JPH11507466A - 複数周波数ゾーン・ドライブで使用するための電力節約方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２通りまたはそれ以上の離散ディスク速度でデータがディスクから読み取られるかまたはディスクに書き込まれる、複数周波数ゾーン・ディスク記憶装置を開示する。このディスク記憶装置は、電力を節約するためにディスク速度が低下している間に情報がディスクから読み取られるかまたはディスクに書き込まれる、低電力モードを含む。ドライブ上の複数ゾーンにトラック位置を割り振ることにより、記憶装置が処理しなければならないゾーン・ビット周波数の数が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】 複数周波数ゾーン・ドライブで使用するための 電力節約方法および装置 背景技術 本発明は、ゾーン・ビット記録（ＺＢＲ）ドライブ内の電力を節約するための 方法および装置に関し、特に、様々なスピンドル速度で複数ゾーン内の動作を実 行するための方法および装置に関する。 一部の電気装置の主要構成要素の１つは、データを格納し、読み取るための場 所である。たとえば、コンパクト・ディスク・プレーヤは、プラスチック・ディ スクから音楽などのデータを読み取る。もう１つの例は、テープからデータを読 み取るＶＣＲである。また、コンピュータ・システムも大量のデータを格納し、 読み取る。通常、コンピュータ・システムでは、データを格納するためにいくつ かの記憶手段を使用する。コンピュータがデータを格納できる場所の１つは、直 接アクセス記憶装置とも呼ばれるディスク・ドライブ内である。 本発明は直接アクセス記憶装置に限定されないが、例としてこれについて説明 する。ディスク・ドライブまたは直接アクセス記憶装置は、レコード・プレーヤ で使用するレコードや、ＣＤプレーヤで使用するコンパクト・ディスクに似た複 数のディスクを含む。このようなディスクは、再生を待って いる複数のレコードのように、スピンドル上にスタックされている。しかし、デ ィスク・ドライブ内のディスクは、スピンドルに取り付けられ、個別のディスク が互いに接触しないように間隔があけられている。 各ディスクの表面は外観が均一である。しかし、実際には、各表面は、データ を格納する複数の部分に分割されている。また、ツリー上のリングのように同心 円内に位置する複数のトラックが存在する。ディスク・ドライブ内の各トラック は、本質的に環状トラックの１つのセクションにすぎない、複数のセクタにさら に分割されている。 磁気ディスク上のデータの格納には、ディスクの複数の部分をデータを表すパ ターン状に磁化することが必要である。ディスク上にデータを格納するために、 ディスクが磁化される。磁気層を磁化するためには、書込みエレメントと呼ばれ る磁気変換器を含む小さいセラミック・ブロックがディスクの表面上を通過する 。より具体的には、書込みエレメントは、ディスクの表面から約１００万分の６ インチの高さに飛翔し、トラックの上を飛翔し、その際、書込みエレメントが様 々な状態に励起され、格納すべきデータを表すためにその下のトラックが磁化さ れる。一部の応用例では、書込みエレメントが読取りエレメントと同じになる。 その他の応用例では、個別の書込みエレメントと個別の読取りエレメントを使用 する。 磁気ディスク上に格納されたデータを取り出すため、書込みエレメントに近接 して配置された読取りエレメントがディ スクの上を飛翔する。ディスクの磁化部分は、読取りエレメントからの信号を供 給する。読取りエレメントからの出力を調べることにより、データを再構築し、 コンピュータ・システムによってそれを使用することができる。 一般に、レコードのように、データまたはディスク・ドライブの操作に必要な その他の情報を格納するためにディスクの両面を使用する。ディスクはスタック 状に保持され、互いに間隔があけられているので、ディスクのスタック内の各デ ィスクの上面および下面はどちらも専用の読取りエレメントと書込みエレメント を有する。これは、レコードの両面を一度に再生可能なステレオを備えているこ とに匹敵するはずである。各面は、レコードの特定の面を再生するスタイラスを 有するはずである。 また、ディスク・ドライブも、ステレオ・レコード・プレーヤのトーン・アー ムに匹敵するものを備えている。ディスク・ドライブには、回転式とリニア式の ２通りのタイプがある。回転式ディスク・ドライブは、レコード・プレーヤのよ うに回転するトーン・アームを有する。回転式ディスク・ドライブのトーン・ア ームは、アクチュエータ・アームと呼ばれ、すべての変換器または読取り／書込 みエレメントを保持し、各ディスクの各表面ごとに１つずつのヘッドが櫛のよう に見える構造になるように支持されている。この構造はＥブロックと呼ばれるこ ともある。トーン・アームのように、アクチュエータ・アームは、アクチュエー タ・アームに取り付 けられた読取りエレメントと書込みエレメントがディスク上の様々なトラック上 の位置まで移動できるように回転する。このため、書込みエレメントは、複数の トラック位置の１つでデータを表すパターン状にディスクの表面を磁化するため に使用することができる。読取りエレメントは、ディスクのトラックの１つで磁 化パターンを検出するために使用する。たとえば、１つの特定のディスク上の２ 通りの異なるトラック上に必要なデータを格納することができるので、データの 磁気表現を読み取るため、アクチュエータ・アームは１つのトラックから別のト ラックに回転する。 本発明は磁気媒体を使用するディスク・ドライブでの使用に限定されず、回転 媒体を有するいかなる装置でも有用であることに留意されたい。この特定の応用 例では、一例として磁気媒体について説明するが、本発明は、様々なタイプの媒 体または読取りおよび書込みエレメントを有する他の記憶装置でも有用であるこ とに留意されたい。 ポータブル・コンピュータ内の磁気ディスク・ドライブなどの直接アクセス記 憶装置（ＤＡＳＤ）の使用は、この数年間で大幅に増加した。このようなコンピ ュータは、通常、ポータブル・バッテリ・パックを有し、このパックは、コンセ ントから離れたところでコンピュータを使用するときにコンピュータの様々な構 成要素に電力を供給する。ポータブル・コンピュータに電力を供給するために使 用するバッテリ・パックは、小型かつ軽量であることが重要である。しかし、航 空機での旅行中など、外部電源が使用不能な場所でポータブル・コンピュータを 使用する機会が増えるにつれて、バッテリ・パックの次の再充電までのかなりの 期間中、ポータブル・コンピュータが動作することもますます重要になっている 。 小型軽量設計を達成しようという希望は、バッテリ・パックの充電までのコン ピュータの使用時間を長くしようという希望と競合する場合が多い。ポータブル ・コンピュータでの動作時間を増加するため、コンピュータ内で使用する構成要 素の消費電力を低減するための様々な処置が講じられている。さらに、より一般 的には、エネルギー資源を節約するため、デスクトップ・コンピュータの消費電 力を低減するための努力も増大している。現在、環境保護局では、所与の基準を 満たすコンピュータに許諾する電力節約の資格を準備している。したがって、コ ンピュータの様々な構成要素の消費電力を低減するための努力がますます使用さ れている。たとえば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）は、コンピュータが電力節約 モードになっているときにＣＰＵのクロック周波数を低減するために電力管理機 能の一部を含む場合が多い。一般に、電力節約モードは、コンピュータの１つの 構成要素を使用していないときにその構成要素による電力使用を低減するために 呼び出すことができる。 メモリ記憶装置の場合、様々な電力節約技法が使用されている。たとえば、デ ィスク・ドライブでは、スピンドル・モータが全電力の大部分を使用する。電力 を節約するため、ポ ータブル・コンピュータがディスク・ドライブを使用していないときにディスク ・ドライブのスピンドル速度を低減するかまたは停止することが提案されている 。典型的な手法では、ディスクに対する読取りおよび書込み動作中、ディスク・ ドライブは通常動作スピンドル速度を使用する。