JP3760899B2 - データ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

データ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラム Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランダム・アクセス可能な記録媒体のためのデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、ハード・ディスクのようにメディアとしての磁気ディスク上で磁気ヘッドをスキャンさせながらデータの読み書き動作を行うディスク型記録媒体のためのデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【0002】
さらに詳しくは、本発明は、所望のデータ記憶場所へのアクセス時間の短縮を図りながら、安定したデータ再生を行う、データ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、回転待ちを発生することなく且つ無駄な先読みによるシーク起動の遅れを生じないで安定したデータ再生を行う、データ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【0003】
【従来の技術】
情報処理や情報通信など情報技術の発達とともに、過去において作成・編集した情報についても再利用する必要が生じてきており、このために情報蓄積技術はますます重要となってきている。いままで、磁気テープや磁気ディスクなどさまざまなメディアを利用した情報記録装置が開発され普及している。
【0004】
このうちHDD(Hard Disk Drive)は、磁気記録方式の補助記憶装置である。ドライブ・ユニット内には記録媒体である数枚の磁気メディアが収容され、スピンドル・モータによって高速に回転する。メディアには、ニッケル・リンなどのメッキを施した磁性体が塗布されている。そして、磁気ヘッドを回転するメディア表面上で半径方向にスキャンさせることによって、メディア上にデータに相当する磁化を生じさせて書き込みを行い、あるいはデータを読み出すことができる。
【0005】
ハード・ディスクは既に広汎に普及している。例えば、パーソナル・コンピュータ用の標準的な外部記憶装置として、コンピュータを起動するために必要なオペレーティング・システム(OS)やアプリケーションなど、さまざまなソフトウェアをインストールしたり、作成・編集したファイルを保存したりするためにハード・ディスクが利用されている。通常、HDDは、IDE(Integrated Drive Electronics)やSCSI(Small Computer System Interface)などの標準的なインターフェースを介してコンピュータ本体に接続され、その記憶空間は、FAT(File Allocation Table)などの、オペレーティング・システムのサブシステムであるファイル・システムによって管理される。
【0006】
最近では、HDDの大容量化が進んできている。これに伴って、従来のコンピュータ用補助記憶装置としてだけでなく、放送受信されたAVコンテンツを蓄積するハード・ディスク・レコーダなど、適用分野が拡大し、さまざまなコンテンツを記録するために利用され始めている。
【0007】
ここで、コンピュータ用補助記憶装置として使用される場合を例にとって、ハード・ディスクの物理フォーマット方法やハード・ディスクへのデータ読み書きオペレーションについて考察してみる。
【0008】
ハード・ディスク上には、データを記録するための区画として、同心円状に多数の「トラック」を形成する。そして、ディスクの最外周から内周に向かって0,1,…とトラック番号が割り振られる。ディスク表面上にトラック数が多いほどメディアの記憶容量は増す。
【0009】
さらに、各トラックは、記録単位である「セクタ」に分割される。ディスクに対する通常のデータ読み書き動作はセクタ単位で行われる。セクタ・サイズはメディア毎に相違するが、ハード・ディスクのセクタは一般に512バイトと決まっている。また、メディアの使用効率を考慮して、各トラック上の記録密度をほぼ均一にするために、周長が長くなる外側のトラックに向かうほどセクタ数を多く設けている。これを”Zone Bit Recording”(ゾーンビット・レコーディング)方式と呼ぶ。
【0010】
また、数枚のメディアが同心円状に重なって構成されているHDDの場合、各メディアの同じ番号のトラックは円筒状に配置されていると捉えることができ、これを「シリンダ」と呼ぶ。各シリンダには、トラック番号と同じ番号が割り振られ、最外周から順にシリンダ0,シリンダ1,…となる。各メディア間に挿設された複数のヘッドは常に一体となって作動して、シリンダ間を移動する。
【0011】
目的となるセクタを指定(アドレス)する方式としてCHSモードを挙げることができる。これは、ディスク上のPBA(Physical Block Address:物理ブロック・アドレス)を、C(Cylinder)、H(Head)、S(Sector)の順に指定することによって、所望のデータにアクセスする方式である。
【0012】
一方、CHS方式においては、HDDに対するホストとして動作するコンピュータ本体側では、指定できるCHSパラメータに限界があり、ハード・ディスクの大容量化に対応できなくなってくる。このため、LBA(Logical Block Address:論理ブロック・アドレス)モードが採用されている。これは、シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号(CHS)を0から始まるLBAという論理的な通し番号で表現するものである。
【0013】
従来のHDDでは、メディアにアクセスしてデータを読み書きするためには、まず、磁気ヘッドが目的とするセクタのあるトラックに到達するために、磁気ヘッドをメディア上で走査させる。これを磁気ヘッドの「シーク」動作と呼ぶ。次いで、トラック上で目的のセクタに到達するために、メディアが回転して、目的のセクタが磁気ヘッドの真下に来るまで待つ。これを「回転待ち」と呼ぶ。
【0014】
ディスクの大容量化に伴い、トラック密度が増大してトラック幅が極めて狭くなる。したがって、データを正確に書き込み及び再生するためには、磁気ヘッドの位置決めは高い精度が要求される。そこで、磁気ヘッドの位置を常にトラックの中心に合わせるというサーボ技術が採用されている。各トラック上に「サーボ・パターン」と呼ばれる信号を一定間隔で書き込んでおき、これを磁気ヘッドで読むことにより、磁気ヘッドがトラックの中心にあるかどうかをチェックすることができる。サーボ・パターンは、HDDの製造工程で高精度に書き込まれる。サーボ領域には、例えば、ヘッドの位置決めするための信号と、シリンダ番号、ヘッド番号、サーボ番号などが書き込まれている。
【0015】
従来の多くのHDDは、IDEやSCSIなどコンピュータとの接続を目的としたインターフェースを持っている。そして、コンピュータ本体からのディスク・ドライブ制御は、インターフェースで定義されているコマンド・セットを用いて、先頭セクタを示すLBAとアクセスを行うセクタ数を指定することを基本動作とする。
【0016】
この場合、HDD側では、指定された先頭セクタからのアクセスを行うとともに、その後アクセスされるセクタを予測して先読みを行うシーケンスを作成しながらアクセスを行うことができる。
【0017】
この先読みという動作は、一連のデータに対して連続するアドレスを持つセクタが割り振られていることを前提としている。通常、連続するアドレスを持つセクタは、連続するヘッド番号あるいはトラック番号に存在する。
【0018】
大きなデータがメディア上に連続して書き込まれている場合には、読み出し時の先読み動作が有効に働く。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記憶領域のフラグメンテーションが進行して、大きなデータが小さく断片化されて複数の場所に分散しているような場合には、読み出し時の先読みは別のデータを指してしまい、有効に働くことができない。このような現象は、データの読み書きを要求するホスト(コンピュータ本体など)側が取り扱うファイル構造を、HDD側が把握していないことから起きるとも言える。
【0020】
また、ホスト側からの新たなアクセス要求によってその予測がはずれた場合、ディスク・ドライブは、その要求されるデータの存在するセクタが含まれるトラックへシークを行い、トラッキングが完了すると目的のセクタのアクセスが可能となるのを待つ。ここで、シーク時間と回転待ち時間が発生する。
【0021】
先読みデータの保存はデータ・バッファの容量が許容する限りである。予測が外れる場合が連続的あるいは散発的に発生すると、データ・バッファ上の使われていない古いデータから順に破棄されることとなる。また、この先読みを行っている間はシーク起動ができない。
【0022】
上記から、シーク時間と回転待ち時間、無効な先読みによるシーク起動の遅れによる時間の損失、並びに無効な先読みによるデータの損失が発生していると言える。
【0023】
通常のディスク・ドライブでは、このシーク時間と回転待ち時間を短縮するために、ディスクの回転数を上げることが行われている。これは、コンピュータなどのホスト側で扱われるデータ量やデータ構造に規則性がないため、アクセス方法による改善を行うことが困難であるからである。
【0024】
