CN107274917B - 叠瓦式磁性记录带间磁道间距调谐 - Google Patents

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Abstract

本申请案是针对叠瓦式磁性记录带间磁道间距调谐。提供了用于在可旋转数据存储媒体上定位叠瓦式磁性记录SMR磁道的方法和设备。在一些实施例中，对所述媒体以第一磁道间距写入部分重叠磁道的第一带。对所述媒体以所述第一磁道间距写入部分重叠磁道的邻近第二带。所述第二带相对于所述第一带中的最后写入磁道具有处于第二磁道间距的第一写入磁道。所述第二磁道间距是使用以所述第一磁道间距写入的邻近磁道响应于针对测试磁道所建立的错误率而确定。

Description

叠瓦式磁性记录带间磁道间距调谐
技术领域
本发明大体上是针对一种用于在可旋转数据存储媒体上定位叠瓦式磁性记录(SMR)磁道的方法和设备。
背景技术
发明内容
本发明的各种实施例大体上是针对用于在可旋转数据存储媒体上定位叠瓦式磁性记录(SMR)磁道的方法和设备。
在一些实施例中，对所述媒体以第一磁道间距写入部分重叠磁道的第一带。对所述媒体以所述第一磁道间距写入部分重叠磁道的邻近第二带。所述第二带具有以第二磁道间距邻近于所述第一带中的最后写入磁道的第一写入磁道。所述第二磁道间距是使用以所述第一磁道间距写入的邻近磁道响应于针对测试磁道所建立的错误率而确定。
在其它实施例中，一种方法具有顺序步骤：使用邻近于可旋转数据记录媒体的数据变换器将测试图案写入到测试磁道；在所述媒体的第一径向方向上以第一磁道间距值写入与所述测试磁道部分重叠的第一邻近磁道；在相对于所述测试磁道以所述第一磁道间距维持所述第一邻近磁道的同时，执行以下步骤：在所述媒体的相反的第二径向方向上写入与所述测试磁道部分重叠的第二邻近磁道，从所述测试磁道测量初始错误率值，以及通过重写所述第二邻近磁道而使所述第二邻近磁道朝向所述测试磁道重复地前进，且从所述测试磁道确定经更新错误率值，直到在用于所述第二邻近磁道的最终挤压距离下达到用于所述目标磁道的指定错误率值为止；响应于所述最终挤压距离而确定第二磁道间距值；以及将部分重叠的磁道的第一和第二带写入到所述媒体，所述相应第一和第二带中的所述磁道中的每一个是以所述第一磁道间距写入，所述第一带中的最后磁道和第二带中的第一磁道是以所述第二磁道间距写入。
在另外的实施例中，一种数据存储装置包含数据读取/写入变换器，其可邻近于可旋转数据记录媒体可控地定位。控制电路经配置以对所述媒体以第一磁道间距写入部分重叠磁道的第一带，所述第一磁道间距包括所述第一带中的第一磁道的中心与第二磁道的中心之间的距离，且随后对所述可旋转记录媒体以所述第一磁道间距写入部分重叠磁道的邻近第二带，部分重叠磁道的所述第二带包括邻近于部分重叠磁道的所述第一带中的最后写入磁道的第一写入磁道。所述第二带中的所述第一写入磁道由所述控制电路放置于距所述第一带中的所述最后写入磁道的第二磁道间距处，所述第二磁道间距大于所述第一磁道间距。磁道间距确定电路经配置以使用单侧磁道挤压操作选择所述第一磁道间距且经配置以使用双侧磁道挤压操作选择所述第二磁道间距，所述双侧磁道挤压操作相对于目标磁道以所述第一磁道间距维持第一邻近磁道，同时调整相对的第二邻近磁道相对于所述目标磁道的位置。
可结合附图审阅以下详细描述来理解各种实施例的这些和其它特征。
附图说明
图1是根据本发明的各种实施例构造和操作的数据存储装置的简化功能框图。
图2是根据一些实施例被表征为硬盘驱动器(HDD)的图1的数据存储装置的方面的示意性表示。
图3是图2的变换器(磁头)的功能块表示。
图4展示界定于图2的数据记录表面上的伺服和数据磁道的示范性格式。
图5展示根据一些实施例的图2的记录表面上的伺服磁道与叠瓦式磁性记录(SMR)数据磁道之间的关系。
图6是根据一些实施例构造和操作以建立图5中描绘的磁道间距值的磁道间距确定引擎的功能框图。
图7A到7B展示用于执行双侧磁道挤压分析的方法。
图8A到8B展示用于在从记录表面上的最内直径(ID)的方向上执行单侧磁道挤压分析的方法。
图9A到9B展示用于在从记录表面上的最外直径(OD)方向上执行单侧磁道挤压分析的方法。
图10是根据一些实施例说明由图6的磁道间距确定引擎实行的步骤的磁道间距确定例程的流程图。
图11描绘在一些实施例中使用图10的例程评估的磁道。
图12是展示使用图10的例程实现的磁道密度和性能的改进的测试数据的图形表示。
具体实施方式
本发明大体上是针对数据存储系统，且更具体地说涉及用于增强数据记录表面上的数据磁道的布置的方法和设备，例如数据存储装置中的磁性记录磁盘。
数据存储装置以快速且高效的方式从主机装置存储和检索数据。此类装置常常具备最高层级控制电路(控制器)以及一或多个形式的数据存储媒体，例如在硬盘驱动器(HDD)和混合数据存储装置(HDSD)中使用的可旋转磁性记录媒体(盘)。
