CN100508032C - 磁盘装置及设置磁盘装置中磁盘介质之边界的方法 - Google Patents

Abstract

一种磁盘设备，其中根据对每个磁盘设备测量的磁头的内侧记录极限和外侧记录极限，设置数据记录区。当磁头不能达到为了确保预定的容量要获得的线(角)记录密度时，扩展数据记录区，以便降低该磁头要达到的线(角)记录密度，从而实现预定容量。可以利用各种方法测量磁头的内侧记录极限和外侧记录极限的位置。例如，可以利用磁头向限位器和停放坡道移动时产生的反电动势，或者，可以根据伺服信号中的磁头位置信息进行测量。

Description

磁盘装置及设置磁盘装置中磁盘介质之边界的方法

技术领域

本发明涉及磁盘装置，更具体地说，本发明涉及分别对每个装置设置了数据记录区的磁盘装置。

背景技术

磁盘装置具有：数据记录区，该数据记录区设置在绕主轴旋转的盘式磁记录介质上；以及磁头，其中通过在数据记录区上移动磁头进行数据读取/写入。磁盘装置还设置了：内限位器(inner stopper)，用于在数据读取/写入操作期间，防止磁头(head)接触主轴；或者停放坡道(ramp load)，用于在使该磁盘装置停止时，收回磁头。

某些磁盘装置包括外限位器，用于防止磁头接触磁盘装置外壳的壁面。此外，停放坡道可以位于盘式磁记录介质的内边缘(主轴)上，或者位于外边缘上(磁盘装置外壳的壁面)。

传统的记录区是将数据读取/写入操作期间，磁头在其内不接触主轴或停放坡道的范围设置为固定标准，然后，将该标准用于所有磁盘驱动器确定的。将用作标准的范围之外的区域设置为附加区域。

然而，磁盘装置之间的机械容差，例如，限位器安装条件、磁头安装方向以及停放坡道安装位置不同。因此，第一个问题是，在某些磁盘装置上，如果采用固定标准，则将可以用作数据记录区的磁记录介质上的区域设置为附加区域。

此外，在磁记录介质上，同心设置多个环形磁道，而在该磁道上设置多个作为数据记录单元的扇区。因为圆周的长度与其半径成正比，所以外边缘上的圆周的长度大于内边缘上的圆周的长度，因此，如果数据传送速率相同，则外边缘上的线记录密度(recording lineardensity)(单位长度的数据记录量)小于内边缘上的线记录密度。在此，采用一种在外边缘上记录数据的密度与在内边缘上记录数据的密度相同的记录方法，将大量数据记录到单个磁记录介质上。

利用这种方法，通过利用磁道界线将磁记录介质分割为多个同心圆区域，并且通过改变在每个区域内进行记录使用的频率，提高了外边缘区域的角记录密度(recording angular density)，而且可以使内边缘与外边缘之间的线记录密度几乎一致。在外边缘侧，磁角密度高意味着在每个区域内具有更多的扇区。

然而，最近几年，出现了对大容量磁盘装置的需要，因此，出现了具有高线记录密度和高角记录密度的磁盘装置，必须利用磁头获得高线记录密度，而高角记录密度向着外边缘区域升高，以在内边缘与外边缘之间获得均匀线密度。此外，为了利用固定标准对所有磁盘装置确定数据记录区，需要自动设置必须利用磁头获得的线(角)记录密度，以实现规定的容量并对于所有磁头根据同样的标准选择磁头。

相反，磁头生产技术没有得到相应的发展，而且在当前的磁头生产技术水平，所生产的磁头的特性曲线的分散范围大。因此，第二个问题是，因为磁头的线(角)记录密度不满足要求的标准的事实而导致的磁头生产率的降低没有得到改善。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种磁盘装置，其中分别对每个装置设置数据记录区。本发明的第二个目的是在不能实现为了确保规定的容量磁头必须获得的线(角)记录密度时，通过扩展数据记录区并降低必须获得的角记录密度，防止磁头的生产率降低。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种磁盘装置，该磁盘装置包括：磁盘介质，在其上设置了在径向被区域边界划分为多个区域的记录区；以及磁头，在所述磁盘介质上移动，并对所述磁盘介质读写数据，其中，当所述磁头的可移动范围比所述设置的记录区大时，所述磁盘介质上的记录区被扩展，并且新的区域边界被设置。