電力節約モードを開始すると、 たとえば、所定の期間にわたってディスク・ドライブにアクセスしない場合、電 力を節約するためにディスクのスピンドル速度を低減または停止する。ディスク ・ドライブへのアクセス動作が開始されると、読取りまたは書込み動作を開始す る前にディスクが通常動作速度で回転するまでスピンドル速度を増加する。すな わち、読取りおよび書込み動作を開始する前に電力節約モードを解放する。 ポータブル・コンピュータで使用するものを含む記憶装置に関してますます重 要になっているもう１つの要件は、装置が大きい記憶容量を有することである。 電力を節約し、軽量小型設計を提供するため、装置内で使用するディスクもでき るだけ小さいことが望ましい。より小さいディスクを使用することにより、スピ ンドル・モータが回転しなければならないディスクのサイズを低減することによ って電力が節約される。より小さいディスクを使用しながら、大きい記憶容量の 必要性を増すことは、ディスク・ドライブ開発者にとって競争上の関心事となる 。 回転ディスクの記憶容量を増すために使用する技法の１つは、ゾーン・ビット 記録（ＺＢＲ）である。ＺＢＲを支持す る原理は、一定のスピンドル速度の場合、変換器を通過するときのディスクの線 形速度はディスクの内径から外径まで変化することである。特に、ディスクの外 径に位置決めされた変換器を通過するディスクの線形速度は、変換器が内径に位 置決めされているときより高くなる。ＺＢＲでは、特定のＤＡＳＤ用の最大線形 密度限界まで記録したデータの線形密度を増加するために、ディスクの外径にデ ータを記録する際の周波数を増加することにより、この高い線形速度を利用する 。 理想的には、最大記憶容量を達成するため、ディスクの外径で使用する変換（ たとえば、データ）の最大線形密度がディスクの内径の密度と同じになるように ヘッドの半径方向位置の関数として書込み周波数を選択することができるはずで ある。このようなシステムでは、ディスク上に記録されるデータの線形密度は一 定であり、データが記録されるディスク上の半径方向位置とは無関係に最大線形 密度限界と等しくなる。実際には、ほぼ最適の記憶密度を達成するために、各ト ラック位置の密度を変更する必要はない。むしろ、複数の隣接トラック位置から なる帯域で構成されるいくつかの同心ゾーンにディスクを分割することができる 。各ゾーンは、ディスクにデータを書き込み、ディスクからデータを読み取る際 の関連周波数を有する。このゾーン周波数は、通常、各ゾーンの最も内側のトラ ックのデータの線形密度が一定になり、最大線形密度限界と等しくなるように各 ゾーンごとに選択される。このようにして、ディスクの全体的な記憶容量を大幅 に増加することができる。 発明の概要 一般に、本発明は、改良された低電力直接アクセス記憶装置および方法を提供 する。特定の一実施例では、本発明は、Ｎ個の同心ゾーンがディスクの表面の周 囲に設けられたディスクを含み、Ｎが１より大きい整数である、メモリ記憶装置 の形式で実施される。データは、各ゾーンの内部トラック位置のデータの線形密 度がほぼ一定になるように各ゾーンに格納される。複数の離散ディスク速度でデ ィスクを選択的に回転するように可変速度モータをディスクに接続することがで き、複数の離散ディスク速度のそれぞれで各ゾーンへの書込み動作または各ゾー ンからの読取り動作あるいはその両方を実行するために変換器を使用することが できる。 本発明の一態様によれば、第１のディスク速度でディスクを回転し、第１のデ ィスク速度でディスクを回転している間に複数の同心ゾーンへのアクセス動作を 実行し、第２のディスク速度でディスクを回転し、第２のディスク速度でディス クを回転している間に複数の同心ゾーンへのアクセス動作を実行することにより 、記憶装置を操作することができる。 本発明は、ポータブル・コンピュータで有利に実施することができる。このデ ィスク・ドライブは、消費電力の減少をもたらすので、ポータブル・コンピュー タに付加価値を提供する。 上記の本発明の概要は、本発明の各実施例またはすべての態様を提示するため のものではない。むしろ、添付図面および以下に示す関連説明を参照すれば、本 発明を理解できるだろう。 図面の簡単な説明 添付図面に関連して本発明の様々な実施例に関する以下の詳細な説明を考慮す ると、本発明をより完全に理解できるだろう。 第１図は、複数の記録ゾーンを有するディスク表面を示す。 第２図は、本発明の一実施例を例示するブロック図を示す。 第３図は、本発明の一実施例を例示するより詳細なブロック図を示す。 第４図は、等差数列により複数のゾーンに区分されたトラックに関するゾーン 周波数とスピンドル・モータ速度との関係を示す。 第５図は、等比数列により複数のゾーンに区分されたトラックに関するゾーン 周波数とスピンドル・モータ速度との関係を示す。 第６図は、等差数列により複数のゾーンに区分されたトラックに関する様々な スピンドル・モータ速度での部分電力とヘッド飛翔高との関係を示す。 第７図は、等比数列により複数のゾーンに区分されたトラックに関する様々な スピンドル・モータ速度での部分電力と ヘッド飛翔高との関係を示す。 第８Ａ図および第８Ｂ図はそれぞれ、２．５インチのディスク・ドライブ用の 変動スピンドル速度の関数として、等差数列および等比数列により配置されたゾ ーン半径、飛翔高、必要電力、周波数を示す表である。 第９図は、本発明の他の実施例を示す。 本発明は様々な変更態様および代替形式の影響を受けやすいが、その細部につ いては例として添付図面に示し、以下に詳細に説明する。ただし、その意図は記 載した特定の実施例に本発明を限定することではないことに留意されたい。むし ろ、その意図は、請求の範囲が規定するように本発明の精神および範囲に該当す るすべての変更態様、同等態様、代替態様を包含することである。 詳細な説明 本発明は、複数周波数ゾーン（すなわち、ＺＢＲ）ドライブでの使用に十分適 した記憶装置で使用するための改良された電力節約モードを提供する。より具体 的には、本発明は、電力節約モード中に記憶装置にアクセスできるようにするこ とにより、メモリ記憶装置のための改良された電力節約動作モードを提供する。 以下に詳述するように、ドライブ上のデータへのアクセス速度より電力の節約の 方がユーザにとって重要である場合、または記憶装置へのアクセス動作が比較的 まれな場合、消費電力を低減するために記憶装置を電力節約 モードで操作することができる。本発明は一般に磁気および光ディスク・ドライ ブ、ＣＤ−ＲＯＭなどの直接アクセス記憶装置に関するものであるが、以下に示 す実施例では、例示目的でディスク・ドライブについて説明する。他のタイプの 記憶装置における上記の特徴の実現はこの説明から明らかになるだろう。 第１図ないし第３図には、本発明の様々な特徴を例示する目的でディスク・ド ライブの様々な構成要素を示す。複数周波数記録ゾーン（すなわち、ＺＢＲ）を 使用するディスク表面を示す図は第１図に示す。第１図のディスク１００はＮ個 のゾーン１０１を有し、それぞれのゾーンは複数のトラックまたはトラック位置 （図示せず）からなる帯域で構成されている。ゾーン１０１は、ディスクの外径 にあるゾーンＺ₁からディスクの内径にあるゾーンＺ_Nまで及ぶ。ゾーン１０１は そのゾーンの内部半径１０２によって規定することができる。半径Ｒ₁はゾーン Ｚ_iの内部半径に対応する。ディスクの半径１０３はディスクの外径Ｒ_ODを規定 する。 ディスク１００は、矢印１０４の方向に速度ω_jでスピンドル・モータによっ て回転する。以下に詳述するように、ディスクは２通りまたはそれ以上の速度ω_j で回転することができる。使用する特定の速度ω_jは、ディスク・ドライブを使 用する動作モードを基礎として決定することができる。 以下に詳述するように、そのゾーンに応じて選択した書込み周波数ですべての 書込み動作が同じスピンドル速度で行わ れるように、ＺＢＲドライブで従来から知られているように、ディスクが一定速 度で回転している間に様々な書込み周波数で各ゾーンにデータを書き込むことが できる。あるいは、様々なスピンドル速度でディスクにデータを書き込むことも できる。