JPH1092116A - データ記録再生装置及び同装置におけるスペアトラック配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】代替処理が行われたセクタを含む連続セクタ群
に対するアクセス時の実行時間の増加をディスクの１回
転時間とするスペアトラック配置を行う。 【解決手段】ディスク１上へのスペアトラック１０２，
１０４，１０６，１０８の配置先を、ディスク１上の全
てのデータトラックから、そのトラックに最も近いスペ
アトラックへシークして当該スペアトラック内の回転待
ち時間のない位置の１スペアトラックをアクセスし、元
のトラックに戻るまでの時間がディスクの１回転時間以
下となる位置とする。そして、例えば欠陥セクタ１００
ａの代替先セクタには、当該セクタ１００ａが存在する
データトラック１００に最も近いスペアトラック１０２
の中から、当該セクタ１００ａの物理的位置と反対側の
物理的位置にあるスペアセクタ１０２ａを選択して割り
当て、そのセクタ１０２ａが使用済みなら、それに最も
近い未使用のスペアセクタを選択して割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、欠陥セクタの再配
置用に複数のスペアトラックが配置されたディスクを備
えたデータ記録再生装置及び同装置におけるスペアトラ
ック配置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘッドによりデータの記録差再生を行
う、磁気ディスク装置に代表されるデータ記録再生装置
では、記録媒体（メディア、ディスク）上の欠陥等によ
り正しくリード／ライトしにくいセクタが発生した場合
に、そのセクタを欠陥セクタであるとして使用するのを
止め、予め欠陥セクタの再配置（代替）用に用意してあ
るスペアトラック（代替先トラック）の中から代替先セ
クタを決定して割り当てる代替処理を行うのが一般的で
ある。

【０００３】従来、スペアトラックには、ディスク上の
最内周トラック（または最内周トラックを含む連続する
複数のトラック）が割り当てられるのが一般的であっ
た。また従来の上記代替処理における代替先セクタの決
定方法は、欠陥セクタの物理セクタ番号（ディスク上の
物理的な位置）に拘らず、スペアトラック上の先頭物理
セクタから順番に割り当てるものであった。

【０００４】以上のような代替処理が行われたセクタを
含む連続するセクタ群に対するアクセスを行う場合、代
替したセクタの１つ前のセクタをアクセス後、スペアト
ラックへシークして代替先セクタをアクセスし、しかる
後に元のトラックにシークして次のセクタをアクセスす
る必要がある。このため、通常セクタをアクセスする場
合に比べて、（１）スペアトラックへのシーク時間＋
（２）代替先セクタまでの回転待ち時間＋（３）元のト
ラックへのシーク時間＋（４）次のセクタまでの回転待
ち時間だけ実行時間が増加する。ここで、上記（２）の
代替先セクタまでの回転待ち時間、及び上記（４）の次
のセクタまでの回転待ち時間は、いずれも最大ディスク
の１回転時間となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、代替処理
が行われたセクタへのアクセス（リード／ライトアクセ
ス）を行った場合、通常セクタをアクセスする場合に比
べて、（１）スペアトラックへのシーク時間＋（２）代
替先セクタまでの回転待ち時間＋（３）元のトラックへ
のシーク時間＋（４）次のセクタまでの回転待ち時間だ
け実行時間が増加する。しかも、上記した従来技術にお
いては、欠陥セクタの物理セクタ番号に無関係に代替先
セクタを決定しており、欠陥セクタの物理位置と代替先
セクタの物理位置との間の位置関係についての規定がな
いため、代替先セクタまでの回転待ち時間、及び次のセ
クタまでの回転待ち時間が、いずれも最大ディスクの１
回転時間となり、場合によっては実行時間が大幅に増加
するという問題があった。

【０００６】そこで本発明者は、特願平８−１５５４８
７号において、上記実行時間の増加を、上記シーク時間
（欠陥セクタのあるトラックとスペアトラックとの間の
シークに要する時間）とディスクの１回転時間とをもと
に、スペアトラックの中から、ディスクの中心に対して
欠陥セクタの物理的位置と反対側の物理的位置にあるス
ペアセクタ、またはディスクの中心に対して欠陥セクタ
の物理的位置と同じ側の物理的位置にあるスペアセクタ
のいずれか一方を欠陥セクタの代替先セクタとして決定
する構成とすることにより、上記の実行時間の増加を抑
えるようにしたデータ記録再生装置及び同装置における
代替先セクタ決定方法を提案した。

【０００７】このデータ記録再生装置及び同装置におけ
る代替先セクタ決定方法においては、例えば上記シーク
時間がディスクの１回転時間の１／２以下であるなら
ば、ディスクの中心に対して欠陥セクタの物理的位置と
反対側の物理的位置にあるスペアセクタを代替先とする
ことで、上記実行時間の増加をディスクの１回転時間と
することができる。同様に、上記シーク時間がディスク
の１／２回転時間〜１回転時間の範囲であるならば、デ
ィスクの中心に対して欠陥セクタの物理的位置と同じ側
の物理的位置にあるスペアセクタを代替先とすること
で、上記実行時間の増加をディスクの２回転時間とする
ことができる。

【０００８】このように、特願平８−１５５４８７号で
提案したデータ記録再生装置及び同装置における代替先
セクタ決定方法においては、代替処理による実行時間の
増加、即ち（１）スペアトラックへのシーク時間＋
（２）代替先セクタまでの回転待ち時間＋（３）元のト
ラックへのシーク時間＋（４）次のセクタまでの回転待
ち時間で決まる実行時間の増加を、従来技術に比べて少
なくできる。しかし実行時間の増加は一定でなく、スペ
アトラックと欠陥セクタのあるトラックの距離が離れる
ほど上記（１），（３）のシーク時間が長くなるため実
行時間が増加してしまう。