最好利用根据本发明的磁盘装置实现上述目的，其中外边缘区域的记录频率等于或者高于内边缘区域的记录频率，而且当在内边缘侧上，磁头的可移动范围大于所设置的记录区时，该区域边界向外边缘侧位移。

此外，为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种磁盘装置，该磁盘装置包括：磁盘介质，具有在径向被区域边界划分为多个区域的记录区，对每个区域分别设置记录频率；以及第一磁头和第二磁头，所述第一磁头和第二磁头对应于在所述记录介质上存在的多个记录面中的每个记录面被设置，而且用于对所述磁盘介质读写数据，其中对应于所述第一磁头的记录面的最高记录频率低于对应于第二磁头的记录面的最高记录频率。

根据本发明，最好通过提供根据本发明的另一个方面的上述的磁盘装置实现上述目的，其中从对应于所述第一磁头的记录面的最内边缘侧开始的第n个(n是自然数)区域的记录频率等于从对应于所述第二磁头的记录面的最内边缘侧开始的第(n-1)个区域的记录频率。

此外，根据本发明，最好通过提供根据根据本发明的另一个方面的上述的磁盘装置实现上述目的，其中对应于第一磁头的记录面上的区域的数量等于对应于第二磁头的记录面上的区域的数量。

此外，最好通过提供根据根据本发明的另一个方面的上述的磁盘装置实现上述目的，其中对应于第一磁头的记录面上的最内边缘侧的记录频率等于与最内边缘区域相邻的区域的记录频率。

此外，最好通过提供根据根据本发明的另一个方面的上述的磁盘装置实现上述目的，其中对应于第一磁头的记录面和对应于第二磁头的记录面出现在互相不同的磁盘介质上。

此外，为了实现上述目的，发明提供了一种多个磁盘装置的阵列，其中每个磁盘装置分别包括：磁盘介质，在其上设置了在径向被区域边界划分为多个区域的记录区，每个区域分别包括多个磁道；以及磁头，用于对磁盘介质读写数据，以及其中从包含在多个磁盘装置内的第一磁盘装置的磁盘介质的最内边缘侧开始的第n个(n是自然数)区域上的磁道数量大于从包含在多个磁盘装置内的第二磁盘装置的磁盘介质的最内边缘侧开始的第n个区域上的磁道数量，而且从第一磁盘装置内的磁盘介质的最内边缘侧开始的第(n+m)个(m是自然数)区域上的磁道数量小于从第二磁盘装置内的磁盘介质的最内边缘侧开始的第(n+m)个区域上的磁道数量。

此外，根据本发明，最好通过提供根据上述的磁盘装置阵列实现上述目的，其中第一磁盘装置内的磁头的可移动范围比第二磁盘装置内的磁头的可移动范围大。

此外，最好通过提供根据上述的磁盘装置阵列实现上述目的，其中第一磁盘装置内的最内边缘区域上的磁道的数量大于第二磁盘装置内的最内边缘区域上的磁道的数量，而且第一磁盘装置内的最外边缘区域上的磁道的数量小于第二磁盘装置内的最外边缘区域上的磁道的数量。

此外，为了实现上述目的，本发明提供了一种设置磁盘装置中磁盘介质的边界的方法，该磁盘装置包括：在其上设置了在径向被区域边界划分为多个区域的记录区的所述磁盘介质；以及磁头，在磁盘介质上移动，并对磁盘介质读写数据，该方法包括：测量磁头的可移动范围；在该可移动范围大于标准值时，扩展磁盘介质的记录区；以及设置新区域边界。

此外，最好通过提供根据上述的设置磁盘装置中磁盘介质的边界的方法实现上述目的，该方法进一步包括：在外边缘区域的记录频率等于或者高于内边缘区域的记录频率时，而且当在内边缘侧上，磁头的可移动范围大于所设置的记录区时，使所述区域边界位移到外边缘侧。

