JP4533960B2 - 記憶装置および情報処理装置 - Google Patents

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Description

本発明はキャッシュを含む記憶装置および同記憶装置を備えた情報処理装置に関する。
近年、ノートブックタイプやデスクトップタイプ等、様々な種類のパーソナルコンピュータが広く利用されている。多くのパーソナルコンピュータは、外部記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を搭載している。
また、最近では、ＨＤＤのレスポンス性を向上させるために、キャッシュとして機能する不揮発性メモリを内蔵したいわゆるハイブリッドＨＤＤに関する提案も種々なされている。
ＨＤＤのような記憶装置の電力消費を低減するための技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。この特許文献１に開示された外部記憶装置は、ホスト装置から外部記憶装置に対するアクセスが一定時間無い場合、スピンドルモータをオフする。
特開平１１−３０６６６４号公報
スピンドルモータをオフすることにより、外部記憶装置の電力消費を低減することが出来る。しかしながら、スピンドルモータがオフされている状態でホスト装置からアクセス要求が来た場合には、スピンドルモータをオンしてディスク記憶媒体が定常回転速度で回転し始めるまで、ディスク記憶媒体に対するアクセスを待たなければならない。したがって、スピンドルモータを頻繁にオフすることは、外部記憶装置のレスポンス性を低下させる要因となり得る。
よって、電力消費を犠牲にしてレスポンス性を優先するユーザと、レスポンス性を犠牲にして電力消費の低減を優先するユーザの両方の要望に応えられる新たな機能の実現が必要である。
本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、ディスク記憶媒体の回転停止および回転開始に関する制御を細やかに実行することができる記憶装置および情報処理装置を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明の記憶装置は、ディスク記憶媒体と、前記ディスク記憶媒体からリードされたデータを格納するキャッシュメモリと、ホスト装置からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが前記キャッシュメモリに格納されているか否かを判定し、前記判定結果に応じて前記キャッシュメモリおよび前記ディスク記憶媒体を選択的にアクセスするキュッシュ制御手段と、メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第１モードと、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第２モードとを有し、前記ホスト装置からの要求に応じて選択された前記第１モードおよび第２モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を停止する処理を実行し、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態でメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第３モードと、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態で、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第４モードとを有し、前記ホスト装置からの要求に応じて選択された前記第３モードおよび第４モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を開始する処理を実行する電力管理手段とを具備することを特徴とする。
また、本発明の記憶装置は、ディスク記憶媒体と、前記ディスク記憶媒体からリードされたデータを格納するキャッシュメモリと、ホスト装置からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが前記キャッシュメモリに格納されているか否かを判定し、前記判定結果に応じて前記キャッシュメモリおよび前記ディスク記憶媒体を選択的にアクセスするキュッシュ制御手段と、メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止し、且つ前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態でメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第１の処理と、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止し、且つ前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態で前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第２の処理の一方を前記ホスト装置からの要求に応じて選択し、選択した処理を実行する電力管理手段とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、ディスク記憶媒体の回転停止および回転開始に関する制御を細やかに実行することができる。
本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図。 同実施形態の情報処理装置内の記憶装置に設けられた制御部の構成を示すブロック図。 図２の制御部が有する、スタンバイタイマの起点に関する２つのモードとディスク記憶媒体のスピンアップトリガに関する２つのモードを説明するための図。 図２の制御部によって実行されるスタンバイ制御処理を説明するための図。 図２の制御部によって実行される、性能優先モード（Ａ０，Ｂ０）時のスタンバイ制御処理の手順を説明するフローチャート。 図２の制御部によって実行される、省電力優先モード（Ａ１，Ｂ１）時のスタンバイ制御処理の手順を説明するフローチャート。 図２の制御部によって実行されるスピンダウン制御処理の手順を説明するフローチャート。 図２の制御部によって実行されるスピンアップ制御処理の手順を説明するフローチャート。 同実施形態の情報処理装置の外観を示す斜視図。 同実施形態の情報処理装置のシステム構成を示すブロック図。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る記憶装置の構成例を説明する。この記憶装置は、例えば、ＡＴＡ規格に準拠したストレージデバイス１２として実現されている。このストレージデバイス１２は、例えば、ハイブリッドハードディスクドライブ（ハイブリッドＨＤＤ）として機能する。ハイブリッドＨＤＤは、ハードディスク（ディスク記憶媒体）と、このディスク記憶媒体のキャッシュとして機能する不揮発性メモリとを含むディスクドライブである。