【０００９】ここで、欠陥セクタのあるトラックとスペ
アトラックとの距離が短く、且つ上記（１）のシーク
後、回転待ちのない位置のスペアセクタを代替先に決定
し、上記（１）＋（２）＋（３）の時間がディスクの１
回転時間より短い時間で済むとしても、上記（４）の次
のセクタまでの回転待ち時間（最大１回転時間）がある
ため、上記（１）＋（２）＋（３）＋（４）の時間（実
行時間の増加）は１回転時間より短くならない。

【００１０】同様に、上記（１）＋（２）＋（３）の時
間がディスクの１回転時間以上２回転時間未満での実行
時間の増加は２回転時間より短くならず、２回転時間以
上３回転時間未満での実行時間の増加は３回転時間より
短くならない。

【００１１】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
でその目的は、ディスク上に複数のスペアトラックを分
散配置すると共に、そのスペアトラックの配置先を、デ
ィスク上の全てのデータトラックから、それぞれそのト
ラックに最も近いスペアトラックへシークして当該スペ
アトラック内の回転待ち時間のない位置の１スペアトラ
ックをアクセスし、元のトラックに戻るまでの時間がデ
ィスクの１回転時間以下となる位置とすることで、代替
処理が行われたセクタを含む連続するセクタ群に対する
アクセスに伴う実行時間の増加を常にディスクの１回転
時間とすることができるデータ記録再生装置及び同装置
におけるスペアトラック配置方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、データ記録再
生装置の有するディスク上に欠陥セクタの再配置用のス
ペアトラックを複数分散配置し、しかもその配置先を、
ディスク上の全てのデータトラックから、それぞれその
トラックに最も近いスペアトラックへシークして当該ス
ペアトラック内の回転待ち時間のない位置の１スペアト
ラックをアクセスし、元のトラックに戻るまでの時間が
ディスクの１回転時間以下となる位置としたことを特徴
とする。

【００１３】このようにディスク上に複数のスペアトラ
ックを分散配置することで、欠陥セクタの代替処理によ
り、その欠陥セクタに最も近いスペアトラックを選ん
で、そのスペアトラック内の１スペアトラックを代替先
セクタとして割り当てた場合、代替セクタの選び方によ
っては、代替処理が行われたセクタを含む連続するセク
タ群に対するアクセスに伴う実行時間の増加を常にディ
スクの１回転時間とすることが可能となる。

【００１４】特に、欠陥セクタに最も近いスペアトラッ
クの中から、ディスクの中心に対して欠陥セクタの物理
的位置と反対側の物理的位置にあるスペアセクタを欠陥
セクタの代替先セクタとして決定するならば、代替処理
後に、その代替処理されたセクタを含んだ連続するセク
タ群に対するリード／ライトを行った場合に、実行時間
の増加をディスクの１回転時間としながら、スペアトラ
ックへのシーク後の代替先セクタまでの回転待ちに要す
る時間と、スペアトラックから元のデータとに戻った後
の欠陥セクタの次のセクタまでの回転待ちに要する時間
とをほぼ等しくでき、常に安定して代替先セクタ及び欠
陥セクタの次のセクタをアクセスできる。

【００１５】ここで、ディスクの中心に対して欠陥セク
タの物理的位置と反対側の物理的位置にあるスペアセク
タのセクタ番号ｆは、ＣＤＲ方式のフォーマットを適用
したディスクの場合、上記欠陥セクタのセクタ番号を
ｉ、欠陥セクタが存在するデータトラックが属するゾー
ンの各トラックのデータセクタ数をｎ、スペアトラック
が属するゾーンの各トラックのデータセクタ数をｍとす
ると、 ｆ＝｛（ｉ／ｎ）ｍ＋（ｍ／２）｝の整数部 の計算により求めればよい。

【００１６】また、近年のデータ記録再生装置には、同
じ距離をシークするにも、外周から内周にシークする場
合と内周から外周にシークする場合とでシーク速度が異
なるものがある。そこで、このようなシーク制御を行う
データ記録再生装置に本発明を適用するには、欠陥セク
タのセクタ番号をｉ、１トラックのデータセクタ数を
ｍ、欠陥セクタが存在するデータトラックから当該デー
タトラックに最も近いスペアトラックへのシーク時間を
Ｍ、当該スペアトラックから欠陥セクタが存在するデー
タトラックへのシーク時間をＮとすると、当該スペアト
ラックの中から、 ｆ＝［ｉ＋｛Ｍ／（Ｍ＋Ｎ）｝ｍ］の整数部 の計算により求められるセクタ番号ｆのスペアセクタを
欠陥セクタの代替先セクタとして決定すればよい。

【００１７】更に、上記のＣＤＲ方式のフォーマットを
適用したディスクの場合であれば、上記のスペアトラッ
クの中から、 ｆ＝［（ｉ／ｎ）ｍ＋｛Ｍ／（Ｍ＋Ｎ）｝ｍ］の整数部 の計算により求められるセクタ番号ｆのスペアセクタを
欠陥セクタの代替先セクタとして決定すればよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を磁気ディスク装置
に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構
成を示すブロック図である。

【００１９】図１において、１はデータが記録される媒
体であるディスク（磁気ディスク）、２はディスク１へ
のデータ書き込み（データ記録）及びディスク１からの
データ読み出し（データ再生）に用いられるヘッド（磁
気ヘッド）である。このヘッド２は、ディスク１の各デ
ータ面に対応してそれぞれ設けられる。

【００２０】ディスク１の両面には同心円状の多数のト
ラックが形成され、各トラックは複数のセクタ（サーボ
セクタ）に分割されている。各サーボセクタは、位置決
め制御等に用いられる（シリンダ番号を示すシリンダデ
ータ及びシリンダデータの示すシリンダ内の位置誤差を
波形の振幅で示すためのバーストデータを含む）サーボ
データが記録されたサーボ領域、データ（ユーザデー
タ）が記録されるユーザ領域からなる。各サーボ領域
は、ディスク１上では中心から各トラックを渡って放射
状に配置されている。各ユーザ領域には、複数のデータ
セクタが設定される。

