JP2005525668A - ハードディスクドライブシステム、このようなシステムを用いる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ホストが、突然の電源障害、即ち、不測の電源落ちに起因する誤りのあるトラック又はセクタを読み出す間に修復不可能なエラーを受け取るのを防止するハードディスクドライブのためのシステムである。前記システムはリアルタイムに動作しなければならず、それ故、既知の長々しいエラー回復手順は許容できない。本発明によれば、この解決策は、不揮発性メモリ中に前記ハードディスクドライブシステムのステータス情報及び場合によりデータをセーブする。斯くして、前記システムが再起動される場合に、前記ステータス情報及び場合によりデータは引き続き利用可能である。前記不揮発性メモリは、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)、バッテリバックアップ付きスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)又は強誘電体ランダムアクセスメモリ(FeRAM)であり得る。本発明は、とりわけ、記憶機能を持つセットトップボックス又はパーソナルビデオレコーダ(PVR)などのオーディオ／ビデオハードディスクドライブシステムのために用いられる。不揮発性メモリ中に前記データを記憶させる実施例は、前記システムのデータの信頼性を向上させ、斯くして、PCのアプリケーションにも用いられ得る。

Description

本発明は、コンピュータのホストが、突然の電源障害、即ち、不測の電源落ち(power removal)に起因する誤りのあるトラック又はセクタを読み出す間に修復不可能なエラーを受け取るのを防止するハードディスクドライブシステムに関する。ハードディスクシステムが通常通りにシャットダウンされる場合には、全ての必要な情報がセクタ及びトラックに書き込まれるのに対し、突然の電源障害が起こる場合には、必要な情報がセクタ又はトラックに完全には書き込まれない。この特定のトラック又はセクタは、これから先いつか、再びアクセスされるであろう。しかしながら、このトラック又はセクタには情報が完全には書き込まれていないので、このトラック又はセクタを読み出すことは修復不可能なエラーをもたらすであろう。いずれかの種類のエラーが起こる場合に、通常、既知のエラー回復手順が開始されるであろう。これは数秒かかるであろう。ハードディスクシステムがオーディオ／ビデオ装置などの民生機器において用いられる場合、数秒の途切れは、該途切れが一般に視聴者にとって目に見えるものであるので許容できない。それ故、これらのシステムは、ハードディスクドライブがリアルタイムに動作することを必要とする。

米国特許公報第5,787,460号は、複数のディスク装置が並行してアクセスされ、データ入力／出力処理が実行されるディスクアレイ装置に関し、より詳細には、ディスク装置に記憶されているデータを更新する際の効率的な二重化情報の形成のためのディスクアレイ装置に関する。ディスクアレイは、性能及び／又はデータの信頼性の向上を供給するために多数のハードディスクドライブ（HDD）ユニットと共に制御システムを用いる高性能システムである。データが重複して記憶される、即ち、データが少なくとも２つの並列なハードディスクドライブに記憶されるので、ディスクアレイ装置はデータの信頼性をほぼ保証する。斯くして、ディスクアレイ装置は高価である。

本発明の１つの目的は、書き込み動作中の電源障害に起因するエラーを防止するハードディスクドライブシステムを提供することにある。

本発明のこの目的は、ハードディスクドライブと、ホストと、制御回路と、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続とを有するハードディスクドライブを動作させるシステムであって、部分的に又は完全に不揮発性のRAMを持ち、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド及び／又はデータを記憶するシステムによって達せられる。

従来のハードディスクドライブシステムは、ホストシステムからのデータが、ディスクドライブに書き込まれる前に記憶されるキャッシュメモリを持つ。この従来のキャッシュメモリは、揮発性メモリ、例えばダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)である。突然の電源障害が起こる場合、前記キャッシュの中のデータは失われる。更に、前記ハードディスクドライブの処理のステータスが失われる。これは、セクタ中の破損データ（誤ったデータ、誤った誤り訂正符号）及びデータ損失をもたらし得る。

ハードディスクドライブのステータス情報を不揮発性RAMに記憶することは、システムが、該システムが起動される場合に、まず該不揮発性RAMを参照し、該システムが通常通りにシャットダウンされたのか又は突然の電源障害によってシャットダウンされたのかをチェックすることを可能にする。通常動作中、前記ハードディスクが該ディスク上に記憶されたコンテンツを再生することを要求される場合、ホストは、前記ハードディスクドライブからデータを読み出そうとし、それはまた、最初に、次のセクタ／トラックが誤っているか否かをチェックするために前記不揮発性RAM中に記憶されている前記ステータス情報を参照することが出来る。本発明によれば、突然の電源障害を示すものは、前記ハードディスクドライブへの情報の適正且つ完全な書き込みの確認(confirmation)が欠落しているというものである。別の、前記ドライブの電源が落ちる前に書き込みコマンドが完全には実行されなかったという事実を示すものは、不良誤り訂正符号バイト(ECC)である。前記不揮発性メモリ中の前記ステータス情報が、前記システムが適正にシャットダウンされなかったことを示す場合には、前記ハードディスクドライブシステムは、以下で言及する様々な実施例による途切れのない手順のための様々な解決策を提供する。