利用上述优选实施例，可以对每个磁盘装置设置数据记录区，而且可以高效使用该磁记录介质。此外，根据本发明优选实施例的另一个方面，可以降低磁头必须获得的角记录密度，而且通过扩展数据记录区，可以防止因为磁头导致生产率降低。

附图说明

图1示出根据本发明的磁盘装置的配置实例；

图2示出本发明实施例中的磁记录介质；

图3是示出内记录边界的测量处理过程的流程图；

图4是示出外记录边界的测量处理过程的流程图；

图5示出第一工作方式；

图6示出传统数据记录区的例子；

图7示出第二工作方式下的数据记录区的例子；

图8示出第二工作方式下的线记录密度分布的例子；

图9示出磁头特性确定的区域分配的例子；

图10示出第三工作方式下的数据记录区的例子；以及

图11示出第三工作方式下的线记录密度分布的例子。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明实施例。然而，本发明的技术范围并不局限于这些实施例，而是包括专利权利要求及其等同描述的本发明。

图1示出根据本发明的磁盘装置的结构实例。该磁盘装置2可以被划分为印刷电路板3和磁盘外壳4。在磁盘装置与主机1之间交换写命令和读命令以及写入数据和读出数据。

在接收写命令和写入数据时，与主机1实现接口控制的控制器5的微处理器单元(MPU)控制硬盘控制器(HDC)，然后，硬盘控制器对该数据附加纠错码，并将它们送到读写通道(RDC)6。读写通道6将对通过执行写入的数据进行调制的代码调制而获得的写信号送到磁头放大器8。

磁头放大器8将写信号的电流进行放大，然后，利用磁头11写数据。在写数据时，根据通过控制伺服控制器(SVC)7获得的磁头的位置信息，微处理器单元(MPU)将磁头11控制到写位置。

在接收读命令时，利用磁头放大器8对磁头11读出的信号进行放大。利用读写通道6对放大信号进行代码解调，然后，在利用硬盘控制器(HDC)进行了纠错处理后，利用微处理器单元MPU，将解调数据送到主机1，该微处理器单元MPU控制接口控制。

磁头11安装在臂10的末端，并与臂10一起移动。通过控制流入安装在臂10上的线圈(该图中未示出)的电流，进行臂10从操作。通过使主轴电机13控制的主轴12转动，使磁记录介质9转动。

图2示出本发明实施例的磁记录介质9。如图2所示，测量固定在臂10的末端的磁头(图2中未示出)可以存取记录在磁记录介质9上的数据的范围，并将该范围看作数据记录区23。在本说明书中，关于磁记录介质9，图2所示主轴12一侧被称为内边缘侧，而图2所示停放坡道24一侧被称为外边缘侧。

内边缘侧上的可存取范围的边界被称为内记录边界21，而外边缘侧上的边界被称为外记录边界22。数据记录区23是内记录边界21和外记录边界22包围的区域。如图2所示，内限位器25用于防止接触主轴12，而且测量磁头最接近主轴时的距离。根据测量的距离，设置内记录边界21。同样，测量磁头最接近停放坡道24时的距离，然后，根据测量的距离，设置外记录边界22。

图3是示出本发明实施例中的内记录边界测量处理过程的流程图。首先，磁头在磁记录介质9上的任意点上移动(S31)。此时，记录该点的位置信息和时间信息。然后，磁头向内限位器25移动，同时保持恒定移动速度(S32)。这意味着，使磁头接近主轴，直到内限位器开始工作。如果磁头被移动，则在磁场内移动的臂10产生反电动势。在臂10的反电动势V以及移动速度v之间存在关系v＝aV(a是根据磁通密度和臂10的线圈长度求得的常值系数)。因此，通过测量移动期间产生的反电动势并使它保持固定，可以使臂10保持恒定移动速度。

然后，判定磁头是否已经到达内限位器(S33)。如果磁头已经到达内限位器，则内限位器终止磁头移动。利用此时反电动势明显发生变化的事实，进行该判定。如果磁头未到达内限位器，则继续进行步骤S32。

