专利名称：可变盘驱动器柱面记录系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及大容量存储器领域，尤其涉及一种用以改变盘驱动器柱面内磁头基体的记录频率的系统。
背景技术：
数据存储部件是任何计算机系统的一个关键部件。计算机系统有许多不同的部件可以存储数据。计算机系统中存储大容量数据的一种通用部件位于盘驱动器上。盘驱动器的最基本的部件是旋转的磁盘、将换能器移动到盘上不同位置的执行机构以及用以将数据从盘片写入和读出的电路。盘驱动器还包括数据编码电路，这样，数据就可以成功地被检索和写入盘片的表面。微处理器控制盘驱动器的大部分操作以及使数据返回到请求计算机，并从请求计算机中取出数据以存储到盘片。
换能器通常收容于滑块内，滑块是一种小的陶瓷块，它在盘片上方通过，与盘片形成一种感应关系。该小的陶瓷块(也称为滑块)通常按空气动力学原理设计，使之可以在盘片上方飞行。大多数滑块都具有一种空气支承表面(ABS)，它包括轨道和轨道之间的凹腔。当盘片旋转时，空气拖曳在轨道与盘片表面之间产生压力，迫使磁头离开盘片。与此同时，越过空气支承表面中的凹陷处的空气冲力产生一个负压区域。该负压或吸力抵消了轨道处产生的压力。滑块还被加到一个负荷弹簧上，该弹簧在滑块上产生一个力直接朝向盘片表面。各种力达到平衡使得滑块以特定的飞行高度在盘片表面上方飞行。飞行高度就是空气润滑薄膜的厚度或盘片表面与传感头之间的距离。该薄膜消除了磨擦及由此造成的磨损，而盘片旋转期间如果传感头与盘片为机械接触，磨损是不可避免的。在某些盘驱动器中，滑块是通过润滑剂这一层而不是在盘片表面上方飞行。
表示数据的信息存储在存储盘片的表面上。盘驱动器系统存储在存储盘片上的磁道上的信息进行读出和写入。采用安装到滑块上的读/写磁头形式的换能器设置在存储盘片的两面，当换能器准确地位于存储盘片表面上的指定磁道之一时，换能器即对存储盘片上的信息进行读写。也称该换能器移动到了目标磁道。当存储盘片旋转，读/写头精确地位于目标磁道上方时，通过将代表数据的信息写到存储盘片上，读/写头可以将数据存储到磁道上。同样，通过将读/写头定位在目标磁道上方并读出存储盘片上存储的内容来完成在存储盘片上读数据。为了写入或读取不同的磁道，读/写头要径向移动横过磁道以选择目标磁道。在磁道上将数据划分或分组在一起。在某些盘驱动器中，磁道是多重同心圆的。而在另外一些盘片中，连续的螺旋线为盘驱动器一侧上的一条磁道。伺服反馈信息用以精确地定位换能器。在利用伺服信息进行读写操作期间，执行机构可以移动到所需位置并非常精确地保持住。
磁头执行机构保持所有与盘片对应的磁头一起位于同一相近的径向位置上，形成一种垂直的磁道堆栈，这样就类似于一个柱面。换句话说，“柱面”就是在给定径向位置或给定磁头执行机构位置处的所有磁道的组合。再者，本文所用的术语“存储区”指的是构成一组的一个或多个柱面。存储区作为一组或一块记录磁道形成于盘片的一个表面上。而在过去，盘驱动器仅具有一个“记录频率”，对于存储区内的所有磁头而言，它定义为在以固定角速率旋转的盘片上写入或输入数据的频率。通常，在盘驱动器中，盘片的每个表面都具有相关的读/写磁头或换能器。换能器位于E形块或梳状物上，它是一组臂，设置成使一群换能器可以协调一致地移动。在读和写操作期间，每个磁头分别可以相互接通和断开。盘片表面具有不同记录密度值的存储区，它通常按每英寸拥有的比特数测量。当盘片基本上以恒速旋转时，可以有不同的记录频率与每个存储区相关。在外部径向存储区，记录频率较高。在外部径向存储区，数据密度也较高。总之，盘驱动器行业将这种重组定义为“存储区一比特记录”，因为，存储区的相对集成且具有改变了的记录密度值。
改善读/写头(也称为一个头或多个头)成品率的最新努力已导致硬件存储区和软件允许记录频率在存储区内均匀地改变。换句话说，改变存储区内所有磁头的记录频率以复盖任何性能差的磁头。通过降低存储区内所有磁头的记录频率，“差”的磁头的性能也能得到改善。其结果是，存储区内的所有磁头的记录频率都造成损失。一旦降低写入频率，数据容量也下降了。记录频率所降低的程度取决于驱动器中磁头的数量，也取决于好磁头所拥有的富余量。改善磁头成品率的某些努力要求柱面内的所有磁头都具有恒定的记录频率。
因此，需要一种盘驱动器能够实现较低的出错率以克服成品率较差的问题，并且提高“差”的磁头的总体性能。
发明概述本发明的是一种动态地为盘驱动器映射已知的有缺陷的磁头的方法，其目的是降低昂贵的整个驱动器的返工费用。在性能良好或比平均水平更佳的驱动中采用这种磁头，本方法允许其中一个每英寸记录更多的比特，或者用该特定的磁头记录更高的频率。在已完成区域记录的驱动器上，这种方法特别实际，否则，按已知的方法只能限定一组柱面的记录密度。
