JP5325400B2

JP5325400B2 - ハードディスクドライブ、ハードディスクドライブにおける再生方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体

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Publication number: JP5325400B2
Application number: JP2007175403A
Authority: JP
Inventors: 注英李
Original assignee: Seagate Technology International
Current assignee: Seagate Technology International
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2013-10-23
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Description

本発明は、ハードディスクドライブ、ハードディスクドライブにおける再生方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体に係り、より詳細には、再生的中率を従来より向上させることによってハードディスクドライブのパフォーマンスをさらに向上させることが可能なハードディスクドライブ、ハードディスクドライブにおける再生方法及びコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。

ハードディスクドライブ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ：以下、ＨＤＤ）は、データ情報を含んだデジタル電子パルスを永久的な磁場に変えてディスクに記録し、ディスクに記録されたデータを再生することが可能なデータ保存装置である。このようなＨＤＤは、大量のデータを高速で記録及び再生できるので、コンピュータシステムの代表的な補助記憶装置として活用されている。

米国特許第６８４８０１９号明細書米国特許第６６０４１７８号明細書特開２００１−６３０４号公報特開１９９５−３１２０４６号公報

ＨＤＤに記録された高容量のデータを再生しようとする場合には、再生しようとするデータが記録されたターゲットセクタ（ＴａｒｇｅｔＳｅｃｔｏｒ）を捜すために磁気ヘッドがディスク上を移動しなければならない。ところが、このような磁気ヘッドの移動時間はＨＤＤの再生時間を遅延させる恐れがあり、これによりＨＤＤのパフォーマンスが低下する可能性が発生するという問題点があった。

また、ターゲットトラック（ＴａｒｇｅｔＴｒａｃｋ）に磁気ヘッドが到着しても、ディスクの回転によってターゲットセクタが磁気ヘッドの位置する所まで到逹するには所定時間が必要となり、これにより予めターゲットトラックに到着した磁気ヘッドが如何なる任務も行なわずに待機する待機時間が長くなるという問題点があった。

これにより、ＨＤＤの再生時間を遅延させ、パフォーマンス低下を招くという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、再生的中率を従来より向上させることによりＨＤＤのパフォーマンスをさらに向上させることが可能な、新規かつ改良されたハードディスクドライブ、ハードディスクドライブにおける再生方法及びコンピュータ読取可能な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、ハードディスクドライブに備えられたメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生方法であって、ハードディスクドライブのディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令を受信する段階と、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求める段階と、待機時間Ｔ_Ｌの間、再生命令を実行する前に磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃでディスクからプリフェッチデータを再生してメモリに保存する段階と、を含み、移動時間Ｔ_Ｍは、ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるためにディスクが回転するのに必要な時間であり、探索時間Ｔ_Ｓは、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃからターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であることを特徴とする、ハードディスクドライブにおける再生方法が提供される。

待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、移動時間が前記探索時間より大きいか同一である場合、ディスクの回転によってターゲットセクタが磁気ヘッドと同一軸線上に移動するまでにかかる移動時間Ｔ_Ｍを得る段階と、磁気ヘッドが現在位置するトラックからターゲットトラックに到達するまでにかかる探索時間Ｔ_Ｓを得る段階と、移動時間Ｔ_Ｍから探索時間Ｔ_Ｓを差し引いて待機時間Ｔ_Ｌを算出する段階と、を含むようにしてもよい。

移動時間Ｔ_Ｍを得る段階は、下記の数式によって移動時間Ｔ_Ｍを得るようにしてもよい。
ここで、Ｎ_ＴＳは、ターゲットセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｈは、磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃと関連したセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｓは、ターゲットセクタと関連したターゲットトラックに含まれたセクタの個数であり、Ｔ_Ｄは、ディスクの一回転にかかる時間である。

探索時間Ｔ_Ｓは、磁気ヘッドが現在位置Ｐ_Ｃからターゲット位置Ｐ_１まで移動するときの移動トラック数に関する探索時間テーブルを用いて得られるものであってもよい。

待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、移動時間が探索時間より小さい場合、ディスクの一回転にかかる時間である回転周期時間Ｔ_Ｄから、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとを差し引く段階を含むようにしてもよい。

待機時間Ｔ_Ｌの間にプリフェッチデータを再生する段階は、待機時間Ｔ_Ｌを予め定められた基準時間Ｔ_Ｒと比較する段階と、待機時間Ｔ_Ｌが基準時間Ｔ_Ｒより大きければ、待機時間Ｔ_Ｌから基準時間Ｔ_Ｒを差し引いた時間の間に磁気ヘッドが現在位置Ｐ_Ｃでディスクからプリフェッチデータを再生し、待機時間Ｔ_Ｌが基準時間Ｔ_Ｒより小さいか同じであれば、磁気ヘッドが直ちにターゲット位置Ｐ_１に移動される段階と、を含むようにしてもよい。

