专利名称：磁盘驱动器主轴同步系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁盘数据存储设备，尤其涉及这样一种系统，其中的多个磁盘主轴组件相互之间同步旋转，使其索引一致或维持一种预定的或可程序设计的异相关系。
常规的磁盘驱动器有一个携带主轴组件的磁盘，仔细地调节该组件的速度以维持磁盘介质的旋转速度。根据参考信号和来自携带主轴的磁盘的旋转磁盘位置反馈信号之间的差别所产生的相位误差来决定主轴电机应该加速或者减速。
为了得到增强的性能，驱动器通常都是相互同步旋转的。这种同步化驱动器的典型是把多个驱动器用在一个同步的阵列系统中，系统中的数据被交错在一块以增强数据的传输速率和性能，或者用在这样的系统中，通过使两个镜象化驱动器同步为异相180度旋转来减少等待延迟。同步化最好通过用单个的脉冲源定义同步索引标记的方法来实现。如果从系统内的一个驱动器的磁盘表面上使用数据，则主驱动器要求恢复必然导致其他的驱动器在重新建立同步化操作之前也要进行从属的恢复，因此降低了系统的性能。另一种方法是使用外部振荡器来提供公共的脉冲源，被解码后产生单个准确的引用索引。美国专利号4，918，544给出了这样一个系统，该系统用单个的晶体振荡器分别支持与系统内的驱动器连接的同步控制电路。虽然这种方法提供了一个控制源，当系统中的任何驱动器失去同步操作时能避免从属的恢复过程，但它要求一个独立的时钟装置或两种驱动器装置，使系统使用一个包括了时钟装置的部件，而其他的部件都不具有这种结构。
在本发明所提出的结构中，每个驱动器有一个自包含的局部振荡器，该振荡器为用作独立部件的驱动器或者作为一组具有同步化主轴旋转的同类驱动器的主驱动器提供索引。这些同类驱动器中任一个的振荡器脉冲源都可以被指定为索引源，而系统中其他驱动器都变成与该公共源同步的从属设备。
在一个同步系统中，每个单独的索引信号输入线都被连接到一条公共线路或节点上，并且通过一个使能电路把每个单独的解码振荡器电路连接到该公共线路或节点上，使能电路在系统中被控制，使一个且只有一个使能电路被激活。这种方法提供了单驱动器设计，在一个多驱动器系统中，不但能对同步操作使用单个索引脉冲源并消除从属的恢复过程，而且能灵活使用系统中任何驱动器的时钟脉冲产生能力作为主索引脉冲源。
所公开的同步系统在允许系统中的任一驱动器独立于该同步系统而工作方面是很灵活的。它还表明，系统的驱动器如何被分为若干子阵列，而每个这样的子阵列或者在子阵列内同步，或者组合起来，同步于某个公共的索引信号源。在后一种情况下，还可免除任一驱动器或驱动器组合的与公共索引信号的同步，无论是系统的主索引信号，或是子阵列中的局部索引信号。
图1是一个框图，说明用在本发明的驱动器阵列中的一个被改装过的磁盘驱动器的结构。
图2给出了图1驱动器的阵列，由SCSI总线提供控制命令。
图3是由主轴同步命令调用的函数的流程图。
图4为第二个实施例，给出了多个如图1所示的驱动器，这些驱动器被分为若干子阵列，可以在子阵列内对某个索引信号同步，或者对一个对整个系统都公用的索引信号同步。
图1给出了用来实现本发明的磁盘驱动器10，主轴12带着磁盘组13，与主轴电机14的转子一致旋转。磁盘组13上的同轴数据磁道被传动装置15访问，传动装置15枢轴转动传动臂17，传动臂17又带动安装在悬浮物19上的传感器磁头18。局部振荡器(例如晶体振荡器22)提供了一串脉冲，并由预标度电路24降低脉冲的频率，以便提供一个准确的索引信号，再通过多路转换器26把信号送到比较器28上。比较器28利用该准确索引信号和由索引传感器30得到的索引信号，产生一个误差值，该误差值被提供给电机算法电路32以调节或控制驱动器电路33，并使主轴电机维持一个经仔细调节的旋转速度。
传动臂电子线路35处理并识别写到磁盘表面或从磁盘表面读出的信号，用户数据经通道电路37往返传送，其他数据(如伺服信息和索引信号)被识别并传送到设备控制电路中。伺服信息可从专用的随动装置中得到，在随动装置中，用一个伺服磁头获取连续的伺服信息，伺服磁头读取磁盘表面上的某个专用部分区域上的连续伺服信息;伺服信息也可以从一个段或被嵌入的随动装置中得到，其中，伺服数据利用与每个数据段相关的伺服部分或者在用户数据中被外围安排的伺服系列，同用户数据交错在一块。由索引传感器30识别出来的索引标记被送到比较器28，用来根据准确的索引信号进行评估。