在一个实施例中，一种改善向盘驱动器的磁盘读/写信息的方法，包括在第一存储器有第一磁头时按第一频率读、写信息，而当访问同样第一存储区内的第二存储表面时，按第二频率读/写信息。该方法的一部分包括当以与原始指定的频率不同的频率工作时，确定至少一个读/写换能器将产生极少的误差。
该方法应用于盘驱动器上。该盘驱动器包括具有第一盘表面和第二盘表面的旋转盘片组件。第一读/写换能器在第一盘存储区中，以与第一盘表面的换能关系并以第一频率工作。当工作在第一盘存储区时，第二读/写换能器以与第二盘表面的换能关系但以不同于第一频率的其它频率工作。
在另一实施例中，一个磁盘存储系统，包括具有两个记录表面的磁盘。一个读/写换能器设置在磁盘每个记录表面的附近，用以读/写每个记录表面上的信息。一个存储耦合在磁盘存储系统内，并耦合到读/写换能器。该存储器含有一个伺服位置的偏移量。一个控制器也耦合在磁盘存储系统内并耦合到读/写换能器和存储器。根据频率可调磁头数量的输入，控制器按目标地址确定读/写换能器在磁盘存储系统中的位置。
在另一实施例中，一种用以重新利用低性能读/写磁头的系统，包括若干存储数据的记录存储区。记录存储区之间频率方面的偏差降低了由读/写头引起的全部误码率。利用一张存储区表来确定一个目标存储区和由一个存储区服务的磁头数目。
优点在于，所述方法可以较佳地工作于无标头结构环境下。而低性能磁头的性能却可以得到改善。再者，可以达到较好的误码率，由此克服了所产生的问题。本发明可以提高“算术逻辑单元(ALU)资源”，即“计算资源”的精度，而无需改变完成此计算的核心程序。在本发明的一个方面，“计算资源”包括可编程逻辑、计算机、ALU、控制器或能够计算存储区和磁头规格的类似的功能设备，以利用源自误码率的较低记录频率。此外，驱动器很少因低性能磁头而必须被弃用或重做。
附图简述图1是一个盘驱动器的分解图，该盘驱动器具有多个盘片堆栈和一个接线夹组件，用以将换能器加载到盘片表面或从盘片表面上卸载。
图2是记录通道的方块图。
图3表示划分为存储区的一个盘片的表面。
图4是盘驱动器的格栅状布局的示意图。
图5是原存储区重组为子存储区的方块图。
图6是子存储区内比特密度格式化的示意图。
图7是顺序读/写存取的示意图。
图8是曲折读/写存取的示意图。
图9是改进盘驱动器出错率的一种方法的流程图。
图10是一个计算机系统的示意图。
较佳实施例描述在以下较佳实施例的详细描述中，将参照作为说明书一部分的
可以实现本发明的特定实施例。但应理解，在不脱离本发明范围的情况下还可以采用另外的实施例和作出其他结构上的改进。
本申请所描述的发明适用于采用旋转或直线运动的各种机械结构的盘驱动器。此外，本发明也适用于各类盘驱动器，包括硬盘驱动器、ZIP驱动器、软盘驱动器和需要将换能器从表面上卸载并使换能器停放的任何一类驱动器。图1是采用旋转执行机构的一类盘驱动器100的分解图。盘驱动器100包括一个外罩或基座112和一个盖体114。基座112和盖体114形成一个盘片罩壳。可旋转地安装到基座112，位于执行机构旋转轴118上的是一个执行机构组件120。该执行机构120包括一个带多个臂123的梳状结构122。安装到梳状结构122上的各个臂123的是负荷梁或负荷弹簧124。负荷梁或负荷弹簧也称为悬臂。安装在每个负荷弹簧124端部的是滑块126，它承载了磁性换能器150。带换能器150的滑块126形成以上多次称为磁头的物体。应当注意，许多滑块具有一个换能器150，它就是图中所示的物体。还应当注意，本发明也同样适用于具有多于一个换能器的滑块上，例如称为MR或磁阻磁头(magneto resistive head)的部件，其中，一个换能器150通常用于读出，另一个换能器通常用于写入。位于执行机构臂部120端部与负荷弹簧124和滑块126相对设置的是音圈128。
安装在基座112内部的是第一磁体130和第二磁体130’。如图1所示，第二磁体130’与盖体112相联。第一和第二磁体130、130’和音圈128都是音圈电动机的关键部件，后者将一个力施加到执行机构120，使之绕着执行机构旋转轴118旋转。而且，安装到基座112的是一个主轴电动机。该主轴电动机包括一个旋转部件，称为主轴轴毂133。在该特定的盘驱动器中，主轴电动机位于轴毂内。图1中，有若干盘片134安装在主轴轴毂133。在另外的盘驱动器中，可以将单张盘片或不同数量的盘片安装到轴毂上。这里所述的本发明同样适用于具有多张盘片的盘驱动器以及具有单张盘片的盘驱动器。这里所述的本发明也同样适用于主轴电动机位于轴毂133之内或之下的盘驱动器。