前記不揮発性RAMのためのバッテリバックアップ付きメモリの使用は、電源障害中コンテンツが確実に保持されるようにする。本発明によれば、コンテンツは、前記ハードディスクドライブの前記ステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド、及び／又はデータである。磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)を用いることの利点は、全RAMが不揮発性であり得ることにある。磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)は、従来の不揮発性メモリ、例えば所謂フラッシュメモリより高速に読み出し／書き込みをすることが出来るので、前記不揮発性メモリの読み出し／書き込み処理は、前記システムの電源が復旧される場合に前記ハードディスクドライブシステムが電源障害中に生じた中断された割当てを終えるのに十分に高速である。スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)は、高速メモリであり、斯くして有利なことには、動作の信頼性を向上させるが、電源としてバッテリを必要とする。強誘電体ランダムアクセスメモリ(FeRAM)は、低電力消費を持ち、それ故、典型的には、携帯用途で用いられる。

ハードディスクドライブの全てのトラック又はセクタはアドレスを持つ。前記不揮発性RAM中に、ステータス情報として、書き込まれた最後のセクタ又はトラックのアドレスを記憶することは、有利なことには、前記ハードディスクドライブが、この／これらのセクタ又はトラックが読み出しできないことを予め知ること、及び前記ホストにこの情報を含むインスタントメッセージ(instant message)を送信することが出来ることにつながるであろう。このメッセージは、理想的には、即時にのみ完全なエラー回復手順が実行されたならば前記ホストに発行されたであろうメッセージと同一であろう。結果として、前記ステータス情報が前記ハードディスクドライブシステム中に記憶される場合に、前記ステータス情報は最後の物理的なディスクアクセスが適正に実行されたかどうかの確認を含むが故に、コンピュータの前記ホストが、書き込み動作中の電源障害による誤りのあるトラック又はセクタを読み出す間に修復不可能なエラーを受け取ることが防止されるので、本発明によるハードディスクドライブシステムは、リアルタイム駆動性能を改善する。再起動が実施されたら、最初にこの確認が前記ホストに送信される。

本発明によれば、前記ハードディスクドライブシステムはコマンドのリストを生成するホストを有する。前記コマンドが前記ハードディスクドライブを参照する場合には、前記コマンドは前記ハードディスクドライブに送信される。前記ホストと前記ハードディスクドライブとは双方向に接続される。前記リスト中の前記コマンドは、実施されるジョブに翻訳される。他の、突然の電源障害を示すものは、１つ又は複数の処理のステータスが「ジョブ進行中」又は何か同様のものであるという事実である。それは、１つ又は複数の前記ジョブが適正に完了されていないことを意味する。このようにして、現在のコマンドが完全に実行されない限り、前記ハードディスクドライブシステムの前記不揮発性RAM中の前記ステータス情報はジョブ進行中情報を含む。有利なことには、電源障害中前記システムが再起動されるまで及びそれ以降も前記不揮発性RAM中に「ジョブ進行中」のステータス情報が保存される。

本発明はまた、ハードディスクドライブシステム、とりわけ、ハードディスクドライブと、ホストと、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続と、制御回路と、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)とを有するハードディスクドライブシステムを動作させる方法であって、電源が復旧されたら、中断されたジョブを継続する方法を提供する。これは、前記不揮発性RAMが、要求ジョブが終了されるまでディスクに書き込まれなくてはならないデータをバッファリングするのに十分に大きい場合に可能である。

本発明によれば、ハードディスクドライブシステムを動作させる別の方法は、前記ホストが誤りのあるトラック又はセクタを読み出そうとする場合に、インスタントメッセージを生成し、且つ／又は前記ハードディスクドライブから前記ホストに該インスタントメッセージを送信する。上記のように、最後にアドレス指定されたトラック又はセクタは前記不揮発性RAM中に記憶される。前記ジョブ進行中情報又は確認が欠落していることと組み合わされると、それは、前記システムが対応するメッセージを即座に生成することを可能にする。その場合に、前記ホストは、前記誤りのあるトラック又はセクタから読み出す試みを停止する。前記インスタントメッセージを生成する時間は数秒より著しく短い。好ましい実施例においてはこの時間は約２０マイクロ秒かかる。

