专利名称：磁盘装置和读取/写入方法
技术领域：
本发明涉及磁盘装置，其当发生磁盘偏心时提供改善的磁盘格式效率。
背景技术：
使用例如光盘和磁带的不同类型的介质的数据存储装置是大家所知道的。在它们之中，硬盘驱动器(HDD)作为计算机的存储装置变得普及到这样的程度，以至于它们成为一种当今计算机不可缺少的存储装置。进而，不限于计算机，由于其出色的性能，随着移动图片记录/再现装置、汽车导航系统、数字相机的可移动存储器等等的出现，HDD的应用越来越广泛。
通常，HDD以磁盘作为介质。在制造过程中，围绕主轴电机的旋转轴安装磁盘，以便主轴电机驱动其旋转。然而，由于制造或结构的原因，在旋转轴和磁盘之间产生间隔。由于磁盘的中心偏离旋转轴的中心，该间隔导致磁盘偏离中心旋转。另外，如果在如上所述的便携式存储装置中安装HDD，由于在使用的过程中HDD可能受到外部震动，还会发生更大的磁盘偏心。在磁盘正常旋转的假定下，控制读取/写入磁头的位置的伺服数据被写到磁盘上的磁道。这样一来，如果在读取或写入的操作中发生磁盘偏心，磁头会遇到比在正常旋转中更大的旋转变化。这将使磁头无法准确定位自己，导致增加伺服数据读取误差。通常，为了减少这些读取误差，基于伺服数据生成的伺服数据时机指示伺服扇区脉冲之间的间隔被校正。然而，这种伺服扇区脉冲间隔的校正使得沿着基于每个伺服扇区的同一个磁道磁盘格式区域不同。
同时，磁头从/向磁盘读取/写入用户数据。通常，依据以固定频率运行的时钟，以相等的间隔生成用户数据读取/写入时机指示数据扇区脉冲。因此，磁盘格式需要一定的空白区域以承受变化。该空白区域变成格式损失。
发明内容
本发明的目的是当磁盘发生偏心时，通过在最优时机生成各个数据扇区脉冲来提高格式效率，以消除不必要的磁盘格式空白。
为了达到上述目的，磁盘控制装置(MPU)基于每个已知的伺服扇区脉冲间隔预测下一个伺服扇区脉冲间隔的变化。从这个预测的间隔，为当前伺服扇区脉冲确定数据扇区脉冲间隔的最优变化。该最优变化被设置到硬盘控制器(HDC)的内部寄存器。基于这种设置的变化，HDC的内部计算电路计算校正的数据扇区脉冲间隔。这样一来，基于每个伺服扇区以最优化的间隔输出数据扇区脉冲。这样就消除了不必要的空白区域，得到改善的格式效率。
由磁盘偏心引起的每个伺服扇区的变化是已知的。由于基于该已知的结果来生成数据扇区脉冲，因此就能够为具有特定磁盘偏心的每一个磁盘装置最优化生成数据扇区脉冲的时机。因此，可以克服磁盘偏心并提高磁盘格式效率，其有助于在耐震强度和存储容量方面改善磁盘装置。新近典型的磁盘装置允许大约30us的偏心。依据本发明，这样的装置能够提高格式效率大约12％。
图1是显示根据本发明实施例的磁盘装置的构造的框图；图2是显示现有技术HDC的ID生成单元中的数据扇区脉冲生成部件的功能构造的框图；图3是不为磁盘偏心提供校正数据扇区脉冲功能的磁盘装置中的数据扇区脉冲和相关的控制信号/数据的总线输出定时图；
图4是显示HDC ID生成单元中的数据扇区脉冲生成部件的功能构造的框图；图5是显示生成为磁盘偏心校正的数据扇区脉冲的方法的例子的流程图；图6是显示根据本发明的数据扇区脉冲生成部件的通用电路构造的例子的框图；图7是为磁盘偏心提供校正数据扇区脉冲功能的磁盘装置中的数据扇区脉冲和相关的控制信号/数据的总线输出定时图。
具体实施例方式
将通过附图在下文描述本发明的实施例。
图1是显示涉及本发明实施例的磁盘装置的构造的框图。从介质5读出的数据经由R/W控制电路4进入HDC 2。该数据临时存储在缓冲存储器3中，并再一次经由HDC 2被发送到主机系统1。写入操作与此相反。磁盘控制装置(MPU)7控制HDC 2和R/W控制电路4的正常工作。联合显示HDC 2的框图。作为与其他模块接口的控制单元，HDC 2具有主机控制单元11、缓冲存储器控制单元12和磁盘格式控制单元13。主机控制单元11是与主机系统1交换数据的模块。缓冲存储器控制单元12是在HDC 2的其他模块之间仲裁使用缓冲存储器3及与缓冲存储器3交换数据的权利的模块。磁盘格式控制单元13是生成磁盘介质5记录格式和与R/W控制电路4交换数据的模块。HDC2的其他主要模块包括用于执行数据误差校正的误差校正单元14、用于为向/从磁盘介质5写入/读取而生成位置信息的ID生成单元15和用于检测伺服扇区并生成伺服门电路的伺服控制单元16。
从图2开始，下面一步步地描述本实施例的性能。