このストレージデバイス１２は、サーバ、パーソナルコンピュータといった情報処理装置１の外部記憶装置として機能するドライブ装置である。情報処理装置１の情報処理装置本体内には、ホスト装置１１とストレージデバイス１２とが設けられる。ホスト装置１１は情報処理装置１のコアユニットであり、各種プログラムを実行するＣＰＵ、およびメモリ等から構成される。ストレージデバイス１２は、シリアルＡＴＡのようなＡＴＡインタフェースを介してホスト装置１１に接続される。
ストレージデバイス１２は、ＡＴＡコントローラ（ＡＴＡＣ：AT Attachment Controller）２０１、制御部２０２、揮発性メモリ２０３、不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２０５、ハードディスク２０６等を有している。制御部２０２は、ストレージデバイス１２内の各部を制御するマイクロプロセッサである。ＡＴＡＣ２０１は、ＡＴＡインタフェース介してホスト装置１１との通信を実行するホストインタフェースである。ＨＤＣ２０５は、ハードディスク２０６を制御するコントローラである。
不揮発性メモリ２０４は例えばＮＡＮＤフラッシュメモリから構成されている。揮発性メモリ２０３は例えばＤＲＡＭから構成されている。
ハードディスク２０６はディスク記憶媒体である。具体的には、ハードディスク２０６は、ディスク記憶媒体２０６、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２０７、ヘッド２０８、アクチュエータ２０９、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２１０等を備える。ＳＰＭ２０７はディスク記憶媒体２０６を回転させ、アクチュエータ２０９及びＶＣＭ２１０はヘッド２０８をディスク記憶媒体２０６の半径方向に移動させるヘッド駆動機構である。
揮発性メモリ２０３はホスト装置１１からのライトデータまたはホスト装置１１に読み出すべきリードデータを一時的に格納するためのデータバッファとして機能する。不揮発性メモリ２０４は、ハードディスク（ディスク記憶媒体）２０６のキャッシュとして機能するキャッシュメモリ（不揮発性キャッシュメモリ）である。不揮発性メモリ２０４は、ハードディスク２０６からリードされたデータを格納する。また、不揮発性メモリ２０４は、ホスト装置１１に対して高速に転送すべき特定のデータのセットを恒常的に格納することもできる。すなわち、通常は、ソフトウェア（オペレーティングシステム内のカーネル、デバイスドライバ、アプリケーションプログラム、等）及びユーザデータの全てがハードディスク２０６にのみ格納されるが、本実施形態においては、それらソフトウェアの一部のコピー、またはハードディスク２０６に格納されたユーザデータの一部のコピー等を、不揮発性メモリ２０４に、ホスト装置１１に対して高速にリードすべきデータとして恒常的に格納しておくことができる。不揮発性メモリ２０４に恒常的に保持されるデータは、pinnedデータと称されることもある。
不揮発性メモリ２０４にハードディスク２０６内のどのデータを格納すべきであるかは、ホスト装置１１が指定することができる。制御部２０２は、ホスト装置１１によって指定された各論理ブロックアドレス（ＬＢＡ）に対応するデータをハードディスク２０６から不揮発性メモリ２０４にロードする。ロードされたデータは、不揮発性メモリ２０４上に恒常的に保持され得る。また、オペレーティングシステムのブートアップの開始から完了までのような所定の期間中にホスト装置１１から発行される各リードコマンドに応じてハードディスク２０６からリードされるデータを、不揮発性メモリ２０４上にpinnedデータとして格納してもよい。
不揮発性メモリ２０４はハードディスク２０６よりもデータの読み出し速度が速いので、不揮発性メモリ２０４をハードディスク２０６のキャッシュとして機能させることにより、本ストレージデバイス１２のレスポンス性能を向上させることができる。
次に、図２を参照して、制御部２０２の構成及び動作を説明する。
制御部２０２は、キャッシュ制御部３００及びパワーマネージメント制御部３０１を有する。キャッシュ制御部３００は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンド（例えば、データリードコマンド、データライトコマンド）によって指定されたデータが不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４に格納されているか否かを判定し、この判定結果に応じて、不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４およびハードディスク２０６を選択的にアクセスする。
メディアアクセスコマンドに含まれるＬＢＡに対応するデータが不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４に存在する場合（キャッシュヒット）、キャッシュ制御部３００は、不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４に対するアクセス（リードアクセスまたはライトアクセス）を実行し、ハードディスク２０６に対するアクセスは実行しない。
一方、メディアアクセスコマンドに含まれるＬＢＡに対応するデータが不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４に存在しない場合（キャッシュミス）、キャッシュ制御部３００は、ハードディスク２０６に対するアクセスを実行する。メディアアクセスコマンドがリードコマンドであれば、ハードディスク２０６からデータがリードされる。リードデータは不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４に格納されるとともに、ホスト装置１１に送出される。
また、キャッシュ制御部３００は、ハードディスク２０６に格納されている所定のデータのセットを、不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４にpinnedデータとして格納する処理も実行する。例えば、キャッシュ制御部３００は、ある特定のＬＢＡ範囲内に属するデータのセット、使用頻度の高いデータのセット、ブート期間中にハードディスク２０６からリードされたデータのセット等を、不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）２０４にpinnedデータとして格納することができる。