【００２１】本実施形態におけるディスク１は、ＣＤＲ
（Constant Density Recording）方式（のフォーマッ
ト）を適用している。ＣＤＲ方式では、ディスク１上が
半径方向に複数のゾーンに分割され、各ゾーンには数十
から数百のトラック（シリンダ）が含まれている。この
ＣＤＲ方式では、シリンダの物理的な周の長さを想定
し、その周に対する記録密度をほぼ一定にするようなデ
ータセクタ構成、即ち各ゾーンによりデータセクタの数
が異なる構成となっている。

【００２２】ディスク１の各面の複数の所定シリンダ位
置のトラックは欠陥セクタの代替用のスペアトラックと
して割り当てられている。本実施形態では、ディスク１
上の任意のデータトラックから、そのトラックに最も近
いスペアトラックへシーク当該スペアトラック内の回転
待ち時間のない位置の１セクタ（スペアセクタ）をアク
セスし、元のデータトラックに戻る（シークする）まで
の時間、即ち（１）スペアトラックへのシーク時間＋
（２′）シーク先のスペアトラック上の回転待ち時間の
ない位置のスペアセクタをアクセスするのに要する時間
＋（３）元のトラックへのシーク時間が常にディスク１
の１回転時間以内になるようなシリンダ位置に、スペア
トラックを配置している。

【００２３】図２は、このような条件を満たす４つのス
ペアトラックがディスク１のデータ面上に配置されてい
る様子を示す概念図である、図２の例では、ディスク１
のデータ面上に４つのスペアトラック１０２，１０４，
１０６，１０８が分散配置されている。スペアトラック
１０２，１０４，１０６，１０８の中では、スペアトラ
ック１０２が最も外周側に配置されており、以下、内周
側に向かってスペアトラック１０４、スペアトラック１
０６、スペアトラック１０８の順で配置されている。

【００２４】スペアトラック１０２は、ディスク１上の
最外周のデータトラック１０１から上記（１）＋
（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間とな
るトラックである。

【００２５】スペアトラック１０２とスペアトラック１
０４との中間のデータトラック１０３は、スペアトラッ
ク１０２からもデータトラック１０３からも上記（１）
＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間と
なるトラックである。言い換えれば、スペアトラック１
０２とスペアトラック１０４は、いずれもデータトラッ
ク１０３から上記（１）＋（２′）＋（３）の時間がデ
ィスク１の１回転時間となるトラックである。

【００２６】スペアトラック１０４とスペアトラック１
０６との中間のデータトラック１０５は、スペアトラッ
ク１０４からもデータトラック１０６からも上記（１）
＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間と
なるトラックである。言い換えれば、スペアトラック１
０４とスペアトラック１０６は、いずれもデータトラッ
ク１０５から上記（１）＋（２′）＋（３）の時間がデ
ィスク１の１回転時間となるトラックである。

【００２７】スペアトラック１０６とスペアトラック１
０８との中間のデータトラック１０７は、スペアトラッ
ク１０６からもデータトラック１０８からも上記（１）
＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間と
なるトラックである。言い換えれば、スペアトラック１
０６とスペアトラック１０８は、いずれもデータトラッ
ク１０７から上記（１）＋（２′）＋（３）の時間がデ
ィスク１の１回転時間となるトラックである。

【００２８】また、スペアトラック１０８は、ディスク
１上の最内周のデータトラック１０９から上記（１）＋
（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間とな
るトラックでもある。

【００２９】なお、各トラック１０１，１０２，１０
３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９
間には多数のデータトラックが存在するが、図２では省
略してある。

【００３０】即ち、スペアトラック１０２は、データト
ラック１０１，１０３及び当該トラック１０１，１０３
間の全てのデータトラック（図示せず）から上記（１）
＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間以
内となるシリンダ位置に配置されている。

【００３１】同様に、スペアトラック１０４は、データ
トラック１０３，１０５及び当該トラック１０３，１０
５間の全てのデータトラック（図示せず）から上記
（１）＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転
時間以内となるシリンダ位置に配置されている。

【００３２】同様に、スペアトラック１０６は、データ
トラック１０５，１０７及び当該トラック１０５，１０
７間の全てのデータトラック（図示せず）から上記
（１）＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転
時間以内となるシリンダ位置に配置されている。

【００３３】同様に、スペアトラック１０８は、データ
トラック１０７，１０９及び当該トラック１０７，１０
９間の全てのデータトラック（図示せず）から上記
（１）＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転
時間以内となるシリンダ位置に配置されている。

【００３４】またディスク１の各面のデータエリアとは
別の領域、例えば最内周データトラック１０９より内側
の領域には、システムエリア（図示せず）が割り当てら
れている。このシステムエリアには、図５に示すスペア
トラック使用状況テーブル１２１及び図６に示す代替先
割り当て状況テーブル１２２が保存されている。このテ
ーブル１２１，１２２は装置の起動時に後述するＲＡＭ
１２に読み込まれる。なお、本実施形態では、テーブル
１１１，１１２を、バックアップのためにディスク１の
各面のシステムエリアに保存するようにしているが、特
定の面のシステムエリアのみに保存するようにしても構
わない。但し、信頼性の観点からは、テーブル１１１，
１１２のバックアップがとれる構成とすることが好まし
い。

【００３５】ディスク１はスピンドルモータ（ＳＰＭ）
３により高速に回転する。ヘッド２はキャリッジ４と称
するヘッド移動機構に取り付けられて、このキャリッジ
４の移動によりディスク１の半径方向に移動する。キャ
リッジ４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５により駆
動される。

