專利名稱：：用于故障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的非易失存儲(chǔ)器的盤驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及盤驅(qū)動(dòng)器，具體地說，涉及包括非易失存儲(chǔ)器的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
：磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)通常在旋轉(zhuǎn)盤存儲(chǔ)器之外還包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、能夠進(jìn)行大量寫"察除周期(cycle)并且具有高數(shù)據(jù)傳送速率的非易失形式的存儲(chǔ)器。DRAM作為"高速緩存"工作以臨時(shí)保存在主計(jì)算機(jī)和盤之間所傳送的用戶數(shù)據(jù)。盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)控制器從主計(jì)算機(jī)接收讀和寫命令，并且控制用戶數(shù)據(jù)到盤的寫以及用戶數(shù)據(jù)從盤的讀。在所謂"回寫高速緩存(write-backcaching)"或者"寫高速緩存允許(write-cacheenabled)，，的用于將寫數(shù)據(jù)傳送到DRAM的一種普通方法中，將針對(duì)來自主機(jī)的寫命令的寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DRAM中，當(dāng)已經(jīng)在DARM中接收到寫數(shù)據(jù)時(shí)，將寫完成信令給主機(jī)，而且然后，在一些時(shí)間之后將DRAM中的寫數(shù)據(jù)從DRAM中降級(jí)(destage)并且寫到盤中。隨著由電池提供功率的移動(dòng)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，某些HDD具有"省電"或者"備用"模式，其中當(dāng)盤驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)處于待用(inactive)—段時(shí)間時(shí)支持盤的主軸電機(jī)(spindlemotor)轉(zhuǎn)速下降(停止轉(zhuǎn)動(dòng))。這種模式的主要目的時(shí)延長(zhǎng)移動(dòng)計(jì)算機(jī)的電池壽命。當(dāng)盤驅(qū)動(dòng)器處于備用模式時(shí)，在只有電子元件(electronics)運(yùn)行的情況下，保存了電池功率。當(dāng)從主機(jī)接收到寫數(shù)據(jù)并且必須將其寫到盤中時(shí)，盤驅(qū)動(dòng)器退出備用模式并且盤加速旋轉(zhuǎn)以使得寫數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行寫入，這消耗大量電池功率。如果這種情況頻繁發(fā)生，則不存在功率節(jié)省。對(duì)于這種問題的一種解決方案是在寫高速緩存允許的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器處于備用模式而且盤不旋轉(zhuǎn)時(shí)將寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DRAM中，然后在一些時(shí)間之后將寫數(shù)據(jù)降級(jí)到盤中。然而，因?yàn)镈RAM是易失存儲(chǔ)器，所以存在如果在能夠?qū)憯?shù)據(jù)降級(jí)到盤中之前驅(qū)動(dòng)器掉電則DRAM中的寫數(shù)據(jù)可能丟失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，已經(jīng)提出了在移動(dòng)計(jì)算機(jī)中所使用的HDD中的DRAM之外還使用例如"閃存"存儲(chǔ)器的非易失存儲(chǔ)器，或者用后者代替前者。因?yàn)殚W速存儲(chǔ)器是非易失的，所以如果掉電，不會(huì)丟失寫數(shù)據(jù)。某些時(shí)候?qū)⑦@種類型的HDD稱為"混合"盤驅(qū)動(dòng)器，這是因?yàn)槠浒瑑煞N"永久"數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，即非易失存儲(chǔ)器和石茲記錄盤?；旌螲DD使用它們的閃速存儲(chǔ)器用于這種模式的操作，即省電模式。因此，混合盤驅(qū)動(dòng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠從主機(jī)接收寫數(shù)據(jù)而不必退出備用模式，從而節(jié)省功率并且延長(zhǎng)電池壽命，而且沒有在掉電的情況下丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。HDD通常包括診斷程序或者例程以監(jiān)視可能指示實(shí)際或者潛在HDD故障事件的、與HDD可靠性有關(guān)的參數(shù)。將與這些事件相關(guān)聯(lián)的與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在盤上的不用于用戶數(shù)據(jù)的保留區(qū)域中。