JPH08124334A - シーク時間削除型磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気ディスク装置のトラックへの同時アクセス
を可能にし、アクセス速度の向上を図る。 【構成】ヘッドアーム４７１は複数のヘッドを有してお
り、ヘッドアーム４７１から４７４で磁性面を持つ円盤
４８０上の全トラックと１対１で対応するヘッドを有す
る。ディスク制御部４２０により指定されたトラック番
号により、磁気ヘッド位置決定部４３０が、アクセスが
必要なトラックに対するヘッドの処理を担当する読書き
処理部（４４１から４４４のいずれかもしくは全て）に
対し必要なアクセスを要求する。読書き処理部からヘッ
ドアームまでは互いに独立しているため、並行動作が可
能である。 【効果】複数ヘッドにより、円盤面上を同時にアクセス
することで、情報へのアクセス時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円盤上の記憶媒体を持
つ、磁気ディスク装置におけるヘッドの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在一般的に用いられている磁気ディス
ク装置は複数の円盤面に対し各１つずつのヘッドを持
ち、これらを円盤面に対し、水平方向に移動させること
で、円盤面上の磁性体に対する読み書きを行っている。
即ち、円盤面に記憶された情報にアクセスする為に、目
的のトラックにヘッドを移動し、移動した後円盤が回転
することで、対象とする情報がヘッドの位置まで移動し
て、目的の情報にアクセスすることができる。

【０００３】これに対し、アクセス速度を向上するため
に、これまで用いられてきた手段として図１のようにヘ
ッドを複数用意する（図１では２つ）磁気ディスク装置
がある。

【０００４】又、図２のヘッド固定式ディスク（以下Ｆ
ＨＤＤと略す）のようにトラック毎にヘッドを割り当
て、ヘッドの移動が不必要となることでシーク時間を無
くして高速アクセスを図った磁気ディスク装置もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コンピュータ上での要
求に対して回答を得るまでの一連の処理の中で、論理的
な作業（ＣＰＵ上でのプログラム処理、バス上のデータ
転送時間）に対して、物理的な動作が発生する磁気ディ
スク装置のアクセス時間は大きな割合を占めている。磁
気ディスク装置において物理的な動作は一般的にヘッド
の移動時間（以下シーク時間と記す）と情報の記録され
た円盤の回転待ち時間及びデータ転送時間である。これ
まではシーク時間を減少させるために従来の技術で述べ
たように一円盤上に複数のヘッドを有する磁気ディスク
装置が用いられてきたが、現在のように数千トラックを
持つ磁気ディスク装置では従来のようにヘッドを配置す
るのは技術的に困難である。これを解決するのが本発明
の目的である。

【０００６】また、今日一般的に用いられる磁気ディス
ク上のデータ記録方式はデータ本体と、データをアクセ
スするための位置情報等の付随情報が別々に記録されて
いることが多い。これらをできるだけ短い時間でアクセ
スするためには、アクセス速度の向上か、複数箇所を同
時にアクセスする方法が考えられる。これらについては
先述したＦＨＤＤで改善しているが、本発明は上記の課
題を解決するとともにさらなるアクセス速度の向上の可
能な装置の開発を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、１つの円盤面
に対して複数のヘッドを分散配置することで高密度トラ
ックの磁気面に対しトラック毎のヘッドを提供するもの
である。また、分散配置されたヘッドを同時に動作させ
ることでアクセス速度が向上できるよう設計されたトラ
ック内セクタの配置を提供するものである。

【０００８】

【作用】ヘッドを分散配置させ現在の高密度トラックの
磁気ディスク装置にもトラック毎のヘッドを提供するこ
とでヘッドを動かす必要が無くなり、シーク時間が無く
なる。又、複数ヘッドが同時アクセス可能なため、デー
タ転送速度が短縮される。

