特開 2023-139529 ディスク装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023139529

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】ディスク装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/012 20060101AFI20230927BHJP

   G11B 5/09 20060101ALI20230927BHJP

   G11B 20/10 20060101ALI20230927BHJP

   G11B 20/12 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

G11B5/012

G11B5/09 301

G11B5/09 331

G11B5/09 311Z

G11B5/09 108

G11B20/10 301Z

G11B20/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022045105

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯田 郁子

【テーマコード（参考）】

5D044

【Ｆターム（参考）】

5D044BC01

5D044CC04

5D044DE03

5D044DE37

5D044DE38

5D044DE46

5D044DE96

5D044EF03

(57)【要約】

【課題】ＳＭＲ方式でライト処理を実行している場合に、適切にディスク状態のチェックを実行する。
【解決手段】ディスク装置は、磁気ディスクと、コントローラとを備える。磁気ディスクは、ＳＭＲによって隣接するトラック同士の一部を重ねてデータを記録する領域であるＳＭＲ領域を有する。コントローラは、所定のタイミングで、磁気ディスクのライトポインタより後の箇所にダミーデータをライトして、ダミーデータをライトした後にスキャン処理を実行する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＳＭＲ（Shingled Magnetic Recording）によって隣接するトラック同士の一部を重ねてデータを記録する領域であるＳＭＲ領域を有する磁気ディスクと、
所定のタイミングで、前記磁気ディスクのライトポインタより後の箇所にダミーデータをライトして、前記ダミーデータをライトした後にスキャン処理を実行するコントローラと、を備えるディスク装置。

【請求項2】

前記タイミングは、スキャン処理を実行する前である、請求項１に記載のディスク装置。

【請求項3】

前記タイミングは、一度スキャン処理を実行した結果、前記磁気ディスクのリードエラーが発生した箇所が、前記ライトポインタより後の箇所であると判断したタイミングである、請求項１に記載のディスク装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記磁気ディスクのライトポインタの後方の隣接箇所におけるリトライ処理を制限する、請求項１に記載のディスク装置。

【請求項5】

前記コントローラは、前記磁気ディスクのライトポインタの後方の隣接箇所に前記ダミーデータをライトした場合、リトライ制限数を減らす、請求項４に記載のディスク装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記磁気ディスクのライトポインタより、所定トラック以上後ろの箇所にダミーデータをライトする、請求項１に記載のディスク装置。

【請求項7】

前記ディスク装置は、隣接するトラックが重ならないようにデータを記録する領域であるＣＭＲ（Conventional Magnetic Recording）領域をさらに有する、請求項１に記載のディスク装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ディスク装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータ装置用の記憶装置として、磁気ディスク装置が多く使用されている。磁気ディスク装置における磁気ディスクに記録するデータの記録密度向上のための技術として、近年、ＳＭＲ（Shingled Magnetic Recording）と称される技術の開発が進められている。ＳＭＲは、データの記録の仕方から、瓦記録方式とも呼ばれる。

【0003】

磁気ディスクには、同心円状に複数のトラックが設けられる。ＳＭＲ方式では、磁気ディスクへデータをライト（書き込み）する際に、隣接するトラック同士の一部を重ねる。これにより、トラックピッチを狭くし、記録密度を向上することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第９３８３９２３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ディスクの状態をチェックするために、セルフテストが実行される。このセルフテストは、例えば、リードエラーの有無を判断するスキャン処理である。ＳＭＲ方式では、ライトポインタの位置以降は、実際にリード・ライト不可でない場合でもエラーが発生してしまい、適切にディスク状態のチェックを実行することができない。

【0006】

一つの実施形態は、ＳＭＲ方式でライト処理を実行している場合に、適切にディスク状態のチェックを実行することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一つの実施形態によれば、ディスク装置は、磁気ディスクと、コントローラとを備える。磁気ディスクは、ＳＭＲによって隣接するトラック同士の一部を重ねてデータを記録する領域であるＳＭＲ領域を有する。コントローラは、所定のタイミングで、磁気ディスクのライトポインタより後の箇所にダミーデータをライトして、ダミーデータをライトした後にスキャン処理を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置の構成の一例を示す模式的な図である。