また、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に備えられたメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生方法を実行させるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、再生方法は、ハードディスクドライブのディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令を受信する段階と、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求める段階と、待機時間Ｔ_Ｌの間、再生命令を実行する前に磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃでディスクからプリフェッチデータを再生してメモリに保存する段階と、を含み、移動時間Ｔ_Ｍは、ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるためにディスクが回転するのに必要な時間であり、探索時間Ｔ_Ｓは、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃからターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であることを特徴とする、コンピュータ読取可能な記録媒体が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、少なくとも一つのディスクと、ディスクからデータを再生し、データを記録する磁気ヘッドと、ディスクから再生されたデータを保存するように設定されたメモリと、ディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令をホスト機器から受信し、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求め、待機時間Ｔ_Ｌの間に、再生命令を行う前に現在位置Ｐ_Ｃでディスクからプリフェッチデータを再生してメモリに保存するように設定されたコントローラと、を含み、移動時間Ｔ_Ｍは、ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるためにディスクが回転するのに必要な時間であり、探索時間Ｔ_Ｓは、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃからターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。

以上説明したように本発明によれば、再生的中率を従来より向上させることができ、これによりＨＤＤのパフォーマンスをさらに向上させることが可能となる。

以下に添付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構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１〜６を参照して、本発明の一実施形態にかかるＨＤＤについて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるＨＤＤの構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１のＨＤＤに備えられたディスクの概略構成を示す模式図であり、図３は、図１のＨＤＤの駆動回路の概略構成を示すブロック図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、図１のＨＤＤに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを示す模式図であり、図５Ａ及び図５Ｂは、図１のＨＤＤに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを再び示す模式図であり、図６は、図１のＨＤＤに保存されたプリフェッチデータに対する再生的中率を向上させる制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。

これらの図面に図示されるように、本発明の一実施形態によるＨＤＤ１００は、データが記録される少なくとも一枚のディスク１１０と、ディスク１１０を回動させるスピンドルモータ１２０と、ピボット軸１３０ａを軸心として回動しディスク１１０上を移動するヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ、ＨｅａｄＳｔａｃｋＡｓｓｅｍｂｌｙ）１３０と、回路部品の大部分、特に後述するコントローラ１７０をＰＣＢ（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）上に装着し、上記の構成部品を制御する印刷回路基板組立体（ＰＣＢＡ、ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄＡｓｓｅｍｂｌｙ）１４０と、これらの構成部品が組み立てられるベース１５０と、ベース１５０の上部を覆蓋し、これら構成部品を外部のほこり及び異物などから保護し密封するカバー１６０と、を備える。

ディスク１１０は、一枚だけ設けられてもよく、複数枚設けられてもよい。複数枚のディスク１１０が設けられる場合、ディスク１１０は、所定の距離だけ相互に離隔してベース１５０の上部に積層される。ディスク１１０の両側面は、薄膜の磁性物質でコーティングされ、ここにデータが保存される。磁性物質は、電気メッキ、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、化学的気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理的気相蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法によってディスク１１０の側面上にコーティングされる。

ディスク１１０のサイズは、０．８５インチ、１．０インチ、１．８インチ、２．５インチ、３．５インチ、５．２５インチ、８インチ及び１４インチなどであることができるが、本発明の権利範囲はこれに限定されない。ディスク１１０の材質は、アルミニウム合金、ガラス、ガラス合成物及びマグネシウム合金などであることができるが、本発明の権利範囲はこれに限定されない。

ディスク１１０は、図２に示されたように、多数個の同心円で形成された多数（実質的に、数十万個）のトラック１１１を備えている。トラック１１１は、一枚のディスク１１０に形成された同心円を意味するが、ＨＤＤ１００は一般的に多数枚のディスク１１０が積層されて使われるために、多数枚のディスク１１０のそれぞれに形成されたトラック１１１のうち同一の半径を有するトラック１１１のセットを意味するシリンダ１１１という用語として使われることが便利な場合が多い。すなわち、シリンダ１１１は、同一の半径を有するトラック１１１を多数枚のディスク１１０に対して仮想の線で連結させたものと解釈されうるが、トラック１１１と物理的に同じ意味を有すると解される。

各トラックは、サーボセクタ（ＳｅｒｖｏＳｅｃｔｏｒ）とデータセクタ（ＤａｔａＳｅｃｔｏｒ）とを含む多数個のセクタ１１２を備える。サーボセクタは、ディスク１１０の各トラック１１１に対する固有情報であるグレーコード及び磁気ヘッド１３１のオントラックのための比較情報であるバーストなどを含むサーボ情報が記録される。データセクター、５１２バイト（Ｂｙｔｅ）の実質的なユーザーデータ及び当該データの微細なエラーを訂正するエラー訂正コード（ＥＣＣ：ＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｅ）などが記録される。

一般的に、ディスク１１０は、物理的な情報（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を意味するＣＨＳ（ＣｙｌｉｎｄｅｒＨｅａｄＳｅｃｔｏｒ）によって物理的に名付けられることができる。すなわち、ディスク１１０のセクタ１１２は、ディスク１１０の中心から半径方向に同一軸線を成すインデックス（Ｉｎｄｅｘ）を基準に時計回り方向に回転しながらそれぞれ第１セクタ、第２セクタ〜第ｎセクタ（ここで、ｎは一つのトラックに含まれたセクタの個数を意味する）と名付けられる。

