JPH08321123A

JPH08321123A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH08321123A
Application number: JP12999795A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hamaguchi; 雄彦濱口; 公史 ▲高▼野; Koji Takano; Yoshihiro Shiroishi; 芳博城石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気ディスク装置の低消費電力化を実現する。【構成】制御回路２の中に設けられたタイマ値レジスタ
６は、前回のデータ転送要求からの経過時間を計測し
て、自動的に分布テーブルメモリ７の内容を更新する。
ホストマシン１が、目標平均消費電力の値をスタンバイ
値演算装置４に送出すると、分布テーブルメモリ７の内
容を参照して最適なスタンバイ値を算出し、スタンバイ
値レジスタ５に送出する。制御回路２は、スタンバイ値
レジスタ５に設定された時間内にホストマシン１からの
データ転送要求が発生しないときには、磁気ディスク装
置３にスピンドルモータの停止命令を送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置の低
消費電力化に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクの消費電力の低減を目的と
してスピンドルモータの回転を停止させる動作は、一般
的に広く取り入れられている。例えばＡＮＳＩのＸ３
９.２で定められているＡＴＡインターフェースの規格
では、自動パワーダウンシーケンスと呼ばれる機能が標
準で採用されている。これは、あらかじめユーザがスタ
ンバイタイマに設定した時間内にデータ転送要求が発生
しない場合には、自動的にスピンドルモータを停止して
消費電力を下げた状態で、次のデータ転送要求の待機を
行う機能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気ディスク装
置では通常、直径が３.５インチ以上のアルミディスク
を用いており、ディスクが停止した状態から定常状態ま
で加速するのに数１０秒単位の長い時間を必要とする。
この場合には、自動パワーダウンシーケンスが機能して
スピンドルモータが停止すると、装置のアクセス性能が
著しく悪化してしまうという問題が最近顕著になってき
ている。

【０００４】これに対し、直径が１.９インチ以下の小
径ディスクを用いた磁気ディスク装置では、加速に要す
る時間は大幅に短縮されるために、頻繁にディスクの回
転を停止したとしてもアクセス性能への悪影響は少な
く、消費電力を低減させる上で大きな効果をあげること
ができる。しかしながら、このようにディスクを小径化
したとしても、従来技術によるスタンバイタイマの設定
の最適値は、個々の磁気ディスク装置の使用環境に強く
左右される。このスタンバイタイマの設定値とアプリケ
ーションに必要とされる平均消費電力や平均転送速度と
の間の相関関係を個人ユーザが知ることは非常に困難
で、スタンバイタイマの設定値を決定する作業は試行錯
誤に頼っており、最適値を求める作業はユーザに大きな
負担をかけているのが現状であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の磁気ディスク装置においてはスタンバイタ
イマの最適値を演算によって決定する手段を提供するも
のである。この演算のために、まずデータ転送要求の発
生する時間間隔の分布モデルをあらかじめ用意する。次
いでこの分布モデルに基づいて、個人ユーザが必要とす
る平均消費電力もしくは平均転送速度を確保するよう
に、スタンバイタイマの設定値を導出する。

【０００６】このデータ転送要求の時間間隔の分布モデ
ルは、一般的に予想されるモデルを準備する方法や、実
際の環境を反映するように個々の情報処理システムにつ
いて作成する方法を考えることができる。後者の個々に
分布モデルを作成する方法を実施する場合には、データ
転送要求の発生する時間間隔の測定を行うタイマと、こ
のタイマが測定した値を統計的に記憶する分布テーブル
とを本発明の磁気ディスク装置に付加すればよい。

【０００７】この磁気ディスク装置に用いる磁気ディス
クは、ディスクが停止した状態から定常状態まで加速す
るのに要する時間と電力量が小さいほど、本発明を効果
的に適用することができる。種々の磁気ディスク装置を
試作し、その特性を評価したところ、加速に必要な電力
量はディスクの回転数の４乗、さらにディスクの直径の
４乗に比例することが明らかになった。これにより、デ
ィスクの定常状態の回転数を毎分３５００回転以下に
し、ディスクの直径を１.９インチ以下とし、ディスク
の材料として比重の軽いカーボンやガラス等の非金属材
料を用い、ディスクの厚さを０.７ mm以下にすることに
より、ディスクを加速するのに要する電力量を１.２ワ
ット秒以下、さらに加速に要する時間を１.０秒以下と
する磁気ディスク装置を提供できることを見出した。こ
の磁気ディスク装置に対して本発明の制御方式を施すこ
とにより、平均転送速度を連続動作時の約８割に保った
ままで平均消費電力を約１０分の１に低減することがで
きる。

