数据存储设备的掉落状态确定的制作方法

数据存储设备的掉落状态确定的制作方法
【专利摘要】确定电子设备如数据存储设备(DSD)何时掉落。接收指示在一时间段期间电子设备的加速度的输入。使用该输入计算分类器函数，并基于分类器函数的计算值确定电子设备是否掉落。在校准过程期间，记录表示电子设备的多个真实掉落和多个虚假掉落的加速度值。使用记录的加速度值为加权的分类器函数设置加权值，并将加权的分类器函数存储在电子设备的存储器内。
【专利说明】数据存储设备的掉落状态确定
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年7月23日提交的美国临时申请61/857, 449 (律师案卷编号 T6526.P)的权益，在此通过引用将其整体纳入。

【技术领域】

【背景技术】
[0003] 电子设备常常使用数据存储设备（DSD)将数据记录在记录介质上，或从记录介质 再现数据。随着电子设备的移动性日益变高，因事件如电子设备滑落引起的对DSD的机械 冲击的风险也在增加。为了防止对DSD的损害，一些DSD如果感应到所述电子设备或DSD 掉落，可以在冲击之前采取预防动作。在包含旋转磁盘作为记录介质的DSD的实例中，掉落 期间将磁头移离磁盘以防止在掉落后发生冲击时磁头与磁盘之间接触。磁头与磁盘之间的 这种接触会对磁盘造成损害，并造成磁盘上存储的数据丢失。
[0004] 电子设备（诸如平板计算机）的移动性的增强和物理移动的增多也使得准确地确 定何时DSD处于掉落状态（这与可能提供错误的掉落指示的一些其它类型动作截然不同） 变得更加困难。错误的掉落指示可能，例如，因和电子设备走或跑造成，或可能因作为具体 应用（诸如游戏）的部分的电子设备的移动造成。由于DSD采取了不必要的预防措施（例 如，虚假掉落期间将磁头移离磁盘），错误的掉落指示能够降低电子设备的性能。另一方面， 真实掉落期间没有采取预防措施能对DSD造成严重损害，和/或丢失数据。


【发明内容】


【专利附图】

【附图说明】
[0005] 根据结合附图阐述的下面详细描述，本公开的实施例的特征及优点将变得更明 显。提供所述附图及相关描述旨在示出本公开的实施例，并不限制所要求保护的范围。附 图标记在整个附图中重复使用以指示所标记元件之间的对应关系。
[0006] 图1示出根据一个实施例的数据存储设备（DSD)的框图。
[0007] 图2为根据一个实施例的掉落确定过程的流程图。
[0008] 图3为根据一个实施例的掉落确定的校准过程的流程图。
[0009] 图4为描述图3的校准过程中使用的逻辑函数的曲线图。
[0010] 图5示出根据一个实施例的掉落确定的测试结果。