スピンドルモータ１２０は、ディスク１１０と結合され、後述するコントローラ１７０の制御信号を受けてディスク１１０を回動させる。スピンドルモータ１２０の回転角速度は、３，６００ｒｐｍ、５，４００ｒｐｍ、７，２００ｒｐｍ、１０，０００ｒｐｍなどがあることができるが、本発明の権利範囲はこれに限定されない。

ヘッドスタックアセンブリ１３０は、磁気ヘッド１３１をディスク１１０上の所望の位置に移動させるようにピボット軸１３０ａを軸心として回動する。ヘッドスタックアセンブリ１３０は、ディスク１１０からデータを再生しディスク１１０にデータを記録する磁気ヘッド１３１と、磁気ヘッド１３１を搭載してディスク１１０上に磁気ヘッド１３１を浮上させるスライダ(図示せず)と、スライダをディスク１１０の表面に向けて弾性支持するサスペンション(図示せず)と、ピボット軸１３０ａに回動可能に結合されて磁気ヘッド１３１がディスク１１０上に至るように延設されたアクチュエータアームと、アクチュエータアームを回動させるアクチュエータ１３５とを備える。

磁気ヘッド１３１は、ディスク１１０の表面に形成された磁界を感知してディスク１１０からデータを再生するか、ディスク１１０の表面を磁化させることでディスク１１０にデータを記録することができる。磁気ヘッド１３１は、ディスク１１０のトラックを移動し、再生しようとするデータが記録されたセクタまたはデータを記録しようとするセクタがその直下方に位置した時、データを再生するか記録する。

スライダは、磁気ヘッド１３１を物理的に支持すると同時に、磁気ヘッド１３１がディスク１１０の表面に浮上する時、正確に位置させる機能を提供する。このような機能を提供するために、スライダは、ディスク１１０の回転によって発生する揚力を活用できるようにそりのような流線型の形状を有することが望ましい。

サスペンションは、後述するアクチュエータアーム(図示せず)とスライダとを相互連結させ、スライダをディスク１１０の表面側に弾性支持する。したがって、サスペンションは、ＨＤＤ１００に発生する微細な振動によってスライダが大きい振幅で動くことによって、磁気ヘッド１３１がディスク１１０面にあまりにも近づきすぎて衝突したり、磁気ヘッド１３１がディスク１１０面からあまりにも遠くなって記録能力及び再生能力が低下することを抑制する機能を提供する。

アクチュエータアームは、その一端がサスペンションに連結され、その他端はピボット軸１３０ａに相対回転可能に結合される。アクチュエータアームは、磁気ヘッド１３１がディスク１１０の表面を自由に移動できるように長く延設される。

アクチュエータ１３５は、アクチュエータアームをピボット軸１３０ａを軸心として回動させる。アクチュエータ１３５は、ボイスコイル（図示せず）とマグネット（図示せず）とを備える。アクチュエータ１３５は、マグネットによって発生した磁気力線及びボイスコイルを流れる電流の相互作用によって発生する電磁気力によって、フレミングの左手の法則による方向にアクチュエータアームを回動させる。コントローラ１７０は、この電磁気力を制御して磁気ヘッド１３１をディスク１１０上の所望の方向に移動させる。

アクチュエータ１３５は、図３でボイスコイルモータ（ＶＣＭ：ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）として図示されているが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、入力信号によって所定角度ずつ回動させるステッパモータ（ｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒ）であってもよい。アクチュエータ１３５をボイスコイルモータとした場合、熱に強く、定期的なフォーマットが不要であり、信頼度が卓越しているという長所がある。

コントローラ１７０は、ＨＤＤ１００の機械的、電気的動作を制御するものであって、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロプロセッサ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などで構成されることができる。あるいは、後述するようなＨＤＤ１００の再生的中率向上方法（Ｓ１００、Ｓ２００）を実行するソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）またはファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）が記録された記録媒体であってもよい。

コントローラ１７０は、図３に示されるように、スピンドルモータ１２０に制御信号を入力してスピンドルモータ１２０の回転角速度を統制（減速または加速）できる。また、コントローラ１７０は、ボイスコイルモーター１３５を制御して磁気ヘッド１３１を指定されたセクタに移動させ、磁気ヘッド１３１を制御してディスク１１０からデータを再生するか、ディスク１１０にデータを記録させ、後述するように磁気ヘッド１３１の探索時間Ｔ_Ｓとターゲットセクタの移動時間Ｔ_Ｍとを基に磁気ヘッド１３１の待機時間Ｔ_Ｌを算出してその待機時間Ｔ_Ｌの間に磁気ヘッド１３１がさらにデータを再生及び保存するように制御できる。

