JP2004070979A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＶストリームデータの連続性を保証し、かつ、エラーを許さないデータ処理時のデータの信頼性を確保すること。
【解決手段】ディスクアクセス用の新しいコマンドとしてＡＶコマンドを追加定義し、ＡＶコマンド実行時には、交代セクタをアクセスせず、交代処理を行う前の欠陥セクタに対してアクセスを行うように制御する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクにデータを読み書きする磁気ディスク装置（磁気ディスク記録再生装置）や光ディスク装置（光ディスク記録再生装置）などのディスク装置に係り、特に、欠陥セクタ交代処理機能を具備したディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク装置においては、ディスク上のデータをリードまたはライトコマンドを実行中にエラーを検出すると、ディスクコントローラは、再度同じセクタアドレスに対して、同じコマンドの実行を試みるようになっている。このような動作を、リトライ処理と呼んでいる。致命的なエラーでなければ、このようなリトライを数度繰り返すことによって、磁気ディスク装置はエラーから回復する。
【０００３】
このようにリトライが繰り返されエラーから回復したセクタは、次にアクセスした時にも、同じようにリトライを繰り返すことが予想できる。ディスク上のデータは、何らかの要因により時間とともに劣化していく傾向にある。ということは、このようにリトライを繰り返すセクタのデータは、最悪リトライを繰り返してもエラーから復帰しなくなる可能性がある。このように完全にエラーから復帰できなくなる前に、欠陥セクタの代わりに代替セクタを用意しそのセクタに復帰したデータを書込み、欠陥セクタを使用しないように制御する仕組みを、交代処理という。ディスク装置ではリトライ回数が規定回数以上に実行され、データが復帰した場合に、自動的に交代処理を実行する。また、ディスク上には専用の交代領域が設けられており、欠陥セクタがあるとその交代領域上のセクタを代替として利用するようになっている。
【０００４】
このような交代処理の機能は、コンピュータ用のディスク装置としてはエラーが発生しないことが最重要課題であるため、信頼性の保証の上で大変重要な機能であることは、言うまでもない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の交代領域は、ディスク上の特定の場所（一般的には、ディスクの最外周領域）に設けられている。ＡＶストリームデータのようなある程度大きなデータを、ディスク上の連続したセクタ領域に記憶させていた場合に、その中の１つのセクタが欠陥セクタであったとすると、その欠陥セクタは交代領域の代替セクタに置きかえられる。その後、このデータ領域をリードすると、欠陥セクタにアクセスが差し掛かったとき、代替セクタのある最外周の交代領域にヘッドをシークさせてデータをリードし、続きのセクタデータをリードするために元のシリンダにヘッドをシークすることになる。このように、欠陥セクタが存在すると、最外周の交代領域へのシークと元のシリンダまでのシークが余分に発生し、これらが大きなオーバーヘッドとなる。このようなオーバーヘッドはディスク装置の性能を著しく低下させるため、リアルタイム処理が必要なＡＶデータ（ストリームデータ）を途切れなく記録または再生することを困難にする。
【０００６】
また、ＡＶストリームデータを他の記憶装置からコピーする場合には、リアルタイム処理は必要ないので、エラーがないよう完璧にコピーされることが望ましい。この際においては、記録領域に欠陥セクタがあった場合、そのセクタに記録されるデータは、ディスクの交代処理機能により、自動的に交代領域の代替セクタに書込まれることになる。このようにして記録されたデータを再生すると、前記と同様に、欠陥セクタへアクセスが差し掛かると代替セクタへのシークが発生し、これがオーバーヘッドとなって、ＡＶデータを途切れなく再生することができなくなる。
【０００７】
ここで、ディスクに記録、再生するＡＶストリームデータのレートと比較して、ディスクのデータ転送レート等の性能が十分に高い場合には、前記の交代処理が発生しても、見かけ上映像や音声が途切れたりすることはない。しかし、同様のＡＶストリームデータを複数処理したり、更に高いレートのストリームデータを処理する場合には、最悪、映像や音声が途切れることになる。
【０００８】
