JP4991605B2 - データ記憶装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
てしまうという問題があった。
また、SATA HDDのRead Seek動作中に実行されるNCQコマンドのData Serviceについて、HDDのパフォーマンスを低下させることなく実行するHDDを提案する。
尚、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、これから説明する各構成と同等の機能を実現するものであればいずれのものであってもよいことは言うまでもない。
HDD(ハードディスクドライブ)1は、コンピュータやデジタル・カメラなど、データ処理を行う上位機器(ホスト)17からSATA Interface18を介して伝送されたデータを記憶する記憶装置である。
るタイミングにあわせて、HDD1がデータ転送可能となるようにHDD1を動作させることでHDD1のパフォーマンスの低下を防いで消費電力を削減するものである。
すなわち、MPU8で実行されるプログラムは、タイミング算出手段21、DIPM制御手段22、NCQ制御手段23を備える。
実施例1は、図2のタイミング算出手段21とDIPM制御手段22に注目して説明するものであり、実施例2はタイミング算出手段21とNCQ制御手段23に注目して説明するものであり、実施例3は具体的な動作例を示すものである。
まず、HDD1がホスト17からReadコマンドを受信すると、HDD1のMPU8はVCM12やSPMM13、ヘッド14を動作させるための制御プログラムの実行や、制御命令のサーボ制御部11やヘッドIC7への送信を行い、ディスク媒体15からデータ読み出し可能となるようにRead Seek動作を始めるが、ここではその説明は省略する。
Interface18へのInterface信号を必要最小限とするパワーセーブ状態となるようにホストIF制御部2を制御する。そして、タイミング算出手段21が算出したWake UP Timingに合わせて、SATA Interface18へのInterface信号がデータ転送に必要な状態となるようにホストIF制御部2を制御する。
図3において、ディスク媒体15からデータを読み出す処理時間について説明したものがDisk Read(図3上側)である。Disk Readの処理時間は、Seek Time(t0), Rotation Wa
it(t1), Disk Read(t3)から成る。
Disk Read(t3)は、ターゲットセクタが位置するトラックの記録密度から算出される時間である。ディスク媒体の記録密度にはばらつきがあるが、メモリ9にはトラック毎の記録密度を記憶しておくテーブル等が備えられており、該テーブルを参照してターゲットセクタが位置するトラックの記録密度を取得し、読み出し時間Disk Read(t3)を求める。
以上のようにDisk Readの処理時間に関する時間Seek Time(t0), Rotation Time (t1),
Disk Read(t3)が求められる。
よって、
Ratio INT= Seek Time(t0)+Rotation Time(t1)+(Disk Read(t3)-Data transfer(t5))
・・・式(1)
となる。
以上のように、タイミング算出手段21は予め与えられた値などからRatio INTを算出する。
図3に示したDisk Controlのうち図3(1)に示す処理時間のように、従来、データ転送が可能となるRatio INTのタイミングでWake UP(復帰)させていたため、復帰にかかる時間分だけデータ転送時間に遅延(delay)が生じていた。
よって、
Wake UP Timing = Ratio INT - Wake UP(t4) ・・・式(2)
を求めることができる。
、DIPM制御手段22はWake UP TimingタイミングでSATA Interface18を介してデータ転送可能となるように、必要最小限だったインタフェース信号を復旧させるようにホストIF制御部2を制御する。
まず、S51でReadコマンドを受信すると、S52でRead Seekを開始する。S53で、常に電力を消費しているInterface信号を、通信が行われていないときには必要最小限にするという、DIPMのPower Saveが開始される。S54で、タイミング算出手段21がRatio INTをおよびWake UP Timingを算出する。その後、DIPM制御手段22は、S55でWake UP Timingか否かを判断し、Wake UP Timingでなければ(N)そのままPower Saveを維持する。Wake UP Timingとなれば(Y)、S56で、Interface信号を通信が行われる状態に復帰させるようにホストIF制御部2を制御する。これにより、HDD1は、S57でディスク媒体15から読み出したデータのデータ転送を開始し、S58でReadコマンドの処理を終了することができる。
実施例2は、Read Seek 動作中に実行されるNCQコマンドのData Serviceを開始するときに、実行中のReadコマンドのデータ転送の開始が遅延しないように、Data Serviceの実行がRatio INTの以前に終了するか否かを判断する。そしてRatio INTの以前に終了する場合には該Data Serviceを実行し、以前に終了しない場合には該Data Serviceを実行しない、という制御を行うものである。これについて図6を参照して説明する。
