用于磁存储介质的基于脉冲的写入
相关申请的交叉引用
本公开要求于2018年8月21日提交的美国临时专利申请序列号62/720,791的优先权,其公开的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
电子设备为现代社会提供许多服务。这些服务使电子设备能够提供娱乐、帮助科学研究和开发、并提供许多现代便利。许多这些服务创建或使用电子设备存储的数据。该数据可以包括诸如书籍或电影之类的数字媒体、执行复杂模拟的算法、个人用户数据、应用程序等。为了避免超出数据存储限制,增加电子设备的数据存储容量并避免删除数据、限制服务或购买额外的外部存储设备是有益的。
许多电子设备使用介质驱动器将数据存储在诸如硬盘驱动器之类的磁盘上。通常,每个磁盘的数据沿着磁介质的同心磁道组织,在该磁道中写入数据的各个位。为了容纳更大量的用户数据,每个介质磁盘的数据密度已经显著增加,缩小了磁道和写在磁介质上的位的物理几何结构。在某些情况下,磁道和位大小已经缩小,使得硬盘驱动器的写入头比它在磁盘的磁介质上写入的各个数据位大得多。当将磁体写入存储介质时,写入头的较大相对尺寸可能引起问题,特别是当写入头的电流斜升并保持在高电平以写入长磁体时,诸如对于一串连续的1或0。这不仅消耗额外的功率以连续地或重复地重写具有相同极性的磁体部分,而且还会通过由连续施加的写入电流引起的过量磁场使相邻磁道的数据位退化。
发明内容
提供本发明内容是为了介绍在详细描述和附图中进一步描述的主题。因此,本发明内容不应被认为描述必要特征,也未用于限制所要求保护的主题的范围。
在一些方面,磁存储介质的基于脉冲的写入器实现一种方法,该方法确定具有相同极性的数据位的串对应于比阈值更长的磁体,该阈值与磁介质写入器相关联。该方法包括将到与数据位的串的相同极性相反的极性的至少一个转换插入到数据位的串中数据位的串。该方法然后向磁介质写入器传送包括至少一个转换的该数据位的串,以使写入器的写入头在写入对应于该数据位的串的磁体时发生脉冲。通过这样做,基于脉冲的写入器可以更有效地将磁体(例如,长磁体)写入磁存储介质,并且对写在磁存储介质的相邻磁道上的数据位的退化更少。
在其他方面,一种装置包括:接口,用于从主机接收数据;磁存储介质的磁盘,用于存储数据;磁介质写入器,被配置为将数据作为数据位写入磁存储介质;以及基于脉冲的写入器。基于脉冲的写入器被配置为确定具有相同极性的数据位的串对应于比阈值更长的磁体,该阈值与磁介质写入器相关联。基于脉冲的写入器将到与数据位的串的相同极性相反的极性的至少一个转换插入到数据位的串中数据位的串。包括至少一个转换的数据位的串由基于脉冲的写入器发送到磁介质写入器,以使写入器的写入头在将磁体写入磁盘的磁存储介质时发生脉冲。
在其他方面,描述了片上系统(SoC),其包括接收数据的到主机的接口,到磁存储介质的磁介质写入器的接口,以及基于脉冲的写入器,其至少部分在硬件中实现。基于脉冲的写入器被配置为确定具有相同极性的数据位的串对应于比阈值更长的磁体,该阈值与磁介质写入器相关联。基于脉冲的写入器将到与数据位的串的相同极性相反的极性的至少一个转换插入到数据位的串中数据位的串。然后,基于脉冲的写入器向磁介质写入器传送包括至少一个转换的数据位的串,以使磁介质写入器的写入头在将磁体写入磁存储介质时发生脉冲。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求,其他特征和优点将显而易见。
附图说明
在附图和以下详细描述中阐述了用于磁存储介质的基于脉冲的写入的一个或多个实施方式的细节。在附图中,参考标号的最左边的数字标识首次出现参考标号的图。在说明书和附图中的不同实例中使用相同的附图标记表示相同的元件:
图1示出了具有根据一个或多个方面实现磁存储介质的设备的示例操作环境。
图2示出了图1中所示的硬盘驱动器的示例配置。
图3示出了根据基于脉冲的写入的一个或多个方面的读取/写入通道和前置放大器的示例配置。
图4描绘了根据一个或多个方面的用于实现针对磁存储介质的基于脉冲的写入的示例方法。
图5示出了根据一个或多个方面的包括转换的前置放大器数据的示例图。
图6示出了根据一个或多个方面的包括转换的前置放大器数据的另一示例图。
图7描绘了用于具有极性控制的基于脉冲的写入的示例方法。
图8示出了根据一个或多个方面的前置放大器数据和用于极性控制的控制信号的示例图。
图9描绘了基于控制信号的基于脉冲的写入的示例方法。
图10示出了根据一个或多个方面的用于基于脉冲的写入的控制信号的示例图。
图11描绘了用于弛豫磁介质写入器的写入电流的示例方法。
图12示出了根据一个或多个方面的用于弛豫写入电流的控制信号的示例图。
图13描绘了用插入在前置放大器数据中的转换来弛豫写入电流的示例方法。
图14示出了根据一个或多个方面的包括转换的前置放大器数据的示例图。
图15示出了用于实现磁存储介质的基于脉冲的写入的各方面的示例片上系统(SoC)环境。
图16示出了示例存储介质控制器,其被配置为实现与控制器相关联的磁介质中的基于脉冲的写入的各方面。
具体实施方式
