头阵列在数据存储介质上的定位的制作方法

专利名称：头阵列在数据存储介质上的定位的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及数据存储装置，尤其涉及但不局限于数据存储装置中头阵列 在存储介质上的定位。
背景技术：
，在数据存储装置中，数字数据被写到数据存储表面并从其读取。 一类数据存 储系统是盘驱动器，它沿在盘上形成的同心轨道读取和写入信息。读取和写入操作通过通常安装在滑橇主体上的变换器(transducer)进行。滑橇和变换器有时统称 为头，且通常单个头与各个数据存储表面相关联。为了定位盘上的特定轨道，盘驱 动器通常使用盘上的嵌入伺服区。这些嵌入区被伺服子系统用来在特定轨道上定位 头。在盘驱动器中，伺服子系统包括附加于头上以通过根据其输入位置误差信号 (PES)将其移动而控制它的空间位置的控制器。PES通过解调器块或电路的帮助 从头输出信号或读回信号中提取。如上所述，在盘驱动器中，单个头通常与各个数据存储表面相关联。因此， 盘驱动器解调器只需要从单个读回信号中提取PES。在不久的将来，所制造的数据 存储装置将包括由单臂支承的多个探头(或尖端)，它从数据存储表面读取信息或 向其写入信息。在任何给定时间，所有或部分尖端将被激活，从而得到一个以上读 回信号。因此，需要能够解析多个读回信号的伺服解调系统。 发明内容本发明各实施方式涉及包括解决上述需要的伺服解调系统的数据存储系统。 提供了一种其中多个读回信号得到解析的数据存储系统。该数据存储系统包 括被配置成存储伺服标记和数据标记的数据存储介质。该数据存储介质具有划分成 扇区的轨道。头阵列被配置成与数据存储介质相互作用。解调电路接收由头阵列中 至少部分头获取的伺服信号，并且计算用来调节头阵列在存储介质上的位置的结果
伺服信号。在阅读以下详细描述以及参照关联附图之后，表征本发明各实施方式的这些 和其它特性和优点将变得显而易见。


图1是根据本发明各实施方式之一的数据存储系统的简化框图。 图2是盘驱动器数据存储系统的等轴测角图。图3是盘驱动器伺服回路的简化框图。图4是示出一示例伺服扇区格式的简化框图。图5是盘驱动器中使用的一示例伺服解调块的简化框图。图6、 7-1和7-2是多个示例探针存储架构的简化框图，它们不依赖于绝对传 感器并使用永久伺服标记。图8、 9、 IO是探针存储系统中的伺服解调器部件的简化框图。图ll是一示例探针存储架构的简化框图，它不依赖于绝对传感器，且使用永 久伺服标记和擦除读回数据标记。图12-1和12-2是多个示例探针存储架构的简化框图，它们依赖于绝对传感器 并使用具有永久伺服标记的嵌入伺服扇区。图13、 14-1和14-2是多个示例探针存储架构的简化框图，它们使用由擦除读 回标记写入的伺服扇区。图15和16是使用永久和擦除读回伺服标记的组合的示例探针存储架构的简 化框图。图17是写入图15和16的探针存储架构中永久标记的伺服扇区字段的简化框图。图18-1和18-2是写入图15和16的探针存储架构中擦除读回标记的伺服扇区 字段的简化框图。图19和20是写入探针存储系统中擦除读回标记的伺服扇区字段的简化框图。
具体实施方式
在以下结合图l-20描述的实施方式中，数据存储系统包括被配置成存储伺服 标记和数据标记的数据存储介质。该数据存储介质具有划分成扇区的轨道。头阵列 被配置成与该数据存储介质相互作用。解调电路接收由头阵列中的至少部分头获取
的伺服信号，并计算用于调节头阵列在存储介质上的位置的结果伺服信号。图1是数据存储系统100的简化框图，它包括具有根据本发明实施方式之一的计算结果伺服信号的解调电路的头定位电路。系统100包括数据存储介质102 和与数据存储介质102数据通信的头阵列104 (也称为探针)。在图1中，头阵列 104的各个头(或探针尖端)由尖端(1,1)、尖端(N,l)、尖端(l,N)等表示。系 统IOO也称为探针存储系统。在系统100中，头阵列104例如由单臂105支承。系 统100的其它主要部件包括控制器106、读/写电路108、包括解调电路112的头定 位电路IIO、以及致动器114。控制器106调整并控制部件108、 110和114的操作，并且也从主机系统116 接收数据并向其发送数据。主机系统106可包括诸如个人计算机或能进行一系列逻 辑操作的其它系统的基于微处理器的数据处理系统。读/写电路108帮助将从主机 系统116接收的数据转换成适于在介质102上写入的形式。而且，电路108帮助将 由头阵列104读取的数据转化成适于传送给主机116的形式。