磁头一到达内限位器，就根据移动速度和移动时间计算磁头的移动距离(S34)。根据产生的反电动势和常数a计算移动速度v。通过将在步骤S31记录的时间信息与关于该时间点的时间信息进行比较，求得移动时间。然后，通过将移动速度v乘以移动时间t，求得移动距离。

然后，根据磁头的移动距离，获得内记录边界的位置(S35)。根据在步骤S31记录的位置信息和在步骤S34求得的磁头的移动距离，可以求得磁头可以存取磁记录介质上的数据的内记录边界，在数据读/写操作期间。

此外，参考图3，在使臂10保持恒定移动速度时，根据移动到内限位器所需的时间，求得移动距离。然而，在到达内限位器后，通过对每个固定间隔记录移动速度并对时间进行积分，即使臂10的移动速度发生变化，仍可以近似求得移动距离。

如果表示磁头的位置信息的伺服信号被记录到磁记录介质9上(图2未示出这种情况)，则根据在步骤S31记录的位置信息和在到达内限位器之前根据伺服信号直接获得的磁头的位置信息，可以求得内记录边界。此外，当在内边缘侧上设置停放坡道，而不设置内限位器时，停放坡道可以代替图3所示的内限位器，以理解图3所示的过程。

图4是示出本发明实施例中的外记录边界测量处理过程的流程图。首先，磁头在磁记录介质9上的任意点上移动(S41)。此时，记录该点的位置信息和时间信息。然后，磁头向停放坡道移动，同时保持恒定移动速度(S42)。这意味着，使磁头接近停放坡道，直到到达停放坡道。保持恒定移动速度的方法与步骤S32的方法相同。

然后，判定磁头是否已经到达停放坡道(S43)。在磁头到达停放坡道时，利用此时反电动势明显发生变化的事实，进行该判定。如果磁头未到达停放坡道，则继续进行步骤S42。

磁头一到达停放坡道，就根据移动速度和移动时间计算磁头的移动距离(S44)。计算距离的方法与步骤S34的方法相同。然后，根据磁头的移动距离，获得外记录边界的位置(S45)。根据在步骤S41记录的位置信息和在步骤S44求得的磁头的移动距离，可以求得在数据读/写操作期间磁头可以存取磁记录介质上的数据的外记录边界。

此外，参考图4，在使臂10保持恒定移动速度时，根据移动到停放坡道所需的时间，求得移动距离。然而，在到达停放坡道后，通过对每个固定间隔记录移动速度并对时间进行积分，即使臂10的移动速度发生变化，仍可以近似求得移动距离。

在将表示磁头的位置信息的伺服信号记录到磁记录介质9上时(图2未示出这种情况)，根据在步骤S41记录的位置信息和在到达停放坡道之前根据伺服信号直接获得的磁头的位置信息，可以求得外记录边界。此外，当设置外限位器，而不设置停放坡道时，外限位器可以代替图4所示的停放坡道，以理解图4所示的过程。

在本发明的实施例中，对于每个磁盘装置，通过测量磁头在其上可以存取磁记录介质上的数据的范围，确定数据记录区。至此作为不能使用的附加区域提供的区域可以包括在数据记录区内，因此，可以扩大数据记录区，而且可以高效使用磁记录介质。还可以利用记录在磁记录介质上的伺服信号，测量记录边界。此外，还可以使用磁头移动时产生的反电动势。

下面说明本发明的第一工作方式。第一工作方式涉及设置新数据记录区的情况，通过设置比传统系统更靠近主轴12侧的内记录边界，该数据记录区比传统的数据记录区大。

图5示出第一工作方式。在图5的左侧示出传统数据记录区的例子。在靠近主轴12的内边缘侧上和外边缘侧上具有两个附加区域51。磁记录介质9上的数据记录区的内磁道52和外磁道53包围的区域用作数据记录区。在该传统例子中，通过在所有磁盘装置中采用固定标准，确定内磁道52和外磁道53。

图5的右侧示出通过进行内记录边界测量处理过程，使数据记录区向主轴12扩展的例子。因为测量的内记录边界比图5的左侧所示的数据记录区23的内磁道52更靠近主轴侧，所以测量的内记录边界的位置用作内磁道52a，而数据记录区23a向主轴扩展。此外，与图5的左侧所示的主轴侧的附加区域51相比，主轴侧的附加区域51a被减小。

