JP2006294162A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 読み書きの処理負荷を軽減しつつ記憶容量の増大率を向上できるディスク装置を提供する。
【解決手段】 同心円状またはスパイラル状のデータトラックを有し、当該データトラックの各々には、さらに円周方向に複数のセクタが形成された記録媒体１と、複数のセクタに対する書き込み指示を受けて、セクタごとに書き込むべきデータを、Ｎ個ずつの書き込みデータ群に並べ替えて、Ｎ個のデータトラックに対して書き込みを行う制御部と、を有するディスク装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハードディスク等、円盤状の記録媒体を有するディスク装置に関する。

近年では、種々の装置にハードディスクが搭載されている。例えば携帯用音楽プレーヤや、カーナビゲーションシステムなどにもハードディスクが搭載されている。こうした状況の下、ハードディスク自体の小型化を進めながら、情報の記録容量を増大させる技術の一つとして、例えば、記録媒体の円周内側から外側へと順次、隣接するデータトラックで一部を上書きしながら、板葺き屋根（shingle）のようにデータトラックを記録していく方法がある（以下、シングル（shingle）・ライト方式と呼ぶ）。これにより、実際の磁気ヘッドが書き込む記録幅よりも狭いデータトラックを実現できる。

ところがこの方法では、例えば円周内側から数えてｋ番目のデータトラックにデータを書き込む場合、当該ｋ番目から円周の最も外側までのすべてのデータトラックを再度書き直さなければならない。そこでこの書き直しのオーバーヘッドを低減するため、特許文献１には次のような技術が開示されている。

すなわち、特許文献１では、図７に示すように、２つのデータトラックを組（グループ）とし、この組においてシングル・ライト方式での記録を行う。つまり、組に含まれる２つのデータトラックのうち、円周内側のデータトラックを記録して、次に円周外側のデータトラックを記録する。この円周外側のデータトラックについては、一部を上書きせず、磁気ヘッドの記録幅のデータトラックとなる。

この方法によると、奇数番目のデータトラックと、偶数番目のデータトラックとで読み出し位置を異ならせることで、組となったデータトラックの上書き部分（重なり合う部分）を避けて読み出し位置を設定することができ（特許文献１の図１０を参照）、データの書き替えを比較的柔軟に行うことができる。
米国特許第６１８５０６３号明細書

しかしながら、上記従来の、２つのデータトラックを組として書き込む方法では、当該組のうち、後から書き込むデータトラックの書き込み幅は、磁気ヘッドが書き込む記録幅となるので、記憶容量の増大率を高めることができない。一方、組（グループ）に含めるデータトラックの数を増大させると、読み出し位置を異ならせる制御が複雑になってしまい、読み出し、書き込みの処理負荷が増大する。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、読み書きの処理負荷を軽減しつつ記憶容量の増大率を向上できるディスク装置を提供することを、その目的の一つとする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、ディスク装置であって、同心円状またはスパイラル状のデータトラックであって、隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを有し、当該データトラックの各々には、さらに円周方向に複数のセクタが形成された記録媒体と、複数のセクタに対する書き込み指示を受けて、セクタごとに書き込むべきデータを、所定Ｎ個ずつの書き込みデータ群に並べ替えて、Ｎ個のデータトラックに対して書き込みを行う制御部と、を有することを特徴としている。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係るディスク装置は、図１に示すように、記録媒体１、ヘッドアセンブリ２、ヘッド制御部３、読み書き（ＲＷ）部４、及び制御部５を含んで構成されている。図１は、ディスク装置の概要を表す構成図である。

ここでヘッドアセンブリ２は、磁気ヘッドを含み、記録媒体１の表面上を相対移動しながら記録媒体１に対して情報を磁気的に記録し、また記録媒体１に記録されている磁気パターンを読み取って情報の再生を行う。