致动器(多个致动器) 114通过例如沿x-轴和/或y-轴移动介质102而帮助提供数据存储介质102与头阵 列104之间的相对扫描运动。为了帮助定位头阵列104并帮助提供用户数据的有组 织存储，数据存储介质102包括由图1中水平虚线118表示的多个轨道。轨道118 被划分成更小的单元或扇区。在图1中，扇区之间的边界由虚线120表示。应该理 解，沿其宽度121，各个尖端可跨越一个扇区长度(任两条相邻虚线120之间的距 离)以上。在一些实施方式中，各个分段/字段122 (尖端沿尖端宽度121所跨越的 介质102的区域)可包括位置信息(伺服标记)和用户数据(数据标记)两者。在 一些实施方式中，使用只读和/或只写伺服标记(产生专用伺服扇区)的专用尖端 和只读/写数据标记(产生专用数据扇区)的专用数据尖端。伺服和/或数据标记可 以是永久的或在读回时擦除的(如果介质102为例如铁电的)。由于在任何给定时间伺服信息都由头阵列104中一个以上的头或探针尖端读 取，因此多个伺服信号必须被解析成电路108的单个信号以在介质102上的目标位 置(例如(多条)目标轨道)适当定位头阵列104。根据本发明各实施方式，多个 信号的解析由解调电路112进行，该电路在下文中进一步详细描述。而且，从以下 进一步描述中将显而易见的是解调技术根据用于介质102的材料、介质102上伺服 标记和数据标记排列的类型等而不同。通常，伺服回路中的解调应当容易实现(且有效地)在数据轨道的写入或读 取过程中将头定位在轨道中央。这通常通过设计伺服解调架构的功能/部件及其输
入模式(即伺服扇区格式)而得以实现。以下进一步描述的部分本发明实施方式使用与盘驱动器中使用的相似的伺服 模式。因此，首先结合图2至5描述适于盘驱动器的盘驱动器数据存储系统和伺服系统，然后结合图6-20描述不同实施方式。图2是盘驱动器200的等轴测角图。盘驱动器200包括具有基座202和顶盖 (未示出)的外壳。盘驱动器200还包括通过盘片夹208安装在主轴马达(未示出) 上的盘组件206。盘组件206包括安装成围绕中心轴209共同转动的多个单独盘。 各个盘表面具有安装到盘驱动器200来与该盘表面通信的关联盘头滑橇210。在图 2所示的示例中，滑橇210由附在致动器216的轨道访问臂214上的悬架(suspension) 212支承。图2所示的致动器是称为旋转运动巻片致动器的类型， 并且包括通常在218示出的音圈马达(VCM)。音圈马达218使致动器216及其附 加头210围绕枢轴220旋转，以沿盘内径224和盘外径226之间的弓形路径222 在期望数据轨道上定位头210。音圈马达218由伺服电子器件230根据由头210和 主计算机(未示出)产生的信号驱动。以下结合图3-5提供关于诸如200的盘驱动 器中的伺服控制的细节。图3是适于在盘驱动器中使用的伺服回路300的简化框图。通常，伺服回路 300包括控制器(C) 302、装置(P) 304和伺服解调块306。控制器块(C)控制 装置(P)减小参考信号t (在图3中由参考标号308表示)与其估值f (在图3 中由参考标号310表示)之间的差。伺服解调块306解调输出v(t)(在图3中由参 考标号312表示)中的位置信息以提取参考位置信号T的估值。在诸如200 (图2) 的盘驱动器中，控制器(C)附于头(诸如210 (图2))上以通过根据其输入位置 误差信号(PES)将其移动来控制它的空间位置。装置(P)表示记录系统，它的 输出v(t)是与伺服具体位置信息对应的读回信号。参考信号T通常对轨道中央设定 为零，但是如果需要偏置则为非零。解调块306提取v(t)内的PES信息，以及输出 f作为t的估值。以下结合图4和5提供关于盘驱动器伺服回路中解调的细节。在盘驱动器数据存储系统(诸如200 (图2))中，假设扇区伺服(或嵌入伺 服)架构具有如图4所示的伺服扇区格式400。图4所示格式的与各个伺服扇区字 段对应的读回信号由图5所示的具有顶级架构的伺服解调器500处理。为了提供对盘驱动器伺服解调器功能的理解， 一起描述图4和5。在图4中的 数据扇区402和空白(PAD1) 404之后，伺服扇区400从相位锁定回路/自适应增 益控制(PLL/AGC)字段406开始。在该字段内的写入数据沿横跨轨道方向相同。