図３に示されるように、本発明の第一実施形態によるＨＤＤ１００は、プリアンプ１７１と、リード／ライトチャンネル１７２と、ホストインタフェース１７３と、メモリ１７４と、ボイスコイルモータドライバ１３６と、スピンドルモータドライバ１２２と、これらを制御するコントローラ１７０とを備える。

プリアンプ（Ｐｒｅ−ＡＭＰ）１７１は、磁気ヘッド１３１がディスク１１０から再生したデータ信号を増幅するか、リード／ライトチャンネル１７２によって変換された記録電流を増幅して磁気ヘッド１３１を介してディスク１１０に記録させる。

リード／ライトチャンネル（Ｒ／ＷＣｈａｎｎｅｌ）１７２は、プリアンプ１７１が増幅した信号をデジタル信号に変換してホストインタフェース１７３を介してホスト機器（図示せず）に伝送するか、ユーザが入力したデータをホストインタフェース１７３を介して受信し記録に容易な二進データストリーム（ＢｉｎａｒｙＤａｔａＳｔｒｅａｍ）に変換してプリアンプ１７１に入力する。

ホストインタフェース（ＨｏｓｔＩｎｔｅｒｆａｃｅ）１７３は、デジタル信号に変換されたデータをホスト機器に伝送するか、ユーザが入力したデータをホスト機器から受信しコントローラ１７０を介してリード／ライトチャンネル１７２に入力する。

メモリ１７４は、フラッシュメモリのようなランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などで具現可能である。メモリ１７４は、ＨＤＤ１００内に一つ以上提供されてもよい。例えば、メモリ１７４は、コントローラ１７０と連結されて使われるソフトウェアの全体あるいは部分を保存するために使われてもよい。

付加的にメモリ１７４は、ディスク１１０から引き出されたプリフェッチデータを保有するデータキャッシュとして使われてもよい。情報理論とデジタルデータ基礎装置の作動本質は、或るデータはその次の再生動作で他のデータよりさらに接近されやすいことがある。例えば、最近に接近されたデータは、度々それより前に接近されたデータより近い所でさらに容易に接近されうる。したがって、磁気ヘッド１３１が再生／記録命令を実行していない場合、ＨＤＤ１００のコントローラ１７０は、ディスク１１０から選択されたデータを引き出すためのプリフェッチデータ再生動作を行なってそれをメモリ１７４に保存しておくことができる。以降、データ再生命令が下された場合、正常なハードディスク動作が始まる前に（または、動作が始まる時）、まず、メモリ１７４に該当のデータが保存されているか否かが一次的に検索される。要求されたデータがメモリ１７４に保存されている場合（メモリ１７４に対する“再生的中”）、データは従来のＨＤＤの再生動作を通じた典型的な提供方法よりもさらに早く提供されることができる。このような方式により、データ接近速度は著しく向上されうる。キャッシュプリフェッチデータに対する再生的中率は、メモリ１７４に保存されたプリフェッチデータの量に比例して増加する。

このような方法により、本発明の実施形態においては、次の再生動作の再生的中率を向上させるためにコントローラ１７０によって計算された待機時間（ＬａｔｅｎｃｙＴｉｍｅ、Ｔ_Ｌ）を使ってメモリ１７４に保存されたキャッシュプリフェッチデータの量を増加させる。

本発明の実施形態によるＨＤＤ１００に提供されるコントローラ１７０は、磁気ヘッド３１を移動させるためのボイスコイルモータ１３５の動作とディスク１１０を回転させるためのスピンドルモータ１２０の動作とを含む、ディスク１１０の再生及び記録動作を制御するように設定される。コントローラ１７０は、さらに、探索時間Ｔ_Ｓと移動時間Ｔ_Ｍとの関数として待機時間Ｔ_Ｌを計算するように設定される。

データ再生動作において、磁気ヘッド１３１によって提供されたデータ再生信号は、プリアンプ１７１によって増幅されリード／ライトチャンネル１７２によって変換された後、コントローラ１７０の全制御の下、ホストインタフェース１７２を介してホスト機器に出力される。

データ記録動作で、ホスト機器からのデータがホストインタフェース１７３を介して受信され、コントローラ１７０を介してリード／ライトチャンネル１７２に入力されてディスク１１０上に記録に適した二進データストリームに変換される。しかし、そのような記録／再生動作が行われない時、コントローラ１７０は、プリフェッチデータに対するＨＤＤの資源を使って再生的中率を向上させるためにメモリ１７４にデータを保存する。

待機時間Ｔ_Ｌの概念は、ＨＤＤ１００が再生命令を受信した時に、どのような事が起こるかを正確に考慮することでさらによく理解されうる。二つの基本機能がターゲットセクタに向ける再生動作を果たすために実行されなければならない。

第１に、磁気ヘッド１３１は適切な位置に移動されなければならない。このために、コントローラ１７０は、ボイスコイルモータドライバ１３６を介してボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１３５に制御信号を印加する。印加された制御信号は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１３５に印加された電流の量を調節し、それによってボイスコイルを介して流れる電流と磁石によって発生した磁場との間の相互作用によって発生する回動力を調節する。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１３５の回動力により、アクチュエータアームが回転し、磁気ヘッド１３１が現在位置Ｐ_Ｃからディスク１１０上の要求されるターゲット位置Ｐ_１に移動される。磁気ヘッド１３１を再配置させるために必要な時間は、探索時間Ｔ_Ｓと定義される。