HDD和HDSD大体上布置所述可旋转磁性记录媒体以便以恒定角速度旋转。数据读取/写入变换器(磁头)的对应阵列跨越所述媒体的记录表面移动，以对沿着同心数据磁道布置的固定大小的扇区进行写入和读取数据。记录表面上可供应嵌入的伺服数据以提供位置信息，所述位置信息由伺服控制电路使用以维持变换器与数据磁道成所需关系。
叠瓦式磁性记录(SMR)技术可用以增强可旋转媒体的数据存储容量。大体上，SMR技术涉及将数据写入到记录表面，其方式为使得随后写入的数据磁道部分地重叠于先前写入的磁道。数据磁道可布置成同心磁道的带。邻近的带之间可提供小的带间间隙。
数据变换器中的写入元件常见的是具有有效磁场写入宽度，所述宽度大体上大于相关联读取元件的有效磁性感测读取宽度。这允许以相对于写入元件的宽度所建立的初始相对较宽宽度来对第一磁道进行写入。可对与第一磁道具有相同宽度的第二磁道进行写入，其与第一磁道的一部分重叠。第一磁道的未被覆写的部分变成最终第一磁道，且具有大体上等于或稍微大于读取元件的宽度的最终宽度。接着对第三磁道进行写入，其部分地覆写第二磁道以界定最终第二磁道，以此类推。
在一些情况下，写入元件可能具有不对称的磁场写入响应，使得写入元件的一侧上的边缘场比写入元件的相对侧上的边缘场相对更宽。不对称写入响应可随着写入元件的构造而变。旋转致动器的使用可引起跨越媒体的半径的读取和写入元件之间的偏斜角度的改变，且偏斜角度的改变也可引起和/或改变写入不对称性。
对于媒体上的给定径向位置，可选择写入的方向以使得前一磁道的由后续磁道覆写的部分是与变换器的具有较宽边缘场的侧相关联的部分。一些SMR写入方案在媒体的不同径向位置处采用不同的覆写方向。
SMR的使用可增加磁性记录表面的数据存储容量。缩窄最终磁道的宽度以匹配读取元件宽度允许在给定区域内安置更多数据磁道。然而，SMR写入技术也可经历若干限制。
已观察到的一个限制是每一带中写入的第一磁道的位错误率(BER)值的增加。不同于带中的仅被单个邻近磁道覆写(挤压)的剩余磁道，每一带中的第一磁道通常紧邻于下一带中的最后写入的磁道。因此每一带中的第一磁道可从两个相对方向受挤压；即，每一带中的第一写入磁道可由所述带中的第二磁道和邻近带中的最后磁道部分地覆写。因此，选定带中的最后磁道的重写可能无意中覆写下一邻近带中的第一磁道，其程度为从后一磁道的复原受到不利影响。
因此，本文所揭示的各种实施例大体上是针对用于对数据存储媒体实行叠瓦式磁性记录的设备和方法。如下文所解释，一些实施例采用控制电路，所述控制电路操作以对可旋转记录媒体在第一磁道间距处写入部分重叠磁道的第一带，所述第一磁道间距包括第一带中的第一磁道的中心与第二磁道的中心之间的距离。
所述控制电路进一步操作以对可旋转记录媒体在第一磁道间距处写入部分重叠磁道的邻近第二带。磁道的第二带相对于磁道的第一带具备选定间隔，以使得在第一带中的最后磁道与第二带中的第二磁道之间提供第二较大磁道间距。
通过实行各种磁道挤压分析而获得所述第一和第二磁道间距值。预期这些分析是在装置制造期间实行，但这不是限制性的，因为所述分析可替代地或另外在顾客环境中的装置的现场使用期间执行。所述分析分别被表征为单侧磁道挤压操作以及双侧磁道挤压操作。
如下文所解释，在一些实施例中，单侧磁道挤压操作涉及在选定位置写入测试磁道，接着从测试磁道的选定侧写入邻近磁道。最内直径(ID)单侧磁道挤压操作对在测试磁道的在媒体的ID的方向上的侧上的邻近磁道进行写入。最外直径(OD)单侧磁道挤压操作对在测试磁道的在媒体的OD的方向上的侧上的邻近磁道进行写入。这些操作中的每一个又可对同一测试磁道执行。
连续写入的邻近磁道越来越靠近测试磁道而写入，且每次都针对测试磁道确定错误率值。被表征为从一个磁道的中心到下一磁道的中心的磁道间距距离的总体挤压(SQZ)值被确定，其提供对应于预定阈值的错误率值。预期随着此测试继续，测试磁道由占用磁道的部分重叠将发生。按需要，可在需要时重写测试磁道，包含每次邻近磁道移动时。
在一些实施例中，用于单侧磁道挤压操作的两个挤压值中的较大者被选择用作在测试磁道附近将被写入的每一带中使用的第一磁道间距值。还基于选定挤压值而选择磁道的叠瓦的方向(例如，朝向ID或朝向OD)。
随后，写入另一测试磁道，且紧靠测试磁道写入第一邻近磁道。第一邻近磁道处于选定磁道间距且在选定方向上。双侧磁道挤压操作是通过与第一邻近磁道相对而写入第二邻近磁道来执行。如前所述，第二邻近磁道移动越来越靠近测试磁道，直到达到指定错误率值为止。基于第二邻近磁道的位置而选择第二磁道间距值。此值可通过小的常数值而减免以考虑系统变量(例如，磁道外写入错误等)。
以此方式，可有效且高效地选择叠瓦式磁道的每一带内的带内磁道间距(TP1)和叠瓦式磁道的邻近带之间的带间磁道间距(TP2)。已发现所揭示的实施例可实现每一带中的第一磁道的改进的错误率性能，同时增加媒体上的总体磁道密度。
本发明的各种实施例的这些和其它特征及优点可以从审阅图1开始来理解，图1提供数据存储装置100的简化功能块表示。装置100包含控制器(控制电路)102和存储器模块104。控制器102是基于硬件或可编程处理器的控制电路，其在装置与主机装置介接时提供最高层级通信和控制功能。