なお、前記した問題点の前提として、ＡＶストリームデータを記録または再生する際に、それらデータをランダムなアドレスにアクセスしても、前記した問題が生じないディスク装置には、本発明の適用は不要であり、そのような極めて高性能のディスク装置については、本発明を適用対象とするものではない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のディスク装置は、前記した問題点を解決するために、ディスクアクセス用の新しいコマンドセットを追加定義する。つまり、通常、ディスクのデータアクセス用のコマンド（以下、ノーマルコマンドと記す）は、交代処理された欠陥セクタに対してアクセスを実行しようとした場合、欠陥セクタではなく交代セクタをアクセスするように制御されるが、本発明で新たに追加定義するコマンド（以下、ＡＶコマンドと記す）では、交代セクタをアクセスせず、交代処理を行う前の欠陥セクタに対してアクセスを行うように制御する。
【００１０】
上記２つのコマンドをもつことによって、ＡＶストリームデータの記録及び再生を行う場合にはＡＶコマンドを、エラーを許さないデータを処理する場合にはノーマルコマンドを、それぞれ使い分けることで、ＡＶストリームデータの連続性を保証し、かつ、エラーを許さないデータ処理時のデータの信頼性を確保することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態として、ハードディスク装置（以下、ＨＤＤと記す）への適用を例にとって説明する。そこで、まず、映像データを記録、再生処理する際に問題となるＨＤＤの動作について、以下に簡単に説明する。
【００１３】
セクタリード／ライト時にエラーが発生した場合、ＨＤＤは自動的にリトライ処理を実行し、エラーからの回復を図る。このようなリトライ処理には、リード／ライトエラー及びシークエラーに対するものがある。
【００１４】
リード／ライトエラー時のリトライ処理は、同じセクタを再びアクセスするために、ディスクが１回転して同じセクタがヘッドに来るのを待つので、ディスク１回転分の待ち時間が発生する。この待ち時間は、例えば５４００ｒｐｍのＨＤＤの場合、約１１．１ｍｓとなる。このため、エラーが回復するのに数回のリトライが必要であった場合、そのリトライ回数掛けるディスク１回転時間（１１．１ｍｓ）だけ、余分の待ち時間が発生することになる。
【００１５】
また、シークエラーに対するリトライ処理は、指定されたセクタに対するアクセス要求が発生した場合に、ヘッドが目的のセクタがあるトラックへシーク動作（移動）を行った結果、何らかの要因（外部からの振動や衝撃、サーボ情報の不具合）で、目的のトラックにオントラックすることができなかった場合に発生する。その処理内容はＨＤＤ各社により多少異なるが、目的トラックへの位置決め精度を上げるために一度基準となるトラック又は領域へヘッドを移動し、そこから再び目的のトラックへヘッドを移動させるというものである。このときにかかる処理時間は、これも各社のＨＤＤにより多少異なるが、おおよそ数百ｍｓが必要となる。
【００１６】
これらＨＤＤ仕様で規定された回数のリトライ実行後に、エラーを回復できた場合、ＨＤＤは自動的に交代処理を実行する。この交代処理は、リードとライトで処理内容が異なる。まず、リード時の動作は、規定回数のリトライ処理を実行後にエラーから回復したセクタデータを、他の未使用セクタ（交代用の専用領域が設けられている）へ自動的に移動させるというもので、次に同じセクタへアクセスがあった場合には、上記処理によって配置換えされたセクタに対して、アクセスが実行されるように制御される。また、ライト時の動作は、規定回数のリトライ処理を実行後にエラーが回復しない場合、リードと同様に、他の未使用セクタ（交代用の専用領域が設けられている）へライトデータを書き込み、次に同じセクタへアクセスがあった場合には、上記処理によって配置換えされたセクタに対してアクセスが実行されるように制御される（図３の交代処理の概念図、および、図４の前記したノーマルコマンド実行時の動作概要を参照されたい）。
【００１７】
ＨＤＤは、以上のようなデータの信頼性を重視のための処理が、自動的に実行される。このような処理は、コンピュータシステムにとっては非常に重要なことではあるが、映像データを記録再生する装置においては予測できないオーバーヘッドとなる。
【００１８】
次に、本発明の一実施形態を、従来技術と対比しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るディスク装置（ここではＨＤＤ）による処理フローを示し、図２は、図１中のアドレス変換処理ステップの処理フローを示し、図３は交代処理の概念を示し、図４はノーマルリードコマンド実行時の動作概要を示し、図５はＡＶリードコマンド実行時の動作概要を示し、図６は従来のアドレス変換処理ステップの処理フローを示している。
【００１９】
