない位置のセクタを読出すようにし、外部的には欠陥がないかのように動作する。この欠陥をスキップする方法には、トラックやシリンダ単位で所定個数のスペアセクタを置き、欠陥セクタ直後の連続したセクタへスキップして読出す欠陥スキッピング(defect skipping) 方式、そして、スペアセクタがすでに使用されているか、スペアセクタ構造(spare sector scheme) を使用する多くのドライブで、保守シリンダ(Maintenance Cylinder)や他の空いている領域に欠陥を移動する欠陥移動(defect moving) 方式がある。
【0009】
上記の例においては、わずかのバイト(1〜7byte)に発生した欠陥のために1セクタ全体の容量(512バイト、実際にはIDフィールド、同期フィールド、ダミーパッド領域等を含めて570バイト程度である)を捨て異なる領域にスキップして読出し、さらに、欠陥を予想してドライブの全容量のうち一定部分を予備領域に設定しておかなければならないので、容量の損失が大きい。また、欠陥が発生したセクタのデータは補償する必要があるので、他の位置でデータを読出さなければならない。そして、欠陥スキッピングの場合は1セクタ分の遅れ時間が発生し、欠陥移動の場合はシーク時間と待機時間(latency time)が追加され、実質的な性能低下につながる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
欠陥スワロウイング(defect swallowing) 方式は、欠陥が発生した位置、すなわちわずかのバイトに発生した欠陥部分のみスキップし、残りの部分を使用する方式で、上記方式に比べ容量の損失が相対的に非常に少なく、多量の予備容量の確保も必要ない。また、機能の低下もわずか数μsに過ぎないので、ほとんど影響がないと言える。
【0011】
したがって本発明の目的は、欠陥が発生した地点で所定の数バイトのみスキップし、残りの正常領域を使用可能としてディスクの欠陥除去を行い、ディスク容量と機能を向上させ得るセクタパルス発生回路及び発生方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この目的のために本発明は、ハードディスクドライブのセクタパルス発生方法において、無欠陥セクタのセクタパルス発生タイミングを決めるタイム値を貯蔵すると共に欠陥発生セクタの欠陥部分相当のオフセット値を貯蔵し、そして、該欠陥発生セクタのアクセスに際しては前記欠陥部分をスキップし且つ前記オフセット値で当該欠陥発生セクタ以降のセクタに対する前記タイム値を変更してセクタパルスの発生タイミングを変えることを特徴とする。
【0013】
このために本発明によるハードディスクドライブのセクタパルス発生回路は、ディスク信号を処理するマイコンと、該マイコンに従いセクタパルス発生のためのタイム値を貯蔵する第1セクタパルス貯蔵部と、前記マイコンに従い欠陥スキップのある場合に前記タイム値を変更するためのオフセット値を貯蔵する第2セクタパルス貯蔵部と、前記マイコンに従い欠陥スキップがあることを示す分離情報をもつインデックス信号を発生するインデックス論理部と、前記マイコンに従い前記オフセット値を適用する開始セクタ値を貯蔵する開始セクタ貯蔵部と、前記マイコンに従い最終セクタ値を貯蔵する最終セクタ貯蔵部と、前記第2セクタパルス貯蔵部の出力を、前記インデックス論理部、前記開始セクタ貯蔵部、前記最終セクタ貯蔵部の各出力に従い選択するスイッチ部と、前記第1セクタパルス貯蔵部の出力と前記スイッチ部の出力とを演算する演算部と、この演算部の出力値を貯蔵する第3セクタパルス貯蔵部と、所定のクロックを発生するクロックパルス発生部と、このクロックパルス発生部の出力を計数するカウンタと、前記第3セクタパルス貯蔵部の出力と前記カウンタの出力とを比較して両値が同じかどうか検出する比較部と、この比較部の出力に従いセクタパルスを発生するセクタパルス発生部と、を備えてなることを特徴とする。この回路では、マイコンに従いスイッチ部に現在セクタ番号を知らせる現在セクタ論理部をさらに備えることもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。
【0015】