当信息从该字段读取时，图5中的自适应增益控制器(AGC) 502调节可变增益分 析器(VGA) 504的增益，且定时恢复(TR)块506恢复模数(A/D)转换器508 的相位和频率偏移以在适当采样实例下对模拟信号进行采样。然后，信息从图4 中的SAM/SIM字段408读取，该字段在横跨轨道方向对伺服寻址标记(SAM)或 伺服索引标记(SIM)存储相同的数据。通过其已调节VGA和已恢复采样实例、 以及其固定连续时间滤波器(CTF) 510和数字有限脉冲响应(DFIR)均衡滤波器 512，图5中的伺服解调器架构500准备处理与SAM/SIM字段408对应的读回信 号的样本，以便于确保VGA和TR块(504和506)被正确调节。一旦使用SAM/GRAY 块514检测到SAM/SIM信息，伺服解调器500也使用与图4中轨道ID字段410 对应的读回信号通过同一块检测到轨道标识(ID)。 一旦检测到感兴趣轨道的轨道 ID，则伺服系统知道头在特定轨道中央的附近。在伺服格式的空白(PAD2) 412 之后，存在位置信号(PS)位组，即由另一空白(PAD3) 415分隔的位置信号1 (PS1)和位置信号2 (PS2)字段414和416。伺服解调块500处理图5中PES提 取块516的PS1和PS2中的数据，以提取位置误差信号(PES)。使用该信号，图 3中的伺服系统将头向感兴趣轨道的中央移动。在PS2字段之后是由写入拼接418 表示的另一空白，之后是重复用尽(RRO)地址标记(AM)420。一旦通过SAM/GRAY 块514的帮助检测到该地址标记，伺服解调器500使用图5中的RRO块518来检 测写入过程中RRO (W-RRO)的量。W-RRO由参考标号422表示。类似地，伺 服解调器500在成功检测到RRO AM 424和R-RRO字段426之后，也得到在读取 过程中RRO (R-RRO)的信息。然后，W-RRO和R-RRO信息分别在写入或读取 过程中使用，以在头开始写入或读取数据扇区之前针对RRO作用对盘存储系统中 的头位置做出最终调节。如上所述，在盘驱动器(诸如图2的200)中，单个头通常与各个数据存储表 面相关联。因此，盘驱动器解调器(诸如500 (图5))只需要从单个读回信号中提 取PES。然而，在图1的数据存储装置中，由单臂支承的头阵列用于从数据存储介 质读取信息或向其写入信息。在任何给定时间，头阵列的全部或部分尖端或头被激 活，从而得到一个以上的读回信号。如上所述，本发明各实施方式通常提供能解析 多个读回信号以产生用于调节头阵列位置的结果伺服信号的伺服解调系统。而且， 如上所述，解调技术根据用于介质102 (图l)的材料、介质102上伺服标记和数 据标记排列的类型而不同。以下描述不同的伺服解调方案及其相关联的伺服扇区格 式化。在以下提供的不同解决方案的附图中，伺服字段涂有阴影，而数据字段不包
括阴影。解决方案1:对不依赖于绝对传感器的具有永久伺服标记的探针存储的伺服解调如上述小标题中所述，解决方案1提出具有永久伺服标记(即在从介质中读 回时，写入的伺服信息不被擦除)的探针存储架构。此外，不使用来自绝对传感器 (测量头与存储介质之间的相对位移的任何位置传感器(例如电容式传感器))的信息(即绝对传感器(诸如125 (图l))在头阵列中不存在，或者其分辨率或可靠 性不足)。在图6和7中示出具有永久伺服标记的一些示例探针架构。图7的架构700-1、 700-2对应于使用介质专用部分和探针尖端写入和读取的伺服标记702-1、 702-2， 而图6中的架构600对应于可由所有激活探针尖端写入和读回的嵌入伺服标记 602。参考标号604表示由单个头/尖端(诸如尖端(l,l))沿尖端长度123 (图l) 跨越的轨道数目。图7-1和7-2之间的不同之处在于图7-1对应于具有永久数据和 伺服标记的均匀介质，而图7-2只具有永久伺服标记和擦除读回数据标记。在图6 和7-1中，示例数据标记字段分别由参考标号603和703表示。图6和7所示的示例架构以及未示出的许多其它架构具有其自身优点和缺点。 然而，无论哪个选为期望架构，假设伺服数据通过一个以上探针尖端从永久标记读 取，且不使用绝对传感器功能。这样的实施方式中的伺服解调可如下进行.-1) 图4所示的伺服扇区格式被写入到为伺服标记保留的探针介质部分中(即 图6和7中的阴影字段)。2) 根据预定调度算法放弃、排列以及选择探针尖端。然后，所选择并排列 的探针尖端用于所有随后的伺服操作。任何适当技术可用于进行该步骤。3) 首先处理PLL/AGC字段(诸如图4中的406)。假设对各个探针尖端存 在一个VGA和AGC对，且VGA的增益分别对各个尖端调节。然后，使用定时恢 复回路调节采样时间。4) 如上所述，盘驱动器中需要SAM和SIM两者，因为介质旋转，从而需 要使用SIM寻找参考位置，且之后需要获得在达到所需伺服楔之前多少SAM通过 的计数。然而，在探针扫描系统(诸如图l的系统)中，不需要SAM和SIM，且 只有SAM就足够了。使用所有激活探针伺服尖端检测到SAM位，然后对检测到 的SAM位进行择多解码。期望架构800在图8中示出。在图8中，各个SAM/GRAY
