CN106205643B - 磁盘装置及写入控制方法 - Google Patents

Abstract

一种磁盘装置及写入控制方法。本发明的实施方式在瓦记录方式的磁盘装置中，抑制由写入禁止导致的性能的降低。实施方式的磁盘装置的处理器，在由所述磁头以瓦记录方式对所述磁盘记录数据时，检测所述磁头在所述磁盘上的当前定位误差，计算检测了所述当前定位误差的当前伺服区域的下一伺服区域的预测定位误差，基于所述当前定位误差和第1阈值的比较，进行写入禁止判定，在所述当前定位误差为所述第1阈值以下、所述预测定位误差比不同于所述第1阈值的第2阈值大并且所述预测定位误差的方向与瓦记录的方向相同的情况下，将所述第1阈值设定成以预定量减小的值，该以预定量减小的值用作下一伺服区域的写入禁止判定中的第1阈值。

Description

磁盘装置及写入控制方法

关联申请

本申请以日本专利申请2014-261923号(申请日：2014年12月25日)作为基础申请，享受优先权。本申请通过参照该基础申请，包含基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施例涉及磁盘装置及写入控制方法。

背景技术

近年来，开发了用于在磁盘高密度写入磁道的技术。作为该技术之一，存在例如部分地重叠写入磁道的瓦记录(shingled write recording)技术。通过使用瓦记录技术，能够高密度写入磁道，因此，能够增加记录容量。

在使用该瓦记录技术时，例如，在第1磁道及与第1磁道的一部分重叠记录的第2磁道各自的彼此相邻的记录区域中，若第1磁道的定位误差朝第2磁道方向发生，第2磁道的定位误差朝第1磁道方向发生，则第1磁道的宽度变得狭窄。若该狭窄量大，则很可能由狭窄部中的第2磁道的数据覆写或者破坏第1磁道的写入完毕的数据。

这样，在第1磁道的写入完毕的数据可能被覆写或者破坏时，判定为写入禁止，停止数据写入。在该情况下，等待磁盘旋转一周，从写入停止位置再次开始写入动作。

头的定位误差仅仅用伺服扇区间隔来检测，且从当前定位误差的检测到实际禁止写入存在延迟。因此，在仅基于当前的用伺服扇区检测出的定位误差的写入禁止判定中，当前写入的数据可能会部分地破坏已经写入的邻接数据。瓦记录方式的HDD与现有方式的HDD相比较，能够缩小磁道间距，因此能够提高面记录密度。因而，瓦记录方式的HDD与现有方式的HDD相比，基于漂移(drift off)(超过预定容许值的定位误差的发生)的检测来判定写入禁止的重要性较高。

发明内容

若在使用瓦记录方式来提高面记录密度时，写入禁止的条件严格(减小容许值)，则写入禁止的判定容易产生，该HDD的性能降低。

实施方式的目的在于：在瓦记录方式的HDD中，抑制由写入禁止导致的性能的降低。

实施方式的磁盘装置，具备：磁盘，具有多个用于检测定位误差的伺服区域；磁头，对所述磁盘进行数据的记录及再现；以及处理器。所述处理器，在由所述磁头以瓦记录方式对所述磁盘记录数据时，检测所述磁头在所述磁盘上的当前定位误差，计算检测了所述当前定位误差的当前伺服区域的下一伺服区域的预测定位误差，基于所述当前定位误差和第1阈值的比较，进行写入禁止判定，在所述当前定位误差为所述第1阈值以下并且所述预测定位误差比不同于所述第1阈值的第2阈值大且所述预测定位误差的方向与瓦记录的方向相同的情况下，将所述第1阈值设定成以预定量减小的值，该以预定量减小的值用作下一伺服区域的写入禁止判定中的第1阈值

附图说明

图1是表示实施方式的磁盘装置的主要部分的框图。

图2(a)及(b)是用于说明第1写入禁止判定方式及瓦记录方式的磁盘装置所特有的读写偏移的发生机制的示意图。

图3是用于说明第2写入禁止判定方式的示意图。

图4(a)及(b)是用于说明实施方式的第3写入禁止判定方式的示意图。

图5(a)及(b)是用于说明实施方式的第3写入禁止判定方式的示意图。

图6(a)及(b)是用于说明在实施方式中朝叠瓦式写入的反方向发生脱轨时的动作的示意图。

图7是表示实施方式的写入禁止判定处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式的磁盘装置及写入控制方法。