现在参照图2，它表示盘驱动器100内采用的一种部分响应最大似然(PRML)记录通道的方块图。待写入的信息被施加到编码器1001，用以提供具有预定游程长度约束的调制编码输出，例如在整个记录序列中的偶次和奇次记录序列中最小和最大数量的连续的零和零游程最大长度。预编码器1002接在编码器1000后，由1/(1-D2)运算式表示，其中，D为单位延迟算子。一个PRML预补偿器1004(部分响应最大似然预补偿电路)耦合到预编码器1002，提供一个调制的二进制脉冲信号施加到写入电路1006，后者提供调制的写入电流写入到盘片表面。在由(1-D2)运算式描述的磁头和盘片块1008获得一个模拟读出信号。该读出信号被施加到一个可变增益放大器(VGA)1009，放大的读出信号被施加到低通滤波器1010，后者为第四类响应提供或不提供均衡。滤波后的读出信号由模-数转换器(ADC)1012转换为数字形式，该模-数转换器提供64种可能的6位采样值。增益和定时控制电路通常由参照号1014表示。通常，将ADC1012的6位采样加到一个数字滤波器1016，诸如一个10抽头有限脉冲响应(FIR)数字滤波器。由数字滤波器1016滤波后的信号被施加到一个维特比解码器1018，后者耦合到解码器1020，为数据读出块完成最大似然(ML)检测过程。
增益和定时控制功能包括运行的采集模式和运行的跟踪模式。在采集模式期间，增益和定时控制电路1022、1026锁定到一个预定数据模型，称为同步字段，它将VGA幅值设定到一个预定电压电平，并设定ADC采样相位以实现对同步字段的合适的自动跟踪。当该环路在跟踪模式期间已经收敛后，增益和定时控制电路1022、1026跟踪用户数据，保证信号保持锁定。
增益和定时控制电路包括一个采集增益和定时控制1022，其数字信号由ADC1012通过线路1013提供。在运行的采集模式期间，采集增益和定时控制1022在线路1024上产生一个数字增益控制信号以调节VGA1009的增益，并在线路1022上产生一个数字定时控制信号以校正施加到压控振荡器(VCO)1024的定时。线路1017上的数字信号由数字滤波器1016提供给跟踪增益和定时控制1026。在运行跟踪模式期间，跟踪增益和定时控制1026在线路1027A上产生一个数字增益控制信号以调节VGA1009的增益，并产生一个数字定时控制信号1025以校正施加到压控振荡器(VCO)1024的定时。盘驱动器100包括各种电子电路160。一部分电子电路为记录通道1000。
简要参见图3，所示的盘片134拥有存储区0、1、2至N。每个存储区0、1、2至N包括多条磁道。可以说，各张盘片表面上的相应磁道类似于一个柱面。柱面是基本上具有等同半径距离的一组磁道。当讨论到多个记录表面时，可以称存储区0、1、2至N形成了若干柱面。
本发明用图1所示的一类盘驱动器100运行。本发明利用柱面内性能较差的磁头，而不是在制造和测试工序中随便将它们丢弃或返工。按照为特定驱动器和特定制造商制订的通用质量标准进行测试，以鉴别磁头的质量。根据本发明的一个方面，降低记录频率可以改善“经调整频率的磁头”(有时候称为“亚标称磁头”)的数据质量，并由此形成较佳的误码率以改善成品率(即视为合格的盘驱动器的比例)。由于这些磁头工作于对特定磁头的记录特性为较佳的记录频率，故在将经调整频率的磁头应用于低记录频率的情况下，它们有时候就称为“最佳磁头”。因此，一种标称的、非经调整频率的或非较佳的磁头就是这样一种盘片磁头，它符合特定驱动器和特定制造商的所需数据质量规格，而无需改变标称记录频率。记录频率的降低称为使记录频率“较佳化”(磁头的较佳化包括使记录频率在存储区结构范围内按一个磁头一个磁头地变化)。再者，调整频率可以减少盘驱动器中磁头返工工序。此外，通过软件的的掩蔽(masking)或翻译过程可以辅助处理器将目标实际地址设置在盘驱动器上，后者的记录频率根据柱面内的磁头的基座而改变。
在某些实施例中，与盘片表面上额定的数据量相比，经调整频率的磁头(即一或多个存储区内工作于比标定频率更低的频率的一个磁头)将在其相应的盘片表面记录更少的数据。在此某些实施例中，一或多个其他磁头(即，标定磁头)将工作于较高的频率，由此可以记录比标定的数据量更多的数据，以补偿经调整频率的磁头所在表面上的较低的数据量。这样，总体上就使盘驱动器的总的数据量维持在所需水平。例如，在拥有5张盘片的盘驱动器中，如果每张盘片的每个表面设计成存储1千兆字节的数据，这样，整个盘驱动器的10个盘片表面将能提供10千兆字节的数据存储量。如果发现有一个磁头的性能表明，仅当其在一个或多个存储区内采用例如约99％的标定记录频率的频率时(由此造成该表面上的数据少于1千兆字节)才能工作于一个规定的误码率，那么，其它的标定磁头在那些相同的存储区可以工作于约100.2％的标定记录频率(由此造成盘片表面上有多于1千兆字节的数据)。因此，在此类实施例中，通过对某些(非全部)换能器及其相应的盘片表面稍微降低数据量和记录频率，而对其它换能器及其相应的盘片表面稍微提高数据量和记录频率，盘驱动器的误码率就可以总体上得到改善。与此同时，盘驱动器上存储(或可存储)的数据总量维持不变。
在一个实施例中，该方法较佳地用于顺序地读出大量数据。在另一个实施例中，该方法较佳地用于读/写功能，由于经调整频率的磁头的分区与未调整频率的磁头分区混合，因此它具有曲折形的结构。本发明还改组了现有的存储区结构，以适应柱面内的磁头频率变化。