块514-1至514-K对应于具有与其对应盘驱动器记录(图5所示)相同功能的独特探针尖端。择多解码块802得到各个尖端/的估值A并进行择多解码以找到总估值^。择多解码器802的功能可通过以下公式描述s = {l，如果I^,"/2 公式i -0，其它5) 接下来，将探针尖端组件置于靠近距期望轨道中央约土半个轨道处。为 此，再次使用图8所示的架构处理轨道ID字段(诸如图4中的410)。6) 在处理轨道ID字段之后，处理PS位组字段(诸如图4的414和416) 以将头组件定位成更靠近感兴趣轨道的中央。为此，对于各个探针尖端/，首先处 理PS1 (诸如414)以获得尸ES:(f)，然后处理PS2 (诸如416)以获得i^《(s)。然 后，将信号尸￡《(》和户￡《(》对z'进行平均以获得一组i^&(^和i^S"刁。期望架 构900在图9中示出。在图9中，如果头组件正在处理PS1位组，则各个尖端/ 的信号。对应于由参考标号516-1至516-K表示的/^s:&);类似地，如果是PS2 位组，它们对应于Pi:《G)。然后，加权平均块902用于增加最终i^&(^和P^S"》 信号的可靠性。任何适当方法可用于得到图9中的权重。7) 最后，可使用图10中的架构100处理RRO字段。图10中的RRO块518-1 至518-K执行与图5所示的块518相同的功能，即检测写在介质上的RRO字段信 息。除了使用多个RRO块之外，该架构与图8所示的基本相似，同样使用择多解 码器。图10中的择多解码器由参考标号1002表示。图7-2中的探针存储架构具有对数据扇区的擦除读回标记，因此该标记必须在 读取之后写回。在写到这些数据扇区之前，提炼伺服信息有助于系统可靠性。因此， 在以下实施方式中，伺服扇区可在扫描结束处重复，如图ll所示。在图11中，探 针架构由参考标号1100表示，且伺服标记由参考标号1102表示。这些伺服标记可 呈现为位于扫描起始处的标记的镜像。一旦通过上述方法的帮助使用结束处的额外 伺服标记检索了伺服信息，用户数据就在相对于读取方向反向移动时写入。在扫描 结束处的伺服标记帮助恢复写入前系统的任何伺服定位变化，包括在将擦除读回标 记写回到介质之前的旋转变化。然而，这将伴随着格式效率的降低，从而减小用户 数据的可用区域。解决方案2:对也利用绝对传感器的具有永久伺服标记的探针存储的伺服解调 与以上解决方案1描述的期望探针存储架构相比，本小节中所描述的架构中
的唯一不同之处在于使用存储系统中的绝对传感器以获得附加伺服信息。附加伺服信息的出现使得除了图6和7所示的那些之外图12中的探针架构1200-1和1200-2 的出现也有了可能。根据从绝对传感器获得的精度，探针尖端组件可置于距感兴趣 轨道中央的几个轨道内(如图12-2所示)，或者距轨道中央半个轨道内(如图12-1 所示)。绝对传感器的角色可被视为等同于伺服操作中的査寻阶段，这可通过盘驱 动器架构中和以上探针存储的解决方案l中的轨道ID字段而实现。绝对传感器的 精度不仅帮助减少将要写到介质上的所需伺服标记1202-1、 1202-2 (从而增加格式 效率)，而且还完全消除或减少在伺服解调中检测轨道ID字段所需的必要功能(即 它降低伺服解调块的复杂性)。对也利用绝对传感器、具有永久伺服标记的探针存 储系统的伺服解调可如下进行1) 绝对传感器可用于将尖端组件靠近感兴趣轨道的中央定位。2) 如果绝对传感器的精度足以将尖端组件定位在仅若干轨道内，则短轨道 ID字段可用于何服扇区格式以进一步将尖端组件从距期望轨道中央几个轨道远移 到半个轨道远。3) 如果绝对传感器的精度己经足以将尖端组件定位在距期望轨道中央半个 轨道远处，则轨道ID字段不用于伺服扇区格式。4) 然后，按照以上解决方案1的步骤1至7。如果在伺服扇区不存在轨道ID 字段，则跳过说明如何处理轨道ID字段的解决方案1的步骤5。解决方案3:对也利用绝对传感器的具有擦除读回伺服标记的探针存储的伺服解调当伺服标记被写在擦除读回介质上时，在没有绝对传感器帮助的情况下伺服 操作的査寻阶段(即尝试将头(多个头)定位在期望轨道中央的边界内)将被禁止。 因此，擦除读回标记应与绝对传感器一起考虑。该情形的可能探针架构与图6、 7和12中的相应部分很相似，唯一区别是伺 服标记的类型是擦除读回的而不是永久的。使用擦除读回伺服标记，伺服信息在读 取后被擦除且所擦除的标记必须写回到介质。在一示例配置中，期望写入过程在与 读入方向相反的方向上(即，如果写入通过从左到右地扫描探针介质进行，则写回 从右到左地进行)。然后，在读回数据结束时，需要另一伺服字段来在开始写回数 据之前调节尖端组件的位置。因此，如图13所示的具有伺服标记1302的探针架构 示例1300也可被视为替换方案。取决于绝对传感器的精度，这可变成以下图14
