JP2004063038A - Disk information processing device - Google Patents

Abstract

An object of the present invention is to provide a disk information processing apparatus that realizes power saving by variably controlling a seek speed in accordance with an operation state of an information processing apparatus using a disk-shaped recording medium.
A control system of a head unit includes a command processing and setting unit, and a control unit of a head seek system. The head unit 3 can arbitrarily set the seek speed (moving speed) and the seek time (moving time) of the head. Setting means for that purpose is included in the command processing and setting 4, and a command is issued from this. A speed command profile is generated according to a seek speed equal to or lower than the highest speed variably set by the information sent to the value generator 5a. According to this profile, the seek operation of the head unit 3 is controlled by the servo control 5b.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【００５１】
【数２】

【００５２】
［数１］式は、点Ｐ０から点Ｐ２までの間において、線分Ｌ１２が一定の加速度「Θ^（２） _ｍａｘ」を示すことを示している。また、［数２］式は線分Ｌ２３が、傾き「（Θ^（１） _ｍａｘ−Θ^（１）２）／（Θ^（２）３−Θ^（２） _ｍａｘ）」の一次式で表されることを示している。
【００５３】
これらの式は、Θについての時間ｔに関する微分方程式であり、従って、これを解くことにより解析解を得ることができる。その結果を示すと下式のようになる。
【００５４】
【数３】

【００５５】
【数４】

【００５６】
尚、これらにおいて、時刻「Ｔ２」は点Ｐ０を起点として動作点Ｐが点Ｐ２を通過する時刻を示し、時刻「Ｔ３」は点Ｐ０を起点として動作点Ｐが点Ｐ３やＰ４に達する時刻（速度がピークに到達する時刻）を示している。また、「ｅｘｐ（Ｘ）」は変数Ｘの指数関数を示し、「ｌｎ（Ｘ）」は変数Ｘの自然対数関数を示す。
【００５７】
［数３］式において時間ｔの関数Θ（ｔ）がｔの二乗に比例することは、線分Ｌ１２における加速度が一定であることから明らかである。また、［数４］式については、［数２］式を、例えば、ラプラス変換法を用いて解けば良い（ラプラス変換後のΘ（ｓ）を部分分数和に展開して逆ラプラス変換すれば、Θ（ｔ）が求まる。）。
【００５８】
尚、第２象限については、上式についてΘ^（１）軸に関する対称性を考慮した置き換えによって容易に数式表現が得られる（よって、その説明は省略する。）。
【００５９】
この解析解を直接に用いれば、ＴＮ特性から得られる位相（又は位置）の指令プロファイルを生成することができることは明らかであるが、この方法は、かなりの計算力を必要とする。よって、解析解を直接に用いることなく、制御に必要な指令プロファイルを生成できるようにするために、上記の例において、［数１］式及び［数２］式を下式のように、Θ^（２）についての表現にまとめる。
【００６０】
【数５】

【００６１】
尚、上式中、ｉ）については［数１］式と変わりないが、ｉｉ）については、Θ^（２）がΘ^（１）に対して一次関数関係をもつことを表している。つまり、Θ^（２）は、「Ａ・Θ^（１）」と定数項「Θ^（２） _ＭＡＸ」を有する（下付き文字「ＭＡＸ」、「ｍａｘ」を大文字、小文字で区別している点に注意を要する。）。尚、定数「Ａ」は傾きを表しているが、図２との関係においては、横軸に加速度軸をとり、縦軸に速度軸をとっているので、傾き（勾配）に関する一般的に用いられる定義（横軸に対する縦軸の比率）とは逆になっていることに注意を要する。また、「Θ^（２） _ＭＡＸ」はその表式から分かるようにΘ^（２）軸上の接片であり、線分Ｌ２３の延長線が加速度軸に交わる点Ｐ１１のΘ^（２）値を示す。
【００６２】
［数５］式に示す、Θ^（２）についての２式は、Ａがゼロの場合も含むことを許せば、「Θ^（２）＝Ａ・Θ^（１）＋Ｂ」（Ａ、Ｂはともに定数であり、例えば、Ａ＝０のとき、Ｂ＝Θ^（２） _ｍａｘとされ、また、Ａが線分Ｌ１２の傾きを示すとき、Ｂ＝Θ^（２） _ＭＡＸである。）によってまとめて表現することができる。そして、これを連続系でのアナログ表現による伝達関数表示として示したブロック線図が図３である。
【００６３】
つまり、これは指令プロファイルを生成する指令値発生手段７（上記指令値生成部５ａに含まれる。）の構成例について、上記数式に対応する構成を備えたものであって、下記の要素からなる（括弧内の数字は符号を示す。）。
【００６４】
・加算要素（８）
・第１の積分要素（９）
・第２の積分要素（１０）
・乗算要素（１１）
【００６５】
「ｄＵ」で示す加速度入力（加速度軸の接片に相当する。）が加算要素８に送られ、ここでは乗算要素１１からの入力と加算された後に、加算要素８の後段に配置された第１の積分要素９に送られる。そして、当該積分要素を経た後の出力は、その後段に配置された第２の積分要素１０に送られるとともに、乗算要素１１に送られる。
【００６６】
乗算要素１１では、特性線に関する上記の傾斜（勾配）に相当する係数（これを「１／ｄＡ」と記す。）が当該特性線上における動作点の位置に応じて指定される。つまり、第１の積分要素９の出力に対して当該係数を掛けた結果を加算要素８に送るために、乗算要素１１は、第１の積分要素９から加算要素８への帰還路上に配置されている。
【００６７】
尚、加算要素８については、乗算要素１１における係数「１／ｄＡ」が負値をとる場合があることから分かるように減算（負値の加算）を含めた演算を行う。
【００６８】
加算要素８を経た時点でΘ^（２）が得られ、積分要素９を経てΘ^（１）が、そしてさらに積分要素１０を経てΘが得られるので、本構成をΘ^（２）について数式化すると、「Θ^（２）＝ｄＵ＋Θ^（１）／ｄＡ」となる。従って、上記した数式との対応関係において、「ｄＵ」が「Θ^（２） _ＭＡＸ」に相当し、「１／ｄＡ」が「Ａ」に相当している（両者が逆数関係となっているが、これは数式定義上のもので本質的な問題ではない。）。
【００６９】
この構成においてΘ^（２）、Θ^（１）、Θからそれぞれの指令プロファイルを生成することができ、その際には、加速度入力ｄＵの値及び傾きｄＡの値をΘ^（１）やΘに応じて適宜に変更すれば、図２の特性線Ｌに沿って動作点Ｐが移動する軌跡を表現できることが分かる。即ち、制御対象に係る特性線が、加速度軸及び速度の間に線分（一次関数関係）を含んでいるので、当該線分の傾斜（あるいは勾配）と加速度入力を、制御対象の移動量（例えば、移動距離や回転角度等）に応じて与えることが必要であり、本例では、特性線の各構成線分において下記のように指定すれば良い（図２参照。）。
【００７０】
（１）点Ｐ０からＰ１を経てＰ２に至る範囲
ｄＵ＝Θ^（２） _ｍａｘ　　、１／ｄＡ＝０
（２）点Ｐ２からＰ３に至る範囲
ｄＵ＝Θ^（２） _ＭＡＸ＝Θ^（２） _ｍａｘ−Ａ・Θ^（１）２　　、１／ｄＡ＝Ａ
（３）点Ｐ３からＰ４に至る範囲
ｄＵ＝０、　　　　１／ｄＡ＝０
（４）点Ｐ４から点Ｐ５を経て点Ｐ６に至る範囲
ｄＵ＝−Θ^（２） _ＭＡＸ＝−（Θ^（２） _ｍａｘ−Ａ・Θ^（１）２）　、１／ｄＡ＝−Ａ
（５）点Ｐ６からＰ７に至る範囲
ｄＵ＝−Θ^（２） _ｍａｘ、　１／ｄＡ＝０
（６）点Ｐ７からＰ０に至る範囲
ｄＵ＝０、　１／ｄＡ＝０
【００７１】
尚、「Θ^（２） _ＭＡＸ」は線分Ｌ２３の延長線が加速度軸に交わる接片の値を示し、「−Θ^（２） _ＭＡＸ」は線分Ｌ５６の延長線が加速度軸に交わる接片の値を示している。また、加速度軸を縦軸に設定した場合において、線分Ｌ２３の傾きが「Ａ」（＞０）で、線分Ｌ５６の傾きが「−Ａ」（＜０）である。
【００７２】
このようにｄＵ及び１／ｄＡの値を特性線の構成線分について各別に指定して切り替えていけば、与えらえた特性線に沿った最速の指令プロファイルを生成できる。そして、図３の指令値発生手段７では、Θ^（２）からΘ^（１）、Θを計算するために２つの積分要素を縦列に接続した構成を有しており、ｄＵに対して初段の積分要素９を経た後、上記傾斜（勾配）に相当する係数をもった乗算要素１１を介した出力が、ｄＵに加算されることでフィードバックループが形成されている。
【００７３】
尚、実際の制御では、離散時間システムの形態を採るため、Ｔｓ（サーボサンプリングタイム）を時間単位とする差分形式で演算が行われるが、その場合でも四則演算で済み、複雑な演算や手順を必要としない（プログラム処理が比較的簡単であって生成コードの量も少ない。）。
【００７４】
上記したように、動作点が対象物の運動状態を代表しており、これが特性線上に沿って移動する場合に、移動量（あるいは位置）「Θ（ｔ）」については、［数３］式、［数４］式から分かるように、時間経過につれて増加するが、動作点ＰがＴＮ特性線上の点Ｐ２乃至Ｐ６の全てを、いつも通過して点Ｐ０に戻る訳ではない。つまり、総移動量の指令値（以下、これを「ΔΘａｌｌ」と記す。）が小さい場合には、加速途中で減速に移行する状況があり、また、サーボ系において許される最高速度には限界があるので、総移動量ΔΘａｌｌが非常に大きい場合には、図２の点Ｐ４に暫くの間滞在して状態を維持しなければならない状況もある。
【００７５】
例えば、図４に示す点Ｐ１２は、線分Ｌ１２において点Ｐ１と点Ｐ２との間に位置しており、総移動量が比較的小さい場合には、動作点Ｐが点Ｐ０から当該点Ｐ１２に到達するまでの間、ヘッド移動に係る加速制御が行われた後、線分Ｌ６７上で点Ｐ１２に対応する対称点（Ｐ６７）へと移行することにより減速制御を経て点Ｐ０でヘッド部が停止する。
【００７６】
また、点Ｐ２３は、線分Ｌ２３において点Ｐ２と点Ｐ３との間に位置しており、総移動量が中程度とされ、動作点Ｐが点Ｐ２を通過したものの点Ｐ３まで到達する前に減速制御に移行する場合には、動作点Ｐが点Ｐ０から点Ｐ２３に到達するまでの間、ヘッド移動に係る加速制御が行われた後、線分Ｌ５６上で点Ｐ２３に対応する対称点（Ｐ５６）へと移行することにより減速制御を経て点Ｐ０でヘッド部が停止する。
【００７７】
従って、特性線上を動作点が点Ｐ０から順にＰ１乃至Ｐ７をそれぞれ通過して再び点Ｐ０に戻る制御動作には、これに対応した総移動量が一意に存在することが分かる。つまり、それ以上の移動量をもって対象を運動させたい場合には、点Ｐ４での状態維持が不可欠となり、その維持の時間が長い程、総移動量ΔΘａｌｌが大きくなる。
【００７８】
上記した制御方法にあっては、例えば、ＴＮ特性線が加速度軸及び速度軸の間に線分（一次関数関係）を含んでおり、当該線分の傾斜（ゼロを含む。）及び加速度入力を、ヘッドシークに係る移動量に応じて与えることにより、指令プロファイルを生成することができる。具体的には、現時点での、移動量又は位置Θと速度Θ^（１）の両情報を参照しながら、上記（１）乃至（６）に示す約束に従ってｄＵや１／ｄＡの値を指定して前記微分方程式を解くのと全く等価な演算を、図３に示した構成によって行えば良い（線分の傾斜と速度との積に対して加速度入力を加算することで加速度を求め、当該加速度に対する１階の時間積分により速度を求める演算を行う。）。即ち、これは、［数１］式や［数２］式に示した微分方程式を、ＴＮ特性線という境界条件下において解いているのと全く同じことである。
【００７９】
ΘやΘ^（２）に応じて傾斜や加速度入力の指定を切り替えるようにした上記の制御方法について、そのアルゴリズム及び処理手順について具体的にまとめるとともに、これを状態遷移図（指令値発生手段７に係る状態図）として示したものが図５である。
【００８０】
全９状態（Ｓ１乃至Ｓ９）からなり、それぞれの枠内に示す点Ｐ０乃至Ｐ７（図２参照）、Ｐ１２、Ｐ６７、Ｐ２３、Ｐ５６（図４参照）の意味については既述の通りであり、枠内の矢印「→」については、特性線上における動作点Ｐの移動範囲を表している。また、枠外の矢印（ある状態から別の状態への遷移を示す。）にそれぞれ付した不等式は、移行の条件式を示す。
【００８１】
各状態における、上記ｄＵ及び１／ｄＡの指定は下記の通りである。
【００８２】
（Ｓ１）「アイドリング状態」　　：　ｄＵ＝０、　　　　１／ｄＡ＝０
（Ｓ２）「Ｐ０→Ｐ１→Ｐ２」　　：　ｄＵ＝Θ^（２） _ｍａｘ、　１／ｄＡ＝０
（Ｓ３）「Ｐ２→Ｐ３」　　　　　：　ｄＵ＝Θ^（２） _ＭＡＸ、　１／ｄＡ＝Ａ
（Ｓ４）「Ｐ３→Ｐ４」　　　　　：　ｄＵ＝０、　　　　１／ｄＡ＝０
（Ｓ５）「Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６」　　：　ｄＵ＝−Θ^（２） _ＭＡＸ、１／ｄＡ＝−Ａ
（Ｓ６）「Ｐ１２→Ｐ６７→Ｐ７」：　ｄＵ＝−ｄＵ、　１／ｄＡ＝０
（Ｓ７）「Ｐ２３→Ｐ５６→Ｐ６」：　ｄＵ＝−ｄＵ、　１／ｄＡ＝−Ａ
（Ｓ８）「Ｐ６→Ｐ７」　　　　　：　ｄＵ＝−Θ^（２） _ｍａｘ、１／ｄＡ＝０
（Ｓ９）「Ｐ７→Ｐ０」　　　　　：　ｄＵ＝０、１／ｄＡ＝０、Θ＝ΔΘａｌｌ
【００８３】
尚、各状態への移行に当たっては、先ず、Ｓ１のアイドリング状態（初期状態あるいは待機状態）から開始され、Ｓ９において点Ｐ０に戻ると再びＳ１状態に戻る。また、「ｄＵ＝−ｄＵ」は等値式ではなく、符号を反転させて代入すること（符号の切替）を示す。
【００８４】
移行の条件式は下記の通りである。
【００８５】
（Ｓ１）から（Ｓ２）への移行　：　「Δθａｌｌ＞０」
（Ｓ２）から（Ｓ３）への移行　：　「Θ^（１）≧Θ^（１）２」
（Ｓ２）から（Ｓ６）への移行　：　「Θ≧ΔΘａｌｌ／２」
（Ｓ３）から（Ｓ４）への移行　：　「Θ^（１）≧Θ^（１） _ｍａｘ」
（Ｓ３）から（Ｓ７）への移行　：　「Θ≧ΔΘａｌｌ／２」
（Ｓ４）から（Ｓ５）への移行　：　「Θ≧ΔΘａｌｌ／２」
（Ｓ５）から（Ｓ８）への移行　：　「Θ^（１）≦Θ^（１）２」
（Ｓ７）から（Ｓ８）への移行　：　「Θ^（１）≦Θ^（１） _ｍａｘ」
（Ｓ８）から（Ｓ９）への移行　：　「Θ^（１）≦０」又は「Θ≧ΔΘａｌｌ／２」
（Ｓ６）から（Ｓ９）への移行　：　「Θ^（１）≦０」又は「Θ≧ΔΘａｌｌ／２」
【００８６】
尚、記号の意味等については図２を参照されたい。また、上記の説明から各状態への移行と、その時に指定されるｄＵや１／ｄＡとの関係は明らかであるが、例えば、図２の特性線において、点Ｐ０を起点として動作点ＰがＰ１乃至Ｐ７の全てを通過して再び点Ｐ０に戻る軌跡を想定した場合について簡単に説明すると、Ｓ１から、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９へと順に進み、Ｓ１に戻る。従って、ｄＵ及び１／ｄＡに係る指定についての前記（１）乃至（６）の事項がＳ２乃至Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９のそれぞれに対応する。
【００８７】
ここまでの説明は、与えられたＴＮ特性に対して最速あるいは最短の指令プロファイルを生成するためのアルゴリズムに関するものである。
【００８８】
次に、ＴＮ特性に関して、移動量（これを「ΔΘ」と記す。）と移動時間（これを「ΔＴ」と記す。）との関係について説明する（尚、前記したように、特性線については、説明の便宜上、速度軸に関する対称性を仮定しており、これは速度の指令プロファイルについては加速部分と減速部分とが対称であることを示す。）。
【００８９】
移動量と移動時間との間には、次元解析から下式に示す関係がそれぞれに成立する。
【００９０】
【数６】

【００９１】
【数７】

【００９２】
尚、上式中の「Ｃ_１」、「Ｃ_２」はそれぞれ比例定数（無次元）である。
【００９３】
これらの式において、Θを位相角ではなく、距離の次元をもつ量（例えば、位置）と考えれば、例えば、［数６］式の右辺については、速度の自乗に相当する次元（長さ［Ｌ］の２乗と時間［Ｔ］の「−２」乗）を、加速度の次元（長さ［Ｌ］の１乗と時間［Ｔ］の「−２」乗）で割った次元に等しく、左辺と同様に長さ［Ｌ］の次元をもつことが分かる。同様にして、［数７］式の右辺については、速度に相当する次元（長さ［Ｌ］の１乗と時間［Ｔ］の「−１」乗）を、加速度の次元（長さ［Ｌ］の１乗と時間［Ｔ］の「−２」乗）で割った次元に等しく、左辺と同様に時間［Ｔ］の次元をもつ。こうして、次元解析から各式の正当性が確認される。
【００９４】
今、移動量ΔΘを一定に保ったままで、移動時間ΔＴを数倍に拡大するスケーリング操作について考える。これは、ＶＣＭの消費電力を低減する目的でシーク時間を意図的に長くしたいという要請に応えるためである。
【００９５】
移動量ΔΘを変えることなく移動時間ΔＴを「１／α」倍する（「α」は時間軸変倍用のパラメータを示す。）には、加速度についてはαの２乗倍し、速度についてはα倍すれば良いことが、下式から明らかである。
【００９６】
【数８】