ヘッド制御部３は、ヘッドアセンブリ２の位置を制御し、磁気ヘッドを記録媒体１上で移動させる。

ＲＷ部４は、制御部５から入力される信号を符号化して、符号化後の情報を電気信号として、ヘッドアセンブリ２の磁気ヘッドに出力する。また、このＲＷ部４は、磁気ヘッドから入力される電気信号に基づいて記録されている情報を復号し、復号の結果を制御部５に出力する。

制御部５は、例えばマイクロプロセッサであり、図示しない記憶装置に格納されているプログラムに従って動作している。この制御部５は、ディスク装置のホストとなったコンピュータから、記録の対象となる情報の入力を受けて、ＲＷ部４に当該情報を出力する。また、記録媒体１上の当該情報の記録位置まで、磁気ヘッド部を移動するよう、ヘッド制御部３に対して指示を出力する。

また、ホストとなったコンピュータから記録媒体１に記録された情報を読み出す指示を受けると、当該指示に係る情報の記録位置まで磁気ヘッドを移動させるよう、ヘッド制御部３に指示を出力し、その後ＲＷ部４が出力する復号結果の信号をコンピュータ側に出力する。

本実施の形態では、この制御部５がシングル・ライトを実現する。この制御部５の具体的な処理の内容については、後に詳しく述べる。

つまり、このディスク装置は、ホストとなるコンピュータに接続され、当該コンピュータ側から情報の記録指示を受けると、制御部５が当該指示に従って、記録の対象となる情報をＲＷ部４に出力し、ＲＷ部４が当該情報を符号化し、電気信号を生成して出力し、ヘッドアセンブリ２の磁気ヘッドが当該電気信号を磁気信号に変換し、記録媒体１を磁化して情報を記録する。

また、ホストとなったコンピュータから記録媒体１上に記録された情報の読取指示を受けると、制御部５が当該指示に従って、読取の対象となる情報の記録位置まで磁気ヘッドを移動させるよう、ヘッド制御部３に指示を出力する。ヘッド制御部３はヘッドアセンブリ２を制御して、磁気ヘッド部を記録媒体１上の上記記録位置まで移動させる。磁気ヘッド部が当該記録位置から読み取った情報は、ＲＷ部４に出力され、ＲＷ部４が当該情報を復号して制御部５に出力する。制御部５は、当該復号された情報をホストとなったコンピュータに出力する。

ここで制御部５の動作について説明する。制御部５は、記録媒体１の面に、同心円状またはスパイラル状にデータトラックを形成する。このとき制御部５は、円周内側のデータトラックの一部が、隣接する円周外側のデータトラックによって上書きされる第１ゾーンと、円周外側のデータトラックの一部が、隣接する円周内側のデータトラックによって上書きされる第２ゾーンと、を交互に隣接させて形成する。なお、以下では同心円状にデータトラックを形成した場合を例として説明する。

つまりこの制御部５は、Ｎを２以上の整数、ｋを０以上の整数として、記録媒体１のトラックを、Ｎｋ＋１番目のトラックからＮｋ＋Ｎ番目のトラックまでのＮ個（Ｎは２以上）ずつのセットに分割する。

そして、図２に示すように、例えばｋが奇数であるセットについては、円周内側のデータトラックの一部が隣接する円周外側のデータトラックによって上書きされるように磁気ヘッドの位置を制御し、ＲＷ部４を介してデータを書き込んで第１ゾーンを形成する（Ａ）。また、ｋが偶数であるセットについては、円周外側のデータトラックの一部が隣接する円周内側のデータトラックによって上書きされるように磁気ヘッドの位置を制御し、ＲＷ部４を介してデータを書き込んで第２ゾーンを形成する（Ｂ）。

これにより記録媒体１上に、円周内側のデータトラックの一部が、隣接する円周外側のデータトラックによって上書きされる第１ゾーンと、円周外側のデータトラックの一部が、隣接する円周内側のデータトラックによって上書きされる第２ゾーンと、が形成される。