中之一。图14-1中的架构1400-1需要高精度，而图14-2的架构1400-2需要来自 系统中绝对传感器的较低精度。图14中的伺服标记由参考标号1402-1和1402-2表示。本情形的伺服解调功能与以上解决方案2中列出的那些很相似。唯一的区别 是此处的伺服标记是擦除读回，而在解决方案2中它们是永久的。因此，必须将用 于将探针尖端组件定位在期望位置的伺服轨道写回去。这种实施方式中的伺服解调 可如下进行1) 按照以上解决方案2中的步骤来检索伺服信息，且使用该信息读取用户 数据。2) 在读取过程结束时，使用各个尖端范围结束处的伺服标记再次检索伺服 信息。结束处的伺服标记可能不是必要的，因此如果系统未丢失范围结束处的伺服 信息，则本步骤也是不必要的。然而，相信该步骤使该系统更加稳健，从而从伺服 观点看增加了系统的可靠性。3) 用户数据和伺服信息在相对于读取方向反向移动时与特定数据轨道对齐 地写入。4) 在写入过程结束时再次检索伺服信息，头组件移动半个轨道且被擦除的 伺服信息被写在距原始数据轨道半个轨道处。5) 重复步骤4直到所有被擦除的伺服标记被写回。写入所有被擦除的伺服标记的遍数直接取决于绝对传感器的精度。因此，绝 对传感器越精确，则所需的遍数越少，从而导致越低的系统成本。解决方案4:对也利用绝对传感器的具有永久和擦除读回伺服标记两者的探针 存储的伺服解调对于使用永久和擦除读回标记的探针存储，期望轨道ID信息置于永久标记上。 因此，是否具有绝对传感器仅影响轨道ID字段的长度。因此，在本小节中，考虑 包括绝对传感器的情形。然而，在系统中不存在绝对传感器的情形中，以上结合图 2描述的轨道ID字段可用于代替绝对传感器的功能。使用擦除读回和永久标记的 可能性提供了对于将伺服扇区字段安排在擦除读回和永久标记之间的许多选择。在 一实施方式中，大多数伺服扇区字段可置于永久标记上，而在其它实施方式中，可 选择使用更多伺服字段作为擦除读回标记。该区别也影响伺服解调架构，且存在对 本小节之后描述的实施方式的更多伺服调节块。然而，所有这些实施方式是上述解
决方案l、 2和3的组合。然而，为了示出上述解决方案与本节中提出的其它架构 之一的相似和区别，提供一个具体示例且以下描述与该具体示例相关联的伺服解调 功能。在该示例中，假设探针架构1500如图15所示。在该架构中，提出伺服字段 可写入永久标记1502以及写入擦除读回标记1504。伺服字段不需要写到从擦除读 回标记读取的各个探针尖端开始处，而伺服字段可每隔M个尖端写入，其中M取 决于数据存储系统中诸如热膨胀的杂质量。除此之外，假设各个擦除读回伺服扇区 跨越三个轨道，如图15所示。如果关于擦除读回标记系统需要更稳健，则可增加 擦除读回伺服标记，如示出探针架构1600的图16所示。对于该示例每个操作需要 每尖端三个轨道，但是如果出于任何原因这些擦除读回标记被擦除，则图6中会出 现更多的冗余以完成伺服操作、并重新写入被擦除的伺服标记1602。然而，增加 的稳健性伴随着伺服格式效率的损失。假设在系统不出现诸如热膨胀的相对彼此改变尖端位置的畸变时从永久标记 获得的伺服位置误差信号将足够的情况下进行伺服扇区字段的分布。然后，擦除读 回标记的补丁将校正因诸如热膨胀的畸变导致的偏差。对于该具体示例，提出了如图17所示的字段1700可写入永久标记。也提出 了附加PS位组可写入图17的永久标记。如果需要，可包括附加位组字段1702和 1704以更新绝对传感器査找表。这在以下讨论对应于这些具体伺服标记的伺服解 调算法时变得更加清楚。将要写在擦除写回标记上的伺服字段可根据图18所示的 两种选择的任一个写入。第一选择(图18-1所示的1800-1)与写在永久标记上的 那些相似，因此使用用于永久标记的类似简单PES提取功能。然而， 一旦被读取和擦除，该模式需要4遍来将其完全写回。