可以針對(duì)故障事件的檢測(cè)而被監(jiān)視的HDD參數(shù)的例子包括HDD溫度、讀和/或?qū)戝e(cuò)誤的頻率、頭-盤間距(head-diskspacing)以及主軸電極將盤旋轉(zhuǎn)起來所需要的時(shí)間。如果將有故障的HDD退回給制造商，則能夠檢查所記錄的故障數(shù)據(jù)以確定故障的原因。然而，如果在故障模式中不能將數(shù)據(jù)寫到盤中，則不能記錄故障信息。而且，如果，HDD主軸電機(jī)不能旋轉(zhuǎn)或者不能從盤中讀數(shù)據(jù)，則從盤的保留區(qū)域中提取故障數(shù)據(jù)就變得困難或者不可能。一種特殊類型的故障事件是有缺陷的數(shù)據(jù)扇區(qū)。將HDD中的同心數(shù)據(jù)軌道的每一個(gè)都劃分為連續(xù)的其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物理扇區(qū)，而且每個(gè)物理扇區(qū)都與邏輯塊地址(LBA)相關(guān)聯(lián)?？梢酝ㄟ^運(yùn)行診斷例程或者作為HDD的讀/寫過程的一部分的缺陷管理例程來檢測(cè)有缺陷扇區(qū)。當(dāng)已經(jīng)將HDD置入操作之后檢測(cè)到新的缺陷扇區(qū)(所謂"增加的缺陷(growndefect)")時(shí)，使得該缺陷扇區(qū)退出服務(wù)狀態(tài)并且將其相關(guān)聯(lián)的LBA映射到盤的保留區(qū)域中的重新分配或者備用的扇區(qū)，這種重新分配或者備用的扇區(qū)通常在數(shù)據(jù)軌道的末端。然而，因?yàn)樵谖锢砩蟼溆蒙葏^(qū)不與之前或者之后緊鄰的LBA的物理扇區(qū)連續(xù)，所以包括有缺陷扇區(qū)的LBA的LBA范圍的讀或者寫命令將需要盤驅(qū)動(dòng)器來進(jìn)行搜索(即，將讀/寫頭從一個(gè)軌道移動(dòng)到另一個(gè)軌道)以在處理該命令時(shí)存取備用扇區(qū)，然后進(jìn)行另一個(gè)搜索以回去繼續(xù)處理該命令。這兩種額外的搜索，加上伴隨的旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間延遲(即，用于在讀/寫頭在軌道上之后扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到該讀/寫頭下面的時(shí)間)，顯著降低了涉及增加的缺陷的任何數(shù)據(jù)存取的性能。在被降低的性能之外，使用備用扇區(qū)需要盤上的保留區(qū)域，這種保留區(qū)域減少可以用于用戶數(shù)據(jù)的盤空間。所以，需要這樣的混合盤驅(qū)動(dòng)器，其不受到與故障事件的記錄相關(guān)聯(lián)的問題的影響，并且不具有與有缺陷的數(shù)據(jù)扇區(qū)的處理相關(guān)聯(lián)的性能下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是混合盤驅(qū)動(dòng)器，其監(jiān)視與HDD可靠性有關(guān)的參數(shù)以檢測(cè)實(shí)際或者潛在的HDD故障事件，并且將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中而不是盤的保留區(qū)域中。可以通過運(yùn)行診斷例程來進(jìn)行監(jiān)視，這種診斷例程的一個(gè)例子是已經(jīng)被許多HDD制造商采用的自監(jiān)視分析和報(bào)告技術(shù)(Self-MonitoringAnalysisandReportingTechnology,SMART)。在運(yùn)行診斷例程之外或者代替它，并且如果傳感器信號(hào)處于可接受的范圍之外則將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中。還可以將周期性測(cè)量的與可靠性有關(guān)的盤驅(qū)動(dòng)器使用數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中。要被監(jiān)視和記錄的故障事件可以包括有缺陷的數(shù)據(jù)扇區(qū)。可以通過運(yùn)行診斷例程或者作為HDD的寫/讀過程的一部分的缺陷管理例程來檢測(cè)有缺陷扇區(qū)。當(dāng)已經(jīng)將HDD置于操作之后檢測(cè)到新的有缺陷扇區(qū)時(shí)，使得該有缺陷扇區(qū)退出服務(wù)狀態(tài)，并且將其LBA映射到非易失存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器空間而不是盤上保留的備用扇區(qū)。認(rèn)為已經(jīng)存儲(chǔ)在有缺陷扇區(qū)中的用戶數(shù)據(jù)類似于故障數(shù)據(jù)，并且將其存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中的相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器空間中。當(dāng)針對(duì)包括有缺陷扇區(qū)的LBA的LBA范圍接收到讀或者寫命令時(shí)，在處理該命令的整個(gè)LBA范圍的同時(shí)跳過有缺陷扇區(qū)，并且將有缺陷扇區(qū)的LBA的用戶數(shù)據(jù)從或者向非易失存儲(chǔ)器中的所映射的存儲(chǔ)器空間讀出或者寫入。