对于第一工作方式，数据记录区扩展到内边缘侧上，可以提高容量，因此，可以有效使用该磁记录介质。

图6示出用于解释第二和第三工作方式的传统数据记录区的例子。在图6中，在内磁道52和外磁道53限定的数据记录区23内示出7个区域。从10mm的半径到12mm的半径的区域是第七区域67，从12mm的半径到16mm的半径的区域是第六区域66，从16mm的半径到18mm的半径的区域是第五区域65，从18mm的半径到23mm的半径的区域是第四区域64，从23mm的半径到26mm的半径的区域是第三区域63，从26mm的半径到28mm的半径的区域是第二区域62，从28mm的半径到32mm的半径的区域是第一区域61。

对每个区域设置必须由磁头获得的角记录密度，以确保规定的容量。在外边缘侧对第一区域设置最高角记录密度，而且随着区域号向第七区域增加，角记录密度降低。在每个区域的边界上，以毫米为单位表示离开中心的距离，从而与下述角记录密度分布图建立对应关系。在传统系统中，通过对所有磁盘装置采用固定标准，确定内磁道52和外磁道53。

此外，在图6中总共示出8个伺服门(servo gate)。表示位置信息的伺服信号记录在伺服门上。如果磁头从伺服门的上方通过，则伺服信号被传送到图1所示的伺服控制器7，并利用控制器5的微处理器单元MPU处理该位置信息。

下面将说明第二工作方式。第二工作方式示出一个例子，在该例子上，为了在线(角)记录密度低于要获得规定的容量而设置的减小线(角)密度的情况下，确保同样的规定容量，数据记录区被扩展，并且区域边界被修改。

图7示出第二工作方式下的数据记录区的例子。如图7所示，通过进行图3所示的内记录边界测量处理过程，在内侧，图7所示的内磁道52a位于离图6所示的内磁道52 1mm的位置，并且数据记录区向主轴扩展。第七区域77设置在从9mm的半径到13mm的半径的区域内，第六区域76设置在从13mm的半径到17mm的半径的区域内，第五区域75设置在从17mm的半径到19mm的半径的区域内，第四区域74设置在从19mm的半径到24mm的半径的区域内，第三区域73设置在从24mm的半径到27mm的半径的区域内，第二区域72设置在从27mm的半径到29mm的半径的区域内，第一区域71设置在从29mm的半径到32mm的半径的区域内。

设置区域边界以与扩展数据记录区匹配。因为销售商或产品之间磁道间距不同，所以不能用通常方式确定设置区域边界的方法，磁道间距是磁道之间的距离。例如，当磁道间距是0.4μm时，如果数据记录区扩展1mm，则保证总共有2,500条磁道。然后，进行计算，以根据磁头可以获得的线(角)记录密度和要求的规定容量，分配这2,500条磁道，2,500条磁道体现了这种增加。

图8示出第二工作方式下的线记录密度分布的例子。虚线表示对图6所示的区域边界设置的线记录密度，而实线表示对图7所示的区域边界设置的线记录密度。如图8所示，主轴侧的数据记录区被扩展1mm，并重新设置每个区域的边界。因此，每个区域必须获得的线记录密度的最大值从500,000BPI(位每英寸)降低到495,000BPI。

在第二工作方式中，对每个磁盘装置测量磁头的记录边界，而且扩展数据记录区，从而降低磁头必须获得的线(角)记录密度，以确保规定的容量。因此，可以防止磁头的生产率降低。

下面说明第三工作方式。第三工作方式示出一个例子，在该例子上，为了在线(角)记录密度低于要获得规定的容量而设置的线(角)记录密度的情况下，确保同样的规定容量，数据记录区被扩展，使用一个内区域的设置，而不改变区域边界。

图9示出根据磁头特性的区域分配的例子，该例子用于解释第三工作方式。如图9所示，当一个磁盘装置中的多个磁头之一不能获得为了确保规定的容量而必须获得的线(角)记录密度时，将每个区域的角记录密度设置为内侧上的一个或者不少于二个较低角记录密度，并通过扩展数据记录区，补偿不足容量。

