特開 2024-125624 磁気ディスク装置

(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】P2024125624

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】磁気ディスク装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/09 20060101AFI20240911BHJP

   G11B 20/18 20060101ALI20240911BHJP

   G11B 20/10 20060101ALI20240911BHJP

   G11B 5/012 20060101ALI20240911BHJP

   G06F 3/06 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

G11B5/09 311Z

G11B20/18 552B

G11B20/18 572B

G11B20/18 572F

G11B20/10 301Z

G11B20/10 H

G11B5/012

G06F3/06 303G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033560

(22)【出願日】2023-03-06

(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】小林 龍

【テーマコード（参考）】

5D044

【Ｆターム（参考）】

5D044BC01

5D044CC04

5D044DE68

5D044DE71

5D044EF05

5D044FG18

5D044GK19

(57)【要約】

【課題】磁気ディスク上のキャッシュエリアにおいてＡＴＩに応じたリライトの実行を抑制した磁気ディスク装置を提供すること。
【解決手段】磁気ディスクは、複数のブロックを備える第１エリアと、ホストからライト先として指定される第２エリアと、が設けられている。第１メモリは、ホストから受信したライトデータを受ける揮発性のメモリである。コントローラは、複数のブロックのそれぞれについてＡＴＩの影響の度合いを推定し、ＡＴＩの影響の度合いが第１しきい値に達した第１ブロックと、隣接する２つのブロックと、をライト不可に設定する。コントローラは、複数のブロックのうちのライト不可に設定されておらず、かつ空きがある１以上のブロックのうちの一を選択し、第１メモリ内のライトデータのコピーを、少なくともライトデータを第２エリアにライトするまでの期間、選択された一のブロックに格納する。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のブロックを備える第１エリアと、ホストからライト先として指定される第２エリアと、が設けられた磁気ディスクと、
前記ホストから受信したライトデータを受ける揮発性の第１メモリと、
前記磁気ディスクに対してデータのライトおよびデータのリードを行う磁気ヘッドと、
前記複数のブロックのそれぞれについてＡＴＩ（Adjacent Track Interference）の影響の度合いを推定し、
前記複数のブロックのうちのＡＴＩの影響の度合いが第１しきい値に達した第１ブロックと、前記複数のブロックのうちの前記第１ブロックに隣接する２つのブロックと、をライト不可に設定し、
前記複数のブロックのうちのライト不可に設定されておらず、かつ空き（free space）がある１以上のブロックのうちの一を選択し、
前記第１メモリ内のライトデータのコピーを、少なくとも前記ライトデータを前記第２エリアにライトするまでの期間、前記選択された一のブロックに格納する、
コントローラと、
を備える磁気ディスク装置。

【請求項2】

不揮発性の第２メモリを備え、
前記コントローラは、
前記第１メモリに受けたライトデータのうちの未だ前記複数のブロックのいずれにもコピーされていないライトデータの量が第１量に達する毎に、未だ前記複数のブロックの何れにもコピーされていないライトデータを前記複数のブロックのうちから選択された一のブロックに格納し、
電源断が発生した場合、未だ前記複数のブロックの何れにもコピーされていないライトデータを前記第２メモリに退避し、
前記電源断の後に電源供給が開始された場合、前記複数のブロックに格納された１以上のコピーと、前記第２メモリに退避されたライトデータと、に基づいて前記第１メモリ内のライトデータを復元する、
請求項１に記載の磁気ディスク装置。

【請求項3】

前記コントローラは、
それぞれは前記複数のブロックのうちの一にかかるカウンタである複数のカウンタを管理し、
前記複数のブロックのうちの一のブロックである第２ブロックに対して前記第１メモリ内のライトデータのコピーのライトを行った場合、前記複数のブロックのうちの前記第２ブロックに隣接する２つのブロックのうち、未だオリジナルのライトデータの前記第２エリアへのライトが完了していないコピーが格納されているブロックにかかるカウンタをインクリメントし、
前記複数のブロックのうちの格納されている全てのコピーのオリジナルのライトデータの前記第２エリアへのライトが完了したブロックにかかるカウンタをリセットし、
前記複数のカウンタに基づき前記複数のブロックのそれぞれについてＡＴＩの影響の度合いを推定する、
請求項１または請求項２に記載の磁気ディスク装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記複数のカウンタのうちの最小値からの差分が前記第１しきい値に達したブロックを前記第１ブロックとして特定する、
請求項３に記載の磁気ディスク装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、磁気ディスク装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、磁気ディスク上にキャッシュエリアを有する磁気ディスク装置がある。そのような磁気ディスク装置においては、ホストからライトが要求されたデータが一時的にキャッシュエリアに保存され得る。

