專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)查找目標(biāo)磁道定位的速度分布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置領(lǐng)域，特別涉及在與目標(biāo)磁道徑向位置相關(guān)的查找過(guò)程中，通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整磁頭速度分布，提高磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)能力和性能的一種裝置和方法，但并不受限制。
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)以快速且有效方式存儲(chǔ)和檢索計(jì)算機(jī)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。典型的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)剛性盤(pán)片，其上涂覆了磁性介質(zhì)并安裝在主軸電動(dòng)機(jī)的轂盤(pán)上以恒定高速轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)固定在徑向驅(qū)動(dòng)器的一列轉(zhuǎn)換器(“磁頭”)，使磁頭相對(duì)于磁盤(pán)運(yùn)動(dòng)，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的許多同心環(huán)形磁道。
磁頭在從驅(qū)動(dòng)器徑向伸出的多個(gè)懸臂端處，通過(guò)彎曲部分進(jìn)行固定。在緊鄰磁盤(pán)外徑的位置，驅(qū)動(dòng)器繞固定在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器殼體上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。樞軸與主軸電動(dòng)機(jī)和磁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，這樣磁頭在平行于磁盤(pán)表面的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
通常，驅(qū)動(dòng)器采用一音圈電動(dòng)機(jī)來(lái)相對(duì)磁盤(pán)表面定位。驅(qū)動(dòng)器音圈電動(dòng)機(jī)包括一固定在與磁頭懸臂相對(duì)的驅(qū)動(dòng)器一側(cè)的線(xiàn)圈，這樣浸入具有一個(gè)或多個(gè)永久磁鐵的磁路的磁場(chǎng)內(nèi)。當(dāng)受控電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，所形成的電磁場(chǎng)與永久磁鐵的磁場(chǎng)相交接，導(dǎo)致磁頭移動(dòng)滑過(guò)磁盤(pán)表面。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)器滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，磁頭支撐在磁盤(pán)上，該機(jī)構(gòu)包括設(shè)計(jì)成與磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的移動(dòng)空氣薄層相交接的空氣軸承表面，這樣磁頭可以“飛”在磁盤(pán)表面上。通常，通過(guò)選擇性地使數(shù)據(jù)磁道的部分進(jìn)行磁化，將隨時(shí)間變化的寫(xiě)電流應(yīng)用于磁頭上，磁頭將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)表面所選取的數(shù)據(jù)磁道。為了隨后回讀存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)磁道上的數(shù)據(jù)，磁頭檢查數(shù)據(jù)磁道的磁場(chǎng)內(nèi)的通量轉(zhuǎn)換，并將這些轉(zhuǎn)換變?yōu)橛纱疟P(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀信道電路解碼的讀信號(hào)。
磁頭的位置控制通常采用Duffyetal。于1993年11月16日發(fā)表的美國(guó)專(zhuān)利NO.5,262,907介紹的閉環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)伺服系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該發(fā)明已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此將引為參考。在該系統(tǒng)內(nèi)，伺服(位置控制)數(shù)據(jù)與用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)相交替，而伺服數(shù)據(jù)由磁頭進(jìn)行轉(zhuǎn)換并提供給伺服系統(tǒng)檢測(cè)磁頭位置和速度。
伺服系統(tǒng)進(jìn)行兩個(gè)主要的工作查找和磁道跟隨。在磁道跟隨過(guò)程中，所選取的磁頭保持在相應(yīng)磁盤(pán)上的所選磁道上。在此，伺服系統(tǒng)采用伺服數(shù)據(jù)來(lái)生成代表磁頭和所選磁道中心之間相對(duì)間距的位置誤差信號(hào)(PES)。相反，PES用作產(chǎn)生校正信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)調(diào)整加到驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈上的電流量而調(diào)整磁頭的位置。
