JP5064719B2 - ハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法、ハードディスクドライブ及び記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)のサーボ制御方法に係り、さらに詳細には、ヘッドを隣接したトラックに移すHDDのシーケンシャルシーク方法及びそれを利用するHDD、並びにそれを実行するためのプログラムを保存するコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
HDDは、ディスク上に情報を保存する装置である。一般的にHDDにおいて情報は、ディスクの表面上の同心円型のトラックに記録される。ディスクは、スピンドルモーターに装着される。ディスクの表面は、ボイスコイルモーター(VCM:Voice Coil Motor)により回転するアクチュエータに装着された読み取り/書き取りヘッドによりアクセスされる。アクチュエータを回転させるために、VCMは、サーボ回路により制御される。読み取り/書き込みヘッドは、ディスクの表面の磁界を検出して、それに記録された情報を読み取り、その一方で、読み取り/書き込みヘッドは磁界を発生させて、ディスクの表面に情報を記録する。読み取り/書き込みヘッドにより発生した磁界は、記録しようとする情報によってディスクの表面を磁化する。読み取り/書き込み動作において、サーボ回路は、VCMにVCM駆動電流を制御することにより読み取り/書き込みヘッドの動きを制御する。
高容量化されるにつれ、HDDのトラックピッチは次第に狭くなった。トラックピッチが狭くなるにつれ、逆にトラック間の干渉が次第に著しくなった。このような干渉、いわゆる隣接トラック消去(Adjacent Track Erase:ATE)は、主にトラックピッチにより支配されるが、その他にもヘッド幅、ヘッドの周波数特性、ヘッドギャップ、ディスク上でのヘッドの位置のような他の要因がある。特に、ディスク上でのヘッドの位置は、他の要因より重要であるため、ディスク上の位置によってトラックピッチを異ならせることが必要である。
ディスク上の位置によってトラックピッチを異ならせるために、可変データトラック(Flexible Data Track:FDT)が使用される。ディスクは、複数のトラックを有し、それぞれのトラックは、サーボセクター及びデータセクターを有している。一般的に、埋め込みサーボ(embededed servo)でサーボセクターの間には、一つ以上のデータセクターが位置する。FDTによりサーボセクターのトラックピッチとデータセクターのトラックピッチとが基本的に互いに異なり、それらの差は、ディスク上の位置によって変わる。
図1は、FDTによるサーボセクター及びデータセクターの配置を示す概略図である。FDTによれば、図1に示すように、サーボセクターのトラックピッチ(以下、サーボトラックピッチという。)とデータセクターのトラックピッチ(以下、データトラックピッチという)とが互いに異なる。一般的に、HDDディスクの表面は、いわゆる、ゾーンと呼ばれる複数の領域に分割され、データトラックピッチは、各ゾーンによって変わる。また、ディスク上の外周側のゾーンであるほど、さらに大きいデータトラックピッチを有する。それぞれのゾーンに対するデータトラックピッチは、ゾーンの構成を規定するパラメータの一つとして、ゾーンマップテーブルに収録されている。このようなデータトラックピッチの変化は、度々トラック探索動作、特に、ディスクの外周側からのトラック探索動作を妨害する。
図2は、従来のトラック探索動作を示すフローチャートである。図2に示すように、従来のトラック探索方法は、現在シリンダー番号と目標シリンダー番号との差によって算出されるシーク長さに基づいているということが分かる。HDDにおいて、垂直方向のトラック、いわゆる、シリンダーは、何れも同じトラック番号を有するため、度々トラックあるいはトラックアドレスは、シリンダーあるいはシリンダー番号と呼ばれる。
図2に示すように、s202ステップで、現在シリンダー番号current_cylと目標シリンダー番号target_clyとの差として、シーク長さsk_lenが算出される。
s204ステップで、シーク長さsk_lenほどヘッドを移動させるために必要なシーク時間sk_timeが算出される。
s206ステップで、トラック探索動作間ヘッド及びVCM駆動電流の行動を規定するシーク軌跡(seek profile、seek tragectories)が、シーク長さsk_len及びシーク時間sk_timeを使用して算出される。シーク軌跡は、位置軌跡、速度軌跡及び電流軌跡を含む。
s208ステップで、シーク軌跡に基づいてVCMが駆動されてヘッドを動かす。特に、ヘッドは、VCMにより動く間、サーボセクターを読み取る。サーボセクターに収録されたサーボ情報を利用することにより、ヘッドの状態、例えば、ヘッドの位置、ヘッドの速度、ヘッドの加速度などが推定され、各軌跡の相応するものと比較される。比較結果は、VCM駆動電流を制御するようにフィードフォワードされる。
s210ステップでは、ヘッドが目標シリンダーtarget_cylに到着したか否かを検査する。もし、ヘッドが目標シリンダーtarget_cylに到着していなければ、s208ステップに戻る。そうでなければ、トラックシーク動作は終了する。