【図2】図２は、第１の実施形態にかかるＳＭＲの方式を説明するための模式的な図である。

【図3】図３は、第１の実施形態にかかるライトポインタとトラックとの位置関係の一例を示す模式的な図である。

【図4】図４は、第１の実施形態にかかる全面スキャン処理のフローチャートである。

【図5】図５は、第２の実施形態にかかる全面スキャン処理のフローチャートである。

【図6】図６は、第３の実施形態にかかるライトポインタとトラックとの位置関係の一例を示す模式的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる磁気ディスク装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0010】

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる磁気ディスク装置および磁気ディスク装置の制御方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の磁気ディスク装置１の構成の一例を示す図である。

【0012】

磁気ディスク装置１は、ホスト４０に接続される。磁気ディスク装置１は、ホスト４０からアクセス要求を受信することができる。データをライトするためのライト要求やデータをリードするためのリード要求などが、ここでいうアクセス要求に該当する。

【0013】

磁気ディスク装置１は、磁気ディスクであるディスク媒体１１を備える。磁気ディスク装置１は、アクセス要求に応じてディスク媒体１１にデータをライトしたりディスク媒体１１からデータをリードしたりする。

【0014】

磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド２２を介してディスク媒体１１にデータをライトし、磁気ヘッド２２を介してディスク媒体１１からデータをリードする。具体的には、磁気ディスク装置１は、ディスク媒体１１、スピンドルモータ１２、モータドライバ２１、磁気ヘッド２２、アクチュエータアーム１５、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６、ランプ１３、プリアンプ２４、リードライトチャネル（ＲＷＣ）２５、バッファメモリ２９、および制御回路３０を備える。制御回路３０は、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２３、およびプロセッサ２６を備える。

【0015】

ディスク媒体１１は、スピンドルモータ１２により、回転軸を中心に所定の回転速度で回転される。スピンドルモータ１２の回転は、モータドライバ２１により駆動される。

【0016】

磁気ヘッド２２は、それに備わるライト素子２２ｗおよびリード素子２２ｒにより、ディスク媒体１１に対してデータのライトやリードを行う。また、磁気ヘッド２２は、アクチュエータアーム１５の先端にあって、モータドライバ２１によって駆動されるＶＣＭ１６により、ディスク媒体１１の径方向に沿って移動される。ディスク媒体１１の回転が停止しているときなどは、磁気ヘッド２２は、ランプ１３上に移動される。

【0017】

プリアンプ２４は、リード動作時に、磁気ヘッド２２がディスク媒体１１からリードした信号を増幅して出力し、ＲＷＣ２５に供給する。また、プリアンプ２４は、ＲＷＣ２５から供給されたディスク媒体１１にデータをライトするための信号を増幅して、磁気ヘッド２２に供給する。

【0018】

制御回路３０は、ライト処理およびリード処理を実行する。また、制御回路３０は、ライトポインタを管理して、当該ライトポインタに基づいてライト処理を実行する。ライトポインタは、ライトされたデータの末尾に後続する位置の論理アドレスを示す。ライトポインタが示す位置に対して次のライトが実行される。制御回路３０は、ＲＡＭ２７、ＦＲＯＭ２８、バッファメモリ２９、またはＲＷＣ２５など、他の要素を含んでいてもよい。制御回路３０は、コントローラの一例である。

【0019】

ＨＤＣ２３は、Ｉ／Ｆバスを介してホスト４０との間で行われるデータの送受信の制御や、バッファメモリ２９の制御、ならびに、リードされたデータの誤り訂正処理などを行う。

【0020】

バッファメモリ２９は、ホスト４０との間で送受信されるデータのバッファとして用いられる。バッファメモリ２９は、特に、ディスク媒体１１にライトされるデータを一時記憶するために用いられる。

【0021】

バッファメモリ２９は、例えば、高速な動作が可能な揮発性メモリによって構成される。バッファメモリ２９を構成するメモリの種類は、特定の種類に限定されない。バッファメモリ２９は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）によって構成され得る。

【0022】

ＲＷＣ２５は、ＨＤＣ２３から供給される、ディスク媒体１１にライトされるデータをコード変調してプリアンプ２４に供給する。また、ＲＷＣ２５は、ディスク媒体１１からリードされプリアンプ２４から供給された信号をコード復調してデジタルデータとしてＨＤＣ２３へ出力する。