用于将数据写入磁盘的磁介质的常规技术通常向写入头提供一个极性或另一个极性的连续电流,通过该写入头将数据写入磁介质。通常,每个磁盘的数据沿着磁介质的同心磁道组织,在该磁道中写入数据的各个位。随着每个介质磁盘的数据密度实质上的增加,写在磁介质上的磁道和位的物理几何结构已经缩小。使用当前的驱动技术,硬盘驱动器的写入头通常比它在磁盘的磁介质上写入的各个数据位大得多。当将磁体写入存储介质时,写入头的较大相对尺寸会引起问题,特别是当写入头的连续电流斜升到一个极性并保持在高电平以写入长磁体时,诸如对于一串连续的1或0。这不仅消耗额外的功率以连续地或重复地重写具有相同极性的磁体部分,而且还会通过由连续施加的写入电流引起的过量磁场使相邻磁道的数据位退化。
本公开描述了用于磁存储介质的基于脉冲的写入的装置和技术。与传统的磁体写入技术相比,所描述的装置和技术可以实现基于脉冲的写入,其中磁介质写入头的电流可以是脉冲的(诸如基于位转换或控制信号),以更有效地写入磁体或减少相邻磁道中的数据失真。例如,磁介质写入头通常比单个位的长度长,例如,磁记录中的线性密度接近2500kbpi(每英寸千位),这意味着单个位的大小大约为10纳米(10纳米)。相反,写入头的占地面积或有效长度可能明显更长,例如,60纳米。由于这种尺寸差异,当写入头(介质写入器)具有特定的磁化极性时,它经常根据该极性来磁化写入头下面对应于几个数据位的区域。换句话说,写入头在每个位周期期间或在每个位周期中写入4-6个连续位的区域,其中位具有一个极性为1或0。
因此,一旦介质被磁化到所需极性,基于脉冲的写入的各方面可允许介质写入器放弃或避免提供额外的磁场。这样,用于磁存储介质的基于脉冲的写入可以通过减少(例如,弛豫(relax))或关闭提供给写入头的写入电流来实现更有效的写入。在基于脉冲的写入的各个方面中,当希望磁场中的转换改变磁介质的极化时,基于脉冲的写入器可在短持续时间内向写入头提供写入电流或磁场。例如,如果具有相同极性的连续位的总长度超过阈值或写入头的长度,则可以在写入头处添加或实现附加脉冲以磁化未被先前脉冲磁化的磁介质(例如,在连续位的开始处)。
关于写入头几何结构,写入头的占位面积可以约为4-6位长,因此能够写入一位(1T-T是写入单个位磁体的时间段)或具有相同的电流或力(effort)的量的四位(4T)。也就是说,一旦在写入头的后沿处写入第一位,写入头就已经在写入头下方的磁介质上写入四位(4T)的磁体或更长的磁体。因此,单个写入电流脉冲通常足以产生4至6位(4T-6T)长度和更短的磁体。换句话说,单个脉冲的电流或写入场可能足以写入4T和更短的磁体,其中额外的脉冲能够写入更长的磁体。例如,每4T或6T提供电流或写入字段的脉冲可以使得能够写入更长的磁体,例如写入数据中的长串1或0。
通常,磁介质驱动的读取/写入通道(或“读通道”)向驱动器的前置放大器提供与用于在介质上写入的数据模式相对应的信号。然后,前置放大器电路产生或向介质驱动器的写入头提供写入电流,其具有对应于数据模式的极性模式。基于读取通道提供的信号模式,前置放大器改变发送到写入头的写入电流的极性。前置放大器还可以在极性变化处或附近提供过冲电流,以加快写入头的磁场的变化。在基于脉冲的写入的各方面中,可以启用写入模式,通过该写入模式,在这些转换(或用于写入长磁体或不同极性的磁体的一系列电流脉冲)上提供写入电流作为电流脉冲或过冲电流。
在基于脉冲的写入的各方面中,利用读取通道和/或前置放大器电路系统实现的基于脉冲的写入器可以管理提供给写入头的写入电流,以实现基于脉冲的写入和/或电流弛豫。在一些情况下,在提供过冲写入电流的脉冲(例如,Iw+OSA或Iw加上过冲)之后,前置放大器可以有效地关闭写入电流(例如,Iw或稳态写入电流)。为了实现基于脉冲的写入的方面,可以通过在由读取通道向前置放大器提供的信令中注入两个转换(例如,伪转换或伪位)来促进脉冲远离数据模式中的转换,当控制信号有效(例如,高)时,附加控制信号指示前置放大器抑制或阻止发生脉冲。
换句话说,如果控制信号为高,则前置放大器不产生写入脉冲,这使得能够产生用于长磁体的多个(例如,周期性)脉冲。例如,对于第一转换,基于脉冲的写入器可以将控制信号断言(assert)为高(以防止前导转换上的脉冲)并且将控制信号解除断言为低电平以用于第二转换,以提供或生成与在第二转换处的先前脉冲(例如,磁体开始处的脉冲)相同极性的脉冲。可替换地或另外地,如果前置放大器用存储器实现,则相同极性的连续脉冲可具有较低幅度,并且因此,前置放大器将需要知道其状态(例如,以过冲补偿较低幅度)。
本公开中描述的一些方面还可包含写入电流弛豫,其可关闭写入电流或将写入电流设置到预偏置状态(非Iw状态)。在一些情况下,写入电流或磁场(写入场)朝向或靠近写入磁存储介质的长磁体的末端(例如,以相同极性写入的连续位)被关闭。例如,如果以相同极性写入10个连续位(10T),则可以对前5或6位(5T-6T)施加磁场持续一段时间(或脉冲),然后写入字段可以弛豫或减小到0或预偏置状态(例如,用于下一次转换)。由于写入头大小,由第五位或第六位写入完整的10T位,因此不再需要写入字段来写入最后的四位或五位(4T-5T)。通过这样做,可以准备磁介质写入器(例如,避免完全正到负写入电流摆动)以转换到相反极性,从而在下一个磁体上提供更快或更清晰的转换。可替换地或另外地,写入电流弛豫和基于脉冲的写入的另一个好处是当不需要磁场时(例如,对于长磁体)不施加磁场,并且这又可以减小磁场对在相邻数据磁道上的先前写入的数据的影响,诸如减少的退化或失真。