第２に、磁気ヘッド１３１下の適切な位置に、受信された再生命令によって指示されたターゲットセクタが位置するようにディスク１１０が回転されなければならない。これはスピンドルモータドライバ１２２を介してコントローラ１７０からオン制御信号を印加し、スピンドルモータ１２０の動作を制御することで達成される。データ再生のためにターゲットセクタが磁気ヘッド１３１下の適切な位置に位置するようにディスク１１０を回転させるのに必要な時間は、移動時間Ｔ_Ｍと定義される。

探索時間Ｔ_Ｓと移動時間Ｔ_Ｍとから待機時間Ｔ_Ｌを計算する処理は、受信された再生命令に応答して磁気ヘッド１３１を正確に移動させるに先立ってコントローラ１７０によって行われる。このような計算によって待機時間Ｔ_Ｌが十分に長いことが確認される場合、ＨＤＤ１００は、メモリ１７０をロード（ｌｏａｄ）して現在の磁気ヘッド位置でプリフェッチ再生動作を行い、プリフェッチに対する再生的中率を向上させる。

以下、メモリ１７４に保存されたプリフェッチデータに対する再生的中率を向上させるために、ＨＤＤ１００の動作を制御する一つの方法を説明する。まず、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、磁気ヘッド１３１がトラック１１１ｂ上の現在位置Ｐ_Ｃにあり、トラック１１１ａに沿ったターゲットセクタ１１２ａが再生されうるターゲット位置Ｐ_１まで軸Ｌに沿って移動される場合について説明する。図４Ｂにさらに詳細に示されるように、磁気ヘッド１３１がターゲット位置Ｐ_１までの再生命令を受信した時、現在位置Ｐ_Ｃから直ちに移動した場合、ディスク１１０は初期位置Ｐ_０から中間位置Ｐ_Ｉまで探索時間Ｔ_Ｓの間に回転する。しかし、その後、ディスク１１０が中間位置Ｐ_Ｉからターゲット位置Ｐ_１まで回転する間、磁気ヘッド１３１は待機時間Ｔ_Ｌの間待機する。言い換えると、移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓよりさらに長ければ、磁気ヘッド１３１は待機時間Ｔ_Ｌの間何もしない状態にあるため本発明の実施形態で修正されるＨＤＤの資源の無駄使いとなる。

図６に、ＨＤＤ１００に備えられるメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生的中率を向上させるための一つの制御方法（Ｓ１００）が示される。この制御方法は、計算された待機時間Ｔ_Ｌを最大限活用する。図示された制御方法によると、再生命令を受信し、磁気ヘッド１３１を移動させる（Ｓ１１０）前に、コントローラ１７０は、移動時間Ｔ_Ｍを得て（Ｓ１２０）、探索時間Ｔ_Ｓを得る（Ｓ１３０）。そして、これら二つの値から待機時間Ｔ_Ｌを計算する（Ｓ１４０）。その後、計算された待機時間Ｔ_Ｌが十分に長ければ、コントローラ１７０は現在位置Ｐ_Ｃでプリフェッチ再生動作を行うように磁気ヘッド１３１に指示する（Ｓ１５０）。

本発明の一実施形態によるこのような制御方法で、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとは多様な方法により得ることができる。例えば、再生動作に関連した移動時間Ｔ_Ｍを得ることは、ディスク１１０上のトラック１１１に沿ったセクタレイアウトに関する知識と関連して行われる。このような情報は、シリンダヘッドセクタに含まれた情報（ＣＨＳ）のようなディスク１１０に記録された物理的情報データに依存して容易に得ることができ、多様な他のセクタトラッキング技術を用いることができる。

一つの接近方法で、各セクタは、トラック１１１に沿った位置を指示するアドレスによって確認される。このようなアドレスによれば、各セクタは、番号が付けられた位置（トラック１１１に沿って１番目からＮ番目）を有すると観察される。このような関係から、移動時間Ｔ_Ｍは、次の数式１によって計算されることができる。

ここで、Ｎ_ＴＳは、ターゲットセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｈは、磁気ヘッドが現在位置Ｐ_Ｃと関連したセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｓは、ターゲットセクタと関連したターゲットトラックに含まれたセクタの個数であり、Ｔ_Ｄは、ディスク１１０の一回転にかかる時間である。

例えば、受信された再生命令によって、ターゲットセクタがターゲットトラック１１１ａに沿った第２５番目の位置に位置するものとして確認され、一方に磁気ヘッド１３１によって現在再生されるセクタが現在トラック１１１ｂで第１０番目のセクタであり、さらにターゲットトラック１１１ａに含まれたセクタの総個数が１０万個であり、ディスク１１０の一回転にかかる時間が１ｍｓであれば、移動時間Ｔ_Ｍは、次の数式２によって計算される