【０００８】このように、直径の小さな磁気ディスクを
用いた磁気ディスク装置では、本発明を適用して低消費
電力化する効果は高い。例えば、直径が小さな磁気ディ
スクを用いる代わりに、複数のスピンドルモータを用い
ることにより、従来の大径の磁気ディスク装置よりも平
均消費電力を大幅に低減することができる。

【０００９】同一のベースプレート上に２つのスピンド
ルモータを備え、各々のスピンドルモータで直径が約
１.８インチの磁気ディスクを回転させる磁気ディスク
装置を試作し、本発明による消費電力の低減化を行っ
た。この磁気ディスク装置と、容量及び外形がほぼ同じ
である３.５インチの磁気ディスク装置に本発明を適用
した場合と比較して、平均消費電力を約５０分の１とす
ることができる。

【００１０】さらに、本発明を適用するディスク装置で
は、ディスク枚数が少なく、ディスクの厚みが薄く軽量
であるものが、消費電力の低減化における効果が高い。
PCMCIAが定めるType１の磁気ディスク装置は、装置厚み
が３.３ミリメートルであり、本発明を適用する対象に
特に適している。この磁気ディスク装置は画像情報を記
録する、新しい用途への応用を考えることができる。こ
のとき、記憶容量を５００メガバイト以上にし、ＭＰＥ
Ｇ２の規格で定められる画像情報圧縮技術を施すことに
より、１時間以上の画像情報を記録することができ実用
的な利用価値が非常に高い。このPCMCIAが定めるType１
の磁気ディスク装置に本発明を適用すれば、電池駆動の
使用環境に対応した、画像情報の記録手段とすることが
できる。

【００１１】また、ディスクアレイ装置に本発明を適用
する場合には、直径が１.９インチ以下の磁気ディスク
装置を用いることで、消費電力を大幅に低減させること
ができる。このディスクアレイ装置では、１枚の回路基
盤上に磁気ディスク装置を複数台搭載することで、装置
容積ならびに装置価格を低減させることができる。さら
に、このディスクアレイ装置では個々のディスク装置の
距離を短縮することができるため、データの転送クロッ
クの速度を高めることが容易となり、転送速度の高速な
ディスクアレイ装置を実現することができる。

【００１２】

【作用】本発明を採用すれば、個人ユーザがスタンバイ
タイマの設定値を試行錯誤によって決定する必要性が排
除され、高効率の自動パワーダウンシーケンスを容易に
実現する環境を提供することができる。個人ユーザは目
標とする消費電力の値を設定するだけで、最高の平均転
送速度を引き出すようなスタンバイタイマの設定値が自
動的に算出され、高効率な自動パワーダウンシーケンス
動作を実現することができる。また情報処理システムの
アプリケーションに必要な平均転送速度を設定すること
で、最小の平均消費電力となる自動パワーダウンシーケ
ンスを行うことも可能となる。

【００１３】さらに、本発明と直径が１.９インチ以下
のディスクを組み合わせることで、消費電力を低減化し
たディスク装置や、低消費電力と高速転送速度を両立す
るディスクアレイ装置を提供することができる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。ここでは１台のホストマシンと１台の磁気ディスク
装置より構成される、個人使用環境での情報処理システ
ムを例にする。

【００１５】図１に、本発明を適用した情報処理システ
ムの構成を示すブロック図の１例を示す。情報の処理シ
ステムの中心となるホストマシン１は、ディスク装置の
制御を行う制御回路２に対してデータの転送要求命令を
発行する。制御回路２は、ディスク装置３の動作を制御
する回路であり、通常ディスク装置３と同じ外装の中に
納められている。スタンバイ値演算装置４はホストマシ
ン１から呼び出されて実行を開始し、スタンバイタイマ
の値を算出して制御回路２内のスタンバイ値レジスタ５
に送信するものである。タイマ値レジスタ６は、前回の
データ転送要求の発生からの経過時間を測定するもので
あり、分布テーブル７は、データ転送要求の時間間隔の
分布を記憶するメモリテーブルで、分布値を格納する２
０から１００個の２バイトのメモリセルで構成されるも
のである。この分布テーブル７の内容は、転送要求が発
生するとタイマ値レジスタ６の値を基に自動的に更新さ
れる。