パワーマネージメント制御部３０１はストレージデバイス１２の電力消費を低減するための電力管理処理を実行する。このパワーマネージメント制御部３０１は、ストレージデバイス１２に対するアクセス状況に基づいて、ハードディスク（ディスク記憶媒体）２０６の回転を停止する処理およびハードディスク（ディスク記憶媒体）２０６の回転を開始する処理を実行する。具体的には、パワーマネージメント制御部３０１は、ハードディスク２０６を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）２０７をオン又はオフにする制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する。ＨＤＣ２０５は、受け取った制御信号に基づいてＳＰＭ２０７をオン又はオフする。
パワーマネージメント制御部３０１は、スタンバイ制御部３１１、スタンバイタイマ３１２、及び制御レジスタ３１３から構成される。スタンバイ制御部３１１は、スタンバイタイマ３１２をスタート（またはリスタート）させる処理と、スタンバイタイマ３１２からのタイムアウト信号に応答してＳＰＭ２０７をオフする処理を実行する。スタンバイタイマ３１２をスタートさせる起点としては、ホスト装置１１からの最後のメディアアクセスコマンドの受信時点（第１モード）と、ホスト装置１１からのハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドの受信時点（第２モード）とを選択的に使用することができる。第１モードまたは第２モードのどちらを使用するかは、ホスト装置１１が指定することが出来る。モードを指定する情報は制御レジスタ３１３に設定される。
ハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドは、不揮発性メモリ２０４に格納されていないデータを指定するメディアアクセスコマンドを意味している。ハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドは、以下では、ハードディスクアクセスコマンドと称する。
第１モードを使用する場合においては、スタンバイ制御部３１１は、ホスト１１からのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであるか否かに関係なく、メディアアクセスコマンドを受信した時点でスタンバイタイマ３１２をスタートさせる。スタンバイタイマ３１２がスタートされてからスタンバイ時間の間メディアアクセスコマンドが受信されなければ、スタンバイタイマ３１２は時間切れを示すタイムアウト信号を発生する。このタイムアウト信号に応答して、パワーマネージメント制御部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止する処理を実行する。スタンバイ時間の間にメディアアクセスコマンドが受信された時、スタンバイ制御部３１１は、スタンバイタイマ３１２のカウント値をリセットして、スタンバイタイマ３１２のカウント動作を再スタートさせる。
このように、第１モードは、メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定のスタンバイ時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に、ハードディスク２０６の回転を停止するスピンダウン制御モードである。
第２モードを使用する場合においては、スタンバイ制御部３１１は、ホスト１１からのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであるか否かを、キャッシュ制御部３００と共同して判定する。ホスト１１からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが不揮発性メモリ２０４に格納されていない場合、メディアアクセスコマンドはハードディスクアクセスコマンドであると判定される。スタンバイ制御部３１１は、ホスト１１からのハードディスクアクセスコマンドを受信した時点、つまりホスト１１からのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであると判定された時点で、スタンバイタイマ３１２をスタートさせる。スタンバイタイマ３１２がスタートされてからスタンバイ時間の間、ハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）が受信されなければ、スタンバイタイマ３１２は時間切れを示すタイムアウト信号を発生する。このタイムアウト信号に応答して、パワーマネージメント制御部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止する処理を実行する。スタンバイ時間の間にハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）が受信された時、スタンバイ制御部３１１は、スタンバイタイマ３１２のカウント値をリセットして、スタンバイタイマ３１２のカウント動作を再スタートさせる。受信されたメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドでない場合には、スタンバイタイマ３１２はスタートまたは再スタートされない。
このように第２モードは、ハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間ハードディスク２０６に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に、ハードディスク２０６の回転を停止するスピンダウン制御モードである。
さらに、ハードディスク２０６の回転を再開させるためのトリガとしては、ハードディスク２０６が回転停止されている状態でメディアアクセスコマンドを受信したこと（第３のモード）と、ハードディスク２０６が回転停止されている状態でハードディスクアクセスコマンドを受信したこと（第４のモード）とを選択的に使用することができる。第１モードまたは第２モードのどちらのモードを使用するかは、ホスト装置１１が指定することが出来る。モードを指定する情報は制御レジスタ３１３に設定される。
第３モードを使用する場合においては、スタンバイ制御部３１１は、ホスト１１からのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであるか否かに関係なく、ハードディスク２０６が回転停止されている状態でメディアアクセスコマンドを受信した時点でＳＰＭ２０７をオンし、ハードディスク２０６の回転を開始させる。
第４モードを使用する場合においては、スタンバイ制御部３１１は、ハードディスク２０６が回転停止されている状態でメディアアクセスコマンドを受信した時に、そのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであるか否かを、キャッシュ制御部３００と共同して判定する。スタンバイ制御部３１１は、ホスト１１からのハードディスクアクセスコマンドを受信した時点、つまりホスト１１からのメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであると判定された時点で、ＳＰＭ２０７をオンし、ハードディスク２０６の回転を開始させる。