图9上部的图示出一种配置，在该配置中，在主轴12上，设置两个磁记录介质，而且4个磁头(Hd0至Hd3)支承在该臂上。如图9下部的图所示，在磁头Hd3的性能差时，通过在磁头Hd3使用的磁记录介质上进行图3所示的内记录边界测量处理，可以在内侧扩展数据记录区，然后，使在每个区域设置的角记录密度位移一个内角记录密度。因为内角记录密度低于外角记录密度，所以磁头Hd3不会出现问题，而且可以防止生产率降低。

为了解释如何进行图9所示的区域分配，参考图10和图11进行说明。

图10示出第三工作方式下的数据记录区的例子。如图10所示，除了内侧上的数据记录区被扩展的区域外，相对于图6所示的区域边界，该区域边界没有发生变化。因此，在半径为16mm至18mm的区域上，设置第五区域65，在半径为18mm至23mm的区域上，设置第四区域64，在半径为23mm至26mm的区域上，设置第三区域63，在半径为26mm至28mm的区域上，设置第二区域62，在半径为28mm至32mm的区域上，设置第一区域61，这些设置与图6所示的设置相同。作为新颖特征，在半径为9mm至16mm的区域上，设置第六区域101，以与在内侧扩展的区域匹配，如同在图6中设置的第七区域67和第六区域66。

图11示出第三工作方式下的线记录密度分布的例子。虚线表示对图6所示的区域边界设置的线记录密度，而实线表示对图10所示的区域边界设置的线记录密度。如图11所示，主轴侧的数据记录区被扩展1mm，并重新设置每个区域的边界。因此，每个区域必须获得的线记录密度的最大值从500,000BPI(位每英寸)降低到495,000BPI。

如图11所示，角记录密度在一个内区域内位移，但是利用两个或者更多个内区域的角记录密度，有时也可以获得规定的容量。

在第三工作方式中，对每个磁盘装置测量磁头的记录边界，数据记录区被扩展，在内侧，使每个区域的角记录密度位移一个区域，从而降低为了确保规定的容量磁头必须获得的线(角)记录密度。因此，可以防止磁头的生产率降低。

此外，第一、第二和第三工作方式说明区域向内边缘侧(主轴侧)扩展的例子，但是对于向外边缘侧扩展的区域以及既向内边缘侧又向外边缘侧扩展的区域，也可以分别设置各记录区。

工业应用

如上所述，根据本发明，利用磁记录介质上的附加区域，可扩展数据记录区。因此，可以提高磁盘装置的记录容量。此外，通过扩展数据记录区可以将为了获得规定的容量设置的线记录密度降低到低于扩展该数据记录区之前的线记录密度，而且可以防止磁头引起的生产率降低。

Claims (4)

1、一种磁盘装置，包括：

磁盘介质，在其上设置了在径向被区域边界划分为多个区域的记录区；以及

磁头，在所述磁盘介质上移动，并对所述磁盘介质读写数据，

其中，当所述磁头的可移动范围比所述设置的记录区大时，所述磁盘介质上的记录区被扩展，并且新的区域边界被设置。

2、根据权利要求1所述的磁盘装置，其中外边缘区域的记录频率等于或者高于内边缘区域的记录频率，而且当在内边缘侧上，所述磁头的可移动范围大于所述设置的记录区时，所述区域边界向外边缘侧位移。

3、一种设置磁盘装置中磁盘介质的边界的方法，该磁盘装置包括：在其上设置了在径向被区域边界划分为多个区域的记录区的所述磁盘介质；以及磁头，在所述磁盘介质上移动，并对所述磁盘介质读写数据，该方法包括：

测量所述磁头的可移动范围；

在该可移动范围大于所述设置的记录区时，扩展所述磁盘介质的记录区；以及

设置新区域边界。

4、根据权利要求3所述的设置磁盘装置中磁盘介质的边界的方法，该方法进一步包括：

在外边缘区域的记录频率等于或者高于内边缘区域的记录频率时，而且当在内边缘侧上，所述磁头的可移动范围大于所述设置的记录区时，使所述区域边界位移到外边缘侧。

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