在查找操作過(guò)程中，所選磁頭從相關(guān)磁盤(pán)表面上的初始磁道移動(dòng)到目標(biāo)磁道。使用了速度控制方法，其中速度分布代表磁頭所需的速度軌跡，根據(jù)初始和目標(biāo)磁道之間的距離，對(duì)速度分布進(jìn)行選擇。通過(guò)將大幅值的電流加到線(xiàn)圈上，磁頭首先加速到一個(gè)最大速度。然后磁頭保持最大速度直到它達(dá)到距目標(biāo)磁道預(yù)定的距離，在此相反極性的較大電流加到線(xiàn)圈上，使目標(biāo)磁道上的磁頭減速并停止。在查找過(guò)程中，對(duì)磁頭速度的調(diào)整與實(shí)際速度和速度分布之間的差相關(guān)。查找過(guò)程中，給定點(diǎn)處的期望速度就是所需要的速度，速度分布包括一系列所需要的速度值。如果查找過(guò)程中出現(xiàn)了差錯(cuò)，線(xiàn)圈將被短路，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器制動(dòng)。
為了使數(shù)據(jù)傳輸性能最大化，力求將各次查找所需要的時(shí)間最小化，因?yàn)榇疟P(pán)驅(qū)動(dòng)器僅能在磁道跟蹤模式的操作過(guò)程中傳輸數(shù)據(jù)。但是，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)人員力求提供一實(shí)際可達(dá)到的最大速度，這樣使磁頭在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)磁道。
對(duì)驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，如果在查找過(guò)程中，伺服系統(tǒng)失去了對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)附帶損壞磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的危險(xiǎn)，例如，這種控制的喪失來(lái)自于驅(qū)動(dòng)器電源的掉電。限位器(有時(shí)稱(chēng)為“突然止住”)用來(lái)限制磁頭在掃過(guò)磁盤(pán)表面時(shí)的最大徑向伸展。當(dāng)磁頭在磁盤(pán)的最內(nèi)和最外直徑處時(shí)，這種限位器通常設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的相應(yīng)特征。如果伺服系統(tǒng)無(wú)法足以降低磁頭速度，與相關(guān)限位器接觸的驅(qū)動(dòng)器的驟然減速可以導(dǎo)致磁頭的過(guò)度運(yùn)動(dòng)，同時(shí)潛在破壞磁頭和/或磁盤(pán)表面。
Touchtonetal.(Touchton’291”)在1990年10月30日發(fā)表的美國(guó)專(zhuān)利NO.4,967,291介紹了從過(guò)速狀態(tài)下將磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的破壞降低的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法，該方法在查找過(guò)程中，將磁頭的最大速度限制到一足夠的水平，這樣一旦出現(xiàn)脫離狀態(tài)，在與相關(guān)限位器接觸的基礎(chǔ)上，磁頭不會(huì)受到破壞。當(dāng)速度超過(guò)安全閾值時(shí)，Touchton’291監(jiān)控磁頭的速度，并斷開(kāi)加到驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈的電流(這樣暫時(shí)短路線(xiàn)圈)。
另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法是使限位器做得足夠柔軟，這樣在全速接觸時(shí)能安全地使磁頭減速。該方法的一個(gè)問(wèn)題是，需要在限位器附近有一相對(duì)較大的減速區(qū)，供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)器減速進(jìn)入止動(dòng)。因?yàn)樵诖蓬^滑過(guò)減速區(qū)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器與限位器接觸，該區(qū)域無(wú)法用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。由此，較大的減速區(qū)需要對(duì)數(shù)據(jù)記錄帶進(jìn)行縮小，并限制驅(qū)動(dòng)器的總數(shù)據(jù)能力。
在工作過(guò)程中，技術(shù)需要不斷提高，使磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)人員達(dá)到已經(jīng)增加的數(shù)據(jù)密度和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換性能的水平。本發(fā)明的目的就是針對(duì)此。
本發(fā)明綜述本發(fā)明采用一選取與目標(biāo)磁道位置相關(guān)的自適應(yīng)的速度分布，是一種提高磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行性能的裝置和方法。
根據(jù)較佳實(shí)施例，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括一具有記錄表面和驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤(pán)，該記錄表面上劃定了多個(gè)磁道，驅(qū)動(dòng)器支撐一緊鄰磁道的磁頭。通過(guò)將電流加到驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈上使磁頭移動(dòng)，同時(shí)提供一限位器來(lái)限制磁頭的最大徑向移動(dòng)范圍。伺服電路實(shí)現(xiàn)速度受控的查找操作，通過(guò)加速并保持磁頭處于最大速度，然后按照速度分布使磁頭減速到目標(biāo)磁道，從而使磁頭從初始磁道移動(dòng)到目標(biāo)磁道。
伺服電路最好適應(yīng)與磁盤(pán)上目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的速度分布的減速部分，與靠近磁盤(pán)中間部分的磁道相比，為了緊鄰磁盤(pán)最內(nèi)和最外直徑的磁道，磁頭在降低的速率下減速。這使得對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的破壞降為最低，倘若失去驅(qū)動(dòng)器的控制并且驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始與限位器接觸。