因此不需要額外的搜索，并且不存在附加的旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間延遲。當(dāng)由于實(shí)際或者潛在的故障將HDD退回給制造商時(shí)，對(duì)于提取故障數(shù)據(jù)以確定故障原因或者幫助修理或者將來的HDD的重新設(shè)計(jì)，所需要的只是對(duì)非易失存儲(chǔ)器進(jìn)行存取。即使HDD的電子器件已經(jīng)發(fā)生了故障，還可以從HDD中取出非易失存儲(chǔ)器并且讀出故障數(shù)據(jù)。本發(fā)明允許HDD具有更大的存儲(chǔ)容量，這是因?yàn)椴恍枰P的保留區(qū)域(包括用于存儲(chǔ)與有缺陷扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)的保留的備用扇區(qū))來存儲(chǔ)與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明的HDD可以具有僅僅帶有用用戶數(shù)據(jù)的扇區(qū)進(jìn)行格式化的數(shù)據(jù)軌道而不帶有保留的備用扇區(qū)的盤。所有扇區(qū)都會(huì)具有相關(guān)聯(lián)的LBA,而且沒有扇區(qū)會(huì)被保留為備用扇區(qū)來代替后來變得有缺陷扇區(qū)。為了更加完全地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁記錄混合硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)的框圖；圖2是表示將用戶數(shù)據(jù)從有缺陷扇區(qū)重新分配到備用扇區(qū)的現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明處理讀命令的流程圖；和圖4是根據(jù)本發(fā)明處理寫命令的流程圖。具體實(shí)施方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁記錄混合硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)的框圖。HDD10包括硬盤控制器(HDC)12,其可以包括微控制器或者微處理器或者通過它們來實(shí)現(xiàn)。控制器12運(yùn)行在存儲(chǔ)器14中所存儲(chǔ)的并且實(shí)現(xiàn)下面描述的邏輯和算法的計(jì)算機(jī)程序。存儲(chǔ)器14可以從控制器12中分離或者可以是控制器芯片上的嵌入存儲(chǔ)器?？梢杂梦⒋a或者對(duì)于控制器12可存取的其他類型存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序。將控制器12連接到與主計(jì)算機(jī)18通信的主機(jī)接口16。主計(jì)算機(jī)18可以是能夠根據(jù)電池電源進(jìn)行操作的便攜計(jì)算機(jī)。主機(jī)接口16可以是諸如串行ATA(AdvancedTechnologyAttachment,先進(jìn)技術(shù)附連)或者SCSI(小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)之類的任何傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)HDD接口。還通過讀/寫通道20將控制器12連接到HDD的讀/寫頭22的每一個(gè)。頭22跨越磁記錄盤24的表面移動(dòng)以存取同心數(shù)據(jù)軌道。將每個(gè)同心數(shù)據(jù)軌道劃分為多個(gè)其中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的物理扇區(qū)。HDD10通常包括盤24的棧，其安裝在主軸電機(jī)26上并且由主軸電機(jī)26旋轉(zhuǎn)，而且每個(gè)盤表面與頭22之一相關(guān)聯(lián)。主軸電機(jī)26由控制器12控制并且還發(fā)送諸如主軸電機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)起來的時(shí)間(spin-uptime)之類的狀態(tài)信息給控制器12。由致動(dòng)器28將頭22跨越盤上的同心數(shù)據(jù)軌道移動(dòng)到所需要的數(shù)據(jù)軌道，即所謂的軌道"搜索"過程。當(dāng)將頭定位在所需要的數(shù)據(jù)軌道上時(shí)，由致動(dòng)器28將它們維持在軌道上(所謂軌道"跟隨"過程)，使得可以將用戶數(shù)據(jù)向和從數(shù)據(jù)扇區(qū)寫和讀。因?yàn)樗械念^22—同移動(dòng)，所以將當(dāng)每個(gè)頭被定位在軌道上時(shí)頭22被定位在其上的軌道組稱為"柱面"。因此，可以將通過邏輯塊地址(LBA)標(biāo)識(shí)的用戶數(shù)據(jù)的塊映射到通過柱面號(hào)碼、頭號(hào)碼以及扇區(qū)號(hào)碼唯一指定的物理扇區(qū)?？刂破?2充當(dāng)數(shù)據(jù)控制器以響應(yīng)于來自主計(jì)算機(jī)18的寫命令來接收寫數(shù)據(jù)的塊，并且通過讀/寫通道20傳送寫數(shù)據(jù)以由頭22寫到盤24?？