図2に示すように、従来のサーボ制御方法においては、シーク長さsk_lenは、現在シリンダーcurrent_cylと目標シリンダーtarget_cylとのシリンダー番号の差に基づいて算出された。しかし、従来のサーボ制御方法のそのような特性により、FDTを採択するHDDで度々トラック探索動作が妨害される。
図3は、隣接したデータトラックにおいてトラック探索動作(以下、シーケンシャルシークという)の相異なる例を示す説明図である。図3に示すように、データトラック間の差は、1であるにもかかわらず、図中(1)で表示されるケース(ケース1)において、サーボトラックの差は1であり、図中(2)で表示されるケース(ケース2)において、サーボトラックの差は2である。
それは、シーケンシャルシークにおいて、ケース1に比べてケース2のシーク時間が長くなるということを意味する。それは、HDDのパフォーマンスに問題を起こす。
HDDの規格は、シーケンシャルシークについての時間を規定している。公知のように、HDDのトラックは、同心円型に形成されている。それは、次のデータが次のトラックに割当てられていれば、ヘッドが次のデータを読み取るために、次のトラックに動くことを意味する。データ伝送のパフォーマンスを増加させるために、ヘッドの動きはデータ伝送と同期しなければならず、ヘッドをあるトラックから次のトラックに動かす時間は、厳しく規定される。
また、図3に示すように、ケース1の場合には、同期が維持されうるが、ケース2の場合には維持されない。データ伝送とヘッド動きとの間の同期が維持されなければ、HDDのパフォーマンスは減少する。したがって、設定されたシーケンシャルシーク時間内にシークを行えず、それによるデータの伝送動作は、ディスクがさらに一回りして、目標データのセクターがヘッド位置に来るまで遅延されねばならないためである。
また、図3に示すように、シーケンシャルシークにおいて同期が維持されない可能性は、サーボトラックとデータトラックとのトラックピッチの差が大きくなるほど高くなる。したがって、パフォーマンスが低くなる可能性は、シーケンシャルシークがディスクの外周側で発生するほどさらに大きくなる。
特開2002−150727号公報 特開2004−030777号公報 特開平6−318315号公報
このように、従来のシーケンシャルシーク方法によれば、2つのサーボトラックにかけて行われた場合、同期が維持されずパフォーマンスが低くなるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ヘッドの動きとデータ伝送との同期を損なわせずに、HDDのパフォーマンスを改善することが可能な、新規かつ改良されたハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法、ハードディスクドライブ及び記録媒体を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシリンダー番号に相応するシーク長さを算出するステップと;上記シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さいか否かを検査するステップと;上記シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりヘッド位置に相応するシーク長さを算出するステップと;上記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと;上記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと;上記シーク軌跡を使用することにより、上記ヘッドを動かすボイスコイルモーターに印加される電流を制御するステップと;を含むことを特徴とする、ハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法が提供される。
また、ヘッドの位置は、現在トラックのグレーコード及び位置エラー信号を参照することにより検出されてもよい。
また、可変データトラックを採用したハードディスクドライブに適用されてもよい。
また、上記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ディスクに情報を記録またはディスクから情報を読み取るヘッドと;上記ヘッドを動かすボイスコイルモーターと;現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシーク長さを算出するステップと、シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりシーク長さを算出するステップと、上記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと、上記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと、上記シーク軌跡を使用することにより上記ボイスコイルモーターに印加される電流を制御するステップとを行う制御部と;を備えるハードディスクドライブが提供される。