【0003】

磁気ディスクへのライトの際に隣接トラックに与える影響のひとつとして、隣接トラック干渉（Adjacent Track Interference：ＡＴＩ）が知られている。一つのトラックに対するライトの回数に応じて、隣接トラックが受けるＡＴＩの影響が蓄積し、隣接トラックのデータはやがてリードが困難になる。よって、隣接トラックのデータのリードが困難になる前に、隣接トラックに対し、全データのリライトが実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１０８６０４９０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一つの実施形態は、磁気ディスク上のキャッシュエリアにおいてＡＴＩに応じたリライトの実行を抑制した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一つの実施形態によれば、磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、第１メモリと、磁気ヘッドと、コントローラと、を備える。磁気ディスクは、複数のブロックを備える第１エリアと、ホストからライト先として指定される第２エリアと、が設けられている。第１メモリは、ホストから受信したライトデータを受ける揮発性のメモリである。磁気ヘッドは、磁気ディスクに対してデータのライトおよびデータのリードを行う。コントローラは、複数のブロックのそれぞれについてＡＴＩ（Adjacent Track Interference）の影響の度合いを推定する。コントローラは、複数のブロックのうちのＡＴＩの影響の度合いが第１しきい値に達した第１ブロックと、複数のブロックのうちの第１ブロックに隣接する２つのブロックと、をライト不可に設定する。コントローラは、複数のブロックのうちのライト不可に設定されておらず、かつ空き（free space）がある１以上のブロックのうちの一を選択し、第１メモリ内のライトデータのコピーを、少なくともライトデータを第２エリアにライトするまでの期間、選択された一のブロックに格納する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態の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、実施形態の磁気ディスクの構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態の磁気ディスクの記録面の半径方向に配列された複数のエリアの一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態の磁気ディスク装置が備えるメモリの構成の一例を示す模式的な図である。

【図5】図５は、実施形態の各メディアキャッシュエリアに設けられた複数のブロックの一例を説明するための模式的な図である。

【図6】図６は、実施形態のＡＴＩ管理テーブルのデータ構造の一例を示す模式的な図である。

【図7】図７は、実施形態の磁気ディスク装置の、ライトデータの受信に応じた動作の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態の磁気ディスク装置の、ＰＬＰ機能に関する動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態の磁気ディスク装置の、バッファエリア内の一時格納データをＬＢＡエリアにライトする動作の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態のＡＴＩカウンタのインクリメントの動作の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、実施形態のＡＴＩカウンタのリセットの動作の一例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、実施形態のＡＴＩカウンタに基づくライト不可の設定の動作の一例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、図１０～図１２に例示された動作の具体例を説明するための模式的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0009】

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

【0010】

磁気ディスク装置１は、ホスト２に接続される。磁気ディスク装置１は、ホスト２から、ライトコマンドやリードコマンドなどの、アクセスコマンドを受信することができる。

【0011】

磁気ディスク装置１は、表面に磁性層が形成された磁気ディスク１１を備える。磁気ディスク装置１は、アクセスコマンドに応じて磁気ディスク１１にデータをライトしたり磁気ディスク１１からデータをリードしたりする。

【0012】

アクセスコマンドは、論理アドレスを含む。磁気ディスク装置１は、ホスト２に論理的なアドレス空間を提供する。論理アドレスは、当該アドレス空間における位置を示す。ホスト２は、論理アドレスを用いることによって、データをライトする位置またはデータのリードを行う位置を指定する。つまり、論理アドレスは、ホスト２から指定される位置情報である。なお、論理アドレスを、ＬＢＡ（Logical Block Address）と表記する。

【0013】

データのライトおよびリードは、磁気ヘッド２２を介して行われる。磁気ディスク装置１は、磁気ディスク１１のほかに、スピンドルモータ１２、ランプ１３、アクチュエータアーム１５、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１６、モータドライバＩＣ（Integrated Circuit）２１、磁気ヘッド２２、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）２３、ヘッドＩＣ２４、リードライトチャネル（ＲＷＣ）２５、プロセッサ２６、ＲＡＭ２７、およびＦＲＯＭ（Flash Read Only Memory）２８を備える。

【0014】

磁気ディスク１１は、同軸に取り付けられたスピンドルモータ１２により、所定の回転速度で回転される。スピンドルモータ１２は、モータドライバＩＣ２１により駆動される。

【0015】

プロセッサ２６はモータドライバＩＣ２１を介して、スピンドルモータ１２の回転およびＶＣＭ１６の回転を制御する。

【0016】

磁気ヘッド２２は、それに備わるライトコア２２ｗおよびリードコア２２ｒにより、磁気ディスク１１に対して情報のライトおよびリードを行う。また、磁気ヘッド２２は、アクチュエータアーム１５の先端に取り付けられている。磁気ヘッド２２は、ＶＣＭ１６により、磁気ディスク１１の半径方向に移動される。なお、磁気ヘッド２２に備わるライトコア２２ｗおよびリードコア２２ｒのいずれか一方、またはその両方は、それぞれ単一の磁気ヘッド２２に対して複数設けられても良い。

【0017】

磁気ディスク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。ランプ１３は、磁気ヘッド２２を、磁気ディスク１１から離間した位置で保持するように構成されている。

【0018】

ヘッドＩＣ２４は、リード動作時に、磁気ヘッド２２が磁気ディスク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、ヘッドＩＣ２４は、ライト動作時に、ＲＷＣ２５から供給されたライト対象のデータに対応した信号を増幅して、磁気ヘッド２２に供給する。

【0019】

ＨＤＣ２３は、Ｉ／Ｆ バスを介してホスト２との間で行われるデータの送受信の制御などを行う。

【0020】

ＲＡＭ２７は、磁気ディスク１１にライトされるデータや、磁気ディスク１１からリードされたデータのバッファとして用いられる。

【0021】

また、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、ファームウェアがロードされる領域、および各種の管理データが一時記憶される領域として使用される。

【0022】

ＲＡＭ２７は、高速な動作が可能な揮発性メモリによって構成される。ＲＡＭ２７を構成するメモリの種類は、特定の種類に限定されない。ＲＡＭ２７は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、またはこれらの組み合わせによって構成され得る。なお、ＲＡＭ２７は、任意の不揮発性メモリによって構成されてもよい。ＲＡＭ２７の使用方法の詳細は後述される。