【００３６】スピンドルモータ（ＳＰＭ）３及びボイス
コイルモータ（ＶＣＭ）５は、モータドライバ６に接続
されている。モータドライバ６は、スピンドルモータ３
に制御電流を流して当該モータ３を駆動する他、ボイス
コイルモータ５に制御電流を流して当該モータ５を駆動
する。この制御電流の値（制御量）は、ＣＰＵ（マイク
ロプロセッサ）１０の計算処理で決定され、例えばディ
ジタル値で与えられる。

【００３７】各ヘッド２は例えばフレキシブルプリント
配線板（ＦＰＣ）に実装されたヘッドＩＣ７と接続され
ている。ヘッドＩＣ７は、ヘッド２の切り替え、ヘッド
２との間のリード／ライト信号の入出力等を司るもの
で、ヘッド２で読み取られたアナログ出力を増幅するヘ
ッドアンプ７１を有する。

【００３８】ヘッドＩＣ７はリード／ライトＩＣ（リー
ド／ライト回路）８と接続されている。リード／ライト
ＩＣ８は、ヘッド２によりディスク１から読み出されて
ヘッドＩＣ７内のヘッドアンプ７１で増幅されたアナロ
グ出力（ヘッド２のリード信号）を入力し、データ再生
動作に必要な信号処理を行うデコード機能と、ディスク
１へのデータ記録動作に必要な信号処理を行うエンコー
ド機能と、ヘッド位置決め制御等のサーボ処理に必要な
サーボデータの再生処理（ヘッド２により読み出された
サーボ領域のサーボデータを処理してシリンダデータを
含むデータパルスを生成すると共に、サーボデータ中の
バーストデータのピーク値をサンプルホールドする処
理）を行う信号処理機能を有する。

【００３９】サーボ処理回路９は、リード／ライトＩＣ
８からのデータパルス及びバーストデータを受けてサー
ボ処理に必要な信号処理を実行する。即ちサーボ処理回
路９は、リード／ライトＩＣ８からのデータパルスから
シリンダデータ（シリンダ番号）等を抽出・復号するデ
コード機能、及びライトゲート等のタイミング生成機能
を有する。またサーボ処理回路９は、リード／ライトＩ
Ｃ８からのバーストデータのピーク値のサンプルホール
ド結果をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換してＣＰ
Ｕ１０に出力するＡ／Ｄ変換機能も有する。

【００４０】ＣＰＵ１０は、例えばワンチップのマイク
ロプロセッサである。このＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に
格納されている制御用プログラム（ファームウェア）に
従って磁気ディスク装置内の各部を制御する。

【００４１】ＣＰＵ１０は、サーボ処理回路９と共にヘ
ッド位置決め制御を実行するサーボ処理システム（ヘッ
ド位置決め制御機構）を構成しており、サーボ処理回路
９で抽出されたシリンダデータ及び当該サーボ処理回路
９で変換されたバーストデータのピーク値のサンプルホ
ールド結果に対するＡ／Ｄ変換値を当該サーボ処理回路
９から読み取り、その読み取ったデータに従って（モー
タドライバ６を介してボイスコイルモータ５を駆動制御
することで）ヘッド２を目標シリンダに移動させて、そ
の目標シリンダの中心（トラック中心）に位置決めする
ヘッド位置決め制御を司る。

【００４２】ＣＰＵ１０はまた、欠陥セクタに対して代
替先セクタ（スペアセクタ）を割り当てる代替処理を行
う。ＣＰＵ１０は、この代替処理において、欠陥セクタ
から最も近いスペアトラックをサーチし、そのスペアト
ラックの中からディスクの中心に対して欠陥セクタの物
理的位置と反対側の物理的位置にあるスペアセクタ、ま
たはその近傍のスペアセクタを代替先セクタとして割り
当てるようになっている。

【００４３】この他にＣＰＵ１０は、ＨＤＣ１４を制御
することによるリード／ライトデータの転送制御も行
う。ＣＰＵ１０には、不揮発性メモリとしてのＲＯＭ
（Read Only Memory）１１、ＣＰＵ１０のワーク領域等
を提供する書き替え可能な揮発性メモリとしてのＲＡＭ
（Random Access Memory）１２、及び磁気ディスク装置
の制御用のパラメータ類の保存等に用いられる書き替え
可能な不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（Electric
ally Erasable and Programmable Read Only Memory ）
１３が接続されている。

【００４４】ＲＯＭ１１には、磁気ディスク装置内の各
部を制御するための制御用プログラム（ファームウェ
ア）の他に、ゾーン毎のデータセクタ数を示すテーブル
（ゾーン毎セクタ数テーブル）１１１、及びスペアトラ
ック決定テーブル１１２が予め格納されている。

【００４５】ゾーン毎セクタ数テーブル１１１のデータ
構造例を図３に示す。ゾーン毎セクタ数テーブル１１１
の各エントリは、ゾーン（の識別子）と、当該ゾーンの
シリンダ範囲と、当該ゾーンの各データトラックのセク
タ数の組からなる。図３中のゾーンＺb を例にとると、
当該ゾーンＺb はシリンダ範囲がＳa 〜Ｓb であり、当
該ゾーンＺb のデータトラックのデータセクタ数がＳＮ
A であることを示す。

【００４６】次に、スペアトラック決定テーブル１１２
のデータ構造例を図４に示す。スペアトラック決定テー
ブル１１２の各エントリは、スペアトラック（のヘッド
番号及びシリンダ番号）と、そのスペアトラックに対す
る前記（１）＋（２′）＋（３）の時間がディスク１の
１回転時間以内となるデータトラックのシリンダ範囲の
組からなる。図４中のスペアトラックＴ1 を例にとる
と、当該スペアトラックＴ1 に対する前記（１）＋
（２′）＋（３）の時間がディスク１の１回転時間以内
となるデータトラックのシリンダ範囲がＳ0 〜Ｓ1 であ
ることを示す。