また、上記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ハードディスクドライブのトラックシーク方法を保存するコンピュータで読み取り可能な記録媒体において:上記方法は、現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシーク長さを算出するステップと;シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さいか否かを検査するステップと;シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりシーク長さを算出するステップと;上記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと;上記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと;上記シーク軌跡を使用することによりトラックシーク動作を行うステップと;を含むことを特徴とする記録媒体が提供される。
また、上記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、シーケンシャルシークが2つのサーボトラックにかけて行われても、シーケンシャルシークが要求された時間内に処理できるため、HDDのパフォーマンスが低下することを防止することができる。
以下に、添付した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、実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図4は、本発明の第1実施形態に係る方法を使用するHDD10の構成を示す概略図である。図4に示すように、HDD10は、スピンドルモーター14によって回転される少なくとも一つの磁気ディスク12を備えている。HDD10は、ディスクの表面に隣接するように位置したヘッド16をさらに備えている。
ヘッド16は、それぞれのディスク12の磁界を感知及び磁化させることにより、回転するディスク12に情報を記録、またはディスク12から情報を読み取り可能である。典型的にヘッド16は、各ディスクの表面に結合されている。たとえ、単一のヘッド16として図示されて説明されているとしても、それは、ディスク12を磁化させるための記録用ヘッドとディスク12の磁界を感知するための分離された読み取り用ヘッドとからなっていてもよい。
ヘッド16は、スライダー20に統合されうる。スライダー20は、ヘッド16とディスクの表面との間に空気ベアリングを生成させる構造によってなっている。スライダー20は、ヘッドジンバルアセンブリ22(head gimbal assembly)に結合されている。ヘッドジンバルアセンブリ22は、ボイスコイル26を有するアクチュエータアーム24に取り付けられている。ボイスコイル26は、ボイスコイルモーター(Voice Coil Motor:VCM)30を特定するマグネチックアセンブリ28に隣接するように位置している。電流がボイスコイル26に供給され、回転モーメントを発生させ、アクチュエータアーム24をベアリングアセンブリ32の周りで回転させる。アクチュエータアーム24の回転により、ヘッドがディスク12の表面を横切って動いてもよい。
情報(データ)は、典型的にディスク12の環状トラック34内に保存される。各トラック34は、一般的に複数のサーボセクターを備えている。各サーボセクターは、データフィールドと識別フィールドとを備えている。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から構成されている。ヘッド16は、他のトラックにある情報を読み取り及び記録するために、ディスク12の表面を横切って移動する。他のトラックに横切ってヘッドを移動させることを、一般的にシークルーチン(探索ルーチン)と呼ぶ。
図5は、図4に示すHDD10を制御するための電気システムを示すブロック図である。図5に示す電気システムは、リード/ライト(R/W)チャンネル回路44及びプリアンプ回路46によってヘッド16に結合された制御部42を備えている。制御部42は、デジタル信号プロセッサー(Digital Signal Processor:DSP)、マイクロプロセッサー、マイクロ制御部などである。制御部42は、ディスク12に情報を記録、またはディスク12から情報を読み取るために、R/Wチャンネル44に制御信号を供給する。情報は、典型的に、R/Wチャンネル44からホストインターフェース回路54に伝送される。ホストインターフェース回路54は、PCのようなシステムにインターフェースするためのバッファメモリ及び制御回路を備えている。
また、制御部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に結合されている。制御部42は、VCMの励起及びヘッド16の動きを制御するために、VCM駆動回路48に制御信号を供給する。
制御部42は、読み取り専用のメモリ(ROM)素子50及びランダムアクセスメモリ(Random Access Memory:RAM)素子52に結合されている。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、制御部42によって使用される命令語及びデータを含んでいる。ソフトウェアルーチンの一つとして、一つのトラックから他のトラックにヘッド16を移動させる探索制御ルーチンがある。探索制御ルーチンは、ヘッド16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バー制御ルーチンを含んでいる。一実施例として、メモリ素子50には、図6を参照して説明される本発明に係る探索制御方法を行うための実行コードが保存される。
