专利名称：限制操作期间对硬盘驱动器的震动损害的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及硬盘驱动器。
背景技术：
移动计算机中使用的硬盘驱动器必须设计为承受在移动环境中通常可见的粗鲁使用。这些驱动器的震动鲁棒性已主要改善了非操作模式期间承受大震动的能力。不幸的是，这些驱动器在操作期间承受粗鲁处理的能力还没有取得类似进步。实际上，操作震动规范已典型地滞后非操作规范大约4倍。
结果，移动环境中的驱动器在使用中经常很容易被损坏。损坏通常是非灾难性的，但导致数据丢失。正如这里所认识到的一样，由于震动力引起的气垫(air bearing)干扰而产生滑块与盘的接触，从而在操作条件期间发生较小振幅震动事件带来的这种损坏。这样的事件通常不伴随有不可逆的机械损坏。然而，对于较高振幅的震动事件，其它机械组件可能开始彼此接触，并且这最终可能导致更加严重的损坏。
本发明认为来自震动事件的力将使得驱动器的机械组件摇摆并从而可能使得悬体(suspension)开始上下摆动。因为由于滑块下随着滑块被迫靠近盘表面而指数增加的恢复气垫压力而使得滑块能承受垂直作用于盘表面的较大的力，所以当悬体朝着盘向下移动时，滑块起先不大可能接触盘。然而，当悬体远离盘移动时，其施加在滑块上的预载将成比例减少。在某些移动程度上，预载将被克服，然后悬体将尝试拖动滑块远离盘表面。有时可预料到气垫将被扰乱而滑块被抬起而离开盘。随后当几毫秒之后悬体朝着盘突然往回移动头部时，并不可能最佳地定位滑块方向以立即产生气垫并从而避免滑块的角接触盘。这是将发生滑块-盘接触的时间。
正如将进一步认识到的，许多滑块使用负压力气垫设计，其中气垫表面的小袋产生真空，其朝着盘表面向下拖动滑块。这些滑块的稳定飞翔高度是悬体预载的位置，并且由滑块的气垫部分下的向上作用的压力平衡这种向下的真空拉力。进行了以上重要的观察后提供了本发明。
发明内容
盘驱动器控制器执行在与控制器关联的盘驱动器中建立盘上的作用区的逻辑。作用区对应于盘上与盘上除作用区之外的其它区相比，减轻了读和/或写操作期间的机械震动对盘驱动器的影响的区。
控制器最好基于数据存取的频率和/或晚近程度(recency)而在作用区中存储数据。如果期望，数据可基于以下至少之一从作用区移动到档案区数据的最后一次存取的晚近程度、是否出现存档时间以及是否已达到运动感测阈值。作用区可为盘的外部环形区域或盘的内部环形区域。
在优选非限制性实施例中，如果先前已在预定周期内存取了数据，则将数据从档案区移动到作用区。作用区至少部分可由驱动器上的运动限制元件限定。
另一方面，一种硬盘驱动器包括用于在盘上建立作用区的部件。作用区对应于与盘驱动器的其它区相比保护盘驱动器免受机械震动的影响的区。还提供了用于将数据写到作用区的部件。
另一方面，一种硬盘驱动器包括限定了作用区和档案区的盘和控制对盘的读和写操作的控制器。运动限制元件限定作用区。
参考附图将最好地理解本发明有关其结构和操作的细节，其中相同附图标记表示相同部件，并且其中图1示出了具有运动限制元件的本发明盘驱动器的一个实施例的侧视图、示出弓形凹痕(indent)的封套的平面图以及示出弓形凸纹(rib)的底座的平面图；图2是示出了与装载/卸载斜坡并置的运动限制元件的另一个实施例的详细透视图；图3是与盘结合的图2中示出的运动限制元件的透视图；以及图4是用于最大化滑块在保护(“作用”)区中的操作时间的逻辑的流程图。
具体实施例方式
首先参考图1，示出了硬盘驱动器，一般地标以10，其包括由刚硬封套14覆盖的刚性金属或塑料底座12。如图所示，底座12限定了底面16，而封套14限定了与底座12限定的底面16平行的顶面18。