此外，伺服電路最好線(xiàn)選擇一與目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的可變最大速度，這樣為緊鄰磁盤(pán)直徑最內(nèi)和最外的磁道，選取一降低的最大速度，且為中間磁道選取一較大的最大速度的速度。


圖1根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，提供一磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的俯視圖。
圖2給出用來(lái)控制圖1中磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁頭的位置的功能框圖。
圖3給出磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的速度分布，表示當(dāng)磁頭接近目標(biāo)磁道時(shí)，構(gòu)成所選磁頭的希望軌跡的一系列需要的速度。
圖4給出對(duì)應(yīng)的電流分布，該電流分布表示加到驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈上導(dǎo)致磁頭跟隨圖3中速度分布的電流。
圖5表示為了圖1中磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁盤(pán)上的磁道的一個(gè)最大希望速度的二維圖形。
圖6根據(jù)較佳實(shí)施例，表示磁盤(pán)上磁道的一族速度分布的三維圖形。
圖7根據(jù)較佳實(shí)施例，在速度受控查找過(guò)程中，表示圖2中伺服電路工作的控制圖，并表示伺服電路數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)采用的編程方法。
圖8根據(jù)較佳實(shí)施例，給出伺服電路DSP用來(lái)編程，實(shí)現(xiàn)查找的自適應(yīng)子程序的流程圖。
圖9表示用圖2的伺服電路，通過(guò)短路驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈和通過(guò)啟動(dòng)減速，磁頭減速的圖示比較。
圖10按照較佳實(shí)施例，給出速度分布的圖示。
圖11根據(jù)附加的較佳實(shí)施例，給出速度分布的圖示。
圖12根據(jù)附加較佳實(shí)施例，給出磁盤(pán)上磁道的一族速度分布的三維圖示。
詳細(xì)說(shuō)明為了給出本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，首先參考圖1，該圖給出了一用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的俯視圖。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100包括一磁頭磁盤(pán)裝置(HDA)101，一印刷電路組件(PWA)，用于支撐磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100所用的控制電路。PWA固定于HDA101的下側(cè)，由此圖1中無(wú)法看見(jiàn)。
HDA101包括一底座102，支撐以恒定速度轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)磁盤(pán)106的主軸電動(dòng)機(jī)104。雖然未畫(huà)出，應(yīng)該理解的是，磁道是按照傳統(tǒng)方法，在制造過(guò)程中在各個(gè)磁盤(pán)表面上寫(xiě)入磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的伺服數(shù)據(jù)劃定形成的。磁盤(pán)轂108保護(hù)磁盤(pán)106，以及位于緊鄰磁盤(pán)(圖1中看不見(jiàn))到主軸電動(dòng)機(jī)104之間位置的一系列磁盤(pán)定位件。頂蓋(未畫(huà)出)與底座102配合，為HDA101提供一內(nèi)部空間。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器110的結(jié)構(gòu)可以繞底座102支撐的卡盤(pán)支撐裝置112旋轉(zhuǎn)。通過(guò)加到音圈電動(dòng)機(jī)(VCM)114的驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈113上的電流的控制，驅(qū)動(dòng)器110轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)驅(qū)動(dòng)器懸臂116從驅(qū)動(dòng)器110伸出，并支撐彎曲裝置118，該裝置反過(guò)來(lái)支撐磁盤(pán)106表面上的多個(gè)對(duì)應(yīng)磁頭120。當(dāng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器未處于使用狀態(tài)，且包括限位器(未單獨(dú)指出)限制驅(qū)動(dòng)器110的徑向范圍(沖程)，插銷(xiāo)/止動(dòng)裝置122保護(hù)磁盤(pán)106內(nèi)直徑位置處有紋路的降落區(qū)(未指出)上的磁頭。柔性電路組件124便于驅(qū)動(dòng)器110和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器PWA之間的電氣聯(lián)接。
此時(shí)，值得注意的是，三個(gè)徑向延伸區(qū)域出現(xiàn)在頂磁盤(pán)106上，這些區(qū)域分別標(biāo)示為R1，R2，R3。如下所述，各個(gè)所選磁頭120查找過(guò)程中的最大速度最好決定于目標(biāo)磁道停留的區(qū)域。而且，進(jìn)一步選取的磁頭120的減速分布與目標(biāo)磁道的相關(guān)區(qū)域有關(guān)。
回到圖2，給出用于控制磁頭120位置的伺服電路130的功能框圖。伺服數(shù)據(jù)由選取的磁頭120傳送，以形成一由前置放大器132放大的回讀信號(hào)。為了降低前置放大器132和磁頭120之間的物理距離，前置放大器132最好與柔性電路組件124結(jié)合，并固定在驅(qū)動(dòng)器110的一側(cè)(見(jiàn)圖1)。放大回讀信號(hào)接著由自動(dòng)增益控制電路(AGC)134進(jìn)行幅度歸一化功能，自動(dòng)增益控制電路將回讀信號(hào)的幅值調(diào)整到一適于保持伺服電路130部分的范圍。