【0023】

ＲＷＣ２５は、ＨＤＣ２３から供給されるライト対象のデータに対して、セクタ単位で誤り訂正符号化などの変調を行い、変調後のデータをヘッドＩＣ２４に供給する。また、ＲＷＣ２５は、磁気ディスク１１からリードされヘッドＩＣ２４から供給された信号に対してセクタ単位の誤り訂正を含む復調を行い、復調後の信号をデジタルデータとしてＨＤＣ２３へ出力する。

【0024】

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およびＦＲＯＭ（Flash Read Only Memory）２８が接続されている。

【0025】

ＦＲＯＭ２８は、不揮発性メモリである。ＦＲＯＭ２８には、ファームウェア（プログラムデータ）および各種の動作パラメータなどが格納される。

【0026】

プロセッサ２６は、ＦＲＯＭ２８に格納されている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、ファームウェアをＦＲＯＭ２８または磁気ディスク１１から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ＩＣ２１、ヘッドＩＣ２４、ＲＷＣ２５、ＨＤＣ２３などの制御を実行する。

【0027】

また、ＦＲＯＭ２８は、電源断の発生時においてＲＡＭ２７内のデータの退避（save）先として使用される。

【0028】

ＨＤＣ２３、ＲＷＣ２５、およびプロセッサ２６を含む構成は、磁気ディスク装置１の動作を制御するコントローラ３０と見なすこともできる。コントローラ３０は、これらのほかに、他の要素（例えばＲＡＭ２７、またはＦＲＯＭ２８など）を含んでいてもよい。

【0029】

ファームウェアプログラムは磁気ディスク１１に格納されていてもよい。また、プロセッサ２６の機能の一部または全部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路によって実現されてもよい。

【0030】

なお、磁気ディスク装置１に具備される磁気ディスク１１の数は１つに限定されない。また、磁気ディスク装置１は、磁気ディスク１１の数に応じた数のアクチュエータアーム１５および磁気ヘッド２２を有し得る。また、磁気ディスク装置１が複数の磁気ヘッド２２を有する場合、当該複数の磁気ヘッド２２は一体的に移動せしめられてもよいし、当該複数の磁気ヘッド２２はそれぞれ独立に移動可能な複数のグループを構成していてもよい。

【0031】

図２は、実施形態の磁気ディスク１１の構成の一例を示す図である。磁気ディスク１１の表面に形成された磁性層には、例えばサーボライタによって、またはセルフサーボライト（ＳＳＷ）によって、磁気ヘッド２２の位置決めに使用されるサーボデータがライトされる。

【0032】

図２には、サーボデータがライトされたサーボエリアの配置の一例として放射状に配置されたサーボエリア４１が示されている。円周方向において、２つのサーボエリア４１の間は、データのライトが可能なデータエリア４２とされる。磁気ディスク１１の半径方向には同心円の複数のトラック４３が設けられる。トラック４３上においてデータエリア４２にはそれぞれは所定サイズのデータがライトされる複数のセクタが設けられる。所定サイズは、セクタサイズである。

【0033】

サーボデータは、サーボマーク、グレイコード、バーストパターン、およびポストコードを含む。サーボマークは、サーボデータの開始を示す。グレイコードは、磁気ディスク１１に設けられた各トラック４３を識別するためのＩＤ、即ちトラック番号と、トラック４３上の各サーボセクタ（即ちサーボエリア４１）を識別するためのＩＤ、即ちサーボセクタ番号と、を含む。バーストパターンは、グレイコードに含まれるトラック番号が示すトラックのセンターからの位置ずれ量を検出するために使用されるデータである。グレイコードに含まれるトラック番号は例えば整数値として与えられており、バーストパターンを復調することによってトラック番号が示す位置を基準とした小数点以下のオフセット量を得ることが可能である。つまり、バーストパターンを復調することによって、半径方向における磁気ヘッド２２の現在位置が得られる。ポストコードは、グレイコード、バーストパターンによって規定されるトラック４３の形状の、理想的なトラック４３の形状からの位置ずれを補正するためのデータである。

【0034】

コントローラ３０は、磁気ディスク１１にデータをライトしたり磁気ディスク１１からデータをリードしたりする際には、磁気ヘッド２２がサーボエリア４１からリードしたサーボデータに基づいて磁気ヘッド２２の位置決め、つまりシーク制御およびトラッキング制御、を実行する。

【0035】

磁気ディスク１１の記録面は、用途が異なる少なくとも２つのエリアに分割されている。少なくとも２つのエリアのうちの一はＬＢＡエリアであり、少なくとも２つのエリアのうちの他はメディアキャッシュエリアである。

【0036】

図３は、実施形態の磁気ディスク１１の記録面の半径方向に配列された複数のエリアの一例を示す図である。

【0037】

図３に示される例では、磁気ディスク１１の記録面１００には、内周側（inner side）から外周側（outer side）に向かって、ＬＢＡエリア１１０ａ、メディアキャッシュエリア１２０ａ、ＬＢＡエリア１１０ｂ、メディアキャッシュエリア１２０ｂ、ＬＢＡエリア１１０ｃ、メディアキャッシュエリア１２０ｃ、ＬＢＡエリア１１０ｄ、メディアキャッシュエリア１２０ｄがこの順番で設けられている。

【0038】

以降では、ＬＢＡエリア１１０ａ、ＬＢＡエリア１１０ｂ、ＬＢＡエリア１１０ｃ、およびＬＢＡエリア１１０ｄのそれぞれを、ＬＢＡエリア１１０と表記することがある。メディアキャッシュエリア１２０ａ、メディアキャッシュエリア１２０ｂ、メディアキャッシュエリア１２０ｃ、およびメディアキャッシュエリア１２０ｄのそれぞれを、メディアキャッシュエリア１２０と表記することがある。