图1是表示本实施方式的磁盘装置的主要部分的框图。

本实施例的磁盘装置具备头盘组件(head-disk assembly：HDA)5、头放大器集成电路(以下称为头放大器IC)11、系统控制器15以及驱动器IC18等。

HDA5具有作为存储介质的磁盘1、主轴马达(SPM)2、头10、搭载头10的臂3以及音圈马达(VCM)4。磁盘1通过SPM2而旋转。在磁盘1上定义多个磁道200，各磁道具有多个互相交错的数据区域和包含用于检测定位误差的突发信息(burst information)的伺服扇区。各伺服扇区预先记录于磁盘1。臂3和VCM4构成致动器。致动器通过VCM4的驱动，将搭载于臂3的头10移动控制到磁盘1上的指定位置。VCM4由来自驱动器IC18的驱动电流(或电压)驱动控制。

头10具有读出头10R及写入头10W。读出头10R读出在磁盘1上的伺服扇区记录的伺服图形。另外，读出头10R读出在磁盘1上的数据区域记录的数据。写入头10W向磁盘1上的数据区域写入数据。

头放大器IC11放大由读出头10R读出的读出信号，向读出/写入(R/W)信道12传送。另外，头放大器IC11向写入头10W传送与从R/W信道12输出的写入数据相应的写入电流。

系统控制器15构成为单芯片的集成电路，包含R/W信道12、接口控制器13以及微处理器(MPU)14。R/W信道12包含读出信道12R和写入信道12W。读出信道12R执行由读出头10R读出的读出信号(头放大器IC11的输出)的解调处理。写入信道12W执行写入数据的信号处理。

接口控制器13控制主机19和R/W信道12之间的数据传送。另外，接口控制器13控制缓存(DRAM)16及闪存17，进行数据的读出或写入。

MPU14是微控制器，构成经由驱动器IC18控制VCM4来执行头10的定位控制(伺服控制)的伺服系统。而且，MPU14控制R/W信道12及接口控制器13，执行相对于磁盘1的数据读出动作或写入动作。

接着，对写入控制方式、尤其是写入禁止判定方式进行说明。

图2是用于说明第1写入禁止判定方式及瓦记录方式的磁盘装置所特有的读写偏移的发生机制的示意图。另外，图2表示在写入磁道(Track)(k-1)后叠瓦式写入磁道(k)的情形。S0～S2表示各伺服扇区的位置，Ts表示伺服扇区经过时间间隔。

图2(a)中，101表示磁道(k-1)的磁道边缘，102表示写入头10W。201表示磁道(k)的磁道边缘。103表示磁道(k-1)的目标磁道边缘，202表示磁道(k)的目标磁道边缘。α表示噪音，示出了该噪音施加到伺服系统，在磁道(k)中，写入头10W的轨迹从目标磁道边缘202向图中右方向(叠瓦式写入的反方向)发生偏离。

203表示在磁道(k)中，采样(解调并检测定位误差)伺服扇区S1时的写入头10W的位置，设为伺服扇区S1的采样位置。这样，采样伺服扇区而获得的定位误差表示为写入头10W即采样位置203离目标磁道边缘202的偏离量β。以下，该偏离量β表示为定位误差β。

DOL(POS)表示写入禁止的第1阈值，写入头10W的定位误差β超过该阈值时，禁止写入。图中右侧的阈值DOL(POS)是针对磁道(k-1)的阈值，图中左侧的阈值DOL(POS)是针对磁道(k)的阈值。300表示读出磁道(k-1)的数据时的读出头10R的相对位置。TP表示磁道间距。在通常记录时，磁道间距表示磁道的径向中心间距离，而在瓦记录时，表示磁道边缘间距离。

在伺服扇区S1的采样位置203，写入头10W的定位误差β在第1阈值DOL(POS)以下，因此不禁止写入。即，未检测到WF(write fault：写故障)。

接着，图2(b)表示写入头10W与磁盘1的相对位置从图2(a)的采样位置203转移到伺服扇区S2的采样位置204的情况。该情况下，采样位置204的定位误差β超过第1阈值DOL(POS)。从而，判定为写入禁止，停止数据写入(检测到WF)。该情况下，等待磁盘1旋转一周，从写入停止位置前的伺服扇区再次开始数据写入。