図３は、スタンバイタイマ３１２の起点、及びスピンアップのトリガのそれぞれに対して使用し得るモードを示している。
スタンバイタイマ３１２の起点には、最後のメディアアクセス（Ａ０モード）、又は最後のハードディスクアクセス（Ａ１モード）を使用することができる。Ａ０モードは上述の第１モードであり、Ａ１モードは上述の第２モードである。
スピンアップのトリガには、メディアアクセスコマンド（Ｂ０モード）、又はハードディスクアクセスコマンド（Ｂ１モード）を使用することができる。Ｂ０モードは上述の第３モードであり、Ｂ１モードは上述の第４モードである。
ホスト装置１１は、スタンバイタイマ３１２の起点に関する２つのモード（Ａ０モード，Ａ１モード）とスピンアップのトリガに関する２つのモード（Ｂ０モード，Ｂ１モード）との計４つの組み合わせの内の任意の組み合わせを指定することができる。なお、ホスト装置１１は、使用するモードの組み合わせを必ずしも明示的に指定する必要はなく、ストレージデバイス１２の省電力の程度を示すパワーマネージメントレベルのみをストレージデバイス１２に指定するだけでもよい。この場合、スタンバイ制御部３１１は、パワーマネージメントレベルが基準レベル以上である場合、Ａ０モードとＢ０モードの組み合わせを選択し、このＡ０モードとＢ０モードの組み合わせを用いて、ＳＰＭ２０７の回転を停止／再開する処理を実行する。一方、パワーマネージメントレベルが基準レベルよりも低い場合、スタンバイ制御部３１１は、Ａ１モードとＢ１モードの組み合わせを選択し、このＡ１モードとＢ１モードの組み合わせを用いて、ＳＰＭ２０７の回転を停止／再開する処理を実行する。
ここで、スタンバイ制御部３１１の機能を、ATA規格のAdvanced Power Management(APM) feature setとして実現する例について説明する。
（１）上述したように、最後のメディア(不揮発性メモリまたはハードディスク)に対するアクセスをスタンバイタイマの基点とするモードをA0モード、最後のハードディスクアクセスをスタンバイタイマの基点とするモードをA1モードとする。
（２）また、上述したように、Standby(モータオフ)状態のとき、メディアアクセスコマンドの受信に応答してスピンドルモータをオンするモードをB0モード、Standby(モータオフ)状態のときハードディスクアクセスコマンドの受信に応答してスピンドルモータをオンするモードをB1モードとする。
（３）APMがディスエーブル、または、APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベル（パワーマネージメントレベル）が80h-FEhのときは、スタンバイ制御部３１１は、(A0, B0)モードで動作する。(A0, B0)モードは性能優先のモードであり、(A0, B0)モードを使用することにより、ストレージデバイス１２のレスポンス性を高めることが出来る。
（４）APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベル（パワーマネージメントレベル）が01h-7Fhのときは、スタンバイ制御部３１１は、(A1, B1)モードで動作する。(A1, B1)モードは省電力優先のモードであり、(A1, B1)モードを使用することにより、(A0, B0)モードを使用する場合に比し、ストレージデバイス１２の電力消費を低減することが出来る。
また、(A1, B0)モードの使用も好適である。(A1, B0)モードは、(A1, B1)モードに比し、早めにスピンアップが実行される。スピンアップが開始されてからハードディスク２０６が定常回転速度で回転し始めるまでには、ある時間が必要となる。(A1, B0)モードでは、スタンバイタイマの起点は、ハードディスクアクセスコマンドの受信時点であるが、スピンアップのトリガは、メディアアクセスコマンドの受信である。したがって、(A1, B0)モードの使用により、(A1, B1)モードよりもレスポンス性を高めることができ、(A0, B0)モードよりも電力消費を低減することができる。
なお、以下のように、４つの組み合わせ全てを選択的に使用することもできる。
（５）APMがディスエーブル、または、APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベルが80h-FEhのときは、スタンバイ制御部３１１は、 (A0, B0)モードで動作する。
（６）APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベルが60h-7Fhのときは、スタンバイ制御部３１１は、(A0, B1)モードで動作する。
（７）APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベルが40h-5Fhのときは、スタンバイ制御部３１１は、(A1, B0)モードで動作する。
（８）APMがイネーブルで、ホスト装置１１によって指定されたAPMレベルが01h-3Fhのときは、スタンバイ制御部３１１は、(A1, B1)モードで動作する。
このように、本実施形態においては、ディスク記憶媒体の回転停止および回転開始に関する制御を細やかに実行することができるので、消費電力を最大(電池駆動時間を犠牲)にして性能を重視するユーザと、性能を犠牲にして消費電力を最小(電池駆動時間を最長)にしたいユーザの、両方の要望に応えることが可能となる。
図４は、上述の各モードが設定された場合におけるハードディスク２０６のスピンドルモータ２０７のオン／オフ制御動作を示す図である。
図４中、上部に示された垂直方向の矢印は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドに応じて、ＮＶキャッシュ（不揮発性メモリ）２０４、又はハードディスク２０６に対して、データの読み出し又は書き込みが行われることを示す。ＮＶキャッシュ（不揮発性メモリ）２０４はpinnedデータを格納することができるので、キャッシュヒットの確率は比較的高い。図４においては、ＮＶキャッシュ（不揮発性メモリ）２０４に対するアクセスが実行される確率が８０から９０パーセント程度、ハードディスク２０６に対するアクセスが実行される確率が２０から１０パーセント程度である場合を想定している。
スタンバイタイマ３１２の起点を最後のメディアアクセスとするＡ０モードが選択されている場合、スタンバイ制御部３１１は、ホスト装置１１からの最後のメディアアクセスコマンドの受信時点をスタンバイタイマ３１２の起点に設定する。スタンバイ制御部３１２は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドが最後に受信されてからの経過時間を監視する。そして、メディアアクセスコマンドが最後に受信されてからスタンバイタイム時間の間メディアアクセスコマンドが受信されなかったならば、スタンバイ制御部３１２は、スピンドルモータ２０７をオフにする制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する。