様々なスピンドル速度を書込み動作に使用する場合、特定のゾーン用の 書込み周波数は、各ゾーンの内部トラックに書き込まれるデータの線形密度がほ ぼ一定になり、特定のＤＡＳＤ用の最大線形密度限界とほぼ等しくなるように選 択する。 データは、２通りまたはそれ以上のスピンドル速度でディスクから読み取るこ ともできる。したがって、スピンドル・モータの速度が変化するにつれて、ディ スクを読み取るときの線形データ転送速度（すなわち、読取りヘッドにデータが 提示される速度）も変化する。すなわち、信号内の変換によって表されるデータ ・ビットが所与のゾーン用の変換器に提示される速度は、スピンドル・モータ速 度が変化するにつれて変化する。以下、所与のスピンドル速度で変換器にデータ が提示される速度を「ゾーン・ビット周波数」という。したがって、ここで使用 する「ゾーン・ビット周波数」という用語は、データのビットが変換器に提示さ れる（または、変換器によって書き込まれる）速度を表すものとする。ゾーン・ ビット周波数は、そのゾーン内のデータの線形密度とディスクの回転速度（すな わち、スピンドル速度）との関数である。 データ・チャネルの動作周波数とスピンドル速度を制御す るために使用するディスク・ドライブの構成要素は、第２図にブロック図形式で 示す。第２図のディスク１００はスピンドル・モータ２０１によって回転する。 スピンドル・モータ２０１の回転速度はモータ・コントローラ２０２によって制 御される。モータ・コントローラ２０２は、複数の既知の離散速度でスピンドル ・モータ２０１と、その結果、ディスク１００を回転するように設けられている 。変換器２０３は、ディスク１００の表面に情報を書き込み、そこから情報を読 み取るように、ディスク１００に隣接して位置決めされている。 変換器２０３は、所望のトラック位置の上に変換器を位置決めするように、た とえば、回転アクチュエータ（図示せず）に取り付けることができる。ディスク に対する変換器２０３の半径方向位置により、ディスク１００のどのゾーンにア クセスするかが決定される。変換器２０３は可変周波数データ・チャネル２０４ に接続されているが、このデータ・チャネルは指定のゾーンおよびディスク速度 に関する適切なゾーン・ビット周波数でディスクから信号を読み取り、ディスク に信号を書き込むために使用することができる。たとえば、読取り動作時に変換 器２０３はディスクから読み取った情報の生信号をデータ・チャネル２０４に供 給し、そのデータ・チャネルは所与のゾーンおよびスピンドル速度の場合に適切 な周波数で信号からデータを抽出する。ディスク１００から読み取ったデータは 可変周波数データ・チャネル２０４から処 理インタフェース２１２に供給され、その処理インタフェースはディスク・ドラ イブを使用するコンピュータのＣＰＵ２１１による使用のために信号を処理する 。 可変周波数データ・チャネル２０４とモータ・コントローラ２０２には制御ユ ニット２０５が接続されている。制御ユニット２０５は、処理インタフェース２ １２からゾーン制御信号２０６とモード制御信号２０７とを受け取る。ゾーン制 御信号２０６は、変換器２０３がアクセス動作を実行しているゾーンを示す。こ の情報は、ヘッド位置を決定するための従来の既知の方法のいずれかによって入 手することができる。たとえば、ゾーン情報は、ディスクの表面からサーボ情報 （たとえば、グレイ・コード情報）を読み取るときに変換器から入手することが できる。 モード制御信号２０７は、ディスク記憶装置の動作モードを制御ユニット２０ ５に通知する。たとえば、ディスク記憶装置が電力節約モードで動作している場 合、この情報はモード制御信号２０７として制御ユニット２０５に供給される。 モード制御信号２０７を基礎として、制御ユニットはモータ速度制御信号２０ ９をモータ・コントローラに供給し、スピンドル・モータ２０１が適切な速度で ディスクを回転するようにする。また、制御ユニットは、ゾーン制御信号２０６ とモード制御信号２０７とを基礎として、ディスク・ゾーン１０１にアクセスす るための適切なゾーン・ビット周波数も決定する。データ転送速度（ゾーン・ビ ット周波数）は、ス ピンドル・モータ２０１の速度を反映するモード制御信号２０７と、特定のゾー ンのディスクにデータが書き込まれる相対速度を反映するゾーン制御信号２０６ の両方を基礎として、決定される。適切なゾーン・ビット周波数は、制御ユニッ ト２０５から線２０８上の可変データ・チャネル２０４に連絡される。 処理インタフェース２１２は、情報を処理し、ディスク記憶装置を使用するコ ンピュータ２１０のメインＣＰＵ２１１へのインタフェースを提供する。この回 路の動作については、以下に示す詳細な例から理解できるだろう。 適切な動作モードを決定するために、システムは複数通りのメカニズムを使用 することができる。たとえば、低電力モードで動作させようという希望を指定す るユーザ入力に応答して、電力節約モードに入ることができる。たとえば、ユー ザは、ディスク・ドライブへのアクセス速度よりバッテリの消費電力の低さの方 が重要になる長時間のフライト時にコンピュータを使用することができる。ある いは、ディスク・ドライブ内の活動が特定のしきい値未満になる場合またはバッ テリの電力レベルがしきい値未満である場合に、自動的に電力節約モードに入る こともできる。ただし、ディスク・ドライブの活動レベルの監視は、当技術分野 で一般的に既知の技法を使用して実施できることに留意されたい。しかし、従来 の電力節約ディスク・ドライブ装置では、スピンドル・モータの速度を低減して いる間、ディスクへのデータの書込みま たはディスクからのデータの読取りは行われない。したがって、電力節約モード を開始すべき時期の決定に加え、システムは、電力節約モードから出る時期も把 握しなければならない。ディスク・ドライブへのアクセスが行われると自動的に 電力節約モードから出る従来の電力節約手法とは対照的に、本発明の一態様によ れば、電力節約モードをいつ開始し、いつ終了するかを決定するために、より高 度なメカニズムを使用する。 所与の環境では、読取り動作の場合のみ低電力モードでディスク・ドライブを 動作させ、ディスク書込み動作が開始されると全速力を回復することが望ましい 場合もある。このような手法は、高いスピンドル速度でのみデータを書き込むこ とが必要な場合に使用することができる。たとえば、スピンドル速度が低下する と、サーボ・セクタ間の時間が増加し、それにより、サーボ情報のサンプリング 速度が減少する。サンプリング速度が低くなると、結果的に、サーボ安定性が低 下し、トラックの位置ずれ（ＴＭＲ）が拡大する可能性がある。通常、ＴＭＲの 拡大は、書込み動作より読取り動作の方が受け入れられる。したがって、所与の 構成の場合、ＴＭＲを縮小するために、書込み動作の速度を増加することが必要 な場合もある。ディスク・ドライブの通常の使用では書込み動作ごとに５〜１０ 回の読取り動作が行われるので、依然として低消費電力を実現することができる 。 高いスピンドル速度でのみ書込み動作を実行する場合、デ ィスクへの書込み動作を開始する前に全速力を回復することが必要である。ディ スクへの書込みアクセス動作が最小限である場合、書込み動作の開始時に全速力 を回復する単純なプロセスにより、相当な電力節約が可能である。あるいは、書 込み動作の開始時に、ディスクに書き込むべき情報をコンピュータが使用するラ ンダム・アクセス・メモリ２１３（ＲＡＭ）などの一時メモリに保管することも できる。ＲＡＭ２１３内のデータは、次に、その後の任意の時点でディスクに転 送することができ、そのとき、スピンドル・モータの通常動作速度が回復される 。キャッシュ・メモリ方式が使用するような何らかのデータ階層の形式を使用す ると、ディスク上またはＲＡＭ内のデータを読取り動作に使用すべきかどうかを 判定することができる。 ディスクに書き込むべきデータの上記の一時格納は、ユーザが電力節約モード を手作業で選択し、低いスピンドル速度で書込み動作が行われないようなシステ ムでは有利であると思われる。このモードでは、一般にスピンドル・モータは低 いスピンドル速度で動作することができる。その場合、スピンドル・モータ速度 は通常動作速度まで定期的に増加できるはずであり、その時点でＲＡＭ２１３か らディスクにデータが転送される。ディスクにデータが書き込まれた後、低スピ ンドル速度を回復することができる。