CN104978977A - 磁盘装置以及记录数据的恢复方法 - Google Patents

磁盘装置以及记录数据的恢复方法 Download PDF

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Abstract

实施方式的磁盘装置具备：读/写通道，处理针对磁盘的读/写信号；数据刷新部，对所述磁盘进行用于记录数据的刷新的再次写入；数据获取部，获取处于所述读/写通道内的读取数据的；定时判断部，根据所述读取数据对在所述再次写入时产生的电源断开定时进行判断；和数据复原部，基于用所述定时判断部判断出的电源断开定时，将所述读取数据分割成两份，将一份读取数据错开定时地合成于另一份读取数据，由此，对所述读取数据进行复原。

Description

磁盘装置以及记录数据的恢复方法
相关申请
本申请要求以美国临时专利申请61/977,287号(申请日：2014年4月9日)为在先申请的优先权。本申请通过参照该在先申请而包括该在先申请的全部内容。
技术领域
本说明所记载的实施方式涉及磁盘装置以及记录数据的恢复方法。
背景技术
在以硬盘驱动器为代表的磁盘装置中，由于侧边缘化(side fringe)(泄漏磁场对磁记录介质的影响)，有时发生相邻磁道的数据删除。为了避免这种情况，采用进行记录数据的再次写入的磁道刷新。在该磁道刷新的写入工作期间电源被断开了的情况下，发生因电源断开而生的写入胶联(write splice)(信号下降直至有效电平位置的冗余区域：续写)，残留无法读出的扇区。
以往，为了防止这种情况，在进行磁道刷新时，一度将在数据保存于暂时退避区域之后，对相应的数据扇区进行重写。但是，暂时退避区域存在于记录介质上的特定部位，所以发生直至暂时退避区域为止的查询(寻轨)工作。因此，刷新工作需要大量的时间，其结果导致磁盘装置的性能降低。
发明内容
本发明的实施方式提供即使在刷新工作期间发生了电源断开的情况下、不使数据暂时退避就能够使数据正确地复原的磁盘装置以及记录数据的恢复方法。
实施方式的磁盘装置具备：读/写通道，处理针对磁盘的读/写信号；数据刷新部，对所述磁盘进行用于记录数据的刷新的再次写入；数据获取部，获取处于所述读/写通道内的读取数据的；定时判断部，根据所述读取数据对在所述再次写入时产生的电源断开定时进行判断；和数据复原部，基于用所述定时判断部判断的电源断开定时，将所述读取数据分割成两份，将一份读取数据错开定时地合成于另一份读取数据，由此，对所述读取数据进行复原。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的磁盘装置的要部构成的框图。
图2是表示图1的磁盘装置所用的读/写通道的读出系统的构成的框图。
图3是正常扇区波形以及采样数据的图。
图4是表示发生了电源断开时的扇区波形的图。
图5是表示发生了电源断开时的扇区的采样数据的图。
图6是表示发生了电源断开时的扇区的PLL波形与电源断开判定信号的图。
图7是用于说明发生了电源断开的情况下的扇区的复原方法(分割)的图。
图8是用于说明发生了电源断开的情况下的扇区的复原方法(合成)的图。
图9是用于说明发生了电源断开的情况下的扇区的其他复原方法(合成)的图。
图10是用于说明实施方式的数据恢复工作的流程图。
具体实施方式
(实施方式)
以下，对实施方式涉及的磁盘装置以及记录数据的恢复方法进行说明。
[磁盘驱动器的构成]
图1是表示本实施方式涉及的磁盘装置的要部的框图。此外，在图1中，细线意味着控制信号线，框间线(2股线)意味着数据传输线。
作为磁盘装置的硬盘驱动器(HDD)1具有数据记录介质即磁盘10、使磁盘10旋转的主轴电机(SPM)11、磁头12、搭载有磁头12的致动器13、和斜坡15。
在磁盘10作为用户区域构成有多个磁道(同位标磁道组)。致动器13通过音圈电机(VCM)14使磁头12沿磁盘10上的半径方向移动。磁头12具有用于从磁盘10读取数据的读出头以及用于将数据写入磁盘10的写入头。斜坡15是用于在非工作时使磁头12从磁盘10避开并保持的部材。
进而，HDD1具有前置放大器16、读/写通道20、硬盘控制器(HDC)31、处理器(central processing unit：CPU)32和电机驱动器33。前置放大器16将由磁头12的读出头读出的读出信号放大并向读/写通道20传输。另外，前置放大器16将从读/写通道20输出的写入数据转换成写入电流以向磁头12的写入头传输。
读/写通道20是处理读/写数据信号的信号处理单元。在该读/写通道20中，根据读出信号对记录数据进行解调，并进行写入数据的调制(编码)。HDC31通过接口总线34连接于主机系统(个人计算机和/或数据设备)40，在其与主机系统40之间控制指令和/或数据的传送。另外，HDC31对读/写通道20的读/写工作进行控制。