接著，將回讀信號(hào)提供給解調(diào)電路136，該解調(diào)電路解調(diào)伺服數(shù)據(jù)，并使伺服數(shù)據(jù)達(dá)到要求的情況，將數(shù)據(jù)輸入提供給數(shù)據(jù)信號(hào)處理器(DSP)138。DSP138采用存儲(chǔ)在DSP存儲(chǔ)器(MEM)142的程序，接收來(lái)自磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制處理器140的最高級(jí)指令，并進(jìn)行查找和磁道跟隨操作。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制處理器140采用處理器存儲(chǔ)器(MEM)144內(nèi)的最高級(jí)程序，控制磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的整個(gè)操作，包括在磁頭120和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100安裝的主機(jī)計(jì)算機(jī)(未畫(huà)出)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
DSP138將一系列電流指令信號(hào)輸出給選取驅(qū)動(dòng)器電路146，該電路將電流加到線(xiàn)圈113上，由此調(diào)整所選磁頭120的徑向位置。在速度受控的查找過(guò)程中，將參考圖3和圖4對(duì)伺服電路130的基本操作進(jìn)行討論。
圖3給出一族速度分布(標(biāo)示在150)，該圖給出的X軸為152，Y軸為154。X軸152代表有關(guān)磁盤(pán)106的位置，按照在達(dá)到目標(biāo)磁道“0”前所經(jīng)磁道數(shù)表示。容易理解，各個(gè)磁道有一獨(dú)一無(wú)二數(shù)值的磁道地址，該地址作為上面已討論的伺服數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行存儲(chǔ)。但是，為“0”的目標(biāo)磁道的標(biāo)志并不是磁道真實(shí)的地址，或代表磁道真實(shí)地址；而且，在特定查找過(guò)程中其被認(rèn)為是目標(biāo)磁道的時(shí)間，各個(gè)磁道才方便地稱(chēng)為“磁道0”。
接著圖3，Y軸154表示希望速度，即查找過(guò)程中，各點(diǎn)處磁頭120的目標(biāo)或所需速度。圖4給出表示加到線(xiàn)圈113上的電流的相應(yīng)電流分布160，X軸162表示查找過(guò)程中將經(jīng)過(guò)的磁道，Y軸表示電流幅值。
由圖3可以看出，速度分布150分擔(dān)了共同的減速段166，該段的起始位于磁道XD的希望速度VMAX，于磁道0處降低到為0的希望速度。磁道XD為從磁道0開(kāi)始的預(yù)定磁道數(shù)。從比遠(yuǎn)離目標(biāo)磁道0的磁道XD更遠(yuǎn)的磁道作為初始磁道開(kāi)始的查找，例如圖3中表示的在磁道X1開(kāi)始的查找，由線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)器146將大量電流加到線(xiàn)圈113上的結(jié)果，被初始化加速為朝目標(biāo)磁道0。該電流由電流脈沖168表示，該電流脈沖導(dǎo)致磁頭沿拋物線(xiàn)段170加速。
一旦達(dá)到最大希望速度VMAX，磁頭120在達(dá)到磁道XD之前沿平面而行，在這段時(shí)間內(nèi)，僅需要在電流上有較小調(diào)整，如電流段172表示。當(dāng)磁頭120達(dá)到磁道XD時(shí)，具有一與初始脈沖172極性相反的電流脈沖174加到線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)器146上，將磁頭沿減速段166減速，直到磁頭120停留在目標(biāo)磁道0上。
從相對(duì)磁道XD更接近目標(biāo)磁道0的速度控制查找來(lái)說(shuō)，也采用類(lèi)似的過(guò)程，例如從磁道X2；此時(shí)，電流再一次加到線(xiàn)圈113上，使磁頭加速(如加速段176所示)直到達(dá)到減速段166，此后，施加相反極性的電流，使磁頭120停留在目標(biāo)磁道0上。與前述的查找不同，但是，在減速階段初始化之前，磁頭并未達(dá)到并沿最大速度滑動(dòng)。
例如，值得注意的是，對(duì)具有相對(duì)較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的查找來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)上述速度控制查找過(guò)程(指“較長(zhǎng)查找”)。在特定長(zhǎng)度以下(例如100磁道)，在磁頭位置內(nèi)的調(diào)整提供逐漸將磁頭120移動(dòng)到目標(biāo)磁道0的位置，可以采用位置受控方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中，忽略目標(biāo)磁道0的物理地址，最大希望速度VMAX通常一致。所選VMAX的值取決于因子數(shù)，包括來(lái)自線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)器146允許的電流最大量，但一般涉及減少實(shí)現(xiàn)平均查找所需要的時(shí)間和降低磁盤(pán)風(fēng)險(xiǎn)之間的折衷，該所需時(shí)間傾向于有較高的VMAX，該風(fēng)險(xiǎn)作為電源掉電或其它故障情況的結(jié)果，傾向于有較低的VMAX。本發(fā)明克服了這種限制，參考圖5將討論本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例。
圖5為表示最大希望速度曲線(xiàn)180的圖形，X軸為182，表示跨過(guò)磁盤(pán)106的徑向位置，Y軸184表示希望速度幅值。值得注意的是，在圖5中沿X軸182的R1，R2，R3區(qū)對(duì)應(yīng)前面圖1中頂層磁盤(pán)106的區(qū)域。雖然給出的R1，R2，R3區(qū)將磁盤(pán)106的表面基本分為三個(gè)部分，這樣僅與一較佳實(shí)施例結(jié)合；容易預(yù)料另一結(jié)構(gòu)，包括區(qū)域數(shù)和長(zhǎng)度。