Service(t)は、Data transfer(t5)と同様、SATA Interfaceの速度(例えば、SATA=1.5G/3.0G BPS)を用いて算出される。すなわち、
Data Service(t) = SATA Interfaceの速度 + α
、で求められる。“+α”はData Serviceまでに必要なコントロール時間である。Data Serviceの時間(Data Service(t))は、それぞれのData Serviceによって異なるが、これについてもメモリ9それぞれのData Serviceに対応する必要なコントロール時間がテーブル等で保存されており、これを用いてそれぞれのData Serviceの時間が算出される。
ミング算出手段21が算出したRatio INTとData Serviceの終了時刻を比較し、Data Serviceの終了時刻がRatio INTのタイミングよりも以前であるならばそのData Serviceを実行するという制御を行う。また、他のData Serviceが発見されると、再度Ratio INTのタイミングと新なたなData Serviceの終了時刻とを比較し実行可能かを判断する。
Ratio INT ≧ Data Service 終了時刻 ・・・式(3)の場合には、そのData Serviceを実行する。
という処理を行う。Ratio INTとData Serviceの終了時刻を比較し、実行可能であればData Serviceを実行するという動作は、複数回実行可能で、Ratio INT到達までにData Serviceを何回でも実行することが可能である。そして、Data Serviceが実行できる時間がなくなったときに、Ratio INTを待って、Read コマンドのデータ転送を開始する。
このように、実施例2によれば、Readコマンドのパフォーマンスの低下を防ぐとともに、効率よくNCQコマンドのData Serviceを実行することが可能である。
まず、S70でReadコマンドを受信すると、S71でRead Seekを開始する。S72でタイミング算出手段21がRatio INTを算出する。S73でNCQ制御手段23がキューにNCQコマンドのData Serviceがあるかどうか判断する。Data Serviceがある場合(Y)、S74に進み、S74でData Serviceを実行可能であるか否か判断する。つまり、上述の式(3)、式(4)で実行可能かを判断し、実行可能の場合(Y)にはS75でData Serviceを実行し、S76でData Serviceが終了するとS73に戻る。S74で、Data Serviceの実行が不可能であると判断された場合(N)にはS77に進む。S77では、Ratio INTであるかどうかを判断し、Ratio INTではない場合(N)には、そのままバスキープ(Bus Keep)の状態となる。Ratio INTとなると(Y)、S78に進み、ディスク媒体15から読み出したデータの転送を開始し、S79でRead コマンドの処理が終了する。
従来より、Read Seek動作中に実行するNCQコマンドのData ServiceとDIPM制御は同一タイミングで実行され、NCQコマンドを保持しているとき、つまりキューにNCQコマンドがたまっているとき、DIPM制御は実施しないという制御がなされている。しかし、Read Seek動作中にNCQコマンドのData Serviceが実行された後、実行可能なData Serviceが存在しない場合、十分な時間があればDIPMのPower Saveを実行し、消費電力を削減することが考えられる。そこで、上記実施例1および実施例2を組み合わせ、NCQコマンドのData Serviceの実行とDIPMのPower Saveの実行の両方を併用し、性能の向上および消費電力の削減に努める。
まず、タイミング算出手段21は、実施例1および実施例2と同様にRatio INTおよびWake UP Timingを算出する。一方で、NCQ制御手段23は、実施例2と同様にキューにたまっているNCQコマンドの Data Serviceについて、実行するのにかかる時間Data Service(t)を求める。そして、
Ratio INT ≧ Data Service 終了時刻 ・・・式(5)の場合には、そのData Serviceを実行させ、
Ratio INT < Data Service 終了時刻 ・・・式(6)の場合には、そのData Serviceを実行しない、
という処理を行う。
Ratio INT ≧ Power Save(t6) + Wake UP(t4) ・・・式(7)の場合には、Power Saveを実行させ、
Ratio INT < Power Save(t6) + Wake UP(t4) ・・・式(8)の場合には、Power Saveを諦め、Ratio INTまでBus Keepし、Read コマンドのデータ転送(Data transfer)を開始する、
という処理を行う。