【０００９】

【実施例】図１は、複数ヘッド（本図では２個）を設け
た磁気ディスク装置の斜視図である。図１において１１
は磁性面をもつ円盤、１４、１７は磁性面をアクセスす
るヘッド、１３、１６はヘッドを支えるヘッドアーム、
１２、１５は複数のヘッドアームを固定するヘッドアッ
センブリである。複数もしくは単体の円盤１１の盤面に
対し、２つのヘッドアセンブリ１２、１５からなるヘッ
ドの集合体があり、そこから盤面に向かって延びるヘッ
ドアーム１３、１６の先端にヘッド１４、１７が装備し
てあり、ヘッドアセンブリ１２、１５が回転することで
ヘッド１４、１７が円盤上の内周と外周の間を行き来す
る。本例では、ヘッドアッセンブリを独立して複数持た
せることで、ヘッド１４、１７が独立して円盤上の磁性
面にアクセスすることを可能としている。この方法で
は、ヘッド１４がシーク中にヘッド１７はデータ転送を
する等並列動作が可能で、従来の方法に対し、アクセス
速度が向上する。また、アクセス要求の出されたトラッ
クに近いヘッドを優先的に動かすことでシーク時間を短
縮することができる。更にはヘッドごとに、例えば内側
半分のシリンダ、外側半分のシリンダとアクセス対象の
シリンダを分担しておくことでシーク時間（の期待値）
を半分にすることができる。又、１個のヘッドが故障し
ても継続動作可能であり、ヘッドの故障に対するフォー
ルトトレラント性も向上する。尚、図１のヘッドが２個
の場合について述べたが、ヘッドが３個またはそれ以上
の場合についても同様な考えかたでアクセス速度の向上
を図ることができる。例えば、３個の場合は３個が別々
の動作をすることで並列動作が可能であり、３個の中で
要求の出されたトラックに最も近いヘッドを優先的に動
かすことでシーク時間が短縮でき、またシリンダを３等
分することでシーク時間（の期待値）を３分の１にする
ことができる。

【００１０】図２は全トラックを同時アクセス可能なヘ
ッドを持つ磁気ディスク装置の斜視図である。図２にお
いて２１は磁性面をもつ円盤、２４は磁性面をアクセス
するヘッドの集合体、２３はヘッドを支えるヘッドアー
ム、２２は複数のヘッドアームを固定するヘッドアッセ
ンブリである。複数もしくは単体の円盤２１の盤面に対
し、ヘッドアセンブリ２２から延びるヘッドアーム２３
に盤面を最内周から最外周までを覆うヘッド２４が設け
られ、盤面へのアクセスを可能としている。ヘッド２４
はトラックと１対１にヘッドを有しており、従ってヘッ
ド２４にはヘッドがトラック数分配置されている。ヘッ
ドを動かすことなく全盤面へのアクセスが可能な為、図
１と違いヘッドアセンブリ２２は回転する必要はない。
このことによって、ヘッドアセンブリ、及びヘッドを盤
面に対し完全に固定することができ、盤面の回転により
盤面とヘッドの間に生じる空気圧により、盤面に対しヘ
ッドを浮遊させていた従来の方法に対し、シッピング等
の対策を行う必要がなく、信頼性も向上する。

【００１１】図３は図１、図２の方法を併用したもので
ある。図３において３１は磁性面をもつ円盤、３４、３
７は磁性面をアクセスするヘッドの集合体、３３、３６
はヘッドを支えるヘッドアーム、３２、３５は複数のヘ
ッドアームを固定するヘッドアッセンブリである。ヘッ
ド３４、３７は各々図２で示したヘッドを概念的に示す
ものであり、図２の説明で述べた種々の実現方法を包含
するものである。本方法では上記の利点に加え、ヘッド
３３とヘッド３６の同シリンダ上にある２つのヘッドが
同一トラックに対し同時にアクセスすることで、図１、
図２の方法でシーク時間が短縮されたのに加え、回転待
ち時間（の期待値）も半分にすることができる。図３で
は全トラックをカバーするヘッドを２個有する磁気ディ
スク装置について述べたが、ヘッドが３個またはそれ以
上の場合についても同様な考えかたでアクセス速度の向
上を図ることができる。例えば、３個の場合は同一トラ
ック上に３個のヘッドが配置されるため、回転待ち時間
（の期待値）は３分の１となる。

【００１２】これらの公知の技術に対し、現在の磁気デ
ィスク装置では、トラック密度が非常に高くなっている
ため、従来のように、直線上にヘッドを並べて全トラッ
クを網羅するようなヘッドを作成することが非常に困難
である。この問題に対し解決を図っているのが図５及び
図６である。

【００１３】図４は、ヘッドを分散配置することでアク
セス速度の向上を図る磁気ディスク装置のブロック図で
ある。図４において４１０は磁気ディスク装置に対して
読書き要求を出す制御装置、４２０はディスク制御部、
４３０は磁気ヘッド位置決定部、４４１から４４４はア
ーム毎の読書き処理部、４５１から４５４は読書き処理
部によって制御されるアーム毎のキャッシュ、４６１か
ら４６４はアーム毎の磁気ヘッド制御部、４７１から４
７４はその上に磁気ヘッドを有したヘッドアーム、４８
０は磁性面をもつ円盤である。