本発明はまた、インタフェースによって結合されるホストとハードディスクドライブとを有する装置であって、
−前記ハードディスクドライブのステータス情報及び前記ホストからのコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のRAMと、
−オーディオ／ビデオストリームを生成するチューナと、
−前記オーディオ／ビデオストリームを表示するモニタと、
−前記オーディオ／ビデオストリームを前記モニタに伝送する手段とを有する装置を提供する。

本発明によれば、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)を有する前記ハードディスクドライブシステムは、有利なことには、突然のシステムの電源障害がデータの再生の目に見える又は耳に聞こえる途切れをもたらさないという効果を持つオーディオ及び／又はビデオのアプリケーションのために用いられる。

本発明は、とりわけ、記憶機能を持つセットトップボックス又はパーソナルビデオレコーダ(PVR)などのオーディオ／ビデオハードディスクドライブシステムのために用いられる。前記不揮発性RAMにおいて前記データもまた利用可能である場合には、本発明は、データの信頼性を向上させ、PCのアプリケーションにも用いられ得る。

本発明の別の利点は、１つの集積回路に標準的な論理回路及び不揮発性メモリを集積することを可能にする既知の処理を用いて、それが制御回路に集積され得ることにある。

下記の実施例に関して、本発明のこれら及び他の特徴を説明し、明らかにする。

図１は、ハードディスクドライブシステム１００の主要システム部分のブロック図を示している。ハードディスクドライブシステム１００は、インタフェース１０１によってホスト１０２と結合され、基本的には、DMA制御器１１０、マイクロコントローラ１２０及びRAM１３０から成る。RAM１３０は、部分的に又は完全に不揮発性であり得る。RAM１３０が部分的にしか不揮発性でない場合には、RAM１３０は、限られた量の記憶容量を供給し、斯くして、ハードディスクドライブシステム１００の現在のステータスしか記憶され得ない。しかしながら、これは、即座のエラー報告を可能にし、上記のようにリアルタイム性能を改善する。別の実施例において、RAM１３０は完全に不揮発性である。この場合には、電源障害中、ステータス及びバッファコンテンツ(buffer contents)が保存される。これは、リアルタイム性能の改善と同時のデータの信頼性の向上のための、電源が復旧されるやいなやの即座の誤り訂正を可能にする。

ハードディスクドライブシステム１００とホスト１０２とは、共通インタフェースによって接続される。ハードディスクドライブ１００は、初期設定のための読み出し専用メモリ(ROM)１４０中に保持される固定ブートコードのための機能を持つ。ホスト１０２もまた、このような設備２００を持ち得る。ホスト１０２は、民生用電子装置などの組込みシステム又は汎用コンピュータであり得る。ホスト１０２は、電源障害中情報を保存するためにハードディスクドライブシステム１００を用いる。ホスト１０２は、ハードディスクドライブシステム１００が常にエラーなしにホスト１０２によって要求された動作を行なうことを期待する。任意の動作がホストシステムにおいて始まり、前記ホストシステムにおいては、アプリケーションがマイクロプロセッサ１９０上を走る。ホスト１０２が、ハードディスクドライブシステム１００への又はハードディスクドライブシステム１００からのデータ転送が要求されることを認識する場合、このデータ転送のためにホストRAM２１０の領域が予約される。次いで、ホストは、予約されたホストメモリ２１０の領域を記述するDMA制御器１８０中のDMA制御テーブルをセットアップする。最後のホスト１０２の動作は、標準的なプロトコルを用いて共通インタフェース１０１を介して要求データ処理をハードディスクドライブシステム１００に通知せんとするものである。通常の動作条件下では、ハードディスクドライブシステム１００は、可能な限り短い時間内に要求データ転送を行なおうとし、データが、確実に、ホスト１０２中の予約されたメモリ２１０の領域から読み出される又は該領域に書き込まれるようにする。ハードディスクドライブシステム１００においては、情報は磁気ディスク１７０上に記憶される。信号は、磁気読み出し／書き込みヘッドを用いて読み出され、前置増幅器１６０によって増幅される。読み出し／書き込みチャネル１５０は、エラーの可能性を最小限にするよう信号を処理する。ハードディスクドライブシステム１００中のマイクロコントローラ１２０は、ハードディスクドライブサーボシステムを制御し、データが、確実に、共通インタフェース１０１を介して適正に送受信されるようにする。マイクロコントローラ１２０はまた、RAM１３０を用いて平均性能を改善するためにバッファリングを用いる。最後に、マイクロコントローラ１２０はまた、可能な限り多くのデータの誤りを訂正する役割も果たす。本発明によれば、RAMモジュール１３０は、部分的に又は完全に不揮発性であるモジュールになるよう改造される。