また、HDDなどの従来の外部記憶システムの多くは、1セクタ(1セクタは通常512バイトからなる)単位でエラー訂正が行われる。これにより、各セクタに発生するランダム・エラーに対してエラー訂正を行うことができる。そして、訂正可能範囲を越えたランダム・エラーや、あるいはバースト・エラーに対しては、エラー訂正を行うことができない。そこで、リトライ動作を実施するなどによって、読み取りエラーを一定以下にしていた。
【0025】
しかしながら、このようなリトライ動作は、1周回転待ちして再読み込みを行う必要がある。このため、さらにデータ読み出し時間の遅れを発生させることになる。
【0026】
例えば、AVコンテンツを扱うシステムにおいて、HD(ハイビジョン画質)の再生やあるいは特殊再生を行うなど、高転送速度が要求される状況があり、セクタ内において訂正不能な読み取りエラーが発生しても時間的にリトライを行う余裕がない場合がある。このようなとき、現状では、エラー訂正が行われないまま処理を進める他なく、この結果、再生品質は悪くなる。
【0027】
本発明は上述したような技術的課題に鑑みたものであり、その主な目的は、所望のデータ記憶場所へのアクセス時間の短縮を図った、優れたデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【0028】
本発明のさらなる目的は、転送速度を低下させることなく安定したデータ再生を行うことができる、優れたデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【0029】
本発明のさらなる目的は、より広い範囲でのランダム・エラーやバースト・エラーに対してもエラー訂正可能で、リトライ動作を回避することにより転送速度を低下させることなく、安定したデータ再生を行うことができる、優れたデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段及び作用】
まず、アクセス時間を短縮するための構成については、本出願人に既に譲渡されている特願2002−42634号明細書(本出願時未公開)に、メディアとしての磁気ディスク上で磁気ヘッドをスキャンさせながらデータの読み書き動作を好適に行うことができるデータ・アクセス制御装置について開示されている。なお、特願2002−42634号明細書は、本明細書に組み込まれ、そこに記載の発明は本発明の1つの側面として把握することができる。
【0031】
同明細書に記載のデータ・アクセス制御装置によれば、磁気ヘッドがオン・トラックしたセクタから1トラック分のアクセスを行う。すなわち、1トラックをアクセス単位とすることで、先読みという不確定な処理を省いて、シーク起動のタイミングを確実に決定することができる。また、トラックのどのセクタからでもアクセスを行うことができるので、シーク直後の任意のヘッド位置から読み書きを行うことにより、回転待ちをなくすことができる。この結果、シークの回数を最小限に抑え、アクセス時間が短縮化される。
【0032】
また、同明細書に記載のデータ・アクセス制御装置では、書き込みアクセス時に、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置情報が割り振られ、その相対位置情報を各セクタのデータに含ませるセクタ・データ・フォーマット、あるいはその相対位置情報を復元可能なECC構成の記録データ・フォーマットなどが採用される。したがって、書き込み要求元(例えば、HDDに接続されているコンピュータなどのホスト装置)は、ディスク上の書き込み先のセクタ・アドレスを意識する必要がない。また、読み出しアクセス時には、トラック上の各セクタから読み出したデータを、例えばバッファ・メモリ上で相対位置アドレスに従って再配置することによって、アクセスを開始したセクタの位置に拘わらず、元のデータを組み立てることができる。また、データ・サイズが短くて済む相対位置アドレスを用いることにより、記憶領域の有効利用を図ることができる。
【0033】
さらに、本発明では、その第1の側面において、ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法であって、
目的とするトラックをシークするシーク手段又はステップと、
該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手段又はステップと、
データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手段又はステップを備え、
前記エラー訂正手段又はステップは、所定のデータ量単位(すなわち、セクタ)に対して第1のエラー訂正符号単位(C1)を生成するとともに、複数個の第1のエラー訂正符号単位に対して第2のエラー訂正符号単位(C2)を生成し、複数個の第1のエラー訂正符号単位(C1)及びこれに対して付加された第2のエラー訂正符号単位(C2)からなるエラー訂正ブロックを形成する、
ことを特徴とするデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法が採用される。
【0034】
本発明の第1の側面に係るデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法によれば、第1のエラー訂正符号単位を用いることによりエラー訂正範囲内でのランダム・エラーを訂正することができるとともに、第2のエラー訂正符号単位を用いることによりエラー訂正範囲を越えるランダム・エラーやバースト・エラーを訂正することができる。すなわち、エラー訂正ブロック構成をC1+C2とすることによって、データ転送速度を所望異常に保つためにリトライが行えない状況においても、C1でエラー訂正が不能となった際に、さらにC2でエラー訂正を行うことができるので、より安定したシステムを提供することができる。
【0035】
ここで、前記エラー訂正手段又はステップはリード・ソロモン符号方式によりエラー訂正符号を生成するようにしてもよい。
【0036】
また、前記エラー訂正手段又はステップは、トラック当たりに2以上のエラー訂正ブロックが存在しないように、且つ、1又は複数のトラック単位でエラー訂正ブロックを完結させるようにしてもよい。すなわち、エラー訂正ブロックをディスクの1周又は複数周で完結させることによって、所望のデータ記憶場所へのアクセス時間を短縮することができる。また、同一トラック上で2以上のエラー訂正ブロックを持つことがないので、エラー訂正符号構成を複数トラック単位とした場合であっても、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を実現することができる。
【0037】
前記ディスク上には、同心円状のトラックが形成されているとともに、各トラックは複数のセクタに分割されている。
【0038】
また、前記データ・アクセス手段又はステップは、書き込みアクセス時には、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、読み出しアクセス時には、トラック上の各セクタから読み出したデータを相対位置アドレスに従って再配置して、書き込まれたデータを再現するようにしてもよい。
【0039】
ディスクの記録領域に対してこのようなデータ・アクセス制御を行うことによって、磁気ヘッドがオン・トラックしたセクタから1トラック分のアクセスを行う。すなわち、1トラックをアクセス単位とすることで、先読みという不確定な処理を省いて、シーク起動のタイミングを確実に決定することができる。また、トラックのどのセクタからでもアクセスを行うことができるので、シーク直後の任意のヘッド位置から読み書きを行うことにより、回転待ちをなくすことができる。この結果、シークの回数を最小限に抑えてアクセス時間が短縮化される。したがって、本発明の第1の側面に係るデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法によれば、より広い範囲でのランダム・エラーやバースト・エラーに対してもエラー訂正可能で、リトライ動作を回避することにより転送速度を低下させることなく、安定したデータ再生を行うことができる。
【0040】
前記ディスクは、半径位置に応じてトラック上のセクタ数が相違するゾーンビット・レコーディング方式により構成されている。
【0041】
このとき、前記エラー訂正手段又はステップは、エラー訂正ブロック構成を所定のゾーン毎に可変としてもよい。このようにゾーン毎にディスク内の所定の区切りにおいてエラー訂正ブロック構成を可変とすることにより、ディスクの全周に渡ってエラー訂正能力を均一にすることができるとともに、効率のよいディスク・フォーマットを作成することができる。
【0042】
また、前記エラー訂正手段又はステップは、ゾーン切替情報に従ってエラー訂正ブロック構成が切り替えるようにしてもよい。
【0043】
また、第2のエラー訂正符号単位又は、第1のエラー訂正符号単位の構成を変更することによりエラー訂正ブロック構成を可変としてもよい。
【0044】
また、第1のエラー訂正符号単位のセクタ構成を変更するときは、構成バイト数、及びパリティ数を変更するようにしてもよい。
【0045】
また、第2のエラー訂正符号単位の構成を変更するとき、構成セクタ数、及びパリティ・セクタ数を変更するようにしてもよい。
【0046】
また、エラー訂正ブロック構成はエラー訂正符号の冗長度を所定の範囲内におさめるようにしてもよい。
【0047】
また、エラー訂正ブロックは第1又は第2のエラー訂正符号単位においてインターリーブ構造を備えていてもよい。このようにエラー訂正ブロック構成にインターリーブ構造を採用することにより、ハードウェア構成を考慮した上でより安定したシステムを実現することができる。
【0048】