CPU32是HDD1的主控制器，执行磁头定位控制(伺服控制321)。另外，CPU32与HDC31协同执行后述的磁道刷新处理322，进而执行后述的数据获取处理323、定时判断处理324以及数据复原(恢复)处理325。电机驱动器33具有对SPM11供给驱动电流的SPM驱动器以及对VCM14供给驱动电流的VCM驱动器。
此外，CPU32、HDC31以及读/写通道20形成于1个芯片。另外，HDD1作为存储器组而具有包括DRAM的缓冲存储器35和闪存36。缓冲存储器35存储在与主机系统40之间传送的读/写数据。闪存36是数据保存用存储器。
图2是表示读/写通道20的读出系统的一个构成例的框图。
由前置放大器16放大了的再现信号被输入VGA(Variable GainControl，可变增益控制)21。VGA构成AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)，输入电压保持为一定的电压(例如1～2V)。VGA21的输出被输入包括组延迟一定的LPF(Low Pass Filter，低通滤波器)的CTF(Continuous Time Filter，连续时间滤波器)22。CTF22是能够将广域增益变更为可编程的类型，不仅可去除噪声，也有使下降缘(裾野)较宽的波形变窄的波形均衡的功能。
CTF22的输出在由A/D转换器23量子化而变为数字数据后，由FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)滤波器24再次波形均衡。由FIR滤波器24等化了的波形(FIR数据)由Viterbi解码器25处理，输出RLL(Run-Length Limited，游程长度有限)信号。编码了的RLL信号由解调电路26解调成原始信号，由串行－并行转换电路27转换成并行数据。接着，使得转换后的并行数据经由接口28被传送到HDC31。
(磁道刷新处理)
以下，参照图3～图9的波形图以及图10的流程图对本实施方式的磁道刷新以及数据恢复的处理进行说明。此外，这些处理基本上通过CPU32的演算处理来进行。
如先前说明了那样，本实施方式的磁盘装置具有：磁盘10的旋转机构(SPM11以及电机驱动器33)；磁头12的驱动机构(致动器13以及VCM14)；处理针对磁盘10的读/写信号的读/写通道20；连接于主机系统40以控制各种指令和/或数据的传送、并且控制读/写通道20的读/写工作的HDC31；和进行对读/写通道20、HDC31以及其他各种结构的控制的CPU32。而且，CPU32进行如下处理：针对磁头12的伺服控制处理321；执行针对磁盘10进行数据的刷新用的再写入的数据刷新处理322；获取处于读/写通道20内的FIR数据的数据获取处理323；基于在读/写通道20内所得的信号(FIR数据、PLL波形)来判断在再次写入时发生了的电源断开定时的定时判断处理324；和在所判断出的电源断开定时前后、将FIR数据分成两份、将一份FIR数据错开定时地与另一份FIR数据合成，从而对FIR数据进行复原的数据复原处理325。
数据刷新处理322中的磁道刷新处理也能够以1个磁道为单位进行管理，但是优选，以集合多个磁道而成的区域为单位进行管理。在本实施方式中，为了使说明简化，对以1个磁道为单位进行管理的例进行说明，但是同样也能够应用于集合多个磁道而进行管理的方法。
如图3所示，通过磁道刷新针对磁盘10的正常扇区的再现波形(a)写入的数据(b)(c)变得相同。这里，图3(b)示出经由读/写通道20的FIR滤波器24所得的FIR数据(用虚拟线将相邻的采样点连接而得的数据)、图3(c)同样示出FIR数据(无虚拟线線的数据)。
根据图3可知，针对原始的扇区的再现波形写入的数据全部相同。但是，由于信号抖动和/或旋转抖动，而使写入的定时不同于前次写入。因此，在磁道刷新期间发生了电源断开的情况下，如图4所示，由于电源断开所致的写入中止，前后不是连续的数据。图4(a)示出写选通的工作波形、图4(b)示出电源断开发生扇区的再现波形，图4(c)示出原始的扇区的再现波形。此外，在图4中示出在刷新的再次写入时由于信号抖动而在比原始数据靠前的定时进行写入的例子。
该情况下，如图5(a)和图5(b)所示，FIR数据变得不正常，写入胶联之后的数据无法复原。因此，成为读出错误。此外，在图5(b)中的FIR数据的○记号中，实线○记号表示实际上得到的FIR数据，虚线○记号示出本来应该得到的FIR数据。
另一方面，最近的读出通道20具有通过获取FIR数据而进行信号处理从而提高纠错能力的功能(FIR Averaging和/或ITI Cancellation等)。但是，即使具有这样的功能，若上述那样有写入胶联，则也会发生定时的偏差，与本来的FIR数据不同，所以无法正常地解码。