刂破?2還從主計(jì)算機(jī)18接收讀命令，使得頭22從盤24中讀用戶數(shù)據(jù)，并且將所讀的用戶數(shù)據(jù)傳送到主計(jì)算機(jī)18。來自主計(jì)算機(jī)18的讀和寫命令指定與要被寫或者讀的用戶數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián)的LBA。每個(gè)LBA與盤24上的物理扇區(qū)相關(guān)聯(lián)?？刂破?2還經(jīng)由數(shù)據(jù)總線34與易失存儲(chǔ)器30和非易失存儲(chǔ)器32通信。一種易失存儲(chǔ)器30類型可以是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。一種非易失存儲(chǔ)器32類型可以是閃速存儲(chǔ)器。閃速存儲(chǔ)器將信息存儲(chǔ)在浮置柵極晶體管(所謂"單元，，)的陣列中，并且可以以塊進(jìn)行電擦除并且進(jìn)行編程。因?yàn)镠DD10包括兩種類型的"永久"數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，即非易失存儲(chǔ)器32和磁記錄盤24，所以某些時(shí)候?qū)⑵浞Q為"混合"盤驅(qū)動(dòng)器。易失存儲(chǔ)器30(通常為DRAM)充當(dāng)"高速緩存"以臨時(shí)保存主計(jì)算機(jī)18和盤24之間的用戶數(shù)據(jù)。這樣做的一個(gè)原因是通過多種物理限制來確定可以將數(shù)據(jù)寫到盤24上的速度。例如，如果要進(jìn)行寫的頭放置在其相關(guān)聯(lián)的盤的一個(gè)區(qū)域上方并且要將數(shù)據(jù)寫到盤的另一個(gè)區(qū)域，則存在用于將頭在同心數(shù)據(jù)軌道之間進(jìn)行移動(dòng)的"搜索時(shí)間"延遲。而且，存在用于旋轉(zhuǎn)盤使得將其中要被寫入用戶數(shù)據(jù)的物理扇區(qū)定位在頭的下方所需要的"旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間"延遲。因此，主機(jī)計(jì)算機(jī)18必須等待盤驅(qū)動(dòng)器完成寫操作。為了減少這種等待時(shí)間，首先將來自主計(jì)算機(jī)18的寫數(shù)據(jù)寫入到高速緩存(DRAM30)。在已經(jīng)將數(shù)據(jù)寫入到高速緩存之后，主計(jì)算機(jī)18可以繼續(xù)操作而不必等待完成盤寫操作。之后將所高速緩存的寫數(shù)據(jù)從高速緩存中移出或者降級(jí)并且寫到盤上。控制器12通常根據(jù)包括搜索時(shí)間、旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間和寫高速緩存的大小的因素，應(yīng)用幾種公知的調(diào)度算法之一來確定從高速緩存中移出哪些寫數(shù)據(jù)塊以及將這些塊寫到盤上的時(shí)間。在混合HDD10中，非易失存儲(chǔ)器32還充當(dāng)"高速緩存"，但是僅僅當(dāng)混合HDD10處于盤不旋轉(zhuǎn)的"省電"或者"備用"模式中時(shí)才這樣。在備用模式中，控制器12將來自主計(jì)算機(jī)18的寫數(shù)據(jù)導(dǎo)入非易失存儲(chǔ)器32。還可以將當(dāng)啟動(dòng)備用模式時(shí)已經(jīng)存儲(chǔ)在易失存儲(chǔ)器30中的寫數(shù)據(jù)傳送到非易失存儲(chǔ)器32。這確保了如果在備用模式期間混合HDDIO掉電將不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。因此，非易失存儲(chǔ)器32使得混合HDD10能夠從主計(jì)算機(jī)18接收寫數(shù)據(jù)而不必將盤旋轉(zhuǎn)起來，從而節(jié)省了功率并且延長(zhǎng)了電池壽命，還沒有在電源故障的情況下丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。HDD通常以微代碼或者可以由控制器12存取的存儲(chǔ)器來包括診斷程序或者例程，這種程序或者例程使得控制器12能夠監(jiān)視可以指示實(shí)際或者潛在的HDD故障事件的與HDD可靠性有關(guān)的參數(shù)。將與這些事件相關(guān)聯(lián)的與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在盤上不用于用戶數(shù)據(jù)的保留區(qū)域中。如果將故障HDD退回給制造商，可以檢查所記錄的故障數(shù)據(jù)以確定故障的原因。然而，如果HDD不能旋轉(zhuǎn)或者不能從盤中讀出數(shù)據(jù)，則從盤的保留區(qū)域中提取故障數(shù)據(jù)就變得困難和不可能。已經(jīng)由許多HDD制造商采用的HDD診斷例程的一個(gè)例子是自監(jiān);f見分析和報(bào)告技術(shù)(SMART)。SMART具有幾種變型，但是通常合并了監(jiān)視HDD的內(nèi)部操作并且針對(duì)許多類型的潛在問題提供早期警告的先進(jìn)診斷措施。當(dāng)檢測(cè)到潛在的問題時(shí)，在任何用戶數(shù)據(jù)丟失或者被破壞之前可以修復(fù)和代替HDD。SMART監(jiān)視HDD,通常將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在盤的保留區(qū)域中，分析故障數(shù)據(jù)，并且將潛在的HDD故障通知給主計(jì)算機(jī)?？