来自主机装置的数据经传送以用于存储在存储器104中。所述存储器可采取多种形式，包含如图2中所阐述的可旋转磁性记录媒体。
图2是根据一些实施例的图1的数据存储装置100的示意性表示。图2中的装置100被表征为硬盘驱动器(HDD)，但也可利用其它形式的装置，例如混合数据存储装置(HDSD)。如将认识到，HDSD趋于利用不同形式的非易失性存储器存储装置，例如可旋转磁性记录磁盘和固态半导体存储器(例如，快闪存储器等)。
图2中的装置100包含一或多个可旋转磁性记录媒体106，其通过主轴电动机108以恒定高速度围绕中心轴线110旋转。多个同心磁道(在112处表示一个)界定于各种磁盘记录表面上且由数据读取/写入变换器(磁头)114的对应阵列存取。
磁头114由旋转致动器组合件116支撑，所述组合件邻近于磁盘106的最外周边围绕中央致动器轴线118枢转。音圈电机(VCM)的线圈120通过永久磁体的阵列(未图示)而浸没于磁场中。电流对线圈120的受控施加引起致动器116围绕轴线118的受控旋转以及磁头114跨越磁盘表面的径向移动。
前置放大器/驱动器电路(preamp)122可操作地耦合到磁头114中的每一个，且可例如安装到致动器组合件116的一侧。主机装置与106之间的数据传送是使用前置放大器122和读取/写入通道124来实行。在数据写入操作期间，待写入到磁盘的数据是在缓冲存储器(未图示)中从主机缓冲，且由读取/写入通道124编码以供应经频率调制的写入信号，所述信号被供应到前置放大器122。前置放大器122产生且施加双向写入电流到相关联磁头114的写入元件125(见图3)，以呈相关联磁盘的记录层中的磁通量过渡序列的形式写入数据。
在后续读取操作期间，读取传感器126(图3)与待检索数据驻留于其上的对应磁道112对准。磁头114输出回读信号，其由前置放大器122预先调节且由读取/写入通道124处理以复原原始写入的数据。所述回读数据被置于缓冲存储器中，等待传送到请求的主机装置。
图2中在128处表示伺服控制电路。伺服控制电路128提供在读取和写入操作期间对相应磁头114的闭环位置控制。大体上，从磁盘表面变换的经解调伺服数据被供应到伺服控制电路128以提供相关联磁头与给定磁道的相对位置的指示。如下文所解释，伺服数据可经布置为跨越磁盘106的表面延伸的伺服楔形129，极类似于车轮上的辐条。图2中展示三个此类楔形，但将认识到，所述楔形在磁盘的整个外围周围沿圆周延伸。楔形的典型数目可为200到400等等。
伺服控制电路128将当前命令信号输出到线圈120以基于命令的目标位置而调整磁头的位置。伺服电路128可适于在若干不同伺服定位模式中操作，包含其中选定磁头从初始磁道移动到目标磁道的搜寻模式，以及其中致使相关联磁头跟随选定磁道的磁道跟随模式。
图4展示根据一些实施例的来自图2的示范性磁道112的布置。可使用其它布置。若干间隔开的伺服字段130形成图2的径向布置的伺服楔形129。伺服字段130的邻近对之间的区用以界定一系列数据块，或数据扇区132。所述数据扇区各自存储固定量的经编码用户数据，例如512字节等等。
图4中展示用于每一伺服场130的示范性格式包含同步(sync)字段134、索引字段136、格雷码(磁道ID)字段138、伺服定位字段PS1和PS2 140、142，以及补偿字段144。可使用其它格式。大体上，同步字段134是用以向伺服电路用信号表示邻近于变换器114的伺服字段130的通过的唯一位序列。索引字段136表示伺服字段的角位置，且格雷码字段138表示磁盘表面上的伺服字段的径向位置。
PS1和PS2字段140、142是如图示具有可变极性的交替的伺服突发字段。举例来说，PS1字段140各自经布置为径向对准的正(+)突发字段146和负(-)突发字段148。在每一邻近对的突发146、148之间的接合点处界定伺服空值150。
类似地，PS2字段142各自经布置为径向对准的正(+)突发字段146和负(-)突发字段148。在每一邻近对的突发152、154之间的接合点处界定伺服空值156。PS1和PS2字段径向偏移以在二分之一磁道位置处界定空值150、156。
图5描绘由图4的伺服字段130形成的若干所谓的伺服磁道160。大体上，每一伺服磁道160可被视为具有标称对应于伺服空值150的中心线，以及由伺服空值156界定的边界。可使用其它惯例。
叠瓦式磁性记录(SMR)预期由图2的装置100利用用于磁盘106的数据记录表面区域中的至少一些。因此，图5展示部分重叠数据磁道170的两个带：第一带172(带A)和第二带174(带B)。所述第一与第二带之间提供小间隙。图5中的相应元件的相对大小和间距仅是出于说明目的的关系，且可根据需要调整。
第一带172(带A)具有总共六(6)个磁道170，为方便起见表示为磁道A-1到A-6。第二带(带B)具有总共四(4)个磁道170，表示为磁道B-1到B-4。应注意，相应带可具有任何合适的相应数目的磁道。虽然两个带图示为在选定方向上(例如，朝向磁盘106的OD)成叠瓦式，但这仅是示范性的且不一定是限制性的。