硬盘驱动器10可包括由马达22旋转的多个盘20。在底座12内可移动地安装的致动器24与在盘20上延伸的多个悬体26相连，并由处理器如控制器30控制致动器24。在每一悬体26的端部是相应滑块28，其包括被称为“头”的一个或多个用于根据现有技术已知的原理执行与盘相关的读/写功能的作用元件。同时，滑块28和悬体26建立滑块/悬体组件。
仍然参考图1，提供了运动限制元件，以在操作期间发生硬盘驱动器10的机械震动的情况下，限制悬体26的移动。在一个说明性实施例中，可由封套14内形成的凹痕32建立运动限制元件。而且，底板12可具有凸纹34。如图所示，凹痕32从封套14的面18向下悬垂，而凸纹34从底座12的面16向上延伸。凹痕32和凸纹34都设计为如果发生抬起悬体(并因此而抬起关联的滑块28)远离盘20的机械震动，则接触最近的悬体26，从而机械地限制这样的移动。
凹痕32和凸纹34与最近的相应悬体26隔开一距离或空隙AC@36。内盘20的悬体和滑块不需要单独、分立的运动限制元件。取而代之，通过将相邻盘的距离保持为滑块加悬体的高度的两倍加上空隙C，而提供对这些滑块和悬体的运动限制。
如本发明所期望，当硬盘驱动器在操作期间发生震动时，通过运动限制元件和悬体26之间的接触而建立距离AC@以机械地限制悬体26远离关联盘20的运动。如果发生震动，则距离AC@最好足够小，悬体26保持与关联盘20足够近以避免扰乱滑块28和盘20之间的气垫。换句话说，如果由本发明的运动限制元件约束悬体26相对于盘移动不超过距离“C”，则滑块28将不会从盘脱落。取而代之，在距离“C”内，滑块28和盘20之间的操作真空将保持足够强以维持滑块28和盘20之间的操作上的充足的吸引力。
图1的平面图38和40分别示出了凹痕32和凸纹34。如图所示，凹痕和凸纹呈弓形穿过相应盘20的面，并且在相应盘的数据存储区域上都基本上始终沿径向延伸。
如果使用接触起停(CSS)技术，则图1所示实施例对于单盘装载-卸载驱动器和具有多盘的驱动器特别有用。最好封套14为相对刚硬的，并且如果需要可加固，使得其(及其凹痕18)在发生震动时不过分振动。或者，封套14可附着到马达轴(对于固定轴马达设计)，这将在任何情况下至少在径向内区加固封套14。
考虑到以上情况，图2和3示出了替换优选实施例。可根据现有技术已知的原理提供装载/卸载结构42，其包括用于装载和卸载相应悬体26/滑块28的装载/卸载斜坡44。根据前述原理，运动限制元件46(图2和3中称为A操作震动限制器@)从装载/卸载结构42朝向盘20向下悬垂，并与悬体26相隔距离AC@。运动限制元件46相对于盘20从所示斜坡44径向向内，但仅在盘20的外部(具体说，下述作用区50)仍然是广延(extensive)的。在替换实施例中，运动限制元件46可位于盘的径向内环上，在这种情况下，下述作用区将是运动限制元件46覆盖的径向内部。对于不具有装载/卸载斜坡的CSS驱动器，运动限制元件仍可以与图2所示类似的方式位于作用区50上。
换言之，图2和3中的盘20可径向划分为3个区，标记为图3中的A带@，数据区48包括这些区中的两个，即径向外部环形作用区50和径向上在作用区50之内的档案区52。盘20的最外面的环是根据现有技术中已知原理提供的起落区(landing region)54，用于装载和卸载盘驱动器的滑块。如上所述，在一些实施例中，运动限制元件46位于盘20的最里面的数据承载部分上，在这种情况下，作用区是运动限制元件46下最里面的环。
如下所述，作用区50包括最频繁存取的数据，并且当在作用区50中操作时，保护滑块28免受机械震动，因为运动限制元件46在作用区50上并因此限制悬体26远离盘的移动。相反，档案区52包括不经常或不规则使用的数据。当在档案区52中操作时，运动限制元件46不保护滑块28免受震动。