また、前記エラー訂正手段又はステップは、所定の指示に従って、第1のエラー訂正符号単位及び第2のエラー訂正符号単位を実行するか、又は第1のエラー訂正符号単位あるいは第2のエラー訂正符号単位の片方のみを実行するかを選択するようにしてもよい。
【0049】
また、前記エラー訂正手段又はステップは、第2のエラー訂正符号単位を持たずに第1のエラー訂正符号単位のみで構成されるエラー訂正ブロックをさらに有するようにしてもよい。
【0050】
例えば、AVコンテンツのようにトラックと比較して十分に大きいサイズを持ち且つ一定以上の転送速度が要求されるデータを第1のエラー訂正符号単位及び第2のエラー訂正符号単位を実行するエラー訂正ブロックに配置する。これに対し、厳しい転送速度が要求されないそれ以外のデータ(ヘッダ情報や通常のコンピュータ・ファイルなど)を第1のエラー訂正符号単位のみで構成されるエラー訂正ブロックに配置するようにする。このように記録されるデータに適した形式とすることで、効率的な書き込み及び読み出しが可能となる。
【0051】
また、本発明の第2の側面は、ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法であって、
目的とするトラックをシークするシーク手段又はステップと、
該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手段又はステップと、
データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手段又はステップを備え、
前記データ・アクセス手段又はステップは、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、
前記エラー訂正手段又はステップは、各セクタに対して相対位置アドレスをエラー訂正範囲に含めてエラー訂正符号を生成する、
ことを特徴とするデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法である。
【0052】
本発明の第2の側面に係るデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法によれば、各セクタの相対位置アドレスがエラー訂正範囲に含まれているので、ディスクから読み出しを行うときには、トラック上でアクセスを開始したセクタから読み出しを行い、相対位置フィールドによって得られたセクタ位置に基づいて、メモリ上に展開したときの格納位置を決定する。したがって、任意のセクタからデータの読み出しを開始しても、メモリ展開時において相対位置に基づいてデータを再配置することによって、トラック上に格納されているデータが元の順番通りに復元される。また、アクセスを開始したセクタから読み出しを開始するので、回転待ちする必要がない。
【0053】
また、本発明の第3の側面は、ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
目的とするトラックをシークするシーク・ステップと、
該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス・ステップと、
データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正ステップを備え、
前記エラー訂正ステップでは、所定のデータ量単位に対して第1のエラー訂正符号単位を生成するとともに、複数個の第1のエラー訂正符号単位に対して第2のエラー訂正符号単位を生成し、複数個の第1のエラー訂正符号単位及びこれに対して付加された第2のエラー訂正符号単位からなるエラー訂正ブロックを形成する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【0054】
また、本発明の第4の側面は、ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
目的とするトラックをシークするシーク・ステップと、
該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス・ステップと、
データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正ステップを備え、
前記データ・アクセス・ステップでは、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、
前記エラー訂正ステップでは、各セクタに対して相対位置アドレスをエラー訂正範囲に含めてエラー訂正符号を生成する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【0055】
本発明の第3及び第4の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第3及び第4の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第1及び第2の各側面に係るデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法のそれぞれと同様の作用効果を得ることができる。
【0056】
なお、本発明の上記いずれの側面においても、例えば、セクタとサーボとを含むトラックが複数形成された記録媒体に対し1又は2以上のヘッドを用いてデータの書き込み/読み出しを行う駆動装置の制御方法であって、駆動装置に指定トラックへのシークを開始させる工程と、駆動装置に指定トラックへのヘッドのオン・トラックを行わせる工程と、駆動装置に開始セクタのIDを指定せずに指定トラックへの1トラック分のデータ書き込みを行わせる工程とを含むものをベースにした構成を採用することができる。
【0057】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【0059】
図1には、本発明の一実施形態に係るHDD10の全体構成を模式的に示している。
【0060】
同図に示すように、HDD10は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)/RAM(Random Access Memory)12と、ディスク・コントローラ13と、バッファRAM14と、データ読み書き制御部15と、サーボ制御部16とを備えている。
【0061】
CPU11は、ROM/RAM12に格納されている制御コードを実行して、ドライブ10内の動作を統括的にコントロールする。
【0062】
ディスク・コントローラ13は、インターフェース17を介して接続されるホスト(図示しない)からコマンドを受け取る。CPU11はこのコマンド処理を行い、ディスク・コントローラ13はコマンド処理結果に従って、データ読み書き制御部15やサーボ制御部16に対するハードウェア操作を指示する。
【0063】
インターフェース17経由でホストから受け取った書き込みデータや、ディスク21から読み取ってホストに渡されるデータは、バッファRAM14に一時的に格納される。
【0064】
データ読み書き制御部15は、符号化変調処理を行って実際に記録するデータ・パターンを作成し、プリアンプ25を介して磁気ディスク21にデータを書き込む。また、逆に読み込んだデータをプリアンプ25を介して磁気ディスク21から取り込み、データの復調処理を行う。
【0065】
サーボ制御部16は、磁気ヘッド22を搭載したアームを移動するボイス・コイル・モータ(VCM)23、及び磁気ディスクを回転させるスピンドル・モータ(SPM)24の同期的駆動させて、磁気ヘッド22が磁気ディスク21上の目的とするトラック上の所定範囲内に到達するように制御する。さらに、ディスク上のサーボ・パターン(前述)よりヘッド位置を所定の位置にシークさせるための制御を行う。
【0066】
磁気ディスク21上には、データを記録するための区画である多数のトラックが同心円状に形成され、例えばディスク21の最外周から、内周に向かって0,1,2,…とトラック番号が割り振られている。また、各トラックは、さらにセクタ毎に分割されており、このセクタ単位が、データ読み書き動作の可能な最小単位となっている。
【0067】
セクタ内のデータ量は例えば512バイトで固定である。実際に記録されているセクタには、データに加えて、ヘッダ情報やエラー訂正用コードなどが付加されている。
【0068】
1周当たりのセクタ数については、周長が長くなる外側のトラックに向かうほどセクタ数を多く設けるZBR(Zone Bit Recording)方式を採用する。すなわち、磁気ディスク21の全周に渡るトラック毎のセクタ数は均一ではなく、磁気ディスク21を半径方向に複数のゾーンに区切り、各ゾーン内においては同じセクタ数となるように設定する。
【0069】
なお、図示しないが、ドライブ・ユニット内には、数枚の磁気ディスク(プラッタ)が同心円状に重なって構成することもでき、そのとき各磁気ディスクの同じトラック番号は円筒状に配置され(シリンダ)、トラック番号と同じシリンダ番号で指定される。
【0070】
図2には、ZBR方式の一例を示している。
【0071】
同図に示す例では、ディスクを3つのゾーンに区切っており、最外周から順にゾーン0,1,2とゾーン番号が与えられている。さらに、各ゾーン内には複数本のトラックが含まれている。
【0072】
例えば、ゾーン0は32セクタで構成され、同様に、ゾーン1は16セクタ、ゾーン2は8セクタでそれぞれ構成されている。ゾーンの切り替えに当たり、具体的なセクタ数については、スピンドル・モータ24の回転数は一定とし、記録再生クロックを可変にするなどによって、線記録密度を所定の範囲におさめ、ディスク当たりの記憶容量を増加させるように決定される。