図2に本例のドライブの回路図を示す。図1との相違点は、ディスク信号制御部115における機能にある。この例のディスク信号制御部115は、アドレスADDR,ERDを受けてDDC119へインデックスパルス(INDEX PULSE) とセクタパルス(SECTOR PULSE)を提供し、DDC119の制御によりディスク101の欠陥発生地点で若干のバイトのみスキップ(skip)し、残りの正常な部分は使用可能にして欠陥除去できるようにする。
【0016】
図3は、図2のディスク信号制御部115の具体例である。HDD全体を制御するためのディスク信号を処理するマイコン301の制御に従い、第1セクタパルス貯蔵部303はセクタパルス発生のためのタイム値を貯蔵し、また第2セクタパルス貯蔵部305は、欠陥スキップのないトラックで“0”値をもつオフセット値を貯蔵する。インデックス論理部309は、マイコン301の制御下で欠陥スキップがあることを示す分離情報をもつインデックス信号を発生する。マイコン301の制御下で、開始セクタ貯蔵部310はオ フセット値を適用する開始セクタ値を貯蔵し、最終セクタ貯蔵部311は最終セクタ値を貯蔵する。
【0017】
スイッチ部306は、第2セクタパルス貯蔵部305から出力されるオフセット値を、インデックス論理部309、開始セクタ貯蔵部310、最終セクタ貯蔵部311の出力に従い選択してスイッチして加算部307へ送る。このスイッチ部306は、セクタパルス発生タイミングに従い第2セクタパルス貯蔵部305の出力選択を行う。そして加算部307が、第1セクタパルス貯蔵部303の出力とスイッチ部306の出力とを加算演算する。第3セクタパルス貯蔵部308は、その加算部307から出力されるセクタパルス発生のための最終値を貯蔵する。
【0018】
クロックパルス発生部314は所定のクロックを発生し、このクロックパルス発生部314の出力がカウンタ313で計数される。そして比較部312が、カウンタ313の出力と第3セクタパルス貯蔵部308の出力とを比較し、これら2つの値が同じであるかどうかを検出する。セクタパルス発生部316は、比較部312において2つの入力が同じであったときにセクタパルスを発生する。
【0019】
図4は、図2のディスク信号制御部115の他の具体例である。HDDの全体制御を行うマイコン301がアドレスAD0〜AD15、アドレスラッチ信号ALE、読出制御信号バーRD、書込制御信号バーWRを出力し、これにより第1セクタ論理部303からタイム値の第1セクタパルスが発生される。またマイコン301によるアドレスAD0〜AD15、アドレスラッチ信号ALE、読出制御信号バーRD、書込制御信号バーWRを受ける第2セクタ論理部305から、欠陥スキップのないトラックで“0”のオフセット信号が発生される。
【0020】
さらに、マイコン301からのアドレスAD0〜AD15、アドレスラッチ信号ALE、読出制御信号バーRD、書込制御信号バーWRにより、開始セクタ論理部310からはオフセット値を適用する開始セクタ信号、最終セクタ論理部311からは最終セクタ信号、現在セクタ論理部320からは現在セクタ信号がそれぞれ発生される。インデックス論理部309は欠陥スキップがあることを示す分離情報をもつインデックス信号を発生する。そして、スイッチ部306が、第2セクタ論理部305の出力を、インデックス論理部309、開始セクタ論理部310、最終セクタ論理部311、現在セクタ論理部320の出力に従い選択して加算部307へ送り、これに従い加算部307の加算動作が制御される。加算部307は、スイッチ部306の選択出力値を第1セクタ論理部303によるセクタパルス発生タイミングに加算する。
【0021】
この加算部307から出力される値により第3セクタ論理部308が第3セクタパルスを発生する。また、クロック端CLKの基本クロック入力によりシステムクロックがクロックパルス発生部314から発生され、カウンタ313で計数される。このカウンタ313の出力と第3セクタパルス論理部308の出力とが比較部312で比較され、両者の値が同じであれば、セクタパルス論理発生部316からセクタパルスが発生される。
【0022】