第二选择(图 18-2所示的1800-2)仅需要两遍来将其完全写回到擦除读回介质，然而，这需要 更多的电路(对相邻轨道处的各个伺服频率以及各个尖端的另外两个带通滤波器)。 两者之一可根据给定探测系统的成本-性能权衡来选择。这种实施方式中的伺服解调可如下进行1)调节AGC增益和采样实例，并检测到SAM和轨道ID字段。a) 绝对传感器用于将探针尖端组件定位到期望位置。此时将绝对传感器 值存储到存储器。b) 处理永久和擦除读回标记两者中的PLL/AGC字段以获得对各个尖端 的AGC增益和采样实例的估值。C)将与擦除读回标记相关联的各个尖端的采样实例估值和与永久标记相 关联的作比较。相对于永久标记估计热膨胀量，且对每个采样实例估值补偿 热膨胀效应。d) 对单独估值取平均值以得到AGC增益和采样实例的结果估值。e) 写在永久和擦除读回标记上的SAM被检测到。f) 如果所有SAM字段被检测到，则在永久标记中处理轨道ID字段，以 将探针尖端组件定位在期望轨道中央的土半个轨道范围内。然后，进行处理 PS位组的下一步骤。g) 如果没有检测到所有SAM字段，则将该信息发送到控制器。然后， 停止伺服解调操作。2) 处理PS位组。a) PS1和PS2字段在永久标记位置被处理以获得与永久伺服标记相关联 的各个尖端/的P^"-'W和PMf"^ 。b) 如果PfiSf^'(f)(以及类似地P五Sf^的变化大于预定给定阈值， 则该信息被发送到控制器，且停止伺服解调操作。否则，该操作继续。这两 个数在各尖端上取平均值，得到对应于永久标记的一个P^5f^》和PESfH^ 对。任何适当方法可用于获得各个尖端的置信级以帮助平均。c) 处理尸￡对久(￡)和尸￡《久(e)以获得永久标记的一个尸五S永久&)数。d) 重复擦除读回标记的以上项以得到一个i^S^^^(f)数，这次是对于擦 除读回标记。e) 比较尸M永久(e)和尸fiS擦,(s)信号。如果差值大于阈值，则该信息被发送到控制器，并停止伺服解调操作。如果差值小于阈值，则两个信号被平均以获得表示系统的最终头组 件位置的尸^Sfe)。3) 提取RRO信息。a) 假设所有必要和充分的RRO信息被预计算且仅写入到永久标记。b) 对于对应于永久标记的各个激活尖端，基于是执行写入操作还是读取 操作来提取W-RRO或R-RRO信息。可使用与盘驱动器伺服解调架构中所实 现的类似的方法。c) 通过前述方式对各个尖端的RRO信息进行平均。d)将RRO信息结合到整个探针尖端组件的位置。4) 更新绝对传感器査找表。a) 在RRO字段的结束处，伺服操作结束，且探针尖端开始处理写在擦 除读回标记处的用户数据。在此期间，继续处理写在永久标记处的额外PS位 组。b) 将从各个PS位组获得的i^Sf^s)和i^5f^(f)进行平均直到各个探针 尖端在其范围内处理数据。c) 使用PES信号的最终平均来估计最终头位置。d) 将RRO效应结合到该平均数中以得到精度增加的整体探针尖端组件 的位置。e) 将最终估值与从绝对传感器查找表获得的头组件位置进行比较。如果这两个数的差不在阈值内，则对绝对査找表值进行更新。 如果该差值在相对较大的边界外，则将该信息发送到控制器并停止 操作。5) 将擦除读回标记写回到介质。a) 使用图15中写在各个尖端范围结束处的擦除读回标记提取 尸五S擦除RB(s)信号。b) 将所提取的/^S,HB(S)信号与用于更新绝对传感器査找表的高精度位置估值进行比较。如果这两个数的差不在阈值内，则将用户数据和伺服字段写回到介 质。这些伺服字段可能需要一遍以上的写回。如果该差值在相对较大的边界外，则将该信息发送到控制器并停止操作。这结束了该示例的伺服解调功能的明细说明。如以上结合图18所述，若干擦除读回存储方案需要两遍或多遍在每个读取操 作之后重写伺服模式。然而，数据速率要求和热漂移限制了可用于在读取操作之后 重写伺服标记的头移动遍数。因此，写在介质表面上的伺服标记需要以在每次读取操作之后仅通过头的一遍写入来重新写入的方式来模式化并使用。如上所述，头与介质晶圆之间的绝对传感器可提供准确的反馈。然而，绝对 传感器遭受直流(DC)漂移，因此作为唯一感测源并不可靠。此外，它们不捕捉 探针阵列中由于粘滑摩擦或不均匀热膨胀而发生在头之间的相对移动。