【0039】

各ＬＢＡエリア１１０にはＬＢＡがマッピングされている。よって、ホスト２は、全てのＬＢＡエリア１１０のうちのライト先の位置またはリード先の位置を指定することができる。各ＬＢＡエリア１１０は、ホスト２からライトコマンドによってライトが要求されたデータ（以降、ライトデータと表記する）の最終的な格納先とされる。

【0040】

各メディアキャッシュエリア１２０は、ライトデータの一時的な格納場所として使用される。

【0041】

記録面１００に設けられるメディアキャッシュエリア１２０の数および位置は、図３に示された例に限定されない。また、記録面１００に設けられるＬＢＡエリア１１０の数および位置は、図３に示された例に限定されない。記録面１００には、ＬＢＡエリア１１０およびメディアキャッシュエリア１２０に加えて、任意の用途のエリアが設けられていてもよい。

【0042】

各メディアキャッシュエリア１２０は第１エリアの一例である。各ＬＢＡエリア１１０は第２エリアの一例である。

【0043】

図４は、実施形態の磁気ディスク装置１が備えるメモリ（即ちＲＡＭ２７およびＦＲＯＭ２８）の構成の一例を示す模式的な図である。

【0044】

ＲＡＭ２７にはバッファエリア２７１がアロケートされている。バッファエリア２７１には、ホスト２から受信したライトデータが最初に格納される。つまり、バッファエリア２７１は、ホスト２から受信したライトデータを受ける。

【0045】

ＲＡＭ２７は、揮発性メモリである。よって、バッファエリア２７１に格納されているライトデータは、電源断時にはバッファエリア２７１から失われる。実施形態の磁気ディスク装置１は、バッファエリア２７１内のライトデータが失われることでそのライトデータが磁気ディスク装置１から失われることを防止するために、パワーロスプロテクション（ＰＬＰ）機能を有する。

【0046】

ＰＬＰ機能によれば、電源断が起きた時、磁気ディスク装置１は、ＳＰＭ１２で生成される逆起電力などの予備的な電力を利用して、バッファエリア２７１内のライトデータをＦＲＯＭ２８に退避する。退避は、転送、移動、またはコピーである。ＦＲＯＭ２８には、ライトデータの退避用のエリアであるＰＬＰ退避エリア２８１が設けられている。ＦＲＯＭ２８は不揮発性メモリであるので、ＰＬＰ退避エリア２８１に退避されたライトデータは電源断後も失われない。これによって、バッファエリア２７１に受けたライトデータは電源断による喪失から保護される。

【0047】

実施形態では、一例として、ＰＬＰ退避エリア２８１の容量が、バッファエリア２７１の容量に比べて小さい。よって、コントローラ３０は、バッファエリア２７１に新しく格納されたライトデータの量がＰＬＰ退避エリア２８１に退避可能な所定量（例えばＰＬＰ退避エリア２８１の容量と同じサイズ）に至る毎に、バッファエリア２７１に新しく格納されたライトデータを何れかのメディアキャッシュエリア１２０にコピーする。ＰＬＰ退避エリア２８１に退避可能な所定量を、以降では、第１量、と表記する。

【0048】

バッファエリア２７１に格納されたライトデータのうち、メディアキャッシュエリア１２０にそのコピーがライトされたオリジナルのライトデータは、電源断が起きるとバッファエリア２７１から失われる。電源供給が再開された後には、メディアキャッシュエリア１２０に格納されたコピーに基づき、当該オリジナルのライトデータと同じライトデータがバッファエリア２７１内に復元される。

【0049】

バッファエリア２７１に格納されたライトデータのうち、未だ何れのメディアキャッシュエリア１２０にもコピーされていないライトデータの量は、第１量以下にコントロールされる。よって、バッファエリア２７１に格納されたライトデータのうち、未だメディ何れのアキャッシュエリア１２０にもコピーされていないライトデータは、全て、電源断に応じてＰＬＰ退避エリア２８１に退避される。

【0050】

よって、バッファエリア２７１に格納されたライトデータの全ては、電源断によって磁気ディスク装置１から失われることが防止される。

【0051】

以降では、ホスト２から受信してから未だ何れのＬＢＡエリア１１０にもライトされていないライトデータを、一時格納データ（temporary stored data）、と表記する。一時格納データは、バッファエリア２７１に格納されたライトデータ、メディアキャッシュエリア１２０に格納されたライトデータのコピー、およびＰＬＰ退避エリア２８１に退避されたライトデータを含む。

【0052】

さらに、バッファエリア２７１内のライトデータのうち、未だ何れのメディアキャッシュエリア１２０にもそのコピーがライトされていないライトデータを、未保護（unprotected）の一時格納データ、と表記する。

【0053】

さらに、各メディアキャッシュエリア１２０にライトされるライトデータのコピーを、コピーデータ、と表記する。

【0054】

ＲＡＭ２７には、ＡＴＩ管理テーブル５０が格納される。ＡＴＩ管理テーブル５０は、ＡＴＩの影響の度合いの推定に使用される。各メディアキャッシュエリア１２０は、複数のブロックに分割されており、ＡＴＩ管理テーブル５０に基づき、ブロック毎にＡＴＩの影響の度合いが推定される。

【0055】

図５は、各メディアキャッシュエリア１２０に設けられた複数のブロックの一例を説明するための模式的な図である。本図には、メディアキャッシュエリア１２０ａ～１２０ｄの代表として、メディアキャッシュエリア１２０ａが図示されている。