图4示出了可以由盘控制器执行的用于优化对作用区50和档案区52的使用的算法。将理解，尽管在非限制性实施例中示出的本发明的运动限制元件将作用区50限定为“安全”带，与档案区52相比，作用区50在操作期间较不易受到机械震动的影响，除非明确说明，这里使用的术语“作用”区或“安全带”更一般地表示与盘上的其它区相比在以任何方式操作期间较不易受到机械震动的影响的区。例如，图4的算法可用于由薄保护性涂层制成这样的“作用区”。
在判断菱形56开始，判定读/写功能是否尚未处理。如果功能确实尚未处理，则在菱形58逻辑判定是否已请求从档案区读取数据。如果菱形58的测试为否，则在方框60指定的作用区中执行所请求的读/写功能，然后程序回送到判断菱形56。因此，在作用区50中开始执行所有操作系统发起的写。
返回参考判断菱形58，如果从档案区读取，则在方框62执行从档案区的读取。进入判断菱形64，判定是否先前已在预定(“X”)周期中存取了所请求的数据，预定周期可以是操作者预先确定的时间长度。如果先前已在指定周期中存取了数据，则在方框66将数据移动到作用区，并且程序返回到菱形56。然而，如果先前在给定时间周期内没有存取文件，则在方框68将滑块向回移动到作用区，并且程序返回到初始菱形56。
向回参考判断菱形56，如果读/写操作并非尚未处理，则逻辑流到判断菱形70，其中判定是否已经过了用于存档的时间周期，并且如果是这样，则逻辑移到判断菱形72，以判定驱动器的传统震动传感器(或在期望的情况下另一传感器)是否表示正感测运动。如果程序断定正感测运动，则将判断延迟到菱形74和判断菱形72之间的循环以等待超时周期的过去。如果在运动停止前超时周期已过去，则整个操作返回到菱形56。然而，如果在超时周期过去前运动已停止，则逻辑从判断菱形72流到方框76，其指向读/写列表上的下一文件，然后将操作引入判断菱形78。
在判断菱形78，判定是否已在预定周期内存取了在方框76指向的文件。如果在预定周期内还没有存取文件，则在方框80将文件移动到档案区，并且在方框82滑块返回到作用区，其中震动限制器可保护免受可能引起数据丢失的震动导致的滑块对盘的接触。以这种方式，在感测运动时，为了将数据移动到档案区，保护滑块免受所保护作用区外部的侵袭。如果期望，尽管从作用区移动到档案区时数据的物理位置改变，但是其逻辑地址可保持相同，从而对于操作系统来说该存档是透明的。
转回到判断菱形78，如果判定已在预定时间周期内存取了文件，则逻辑流到判断菱形84，其中判定当前文件是否是列表中的最后一个文件。如果回答为否定，则将操作向回发送到方框76，其指向列表中的下一个文件。如果判断菱形84的回答为肯定，则将操作发送到方框86，其停止存档，并且整个操作再一次发送到最初的判断菱形56。
利用以上算法，现在可理解作用区50(即限制器46下的带)不应经历任何滑块-盘接触，并因此不需要缺乏数据。由于滑块将它们的大部分时间花费在这一带的盘上，所以在操作期间发生震动的情况下，使得保持这一带中频繁存取的数据以改善驱动性能最有意义。
尽管这里详细示出和描述的“限制操作期间对硬盘驱动器的震动损害的方法和设备”完全能够实现本发明的上述目的，但是应理解这是本发明的优选实施例，并因此代表本发明广泛预期的主题，本发明的范围完全包括对本领域普通技术人员显而易见的其它实施例，并且因此本发明的范围由所附权利要求而非其它限定，其中单数的元件除非明确说明，都不意欲表示“一个且仅一个”，而表示“一个或多个”。装置或方法不必解决本发明所要解决的每一和所有问题，也不必都由所附权利要求包括。而且本公开中的元件、组件、或方法步骤都不意欲献给公众，不管元件、组件、或方法步骤是否直接在权利要求中陈述。这里所要求保护的元件不以35 U.S.C.‘112第六段的规定解释，除非元件利用“用于...部件”短语特别陈述，或者在方法权利要求中，用“步骤”而不是“动作”陈述该元件。这里如果没有特殊限定，则权利要求中的术语给出不与本说明书和文件历史矛盾的所有普通和习惯含义。