【００４７】再び図１を参照すると、ＲＡＭ１２には、
図１の装置の起動時に、図５に示したスペアトラック使
用状況テーブル１２１及び図６に示した代替先割り当て
状況テーブル１２２（を含むシステムエリアの情報）が
読み込まれるようになっている。

【００４８】図５のスペアトラック使用状況テーブル１
２１は、ディスク１の各面のスペアトラック毎に、その
トラック内の各セクタ（スペアセクタ）が、欠陥セクタ
の代替先セクタとして割り当てられているか否かを示
す。一方、図６の代替先割り当て状況テーブル１２２
は、欠陥セクタの位置情報（ヘッド番号、シリンダ番号
及びセクタ番号）と、当該欠陥セクタの代替先として割
り当てられているスペアトラック内のスペアセクタ（代
替先セクタ）の位置情報（ヘッド番号、シリンダ番号及
びセクタ番号）とを示す。リード／ライトアクセス時に
は、この代替先割り当て状況テーブル１２２を参照する
ことで、対象となるセクタが欠陥セクタであるために代
替先セクタ（が存在するスペアトラックにシークして当
該代替先セクタ）をアクセスする必要があるか否かを判
断することができる。

【００４９】ＣＰＵ１０にはまた、ディスクコントロー
ラ（ＨＤＣ）１４が接続されている。ＨＤＣ１４は、ホ
スト装置との間のコマンド、データの通信を制御すると
共に、リード／ライトＩＣ８（を介してディスク１）と
の間のデータの通信を制御する。このＨＤＣ１４には、
リード／ライトデータがキャッシュ方式で格納される、
例えばＲＡＭ等で構成されるバッファメモリ（バッファ
ＲＡＭ）１５と、ホストインタフェース１６とが接続さ
れている。ホストインタフェース１６は、ＨＤＣ１４と
ホスト装置とのインタフェースをなしており、ＨＤＣ１
４は当該ホストインタフェース１６を介してホスト装置
との間のコマンド、データの通信を行う。

【００５０】次に、図１の構成における欠陥セクタに対
する代替処理について説明する。今、図１の磁気ディス
ク装置において、図２に示すディスク１上の最内周デー
タトラック１０１とデータトラック１０３との間にある
データトラック１００のセクタ（データセクタ）１００
ａが正常にリード／ライトアクセスできなかったため
に、リード／ライトアクセスのリトライを行い、所定回
数のリトライを実行してもアクセスに成功しなかった結
果、当該セクタ１００ａが欠陥セクタ１００ａであると
判断されたものとする。

【００５１】このような場合、ＣＰＵ１０は、欠陥セク
タ１００ａを割り当てるのに最適なスペアトラックを決
定し、そのスペアトラック中のいずれかのセクタ（スペ
アセクタ）を欠陥セクタ１００ａの代替先として割り当
てる代替処理を、図７のフローチャートに従って次のよ
うに行う。

【００５２】まずＣＰＵ１０は、欠陥セクタ１００ａが
存在するデータトラック１００から最も近いスペアトラ
ックをサーチする（ステップＳ１）。このスペアトラッ
クサーチ処理は、ＲＡＭ１２に読み込まれているスペア
セクタ決定テーブル１１２を、欠陥セクタ１００ａが存
在するデータトラック１００のヘッド番号及びシリンダ
番号により参照することで実現される。即ちＣＰＵ１０
は、スペアセクタ決定テーブル１１２から、欠陥セクタ
１００ａが存在するデータトラック１００のヘッド番号
と同じヘッド番号のスペアトラックのうち、データトラ
ック１００のシリンダ番号が含まれるシリンダ範囲のス
ペアトラックをサーチする。

【００５３】欠陥セクタ１００ａが存在するデータトラ
ック１００が図２に示すディスク１上のデータトラック
１０１，１０３間にある例では、スペアトラックとして
スペアトラック１０２が決定される。このスペアトラッ
ク１０２は、データトラック１０１から上記（１）＋
（２′）＋（３）の時間、即ち（１）スペアトラック１
０２へのシーク時間＋（２）スペアトラック１０２内の
回転待ち時間のない位置のスペアセクタのアクセスに要
する時間＋（３）元のデータトラック１００へのシーク
時間がディスク１の１回転時間以内となる位置である。

【００５４】ＣＰＵ１０は、欠陥セクタ１００ａが存在
するデータトラック１００のスペアトラックとしてスペ
アトラック１０２を決定すると、そのスペアトラック１
０２内のスペアセクタの中から、ディスク１の中心に対
して、欠陥セクタ１００ａの物理的位置とは反対側の物
理的位置にあるセクタ（スペアセクタ）１０２ａを代替
先セクタの第１の候補として選択し、そのセクタ番号
（データセクタ番号）を代替先セクタサーチのためのの
ベースセクタ番号ｆとする（ステップＳ２）。

【００５５】ここで、ベースセクタ番号ｆは、欠陥セク
タ１００ａのセクタ番号（物理セクタ番号）をｉ、当該
欠陥セクタ１００ａが存在するデータトラック１００が
属するゾーンをＺn 、そのゾーンＺn の各トラックのデ
ータセクタ数をｎ、スペアトラック１０２が属するゾー
ンをＺm 、そのゾーンＺm の各トラックのデータセクタ
数をｍとすると、 ｆ＝｛（ｉ／ｎ）ｍ＋（ｍ／２）｝の整数部 …（１） の計算により求められる。なお、ディスク１がＣＤＲ方
式を適用しない場合には、ｎ＝ｍである。

【００５６】ＣＰＵ１０は、代替先セクタサーチのため
のベースセクタ番号ｆを求めると、代替先セクタサーチ
のためのオフセット値ｇを初期値０にセットする（ステ
ップＳ３）。