因此，在本实施方式中，利用FIR数据的获取功能对数据进行复原。即，利用FIR数据在因刷新期间的电源断开而产生的续写扇区进行复原并删除数据的暂时退避，从而改善性能。
具体而言，如图10的流程图所示那样，首先，根据CPU32的指示，获取读/写通道20的FIR滤波器24的输出即FIR数据(步骤B1)。与此同时，获取读/写通道20的反馈环路的PLL(Phase Locked Loop，锁相环路)波形。
关于由于刷新期间的电源断开而发生了续写的磁道，如图6所示，在电源断开前后，数据的定时偏差较大。因此，PLL无法追随。因此，根据PLL波形检测电源断开定时(步骤B2)。具体而言，将与PLL相关的波形与正常时不会超过的程度的阈值电平进行比较，在超过了该阈值电平的定时生成电源断开发生判定信号。将该信号定时视为由电源断开所致的写入胶联。此外，图6(a)示出电源断开发生扇区的再现波形，图6(b)示出PLL波形，图6(c)示出电源断开发生判定信号。
接下来，如图7所示，在该电源断开发生判定信号的前后，对FIR数据进行分割(步骤B3)。即，在电源断开前的续写前一半，按通常情况进行读出并将FIR数据保存于缓冲存储器35。在电源断开后的续写后一半，相位不一致，所以PLL固定地进行读出并将读出的FIR数据保存于缓冲存储器35。在续写定时PLL跳动(PLL暂时释放)，所以按该定时对FIR数据进行分割。
此外，图7(a)示出FIR数据，图7(b)示出电源断开发生判定信号，图7(c)示出电源断开定时以前的FIR数据，图7(d)示出电源断开定时以后的FIR数据。另外，续写后一半，若按通常情况进行读出，则有时由于与前一半定时不匹配而无法进行读出，所以在停止PLL、Adaptive-FIR以及AGC等的追随、将它们固定了的状态下，有效地获取FIR数据。在通过通常的读出就能够充分地进行读出的情况下，并非一定要固定它们。
接下来，如图8所示，错开后一半的FIR数据的定时(步骤B4)并与前一半的FIR数据合成(步骤B5)。图8(a)示出电源断开定时以后的FIR数据，图8(b)示出合成出的FIR数据。接着，判断再解码是否可行(步骤B6)。在步骤B6中判断为能够解码的情况下，结束数据复原(步骤B7)。在图8的情况下，电源断开以后的采样数据(实线○记号)的定时与正常时的采样数据(虚线○记号)不一致，所以无法解码。
在图8那样无法解码的情况下，判断能否进一步使后一半的FIR数据错开(步骤B8)。在判断为无法错开的情况下，视为不能进行数据复原(步骤B9)。在判断为能够错开的情况下，如图9所示，进一步变更定时(步骤B10)。接着，回到步骤B5，与前一半的FIR数据进行合成、尝试再次解码。此外，图9(a)示出电源断开定时以后的FIR数据，图9(b)示出合成出的FIR数据。另外，在图9(b)中，合成出的FIR数据(实线○记号)的定时与正常时的FIR数据(虚线○记号)一致，看不到虚线。
在图9的情况下，能够在与正常扇区相同的定时进行合成，所以能够解码，数据能够复原。在该一例中，虽然是双定时，但是通过在考虑了定时抖动的范围内变更定时同时进行数据合成，也可以尝试进行数据复原。另外，复原后的FIR数据回到读/写通道20，由Viterbi解码器25处理。
此外，在上述的例子中，如图8以及图9所示，将后一半的FIR数据的定时错开，但是也就可以将前一半的FIR数据的定时错开。
另外，在步骤B9中视为数据不能复原的情况下，即ECC的奇偶(奇偶校验)不一致、数据复原无法进行的情况下，改变续写后一半的FIR采样定时(步骤B11)。接着，回到步骤B1，再次进行FIR数据的取得、分割、合成，反复进行直至奇偶相同。关于电源断开后一半的扇区，仅靠一次获取可能不会按与原来的读定时相同的相位进行获取。该情况下，有效的是：改变FIR采样的定时进行获取，FIR数据的获取定时和数据合成定时变化地进行合成，通过反复进行该工作使数据复原。
此外，在磁道刷新中，犹豫写入的前后的数据完全相同，所以其能够复原。即使针对不是磁道刷新的通常扇区写入时的电源断开进行了这样的复原工作，因为写入前后的数据不同，所以前后奇偶不一致、无法解码。因此，即使进行本实施方式那样的磁道刷新，异常的数据也不会被复原。即，因为没有奇偶一致的情况，所以不会误将刷新以外的数据复原。
若数据的复原完成，则根据复原数据在该磁道上进行再次写入(步骤B12)。由此，能够将因电源断开而发生了续写异常的磁道修正成无续写异常的状态。该用于续写修正的再次写入并非是必需的，但是通过进行该修正，对于由于电源断开而发生了续写异常的磁道，无需在此后的读出中进行FIR数据的分割、合成、解码等处理。即，能够显著提高对磁盘的访问速度。