【0073】
本実施形態に係るHDD10においては、磁気ヘッド22がオン・トラックしたセクタから1トラック分のアクセスを行う。同一トラック上のセクタ番号は固定されておらず、相対位置によって与えることができる。これにより、1トラック上のどのセクタからでもアクセスを開始することができる。すなわち、1トラックをアクセス単位とすることによって、先読みという不確定要素からなる処理を行う必要がなくして、シーク起動のタイミングを確実に決定することができる。また、1トラックのどのセクタからでもアクセスを行うことによって、回転待ちを行わなくて済む。これによって、シークの回数を最小限に抑え、アクセス時間を短縮させることができる。
【0074】
所定のトラックに書き込みを行う際には、アクセスを開始したセクタから始まる相対位置をセクタに与える。
【0075】
また、読み出しを行う際には、アクセスを開始したセクタから読み出しを行い、相対位置セクタ番号に基づいて、バッファRAM14上に展開する。このため、どのセクタから読み出しを始めても良い。
【0076】
磁気ディスク21のフォーマットを以上のような構成にすることにより、回転待ちを行わなくて済む。この結果、ディスクの所望のセクタへのアクセス時間の短縮が期待できる。
【0077】
図3には、本実施形態に係るHDD10が、インターフェース17経由で接続されたホスト50からのコマンドによってデータ書き込みを行うときの通信例を示している。
【0078】
ホスト50は、HDD10に対してデータの書き込みコマンドを発行する。これに応答して、HDD10は現在のアクセス・シーケンスからシーク時間が最小となるアドレス領域を応答する。
【0079】
ホスト50は、HDD10からの応答を受けると、指示されたアドレス領域の大きさ(バイト数,セクタ数など)のデータ・コンテンツを転送する。HDD10は、受信したデータ・コンテンツをトラック単位で書き込み動作を行う。
【0080】
上述のように、書き込み時のトラック上のアクセス先頭位置を基準に各セクタに相対位置情報を割り振ると、書き込み要求の際、ホスト50側では、シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号などの具体的な書き込み場所を特に意識する必要はなく、またこれらを指示する必要も特にない。
【0081】
また、HDD10側からホスト50に通知されるアドレス領域は、例えば、ホストからデータ書き込み要求されるコンテンツを識別するコンテンツ番号などの簡素なものでよい。HDD10側では、各コンテンツ番号とディスク21上での物理的な記録場所との変換テーブルを用意しておく。本実施形態では、トラック単位でディスク・アクセスを行うことから、コンテンツ番号との変換テーブルは、例えば以下のようなものとなる。
【0082】
【表1】
Figure 0003760899
【0083】
ここで、CHS方式のセクタ番号が変換テーブルに含まれていないことに注意されたい。このように、書き込み時のトラック上のアクセス先頭セクタを基準に各セクタに相対位置情報を割り振る構成では、読み出し時のトラック上のアクセス先頭セクタに関わらず、各セクタの相対位置情報に基づきデータの再配置が可能となる。このため、変換テーブルにおいて、アクセス開始セクタを指定する必要がないのである。
【0084】
変換テーブルは、バッファRAM14内に書き込まれる。変換テーブルの書き込みは、ホスト50から書き込みデータを受け取った時点で、ディスク・コントローラ13又はCPU11が実行するソフトウェアによって行われる。
【0085】
また、図4には、本実施形態に係るHDD10がインターフェース17経由で接続されたホスト50からのコマンドによってデータ読み出しを行うときの通信例を示している。
【0086】
ホスト50は、HDD10に対してデータの読み出しコマンドを発行する。読み出しコマンドでは、目的とするコンテンツ番号が指定されている。
【0087】
これに対し、HDD10は、コンテンツ番号に基づいて変換テーブル([表1]を参照のこと)から目的とするトラックを特定して、磁気ヘッド22のシーク動作を行う。そして、データ書き込み時に応答したアドレス領域のシーケンスに従い、ディスク21上のデータを転送する。
【0088】
データ読み出し要求の際、ホスト50側は、所望のコンテンツ番号を指定するだけで、シリンダ番号、ヘッド番号、セクタ番号などの具体的な書き込み場所(PBA)を意識する必要はない。
【0089】
上述したように、本実施形態に係るHDD10では、磁気ヘッド22がオン・トラックしたセクタから1トラック分のアクセスを行う。1トラックをアクセス単位とすることで、先読みという不確定な処理を省いて、シーク起動のタイミングを確実に決定することができる。また、トラックのどのセクタからでもアクセスを行うことができるので、シーク直後の任意のヘッド位置から読み書きを行うことにより、回転待ちをなくすことができる。この結果、シークの回数を最小限に抑え、アクセス時間が短縮化される。
【0090】
このようなディスク・アクセス・オペレーションは、ディスク・コントローラ13が、CPU11によるコマンド処理結果に応じて、データ読み書き制御部15やサーボ制御部16に対するハードウェア操作を指示することによって実現される。
【0091】
図5には、図1中のディスク・コントローラ13の内部構成をより詳細に示している。
【0092】
同図に示すように、ディスク・コントローラ13は、CPUインターフェース31と、ホスト・コントローラ32と、バッファ・コントローラ33と、サーボ・コントローラ34と、ディスク・フォーマッタ35と、ECCコントローラ36とで構成されている。なお、同図において、データの移動が発生する矢印に対しては二重線で示してある。
【0093】
CPUインターフェース31は、CPU11と、RAM/ROM12とのインターフェースであり、ホストからのコマンドを通知したり、CPU11からのコマンド処理結果の受信などを行ったりする。
【0094】
ホスト・コントローラ32は、インターフェース17を介して接続されるホストとの通信を行う。
【0095】
バッファ・コントローラ33は、バッファRAM14と、ディスク・コントローラ13内の各部間でのデータのやりとりを制御する。
【0096】
サーボ・コントローラ34は、VCM(ボイス・コイル・モータ)23及びSPM(スピンドル・モータ)24の動作を制御することによって、磁気ディスク21上のサーボ・パターンからサーボ情報を読み取り、この情報をサーボ制御部15へ渡す。
【0097】
ディスク・フォーマッタ35は、バッファRAM14上のデータを磁気ディスク21に書き込んだり、あるいは磁気ディスク21からデータを読み出したりするための制御を行う。
【0098】
ECCコントローラ36は、バッファRAM14に格納されているデータより、書き込み時にはECC符号を生成して付加したり、あるいは読み出し時にはエラー訂正を行ったりする。
【0099】
本実施形態に係るハード・ディスク装置10は、上述したような構成とすることで、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を行うことができる。したがって、データ転送速度の早いシステムを構築することができる。
【0100】
ところで、従来のHDDのシステムの多くにおいては、エラー訂正が、512バイト・データと情報ビットからなる1セクタ単位においてのみ行われている。したがって、各セクタ内に発生するランダム・エラーに対してはエラー訂正を行うことができるが、訂正可能範囲を越えたランダム・エラーや、あるいはバースト・エラーすなわちセクタを越えて長く連続したエラーに対しては、エラー訂正を行うことが出来ない、という問題がある。
【0101】
このような場合、例えばリトライ動作を実施するなどによって、読み取りエラーを一定以下にし、エラー訂正を行うことができる。ところが、リトライ動作は基本的に、1回当たり1周分の余分なアクセス時間の増加に相当する。上述のようにトラック単位アクセスによってアクセス時間の短縮がなされたにもかかわらず、リトライ動作が発生すると、結局アクセス時間は増加し、データ読み出し時間の遅れを発生させる結果となる。
【0102】
例えばHD(ハイビジョン画質)の再生や特殊再生時といったAVコンテンツを扱う場合において、高転送速度が要求されるとき、訂正不能な読み取りエラーが発生しても時間的にリトライ動作を行う余裕のないときがある。このような場合、現状では、読み取りエラー訂正が行われないまま処理を進めている。この結果、再生品質は悪くなってしまう。
【0103】
そこで、本実施形態においては、ECCの構成を以下のようにして、安定したデータ再生を実現し、リトライの発生する事態を引き起こすようなエラー訂正の出来ない場合を減少させるようにした。
【0104】
すなわち本実施形態では、従来の1セクタ単位のエラー訂正であるC1訂正に加えて、セクタ間の訂正を行うことが可能なC2訂正を付加する。そして、C1+C2からなる、エラー訂正単位(ECCブロック)をトラックで完結するような構成をとる。すなわち、ECCブロック単位は1トラックを基本とする。これによって、各トラックにおいては、ECCブロック単位が2つ存在することはない。
【0105】
トラックの1周でC1+C2からなるECCブロック単位を完結させたので、1トラックをアクセス単位とすることができ、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を実現することができる。すなわち、所望のデータ記憶場所へのアクセス時間を短縮することができる。また、同一トラック上で2以上のECCブロックを持つことがないため、ECC構成を複数トラック単位とした場合であっても、同様に、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を実現することができる。