スタンバイタイマ３１２の起点を最後のハードディスクアクセスとするＡ１モードが選択されている場合、スタンバイ制御部３１１は、ハードディスク２０６への最後のアクセスの時点、つまりホスト装置１１からの最後のハードディスクアクセスコマンドの受信時点をスタンバイタイマ３１２の起点に設定する。スタンバイ制御部３１２は、ホスト装置１１からのハードディスクアクセスコマンドが最後に受信されてからの経過時間を監視する。そして、ハードディスクアクセスコマンドが最後に受信されてからスタンバイタイム時間の間ハードディスクアクセスコマンドが受信されなかったならば、スタンバイ制御部３１２は、スピンドルモータ２０７をオフにする制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する。
スピンアップのトリガをメディアアクセスコマンドとするＢ０モードが選択されている場合、スタンバイ制御部３１１は、スピンドルモータ２０７がオフである期間中にメディアアクセスコマンドを受信すると、スピンドルモータ２０７をオンにする制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する。
また、スピンアップのトリガをハードディスクアクセスコマンドとするＢ１モードが選択されている場合、スタンバイ制御部３１１は、スピンドルモータ２０７がオフである期間中にハードディスクアクセスコマンドを受信すると、スピンドルモータ２０７をオンにする制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する。
次に、図５のフローチャートを参照して、ホスト装置１１からの要求に応じて(A0, B0)モードが選択された場合のパワーマネージメント処理の手順について説明する。
まず、パワーマネージメント処理部３０１は、メディアアクセスコマンド（ハードディスク２０６又はＮＶキャッシュ２０４のいずれかに対するアクセスを必要とするコマンド、例えば、データリードコマンド、データライトコマンド）を最後に受信してからの経過時間が所定値（スタンバイ時間）に達したかどうかを判定する（ステップＳ１）。
メディアアクセスコマンドを最後に受信してからの経過時間が所定値に達した場合、つまりメディアアクセスコマンドが最後に受信されてからスタンバイ時間の間メディアアクセスコマンドが受信されなかった場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止させるための制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する（ステップＳ２）。ＨＤＣ２０５は、受信した制御信号に応じて、スピンドルモータ２０７をオフし、ハードディスク２０６の回転を停止する。
ハードディスク２０６の回転が停止されている状態においては、パワーマネージメント処理部３０１は、メディアアクセスコマンドを新たに受信したかどうかを判定する（ステップＳ３）。メディアアクセスコマンドを新たに受信した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスクの回転を開始させるための制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する（ステップＳ４）。ＨＤＣ２０５は、受信した制御信号に応じて、スピンドルモータ２０７をオンし、ハードディスク２０６の回転を開始する。
図６は、ホスト装置１１からの要求に応じて(A1, B1)モードが選択された場合のパワーマネージメント処理の手順を示すフローチャートである。
まず、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６に対するアクセスを必要とするメディアアクセスコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）を最後に受信してからの経過時間が、所定値（スタンバイ時間）に達したかどうかを判定する（ステップＳ５）。
ハードディスクアクセスコマンドを最後に受信してからの経過時間が所定値に達した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、つまりハードディスクアクセスコマンドが最後に受信されてからスタンバイ時間の間ハードディスクアクセスコマンドが受信されなかった場合、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止させるための制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する（ステップＳ６）。ＨＤＣ２０５は、受信した制御信号に応じて、スピンドルモータ２０７をオフし、ハードディスク２０６の回転を停止する。
ハードディスク２０６の回転が停止されている状態においては、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスクアクセスコマンドを新たに受信したかどうかを判定する（ステップＳ７）。
メディアアクセスコマンドを新たに受信した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスクの回転を開始させるための制御信号をＨＤＣ２０５へ送出する（ステップＳ８）。ＨＤＣ２０５は、受信した制御信号に応じて、スピンドルモータ２０７をオンし、ハードディスク２０６の回転を開始する。
次に、図７のフローチャートを参照して、スピンダウン制御処理の手順について具体的に説明する。
まず、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２の起点がＡ０モードとＡ１モードのいずれに設定されているかを判定する（ステップＳ１１）。
スタンバイタイマ３１２の起点がＡ０モードに設定されている場合（ステップＳ１１のＡ０モード）、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ホスト装置１１からのコマンドを受信した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２をスタートさせる（ステップＳ１３）。
次いで、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドコマンドを新たに受信したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ホスト装置１１からのコマンドを新たに受信した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２のカウント値をリセットしてスタンバイタイマ３１２を再スタートさせる（ステップＳ１５）。