ＨＤＤは、図１に示すように、ホストインタフェース（ここでは、ハードディスク・インタフェースの１つであるＡＴＡ（ＡＴ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）インタフェースとする）よりコマンドを受信すると（ステップＳ１でＹＥＳとなると）、そのコマンドをデコードし（ステップＳ２）、設定された命令を実行する（ステップＳ４）。このときのコマンドがリード又はライトのようにデータアクセスが伴う場合には、ステップＳ４の前にステップＳ３で、アクセス先のアドレスを決定するためにアドレス変換を実行する（ここでは、ＬＢＡ（Ｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｌｏｃｋ　Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）モードにおけるアドレス変換についてのみ説明する）。コマンドで設定されるアドレスは論理アドレス（ＬＢＡ）で示されており、実際のメディアにアクセスするためには、物理アドレスに変換する必要があるが、通常、物理アドレスは、欠陥セクタの発生により交代処理が行われた場合を除いて、論理アドレスと等しくなる。最後に、リードコマンドのようにホストへデータを転送する必要がある場合には（ステップＳ５でＹＥＳである場合には）、データ転送サイクルを起動してホストへのデータ転送を実行し（ステップＳ６）、然る後、処理を終了する。
【００２０】
上記した図１の処理フローは、従来のＨＤＤにおいても同様であるが、図１中のステップＳ３は、従来のＨＤＤでは図６に示すようなものとなっている。つまり、従来のＨＤＤでは、データアクセスが認識されると、図６に示す処理フローのように、アドレス変換部において論理アドレスから物理アドレスへの変換が行われる。すなわち、まず、アクセスを行おうとしているセクタの論理セクタアドレスが入力され（ステップＳ２１）、次に、入力された論理セクタアドレスが交代セクタアドレスと一致するか否かが判定される（ステップＳ２２）。そして、アクセスを行おうとしているセクタが交代処理されたセクタでなかった場合には（ステップＳ２２でＮＯ判定の場合には）、入力された論理アドレスと等しい物理アドレスへの変換を行う（ステップＳ２３）。一方、アクセスを行おうとしているセクタが交代処理されたセクタであった場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ判定の場合には）、交代処理管理情報より該当する物理アドレスがその論理アドレスに割当てられているので、アドレス変換部では、入力された論理アドレスをこの物理アドレスへ変換する（ステップＳ２４）。したがって、従来のＨＤＤでは先にも述べたように、交代処理がなされたセクタへのアクセスが発生すると、必ず該当する交代セクタへのアクセスに変換するような処理が行われていた。
【００２１】
これに対して、本実施形態では、アドレス変換部の処理（図１中のステップＳ３の処理）を、図２に示すようなものにすることによって、交代処理されたセクタに対してもシーケンシャルアクセスを中断することなく処理することを可能とするコマンド（前記したＡＶコマンド＝交代セクタをアクセスせず、交代処理を行う前の欠陥セクタに対してアクセスを行うように制御するコマンド）をもつことにより、中断によるアクセス時間のオーバーヘッドを取り除くことを可能にしている（ただし、このときのリードデータは、エラーを含むデータとなる）。なお、ディスクへのデータアクセスに際して、前記したＡＶコマンドを実行するか、前記したノーマルコマンドを実行するかは、ＡＶストリームデータの記録及び再生を行う場合と、エラーを許さないデータを処理する場合とで、ホスト側で使い分けしてオペレータによってコマンドの設定を行うようにされる。
【００２２】
具体的には、以下のように動作する。まず、アクセスを行おうとしているセクタの論理セクタアドレスが入力され（ステップＳ１１）、次に、入力された論理セクタアドレスが交代セクタアドレスと一致するか否かが判定されて（ステップＳ１２）、アクセスを行おうとしているセクタが交代処理されたセクタであった場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ判定の場合には）、ステップＳ１３に進み、アクセスを行おうとしているセクタが交代処理されたセクタでなかった場合には（ステップＳ１２でＮＯ判定の場合には）、ステップＳ１３をジャンプしてステップＳ１４に進む。ステップＳ１３では、交代フラグをセットして、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、実行するコマンドがＡＶコマンドであるか否かが判定され（コマンドがＡＶコマンドかノーマルコマンドであるかが判定され）、ノーマルコマンドである場合には（ステップＳ１４でＮＯ判定である場合には）、ステップＳ１５に進み、ＡＶコマンドである場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ判定である場合には）、ステップＳ１５をジャンプしてステップＳ１６に進む。