图2显示了ID生成单元15中的通用的数据扇区脉冲生成部件21的功能框图。数据扇区脉冲生成部件21包含如下所述的4个主要功能模块。这4个模块是模块22，其包含生成数据扇区脉冲的控制寄存器组；模块23，通过该模块接收从伺服控制单元16进入ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成部件21的伺服扇区脉冲，并使该脉冲与时钟同步；数据扇区脉冲生成模块26，其基于从模块22和23的信息以通过内部计数器24调整的间隔向外部输出数据扇区脉冲25；以及误差信息生成模块27，其在必要时从由模块23和26输入的信息生成误差信息并向模块22输出误差信息。
图3显示了不为磁盘偏心提供校正数据扇区脉冲功能的磁盘装置中生成的数据扇区脉冲和相关的控制信号与数据的总线输出定时图。在输出伺服扇区脉冲之后，ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成部件21以图中指示为A的总是固定的间隔生成数据扇区脉冲。
为了向磁盘介质写入，来自缓冲存储器3的输出数据经由缓冲存储器控制单元12被临时存储到磁盘格式控制单元13中。磁盘格式控制单元13生成写入门电路信号，其被用来作为允许向磁盘介质5写入的信号。与该信号同步，磁盘格式控制单元13向R/W控制电路4输出缓冲存储器输出的数据。为了从磁盘介质读取，被用来作为允许从磁盘介质5读取的信号的读取门电路信号在磁盘格式控制单元13中生成，并被输出到R/W控制电路4。作为对该信号的响应，从磁盘介质5读取数据。读取的数据被临时存储在磁盘格式控制单元13中，并且，在给定误差校正等之后，被输入到缓冲存储器3。当进行写入的时候，缓冲存储器输出的数据、写入门电路和将要输出的写入的数据都由数据扇区脉冲触发，该数据扇区脉冲以如图所示的固定间隔输出。同样地，当进行读取的时候，读取门电路、读取的数据和缓冲存储器输入的数据都由这样的数据扇区脉冲触发。这样一来，就以固定的时机同样地输出这些信号。
通常，伺服控制单元16中生成的伺服扇区脉冲以这样的间隔被输入到ID生成单元15，所述间隔基于每个脉冲改变以减少磁盘偏心发生时产生的伺服信息读取误差。另一方面，ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成部件21以总是固定的间隔生成数据扇区脉冲。因此，图中用W定义的数据区域中的用ΔW定义的部分，亦即作为因偏心而校正伺服扇区脉冲的结果而造成的部分，变成了浪费。这导致磁盘格式中的直接损失。
这样一来，本发明通过在数据扇区脉冲生成部件21中包含数据扇区脉冲生成计数器校正模块31来解决上述问题，如图4所示。数据扇区脉冲间隔与标准间隔之间的最优变化ΔL，由磁盘控制装置7设置到数据扇区脉冲生成控制寄存器模块22，并由数据扇区脉冲计数器校正模块31接收。根据接收的变化ΔL，内部乘法器32计算校正的数据扇区脉冲生成计数器值33。基于校正的新的数据扇区脉冲生成计数器值33，数据扇区脉冲生成模块26生成并向外部输出反映该变化的数据扇区脉冲25。下面说明磁盘控制装置7是怎样计算变化ΔL的。
1.在伺服扇区脉冲的跳变沿检测来自伺服控制单元16的中断信号。
2.参照数据扇区脉冲生成控制寄存器模块22中的寄存器信息并获知伺服扇区脉冲间隔。如果磁盘发生偏心，该间隔会从标准值(正常间隔)发生很大变化。
3.通过比较获知的伺服扇区脉冲间隔和预先存储在表格等中的标准值，计算从标准值的变化。
4.基于由上述步骤3获得的对最后5个或10个伺服扇区脉冲的变化，预测下一个伺服扇区脉冲间隔的变化。
上述步骤4预测的变化对应于ΔL。在现有装置中，一个磁道具有100到200个伺服扇区。因此，基于从大约5％的伺服扇区或5到10个伺服扇区脉冲获得的变化信息，足够预测下一个伺服脉冲间隔的变化。
图5是指示根据本方法的数据扇区脉冲生成方法的例子的流程图。磁盘控制装置7启动ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成部件21(步骤S10)，并基于如上所述预测的伺服扇区间隔将最优变化ΔL设置到ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成控制寄存器模块22(步骤S11)。作为对这个的响应，ID生成单元15中的数据扇区脉冲生成计数器校正模块31从预置的正常数据扇区脉冲间隔和变化ΔL计算校正的数据扇区脉冲计数器值A’(步骤S12)。例如，可以用(A’＝(1+ΔL)×A)来计算A’。如果ID生成单元15中的伺服扇区脉冲接收模块23从伺服控制单元16接收了伺服扇区脉冲(步骤13)，则数据扇区脉冲生成模块26的内部计数器24开始计数(步骤S14)。当计数器达到预先计算的校正的计数器值A’时(步骤S15)，数据扇区脉冲生成模块26向外部输出数据扇区脉冲25，并复位计数器24(步骤S16)。此时此刻，判断从ID生成单元15输出的数据扇区脉冲是否是对相关伺服扇区最终的数据扇区脉冲。如果数据扇区脉冲不是最终的，则重新开始步骤S14中的计数器操作。如果数据扇区脉冲是最终的，那么数据扇区脉冲生成部件21等待由磁盘控制装置7在步骤S11中设置的下一个最优变化ΔL。