【0106】
なお、特開2000−08988号公報(対応米国特許出願シリアル番号384613、出願日1999年8月27日)、特開2000−293944号公報、及び特開2000−278645号公報には、データの種類に応じて、c1パリティ、又はc1、c2パリティを付加する構成が記載されている。本発明は、かかる先行技術を転送速度保証という観点から発展させるものとしての側面を有する。特開2000−081988号公報、対応米国特許出願シリアル番号384613、特開2000−293944号公報、及び特開2000−278645号公報の内容は、本明細書に組み込まれる。
【0107】
このようなエラー訂正処理を行う場合のディスク・コントローラ13内の動作について説明しておく。
【0108】
ディスク・コントローラ13は、CPU11より、フォーマッタ制御情報及び、ゾーン切替ECC制御情報を受け取る
【0109】
フォーマッタ制御情報は、シークされたトラック上でアクセス可能となった後の、先頭のセクタからアクセスを開始して、1トラック分のアクセスを行うためのディスク・フォーマットに関する情報であり、この情報はCPUインターフェース31を介してディスク・フォーマッタ部35へ送られ、ここでデータ・フォーマッタが生成される。
【0110】
また、ゾーン切替ECC制御情報は、トラック単位で完結するECC構成の設定を行うための情報であり、ゾーンが切り替わるとトラック当たりのセクタ数が切り替わるので、その結果ECC構成の設定が変更される。この情報は、CPUインターフェース31を介してECCコントローラ36へ送られ、ここでECC構成が設定され、バッファRAM14をアクセスして所定のECC処理が行われる。
【0111】
図6には、本実施形態に係るECCブロックの構成例を示している。磁気ディスク21上には1トラックを基本単位としたECCブロックが形成されている。図示の例では、磁気ディスク21は、ゾーン分割されており、ゾーンnにおける、ECCブロックの例が示されている。すなわち、ゾーンn内の、所定のトラックにおいて1周分がECCブロックの構成単位となるようにする。ECCブロックの内部には、セクタ内の訂正を行うC1と、セクタ間の訂正を行うC2が含まれている。
【0112】
また、図7には、本実施形態に係るECCブロックについての他の構成例を示している。同図に示す例では、磁気ディスク21は、ゾーン分割されており、ゾーンmにおいて、ECCブロックが形成されている。図6との差異は、ゾーンm内の3トラック分で、ECCブロックの構成単位となっている。ECCブロックの内部には、セクタ内の訂正を行うC1と、セクタ間の訂正を行うC2が含まれている。
【0113】
図6及び図7のいずれの例においても、C1+C2からなるエラー訂正単位(ECCブロック単位)は1トラックを基本単位としており、各トラック内においては、ECCブロック単位が2つ以上存在することはない。
【0114】
図8には、図6並びに図7に示したECCブロックを採用した磁気ディスク21のディスク・フォーマット構造の例を模式的に示している。但し、ECC訂正符号として、シンボル長8のリード・ソロモン符号を用いているものとする(以下同様)。
【0115】
ある磁気ディスクのあるゾーンにおけるトラック1周分の有効なセクタ数を144セクタとする。1セクタは、3バイトのヘッダ、512バイトのデータに4バイトのCRC(クロスチェックコード)、並びに合計で36バイトのC1を付加し、3インターリーブで構成してある。
【0116】
図8の例では、セクタ0〜127までの128セクタをデータ領域として与え、セクタ128〜143までの16セクタをC2領域として与えている。
【0117】
このような構成としたとき、1つのECCブロックは合計144セクタとなって、このゾーン内において1周分となり、トラック単位を実現させている。
【0118】
この例におけるエラー訂正能力について考察する。すなわち、ランダム・エラーに対してはC1を利用することによって、セクタあたり18バイト(バイトの消失情報が得られる場合は36バイト)の訂正が可能である。さらに、バースト・エラーに対しては、C2を利用することによってトラックあたり8セクタ(CRCの結果を利用することで16セクタ)までの長さのエラー訂正が可能となる。
【0119】
なお、図8に示す例ではインターリーブについての記述はないが、シンボル長8のリード・ソロモン符号では512バイトのデータに対してインターリーブを適用する必要がある。この点については後述に譲る。
【0120】
図9には、磁気ディスク21のトラックで利用されるセクタ・フォーマットの一例を模式的に示している。
【0121】
同図に示すように、セクタは、トラック上でのセクタの相対位置を表す相対位置データと、データ本体と、セクタ領域全体に対してエラー訂正を行うためのECCとで構成され、これら全体をエラー訂正範囲及び記録範囲とする。相対位置データをヘッダとしてエラー訂正範囲に含めることにより、例えばセクタ内でランダム・エラーが発生した場合であってもエラー訂正により相対位置データを回復することができるので、円滑なディスク・アクセス動作を実現することができる。
【0122】
一般に、セクタはセクタの番地を記録するためのIDフィールドを持つが、絶対位置ではなく相対位置を記録するので、IDフィールドのサイズを縮小することができる。その分だけセクタ中でデータ本体に使用可能なフィールド・サイズが大きくなり記憶領域の有効活用になる。
【0123】
トラックに書き込みを行うとき、アクセスを開始したセクタから始まる相対位置をセクタに与え、相対位置と本来の記録データによるECCデータを生成して、それぞれを当該セクタの相対位置フィールド、データ・フィールド、及びECCフィールドに記録する。アクセスを開始したセクタから書き込みを開始するので、回転待ちする必要がない。
【0124】
また、読み出しを行うときには、トラック上でアクセスを開始したセクタから読み出しを行い、相対位置フィールドによって得られたセクタ位置に基づいて、バッファRAM14上での格納位置を決定する。したがって、任意のセクタからデータの読み出しを開始しても、バッファRAM14上では相対位置に基づいてデータを再配置することによって、トラック上に格納されているデータが元の順番通りに復元される。また、アクセスを開始したセクタから読み出しを開始するので、回転待ちする必要がない。
【0125】
また、図10には、本実施形態に係るHDD10において、磁気ディスク21のトラックで利用されるセクタ・フォーマットの他の例を模式的に示している。
【0126】
この場合も、上述と同様に、セクタは、トラック上でのセクタの相対位置を表す相対位置データと、データ本体と、セクタ領域全体に対してエラー訂正を行うためのECCとで構成される。但し、これら全体をエラー訂正範囲とするが、図9に示した例と相違し、相対位置フィールドを記録範囲に含まない。したがって、相対位置フィールドがなくなる分だけ、さらに上述した例よりもセクタ中でデータ本体に使用可能なフィールド・サイズが大きくなり記憶領域の有効活用になる。
【0127】
トラックに書き込みを行うとき、アクセスを開始したセクタから始まる相対位置をセクタに与え、相対位置と本来の記録データによるECCデータを生成して、記録データ及びECCデータのみを当該セクタ上に記録する。アクセスを開始したセクタから書き込みを開始するので、回転待ちする必要がない。
【0128】
また、読み出しを行うときには、アクセスを開始したセクタから読み出しを行い、ECCを用いてエラー訂正を行うことによって、セクタには書き込まれなかった相対位置を再生成する。そして、この相対位置に基づいて、バッファRAM14上での格納位置を決定する。したがって、任意のセクタからデータの読み出しを開始しても、バッファRAM14上ではトラック上に格納されているデータが元の順番通りに復元される。また、アクセスを開始したセクタから読み出しを開始するので、回転待ちする必要がない。
【0129】
図11及び図12には、本実施形態に係るECCブロック構成において、インターリーブを適用した例を示している。
【0130】
図11及び図12では、セクタ_n に対してインターリーブを適用したものであり、1セクタが3バイトのヘッダと512バイトのデータ、そして4バイトのCRCより、これらの合計を3分割し、各分割単位毎に12バイトのECC符号C1を付加している。
【0131】
例えば、3バイト・ヘッダと512バイト・データ、そして4バイトCRCに対して、インターリーブ0では1バイトのヘッダと171バイトのデータと1バイトのCRCに12バイトのパリティが、インターリーブ1では1バイトのヘッダと171バイトのデータと1バイトのCRCに12バイトのパリティが、そして、インターリーブ2では1バイトのヘッダと170バイトのデータと2バイトのCRCに12バイトのパリティが、それぞれ構成されている。
【0132】
そして、セクタ内の配置を、0番目にはインターリーブ0、1番目にはインターリーブ1、2番目にはインターリーブ2、3番目には再び戻ってインターリーブ0、...のように順に並べる。3バイトのヘッダ、512バイトのデータ、その後には4バイトのCRCを付加し、続いて作成したC1コードを同様にして順に並べる。
【0133】
図11にはインターリーブで分解したものを示しており、また、図12にはメモリ上にアドレス0から554まで割り振ったときの配置を示している。
【0134】