这样根据本实施方式，通过组合电源断开前后的FIR数据而使其复原，能够复原因刷新期间的电源断开而发生的续写扇区。
即，因为在续写定时PLL释放(ジャンプ)，所以基于该定时来合成电源断开前后的FIR数据并进行复原。在奇偶不一致的情况下，一边在设想范围之中错开后一半的FIR数据，一边在通道中进行复原。假设在无法复原的情况下，变更续写后一半的FIR采样定时以进行介质读出、获取FIR数据，并反复进行上述合成直至奇偶一致为止。由此，能够复原因刷新期间的电源断开而产生的续写扇区。
而且，因为不需要用于电源断开的暂时退避，所以能够抑制与到达暂时退避区域的查询工作的产生相伴的性能恶化。因此，能够抑制刷新工作导致的性能降低，实现改善了性能的磁盘装置。
(变形例)
此外，本发明不限定于上述的实施方式。
在实施方式中，在CPU的控制之下分割FIR数据并存储，进而将后一半的FIR数据错开地与前一半的FIR数据合成从而进行了数据复原，但是并不一定限于这样的方法。例如、通过对读/写通道20的读出通道附加新功能，不需要保存前一半的FIR采样数据，也能够通过更简单的FW(firmware，固件)结构来实现。
针对读出通道的新功能内容为如下功能：自动以PLL急剧变化的定时为触发，根据由于电源断开而产生的错开量改变该定时以后的FIR数据的获取定时，进而在每次读取动作时改变定时设定。定时可变时间也可以是设定幅度和频率而自动变化的那样的功能。如果具有这样的功能，则没有必要存储FIR数据，能够通过1次读出得到无续写的FIR数据，能够原样进行由Viterbi解码器25等所执行的解码处理。
另外，在实施方式中，对如所述图4所示，在刷新的再次写入时由于信号抖动而在比原始数据靠前的定时进行写入的例子进行了说明。但是，本实施方式不限于此，即使对于在比原始数据靠后的定时进行写入的例子也适用。在原始数据在后面的定时被写入的情况下，电源即将断开之前的数据会丢失，但是如果丢失的数据是微量，则能够通过内置于读/写通道20和/或HDC31的纠错功能来订正。
另外，在实施方式中对以磁道为单位进行刷新的例子进行了说明，但是并非限定于以磁道为单位，也能够使用于以统一的扇区为单位进行刷新的情况。
另外，在实施方式中，用CPU进行从读/写通道的数据获取处理、判断电源断开定时的定时判断处理、读取数据的复原处理，但是也能够用专用硬件来构成这些。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他的各种形态实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和/或其变更包含于发明的范围和/或要旨，并且包含于权利要求所记载的发明与其均等的范围。
(附记)
一种磁盘装置，具有：使磁盘旋转的旋转机构；驱动进行针对磁盘的数据写入以及读出的磁头的驱动机构；处理针对磁盘的读/写信号的读/写通道；和进行读/写通道以及各机构的控制的处理器。
而且，处理器执行下述处理：对磁盘进行用于数据刷新的再次写入的数据刷新处理；获取处于读/写通道内的FIR数据的数据获取处理；根据FIR数据判断在再次写入时发生的电源断开定时的定时判断处理；和在判断出的电源断开定时的前后、将FIR数据分割成两份、将一份FIR数据错开定时地合成于另一份FIR数据，由此对FIR数据进行复原的数据复原处理。

Claims (20)

1.一种磁盘装置，具备：
读/写通道，处理针对磁盘的读/写信号；
数据刷新部，对所述磁盘进行用于记录数据的刷新的再次写入；
数据获取部，获取处于所述读/写通道内的读取数据；
定时判断部，根据所述读取数据对在所述再次写入时产生的电源断开定时进行判断；和
数据复原部，基于用所述定时判断部判断的电源断开定时，将所述读取数据分割成两份，将一份读取数据错开定时地合成于另一份读取数据，由此，对所述读取数据进行复原。
2.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
还具备处理器，所述处理器执行由所述数据刷新部、所述数据获取部、所述定时判断部以及所述数据复原部所进行的各处理。
3.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
所述数据刷新部以磁道为单位进行所述记录数据的再次写入。
4.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
所述读/写通道具备：将从所述磁盘读出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；对所述数字信号进行波形均衡的FIR滤波器；和对通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据进行解码的解码器，