【0056】

メディアキャッシュエリア１２０ａは、複数のブロックとして、８個のＭＣブロックに分割されている。８個のＭＣブロックには、＃０から＃７までの識別番号が与えられている。ＭＣブロックの識別番号を、ＭＣブロック番号と表記する。

【0057】

８個のＭＣブロックのそれぞれは、第１量と同じか、または第１量よりも若干大きい容量を備える。よって、８個のＭＣブロックのそれぞれには、第１量の未保護の一時格納データのコピーが格納され得る。

【0058】

８個のＭＣブロックのそれぞれは、１トラック未満のエリアを占めていてもよいし、１トラック以上のエリアを占めていてもよい。８個のＭＣブロックのそれぞれは、１トラックによって構成されてもよい。また、８個のＭＣブロックのそれぞれが備える容量は、上記された例に限定されない。８個のＭＣブロックのそれぞれは、第１量の２倍以上の容量を備えていてもよい。

【0059】

各メディアキャッシュエリア１２０が備えるＭＣブロックの数は、複数である限り任意である。１つのメディアキャッシュエリア１２０が備えるＭＣブロックの数は、メディアキャッシュエリア１２０ａ～１２０ｄ間で共通していてもよいし、共通していなくてもよい。

【0060】

図６は、ＡＴＩ管理テーブル５０のデータ構造の一例を示す模式的な図である。本図に示される例では、ＡＴＩ管理テーブル５０は、メディアキャッシュエリア１２０毎のサブテーブル５１を含む。各サブテーブル５１は、ＭＣブロック番号毎にＡＴＩカウンタが記録されるテーブルである。

【0061】

或るＭＣブロックに新たなコピーデータのライトが行われた時、当該ＭＣブロックにの両隣のＭＣブロックのうちの既に任意の一時記憶データのコピーデータが格納されたＭＣブロックにかかるＡＴＩカウンタが１だけインクリメントされる。或るＭＣブロックに格納された全てのコピーデータに対応するバッファエリア２７１内のオリジナルの一時格納データがＬＢＡエリア１１０にライトされた場合、そのＭＣブロックにかかるＡＴＩカウンタが０にリセットされる。

【0062】

つまり、ＡＴＩカウンタは、コピーデータが格納されたＭＣブロックにおける、隣接するＭＣブロックにライトが行われた回数を表す。実施形態では、一例として、各ＭＣブロックのＡＴＩカウンタの、個別のメディアキャッシュエリア１２０におけるＡＴＩカウンタの最小値からの差分を、ＡＴＩの影響の度合いの推定値と見なされる。

【0063】

一般に、一つのトラックに対するライトの回数に応じて、隣接トラックが受けるＡＴＩの影響が蓄積し、隣接トラックのデータはやがてリードが困難になる。コントローラ３０は、例えば各ＬＢＡエリア１１０においては、隣接トラック４３のデータのリードが困難になる前に、隣接トラック４３に対し、全データのリライトを実行する。このような、ＡＴＩの影響によってリードが困難になることを防止するためのリライトを、ＡＴＩリフレッシュ動作、と表記する。

【0064】

ここで、実施形態と比較される技術について説明する。実施形態と比較される技術を、比較例と表記する。比較例によれば、実施形態と同様に、未保護の一時記憶データの量は第１量を超えないように、適時、一時記憶データのメディアキャッシュエリアへのコピーが実行される。加えて、メディアキャッシュエリアにおいてもＡＴＩリフレッシュ動作が実行される。

【0065】

比較例において、メディアキャッシュエリアにおいてＡＴＩリフレッシュ動作が実行されると、ＡＴＩリフレッシュ動作の実行によって、一時記憶データのメディアキャッシュエリアへのコピーの処理が滞る。その結果、ホストからの新しいライトデータの受け付けの速度（rate）が低下する。つまり、メディアキャッシュエリアにおけるＡＴＩリフレッシュ動作によって、磁気ディスク装置のライト性能が悪化し得る。

【0066】

実施形態では、メディアキャッシュエリア１２０におけるＡＴＩリフレッシュ動作を不要とするために、或るＭＣブロック（第１のＭＣブロックと表記する）が受けたＡＴＩの影響の度合いの推定値が所定のレベル（第１しきい値と表記する）に達した場合、コントローラ３０は、第１のＭＣブロックの両隣のＭＣブロックをライト不可（unwritable）に設定する。第１のＭＣブロックの両隣のＭＣブロックへのライトが禁止されることによって、第１のＭＣブロックが受けるＡＴＩの影響の蓄積が止まる。これによって、第１のＭＣブロックに対するＡＴＩリフレッシュ動作が実行されなくても、第１のＭＣブロック内のデータのリードが困難になることが防止される。

【0067】

続いて、実施形態の磁気ディスク装置１の動作の詳細を説明する。

【0068】

図７は、実施形態の磁気ディスク装置１の、ライトデータの受信に応じた動作の一例を示すフローチャートである。なお、本図に示される一連の動作は、例えば、磁気ディスク装置１がライトデータを受信する毎に実行される。

【0069】

磁気ディスク装置１がホスト２からライトデータを受信すると（Ｓ１０１）、コントローラ３０は、そのライトデータをバッファエリア２７１に格納する（Ｓ１０２）。そして、コントローラ３０は、バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データの量が第１量に達したか否かを判定する（Ｓ１０３）。

【0070】

バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データの量が第１量に達していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、Ｓ１０１の処理によって受信したライトデータにかかる動作が終了する。