【００９７】
【数９】

【００９８】
つまり、加速度が時間について「−２」乗の次元を持ち、速度が時間について「−１」乗の次元を持つことから容易に分かるように、［数８］式では、右辺の分母分子でαの２乗同士が相殺してなくなるのでΔΘが変化せず、他方、［数９］式では、右辺の分子に現れるαと、分母に現れるαの２乗から、「１／α」が得られるので移動時間ΔＴについてはα分の１になる。
【００９９】
尚、αの値については、「０＜α≦１」の場合に移動時間（シーク時間）が拡大し、「１＜α」の場合に移動時間が短縮化される。本発明では、シーク動作に要する移動時間の拡大が主眼であり、該移動時間が、時間軸伸長に係るパラメータの値により指定されて可変制御されることが重要である。よって、以下の説明では、上記の「１／α」を改めて「α」と再定義することにより、「α＞１」の場合に移動時間が長くなるものとする（その方が後の説明で直感的に理解し易いため。）。そして、この場合に、ヘッドのシーク動作に要する消費電力と当該移動時間との積がパラメータαの関数（α値の増加に対する減少関数）として規定される。
【０１００】
このように、移動時間を自由に拡大したい（又は許される範囲内で縮小したい）場合には、加速度軸や速度軸についてのスケールを変更することで容易に対処することができ、指令プロファイル生成のためのアルゴリズムに対して大幅な変更を余儀なくされることがない。例えば、図２に示したＴＮ特性線の形状を規定する点「Ｐｉ」（ｉ＝１〜７）の座標値パラメータについて、加速度に係るα^２倍、速度に係るα倍の操作により新たな点「Ｐ^＊ｉ」（ｉ＝１〜７）を計算して設定すれば、ＴＮ特性の変更により移動時間ΔＴを自在に変化させることができる。勿論、これらの変倍操作は、前記した微分方程式の解析解について時間軸のスケーリング操作を行うことと数学的には等価であるが、特性の変更、つまり、パラメータ値の変更のみで対処できるので便利である。
【０１０１】
尚、上記の説明では便宜上、ＴＮ特性線図において、速度軸に関する対称性を仮定してきたが、ＴＮ特性線が速度軸に関して非対称な場合にも、上記した方法を何ら問題なく適用することができる。
【０１０２】
また、上記の制御方法に係るアルゴリズムでは、制御対象に係る移動方向や回転方向を逆にする制御について速度符号（正負）を変更するだけで対処できる。例えば、ヘッドをディスクに対してその内周から外周に向かう方向に移動させる場合と、逆に、外周から内周に向かう方向に移動させる場合とでは、ＴＮ特性上での速度の正負を各場合で変更すれば良いので、上記したアルゴリズムをそのまま使用できる（従って、速度制御の向きに応じてアルゴリズムを変える必要がない）。
【０１０３】
しかして、上記した制御方法の特徴について、箇条書きにして簡単にまとめると、下記のようになる。
【０１０４】
・制御対象により特定される特性線（限界特性線）に従う指令プロファイル（以下、これを「ＴＮ特性プロファイル」という。）を生成して、駆動源及び駆動機構のもつ性能を最大限に発揮させることができること。これは、良く知られている三角形状の速度指令プロファイルに限らず、より一般的な指令プロファイルの生成が可能なアルゴリズムを用いていることに依る。
【０１０５】
・時間軸伸長用パラメータを用いた、移動時間（シーク時間）の伸長により、省電力化への対応が容易であり、消費電力の低減効果への寄与が大きいこと。
【０１０６】
・特性線に基いた指令プロファイルの生成アルゴリズムが明確であって、かつ、計算処理上の負担が少ないこと。
【０１０７】
・設計変更や駆動源の能力変更等に対して、柔軟に対応することができること。これは、ＴＮ特性に係る座標値パラメータや、ＴＮ特性線図における座標軸のスケール変更で対処できることに依る。
【０１０８】
【実施例】
以下に、本発明を、記録再生装置としてのＨＤＤに適用した場合において、実施の一例を説明する。尚、本例では、ディスク状記録媒体上で、ファイルを管理するためのフォーマットとしてＭＳ−ＤＯＳ（マイクロソフト社の商標）互換ＦＡＴ（Ｆｉｌｅ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｔａｂｌｅ）ファイルシステムを使って説明する（本発明の適用において、ファイルシステムの如何には依存しないので、各種フォーマットに対応できることは勿論である。）。
【０１０９】
図６は、ＨＤＤとそのホスト装置（制御装置やコンピュータ等）を含む情報処理システムの構成例を概略的に示す図である。
【０１１０】
ＨＤＤ１２には、磁気記録媒体（磁気ディスク）１３の回転手段１４が設けられており、駆動源１５としてモータ（スピンドルモータ）が用いられる。また、磁気記録媒体１３へのデータの書き込みや読み出しを行うためのヘッド部１６及びその駆動機構１７が設けられており、駆動源１８としてモータ（ＶＣＭ）が使用される。
【０１１１】
駆動源１５、１８に係る駆動制御については、サーボコントロール部１９からの制御信号に従って行われる。
【０１１２】
ヘッド部１６との間でデータの受け渡しを行う信号処理手段２０として、データチャンネル部２１及びディスクコントロール部２２が設けられている。
【０１１３】
データチャンネル部２１は、磁気記録媒体１３に対して情報信号を書き込むために記録符号化処理を行い、処理結果に対して記録再生系の特性に適したデジタルビット系列への変換を行うものである。また、再生時には、磁気記録媒体１３から読み出された再生信号に対して、記録時の変換とは逆の変換を行うとともに、エラー検出及びエラー訂正処理を行う。
【０１１４】
ディスクコントロール部２２は、磁気記録媒体１３に係るデータ管理を行うために設けられており、データチャンネル部２１との間でデータや必要情報をやり取りしたり、あるいは、サーボコントロール部１９との間で磁気ディスクの回転制御やヘッドのシーク動作等に必要な情報を互いに伝送し合う。尚、ディスクコントロール部２２及びサーボコントロール部１９は、前記した制御手段５に相当する。
【０１１５】
記憶部２３には、データを一時的に記憶するために設けられたバッファメモリが含まれる。
【０１１６】
ホスト装置とのインターフェース部（以下、「Ｉ／Ｆ部」と略記する。）２４については、例えば、コンピュータ機器等に接続する場合において、ＳＣＳＩ（ｓｍａｌｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）コントローラ、あるいはＩＤＥ（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｄｒｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）コントローラ等を用いて構成される。
【０１１７】
ホスト装置２５からのコマンド（ｃｏｍｍａｎｄ）がＩ／Ｆ部２４を介してＨＤＤ１２に送出され、また、ホスト装置２５とＩ／Ｆ部２４との間でデータやパラメータ等の受け渡しが行われる。例えば、ホスト装置２５から発行されるコマンドをＩ／Ｆ部２４が受けると、当該コマンドの指示内容がディスクコントロール部２２に伝達される。
【０１１８】
尚、ホスト装置について、図６には、制御中枢としてのＣＰＵ（中央処理装置）２６と、記憶部２７（管理用情報等を含むシステムデータを記憶するためのシステムメモリを有する。）だけを示している（つまり、それら以外の構成形態の如何は問わない。）。
【０１１９】
磁気記録媒体１３の記録面には、複数のトラックが同心円状に形成されており、各トラックについてはそれぞれ固定長の複数のセクタに分割されている。そして、各トラックには磁気ディスクの最外周から最内周に向かう方向に沿ってトラックの識別番号（０から始まるトラック番号）が付与されている。
【０１２０】
ハードディスクでは、論理アドレスがディスク外周から内周へと連続的に割り当てられて配置されている。従って、時系列データについては、ディスク外周側のトラックから内周側のトラックへと順次に記録される。
【０１２１】
また、ＨＤＤでは、ディスクへのアクセススピードを優先して、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式が採用されている。最近では、さらに記録容量の大容量化を図るために、ディスク外周から内周に向かって記録域を複数のゾーンに分け、ゾーン毎に１トラック当たりのセクタ数を変える方法が用いられる。つまり、１トラック当たりのセクタ数が、ディスクの外周に向かうほど多くなるようにし、記録周波数を可変制御して、効率良くデータを詰め込む方式（所謂ゾーンビットレコーディング）が採用されている。従って、この場合には、データの転送レートがディスクの半径方向における位置に依存して変化するので、ディスクの外周と内周とでは、データの転送レートが大きく異なる。
【０１２２】
次に、ＨＤＤにおけるデータの読み出しや書き込みの動作について簡単に説明する。
【０１２３】
図７は、ＦＡＴファイルシステムの構成（ディスク・レイアウト）を簡略化して例示したものである。
【０１２４】
システムエリアは３種類のエリアで構成されており、ブートデータエリアには、ディスクの構造を定義するデータが格納されている。
【０１２５】
そして、ＦＡＴエリアには、クラスタの状態を示す情報が記録され、例えば、１６ビットＦＡＴにおける設定値（１６進表示）の意味は下記の通りである。
【０１２６】
・「００００ｈ」＝対応するクラスタが「空き」状態であることを示す
・「０００２ｈ〜ＦＦＦ６ｈ」＝対応するクラスタが「割り当て済み」の状態であることを示す（値は次に続くクラスタ番号を意味する。）
・「ＦＦＦ７ｈ」＝「欠陥クラスタ」であることを示す
・「ＦＦＦ８ｈ〜ＦＦＦＦｈ」＝対応するクラスタが「割り当て済み」の状態であることを示す（値はファイル末端（ＥＯＦ）を意味する。）。
【０１２７】
また、ディレクトリエリアにはファイル管理情報が記録されている。さらにデータエリア内にもディレクトリエリアを構成する事が可能である。尚、ディレクトリエントリの構造については下記の事項が含まれる。
【０１２８】
・ファイル名（ベース名）→８バイト
・拡張子　　　　　　　　→３バイト
・属性　　　　　　　　　→１バイト
・予約領域　　　　　　　→１０バイト
・記録時刻　　　　　　　→２バイト
・記録日時　　　　　　　→２バイト
・（先頭）クラスタ番号　→２バイト
・ファイル長　　　　　　→４バイト。
【０１２９】
「セクタ」はデータを記録する最小単位であり（通常５１２バイトに設定されている。）、本例に示すディスクオペレーティングシステム（ＤＯＳ）では、「論理セクタ」と「クラスタ」という二つの記録単位を使ってＨＤＤを管理している。尚、論理セクタ番号については、ドライブの先頭を０セクタとした連続番号で表わされ、論理セクタ番号と、物理アドレス（面番号、トラック番号、セクタ番号）の関係を、数式で示すと下記のようになる。
【０１３０】
「論理セクタ番号＝１トラック当たりのセクタ数×（面番号＋面の数×トラック番号）＋セクタ番号−１」
【０１３１】
他方、クラスタについては、複数の論理セクタから成り、ＦＡＴ（Ｆｉｌｅ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｔａｂｌｅ）でファイル位置を指定する単位である。クラスタの大きさは、論理セクタの２のべき乗（＝２＾ｎ＝１，２，４，８，１６，…）個でなければいけない。尚、クラスタ番号に関しては、ファイル領域の先頭を「２」とする連続番号で表わす。
【０１３２】
データエリアには、クラスタ単位で、ファイルのデータ本体やサブディレクトリの情報が分割されて記録される。従って、ファイルの最小サイズは１クラスタとなる。
【０１３３】
ファイルアクセスの手順を簡単に説明すると、以下のようになる。
【０１３４】
先ず、ファイル読み出しの基本的な流れを下記に示す。
【０１３５】
（１）実行ファイル名を指定する
（２）指定されたディレクトリのファイル名を検索（ディレクトリサーチ）する
（３）ファイルが見つかると先頭ＦＡＴの指定値に従い、ＦＡＴをアクセスする
（４）ＦＡＴの値を確認し、ＥＯＦ（エンド・オブ・ファイル）でなければ、１クラスタサイズ分のファイルを読み込んでから次の指定ＦＡＴの位置へとヘッドを移動させる
（５）ＥＯＦに到達するまでの間、（４）の処理を繰り返し、ＦＡＴ位置がＥＯＦになるとファイル読み込みが終了する。
【０１３６】
図７を使って具体的に説明すると、対象となる「Ｆｉｌｅ１」について、ディレクトリエリア内のファイル情報で、第一クラスタのＦＡＴが「１２３４ｈ」であると分かるので、先ずは、ＦＡＴアドレス１２３４ｈの値を見る。そこには「１２３５ｈ」が入っており、よって、データが継続している事が分かる。次に連結するＦＡＴアドレス位置は、ＦＡＴアドレス「１２３５ｈ」の格納値を見れば良い（本例では、「１２３６ｈ」である。）。以下、同様にして処理を行っていくと、ＦＡＴアドレス「１２４０ｈ」に達する。そのアドレスの示す場所には、データ値としてＥＯＦが入っているので、ここがファイル（「Ｆｉｌｅ１」）の最終位置である。
【０１３７】
次に、ファイルの書込み手順について説明する。
【０１３８】
先ず、ファイルの書込み位置を検出するために、ＦＡＴエリアを先頭番地から順番に探索する（空き領域の探索）。つまり、空きクラスタを示す値「００００ｈ」を、先頭のクラスタからサーチしていき、最初に検出されたアドレスが書込み位置情報となる。そして、さらにこの探索を継続していくことで、順次に書込み動作が行われる（尚、上記したファイル読み出しとの違いは、書き込んだファイルを後で探し出せるように、ＦＡＴエリアに割り当て済みクラスタの連鎖を記録して管理する必要があること等である。）。
【０１３９】
上記のＦＡＴファイルシステムを利用すれば、例えば、映像情報や音声情報に係るストリーム（以下、「ＡＶストリーム」という。）のデータをディスクに記録した場合でも、任意の時間長のデータをファイル化して、ディレクトリエリアにファイル登録を行うことにより、当該ファイルの先頭位置を検索することが可能である。また、ＦＡＴエリアに記録されている連結アドレス情報（上記「０００２ｈ〜ＦＦＦ６ｈ」）に基いてデータを再生することができる。このように、ＦＡＴシステムを使っても、ストリームデータの記録や再生が可能であることが分かる。
【０１４０】
オペレーティングシステム等のシステム部分がロードされた後、ホスト装置２５内の記憶部２７を構成するシステムメモリ領域には、ディスク上のシステムエリア（ＦＡＴ、ディレクトリ）のデータが読み出されて、書き込まれる。これは、コマンドの発行時に必要な管理用情報等を事前に取得しておくためであり、例えば、ホスト装置２５は、ファイルの読み出し命令を発行する際に、ディレクトリのＦＡＴエントリ番号（ファイルの先頭クラスタアドレス）と転送長をパラメータとしてＨＤＤ１２に送信する。このように、読み書き制御については、ホスト装置がＦＡＴとディレクトリの情報を基に行っている。
【０１４１】
次に、ハードディスクに係る欠陥補償処理について説明する。
【０１４２】
「スリップ交替」と「スキップ交替」という２種類の欠陥補償方式が知られており、スリップ交替は、初期欠陥に対して適用される。つまり、工場出荷時に行われるディスクの検査工程において、誤り訂正処理部が欠陥セクタを発見した場合には、そのセクタを飛ばして、代わりに次のセクタを使用する（欠陥セクタのデータを読まずに次のセクタを読みに行くことによりセクタを代用する）ことで欠陥を補償する。
【０１４３】
また、スキップ交替は、２次欠陥に対して適応する。つまり、工場出荷後に発生した欠陥セクタに対する処理では、デイスク上に予め割り当てられているスペア領域を代替セクタとして使用する。
【０１４４】
従って、初期欠陥に対する処理（１次欠陥処理）については、１セクタ分の回転待ち時間のみしかスピード（アクセス速度）の低下は発生しないが、２次欠陥処理ではスペア領域へのシークに時間を必要とするため、スピード劣化の度合いが問題となる。
【０１４５】
図８は、ＨＤＤ１２の要部における信号の流れについて説明するための図である。
【０１４６】
磁気記録媒体１３に対してデータの記録や読み出しを行うアクセス制御部（磁気ヘッド等を含む。）２８と、Ｉ／Ｆ部２４との間には、バッファメモリ２３ａが設けられており、該メモリにデータが一時的に記憶される。例えば、Ｉ／Ｆ部２４からのデータがバッファメモリ２３ａに格納されるとともに、データが読み出されてアクセス制御部２８のチャンネル（データチャンネル）を通して磁気記録媒体１３に記録される。
【０１４７】
アドレス変換部２９は、例えば、Ｉ／Ｆ部２４からの論理アドレスを受けて、これを物理アドレスに変換する処理を行うものであり、欠陥補償に必要なアドレス処理を担当する。
【０１４８】
磁気ディスクに係る欠陥リスト（欠陥セクタの位置管理用リスト）３０は、通常、ディスクの最内周に記録されていて、システムが起動されてＨＤＤが立ち上がると、欠陥リストの情報がディスクコントロール部２２のメモリに転送される。
【０１４９】
２次欠陥リストには、欠陥セクタの物理アドレスと、その代替セクタの物理アドレスが記録されている。よって、書込み制御や読み出し制御のコマンドが発行された場合には、アドレス変換部２９において、論理アドレスを物理アドレスへと変換する際に、このリストを参照して、２次欠陥に対しては欠陥セクタの物理アドレスを、代替領域の物理アドレスに変換することにより、代替処理を行うことができる。
【０１５０】
次に、本システムの具体的な適用について、携帯型カメラ等の撮像記録装置を例にして、以下に説明する。
【０１５１】
ＨＤＤに、映像データや音声データを記録したり、これらのデータを再生する際には、転送レートが十分確保されていることが条件になるが、ハードディスクの転送速度については、基本的に、ディスク径、回転数、線記録密度で決まる。例えば、３．５インチや２．５インチのディスクを使用した装置において、転送速度は数百Ｍｂｐｓ（ｂｉｔ　ｐｅｒ　ｓｅｃｏｎｄ）程度であり、これは映像データや音声データの記録や再生を行うには十分な値である。また、２種類のファイルを、ディスクに対して同時に記録し又は再生する等の要請にも十分に対応することができる。
【０１５２】
しかし、１．０インチや１．８インチのディスクを用いたＨＤＤでは、転送速度が数十Ｍｂｐｓ程度であって、上記のＨＤＤよりも１桁程低い。
【０１５３】
例えば、転送レートに関して、ＤＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｉｄｅｏ）方式で２９Ｍｂｐｓ、ＭＰＥＧ２（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｐｈａｓｅ２）方式で１５Ｍｂｐｓであり、また、低ビットレートのＡＶデータストリームとしては、音楽データやＭＰＥＧ１（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　Ｐｈａｓｅ１）方式において１．５Ｍｂｐｓである。
【０１５４】
転送速度を決める要因としては、アクセススピードあるいはアクセス時間（シーク時間と回転待ち時間の和）が挙げられるが、この他、リトライ処理、代替処理等も考慮する必要があり、ＨＤＤの転送速度としては、ＡＶデータストリームの場合に比して、数倍乃至十倍程度の速度が必要である。
【０１５５】
本システムは、携帯型装置（カメラ装置等）のような低消費電力での動作を必要とする機器において、例えば、小径のハードディスクを使ってＡＶストリームを記録再生する場合等への適用に好適であり、ＡＶストリームのビットレートに応じてシーク速度を設定したり、また処理に適応してシーク速度を制御し、シーク発生時の消費電力を減少させることができる。
【０１５６】
先ず、記録時の処理について、図９及び図１０に示すフローチャート図に従って説明する。
【０１５７】
図９のステップＳ１において、ホスト装置２５の記憶部２７（システムメモリ領域）に係るデータサーチにより、空きクラスタのアドレスを検出して、次ステップＳ２に進む。
【０１５８】
ホスト装置２５がデータの書込みコマンドを発行する際には、該コマンドのパラメータとしてアドレス及び転送長のデータを付加する。その際、本システムにおいては、対象となるデータ（ＡＶストリームデータ等）のビットレートに応じてシーク速度を定義する。
【０１５９】
一般には、ビットレートに応じてシーク速度を許容範囲内で任意の値に規定することができるが、以下の説明では、ビットレートの高低に応じた２種類のシーク速度を定義して用いることにする。例えば、低ビットレートのデータに対しては、低速シークを宣言し、ヘッドシーク系で許容される最高速度よりも低い速度でシーク動作を行うものとする。また、高ビットレートのデータに対しては高速シークを宣言し、ヘッドシーク系で許容される最高速度又は上記低速シークの場合に比べて速い速度でシーク動作を行うものとする。
【０１６０】
尚、シーク速度を定義する際に、２次欠陥の発生（検出）の有無に応じてシーク速度を使い分けることが好ましい。即ち、２次欠陥が検出されない場合における通常のシーク速度と、２次欠陥が検出された場合におけるシーク速度の両方を設定する。
【０１６１】
ステップＳ２において、ホスト装置２５からの書き込みコマンドに係るコマンドコードや、アドレス、データ転送長、シーク速度等がＨＤＤ１２のＩ／Ｆ部２４に入力された後、次ステップＳ３に進み、ここで２次欠陥の発生について判断する。
【０１６２】
つまり、指定されたアドレスが示すセクタに対して、ヘッド位置をセットする際には、当該セクタが２次欠陥セクタであるか否かを判別し、２次欠陥セクタを発見した場合には、ステップＳ８に進むが、そうでない場合には、次ステップＳ４に進む。
【０１６３】
ステップＳ４では、シークを必要とするか否かを判断し、シークが必要ならば次ステップＳ５に進むが、不要であれば図１０のステップＳ１０に進む。
【０１６４】
ステップＳ５では、高速シークを行う必要性について判断する。つまり、前ステップＳ２で得られたシーク速度又はその高低等を示すデータ（モード値等）に基き、高速でのシークを必要とする場合には、ステップＳ６に進んで、高速なシーク動作によりディスク上の目標位置にヘッドを移動させる。また、高速でのシークが不要である場合には、ステップＳ７に進んで、最高速未満の規定速度又は低速でのシーク動作によりディスク上の目標位置にヘッドを移動させる。
【０１６５】
尚、本例では、ＡＶストリームのビットレートに応じて２種類のシーク速度を使い分けている。
【０１６６】
また、ステップＳ３で２次欠陥が検出された場合には、ステップＳ８に進み、ここで欠陥セクタの物理アドレスを、その代替セクタの物理アドレスに変換（置換）する。
【０１６７】
２次欠陥代替処理では、現在位置からスペア領域にシークを行う必要があるので、目標となる代替セクタに到達するまでに回転待ち時間が発生するとともに、さらには、元のトラックへとヘッドを戻すためのシーク動作が発生するため、シークに時間が余計にかかってしまう。そこで、転送速度の急激な低下を、最小限に抑えるためには高速なシーク動作を行うことが望ましい。即ち、次ステップＳ９では、目標位置への高速シークを行うことにより、転送速度への悪影響を防いでいる。
【０１６８】
上記したように、低ビットレートのＡＶストリームについてデータ記録を行う場合の処理では、高速なシーク動作を必要としないので、通常のシーク動作を低速で行い、また、高ビットレートのＡＶストリームについてデータ記録を行う場合や、２次欠陥代替処理の際に発生するシーク動作については、高速で行うことが好ましい。
【０１６９】
ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ９からは、図１０のステップＳ１０に進み、ここでホスト装置２５から与えられるデータがＨＤＤ１２に入力された後、次ステップＳ１１では、該データがバッファメモリ２３ａに一旦書き込まれる。そして、ステップＳ１２に進み、所定のタイミングをもってバッファメモリ２３ａからデータを読み出して、指定されたアドレスで示す、ディスク上の位置に該データを書込む作業を行う。
【０１７０】
このディスクへのデータ書込み作業が終了すると、次ステップＳ１３でホスト装置２５へ割り込みを発生させ、次ステップＳ１４では全てのデータについて書込みが行われたかどうかを判断する。そして、処理すべきデータが存在する場合には、ステップＳ１に戻って、データ処理が終了するまで、上記した一連の手続（Ｓ１乃至Ｓ１４）を継続する。
【０１７１】
データの書込み作業が完了すると、ステップＳ１５に進み、必要な情報を記憶部２７のシステムメモリ領域に書き込む。つまり、ディレクトリやＦＡＴエントリ処理を行ってから、記録処理を終える。
【０１７２】
次に、再生時の処理について、図１１及び図１２に示すフローチャート図に従って説明する。
【０１７３】
図１１のステップＳ２１において、ホスト装置２５の記憶部２７に係るデータサーチにより、ディレクトリから読み出しファイルの先頭アドレスを検出する。例えば、ＡＶストリームファイルを再生する際には、ディレクトリから当該ファイル（指定ファイル）の先頭アドレスを検出する。これは、読み出しコマンドの発行時に付随するパラメータとしてアドレス及び規定の転送長を必要とするためである。
【０１７４】
ステップＳ２２では、指定ファイルの読み出しコマンドが発行され、当該コマンドに係るコマンドコードや、アドレス、データ転送長、シーク速度等がＨＤＤ１２のＩ／Ｆ部２４に入力される。
【０１７５】
尚、ビットレートに応じてシーク速度が設定されること及び２次欠陥補償の有無等に応じてシーク速度が設定されることについては、読み出し時でも同じである。
【０１７６】
指定されたアドレスが示すセクタに対してヘッドの位置をセットする場合には、ステップＳ２３で、読み出し対象となるセクタが２次欠陥セクタであるか否かを判別する。そして、２次欠陥セクタを発見した場合には、ステップＳ２８に進むが、そうでない場合には、次ステップＳ２４に進む。
【０１７７】
ステップＳ２４では、シークを必要とするか否かを判断し、シークが必要であれば次ステップＳ２５に進むが、不要であれば図１２のステップＳ３０に進む。
【０１７８】
ステップＳ２５では、高速シークを行う必要性について判断する。つまり、前ステップＳ２２で得られたシーク速度又はその高低等を示すデータに基き、高速でのシークが必要である場合には、ステップＳ２６に進んで、高速なシーク動作によりディスク上の目標位置にヘッドを移動させる。また、高速でのシークが不要である場合には、ステップＳ２７に進んで、最高速未満の規定速度又は低速でのシーク動作によりディスク上の目標位置にヘッドを移動させる。
【０１７９】
ステップＳ２３で２次欠陥が検出された場合には、ステップＳ２８に進んで欠陥セクタの物理アドレスを、その代替セクタの物理アドレスに変換（置換）する。そして、次ステップＳ２９では、目標位置への高速シークを行う。
【０１８０】
尚、ステップＳ２３乃至Ｓ２９の処理については、ファイル読み込みという目的の相違を除いて、図９に示したステップＳ３乃至Ｓ９で説明した処理と同様である。
【０１８１】
ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２９において、それぞれに指定されたシーク速度で、目標位置にヘッドがセットされると、図１２のステップＳ３０に進み、指定アドレスのデータを読み出す。そして、次ステップＳ３１でディスクから読み出したデータを一旦バッファメモリ２３ａに蓄え、ホスト装置２５に転送する準備が完了すると、ステップＳ３２においてホスト装置２５への割り込みを発生させて、ステップＳ３３でデータを出力する（転送）。
【０１８２】
以降はＦＡＴから連結アドレスを検索し、ファイル終端（ＥＯＦ）が検出されるまで、上記した一連の手続（Ｓ２２乃至Ｓ３５）を繰り返す。つまり、ステップＳ３４では、ホスト装置２５のシステムメモリ領域をサーチしてＦＡＴに基いて連結アドレス情報を検出し、次ステップＳ３５では、ファイル終端に到達したか否かを判断する。そして、ＥＯＦが検出されない場合にはステップＳ２２に戻るが、ＥＯＦが検出された場合には、ステップＳ３６に移り、最後のコマンドを発行して処理を終了する（尚、最後のコマンドについての処理手順は、Ｓ２２乃至Ｓ３３に示した手順と同様であるので、その説明を省略する。）。
【０１８３】
上記した説明では、ホスト装置２５により発行されるコマンド（書き込みコマンドや読み出しコマンド）毎にシーク速度を設定して、該シーク速度に従ってヘッドのシーク動作が行われるものとしたが、これに限らず、ファイル単位でシーク速度を任意に設定しても良い。例えば、ファイルの読み出しコマンドの場合には、リード・コマンドコード、転送長、先頭アドレスが最低限必要とされるが、更にシーク速度を設定するための専用ビットを用意し、該ビット値に意味をもたせる（例えば、１：低速、０：高速）ことで、シーク速度の可変設定についてファイル操作時に指定することができる。
【０１８４】
また、全てのファイルに対してシーク速度を一律に設定することも可能である。例えば、ユーザー操作によるシーク速度の設定値（指定値や選択値等）をもって、ファイル操作時のシーク動作が行われるようにすれば良い。
【０１８５】
この他には、記録媒体への書き込み処理において、データの記録処理が終了した後で、システムデータ（ＦＡＴ、ディレクトリ）の書き込み処理をする際（図１０のステップＳ１５参照。）に発生するシーク動作に対する速度についても、任意に定義して設定することが同様に可能である。
【０１８６】
また、データの転送複写を行う際には、転送速度の高速性が要求されるが、この際にはコマンド発行時において、高速のシーク速度値を設定することで容易に対応することができる（例えば、図１１のステップＳ２５において、ダビング処理等を行う場合に、ステップＳ２６に進んで高速なシーク動作を行えば良い。）。
【０１８７】
次に、シーク動作制御に係るプロファイル生成について説明する。
【０１８８】
従来のＨＤＤにおけるヘッドのシーク制御では、シーク時間を如何にして短縮するかという点に主眼が置かれ、そのための各種アルゴリズムが数多く提案されている。
【０１８９】
しかし、携帯型機器等に搭載して使用されるＨＤＤでは、低電力積技術を用いたバッテリの長寿命化がより重要となる。尚、ここで、「電力積」（あるいは電力時間積）とは、単位時間でのエネルギー消費を示す消費電力Ｗ（［ジュール／時間］の次元を持つ）に時間を掛けた量（［ジュール］の次元を持つ）であり、以下、「ＷＨ」で表す。例えば、バッテリの寿命については、トータルの消費エネルギー［単位：ジュール］でその大きさが表現され、これは「消費電力Ｗ　×　時間」に相当する。
【０１９０】
本例では、シーク速度の設定を状況に応じて任意に行えるようにすること、つまり、ヘッドシーク系において許容される最速シークが必要な場合には、最速動作を可能とするプロファイルを生成し、また、例えば、低いデータ転送レートをもってデータ処理を行う場合のように、最速でのシーク動作が必要で無い場合には、処理に必要な最小限のシーク時間（又は速度）を求め、この時間（又は速度）でシーク動作を行うことができるプロファイルを生成することを基本とする。
【０１９１】
プロファイルとして、ＶＣＭ及びドライバー、メカニズム（機構要素）を含む系（以下、「サーボ系」という。）の能力限界に基いた、ＴＮ特性プロファイルを用いることによって、上記事項の実現が可能となるが、その特長を、箇条書きにまとめると、以下のようになる。
【０１９２】
・最短のシーク時間での動作制御が可能なＴＮ特性（速度指令）プロファイルの工夫によりシーク時間を伸長することで、シーク動作に要する電力積を低減できること（バッテリの長寿命化を実現できる。）。
【０１９３】
・高速シークが必要とされる場合には、サーボ系の能力限界に従ってシーク動作を行うことで、シーク時間の短縮化を図ること。
【０１９４】
・電力積の低減を目的として使用される速度指令プロファイルについては、サーボ系の能力限界又はこれに近い加速度をもって加速や減速を行う部分と、速度が一定の定速部を有すること。
【０１９５】
尚、シーク動作の基本情報については、コマンドの形で上位システム（図６の例では、ホスト装置２５）から与えられる。また、データの転送レートや、記録媒体の２次欠陥等を考慮して、シーク動作に係るコマンドがＨＤＤ１２に送られると、ＨＤＤ１２のサーボコントロール部１９（図６参照）では、コマンドの処理内容に応じたプロファイル（高速用、低速用プロファイル等）を生成する。
【０１９６】
以下では、低速モード（シーク速度が最高速未満とされる制御モード）における電力積低減の為のプロファイル生成アルゴリズムについて説明する（最高速モードについては、前記したＴＮ特性プロファイルの説明において既述済みである。）。
【０１９７】
先ず、三角形状の速度プロファイルを例にして説明するが、以下で使用する記号の意味は、下記の通りである。
【０１９８】
・「ΔΘ」＝速度プロファイルの描く面積（つまり、移動量）
・「Ｔｐ」＝速度プロファイルにおいて、速度がピークに到達する時間（ピーク速度到達時間）
・「Ｔａｌｌ」＝移動時間（三角形速度プロファイルでは、底辺の長さであり、「２・Ｔｐ」に等しい。）
・「Ｖｐ」＝速度プロファイルのピーク速度
・「Θ^（２）」＝速度プロファイルにおける加速度（最大加速度を「Θ^（２）ｍａｘ」と記す。）
三角形速度プロファイルの基本的性質について説明する。
【０１９９】
図１３は、二等辺三角形状をした速度プロファイルについて説明するための図であり、矢印「ｔ」が時間経過方向を示している。
【０２００】
移動量ΔΘは三角形の面積に等しく、また、加速度の大きさは、２辺の各傾きの絶対値に等しいことから明らかなように、下式が成立する。
【０２０１】
【数１０】