图5进一步展示由相应带172、174利用的不同磁道间距值。第一磁道间距值(TP1)表示用于每一带中的磁道的带内磁道间距值。为了参考，磁道间距标称对应于从带中的第一磁道(例如磁道A-1)的中心到带中的第二磁道(例如磁道A-2)的中心的径向分离距离。应注意，如本文所使用的磁道间距是写入磁道间距；即，初始写入的磁道的中心。
更确切地说，在数据磁道A-1的写入期间，伺服控制电路128利用来自邻近伺服磁道160的位置信息以在由虚线176界定的半径处定位写入元件(126，图3)，进而以此中心线标称地写入磁道A-1。伺服控制电路128随后使用伺服磁道160以在由虚线178界定的半径处定位写入元件，进而以线178作为其中心线来写入数据磁道A-2，以此类推，直到最后数据磁道A-6被写入为止。如上所述，磁道A-6不被带172中的其它磁道部分重叠。每一邻近对的磁道A-1到A-6在此第一磁道间距值TP1处标称地写入。
图5进一步展示第二磁道间距值(TP2)。TP2值表示用于带A中的最后磁道(例如，磁道A-6)和B中的第一磁道(例如，磁道B-1)的带间磁道间距。应注意TP2大于TP1(TP2>TP1)且可大体上经界定为从磁道A-6的写入中心线(线180)到磁道B-1的写入中心线(线182)的距离。
虽然不一定为限制性的，但例如图5中所示的带A和B等磁道的带常常在运行中被写入以存储相对大的数据集。举例来说，存储装置100可接收流式传输的写入命令以写入涉及将横跨多个磁道的许多扇区(例如，132，图4)的数据集合。作为响应，装置100可操作以通过依次写入磁道直到整个数据集已记录到磁盘106而起始数据传送。所述数据集可随后作为单元来管理。在其它实施例中，带的大小和位置是预定的，且在必要时在新数据提供到装置时被填充。
常常在叠瓦的方向上循序写入带。以此方式，在正常情形下，对应于图5中的带A的数据集将首先被写入，继之以对应于带B的数据集。
对给定带内的选定扇区的更新可由装置100执行。取决于数据扇区的位置，带中的磁道中的一些或全部可需要读取，临时存储于本地存储器(例如，数据缓存器等)中。且接着重写。举例来说，倘若磁道A-2上的选定扇区(或多个扇区)需要更新，那么磁道A-3到A-6的内容可经缓冲，经更新数据写入到磁道A-2，且接着磁道A-3到A-6可重写到媒体。
通常，对带中的最终磁道(例如，磁道A-6)的更新通常不需要带中的磁道的缓冲和重写。然而，应注意，给定带中的最后一个磁道(例如带A中的磁道A-6)的重写将往往会与邻近带中的第一磁道(例如带B中的磁道B-1)部分重叠(挤压)。在潜在不利情境中，磁道A-6(例如，带A中的最后一个磁道)的更新，不论一次还是多次，可能都需要带B中所有数据的重写(在适当位置或在磁盘106上的新的不同位置中)。
图6为根据各种实施例构造和操作以建立来自图5的相应第一和第二磁道间距值(TP1和TP2)的磁道间距确定引擎190的功能框图。
引擎190可采取多种形式，但通常包括控制电路，所述控制电路集成到存储装置中或使用合适的主机接口与存储装置通信。在一些实施例中，引擎190形成装置100的顶部层级控制器电路的一部分(例如，控制器102，图1)，且因此可为存储于合适的存储器位置中以供在适当时候执行的具有相关联存储器的硬件电路或可编程处理器。在其它实施例中，引擎的至少若干部分可在单独主机装置中卸载，所述单独主机装置例如计算机或将测试协议数据和指令传送到存储装置100的其它处理装置。
通常，引擎190与包含来自图2的伺服电路128和R/W信道124的各种电路通信。数据值可存储于本地存储器192(例如可用于此目的的易失性或非易失性存储器)中。最终磁道间距值可存储于非易失性存储器中，例如在选定参数数据磁道上且视需要恢复以供系统在将磁道的带写入到媒体时使用。磁道间距值的单一集合可经识别以供跨越整个磁盘表面使用，或个别磁道间距值(和叠瓦方向等)可针对每一磁盘表面的不同区选择，考虑到包含偏斜、读取器/写入器偏移等各种因素。在一些情况下，每一磁盘表面可划分成多个同心区或径向区，且磁道间距值的不同集合和其它参数经建立以供在每一区内使用。
引擎190经配置以执行若干不同类型的分析以达成针对给定位置的最终磁道间距值TP1和TP2。图7A-7B指示根据一些实施例可由引擎190实行的双侧磁道挤压操作。所述操作有时也被称作磁道/英寸容量双侧挤压(TPIC-DSS)操作。双侧挤压操作通过从两个相对方向施加磁道挤压而评估选定磁道。
如图7A中所展示，三个数据磁道170表示为磁道N-1、磁道N和磁道N+1。磁道N也称为目标磁道(或基线磁道)，且磁道N-1和N+1被称作邻近磁道。通常，在操作期间，目标磁道N首先被写入，继之以目标磁道N的相对侧上的邻近磁道N-1和N+1的写入。磁道可用任何合适的数据写入，包含重复图案(例如，2T图案)、随机或伪随机序列、实际测试数据等。在一些情况下，可针对数据产生误差校正代码(ECC)且将其存储在磁道上。
针对相应磁道选择初始磁道间距。此磁道间距在图7A中表示为TPA，且标称地对应于磁道N-1与N和磁道N与N+1的写入中心线之间的径向分离距离。虽然图7A和7B的当前论述预期，连续施加相等且相对的挤压距离，但情况不一定如此，如下文所解释。尽管如此，据信至少首先使用对称进程描述图7A-7B中的测试例程是有帮助的，因为此处理可在一些情形中有用。