【0071】

バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データの量が第１量に達した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、コントローラ３０は、ライト不可に設定されておらず、かつ空き（free space）がある全てのＭＣブロックのうちから、１つのＭＣブロックを選択する（Ｓ１０４）。

【0072】

Ｓ１０４の処理では、コントローラ３０は、コマンドリオーダリングに基づいて１つのＭＣブロックを選択する。つまり、コントローラ３０は、現在の磁気ヘッド２２の位置および移動速度と、ライト不可に設定されておらずかつ空きがある全てのＭＣブロックの位置とに基づき、最も早くまたはできるだけ早くライトが可能なＭＣブロックを選択する。

【0073】

コントローラ３０は、バッファエリア２７１内の第１量の未保護の一時格納データをＳ１０４の処理によって選択されたＭＣブロックにコピーする（Ｓ１０５）。そして、ライトデータの受信に応じた動作が終了する。

【0074】

図８は、実施形態の磁気ディスク装置１の、ＰＬＰ機能に関する動作の一例を示すフローチャートである。

【0075】

外部からの磁気ディスク装置１への電力供給が停止すると、コントローラ３０は、電力供給の停止を電源断として検知する（Ｓ２０１）。

【0076】

例えば、コントローラ３０は、外部から電力が供給される電力線（不図示）の電圧を監視している。そして、コントローラ３０は、電力線の電圧が所定値を下回ると、電源断が発生したと判断する。なお、電源断の検知方法はこれに限定されない。

【0077】

電源断の検知に応じて、コントローラ３０は、バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データをＰＬＰ退避エリア２８１に退避する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２の処理は、例えばＳＰＭ１２で生成される逆起電力を使用して実行される。バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データの量は、図７に示された一連の動作により、第１量以下にコントールされている。よって、Ｓ２０２の処理では、コントローラ３０は、バッファエリア２７１内の未保護の一時格納データの全てをＰＬＰ退避エリア２８１に退避することができる。

【0078】

Ｓ２０２の処理に続いて、磁気ディスク装置１は、動作を停止する（Ｓ２０３）。

【0079】

その後、磁気ディスク装置１への電力供給が再開すると、コントローラ３０は、ＰＬＰ退避エリア２８１内の一時格納データと、メディアキャッシュエリア１２０内のコピーデータと、をバッファエリア２７１に転送する（Ｓ２０４）。これによって、電源断の直前にバッファエリア２７１に格納されていた一時格納データがバッファエリア２７１内に復元される。そして、ＰＬＰ機能に関する動作が終了する。

【0080】

図９は、実施形態の磁気ディスク装置１の、バッファエリア２７１内の一時格納データをＬＢＡエリア１１０にライトする動作の一例を示すフローチャートである。

【0081】

コントローラ３０は、磁気ディスク装置１がアイドル状態にあるか否かを判定する（Ｓ３０１）。アイドル状態は、例えば、ホスト２からのアクセスコマンドの受信が無い期間が所定時間を超えた状態である。

【0082】

磁気ディスク装置１がアイドル状態にない場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）、Ｓ３０１の処理が再び実行される。

【0083】

磁気ディスク装置１がアイドル状態にある場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、コントローラ３０は、バッファエリア２７１内の一時格納データから一のライトコマンドにかかるライトデータを選択する（Ｓ３０２）。ここで、コントローラ３０は、コマンドリオーダリングに基づいてライトデータを選択する。つまり、最も早くまたはできるだけ早くライト先のセクタにライトされ得るライトデータを選択する。

【0084】

コントローラ３０は、選択されたライトデータをＬＢＡエリア１１０にライトする（Ｓ３０３）。そして、コントローラ３０は、バッファエリア２７１内のＬＢＡエリア１１０へのライトが完了したライトデータおよびメディアキャッシュエリア１２０内のそのライトデータのコピーデータを無効化する（Ｓ３０５）。そして、コントローラ３０は、Ｓ３０１の処理を再び実行する。

【0085】

無効化は、使用できなくすることである。無効化は、消去であってもよい。以降では、無効化されていないデータの状態を、有効、と表記する。

【0086】

図９に示された例では、一時格納データのＬＢＡエリア１１０へのライトは、磁気ディスク装置１がアイドル状態にあるときに実行されることとした。一時格納データのＬＢＡエリア１１０へのライトが実行される条件はこれに限定されない。例えば、バッファエリア２７１が有効な一時格納データでいっぱいになったときなどに一時格納データのＬＢＡエリア１１０へのライトが実行されてもよい。

【0087】

図７および図９に示された動作によって、ＭＣブロックには、オリジナルのライトデータがバッファエリア２７１に格納されてからＬＢＡエリア１１０にライトされるまでの期間、そのオリジナルのライトデータに対応するコピーデータが格納されることになる。

【0088】

図１０は、実施形態のＡＴＩカウンタのインクリメントの動作の一例を示すフローチャートである。

【0089】

コントローラ３０は、１つのＭＣブロックに対してライトを実行する（Ｓ４０１）。Ｓ４０の処理は、具体的には、図７に示されたＳ１０５の処理に該当する。Ｓ４０１の処理によってコピーデータのライトが実行されたＭＣブロックを、第１対象のＭＣブロックと表記する。

【0090】

Ｓ４０１の処理に続いて、コントローラ３０は、第１対象のＭＣブロックの両隣のＭＣブロックのうち、有効なコピーデータが格納されているＭＣブロックのＡＴＩカウンタを１だけインクリメントする（Ｓ４０２）。ＡＴＩカウンタのインクリメントの動作が終了する。