【００１６】図２に本発明の中で最も重要な役割を担
う、スタンバイ値演算装置４の処理を詳細に説明するフ
ローチャートの１例を示す。スタンバイ値演算装置４
は、ホストマシン１から呼び出されると（１０１）、ま
ず消費電力制限モードか転送速度確保モードのどちらで
動作するか判定を行い（１０２）、ユーザが目標とする
消費電力値もしくは転送速度値をホストマシン１から受
信する（１０３）。次に分布テーブル７の参照を行い
（１０４）、この分布テーブル７を用いてスタンバイ値
の算出を実行する（１０５）。算出した結果を制御回路
２内のスタンバイ値レジスタ５に送信して（１０６）、
動作を終了する（１０７）。

【００１７】さらに図３に制御回路２の処理を説明する
フローチャートの例を示す。まずディスクが停止しない
場合の処理の流れを示す。ディスク装置３を起動すると
同時に制御回路２も起動する（２０１）。起動した制御
回路２はスピンドルの起動を行い（２０２）、タイマ値
レジスタ６をリセットしてタイマ計測を開始する（２０
３）。ホストマシン１からの転送要求命令を受信した場
合には(２０４)、タイマ計測を終了し（２０８）、転送
要求命令を実行した後に（２１０）、タイマ値レジスタ
６を参照して分布テーブルの更新を行う（２１１）。以
上の一連の動作を行うと、再びタイマ値レジスタ６をリ
セットしてタイマ計測を開始し（２０３）、次の転送要
求命令の待機を行う。

【００１８】次にディスクが停止する場合の処理の流れ
の例を示す。転送要求命令の間隔が長くなり、タイマ値
レジスタ６の値がスタンバイ値レジスタ５の値を超えた
ときには（２０５）、自動的にスピンドルモータにブレ
ーキ電力が投入されてディスクの回転を停止する（２０
６）。タイマ計測を持続した状態で転送要求命令の待機
を行い（２０７）、転送要求命令を受信した場合にはタ
イマ計測を終了した（２０８）後に、スピンドルモータ
に加速電力を投入してディスクの回転を行う（２０
９）。この後の動作は、前記のディスクが停止しない場
合と同様である。

【００１９】さらに図４を用いて分布テーブルの作成処
理の例の説明を行う。タイマ値レジスタ６の値を取り出
し、あらかじめスタンバイ値演算装置４の中に準備され
た区切りレベルのテーブルと比較を行う。ここでタイマ
値レジスタ６から、時間383ｍｓが取り出されたとする
と、lev(５）とlev(６）の間に位置する時間である。よ
って分布テーブル７のpat(６）の値を取り出し、１を加
えた値４２をpat(６）に書き込む。この手続により、分
布テーブル７は転送要求ごとに更新処理を受ける。

【００２０】この方法では処理が単純である反面、更新
処理が繰り返されると分布テーブルの値がオーバーフロ
ーを起こす危険性がある。これを防止するために、例え
ば１つのメモリテーブルに２バイトのセルを割り当てた
システムでは、あるメモリテーブルのデータが６５５３
５に達した時点で全てのテーブルデータを１ビットだけ
右シフトさせればよい。これにより、以前の分布パター
ンを２分の１の重みをつけて保持することができる。

【００２１】図５にスタンバイ値の演算処理の１例を説
明するフローチャートを示す。スタンバイ値の演算処理
がホストマシン１から呼びだされると（３０１）、まず
pat(ｉ)×lev(ｉ）を全てのｉ値について積分すること
により、全実行時間total＿timeを算出する（３０
２）。この全実行時間total＿time と目標電力値の積を
とることで、目標消費電力量target＿powerを算出する
（３０３)。さらにディスクを停止させないと仮定し
て、全消費電力量target＿powerを算出する(３０４)。
次に自動停止時間Ｔ＿stopとして最大のｉ値のlev(ｉ）
を仮定して（３０５)，（３０６）、全消費電力量total
＿powerの更新を行う（３０７）。この更新された全消
費電力量total＿powerが目標消費電力量target＿power
よりも小さくなれば（３０８）、このときの自動停止時
間Ｔ＿stopがスタンバイタイマの最適な設定値となる
（３１０）。この条件を満たすまで、自動停止時間Ｔ＿
stopの仮定値を変化させ（３０９)，(３０６）、全消費
電力量total＿powerの更新(３０７)及び比較処理を繰り
返す（３０８）。