【0023】

プロセッサ２６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサ２６には、ＲＡＭ２７、ＦＲＯＭ（Flash Read Only Memory）２８およびバッファメモリ２９が接続されている。

【0024】

ＲＡＭ２７は、例えばＤＲＡＭやＳＲＡＭによって構成される。ＲＡＭ２７は、プロセッサ２６によって動作用のメモリとして使用される。ＲＡＭ２７は、ファームウェア（プログラムデータ）がロードされる領域や、各種の管理データが保持される領域として使用される。

【0025】

ＦＲＯＭ２８は、不揮発性メモリの一例である。プロセッサ２６は、ＦＲＯＭ２８およびディスク媒体１１に予め記憶されたファームウェアに従って、この磁気ディスク装置１の全体的な制御を行う。例えば、プロセッサ２６は、ＦＲＯＭ２８およびディスク媒体１１に予め記憶されたファームウェアをＲＡＭ２７にロードし、ロードされたファームウェアに従って、モータドライバ２１、プリアンプ２４、ＲＷＣ２５、ＨＤＣ２３などの制御を実行する。

【0026】

なお、ディスク媒体１１は、ＳＭＲ（Shingled Magnetic Recording）と呼ばれる方式でデータがライトされるＳＭＲ領域を有する。ここで、図２を用いてＳＭＲ方式について説明する。

【0027】

図２は、第１の実施形態にかかるＳＭＲの方式を説明するための模式的な図である。ＳＭＲは、各トラックと隣接するトラックの一部とが重なるように、ライト素子２２ｗによってデータをライトする記録方式である。

【0028】

例えば、トラック＃２は、トラック＃１に一部が重なる。また、トラック＃３は、トラック＃２に一部が重なる。即ち、ＳＭＲによれば、１つのトラックが、すでにデータがライトされた隣接トラックの一部に重なることが繰り返される。

【0029】

これによって、各トラックのトラックピッチ（ＴＰ）が磁気ヘッド２２のライト素子２２ｗのコア幅（ＷＨｗ）よりも狭められる。その結果、記録密度の向上が実現する。

【0030】

なお、図２は、ディスク媒体１１のアウター側からインナー側に向かってライトが行われる場合の各トラックの様子を示している。ライトの方向は、これに限定されない。ディスク媒体１１のインナー側からアウター側に向かってライトが行われてもよい。

【0031】

なお、磁気ディスク装置１の制御回路３０は、所定のタイミングでスキャン処理を実行する。スキャン処理とは、ディスク媒体１１に記録されている媒体データの記録状態を検査する処理である。媒体データの記録状態を検査する処理として、ＢＭＳ(Background Medium Scan）処理またはＡＴＩ（Adjacent Track Interference）対策処理を例示することができる。ＢＭＳ処理は、アイドル期間中にBackground Taskとして、全ユーザデータ中のＬＢＡをシーケンシャルにスキャンし、将来不良セクタになる可能性があるセクタを早期に検出する処理である。ＡＴＩ処理は、ディスク媒体１１へのデータライト動作により発生するサイドイレーズなどの影響をデータの書き直しにより修復し、データの消失を防ぐ処理である。このとき、ＢＭＳ処理またはＡＴＩ対策処理の開始時間でなくても、閑散期であれば、ＢＭＳ処理またはＡＴＩ対策処理を実施できるようにしてもよい。

【0032】

ＳＭＲの領域に対してスキャン処理を実行する場合、最後にライトしたトラックの次のトラックは、メディア上問題あるわけではないが、リードエラーとなる。これは、１つのトラックが、すでにデータがライトされた隣接トラックの一部に重なることが繰り返されるという特性によるものである。よって、メディア上問題無いにも関わらずエラーが発生していると出力してしまうことになってしまう。

【0033】

そこで、ＳＭＲ方式でライト処理を実行している場合に、メディア上問題無いにも関わらずエラーが発生していると出力してしまうことを回避して、適切にディスク状態のチェックを実行する。

【0034】

第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置１では、制御回路３０が、スキャン処理を実行する際に、ライトポインタを参照して、当該ライトポインタより後をダミーデータでライトした後にスキャン処理を実行する。