【0091】

図１０に示された一連の動作は、図７に示されたＳ１０５の処理が実行される毎に実行される。

【0092】

図１１は、実施形態のＡＴＩカウンタのリセットの動作の一例を示すフローチャートである。

【0093】

図９に例示された一連の動作によれば、各ＭＣブロック内のコピーデータは、ライトコマンド単位で無効化される。よって、１つのＭＣブロックには、有効なコピーデータと無効なコピーデータとが混在し得る。

【0094】

コントローラ３０は、図９に例示された一連の動作が１回以上実行されることによって１つのＭＣブロックに格納されている全てのコピーデータの無効化が完了すると（Ｓ５０１）、そのＭＣブロックのＡＴＩカウンタを０にリセットする（Ｓ５０２）。そして、ＡＴＩカウンタのリセットの動作が終了する。

【0095】

図１２は、実施形態のＡＴＩカウンタに基づくライト不可の設定の動作の一例を示すフローチャートである。

【0096】

コントローラ３０は、何れかのメディアキャッシュエリア１２０において個別のメディアキャッシュエリア１２０の範囲のＡＴＩカウンタの最小値からのＡＴＩカウンタの差分が第１しきい値に達したＭＣブロックがあるか否かを判定する（Ｓ６０１）。個別のメディアキャッシュエリア１２０の範囲のＡＴＩカウンタの最小値からのＡＴＩカウンタの差分が第１しきい値に達したＭＣブロックを、第２対象のＭＣブロック、と表記する。

【0097】

第２対象のＭＣブロックがある場合（Ｓ６０１：Ｙｅｓ）、コントローラ３０は、第２対象のＭＣブロックと、第２対象のＭＣブロックの両隣のＭＣブロックと、をライト不可に設定する（Ｓ６０２）。そして、コントローラ３０は、他のＭＣブロック（より正確には第２対象のＭＣブロックおよび第２対象のＭＣブロックの両隣のＭＣブロックを除く全てのＭＣブロック）のライト不可の設定を解除する（Ｓ６０３）。なお、ライト不可に設定されたＭＣブロックが他にない場合には、コントローラ３０は、Ｓ６０３の処理では何もしない。

【0098】

第２対象のＭＣブロックがない場合（Ｓ６０１：Ｎｏ）、コントローラ３０は、Ｓ６０２の処理をスキップする。

【0099】

Ｓ６０３の処理の後、コントローラ３０は、Ｓ６０１の処理を再び実行する。

【0100】

図１３は、図１０～図１２に例示された動作の具体例を説明するための模式的な図である。図１３には、ＡＴＩ管理テーブル５０に含まれるサブテーブル５１のうちの或るメディアキャッシュエリア１２０にかかるサブテーブル５１が例示されている。

【0101】

なお、図１３に示される例の説明では、第１しきい値は「１０」であることとする。

【0102】

図１３の（Ａ）に示されるサブテーブル５１によれば、ＭＣブロック＃０～＃３、＃５、＃６は空（empty）の状態となっており、これによって、ＭＣブロック＃０～＃３、＃５、＃６のそれぞれにかかるＡＴＩカウンタは「０」となっている。ＭＣブロック＃４には有効なコピーデータが格納されており、ＭＣブロック＃４にかかるＡＴＩカウンタは「９」となっている。ＭＣブロック＃７にも有効なコピーデータが格納されており、ＭＣブロック＃７にかかるＡＴＩカウンタは「５」となっている。

【0103】

なお、空とは、有効なコピーデータが格納されていないことをいう。つまり、空とは、ＭＣブロックそのものが空きとなっていることと同義である。

【0104】

各ＭＣブロックにかかるＡＴＩカウンタが図１３の（Ａ）に示される状態となっているときにコントローラ３０がＭＣブロック＃３に対するコピーデータのライトを実行する（Ｓ７０１）。すると、図１３の（Ｂ）に示されるように、コントローラ３０は、ＭＣブロック＃３に隣接するＭＣブロックであるＭＣブロック＃２およびＭＣブロック＃４のうちの有効なコピーデータが格納されているＭＣブロックであるＭＣブロック＃４にかかるＡＴＩカウンタを「１」だけインクリメントする。その結果、ＭＣブロック＃４にかかるＡＴＩカウンタの、サブテーブル５１に記録されたＡＴＩカウンタの最小値である「０」からの差分が、第１しきい値である「１０」に至る。よって、コントローラ３０は、ＭＣブロック＃４およびＭＣブロック＃４の両隣のＭＣブロック＃３、＃５をライト不可に設定する（Ｓ７０２）。

【0105】

つまり、ＭＣブロック＃４へのさらなるＡＴＩの影響の蓄積を防ぐために、ＭＣブロック＃５は空であるにも関わらずＭＣブロック＃５へのライトが禁止される。

【0106】

続いて、図１３の（Ｃ）に示されるように、コントローラ３０がＭＣブロック＃４内の全てのコピーデータの無効化を完了すると、コントローラ３０は、ＭＣブロック＃４にかかるＡＴＩカウンタを「０」にリセットし、ＭＣブロック＃４およびＭＣブロック＃４の両隣のＭＣブロック＃３、＃５のライト不可の設定を解除する（Ｓ７０３）。これによって、コントローラ３０は、空のＭＣブロック＃４、＃５へのライトが可能となる。

【0107】

なお、以上述べた説明では、コントローラ３０は、未保護の一時格納データのコピーを第１量毎にメディアキャッシュエリア１２０にライトする、として説明した。１回にメディアキャッシュエリア１２０にライトされるコピーデータの量はこれに限定されない。