【０２０２】
三角形速度プロファイルの場合、加速期間や減速期間において加速度が一定とされて移動量が変化するので、下式の関係がある。
【０２０３】
【数１１】

【０２０４】
つまり、ＶｐとＴｐとが比例関係にある。
【０２０５】
三角形速度プロファイルに係る電力積ＷＨについては、ＶＣＭを含むモータ部全体のイナーシャ（あるいは慣性モーメント）を、「Ｊｖｃｍ」と記し、トルク係数を「Ｋｔ」と記すとき、下式から得られる。
【０２０６】
【数１２】

【０２０７】
つまり、ＷＨは、ピーク速度Ｖｐに比例する。
【０２０８】
従って、ΔΘの値を固定して、ＷＨの値を小さくするためには、以下に示す方法が挙げられる。
【０２０９】
（１）ピーク速度「Ｖｐ」の値を小さくすること
（２）ピーク速度到達時間「Ｔｐ」の値を大きくする（長くする）こと
（３）加速度Θ^（２）の値を小さくすること。
【０２１０】
尚、（２）については、「Ｖｐ・Ｔｐ＝ΔΘ」から明らかであり、また、（３）は［数１１］式から容易に分かる。
【０２１１】
そこで、ＷＨの値を小さくするために、移動量ΔΘを一定として、移動時間Ｔａｌｌをα倍とし、ピーク速度Ｖｐをα分の１にする操作、即ち、時間軸伸長操作のパラメータα（「α＞１」であり、その値は時間軸伸長率を示す。）を導入して、該パラメータによる諸量の変化について考察する。
【０２１２】
本操作によって生じる、新たな量については、既存の記号の右肩に「＊」を付して区別することにすると、下式のようになる。
【０２１３】
【数１３】

【０２１４】
図１４は、その状況を示したものである。
【０２１５】
矢印「ｔ」が時間経過の方向を示しており、図に破線で示すように、Ｔｐ及びＴａｌｌの長さが時間軸方向においてα倍となり、ピーク速度の値が「１／α」倍となって、低くなる。（従って、移動量自体に変化はない。）
この場合の電力積は、元のＷＨをαで割った値となり、よって、α＞１（時間伸長）の条件から低減されることが分かる。尚、このことは、移動時間がα倍されるのに対して、モータ部に流れる電流に対応する加速度についてはαの２乗分の１となることから明らかである。
【０２１６】
ところで、図１４に破線で示す速度指令プロファイルでは、実線で示す速度指令プロファイルと比較した場合に、加速度の大きさが小さい（αの２乗分の１に低減される。）ので、モータ系（ＶＣＭ及びドライバーを含む）の能力（加速能力や減速能力）が充分に活かされていない。つまり、該モータ系の性能を示すＴＮ特性において許容される最大加速度Θ^（２）ｍａｘでの加速や減速を行うことが可能であるにも関わらず、上記時間軸伸長操作に伴って加速度の大きさが小さくなっている。
【０２１７】
そこで、移動量ΔΘを固定したままにし、かつ、移動時間「Ｔａｌｌ^＊」をも一定とする条件下で、加速度の大きさを最大加速度Θ^（２）ｍａｘとして定速部をもった速度指令プロファイル（以下、これを「定速プロファイル」という。）を採用する。
【０２１８】
図１５は、その様子を示したものであり、一点鎖線で示す台形状の速度パターンが定速プロファイルを示す。尚、実線で示す速度プロファイルについては、その加速度の大きさが最大加速度Θ^（２）ｍａｘを示すものとする。
【０２１９】
つまり、定速プロファイルでは、加速部、定速部、減速部を含むとともに、その加速部及び減速部において、ヘッドシーク系において許容される最大加速度値又はこれに近い加速度値をもってシーク動作が行われる。
【０２２０】
定速プロファイルについて使用する、新たな量については、既存の記号の右肩に「＊＊」を付して区別することにすると、下式のようになる。
【０２２１】
【数１４】

【０２２２】
尚、定速プロファイルでは、加速期間（０〜Ｔｐ^＊＊）において加速度がΘ^（２）ｍａｘを示し、Ｔｐ^＊＊の経過時点から、一定速となり、減速期間（「Ｔａｌｌ^＊−Ｔｐ^＊＊」〜Ｔａｌｌ^＊）において、加速度が「−Θ^（２）ｍａｘ」を示す。
【０２２３】
［数１４］式を、Ｖｐ^＊＊、Ｔｐ^＊＊について解くと、下式が得られる。
【０２２４】
【数１５】

【０２２５】
尚、上式の第一式において、根号の符号が負とされていることに注意を要する。
【０２２６】
ｔ＝０からＴｐ^＊＊の間での移動量を「ΔΘｐ^＊＊」と記すと、下記のようになる。
【０２２７】
【数１６】

【０２２８】
また、［数１５］式の第一式の両辺を「Ｖｐ^＊」で割って式変形を行うと、下式を得る。
【０２２９】
【数１７】

【０２３０】
ここで、βは下式で定義される。
【０２３１】
【数１８】

【０２３２】
尚、「Θ^＊（２）＝Θ^（２）／α^２」にて「Θ^（２）＝Θ^（２）ｍａｘ」としている。
【０２３３】
従って、定速プロファイルでの電力積「ＷＨ^＊＊」は、ピーク速度Ｖｐ^＊＊との比例関係から、下式のように求められる。
【０２３４】
【数１９】