このようにして図11及び図12は、前述の図8と同じセクタ単位となる。すなわち、3バイトのヘッダ、512バイトのデータに、4バイトのCRCと、合計36バイトのECC符号C1が付加されて1セクタとなり、磁気ディスク21上への記録セクタの主要部として構成される。
【0135】
なお、実際の記録データの構成は、プリアンブル、同期信号、ポストアンブルなどがさらに付加されている。また、セクタ単位の他の構成例としては、ヘッダ・ファイルを持たない形式や、あるいはCRCを持たない形式などがある。
【0136】
このようなインターリーブの構成は、主にハードウェア構成によって決定すればよく、シンボル長8のリード・ソロモン符号では、C1方向(すなわちセクタ方向)においてインターリーブ構成を例えば図11に示すように適用する。
【0137】
なお、上述したインターリーブは、セクタ間でECCを実行したC2に対して適用してもよい。この場合においても、図11において、DATA部のByteをセクタと置き換えてC2方向(すなわちセクタに直交する方向)に展開させることで、同様な構成及び作用を実現することができる。
【0138】
以上説明してきたように、ECCブロックをトラック単位に完結させることによって、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を行うことができる。また、ECCブロックをC1+C2構成とし、さらにインターリーブ構成とすることによって、より広い範囲でのランダム・エラーや、バースト・エラーに対してもエラー訂正が可能なようにすることができる。この結果、リトライ動作によるデータ転送速度の低下を防いだ、安定したシステムを構築することができる。
【0139】
なお、この例においては、1セクタを512バイトのデータとしたが、セクタ数はこの限りではなく、例えば1024バイト、あるいは2048バイトを1セクタのデータとした場合においても、上記と同様にしてセクタ毎及びセクタ間に構成されたECCブロックを実現することができる。
【0140】
ところで、上述したECCブロックをトラック単位に完結させるとき、磁気ディスク21のゾーンが切り替わった際には、トラックあたりのセクタ数が異なるので、同一のECCパリティ数の構成では、エラー訂正能力がゾーン毎で大きく異なったものとなる可能性がある。
【0141】
そこで、ゾーン毎でECCブロック構成を可変とすることによって、エラー訂正符号の冗長度を一定範囲内におさめることができ、その結果、エラー訂正能力をディスクの全周に渡って同様な強さとすることができる。
【0142】
図13には、ECCブロックをゾーン毎で可変に構成した場合のディスク・フォーマットの例を模式的に示している。
【0143】
同図において、磁気ディスク21は、ゾーン分割されており、さらにセクタ数が切り替わっている。ゾーン0では32セクタが配置され、ゾーン1では16セクタ、ゾーン2では8セクタが配置されている。各ゾーンの配置では、回転数を同一とするが、動作クロックを変更し、各ゾーンにおける線記録密度は一定範囲にあるものとする。
【0144】
このとき、ECCは、各セクタ毎においてはC1が付加されている。C1の構成は固定で同一であるものとする。具体的には、例えば図11あるいは図12のような構成とする。
【0145】
そして、C2の構成については、図に示すように、ゾーン0では4セクタをC2パリティとして与え、ゾーン1では2セクタを、ゾーン2では1セクタをそれぞれC2パリティとして与えている。
【0146】
このように構成にしたとき、各ゾーンの1周分のデータ・セクタ数に対するC2パリティ・セクタ数の割合が一定になり、C2訂正能力についても各ゾーンで同一とすることができる。
【0147】
なお、実際のフォーマットにおいては、図13に示すようなゾーンとセクタ数の関係にあるような、ちょうど割り切れる値となる場合は少ないので、ECC部分の冗長度が一定範囲となるような設定をすればよい。
【0148】
例えば、以下に示すような値となる。[表2]に示す例は、ゾーン数を6とし、C1構成を例えば図11のようなフォーマットで固定とし、C2構成を可変としたときのものである。C2はパリティ・セクタ数と、総セクタ数を可変としている。そしてさらに、128を越えるセクタに対してインターリーブを与えたものである。この例では、C2部分の冗長度として、10%〜11%程度を付加させたものである。
【0149】
【表2】
Figure 0003760899
【0150】
以上のように、ECCブロックをトラック単位に完結させ、C1+C2構成とし、さらにインターリーブ構成とすることに加えて、ゾーン毎でECC構成を可変としてECC部分の冗長度を所定範囲内に制御することによって、ディスクの全周に渡って、より広い範囲でのランダム・エラーやバースト・エラーに対してもエラー訂正が可能なようになり、安定したデータ再生が実現する。
【0151】
なお、上述した実施形態においては、ECC構成のうちC1部分を固定とし、C2部分を可変とすることでECC部分の冗長度すなわちエラー訂正能力を所定範囲内に制御した。しかしながら、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、例えばC1部分をゾーン毎に可変としてC2部分を固定させてエラー訂正能力を所定範囲内に制御するようにしてもよく、あるいはC1とC2を総合的に制御してエラー訂正能力を所定範囲内に制御するようにしてもよい。
【0152】
図14には、ECCブロック構成をゾーン毎で可変構成としたときの、他の実施形態を示している。図14では、図13に示したゾーン毎でECC構成を切り替えるとともに、あるゾーンではECCの構成を1トラック単位ではない例を示している。
【0153】
同図において、磁気ディスク21は、ゾーン分割されており、さらにセクタ数が切り替わっている。ゾーン0では32セクタが配置され、ゾーン1では16セクタ、ゾーン2では8セクタが配置されている。各ゾーンの配置では、回転数を同一とするが、動作クロックを変更し、各ゾーンにおける線記録密度は一定範囲にあるものとする。
【0154】
このとき、ECCは、各セクタ毎においては、C1が付加されている。またC2については、同図に示すように、ゾーン0では2セクタを与え、ゾーン1では1セクタを与えている。そしてゾーン2についてはC2を持っていない。
【0155】
このように構成すると、ゾーン0、1については1周分のデータ・セクタ数に対するC2セクタ数の割合が一定になり、C2によるエラー訂正能力についても、両ゾーンでは同一とすることができる。そしてゾーン2については、C1だけの構成としてある。
【0156】
このとき、実際のエラー訂正時には、C1+C2を実行するゾーンと、あるいはC1のみを実行するゾーンを、選択的に切替する。
【0157】
例えばゾーン0,1には、AVコンテンツのようなトラックと比較して十分に大きいサイズで且つ一定以上の転送速度が必要とされるデータを配置する。一方のゾーン2には、それ以外の厳しい転送速度の要求されないデータ(ヘッダ情報や、あるいは通常のコンピュータ・ファイルなど)を配置する。
【0158】
このように記録されるデータに適した形式とすることで、効率的な書き込み及び読み出しが可能となる。
【0159】
図15には、データ書き込み動作時におけるディスク・コントローラ13内の処理動作をフローチャートの形式で示している。
【0160】
まず、目標トラックが設定されると(ステップS1)、そこからシーク動作が起動する(ステップS2)。
【0161】
そして、目標トラック値からゾーンが決定し(ステップS3)、それに基づく情報が、ディスク・コントローラ13内の各部へ送られる(ステップS4)。
【0162】
例えば、ディスク・フォーマッタ35では、ゾーン毎に決められた書き込みクロックの設定やセクタ設定などのフォーマット情報が設定される。また、ECCコントローラ36では、ゾーン毎に決められたパリティ数他C1、C2の各種設定値などのECC情報が設定される。
【0163】
これらの設定後、ECC生成処理が実行される(ステップS5)。すなわち、バッファRAM14を介してデータが送られ、ECCコントローラ36でECC演算が行われてC1及びC2が付加される。演算は、まずC2生成が行われ、続いてC1生成が行われる。そして、ディスク・フォーマッタ35で所定のフォーマット形式にされて、データ読み書き制御部15へと送られる。
【0164】
そして、シーク完了後に実際のディスクへの書き込みが行われる(ステップS6)。
【0165】
また、図16には、データ読み出し動作時におけるディスク・コントローラ13内の処理動作をフローチャートの形式で示している。
【0166】
まず、目標トラックが設定されると(ステップS11)、そこからシーク動作が起動する(ステップS12)。
【0167】
そして、目標トラック値からゾーンが決定し(ステップS13)、それに基づく情報が、ディスク・コントローラ13内の各部へ送られる(ステップS14)。
【0168】
例えば、ディスク・フォーマッタ35では、ゾーン毎に決められた書き込みクロックの設定やセクタ設定などのフォーマット情報が設定される。また、ECCコントローラ36では、ゾーン毎に決められたパリティ数他C1、C2の各種設定値などのECC情報が設定される。
【0169】
これらの設定を行い、シーク完了後に磁気ディスク21からの読み出し処理が実行される(ステップS15)。
【0170】
そして、データ読み書き制御部15を介して、ECCの付加されたデータがディスク・コントローラ13内部へ送られてくる。読み込まれたデータは、ディスク・フォーマッタ35を介してバッファRAM14上にECC構成単位以上分だけ蓄積される。ECCコントローラ36では、バッファRAM14より、上記のゾーン毎に定められたECC構成に基づいてECC訂正処理を行う(ステップS16)。