【００５７】次にＣＰＵ１０は、ベースセクタ番号ｆに
その時点のオフセット値ｇを加算し、（スペアトラック
１０２内のスペアセクタのうち）その加算値ｆ＋ｇで示
されるセクタ番号のスペアセクタ（この時点ではスペア
セクタ１０２ａ）が代替先セクタとして使用されている
か否かを、スペアトラック使用状況テーブル１２１を参
照することで判断する（ステップＳ４）。

【００５８】もし、セクタ番号ｆ＋ｇのスペアセクタが
使用されていないならば、ＣＰＵ１０は当該スペアセク
タを欠陥セクタ１００ａの代替セクタとして決定し、
（ＲＡＭ１２に読み込まれている）スペアトラック使用
状況テーブル１２１中の当該スペアセクタの状態を“使
用状態”に設定すると共に、（ＲＡＭ１２に読み込まれ
ている）代替先割り当て状況テーブル１２２に、欠陥セ
クタ１００ａの位置情報（ヘッド番号、シリンダ番号及
びセクタ番号）と当該欠陥セクタ１００ａの代替先とし
て決定したスペアトラック１０２内のスペアセクタの位
置情報（ヘッド番号、シリンダ番号及びセクタ番号）と
を登録する代替処理を実行する（ステップＳ７）。

【００５９】これに対し、セクタ番号ｆ＋ｇのスペアセ
クタが既に使用されているならば、ＣＰＵ１０は、当該
スペアセクタに隣接するスペアセクタのセクタ番号を算
出するために、現在のオフセット値ｇを＋１する（ステ
ップＳ５）。そしてＣＰＵ１０は、この＋１後のオフセ
ット値ｇを、ベースセクタ番号ｆから減算し、（スペア
トラック１０２内のスペアセクタのうち）その減算値ｆ
−ｇで示されるセクタ番号のスペアセクタ、即ち最初に
使用されていると判断されたスペアセクタ（ここではス
ペアセクタ１０２ａ）よりｇ（＝１）セクタ分手前のス
ペアセクタが代替先セクタとして使用されているか否か
を、スペアトラック使用状況テーブル１２１を参照する
ことで判断する（ステップＳ６）。

【００６０】もし、セクタ番号ｆ−ｇのスペアセクタが
使用されていないならば、ＣＰＵ１０は当該スペアセク
タを欠陥セクタ１００ａの代替セクタとして決定し、前
記したセクタ番号ｆ＋ｇのスペアセクタを欠陥セクタ１
００ａの代替セクタとして決定した場合と同様の代替処
理を実行する（ステップＳ７）。

【００６１】これに対し、セクタ番号ｆ−ｇのスペアセ
クタが既に使用されているならば、ステップＳ４に進ん
で、ｆ＋ｇで示されるセクタ番号のスペアセクタ、即ち
最初に使用されていると判断されたスペアセクタよりｇ
（＝１）セクタ分後のスペアセクタが代替先セクタとし
て使用されているか否かを判断する。

【００６２】もし、セクタ番号ｆ＋ｇのスペアセクタが
使用されていないならば、ＣＰＵ１０は当該スペアセク
タを欠陥セクタ１００ａの代替セクタとして決定して代
替処理を実行する（ステップＳ７）。これに対してセク
タ番号ｆ＋ｇのスペアセクタが既に使用されているなら
ば、ＣＰＵ１０は再びステップＳ５に戻り、その時点の
オフセット値ｇを＋１する。

【００６３】以上により、データトラック１００上のセ
クタ１００ａが欠陥セクタ１００ａとして検出された場
合には、スペアトラック１０２上の、欠陥セクタ１００
ａの物理的位置とは反対側の物理的位置にあるスペアセ
クタ１０２ａまたはその前後のスペアセクタが代替先セ
クタとして決定され、当該スペアセクタが欠陥セクタ１
００ａの代替先セクタに代替処理される。

【００６４】以上のような代替処理をすることで、代替
処理後に、その代替処理されたセクタを含んだ連続する
セクタ群に対するリード／ライトを行った場合の実行時
間の増加、即ち代替したセクタ（欠陥セクタ）の１つ前
のセクタをアクセス後、スペアトラックへシークして代
替先セクタをアクセスし、しかる後に元のデータトラッ
クにシークして次のセクタをアクセスすることによる実
行時間の増加、具体的には（１）スペアトラックへのシ
ーク時間＋（２）代替先セクタまでの回転待ち時間＋
（３）元のデータトラックへのシーク時間＋（４）次の
セクタまでの回転待ち時間で決まる実行時間の増加は、
（１）＋（２）の時間及び（３）＋（４）の時間がそれ
ぞれディスク１の１／２回転時間（一定）であることか
ら、常にディスク１の１回転時間（一定）にすることが
できる。

【００６５】ここで、代替処理されたセクタを含んだ連
続するセクタ群に対するリード／ライト動作について、
欠陥セクタ１００ａの代替先としてスペアトラック１０
２のスペアセクタ１０２ａが割り当てられている場合の
リードアクセスを例に簡単に述べる。

【００６６】まずＣＰＵ１０は、データトラック１００
上の代替処理したセクタ（欠陥セクタ）１００ａの１つ
前のセクタをリードした後、代替先割り当て状況テーブ
ル１２２に従って、ヘッド２をデータトラック１００か
らスペアトラック１０２にシークする。このトラック１
００，１０２間のシーク時間（１）は、ディスク１の１
回転時間の１／２以下である。この状態でＣＰＵ１０は
代替先セクタ（スペアセクタ）１０２ａまでの時間
（２）の回転待ちの後、当該代替先セクタ（スペアセク
タ）１０２ａをリードする。この回転待ち時間（２）
は、ディスク１の１／２回転時間−シーク時間（１）で
ある。したがって、上記（１）＋（２）の時間はディス
ク１の１／２回転時間である。