ホスト装置１１からのコマンドを新たに受信していない場合（ステップＳ１４のＮＯ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２の示す時間（カウント値）がタイムアウトに該当する時間であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。すなわち、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２の起点に設定された時点から現在のスタンバイタイマ３１２の示す時間までの経過時間が、タイムアウトとして規定された所定値以上であるかどうかを判定する。
スタンバイタイマ３１２の示す時間がタイムアウトに該当する時間である場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止させる（ステップＳ１７）。
スタンバイタイマ３１２の起点がＡ１モードに設定されている場合（ステップＳ１１のＡ１モード）、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ１８）。ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドコマンドを受信した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、受信したメディアアクセスコマンドがハードディスク２０６に対するアクセスが必要なコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）であるかどうかを判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９では、パワーマネージメント処理部３０１は、受信したメディアアクセスコマンドのＬＢＡに対応するデータが不揮発性メモリ２０４に格納されているか否かを判定する。メディアアクセスコマンドのＬＢＡに対応するデータが不揮発性メモリ２０４に格納されていない場合、パワーマネージメント処理部３０１は、受信したメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドであると判定する。
受信したメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドである場合（ステップＳ１９のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２をスタートさせる（ステップＳ２０）。
次いで、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを新たに受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを新たに受信した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、受信したメディアアクセスコマンドがハードディスク２０６に対するアクセスが必要なコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。
受信したメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドである場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２のカウント値をリセットしてスタンバイタイマ３１２を再スタートさせる（ステップＳ２３）。
ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを新たに受信していない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、又は受信したメディアアクセスコマンドがハードディスクアクセスコマンドでない場合（ステップＳ２２のＮＯ）、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２の示す時間がタイムアウトに該当する時間であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。すなわち、パワーマネージメント処理部３０１は、スタンバイタイマ３１２の起点に設定された時点から現在のスタンバイタイマ３１２の示す時間までの経過時間が、タイムアウトとして規定された所定値以上であるかどうかを判定する。
スタンバイタイマ３１２の示す時間がタイムアウトである場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を停止させる（ステップＳ２５）。
図８はスピンアップ制御の手順を示すフローチャートである。
まず、パワーマネージメント処理部３０１は、スピンアップのトリガがＢ０モードとＢ１モードのいずれに設定されているかを判定する（ステップＳ３１）。
スピンアップのトリガがＢ０モードに設定されている場合（ステップＳ３１のＢ０モード）、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信した場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を開始させる（ステップＳ３３）。
スピンアップのトリガがＢ１モードに設定されている場合（ステップＳ３１のＢ１モード）、パワーマネージメント処理部３０１は、ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信したか否かを判定する（ステップＳ３４）。ホスト装置１１からのメディアアクセスコマンドを受信した場合（ステップＳ３４のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、受信したメディアアクセスコマンドがハードディスク２０６に対するアクセスが必要なコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）であるかどうかを判定する（ステップＳ３５）。
受信したメディアアクセスコマンドがハードディスク２０６に対するアクセスが必要なコマンド（ハードディスクアクセスコマンド）である場合（ステップＳ３５のＹＥＳ）、パワーマネージメント処理部３０１は、ハードディスク２０６の回転を開始させる（ステップＳ３６）。
次に、図９を参照して、ストレージデバイス（ハイブリッドＨＤＤ）１２を内蔵した情報処理装置１の構成例を説明する。
情報処理装置１は、例えば、ノートブック型のポータブルコンピュータとして実現し得る。図９は、ポータブルコンピュータとして実現された情報処理装置１の外観を示す斜視図である。
この情報処理装置１は、情報処理装置本体２と、ディスプレイユニット３とから構成されている。ディスプレイユニット３には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４で構成される表示装置が組み込まれている。
ディスプレイユニット３は、情報処理装置本体２に対し、この本体２の上面が露出される開放位置と本体２の上面を覆う閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。本体２は薄い箱形の筐体を有しており、その上面には、電源スイッチ５、キーボード６、タッチパッド７等が配置されている。