如图2(b)，在停止了数据写入时，从磁道(k)到磁道(k-1)的最大的偏离写入量成为DOL(POS)+OVR-。

这里，OVR-是从在伺服扇区S1中写入头位置几乎处于第1阈值DOL(POS)的状态起、到在伺服扇区S2检测定位误差而停止写入为止的期间，写入头10W超过第1阈值DOL(POS)走过头的量(超程量)。这里，OVR-的“-”表示在负方向(叠瓦式写入方向的反方向)产生的超程量。

另一方面，磁道(k-1)的正方向(叠瓦式写入方向)的偏离量如图2(a)所示，成为DOL(POS)+OVR+。假设在写入中的某时刻，检测到写入头超过第1阈值DOL(POS)而进行了写入时，可以等待磁盘1旋转一周后，从1伺服扇区前开始重新写入数据。因此，OVR+的最大值在伺服扇区S1及S2中定位误差几乎为第1阈值DOL(POS)时，是采样点间写入头伸出的量，成为比OVR-小的值。

因此，为了能够正常读取磁道(k-1)的数据，TPIM(对磁道间距的偏离写入的余量)应该满足的不等式表示如下。

TPIM≥2×DOL(POS)+OVR…(1)

这里，

OVR＝OVR-+OVR+…(2)

接着，说明第2写入禁止判定方式。

图3是用于说明第2写入禁止判定方式的示意图。图3与图2同样，表示在写入磁道(k-1)后以叠瓦式写入磁道(k)的情形。磁道(k)在图中右方向(叠瓦式写入的反方向)产生定位误差β。

301是磁道(k)中伺服扇区S1的采样位置。DOL(POS_NEXT)表示写入禁止的第2阈值，是针对预测的在下一伺服扇区检测到的预测定位误差302的阈值。该预测定位误差302根据当前定位误差和前一伺服扇区中的定位误差例如通过下式求出。

xhat(k+1)＝x(k)+vhat(k)*Ts…(3)

vhat(k)＝(x(k)-x(k-1))/Ts…(4)

这里，

xhat(k+1)：预测定位误差

x(k)：当前定位误差

x(k-1)：在前一伺服扇区检测的定位误差

vhat(k)：当前径向推定速度

图3中，采样位置301的定位误差β是第1阈值DOL(POS)以下。但是，预测定位误差302超过了第2阈值DOL(POS_NEXT)，因此判定为写入禁止(WF检测)。这样，在第2写入禁止判定方式中，预测下一伺服扇区S2中的定位误差。根据该预测定位误差302和第2阈值DOL(POS_NEXT)的比较，判断是否禁止写入。

接着，说明实施方式的第3写入禁止判定方式。

图4及图5是用于说明实施方式的第3写入禁止判定方式的示意图。

在图4(a)中，400表示当前记录对象磁道，401表示该磁道400的磁道边缘。402表示磁道400的目标磁道边缘，403表示磁道400的后续记录的磁道的目标磁道边缘。404是在磁道400中伺服扇区S1的采样位置。这样，磁道400在图中左方向(叠瓦式写入方向的相同方向)产生定位误差β。

在写入头10W的位置为采样位置404时，写入头10W的定位误差β未超过第1阈值DOL(POS)。但是，1伺服扇区后的伺服扇区S2中的预测定位误差405超过第2阈值DOL(POS_NEXT)。而且，不同于图3的情况，预测定位误差的方向是与叠瓦式写入方向相同的方向。在该情况下，在本实施例中，不禁止写入，将1伺服扇区后的伺服扇区S2中适用的第1阈值DOL(POS)严格化成阈值DOL(POS)406那样(设定成以预定量减小的值)。该严格化了的阈值DOL(POS)406被设定成比严格化前的第1阈值DOL(POS)小例如20％左右的值。

图4(b)表示写入头10W与磁盘1的相对位置从图4(a)所示的采样位置404转移到伺服扇区S2的采样位置407的情况。在该时刻，写入头10W的定位误差β是严格化了的阈值DOL(POS)406以下的值。因此，不禁止写入(WF未检测)，照样继续进行数据写入。该情况下，写入头10W的轨迹(磁道边缘)在伺服扇区S1及S2的采样位置间，在原来的第1阈值DOL(POS)内通行。这样，可以抑制由写入禁止导致的HDD的性能的降低的同时，保证写入头10W的轨迹在原来的第1阈值DOL(POS)内通行。由此，与图2(a)所示的叠瓦式写入方向相同的超程量OVR+成为0。将超程量OVR+设为0虽然不是必要条件，但是通过减小超程量OVR+，如后述，可以改善该HDD的性能或扩大容量。