図5に示す(5a)は欠陥セクタスキッピングについて説明するもので、1トラックのインデックス(Index) からN番目のセクタにECCで訂正できない欠陥X(長さa)があるとき、後続のセクタN+1に欠陥の発生したセクタを移動して代わりに使用する状態についての説明図である。すなわち、この欠陥セクタスキッピングでは、欠陥セクタ全体を代替位置へ再指定しなければならず、物理的セクタ位置N+1のセクタが論理的セクタNとして使われ、その後続のセクタも1ずつセクタ番号が減少することになる。(5b)〜(5d)は、読出/書込動作時の読出ゲートRG、書込ゲートWGの動作タイミングに関する波形で、(5b)(5c)に示す読出ゲートRG及び(5d)に示す書込ゲートWGにより、欠陥セクタNがまるごとすべてスキップされることが分かる。読出/書込時の短い読出ゲートRGのパルス部分はIDサーチ動作を示すものである。
【0023】
本発明の欠陥スワロウイング方式を使用したときは、(5e)〜(5i)に示すようにセクタ位置が変更される。すなわち(5e)〜(5i)は、欠陥スワロウイング方式を使用したときのセクタ位置変更と読出/書込タイミングに関し説明するものである。この場合、ディスクフォーマッタ(あるいはディスクコントローラ)は欠陥部分の直前でディスク動作(読出または書込)とECC処理をしばらく停止(freezing)し、その欠陥部分をスキップした後に再同期化(re-synchronization)を図り、そしてECC処理を再開(un-freezing) してセクタの残りの部分を継続して処理する方式となる。この方式を使用する場合、スペアのデータPLLフィールド、データ同期フィールドの変化部分を設け、欠陥前後にジッタ(jitter:スピンドル速度の変化やハードウェア論理のゲート遅延による)パッド部分を設けることになる。欠陥スキップがあることを示すセクタの分離(split) 情報はIDフィールド領域に貯蔵されて利用される。
【0024】
この欠陥スワロウイング方式は、欠陥の発生した地点すなわち所定バイト(数μs〜数十μs)のみスキップし、残りの正常部分を使用する方法で、例えば、(5e)に示すように物理的セクタ位置N番目に欠陥X(長さa)が発生したとき、長さaだけスキップし、セクタNの長さを元の長さよりa′だけ長くするようにしている。したがって、後続のセクタ“N+1,N+2,…”は、元のタイミングよりa′,a″だけ遅延される。これら領域a′,a″は、a′=a″=…に設定することができ、a′=“欠陥部分a+欠陥スワロウイング処理のために必要な領域”となる。
【0025】
欠陥スワロウイング処理のために必要な領域は、(5i)に説明するように、欠陥前ジッタパッド(Jitters Pad) +欠陥後ジッタパッド(Jitters Pad) +データPLL(Data PLL)+データ同期(Data Sync) となる。例えば、8バイトの欠陥(Defects Pad) をスワロウイングするためには、ジッタパッド+欠陥パッド+ジッタパッド+PLL+同期=2+8+2+12+1=25byteとなるが、トラックスペアセクタ構造(スキーム)を使用したとすれば約570バイト(パッド含み)で1トラック当り545バイトをセーブし得る。
【0026】
このように欠陥スワロウイングを実行するためにはセクタパルス位置の再調整が必要になる。そこでまず、図3のマイコン301は、第1セクタパルス貯蔵部303にセクタパルスを発生させるためのタイム値を貯蔵させる。このタイム値は、サーボセクタ位置から読出/書込のためのセクタパルスが発生する位置までのタイム値である。そして、第2セクタパルス貯蔵部305が(5e)のa′,a″に相当するオフセット値を入れるレジスタとされ、欠陥スワロウイングのないトラックでその値を“0”とする。
【0027】
第1セクタパルス貯蔵部303の出力値はROMのテーブル(予め計算)からマイコン301によってロードされ、第2セクタパルス貯蔵部305のオフセット値もマイコン301の制御下で計算によりロードされる。オフセット値が第2セクタパルス貯蔵部305にロードされると、スイッチ部306がインデックス論理部309、開始セクタ貯蔵部310、最終セクタ貯蔵部311の出力に従い選択する。スイッチ部306は、マイコン301の制御下に予めロードされたインデックス論理部309、開始セクタ貯蔵部310、最終セクタ貯蔵部311の出力に従い第2セクタパルス貯蔵部305の出力値をスイッチし、加算部307へ伝達する。この加算部307による加算出力値が第3セクタパルス貯蔵部308に貯蔵される。第3セクタパルス貯蔵部308に記録された値は、セクタパルス発生のための最終値となる。すなわち、この値が比較部313に入力されてクロックパルス発生部314及びカウンタ313による出力値と比較され、両者の値が同じときにセクタパルス発生部316から1セクタパルスが発生されることになる。