ステップＳ１５では、交代セクタが検出されてステップＳ１３で交代フラグがセットされているか否かが判定され、交代フラグがセットされていない場合には（ステップＳ１５でＮＯ判定の場合には）、ステップＳ１６に進み、交代フラグがセットされている場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ判定の場合には）、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１６では、入力された論理アドレスと等しい物理アドレスへの変換を行う。また、ステップＳ１７では、入力された論理アドレスを、交代処理管理情報に基づいて、交代処理されたセクタの物理アドレスへと変換する。
【００２３】
上記したように、本発明のアドレス変換部の処理では、交代処理されたセクタへのアクセスを検出した場合、そのときに実行するコマンドにより、交代処理されたセクタをアクセスするか、交代処理される前のセクタを処理するかを、選択できるように処理される。すなわち、ノーマルコマンドの場合では、交代セクタを検出すると交代フラグをセットし、アクセスアドレス選択処理において、従来通り交代セクタアドレスをアドレス生成するように制御される。また、本発明において新規追加されたＡＶコマンドの場合では、強制的に交代処理前のセクタアドレスが生成されるように制御される。このような制御を行うことにより、図４に示すように、従来のノーマルコマンドでアクセスしているときに交代処理されたセクタにさしかかると、交代セクタへのシークが発生していたアクセスが、図５に示すように、シーケンシャルにアクセスできるようになり、余分のシーク動作を発生させることを防ぐことができる。
【００２４】
なお、当初エラーなく書込まれていたＡＶストリームデータが何らかの要因で劣化した結果エラーが発生し、最悪回復不能のエラーとなり、完全な欠陥セクタとなる可能性がある。このような事態を防ぐために、ある期間毎にディスク全領域をノーマルリードコマンドでリードチェックを行い、エラーが回復するうちに交代処理させることで、ＡＶコマンドでの再生時にはエラーとなるが、データとして扱う場合には完全に修復される。つまり、再生時のエラーをなくすには、修復したデータを含むストリームデータ領域（管理単位）を、欠陥セクタのない他の領域に移動させる必要がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＡＶコマンドを実行した場合には、交代処理されたセクタであっても交代セクタへのアクセスを行わないため、ＡＶストリームデータの記録及び再生時の連続性を保証することが可能となる。また、ノーマルコマンドでアクセスする場合には、欠陥セクタに対する交代処理が可能なため、ＡＶストリームデータに劣化が発生しても復旧が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディスク装置による処理フローを示すフローチャートである。
【図２】図１中におけるアドレス変換処理ステップの処理フローを示すフローチャートである。
【図３】交代処理の概念を示す説明図である。
【図４】ノーマルコマンド実行時の動作概要を示す説明図である。
【図５】ＡＶコマンド実行時の動作概要を示す説明図である。
【図６】従来のアドレス変換処理ステップの処理フローを示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 欠陥セクタ交代処理機能を具備したディスク装置において、リードエラー発生時、エラーを無視してリトライせずにエラーデータをホストへ転送すること可能としたことを特徴とするディスク装置。
2. 欠陥セクタ交代処理機能を具備したディスク装置において、交代処理済のセクタへのリードアクセス時、代替セクタへのアクセスを無視して代替え前のセクタに対してアクセスすることを可能としたことを特徴とするディスク装置。
3. 欠陥セクタ交代処理機能を具備したディスク装置において、交代処理済のセクタへのリードアクセス時、使用するコマンドに応じてアクセスするセクタアドレスを変更できるようにしたことを特徴とするディスク装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載において、
   前記ディスク装置は、ハードディスク、光ディスク等の大容量記憶装置であることを特徴とするディスク装置。

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