【0171】
ECCデコードの順序は、基本的には、セクタ内のECCコードC1のデコードを行い、エラー訂正ができなかった場合にセクタ間のECCコードC2のデコードを続いて行う。また、エラー位置を示す、消失位置情報が得られる場合には、これを利用してC1あるいはC2において消失訂正も併せて行う。
【0172】
その他として、C1+C2を実行するか、あるいはC1のみを実行するかを、任意に(例えばゾーン毎とか、システム毎とかなど)切り替え選択してもよい。
【0173】
ECC訂正処理結果は、バッファRAM14上で反映される。そして、所定のタイミングで読み出しデータがホスト・コントローラ13を介してインターフェース17へ送出されていく。
【0174】
[追補]
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【0175】
上記実施の形態では、書き込み時に指定トラックの各セクタに開始セクタを基準とした相対位置情報を割り振る構成を例示したが、本発明は、かかる構成に限定されない。本発明は、例えば、書き込み時に指定トラックの開始セクタをオン・トラック後にヘッド下を通過する指定トラックのセクタであって最初にサーボ直後に配されるセクタとする構成を採用することもできる。この構成では、指定トラックの各セクタに開始セクタを基準とした相対位置情報を割り振る必要が無いため、本発明にかかるECCは、相対位置情報と無関係に生成することができる。例えば、相対位置情報ではなく、セクタの論理アドレス(ID)や物理アドレス(ID)と関係させて、ECCを生成することが可能である。なお、最初にサーボ直後に配されるセクタを開始セクタとする構成では、さらに、記録媒体におけるトラック間の距離と該トラック間でのシーク動作で発生するスキューとの関係を示すテーブルを用いて指定トラックの開始セクタのIDを求め、駆動装置に求められたIDの情報をホスト装置に転送させる構成を採用することもできる。ここで言うIDに物理ID、論理ID、相対IDのいずれを利用した構成においても、本発明の適用は可能である。
【0176】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、転送速度を低下させることなく安定したデータ再生を行うことができる、優れたデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【0177】
また、本発明によれば、より広い範囲でのランダム・エラーやバースト・エラーに対してもエラー訂正が可能であり、リトライ動作を回避することによって、転送速度を低下させることなく、安定したデータ再生を行うことができる、優れたデータ記録再生装置及びデータ記録再生方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【0178】
本発明に係るデータ記録再生装置又はデータ記録再生方法によれば、第1のエラー訂正符号単位を用いることによりセクタ内でのランダム・エラーを訂正することができるとともに、第2のエラー訂正符号単位を用いることによりセクタ内エラー訂正範囲を越えるエラーや、セクタ間にまたがるバースト・エラーを訂正することができる。すなわち、エラー訂正ブロック構成をC1+C2とすることによって、データ転送速度を所望以上に保つためにリトライが行えない状況においても、C1でエラー訂正が不能となった際に、さらにC2でエラー訂正を行うことができるので、より安定したシステムを提供することができる。
【0179】
また、トラック当たりに2以上のエラー訂正ブロックが存在しないように、且つ、1又は複数のトラック単位でエラー訂正ブロックを完結させる構成とすることによって、1トラックをアクセス単位とすることができ、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を実現することができる。すなわち、所望のデータ記憶場所へのアクセス時間を短縮することができる。また、同一トラック上で2以上のエラー訂正ブロックを持つことがないので、エラー訂正符号構成を複数トラック単位とした場合であっても、同様に、回転待ちを発生することのないデータ・アクセス制御を実現することができる。
【0180】
また、ディスク内をゾーン毎など所定の区切りにおいてエラー訂正ブロック構成を可変とすることにより、ディスクの全周に渡ってエラー訂正能力を均一にすることができるとともに、効率のよいディスク・フォーマットを作成することができる。
【0181】
また、ECCブロック構成にインターリーブ構造を採用することにより、ハードウェア構成を考慮した上でより安定したシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るHDD10の全体構成を模式的に示した図である。
【図2】ゾーンビット・レコーディング方式の一例を示した図である。
【図3】本実施形態に係るHDD10がインターフェース17経由で接続されたホスト50からのコマンドによってデータ書き込みを行うときの通信例を示した図である。
【図4】本実施形態に係るHDD10がインターフェース17経由で接続されたホスト50からのコマンドによってデータ読み出しを行うときの通信例を示した図である。
【図5】ディスク・コントローラ13の内部構成を詳細に示した図である。
【図6】本実施形態に係るECCブロックの構成例を示した図である。
【図7】本実施形態に係るECCブロックについての他の構成例を示した図である。
【図8】図6並びに図7に示したECCブロックを採用した磁気ディスク21のディスク・フォーマット構造の例を模式的に示した図である。
【図9】本実施形態に係るHDD10において、磁気ディスク21のトラックで利用されるセクタ・フォーマットの一例を模式的に示した図である。
【図10】セクタ・フォーマットについての他の例を模式的に示した図である。
【図11】本実施形態に係るECCブロック構成において、インターリーブを適用した例を示した図である。
【図12】本実施形態に係るECCブロック構成において、インターリーブを適用した例を示した他の図である。
【図13】ECCブロックをゾーン毎で可変に構成した場合のディスク・フォーマットを模式的に示した図である。
【図14】ECCブロック構成をゾーン毎で可変構成としたときの、他の実施形態を示した図である。
【図15】データ書き込み動作時におけるディスク・コントローラ13内の処理動作を示したフローチャートである。
【図16】データ読み出し動作時におけるディスク・コントローラ13内の処理動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
10…HDD(ハード・ディスク装置)
11…CPU,12…ROM/RAM
13…ディスク・コントローラ,14…バッファRAM
15…データ読み書き制御部,16…サーボ制御部
17…インターフェース
21…磁気ディスク,22…磁気ヘッド
23…ボイス・コイル・モータ(VCM)
24…スピンドル・モータ(SPM),25…プリアンプ
31…CPUインターフェース
32…ホスト・コントローラ
33…バッファ・コントローラ
34…サーボ・コントローラ
35…ディスク・フォーマッタ
36…ECCコントローラ

Claims (28)

  1. データの記録領域が複数のトラックに区画化され且つ各トラックが記録単位としてセクタに分割されているディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生装置であって、
    目的とするトラックをシークするシーク手段と、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手段と、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手段を備え、
    前記エラー訂正手段は、1又は複数のトラック単位で、データを記録したデータ・セクタ間の訂正を行う第2のエラー訂正符号単位を生成してセクタに記録するとともに、データ・セクタ及び第2のエラー訂正符号単位を記録したセクタについてセクタ内の訂正を行う第1のエラー訂正符号単位を生成して各セクタ内に記録する、
    ことを特徴とするデータ記録再生装置。
  2. 前記エラー訂正手段はリード・ソロモン符号方式によりエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  3. 前記エラー訂正手段は、トラック当たりに2以上のエラー訂正ブロックが存在しないように、且つ、1又は複数のトラック単位でエラー訂正ブロックを完結させる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  4. 前記データ・アクセス手段は、書き込みアクセス時には、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、読み出しアクセス時には、トラック上の各セクタから読み出したデータを相対位置アドレスに従って再配置して、書き込まれたデータを再現する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  5. 前記ディスクは、半径位置に応じてトラック上のセクタ数が相違するゾーンビット・レコーディング方式により構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  6. 前記エラー訂正手段は、エラー訂正ブロック構成を所定のゾーン毎に可変とする、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  7. 前記エラー訂正手段は、ゾーン切替情報に従ってエラー訂正ブロック構成が切り替えられる、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  8. 第2のエラー訂正符号単位又は、第1のエラー訂正符号単位の構成を変更することにより、エラー訂正ブロック構成を可変とする、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  9. 第1のエラー訂正符号単位のセクタ構成を変更するときは、構成バイト数、及びパリティ数を変更する、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  10. 第2のエラー訂正符号単位の構成を変更するときは、構成セクタ数、及びパリティ・セクタ数を変更する、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  11. エラー訂正ブロック構成はエラー訂正符号の冗長度を所定の範囲内におさえる、