【００２２】以上はユーザが目標とする消費電力値を設
定して、スタンバイ値の演算を行うモードの説明である
が、ユーザが確保する転送速度を設定するモードもほぼ
同様の演算を行うことにより実現が可能である。

【００２３】（実施例２）図６は、本発明の制御回路を
磁気ディスク装置に内蔵し、低消費電力化した磁気ディ
スク装置の第２の実施例を説明する図である。磁気ディ
スク装置の機構部分として、PCMCIAが定めるtype３規格
の外形を持つ磁気ディスク装置を用いている。直径が約
１.８インチの非金属材料を基板とした厚さ０.５mmの磁
気ディスク１０と、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッ
ド１１と、磁気ヘッドの位置付けを行うロータリ型アク
チュエータ１２とを備えている。装置の背面に設けた制
御回路基板（図示略）には、ホストマシンとのインター
フェース機能を内蔵する制御用ＩＣと、計時機能を内蔵
するワンチップマイコンと、EEPROMと、ＲＡＭと、ＶＣ
Ｍ及びスピンドルモータ駆動用ＩＣと、リードライトチ
ャネルＩＣとを備えている。

【００２４】本発明の磁気ディスクに対するデータ転送
要求の発生する時間間隔の計測を行うタイマと、データ
転送要求の発生する時間間隔の統計的な分布モデルの作
成を行う機能を備えた制御回路２と、スタンバイ機能の
開始時間を算出する演算装置４の機能は、例えばワンチ
ップマイコンにあるプログラム処理によってソフトウェ
ア上で実現する。データ転送要求の時間間隔の分布テー
ブル７は、ＲＡＭ上に設けられ、装置を終了するタイミ
ングでEEPROMに転送する。次回、装置に電源を投入する
際に、EEPROMからＲＡＭに転送することで、前回の使用
環境における分布テーブルの内容を用いることが可能で
ある。ＲＡＭからEEPROMへ分布テーブルの内容を転送す
る動作は、特に上記の終了時に行う必要はなく、所定の
アクセス回数ごとや、一定の時間間隔ごとに行うこと
で、ほぼ同じ機能をより容易に実現することができる。

【００２５】この磁気ディスク装置に用いた磁気ディス
クは、ディスクが停止した状態から定常状態まで加速す
るのに要する時間が約０.８秒であり、この起動時の電
力量は約１.２ワット秒であった。この磁気ディスク装
置では、従来例の磁気ディスク装置と比較して、平均転
送速度は約８割に低下したものの、平均消費電力は約１
０分の１に低減することができた。

【００２６】（実施例３）図７は、本発明によって低消
費電力化を図った磁気ディスク装置の第３の実施例を説
明する図である。磁気ディスク装置の機構部分として、
PCMCIAが定めるtype１規格の外形を持つ磁気ディスク装
置を用いた。直径が約１.３インチの磁気ディスク１０
と、磁気ヘッド１１と、ロータリ型アクチュエータ１２
と、制御回路基板１３を同一の装置内部に備えている。
本発明における、制御回路２およびスタンバイ値演算装
置４の機能は、上位ホストマシンがプログラム処理によ
って実現する。データ転送要求の時間間隔の分布テーブ
ル７は、上位ホストマシン内部のＲＡＭ上に設けてい
る。上位ホストマシンが、分布テーブル７の内容を保存
することで、磁気ディスク装置の制御回路基板１３の構
成を、簡略化することができる。

【００２７】（実施例４）図８は、本発明によって低消
費電力化を図った磁気ディスク装置の第４の実施例を説
明する図である。同一の装置内部に、直径が約１.８イ
ンチの磁気ディスク１０−１および１０−２を回転させ
る２つのスピンドルモータ１５−１および１５−２と、
２つの磁気ヘッド１１−１および１１−２と、１つのロ
ータリ型アクチュエータ１２を備えている。この磁気デ
ィスク装置では、容量及び外形がほぼ同じである３.５
インチの磁気ディスク装置に本発明を適用した場合と比
較して、平均消費電力を約５０分の１とすることができ
る。

【００２８】（実施例５）図９は、複数の小型磁気ディ
スク装置を用いた第５の実施例を説明する図である。１
枚のＶＭＥ規格の回路基板２２に、直径が約１.３イン
チの磁気ディスク装置２３を９台と、ワンチップマイコ
ン２４と、ゲートアレイ２５と、ＳＲＡＭ２６およびコ
ネクタ２７を備えており、本発明の制御方式をワンチッ
プマイコン２４が実現することにより、低消費電力化を
図った磁気ディスクアレイ装置を実現している。