无论如何，一旦邻近磁道N-1和N+1已经写入，就对目标磁道N执行读取操作以评估存储在其上的数据的误差率值。可使用任何数目的不同形式的误差率值。在一些情况下，可使用数据扇区故障率(SFR)，例如目标磁道N上经受至少一个读取错误(可校正或不可校正二者中的任一者)的数据扇区的计数。在其它情况下，总体位误差率(BER)或其它量度可用于评估读取错误率。
如果ECC数据写入到目标磁道，那么可利用ECC的运算来检测和校正达选定数目的误差从而形成误差率量度。在其它情况下，来自目标磁道的原始回读数据可放置于缓冲器中，且逻辑比较运算(例如异或(XOR)运算)可用于将回读数据与写入到媒体的数据的副本比较以检测回读数据中的位改变。可在邻近磁道的写入之前执行初始缺陷扫描以检测和解除分配有缺陷位置，使得此些基于缺陷的误差不包含在评估中。
一旦已确定目标磁道N的初始误差率值，引擎190就继续至少以新的减小的磁道间距(TPB)重写邻近磁道N-1和N+1，如图7B中表示。取决于应用，目标磁道N还可在邻近磁道的重写之前重写。基于此新的减小的间隔(挤压)从目标磁道N获得第二误差率。以上处理针对更大量的双侧磁道挤压继续直至测得的误差率达到预定阈值为止。
图8A-8B说明根据一些实施例可由引擎190实行的单一侧磁道挤压操作。所述操作被称为内径(ID)单一侧磁道挤压操作，或TPIC-IP-SS(磁道/英寸容量，内径，单一侧)。
图8A中，目标磁道N被写入，继之以磁道N的ID侧上的邻近磁道N+1(例如，磁道N+1比磁道N更接近磁盘106的旋转中心)。磁道N+1以初始磁道间距值TPC写入。如前所述，针对磁道N确定误差率值，且重复所述过程，如图8B中所展示，其中以较小磁道间距TPD写入磁道N+1。此处理继续直至从ID方向确定提供满足预定阈值的误差率值的最小磁道间距值为止。
图9A-9B展示从外径(OD)方向实行的单一侧磁道挤压操作，也称为TPIC-OD-SS(磁道/每英寸容量，外径，单一侧)。在此情况下，磁道N如前所述被写入，继之以磁道N-1(磁道N的OD侧上)(以初始间隔TPE)，且测量磁道N的误差率值。过程继续，例如图9B中展示，其中利用较小间隔TPF。如前所述，确定实现可接受误差率性能的最小间隔。
图10提供说明根据各种实施例由图6的磁道间距确定引擎190实行的步骤的磁道间距确定例程200。应了解，图7A-9B的各种双侧和单侧挤压分析由引擎在例程的操作期间实行。如上所述，在某些状况下，引擎190可采取可编程处理器的形式，在此情况下合适的编程指令可存储于存储器中且由处理器执行以实行例程中所阐述的各种步骤。
初始地，例程200经布置以仅评估特定媒体上的单一位置。此已为说明的简单起见而提供。将理解，各种步骤可针对给定存储装置中的每一磁头/磁盘组合在不同径向位置处重复多次，以提供适当参数值以供存储在本地存储器192中(图6)。
例程在步骤202处开始，其中数据变换器(例如，114，图2-3)定位在选定位置处，邻近于可旋转存储媒体(例如，磁盘106，图2)的数据记录表面。此时，引擎190继续在步骤204处实行TPIC-ID-SS测量，如上文图8A-8B中所论述，使得ID侧邻近磁道(例如，N+1)邻近于目标磁道(例如，N)被写入且连续更接近地移动直至获得目标误差率为止。
在一些实施例中，此将提供某一选定值的磁道间距挤压距离，其可基于标称(非重叠)磁道间距值1.0而正规化。挤压距离可进一步减小表示与标称磁道中心的最大偏差的最大可允许写入故障阈值(WFT)距离，使得可继续执行写入操作。典型WFT值可为(例如)磁道宽度的15％，使得磁头比距磁道中心的此距离量更远地移动导致宣告写入故障和数据的进一步写入过程中的临时中断。
使用具体实例，假定导致阈值误差率的步骤204期间获得的径向磁道间距值为标称磁道间距的40％。换句话说，如果图8A中的TPC设定成100％(TPC＝1.0)，那么图8B中的TPD为标称0.4(TPD＝0.4)。如果写入故障阈值为15％(WFT＝0.15)，那么最终挤压值SQZ-PCT可建立为：
SQZ-PCT＝TPD–WFT＝0.4–0.15＝0.25 (1)
且指示内方向侧挤压的值TPIC-ID-SS给定为：
TPIC-ID-SS＝1.0/(1.0–(SQZ-PCT))＝1.0/0.75＝1.33 (2)
图10的例程在框206处继续，其中使用外径单一侧挤压操作重复以上步骤，如上文在图9A-9B中所论述。假定来自图9B的最终磁道间距值TPF提供正规化磁道间距值60％(TPF＝0.6)，且WFT保持15％(WFT＝0.15)，那么
SQZ-PCT＝TPF–WFT＝0.6–0.15＝0.45 (3)
且指示外方向侧挤压的值TPIC-OD-SS给定为：
TPIC-ID-SS＝1.0/(1.0–(SQZ-PCT))＝1.0/0.45＝2.22 (4)
接下来，如图10中步骤208处所示，值TPIC-SSS选择为先前计算的TPIC-ID-SS和TPIC-OD-SS值的最大值，即：