在用于磁存储介质的基于脉冲的写入的各方面中,基于脉冲的写入器可以确定具有相同极性的数据位的串对应于长于阈值的磁体,该阈值与磁介质写入器相关联。基于脉冲的写入器在数据位的串中插入到极性的转换,该极性与数据位的串的相同极性相反。然后将包括插入的转换的数据位的串传送到磁介质写入器,以使磁介质写入器的写入头在将磁体写入磁存储介质时发生脉冲。各个方面还可以实现控制信号以屏蔽转换或提供磁介质写入器的信号极性的指示。通过这样做,基于脉冲的写入器可以更有效地将磁体(例如,长磁体或超过写入头尺寸的磁体)写入磁存储介质,并且对写入在相邻磁道上的数据位的降级更少。
以下讨论描述了操作环境、可以在操作环境中采用的技术、以及可以体现操作环境的组件的片上系统(SoC)。在本公开的上下文中,仅通过示例的方式参考操作环境。
操作环境
图1示出了具有计算设备102的示例操作环境100,其能够存储或访问各种形式的数据或信息。计算设备102的示例可以包括膝上型计算机104、台式计算机106和服务器108,其中任何一个都可以被配置为存储网络或云存储的一部分。计算设备102(未示出)的其他示例可以包括平板计算机、机顶盒、数据存储设备、可穿戴智能设备、电视、内容流设备、高清多媒体接口(HDMI)媒体棒、智能家电、家庭自动化控制器、智能恒温器、物联网(IoT)设备、移动互联网设备(MID)、网络附加存储(NAS)驱动器、聚合存储系统、游戏机、汽车娱乐装置、汽车计算系统、汽车控制模块(例如、发动机或动力传动系控制模块)等。
通常,计算设备102可以出于任何合适的目的提供、传送或存储数据,诸如启用特定类型的设备的功能、提供用户界面、启用网络访问、实现游戏应用、回放媒体、提供导航、编辑内容、提供数据存储等。可替换地或另外地,计算设备102能够存储各种数据,诸如数据库、用户数据、多媒体、应用程序、操作系统等。一个或多个计算设备102可以被配置为提供远程数据存储或服务,诸如云存储、归档、备份、客户端服务、记录保留等。
计算设备102包括处理器110和计算机可读存储介质112。处理器110可以实现为任何合适类型或数量的处理器,单核或多核(例如,ARM或x86处理器核),用于执行计算设备102的操作系统或其他程序的指令或命令。计算机可读存储介质112(CRM 112)包括存储介质114和介质驱动器116。计算设备102的存储器介质或系统存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器的任何合适类型或组合。例如,计算设备102的易失性存储器可以包括各种类型的随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)等。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存(例如,NOR闪存或NAND闪存)。这些存储器单独地或组合地可以存储与计算设备102的应用程序和/或操作系统相关联的数据。
计算设备102的介质驱动器116可以包括一个或多个介质驱动器,或者可以实现为与计算设备102相关联的数据存储系统的一部分。在该示例中,介质驱动器116包括硬盘驱动器118(HDD 118),其能够存储数据并且参考基于脉冲的写入的各个方面进行描述。可替换地或另外地,介质驱动器116可以被配置为任何合适类型的数据存储驱动器或系统,诸如存储设备、存储驱动器、存储阵列、存储卷等。虽然参考计算设备102进行了描述,但是介质驱动器116还可以作为独立设备单独地实现,或者作为更大的存储集合的一部分实现,例如数据中心、服务器群或虚拟化存储系统(例如,用于基于云的存储或服务),在该虚拟化存储系统中实现基于脉冲的写入的各个方面。
计算设备102还可以包括I/O端口120、图形处理单元(GPU,未示出)和数据接口122。通常,I/O端口120允许计算设备102与其他设备、外围设备或用户交互。例如,I/O端口120可以包括通用串行总线、人机接口设备、音频输入、音频输出等或者与其耦合。GPU处理并呈现用于计算设备102的图形相关数据,诸如操作系统的用户界面元素、应用程序等。在一些情况下,GPU访问本地存储器的一部分以呈现图形,或者包括用于呈现计算设备102的图形(例如,视频RAM)的专用存储器。
计算设备102的数据接口122提供到一个或多个网络以及连接到那些网络的其他设备的连接。数据接口122可以包括有线接口,诸如用于通过本地网络、内联网或因特网传送的数据的以太网接口或光纤接口。可替换地或另外地,数据接口122可以包括无线接口,其便于通过无线网络(诸如无线LAN、广域无线网络(例如,蜂窝网络)和/或无线个域网(WPAN))进行通信。根据用于磁存储介质的基于脉冲的写入的一个或多个方面,可以将通过I/O端口120或数据接口122传送的任何数据写入计算设备102的存储系统或从计算设备102的存储系统读取。
返回到介质驱动器116,计算设备102可以包括如图所示的硬盘驱动器118和/或可以在其上实现基于脉冲的写入的其他类型的存储介质。尽管未示出,但也可以预期介质驱动器116的其他配置,诸如固态驱动器(SSD)、磁带驱动器、光学介质驱动器、HDD/SSD混合驱动器以及将数据写入存储器介质(例如,磁或光学存储介质)的其他存储系统。可替换地或另外地,计算设备102可以包括介质驱动器阵列或者用作用于多个介质驱动器的介质驱动器聚合设备或主机,其中可以实现基于脉冲的写入的各方面。