本发明各实施方式的一部分祖过使用足够长度(两次离散、准确的读取可在 各个轨道的单个字段内进行)的轨道上伺服位组来减少头移动遍数。然后，通过在 传感器在定位位组上移动的过程中提供小的定位激励，方向定位信号可在不使用轨 道外位组的情况下提取。然后，已知伺服位组和数据在轨道上，它们都可以通过传 感器的单遍经过而被重新写入。该方案假设已经将头定位在目标轨道内。如果传感 器漂移足够小则可使用绝对传感器反馈完成定位，或者可用写入轨道内的识别信息 完成定位。以下结合图19和20提供的描述涉及可用于结合绝对头/介质传感器提供伺服 定位反馈的伺服模式。该模式被构建成最小化由于重新写入模式或数据的等待时间。图19示出用于单个读/写头的模式的总体方案1900。该模式被置于数据轨道的 起始处以在读取或写入数据之前校准绝对传感器。然后，该模式可按需另外嵌入到 数据内。所嵌入的伺服标记由参考标号1902表示。图20示出仅使用一条轨道2002 的跟踪过程2000。挑战在于能够在仅使用伪轨道上信号时感测伺服信号的极性。 该解决方案通过在其经过伺服字段时向传感器提供小的激励来实现。即使位组A (204)和位组B (206)在轨道上，通过比较在各个字段中产生的相对值，方向误 差信号可根据与常规分割位组算法相似的以下算法生成。PES =(位组B -位组A)/(位组B +位组A) 等式2当传感器穿过中点处的中线时，PES值等于零。当传感器朝负轨道方向穿过一点的 中线时，得到与偏移成比例的负PES值。最后，当传感器朝正轨道方向穿过一点 的中线时，得到与偏移成比例的正PES值。使用选通读回、连同用于粗略定位的绝对传感器或在+/-半个轨道内的写入轨 道内识别，可在不擦除其相邻伺服位组集的情况下读取各个伺服位组集。然后，初 始伺服位组集连同数据可单遍地重新写入。如果假设探针读回传感器的SNR与磁性读回在同一数量级上，则伺服位组的 长度可根据常规技术估计。激励信号可以是在不激发高频致动器模式的同时提供沿 位组的改进线性的平滑斜坡信号。通常，假设探针存储信号不会与从磁记录系统获得的那些极为不同，探针存 储的伺服解调块的唯一额外成本来源于结合来自多个探针尖端的多个信号。然而， 假设在实现成本中加入较小差异，即使就性能和可靠性而言存在来自探针存储的多 信令特性的益处。例如，将来自各个尖端的位置误差信号进行平均可减小系统中随 机误差的影响，并且导致噪声存在时系统性能的提高。另一方面，使用服务探测器
的质量或各个尖端的位置误差信号的置信级来实现权重平均将提高系统可靠性。因 此，就伺服解调器的成本、性能和可靠性而言， 一个以上信号的出现是优点。成本、性能和可靠性的最大差异受到以下因素的影响除了期望用于探针数据存储的擦除读回铁电介质之外，制造具有永久标记的介质的成本。除了设计用于擦除读回标记的探针尖端矩阵之外，制造可从永久标记读 取数据的另一探针尖端阵列的成本。 系统中绝对传感器的精度。 从擦除读回标记读取或向其写入的可靠性。 然而，对于给定应用无论选择哪个系统，伺服解调架构可在以上介绍的、向整个系 统提供良好性能、成本和可靠性权衡的架构中选择。总之，前面列出的盘驱动器与探针存储架构之间的区别导致探针存储的以下 新伺服解调替换方案在探针尖端范围结束处的额外伺服字段(即双向伺服字段)有助于提取 伺服信息以在与读取相反方向移动时写入擦除读回数据或伺服标记。使扫描 沿直线而非旋转地进行也有助于消除伺服扇区中的SIM，从而由于SAM与SIM之间不必存在区别，在减少解调功能的同时改进格式效率。在一些实施方式中，绝对传感器的存在帮助减弱査寻功能或完全消除它。更具体地，需要更小的或不需要轨道ID字段(这帮助改进格式效率)以及需 要更少的或不需要用于检测轨道ID字段的处理(这降低实现成本)。来自多个探针尖端的多个信号允许进行平均，这降低了系统中的噪声效 应，使得整个设计更可靠。具有擦除读回信号的选择增加了对可靠性的需要。具体地，在这种实施 方式中，有必要在检测到矛盾时停止伺服解调操作，以便于降低破坏写入信 息的可能性，从而增加系统可靠性。应该理解，即使各个实施方式的许多特征和优点、以及各个实施方式的结构 和功能的细节已在以上描述中阐述，但是本公开仅为说明性的，且可在由所附权利 要求借以表达的术语的广泛一般意义所指示的全部范围，在本发明实施方式的原理 内对细节尤其是对各部分的结构和排列进行改变。例如，在不背离本发明各实施方 式的范围和精神的情况下，特定元件可在保持基本相同功能的同时依赖于数据存储 系统的特定应用进行改变。此外，虽然本文描述的较佳实施方式涉及数据存储系统
中头阵列的位置，但本领域技术人员应该理解，在不背离本发明各实施方式的范围 和精神的情况下，本发明各实施方式的示教可用于使用头定位的其它系统。
权利要求