ただし、ＲＡＭ２１３の代わりに、他のタ イプの一時記憶装置を使用できることに留意されたい。たとえば、この機能を果 たすために、一時メ モリをディスク記憶装置に直接組み込むことができる。 他の代替実施例では、所定の期間中に行われる、読取り／書込み動作を含むデ ィスク・アクセス動作の平均数が設定しきい値未満になったときに、電力節約モ ードを呼び出し、維持することができる。特定の活動レベルに対応する所与のス ピンドル速度を選択することができる。 低電力ディスク記憶装置を実現するために使用可能な様々な構成要素を例示す るより詳細な回路図を第３図に示す。第３図の記録ヘッド３１３は、ディスク３ １０の表面から情報を読み取り、表面に情報を書き込むように位置決めされてい る。ただし、第３図には単一ディスクのみを図示するが、複数のディスクおよび ヘッドも使用可能であることに留意されたい。音声コイル・モータ（ＶＣＭ）を 含むアクチュエータ・アセンブリ３１４は、回転ディスク３１０に対して相対的 にヘッド３１３を移動させるために設けられている。スピンドル・モータ３１１ は、ディスク３１０を回転させるために設けられている。スピンドル・モータ３ １１は、スピンドル・コントローラ３１２によって制御される。スピンドル・コ ントローラ３１２は、スピンドル・コントローラ３１２に周波数制御信号ｆ（ｉ ）を印加することによりスピンドル・モータ３１１の速度を制御できるように、 位相ロック・ループ（ＰＬＬ）によって実現することができる。ただし、第３図 に示す様々な制御要素は、個別ブロックとして図示されているが、マイクロコー ドを使用するマイクロプロセッサ上に実 現できることに留意されたい。さらに、それぞれが上記の機能のうちの１つまた は複数を実施する、複数の異なるマイクロプロセッサを使用することもできる。 この説明では、マイクロコードとして実現するか、個別回路として実現するかに かかわらず、様々な要素の機能動作について説明する。 アクチュエータ３１４を制御するため、適応アクチュエータ・コントローラ３ １５が設けられている。アクチュエータ・コントローラ３１５は、読取り専用メ モリ（ＲＯＭ）３１６に格納された１組の係数を使用する。ＲＯＭ３１６は、デ ィスク３１０の各離散回転速度に関する１組の係数を格納している。ただし、記 憶装置で使用する様々な係数は、通常、製造プロセスの最終テスト段階で特定の 記憶装置に応じて調整されることに留意されたい。ディスク速度は、周波数制御 信号ｆ（ｉ）の制御下で任意の離散速度から別の速度へ変更される。ディスク速 度が変化すると、アクチュエータ・コントローラ３１５は新しいディスク速度に 対応する新しい１組の係数をロードする。変換器３１３によって形成されるサー ボ情報と、ディスク上の等間隔で半径方向のセクタに書き込まれ、位置エラー信 号（ＰＥＳ）を生成するために復調器３１７によってデコードされるサーボ・パ ターンのサンプリング速度の変化により、様々な係数が必要になる。この係数は 、適応アクチュエータ・コントローラ３１５の動的動作を調整し、それにより、 アクチュエータのアクセスおよびトラッキングのパフォーマンスを最適化するた めに使用する。位置エ ラー信号は、サーボ制御がヘッド３１３を正しいトラック位置の上に位置合せし た状態に維持するために使用する。たとえば、ディスク３１０の速度が低下する と、より高速の公称速度でディスク３１０が回転しているときより、位置エラー 信号のサンプリングが低速になる。適応アクチュエータ・コントローラ３１５は 、位置エラー信号の適切なサンプリング速度で機能するように動的に再構成しな ければならない。 ディスク３１０から読み取られるかまたはディスク３１０に書き込まれる情報 は、マルチプレクサ３２０を通過する。マルチプレクサ３２０は、それぞれ複数 のディスク表面に対応する様々なヘッドから１つのヘッドを選択する（第３図に は１つのヘッド３１３のみを示す）。マルチプレクサ３２０は、アーム・エレク トロニクス（ＡＥ）・モジュール３２１に結合されている。アーム・エレクトロ ニクス・モジュール３２１は、書込み動作中にディスクに書き込むべきデータを 受け取るためにバッファ３２５に結合されている。バッファ３２５はホスト・シ ステム・インタフェース３４０に結合され、このインタフェースはポータブル・ コンピュータの処理ユニットなどのホスト・システムに結合されている。データ は、通常、一定速度（すなわち、一定のバイト数／秒）でホスト・システム・イ ンタフェース３４０からバッファ３２５に渡される。次にデータはバッファ３２ ５に格納される。データは、データが書き込まれるゾーンとディスク速度に依存 する速度（または周波数）で、アーム・エレクトロニクス・ モジュール３２１およびマルチプレクサ３２０を介してバッファ３２５からディ スクにクロックされる。したがって、バッファには制御信号ｆ（ｉ，ｋ）が供給 されるが、この信号は「ｉ」が示すディスク速度と、文字「ｋ」が示すゾーンに 依存する。すなわち、書込みデータは、一定の速度でバッファに入り、ディスク 速度とゾーン情報に依存する可変速度で出力される。 たとえば、読取り動作時に、データはヘッド３１３を使用して読み取られ、マ ルチプレクサ３２０に渡され、ＡＥモジュール３２１によって増幅され、次にデ ィジタル等化器３２２に供給される。適応ディジタル等化器（フィルタ）３２２ は、たとえば、ヘッド３１３またはアーム・エレクトロニクス・モジュール３２ １あるいはその両方に発生するビット周波数の振幅変動を補正する。ディジタル 等化器３２２は、各周波数の全体的な増幅が同じ振幅のものになるように、記録 した信号のすべての周波数を増幅する。ディジタル等化器３２２は、制御信号ｆ （ｉ，ｋ）に応答してデータが読み取られるゾーンとスピンドル速度（ディスク 速度）に対応する１組の係数を受け取るために、ＲＯＭ３２３に結合されている 。この係数は、ディジタル等化器３２２の動作を最適化するために使用する事前 計算値である。 ディジタル等化器３２２の出力は検出器３２４に供給される。検出器３２４に も、データが読み取られる特定のゾーンとスピンドル速度を基礎として検出器の クロッキングと検出 動作を最適化するために制御信号ｆ（ｉ，ｋ）が供給される。検出器３２４は、 ヘッド３１３を使って読み取った信号内のデータ・ビットを検出する。データ・ ビットが検出されると、検出器３２４でソフト・エラーのエラー訂正をさらに実 行することができる。次にデータは、バッファ３２６に渡され、その後、インタ フェースが受け入れる周波数でバッファ３２６からホスト・システム・インタフ ェース３４０に読み取ることができる。この周波数は、たとえば、バッファ３２ ５がホスト・システム・インタフェース３４０から書込みデータを受け取る周波 数と同じにすることができる。 また、アーム・エレクトロニクス・モジュール３２１から出力を受け取る復調 器３１７も示されている。復調器３１７は、ディスク表面上に書き込まれた等間 隔で半径方向のサーボ・パターンからヘッド３１３が読み取る信号からサーボ情 報を抽出する。このサーボ情報からは、位置エラー信号（ＰＥＳ）が得られ、上 記のようにヘッドの位置決めを制御するためにアクチュエータ・コントローラ３ １５に供給される。上記の動作の詳細な分析については、１９９４年２月８日に 発行された「Application for Controlling Reading and Writing in a Disk Dr ive」という名称の米国特許第５２８５３２７号と、１９９５年８月８日に発行 された「Magnetic Recording disk with Equally Spaced Serve Sectors Extend ing Across Multiple Data Bands」という名称の米国特許第５４４０４７４号と 、１９９３年５月１１日に発行された「Se ctored Servo Independent of Data Architecture」という名称の米国特許第５ ２１０６６０号とに記載されている。 制御信号ｆ（ｉ）およびｆ（ｉ，ｋ）はディスク・ドライブ・コントローラ３ ３５によって生成される。ディスク・ドライブ・コントローラ３３５は、線３４ １が示すようにホスト・システム・インタフェース３４０と連絡するように結合 されている。