【具体实施方式】
[0011] 在下列详细描述中，阐述若干具体细节以提供对本公开的全面理解。然而，对本领 域技术人员来说，可以实现所公开的各种实施例而不需要一些所述具体细节是明显的。在 其它实例中，没有详细示出已知结构及技术，以避免不必要地混淆各种实施例。
[0012] 图1示出根据一个示例性实施例的与校准设备101通信的数据存储设备（DSD) 100 的框图。DSD 100能够是或形成电子设备（诸如计算机系统（例如，台式机、移动计算机/ 膝上计算机、平板计算机、智能手机等））或其他电子设备（如数字录象机0WR))的部分。 在一个实施例中，在DSD 100制造期间能够使用校准设备101以测试或编程DSD 100的固 件10。本领域技术人员将理解，DSD 100和校准设备101能够包含比图1所示的那些元件 更多或更少的元件。
[0013] 如图1所示，校准设备101包括存储器105和处理器103,其能够执行校准过程以 进行掉落确定，诸如下文关于图3所述的过程。能够使用执行指令的一个或更多个处理器 实现处理器103,并且处理器103能够包括微控制器、数字信号处理器（DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)、硬连接逻辑、模拟电路和/或其组合。存储器105能够 包括用于存储数据的易失性和/或非易失性存储器。在图1的实例中，存储器105存储用 于校准DSD 100的掉落确定过程的加速度值15、权值25和掉落指示符35。
[0014] 在一个实施例中，DSD 100包括能够执行本文所述的掉落确定过程的控制器122。 能够使用执行指令的一个或更多个处理器实现控制器122,并且控制器122能够包括微控 制器、数字信号处理器OSP)、专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)、硬连接逻 辑、模拟电路和/或其组合。
[0015] 在图1的实例中，DSD 100包括旋转磁盘102和连接到致动器130的远端的磁头 129,致动器130由音圈电机（VCM) 132旋转以将磁头129定位在磁盘102上方。磁头129 至少包括用于从磁盘102读取数据的读取元件（未示出）和用于在磁盘102上写数据的写 入元件（未示出）。
[0016] 磁盘102包括若干用于存储数据的径向间隔的同心轨道，并能够形成磁盘组（未 示出）的部分，其中磁盘组能够包括磁盘102下面的额外磁盘。
[0017] 参考图1，DSD 100还可以选择性地包括用于存储数据的固态非易失性存储器 (NVM)128,例如用作高速缓存或DSD 100的固态混合驱动器（SSHD)实现的部分。NVM 128 存储能够包括计算机可读指令的固件10, DSD 100使用计算机可读指令实现下述掉落确定 过程。
[0018] 虽然本文描述一般针对固态NVW，但应理解，固态存储器可以包括一种或更多种不 同类型的存储设备，例如闪存集成电路、硫系RAM(C-RAM)、相变存储器（PC-RAM或PRAM)、 可编程金属化单元RAM(PMC-RAM或PMCm)、双向通用存储器（0UM)、阻抗存储器RAM(RRAM)、 NAND存储器（例如，单级单元（SLC)存储器、多级单元（MLC)存储器或其任意组合）、N0R存 储器、EEPR0M、铁电存储器（FeRAM)、磁阻RAM(MRAM)、其它分立NVM(非易失性存储器）芯片 或其任意组合。
[0019] 易失性存储器124能够包括，例如DRAM。易失性存储器124中存储的数据能够包 括从磁盘102读取的数据、将要写到磁盘102的数据和/或DSD 100的指令，例如从固件10 载入到易失性存储器124的指令。
[0020] 接口 126被配置为接合DSD 100与校准设备101，并根据标准（例如，如PCI express (PCIe)、串行高级技术附件（SATA)或串行连接SCSI (SAS))接合。如本领域技术人 员理解的，能够包括接口 126作为控制器122的部分。虽然图1描述校准设备101和DSD 100协同定位（co-location),但在其它实施例中，这两者不必物理上同地协作。在这种实 施例中，DSD 100可以远离校准设备101设置，并经网络接口连接到校准设备101。当没有 校准DSD 100时，校准设备101可以与DSD 100断开。
[0021] DSD 100还包括主轴电机（SM) 138,其用于在写数据到磁盘102或从磁盘102读取 数据时旋转磁盘102。SM 138和VCM 132连接到控制器122,控制器122包括控制电路（诸 如伺服控制器），以分别利用VCM控制信号30和SM控制信号34控制SM 138和VCM 132。 这些控制信号能够是，例如，用于控制VCM 132和SM 138的旋转的控制电流。