一个实施例将n个原存储区划分为n+1个子存储区。每个子存储区用作数量可变的柱面，具有固定数量的磁头。磁头的固定数量从一个子存储区到另一个子存储区可以有变化，但在一个子存储区内维持固定。结果，磁头的数量作为存储区的一个特定参数。本发明的一个实例完全适用于一种无标头系统结构环境。这样一种环境发生在数据地址标头或标记不再位于盘片本身的情况下。相反，该标头位子控制器的存储器或易失随机存取存储器“RAM”内，它与图1所示的电路160有关。
图4是盘驱动器100的格栅状布局的示意图，其中，根据逻辑块地址(LBA)配置对磁头进行逻辑访问。图2中的图号200表示访问几条磁道220的几个磁头210。例如，柱面0包括磁头210(本例中为磁头0、磁头1、磁头2、磁头3和磁头4)之下的所有磁道，它们按几张盘片上的第一条磁道垂直对准，其中，每个磁头对应于一个盘片表面。每张盘片134具有两个记录表面。磁头0与盘驱动器100内的第一张盘片134的顶面相关，磁头1与盘片134的底面相关。磁头2与第二张盘片的顶面相关，磁头3与第二张盘片的底面相关。磁头4与第三张盘片的一面相关。尽管本发明描述了具有多张盘片的盘驱动器，但它同样适用于采用单张盘片134的盘驱动器100。
下一个与几张盘片之间的磁道垂直对准的是柱面1，柱面2至柱面n(通常使用的最大柱面号)也一样。实线箭头240、242和244表示读出操作时的情况，为整个柱面读出各个磁头210下的信息。换句话说，在柱面0内，首先读出磁头0之下的信息，然后读出磁头1之下的信息，接着是磁头2、3和4之下的信息。虚线，诸如虚线241表示对下一个磁道和柱面1的访问，磁头从磁头4切换到磁头0。实线箭头242表示磁头在读出柱面1的磁头下的信息后进行切换。实线箭头244表示读取含有柱面2内数据或信息的所有磁道。虚线243表示柱面1和2之间的切换。本发明的一个方面是确定磁头0、1、2、3或4的一或多个磁头是否比其余的磁头性能更差。如果有一个或几个磁头的性能较差，可以发现，通过为性能较差的磁头降低读出通道的频率，性能可以得到很大改善。这种改善是通过减少与性能差的磁头有关的误差来表示的。为存储区内性能较差的磁头降低记录通道或数据通道的频率。这样，在一个存储区内，记录通道可以以至少两个不同的频率工作，一个频率与性能优良的磁头有关，另一个频率与性能差的磁头有关。为了保持存储区的信息容量等于调频前的存储区的容量，可以提高与优良的磁头有关的记录频率。
LBA从左至右，从柱面0直至保留存储区280的最后一个柱面水平地增加。保留存储区280通常位于盘片134的内径。在保留存储区280，系统数据专门放置在驱动器的预定部分。同样，磁头210顺序标号并垂直地位于图的左侧，从0安排到4。磁道或者是可访问的用户磁道，或者是间隔散布于整个驱动器的备用磁道。备用磁道是各别储备磁道，当正常用户磁道包含了坏的扇区时，它可以用于数据替换。
为了访问磁头，每个磁头沿着整个柱面内其相应的磁道读出或写入，除非该磁头遇到备用磁道。由于在任何给定的一瞬间只能启动仅仅一个磁头，故磁头在不同的时间从磁头0、磁头1、磁头2、磁头3和磁头4之下的磁道读取信息。这样，对于柱面0，磁头0-4不受妨碍，并且能够从磁头0开始到磁头4结束访问柱面0内的所有数据。然后，执行机构移动到柱面1的第一磁道220，再一次从磁头0开始至磁头4结束；每个磁头访问磁道上相应的数据无任何中断。然而，在柱面2中，磁头3和4遇到中断数据传递的备用磁道。
柱面0、1和2组合在一起形成原始的存储区0，也称为存储区230。同样，柱面3、4和5形成原始的存储区1，也称为存储区240。包括与换能器用户磁头和磁道格式的质量有关的信息的系统数据置于由几个非访问的柱面组成的保留存储区280内，这些柱面连续成组。在图2所示的原存储区内，记录通道的频率是与原存储区内所有磁头210的频率相同的。换句话说，所有磁头210都确定为好的，没有一个磁头必须是被调整频率。存储区在每个区域具有不同的记录密度。留下的可用的柱面存在类似的柱面分组。最后，含有系统数据的若干非使用的柱面构成了保留存储区280。
图3是一个方块图，300表示盘驱动器中已对一个或多个磁头作频率调整后的几个原存储区310、330和350。磁头的频率调整为每个存储区产生一个子存储区。为各个磁头所工作的每个不同的记录频率产生一个子存储区。例如，如果确定有一个为性能差的磁头，则每个存储区将包含两个子存储区。子存储区00将含有以第一频率记录的信息，子存储区01将含有以经调整频率的磁头频率记录的信息。如图3所示，该存储区可用被划分为N个子存储区。子存储区的最大数目N将与盘驱动器100内磁头210的最大数目相同。换句话说，以不同频率写入的每个磁头将拥有其自己的子存储区。原存储区编号为0,1,……n。在典型的实施例中，原存储区310对应于图4的原存储区0,230。同样，原存储区1,330对应于图4的原存储区1,240，等等，直至图5的存储区n,350对应于图4的存储区n。每一个原存储区划分为相应的子存储区320,340和360。在一个典型的实施例中，存储区0,310具有几个子存储区320，它们由存储区标识符0后跟子存储区特定数字排序状态，即子存储区00，子存储区01，子存储区03，子存储区04，……，子存储区0n标注的。这样，子存储区00对应于原存储区0，子存储区0。同样，子存储区01对应于原存储区0，子存储区1，等等。