在该示例中,磁盘驱动器118包括磁头-磁盘组件124(HDA 124)和驱动器控制模块126,以实现或启用硬盘驱动器118的功能。在一些情况下,驱动器控制模块126被实现为具有半导体器件、逻辑或其他电路系统的印刷电路板组件(PCBA)。HDA 124包括安装在集成主轴和电机组件130上的一个或多个介质磁盘128。主轴和电机组件130可以在与头组件(未示出)耦合的读取/写入头132下方(或上方)旋转介质磁盘128。介质磁盘128可以涂有硬磁材料(例如,颗粒表面或薄膜表面),并且可以被写入单面或双面或从单面或两面读取。
读取/写入头132可以与HDA 124的前置放大器/写入器模块134(前置放大器/写入器134)可操作地耦合,HDA 124的前置放大器/写入器模块134包括前置放大器电路系统和基于脉冲的写入电路系统136的实例。前置放大器/写入器134可以接收或存储可用于将数据写入磁介质202或从磁介质202读取数据的磁头选择、放大或感测电流值。基于脉冲的写入电路系统136可以被配置为与硬盘驱动器118的其他组件协同或协调地起作用以实现基于脉冲的写入的各个方面。基于脉冲的写入电路系统136如何实现和使用是变化的,并且贯穿本公开进行描述。
如图1所示,硬盘驱动器118的示例驱动控制模块126可以包括存储介质控制器138、伺服控制单元140和读取/写入通道142(R/W通道142)。在一些方面,读取/写入通道142包括基于脉冲的写入器144,以生成、管理或改变各种信号或数据(例如,编码的比特流),以实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入的特征。基于脉冲的写入器144的实现和使用方式各不相同,并且贯穿本公开进行描述。通常,驱动控制模块126可以引导或使用伺服控制单元140来控制机械操作,诸如通过HDA 124的读取/写入头132定位和通过主轴和电机组件130的转速控制。驱动控制模块126或者其组件可以实现为一个或多个IC芯片、片上系统、系统级封装、或者提供有或实现硬盘驱动器控制器的微处理器。驱动控制模块126还可以包括驱动电子设备(未示出)和/或包括各种接口,诸如主机总线接口、存储介质接口、主轴接口或前置/写入器接口。
作为示例,考虑图2,其提供了硬盘驱动器118的示例配置,通常在200处示出。如图2所示,硬盘驱动器118的HDA 124包括集成的主轴和电机组件130,通过该主轴和电机组件130支撑和/或操作磁介质202的介质磁盘128。臂204可以操纵,并因此将读取/写入头132(或多个读取/写入头132)定位在介质磁盘128上的磁介质202的期望磁道206上。在各个方面,读取/写入头132可以包括具有组合或单独功能(例如,专用R/W功能)的各种数量的头元件。例如,读取/写入头132可以包括一个或多个读取器(读取头/元件)和一个写入器(写入头/元件)。在其他情况下,读取/写入头132可以包括专用写入头(元件)和一个或多个单独的附加专用读取头(元件)。可选地或另外地,尽管图2中示出了多个臂204,但是HDA 124或主轴和电机组件可以用单臂204或用于定位读取/写入头132的其他合适结构来实现。HDA124和驱动器控制模块126可以在单独的基板上,和/或作为介质驱动器的单独的PCBA单独实现。在HDA 124和驱动控制模块126之间通信的信号或数据可以通过柔性印刷电缆或其他合适的连接结构承载,诸如迹线、连接器、键合线、焊球等。
图2还包括写入到介质磁盘128的磁介质202的示例磁体208的图示。一个或多个读取/写入头132可以将磁体写入介质磁盘128的相应磁道206中,其中为每个磁道(例如,磁道206的扇区)提供扇区。出于说明的目的,顶部介质磁盘128被示出为包括磁道206,例如,在由读取/写入头132用磁体208写入之后。通常,在写入操作期间,读取/写入头132可以由前置放大器/写入器134提供的写入电流驱动,由此电信号用于产生具有相关极性的磁场和/或将具有相关极性的磁场传送到介质磁盘128。响应于磁场或写入字段的应用程序,读取/写入头132可以在介质磁盘128的磁道206的磁颗粒中形成多个磁体208。硬盘驱动器118的HDA 124可以被配置为根据任何合适的记录技术执行写入操作,例如垂直磁记录(PMR)、叠瓦式磁记录(SMR)、热辅助磁记录(HAMR)、微波辅助磁记录(MAMR)等。
如210处所示,写入头132(或组合时的读取/写入头132)可以在写入头132下方的磁介质202中写入、生成或偏振一个或多个磁体。关于写入头几何结构,假设写入头132(在物理上或等效地通过有效磁场)大约与6个磁体或6T(磁体周期或磁写入周期)相同。在该示例中并且根据基于脉冲的写入的各个方面,前置/写入器134写入具有第一极性(被遮蔽)的磁体212,其可以对应于第一位编码(例如,负转换,编码“0”,或零(0)值)。为了写入磁体212,前置放大器/写入器134向写入头132提供具有第一极性的第一写入电流脉冲,以产生第一磁场214以产生或形成磁体212。注意,第一磁场214基于写入电流的第一脉冲,不仅写入磁体212,而且写入具有相同极性的随后五个磁体216。