【０２３５】
つまり、図１５に実線で示す三角形速度プロファイルを用いた場合の電力積ＷＨに対して、「α−√（α^２−１）」の係数が掛け算されることにより電力積の値が低減される。
【０２３６】
図１６は、横軸にαをとって、縦軸に「α−√（α^{２ −１}）」及び「１／α」を併せて示したグラフ図である。
【０２３７】
破線の双曲線で示す「１／α」は、［数１３］式に示す「ＷＨ^＊＝ＷＨ／α」から得られる係数（ＷＨ^＊／ＷＨ＝１／α）を示しており、明らかにこれは、実線のグラフ曲線で示す「α−√（α^２−１）」より大きい。
【０２３８】
従って、定速プロファイルの採用は、図１４や図１５に破線で示す速度プロファイルに比較して、さらに電力積を低減することが可能であることを意味する。
【０２３９】
例えば、α＝２とした場合に、「１／２＝０．５　＞　２−√（２・２−１）≒０．２６８」であり、よって、定速プロファイルによれば、α＝１の場合に比べて約７３％もの電力積の削減が計算上可能となる。
【０２４０】
一般に、シーク動作に要する移動時間が、時間軸伸長に係るパラメータαの値により指定されて可変制御される場合には、該シーク動作に要する消費電力と当該移動時間との積が時間軸伸長に係るパラメータの関数として規定されることになるが、［数１３］式に示す「ＷＨ／α」を基準とした場合に、上記定速プロファイルによれば、その「α^２−√（α^４−α^２）」倍又はそれ以下の近傍値（ＴＮ特性プロファイルの場合）となり、さらに電力積を削減することができる。
【０２４１】
尚、図１６に関する特記事項を箇条書きにまとめると、以下のようになる。
【０２４２】
・少しでもシーク速度を遅くすれば、電力積の低減に効果があること
・α値の増加に従って電力積が小さくなるが、α≧４の範囲では、α値の増加に対してＷＨ値の低減効果がそれほどには得られないこと
・単なる時間軸伸長操作を行った場合（ＷＨ／α）に比較して、定速プロファイルでは電力積の低減効果が顕著であること（これは、プロファイルの定速部、あるいは定速期間においてモータに電流が殆ど流れないことによる。）。
【０２４３】
システムから、目的に応じてＴＮ特性プロファイル生成部（図６のサーボコントロール部１９内に在る。）に対してコマンドを送ることによって、当該コマンドに応じたプロファイルが生成されてシーク制御が行われる。尚、ここでいう「システム」とは、ＴＮ特性プロファイル生成部をコマンドにて制御するとともに、ステータス等の結果情報を受け取る上位の制御系を意味する。そして、該システムはさらに上位のシステム（ホスト装置等）からのコマンドを受けて動作する。
【０２４４】
また、コマンドには、例えば、シーク速度の設定モードを示すパラメータ（以下、これを「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ」と記す。）や制御データ等が含まれ、ＴＮ特性プロファイル生成部が動作を開始するためには、下記に示す諸量がシステムから与えられることが必要である。
【０２４５】
（１）ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ
（２）移動量ΔΘ
（３）ピーク時間までの移動量ΔΘｐ^＊＊
（４）ピーク速度Ｖｐ^＊＊
（５）加速・減速時間Ｔｐ^＊＊
（６）時間軸伸長率α
尚、「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ」の値は、シーク速度の設定に応じて異なり、例えば、「１」のときに、電力積低減モード（あるいは低速シークモード）を示し、「０」のときに高速プロファイルモード（あるいは高速シークモード）を示すものとする。「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ」のデフォルト値は「１」とされ、また、磁気記録媒体の２次欠陥が検知された場合や、高ビットレートの場合には、「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ＝０」とされる。
【０２４６】
上記（１）及び（２）の情報は、プロファイル生成にとって必須であるが、上記（３）乃至（６）の情報については必要に応じて使用される。
【０２４７】
図１７及び図１８は、電力積低減モード時におけるＴＮ特性プロファイルの生成について説明するための図であり、図１７はＴＮ特性図の一例を示し、図１８が状態遷移図の一例を示す。
【０２４８】
尚、図１７中に使用した記号については、その大半が図４に示した記号と同じものであるが、図２、図４に示した記号以外のもの、「Ｐ１２４」、「Ｐ２３４」の意味は下記の通りである。
【０２４９】
・「Ｐ１２４」＝ポイントＰ１２から速度を保ったまま遷移した速度軸上の定速ポイント（移動量が比較的小さい場合において、定速期間中、このポイントでの速度値を示す。）
・「Ｐ２３４」＝ポイントＰ２３から速度を保ったまま遷移した速度軸上の定速ポイント（移動量が比較的大きい場合において、定速期間中、このポイントでの速度値を示す。）。
【０２５０】
尚、「Ｐ６７」、「Ｐ５６」については、本図において、下記の意味をもつ。
【０２５１】
・「Ｐ６７」＝ポイントＰ１２４から減速に向かう第二象限内のポイント（加速度が負値となって減速に移行する。）
・「Ｐ５６」＝ポイントＰ２３４から減速に向かう第二象限内のポイント（加速度が負値となって減速に移行する。）。
【０２５２】
ＴＮ特性プロファイルの生成時、図１７のＴＮ特性図上における動作点（Ｐ点）の位置に応じて移動量や速度が変化する。
【０２５３】
先ず、移動量や速度が小さい場合には、例えば、加速期間において動作点ＰがＰ１からＰ２に到達する前のポイントＰ１２でＰ６７に移るか、又はＰ１２４を経てＰ６７（定速プロファイルの場合）に移る。Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分及びＰ６とＰ７を結ぶ線分は、速度軸に平行であり、一定の加速度をもって加速及び減速が行われる。即ち、これはまさに三角形速度プロファイルである（移動量等が小さい場合には、ＴＮ特性プロファイルが三角形プロファイルに一致することを意味する。）。
【０２５４】
尚、ＨＤＤにおけるヘッドのアクチュエータでは、回転角の範囲が狭いので、モータが本来的にもっている最高回転数をもってその能力を発揮しないうちに減速制御へと移行する場合が多いと考えられ、また、電力積低減モード時には前記した定速プロファイルが用いられるので、ヘッドシーク動作については、多くの場合に、三角形プロファイルモデルでの動作領域を考慮すれば事足りる。
【０２５５】
但し、移動量や速度が中程度に大きい場合には、ＴＮ特性に従うプロファイルが生成されることは勿論であり、この場合には、例えば、加速時において、動作点Ｐが、Ｐ２からＰ３へと進むにつれて加速度が小さくなり、移動時間も長くなる。そして、動作点ＰがＰ３に到達する前のポイントＰ２３でＰ５６に移るか、又はＰ２３４を経てＰ５６（定速プロファイルの場合）に移る場合には、Ｐ２とＰ３とを結ぶ線分及びＰ５とＰ６を結ぶ線分が傾斜していることから、前記したように傾斜に応じた加速プロファイルや減速プロファイルに従って加減速制御が行われる。
【０２５６】
ＴＮ特性プロファイルにおいて、移動量や速度が比較的大きい場合には、前記した三角形速度プロファイルで求めた数式からのズレが当然に予想されるが、このズレは電力積がさらに小さくなる方向に影響する。つまり、三角形速度プロファイルモデルの場合、電力積は下式に示す通りである。
【０２５７】
【数２０】

【０２５８】
ＴＮ特性プロファイル（定速プロファイルの場合）では、上式中の「Ｔｐ^＊＊」が同じであって、加速度がΘ^（２）ｍａｘよりも平均的に小さくなるので、電力積の値がさらに小さくなる。従って、三角形速度プロファイルとの比較において、省電力の効果がさらに高まることになる。
【０２５９】
以上の説明から、ＴＮ特性プロファイルの使用によって、三角形速度プロファイルに比して大きな電力積を要求される虞はないことが分かる。
【０２６０】
尚、移動量が非常に大きい場合には、図１７において、動作点Ｐが、Ｐ０からＰ１、Ｐ２、Ｐ３へと進むにつれて加速され、点Ｐ４に到達する定速プロファイルでは、最高速での定速制御を経た後に減速される。これは、ＨＤＤにおいて稀なケースと考えられるが、仮にこのような状況が起こったとしても、時間軸伸長率αの値を必要に応じて大きな値にすれば良い（α値が小さ過ぎると、電力積の削減効果が殆ど得られなくなってしまうことに注意を要する。）。
【０２６１】
図１８に示す状態遷移図において、新たに追加された記号の意味を下記に示す。
【０２６２】
・「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ」（この値が「１」のときに電力積低減モードを示す。）
・「ΔΘｐ^＊＊」（ピーク速度に達するまでの移動量を示す。）
・「ｔ」（プロファイル生成の開始時点からの経過時間を示す。）。
【０２６３】
尚、以上に示すデータは必要に応じて利用される。
【０２６４】
図５との相違点は、新たに２状態が追加されて全１１状態となったこと及び下記に示す事項である。
【０２６５】
・（Ｓ２）と（Ｓ６）の間には、新たな状態（Ｓ２．６）が位置され、定速ポイントＰ１２４において、「ΔΘｐ^＊＊＝Θ；ｄＵ＝０；１／ｄＡ＝０」の設定がなされること。
【０２６６】
・（Ｓ６）では、定速ポイントＰ１２４からＰ６７を経てＰ７へと動作点Ｐが移動すること。
【０２６７】
・（Ｓ３）と（Ｓ７）の間には、新たな状態（Ｓ３．７）が位置され、定速ポイントＰ２３４において、「ΔΘｐ^＊＊＝Θ；ｄＵ＝０；１／ｄＡ＝０」の設定がなされること。
【０２６８】
・（Ｓ７）では、定速ポイントＰ２３４からＰ５６を経てＰ６へと動作点Ｐが移動すること。
【０２６９】
各状態間での移行条件式は下記の通りである（「＝＝」は等値の比較演算子を意味する。）。
【０２７０】
（Ｓ１）から（Ｓ２）への移行　：　「ΔΘａｌｌ≧０」及び「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ＝＝１」
（Ｓ２）から（Ｓ３）への移行　：　「Θ^（１）≧Θ^（１）２」
（Ｓ２）から（Ｓ２．６）への移行　：　「ｔ≧Ｔｐ^＊＊」
（Ｓ２．６）から（Ｓ６）への移行　：　「Θ＋ΔΘｐ^＊＊≧ΔΘａｌｌ」
（Ｓ３）から（Ｓ４）への移行　：　「Θ^（１）≧Θ^（１）ｍａｘ」
（Ｓ３）から（Ｓ３．７）への移行　：　「ｔ≧Ｔｐ^＊＊」
（Ｓ３．７）から（Ｓ７）への移行　：　「Θ＋ΔΘｐ^＊＊≧ΔΘａｌｌ」
（Ｓ４）から（Ｓ５）への移行　：　「Θ＋ΔΘｐ^＊＊≧ΔΘａｌｌ」
（Ｓ５）から（Ｓ８）への移行　：　「Θ^（１）≦Θ^（１）２」
（Ｓ８）から（Ｓ９）への移行　：　「Θ^（１）≦０」又は「Θ≧ΔΘａｌｌ」
（Ｓ６）から（Ｓ９）への移行　：　「Θ^（１）≦０」又は「Θ≧ΔΘａｌｌ」。
【０２７１】
本例では、（Ｓ２）から（Ｓ２．６）への移行や、（Ｓ３）から（Ｓ３．７）への移行に係る条件として、分かり易さや簡便さ等を考慮して、「ｔ≧Ｔｐ^＊＊」としている。つまり、（Ｓ２）において、動作点がＰ１からＰ２に向かう途中で当該条件が成立した場合には、（Ｓ２．６）に進み、また、（Ｓ３）において、動作点がＰ２からＰ３に向かう途中で当該条件が成立した場合には、（Ｓ３．７）に進むことになる。勿論、制御の上では、「ｔ≧Ｔｐ^＊＊」に限らず、「Θ^（１）≧Ｖｐ^＊＊」、「Θ≧ΔΘｐ^＊＊」、「２・Θ＋Ｖｐ^＊＊・（ｔ−２・Ｔｐ^＊＊）≧ΔΘａｌｌ」等の条件でも構わない（これらは同じ内容についての異なる表現である。）。
【０２７２】
ＴＮ特性プロファイル（定速プロファイルの場合）について、その特徴を箇条書きにして示すと下記のようになる。
【０２７３】
・加速度の大きさは、ＴＮ特性図に表される最大加速度「Θ^（２）ｍａｘ」である。
【０２７４】
・加速（又は減速）期間の長さは「Ｔｐ^＊＊」である。
【０２７５】
・定速部における、速度の大きさは「Ｖｐ^＊＊」である。
【０２７６】
・電力積低減モードの場合（「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ＝１」）に省電力化が実現され、電力積低減モードでない場合（「ｎＷＨｍｉｎＭｏｄｅ＝０」）には、最速のシーク動作が行われる（ＶＣＭ及びドライバーを含むモータ系の能力を最大限に引き出すことができる。）。
【０２７７】
尚、ＴＮ特性に基く定速プロファイルの採用によって、電力積の低減を実現できることが明らかとなったが、そのためには、オープン（開放）型ＴＮ特性のプロファイルに限る必要はない。
【０２７８】
例えば、クローズ型の三角形プロファイルを生成する場合には、以下のようになる（図１９に示す、Θ−Θ^（１）特性図を参照。）。
【０２７９】
先ず、加速時には、下式のように、最大加速度Θ^（２）ｍａｘ（＝一定値）とする。
【０２８０】
【数２１】