1.一种数据存储系统，包括数据存储介质，被配置成存储伺服标记和数据标记，所述数据存储介质具有划分成扇区的轨道；头阵列，被配置成与所述数据存储介质相互作用；以及解调电路，接收由所述头阵列中至少一些头获得的伺服信号并计算结果伺服信号，所述结果伺服信号用于调节所述头阵列在所述存储介质上的位置。
2. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述伺服标记包括由所 述头阵列中至少一些头写入所述数据存储介质的永久伺服标记。
3. 如权利要求2所述的数据存储系统，其特征在于，至少一部分所述扇区是包括所述永久伺服标记的专用伺服扇区。
4. 如权利要求2所述的数据存储系统，其特征在于，至少一部分所述扇区是包括所述永久伺服标记和所述数据标记的嵌入伺服扇区。
5. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述数据标记是永久数 据标记。
6. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述数据标记是擦除读 回数据标记。
7. 如权利要求6所述的数据存储系统，其特征在于，至少一些所述擦除读回 数据标记被写入第一伺服标记集与第二伺服标记集之间，所述第二伺服标记集是所 述第一伺服标记集的镜像。
8. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述头阵列包括绝对传 感器。
9. 如权利要求8所述的数据存储系统，其特征在于，所述伺服标记包括永久 伺服标记而所述数据标记包括永久数据标记，其中至少一部分所述扇区是包括所述 永久伺服标记和所述永久数据标记的嵌入伺服扇区。
10. 如权利要求9所述的数据存储系统，其特征在于，所述永久伺服标记跨越 由所述多个头的各个头跨越的轨道的子集。
11. 如权利要求10所述的数据存储系统，其特征在于，由所述永久伺服标记 所跨越的各个头跨越的轨道子集中的轨道数是所述绝对传感器的精度级的函数。
12. 如权利要求8所述的数据存储系统，其特征在于，所述伺服标记包括擦除读回伺服标记而所述数据标记包括擦除读回数据标记，其中至少一部分所述扇区是 包括所述擦除读回伺服标记和所述擦除读回数据标记的嵌入伺服扇区。
13. 如权利要求12所述的数据存储系统，其特征在于，至少一部分所述擦除 读回数据标记被写入到第一伺服标记集与第二伺服标记集之间，所述第二伺服标记 集是所述第一伺服标记集的镜像。
14. 如权利要求13所述的数据存储系统，其特征在于，所述第一伺服标记集 和所述第二伺服标记集跨越由所述多个头的各个头所跨越的轨道的子集。
15. 如权利要求IO所述的数据存储系统，其特征在于，所述第一伺服标记集 和所述第二伺服标记集合跨越的由各个头所跨越的轨道的子集中的轨道数是所述 绝对传感器的精度级的函数。
16. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述第一伺服标记集包 括永久伺服标记而所述第二伺服标记集包括擦除读回伺服标记。
17. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述解调电路包括用于 扇区寻址标记和GRAY编码轨道识别的择多解码器。
18. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述解调电路包括用于 提取单个重复用尽值的择多解码器。
19. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述解调电路包括用于 提取结果位置误差信号的加权平均模块。
20. 如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述伺服标记与所述数 据标记一起单遍写回。
全文摘要
提供一种数据存储系统，其中多个读回信号被解析。该数据存储系统包括配置成存储伺服标记和数据标记的数据存储介质。该数据存储介质具有划分成扇区的轨道。头阵列被配置成与该数据存储介质相互作用。解调电路接收由头阵列的至少一些头获得的伺服信号并计算结果伺服信号，该结果伺服信号用于调节头阵列在存储介质上的位置。
文档编号G11B9/00GK101149942SQ200710126438
公开日2008年3月26日 申请日期2007年6月8日 优先权日2006年6月9日
发明者D·W·卡伦斯, E·M·柯塔斯, M·D·贝德林顿, M·F·厄顿, 杨学士 申请人:希捷科技有限公司