存储区1,330具有子存储区结构340，其中，存储区标识符为1。这样，存储区1,330划分为下列子存储区子存储区10、子存储区11、子存储区12、子存储区13、……子存储区1n。附加的存储区和子存储区也是在本发明的范围内并描述为存储区N350，划分为NN子存储区360。在另一个实施例中，几个子存储区可以组合为一个，由此将需由硬件和软件维持的存储区的总数减至最小。
在另一实施例中，考虑一种驱动器，它总共有5个磁头，从拥有12个柱面的12条磁道和4个原存储区的格式化的盘片134读取信息。当然，实际的盘驱动器100将具有更多的磁道和更多的柱面。盘驱动器通常拥有偶数个磁头。如果5个磁头中有2个被调整频率到一个较低的频率，则有4个原存储区划分为2个子存储区。每个原存储区划分为2个子存储区。一组子存储区为整个柱面上的第一组3个逻辑磁头服务，另一组子存储区为整个柱面上的下一组2个逻辑磁头服务。在另一个实例中，如果经调整频率的磁头的频率在每一个原存储区都降低0.5％，则原存储区被划分为总共8个子存储区。
图6是每个存储区和子存储区的按比特密度的频率曲线图。该存储区图表400的水平轴402包含顺序编号的原存储区(存储区0-存储区N)，垂直轴404表示比特密度按每秒兆比特(MB/s)的单位的增量。存储区0为最外层的存储区，存储区n为含有用户信息的最内层的存储区。当存储区的记录密度降低时，形成一个台阶形函数406。通常，在盘片的外径，即在存储区0，按最高的频率或比特密度记录。同样，相应的原存储区的子存储区分别沿着水平轴和垂直轴472和474画出，并具有类似的台阶形响应曲线476和478。如图6所示，子存储区01对应于原存储区0的一部分(诸如图5所示的子存储区01)以及图5的子存储区01，如320的一部分所述。然而，子存储区曲线470中的一种区别在于，由于存储区内某些磁头的记录速率较低，同一原始族478的一个或多个子存储区的比特密度将比同一原始族476的其他子存储区的低。在前述例子中，一组子存储区比其它组的有更高的磁头工作负荷。这样，就有利于按图6所示的递减顺序(磁头工作负荷)将子存储区分类。
根据磁头负荷安排子存储区的顺序，持续的数据传递速率将随着子存储区本身比特密度的减低而逐步减低，从高密度存储区到低密度存储区。然而，数据传递速率将随着存储区扩展到子存储区30并进入子存储区01而起伏，然后再逐步减低。由于包含性能较低的磁头，就同一原存储区而言，子存储区0-1)477比子存储区0-0)475具有更低的比特密度。将采用一种算法对子存储区进行观察和分类。
由于磁头仍然位于外径，故可以有较高的比特密度，但密度仍不如好的磁头那样高。可是，新的存储区内的磁头比之盘片内径处的好磁头具有更高的密度。迄今，来自低性能磁头的高性能的频率取决于制造上的考虑。
本发明的另一个实施例是通过改变柱面内读/写磁头的频率重新使用低性能读/写磁头的一种方法。该方法确定了目标逻辑块地址(LBA)的物理位置。一类算术逻辑单元(ALU)要求磁头的数量是已知的，以对给定的LBA进行翻译。因此，用一个存储区表来确定一个目标存储区以及由一个存储区服务的磁头的数量。由固件搜索存储区表以确定目标LBA的存储区。一旦确定了目标存储区，由该存储区服务的磁头的数量也可以根据其在存储区表(按两种分类方法频率分类和磁头负荷分类)内的位置而确定。另一钟方法是利用ALU资源本身，鉴别存储区以及磁头的数量。
采用上述确定数量的磁头作为输入，可以再次利用ALU资源计算物理扇区、磁头和目标LBA的柱面位置。注意，由ALU返回的磁头数是子存储区内经调整频率的磁头数。如果目标LBA位于经调整频率的磁头存储区，则经调整频率的磁头数将必须调整。
图7示出用于顺序读/写存取的逻辑块寻址(LBA)模式500的图解描述。格栅状布局是像图4那样构成的。由磁头访问单个柱面内的用户磁道，直至遇到备用磁道或磁道不再可用于访问。在一个实施例中，按照单个柱面内3个未调整频率的磁头510(磁头0、1和2)访问几个用户磁道。在此之后，未调整频率的磁头510继续访问另一柱面内的其它磁道，直至最终访问整个柱面组(即所谓一个区)。本例中，在柱面0开始初始访问所有未调整频率的子存储区530，并继续到柱面N。随后，由经调整频率的磁头512(磁头3和4)访问所有经调整频率的存储区520。所有经调整频率的磁头的读取在柱面0开始并继续到柱面n。在一个实施例中，访问模式具有备用存储区。备用存储区在其柱面内专门有系统数据，这样就不用存储用户数据。在一个实施例中，在备用存储区内不存在磁头的频率调整。备用柱面内的所有磁头将共享同一频率，以避免处理备用存储区内经调整频率的磁头时固件的复杂性。