このようにデータトラックが形成されると、図２に示すように、磁気ヘッドによって記録されるデータトラックの幅Ｗに対して、各トラックの中心Ｃ′間の距離（トラックピッチ）ＳＷＰを小さくすることができる。なお、第１ゾーンと第２ゾーンとが隣り合う場所では、図２にＸとして示す使用不能トラックが現れる。このように本実施の形態では、第１，第２ゾーンに含まれるデータトラックの数をＮとして２Ｎ個のデータトラックあたり、使用不能トラックの数を１個に抑えることができ、記憶容量の増大率を高めることができる。

なお、本実施の形態において制御部５は、読み出しの際に磁気ヘッドの中心位置を、図２のＣ′の位置に制御する必要がある。このため制御部５は、磁気ヘッドの位置をキャリブレートする処理を行う。以下、この処理を図３を参照して説明する。図３は、第１ゾーンにおけるデータトラックの一部を拡大した模式図である。なお、図３では理解を容易にするため、データトラックの重なり合いの状態を模式的に示している。

制御部５は、図３に示すように、読み出すべきデータトラックについて、当該データトラックに対してデータを書き込んだときの磁気ヘッドの中心Ｃの位置ＤＨＯに磁気ヘッドの中心を移動したのでは、上書きされた隣接するデータトラックのデータがノイズとなってしまう。そこで読み出し時には、ＤＨＯから書き込み幅Ｗの半分Ｗ／２だけ円周外側へ移動し、さらにトラックピッチＳＷＰの半分、ＳＷＰ／２だけ円周内側へ移動した位置（ＤＨＯ−Ｗ／２＋ＳＷＰ／２）へ磁気ヘッドを移動する。

ここで書き込み幅Ｗが不明の場合は、書き込み時の磁気ヘッドの中心位置ＤＨＯからのオフセット（理想的には、−Ｗ／２＋ＳＷＰ／２となるべき値）を、実際に読み出しを行ったときのエラーレートから求める。すなわち、制御部５は、例えば読み出し時の磁気ヘッドの位置を中心位置ＤＨＯからトラックピッチＳＷＰだけ移動した位置から、所定のステップずつ中心位置ＤＨＯへ磁気ヘッドを移動しながら、各ステップにおいてデータの読み出しを試行する。この試行の結果、データのエラーレートは、理想的なポジションにおいて最低となる。そこで、当該エラーレートが最低となるポジションをオフセットとして記憶しておく。

そして制御部５は、指定されたデータトラックから読み出しを行う場合、当該指定されたデータトラックへの書き込み時の磁気ヘッドの中心Ｃの位置ＤＨＯに対して、記憶しているオフセットだけ補正した位置へ磁気ヘッドを移動する。そして当該データトラックからのデータの読み出しを行い、ＲＷ部４から入力されるデータをホスト側へ出力する。

なお、ここでは書き込みの際の磁気ヘッドの位置（記録素子の位置）を基準としてＤＨＯを定めたが、読み出し時の磁気ヘッドの位置（再生素子の位置）がサーボ情報などから確定できる場合は、この再生素子の位置を基準としてＤＨＯを定めてもよい。この場合、書き込みの際の磁気ヘッドの位置を、再生素子の位置を基準としたＤＨＯからＤＨＯ＋Ｗ／２−ＳＷＰ／２へとオフセットする。

また、ＬＢＡ（論理ブロックアドレス）を、記録媒体の複数面に亘って割り当てる場合、図４に示すように、読み出し／書き込みを行う面の切り替えを行う位置と、第１、第２ゾーンの切り替えを行う位置（Ｐ）とを一致させておく。さらに、第１ゾーンが形成されている部分に対応する裏面側の部分には、第２ゾーンが形成されているようにし、第２ゾーンが形成されている部分に対応する裏面側の部分には、第１ゾーンが形成されているようにする。図４は、記録媒体を、その中心を通るＡーＡ′線で切ったときの断面から見たときのデータトラックの形成状態を表す模式図である。