[0022] 传感器134被配置为检测DSD 100的加速度，并能包括，例如，具有3个自由度的 XYZ传感器。在其它实施例中，传感器134能够包括具有6个自由度的传感器，例如XYZ-YPR 传感器。能够将检测到的加速度输入控制器122,以确定DSD 100何时处于掉落状态。例如， 传感器134可以检测DSD 100处于自由掉落状态或DSD 100处于倾斜掉落状态（其中，在 DSD 100的至少一部分滑落时DSD 100绕轴线旋转）。控制器122接着可以实施保护措施 以在冲击之前防止DSD 100受损。具体地，控制器122能够通过VCM控制信号30控制VCM 132以将磁头129移离磁盘102,从而试图避免冲击期间磁头129与磁盘102间的接触。磁 头129与磁盘102间的接触能够导致磁盘102受损，并丢失磁盘102上存储的数据。
[0023] 在其它实施例中，传感器134可以是与DSD 100通信的主机（未示出）的部分，并 位于与DSD 100相同的设备内。在这些实施例中，控制器122可以经接口 126接收传感器 134的输入。
[0024] 图2为根据一个实施例的DSD 100操作期间控制器122能够执行的掉落确定过程 的流程图。当磁头129置于磁盘102上方时，在框200开始该过程。正常操作期间，由于 磁头129与磁盘102表面之间的气流，磁头129浮动在磁盘102表面上方。所述气流由SM 138旋转磁盘102产生。如上所述，磁盘102与磁头129之间的接触能够损害磁盘102,并 导致磁盘102丢失数据。为了防止这种损害和数据丢失，在检测到掉落时，控制器122将磁 头129移离磁盘102。然而，在DSD 100实际上没有掉落时，由于中断了 DSD 100的正常操 作，磁头129的这种移动能够导致DSD 100的性能降低。因此，图2的掉落确定过程寻求区 分传感器134检测到的真实掉落和虚假掉落。
[0025] 在框201，控制器122从传感器134接收指示初始时间段期间DSD 100的加速度的 初始输入。在一个实施方式中，来自传感器134的输入可以包括在15ms的初始时间段上每 lms传感器134检测到的每一维的一系列加速度值。在传感器134为三轴线XYZ传感器的 情况下，框201接收到的输入能够包括初始时间段期间的x维、y维和z维的每个中的加速 度值。
[0026] 在框202, DSD 100的控制器122确定框201接收到的初始输入是否已达到初始加 速度阈值。所述初始加速度阈值可以是传感器134检测到的每维的加速度集合。例如，在 传感器134为XYZ传感器的实施方式中，所述初始加速度阈值可以是传感器134检测到的 三维的每维中的0. 6倍的重力加速度常数G的值。在其它实施例中，当传感器134已经检 测到整个初始时间段内所测的每维中的加速度小于或等于0.6G时，可以达到初始加速度 阈值。如果在框202中没有达到初始加速度阈值，则该过程返回框201以从传感器134接 收另一个初始输入。
[0027] 假如在框202中已达到初始加速度阈值，则能够触发控制器122以在框203中从 传感器134接收指示初始时间段之后的时间段期间DSD 100的加速度的另一个输入。如下 面更具体讨论的，控制器122对所述输入的评估能够用于试图确认框202中达到初始加速 度阈值所导致的触发指示真实的掉落状态。
[0028] 第二时间段可以比初始时间段长，且能够基于DSD 100的安全掉落时间，其中，长 于安全掉落时间的掉落时间对DSD 100造成损害的可能性更大。例如，大多数情况下，DSD 100能够承受从8. 6cm的高度掉落而不受损。接着可以基于8. 6cm的高度对应的132ms的 掉落时间来设置第二时间段。在这个实例中，可以将第二时间段设为40ms，以允许有15ms 确定框202中是否已达到初始加速度阈值，允许有60ms的留放时间将磁头129移离磁盘 102,并允许在132ms或更多时冲击发生之前有17ms的安全裕量。通过以这种方式设置第 二时间段，可能普遍减少DSD 100受损的可能性，因为应该有足够时间确认真实掉落，并在 可能损害DSD 100的掉落引起的冲击之前将磁头129移离磁盘102。当然，在其它实施例 中，能够设置不同的第二时间段以满足不同的设计标准。
[0029] 在框204中，控制器122使用在框203中从传感器134接收的输入来计算分类器 函数。分类器函数能够用作二值分类器来确定DSD 100是否处于真实掉落状态或DSD 100 是否正在经历类似于虚假掉落状态中的掉落的动作。在一个实施例中，通常能将所述分类 器函数表示为下列方程1所示的，从而提供真实掉落或虚假掉落的二值分类。
[0030] c = f (xj. . . xn, yj. . . yn, Zj. . . zn)方程 1
[0031] c彡0,真实掉落
[0032] c<0,虚假掉落
[0033] 在方程1中，Xp .. xn能够表示在从时间1至时间n(例如，1ms至40ms)的采样期 间传感器134在x维检测到的加速度。类似地， yi. .. yn能够表示从时间1至时间n传感器 134在y维检测到的加速度，而Zp .. zn能够表示从时间1至时间n传感器134在z维检测 到的加速度。例如，这些加速度的值能够由控制器122暂时存储在易失性存储器124中。接 着，控制器122能够使用分类器函数的计算值来确定DSD 100实际上是否掉落。
[0034] 在一个实施例中，分类器函数可以采取包含源自输入的值的加权和的函数的形 式，例如：
[0035]