ホスト・システム・インタフェース３４０は、アドレス情報、実行 すべき動作のタイプを指定する読取り／書込みコマンドなどをディスク・ドライ ブ・コントローラ３３５に供給する。アドレス情報としては、たとえば、ヘッド 番号、シリンダ番号またはトラック番号、ならびにデータ・セクタ番号を含むこ とができる。ディスク・ドライブ・コントローラ３３５は、ホスト・システム・ インタフェース３４０に情報を連絡することもできる。たとえば、ディスク・ド ライブ・コントローラ３３５は、線３４１に沿ってホスト・システム・インタフ ェースに状況情報を連絡することができる。ディスク・ドライブに最初に電源を 投入すると、コントローラは、ホストとは無関係に諸動作を実行することができ る。このような動作を実行する間に、ディスク・ドライブ・コントローラ３３５ は、ディスク・ドライブが使用中であることをホスト・システム・インタフェー ス３４０に通知することができ、ドライブがアクセス動作を実行できる状態にな るとホスト・システム・インタフェースにさらに通知する。 また、ディスク・ドライブ・コントローラ３３５は、その ドライブ用の所望の動作周波数を示す制御モード信号３３６も受け取る。この制 御モード信号３３６は、たとえば、電力を節約するために低いスピンドル速度で ディスク・ドライブを操作すべきかどうかを示す。制御モード信号３３６は、た とえば、ディスク・ドライブ・コントローラ３３５内の可変周波数発振器を制御 するために使用することができる。この発振器の周波数は、ディスク・ドライブ 内の他の要素を制御するためにマスタ周波数として使用することもできる。たと えば、発振器の周波数をスピンドル・コントローラ３１２の位相ロック・ループ （ＰＬＬ）に供給し、スピンドル速度を制御することができる。制御モード信号 ３３６は、ディスク・ドライブを動作する動作モードを基礎として決定される。 一例として、内部可変周波数発振器は、ホストによって呼び出される動作のタ イプまたはこのような動作の活動レベルを基礎として、所望の周波数に制御する ことができる。たとえば、ディスク・ドライブ内の活動レベルが高い場合、活動 モニタ３３０は、制御モード信号３３６を介して全速力で動作するようにディス ク・ドライブ・コントローラ３３５に指示することができる。対話式動作などの 所与のタイプの動作は、全速力で動作する必要があるものとして、活動モニタに よって認識することができる。さらに、ユーザが手動電力節約モード選択をホス ト・システムに入力すると、これを活動モニタに渡すことができる。この電力節 約モード選択に応答して、活動レベルとは無関係にディスク・ドライブのスピン ドル速度を低下するように制御モード信号３３６を設定することができる。 活動モニタ３３０は、設定間隔内の活動レベルを監視するために使用する間隔 タイマを含むことができる。また、活動モニタ３３０は、ホスト・システムから の読取り、書込み、その他のタイプの動作を監視することもできる。システムは 、所与の期間中に監視済み動作がない場合、それに基づいてスピンドル速度を低 下する必要があると判定することができる。制御モード信号３３６は、好ましい ことに、指定の活動が行われない時間の長さに応じて、数回分の増分またはステ ップにわたってスピンドル速度を低下するようにディスク・ドライブ・コントロ ーラ３３５に指示することができる。ただし、スピンドル速度は瞬時に変更でき ないことに留意されたい。さらに、スピンドルの速度を任意の値から別の値に変 更する間、読取り動作と書込み動作は実行することができない。したがって、デ ィスク・ドライブがスピンドル・モータ速度を変更中である場合、ディスク・ド ライブ・コントローラは、線３４１に沿ってホスト・システム・インタフェース に短い「使用中」信号を供給し、所望のスピンドル速度を達成するまでシステム を待機状態にする。 スピンドル速度を変更しながら待機時間を解消または短縮するために、ホスト ・システムは、今後の動作のために高いレベルのディスク・ドライブ活動が予想 されるときにディスク・ドライブ・コントローラに対して表示を行うことができ る。このような表示に応答して、高い活動レベルのディスク・ドライブ・アクセ ス動作を開始する前にスピンドル速度を増加することができる。活動モニタ３３ ０が使用する情報はＲＯＭ３３１に格納されるが、これは参照テーブル（ＬＵＴ ）を含むことができる。この参照テーブルは、特定のタイプの活動が通常必要と するディスク・ドライブ活動が非常に高いレベルか、高いレベルか、中程度に高 いレベルか、平均レベルかなどを判定するために参照することができる。たとえ ば、大規模データベースの探索動作、グラフィック・イメージを著しく使用する 動作、ビデオ・ゲームなどは、いずれも通常は、高いレベルのディスク・ドライ ブ活動を必要とする。たとえば、「スペル・チェック」動作などの対話式動作の 開始は、高い活動レベルを示す場合もある。また、参照テーブルは、特定のレベ ルの活動に関連する所望の動作周波数を含むこともできる。活動モニタ３３０は 、ユーザが設定した活動レベルを表す値を備え、電力節約モードを開始するため のフレキシビリティを追加することができる、何らかの形式の変更可能メモリを 含むこともできる。 活動モニタ３３０は、ホスト・システム・インタフェース３４０から、ディス クから読み取るかまたはディスクに書き込む情報のタイプを示す信号も受け取る 。たとえば、ビデオ情報または対話式タイプの情報などの所与のタイプの情報は 、アクセス動作のためにより早い応答時間を必要とする場合がある。このタイプ ・インジケータは、読取り中のタイプの情 報のために十分なスピンドル速度が使用されていることを確認するために使用す ることができる。 活動モニタ３３０には、ホスト・システムがバッテリ電力で動作している場合 にホスト・システム・インタフェース３４０からのバッテリ電力レベルを示す信 号も供給することができる。バッテリ電力レベルが所定の設定値未満である場合 、たとえば、ＡＣ電源を電源に接続するかまたはバッテリを交換することにより 適度な電力レベルを回復するまで、システムは低電力モードに入ることができる 。 上記のように、スピンドル速度が変化すると、様々なゾーンの読取り周波数も 変化する。このため、システム全体の複雑さが増す。たとえば、上記の回路では 、各離散スピンドル速度ごとにディジタル等化器（フィルタ）３２２には、ＲＯ Ｍ３２３から各ゾーン用のフィルタ構成データをロードしなければならない。構 成データは、各ゾーン・ビット周波数ごとに固有のものである。したがって、記 憶装置が使用するゾーンおよび離散スピンドル速度の数が増加するにつれて、ゾ ーン・ビット周波数の数も増加する。アナログまたはハイブリッド・ディジタル ／アナログ・データ・チャネルを使用する場合、ゾーン・ビット周波数の数の増 加はさらに問題になる。以下に詳述するように、このようなチャネルは、使用す る各ゾーン・ビット周波数ごとにレジスタおよびキャパシタなどの個別のアナロ グ・フロント・エンド・コンポーネントを含まなければならないので、読取りチ ャネルのコストとサ イズが大幅に増加する。しかも、形状係数がより小さい所与のディスク・ドライ ブでは、必要な空間が使用できない可能性がある。 上記の考慮事項を考慮すると、様々なスピンドル速度でアクセス動作を実行す る記憶装置が使用するゾーン・ビット周波数の数を最小限にすることが必要であ る。以下に詳述するように、トラックを複数のゾーンに特別に区分することによ りシステムの複雑さを低減できることは、本発明に関連して発見されていること である。 第１図を参照すると、ゾーンｉ用のヘルツ（Ｈｚ）単位の動作周波数ｆ_iは、 以下の関係によって決定することができる。 ｆ_i＝ｄ_i（２πｒ_iω_j／６０） 式中、ｄ_iはゾーンｚ_i内のｒ_iでの線形密度であり、ｒ_iはゾーンｚ_iの内部半径 であり、ω_jは毎分回転数（ＲＰＭ）単位のｊ番目の離散ディスク環状速度であ る。この式は以下のように変形することができる。 ｆ_i＝０．１０４７ｄ_iｒ_iω_j ゾーンの幅が等しい場合、各ゾーンの最大線形密度が一定（すなわち、ｄ_i＝ｄ₀ ）であると想定すると、この式は以下のようになる。 ｆ_i＝０．１０４７ｄ₀ｒ_iω_j 本発明の一実施例によれば、読取りチャネルに関連する複雑さとコストを最小 限にするため、各ゾーンの内部トラック用の半径を選択することにより、ゾーン へのトラックの特定 の割振りを使用する。