【００２９】

【発明の効果】本発明はユーザが目標とする消費電力値
を満たすように、磁気ディスク装置のスピンドルモータ
の制御を行うものである。従来のシステムにソフトウェ
アを追加するだけで実現が可能であり、さらに僅かなハ
ードウェアを追加することによって、個々の使用環境を
考慮した厳密な制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム構成のブロッ
ク図。

【図２】スタンバイ値演算装置の処理を説明するフロー
チャート。

【図３】制御回路の処理を説明するフローチャート。

【図４】分布テーブルの作成処理の説明図。

【図５】スタンバイ値の演算処理を説明するフローチャ
ート。

【図６】PCMCIA規格Type３の磁気ディスク装置に本発明
を適用した例を示す斜視図。

【図７】PCMCIA規格Type１の磁気ディスク装置に本発明
を適用した例を示す斜視図。

【図８】本発明を複数スピンドルの磁気ディスク装置に
適用した例を示す平面図。

【図９】本発明をオンボードディスクアレイ装置に適用
した例を示す平面図。

【符号の説明】

１…ホストマシン、２…制御回路、３…磁気ディスク装
置、４…スタンバイ値演算装置、５…スタンバイ値レジ
スタ、６…タイマ値レジスタ、７…分布テーブルメモ
リ、１０…磁気ディスク、１１…磁気ヘッド、１２…ロ
ータリ型アクチュエータ、１３…制御回路基盤、１５…
スピンドルモータ、２２…回路基板、２３…磁気ディス
ク装置、２４…ワンチップマイコン、２５…ゲートアレ
イ、２６…ＳＲＡＭ、２７…コネクタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データの転送要求が発生しないときにはス
ピンドルモータを自動的に停止するスタンバイ機能を備
えた磁気ディスク装置において、前記スタンバイ機能の
開始時間を算出する演算装置を備え、この演算装置はユ
ーザが設定した消費電力もしくは転送速度の値に基づい
て前記スタンバイ機能の開始時間を算出することを特徴
とする磁気ディスク装置。
【請求項２】データの転送要求が発生しないときにはス
ピンドルモータを自動的に停止するスタンバイ機能を備
えた磁気ディスク装置において、前記スタンバイ機能の
開始時間を算出する演算装置と、磁気ディスクに対する
データ転送要求の発生する時間間隔の計測を行うタイマ
と、データ転送要求の発生する時間間隔の統計的な分布
モデルの作成を行う手段とを備え、前記演算装置は前記
データ転送要求の統計的な分布モデルに基づいて前記ス
タンバイ機能の開始時間を算出することを特徴とする磁
気ディスク装置。
【請求項３】前記のスタンバイ機能の開始時間を算出す
る演算装置、もしくは前記の磁気ディスクに対するデー
タ転送要求の発生する時間間隔の計測を行うタイマ、も
しくは前記のデータ転送要求の発生する時間間隔の統計
的な分布モデルの作成を行う手段を、磁気ディスク装置
の外部に備えることを特徴とする請求項１もしくは２に
記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】厚さが０.７mm以下かつ直径が１.９インチ
以下の円盤状の磁気ディスクを備え、前記磁気ディスク
の定常状態の回転数が毎分３５００回転以下であり、前
記磁気ディスクを定常状態の回転数まで加速するのに要
する電力量が１.２ワット秒以下であり、前記磁気ディ
スクを定常状態の回転数まで加速するのに要する時間が
１.０秒以下であることを特徴とする請求項１もしくは
２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】厚さが０.７mm以下かつ直径が１.９インチ
以下の複数の円盤状の磁気ディスクを備え、複数のスピ
ンドルモータが同一のベースプレート上に設置されてい
ることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の磁気デ
ィスク装置。
【請求項６】PCMCIAが定めるType１規格に準拠した装置
外形を有し、記憶容量が５００メガバイト以上であるこ
とを特徴とする請求項１もしくは２に記載の磁気ディス
ク装置。
【請求項７】同一の回路基盤上に、直径が１.９インチ
以下の磁気ディスクを備えた複数の磁気ディスク装置を
有し、請求項１に記載の制御機構を具備してなるディス
クアレイ装置。