從圖5中可以看出，在該實(shí)施例中，在R1區(qū)內(nèi)的內(nèi)徑(ID)的最內(nèi)直徑磁道上，最大希望速度達(dá)到第一個(gè)VMAX1值，在R1和R2區(qū)之間的邊界，又提高到第二個(gè)VMAX2值。在穿過(guò)R2區(qū)的徑向范圍，最大希望速度保持在第二個(gè)VMAX2值，穿過(guò)R3區(qū)又從VMAX2降低到VMAX1。雖然給出的是VMAX1和VMAX2之間普通的線(xiàn)性關(guān)系，也容易預(yù)料其他結(jié)構(gòu)，例如將更高階函數(shù)(例二次函數(shù))用于確定最大希望速度的中間值。
根據(jù)目標(biāo)磁道的位置(物理地址)，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了自適應(yīng)最大希望速度。對(duì)在R2區(qū)內(nèi)的目標(biāo)磁道結(jié)束的查找來(lái)說(shuō)(即磁盤(pán)106的“中間”或“中間部分”)，采用了較大VMAX2；相反地，隨著目標(biāo)磁道漸漸接近磁盤(pán)106的外徑或內(nèi)徑時(shí)，最大希望速度降低。
按照此方法，對(duì)緊鄰磁盤(pán)記錄表面邊緣的目標(biāo)磁道的查找可以按照降低的最大速度安全地進(jìn)行，以即使得倘若驅(qū)動(dòng)器110的控制出現(xiàn)故障且驅(qū)動(dòng)器的“故障引發(fā)的制動(dòng)”沒(méi)有足夠的時(shí)間使懸臂在接觸相關(guān)限位器前減慢也可降低磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100損壞的可能性，而且，對(duì)遠(yuǎn)離限位器的目標(biāo)磁道的查找可以在較高的最大速度下安全地進(jìn)行，以即使得倘若驅(qū)動(dòng)器110的控制出現(xiàn)故障，且驅(qū)動(dòng)器的“故障引發(fā)的制動(dòng)”沒(méi)有足夠的時(shí)間使懸臂在接觸相關(guān)限位器前減慢也可降低磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100損壞的可能性，而且對(duì)遠(yuǎn)離限位器的目標(biāo)磁道的查找可以在較高的最大速度下安全地進(jìn)行，即使出現(xiàn)故障，在與限位器接觸前，將有更多時(shí)間使驅(qū)動(dòng)器110制動(dòng)。
雖然將根據(jù)給定應(yīng)用的要求，選取VMAX1和VMAX2的特定值，可以較好地選取該特定值，以取得與驅(qū)動(dòng)器采用均勻最大希望速度基本一致的平均查找時(shí)間。例如，采用約130厘米(cm)/秒(50英寸/秒)的VMAX1和約380cm/sec(150英寸/秒)的VMAX2可以取得與驅(qū)動(dòng)器采用的250cm/sec(100英寸/秒)的均勻VMAX基本一致的平均查找時(shí)間。通常，當(dāng)三分之一行程就達(dá)到最大速度時(shí)，可以取得最佳平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間。
如上所述，VMAX表示磁頭120在查找過(guò)程中的最大速度，在此以后磁頭沿減速分布減速(如圖3所示的減速分布166)。因此，各個(gè)磁頭的速度分布將劃定一表面，例如圖6中190處所示。速度分布表面190的X軸192表示目標(biāo)磁道的徑向位置，Y軸194表示要到達(dá)目標(biāo)磁道的磁道，Z軸196表示最大希望速度。值得注意的是，各個(gè)獨(dú)立分布減速段起始點(diǎn)(例圖3中的磁道XD)可以按照所需隨目標(biāo)磁道位置變化；即R1區(qū)內(nèi)對(duì)磁道的速度分布具有一較R2區(qū)內(nèi)磁道的速度分布更低的最大希望速度，但是R1區(qū)內(nèi)的速度分布也可以在比R2區(qū)磁道更加遠(yuǎn)離目標(biāo)磁道的點(diǎn)處開(kāi)始減速磁頭120，因而按照降低的速率減速。下面將更全面地對(duì)這些和其他考慮因素進(jìn)行討論。
圖7和8提供了對(duì)查找過(guò)程中伺服電路130較好地利用自適應(yīng)速度分布的方式進(jìn)行了更好的說(shuō)明。從圖7開(kāi)始，給出一存儲(chǔ)于DSP存儲(chǔ)器142(圖2)中程序的控制示意圖，在較長(zhǎng)的查找過(guò)程中被DSP138(圖2)采用。
起初，圖7給出一裝置框圖200，表示含線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)器146，線(xiàn)圈113，磁頭120和前置放大器132的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的電氣部分和機(jī)械部分。觀察者202，設(shè)定提供裝置200的操作的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)各自的路徑204，206和208輸出有關(guān)各個(gè)路徑204，206，208的磁頭位置，速度和偏置(XE，VE，WE)。偏置表示使磁頭120偏離磁道的作用力，例如來(lái)自磁盤(pán)106旋轉(zhuǎn)形成的空氣流的氣壓影響，以及來(lái)自柔性電路124的彈性作用力。偏置通常與位置有關(guān)。
在查找過(guò)程中，將經(jīng)過(guò)的磁道數(shù)由路徑210輸入到分布器212。如上所述，待經(jīng)過(guò)的磁道為查找過(guò)程中保持的物理位置，且確定為與磁頭120位置和目標(biāo)磁道位置之差相關(guān)。分布器產(chǎn)生響應(yīng)，通過(guò)類(lèi)似插值方法或來(lái)自存儲(chǔ)在對(duì)照表的值在路徑214上輸出合適的希望速度。用求和點(diǎn)216確定出希望速度和估計(jì)速度VE之差。該差值即速度誤差提供給增益為KAL的增益框218，實(shí)現(xiàn)加速限制功能。該輸出通過(guò)一陷波濾波器220傳遞，在求和點(diǎn)222與路徑224上代表施加到線(xiàn)圈113上電流的交流電(AC)信號(hào)相加。此時(shí)，目標(biāo)磁道位置由輸入路徑226提供給偏置預(yù)測(cè)框228，該框預(yù)測(cè)求和點(diǎn)230處與估計(jì)偏置值相加的偏置量。路徑232上的輸出在求和點(diǎn)222相加，以及第二個(gè)求和點(diǎn)234相加，這將簡(jiǎn)要討論。