驱动器10可做为单个独立的磁盘存储设备操作，也可以和任意数量的其他同类驱动器同步操作。为了做为独立的磁盘存储设备操作，多路转换器26的控制输入CI1被置为1，使之选择线39而不选择线40，使得预标度电路24的输出能直接连到比较器28。为了和其他相同配置的驱动器同步，控制输入CI1被置为0值，从而选择线40而不选择线39。控制输入CI2因此被有来门控制振荡器组件的输出，如果该驱动器被选为主驱动器，则输出到公共或随动同步线43，如果该驱动器只是阵列中的一个从属设备，则把振荡器输出与线43断开。
如果控制输入CI2的激活的，来自预标度电路24的每个脉冲被NAND42门控制到公共或随动同步线43，并且通过把信号经NAND44(作为非门用)作用到多路转换器26和比较器28上，以控制局部驱动器的同步。如果控制输入CI2是向下的或非活动的，则局部振荡器组件被隔离，并且把在公共或随动同步线43、来自其他磁盘驱动器设备的准确索引信号经NAND44送到多路转换器26和比较器28上。
图2给出了驱动器10的一个阵列，其中的每个驱动器都被连接到一个SCSI总线46，并且全都一块连接到随动同步线43。如图3所示，在SCSI总线上接收到的命令被监控，直到识别出一个主轴同步命令。于是，控制输入CI1被置为0，以解除同局部振荡器组件的直接连系。然后判别每个驱动器是否已经被指定为主驱动器或者做为阵列中的一个从属设备，并且分别置控制输入CI2为1或0。如果被指定为主驱动器的不止一个，则出错。
经配置和连接后，该阵列使主轴旋转同步于所选主振荡器组件的准确索引信号。万一出现与该主振荡器组件有关的问题，该阵列组件中的另一个驱动器部件的振荡器组件被指定为主振荡器组件。如此配置之后，如果主驱动器失去主部件从磁盘表面上的数据中获取控制索引信号所需的同步，不需要重新同步该阵列中的所有部件。如果使用独立的振荡器设备，当单个驱动器失去同步时，信号将不会对阵列中的其他装置丢失，但需要一个独立的振荡器组件并且将会失去转换到另一个准备好的振荡器组件的灵活性。
图4给出第二个实施例，其中，子阵列A和B能在其内部同步或在整个系统中对某个公共的索引信号同步。图4中给出了二个子阵列，但实际上，系统可分为任意多的子阵列，而每个子阵列又有包括任意多的磁盘驱动器。磁盘驱动器部件10A和10B中的每一个都与图1的驱动器10相同，每个驱动器10A与随动同步线43A连接，而每个驱动器10B则与随动同步线43B连接。驱动器10A和10B中的每一个都有控制输入CI1，CI1判定各自的驱动器是使用相关的随动同步线43A或43B上的索引信号，还是使用由它自己的局部振荡器组件所产生的索引信号。控制输入CI2用来选择局部振荡器组件做为子阵列或整个系统的索引信号源。当整个驱动器系统同步于某个公共的索引信号时，只有一个CI2控制输入是激活的。如果线54上的全局随动同步信号来自子阵列A，连接到NAND52A的控制输入CI4被置为1，把线43A上的索引信号送到线54，并且把与系统内所有其他子阵列相关的控制输入CI4置为0。与子阵列A相关的控制输入CI3被置为0。保留输入CI3的控制被置为1或0，分别对应于用线54上的全局随动同步信号控制相关的子阵列，或者让子阵列使用内部随动同步线43上的索引信号。因此，子阵列的任何组合都可以同步到某个公共的索引信号，也可以使用在子阵列内产生的索引信号。而且，系统中的任何驱动器都可以用它自己独立产生的索引信号，并且不属于全局同步信号或相关子阵列随动同步信号的同步化控制。
虽然本发明是通过引用其最佳实施例详细说明的，但对于那些具有这种技术普通程度的人来说，就能理解可做各种修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，除了附加的权利要求之外，不打算对本发明作任何限制。
权利要求