这样，根据图7所示的实施例，原存储区划分为子存储区。在该实施例中，使LBA模式最佳地连续读取大量数据，而仅有极少的中断。当在图5所示的实施例中读取盘片134时，所有未调整频率的磁头则读取未调整频率的磁头下的所有信息。这样，执行机构从外径移到内径，从一个相邻的柱面移到下一个柱面。存取时间减至最小。专用于记录通道的切换频率的时间也减至最小。接下来，执行机构移回到柱面0，按类似的方式从所有经调整频率的磁头读取数据。再者，因移动是从柱面至相邻的柱面，可以将存取减至最小。频率切换也减至最小。采用该特定的LBA模式，分辨率性能更佳。
图8显示一种LBA图解，其中，在访问另一个原存储区的子存储区之前，先访问原存储区的所有子存储区。首先，访问存储区的未调整频率的磁头，然后，访问同一存储区(原存储区的各个子存储区)的经调整频率的磁头。在移动到另一存储区之前，读取原存储区的所有子存储区。此称为曲折磁头格式(serpentine-by-head formatting)，并以经调整频率的磁头为基础。与图7中的备用存储区类似，图8中也存在用于系统数据的备用存储区。在图8所示的典型实施例中，由于经调整频率的磁头子存储区与未调整频率的磁头子存储区混合，故LBA方案用曲折方式构成。这样一种LBA方案较佳地适用于访问小的数据段，并比图7的顺序LBA方案需要更多的访问时间。然而，分辨率性能可以忍受(即，获得非中断信息的时间增量)频繁的访问中断，有时称为“搜寻时间”。增加的访问时间被解释为在访问低密度存储区之前立即重复访问高密度存储区。
进一步注意，一个实施例具有无标头类格式的数据段，格式映射通常设置在RAM中，通知驱动器每个扇区在每条磁道上哪里，以及那些扇区最终被标上较低的性能。
图9是一个典型实施例的流程图700，它提供了一种方法，用以改进带读/写头的盘驱动器的误码率。该方法包括确定磁盘组件的存储表面(程序块715)；以第一频率转换数据(程序块720)；以第二频率变换数据(程序块730)；将存储区划分为子存储区(程序块740)；以及构成子存储区(程序块750)。
图10是一个计算机系统的示意图。有利的是，本发明完全适用于计算机系统2000。该计算机系统2000也可以称为电子系统或信息处理系统，并包括中央处理单元、存储器和系统总线。信息处理系统包括中央处理单元2004、随机存取存储器2032、以及用以可通信地将中央处理单元2004与随机存取存储器2032耦合在一起的系统总线2030。信息处理系统2002包括盘驱动器设备，它含有上述的接线夹。信息处理系统2002也可以包括输入/输出总线2010以及几个外围设备，诸如2012、2014、2016、2018、2020和2022，它们可以连接到输入输出总线2010。外围设备可以包括硬盘驱动器、磁光驱动器、软盘驱动器、监视器、键盘和其它此类外围设备。计算机系统2000作为独立计算机系统工作或作为联网环境工作，利用逻辑连接至一台或多台远地计算机。如上所述，任何类型的盘驱动器都可以利用该方法在盘片表面上加载或卸载滑块(slider)。
有利的是，在盘驱动器的柱面内的磁头基体上改变记录频率的上述方法特别适用于无标头环境下工作。低性能磁头的性能可以得到改善。再者，可以获得较佳的误码率，由此克服了所产生的问题。本发明还可以使算术逻辑单元(ALU)计算的精度得到提高，无需改变完成该计算的核心程序。此外，驱动器很少低性能磁头而必须被弃用或重做。
结论本发明的一个方面是提供一种改善向带读/写换能器的盘驱动器读、写信息的方法。该方法包括当位于磁盘组件的第一存储表面的第一存储区时，以第一频率转换数据的步骤；当访问磁盘组件的第二存储表面的第一原存储区时，以与第一频率不同的第二频率转换数据的步骤。一个划分步骤将第一原存储区扩展到子存储区，进一步，维持每个子存储区的参数，它表示与子存储区有关的磁头数。
在上述本发明的某些实施例中，磁头数作为存储区的特定参数。在其它实施例中，几个子存储区组合成一个。而在另一些实施例中，源自一个存储区的一个子存储区相对源自同一存储区的其它子存储区具有不同的比特密度。
在上述方法的其它典型实施例中，子存储区的划分进一步包括以下步骤将标称换能器范围内的扇区数与经调整频率的换能器范围内的扇区总数比较，在标称换能器范围内的扇区总数明显大于经调整频率的换能器范围内的扇区总数的情况下，采用标称换能器范围。上述方法的另一典型实施例包括组织子存储区，它包括采用子存储区的记录频率，将一个标称子存储区的记录密度与连续的标称子存储区相比较，分析柱面切换是否偏移。