TPIC-SSS＝Max(TPIC-ID-SS,TPIC-OD-SS)＝2.22 (5)
如此在当前实例中，OD挤压值相比于ID值产生较大量的挤压。带内磁道间距值TP1(参看图5)随后给定为：
TP1＝1.0/TPIC-SSS＝1.0/2.22＝0.45 (6)
换句话说，在测试磁道N附近随后写入的磁道的带将使用每一带内的标称磁道间隔TP1写入。叠瓦的方向将基于选定TPIC-SSS值，其在此情况下为OD侧。
例程在步骤212处继续以执行如图7A-7B中大体阐述的双侧挤压分析。然而，此双侧挤压测量利用从步骤210获得的TP1值和方向。也就是说，邻近磁道挤压距离(在此情况下，OD邻近磁道N-1)保持恒定，同时其它邻近磁道挤压距离(在此情况下，ID邻近磁道N+1)减小以满足最终误差率阈值。
此在图11中说明，图11展示目标磁道N以及邻近磁道N-1和N+1。使用上述实例，OD侧邻近磁道N-1以所建立的带内磁道间距值TP1写入。磁道N-1和N的相对定位在评估期间维持恒定。ID侧邻近磁道N+1随后朝向目标磁道N前进直至实现指定误差率(例如，扇区故障率等)为止。
此导致作为ID侧邻近磁道N+1的正规化磁道间距的某一百分比的挤压值。此值可视为图7B中的值TPB(针对ID侧)。如前所述，针对写入故障阈值(WFT)作出调整以提供总体SQZ-PCT值，如下：
SQZ-PCT＝TPB–WFT (7)
指示来自可变方向(在此情况下，ID)的双侧挤压的值TPIC-DSS给定为：
TPIC-DSS＝1.0/(1.0–(SQZ-PCT)) (8)
且中间磁道间距值TP-D确定为
TP-D＝1.0/(TPIC-DSS) (9)
带间间隔(参看图5)的最终第二磁道间距值TP2随后计算如下：
TP2＝C[(TP-D)-(TP1)]+TP1 (10)
以此方式，建立一个带中的最后一个磁道与下一邻近带中的第一磁道之间的距离的最终第二磁道间距值TP2提供为与TP-D值和TP1值的差乘以恒定乘数C。恒定乘数C适应各种意外事件，例如承受邻近磁道干扰(ATI)的能力。值C＝1.5提供较具侵略性、较高密度的间隔，以及较大ATI风险。值C＝2.0提供较大容限，但以较小密度为代价。可使用C的任何合适的恒定值。
从这些值现在可看出，使用以上计算的磁盘上的任何给定带具有总带径向空间BRS，或跨越磁盘的径向宽度，为：
BRS＝[(TPB-1)(TP1)]+TP2 (11)
其中TPB表示磁道/带的总数。
再次返回到图10的流程，根据前述论述，在步骤214处确定最终带间磁道间距TP2，其后将所确定的磁道间距值TP1和TP2以及例如叠瓦方向等其它参数存储于合适的存储器中以供在写入操作期间后续使用(步骤216处)。
此时，应了解，如图11所说明，图10的例程提供相对于用于计算带内(例如，TP1)和带间(例如，TP2)间隔的磁道间距值的现有技术方法的增强。在一些常规方法中，独立地计算相应TP1和TP2值；如图8A-9B中所展示的TP1和如图7中所展示的TP2。相比之下，图10-11的方法使带间磁道间距值TP2的计算成为TP1的函数。已经由经验分析发现此提供显著改进的误差率性能和增强的磁道密度。
为此目的，图12为根据前述论述通过评估现实世界HDD获得的经验数据的图形表示。图12展示使用上文所揭示的技术的第一误差性能曲线220和使用常规技术的第二误差性能曲线222，在常规技术中执行双侧挤压测试(如图7A-7B中)以设定并非TP1值的函数的第二磁道间隔值TP2。水平虚短划曲线对应于指定最小(正规化)扇区故障率(SFR)值。
从图12可以看出，所提出的调谐方法(曲线220)相对于常规方法(曲线222)提供额外容限。已发现，所提出的带间TPIC_DSS调谐可在目标SFR下饱和。这是因为当在TPIC_SSS处挤压测试磁道的仅一侧时，测试磁道上的SFR将与目标SFR相同。非SMR侧上的挤压百分比可继续松弛直至测试磁道不再受ATI影响且SFR不改变为止。
进一步经验分析已表明，如本文体现的方法可向给定带中的每一磁道(包含第一磁道)提供标称相同SFR性能。在一个实例中，使用常规方法(曲线222)的每一带中的第一磁道提供约55％的SFR降级，而使用所揭示方法(曲线220)的每一带中的第一磁道提供约0.12％的可忽略的SFR降级。
最后，进一步经验分析展示，在一些情况下，可完全排除恒定乘数C(例如，C＝1)，同时维持邻近带中的第一磁道的指定SFR水平。与现有方法相比，此益处显著增加可放置在给定媒体上的磁道的总数。
现将理解，本文呈现的各种实施例可提供若干益处。提供作为带内磁道间距值(例如，TP1)的函数的带间磁道间距值(例如，TP2)已发现会显著改进每一带中的第一磁道的误差率性能，同时维持或改进装置的总体磁道密度以及因此数据存储容量。所述方法尤其适合于硬盘驱动器以及其它形式的存储装置中的叠瓦式磁性记录(SMR)系统。
应理解，尽管已经在以上描述中阐述本发明的各种实施例的众多特性和优点，以及各种实施例的结构和功能的细节，但此详细描述仅为说明性的，且可在本发明的原理内尤其在零件的结构和布置方面详细地作出改变，达由用以表达所附权利要求书的术语的较广一般含义所指示的完整范围。