所述数据获取部获取通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据。
5.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
所述读/写通道具备：将从所述磁盘读出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；对所述数字信号进行波形均衡的FIR滤波器；和对通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据进行解码的解码器，
所述数据获取部获取经由所述A/D转换器所得到的数字数据。
6.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
所述定时判断部检测所述读/写通道内的与PLL相关的波形超过了预定阈值的定时。
7.根据权利要求1所述的磁盘装置，其中，
所述数据复原部将比所述电源断开定时靠后的读取数据错开定时地与所述电源断开定时的前一半的读取数据合成。
8.根据权利要求7所述的磁盘装置，其中，
所述数据复原部在考虑了定时抖动的范围内一边改变比所述电源断开定时靠后的读取数据的定时一边进行所述读取数据的合成。
9.根据权利要求4所述的磁盘装置，其中，
所述数据获取部在所述电源断开定时之后在所述读/写通道内的PLL处于无效的状态下获取所述FIR数据。
10.根据权利要求4所述的磁盘装置，其中，
所述数据获取部在所述电源断开定时之后改变所述读/写通道内的所述FIR滤波器的采样定时而获取所述FIR数据。
11.一种磁盘装置，具备：
读/写通道，处理针对磁盘的读/写信号；
数据刷新部，对所述磁盘进行用于记录数据的刷新的再次写入；
定时检测部，设置于所述读/写通道内，并根据处于该通道内的读取数据来检测在所述再次写入时产生的电源断开定时；和
定时设定部，设置于所述读/写通道内，设定所述电源断开定时之后的所述读取数据的获取定时的可变时间且在每次读取动作时改变所述定时的可变时间。
12.根据权利要求11所述的磁盘装置，其中，
所述数据刷新部以磁道为单位进行所述记录数据的再次写入。
13.根据权利要求11所述的磁盘装置，其中，
所述读/写通道具备：将从所述磁盘读出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；对所述数字信号进行波形均衡的FIR滤波器；和对通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据进行解码的解码器，
所述读取数据是通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据。
14.根据权利要求11所述的磁盘装置，其中，
所述定时检测部检测所述读/写通道内的与PLL相关的波形超过了预定阈值的定时。
15.一种记录数据的恢复方法，包括：
通过读/写通道对记录于磁盘的数据进行处理；
获取通过所述读/写通道所得的读取数据；
根据所述读取数据来判断在用于刷新所述磁盘的记录数据的再次写入时产生的电源断开定时；
基于所述电源断开定时将所述读取数据分割成两份；
通过将所述分割出的一份读取数据错开定时地与另一份读取数据合成，复原所述读取数据。
16.根据权利要求15所述的记录数据的恢复方法，其中，
判断所述电源断开定时的步骤是检测所述读/写通道内的与PLL相关的波形超过了预定的阈值的定时的步骤。
17.根据权利要求15所述的记录数据的恢复方法，其中，
复原所述读取数据的步骤是将比所述电源断开定时靠后的读取数据错开定时对与所述电源断开定时的前一半的读取数据合成的步骤。
18.根据权利要求15所述的记录数据的恢复方法，其中，
所述读/写通道具备：将从所述磁盘读出的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器；对所述数字信号进行波形均衡的FIR滤波器；和对通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据进行解码的解码器，
所述读取数据是通过所述FIR滤波器所得到的FIR数据。
19.根据权利要求18所述的记录数据的恢复方法，其中，
获取所述读取数据的步骤是在所述电源断开定时后改变FIR采样的定时以获取所述FIR数据的步骤。
20.根据权利要求15所述的记录数据的恢复方法，其中，
在所述读取数据的复原后，按照所述复原的读取数据进行所述磁盘的再次写入。
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