梢员槐O(jiān)視的所謂"屬性"的參數(shù)的例子包括HDD溫度、讀和/或?qū)戝e(cuò)誤的頻率、頭-盤間距、有缺陷扇區(qū)的號(hào)碼和LBA以及主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來的時(shí)間。HDD制造商選擇要監(jiān)視的一組屬性以及在正常操作下不應(yīng)該被超過的閾值。下面表1是典型屬性和它們的含義的列表。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>和"重新分配的"，并且將用戶數(shù)據(jù)傳送到盤上所謂備用扇區(qū)的特殊保留的扇區(qū)。6搜索錯(cuò)誤率搜索錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)。如果機(jī)械定位系統(tǒng)中存在故障，則搜索錯(cuò)誤增加。搜索錯(cuò)誤越多指示盤表面和盤機(jī)械子系統(tǒng)的條件越差。7搜索時(shí)間性能搜索操作的性能。示出搜索操作進(jìn)行的速度。8通電小時(shí)通電時(shí)間的小時(shí)計(jì)數(shù)。該屬性的原始值示出通電狀態(tài)中的總小時(shí)數(shù)。9溫度當(dāng)前內(nèi)部溫度。10抖動(dòng)感測(cè)率由于外部引起的抖動(dòng)或者振動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤數(shù)量在本發(fā)明中，如上所述，混合HDD10可以包括診斷例程(包括SMART)，但是檢測(cè)與實(shí)際和潛在HDD故障有關(guān)的事件，并且將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器32中，而不是盤24的保留區(qū)域中。在運(yùn)行診斷例程之外或者替代它，控制器12還可以規(guī)則性地或者周期性地監(jiān)視特定HDD傳感器，并且如果傳感器信號(hào)超過可接受的范圍，則將故障數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器32中。例如，參照?qǐng)D1,混合HDD10可以包括諸如溫度傳感器50和抖動(dòng)傳感器52之類的、將信號(hào)提供給控制器12的環(huán)境傳感器。諸如普通濾波器、比較器和A/D轉(zhuǎn)換器之類的信號(hào)調(diào)節(jié)(conditioning)電路或者硬件(未示出)可以位于傳感器50、52和控制器12之間。盤驅(qū)動(dòng)器通常包括諸如加速度計(jì)(accelerometer)之類的抖動(dòng)傳感器，其檢測(cè)外部抖動(dòng)或者振動(dòng)并且將"寫禁止"信號(hào)發(fā)送到控制器12和讀/寫通道20，以防止意外蓋寫數(shù)據(jù)或者將與所期望或者目標(biāo)軌道相鄰的軌道上所寫的數(shù)據(jù)破壞。在一種實(shí)施方式中，控制器12監(jiān)視來自傳感器50、52的信號(hào)。如果來自環(huán)境傳感器50的信號(hào)處于可接受的范圍之外，則其指示潛在的與HDD故障有關(guān)的事件，并且控制器12將把相關(guān)聯(lián)的故障數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器32中。類似地，當(dāng)從抖動(dòng)傳感器52接收到寫禁止信號(hào)時(shí)，控制器12可以將相關(guān)聯(lián)的故障數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器32。類似地，如果，例如，旋轉(zhuǎn)起來的事件大于可接受的值，則控制器12可以監(jiān)視主軸電機(jī)26的狀態(tài)并且將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器32中。提取故障數(shù)據(jù)以確定故障原因或者幫助修理或者將來的HDD的重新設(shè)計(jì)，所需要的只是對(duì)非易失存儲(chǔ)器進(jìn)行存取。即使HDD的電子器件已經(jīng)發(fā)生了故障，還可以從HDD中取出非易失存儲(chǔ)器并且讀出故障數(shù)據(jù)。一種特殊類型的故障事件是遇到新的有缺陷數(shù)據(jù)扇區(qū)。將HDD中的每個(gè)同心數(shù)據(jù)軌道劃分為連續(xù)的其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物理扇區(qū)，而且每個(gè)物理扇區(qū)與LBA相關(guān)聯(lián)。可以通過運(yùn)行診斷例程來檢測(cè)有缺陷扇區(qū)。還可以通過當(dāng)沒能適當(dāng)?shù)貙懟蛘咦x扇區(qū)時(shí)由HDD的讀/寫過程所調(diào)用的缺陷故障管理例程來標(biāo)識(shí)有缺陷扇區(qū)。當(dāng)已經(jīng)將HDD置于操作中之后檢測(cè)到新的有缺陷扇區(qū)(所謂"增加的缺陷，，)時(shí)，將該有缺陷扇區(qū)退出服務(wù)狀態(tài)，并且將其LBA與盤的保留區(qū)域中的重新分配的或者備用扇區(qū)(例如在數(shù)據(jù)軌道的末端或者在柱面的組的末端)相關(guān)聯(lián)或者進(jìn)行映射。