また、本体２の前面には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）８が配置され、その右側面には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の光ディスクメディアに対するデータの書き込みおよび読み出しが可能な光ディスクドライブ（ＯＤＤ）９、ＰＣカードを取り外し自在に収容するＰＣカードスロット１０等が配置されている。そして、本情報処理装置１では、起動ドライブとして機能する外部記憶装置として、本体２の内部に、本実施形態のストレージデバイス１２が収容されている。情報処理装置本体２が、上述のホスト装置１１として機能する。
図１０は、図９の情報処理装置１のシステム構成を示すブロック図である。
情報処理装置１は、図１０に示すように、前述のＬＣＤ４、電源スイッチ５、キーボード６、タッチパッド７、ＬＥＤ８、ＯＤＤ９、ＰＣカードスロット１０、およびストレージデバイス１２のほかに、ＣＰＵ１００、ノースブリッジ１０２、メインメモリ１０３、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）１０４、サウスブリッジ１０５、フラッシュメモリ１０６、ＥＣ／ＫＢＣ（Embedded Controller/Keyboard Controller）１０７、ファン１０８等を備えている。
ＣＰＵ１００は、情報処理装置１の各部の動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１００は、ストレージデバイス１２からメインメモリ１０３にロードされる、オペレーティングシステムや、ユーティリティを含む各種アプリケーションプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１００は、フラッシュメモリ１０６に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）も実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。ＢＩＯＳは、例えば、ストレージデバイス１２のＡＰＭ機能をイネーブルまたはディスエーブルする処理、ストレージデバイス１２に対してＡＰＭレベルを設定する処理を実行する。なお、ＢＩＯＳは、ストレージデバイス１２に対してＡＰＭレベルを設定する代わりに、使用すべきスピンダウン制御モード（Ａ０モードまたはＡ１モード）と、使用すべきスピンダウンアップ制御モード（Ｂ０モードまたはＢ１モード）を指定する要求を、ストレージデバイス１２に送信することもできる。
ノースブリッジ１０２は、ＣＰＵ１００のローカルバスとサウスブリッジ１０５との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ１０２は、バスを介してＧＰＵ１０４との通信を実行する機能を有しており、また、メインメモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵している。ＧＰＵ１０４は、情報処理装置１の表示装置として使用されるＬＣＤ４を制御する。
サウスブリッジ１０５は、ストレージデバイス１２、ＯＤＤ９、ＰＣカードスロット１０に収容されたＰＣカード、フラッシュメモリ１０６等の各種デバイスを制御するコントローラである。
ＥＣ／ＫＢＣ１０７は、電力管理のための組み込みコントローラと、キーボード６およびタッチパッド７を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。ＥＣ／ＫＢＣ１０７は、ＬＥＤ８および冷却用のファン１０８の制御も実行する。
ＡＴＡのAdvanced Power Management（ＡＰＭ）feature setでは、ＡＰＭレベルによって指定される値によって、デバイスのパフォーマンス及び消費電力が決定される。すなわち、ＡＰＭレベルが高いほど、デバイスのパフォーマンスは高くなる。また、ＡＰＭレベルが高いほど、デバイスの消費電力は大きくなる。
ＢＩＯＳは、例えば、本情報処理装置１がバッテリまたは外部電源（ＡＣ電源）のいずれによって駆動されているかを判定する。本情報処理装置１がバッテリによって駆動されている場合、ＢＩＯＳは、比較的低い値のＡＰＭレベルをストレージデバイス１２に対して設定する。この場合、ストレージデバイス１２は、例えば、(A1, B1)モードを選択し、この(A1, B1)モードを使用して、スピンドルモータ２０７のオフ／オンを制御する。一方、本情報処理装置１が外部電源によって駆動されている場合、ＢＩＯＳは、比較的高い値のＡＰＭレベルをストレージデバイス１２に対して設定する。この場合、ストレージデバイス１２は、例えば、(A0, B0)モードを選択し、この(A0, B0)モードを使用して、スピンドルモータ２０７のオフ／オンを制御する。
以上のように、本実施形態においては、ストレージデバイス１２は、スピンダウン制御のための２つのモード（A0モード、A1モード）とスピンアップ制御のための２つのモード（B0モード、B1モード）とを有しており、ホスト装置１１からの要求に応じて選択されたスピンダウン制御モードとスピンアップ制御モードとを用いて、スピンドルモータ２０７のオフ／オンを制御することができる。よって、キャッシュヒット／キャッシュミスをも考慮して、スピンドルモータ２０７のオフ／オンのタイミングをきめ細かく制御することが可能となる。
なお、本実施形態では、キャッシュメモリとして不揮発性メモリを使用する場合についてのみ説明したが、揮発性メモリをハードディスク２０６のキャッシュメモリとして使用する構成であってもよい。
また本発明は上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１…情報処理装置、１１…ホスト装置、１２…ストレージデバイス（ハイブリッドＨＤＤ）、２０１…ＡＴＡＣ（ホストインタフェース）、２０２…制御部、２０３…揮発性メモリ、２０４…不揮発性メモリ（ＮＶキャッシュ）、２０５…ＨＤＣ、２０６…ハードディスク、２０７…ＳＰＭ、２０８…ヘッド、２０９…アクチュエータ、２１０…ＶＣＭ、３００…キャッシュ制御部、３０１…パワーマネージメント制御部、３１１…スタンバイ制御部、３１２…スタンバイタイマ、３１３…制御レジスタ。

Claims (9)

  1. ディスク記憶媒体と、
    前記ディスク記憶媒体からリードされたデータを格納するキャッシュメモリと、
    ホスト装置からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが前記キャッシュメモリに格納されているか否かを判定し、前記判定結果に応じて前記キャッシュメモリおよび前記ディスク記憶媒体を選択的にアクセスするキュッシュ制御手段と、
    メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第１モードと、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第２モードとを有し、前記ホスト装置からの要求に応じて選択された前記第１モードおよび第２モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を停止する処理を実行し、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態でメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第３モードと、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態で、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第４モードとを有し、前記ホスト装置からの要求に応じて選択された前記第３モードおよび第４モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を開始する処理を実行する電力管理手段とを具備することを特徴とする記憶装置。
  2. 前記電力管理手段は、前記ホスト装置からの要求によって指定された、前記記憶装置の省電力の程度を示すパワーマネージメントレベルが基準レベル以上である場合、前記第１モードおよび前記第３のモードの組み合わせを選択し、前記パワーマネージメントレベルが前記基準レベルよりも低い場合、前記第２モードおよび前記第４のモードの組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載の記憶装置。
  3. 前記キャッシュメモリは不揮発性メモリから構成されており、前記キャッシュ制御手段は、前記ディスク記憶媒体に格納されている所定のデータのセットを、前記不揮発性メモリに格納することを特徴とする請求項１記載の記憶装置。
  4. ディスク記憶媒体と、
    前記ディスク記憶媒体からリードされたデータを格納するキャッシュメモリと、
    ホスト装置からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが前記キャッシュメモリに格納されているか否かを判定し、前記判定結果に応じて前記キャッシュメモリおよび前記ディスク記憶媒体を選択的にアクセスするキュッシュ制御手段と、
    メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止し、且つ前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態でメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第１の処理と、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止し、且つ前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態で前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第２の処理の一方を前記ホスト装置からの要求に応じて選択し、選択した処理を実行する電力管理手段とを具備することを特徴とする記憶装置。
  5. 前記電力管理手段は、前記ホスト装置からの要求によって指定された、前記記憶装置の省電力の程度を示すパワーマネージメントレベルが基準レベル以上である場合、前記第１の処理を選択し、前記パワーマネージメントレベルが前記基準レベルよりも低い場合、前記第２の処理を選択することを特徴とする請求項４記載の記憶装置。
  6. 前記キャッシュメモリは不揮発性メモリから構成されており、前記キャッシュ制御手段は、前記ディスク記憶媒体に格納されている所定のデータのセットを、前記不揮発性メモリに格納することを特徴とする請求項４記載の記憶装置。
  7. 情報処理装置本体と、
    前記情報処理装置本体内に設けられた記憶装置であって、ディスク記憶媒体と、前記ディスク記憶媒体からリードされたデータを格納するキャッシュメモリと、情報処理装置本体からのメディアアクセスコマンドによって指定されたデータが前記キャッシュメモリに格納されているか否かを判定し、前記判定結果に応じて前記キャッシュメモリおよび前記ディスク記憶媒体を選択的にアクセスするキュッシュ制御手段と、メディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間メディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第１モードと、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが最後に受信されてから所定時間の間前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されないことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を停止する第２モードとを有し、前記情報処理装置本体からの要求に応じて選択された前記第１モードおよび第２モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を停止する処理を実行し、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態でメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第３モードと、前記ディスク記憶媒体の回転が停止されている状態で、前記ディスク記憶媒体に対するアクセスを引き起こすメディアアクセスコマンドが受信されたことを条件に前記ディスク記憶媒体の回転を開始する第４モードとを有し、前記情報処理装置本体からの要求に応じて選択された前記第３モードおよび第４モードの一方のモードを用いて前記ディスク記憶媒体の回転を開始する処理を実行する電力管理手段とを含む記憶装置とを具備することを特徴とする情報処理装置。
  8. 前記電力管理手段は、前記情報処理装置本体からの要求によって指定された、前記記憶装置の省電力の程度を示すパワーマネージメントレベルが基準レベル以上である場合、前記第１モードおよび前記第３のモードの組み合わせを選択し、前記パワーマネージメントレベルが前記基準レベルよりも低い場合、前記第２モードおよび前記第４のモードの組み合わせを選択することを特徴とする請求項７記載の情報処理装置。
  9. 前記キャッシュメモリは不揮発性メモリから構成されており、前記キャッシュ制御手段は、前記ディスク記憶媒体に格納されている所定のデータのセットを、前記不揮発性メモリに格納することを特徴とする請求項７記載の情報処理装置。
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