本发明的另一个方面是提供一种改进的盘驱动器。该盘驱动器包括一个旋转的磁盘组件，它具有第一磁盘表面和第二磁盘表面。该盘驱动器还包括第一磁头和第二磁头，其中，第一磁头以与第一磁盘表面换能的关系，并在第一磁盘原存储区内以第一频率工作；该第二磁头以与第二磁盘表面换能的关系，但当工作于第一磁盘原存储区内时，以与第一频率不同的频率工作。再者，前述第一存储区包括每个存储表面上相应磁道的同等半径范围。
在盘驱动器的某些实施例中，第一存储区划分为多个子存储区，且第一子存储区与第一磁头关联，第二子存储区与第二磁头关联。
在盘驱动器的某些实施例中，选择一个子存储区的至少某一个频率，从而使相关的第一磁头和第二磁头提高性能。
本发明的另一实施例是提供一种分类方法，其中，第一和第二子存储区根据磁头负荷分类。个别实施例提供另一种分类方法，其中，第一和第二子存储区根据频率分类。
本发明的另一方面是提供一种磁盘存储系统，它包括拥有记录表面贴近设置到读/写换能器的磁盘。读/写换能器在记录表面上读、写信息。同时，存储器耦合在磁盘存储系统内，并同样耦合到读/写换能器。存储器含有伺服位置偏移值，一个控制器耦合在磁盘存储系统内。控制器、存储器和读/写换能器耦合在一起。再者，由于输入基于经调整频率的磁头的数量，控制器根据目标地址将读/写换能器设置在磁盘存储系统内，其中，经调整频率的磁头为工作于低频的磁头。上述磁盘存储系统的某些实施例还包括具有无标头格式的数据段。
所述系统的其它典型实施例包括一个原存储区以及预定的多个此种存储区，它由每个存储表面上的等同半径范围的相应磁道组成。因此，子存储区是由每个存储表面上的等同半径范围的相应磁道组成的原存储区的一部分。在所述系统的另一典型实施例中，信息处理系统耦合以传递数据至/自磁盘，同时，输入/输出子系统耦合以向信息处理系统输入和输出数据，最后，还包括耦合到信息处理系统的存储器。
本发明的另一方面是提供一种重新利用低性能读/写磁头的系统。重新利用低性能读/写磁头的系统包括多个记录存储区，用以存储数据同时改变记录存储区之间的频率。由此明显地改善由低性能读/写磁头引起的误码率。此外，有用以在存储媒体上读和写数据的多个读/写磁头，有适应读/写磁头频率变化的多个柱面，以及用以确定目标存储区和存储区服务的磁头数量的存储区表。在其它实施例中，利用ALU资源鉴别存储区以及与上述系统相关的磁头数。在其它的实施例中，ALU资源计算物理扇区、磁头和目标LBA的柱面位置，由此导致子存储区内经调整频率的磁头数。
本发明的再一个方面是一种盘驱动器，它包括具有第一表面进一步由第一存储区和第二存储区组成的磁盘。同样，盘驱动器具有第二表面进一步由第一存储区和第二存储区组成，其中，第二表面的第一存储区的磁道对应于第一表面第一存储区的磁道。此外，盘驱动器具有将第一存储区之一内的误码率减至最小的装置。
显然，以上描述是要说明而并非用以限制。根据以上描述，本领域的熟练人员还可作出许多其它的实施例。因此，本发明的范围将参照所附的权利要求书以及与此等同的所有范围所确定。
权利要求
1．一种向盘驱动器读、写信息的改进方法，所述盘驱动器具有读/写换能器，且所述盘驱动器包括具有至少第一存储表面和第二存储表面的磁盘组件，该第一存储表面和第二存储表面格式成至少第一原存储区和第二原存储区，其中，第一原存储区包括位于每个存储表面上的等同范围的相应磁道，其特征在于，所述方法包括如下步骤(a)当位于第一存储表面的第一原存储区内时，以第一频率转换信息；(b)当位于磁盘组件的第二存储表面的第一原存储区内时，以与第一频率不同的第二频率转换信息。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤(c)将第一原存储区划分为至少两个子存储区。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于每个读/写换能器，所述划分步骤(c)进一步包括为每个子存储区保持一个参数，表示与该子存储区关联的换能器的数量。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于该划分步骤(c)进一步包括按照一个比特密度值组织来源于存储区的一个子存储区的步骤，该比特密度值不同于来源于相同存储区的另一子存储区的比特密度值。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于该划分步骤(c)进一步包括以下步骤(c)(ⅰ)比较标称换能器范围内扇区的数量与经调整频率的换能器范围内扇区的总数；以及(c)(ⅱ)在标称换能器范围内的扇区总数明显高于经调整频率的换能器范围内的扇区总数的情况下，采用标称换能器范围。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤(d)组织子存储区，它包括以下步骤(d)(ⅰ)采用子存储区的记录频率；(d)(ⅱ)比较一个标称子存储区与相继的标称子存储区的记录密度；以及(d)(ⅲ)分析柱面切换是否偏移。