バッテリ・ベースの応用例での電力節約を目的として低減 したスピンドル速度について説明するが、このような特定のトラックの区分は、 他の応用例にも有利に使用することができる。たとえば、高性能ドライブでは、 様々な応用例に様々なスピンドル速度を使用することができる。１日のうちの一 部（たとえば、１２時間）のみにシステムを活発に使用するような業務では、ド ライブの「遅延テープ・バックアップ」も低速で実行することができる。 本発明の一実施例によれば、各ゾーンを規定する内部トラック半径は、半径の 関数である等比数列として選択する。以下に詳述するように、このようにトラッ クをゾーン別に帯域化する方法は、スピンドル速度を低減したときにゾーン間の ゾーンビット周波数における高度のオーバラップに対応する。一般に、各ゾーン を規定する内部半径ｒ_iは、隣接する帯域またはゾーン間でほぼ一定の割合の半 径を維持する等比数列に応じて決定される。すなわち、ｒ_i／ｒ_i+jはほぼＫに等 しく、Ｋは定数に等しい。 このような割振りを使用して得られる利点は、以下に示す例から明らかになる だろう。この方法を使用すると、Ｎ個のゾーンを有し、Ｍ通りの離散スピンドル （ディスク）速度で動作するドライブでは、必要なゾーン・ビット周波数の総数 がＮ＋Ｍ−１に等しくなる。たとえば、１０個の記録ゾーンを有し、１０通りの 離散スピンドル速度で動作するドライブでは、１９（すなわち、１０＋１０−１ ＝１９）通りのゾー ン・ビット周波数を処理可能なチャネルを必要とする。 これに対して、単純な等差数列に応じて帯域化した、１つのディスクに必要な ゾーン・ビット周波数の数は、Ｎ＋（（（Ｍ＊Ｍ）−Ｎ）／２）という関係に応 じて決定される。上記の例では、そのチャネルが処理しなければならないゾーン ・ビット周波数の数は５５（すなわち、１０＋（（（１０＊１０）−１０）／２ ）＝５５）になる。したがって、等比数列に応じてトラックをゾーン別に区分す ると、チャネルの複雑さとコストの低減という点で相当な利点が得られる。 等差数列に比べ、等比数列に応じてトラックをゾーン別に区分することにより 得られる利点については、第４図ないし第８図に関する以下の説明によって、よ り十分に理解されるだろう。 各ゾーンの内部帯域半径ｒ_iが等比数列をたどるディスクについて検討する。 これは、以下のように表すことができる。 ｒ_i＝ｒ_OD ^{1-i ρ} ｉ＝１，２，・・・，Ｎの場合 式中、ρは数列用の係数である。 ２つの隣接ゾーン半径ｒ_iとｒ_i+1との割合は一定であり、以下の関係を示す。 ｒ_i／ｒ_i+1＝ｒ_OD ^ρ ｉ＝１，２，・・・Ｎ−１の場合 内部半径ｒ_IDを有するディスクの場合、所与の数のデータ帯域用の係数ρは以 下のように決定することができる。 ｌｎ（ｒ_ID）＝（１−Ｎρ）ｌｎ（ｒ_OD） これは、以下のように書き換えることができる。 ρ＝１／Ｎ（１−ｌｎ（ｒ_ID）／ｌｎ（ｒ_OD）） 一例として、１０個のゾーンに分割され（Ｎ＝１０）、１４ｍｍの内部半径ｒ_ID と２９．７ｍｍの外部半径ｒ_ODを有する、２．５インチのディスクについて検 討する。このような寸法を有するディスクのρの値は、以下のように計算するこ とができる。 ρ＝１／１０（１−ｌｎ（１４）／ｌｎ（２９．７））＝０．０２２１７８ このρの値を使用すると、１０個の各ゾーンの内部半径は以下のように等比数 列として決定される。 ｒ_i＝ｒ_OD ^{(1-0.022178i)} 対照的に、各ゾーンの内部半径を等差数列として決定することもできる。この 場合、２つの隣接内部ゾーン半径ｒ_iとｒ_i-1との差は定数ｂであり、以下の関係 を示す。 ｒ_i−ｒ_i+1＝ｂ この場合、半径ｒ_iは以下のように表すことができる。 ｒ_i＝ｒ_i-1−ｂ この式から以下の半径が得られる。 ｒ₁＝ｒ₀−ｂ ｒ₂＝ｒ₁−ｂ＝ｒ₀−２ｂ ｒ₃＝ｒ₂−ｂ＝ｒ₀−３ｂ ＊＊＊ ｒ_k＝ｒ_k-1−ｂ＝ｒ₀−ｋｂ ｆ_i＝０．１０４７ｄ₀ｒ_iω_jという式を思い出すと、代入 により、ｆ_iに関する以下の式を書くことができる。 ｆ_i＝０．１０４７ｄ₀（ｒ₀−ｉｂ）ω_j この式は、ｆ_i＝ｆ_0j−ｉΔｆ_0jとして書くこともできるが、式中、ｆ_0j＝０． １０４７ｄ₀ｒ₀ω_jであり、Δｆ_0j＝０．１０４７ｄ₀ｂω_jである。したがって 、ゾーン・ビット周波数の一般式は以下のように表すことができる。 ｆ_ij＝（ｋ₀−ｉΔｋ）ω_j 式中、ｋ₀＝０．１０４７ｄ₀ｒ₀であり、Δｋ＝０．１０４７ｄ₀ｂである。 ディスクが全速力で回転する場合（すなわち、ω＝ω₁かつｊ＝１である場合 ）、以下の式が得られる。 ｆ₁₁＝（ｋ₀− Δｋ）ω₁ ｆ₂₁＝（ｋ₀−２Δｋ）ω₁ ｆ₃₁＝（ｋ₀−３Δｋ）ω₁ ＊＊＊ ｆ_i1＝（ｋ₀−ｉΔｋ）ω₁ これより低い速度では、ω＝ω₂かつｊ＝２である場合、以下のように周波数を 計算することができる。 ｆ₁₂＝（ｋ₀− Δｋ）ω₂ ｆ₂₂＝（ｋ₀−２Δｋ）ω₂ ｆ₃₂＝（ｋ₀−３Δｋ）ω₂ ＊＊＊ ｆ₁₂＝（ｋ₀−ｉΔｋ）ω₂ 読取りチャネルの複雑さを低減するためには、ω₁のときの 周波数のうちの１つを除くすべてがそれより低い速度ω₂のときに再使用可能に なるように、ｆ₁₂＝ｆ₂₁になることが望ましい。これが行われるようにするため 、（ｋ₀−Δｋ）ω₂は（ｋ₀−２Δｋ）ω₁と等しくなければならない。また、ｆ₂₂ ＝ｆ₃₁であることも必要であるが、これは（ｋ₀−２Δｋ）ω₂＝（ｋ₀−３Δ ｋ）ω₁であることを意味する。 ゾーンｉの場合、ｆ_i2＝ｆ_(i+1)1であることが必要であり、これは（ｋ₀−１ Δｋ）ω₂＝（ｋ₀−（ｉ＋１）Δｋ）ω₁であることを意味する。上記の制約は ω₂＝［（ｋ₀−（ｉ＋１）Δｋ）／（ｋ₀−ｉΔｋ）］ω₁として書くことができ 、ｊ番目の速度ω_jの場合、この関係はω_j＝［（ｋ₀−（ｊ＋１）Δｋ）／（ｋ₀ −Δｋ）］ω₀として表すことができる。 スピンドル速度低下に関連する電力節約は、スピンドル必要電力を速度の関数 として調べることによって判定することができる。この値は経験的に以下のよう に表すことができる。 Ｐ_j＝（ω_j／ω₀）^2.68Ｐ₀ 式中、Ｐ₀は速度ω₀のときにスピンドル内で消失する電力であり、Ｐ_jは速度ω_j のときにスピンドルを回転させるのに必要な電力である。 ω_jの場合の関係をこの式に代入すると、電力節約は以下のように表すことが できる。 Ｐ_j＝［（ｋ₀−（ｊ＋１）Δｋ）／（ｋ₀−Δｋ）］^2.68Ｐ₀ ｒ_ID＝１４ｍｍおよびｒ_OD＝２９．７ｍｍという寸法を有し、１０個のゾーン が約１．５７ｍｍの同サイズの帯域に分 割されている２．５インチのディスクを使用して上記の例について検討する（す なわち、ｂ＝（２９．７−１４）／１０）。１３５キロビット／インチという各 ゾーンの内部半径上のデータの線形密度（すなわち、ｄ₀＝５３１５ビット／ｍ ｍ）を想定すると、ｋ₀＝０．１０４７ｄ₀ｒ₀＝１６５２７．４７かつΔｋ＝８ ７３．６７という値になる。この場合、内部帯域半径について等差数列を使用す ると、スピンドル速度の一部は以下のように求めることができる。 ω₁＝[(ｋ₀−２Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．９４４２ω₀ ω₂＝[(ｋ₀−３Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．８８８４ω₀ ω₃＝[(ｋ₀−４Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．８３２６ω₀ ω₄＝[(ｋ₀−５Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．７７６８ω₀ ω₅＝[(ｋ₀−６Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．７２０９ω₀ ω₆＝[(ｋ₀−７Δｋ)／(ｋ₀−Δｋ)]ω₀＝０．６６５１ω₀ 上記の関係を使用すると、様々なゾーンの内部帯域半径を選択するための等比 数列方法と等差数列方法との比較を以下のように行うことができる。