如在下一位写入时段(T+1)期间所示,前置/写入器134写入具有第二极性(非被遮蔽)的磁体218,其可对应于第二位编码(例如,正转换,编码“1”,或一(1)值)。为了写入磁体218,前置放大器/写入器134向写入头132提供具有第二极性的第二写入电流脉冲,以产生第二磁场220以产生或形成磁体218。本文中,注意,第二磁场220基于写入电流的第二脉冲,不仅写入磁体218,而且写入具有相同极性的随后五个磁体222。换句话说,在基于脉冲的写入的各个方面,一旦在写入头132的后沿写入第一位,则写入头已经在写入头下方的磁介质上写入六位(6T)的磁体或更长的磁体。因此,单个写入电流脉冲通常足以产生4至6位(4T-6T)长度和更短长度的磁体。因此,单个电流脉冲或写入字段足以写入4T和更短的磁体,附加的脉冲使得能够写入更长的磁体。在基于脉冲的写入的各个方面,每4T或6T提供电流脉冲或写入字段可以使得能够更有效地写入更长的磁体(诸如对于长串的1或0),或者对相邻磁道的数据具有更少的失真。
图3示出了通常在300处的读取/写通道和前置放大器的示例配置,其根据用于磁存储介质的基于脉冲的写入的一个或多个方面来实现。在该示例中,基于脉冲的写入器144可操作地与读取/写入通道142耦合,并且基于脉冲的写入电路系统136可操作地与前置放大器/写入器134(前置放大器134)耦合。尽管在图3中示出为单独的组件或电路系统,但是基于脉冲的写入器144和基于脉冲的写入电路系统136可以集成为一个组件,在硬盘驱动器118的其他组件之间分离,和/或与前置放大器134的其他微电子器件或电路系统和/或读取/写入通道142集成。
在该示例中,主机接口302向读取/写入通道142或其上包含读取/写入通道142的存储介质控制器提供写数据304或其他信息。通常,读取/写入通道142向介质驱动器的前置放大器134提供前置放大器数据306,前置放大器数据306可以包括与用于在介质上写入的数据模式相对应的信号。在基于脉冲的写入的各个方面,基于脉冲的写入器144可以改变发送到前置放大器134的前置放大器数据306,例如通过插入转换、改变位极性、插入伪位或任何类似的组合。基于脉冲的写入器144还可以生成或使得读取/写入通道生成用于前置放大器134的控制信号308。在一些情况下,基于脉冲的写入器144可以生成控制信号308以屏蔽转换,从而通过前置放大器134抑制或者防止脉冲,或者控制或提供极性的指示或极性修改的状态(例如,对于前置放大器数据306信号)。
例如,在基于脉冲的写入的一些方面中,可以通过基于脉冲的写入器144在由读取/写入通道142提供到前置放大器134的信令(前置放大器数据306)中注入两个转换来促进脉冲远离数据模式中的转换,当控制信号有效(例如,高)时,附加控制信号(控制信号308)指示前置放大器134禁止或阻止脉冲。换句话说,如果控制信号为高,则前置放大器134不产生写脉冲,这使得能够为长磁体产生多个(例如,周期性和/或具有相同极性)脉冲。例如,对于第一转换,基于脉冲的写入器144可以将控制信号308断言为高电平并且将控制信号解除断言为低电平以用于第二转换,以提供或生成与在第二转换时的先前脉冲相同极性的脉冲(例如,在磁体的开始处的脉冲)。
通常,前置放大器134或前置放大器电路系统310产生或向介质驱动器的写入头132提供写入电流,其具有对应于前置放大器数据306的极性或转换模式(修改与否)和/或用于基于脉冲的写入的控制信号308。基于由读取/写入通道142和基于脉冲的写入器144提供的数据和/或控制信号模式,前置放大器134可以产生发送到写入头132的写入电流的脉冲或改变其极性。如本文所述,前置放大器134还可以在极性变化处或附近提供过冲电流,以加速写入头的磁场变化。可替换地或另外地,前置放大器电路系统310还可以实现其他写入控制,诸如过冲电平调节、过冲持续时间、写入电流基线电平、脉冲写入转换的上升/下降速度等。
由前置放大器134产生的写入电流或如图3所示的基于脉冲的写入电流312可以被提供给用于磁介质202的相应写入头132。基于基于脉冲的电流312,写入头132可产生脉冲的磁体写入字段314,以形成对应于前置放大器数据306或对从主机接口302接收的数据进行信令或编码的任何合适形式的磁体。例如,脉冲的磁体写入字段314在前置放大器数据位的转换上发生脉冲,以在磁介质202中写入或形成具有相应的极性的相应磁体。在各个方面,前置放大器134可以引起或产生脉冲的磁体写入字段314以写入具有多个脉冲的长磁体,该多个脉冲形成或极化长磁体的相应部分(例如,多个位),诸如4T或5T部分。
在一些方面,基于脉冲的写入器144还可以实现写入电流弛豫,其可以关闭写入电流或将写入电流设置为预偏置状态(非Iw状态)。在一些情况下,基于脉冲的写入器144将朝向或靠近写入磁存储介质的长磁体的末端(例如,以相同极性写入的连续位)的写入电流或磁场(写入字段)关闭。通过这样做,可以准备读取/写入通道142和/或前置放大器134(例如,避免完全正到负写入电流摆动)以使写入电流或脉冲转换到相反极性,从而在下一个磁体上提供更快和更清洁的转换。例如,根据本文描述的各个方面,基于脉冲的写入器144可以使得前置放大器134或基于脉冲的写入电路系统136向写入头132提供弛豫的写入电流316和/或基于脉冲的写入电流312。在一些情况下,由基于脉冲的写入器144实现的写入电流弛豫或基于脉冲的写入的益处可以包括当不需要磁场时(例如,对于长磁体)不施加磁场,并且这又可以减小了磁场对在相邻数据磁道上的先前写入的数据的影响,例如减少的退化或失真。
用于磁存储介质的基于脉冲的写入技术
以下讨论描述了用于磁存储介质的基于脉冲的写入技术,其可以提高写入效率或减少相邻磁道中先前写入的数据的失真。可以使用本文描述的任何环境和实体来实现这些技术,诸如前置放大器/写入器134、基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144。这些技术包括在图4、7、9、11和13中所示的方法,每一个方法被示为由一个或多个实体执行的一组操作。