图5(a)是为了容易理解图5(b)而参照的图，是与图4(a)同样的图，因此省略图5(a)的详细说明。

图5(b)表示写入头10W的位置从图5(a)所示的采样位置404转移到伺服扇区S2的采样位置408的情况。在该时刻，写入头10W的定位误差β超过严格化了的阈值DOL(POS)406。因此，禁止写入(WF检测)，停止数据写入。该情况下，不保证到写入停止为止、写入头轨迹收敛在严格化前的第1阈值DOL(POS)以内。因此，等待磁盘1旋转一周，从伺服扇区S1以后的数据区域重写数据。在图5的例子中，伺服扇区S1及S2中的采样位置都收敛在严格化前的第1阈值DOL(POS)内，但是，伺服扇区S1及S2的采样位置间的写入头轨迹超过严格化前的第1阈值DOL(POS)。

在为瓦记录方式时，在记录对象磁道400的叠瓦式写入的相同的方向侧(接下来要记录的数据区域侧)，不存在消失而产生问题的邻近数据。因此，这样，即使写入头轨迹超过了严格化前的第1阈值DOL(POS)，也不会产生写入完毕的数据被破坏的问题。

根据本实施方式，缓和预测定位误差在与叠瓦式写入相同的方向产生时的写入禁止判定，因此能够抑制由写入禁止导致的性能降低。另外，不会增大由写入禁止的判定缓和导致邻接数据破坏的风险。

图6是用于说明在本实施方式中、朝叠瓦式写入反方向发生脱轨(off track)时的动作的示意图。图6表示在写入磁道(k-1)后以叠瓦式写入磁道(k)的情形。

在图6(a)中，501是磁道(k)中的伺服扇区S1的采样位置。对磁道(k)写入数据时，在伺服扇区S1的采样时刻，头的定位误差处于第1阈值DOL(POS)内，且1采样后的预测定位误差502处于DOL(POS_NEXT)内，因此，未检测到WF。

在图6(b)中，503是磁道(k)中的伺服扇区S2的采样位置。在伺服扇区S2的采样时刻，头的定位误差β超过第1阈值DOL(POS)，因此，检测到WF，停止写入。

此时，从数据磁道k到数据磁道k-1的最大的偏离写入量成为DOL(POS)+OVR-。

另一方面，根据本实施方式，磁道(k-1)朝+方向(叠瓦式写入相同的方向)的偏离量OVR+＝0，因此，成为DOL(POS)。因此，为了能够正常读取磁道(k-1)的数据，TPIM(对磁道间距的偏离写入的余量)应该满足的不等式表达如下。

TPIM≥2×DOL(POS)+OVR-…(5)

上式(5)与上式(1)及(2)比，没有与叠瓦式写入相同方向的超程量OVR+的项。即根据本实施方式，与以往相比，在TPIM相同的情况下，能够将第1阈值DOL(POS)设定成较大值。因此，判定写入禁止的几率下降，所以可实现HDD的性能改善。另外，根据本实施方式，与以往相比，在第1阈值DOL(POS)相同的情况下，可减小必要的TPIM，因此可以提高磁道密度。

图7是表示本实施方式的写入禁止判定处理的流程图。该判定处理采用前述第1～第3写入禁止判定方式来实施。另外，该判定处理在数据写入时，在磁头10每次通过各伺服扇区时进行。

首先，MPU14计算当前头定位误差(POS_CURRENT)(B1)。接着，MPU14参照图3，如前述那样计算下一伺服扇区的预测定位误差(POS_NEXT)(B2)。

MPU14判断当前头定位误差的绝对值│POS_CURRENT│是否比第1阈值Th1大(B3)。该第1阈值Th1与前述的第1阈值DOL(POS)对应。在当前头定位误差的绝对值│POS_CURRENT│比第1阈值Th1大时(B3的是)，MPU14禁止写入(B4)。即，MPU14对写入信道12W发送写入禁止指令，禁止写入动作。