尚、式(7)でPower Saveを実行した場合には、実施例1のようにタイミング算出手段21で算出されたWake UP TimingでWake UP(復帰)する。
まず、図8(1)の示す処理時間についてであるが、Seek動作中にNCQコマンドのData Service-1およびData Service-2を実行し、その後Bus KeepをしてRatio INTを待ちデータ転送(Data Transfer)を開始している。よって、データ転送に遅延は生じていないが、Bus
Keepをするため消費電力が削減されない。
まず、S90でReadコマンドを受信すると、S91でRead Seekを開始する。S92で、タイミング算出手段21がRatio INTおよびWake UP Timingを算出し、S93でNCQ制御手段23がキューにNCQコマンドのData Serviceがあるかどうか判断する。Data Serviceがある場合(Y)、S94に進みData Serviceを実行可能であるか否か判断する。詳細は実施例2のS74と同様である。実行可能の場合(Y)にはS95でData Serviceを実行し、S96でData Serviceが終了するとS93に戻る。S94で、Data Serviceの実行が不可能であると判断された場合(N)にはS97に進む。S97では、DIPM制御手段21が、DIPMのPower Saveのコントロールに必要な時間をRatio INTのタイミングまでに取れるか否かを判断する。つまり、式(7)および式(8)の条件式に基づいて判断する。S97で、DIPMのPower Saveが可能であると判断された場合(Y)にはS98に進み、S97で可能でないと判断された場合(N)にはS99に進む。S99では、Ratio INTであるかどうかを判断し、Ratio INTではない場合(N)には、そのままバスキープ(Bus Keep)の状態となる。Ratio INTとなると(Y)S102に進み、ディスク媒体15から読み出したデータの転送を開始し、S103でRead コマンドの処理が終了する。
図10(2)は、HDD1がReadコマンドを受信した際にはNCQコマンドのData ServiceがキューにはなかったためPower Saveを実行し、途中でNCQコマンドのData Serviceを受信した場合を示すもので、該受信したNCQコマンドのData Serviceの実行がRatio INTの前に終了するため、そのData Serviceを実行した例を示したものである。
図10(5)では、NCQコマンド受信の際、Power SaveしWake UP(復帰)するタイミングがRatio INTのタイミングに間に合うか否かが判断され、間に合わないと判断されたためそのままバスキープ(Bus Keep)してRatio INTのタイミングを待っている。これにより、ディスク媒体からデータを読み出しデータ転送が開始可能となったタイミングで遅延なくデータ転送を行っている。
このように実施例3の構成のHDD1は、パフォーマンスを維持しながら、最適に消費電力の削減を行うことが可能である。
まず、S110でRead コマンドをホストから受信する。S111でRead Seekを開始する。S112でタイミング算出手段21がRatio INTおよびWake UP Timingを算出する。S113でData Serviceが有るかどうか判断し、Data Serviceがある場合(Y)には、S114に進む。S114では、Data Serviceが実行可能かどうか判断する。詳細は実施例2のS74と同様である。実行可能の場合(Y)、S115に進みData Serviceを実行し、S116でData Serviceを終了してS113に戻る。
(付記1) ホストから転送されてきたデータを記憶するデータ記憶装置であって、
前記データ記憶装置の記憶するデータを読み出すためのReadコマンドを前記ホストから受信すると、該データ記憶装置のディスク媒体からデータを読み出す準備を完了しデータ転送可能となるタイミングを算出するタイミング算出手段と、
前記算出されたタイミングに合わせて、前記ディスク媒体から読み出されたデータを前記ホストに転送可能となるように、前記データ記憶装置を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とするデータ記憶装置。
(付記2) 前記制御手段は、前記算出されたタイミングに合わせて、データ転送が不可能なパワーセーブ状態にある前記ホストへのインタフェースを、データ転送可能な状態に復帰させる第1の制御手段を含むことを特徴とする付記1記載のデータ記憶装置。
(付記3) 前記制御手段は、前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている
間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が前記算出されたタイミング以前である場合にのみ該Data Serviceを実行する第2の制御手段を含むことを特徴とする付記1記載のデータ記憶装置。
(付記4) 前記制御手段は、
前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が前記算出されたタイミング以前である場合にのみ該Data Serviceを実行する第2の制御手段と、