这些方法不必限于相关附图中所示的操作顺序。而是,可以重复、跳过、替换或重新排序任何操作以实现本文描述的各个方面。此外,这些方法可以全部或部分地彼此结合使用,无论是由相同实体、单独实体还是其任何组合执行。例如,利用具有注入的转换、转换掩蔽、极性控制、修改的前置放大器数据和/或写入电流弛豫的组合,可以组合所描述的方法的各方面以实现用于磁介质的基于脉冲的写入。在以下讨论的部分中,将参考图1的操作环境100、图2和/或图3的实体。这样的参考不应被视为对操作环境100、实体、配置或实现的所描述的方面的限制,而是作为各种示例之一的说明。可替换地或另外地,方法的操作还可以由参考图15的片上系统和/或图16的存储介质控制器描述的实体实现或者与其一起实现。
图4描绘了用于实现磁存储介质的基于脉冲的写入的示例方法400,包括由基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142和/或基于脉冲的写入器144执行或者与其一起执行的操作。
在402处,基于脉冲的写入器确定具有相同极性的数据位的串对应于长于阈值的磁体,该阈值与磁介质写入器相关联。阈值可以对应于或者基于磁介质写入器的写入头的几何结构,诸如近似写入头的长度或者短的一个或多个位(例如,对于5T长写入头是4T)。在一些情况下,将相同极性的多个连续位与预定阈值进行比较。如本文所述,可以基于写入头的几何结构或写入磁存储介质的磁体的几何结构来定义预定阈值。在这种情况下,预定阈值可以对应于写入头相对于磁体长度的近似长度或有效长度。例如,可以设置预定阈值以使得能够确定或检测满足或超过4到6个位周期或磁体周期(例如,4T,5T或6T)的磁体。
在404处,基于脉冲的写入器将到极性的至少一个转换插入到数据位的串中,该极性与数据位的串的极性相反。在某些情况下,基于脉冲的写入器插入成对的伪转换或位,这些转换或位有效地使磁介质写入器产生写入电流脉冲。在一些情况下,第一转换和第二转换被插入到数据位的串或表示或编码数据位的串的信号中,诸如不归零(NRZ)编码数据信号或插入前置放大器数据波形。第一转换的极性与第二转换的极性相反。例如,一对转换可以作为具有相反极性的1T或2T位被插入到位串中。可替换地或另外地,第一转换和第二转换可以是以大约一位、两位、一个磁体周期(1T)或两个磁体周期(2T)分离插入的数据位的信号中的连续转换。
可选地,在406处,基于脉冲的写入器向磁介质写入器断言控制信号。可替换地或另外地,基于脉冲的写入器可以解除断言或改变控制信号或控制线的状态,以使磁介质写入器(例如,写入器的基于脉冲的写入电路系统)根据基于的脉冲的写入的各个方面起作用,或向磁介质写入器提供指示。在一些情况下,到磁介质写入器的控制信号(或其他逻辑指示)可以有效地掩蔽插入到数据位或数据信号中的至少一个转换。在其他情况下,控制信号可以向磁介质写入器指示对应于磁体的数据位的串的极性或后续数据位的串的极性。在这种情况下,控制信号可以使磁介质写入器以与插入到数据位的串中的转换的极性相反的极性脉冲提供给写入头的写入电流。
在408处,基于脉冲的写入器向磁介质写入器发送数据位的串,该数据位的串包括在将磁体写入磁介质时使写入头脉冲的转换。在一些方面,转换或控制信号之一可以使磁介质写入器产生或向写入头提供写入电流脉冲。在磁体开始时的初始脉冲之后提供的一个或多个写入电流脉冲可以使基于脉冲的写入器能够更有效地写入长磁体或者使相邻磁道中的数据失真最小(例如,写入用基于脉冲的写入的磁道)。
可选地,在410处,基于脉冲的写入器将控制信号解除断言到磁介质写入器。在一些情况下,控制信号可以在长磁体的末端附近被解除断言,以允许写入电流在下一次转换之前松弛或稳定或者朝向相反极性脉冲。例如,基于脉冲的写入器可以确定后续数据位的至少一部分具有相同的极性并且对应于比磁介质写入器的写入头长的另一磁体。响应于即将到来的转换或另一个长磁体,可以使控制信号无效。从操作410,方法400可以返回到操作402以实现方法400的另一次迭代,或者实现基于脉冲的写入的各个方面的任何其他操作,例如在长磁体期间提供多个脉冲。
作为示例,考虑图5,其在500处示出了前置放大器数据的示例图,其包括根据基于脉冲的写入的各个方面的转换。图5的曲线图或波形包括NRZ数据502、前置放大器数据504、控制信号506和写入电流508。通常,NRZ数据502可以被提供给读取/写入通道142或由读取/写入通道142编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144改变或修改NRZ数据502以提供用于前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310的前置放大器数据504。可选地或另外地,基于脉冲的写入器144可以产生或设置控制信号506到前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310(或基于脉冲的写入电路系统136)。在各个方面,基于前置放大器数据504和/或控制信号506,前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310产生写入电流508的脉冲以形成或写入到磁存储介质的磁体。