在当前头定位误差的绝对值│POS_CURRENT│在第1阈值Th1以下时(B3的否)，MPU14判断下一伺服扇区的预测定位误差的绝对值│POS_NEXT│是否比第2阈值Th2大(B5)。此外，该第2阈值Th2与前述的第2阈值DOL(POS_NEXT)对应。另外，该第2阈值Th2一般是比第1阈值Th1大的值。

在下一伺服扇区的预测定位误差的绝对值│POS_NEXT│比第2阈值Th2大时(B5的是)，MPU14判断预测定位误差的方向sign(POS)和叠瓦式写入的方向sign(Write_Direction)是否相同(B6)。

在预测定位误差的方向sign(POS)和叠瓦式写入的方向sign(Write_Direction)相同时(B6的是)，MPU14严格化在B3参照的第1阈值Th1(设定成以预定量减小的值)(B7)。该严格化了的阈值作为下一伺服扇区的写入禁止判定处理中的第1阈值Th1而被使用于B3。在预测定位误差的方向sign(POS)和叠瓦式写入的方向sign(Write_Direction)不同时(B6的否)，MPU14禁止写入(B4)。

在B5中，在下一伺服扇区的预测定位误差的绝对值│POS_NEXT│在第2阈值Th2以下时(B5的否)，MPU14使第1阈值Th1恢复为原来的值(B8)。此时，在第1阈值Th1未如B7那样严格化的情况下，第1阈值Th1不变更。

根据以上说明的本实施方式，在瓦记录方式的HDD中，能够抑制由写入禁止导致的性能的降低。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是例示，而不限定发明的范围。这些新实施方式可以各种形态实施，在不脱离发明的要旨的范围，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和要旨，也包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围。

Claims (6)

1.一种磁盘装置，其特征在于，具备：

磁盘，具有多个用于检测定位误差的伺服区域；

磁头，对所述磁盘进行数据的记录及再现；以及

处理器，

所述处理器，

在由所述磁头以瓦记录方式对所述磁盘记录数据时，检测所述磁头在所述磁盘上的当前定位误差，

计算检测了所述当前定位误差的当前伺服区域的下一伺服区域的预测定位误差，

基于所述当前定位误差和第1阈值的比较，进行写入禁止判定，

在所述当前定位误差的绝对值为所述第1阈值以下并且所述预测定位误差的绝对值比不同于所述第1阈值的第2阈值大且所述预测定位误差的方向与瓦记录的方向相同的情况下，将所述第1阈值设定成以预定量减小的值，该以预定量减小的值用作下一伺服区域的写入禁止判定中的第1阈值。

2.根据权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于，

所述处理器，在所述当前定位误差的绝对值为所述第1阈值以下并且所述预测定位误差的绝对值为所述第2阈值以下且所述第1阈值被设定成比原来的值小预定量的值的情况下，使所述第1阈值恢复为原来的值。

3.根据权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于，

所述处理器，在所述写入禁止判定中，在所述当前定位误差的绝对值比所述第1阈值大的情况下，判定为写入禁止。

4.根据权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于，

所述处理器，在所述当前定位误差的绝对值为所述第1阈值以下并且所述预测定位误差的绝对值比所述第2阈值大且所述预测定位误差的方向与瓦记录的方向相反的情况下，判定为写入禁止。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁盘装置，其特征在于，

所述第2阈值是比所述第1阈值大的值。

6.一种写入控制方法，是具备具有多个用于检测定位误差的伺服区域的磁盘和对所述磁盘进行数据的记录及再现的磁头的磁盘装置中的写入控制方法，所述写入控制方法的特征在于，

在由所述磁头以瓦记录方式对所述磁盘记录数据时，检测所述磁头在所述磁盘上的当前定位误差，

计算检测了所述当前定位误差的当前伺服区域的下一伺服区域的预测定位误差，

基于所述当前定位误差和第1阈值的比较，进行写入禁止判定，

在所述当前定位误差的绝对值为所述第1阈值以下并且所述预测定位误差的绝对值比不同于所述第1阈值的第2阈值大且所述预测定位误差的方向与瓦记录的方向相同的情况下，将所述第1阈值设定成以预定量减小的值，该以预定量减小的值用作下一伺服区域的写入禁止判定中的第1阈值。