图6所示的是实现本发明的数据扇区脉冲生成部件21的通用电路构造的例子。磁盘控制装置7将正常数据扇区脉冲间隔和最优变化ΔL分别设置到触发器(FF)电路101和102。在数据扇区脉冲生成计数器校正模块31中，乘法器32的输出经由选择器电路(SEL)103，依据作为触发器的伺服门电路的检测，被输入到触发器电路104。选择器电路103的输出是校正的数据扇区脉冲生成计数器值33，并被发送到数据扇区脉冲生成模块26。在这个模块中，输出数据扇区脉冲25充当触发器，将值33从选择器电路105输入到由触发器电路构成的计数器24。当计数器24启用时，递减通过递减器(DEC)106和选择器电路107通路继续下去。当比较器(CMP)108判断计数器24的值已经达到预定的值时，就生成并向外部输出数据扇区脉冲25。
图7显示了为本发明的磁盘装置实施例中的伺服扇区脉冲生成的数据扇区脉冲的输出定时图。在图3中，以指示为A的固定间隔生成数据扇区脉冲。在图7中，考虑到对磁盘偏心的校正，数据扇区脉冲间隔基于每个伺服扇区脉冲而变化(如图中的A1和A2)。由于消除了图3中指示为ΔW的磁盘格式损失，因此这就能够提供改善的提高的磁盘格式效率。注意写入操作中的缓冲存储器输出的数据、写入门电路和向磁盘介质写入数据以及读取操作中的读取门电路、从磁盘介质读取的数据和缓冲寄存器输入数据是根据每个伺服扇区脉冲的输出时机而变化的，而它们在图3中是以固定的时机输出的。
虽然关于其特定实施例详细说明了发明者开发的本发明，显然本发明不仅限于此，只要不背离本发明的主旨，允许多种变化和修改。
权利要求
1.一种磁盘装置，包括存储伺服数据和记录/再现用户数据的磁盘；读取伺服数据和读取/写入用户数据的磁头；MPU，其预测伺服扇区脉冲间隔的变化并设置数据扇区脉冲间隔的最优变化，所述伺服扇区脉冲间隔指示由磁头读取的伺服数据的时机，所述数据扇区脉冲间隔为伺服扇区脉冲间隔规定用户数据读取/写入的时机；以及HDC，其基于数据扇区脉冲间隔的设置的最优变化生成数据扇区脉冲，并向磁头输出数据扇区脉冲。
2.如权利要求1所述的磁盘装置，其中所述数据扇区脉冲由HDC中的数据扇区脉冲生成部件生成。
3.如权利要求1所述的磁盘装置，其中由所述HDC中的数据扇区脉冲生成计数器校正部件执行基于最优变化生成数据扇区脉冲的计算。
4.如权利要求1所述的磁盘装置，其中基于比较正常的伺服扇区脉冲间隔和在磁盘偏心条件下的伺服扇区脉冲间隔的结果，预测伺服扇区脉冲间隔的变化。
5.一种读取存储的伺服数据和读取/写入用户数据的读取/写入方法，包括如下的步骤预测指示伺服数据的时机的伺服扇区脉冲间隔的变化；基于所述预测，设置为伺服扇区脉冲间隔规定用户数据读取/写入时机的数据扇区脉冲间隔的最优变化；基于所述数据扇区脉冲间隔的设置的最优变化，生成数据扇区脉冲；以及输出生成的数据扇区脉冲。
6.如权利要求5所述的读取/写入方法，其中基于比较正常的伺服扇区脉冲间隔和在磁盘偏心条件下的伺服扇区脉冲间隔的结果，预测伺服扇区脉冲间隔的变化。
全文摘要
消除不必要的磁盘格式空白以提高格式效率。磁盘控制装置(MPU)基于每个获知的伺服扇区脉冲间隔预测下一个伺服扇区脉冲间隔的变化。根据所预测的间隔，为当前的伺服扇区脉冲确定数据扇区脉冲间隔的最优变化。该最优变化被设置到硬盘控制器(HDC)的内部寄存器。基于该设置的变化，内部计算电路计算校正的数据扇区脉冲间隔。由此，基于对每个伺服扇区最优的间隔输出数据扇区脉冲。
文档编号G11B5/596GK1725296SQ200510081099
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者大浦知树, 矶野聪一, 塚田稔, 藤井义胜 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司