求和點(diǎn)222的輸出提供給增益為KT的增益框236，該增益框用于補(bǔ)償VCM114的非線(xiàn)性轉(zhuǎn)矩特性。求和點(diǎn)238處輸出值與路徑240上的電流零信號(hào)相加，該電流零信號(hào)作為零輸出電流。路徑242上的最終信號(hào)包括一電流希望信號(hào)，該信號(hào)提供給裝置以調(diào)整所選磁頭120的位置。
裝置響應(yīng)后，在路徑244上給出一感應(yīng)輸出；將伺服數(shù)據(jù)提供給一解調(diào)框246，將電流水平提供給求和點(diǎn)248。解調(diào)后，伺服數(shù)據(jù)用線(xiàn)性化框250進(jìn)行線(xiàn)性化，通過(guò)路徑252給出一位置采樣X(jué)SAMP，該采樣值在求和點(diǎn)254處與位置估計(jì)值XE相差，從而在路徑256上提供一觀察者誤差OERR。按照這種方式，觀察者202的操作名義上保持與裝置200的操作一致。
輸入到求和點(diǎn)248的電流用于飽和補(bǔ)償，并由此與來(lái)自路徑258的飽和零輸入信號(hào)相加。增益框260施加一飽和增益KSAT，且其輸出用來(lái)自路徑232的偏置和相差。有限響應(yīng)濾波器(FIR)框262將所需延遲時(shí)間提供給陷波濾波器220的輸出，這樣觀察者202根據(jù)線(xiàn)圈是否處于飽和狀態(tài)，接收一來(lái)自FIR262或飽和回路的交換輸入。
因此，圖7中的電路運(yùn)行以控制磁頭120在較長(zhǎng)查找過(guò)程中的速度，同時(shí)通過(guò)路徑214輸出一串與查找長(zhǎng)度和目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的希望的速度值。圖8給出一自適應(yīng)查找子程序270的流程圖，表示根據(jù)較佳實(shí)施例，在進(jìn)行查找過(guò)程中伺服電路130的整個(gè)功能。
一旦DSP138從磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器控制處理器140接收到查找指令，步驟272，電路進(jìn)行對(duì)目標(biāo)磁道地址和到達(dá)目標(biāo)磁道的磁道數(shù)的識(shí)別，步驟274。
由該信息，電路接著判定是否需要較長(zhǎng)時(shí)間的查找，判定步驟276；若不需要，按照步驟278執(zhí)行常規(guī)的位置受控查找。此外，當(dāng)目標(biāo)磁道充分遠(yuǎn)離現(xiàn)有磁道以保證較長(zhǎng)時(shí)間的查找時(shí)，加載(或計(jì)算)合適的速度分布，包括最大希望速度VMAX在內(nèi)，步驟280，在查找過(guò)程中由步驟282采用。在任一種查找類(lèi)型的結(jié)論中，伺服電路130在步驟284轉(zhuǎn)換為目標(biāo)磁道上的磁道跟隨模式，以及步驟286的子程序結(jié)束。
如上參考圖6所做的討論，根據(jù)接近限位器的目標(biāo)磁道，不僅可以選取最大希望速度，而且速度分布的減速段也可以根據(jù)這種接近進(jìn)行調(diào)整。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，圖7中的伺服電路可以通過(guò)比短路線(xiàn)圈113所得到的速度更快的速度有效地使磁頭120減速。例如，圖9給出一表示一短路的減速曲線(xiàn)300的圖形，以及一相應(yīng)的有效減速曲線(xiàn)302，X軸304表示位置(要到的磁道)，Y軸306表示磁頭速度。
值得注意的是，通過(guò)短路線(xiàn)圈使磁頭120的速度降低50％的距離(即，從速度V2到V1)，測(cè)得為從磁道X1到X3的間距，比將速度從較高的速度V3降低到V1的間距長(zhǎng)約25％(從X1到X2時(shí)的速度)。如果V1表示不破壞磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的情況下，與相關(guān)限位器安全接觸時(shí)的速度，那么在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)較距離X1到X3的更遠(yuǎn)離限位器目標(biāo)磁道的查找可以結(jié)合常規(guī)減速段，采用較高的最大希望速度VMAX2來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)查找與限位器相隔間距X1和X3內(nèi)的磁道可以用較低的最大希望速度VMAX1和遞減的減速段實(shí)現(xiàn)。圖10給出該實(shí)施例。
特別地，圖10給出一普通速度分布曲線(xiàn)310和一降低后的速度分布曲線(xiàn)312，X軸314表示位置，Y軸316表示速度。正常的速度分布曲線(xiàn)310具有一最大希望速度VMAX2，并可以在XD2變換到減速段318；減低后的速度分布曲線(xiàn)312用最大希望速度VMAX1，并在XD1變換到減速段320。圖10給出實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)磁盤(pán)表面大部分來(lái)說(shuō)，利用了正常的速度分布310，而對(duì)緊鄰限位器的磁道來(lái)說(shuō)，僅利用了降低后的速度分布曲線(xiàn)312。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，最內(nèi)直徑和最外直徑的R1和R3區(qū)徑向?qū)挾葍H為0.64cm(0.25英寸)，R2中間區(qū)延伸穿過(guò)磁盤(pán)106的其他部分。
對(duì)所有的目標(biāo)磁道來(lái)說(shuō)，附加的較佳實(shí)施例保持速度VMAX為一所選的較高值，但選取了一與目標(biāo)磁道位置相關(guān)的減速分布。將參考圖11和圖12對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行討論。
圖11給出一族速度分布曲線(xiàn)的二維圖示，通常指參考號(hào)數(shù)330，X軸為314，Y軸為316(類(lèi)似圖10中的軸)。