【0028】
図4の場合も同様の過程にてセクタパルスが発生されるものであるが、この他の実施形態として、図4の第1及び第2セクタ論理部303,305と、インデックス論理部309と、開始セクタ論理部310と、最終セクタ論理部311と、現在セクタ論理部320と、スイッチ部306と、加算部307とを省略してマイコン301内にこれら機能同様のプログラムを付加し、セクタパルスをローディングするときの第1及び第2セクタ論理部303,305の出力値演算をソフト的に処理して第3セクタ論理部308へ提供する方式も可能である。この方法も、WID、ヘッダレス方式でも再フォーマット時にサーボフィールド情報に前記値を直接加算することが可能である。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、論理回路を利用して欠陥スワロウイングのためのセクタパルスを発生することができ、ディスクフォーマッタ(あるいはディスクコントローラ)で欠陥を処理するときにディスクオプション(読出/書込動作)とECC動作をしばらく停止させて欠陥部分をスキップした後さらに継続して動作させることは、サーボ情報の分離がある場合と同一の方式で処理され、マイコンとゲートアレイの簡単な追加論理のみで実現可能なので、ディスク容量や機能が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のハードディスクドライブの制御システムのブロック図。
【図2】 本発明によるハードディスクドライブの制御システムのブロック図。
【図3】 図2のディスク信号制御部115の具体例を示したブロック図。
【図4】 図2のディスク信号制御部115の他の具体例を示したブロック図。
【図5】 本発明によるセクタパルス発生タイミングについての説明図。
【符号の説明】
301 マイコン
303 第1セクタパルス貯蔵部(第1セクタ論理部)
305 第2セクタパルス貯蔵部(第2セクタ論理部)
306 スイッチ部
307 加算部
309 インデックス論理部
310 開始セクタ貯蔵部(開始セクタ論理部)
311 最終セクタ貯蔵部(最終セクタ論理部)
312 比較部
313 カウンタ
314 クロックパルス発生部
316 セクタパルス発生部(セクタパルス論理発生部)
320 現在セクタ論理部
Claims (2)
- ディスク信号を処理するマイコンと、
該マイコンに従いセクタパルス発生のためのタイム値を貯蔵する第1セクタパルス貯蔵部と、
前記マイコンに従い欠陥スキップのある場合に前記タイム値を変更するためのオフセット値を貯蔵する第2セクタパルス貯蔵部と、
前記マイコンに従い欠陥スキップがあることを示す分離情報をもつインデックス信号を発生するインデックス論理部と、
前記マイコンに従い前記オフセット値を適用する開始セクタ値を貯蔵する開始セクタ貯蔵部と、
前記マイコンに従い最終セクタ値を貯蔵する最終セクタ貯蔵部と、
前記第2セクタパルス貯蔵部の出力を、前記インデックス論理部、前記開始セクタ貯蔵部、前記最終セクタ貯蔵部の各出力に従い選択するスイッチ部と、
前記第1セクタパルス貯蔵部の出力と前記スイッチ部の出力とを加算する加算部と、
この加算部の出力値を貯蔵する第3セクタパルス貯蔵部と、
所定のクロックを発生するクロックパルス発生部と、
このクロックパルス発生部の出力を計数するカウンタと、
前記第3セクタパルス貯蔵部の出力と前記カウンタの出力とを比較して両値が同じかどうか検出する比較部と、
この比較部の出力に従いセクタパルスを発生するセクタパルス発生部と、
を備えてなり、
前記開始セクタ貯蔵部は、欠陥スキップのあるセクタを開始セクタ値として貯蔵し、
前記スイッチ部は、前記開始セクタ貯蔵部が貯蔵する前記開始セクタ値より小さいセクタに対しては前記第2セクタパルス貯蔵部が貯蔵する前記オフセット値を出力せず、前記開始セクタ貯蔵部が貯蔵する開始セクタ値以降のセクタに対しては前記第2セクタパルス貯蔵部が貯蔵するオフセット値を出力することを特徴とするハードディスクドライブのセクタパルス発生回路。 - 前記マイコンに従い前記スイッチ部に現在セクタ番号を知らせる現在セクタ論理部をさらに備える請求項1記載のセクタパルス発生回路。
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