圖2示意地示出了該過程。以三個(gè)連續(xù)物理扇區(qū)70、71、72示出軌道07。將這些物理扇區(qū)與LBA03、LBA04和LBA05分別相關(guān)聯(lián)。以位于在正常操作中不試圖用于用戶數(shù)據(jù)的保留區(qū)域的備用扇區(qū)示出軌道09。如果在軌道07中的物理扇區(qū)71變?yōu)橛腥毕莸?，則與其相關(guān)聯(lián)的LBA04現(xiàn)在變得與軌道09中的備用扇區(qū)相關(guān)聯(lián)。然而，因?yàn)檐壍?9中的備用扇區(qū)現(xiàn)在不與之前和之后緊鄰的LAB03到LBA05的物理扇區(qū)70和72在物理上分別連續(xù)，所以用于包括LAB03和LBA05的范圍的讀或者寫命令將需要從軌道07到軌道09的搜索以存取備用扇區(qū)，然后另一個(gè)搜索回到軌道07。這兩個(gè)額外的搜索，加上伴隨的旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間，顯著地降低了涉及增加的缺陷的任何數(shù)據(jù)存取的性能。在被降低的性能之外，使用備用扇區(qū)需要盤上的保留區(qū)域，這減少了對(duì)于用戶數(shù)據(jù)可用的盤區(qū)域。在本發(fā)明的混合HDD中，將有缺陷扇區(qū)重新分配到非易失存儲(chǔ)器32,而不是盤24的保留區(qū)域。當(dāng)檢測(cè)到增加的缺陷時(shí)，將其相關(guān)聯(lián)的LBA映射到非易失存儲(chǔ)器32中的存儲(chǔ)器空間。所謂增加的缺陷列表或者"G-列表"的缺陷表跟蹤該映射。下面表2示出G-列表的例子。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>23881225122389123024685273123536將把與有缺陷扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的LBA的所有將來的用戶數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在LBA所映射到的非易失存儲(chǔ)器32中的存儲(chǔ)器空間中。因此，當(dāng)檢測(cè)到有缺陷扇區(qū)故障事件時(shí)，現(xiàn)在可以認(rèn)為本應(yīng)該已經(jīng)存儲(chǔ)在有缺陷扇區(qū)中的用戶數(shù)據(jù)類似于故障數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器32中而不是盤上保留的備用扇區(qū)中。當(dāng)針對(duì)包括有缺陷扇區(qū)的LBA的LBA范圍接收到讀或者寫命令時(shí)，在處理該命令的整個(gè)LBA范圍的同時(shí)將簡(jiǎn)單地跳過該有缺陷扇區(qū)。將從或者向非易失存儲(chǔ)器32中的所映射的存儲(chǔ)器空間讀或者寫針對(duì)有缺陷扇區(qū)LBA的用戶數(shù)據(jù)。因此不需要額外的搜索，而且不存在附加的旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間延遲。圖3是根據(jù)本發(fā)明處理讀操作的流程圖?？刂破?2從主計(jì)算機(jī)18接收到包括LBA的讀命令(方框100)?？刂破?2確定LBA是否在高速緩存表中(方框102)。如果是，則這意味著要被讀取的用戶數(shù)據(jù)已經(jīng)在DRAM中而且可以被返回給主機(jī)(方框104)而不必存取盤上的物理扇區(qū)。如果LBA不在高速緩存表中，則控制器12檢查缺陷表(G-列表)(方框106)。如果LBA在缺陷表中，則這意味著其相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)是有缺陷的，然后(使用來自缺陷表的映射)從非易失存儲(chǔ)器32中的其存儲(chǔ)器空間中讀取用戶數(shù)據(jù)，并且返回給主計(jì)算機(jī)18(方框108)。如果LBA不在缺陷表中，則這意味著其相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)沒有缺陷，并且控制器12確定與盤24上的LBA相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)的位置(方框110)而且使得讀/寫頭存取盤上的物理扇區(qū)以讀用戶數(shù)據(jù)并且將其返回給主計(jì)算機(jī)18(方框112)。圖4是根據(jù)本發(fā)明的處理寫命令的流程圖?？刂破?2從主計(jì)算機(jī)18接收包括LBA的寫命令(方框200)?？刂破?2確定是否允許寫高速緩存(方框202)，如果是則將寫數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單地寫到DRAM高速緩存中(方框204);控制器12將在后來的某時(shí)間點(diǎn)上將寫數(shù)據(jù)從DRAM高速緩存降級(jí)到盤中(方框220)。如果控制器12確定不允許寫高速緩存(方框202),則控制器12確定LBA是否在高速緩存表中(方框206)。如果是，則這意味著要被寫的用戶數(shù)據(jù)已經(jīng)在DRAM中?？刂破?2可以用新的寫數(shù)據(jù)來更新該LBA的經(jīng)高速緩存的拷貝，或者其可以簡(jiǎn)單地將該LBA的高速緩存條目無效(方框208)。