【0035】

制御回路３０は、スキャン処理を実行するタイミングにおいて、ライトポインタの位置を特定する。そして、制御回路３０は、ライトポインタの位置より後のトラックに対してダミーデータをライトする。

【0036】

ここで、図３にライトポインタと、トラックとの位置関係を示す。制御回路３０は、外周側（outer side）から内周側（inner side）へライトする。図３では、ライトポインタＷＰが、トラックＴＲ５の位置を示しているものとする。この場合に、制御回路３０は、トラックＴＲ６以降のトラックにダミーデータをライトする。その後で、制御回路３０は、全体をスキャン処理する。この場合、ライトポインタＷＰの位置以降にデータがライトされた状態になるため、メディアに問題が無いにも関わらずリードエラーが発生してしまうことを回避することができる。

【0037】

図４は、第１実施形態におけるスキャン処理のフローチャートである。制御回路３０は、全面スキャンタイミングである場合に（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ライトポインタＷＰを特定する（ステップＳ２）。続いて、制御回路３０は、ライトポインタＷＰ以降のトラックにダミーデータをライトする（ステップＳ３）。そして、制御回路３０は、全面スキャンを実行する（ステップＳ４）。

【0038】

第１実施形態にかかる磁気ディスク装置１は、ＳＭＲの領域に対して全面スキャン処理を実行する前に、ライトポインタＷＰより後ろの箇所にダミーデータをライトして、ダミーデータをライトした後にスキャン処理を実行する。

【0039】

この場合、磁気ディスク装置１は、ライトポインタＷＰより後ろの箇所にダミーデータをライトした後に、スキャン処理を実行するので、メディア上問題あるわけではないのに最後にライトしたトラックの次のトラックがリードエラーとなることを回避することができる。すなわち、磁気ディスク装置１は、ＳＭＲ方式でライト処理を実行している場合に、適切にディスク状態のチェックを実行することができる。

【0040】

（第２実施形態）
第２実施形態では、スキャン処理を実行し、リードエラーが発生した箇所が、ライトポインタより後の箇所である場合、その箇所にダミーデータをライトして再度スキャン処理を実行するものである。磁気ディスク装置１の構成は、第１実施形態と共通する。

【0041】

図５は、第２実施形態におけるスキャン処理のフローチャートである。制御回路３０は、全面スキャンを実行する（ステップＳ１１）。制御回路３０は、全面スキャンを実行した結果、リードエラーの有無を判断する（ステップＳ１２）。リードエラーが無い場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理を終了する。一方、リードエラーがある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御回路３０は、ライトポインタを特定する（ステップＳ１３）。

【0042】

そして、制御回路３０は、リードエラー箇所がライトポインタより後ろであるか否かを判断する（ステップＳ１４）。リードエラー箇所がライトポインタより後ろである場合、メディア上問題あるわけではないが、リードエラーとなってしまった可能性がある。そこで、リードエラー箇所がライトポインタより後ろである場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御回路３０は、ライトポインタ以降にダミーデータをライトする（ステップＳ１５）。そして、制御回路３０は、全面スキャンを再実行する（ステップＳ１６）。

【0043】

なお、ステップＳ１４において、リードエラー箇所がライトポインタより後ろでない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、メディア上問題があることによりリードエラーとなっていると考えられるため、制御回路３０は、リードエラー出力する（ステップＳ１７）。

【0044】

第２実施形態にかかる磁気ディスク装置１は、一度全面スキャン処理を実行した結果、リードエラー箇所がある場合に、リードエラー箇所がライトポインタより後ろの箇所である場合にその箇所にダミーデータをライトして全面スキャン処理を再実行する。この場合、磁気ディスク装置１は、リードエラー箇所がライトポインタＷＰより後ろであるとき、ライトポインタＷＰより後ろの箇所にダミーデータをライトした後に、スキャン処理を再実行するので、メディア上問題あるわけではないのに最後にライトしたトラックの次のトラックがリードエラーとなることを回避することができる。