【００６７】ＣＰＵ１０は代替先セクタ（スペアセク
タ）１０２ａをリードすると、次のセクタ、即ち代替処
理したセクタ（欠陥セクタ）１００ａの１つ後のセクタ
をリードするために、スペアトラック１０２から代替処
理したセクタ（欠陥セクタ）１００ａのある元のデータ
トラック１００にヘッド２をシークする。このトラック
１０２，１００間のシーク時間（３）は、ディスク１の
１回転時間の１／２以下である。この状態でＣＰＵ１０
は欠陥セクタ１００ａの次のセクタまでの時間（４）の
回転待ちの後、当該欠陥セクタ１００ａの次のセクタを
リードする。この回転待ち時間（４）は、ディスク１の
１／２回転時間−シーク時間（３）である。したがっ
て、上記（３）＋（４）の時間はディスク１の１／２回
転時間であり、上記（１）＋（２）＋（３）＋（４）の
時間、即ち代替処理後に、その代替処理されたセクタを
含んだ連続するセクタ群に対するリード／ライトを行っ
た場合の実行時間の増加は常にディスク１の１回転時間
となる。ここでは、上記（２）の回転待ち時間と上記
（４）の回転待ち時間はほぼ等しく、常に安定して代替
先セクタ及び欠陥セクタの次のセクタをアクセスでき
る。

【００６８】なお、以上の実施形態では、シーク動作時
のシーク速度がシーク方向（ディスク１の外周側から内
周側に向かうシークであるか、或いは内周側から外周側
に向かうシークであるか）に無関係に決定されること、
例えばデータトラックＡからデータトラックＢへのシー
ク時と、データトラックＢからデータトラックＡへのシ
ーク時とでは、同一のシーク速度が設定されることを前
提としているが、これに限るものではない。例えば本出
願人は、特願平７−６９５３１号において、ヘッドの最
低浮上量を確保するために、ディスクの内周から外周に
向かうシーク時には、同じ距離をディスクの外周から内
周にシークさせる場合に比べてシーク速度を小さく設定
することを提案している。

【００６９】ここで、前記実施形態と同様に、欠陥セク
タ１００ａの代替先をスペアトラック１０２の中から選
択する場合を例にとると、欠陥セクタ１００ａのデータ
トラック１００からスペアトラック１０２にシークする
場合の（シーク速度ＶM に反比例した）シーク時間を
Ｍ、その逆にスペアトラック１０２からデータトラック
１００にシークする場合の（シーク速度ＶN に反比例し
た）シーク時間をＮとすると、欠陥セクタ１００ａの代
替先セクタの第１の候補のセクタ番号、即ちベースセク
タ番号ｆは、 ｆ＝［（ｉ／ｎ）ｍ＋｛Ｍ／（Ｍ＋Ｎ）｝ｍ］の整数部 …（２） の計算により求めればよい。明らかなように、前記
（１）式は、この（２）式においてＭ＝Ｎの場合であ
る。

【００７０】また、以上の実施形態では、磁気ディスク
装置について説明したが、本発明は、スペアトラックを
利用した欠陥セクタの代替処理を行うものであれば、光
磁気ディスク装置など、磁気ディスク装置以外のデータ
記録再生装置にも適用可能である。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、デ
ィスク上に複数のスペアトラックを分散配置すると共
に、そのスペアトラックの配置先を、ディスク上の全て
のデータトラックから、それぞれそのトラックに最も近
いスペアトラックへシークして当該スペアトラック内の
回転待ち時間のない位置の１スペアトラックをアクセス
し、元のトラックに戻るまでの時間がディスクの１回転
時間以下となる位置としたことで、代替処理が行われた
セクタを含む連続するセクタ群に対するアクセスに伴う
実行時間の増加を常に最小のディスクの１回転時間とす
ることができ、代替処理によるパフォーマンスの低下を
最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の
構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態におけるディスク１上への複数のス
ペアセクタの配置位置を説明するための図。