【００１４】制御装置４１０よりディスク制御部４２０
にデータへのアクセス命令が出され、要求されたトラッ
ク等の情報より、磁気ヘッド位置決定部４３０が適切な
ヘッドを決定し、該当するヘッドを有する磁性面読書き
処理部４４１から４４４を通じて磁気ヘッド制御部４６
１から４６４へ、磁性面アクセス要求を出す。磁性面か
らデータを読み取る場合は読書き処理部４４１から４４
４を通じディスク制御部４２０へデータを転送する。同
じデータをキャッシュ４５１から４５４へ格納し、以降
のデータアクセスに備える。

【００１５】このような機構をもった磁気ディスク装置
内の円盤４８０の具体例が図５である。

【００１６】図５は全トラックを複数のヘッドで等分し
て全トラックに対して同時アクセス可能とする磁気ディ
スク装置内の１つの円盤面の図である。図５において５
１は磁性面をもつ円盤、５３１から５３８は磁性面をア
クセスするヘッド、５２１から５２４はヘッドを支える
ヘッドアームである。本図は８トラックの場合であり、
ヘッド５３１から５３８が全トラックのアクセスを可能
にする。このためヘッドをトラックに合わせて動かす必
要がなく、ヘッドアームは固定されている。本発明では
ヘッドを隣接して配置するのではなく、一定の間隔でヘ
ッドアームごとに分散配置することで、高密度のトラッ
クに比べ低密度でのヘッド配置を可能とする。図５は４
本のヘッドアームを等角度で配置した例である。ヘッド
アーム上のヘッドの設置密度が、４本のヘッドアームを
使うことで直線上に並べる場合に比べ４分の１になって
いる。ヘッドもヘッドアーム上に等間隔に配置すること
で低密度の実装を実現できる。本図ではヘッドアームが
４本の場合について述べたが、これ以外の本数でも同様
に高密度トラック上により低密度でヘッドを配置するこ
とが可能である。

【００１７】図６はヘッドを１枚の円盤上に分散配置す
る磁気ディスク装置内の１つの円盤面の図である。図６
において６１は磁性面をもつ円盤、６３は磁性面をアク
セスするヘッド、６２はその上にヘッドを有する円盤で
ある。

【００１８】本図はヘッドアームではなく、円盤面上に
ヘッドを配置する実施例である。アームと違い特定の位
置によらず平面上に配置できるため、上記実施例に対し
自由度が高くなり、実装しやすいよう任意の位置にヘッ
ドを配置できる。本図では一例としてヘッドを円盤６２
上の施された螺旋に従って配置した場合を記す。この場
合、螺旋とトラックの交わるところにヘッドを配置すれ
ば螺旋の引きかたによってヘッドを隣接せずに配置する
ことが可能である。

【００１９】図６は配置例として、盤面上の螺旋状の線
上に等角度で配置した場合の図である。この他には螺旋
に沿って等間隔に配置する等の方法が考えられる。この
場合は図６の方法に比べより多くのヘッドを配置するこ
とができる。

【００２０】尚、図６に対するブロック図はヘッド６３
を複数の集合に分けることで、図５の場合と同様のブロ
ック図とできるため省略する。

【００２１】図７は請求項２に対する実施例で、１つの
論理トラック内のセクタを複数の物理トラックにまたが
って配置することで、請求項１で示した磁気ディスクに
おいてアクセス速度を向上させた磁気ディスク装置の図
である。図７において７１は磁性面をもつ円盤、７２１
から７２４はヘッドを支えるヘッドアーム、７３１から
７３８は磁性面をアクセスするヘッド、７４１から７４
４は円盤７１上の論理的な第１トラックにおける１つ若
しくは複数のセクタである。ヘッドアーム７２１から７
２４とヘッド７３１から７３８は図１と同様の構造であ
る。セクタ７４１から７４４は論理的な第１トラック内
のセクタであるが、物理的なトラックの第１トラックか
ら第４トラックまでにまたがって存在する。論理的な第
２トラックは論理的な第１トラックを時計方向に９０度
回転させた位置にある。このセクタの配置の場合、円盤
７１が９０度回転する間にヘッド７３１はセクタ７４１
全体をアクセスするのと同時にヘッド７３２から７３４
によってセクタ７４２から７４４をアクセスすることが
でき、即ち、トラック内全データのアクセスであればデ
ータ転送速度が４分の１になる。本図ではヘッドアーム
が４本の場合について述べたが、図５の場合と同様これ
以外の本数でも同様に同時アクセスできるヘッドの配置
によって、アクセス速度の向上を図ることができる。