図6は、本発明の第1実施形態に係るシーケンシャルシーク方法を示すフローチャートである。図6に示すように、本発明に係るシーケンシャルシーク方法は、現在シリンダーと目標シリンダーとのシリンダー番号の差が2以下である時には、ヘッド位置の差に基づいてシーケンシャルシークを行うということが分かる。
図6に示すように、s602ステップでは、現在シリンダー番号と目標シリンダー番号との差によりシーク長さsk_lenが算出される。
s604ステップでは、シリンダー番号で表現されるシーク長さsk_lenが2以下であるか否かを検査する。もし、シリンダー番号で表現されるシーク長さsk_lenが2以下であれば、s606ステップで、現在データトラックでのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較する(|ab_pos−des_pos|)ことにより、シーク長さperr_orgを算出する。
現在データトラックでのヘッドの位置は、グレーコード及び位置エラー信号(Position Error Signal:PES)を参照することにより分かる。グレーコードは、サーボセクターに収録されており、PESは、サーボセクターに収録されたサーボバーストを使用することにより設けられる。ここで、ヘッド位置の検出における解像度は高いほど良い。本発明の実施形態において解像度は、512、すなわち、1トラック内での位置が1/512のステップサイズで測定される。
一方、目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラック及びゾーンマップテーブルを参照することにより算出されうる。現在データトラックでのヘッドの位置のように、目標データトラックの中心線の位置も512の解像度と検出される。
s608ステップでは、ヘッド位置により表現されるシーク長さperr_orgに相応するシーク時間sk_timeが算出される。ここで、シーク時間sk_timeを算出する時、解像度を考慮してシーク長さperr_orgは512に分けられる。
s610ステップでは、ヘッド位置により表現されるシーク長さ及び、それに相応するシーク時間によりシーク軌跡が算出される。
s616ステップで、VCMは、探索軌跡に基づいてヘッドを動かすようにVCMが駆動される。
sS618ステップで、ヘッドが目標シリンダーtarget_cylに到着したか否かを検査する。もし、ヘッドが目標シリンダーtarget_cylに到着していなければ、s616ステップに戻る。そうでなければ、トラックシーク動作を終了する。
探索距離perr_orgが2サーボトラックほどの距離より短いため、シーク探索距離perr_orgによるトラック探索動作は、シーク長さsk_lenによる時間より短くなる。したがって、シーケンシャルシークが2サーボトラックにかけて行われたとしても、シーケンシャルシークが要求される時間内に行われ、HDDのパフォーマンスが低下することを防止できる。
2より大きい場合には、s612ステップで、シーク長さsk_lenに相応するシーク時間sk_timeが算出される。
s614ステップでは、シーク長さsk_len及びシーク時間sk_timeを使用することによりシーク軌跡が算出され、s616〜s618ステップにより、トラックシーク動作が行われる。
本発明は、方法、装置、システム等として実行されうる。ソフトウェアで実行される時、本発明の構成手段は、必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサー読み取り可能な媒体に保存され、または伝送媒体また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。プロセッサー読み取り可能な媒体は、情報を保存または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサー読み取り可能な媒体の例としては、電子回路、半導体メモリ素子、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、消去可能なROM(Erasable ROM:EROM)、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、光ファイバ媒体、無線周波数(RF)網などがある。コンピュータデータ信号は、電子網チャンネル、光ファイバ、空気、電子系、RF網のような伝送媒体上に伝播されうるいかなる信号も含まれる。
このように、シーケンシャルシークが2つのサーボトラックにかけて行われても、シーケンシャルシークが要求された時間内に処理できるため、HDDのパフォーマンスが低下することを防止でき、例えば、HDDに効果的に適用され得る。
また、ヘッドの動きとデータ伝送との同期を損なわせないシーケンシャルシーク方法を使用することで、改善されたパフォーマンスを有するHDDを提供することができる。
また、本実施形態によれば、上記の方法を行うプログラムを保存するコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
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。
本発明は、ハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法、ハードディスクドライブ及び記録媒体に適用可能である。