【０２８１】
従って、時間を「ｔ」として、上式を積分すると、下式を得る。
【０２８２】
【数２２】

【０２８３】
この２式からｔを消去して、速度Θ^（１）について解くと、下式が得られる。
【０２８４】
【数２３】

【０２８５】
また、減速時においては、移動量ΔΘを考慮して、下式を得る。
【０２８６】
【数２４】

【０２８７】
［数２３］及び［数２４］式をまとめると、以下のようになる。
【０２８８】
【数２５】

【０２８９】
ここで、Θとして、ヘッドの現在位置（現在のトラック位置）を用いれば、位置情報に基いてΘ^（１）が得られる（Θの関数である。）。
【０２９０】
尚、クローズ型の三角形（速度）プロファイルの生成に係る状態制御については、前記したオープン型ＴＮ特性定速プロファイルの場合と同様である（よって、その詳細についての説明を省略する。）。
【０２９１】
前記した時間管理によるオープン（Ｏｐｅｎ）型制御では、ヘッドシークに係る移動距離毎のプロファイルを持つこととなり最適化上有利ではあるが、ＣＰＵの能力等を考えると現実上困難な場合がある。一方、クローズ（Ｃｌｏｓｅｄ）型制御では残差距離に応じてプロファイルを生成し、一種類のプロファイルで対応できるので、その容易さから従来採用されて来た。しかし、近年では、ディスクの小径化等とともに、シーク移動距離が小さくなってくるに従い時間管理型のＯｐｅｎ型プロファイルの採用が増えてきている。
【０２９２】
尚、［数２５］式から分かるように、関数関係「Θ^（１）＝Θ^（１）（Θ）」において、本例ではΘを含む項の平方根で規定される関数形を用いているが、これに限らず、各種の形態（例えば、オフセットｓｉｎ型、ｅｘｐ（指数関数）型等）が提案されている。電力積の低減においては、いずれのプロファイルを採用しても構わないが、省電力化のみならず、高速性も考慮した制御を行いたい場合には、クローズ型の三角形プロファイルを包含するＴＮ特性プロファイルの生成が有効である。
【０２９３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、ヘッドのシーク動作に要する電力と移動時間との積を制御することができるので、ヘッドの移動量を同じとした場合に、シーク速度を下げることにより消費電力を低減することができる。
【０２９４】
請求項２乃至請求項５に係る発明によれば、転送レート、２次欠陥補償、管理用情報の書き込み、複写等の動作状況に応じてシーク速度を変更することで、消費電力の低減が可能になる。
【０２９５】
請求項６に係る発明によれば、各種の処理単位に応じてシーク速度を設定することができるので、設計の幅が広がるとともに、アプリケーション等からの要求に応えることができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【０２９６】
請求項７や請求項１０に係る発明によれば、時間軸伸長に係るパラメータの値を指標として、電力積（電力時間積）に係る低減の度合について制御することができる。
【０２９７】
請求項８や請求項９に係る発明によれば、シーク動作に係る駆動系の特性線に基いて指令プロファイルを生成することができる。そして、２つの積分要素、１つの乗算要素、加算要素を含むフィードバック構成を採用して演算を行うことで指令プロファイルの生成が可能となり、微分方程式の解析解やその近似解を用いる必要がないので、計算負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスク情報処理装置の基本構成例を示す説明図である。
【図２】ＴＮ特性についての説明図である。
【図３】指令値発生手段の構成例を示すブロック線図である
【図４】移動量が少ない場合や中程度の場合に、動作点の移動について説明するためのＴＮ特性図である。
【図５】状態遷移図の一例を示す。
【図６】図７乃至図１８とともに、本発明の実施例を示すものであり、本図は装置構成例を示す図である。
【図７】ＦＡＴファイルシステムの説明図である。
【図８】ＨＤＤにおける信号処理の流れについて説明するための図である。
【図９】図１０とともに、記録時の処理について一例を示すフローチャート図であり、本図は前半部分を示す。
【図１０】処理の後半部分を示す図である。
【図１１】図１２とともに、再生時の処理について一例を示すフローチャート図であり、本図は処理の前半部分を示す。
【図１２】処理の後半部分を示す図である。
【図１３】三角形状の速度指令プロファイルを示す図である。
【図１４】三角形状の速度指令プロファイルに対する時間軸伸長操作について説明するための図である。
【図１５】定速プロファイルについて説明するための図である。
【図１６】電力積の低減効果について説明するためのグラフ図である。
【図１７】図１８とともに、電力積低減モード時におけるプロファイル生成について説明するための図であり、本図はＴＮ特性図である。
【図１８】状態遷移図の一例を示す。
【図１９】フィードバック型三角形プロファイルについて、速度に対する位置の関係を例示したグラフ図である。
【符号の説明】
１…ディスク情報処理装置、２…ディスク状記録媒体、３…ヘッド部、５…制御手段、７…指令値発生手段、８…加算要素、９…第１の積分要素、１０…第２の積分要素、１１…乗算要素[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for realizing power saving (reduction in power time product) by generating a profile relating to head seek speed control in an information processing apparatus using a disk-shaped recording medium.
[0002]
[Prior art]
In general, in generating a command profile (or a command value pattern) for giving a command value of a position, a speed, and an acceleration of a control target relating to servo control, acceleration control from the start of operation, deceleration control to stop, and the like are smoothly performed. By doing so, it is required to minimize the load on the drive source, the drive mechanism, and the like, and to reduce the travel time.
[0003]
For example, in the case of a hard disk drive (hereinafter, referred to as “HDD”) used as a peripheral device of a computer device or the like, it is required to shorten the access time including the seek time of the head. In recent years, with increasing recording density, attention has been paid to the random accessibility of HDDs, and wide demands are expected for applications such as stream recording and playback of video and audio information. For example, devices using large-capacity HDDs (such as home servers and home servers) Application to in-vehicle devices, etc.) is expected. In addition, as the diameter of the disk-shaped recording medium is reduced, a 1-inch HDD or the like is commercialized and is expected to be used for portable devices (small cameras, audio devices, video devices, etc.).
[0004]
By the way, low power consumption is important for portable devices, devices for personal use, and the like. For example, when an HDD is used for a computer having a high processing speed, high-speed access is required. However, for the purpose of processing video and audio data, data continuity (recording without interruption of a data stream without interruption) is required. Or the ability to perform playback) is important, and it is necessary to secure an appropriate recording and playback rate for the certainty of processing. That is, if a prescribed transfer rate can be obtained, there is no need to write or read data at a higher speed.
[0005]
Note that the write and read speeds of the HDD are determined by the rotational speed of the disk, the disk diameter, and the recording density in the linear direction. In addition, the access time is a factor that determines the speed of recording and reproduction. This access time is the sum of the seek time and the rotation waiting time (usually expressed in milliseconds) when the transfer speed of the data itself is not considered. If the seek speed is reduced, power consumption can be reduced. it can. In other words, when speed is required rather than power consumption, as in HDDs used in high-speed processing equipment, it is necessary to always perform seek operation at the maximum speed with emphasis on processing speed. In a device that emphasizes power reduction, it is preferable to perform the seek operation at a speed sufficiently lower than the maximum speed.
[0006]
As a method of generating a seek speed profile for the purpose of reducing power consumption of an HDD, for example, there is an adaptive sector search method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-40315.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional apparatus, there is a problem that the seek speed cannot be arbitrarily set depending on the situation or the degree of freedom of setting is low. For example, when the seek speed is set uniformly, it is not possible to meet a demand for reducing power consumption in a situation where a high-speed seek operation is not required.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to realize power saving by variably controlling a seek speed and a seek time according to the operation state and operation state of a disk information processing apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-described problems, the present invention seeks to seek a head in accordance with a speed command profile arbitrarily set variably when a head is positioned at a desired position by a seek operation on a disk-shaped recording medium. An operation can be performed.
[0010]
Therefore, according to the present invention, by performing the seek operation of the head in accordance with the speed command profile generated according to the seek speed that is variably set, the product of the power required for the operation and the moving time (power time product) is calculated. Can be controlled.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In an information processing apparatus using a disk-shaped recording medium, the present invention does not always move the head (seek operation) with respect to the recording medium at the highest speed. By controlling the movement of the head by calculating the seek time (or speed) of the head, power saving can be realized.
[0012]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a basic configuration of a disk information processing apparatus according to the present invention.
[0013]
The disk information processing apparatus 1 includes a head unit 3 for reading (or reading) information from the disk-shaped recording medium 2 or recording information on the disk-shaped recording medium 2. For example, examples of the disk-shaped recording medium include a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, and a phase-change disk.
[0014]
The head unit 3 is provided with a mechanism for moving the head by a head seek operation to the disk-shaped recording medium 2 and positioning the head at a desired position. For example, in the HDD, a rotating mechanism including a support arm 3b of a head (magnetic head) 3a and a VCM (voice coil motor) as a drive source 3c are provided.
[0015]
The control system of the head unit 3 includes a command processing and setting unit 4 and a control unit 5 of a head seek system.
[0016]
The command processing and setting unit 4 receives a command from a higher-level command unit (such as a host device) (not shown) and sends a signal to the control unit 5 according to the content of the command.
[0017]
The control means 5 generates a speed command profile including an acceleration section and a deceleration section, or an acceleration section, a constant speed section, and a deceleration section, and uses this as a control command to control a head seek system. It has a unit 5a and a servo control unit 5b.
[0018]
The command value generation unit 5a generates a command profile such as acceleration, speed, and position, and the output is sent to the servo control unit 5b.
[0019]
The servo control unit 5b includes a drive circuit (driver) for the drive source 3c, a low-pass filter, and the like, and has a configuration depending on a control target. In the case of an HDD, an output signal is supplied to the VCM, whereby drive control of a mechanism (rotating mechanism) including a head arm is performed. That is, the head 3a is positioned with respect to the disk-shaped recording medium 2 using the driving force generated by the driving source 3c. Although not shown, a driving unit for rotating the disk-shaped recording medium 2 is, of course, provided. In addition, the present invention is not limited to a magnetic disk, and can be applied to, for example, a drive device using an optical head (or an optical pickup). In this case, the optical head is mounted by the servo control unit 5b. Position control of the moving base (slide base) is performed.
[0020]
In the present invention, it is possible to arbitrarily set the moving speed (seek speed) and the moving time (seek time) of the head unit 3, and a setting means for that purpose is included in the command processing and setting unit 4. That is, a speed command profile corresponding to a seek speed equal to or less than the highest speed variably set is generated by the command processing and information sent from the setting unit 4 to the command value generating unit 5a, and the servo control unit 5b according to the profile generates a head command profile. The seek operation is controlled.
[0021]
For example, the highest seek speed may not be required depending on the operation and use conditions of the device.In such a case, power consumption is reduced by reading or recording information at a lower seek speed than the highest seek speed. Can be reduced.
[0022]
Matters cited as the variable factors of the seek speed are as follows.
[0023]
(1) Information transfer rate
(2) Secondary defect compensation processing
(3) Data management information and file write processing
(4) Information transfer copying process.
[0024]
First, regarding the item (1), when writing data to a recording medium or reading data from a recording medium, the transfer rate of the target information is not uniform, but differs depending on a difference in the system. If the transfer rate is relatively low, it is not necessary to increase the seek speed value. That is, the seek speed and the seek time can be arbitrarily set in accordance with the transfer rate of the target information. For this purpose, for example, the seek speed of the head unit may be set in advance according to the transfer rate of information, and when reading or recording information, the seek speed may be changed according to the transfer rate of the information ( The lower the transfer rate, the smaller the seek speed is set.)
[0025]
The transfer rate is identified for each data recording method, or when the bit rate and the like are different in the same method (for example, when a plurality of rates can be selected), each rate is detected. Forms and the like are possible. In any case, when recording information or the like, it is necessary to detect a setting condition according to an instruction from a host device or the like.
[0026]
Next, regarding the item (2), a case where a secondary defect compensation process using a pre-allocated alternative region is used for a defective region on a disk-shaped recording medium and a case where such a process is not required With, the seek speed can be changed. For example, the value of the seek speed is changed in accordance with the presence or absence of the seek operation accompanying the secondary defect compensation (the seek speed value set during the seek operation when performing the secondary defect compensation is set when the compensation is not performed) Is set so as to be larger than the seek speed value.) This is to ensure continuity of data to be read or written when a secondary defect is detected (defect compensation will be described later).
[0027]
Regarding item (3), for example, at the end of recording of information on the disk-shaped recording medium 2, the seek speed is changed when writing processing is performed on system data (data management information in a logical format, etc.). be able to. In response to a request from an application program to perform high-speed writing processing of a FAT or a directory, which will be described later, as a system data, the seek speed value at the time of writing the system data is determined by executing the processing. What is necessary is just to make it larger than the seek speed value when there is no. When writing at a low speed is acceptable, power consumption can be reduced by setting a small seek speed value at the time of writing system data.
[0028]
Regarding item (4), when information is read from a disk-shaped recording medium and transfer copying (such as dubbing) of the information is performed, it is necessary to perform processing at a speed intended by the user (for example, if the speed is low). If it is too long, there is a problem that the user's waiting time becomes longer.) Therefore, it is preferable to be able to arbitrarily set a seek speed in performing the process. For example, a seek speed value set when data is copied at a high speed may be set higher than a seek speed value at the time of reproduction (normal reproduction) set in advance to reduce power consumption. On the other hand, when the remaining battery level is low, various settings such as intentionally reducing the seek speed value to copy data at a low speed are possible.
[0029]
Regarding any of the items, the following modes can be used for setting the seek speed.
[0030]
(A) Method to perform setting step by step
(B) Method of continuously setting
(C) A method combining (A) and (B).
[0031]
In the method (A), for example, two steps of high speed and low speed, or three steps by adding medium speed, or if necessary, speed divisions according to more ranks are set, and the existing options are set. This is a method of selecting and setting the speed from.
[0032]
In the method (B), there is a method in which a speed value can be arbitrarily specified within a predetermined accuracy by using a parameter (for example, a relative value with the highest speed being 100%). For example, it is possible to freely set the speed value within the allowable range of the set value.
[0033]
Regarding the method (C), for example, a method of performing a coarse setting in a stepwise manner and performing a fine adjustment in a continuous manner may be used.
[0034]
The seek speed can be set in units of commands or files or for all files. In other words, by setting for each command issued when reading or recording information, or by setting for each file to be read or recorded, or for all files, the recording or playback rate can be set. Can be arbitrarily changed.
[0035]
For example, there is a method of performing a seek operation by specifying a seek speed value as a parameter every time a read or write command is issued. In addition, when a seek speed is set for each file, a method of performing a seek operation by specifying a seek speed value for each file as a parameter attached to a command when accessing the file is given ( Depending on the type of file, high-speed processing may not be required, so that power consumption may be further reduced as compared with a method of setting a seek speed value uniformly for all files.) When setting is performed in file units, the extension of the file name may be detected to identify the file type and the like.
[0036]
In addition to the above items (1) to (4), the seek speed can be set in accordance with various factors (for example, the remaining battery level, the type of data, and the like), but is set variably. Since it is necessary to generate a speed command profile according to the seek speed, an outline of the point will be described below.
[0037]
First, for the head system to be controlled, the acceleration in head movement or an amount proportional thereto (force or torque, etc.) is used as the first coordinate axis, and the first-order derivative with respect to time or the amount proportional to this (speed or speed). Assuming that a characteristic diagram having the angular velocity or the rotation speed as the second coordinate axis is assumed, the motion is defined by the operating point on the characteristic diagram.
[0038]
For example, the degree of freedom is “2” in the motion of a one-axis (or one-dimensional) object. Therefore, by giving each command with a set of position and speed or speed and acceleration, the motion of the object is Decided. In the control of the motor system, there is a characteristic known as a so-called “TN characteristic” (“T” indicates a torque, and “N” indicates a number of rotations per unit time, that is, a rotation speed). An operating point on the diagram corresponds to a certain motion state of the target object and is representative of the state, and the trajectory of the operation point on the TN characteristic diagram uniquely represents the state of the moving object ( However, when a rigid body model is assumed). Then, the TN characteristic line (limit characteristic line) represents the limit of the athletic ability of the object, and if the movement of the object along the characteristic line (that is, the movement whose operating point completely follows the characteristic line) can be realized, From the viewpoint of high speed, there is no control that is superior to this.
[0039]
In the following, a command profile of the acceleration, speed, and position according to the movement of the operating point on the characteristic diagram is calculated and transmitted as a control command to the head seek system, and the shortest or fastest speed along the limit characteristic line is obtained. A method for generating a command profile for performing a seek operation (a command profile with the shortest moving time) will be described.
[0040]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a TN characteristic example 6, where the horizontal axis represents the acceleration “Θ”.⁽²⁾”And the vertical axis represents the speed“ Θ⁽¹⁾To show an example L of the characteristic line (limit line).
[0041]
In this case, “Θ” represents the phase angle (or rotation angle) of the motor rotation, and corresponds to the position (angle) around the rotation axis. (In the example of FIG. 1), it is apparent that the value corresponds to the position of the object as easily understood by multiplying by the distance from the rotation center of the support arm 3b to the head 3a. Therefore, in the following, the position (equivalent amount) is described by “Θ” having no distance dimension, and the n-th order differential amount by the time “t” is represented by “Θ^(N)Is defined. For example, "Θ⁽¹⁾”Represents speed, and“ Θ⁽²⁾Represents acceleration. Therefore, for each coordinate axis of the TN characteristic diagram, the torque axis is represented by “Θ⁽²⁾”And the speed axis is“ Θ⁽¹⁾]. In short, one coordinate axis in the characteristic diagram is an axis proportional to acceleration, and the other coordinate axis is an axis proportional to speed.
[0042]
In the figure, Θ⁽²⁾The first quadrant (Θ⁽²⁾> 0;⁽¹⁾> 0) and the second quadrant (Θ⁽²⁾<0; Θ⁽¹⁾> 0). In other words, the characteristic line shown in the first quadrant shows the characteristics in the acceleration region, and the characteristic line shown in the second quadrant shows the characteristics in the deceleration region.⁽¹⁾Having symmetry about an axis is not essential. ).
[0043]
As shown, the characteristic line shown in the first quadrant is composed of line segments connecting the following points.
[0044]
・ Point P0 (0, 0)
・ Point P1 (Θ⁽²⁾ _max, 0)
・ Point P2 (Θ⁽²⁾ _max, Θ⁽¹⁾2)
・ Point P3 (Θ⁽²⁾3, Θ⁽¹⁾ _max)
・ Point P4 (0, Θ⁽¹⁾ _max)
Further, the characteristic line shown in the second quadrant is composed of line segments connecting the following points.
[0045]
・ Point P4 (0, Θ⁽¹⁾ _max)
・ Point P5 (-Θ⁽²⁾3, Θ⁽¹⁾ _max)
・ Point P6 (-Θ⁽²⁾ _max, Θ⁽¹⁾2)
・ Point P7 (-Θ⁽²⁾ _max, 0)
・ Point P0 (0, 0)
Note that when a line segment connecting the point PX (X = 0 to 7) and the point PY (Y = 0 to 7) is described as “LXY”, the line segments L01 and L70 are represented by Θ.⁽²⁾Are located on the axis, and the line segments L12 and L67⁽¹⁾A line segment parallel to the axis. The line segments L23 and L56 are inclined line segments having a constant inclination, respectively, and the line segments L34 and L45 are Θ⁽²⁾A line segment parallel to the axis.
[0046]
Point P11 (Θ⁽²⁾ _MAX, 0) is an extension of line segment L23.⁽²⁾The point of intersection with the axis is shown. Point “P” indicates an arbitrary operating point on the characteristic line L.
[0047]
In the characteristic line shown in this example,⁽¹⁾From the symmetry about the axis, the point P1 and P7, the point P2 and P6, the point P3 and P5 have a positional relationship corresponding to each other across the velocity axis, and the inclination (gradient) of the line segment L23 is described as "A". It is clear that the inclination of the line segment L56 is "-A".
[0048]
In the third and fourth quadrants in the characteristic diagram, the directions of the velocities are only reversed, but are dynamically symmetric. For example, in the case of head seek control, when the head movement from the inner periphery to the outer periphery of a disk-shaped recording medium is expressed as a trajectory from the first quadrant to the second quadrant, the head moves from the outer periphery to the inner periphery. Can be expressed by a trajectory from the third quadrant to the fourth quadrant. Therefore, substantially the same control is performed except for the difference in the direction, and only the trajectories in the first quadrant and the second quadrant will be described below.
[0049]
First, the mathematical expression for the characteristic line in the first quadrant of FIG. 2 is as follows.
[0050]
(Equation 1)

[0051]
(Equation 2)

[0052]
[Equation 1] indicates that the line segment L12 has a constant acceleration “Θ” from the point P0 to the point P2.⁽²⁾ _maxIs shown. [Equation 2] indicates that the line segment L23 has the slope “(Θ⁽¹⁾ _max−Θ⁽¹⁾2) / (Θ⁽²⁾3-Θ⁽²⁾ _max)) Is represented by a linear expression.
[0053]
These equations are differential equations with respect to the time t with respect to 、, and therefore, an analytical solution can be obtained by solving them. The result is as follows.
[0054]
(Equation 3)

[0055]
(Equation 4)

[0056]
In these, the time “T2” indicates the time when the operating point P passes through the point P2 starting from the point P0, and the time “T3” indicates the time when the operating point P reaches the points P3 and P4 starting from the point P0 ( (The time when the speed reaches the peak). “Exp (X)” indicates an exponential function of the variable X, and “ln (X)” indicates a natural logarithmic function of the variable X.
[0057]
The fact that the function Θ (t) of time t is proportional to the square of t in Equation 3 is apparent from the fact that the acceleration at the line segment L12 is constant. [Equation 4] can be solved by, for example, using the Laplace transform method. (If Θ (s) after Laplace transform is expanded into a partial fraction sum and inverse Laplace transform is performed, , Θ (t) is obtained.)
[0058]
For the second quadrant,⁽¹⁾A mathematical expression can be easily obtained by replacement in consideration of symmetry with respect to the axis (the description thereof will be omitted).
[0059]
Obviously, if this analytical solution is used directly, a command profile of the phase (or position) obtained from the TN characteristic can be generated, but this method requires considerable computational power. Therefore, in order to be able to generate a command profile required for control without directly using an analytical solution, in the above example, [Equation 1] and [Equation 2] are expressed as Θ⁽²⁾Summarize in the expression about.
[0060]
(Equation 5)