図４のＡ−Ａ′断面の図において、幅広の矩形領域は、第１または第２ゾーンのうちで最後に上書きされるデータトラックであり、幅の狭い矩形領域は、他のデータトラックによって一部が上書きされるデータトラックを表している。また、矩形領域内の数字は、書き込み順序の例を示す。

すなわち、このように形成しておくことで、データを順次記録していくとき、例えば図４に示すように、データトラック「１」、「２」、「３」と円周外側から順に書き込んだ後、面を切り替えて、「４」、「５」、「６」と、磁気ヘッドを異なる方向（円周外側方向）へ移動させながらデータを記録していき、次に「７」のデータトラックをシークして、「７」、「８」、「９」と、磁気ヘッドを円周内側方向へ移動させながらデータを記録する。そしてゾーンの切り替え位置Ｐで再び面を切り替えて、逆方向（円周外側方向）へ磁気ヘッドを移動させながらデータを記録する（「１０」、「１１」、「１２」）。この例のように、面の切り替え時にシークを行う必要がなくなり、記録効率を向上できる。

また、図４に示すように、例えば円周外側と、円周内側とで、それぞれのゾーンに含まれるデータトラックの数を変えてもよい。図４では、円周外側において１つのゾーンに２つのデータトラックが含まれ、円周内側において１つのゾーンに３つのデータトラックが含まれるようにした場合を例示している。

このようにしておくと、例えばゾーンに含まれるデータトラックの数が少ない領域（Ｒ）をランダムアクセスデータの記録領域とし、ゾーンに含まれるデータトラックの数が多い領域（Ｓ）をシーケンシャルアクセスデータの記録領域として切り替えることができる。一般に、ゾーンあたりのデータトラック数が少なければ、記憶容量の増大率は減少するが、書き替えの効率が高くなり、ランダムアクセスにより適合できる。なお、ゾーンごとのデータトラックの数を異ならせる領域の境界は、記録媒体の半径位置によって特定できることとしておくのも好適である。利用者は、例えばフォーマット時に当該半径位置を選択して、フォーマットを行わせる。

さらに本実施の形態の制御部５は、データを記録するセクタを、図５に示すように、ゾーンごとに、最初に書き込まれるデータトラックから順に、記録媒体１の動径方向に沿って最後に書き込まれるデータトラックへ「１」ずつセクタ番号が増大するように、セクタを配列する。

すなわち制御部５は、記録するべきデータとして複数セクタ分のデータの入力を、ホストから受けると、当該データの記録先となるゾーンに含まれるデータトラックの数Ｎに対応して、記録するべきデータを、Ｎ個の書き込みデータ群に分割する。この際、ｉセクタ目のデータは、このｉをＮで除した余りＲを用い、Ｒ＋１番目の書き込みデータ群に含めて並べ替えを行う。

例えば書き替えるデータが８セクタ分のデータであるとき、記録先のゾーンに含まれるデータトラックの数が「２」であれば、１，３，５，７番目のセクタに記録するデータからなる第１番目の書き込みデータ群と、２，４，６，８番目のセクタに記録するデータからなる第２番目の書き込みデータ群とを生成する。

そして制御部５は、第１番目の書き込みデータ群に基づいて、ゾーン内で最初に記録されるデータトラック（第１番目のデータトラック）に、４セクタ分（１，３，５，７番目のセクタ）のデータを記録する（図６のステップ１）。次に、制御部５は、第２番目の書き込みデータ群に基づいて、当該４セクタの一部に上書きして隣接する第２番目のデータトラックに４セクタ分（２，４，６，８番目のセクタ）のデータを記録する（図６のステップ２）。このようなセクタの配列と、データの処理により、後から記録するデータトラックのデータをバッファに保持しておく必要がなくなる。つまり、後から記録するデータトラックに既に記録されていたデータを読み出す必要もないので、読み出し・書き込みのためのディスクの周回数分（最大で（Ｎ−１）回分）のオーバーヘッドが削減でき、効率的な記録が行われる。