Claims (20)

1.一种用于定位磁道的方法，其包括：
对可旋转记录媒体以第一磁道间距写入部分重叠磁道的第一带；以及
对所述可旋转记录媒体以所述第一磁道间距写入部分重叠磁道的邻近第二带，所述第二带包括邻近于所述第一带中的最后写入磁道的第一写入磁道，所述第二带中的所述第一写入磁道放置于距所述第一带中的所述最后写入磁道的第二磁道间距处，所述第二磁道间距是响应于使用以所述第一磁道间距写入的邻近磁道针对测试磁道所建立的错误率而确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
执行第一单侧磁道挤压操作，所述第一单侧磁道挤压操作包括在所述媒体上写入第一目标磁道，以及在所述第一目标磁道上以连续更大的重叠距离在所述第一目标磁道的第一选定侧上重复地写入第一邻近磁道，直到针对第一最终重叠距离从所述目标磁道获得指定错误率值为止；
执行第二单侧磁道挤压操作，所述第二单侧磁道挤压操作包括在所述媒体上写入第二目标磁道，以及在所述第二目标磁道上以连续更靠近的较大的重叠距离在所述第二目标磁道的相对第二选定侧上重复地写入第二邻近磁道，直到针对第二最终重叠距离获得所述指定错误率值为止；以及
相对于所述第一最终重叠距离或所述第二最终重叠距离中的较大一个选择所述第一磁道间距。
3.根据权利要求2所述的方法，其中进一步相对于与所述目标磁道相关联的写入故障阈值WFT值来选择所述第一磁道间距。
4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括响应于所述第一最终重叠距离或所述第二最终重叠距离中的所述较大一个而选择用于所述第一带和所述第二带中的所述磁道中的每一个的叠瓦方向。
5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
执行双侧磁道挤压操作，所述双侧磁道挤压操作包括在所述媒体上写入第三测试磁道，在对应于所述第一最终重叠距离或所述第二最终重叠距离中的所述较大一个的所述目标磁道的所述第一选定侧或所述第二选定侧上相对于所述第三测试磁道以所述第一磁道间距写入第三邻近磁道，以及在第三目标磁道上以连续更大的重叠距离在所述目标磁道的所述第一选定侧或所述第二选定侧中的剩余一个上重复地写入第四邻近磁道，直到针对第三最终重叠距离获得所述指定错误率值为止；以及
相对于所述第三最终重叠距离和所述第一磁道间距而选择所述第二磁道间距。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括先前步骤：
在所述媒体上在选定位置处将测试图案写入到测试磁道；
在所述媒体的第一径向方向上以所述第一磁道间距值写入与所述测试磁道部分重叠的第一邻近磁道；
在相对于所述测试磁道以所述第一磁道间距维持所述第一邻近磁道的同时，执行以下步骤：在所述媒体的相反的第二径向方向上写入与所述测试磁道部分重叠的第二邻近磁道，从所述测试磁道测量初始错误率值，以及通过重写所述第二邻近磁道而使所述第二邻近磁道朝向所述测试磁道重复地前进，且从所述测试磁道确定经更新错误率值，直到在用于所述第二邻近磁道的最终挤压距离下达到用于目标磁道的指定错误率值为止；以及
响应于所述最终挤压距离而确定所述第二磁道间距值。
7.一种用于定位磁道的方法，其包括以下顺序步骤：
使用邻近于可旋转数据记录媒体的数据变换器将测试图案写入到测试磁道；
在所述媒体的第一径向方向上以第一磁道间距值写入与所述测试磁道部分重叠的第一邻近磁道；
在相对于所述测试磁道以所述第一磁道间距维持所述第一邻近磁道的同时，执行以下步骤：在所述媒体的相反的第二径向方向上写入与所述测试磁道部分重叠的第二邻近磁道，从所述测试磁道测量初始错误率值，以及通过重写所述第二邻近磁道而使所述第二邻近磁道朝向所述测试磁道重复地前进，且从所述测试磁道确定经更新错误率值，直到在用于所述第二邻近磁道的最终挤压距离下达到用于目标磁道的指定错误率值为止；
响应于所述最终挤压距离而确定第二磁道间距值；以及
将部分重叠的磁道的第一和第二带写入到所述媒体，所述相应第一和第二带中的所述磁道中的每一个是以所述第一磁道间距写入，所述第一带中的最后磁道和第二带中的第一磁道是以所述第二磁道间距写入。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括先前步骤：
执行第一单侧磁道挤压操作，所述第一单侧磁道挤压操作包括在所述媒体上写入第一目标磁道，以及在所述第一目标磁道上以连续更大的重叠距离在所述第一目标磁道的第一选定侧上重复地写入第一邻近磁道，直到针对第一最终重叠距离从所述目标磁道获得指定错误率值为止；
执行第二单侧磁道挤压操作，所述第二单侧磁道挤压操作包括在所述媒体上写入第二目标磁道，以及在所述第二目标磁道上以连续更靠近的较大的重叠距离在所述第二目标磁道的相对第二选定侧上重复地写入第二邻近磁道，直到针对第二最终重叠距离获得所述指定错误率值为止；以及