[0061]
In the above equation, i) is the same as Equation 1, but ii) is 、⁽²⁾Θ⁽¹⁾Has a linear function relationship with. That is, Θ⁽²⁾Is "AΘ⁽¹⁾"And the constant term" Θ⁽²⁾ _MAX(Note that the subscripts “MAX” and “max” are distinguished by uppercase and lowercase letters.) Note that the constant “A” represents the slope, but in the relationship with FIG. 2, the acceleration axis is taken on the horizontal axis and the velocity axis is taken on the vertical axis. Note that the definition (the ratio of the vertical axis to the horizontal axis) is reversed. Also, "Θ⁽²⁾ _MAX'' As can be seen from the expression Θ⁽²⁾接 at the point P11 where the extension of the line segment L23 intersects the acceleration axis.⁽²⁾Indicates a value.
[0062]
[Expression 5]⁽²⁾Equation (2) can be expressed as "Ａ⁽²⁾＝ A ・ Θ⁽¹⁾+ B "(A and B are constants. For example, when A = 0, B = Θ⁽²⁾ _maxWhen A indicates the inclination of the line segment L12, B = Θ⁽²⁾ _MAXIt is. ) Can be expressed collectively. FIG. 3 is a block diagram showing this as a transfer function display by analog representation in a continuous system.
[0063]
In other words, this is an example of the configuration of the command value generating means 7 (included in the command value generation unit 5a) for generating a command profile, which has a configuration corresponding to the above-described mathematical expression, and includes the following elements. (The numbers in parentheses indicate the signs.)
[0064]
.Addition element (8)
・ First integral element (9)
A second integral element (10)
.Multiplication element (11)
[0065]
The acceleration input indicated by “dU” (corresponding to the contact piece of the acceleration axis) is sent to the addition element 8, where it is added to the input from the multiplication element 11, and then added to the second input element 8. 1 to the integration element 9. Then, the output after passing through the integration element is sent to the second integration element 10 arranged at the subsequent stage and to the multiplication element 11.
[0066]
In the multiplication element 11, a coefficient corresponding to the above-mentioned slope (gradient) with respect to the characteristic line (this is referred to as “1 / dA”) is designated according to the position of the operating point on the characteristic line. That is, in order to send the result of multiplying the output of the first integration element 9 by the coefficient to the addition element 8, the multiplication element 11 is disposed on the feedback path from the first integration element 9 to the addition element 8. ing.
[0067]
Note that the addition element 8 performs an operation including subtraction (addition of a negative value) as can be seen from the fact that the coefficient “1 / dA” in the multiplication element 11 may take a negative value.
[0068]
After passing through the addition element 8, 加 算⁽²⁾Is obtained, and through the integration element 9 Θ⁽¹⁾, And further through the integration element 10, Θ is obtained.⁽²⁾Formula for に つ い て⁽²⁾= DU + Θ⁽¹⁾/ DA ". Therefore, in the correspondence relationship with the above mathematical expression, “dU” is “Θ⁽²⁾ _MAXAnd "1 / dA" corresponds to "A" (both are in a reciprocal relationship, but this is based on the definition of a mathematical expression and is not an essential problem).
[0069]
In this configuration⁽²⁾, Θ⁽¹⁾, Θ, each command profile can be generated, and in this case, the value of the acceleration input dU and the value of the inclination dA are set to Θ.⁽¹⁾It can be seen that the trajectory of the movement of the operating point P along the characteristic line L in FIG. That is, since the characteristic line relating to the control target includes a line segment (linear function relationship) between the acceleration axis and the speed, the inclination (or gradient) and the acceleration input of the line segment are determined by the movement amount ( For example, it is necessary to provide the values in accordance with the moving distance, the rotation angle, and the like. In this example, the component lines of the characteristic line may be specified as follows (see FIG. 2).
[0070]
(1) Range from point P0 to P2 via P1
dU = Θ⁽²⁾ _max, 1 / dA = 0
(2) Range from point P2 to P3
dU = Θ⁽²⁾ _MAX= Θ⁽²⁾ _max−A ・ Θ⁽¹⁾2, 1 / dA = A
(3) Range from point P3 to P4
dU = 0, 1 / dA = 0
(4) Range from point P4 to point P6 via point P5
dU = -Θ⁽²⁾ _MAX= − (Θ⁽²⁾ _max−A ・ Θ⁽¹⁾2), 1 / dA = -A
(5) Range from point P6 to point P7
dU = -Θ⁽²⁾ _max, 1 / dA = 0
(6) Range from point P7 to P0
dU = 0, 1 / dA = 0
[0071]
In addition, "Θ⁽²⁾ _MAXIndicates the value of the tangent at which the extension of line L23 intersects the acceleration axis, and "-Θ⁽²⁾ _MAXIndicates the value of the contact piece at which the extension of the line L56 intersects the acceleration axis. When the acceleration axis is set to the vertical axis, the slope of the line segment L23 is “A” (> 0), and the slope of the line segment L56 is “−A” (<0).
[0072]
In this way, if the values of dU and 1 / dA are specified and switched for each of the characteristic line segments, the fastest command profile along the given characteristic line can be generated. Then, the command value generating means 7 in FIG.⁽²⁾From⁽¹⁾, Θ, and has a configuration in which two integral elements are connected in cascade. After dU passes through the first-stage integral element 9, a multiplication element having a coefficient corresponding to the above-mentioned gradient (gradient) is obtained. A feedback loop is formed by adding the output via 11 to dU.
[0073]
In actual control, in order to adopt a form of a discrete-time system, calculation is performed in a difference format using Ts (servo sampling time) as a unit of time. In this case, however, only four arithmetic operations are required, and complicated calculations and procedures are performed. Not required (program processing is relatively simple and the amount of generated code is small).
[0074]
As described above, the operating point represents the motion state of the object, and when this moves along the characteristic line, the amount of movement (or position) “Θ (t)” is expressed by Equation (3). , [Equation 4], the operating point P does not always return to the point P0 after passing through all of the points P2 to P6 on the TN characteristic line. That is, when the command value of the total movement amount (hereinafter, referred to as “ΔΘall”) is small, there is a situation where the vehicle shifts to deceleration during acceleration, and the maximum speed allowed in the servo system is limited. For this reason, when the total movement amount ΔΘall is very large, there is a situation in which it is necessary to stay at the point P4 in FIG. 2 for a while and maintain the state.
[0075]
For example, the point P12 shown in FIG. 4 is located between the point P1 and the point P2 in the line segment L12, and when the total movement amount is relatively small, the operating point P moves from the point P0 to the point P12. Until the head reaches, after the acceleration control related to the head movement is performed, the head moves to the symmetric point (P67) corresponding to the point P12 on the line segment L67, and the head stops at the point P0 through the deceleration control. I do.
[0076]
Further, the point P23 is located between the points P2 and P3 in the line segment L23, the total movement amount is set to a medium level, and the operating point P passes through the point P2 but reaches the point P3. When shifting to the deceleration control, after the acceleration control relating to the head movement is performed until the operating point P reaches the point P23 from the point P0, the symmetrical point corresponding to the point P23 on the line segment L56 ( By shifting to P56), the head section stops at point P0 through deceleration control.
[0077]
Therefore, it can be seen that the control operation in which the operating point passes through the points P1 to P7 in order from the point P0 and returns to the point P0 again on the characteristic line has a unique total movement amount corresponding thereto. In other words, when it is desired to move the object with a further movement amount, it is essential to maintain the state at the point P4, and the longer the time of the maintenance, the larger the total movement amount ΔΘall.
[0078]
In the above control method, for example, the TN characteristic line includes a line segment (linear function relationship) between the acceleration axis and the velocity axis, and the inclination (including zero) and the acceleration input of the line segment are determined. , A command profile can be generated by giving the command profile according to the movement amount related to the head seek. Specifically, the moving amount or position 移動 and speed Θ⁽¹⁾The operation shown in FIG. 3 is completely equivalent to solving the differential equation by designating the values of dU and 1 / dA in accordance with the promises shown in the above (1) to (6) while referring to both information. (Acceleration is obtained by adding an acceleration input to the product of the slope of the line segment and the speed, and a calculation is performed to obtain the speed by first-order time integration of the acceleration.) In other words, this is exactly the same as solving the differential equations shown in Equations 1 and 2 under the boundary condition of the TN characteristic line.
[0079]
Θ⁽²⁾The algorithm and the processing procedure of the above-described control method in which the designation of the inclination or the acceleration input is switched according to the conditions are summarized and shown as a state transition diagram (a state diagram relating to the command value generating means 7). FIG. 5 shows the result.
[0080]
It consists of nine states (S1 to S9), and the meanings of points P0 to P7 (see FIG. 2), P12, P67, P23, and P56 (see FIG. 4) shown in the respective frames are as described above. The arrow “→” in the frame indicates the moving range of the operating point P on the characteristic line. Inequalities attached to arrows outside the frame (indicating a transition from one state to another state) indicate conditional expressions for transition.
[0081]
The designation of dU and 1 / dA in each state is as follows.
[0082]
(S1) “idling state”: dU = 0, 1 / dA = 0
(S2) “P0 → P1 → P2”: {dU = Θ⁽²⁾ _max, 1 / dA = 0
(S3) “P2 → P3”: {dU = Θ⁽²⁾ _MAX, 1 / dA = A
(S4) “P3 → P4”: dU = 0, 1 / dA = 0
(S5) “P4 → P5 → P6”: {dU = −Θ⁽²⁾ _MAX, 1 / dA = -A
(S6) “P12 → P67 → P7”: dU = −dU, 1 / dA = 0
(S7) “P23 → P56 → P6”: dU = −dU, 1 / dA = −A
(S8) "P6 → P7": {dU =-}⁽²⁾ _max, 1 / dA = 0
(S9) “P7 → P0”: ＵdU = 0, 1 / dA = 0, Θ = ΔΘall
[0083]
The transition to each state is first started from the idling state (initial state or standby state) of S1, and when returning to the point P0 in S9, the state returns to the S1 state again. “DU = −dU” is not an equality equation, but indicates that the sign is inverted and assigned (switching of sign).
[0084]
The conditional expression for the transition is as follows.
[0085]
Shift from (S1) to (S2): “Δθall> 0”
Shift from (S2) to (S3): “Θ⁽¹⁾≧ Θ⁽¹⁾2 "
Shift from (S2) to (S6): “Θ ≧ ΔΘall / 2”
Shift from (S3) to (S4): “Θ⁽¹⁾≧ Θ⁽¹⁾ _max"
Shift from (S3) to (S7): “Θ ≧ ΔΘall / 2”
Shift from (S4) to (S5): “Θ ≧ ΔΘall / 2”
Shift from (S5) to (S8): “Θ⁽¹⁾≤Θ⁽¹⁾2 "
Shift from (S7) to (S8): “⁽¹⁾≤Θ⁽¹⁾ _max"
Shift from (S8) to (S9): “Θ⁽¹⁾≦ 0 ”or“ Θ ≧ ΔΘall / 2 ”
Shift from (S6) to (S9): “Θ⁽¹⁾≦ 0 ”or“ Θ ≧ ΔΘall / 2 ”
[0086]
Refer to FIG. 2 for the meaning of the symbols. Further, from the above description, the relationship between the transition to each state and the dU or 1 / dA specified at that time is clear. For example, in the characteristic line of FIG. Briefly describing a case where a trajectory that returns to the point P0 after passing through all of P1 to P7 is briefly described, the process proceeds from S1 to S2, S3, S4, S5, S8, and S9, and returns to S1. Therefore, the above items (1) to (6) regarding the specification relating to dU and 1 / dA correspond to S2 to S5, S8, and S9, respectively.
[0087]
The description so far relates to an algorithm for generating the fastest or shortest command profile for a given TN characteristic.
[0088]
Next, with respect to the TN characteristics, the relationship between the movement amount (this is described as “ΔΘ”) and the movement time (this is described as “ΔT”) will be described. For convenience of description, it is assumed that the axis is symmetric with respect to the velocity axis, which indicates that the acceleration part and the deceleration part are symmetric with respect to the speed command profile.)
[0089]
From the dimensional analysis, the relationship expressed by the following equation is established between the movement amount and the movement time.
[0090]
(Equation 6)

[0091]
(Equation 7)

[0092]
Note that “C” in the above equation₁”,“ C₂Is a proportionality constant (dimensionless).
[0093]
In these equations, if Θ is not a phase angle but a quantity having a dimension of distance (for example, position), for example, for the right-hand side of Expression 6, a dimension (length [length [ L] squared and time [T] raised to the power of "-2", equal to the dimension of acceleration (length [L] raised to the power of 1 and time [T] raised to the power of "-2"), It can be seen that it has a dimension of length [L] like the left side. Similarly, for the right-hand side of [Equation 7], the dimension corresponding to the speed (the first power of length [L] and the time [T] to the "-1" power) is calculated as the dimension of acceleration (length [L] ] And the time [T] raised to the power of "-2"), and has a time [T] dimension like the left side. Thus, the validity of each expression is confirmed from the dimensional analysis.
[0094]
Now, consider a scaling operation for increasing the moving time ΔT several times while keeping the moving amount ΔΘ constant. This is in order to meet the demand for intentionally increasing the seek time in order to reduce the power consumption of the VCM.
[0095]
To multiply the movement time ΔT by “1 / α” without changing the movement amount ΔΘ (“α” indicates a parameter for time axis scaling), α is squared for acceleration, and speed is It is clear from the following equation that the value should be multiplied by α.
[0096]
(Equation 8)

[0097]
(Equation 9)