1.磁盘驱动器数据存储设备阵列的同步控制系统，其特征在于组合中包括一组磁盘驱动器；每个所述的磁盘驱动器包括一个由主轴电机驱动的磁盘主轴组件，一个提供准确索引信号的振荡器组件，一个把所述准确索引信号连接到一条索引输入线的开关装置，以及被连接到所述索引输入线的主轴电机控制电路，所述主轴电机控制电路包括这样的装置，该装置用来调节所述磁盘主轴组件的速度并使所述磁盘主轴组件和所述索引信号输入线上的索引信号同步；把所述的磁盘驱动器组中的每一个驱动器的索引输入线同某个公共线连接起来的装置；在所述磁盘驱动器组同步操作期间，激活一个且只有一个所述开关装置的装置，连接到所述一个开关装置的振荡器组件由此而变为主振荡器组件，把索引信号提供给所述磁盘驱动器组中的所有驱动器。
2.权利要求1的同步控制系统，其特征在于包括这样的装置，用来解除所述开关装置中所述的那一个，并且激活所述开关装置的另一个，使所述磁盘驱动器组中的另一个驱动器的振荡器组件成为主振荡器组件。
3.权利要求2的同步控制系统，其特征在于，每个所述的磁盘驱动器进一步包括第二个被连接的开关装置，使振荡器组件能把所述准确索引信号传送给该驱动器的主轴电机控制电路。
4.权利要求3的同步控制系统，其特征在于，所述的磁盘主轴组件包括数据存储磁盘表面，并且每个所述磁盘驱动器进一步包括索引检测装置，用于产生被检测到的索引信号，该信号是从至少一个所述磁盘存储表面上读出的数据中得到的，并且所述的主轴电机控制电路包括一个比较装置，用来比较所述被检测到的索引信号和所述的准确索引信号，产生一个误差值，用来纠正主轴的旋转速度。
5.磁盘驱动器数据存储设备阵列的同步控制系统，其特征在于组合中包括;若干磁盘驱动器;每个所述的磁盘驱动器包括一组装在一个主轴上与主轴电机的转子一致旋转的数据存储磁盘，提供准确索引信号的振荡器组件，控制所述主轴电机旋转速度的主轴电机控制电路装置，使能所述一组驱动器的同步操作的同步电路装置，把所述准确索引信号连接到所述主轴电机控制电路的第一开关装置，当在1状态时，直接连接，或者当在另一状态时，通过所述的同步电路连接，所述同步电路装置包括第二开关装置，该装置在同步操作期间，被激活来选择驱动器的振荡器组件，作为驱动器组的准确索引信号源;把所述驱动器组中每一个驱动器的同步电路装置连接到某个公共线的装置;用于激活一个且只能一个所述第二开关装置的装置。
6.权利要求6的同步控制系统，其特征在于，当所述第一开关装置处在所述的1状态时，相关的驱动器与同步电路隔离，并且相关驱动器独立运行，利用内部驱动器振荡器组件获取索引信号。
7.磁盘驱动器数据存储设备阵列的同步控制系统，其特征在于组合中包括一个磁盘驱动器阵列;所述的磁盘驱动器阵列被分为若干子阵列，每个子阵列包括多个驱动器;每个所述磁盘驱动器包括若干装在一个主轴上并与主轴电机的转子一致旋转的数据存储磁盘，一个提供准确索引信号的振荡器组件，控制所述主轴电机旋转速度的主轴电机控制电路装置，便能和所述磁盘驱动器的其他驱动器同步操作的同步电路装置，连接所述准确索引信号到所述主轴电机控制电路的第一开关装置，当在“1”状态时，直接连接，当在另一种状态时，通过所述同步电路连接，所述同步电路装置包括第二开关装置，该装置在同步操作期间，被激活用来选择该驱动器的振荡器组件，作为其他磁盘驱动器的准确索引信号源;把阵列中每个磁盘驱动器的同步电路装置连接到某个公共子阵列线的装置;分别与每个子阵列相联的第三开关装置，用于连接相关子阵列的所述公共线到全局公共线;把一个且只能一个所述的振荡器组件连接到所述全局公共线的装置。
8.权利要求7的同步控制系统，其特征在于，包括分别与每个子阵列相联的第四开关装置，有选择地把所述子阵列公共线连接到所述全局公共线，因此，子阵列可以用所述全局公共线提供的索引信号同步操作，或者用在所述子阵列中产生的索引信号同步操作。
全文摘要
利用驱动器同步操作的数据存储磁盘驱动器阵列，其中，每个驱动器都有一个单板振荡器组件，被连接用于每个驱动器的独立操作或所有驱动器的同步操作，或者用于阵列中的任一被选择的驱动器，利用一个公共或随动同步线，能把索引信号提供给阵列中全部或部分的驱动器，并能把同步阵列中任一驱动器的振荡器组件作为公共准确索引信号源。系统也可以分为若干子阵列。
文档编号G11B27/10GK1107247SQ9411512
公开日1995年8月23日 申请日期1994年9月7日 优先权日1993年9月10日
发明者詹姆斯·E·德纳德森 申请人:国际商业机器公司