ただし、上 記の等比数列を使用するディスクの記憶容量は等差数列を使用するディスクの記 憶容量とほぼ同じであることに留意されたい。 第４図および第５図では、ゾーン・データ転送速度周波数対ゾーン・インデッ クス位置を、等差数列と等比数列をそれぞれ使用して帯域化したゾーンの可変ス ピンドル・モータ速度の関数としてグラフで示す。スピンドル・モータ速度は、 線４０１および５０１によって表される３６００回転／分 （ＲＰＭ）という公称速度から、等差数列（第４図）の場合に線４０２によって 表される１７９２ＲＰＭおよび等比数列（第５図）の場合に線５０２によって表 される１８３０ＲＰＭまでの１０通りの離散ドライブ速度にわたって変化する。 第４図および第５図の比較は、トラックをゾーンに割り振るために等比数列を 使用することによって得られる様々な利点を示している。第５図のグラフを水平 方向に調べると、ゾーン・ビット周波数が水平線に沿って一列に並んでいること が分かる。たとえば、線５０３に沿って伸びる３．７８メガヘルツ（ＭＨｚ）の ゾーン・ビット周波数は、様々な離散スピンドル・モータ速度のときにゾーン１ 〜９のそれぞれが使用する。さらに、５０４および５０５に示す２通り（１．７ ８ＭＨｚおよび６．９０ＭＨｚという周波数に対応する）を除くすべてのゾーン ・ビット周波数は、複数のゾーンが使用する。すべての周波数は垂直方向にも整 列していることにさらに留意されたい。これは、ドライブ速度が低下するにつれ て、ゾーン・ビット周波数がディスクの外径（ＯＤ）に向かってシフトすること を意味する。 第８Ａ図を参照すると、以下の例は、トラック位置をゾーンに割り振るために 等比数列を使用することによって得られる利点を示している。ゾーン番号２では 、３６００ＲＰＭという公称速度でディスクが回転すると、ゾーン・ビット周波 数は６．３９９９メガビット／秒（ＭＢ／秒）（すなわち、６．３９９ＭＨｚ） になる。ドライブ速度が線５０６によっ て表される３３３９ＲＰＭという次の離散速度に低下すると、ゾーン２の正しい ゾーン・ビット周波数は５．９３６３ＭＢ／秒になる。グラフに示すように、こ の周波数は、スピンドル速度が３６００ＲＰＭである場合にゾーン３が使用して いたものである。同様に、３６００ＲＰＭのときにゾーン２が使用したゾーン・ データ転送速度は、この時点ではゾーン１で使用される。このようにして、ゾー ン・データ転送速度はディスクの外径に向かってシフトする。最も内側のゾーン 、すなわち、図示の例のゾーン１０では、スピンドル・モータ速度を低下するた びにデータ・チャネルは新しいゾーン・ビット周波数を必要とする。この場合、 Ｎ個のゾーンとＭ通りのスピンドル速度を有するドライブの場合、必要なデータ 転送速度周波数の数ＧはＧ＝Ｎ＋Ｍ−１という関係で示すことができることに留 意されたい。 第４図および第８Ｂ図に示すように、等差数列を使用して帯域化したゾーンを 有するディスクを使用して回転速度を低下させると、他のゾーンが再使用可能な ゾーン・ビット周波数の数は、等比数列を使用して割り振られたゾーンを有する ディスクより大幅に少なくなる。したがって、データ・チャネルの複雑さとコス トは、等比数列を使用することによって大幅に低減することができる。 複数のスピンドル速度でディスク・ドライブを操作する場合、可変データ転送 速度の処理に加え、他の要因も考慮しなければならない。たとえば、ドライブ内 のヘッドの飛翔高は、 ドライブ速度が低下するにつれて減少する。従来の電力節約技法では、ディスク 速度を低下する前にヘッドを安全ゾーンに移動させる。しかし、本発明の技法で は、ヘッドは、受け入れられる読取りおよび書込み動作パラメータの範囲内で飛 翔高を保持しなければならない。 飛翔高Ｈは、記録ヘッドと速度Ｖで回転するディスクのディスク表面との間の 空気軸受けを形成し、経験的に以下のように概算することができる。 Ｈ＝（Ｖ／Ｖ₀）^0.33Ｈ₀ 式中、Ｖ₀は公称ディスク速度であり、Ｈ₀はＶ₀のときの公称飛翔高である。 第５図に示すドライブ・スピンドル速度を参照し、公称速度Ｖ₀のときに飛翔高 が５０ナノメートル（ｎｍ）であると想定すると、速度を低下したときの飛翔高 は、３３３９ＲＰＭの場合に４９ｎｍ、３０９７ＲＰＭの場合に４８ｎｍ、２８ ７３ＲＰＭの場合に４６ｎｍになる。この例では、２８７３ＲＰＭというスピン ドル速度の場合、スピンドル・モータが消費する電力は３６００ＲＰＭのときの ５５％まで低下する。しかし、飛翔高の低下はわずか４ｎｍである。このような 飛翔高のわずかな減少は、多くのディスク・ドライブで許される許容範囲内であ る。 等差および等比半径数列の部分電力とヘッド飛翔高を第６図および第７図にそ れぞれ示す。第８Ａ図および第８Ｂ図は、等比および等差半径数列の場合のゾー ン半径（ミリメートル単位の各ゾーンの内部半径）およびメガヘルツ単位の周波 数 を可変スピンドル速度（ＲＰＭ）の関数としてそれぞれ示す表である。これらの 表は、様々なスピンドル速度に関する部分飛翔高（ＦＨ）と部分電力（電力）も 示している。等比数列を表す第８Ａ図では、表の対角線に沿ってゾーン周波数が 同一になっている。このような周波数の対角関係は、等比数列の上記の有利な特 徴を表形式で示すものである。 第９図は第３図と同様であり、同様の部分は同様の参照番号を有する。第９図 の調整可能アナログ等化器９２２は、ディスク・ドライブの読取りチャネルに組 み込まれている。調整可能アナログ等化器９２２は、アナログ等化器９２２の係 数を変更するために使用するキャパシタと選択可能抵抗器９２３のバンクとを有 する調整可能ＲＣネットワークを備えた複数の演算増幅器から構成することがで きる。抵抗器バンク９２３は、アナログ等化器９２２が使用する様々な抵抗値を 構成するために並列または直列に切り替えることができる複数の抵抗器を含む。 様々な抵抗値は、スピンドル速度を変更するときにアナログ等化器９２２が必要 とする係数に対応する。したがって、制御信号ｆ（ｉ，ｋ）によって抵抗器バン クに供給されるスピンドル速度およびゾーン情報に応じて、様々な抵抗値を使用 する。 第９図に示す実施例は、ディスク・ドライブで非常に高い動作周波数を使用す る場合に有用である。現行のディスク・ドライブは、２００メガヘルツ（ＭＨｚ ）を上回る記録信号周波数で動作することができる。このような速度では、アナ ログ／ディジタル変換回路が極めて高価なものになる。コストを低減するために は、より多くのアナログ構成要素を使用して、読取りチャネルを実現することが できる。たとえば、アナログ回路を使用することにより、検出を単純化すること ができ、それにより、コストが低減される。さらに、アナログ構成要素を使用す ると、消失電力も低減することができる。ディスク・ドライブの動作速度がさら に上昇するにつれて、読取りチャネルでアナログ装置を使用する必要性がますま す重要になる。 電力を節約するためにスピンドル速度を変化させるディスク・ドライブでアナ ログ構成要素を使用する場合の潜在的な欠点の１つは、使用するゾーン・ビット 周波数ごとに個別の構成要素が使用可能になっていなければならないことである 。お分かりのように、上記の等比数列を使用してゾーンを区分すると、ドライブ が処理しなければならないゾーン・ビット周波数の数を低減することにより大幅 なコスト節約が可能であり、それにより、必要な個別のアナログ構成要素の数も 低減される。 様々な実施例に関して本発明を説明してきたが、他の様々なシステムおよび実 施例でもこの実施態様を使用できることは上記の開示から明らかになるだろう。 したがって、上記の様々な実施例は、例示のためにのみ示すものであり、本発明 を限定するものであると解釈してはならない。当業者であれば、本明細書に例示 し記載した実施例および応用例に厳密に 従わずに、以下に示す請求の範囲に規定する本発明の精神および範囲を逸脱せず に、本発明に対して加えることができる様々な修正および変更が容易に分かるだ ろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．Ｎ個の同心ゾーンがディスクの表面の周囲に設けられ、Ｎが１より大きい整 数であり、各ゾーンの内部トラック位置のデータの線形密度がほぼ一定になるよ うにデータが各ゾーンに格納されるディスクと、 複数の離散ディスク速度でディスクを選択的に回転するようにディスクに接続 されたモータと、 複数の離散ディスク速度のそれぞれでディスク上の前記ゾーンのうちの少なく とも２つへの書込み動作またはそこからの読取り動作のうちの少なくとも一方を 実行するために設けられた変換器とを含むことを特徴とするメモリ記憶装置。 ２．前記複数の離散ディスク速度が、通常動作ディスク速度と、少なくとも１つ の低電力ディスク速度とを含み、少なくとも１つの低電力ディスク速度は通常動 作ディスク速度より低く、少なくとも１つの低電力ディスク速度は電力を節約す るために使用することを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．前記ディスクが通常動作ディスク速度で回転している間に前記変換器が指定 のゾーンに対応する格納周波数でディスク上の指定のゾーンにデータを書き込み 、 前記ディスクが通常動作ディスク速度で回転しているときに、指定のゾーンに 書き込まれたデータが指定のゾーンに対応する格納周波数で読み取られ、 前記ディスクが通常動作ディスク速度で回転しているとき にデータを別のゾーンに書き込むために使用する格納周波数で前記ディスクが低 電力ディスク速度で回転しているとき、指定のゾーンに書き込まれたデータがデ ィスクから読み取られることを特徴とする、請求項２に記載の装置。 ４．ｉ＝１〜Ｎについて、Ｎ個の同心ゾーンがＮ通りの内部ゾーン半径ｒ_iによ って規定され、ゾーンｚ_i-1の内部ゾーン半径ｒ_i-1が隣接ゾーンｚ_iの内部ゾー ン半径ｒ_iから等比数列として求められることを特徴とする、請求項１に記載の 装置。 ５．ｉ＝１〜Ｎについて、Ｎ個の同心ゾーンが、隣接ゾーン間でほぼ一定の割合 の半径を維持する等比数列に応じて決定されるＮ通りの内部ゾーン半径ｒ_iによ って規定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ６．等比数列において、ゾーンｚ_iの内部半径ｒ_iが ｒ_i＝ｒ_OD ^{1-i ρ} という関係に応じて決定され、式中、ｒ_ODがディスクの外径半径であり、ρがほ ぼ一定の等比数列係数であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。 ７．ｉ＝１〜Ｎについて、Ｎ個の同心ゾーンが対応する内部ゾーン半径ｒ_iによ って規定され、内部ゾーン半径ｒ_iのそれぞれでディスクに格納されたデータの 密度がほぼ一定であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ８．複数の同心ゾーンにデータを格納するためのディスクを有するメモリ記憶装 置にアクセスする方法において、ほぼ一定の線形密度で複数の同心ゾーンのそれ ぞれについて最も内 側のトラック位置にデータが格納され、前記方法が、 （ａ）第１のディスク速度でディスクを回転するステップと、 （ｂ）第１のディスク速度でディスクを回転している間に複数の同心ゾーンへ のアクセス動作を実行するステップと、 （ｃ）第２のディスク速度でディスクを回転するステップと、 （ｄ）第２のディスク速度でディスクを回転している間に複数の同心ゾーンへ のアクセス動作を実行するステップとを含むことを特徴とする方法。 ９．前記回転ステップ（ｃ）が、 ｉ．低電力モード条件を検出するステップと、 ｉｉ．低電力モード条件に応答して第２のディスク速度へのディスク速度の 低減を開始するステップとを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。 １０．前記アクセス動作が、データ読取り動作とデータ書込み動作のうちの少な くとも一方を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。 １１．前記アクセス動作がデータ読取り動作を含むことを特徴とする、請求項８ に記載の方法。 １２．（ｅ）第１のディスク速度を回復するステップと、 （ｆ）第１のディスク速度でディスクを回転している間に複数の同心ゾーンに データを書き込むステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載 の方法。 １３．（ｅ）ディスクにデータを書き込むために書込み動作を開始するステップ と、 （ｆ）ディスクが第１の速度で回転している場合に、開始ステップ（ｅ）に応 答してデータが書き込まれたゾーンに対応する周波数でディスクにデータを書き 込むステップと、 （ｇ）ディスクが第２の速度で回転している場合に、 ｉ．一時メモリにデータを書き込み、 ｉｉ．ディスクの速度を第１のディスク速度に変更し、 ｉｉｉ．ディスクが第１のディスク速度で回転している間にデータを書き込 むべきゾーンに対応する周波数で一時メモリからディスクにデータをコピーする ステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。 １４．ディスクが第１のディスク速度で回転している間に第１のデータ・ビット 周波数で複数のゾーンのうちの第１のゾーンへのアクセス動作を実行するステッ プと、 ディスクが第２のディスク速度で回転している間に第１のデータ・ビット周波 数で複数のゾーンのうちの第２のゾーンへのアクセス動作を実行するステップと をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。 １５．第１のゾーンが半径方向に第２のゾーンに隣接していることを特徴とする 、請求項１４に記載の方法。 １６．第３のディスク速度でディスクを回転するステップと、 第３のディスク速度でディスクを回転している間に第１のデータ・ビット周波 数で複数のゾーンのうちの第３のゾーン へのアクセス動作を実行するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項 １５に記載の方法。 １７．コンピュータが使用するデータを格納するために帯域化したトラック位置 の複数の同心ゾーンとともに形成されたディスクを有するディスク記憶装置を含 むコンピュータにおいて、前記ゾーンのそれぞれの最も内側のトラック位置がほ ぼ一定の線形密度でそこに格納されたデータを有し、前記コンピュータが、 所望のディスク速度で記憶ディスクを回転するために記憶ディスクに結合され た回転手段と、 ディスク・ドライブの現行動作モードを決定し、現行動作モードに対応するデ ィスク速度でディスクを回転するように回転手段を制御するための制御手段と、 現行動作モードに対応するディスク速度の場合に複数の同心ゾーンに対応する ゾーン・ビット周波数で複数の同心ゾーンへのアクセス動作を実行するためのア クセス手段とを含むことを特徴とするコンピュータ。 １８．前記アクセス動作がデータ読取り動作とデータ書込み動作とを含むことを 特徴とする、請求項１７に記載のコンピュータ。 １９．前記コンピュータが、通常動作モードと低電力動作モードとを含む複数の 動作モードで動作し、低電力動作モードに対応するディスク速度が通常動作モー ドに対応するディスク速度より低いことを特徴とする、請求項１７に記載のコン ピュータ。 ２０．前記制御手段が、 ユーザ指定の低電力モードを入力するための入力手段と、 ユーザ指定の低電力モードに応答して低電力動作モードに対応するディスク速 度でディスクを回転するように前記回転手段を制御するための手段とを含むこと を特徴とする、請求項１９に記載のコンピュータ。 ２１．前記制御手段が、 ディスク記憶装置へのアクセス動作を監視するための監視手段と、 ディスク記憶装置へのアクセス動作の回数が事前定義しきい値未満であるとき に低電力動作モードを自動的に開始するための開始手段とを含むことを特徴とす る、請求項１９に記載のコンピュータ。 ２２．一時保持メモリと、 前記ディスク記憶装置への書込み動作を制御するための書込み制御手段とをさ らに含み、 前記コンピュータが低電力動作モードで動作している間にディスク記憶装置へ のデータの書込み動作が開始されると、書込み制御手段は、ディスクの速度が通 常動作モードに対応するディスク速度に上昇するまで一時保持メモリにデータを 書き込み、ディスクが通常動作モードに対応するディスク速度で回転している間 、一時保持メモリからディスクにデータをコピーすることを特徴とする、請求項 １９に記載のコンピ ュータ。