权利要求
1.一种盘驱动器控制器，执行以下逻辑，包括在与该控制器关联的盘驱动器中的盘上建立作用区，作用区对应于盘上与盘上除作用区之外的区相比，减轻读和/或写操作期间机械震动对盘驱动器的影响的区；和在作用区中存储数据。
2.根据权利要求1的控制器，其中该逻辑还包括基于最后一次存取数据的晚近程度、是否出现存档时间以及是否已达到运动感测阈值中至少之一而将数据从作用区移动到档案区。
3.根据权利要求1的控制器，其中作用区是盘的外部环形区域和盘的内部环形区域中至少之一。
4.根据权利要求2的控制器，其中如果先前已在预定周期内存取了数据，则将数据从档案区移动到作用区。
5.根据权利要求1的控制器，其中作用区至少部分由驱动器上的运动限制元件限定。
6.根据权利要求2的控制器，其中仅在盘驱动器不存在小于阈值的运动时，将数据从档案区移动到作用区。
7.一种硬盘驱动器，包括用于在盘上建立作用区的部件，所述作用区对应于与盘驱动器的其它区相比，保护盘驱动器免受机械震动的影响的区；以及用于将数据写到作用区的部件。
8.根据权利要求7的硬盘驱动器，其中用于写的部件基于数据存取的频率和/或晚近而将数据从档案区写到作用区。
9.根据权利要求7的硬盘驱动器，还包括用于基于最后一次存取数据的晚近程度、是否出现存档时间以及是否已达到运动感测阈值中至少之一而将数据从作用区移动到档案区的部件。
10.根据权利要求7的硬盘驱动器，其中作用区是盘的外部环形区域。
11.根据权利要求9的硬盘驱动器，其中如果先前已在预定周期内存取了数据，则将数据从档案区移动到作用区。
12.根据权利要求7的盘驱动器，其中作用区至少部分由驱动器上的运动限制元件限定。
13.一种硬盘驱动器，包括至少一个限定了作用区和档案区的盘；至少一个控制器，控制对盘的读和写操作；以及至少一个运动限制元件，限定作用区。
14.根据权利要求13的硬盘驱动器，其中作用区对应于盘上与档案区相比，减轻读和/或写操作期间的机械震动对盘驱动器的影响的区。
15.根据权利要求13的硬盘驱动器，其中控制器基于数据存取的频率和/或晚近程度而在作用区中存储数据。
16.根据权利要求13的硬盘驱动器，其中控制器基于数据最后一次存取的晚近程度、是否出现存档时间以及是否已达到运动感测阈值中至少之一而将数据从作用区移动到档案区。
17.根据权利要求13的硬盘驱动器，其中作用区是盘的外部环形区域和盘的内部环形区域中至少之一。
18.根据权利要求13的硬盘驱动器，其中如果先前已在预定周期内存取了数据，则将数据从档案区移动到作用区。
全文摘要
一种盘驱动器控制器在盘上建立作用区，该作用区对应于盘上由运动限制元件减轻读和/或写操作期间机械震动对盘驱动器的影响的区。该控制器基于数据存取的频率 和/或晚近程度而在作用区中存储数据。
文档编号G11B21/02GK1624786SQ200410075248
公开日2005年6月8日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月11日
发明者维杰埃什沃·D·卡纳, 斯里·M·斯里-杰安撒 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司