[0098]
That is, as can be easily understood from the fact that acceleration has a dimension of the power of “-2” with respect to time and that of velocity has a dimension of the power of “−1” with respect to time, in the equation (8), α Does not change because the squares of are canceled out. On the other hand, in the equation (9), “1 / α” is obtained from the square of α appearing in the numerator on the right side and α appearing in the denominator. Therefore, the moving time ΔT becomes 1 / α.
[0099]
As for the value of α, the movement time (seek time) increases when “0 <α ≦ 1”, and the movement time decreases when “1 <α”. In the present invention, the main purpose is to increase the movement time required for the seek operation, and it is important that the movement time is variably controlled by being specified by the value of the parameter related to the time axis extension. Therefore, in the following description, by redefining the above “1 / α” as “α” again, it is assumed that the movement time becomes longer in the case of “α> 1”. It is easy to understand intuitively.) In this case, the product of the power consumption required for the seek operation of the head and the moving time is defined as a function of the parameter α (a decreasing function for an increase in the α value).
[0100]
As described above, when it is desired to freely increase the movement time (or to reduce the movement time within an allowable range), it is possible to easily cope with the change of the scale of the acceleration axis or the speed axis, and to generate the command profile. No significant changes have to be made to the algorithm. For example, regarding the coordinate value parameter of the point “Pi” (i = 1 to 7) defining the shape of the TN characteristic line shown in FIG.²A new point "P"^*If “i” (i = 1 to 7) is calculated and set, the movement time ΔT can be freely changed by changing the TN characteristics. Of course, these scaling operations are mathematically equivalent to performing a time-axis scaling operation on the analytical solution of the differential equation described above, but can be dealt with only by changing the characteristics, that is, by changing the parameter values. It is convenient.
[0101]
In the above description, for the sake of convenience, symmetry with respect to the speed axis has been assumed in the TN characteristic diagram, but the above method can be applied without any problem even when the TN characteristic line is asymmetric with respect to the speed axis. .
[0102]
Further, the algorithm according to the above control method can cope with the control of reversing the moving direction and the rotating direction of the controlled object only by changing the speed sign (positive or negative). For example, when the head is moved in the direction from the inner circumference to the outer circumference with respect to the disk, and conversely, when the head is moved in the direction from the outer circumference to the inner circumference, the positive and negative of the speed on the TN characteristic are different in each case. , The above algorithm can be used as it is (thus, there is no need to change the algorithm according to the direction of speed control).
[0103]
The features of the above control method can be summarized as follows in a bulleted list.
[0104]
-To generate a command profile (hereinafter, referred to as a "TN characteristic profile") according to a characteristic line (limit characteristic line) specified by the control target, so as to maximize the performance of the driving source and the driving mechanism. What can be done. This is due to the use of an algorithm capable of generating a more general command profile, not limited to a well-known triangular speed command profile.
[0105]
-By extending the movement time (seek time) using the time axis extension parameter, it is easy to respond to power savings and greatly contribute to the effect of reducing power consumption.
[0106]
-The algorithm for generating the command profile based on the characteristic line is clear, and the load on the calculation processing is small.
[0107]
-It should be able to flexibly respond to design changes and changes in the drive source capability. This is because it can be dealt with by changing the coordinate value parameter relating to the TN characteristic or the coordinate axis scale in the TN characteristic diagram.
[0108]
【Example】
Hereinafter, an example of an embodiment in which the present invention is applied to an HDD as a recording / reproducing device will be described. In this example, an MS-DOS (trademark of Microsoft Corporation) compatible FAT (File Allocation Table) file system will be described as a format for managing files on a disk-shaped recording medium (in the application of the present invention). Of course, since it does not depend on the file system, it can support various formats.)
[0109]
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of an information processing system including an HDD and its host device (control device, computer, and the like).
[0110]
The HDD 12 is provided with rotating means 14 for a magnetic recording medium (magnetic disk) 13, and a motor (spindle motor) is used as a drive source 15. Further, a head unit 16 for writing and reading data to and from the magnetic recording medium 13 and a driving mechanism 17 thereof are provided, and a motor (VCM) is used as a driving source 18.
[0111]
The drive control of the drive sources 15 and 18 is performed according to a control signal from the servo control unit 19.
[0112]
A data channel section 21 and a disk control section 22 are provided as signal processing means 20 for transferring data to and from the head section 16.
[0113]
The data channel unit 21 performs a recording and encoding process for writing an information signal to the magnetic recording medium 13, and converts a processing result into a digital bit sequence suitable for characteristics of a recording and reproducing system. . At the time of reproduction, the reproduction signal read from the magnetic recording medium 13 is subjected to conversion reverse to the conversion at the time of recording, and is also subjected to error detection and error correction processing.
[0114]
The disk control unit 22 is provided to perform data management on the magnetic recording medium 13, exchanges data and necessary information with the data channel unit 21, or exchanges data with the servo control unit 19. Information necessary for rotation control of the magnetic disk, seek operation of the head, and the like are transmitted to each other. The disk control unit 22 and the servo control unit 19 correspond to the control unit 5 described above.
[0115]
The storage unit 23 includes a buffer memory provided for temporarily storing data.
[0116]
The interface unit (hereinafter abbreviated as “I / F unit”) 24 with the host device, for example, when connected to a computer device or the like, is a SCSI (small computer / system / interface) controller or an IDE (intelligent drive electronics). ) It is configured using a controller or the like.
[0117]
A command (command) from the host device 25 is sent to the HDD 12 via the I / F unit 24, and data and parameters are exchanged between the host device 25 and the I / F unit 24. For example, when the I / F unit 24 receives a command issued from the host device 25, the instruction content of the command is transmitted to the disk control unit 22.
[0118]
6 shows only a CPU (central processing unit) 26 as a control center and a storage unit 27 (having a system memory for storing system data including management information and the like). (That is, it does not matter if the configuration is other than these).
[0119]
A plurality of tracks are formed concentrically on the recording surface of the magnetic recording medium 13, and each track is divided into a plurality of fixed-length sectors. Each track is provided with a track identification number (track number starting from 0) along the direction from the outermost circumference to the innermost circumference of the magnetic disk.
[0120]
In a hard disk, logical addresses are continuously allocated and arranged from the outer circumference to the inner circumference of the disk. Therefore, the time series data is sequentially recorded from the track on the outer circumference side to the track on the inner circumference side.
[0121]
Also, in the HDD, the CAV (Constant Angular Velocity) method is adopted, giving priority to the access speed to the disk. Recently, in order to further increase the recording capacity, a method is used in which the recording area is divided into a plurality of zones from the outer periphery to the inner periphery of the disk, and the number of sectors per track is changed for each zone. That is, a method (so-called zone bit recording) is employed in which the number of sectors per track is increased toward the outer periphery of the disk, the recording frequency is variably controlled, and data is efficiently packed. Therefore, in this case, since the data transfer rate changes depending on the position of the disk in the radial direction, the data transfer rate is greatly different between the outer circumference and the inner circumference of the disk.
[0122]
Next, the operation of reading and writing data in the HDD will be briefly described.
[0123]
FIG. 7 illustrates a simplified configuration (disk layout) of the FAT file system.
[0124]
The system area is composed of three types of areas, and the boot data area stores data defining the structure of the disc.
[0125]
Information indicating the state of the cluster is recorded in the FAT area. For example, the meaning of the set value (hexadecimal notation) in a 16-bit FAT is as follows.
[0126]
“0000h” = indicating that the corresponding cluster is in the “free” state
“0002h to FFF6h” = indicates that the corresponding cluster is in the “assigned” state (the value means the next cluster number).
・ Indicates that “FFF7h” = “defective cluster”
“FFF8h to FFFFh” = indicates that the corresponding cluster is in the “assigned” state (the value means the end of file (EOF)).
[0127]
Further, file management information is recorded in the directory area. Further, a directory area can be configured in the data area. The structure of the directory entry includes the following items.
[0128]
・ File name (base name) → 8 bytes
・ Extension → 3 bytes
・ Attribute 1 → 1 byte
• Reserved area → 10 bytes
・ Recording time → 2 bytes
・ Record date and time → 2 bytes
・ (Head) cluster number → 2 bytes
・ File length → 4 bytes.
[0129]
“Sector” is the minimum unit for recording data (usually set to 512 bytes). In the disk operating system (DOS) shown in this example, two recording units of “logical sector” and “cluster” are used. I use it to manage the HDD. The logical sector number is represented by a continuous number with the start of the drive being 0 sector, and the relationship between the logical sector number and the physical address (surface number, track number, sector number) is expressed by the following equation. Become like
[0130]
"Logical sector number = number of sectors per track x (surface number + number of surfaces x track number) + sector number-1"
[0131]
On the other hand, a cluster is composed of a plurality of logical sectors, and is a unit for specifying a file position by FAT (File \ Allocation \ Table). The size of the cluster must be a power of 2 (= 2 ＾ n = 1, 2, 4, 8, 16,...) Of logical sectors. Note that the cluster number is represented by a serial number with the head of the file area being “2”.
[0132]
In the data area, the data body of the file and the information of the subdirectory are divided and recorded in cluster units. Therefore, the minimum size of a file is one cluster.
[0133]
The file access procedure is briefly described as follows.
[0134]
First, the basic flow of file reading is shown below.
[0135]
(1) Specify the execution file name
(2) Search for a file name in the specified directory (directory search)
(3) When a file is found, the FAT is accessed according to the specified value of the head FAT.
(4) Check the value of FAT, and if it is not EOF (end of file), read a file for one cluster size and move the head to the next designated FAT position
(5) The process of (4) is repeated until the EAT is reached, and when the FAT position becomes the EOF, the file reading ends.
[0136]
More specifically, referring to FIG. 7, the file information in the directory area indicates that the FAT of the first cluster is “1234h”. I see. It contains "1235h", which indicates that the data is continuing. The FAT address position to be connected next can be determined by looking at the stored value of the FAT address “1235h” (in this example, “1236h”). Hereinafter, when the same processing is performed, the FAT address reaches “1240h”. Since the location indicated by the address contains EOF as a data value, this is the final position of the file (“File 1”).
[0137]
Next, a file writing procedure will be described.
[0138]
First, in order to detect the writing position of the file, the FAT area is searched in order from the start address (search for a free area). In other words, the value “0000h” indicating an empty cluster is searched from the first cluster, and the address detected first becomes the write position information. By continuing this search, write operations are sequentially performed (the difference from the above-described file read operation is that a chain of clusters already allocated to the FAT area is linked so that the written file can be searched for later). Need to be recorded and managed.)
[0139]
By using the above FAT file system, for example, even when data of a stream (hereinafter, referred to as “AV stream”) relating to video information and audio information is recorded on a disc, data of an arbitrary time length is converted into a file. By registering a file in the directory area, the head position of the file can be searched. Further, data can be reproduced based on the linked address information (the above-mentioned “0002h to FFF6h”) recorded in the FAT area. Thus, it can be seen that recording and reproduction of stream data can be performed even by using the FAT system.
[0140]
After the system part such as the operating system is loaded, data of the system area (FAT, directory) on the disk is read and written into the system memory area constituting the storage unit 27 in the host device 25. This is to obtain in advance management information and the like necessary at the time of issuing a command. For example, when issuing a file read command, the host device 25 sets the FAT entry number of the directory (the head of the file). The cluster address) and the transfer length are transmitted to the HDD 12 as parameters. As described above, the read / write control is performed by the host device based on the information of the FAT and the directory.
[0141]
Next, a defect compensation process for the hard disk will be described.
[0142]
Two types of defect compensation schemes, "slip alternation" and "skip alternation" are known, and slip alternation is applied to initial defects. That is, when the error correction processing unit finds a defective sector in the disk inspection process performed at the time of factory shipment, the sector is skipped and the next sector is used instead (without reading the data of the defective sector without reading the data of the defective sector). The defect is compensated for by reading the next sector and substituting the sector).
[0143]
Also, skip replacement is adapted for secondary defects. In other words, in the processing for a defective sector that has occurred after the factory shipment, a spare area previously allocated on the disk is used as a substitute sector.
[0144]
Therefore, in the processing for the initial defect (primary defect processing), the speed (access speed) is reduced only by the rotation waiting time for one sector, but the secondary defect processing requires time for seeking to the spare area. Therefore, the degree of speed degradation becomes a problem.
[0145]
FIG. 8 is a diagram for explaining a signal flow in a main part of the HDD 12.
[0146]
A buffer memory 23a is provided between an I / F unit 24 and an access control unit (including a magnetic head or the like) 28 for recording and reading data on and from the magnetic recording medium 13. Is temporarily stored in the memory. For example, the data from the I / F unit 24 is stored in the buffer memory 23a, and the data is read out and recorded on the magnetic recording medium 13 through the channel (data channel) of the access control unit 28.
[0147]
The address conversion unit 29 receives, for example, a logical address from the I / F unit 24 and converts the logical address into a physical address, and is in charge of address processing necessary for defect compensation.
[0148]
The defect list (defect sector position management list) 30 relating to the magnetic disk is normally recorded on the innermost circumference of the disk. When the system is started and the HDD is started, the information of the defect list is stored in the disk control unit 22. Is transferred to the memory.
[0149]
The physical address of the defective sector and the physical address of the substitute sector are recorded in the secondary defect list. Therefore, when a write control or read control command is issued, the address conversion unit 29 refers to this list when converting a logical address into a physical address, and removes a defect from a secondary defect. By converting the physical address of the sector to the physical address of the replacement area, replacement processing can be performed.
[0150]
Next, a specific application of the present system will be described below with an example of an image capturing and recording device such as a portable camera.
[0151]
When recording video data and audio data on an HDD and reproducing such data, a sufficient transfer rate must be ensured, but the transfer rate of a hard disk is basically It is determined by the diameter, number of rotations, and linear recording density. For example, in a device using a 3.5-inch or 2.5-inch disk, the transfer speed is about several hundred Mbps (bit per second), which is sufficient for recording and reproducing video data and audio data. Value. In addition, it is possible to sufficiently cope with a request to simultaneously record or reproduce two types of files on a disk.
[0152]
However, an HDD using a 1.0-inch or 1.8-inch disk has a transfer speed of about several tens Mbps, which is about one digit lower than that of the above-mentioned HDD.
[0153]
For example, the transfer rate is 29 Mbps in the DV (Digital Video) method, 15 Mbps in the MPEG2 (Moving Picture Experts Group Group Phase) method, and the low bit rate AV data stream is music data or MPEG1 (Moving Picture Editor). It is 1.5 Mbps in the Phase 1) system.
[0154]
The factors that determine the transfer speed include the access speed or the access time (the sum of the seek time and the rotation waiting time). In addition, it is necessary to consider retry processing, alternative processing, and the like. , A speed several to ten times faster than that of the AV data stream.
[0155]
The present system is suitable for application to a device requiring low power consumption operation such as a portable device (camera device or the like), for example, for recording and reproducing an AV stream using a small-diameter hard disk. Yes, the seek speed can be set in accordance with the bit rate of the AV stream, or the seek speed can be controlled in accordance with the processing to reduce the power consumption when a seek occurs.
[0156]
First, the processing at the time of recording will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
[0157]
In step S1 of FIG. 9, the address of a free cluster is detected by a data search on the storage unit 27 (system memory area) of the host device 25, and the process proceeds to the next step S2.
[0158]
When the host device 25 issues a data write command, address and transfer length data are added as parameters of the command. At this time, in the present system, the seek speed is defined according to the bit rate of the target data (such as AV stream data).
[0159]
Generally, the seek speed can be specified to any value within an allowable range according to the bit rate. However, in the following description, two types of seek speeds corresponding to the level of the bit rate are defined and used. I do. For example, it is assumed that a low-speed seek is declared for low-bit-rate data, and a seek operation is performed at a speed lower than the maximum speed allowed in the head seek system. Also, it is assumed that a high-speed seek is declared for high-bit-rate data, and the seek operation is performed at the maximum speed permitted by the head seek system or at a higher speed than in the case of the low-speed seek.
[0160]
When defining the seek speed, it is preferable to use the seek speed properly depending on whether or not a secondary defect has occurred (detected). That is, both a normal seek speed when no secondary defect is detected and a seek speed when a secondary defect is detected are set.
[0161]
In step S2, after the command code relating to the write command from the host device 25, the address, the data transfer length, the seek speed, and the like are input to the I / F unit 24 of the HDD 12, the process proceeds to the next step S3, where the secondary Determine the occurrence of defects.
[0162]
That is, when setting the head position for the sector indicated by the specified address, it is determined whether or not the sector is a secondary defective sector. The process proceeds to S8, but if not, the process proceeds to the next step S4.
[0163]
In step S4, it is determined whether or not a seek is required. If a seek is required, the process proceeds to the next step S5. If not, the process proceeds to step S10 in FIG.
[0164]
In step S5, the necessity of performing high-speed seek is determined. That is, when a high-speed seek is required based on the data (mode value or the like) indicating the seek speed or the height thereof obtained in the previous step S2, the process proceeds to step S6, and the disk drive is performed by the high-speed seek operation. Move the head to the upper target position. If seek at high speed is unnecessary, the process proceeds to step S7, and the head is moved to a target position on the disk by a seek operation at a specified speed less than the maximum speed or at a low speed.
[0165]
In this example, two types of seek speeds are selectively used according to the bit rate of the AV stream.
[0166]
If a secondary defect is detected in step S3, the process proceeds to step S8, where the physical address of the defective sector is converted (replaced) to the physical address of the substitute sector.
[0167]
In the secondary defect replacement processing, it is necessary to perform a seek from the current position to the spare area. Therefore, a rotation waiting time is required until the target replacement sector is reached, and the head is returned to the original track. In this case, a seek operation takes place, so that the seek operation takes extra time. Therefore, it is desirable to perform a high-speed seek operation in order to minimize a sharp decrease in the transfer speed. That is, in the next step S9, a high-speed seek to the target position is performed to prevent an adverse effect on the transfer speed.
[0168]
As described above, in the process of recording data for an AV stream with a low bit rate, a high-speed seek operation is not required. Therefore, a normal seek operation is performed at a low speed, and a data for a high bit rate AV stream is recorded. In the case of performing recording or a seek operation that occurs at the time of the secondary defect replacement processing, it is preferable to perform the seek operation at high speed.
[0169]
From steps S6, S7, and S9, the process proceeds to step S10 in FIG. 10, in which data provided from the host device 25 is input to the HDD 12, and then, in the next step S11, the data is temporarily written to the buffer memory 23a. Then, the process proceeds to step S12, where the data is read from the buffer memory 23a at a predetermined timing, and the data is written to the position on the disk indicated by the designated address.
[0170]
When the data writing operation to the disk is completed, an interrupt is generated in the host device 25 in the next step S13, and in the next step S14, it is determined whether or not all the data has been written. If there is data to be processed, the process returns to step S1 to continue the series of procedures (S1 to S14) until the data processing is completed.
[0171]
When the data writing operation is completed, the process proceeds to step S15, where necessary information is written in the system memory area of the storage unit 27. That is, the recording process is completed after performing the directory or FAT entry process.
[0172]
Next, the processing at the time of reproduction will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
[0173]
In step S21 in FIG. 11, the head address of the file read out from the directory is detected by data search in the storage unit 27 of the host device 25. For example, when reproducing an AV stream file, the head address of the file (designated file) is detected from the directory. This is because an address and a specified transfer length are required as accompanying parameters when a read command is issued.
[0174]
In step S22, a read command for the designated file is issued, and a command code, an address, a data transfer length, a seek speed, and the like relating to the command are input to the I / F unit 24 of the HDD 12.
[0175]
The setting of the seek speed in accordance with the bit rate and the setting of the seek speed in accordance with the presence / absence of secondary defect compensation and the like are the same even when reading.
[0176]
If the position of the head is set for the sector indicated by the specified address, it is determined in step S23 whether the sector to be read is a secondary defective sector. Then, if a secondary defective sector is found, the process proceeds to step S28; otherwise, the process proceeds to the next step S24.
[0177]
In step S24, it is determined whether or not a seek is required. If a seek is required, the process proceeds to the next step S25. If not, the process proceeds to a step S30 in FIG.
[0178]
In step S25, the necessity of performing high-speed seek is determined. That is, if a high-speed seek is required based on the data indicating the seek speed or its height obtained in the previous step S22, the process proceeds to step S26, where the seek operation is performed at a high speed to the target position on the disk. Move the head. If the high-speed seek is unnecessary, the process proceeds to step S27, and the head is moved to the target position on the disk by a seek operation at a specified speed less than the maximum speed or at a low speed.
[0179]
If a secondary defect is detected in step S23, the process proceeds to step S28 to convert (replace) the physical address of the defective sector to the physical address of the substitute sector. Then, in the next step S29, a high-speed seek to the target position is performed.
[0180]
Note that the processing in steps S23 to S29 is the same as the processing described in steps S3 to S9 shown in FIG. 9 except for the purpose of reading the file.
[0181]
In steps S26, S27, and S29, when the head is set at the target position at the respectively specified seek speed, the process proceeds to step S30 in FIG. 12, and the data at the specified address is read. Then, in step S31, the data read from the disk is temporarily stored in the buffer memory 23a, and when preparation for transfer to the host device 25 is completed, an interrupt to the host device 25 is generated in step S32, and the data is output in step S33. Yes (transfer).
[0182]
Thereafter, the link address is searched from the FAT, and the above-described series of procedures (S22 to S35) are repeated until the end of file (EOF) is detected. That is, in step S34, the system memory area of the host device 25 is searched to detect the link address information based on the FAT, and in the next step S35, it is determined whether or not the end of the file has been reached. If the EOF is not detected, the process returns to step S22. If the EOF is detected, the process proceeds to step S36 to issue the last command and end the processing (note that the processing procedure for the last command is performed). Is the same as the procedure shown in S22 to S33, and the description thereof is omitted.)
[0183]
In the above description, the seek speed is set for each command (write command or read command) issued by the host device 25, and the seek operation of the head is performed according to the seek speed. However, the present invention is not limited to this. The seek speed may be arbitrarily set for each file. For example, in the case of a file read command, at least a read command code, a transfer length, and a start address are required, but a dedicated bit for setting a seek speed is prepared, and the meaning of the bit value is provided. By giving (for example, 1: low speed, 0: high speed), variable setting of the seek speed can be designated at the time of file operation.
[0184]
It is also possible to set a uniform seek speed for all files. For example, the seek operation at the time of file operation may be performed using the set value (designated value, selected value, etc.) of the seek speed by the user operation.
[0185]
In addition, in a write process to a recording medium, a seek operation that occurs when a process of writing system data (FAT, directory) is performed after the data recording process is completed (see step S15 in FIG. 10). It is similarly possible to arbitrarily define and set the speed for.
[0186]
Further, when performing data transfer copying, high transfer speed is required. In this case, it is possible to easily cope with this by setting a high seek speed value when issuing a command ( For example, when performing a dubbing process or the like in step S25 of FIG. 11, the process may proceed to step S26 to perform a high-speed seek operation.)
[0187]
Next, profile generation according to seek operation control will be described.
[0188]
In the seek control of the head in the conventional HDD, the main focus is on how to reduce the seek time, and various algorithms for that purpose have been proposed.
[0189]
However, in HDDs used by being mounted on portable devices and the like, it is more important to extend the life of a battery using a low-power product technology. Here, the “power product” (or power time product) is an amount ([joule]) obtained by multiplying power consumption W (having a dimension of [joule / hour]), which indicates energy consumption per unit time, by time. , And is represented by “WH” hereinafter. For example, the life of the battery is represented by the total energy consumption [unit: joules], which corresponds to “power consumption W × hour”.
[0190]
In this example, the seek speed can be set arbitrarily according to the situation, that is, if the fastest seek permitted in the head seek system is required, a profile that enables the fastest operation is generated, Further, for example, when the seek operation at the fastest speed is not required as in the case of performing data processing at a low data transfer rate, the minimum seek time (or speed) required for the process is obtained, and this time ( Or, a profile capable of performing a seek operation at a speed (or speed) is basically used.
[0191]
By using a TN characteristic profile based on the performance limit of a system including a VCM, a driver, and a mechanism (mechanical element) (hereinafter, referred to as a “servo system”) as a profile, the above items can be realized. The features are summarized as follows.
[0192]
The power product required for the seek operation can be reduced by extending the seek time by devising a TN characteristic (speed command) profile that allows operation control with the shortest seek time (the battery life can be extended). .
[0193]
-When high-speed seek is required, seek time should be reduced by performing seek operation according to the servo system's capacity limit.
[0194]
The speed command profile used for the purpose of reducing the electric power product should have a portion that accelerates or decelerates at an acceleration near or at the servo system's capacity limit, and a constant speed portion with a constant speed.
[0195]
The basic information of the seek operation is provided from the host system (the host device 25 in the example of FIG. 6) in the form of a command. Further, when a command related to the seek operation is sent to the HDD 12 in consideration of a data transfer rate, a secondary defect of the recording medium, and the like, the servo control unit 19 (see FIG. 6) of the HDD 12 determines the processing content of the command. Generate a corresponding profile (high-speed profile, low-speed profile, etc.).
[0196]
Hereinafter, a profile generation algorithm for reducing the power product in the low-speed mode (the control mode in which the seek speed is less than the highest speed) will be described (the highest-speed mode has already been described in the description of the TN characteristic profile described above). is there.).
[0197]
First, a description will be given of a triangular velocity profile as an example. The meanings of the symbols used below are as follows.
[0198]
"ΔΘ" = area drawn by the velocity profile (that is, the amount of movement)
“Tp” = time when the speed reaches a peak in the speed profile (peak speed arrival time)
"Tall" = travel time (for triangle speed profiles, the length of the base, equal to "2 Tp")
"Vp" = peak speed of the speed profile
・ "Θ⁽²⁾] = Acceleration in velocity profile (maximum acceleration is “Θ⁽²⁾max ”. )
The basic properties of the triangle velocity profile will be described.
[0199]
FIG. 13 is a diagram for describing a speed profile having an isosceles triangular shape, and an arrow “t” indicates a time lapse direction.
[0200]
The movement amount ΔΘ is equal to the area of the triangle, and the magnitude of the acceleration is equal to the absolute value of each of the inclinations of the two sides.
[0201]
(Equation 10)

[0202]
In the case of the triangular velocity profile, the acceleration is constant during the acceleration period or the deceleration period, and the movement amount changes.
[0203]
[Equation 11]

[0204]
That is, Vp and Tp are in a proportional relationship.
[0205]
The power product WH according to the triangular speed profile is obtained from the following equation when the inertia (or moment of inertia) of the entire motor unit including the VCM is described as “Jvcm” and the torque coefficient is described as “Kt”.
[0206]
(Equation 12)

[0207]
That is, WH is proportional to the peak speed Vp.
[0208]
Therefore, in order to fix the value of Δ を and reduce the value of WH, the following method can be used.
[0209]
(1) Decrease the value of the peak speed "Vp"
(2) Increase (increase) the value of the peak speed arrival time “Tp”
(3) Acceleration Θ⁽²⁾Reduce the value of.
[0210]
Note that (2) is apparent from “Vp · Tp = ΔΘ”, and (3) is easily understood from Equation (11).
[0211]
Therefore, in order to reduce the value of WH, the moving amount T is fixed, the moving time Tall is multiplied by α, and the peak speed Vp is reduced by a factor of α, that is, the parameter α (“α > 1 ”, the value of which indicates the time-axis elongation rate).
[0212]
When a new quantity generated by this operation is distinguished by adding “*” to the right shoulder of an existing symbol, the following equation is obtained.
[0213]
(Equation 13)

[0214]
FIG. 14 shows the situation.
[0215]
The arrow "t" indicates the direction of the passage of time, and as shown by the broken line in the figure, the lengths of Tp and Tall become α times in the time axis direction, and the value of the peak speed becomes “1 / α” times. And lower. (Therefore, there is no change in the movement amount itself.)
In this case, the power product is a value obtained by dividing the original WH by α, and it can be seen that it is reduced from the condition of α> 1 (time extension). This is apparent from the fact that while the movement time is multiplied by α, the acceleration corresponding to the current flowing through the motor unit is 1 / square of α.
[0216]
By the way, in the speed command profile shown by the broken line in FIG. 14, the magnitude of the acceleration is small (reduced to one-square of α) as compared with the speed command profile shown by the solid line. The abilities (including acceleration and deceleration abilities) of VCM and drivers are not fully utilized. That is, the maximum acceleration Θ allowed in the TN characteristic indicating the performance of the motor system.⁽²⁾Although the acceleration or deceleration at max is possible, the magnitude of the acceleration decreases with the time-axis extension operation.
[0219]
Therefore, the moving amount ΔΘ is kept fixed, and the moving time “Tall^*Is constant, the magnitude of the acceleration is the maximum acceleration 最大⁽²⁾A speed command profile having a constant speed portion (hereinafter, referred to as a “constant speed profile”) is adopted as max.
[0218]
FIG. 15 shows this state, and a trapezoidal speed pattern indicated by a dashed line indicates a constant speed profile. In the velocity profile shown by the solid line, the magnitude of the acceleration is the maximum acceleration Θ⁽²⁾max.
[0219]
That is, the constant speed profile includes the acceleration section, the constant speed section, and the deceleration section, and the seek operation is performed in the acceleration section and the deceleration section with the maximum acceleration value allowed in the head seek system or an acceleration value close to the maximum acceleration value. .
[0220]
The new quantity used for the constant velocity profile is represented by the following equation when "**" is added to the right shoulder of the existing symbol to distinguish it.
[0221]
[Equation 14]