相对于所述第一最终重叠距离或所述第二最终重叠距离中的较大一个选择所述第一磁道间距。
9.根据权利要求7所述的方法，其中进一步相对于与所述目标磁道相关联的写入故障阈值WFT值来选择所述第一磁道间距。
10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括响应于所述第一最终重叠距离或所述第二最终重叠距离中的所述较大一个而选择用于所述第一带和所述第二带中的所述磁道中的每一个的叠瓦方向。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一磁道间距是通过包括以下各项的先前步骤确定：
在所述媒体上将测试图案写入到测试磁道；
在所述媒体的所述第一径向方向上写入与所述测试磁道部分重叠的第三邻近磁道；
从所述测试磁道读取所述测试图案以确定初始错误率值；
通过重写所述第三邻近磁道而使所述第三邻近磁道朝向所述测试磁道重复地前进，且确定经更新错误率值，直到在用于所述第三邻近磁道的第一最终挤压距离下达到用于所述目标磁道的指定错误率值为止；
将所述测试图案重写到所述测试磁道；
在所述媒体的所述相反的第二径向方向上写入与所述测试磁道部分重叠的第四邻近磁道；
从所述测试磁道读取所述测试图案以确定初始错误率值；
通过重写所述第四邻近磁道而使所述第四邻近磁道朝向所述测试磁道重复地前进，且确定经更新错误率值，直到在用于所述第三邻近磁道的第二最终挤压距离下达到用于所述目标磁道的指定错误率值为止；以及
相对于所述第一最终挤压距离或所述第二最终挤压距离中的较大一个选择所述第一磁道间距。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二磁道间距大于所述第一磁道间距且随着所述第一磁道间距而变。
13.根据权利要求7所述的方法，其中所述媒体是可旋转磁性记录磁盘。
14.一种数据存储装置，其包括：
数据读取/写入变换器，其可邻近于可旋转数据记录媒体可控地定位；
控制电路，其经配置以对所述媒体以第一磁道间距写入部分重叠磁道的第一带，所述第一磁道间距包括所述第一带中的第一磁道的中心与第二磁道的中心之间的距离，且随后对所述可旋转记录媒体以所述第一磁道间距写入部分重叠磁道的邻近第二带，部分重叠磁道的所述第二带包括邻近于部分重叠磁道的所述第一带中的最后写入磁道的第一写入磁道，所述第二带中的所述第一写入磁道由所述控制电路放置于距所述第一带中的所述最后写入磁道的第二磁道间距处，所述第二磁道间距大于所述第一磁道间距；以及
磁道间距确定电路，其经配置以使用单侧磁道挤压操作选择所述第一磁道间距且经配置以使用双侧磁道挤压操作选择所述第二磁道间距，所述双侧磁道挤压操作相对于目标磁道以所述第一磁道间距维持第一邻近磁道，同时调整相对的第二邻近磁道相对于所述目标磁道的位置。
15.根据权利要求14所述的数据存储装置，其中所述磁道间距确定电路包括可编程处理器，所述可编程处理器具有存储于存储器位置中的相关联编程，所述编程在由所述处理器执行时通过以下方式执行所述单侧磁道挤压操作：
将测试图案写入到第二测试磁道；
在所述媒体的第一径向方向上写入与所述第二测试磁道部分重叠的第三邻近磁道；
从所述第二测试磁道读取所述测试图案以确定初始错误率值；
通过重写所述第三邻近磁道而使所述第三邻近磁道朝向所述第二测试磁道重复地前进，且确定经更新错误率值，直到在用于所述第三邻近磁道的第一最终挤压距离下达到用于第二目标磁道的指定错误率值为止；
将所述测试图案重写到所述第二测试磁道；
在所述媒体的相反的第二径向方向上写入与所述第二测试磁道部分重叠的第四邻近磁道；
从所述第二测试磁道读取所述测试图案以确定初始错误率值；
通过重写所述第四邻近磁道而使所述第四邻近磁道朝向所述第二测试磁道重复地前进，且确定经更新错误率值，直到在用于所述第三邻近磁道的第二最终挤压距离下达到用于所述第二目标磁道的指定错误率值为止；以及
相对于所述第一最终挤压距离或所述第二最终挤压距离中的较大一个选择所述第一磁道间距。
16.根据权利要求15所述的数据存储装置，其中进一步相对于与所述第二目标磁道相关联的写入故障阈值WFT值来选择所述第一磁道间距。
17.根据权利要求15所述的数据存储装置，其中所述磁道间距确定电路进一步经配置以响应于所述第一最终挤压距离或所述第二最终挤压距离中的所述较大一个而选择用于所述第一带和所述第二带中的所述磁道中的每一个的叠瓦方向。
18.根据权利要求14所述的数据存储装置，其中所述数据记录媒体是磁性记录磁盘。
19.根据权利要求14所述的数据存储装置，其中所述磁道间距确定电路进一步操作以将所述媒体布置为多个同心区，且确定用于在所述区中的每一个中写入部分重叠磁道的带时使用的第一磁道间距值、第二磁道间距值以及叠瓦方向。
20.根据权利要求14所述的数据存储装置，其被表征为硬盘驱动器HDD，所述控制电路包括可编程控制器电路、读取/写入通道以及伺服控制电路。
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