従来のFDTによるサーボセクター及びデータセクターの配置を示す概略図である。 従来のトラック探索動作を示すフローチャートである。 隣接したデータトラックにおいてトラック探索動作の相異なる例を示す説明図である。 本発明の第1実施形態に係る方法を使用するHDDの構成を示す概略図である。 図4に示すHDDを制御するための電気システムを示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係るシーケンシャルシーク方法を示すフローチャートである。
符号の説明
10 HDD
12 磁気ディスク
14 スピンドルモーター
16 ヘッド
20 スライダー
22 ヘッドジンバルアセンブリ
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 VCM
32 ベアリングアセンブリ
34 環状トラック
42 制御部
44 R/Wチャンネル回路
46 プリアンプ回路
48 VCM駆動回路
50、52 メモリ素子
54 ホストインターフェース回路

Claims (8)

  1. 現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシリンダー番号に相応するシーク長さを算出するステップと;
    前記シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さいか否かを検査するステップと;
    前記シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりヘッド位置に相応するシーク長さを算出するステップと;
    前記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと;
    前記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと;
    前記シーク軌跡を使用することにより、前記ヘッドを動かすボイスコイルモーターに印加される電流を制御するステップと;
    を含むことを特徴とする、ハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法。
  2. ヘッドの位置は、現在トラックのグレーコード及び位置エラー信号を参照することにより検出されることを特徴とする、請求項1に記載のハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法。
  3. 可変データトラックを採用したハードディスクドライブに適用されることを特徴とする、請求項1または2に記載のハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法。
  4. 前記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のハードディスクドライブのシーケンシャルシーク方法
  5. ディスクに情報を記録またはディスクから情報を読み取るヘッドと;
    前記ヘッドを動かすボイスコイルモーターと;
    現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシーク長さを算出するステップと、シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりシーク長さを算出するステップと、前記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと、前記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと、前記シーク軌跡を使用することにより前記ボイスコイルモーターに印加される電流を制御するステップとを行う制御部と;
    を備えるハードディスクドライブ。
  6. 前記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されることを特徴とする、請求項5に記載のハードディスクドライブ。
  7. ハードディスクドライブのトラックシーク方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録するコンピュータで読み取り可能な記録媒体において:
    前記方法は、
    現在トラックのシリンダー番号と目標トラックのシリンダー番号とを比較することによりシーク長さを算出するステップと;
    シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さいか否かを検査するステップと;
    シリンダー番号に相応するシーク長さが2より小さければ、現在データトラックのヘッド位置と目標データトラックの中心線の位置とを比較することによりシーク長さを算出するステップと;
    前記ヘッド位置に相応するシーク長さに相応するシーク時間を算出するステップと;
    前記ヘッド位置に相応するシーク長さ及びそれに相応するシーク時間に基づいてシーク軌跡を算出するステップと;
    前記シーク軌跡を使用することによりトラックシーク動作を行うステップと;を含むことを特徴とする記録媒体。
  8. 前記目標データトラックの中心線の位置は、目標データトラックとゾーンマップテーブルとを参照して算出されることを特徴とする、請求項7に記載の記録媒体。

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