このような関係から、ターゲットセクタ１１２ａに関連する物理情報は、再生命令の一部分としてホスト機器からＨＤＤ１００と通信される論理アドレスから分かり、現在セクタに関連する物理情報データは、各記録／再生動作の間にコントローラ１７０によってアップデート（Ｕｐ−ｄａｔｅ）されるレジスタ値（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）から分かる。

探索時間Ｔ_Ｓは、磁気ヘッド１３１が現在位置したトラック１１１ｂからターゲットトラック１１１ａに到着するまでにかかる時間を求めることで得られる。磁気ヘッド１３１の移動は、作業例で軸Ｌに沿って直線的に行われ、ディスク１１０上のトラック境界で固定されるため、探索時間Ｔ_Ｓは、実験的に導出された経験的データ及び／または統計的に計算されたデータが入力された探索時間テーブルを参照して得られる。

移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓと同じかさらに大きい場合に、待機時間Ｔ_Ｌは、移動時間Ｔ_Ｍから探索時間Ｔ_Ｓを単純に差し引くことで得られる。

例えば、基準時間Ｔ_Ｏと比較することによって判断されるように、計算された待機時間Ｔ_Ｌが十分に長い場合、ＨＤＤ１００は、現在位置Ｐ_Ｃで一つ以上のプリフェッチデータ再生動作を行うことができる。計算された待機周期が十分に長くない場合、磁気ヘッド１３１は、ターゲット位置Ｐ_１に直ちに移動する。

このような制御方法が、図５Ａ及び図５Ｂにさらに詳しく図示される。ここで、待機時間Ｔ_Ｌの間にコントローラ１７０によって計算されたように、ターゲットセクタ１１２ａが初期位置Ｐ_０から中間位置Ｐ_Ｉに到着する。磁気ヘッド１３１は、待機時間Ｔ_Ｌの間に現在位置Ｐ_Ｃで一つ以上のプリフェッチデータ再生動作を行ってメモリ１７４にプリフェッチデータを保存する。待機時間Ｔ_Ｌ及び探索時間Ｔ_Ｓが満了するやいなや、ディスク１１０は、中間位置Ｐ_Ｉからターゲット位置Ｐ_１までターゲットセクタ１１２ａを移動させるように回転され、磁気ヘッド１３１は、現在位置Ｐ_Ｃからターゲット位置Ｐ_１まで移動する。

図７を参照して、本発明の他の実施形態によるＨＤＤに備えられたメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生的中率を向上させる制御方法について説明する。図７は、移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓより小さい場合の、ターゲットセクタ１１２ａと磁気ヘッド１３１との相対的位置を図示した模式図である。図８は、本実施形態の条件と前者の条件（Ｔ_Ｍ≧Ｔ_Ｓ）とを考慮した制御方法による処理の流れを示すフローチャートである。

図７及び図８を参照すれば、本発明の他の実施形態によるＨＤＤ１００内の向上した再生的中率を提供する制御方法（Ｓ２００）は、ディスク１１０のターゲットセクタ１１２ａに記録されたデータを磁気ヘッド１３１で再生せよとの再生命令を受信する段階（Ｓ２１０）を含む。その後、移動時間Ｔ_Ｍが得られ（Ｓ２２０）、探索時間Ｔ_Ｓが得られる（Ｓ２３０）。移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとの比較が行われる（Ｓ２４０）。それぞれに対して待機時間Ｔ_Ｌの決定に対する計算接近方法が比較結果によって指令される（Ｓ２５０、Ｓ２６０）。待機時間Ｔ_Ｌが定義された基準時間Ｔ_Ｏより大きい場合、ＨＤＤ１００は、現在位置Ｐ_Ｃで一つ以上のプリフェッチ再生動作を行う（Ｓ２８０）。待機時間Ｔ_Ｌが定義された基準時間Ｔ_Ｏより大きくない場合、磁気ヘッド１３１は直ちにターゲット位置Ｐ_１に移動する（Ｓ２９０）。

移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓより小さいと判断された場合（Ｓ２４０）に、移動時間Ｔ_Ｍ及び探索時間Ｔ_Ｓに対する待機時間Ｔ_Ｌの計算は、次の数式３によってなされうる。
Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｄ−（Ｔ_Ｓ−Ｔ_Ｍ）・・・（数式３）
ここで、Ｔ_Ｄは、ディスク１１０の一回転にかかる時間である。

図７に図示されたように、ターゲットセクタ１１２ａの中間位置Ｐ_Ｉからターゲット位置Ｐ_１までの移動に必要な移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓより小さい時、ターゲットセクタ１１２ａは通過地点Ｐ_２に位置する。したがって、ターゲットセクタ１１２ａがターゲット位置Ｐ_１に戻って回転する間、磁気ヘッド１３１は待機しなければならない。これはＨＤＤの資源の非效率的な使用に繋がる。したがって、移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓより小さければ、待機時間Ｔ_Ｌはある環境でプリフェッチ再生動作を行うことを許容する他の方式により計算されなければならない。