在一些方面,NRZ数据502(或NRZ信号)可表示要在磁存储器或记录介质上编码的数字位序列或数据模式。可替代地或另外地,NRZ数据可以被实现为用于编码数据位的不归零反转(NRZi),并且可以基于读取/写入通道配置或前置放大器电路系统的极性。参考该图和其他图(例如,图6、8、10或12)中描绘的图,NRZ数据可以被示为具有矩形脉冲幅度调制的二进制信号,其具有与负(-)极性和正(+)极性相关的电平。通常,在窗口或位周期期间转换到NRZ数据502的交替电平(或不存在转换)可以表示单独的编码位。如图5所示,NRZ数据502具有在高电平(+极性)和低电平(-极性)之间交替的幅度。此外,NRZ数据502具有多个转换,因为信号上升或下降以达到交替的极性电平。作为示例,NRZ数据502可以在上升沿处表示“1”,其中信号从低电平转换为高电平。另外,NRZ数据502可以在下降沿表示“0”,其中信号从高电平下降到较低电平,其示例在图5和其他图中提供以便于参考。
NRZ数据502可以被提供给读取/写入通道142或者由读取/写入通道142生成,读取/写入通道142又将前置放大器数据504提供给前置放大器134。在一些方面,读取/写入通道142或者基于脉冲的写入器144改变或修改NRZ数据502以提供前置放大器数据504以实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入。基于前置放大器数据504、控制信号506和/或其他各种设置,前置放大器134产生或控制写入电流508。如图5所示,写入电流508可包括多个步进波,其通常以极性转换(例如,NRZ数据502的边缘)处的过冲开始。过冲幅度(OSA)可以被描述为写入电流508的显著增加(或尖峰)电平。通过由过冲幅度产生的增加的电流开始,前置放大器/写入器134可以更快地改变磁场的极性,从而确保将写入器设置为编码数据中急剧转换所需的适当状态。在初始过冲之后,写入电流508的幅度可以在磁体写入持续时间的剩余时间内稳定到更稳定的基线电流电平。这样,增加的过冲幅度可以使前置放大器/写入器134能够利用较低速度的写入头来补偿写入较高频率的数据模式。
如图5中所示,写入电流508的幅度可以选择性地设置为至少五个电平。写入电流508的图包括零电平或关状态、写入电流基线(Iw)、具有过冲幅度的写入电流(Iw+OSA)、负写入电流基线(-Iw)和具有过冲的负写入电流幅度(-Iw+OSA)。可选地或另外地,前置放大器/写入器134可以是可配置的,以提供略微正或负的预偏置电平,以帮助写入电流508的转换。例如,在基于脉冲的写入或电流弛豫的一些方面中,前置放大器/写入器134可以在预期写入电流的负脉冲的情况下从正写入电流转换为负预偏置状态(或反之亦然)。
通常,基于脉冲的写入器144、读取/写入通道142和/或前置放大器/写入器134可以确定或选择写入电流508的幅度。例如,基于脉冲的写入器144可以选择过冲幅度,用于在转换时脉冲写入电流,在写入磁体的另一部分(例如,长磁体的中间部分)时的选择基线写入电流,以及在下一个转换或脉冲到不同的极性之前,为写入电流选择关闭状态或预偏置条件(例如,对于长磁体尾端的写入电流弛豫)。基于脉冲的写入器144如何实现写入电流脉冲或控制是变化的,并且贯穿整个公开内容进行了描述。
在该示例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为将成对的伪转换插入到NRZ或NRZi数据路径中,用于各种磁体或超过写入头的几何结构的磁体(诸如5T或更长的磁体)。基于脉冲的写入器还被配置为使用控制信号506来抑制或防止该对转换的第一转换或前导转换上的脉冲。如图5中所示,基于脉冲的写入器144可以插入一对伪转换510和512以修改或改变前置放大器数据504。换句话说,5T磁体(0111110)可以被修改为或者模拟前置放大器数据504中的1T1T3T磁体。
在一些情况下,基于脉冲的写入器144还在514处断言或生成控制信号,以掩蔽前导伪转换510,使得写入电流508在516处以与在磁体开始处的先前脉冲相同的方向脉冲。换句话说,当控制信号506为高或被断言时,可以禁止或阻止前置放大器/写入器134或脉冲写入电路系统136输出写入电流的脉冲。基于脉冲的写入器144还可以在NRZ数据502中插入对应于如518、520和/或522所示的各个长磁体的伪转换。如图5中所示,基于脉冲的写入器144还断言在524、526和528处控制信号506以防止前置放大器/写入器134在前导伪转换上脉冲以提供在530、532和534处示出的写入电流脉冲。
可以通过逻辑、电路系统或由基于硬件的处理器执行的软件的任何合适组合来实现读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144,以实现基于脉冲的写入的方面。在一些情况下,可以通过表1的逻辑来实现方法400的各个方面和/或图5的信号波形,其中:
vi表示在时刻i的NRZi位
v’i表示发送到前置放大器的NRZi序列(v’i=vi+wi+wi-1,+表示XOR)
wi表示时刻i的控制信号
Pulse_3T_EN |
控制信号 |
0 |
w<sub>i</sub>=!(w<sub>i-2</sub>|w<sub>i-1</sub>|v<sub>i-1</sub>|v<sub>i</sub>|v<sub>i+1</sub>|v<sub>i+2</sub>)&(v<sub>i+3</sub>|!(v<sub>i-2</sub>|w<sub>i-3</sub>)) |