【0108】

例えば、ＦＲＯＭ２８にＰＬＰ退避エリア２８１が設けられておらず、コントローラ３０は、バッファエリア２７１に格納された全ての一時格納データを任意のタイミングでメディアキャッシュエリア１２０にコピーするように構成されてもよい。

【0109】

また、各ＭＣブロックのＡＴＩカウンタの、個別のメディアキャッシュエリア１２０におけるＡＴＩカウンタの最小値からの差分が、ＡＴＩの影響の度合いの推定値として見なされた。ＡＴＩの影響の度合いの推定値の例はこれに限定されない。

【0110】

一例では、コントローラ３０は、ＡＴＩカウンタそのものをＡＴＩの影響の度合いの推定値として扱ってもよい。別の例では、各ＭＣブロックのＡＴＩカウンタの、全てのメディアキャッシュエリア１２０におけるＡＴＩカウンタの最小値からの差分を、ＡＴＩの影響の度合いの推定値として扱ってもよい。

【0111】

以上述べたように、実施形態によれば、コントローラ３０は、複数のＭＣブロックのそれぞれについてＡＴＩの影響の度合いを推定し、複数ＭＣのブロックのうちのＡＴＩの影響の度合いが第１しきい値に達したＭＣブロック（第１ＭＣブロックと表記する）と、複数のＭＣブロックのうちの第１ＭＣブロックに隣接する２つのＭＣブロックと、をライト不可に設定する。コントローラ３０は、複数のブロックのうちのライト不可に設定されておらず、かつ空きがある１以上のＭＣブロックのうちの一を選択し、バッファエリア２７１内のライトデータのコピーを、少なくともライトデータをＬＢＡエリア１１０にライトするまでの期間、選択された一のブロックに格納する。

【0112】

よって、何れのメディアキャッシュエリア１２０においてもＡＴＩリフレッシュ動作の実行を必要とすることなくＡＴＩの影響によってデータのリードが困難になることを防止することができる。何れのメディアキャッシュエリア１２０においてもＡＴＩリフレッシュ動作が実行されないので、磁気ディスク装置１のライト性能の悪化が抑制される。

【0113】

また、実施形態によれば、磁気ディスク装置１は、バッファエリア２７１に受けた一時格納データのうちの未だメディアキャッシュエリア１２０にコピーされていない一時格納データの量が第１量に達する毎に、未だメディアキャッシュエリア１２０にコピーされていない一時格納データを選択されたＭＣブロックにコピーする。電源断が発生した場合、コントローラ３０は、未だメディアキャッシュエリア１２０にコピーされていない一時格納データをＰＬＰ退避エリア２８１に退避する。電源断の後に電源供給が開始された場合、コントローラ３０は、メディアキャッシュエリア１２０に格納されたコピーデータと、ＰＬＰ退避エリア２８１に退避された一時格納データと、に基づいてバッファエリア２７１内の一時格納データを復元する。

【0114】

よって、電源断によってバッファエリア２７１内のライトデータが磁気ディスク装置１から喪失することが防止される。

【0115】

また、実施形態によれば、コントローラ３０は、ＭＣブロック毎のＡＴＩカウンタの群を管理する。コントローラ３０は、或るＭＣブロック（第２ＭＣブロックと表記する）に対するコピーデータのライトを行った場合、第２ＭＣブロックに隣接する２つのＭＣブロックのうち、有効なコピーデータ、つまり未だＬＢＡエリア１１０へのライトが完了していない一時格納データのコピー、が格納されているＭＣブロックにかかるＡＴＩカウンタをインクリメントする。コントローラ３０は、格納されている全てのコピーデータの無効化が完了したＭＣブロックにかかるＡＴＩカウンタをリセットする。コントローラ３０は、ＡＴＩカウンタに基づき、各ＭＣブロックについてＡＴＩの影響の度合いを推定する。具体的には、コントローラ３０は、最小値からのＡＴＩカウンタの差分が第１しきい値に達したＭＣブロックを第１ＭＣブロックとして特定する。

【0116】

よって、コントローラ３０は、第１ＭＣブロックに格納されているコピーデータのリードが困難になる前に第１ＭＣブロックが受けるＡＴＩの影響の蓄積を止めることが可能である。

【0117】

なお、前述されたように、コントローラ３０は、ＡＴＩカウンタをＡＴＩの影響の度合いの推定値として用いてもよい。また、コントローラ３０は、全てのメディアキャッシュエリア１２０におけるＡＴＩカウンタの最小値からのＡＴＩカウンタの差分をＡＴＩの影響の度合いの推定値として用いてもよい。つまり、コントローラ３０は、ＡＴＩカウンタに基づいてＡＴＩの影響の度合いを推定することができる。

【0118】

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】

【0119】

１ 磁気ディスク装置、２ ホスト、１１ 磁気ディスク、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ＩＣ、２２ 磁気ヘッド、２２ｒ リードコア、２２ｗ ライトコア、２３ ＨＤＣ、２４ ヘッドＩＣ、２５ ＲＷＣ、２６ プロセッサ、２７ ＲＡＭ、２８ ＦＲＯＭ、３０ コントローラ、４１ サーボエリア、４２ データエリア、４３ トラック、５０ ＡＴＩ管理テーブル、５１ サブテーブル、１００ 記録面、１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ ＬＢＡエリア、１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ メディアキャッシュエリア、２７１ バッファエリア、２８１ ＰＬＰ退避エリア。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】