[0222]
In the constant speed profile, the acceleration period (0 to Tp^**Acceleration)⁽²⁾max, Tp^**Becomes constant after the elapse of the deceleration period ("Tall^*-Tp^**"~ Tall^*), The acceleration is “−Θ⁽²⁾max ”.
[0223]
[Equation 14] is calculated by Vp^**, Tp^**Solving for gives the following equation:
[0224]
(Equation 15)

[0225]
It should be noted that in the first equation of the above equation, the sign of the root sign is negative.
[0226]
t = 0 to Tp^**The amount of movement between^**"Is as follows.
[0227]
(Equation 16)

[0228]
In addition, both sides of the first expression of Expression 15 are expressed as “Vp^*To obtain the following equation.
[0229]
[Equation 17]

[0230]
Here, β is defined by the following equation.
[0231]
(Equation 18)

[0232]
In addition, "Θ^{* (2)}= Θ⁽²⁾/ Α²"Θ⁽²⁾= Θ⁽²⁾max ”.
[0233]
Therefore, the power product “WH” in the constant speed profile^**Is the peak velocity Vp^**Is obtained from the proportional relationship with
[0234]
[Equation 19]

[0235]
That is, for the power product WH when the triangular velocity profile shown by the solid line in FIG. 15 is used, “α−√ (α²-1) is multiplied to reduce the value of the power product.
[0236]
In FIG. 16, α is plotted on the horizontal axis, and “α−√ (α^{2 -1})) And "1 / α".
[0237]
“1 / α” indicated by a dashed hyperbolic curve is represented by “WH” shown in Expression (13).^*= WH / α ”(WH^*/ WH = 1 / α), which clearly shows that “α−√ (α²-1) is greater than ".
[0238]
Therefore, the adoption of the constant speed profile means that the power product can be further reduced as compared with the speed profiles indicated by broken lines in FIGS.
[0239]
For example, when α = 2, “１ ／ = 0.5> 2-√ (2 ・ 2-1) ≒ 0.268”, and according to the constant speed profile, α = 1 In comparison with the case, the reduction of the power product by about 73% can be calculated.
[0240]
In general, when the movement time required for the seek operation is variably controlled by being specified by the value of the parameter α related to the time axis expansion, the product of the power consumption required for the seek operation and the movement time corresponds to the time axis expansion. According to the constant speed profile, when “WH / α” shown in Expression 13 is used as a reference, the “α” is defined as a function of the parameter.²−√ (α⁴−α²) ”Times or less (in the case of the TN characteristic profile), and the power product can be further reduced.
[0241]
Note that the special items related to FIG. 16 are summarized as follows.
[0242]
・ Even if the seek speed is reduced even a little, it is effective in reducing the power product
The power product decreases as the α value increases, but in the range of α ≧ 4, the effect of reducing the WH value cannot be obtained so much as the α value increases.
-The effect of reducing the power product is more remarkable in the constant speed profile than in the case of simply performing the time axis extension operation (WH / α). Because almost no current flows.)
[0243]
By sending a command from the system to the TN characteristic profile generation unit (located in the servo control unit 19 in FIG. 6) according to the purpose, a profile corresponding to the command is generated and seek control is performed. . Here, the “system” refers to a higher-level control system that controls the TN characteristic profile generation unit by a command and receives result information such as a status. The system operates by receiving a command from a higher-level system (such as a host device).
[0244]
The command includes, for example, a parameter (hereinafter, referred to as “nWHminMode”) indicating a seek speed setting mode, control data, and the like. In order for the TN characteristic profile generation unit to start operation, The following quantities need to be provided by the system:
[0245]
(1) nWHminMode
(2) Movement amount ΔΘ
(3) Movement amount ΔΘp up to peak time^**
(4) Peak speed Vp^**
(5) Acceleration / deceleration time Tp^**
(6) Time axis elongation rate α
The value of “nWHminMode” differs according to the setting of the seek speed. For example, when “1”, the power product reduction mode (or low-speed seek mode) is indicated, and when “0”, the high-speed profile mode ( Or high-speed seek mode). The default value of “nWHminMode” is “1”, and “nWHminMode = 0” when a secondary defect of the magnetic recording medium is detected or at a high bit rate.
[0246]
The information (1) and (2) are essential for profile generation, but the information (3) to (6) are used as needed.
[0247]
17 and 18 are diagrams for explaining generation of a TN characteristic profile in the power product reduction mode. FIG. 17 shows an example of a TN characteristic diagram, and FIG. 18 shows an example of a state transition diagram.
[0248]
Note that most of the symbols used in FIG. 17 are the same as the symbols shown in FIG. 4, but the symbols other than the symbols shown in FIGS. 2 and 4 and the meanings of “P124” and “P234” Is as follows.
[0249]
“P124” = a constant speed point on the speed axis that transits while maintaining the speed from the point P12 (in the case where the moving amount is relatively small, the speed value at this point is shown during the constant speed period)
“P234” = a constant speed point on the speed axis to which a transition is made while maintaining the speed from the point P23 (in the case where the movement amount is relatively large, the speed value at this point is shown during the constant speed period).
[0250]
Note that “P67” and “P56” have the following meanings in this drawing.
[0251]
"P67" = point in the second quadrant from point P124 toward deceleration (acceleration becomes a negative value and shifts to deceleration.)
"P56" = point in the second quadrant from point P234 to deceleration (acceleration becomes a negative value and shifts to deceleration).
[0252]
When generating the TN characteristic profile, the moving amount and the speed change according to the position of the operating point (point P) on the TN characteristic diagram in FIG.
[0253]
First, when the moving amount or the speed is small, for example, in the acceleration period, the operating point P moves to P67 at a point P12 before reaching P2 from P1, or to P67 via P124 (in the case of a constant speed profile). Move on. The line segment connecting P1 and P2 and the line segment connecting P6 and P7 are parallel to the velocity axis, and acceleration and deceleration are performed with a constant acceleration. That is, this is exactly a triangle speed profile (when the moving amount is small, it means that the TN characteristic profile matches the triangle profile).
[0254]
Since the range of the rotation angle of the head actuator in the HDD is narrow, it is considered that the motor often shifts to the deceleration control before the motor reaches its maximum rotational speed and does not exhibit its ability. Since the above-described constant speed profile is used in the power product reduction mode, it is sufficient for the head seek operation in many cases to consider the operation area of the triangular profile model.
[0255]
However, when the moving amount and the speed are moderately large, a profile according to the TN characteristic is of course generated. In this case, for example, during acceleration, the operating point P changes from P2 to P3. As it progresses, the acceleration decreases and the travel time increases. Then, when the operating point P moves to P56 at the point P23 before reaching P3, or moves to P56 (in the case of a constant speed profile) via P234, the line segment connecting P2 and P3 and P5 and P6 Is inclined, the acceleration / deceleration control is performed according to the acceleration profile or the deceleration profile according to the inclination as described above.
[0256]
In the case of a relatively large moving amount or speed in the TN characteristic profile, a deviation from the equation obtained from the above-mentioned triangular velocity profile is naturally expected, but this deviation affects the direction in which the power product is further reduced. . That is, in the case of the triangular velocity profile model, the power product is as shown in the following equation.
[0257]
(Equation 20)

[0258]
In the TN characteristic profile (in the case of the constant speed profile), “Tp” in the above equation is used.^**Is the same and the acceleration is Θ⁽²⁾Since the average value is smaller than max, the value of the power product is further reduced. Therefore, the power saving effect is further enhanced in comparison with the triangle speed profile.
[0259]
From the above description, it is understood that the use of the TN characteristic profile does not require a larger power product than the triangular velocity profile.
[0260]
When the moving amount is very large, in FIG. 17, the operating point P is accelerated as it progresses from P0 to P1, P2, and P3. After passing through the speed control, the speed is reduced. This is considered to be a rare case in the HDD, but even if such a situation occurs, the value of the time-axis elongation rate α may be increased as needed (if the α value is too small, It should be noted that the effect of reducing the power product is hardly obtained.)
[0261]
In the state transition diagram shown in FIG. 18, the meanings of the newly added symbols are shown below.
[0262]
"NWHminMode" (when this value is "1", it indicates the power product reduction mode)
・ [ΔΘp^**(Indicates the amount of movement until the peak speed is reached.)
"T" (indicating the elapsed time from the start of profile generation).
[0263]
The data described above is used as needed.
[0264]
The difference from FIG. 5 is that two new states have been added to provide a total of eleven states, and the following points are shown.
[0265]
A new state (S2.6) is located between (S2) and (S6). At the constant speed point P124, “ΔΘp^**= Θ; dU = 0; 1 / dA = 0 ”.
[0266]
In (S6), the operating point P moves from the constant speed point P124 to P7 via P67.
[0267]
A new state (S3.7) is located between (S3) and (S7). At the constant speed point P234, “Δ「 p^**= Θ; dU = 0; 1 / dA = 0 ”.
[0268]
In (S7), the operating point P moves from the constant speed point P234 to P6 via P56.
[0269]
The transition condition expression between the states is as follows (“==” means an equality comparison operator).
[0270]
Transition from (S1) to (S2): “ΔΘall ≧ 0” and “nWHminMode == 1”
Shift from (S2) to (S3): “Θ⁽¹⁾≧ Θ⁽¹⁾2 "
Shift from (S2) to (S2.6): “t ≧ Tp^**"
Shift from (S2.6) to (S6): “Θ + ΔΘp^**≧ ΔΘall ”
Shift from (S3) to (S4): “Θ⁽¹⁾≧ Θ⁽¹⁾max "
Shift from (S3) to (S3.7): “t ≧ Tp^**"
Shift from (S3.7) to (S7): “Θ + ΔΘp^**≧ ΔΘall ”
Shift from (S4) to (S5): “Θ + ΔΘp^**≧ ΔΘall ”
Shift from (S5) to (S8): “Θ⁽¹⁾≤Θ⁽¹⁾2 "
Shift from (S8) to (S9): “Θ⁽¹⁾≦ 0 ”or“ Θ ≧ ΔΘall ”
Shift from (S6) to (S9): “Θ⁽¹⁾≦ 0 ”or“ Θ ≧ ΔΘall ”.
[0271]
In the present example, as conditions relating to the transition from (S2) to (S2.6) and the transition from (S3) to (S3.7), “t ≧ Tp^**" That is, in (S2), if the condition is satisfied while the operating point is on the way from P1 to P2, the process proceeds to (S2.6), and in (S3), the operating point is on the way from P2 to P3. If the condition is satisfied in (3), the process proceeds to (S3.7). Of course, in control, “t ≧ Tp^**"Θ⁽¹⁾≧ Vp^**”,“ Θ ≧ ΔΘp^**”,“ 2Θ + Vp^**・ (T-2 · Tp^**) ≧ ΔΘall ”(these are different expressions for the same content).
[0272]
The characteristics of the TN characteristic profile (in the case of the constant-speed profile) are shown below in a bulleted manner.
[0273]
・ The magnitude of the acceleration is determined by the maximum acceleration “Θ⁽²⁾max ”.
[0274]
・ The length of the acceleration (or deceleration) period is “Tp^**".
[0275]
The magnitude of the speed in the constant speed section is “Vp^**".
[0276]
In the case of the power product reduction mode (“nWHminMode = 1”), power saving is realized, and in the case of not the power product reduction mode (“nWHminMode = 0”), the fastest seek operation is performed (VCM and driver Motors, including motor systems, to their full potential.)
[0277]
It has been clarified that the use of the constant speed profile based on the TN characteristic can reduce the power product, but it is not necessary to limit the profile to the open (TN) type TN characteristic.
[0278]
For example, when a closed-type triangle profile is generated, the following is performed (Θ-Θ shown in FIG. 19).⁽¹⁾See the characteristic diagram. ).
[0279]
First, at the time of acceleration, the maximum acceleration 下⁽²⁾max (= constant value).
[0280]
(Equation 21)

[0281]
Therefore, when the time is “t” and the above equation is integrated, the following equation is obtained.
[0282]
(Equation 22)

[0283]
By eliminating t from these two equations, the speed Θ⁽¹⁾Solving for gives the following equation:
[0284]
[Equation 23]

[0285]
Also, at the time of deceleration, the following equation is obtained in consideration of the movement amount ΔΘ.
[0286]
(Equation 24)

[0287]
The expressions [23] and [24] are summarized as follows.
[0288]
(Equation 25)

[0289]
Here, if the current position of the head (current track position) is used as Θ, Θ based on the position information.⁽¹⁾Is obtained (which is a function of Θ).
[0290]
The state control related to the generation of the closed triangle (speed) profile is the same as the case of the above-described open TN characteristic constant speed profile (the detailed description thereof will be omitted).
[0291]
In the above-mentioned open (Open) control based on time management, a profile is provided for each movement distance related to head seek, which is advantageous for optimization. On the other hand, in the closed type control, a profile is generated according to the residual distance, and a single type of profile can be used, so that it has been conventionally employed because of its easiness. However, in recent years, the use of a time management type Open type profile has been increasing as the seek movement distance has become smaller as the disk diameter has been reduced.
[0292]
As can be seen from Equation 25, the functional relationship “Θ⁽¹⁾= Θ⁽¹⁾In (Θ), in this example, a function form defined by a square root of a term including Θ is used, but the present invention is not limited to this, and various forms (eg, offset sin type, exp (exponential function) type, etc.) Has been proposed. In the reduction of the electric power product, any profile may be adopted. However, when it is desired to perform not only power saving but also high-speed control, a TN characteristic profile including a closed triangle profile is used. Is valid.
[0293]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the product of the power required for the seek operation of the head and the moving time can be controlled, so that the moving amount of the head is the same. In this case, the power consumption can be reduced by lowering the seek speed.
[0294]
According to the second to fifth aspects of the present invention, the power consumption can be reduced by changing the seek speed according to the operation status of the transfer rate, secondary defect compensation, writing of management information, copying, and the like. become.
[0295]
According to the invention according to claim 6, since the seek speed can be set according to various processing units, the range of design can be expanded, and it is possible to respond to a request from an application or the like, thereby improving user convenience. Can be enhanced.
[0296]
According to the invention according to claim 7 or claim 10, it is possible to control the degree of reduction related to the power product (power time product) using the value of the parameter related to the time axis extension as an index.
[0297]
According to the eighth and ninth aspects of the invention, the command profile can be generated based on the characteristic line of the drive system relating to the seek operation. Then, by using a feedback configuration including two integration elements, one multiplication element, and an addition element to perform an operation, a command profile can be generated, and there is no need to use an analytical solution of a differential equation or an approximate solution thereof. Thus, the calculation burden is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a basic configuration example of a disk information processing apparatus.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a TN characteristic.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a command value generation unit.
FIG. 4 is a TN characteristic diagram for explaining movement of an operating point when the movement amount is small or medium.
FIG. 5 shows an example of a state transition diagram.
6 shows an embodiment of the present invention together with FIG. 7 to FIG. 18, and FIG. 6 is a diagram showing an example of an apparatus configuration.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a FAT file system.
FIG. 8 is a diagram illustrating a flow of signal processing in the HDD.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a process at the time of recording together with FIG. 10, and FIG. 9 shows the first half.
FIG. 10 is a diagram illustrating the latter half of the process.
11 is a flowchart showing an example of processing at the time of reproduction together with FIG. 12, and FIG. 11 shows the first half of the processing.
FIG. 12 is a diagram illustrating a latter half of the process.
FIG. 13 is a diagram showing a triangular speed command profile.
FIG. 14 is a diagram for explaining a time axis extending operation for a triangular speed command profile.
FIG. 15 is a diagram for describing a constant speed profile.
FIG. 16 is a graph for explaining the effect of reducing the power product.
FIG. 17 is a diagram for explaining the profile generation in the power product reduction mode together with FIG. 18, and this diagram is a TN characteristic diagram.
FIG. 18 shows an example of a state transition diagram.
FIG. 19 is a graph illustrating the relationship between the position and the speed with respect to a feedback-type triangle profile.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disc information processing apparatus, 2 ... Disc-shaped recording medium, 3 ... Head part, 5 ... Control means, 7 ... Command value generation means, 8 ... Addition element, 9 ... First integration element, 10 ... Second integration Element, 11 ... multiplication element

Claims (10)

A disk information processing apparatus comprising: a head section for reading information from a disk-shaped recording medium or recording information on the disk-shaped recording medium; and a mechanism for positioning the head at a desired position by a seek operation on the disk-shaped recording medium. In the device,
A disk information processing apparatus wherein a seek operation of a head is performed according to a speed command profile arbitrarily set according to a seek speed. The disk information processing apparatus according to claim 1,
A disk information processing apparatus, wherein when information is read or recorded, a seek speed is changed according to a transfer rate of the information. The disk information processing apparatus according to claim 1,
A disk information processing apparatus, wherein a seek speed is changed with respect to a defective area of the disk-shaped recording medium in accordance with whether or not there is a seek operation accompanying secondary defect compensation using a pre-assigned alternative area. The disk information processing apparatus according to claim 1,
A disk information processing apparatus, wherein a seek speed is changed in a seek operation when a process of writing data management information is performed after recording of information on the disk-shaped recording medium is completed. The disk information processing apparatus according to claim 1,
A disk information processing apparatus, wherein a seek speed for a seek operation when reading information from the disk-shaped recording medium and copying the information is changed. The disk information processing apparatus according to claim 1,
A disk information processing apparatus wherein a seek speed is set for each command issued when reading or recording information, for each file to be read or recorded, or for all files. The disk information processing apparatus according to claim 1,
As a command profile, a speed command profile including an acceleration unit, a constant speed unit, and a deceleration unit is generated, and control means for controlling a head seek system as a control command is provided.
For the speed command profile, in the acceleration unit and the deceleration unit, the seek operation is controlled with a maximum acceleration value allowed in the head seek system or an acceleration value close to the maximum acceleration value,
The moving time required for the seek operation is specified and variably controlled by the value of the parameter related to the time axis extension, and the product of the power consumption required for the seek operation and the moving time is a function of the parameter related to the time axis extension. Defined and decreasing with increasing parameter value;
A disk information processing apparatus characterized by the above-mentioned. The disk information processing apparatus according to claim 7,
The motion state of the head unit is defined by an operating point on a characteristic diagram having acceleration or a first coordinate axis of an amount proportional thereto and a speed or a second coordinate axis of an amount proportional thereto,
The characteristic line relating to the seek operation of the head includes a line segment having a linear function relationship between the two coordinate axes, and the inclination and the acceleration input of the line segment are defined in accordance with the movement amount during the head seek. A disc information processing apparatus comprising command value generating means for generating a command profile. 9. The disk information processing apparatus according to claim 8, wherein
The command value generation means has a configuration in which two integration elements are connected in tandem, and after passing through the first-stage integration element with respect to the acceleration input, an output via a multiplication element corresponding to the slope of the line segment is output. A disk information processing apparatus wherein a feedback loop is formed by adding the acceleration input to the acceleration input. The disk information processing apparatus according to claim 7,
The parameter relating to the time axis extension is described as “α” (α> 1), and the travel time required for the seek operation is extended by α times by specifying the parameter value for the triangular speed command profile, and the speed command When the product of the power consumption required for the seek operation and the travel time when the peak value in the profile is reduced to 1 / α is written as “WH / α”,
The product of the power consumption and the travel time required for the seek operation performed in accordance with the speed command profile including the constant speed section with the same time as the travel time extended by α times is “(α ² −√ (α ⁴ −α)”. ² )) · WH / α ”or less.

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