図２は、インタフェース１０１を介してホスト１０２と双方向に接続されるハードディスクドライブシステム１００及びチューナ１０３を有する装置３００を示している。この装置３００は、テレビ受像機又はパソコンなどの民生用電子装置の一部を形成する。ホスト１０２は、モニタ１０４にオーディオ／ビデオストリームを伝送する。

本発明は、ホストが、突然の電源障害、即ち、不測の電源落ちに起因する誤りのあるトラック又はセクタを読み出す間に修復不可能なエラーを受け取るのを防止するハードディスクドライブシステムに要約され得る。このシステムはリアルタイムに動作しなければならず、それ故、既知の長々しいエラー回復手順は許容できない。本発明によれば、この解決策は、不揮発性メモリ中にハードディスクドライブシステムのステータス情報及び場合によりデータを保管する。斯くして、システムが再起動されれば、ステータス情報及び場合によりデータは引き続き利用可能となる。不揮発性メモリは、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)、バッテリバックアップ付きスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、強誘電体ランダムアクセスメモリ(FeRAM)又はあらゆる種類の他の高速アクセスの不揮発性メモリであり得る。本発明は、とりわけ、記憶機能を持つセットトップボックス又はパーソナルビデオレコーダ(PVR)などのオーディオ／ビデオハードディスクドライブシステムのために用いられる。不揮発性メモリ中にデータを記憶させる実施例は、システムのデータの信頼性を向上させ、斯くして、PCのアプリケーションにも用いられ得る。

主要ハードディスクドライブシステム部分のブロック図を示す。 オーディオ／ビデオデータを供給するチューナ及びリアルタイムビデオストリームを表示するモニタとインタフェースを介して結合されるハードディスクドライブシステムを有する装置を示す。

Claims (10)

1. ハードディスクドライブと、ホストと、制御回路と、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続とを有するハードディスクドライブを動作させるシステムであって、前記RAMが、部分的に又は完全に不揮発性であり、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド、及び／又はデータを記憶することを特徴とするシステム。
2. 前記不揮発性RAMが、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)などのバッテリバックアップ付きメモリ、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)又は強誘電体ランダムアクセスメモリ(FeRAM)から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記ハードディスクドライブの前記ステータス情報が、最後に書き込まれたトラック又はセクタのアドレスを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記ステータス情報が、最後の物理的なディスクアクセスが適正に実行されたかどうかの確認を含むことを特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブシステム。
5. 現在のコマンドが完全に実行されない限り、前記不揮発性RAM中の前記ステータス情報がジョブ進行中情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブシステム。
6. 電源障害中前記システムが再起動されるまで及びそれ以降も前記不揮発性RAM中に前記ジョブ進行中情報が保存されることを特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブシステム。
7. ハードディスクドライブシステム、とりわけ、ハードディスクドライブと、ホストと、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続と、制御回路と、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)とを有するハードディスクドライブシステムを動作させる方法であって、電源が復旧されたら、前記ハードディスクドライブが中断されたジョブを継続することを特徴とする方法。
8. ハードディスクドライブシステム、とりわけ、ハードディスクドライブと、ホストと、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続と、制御回路と、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)とを有するハードディスクドライブシステムを動作させる方法であって、前記ホストが誤りのあるトラック又はセクタを読み出そうとする場合に、前記ハードディスクドライブによるインスタントメッセージの生成及び／又は前記ホストへの送信がなされることを特徴とする方法。
9. インタフェースによって結合されるホストとハードディスクドライブとを有するオーディオ又はビジュアルデータを再生する装置であって、
   −前記ハードディスクドライブのステータス情報、前記ホストからのコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のRAMと、
   −オーディオ／ビデオストリームを生成するチューナと、
   −前記オーディオ／ビデオストリームを表示するモニタと、
   −前記オーディオ／ビデオストリームを前記モニタに伝送する手段とを有する装置。
10. 突然のシステムの電源障害が情報の再生において目に見える又は耳に聞こえる途切れをもたらさないという効果を持つオーディオ及び／又はビデオのアプリケーションのための、ハードディスクドライブと、ホストと、制御回路と、前記ハードディスクドライブ及び前記ホストの間の双方向接続と、前記ハードディスクドライブのステータス情報、ホストによって生成及び伝送されるコマンド又はデータを記憶する部分的に又は完全に不揮発性のランダムアクセスメモリ(RAM)とを有するハードディスクドライブシステムの使用。
    

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