上述したように、本発明の実施形態にかかるＨＤＤの再生的中率向上方法によれば、計算された待機時間の間に磁気ヘッド１３１が一つ以上のプリフェッチ動作を行うことができるため、相対的により多くのプリフェッチデータをメモリ１７４に保存しておくことができる。メモリ１７４に対するこのようなプリフェッチデータの付加的な提供は、次の再生動作時の再生的中率を向上させる。

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、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、ハードディスクドライブにおける再生方法及びその方法を行うコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体関連の技術分野に適用可能である。

本発明の一実施形態ににかかるハードディスクドライブの構成を示す分解斜視図である。図１のハードディスクドライブに備えられたディスクの概略構成を示す模式図である。図１のハードディスクドライブの駆動回路の概略構成を示すブロック図である。図１のハードディスクドライブに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを示す模式図である。図１のハードディスクドライブに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを示す模式図である。図１のハードディスクドライブに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを示す模式図である。図１のハードディスクドライブに備えられたディスクの回転と磁気ヘッドの相対的な移動とを示す模式図である。図１のハードディスクドライブに保存されたプリフェッチデータに対する再生的中率を向上させる制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。本発明の他の実施形態によるハードディスクドライブの再生的中率向上方法において、移動時間Ｔ_Ｍが探索時間Ｔ_Ｓより小さい場合のターゲットセクタと磁気ヘッドとの相対的位置を示す模式図である。本実施形態の条件と前者の条件（Ｔ_Ｍ≧Ｔ_Ｓ）とを考慮した制御方法による処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１０ディスク
１２０スピンドルモーター
１３０ヘッドスタックアセンブリ
１３１磁気ヘッド
１３５アクチュエータ
１４０印刷回路基板組立体
１５０ベース
１６０カバー
１７０コントローラ
１７１プリアンプ
１７２リード／ライトチャンネル
１７３ホストインタフェース
１７４メモリ