【００２２】図８及び図９は、図４及び図７の具体例に
おける処理手段のフローチャートの具体例のひとつであ
る。

【００２３】ブロック８１でディスク制御部４２０が磁
気ヘッド位置決定部４３０にトラック番号等の情報を転
送する。ブロック８２で磁気ヘッド位置決定部４３０が
与えられた論理トラック番号を４つの物理トラック番号
へ変換し、必要に応じブロック８３から８６の各アーム
毎の処理を行なう。８３から８６は各々独立しているた
め、並行動作する。８３から８６の処理で得られたデー
タはブロック８７でディスク制御部へ転送され、制御装
置４１０へ転送される。

【００２４】図９は８３から８６の処理の詳細である。
ブロック９１で読込みか書込みかの識別をする。書込み
の場合、ブロック９６で該当するセクタを含む物理トラ
ックに対応するヘッドにより、データが書き込まれる。
読込みの場合、ブロック９２でキャッシュ内に既に読み
込まれたデータの中に該当するデータがあるか調べ、存
在すればブロック９５で該当データをディスク制御装置
４２０へ転送する。なければ、ブロック９３でアーム上
に存在する、指定された物理トラックと対応するヘッド
で指定セクタの検索、読み取りを行なう。読取り結果を
キャッシュへ転送し、ディスク制御部４２０へ該当デー
タを転送する。

【００２５】例えば、７４１内のセクタを読み取る場
合、磁気ヘッド位置決定部により、論理トラック１に対
応する物理トラック１から４に対応する、ヘッド７３１
から７３４に対しアクセス要求が出される。ヘッド７３
１が７４１を検索している間、ヘッド７４２から７４４
もデータ読み取りを行ない、キャッシュに保存すること
もできる。検索の結果該当データは読書き処理部４４４
によってディスク制御部４２０へ転送される。

【００２６】次にアクセスされるデータが７４２の部分
にあればキャッシュ４５２からの転送だけで、円盤７１
へのアクセスは不要である。

【００２７】以上本発明を実施例に沿って説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変型
が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は磁気ディ
スク装置の盤面に対し、複数のヘッドを配置し、また同
時にアクセスできるようセクタの配置を行うことで、ア
クセス時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数ヘッドを持つ磁気ディスク装置の
図である。

【図２】本発明の全シリンダをカバーするヘッドを持つ
磁気ディスク装置の図である。

【図３】図１、図２の複合案の図である。

【図４】ヘッドを分散配置することでアクセス速度の向
上を図る磁気ディスク装置のブロック図である。

【図５】全トラックを覆うヘッドを複数のヘッドアーム
上に分散配置した図である。

【図６】全トラックを覆うヘッドを１つの円盤上に分散
配置した図である。

【図７】論理トラック内のセクタを複数の物理トラック
に分散配置した図である。

【図８】図４及び図７を利用した装置の具体的な動作を
示すフローチャートである。

【図９】図８の一部の詳細図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１…磁性面を持つ円盤、１２，１５，２
２，３２，３５…ヘッドアッセンブリ、１３，１６，２
３，３３，３６…ヘッドアーム、１４，１７，２４，３
４，３７…ヘッド、４１０…制御装置、 ４２０…デ
ィスク制御部、４３０…磁気ヘッド位置決定部、 ４４
１から４４４…読書き処理部、４５１から４５４…キャ
ッシュ、 ４６１から４６４…磁気ヘッド制御部、４７
１から４７４…ヘッドアーム、 ４８０…磁性面を持
つ円盤、５１…磁性面を持つ円盤、 ５２１から５
２４…ヘッドアーム、５３１から５３８…ヘッド、
６１…磁性面を持つ円盤、６２…ヘッドを有する円
盤、 ６３…ヘッド、７１…磁性面を持つ円盤、
７２１から７２４…ヘッドアーム、７３１から７３
４…ヘッド、７４１から７４４…同一トラック内のセク
タ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラック毎に割り当てられた磁性面読書き
   ヘッドを分散配置することで、高密度トラック磁性面に
   対しヘッドを割当て可能とした磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１の磁気ディスク装置にて、１つの
   トラック内のセクタを、複数のトラックにまたがって配
   置することでアクセス速度を向上させた磁気ディスク装
   置。