如圖所示，曲線(xiàn)330與普通最大速度VMAX共用一普通最大速度段332。但是，曲線(xiàn)330具有一不同減速段的范圍，受最大(最高速率)減速段334和最小(最低速率)減速段33b所限制，最大減速段334起始于距目標(biāo)磁道0的距離為XD2處而最小減速段336起始于距目標(biāo)磁道0的距離為XD1處。由此，對(duì)磁盤(pán)106中間部分的磁道來(lái)說(shuō)，磁頭120將跟隨334段限定的減速分布。對(duì)緊鄰限位器的磁道來(lái)說(shuō)，磁頭120跟隨336段。對(duì)這兩個(gè)位置中間的磁道來(lái)說(shuō)，磁頭120將跟隨落入334和336范圍內(nèi)的減速分布。
圖12給出一個(gè)三維表面340，表示諸如圖11中330的一族速度分布曲線(xiàn)。該表面340的X，Y，Z軸用192，194，196(如圖6所用)表示。如前所述，R1，R2，R3區(qū)將相關(guān)磁盤(pán)106的半徑分成三部分，但這僅表示一較佳實(shí)施例且并非限制性的。通常如前面圖8中所討論，進(jìn)行查找，只是在步驟280內(nèi)選取適當(dāng)?shù)臏p速分布，并在步驟282之內(nèi)個(gè)用來(lái)將磁頭減速。
現(xiàn)在將清楚，根據(jù)此處的具體說(shuō)明和下面的權(quán)利要求，本發(fā)明介紹了許多較現(xiàn)有技術(shù)更重要的優(yōu)點(diǎn)。在查找過(guò)程中，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100自適應(yīng)挑選減速速度和磁頭120的最大速度的能力確保了驅(qū)動(dòng)器在一安全閾值水平的速度下與限位器接觸，同時(shí)降低了磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器遭受破壞的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)一定應(yīng)用的需要，可以保持或甚至提高查找存取時(shí)間。而且，雖然現(xiàn)有技術(shù)中通常會(huì)將記錄帶變窄，以提高最內(nèi)直徑和最外直徑磁道與相應(yīng)限位器之間的距離(減速區(qū))，本發(fā)明適應(yīng)較寬的記錄帶，同時(shí)可以使磁道置于靠近磁盤(pán)記錄表面邊緣，提高驅(qū)動(dòng)器總的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。
總之，本發(fā)明針對(duì)用與目標(biāo)磁道位置相關(guān)的自適應(yīng)速度分布，提高磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器工作性能的一種裝置和方法。
根據(jù)較佳實(shí)施例，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100包括一轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤(pán)106，其記錄表面上劃定了多個(gè)磁道，驅(qū)動(dòng)器110支撐一緊鄰磁道的磁頭120。通過(guò)將電流加到驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)114的線(xiàn)圈，移動(dòng)該磁頭。
伺服電路130執(zhí)行查找操作，根據(jù)速度分布150，310，312對(duì)磁頭加速并保持在最大速度上，然后將磁頭減速到目標(biāo)磁道，從而將磁頭從初始磁道移動(dòng)到目標(biāo)磁道。伺服電路自適應(yīng)挑選與磁盤(pán)上目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的速度分布150，190，330，340，以便在倘若驅(qū)動(dòng)器失控且驅(qū)動(dòng)器達(dá)到與用于限止磁頭徑向移動(dòng)的止動(dòng)銷(xiāo)/器接觸時(shí)也能使磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的破壞降低到最小。這種自適應(yīng)包括對(duì)適當(dāng)減速段166，318，320，334，336的挑選，以及對(duì)適當(dāng)最大速度180，310，312的挑選。
對(duì)附加權(quán)利要求來(lái)說(shuō)，當(dāng)磁頭從最大速度開(kāi)始減速直到達(dá)到緊鄰目標(biāo)磁道位置時(shí)，與前述的短語(yǔ)一致，“減速段”和“減速?gòu)桔E”定義為磁頭所需的軌跡，當(dāng)磁頭加速到最大速度，然后達(dá)到鄰近目標(biāo)磁道的位置。對(duì)此查找過(guò)程的描述將理解為對(duì)類(lèi)似圖3中較長(zhǎng)查找所描述過(guò)程的描述，該過(guò)程起始于X1，且充分利用了整個(gè)減速分布，但對(duì)這種查找的描述并未包括較短的查找，在這種較短查找中，磁頭并未達(dá)到最大速度并滑行，落入圖3中的其他查找，起始于磁道X2位置，僅利用了減速分布的一段?！半娐贰钡男g(shù)語(yǔ)理解為可用硬件或固件/程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。為方便起見(jiàn)，方法步驟單獨(dú)標(biāo)示，但并不一定受所示的指令限制。
即將清楚的是，本發(fā)明較好地適合于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，并達(dá)到這些目標(biāo)中除所提到的固有特點(diǎn)外的優(yōu)點(diǎn)。