    ことを特徴とする請求項に記載のデータ記録再生装置。
  12. エラー訂正ブロックは第1又は第2のエラー訂正符号単位においてインターリーブ構造を備える、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  13. 前記エラー訂正手段は、所定の指示に従って、第1のエラー訂正符号単位及び第2のエラー訂正符号単位を実行するか、又は第1のエラー訂正符号単位あるいは第2のエラー訂正符号単位の片方のみを実行するかを選択する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  14. 前記エラー訂正手段は、第2のエラー訂正符号単位を持たずに第1のエラー訂正符号単位のみで構成されるエラー訂正ブロックをさらに有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のデータ記録再生装置。
  15. データの記録領域が複数のトラックに区画化され且つ各トラックが記録単位としてセクタに分割されているディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生方法であって、
    目的とするトラックをシークするシーク・ステップと、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス・ステップと、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正ステップを備え、
    前記エラー訂正ステップでは、1又は複数のトラック単位で、データを記録したデータ・セクタ間の訂正を行う第2のエラー訂正符号単位を生成してセクタに記録するとともに、データ・セクタ及び第2のエラー訂正符号単位を記録したセクタについてセクタ内の訂正を行う第1のエラー訂正符号単位を生成して各セクタ内に記録する、
    ことを特徴とするデータ記録再生方法。
  16. 前記エラー訂正ステップではリード・ソロモン符号方式によりエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  17. 前記エラー訂正ステップでは、トラック当たりに2以上のエラー訂正ブロックが存在しないように、且つ、1又は複数のトラック単位でエラー訂正ブロックを完結させる、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  18. 前記データ・アクセス・ステップでは、書き込みアクセス時には、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、読み出しアクセス時には、トラック上の各セクタから読み出したデータを相対位置アドレスに従って再配置して、書き込まれたデータを再現する、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  19. 前記エラー訂正ステップでは、エラー訂正ブロック構成を所定のゾーン毎に可変とする、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  20. 前記エラー訂正ステップでは、ゾーン切替情報に従ってエラー訂正ブロック構成が切り替えられる、
    ことを特徴とする請求項19に記載のデータ記録再生方法。
  21. 前記エラー訂正ステップでは、所定の指示に従って、第1のエラー訂正符号単位及び第2のエラー訂正符号単位を実行するか、又は第1のエラー訂正符号単位あるいは第2のエラー訂正符号単位の片方のみを実行するかを選択する、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  22. 前記エラー訂正ステップでは、第2のエラー訂正符号単位を持たずに第1のエラー訂正符号単位のみで構成されるエラー訂正ブロックをさらに有する、
    ことを特徴とする請求項15に記載のデータ記録再生方法。
  23. ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生装置であって、
    目的とするトラックをシークするシーク手段と、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手段と、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手段を備え、
    前記データ・アクセス手段は、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、
    前記エラー訂正手段は、各セクタに対して相対位置アドレスをエラー訂正範囲に含めてエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とするデータ記録再生装置。
  24. 前記エラー訂正手段はリード・ソロモン符号方式によりエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とする請求項23に記載のデータ記録再生装置。
  25. ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するデータ記録再生方法であって、
    目的とするトラックをシークするシーク・ステップと、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス・ステップと、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正ステップを備え、
    前記データ・アクセス・ステップでは、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、
    前記エラー訂正ステップでは、各セクタに対して相対位置アドレスをエラー訂正範囲に含めてエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とするデータ記録再生方法。
  26. 前記エラー訂正ステップではリード・ソロモン符号方式によりエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とする請求項25に記載のデータ記録再生方法。
  27. データの記録領域が複数のトラックに区画化され且つ各トラックが記録単位としてセクタに分割されているディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
    目的とするトラックをシークするシーク手順と、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手順と、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手順実行させ
    前記エラー訂正手順では、1又は複数のトラック単位で、データを記録したデータ・セクタ間の訂正を行う第2のエラー訂正符号単位を生成してセクタに記録するとともに、データ・セクタ及び第2のエラー訂正符号単位を記録したセクタについてセクタ内の訂正を行う第1のエラー訂正符号単位を生成して各セクタ内に記録する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
  28. ディスク型の記録媒体に対するアクセスを制御するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、
    目的とするトラックをシークするシーク手順と、
    該シークされたトラック上でアクセス可能となった先頭のセクタからアクセスを開始して1トラック分のアクセスを行うデータ・アクセス手順と、
    データをエラー訂正するためのエラー訂正符号を生成するとともにエラー訂正符号に基づいてデータをエラー訂正するエラー訂正手順実行させ
    前記データ・アクセス手順では、各セクタに対して、トラック上でアクセスを開始したセクタから順番に相対位置アドレスを割り振り、
    前記エラー訂正手順では、各セクタに対して相対位置アドレスをエラー訂正範囲に含めてエラー訂正符号を生成する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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