なお、このようなセクタ配列及びデータの書き込み方法は、第１ゾーン，第２ゾーンの区別のない、従来のシングル・ライト方式にも適用できる。すなわち、複数のセクタに対する書き込み指示を受けて、セクタごとに書き込むべきデータを、シングル・ライトされるデータトラックのセットの数Ｎに対応するＮ個ずつの書き込みデータ群に並べ替えて、Ｎ個のデータトラックに対して書き込みを行うこととすればよい。尤も、同じ記録密度に対する書き替え効率は、第１、第２ゾーンのように書き込み方向を切り替える場合に比べ低下する。すなわち、図５，６に示した例と局所的に同程度の記録密度を実現するには、シングル・ライトするデータトラックを４つずつ組とする必要がある。そしてこの場合は、上述の例のように８セクタ分のデータを記録する際に、４つの書き込みデータ群に分割することとなり、書き込み時にディスク４周分の時間がかかる。

このように本実施の形態によると、読み書きの処理負荷を軽減しつつ記憶容量の増大率を向上できる。さらに、特許文献１に開示の技術のように、組になったデータトラックの一方が偏って多く書き替えられた場合に、他方のデータトラックに記録信号が干渉して攻め込んでしまうことを防止できる。

なお、本発明は、ここで示した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨に基づくあらゆる変形を含む。

本発明の実施の形態に係るディスク装置の概要を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るディスク装置の記録媒体上に形成されるデータトラックの状況を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るディスク装置のヘッドの位置制御の例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るディスク装置の記録媒体両面に形成されるデータトラックの状況を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るディスク装置でのセクタの配置例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係るディスク装置でのセクタへのデータの記録方法の例を表す説明図である。 従来例のシングル・ライト方式の例を表す説明図である。

符号の説明

１ 記録媒体、２ ヘッドアセンブリ、３ ヘッド制御部、４ 読み書き部、５ 制御部。

Claims (7)

1. 同心円状またはスパイラル状のデータトラックであって、隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを有し、当該データトラックの各々には、さらに円周方向に複数のセクタが形成された記録媒体と、
   複数のセクタに対する書き込み指示を受けて、セクタごとに書き込むべきデータを、所定Ｎ個ずつの書き込みデータ群に並べ替えて、Ｎ個のデータトラックに対して書き込みを行う制御部と、
   を有することを特徴とするディスク装置。
2. 請求項１に記載のディスク装置であって、
   前記記録媒体には、
   円周内側のデータトラックの一部が、隣接する円周外側のデータトラックによって上書きされる第１ゾーンと、
   円周外側のデータトラックの一部が、隣接する円周内側のデータトラックによって上書きされる第２ゾーンと、
   が形成されていることを特徴とするディスク装置。
3. 請求項２に記載のディスク装置であって、
   前記制御部は、前記第１ゾーン又は第２ゾーンのいずれか一方のｉ番目のセクタに書き込むべきデータについて、当該ｉを前記Ｎで除した剰余ｒに相当するｒ番目のデータトラックに書き込むべきデータとして設定し、前記並べ替えを行うことを特徴とするディスク装置。
4. 請求項２に記載のディスク装置であって、
   前記記録媒体の第１ゾーンと第２ゾーンとは、交互に隣接されて配置されていることを特徴とするディスク装置。
5. 請求項２に記載のディスク装置であって、
   前記記録媒体の第１ゾーンと第２ゾーンとには、それぞれ前記Ｎ個（Ｎは２以上）のデータトラックが含まれることを特徴とするディスク装置。
6. 請求項５に記載のディスク装置であって、
   前記記録媒体上で第１ゾーンと第２ゾーンとに含まれるデータトラックの数Ｎが、互いに異なる複数の領域が形成されていることを特徴とするディスク装置。
7. 請求項６に記載のディスク装置であって、
   前記複数の領域の境界は利用者がフォーマット時に指定することを特徴とするディスク装置。
   

Images