Claims

ハードディスクドライブに備えられたメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生方法であって、
前記ハードディスクドライブのディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令を受信する段階と、
移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求める段階と、
前記待機時間Ｔ _Ｌを予め定められた基準時間Ｔ _Ｒと比較し、前記待機時間Ｔ _Ｌが前記基準時間Ｔ _Ｒより大きければ、前記待機時間Ｔ_Ｌの間、前記再生命令を実行する前に磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃで前記ディスクからプリフェッチデータを再生して前記メモリに保存する段階と、
を含み、
前記移動時間Ｔ_Ｍは、前記ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるために前記ディスクが回転するのに必要な時間であり、前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記ハードディスクドライブの磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であり、
前記待機時間Ｔ_Ｌが基準時間Ｔ_Ｒよりも小さいか同じであれば、前記磁気ヘッドが直ちに前記ターゲット位置Ｐ_１に移動される
ことを特徴とする、ハードディスクドライブにおける再生方法。
前記待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、
前記移動時間が前記探索時間より大きいか同一である場合、前記ディスクの回転によって前記ターゲットセクタが前記磁気ヘッドと同一軸線上に移動するまでにかかる移動時間Ｔ_Ｍを得る段階と、
前記磁気ヘッドが現在位置するトラックからターゲットトラックに到達するまでにかかる探索時間Ｔ_Ｓを得る段階と、
前記移動時間Ｔ_Ｍから前記探索時間Ｔ_Ｓを差し引いて前記待機時間Ｔ_Ｌを算出する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブにおける再生方法。
前記移動時間Ｔ_Ｍを得る段階は、下記の数式によって前記移動時間Ｔ_Ｍを得ることを特徴とする、請求項２に記載のハードディスクドライブにおける再生方法。
ここで、Ｎ_ＴＳは、前記ターゲットセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｈは、前記磁気ヘッドの前記現在位置Ｐ_Ｃと関連したセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｓは、前記ターゲットセクタと関連したターゲットトラックに含まれたセクタの個数であり、Ｔ_Ｄは、前記ディスクの一回転にかかる時間である。
前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記磁気ヘッドが前記現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動するときの移動トラック数に関する探索時間テーブルを用いて得られることを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載のハードディスクドライブにおける再生方法。
前記待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、
前記移動時間が前記探索時間より小さい場合、前記ディスクの一回転にかかる時間である回転周期時間Ｔ_Ｄから、前記探索時間Ｔ_Ｓから前記移動時間Ｔ_Ｍを差し引いた差を差し引く段階を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のハードディスクドライブにおける再生方法。
ハードディスクドライブに備えられたメモリに保存されたプリフェッチデータに対する再生方法を実行させるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記再生方法は、
前記ハードディスクドライブのディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令を受信する段階と、
移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求める段階と、
前記待機時間Ｔ _Ｌを予め定められた基準時間Ｔ _Ｒと比較し、前記待機時間Ｔ _Ｌが前記基準時間Ｔ _Ｒより大きければ、前記待機時間Ｔ_Ｌの間、前記再生命令を実行する前に磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃで前記ディスクからプリフェッチデータを再生して前記メモリに保存する段階と、
を含み、
前記移動時間Ｔ_Ｍは、前記ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるために前記ディスクが回転するのに必要な時間であり、前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記ハードディスクドライブの前記磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であり、
前記待機時間Ｔ_Ｌが基準時間Ｔ_Ｒよりも小さいか同じであれば、前記磁気ヘッドが直ちに前記ターゲット位置Ｐ_１に移動される
ことを特徴とする、コンピュータ読取可能な記録媒体。
前記待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、
前記移動時間Ｔ_Ｍが前記探索時間Ｔ_Ｓより大きいか同一である場合、前記ディスクの回転によって前記ターゲットセクタが前記磁気ヘッドと同一軸線上に移動するまでにかかる移動時間Ｔ_Ｍを得る段階と、
前記磁気ヘッドが現在位置するトラックからターゲットトラックに到達するまでにかかる探索時間Ｔ_Ｓを得る段階と、
前記移動時間Ｔ_Ｍから前記探索時間Ｔ_Ｓを差し引いて前記待機時間Ｔ_Ｌを算出する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
前記移動時間Ｔ_Ｍを得る段階は、下記の数式によって前記移動時間Ｔ_Ｍを得ることを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
ここで、Ｎ_ＴＳは、前記ターゲットセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｈは、前記磁気ヘッドの前記現在位置Ｐ_Ｃと関連したセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｓは、前記ターゲットセクタと関連したターゲットトラックに含まれたセクタの個数であり、Ｔ_Ｄは前記ディスクの一回転にかかる時間である。
前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記磁気ヘッドが前記現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動するときの移動トラック数に関する探索時間テーブルを用いて得られることを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
前記待機時間Ｔ_Ｌを求める段階は、
前記移動時間Ｔ_Ｍが前記探索時間Ｔ_Ｓより小さい場合、前記ディスクの一回転にかかる時間である回転周期時間Ｔ_Ｄから、前記探索時間Ｔ_Ｓから前記移動時間Ｔ_Ｍを差し引いた差を差し引く段階を含むことを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
少なくとも一つのディスクと、
前記ディスクからデータを再生し、データを記録する磁気ヘッドと、
前記ディスクから再生されたデータを保存するように設定されたメモリと、
ディスク上のターゲットセクタに記録されたデータの再生命令をホスト機器から受信し、移動時間Ｔ_Ｍと探索時間Ｔ_Ｓとに基づいて待機時間Ｔ_Ｌを求め、前記待機時間Ｔ _Ｌを予め定められた基準時間Ｔ _Ｒと比較し、前記待機時間Ｔ _Ｌが前記基準時間Ｔ _Ｒより大きければ、前記待機時間Ｔ_Ｌの間に、前記再生命令を行う前に現在位置Ｐ_Ｃで前記ディスクからプリフェッチデータを再生して前記メモリに保存するように設定されたコントローラと、を含み、
前記移動時間Ｔ_Ｍは、前記ターゲットセクタを初期位置Ｐ_０からターゲット位置Ｐ_１に移動させるために前記ディスクが回転するのに必要な時間であり、前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記磁気ヘッドを現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動させるのに必要な時間であり、
前記待機時間Ｔ_Ｌが基準時間Ｔ_Ｒよりも小さいか同じであれば、前記磁気ヘッドが直ちに前記ターゲット位置Ｐ_１に移動される
ことを特徴とする、ハードディスクドライブ。
前記コントローラは、前記移動時間Ｔ_Ｍが前記探索時間Ｔ_Ｓより大きいか同一である場合、前記移動時間Ｔ_Ｍと前記探索時間Ｔ_Ｓとを得て、前記移動時間Ｔ_Ｍから前記探索時間Ｔ_Ｓを差し引いて前記待機時間Ｔ_Ｌを得ることを特徴とする、請求項１１に記載のハードディスクドライブ。
前記探索時間Ｔ_Ｓは、前記磁気ヘッドが前記現在位置Ｐ_Ｃから前記ターゲット位置Ｐ_１まで移動するときの移動トラック数に関する探索時間テーブルを用いて得られることを特徴とする、請求項１２に記載のハードディスクドライブ。
前記コントローラは、下記の数式によって移動時間を得ることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
ここで、Ｎ_ＴＳは、前記ターゲットセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｈは、前記磁気ヘッドの現在位置Ｐ_Ｃと関連したセクタについての物理情報データであり、Ｎ_Ｓは、前記ターゲットセクタと関連したターゲットトラックに含まれたセクタの個数であり、Ｔ_Ｄは、前記ディスクの一回転にかかる時間である。
前記コントローラは、前記移動時間Ｔ_Ｍが前記探索時間Ｔ_Ｓより小さい場合、前記ディスクの一回転にかかる時間である回転周期時間Ｔ_Ｄから、前記探索時間Ｔ_Ｓから前記移動時間Ｔ_Ｍを差し引いた差を差し引いて前記待機時間Ｔ_Ｌを算出することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載のハードディスクドライブ。