為了公開(kāi)起見(jiàn)，對(duì)這里的較佳實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，還可以做出許多變換，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人容易接收這些變換，這些變換可以包括在本發(fā)明揭示以及附加的權(quán)利要求劃定的精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)一具有最大速度和減速段的速度分布，在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)通過(guò)將磁頭由初始磁道移動(dòng)到對(duì)應(yīng)磁盤(pán)上的目標(biāo)磁道來(lái)實(shí)現(xiàn)查找的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)識(shí)別目標(biāo)磁道的物理位置和查找長(zhǎng)度，其與初始磁道和目標(biāo)磁道之間磁道數(shù)相關(guān)的；(b)挑選與目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的減速段，其中對(duì)給定查找長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，與接近磁盤(pán)最內(nèi)直徑或最外直徑之一的目標(biāo)磁道有關(guān)的減速段提供了一下降的速度變化率，該減低速率的速度變化可與接近磁盤(pán)中間段的目標(biāo)磁道相關(guān)的減速段的速度變化率相比較；(c)將電流加到驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈上，使磁頭加速到最大速度；以及(d)接著將電流加到驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)圈，使磁頭的速度從與所選減速段相關(guān)的最大速度降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟(e)在與目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的查找過(guò)程中，挑選磁頭的最大速度，其中對(duì)給定的查找長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，與目標(biāo)磁道接近磁盤(pán)中間段相關(guān)的最大速度的幅值相比，與接近磁盤(pán)最內(nèi)直徑或最外直徑之一磁道的目標(biāo)磁道相關(guān)的最大速度具有降低的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，挑選與接近磁盤(pán)最內(nèi)直徑或最外直徑之一磁道的目標(biāo)磁道相關(guān)的最大速度的降低幅值，以降低對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的破壞，這種破壞是作為支撐磁頭的驅(qū)動(dòng)器和用來(lái)限制磁頭徑向移動(dòng)的限位器之間接觸的結(jié)果而形起的。
4.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤(pán)，在其記錄表面上劃定了許多磁道；一驅(qū)動(dòng)器，用于支撐緊鄰磁道的磁頭；一驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)，與驅(qū)動(dòng)器耦合，將磁頭移動(dòng)穿過(guò)記錄表面，驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)包括一線(xiàn)圈；以及一伺服電路，工作上與磁頭和線(xiàn)圈耦合，該電路將電流加到線(xiàn)圈上，進(jìn)行查找操作，其中通過(guò)將磁頭加速到最大速度，然后減速到目標(biāo)磁道，將磁頭從初始磁道移動(dòng)到目標(biāo)磁道，其中與磁盤(pán)中間部分的磁道相比，對(duì)緊鄰磁盤(pán)最內(nèi)直徑和最外直徑的磁道來(lái)說(shuō)，伺服電路使磁頭按照下降的速度變化率減速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，伺服電路進(jìn)一步挑選與磁盤(pán)上目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的最大速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括一限位器，其通過(guò)接觸相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器零件，限制磁頭滑過(guò)記錄表面的范圍，其中選取最大速度，降低對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在限位器和驅(qū)動(dòng)器之間接觸所引起的破壞。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，磁道分別被分為第一，第二，第三區(qū)，第一區(qū)接近磁盤(pán)最內(nèi)直徑，第三區(qū)接近磁盤(pán)最外直徑，第二區(qū)位于第一和第二區(qū)之間，其中為第二區(qū)的磁道選取最大速度的較大值，其中為第一和第二區(qū)的磁道選取最大速度的一個(gè)降低值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，分別為第一區(qū)內(nèi)的最內(nèi)直徑和第三區(qū)的最外直徑選取降低的最大速度，其中保持在第一和第三區(qū)內(nèi)磁道的最大速度值的選取，可通過(guò)在較大值和降低值之間的插值而達(dá)到。
全文摘要
一種用于提高磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和查找性能的方法和裝置。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括一轉(zhuǎn)動(dòng)磁盤(pán),其記錄表面上劃定了多個(gè)磁道,一執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于支撐緊鄰磁道的磁頭。伺服電路用速度分布來(lái)將磁頭定位在目標(biāo)磁道附近,伺服電路自適應(yīng)地挑選與目標(biāo)磁道物理位置相關(guān)的速度分布。當(dāng)減速磁道緊鄰磁盤(pán)最內(nèi)直徑或最外直徑時(shí),伺服電路最好采用一降低的最大速度和一降低的減速率,由此降低驅(qū)動(dòng)器和用于限制磁頭徑向范圍的插銷(xiāo)/止動(dòng)裝置之間接觸引起的損壞風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G05D3/12GK1308760SQ99808179
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期1999年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月2日
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