前記NCQコマンドのData Serviceが実行されていない場合でかつ前記算出されたタイミングに基づいて前記ホストへのインタフェースをパワーセーブ状態にする時間があると判断される場合には該インタフェースをパワーセーブ状態にし、該インタフェースがデータの転送が不可能なパワーセーブ状態にある場合には、前記算出されたタイミングに合わせてデータ転送可能な状態に復帰させる第1の制御手段と、
を含むことを特徴とする付記1記載のデータ記憶装置。
(付記5) ホストから転送されてきたデータを記憶するデータ記憶装置の制御方法であって、
前記データ記憶装置の記憶するデータを読み出すためのReadコマンドを前記ホストから受信すると、該データ記憶装置のディスク媒体からデータを読み出す準備を完了しデータ転送可能となるタイミングを算出し、
前記算出されたタイミングに合わせて、前記ディスク媒体から読み出されたデータを前記ホストに転送可能となるように、前記データ記憶装置を制御する、
ことを特徴とする制御方法。
(付記6) 前記データ記憶装置を制御するにおいて、
前記算出されたタイミングに合わせて、データ転送が不可能なパワーセーブ状態にある前記ホストへのインタフェースを、データ転送可能な状態に復帰させることを特徴とする付記5記載の制御方法。
(付記7) 前記データ記憶装置を制御するにおいて、
前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が前記算出されたタイミング以前である場合にのみ該Data Serviceを実行することを特徴とする付記5記載の制御方法。
(付記8) 前記データ記憶装置を制御するにおいて、
前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が前記算出されたタイミング以前である場合にのみ該Data Serviceを実行し、
前記NCQコマンドのData Serviceが実行されていない場合でかつ前記算出されたタイミングに基づいて前記ホストへのインタフェースをパワーセーブ状態にする時間があると判断される場合には該インタフェースをパワーセーブ状態にし、該インタフェースがデータの転送が不可能なパワーセーブ状態にある場合には、前記算出されたタイミングに合わせてデータ転送可能な状態に復帰させる、
ことを特徴とする付記5記載の制御方法。
2 ホストIF制御部
3 バッファ制御部
4 バッファメモリ
5 フォーマット制御部
6 リード/ライトチャネル
7 ヘッドIC
8 MPU
9 メモリ
10 不揮発メモリ
11 サーボ制御部
12 VCM
13 SPMM
14 磁気ヘッド
15 ディスク媒体
16 バス
17 ホスト
18 SATA Interface
21 タイミング算出手段
22 DIPM制御手段
23 NCQ制御手段
Claims (4)
- ホストから転送されてきたデータを記憶するデータ記憶装置であって、
前記データ記憶装置の記憶するデータを読み出すためのReadコマンドを前記ホストから受信すると、該データ記憶装置のディスク媒体からデータを読み出す準備を完了しデータ転送可能となるタイミングを算出するタイミング算出手段と、
前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が算出された前記タイミング以前である場合に該Data Serviceを実行する制御手段と、
を含むデータ記憶装置。 - 前記制御手段は、
前記NCQコマンドのData Serviceが実行されていない場合でかつ算出された前記タイミングに基づいて前記ホストへのインタフェースをパワーセーブ状態にする時間があると判断される場合には該インタフェースをパワーセーブ状態にし、該インタフェースがデータの転送が不可能なパワーセーブ状態にある場合には、算出された前記タイミングに合わせてデータ転送可能な状態に復帰させる第2の制御手段と、
を含む請求項1記載のデータ記憶装置。 - ホストから転送されてきたデータを記憶するデータ記憶装置の制御方法であって、
前記データ記憶装置の記憶するデータを読み出すためのReadコマンドを前記ホストから受信すると、該データ記憶装置のディスク媒体からデータを読み出す準備を完了しデータ転送可能となるタイミングを算出し、
前記ディスク媒体からデータを読み出す準備を行っている間に実行可能な、複数のNCQコマンドのData Serviceについて、それぞれのData Serviceの実行終了時刻が算出された前記タイミング以前である場合に該Data Serviceを実行する、
データ記憶装置の制御方法。 - 前記NCQコマンドのData Serviceが実行されていない場合でかつ算出された前記タイミングに基づいて前記ホストへのインタフェースをパワーセーブ状態にする時間があると判断される場合には該インタフェースをパワーセーブ状態にし、該インタフェースがデータの転送が不可能なパワーセーブ状態にある場合には、算出された前記タイミングに合わせてデータ転送可能な状態に復帰させる、
請求項3記載のデータ記憶装置の制御方法。
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