7．一种盘驱动器，包括具有第一盘片表面和第二盘片表面的旋转盘片组件；以与第一盘片表面换能的关系，并且在第一盘片原存储区以第一频率工作的第一换能器；以及以与第二盘片表面换能的关系，但当其工作于第一原存储区时以不同于第一频率的一个频率工作的第二换能器，其中，该第一存储区由每个存储表面上的等同半径范围的相应磁道组成。
8．如权利要求7所述的盘驱动器，其特征在于，第一存储区划分为多个子存储区，而第一子存储区与第一换能器关联，第二子存储区与第二换能器关联。
9．如权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于，一个子存储区的至少一个频率被选择，使关联的第一换能器和第二换能器之一相对其它关联的第一换能器和第二换能器具有更高的数据质量性能。
10．如权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于，第一和第二子存储区根据换能器负荷而分类。
11．如权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于，第一和第二子存储区根据频率而分类。
12．一种磁盘存储系统，包括具有至少第一和第二记录表面的磁盘组件；贴近磁盘的第一记录表面设置，用以在第一记录表面上读、写信息的读/写换能器；耦合在磁盘存储系统内并耦合到读/写换能器的存储器，其中，该存储器含有伺服位置的偏移值；以及耦合在磁盘存储系统内并耦合到读/写换能器和存储器的控制器，该控制器根据基于最佳化换能器总数的输入信号，按目标地址将读/写换能器定位在磁盘存储系统内，其中，一个最佳化换能器为工作于较低频率的换能器。
13．如权利要求12所述的磁盘存储系统，其特征在于，记录在第一记录表面上的数据段具有一种无标头格式。
14．如权利要求12所述的磁盘存储系统，其特征在于，在第一和第二记录表面上格式而成的原存储区包括每个存储表面上具有等同半径范围的相应磁道，多个这类存储区被预先确定。
15．如权利要求14所述的磁盘存储系统，其特征在于，子存储区是在每个存储表面上包括同等半径范围的相应磁道的原存储区的一部分。
16．如权利要求12所述的磁盘存储系统，其特征在于进一步包括工作上耦合以将数据传递至/自磁盘的信息处理系统；工作上耦合以输入、输出数据至信息处理系统的输入/输出子系统；以及耦合到信息处理系统的存储器。
17．一种重新利用低性能读/写换能器的系统，包括用以存储数据的多个记录存储区，该多个记录存储区之间的频率不相同，以改善因较低性能的读/写换能器引起的误码率；在存储媒体上读、写数据的多个读/写换能器；适用于读/写换能器频率变化的多个柱面；以及用以确定目标存储区和存储区所服务的换能器数量的存储区表。
18．如权利要求17所述的系统，其特征在于，利用算术逻辑单元资源鉴别存储区和换能器数量。
19．如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述算术逻辑单元资源计算目标逻辑块地址的物理扇区、换能器和柱面位置，产生子存储区内的一个经调整频率的换能器数。
20．一种盘驱动器，包括具有第一表面的盘片，它进一步包括第一存储区和第二存储区；第二表面进一步包括第一存储区和第二存储区，其中，第二表面的第一存储区的磁道对应于第一表面的第一存储区的磁道；以及使第一存储区之一内的误码率减至最小的装置。
21．一种盘驱动器，包括第一和第二读/写换能器；以及具有至少第一存储表面和第二存储表面的盘片组件，该第一存储表面与第一读/写换能器呈换能关系，该第二存储表面与第二读/写换能器呈换能关系，该第一存储表面和第二存储表面格式成至少第一存储区和第二存储区，其中，第一存储区包括在每个存储表面上的等同范围的相应磁道；第一数量的数据记录在第一存储表面的第一存储区内，与第一数量的数据不同的第二数量的数据记录在第二存储表面的第一存储区内。
22．如权利要求21所述的盘驱动器，其特征在于，第一存储区划分为多个子存储区，而第一子存储区与第一换能器关联，第二子存储区与第二换能器关联。
全文摘要
一种为盘驱动器动态地映射已知较低性能磁头,以降低对整个驱动器的昂贵的生产返工的方法。采用性能优于平均水平的驱动器的磁头,该方法允许一个特定磁头记录更多的比特。在完成存储区记录(300)的情况下,这种方法尤其实用,否则,为一组柱面(310、330、350、370)限定记录密度。柱面内磁头的频率调整(降低记录频率)允许可变的逻辑块寻址方案对应于用户的较佳数据访问布局。几个磁道可以被访问,而其它的磁道可以保留为系统数据所用。所述方法特别适用于无标头结构环境。低性能或“差”的磁头的性能也可以得到改善。
文档编号G11B21/08GK1308813SQ99807881
公开日2001年8月15日 申请日期1999年6月25日 优先权日1998年6月26日
发明者K·R·马拉卡帕里, K·N·道, B·M·科塔里, J·T·阿吉拉 申请人:西加特技术有限责任公司