在任何情況中，并且如果LBA不在高速緩存表中，則控制器12隨后檢查缺陷表(G-列表)(方框210)。如果控制器12自主確定將所高速緩存的寫數(shù)據(jù)從DRAM高速緩存中降級(jí)到盤中(方框220)則還進(jìn)入方框210。如果LBA在缺陷表中，則這意味著其相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)有缺陷，然后(使用來自缺陷表的映射)將用戶數(shù)據(jù)寫到閃速存儲(chǔ)器中的其存儲(chǔ)器空間(方框212)。如果LBA不在缺陷表中，則這意味著其相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)沒有缺陷，而且控制器12確定與盤上的LBA相關(guān)聯(lián)的物理扇區(qū)的位置(方框214),并且使得讀/寫頭存取盤上的物理扇區(qū)以將用戶數(shù)據(jù)寫到盤上的物理扇區(qū)(方框216)。本發(fā)明允許HDD具有更多的存儲(chǔ)容量，這是因?yàn)椴恍枰P的保留區(qū)域(包括用于存儲(chǔ)與有缺陷扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)的保留的備用扇區(qū))來存儲(chǔ)與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明的HDD可以具有這樣的盤，其只帶有用用戶數(shù)據(jù)的扇區(qū)格式化的數(shù)據(jù)軌道而不帶有保留的備用扇區(qū)。所有扇區(qū)都具有相關(guān)聯(lián)的LBA,而且沒有扇區(qū)被保留為備用扇區(qū)以代替后來變得有缺陷扇區(qū)。雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式具體示出并且描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。因此，應(yīng)該僅僅將所公開的本發(fā)明當(dāng)作示例性的并且僅僅被限制在所附權(quán)利要求中所指定的范圍中。權(quán)利要求1.一種盤驅(qū)動(dòng)器，包括可旋轉(zhuǎn)記錄盤，用于來自主計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；控制器，用于向盤寫用戶數(shù)據(jù)和從盤讀用戶數(shù)據(jù)；和非易失存儲(chǔ)器，連接到控制器，其中控制器包括用于執(zhí)行包括下列步驟的方法動(dòng)作的邏輯確定與盤驅(qū)動(dòng)器故障有關(guān)的事件，并且將表示所述事件的與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中確定與故障有關(guān)的事件的方法動(dòng)作包括測(cè)量盤驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的值，并且檢測(cè)何時(shí)所述測(cè)量的值超過預(yù)定閾值，其中從包括溫度、讀數(shù)據(jù)時(shí)的錯(cuò)誤頻率和盤達(dá)到其操作速度的時(shí)間的組中選擇所述參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中盤驅(qū)動(dòng)器包括連接到控制器的溫度傳感器，并且其中確定與故障有關(guān)的事件的方法動(dòng)作包括監(jiān)視來自溫度傳感器的信號(hào)，并且檢測(cè)何時(shí)所述溫度信號(hào)超過預(yù)定閾值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中盤驅(qū)動(dòng)器包括連接到控制器的抖動(dòng)傳感器，并且其中確定與故障有關(guān)的事件的方法動(dòng)作包括監(jiān)視來自抖動(dòng)傳感器的信號(hào)，并且檢測(cè)何時(shí)所述抖動(dòng)信號(hào)超過預(yù)定閾值。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中盤包括同心數(shù)據(jù)軌道，每個(gè)數(shù)據(jù)軌道包括用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的多個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)具有控制器可讀的邏輯塊地址(LBA),其中確定與盤驅(qū)動(dòng)器故障有關(guān)的事件包括確定扇區(qū)有缺陷，并且其中將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中包括將用于所述有缺陷扇區(qū)的LBA的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，在每個(gè)數(shù)據(jù)軌道中的所有扇區(qū)都具有相關(guān)聯(lián)的LBA,而且沒有扇區(qū)被保留為備用扇區(qū)以代替有缺陷扇區(qū)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，該盤驅(qū)動(dòng)器包括連接到控制器的易失存儲(chǔ)器，并且其中，控制器進(jìn)一步包括用于在盤不旋轉(zhuǎn)的操作的備用模式中執(zhí)行下列方法動(dòng)作的邏輯將用戶數(shù)據(jù)從主計(jì)算機(jī)傳送到易失存儲(chǔ)器，然后將所述用戶數(shù)據(jù)從易失存儲(chǔ)器降級(jí)到非易失存儲(chǔ)器。