【図３】同実施形態で適用されるゾーン毎セクタ数テー
ブル１１１のデータ構造例を示す概念図。

【図４】同実施形態で適用されるスペアトラック決定テ
ーブル１１２のデータ構造例を示す概念図。

【図５】同実施形態で適用されるスペアトラック使用状
況テーブル１２１のデータ構造例を示す概念図。

【図６】同実施形態で適用される代替先割り当て状況テ
ーブル１２２のデータ構造例を示す概念図。

【図７】同実施形態における欠陥セクタに対する代替処
理を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１…ディスク、 ２…ヘッド、 １０…ＣＰＵ（代替先セクタ決定手段） １１…ＲＯＭ、 １２…ＲＡＭ、 １００…データトラック（欠陥セクタ１００ａのあるト
ラック）、 １００ａ…欠陥セクタ、 １０１，１０３，１０５，１０７，１０９…データトラ
ック、 １０２，１０４，１０６，１０８…スペアトラック、 １０２ａ…スペアセクタ、 １１１…ゾーン毎セクタ数テーブル、 １１２…スペアトラック決定テーブル、 １２１…スペアトラック使用状況テーブル、 １２２…代替先割り当て状況テーブル。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 欠陥セクタの再配置用の複数のスペアセ
   クタからなるスペアトラックが複数配置されたディスク
   を備えたデータ記録再生装置であって、 前記ディスク上の全てのデータトラックから、それぞれ
   そのトラックに最も近い前記スペアトラックへシークし
   て当該スペアトラック内の回転待ち時間のない位置の１
   スペアトラックをアクセスし、元のトラックに戻るまで
   の時間が前記ディスクの１回転時間以下となる位置に、
   前記複数のスペアセクタの各々が配置されていることを
   特徴とするデータ記録再生装置。
2. 【請求項２】 欠陥セクタが存在するデータトラックに
   最も近い前記スペアトラックの中から、前記ディスクの
   中心に対して前記欠陥セクタの物理的位置と反対側の物
   理的位置にあるスペアセクタを前記欠陥セクタの代替先
   セクタとして決定する代替先セクタ決定手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のデータ記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記ディスクが半径方向に複数のゾーン
   に分割されたＣＤＲ（Constant Density Recording）方
   式のフォーマットを適用しており、 前記代替先セクタ決定手段は、前記欠陥セクタのセクタ
   番号をｉ、前記欠陥セクタが存在するデータトラックが
   属するゾーンの各トラックのデータセクタ数をｎ、前記
   スペアトラックが属するゾーンの各トラックのデータセ
   クタ数をｍとすると、前記代替先セクタのセクタ番号ｆ
   を、 ｆ＝｛（ｉ／ｎ）ｍ＋（ｍ／２）｝の整数部 の計算により求めることを特徴とする請求項２記載のデ
   ータ記録再生装置。
4. 【請求項４】 欠陥セクタのセクタ番号をｉ、１トラッ
   クのデータセクタ数をｍ、前記欠陥セクタが存在するデ
   ータトラックから当該データトラックに最も近い前記ス
   ペアトラックへのシーク時間をＭ、当該スペアトラック
   から前記欠陥セクタが存在するデータトラックへのシー
   ク時間をＮとすると、当該スペアトラックの中から、 ｆ＝［ｉ＋｛Ｍ／（Ｍ＋Ｎ）｝ｍ］の整数部 の計算により求められるセクタ番号ｆのスペアセクタを
   前記欠陥セクタの代替先セクタとして決定する代替先セ
   クタ決定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   のデータ記録再生装置。
5. 【請求項５】 前記ディスクが半径方向に複数のゾーン
   に分割されたＣＤＲ（Constant Density Recording）方
   式のフォーマットを適用しており、 欠陥セクタのセクタ番号をｉ、前記欠陥セクタが存在す
   るデータトラックが属するゾーンの各トラックのデータ
   セクタ数をｎ、前記欠陥セクタが存在するデータトラッ
   クから当該データトラックに最も近い前記スペアトラッ
   クが属するゾーンの各トラックのデータセクタ数をｍ、
   前記欠陥セクタが存在するデータトラックから当該スペ
   アトラックへのシーク時間をＭ、当該スペアトラックか
   ら前記欠陥セクタが存在するデータトラックへのシーク
   時間をＮとすると、当該スペアトラックの中から、 ｆ＝［（ｉ／ｎ）ｍ＋｛Ｍ／（Ｍ＋Ｎ）｝ｍ］の整数部 の計算により求められるセクタ番号ｆのスペアセクタを
   前記欠陥セクタの代替先セクタとして決定する代替先セ
   クタ決定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   のデータ記録再生装置。
6. 【請求項６】 前記代替先セクタ決定手段は、前記代替
   先セクタとして決定したスペアセクタが既に他の欠陥セ
   クタの代替先セクタとして使用済みの場合には代替先セ
   クタの再決定を行い、未使用のスペアセクタのうち前記
   代替先セクタとして決定したスペアセクタに最も近い位
   置のスペアセクタを新たに代替先セクタとして決定する
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記
   載のデータ記録再生装置。
7. 【請求項７】 欠陥セクタの再配置用の複数のスペアセ
   クタからなるスペアトラックが複数配置されるディスク
   を備えたデータ記録再生装置におけるスペアトラック配
   置方法であって、 前記ディスク上の全てのデータトラックから、それぞれ
   そのトラックに最も近い前記スペアトラックへシークし
   て当該スペアトラック内の回転待ち時間のない位置の１
   スペアトラックをアクセスし、元のトラックに戻るまで
   の時間が前記ディスクの１回転時間以下となる位置に、
   前記複数のスペアセクタの各々を配置することを特徴と
   するスペアトラック配置方法。
8. 【請求項８】 欠陥セクタの再配置用の複数のスペアセ
   クタからなるスペアトラックが複数配置されるディスク
   を備えたデータ記録再生装置における代替先セクタ決定
   方法であって、 前記ディスク上の全てのデータトラックから、それぞれ
   そのトラックに最も近い前記スペアトラックへシークし
   て当該スペアトラック内の回転待ち時間のない位置の１
   スペアトラックをアクセスし、元のトラックに戻るまで
   の時間が前記ディスクの１回転時間以下となる位置に、
   前記複数のスペアセクタの各々を配置しておき、 欠陥セクタの代替先を決定するに際し、前記欠陥セクタ
   が存在するデータトラックに最も近い前記スペアトラッ
   クを選択し、 この選択した前記スペアトラックの中から、前記ディス
   クの中心に対して前記欠陥セクタの物理的位置と反対側
   の物理的位置にあるスペアセクタを前記欠陥セクタの代
   替先セクタとして決定するようにしたことを特徴とする
   代替先セクタ決定方法。
9. 【請求項９】 欠陥セクタの再配置用の複数のスペアセ
   クタからなるスペアトラックが複数配置されるディスク
   を備えたデータ記録再生装置における代替先セクタ決定
   方法であって、 前記ディスク上の全てのデータトラックから、それぞれ
   そのトラックに最も近い前記スペアトラックへシークし
   て当該スペアトラック内の回転待ち時間のない位置の１
   スペアトラックをアクセスし、元のトラックに戻るまで
   の時間が前記ディスクの１回転時間以下となる位置に、
   前記複数のスペアセクタの各々を配置しておき、 欠陥セクタの代替先を決定するに際し、前記欠陥セクタ
   が存在するデータトラックに最も近い前記スペアトラッ
   クを選択し、 前記欠陥セクタが存在するデータトラックから前記選択
   したスペアトラックへのシーク時間と当該スペアトラッ
   クから前記欠陥セクタが存在するデータトラックへのシ
   ーク時間との比率をもとに、当該スペアトラックの中か
   ら前記欠陥セクタの代替先となるスペアセクタを決定す
   るようにしたことを特徴とする代替先セクタ決定方法。