【0045】

（第３実施形態）
第３実施形態では、ディスク媒体１１が、ＳＭＲ領域だけでなく、非ＳＭＲ領域も含む場合においてスキャン処理を実行するものである。ここで、非ＳＭＲ領域では、ＣＭＲ(Conventional Magnetic Recording)と呼ばれる方式でデータがライトされる。ＣＭＲは、各トラックが重ならないようにライトを行う記録方式である。

【0046】

図６に、ＳＭＲ領域と、ＣＭＲ領域とを含むディスク媒体の例を示す。トラックＴＲ１１およびトラックＴＲ１２が、ＣＭＲ領域であり、トラックＴＲ１３～トラックＴＲ１８がＳＭＲ領域である。また、制御回路３０は、トラックＴＲ１１からトラックＴＲ１８の方向へライトするものとする。

【0047】

また、ライトポインタＷＰは、トラックＴＲ１６を示しているものとする。この場合、制御回路３０は、全面スキャンするタイミングである場合に、ライトポインタＷＰがトラックＴＲ１６を示していることを特定する。続いて、制御回路３０は、ライトポインタＷＰ以降のトラックにダミーデータをライトする。そして、制御回路３０は、全面スキャンを実行する。

【0048】

第３実施形態にかかる磁気ディスク装置１は、ＣＭＲ領域を含むディスク媒体についても、全面スキャンするタイミングで、ライトポインタＷＰ以降のトラックにダミーデータをライトして、全面スキャン処理を実行する。この場合、磁気ディスク装置１は、ライトポインタＷＰより後ろの箇所にダミーデータをライトした後に、スキャン処理を実行するので、メディア上問題あるわけではないのに最後にライトしたトラックの次のトラックがリードエラーとなることを回避することができる。

【0049】

（変形例）
上述の実施形態では、特に述べなかったが、制御回路３０はリトライ処理について制御するようにしてもよい。具体的に以下に述べる。制御回路３０は、所定のトラックでリード処理を実行した結果、リードエラーが生じた場合、リードエラーが生じたトラックを再度リードする処理（以下、リトライ処理と称する）を実行する。制御回路３０は、所定の回数（以下、リトライ閾値と称する）、リトライ処理を実行しても所定のトラックでリードエラーが生じた場合、リードエラーであることを示す信号を出力する。

【0050】

例えば、制御回路３０が、リード処理を実行して、リードエラーが生じた場合に、ライトポインタの位置に基づいて各トラックのリトライ処理を制御するようにしてもよい。

【0051】

具体的に、制御回路３０は、ライトポインタの位置に隣接するトラックにおけるリトライ処理回数を減らすように制御するようにしてもよい。仮に、ライトポインタの位置に隣接トラックで頻繁にリトライすると、ライトポインタの位置の周囲のトラックのリード処理に悪影響が出ることがある。制御回路３０は、ライトポインタの位置に隣接トラックにおけるリトライ回数を制限することで、上記の問題点を解消することができる。

【0052】

より詳細に、制御回路３０は、ライトポインタの後方の隣接箇所のトラックにダミーデータをライトした場合、ライトポインタの後方の隣接箇所のトラックにおけるリトライ閾値を減らすように制御する。このように、制御回路３０は、ライトポインタの位置に隣接トラックにおけるリトライ回数を減らすことで、周囲のトラックのリード処理に悪影響が出ること回避することができる。

【0053】

また、制御回路３０は、ライトポインタの後方の隣接箇所にダミーデータをライトせずに所定トラック離れた位置のトラックからダミーデータをライトするようにしてもよい。この場合、制御回路３０は、ライトポインタの位置の周囲のトラックのリード処理に悪影響が出ることを回避することができる。

【0054】

また、上述の実施形態では、磁気ディスク装置１に適用する場合について述べたが、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の他の種々の記憶装置に適用するようにしてもよい。

【0055】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１ 磁気ディスク装置、１１ ディスク媒体、１２ スピンドルモータ、１３ ランプ、１５ アクチュエータアーム、１６ ＶＣＭ、２１ モータドライバ、２２ 磁気ヘッド、２２ｒ リード素子、２２ｗ ライト素子、２３ ＨＤＣ、２４ プリアンプ、２５ ＲＷＣ、２６ プロセッサ、２７ ＲＡＭ、２８ ＦＲＯＭ、２９ バッファメモリ、３０ 制御回路、４０ ホスト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】