8.—種磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器，包括可旋轉(zhuǎn)磁記錄盤，用于存儲(chǔ)來自主計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)據(jù)，該盤具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)軌道，每個(gè)數(shù)據(jù)軌道包括用于用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的多個(gè)連續(xù)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)具有相關(guān)聯(lián)的邏輯塊地址(LBA);讀/寫頭，可跨越盤的表面移動(dòng)以將用戶數(shù)據(jù)寫到扇區(qū)和從扇區(qū)中讀用戶數(shù)據(jù)；控制器，用于連接到主計(jì)算機(jī)以響應(yīng)于來自主計(jì)算機(jī)的讀和寫命令在主計(jì)算機(jī)和扇區(qū)之間傳送數(shù)據(jù)；易失存儲(chǔ)器，其連接到控制器以臨時(shí)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)；和非易失存儲(chǔ)器，其連接到控制器；以及其中控制器包括用于執(zhí)行下列方法動(dòng)作的邏輯確定扇區(qū)有缺陷；將非易失存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器空間分配給用于所述有缺陷扇區(qū)的LBA;和響應(yīng)于來自主計(jì)算機(jī)的命令，寫與所述有缺陷扇區(qū)的LBA相關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)，將用戶數(shù)據(jù)寫到所述所分配的存儲(chǔ)器空間。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，控制器進(jìn)一步包括用于執(zhí)行下列方法動(dòng)作的邏輯響應(yīng)于來自主計(jì)算機(jī)的用于讀與所述有缺陷扇區(qū)的LBA相關(guān)聯(lián)的用戶數(shù)據(jù)的命令，從所述所分配的存儲(chǔ)器空間讀用戶數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，控制器進(jìn)一步包括用于執(zhí)行下列方法動(dòng)作的邏輯在盤不旋轉(zhuǎn)的操作的備用模式中，將用戶數(shù)據(jù)從主計(jì)算機(jī)傳送到易失存儲(chǔ)器，然后將所述用戶數(shù)據(jù)從易失存儲(chǔ)器降級(jí)到非易失存儲(chǔ)器。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，在每個(gè)數(shù)據(jù)軌道中的所有扇區(qū)都具有相關(guān)聯(lián)的LBA,而且沒有扇區(qū)被保留為備用扇區(qū)以替代有缺陷扇區(qū)。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，非易失存儲(chǔ)器包括閃速存儲(chǔ)器。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，易失存儲(chǔ)器包括DRAM。全文摘要包括非易失存儲(chǔ)器的盤驅(qū)動(dòng)器監(jiān)視與盤的可靠性有關(guān)的參數(shù)以檢測(cè)實(shí)際或者潛在的故障事件，并且將與故障有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄在非易失存儲(chǔ)器中，而不是在盤的保留區(qū)域中。通過運(yùn)行診斷例程或者盤驅(qū)動(dòng)器傳感器的規(guī)則性或周期性監(jiān)視來進(jìn)行監(jiān)視。要被監(jiān)視和記錄的故障事件可以包括有缺陷的數(shù)據(jù)扇區(qū)。當(dāng)已經(jīng)將盤驅(qū)動(dòng)器置于操作之后檢測(cè)到新的有故障扇區(qū)時(shí)，使得該有故障的扇區(qū)退出服務(wù)，并且將其邏輯塊地址(LBA)映射到非易失存儲(chǔ)器中的非備用扇區(qū)的存儲(chǔ)器空間。當(dāng)針對(duì)包括有缺陷扇區(qū)的LBA的LBA范圍接收到讀或者寫命令時(shí)，在處理該命令的整個(gè)LBA范圍的同時(shí)跳過有缺陷扇區(qū)，而且從或者向非易失存儲(chǔ)器中的所映射的存儲(chǔ)器空間讀或者寫該有缺陷扇區(qū)的LBA的用戶數(shù)據(jù)。文檔編號(hào)G11B20/18GK101145372SQ200710148969公開日2008年3月19日申請(qǐng)日期2007年9月12日優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日發(fā)明者喬治·A·鄧,吳華豐,朱瑞鋒,理查德·M·H·紐申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司