【权利要求】
1. 一种数据存储设备，即DSD,包括： 用于存储数据的存储器；和 控制器，其被配置为： 接收指示在一时间段期间所述DSD的加速度的输入； 使用所述输入计算分类器函数；W及 基于所述分类器函数的计算值，确定所述DSD是否掉落。
2. 根据权利要求1所述的DSD，其中所述分类器函数包括源自所述输入的值的加权和。
3. 根据权利要求2所述的DSD，其中加权所述分类器函数被设置为所述DSD的制造过 程的部分。
4. 根据权利要求2所述的DSD，其中所述控制器进一步被配置为在所述DSD操作期间 调整所述分类器函数的加权。
5. 根据权利要求2所述的DSD，其中对所述分类器函数加权W将真实掉落确定的精确 度提高到高于虚假掉落确定的精确度。
6. 根据权利要求2所述的DSD，其中通过最小化表示所述DSD的真实掉落和虚假掉落 的输入的成本函数来确定所述分类器函数的加权。
7. 根据权利要求6所述的DSD，其中所述成本函数包括逻辑函数。
8. 根据权利要求1所述的DSD，其中所述输入包括所述时间段期间检测的所述DSD的 加速度的一系列加速度值。
9. 根据权利要求8所述的DSD，其中所述控制器被进一步配置为使用所述一系列加速 度值中的加速度值的绝对值来计算所述分类器函数。
10. 根据权利要求8所述的DSD，其中所述控制器进一步被配置为使用所述一系列加速 度值中的加速度值的平方来计算所述分类器函数。
11. 根据权利要求1所述的DSD，其中所述控制器被进一步配置为： 接收指示在所述时间段之前的初始时间段期间，所述DSD的加速度的初始输入；W及 在计算所述分类器函数之前，确定所述初始输入是否已经达到初始加速度阔值。
12. 根据权利要求11所述的DSD，其中所述初始加速度阔值基于重力加速度常数的一 部分。
13. 根据权利要求11所述的DSD，其中所述初始输入包括所述初始时间段期间检测的 所述DSD的加速度的一系列初始加速度值，并且其中所述控制器被进一步配置为在所述一 系列初始加速度值中的每个加速度值小于或等于所述初始加速度阔值时，确定所述初始输 入已经达到所述初始加速度阔值。
14. 根据权利要求1所述的DSD，其中所述时间段基于安全掉落时间，所述安全掉落时 间对应于相比于掉落持续时间超过所述安全掉落时间，掉落持续时间少于所述安全掉落时 间的降低的所述DSD受损的可能性。
15. 根据权利要求1所述的DSD，进一步包括用于检测所述DSD的加速度并提供所述输 入的传感器。
16. -种确定电子设备何时掉落的方法，所述方法包括： 接收指示所述电子设备在一时间段期间的加速度的输入； 使用所述输入计算分类器函数；W及 基于所述分类器函数的计算值，确定所述电子设备是否掉落。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述分类器函数包括源自所述输入的值的加权 和。
18. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括在所述电子设备操作期间调整所述分类 器函数的加权。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中所述输入包括在所述时间段期间检测的所述电 子设备的加速度的一系列加速度值。
20. 根据权利要求19所述的方法，进一步包括使用所述一系列加速度值中的加速度值 的绝对值来计算所述分类器函数。
21. 根据权利要求19所述的方法，进一步包括使用所述一系列加速度值中的加速度值 的平方来计算所述分类器函数。
22. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括： 接收指示在所述时间段之前的初始时间段期间所述电子设备的加速度的初始输入；W 及 在计算所述分类器函数之前，确定所述初始输入是否已经达到初始加速度阔值。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中所述初始加速度阔值基于重力加速度常数的一 部分。
24. 根据权利要求22所述的方法，其中所述初始输入包括在所述初始时间段期间检测 到的所述电子设备的加速度的一系列初始加速度值。
25. 根据权利要求24所述的方法，进一步包括在所述一系列初始加速度值中的每个加 速度值小于或等于所述初始加速度阔值时，确定所述初始输入已经达到所述初始加速度阔 值。
26. 根据权利要求16所述的方法，其中所述时间段基于安全掉落时间，所述安全掉落 时间对应于相比于掉落持续时间超过所述安全掉落时间，持续时间少于所述安全掉落时间 的降低的所述电子设备受损的可能性。
27. -种校准电子设备W确定所述电子设备何时掉落的方法，该方法包括： 记录表示所述电子设备的多个真实掉落和多个虚假掉落的加速度值； 使用所记录的加速度值，为加权的分类器函数设定加权值；W及 将所述加权的分类器函数存储在所述电子设备的存储器内。
28. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括将所述加权值设定为所述电子设备的制 造过程的部分。
29. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括通过使用所记录的加速度值最小化成本 函数，来为所述加权的分类器函数设置所述加权值。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中所述成本函数包括逻辑函数。
31. 根据权利要求29所述的方法，其中在最小化所述成本函数时，所述真实掉落的加 速度值被加权高于所述虚假掉落的加速度值，从而将所述电子设备的真实掉落确定的精确 度提高到高于虚假掉落确定的精确度。
【文档编号】G11B33/08GK104347099SQ201410445599
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】M·T·尼科尔斯, H·T·楚 申请人:西部数据技术公司