1 |
w<sub>i</sub>=!(w<sub>i-1</sub>|v<sub>i</sub>|v<sub>i+1</sub>|v<sub>i+2</sub>)&(v<sub>i+3</sub>|!(v<sub>i-1</sub>|w<sub>i-2</sub>)) |
表1:用于前置放大器数据的NRZi路径上的转换逻辑
通过如图5中所示使写入电流508发生脉冲,基于脉冲的写入器144可以更有效地在磁介质中形成磁体,或者对相邻磁道中的数据具有更小的失真。
图6在600处示出了前置放大器数据的另一示例图,其包括根据基于脉冲的写入的各个方面的转换。图6的图或波形包括NRZ数据602、前置放大器数据604、控制信号606和写入电流608。通常,NRZ数据602可以被提供给读取/写入通道142或由读取/写入通道142编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144改变或修改NRZ数据602以为前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310提供前置放大器数据604。可选地或附加地,基于脉冲的写入器144可以生成或设置控制信号606到前置放大器/写入器134或前置放大器电路310系统(或基于脉冲的写入电路系统136)。在各个方面,基于前置放大器数据604和/或控制信号606,前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310生成写入电流608的脉冲以形成或写入磁体到磁存储介质。NRZ数据602、前置放大器数据604、控制信号606和/或写入电流608中的任何一个或全部可以与参考图5所描述或基于脉冲的写入的其他方面类似地配置或实现。
在该示例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为将成对的伪转换(例如,2T反转信号)插入到NRZ或NRZi数据路径中,以用于各种磁体或超过写入头的几何结构的磁体,诸如5T或更长的磁体。基于脉冲的写入器还被配置为使用控制信号606来抑制或防止该对转换的第一或前导转换上的脉冲。如图6所示,基于脉冲的写入器144可以插入一对伪转换610和612以修改或改变前置放大器数据604。换句话说,5T磁体(0111110)可以被修改为或者模拟前置放大器数据604中的2T2T1T磁体(0110010)。
在一些情况下,基于脉冲的写入器144还在614处断言或生成控制信号以掩蔽前导伪转换610,使得写入电流608在616处以与磁体的起始处的先前脉冲相同的方向发生脉冲。换句话说,当控制信号606为高或被断言时,可以禁止或阻止前置放大器/写入器134或脉冲写入电路系统136输出写入电流的脉冲。基于脉冲的写入器144还可以在NRZ数据602中插入与相应长磁体相对应的伪转换,如618、620和/或622所示。如图6所示,基于脉冲的写入器144还在624、626和628处断言控制信号606,以防止前置放大器/写入器134在前导伪转换上发生脉冲,有效地提供在630、632和634处示出的写入电流的脉冲。
可以通过逻辑、电路系统或由基于硬件的处理器执行的软件的任何合适组合来实现读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144,以实现基于脉冲的写入的方面。在一些情况下,可以通过表2的逻辑来实现方法400的各个方面和/或图6的信号波形,其中:
vi表示时刻i的NRZi位
v’i表示发送到前置放大器的NRZi序列(v’i=vi+-wi+wi-1,+表示XOR)
wi表示时刻i的控制信号
ui表示时刻i的NRZ位(ui=ui-1+vi)
u’i表示发送到前置放大器的NRZ序列(u’i=u’i-1+v’i)
控制信号 |
w<sub>i</sub>=!(w<sub>i-1</sub>|v<sub>i</sub>|v<sub>i+1</sub>|v<sub>i+2</sub>|)&(v<sub>i+3</sub>|!(v<sub>i-1</sub>|w<sub>i-2</sub>)) |
表2:用于前置放大器数据的NRZi路径上的2T转换的逻辑
通过如图6中所示使写入电流608发生脉冲,基于脉冲的写入器144可以更有效地在磁介质中形成磁体,或者对相邻磁道中的数据具有更小的失真。
图7描绘了用于具有极性控制的基于脉冲的写入的示例方法700。方法700的操作可以由基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142和/或基于脉冲的写入器144执行或与它们一起执行。
在702处,基于脉冲的写入器确定具有相同极性的数据位的串对应于与磁介质写入器相关联的阈值。阈值可以对应于或者基于磁介质写入器的写入头的几何结构,诸如大约写入头的长度或者短一位或多位(例如,针对5T长写入头的4T)。在一些情况下,将相同极性的多个连续位与预定义阈值进行比较。如本文所述,可以基于写入头的几何结构或写入到磁存储介质的磁体的几何结构来定义预定义阈值。在这种情况下,预定义阈值可以对应于相对于磁体长度的写入头的近似长度或有效长度。例如,可以设置预定义阈值以使得能够确定或检测满足或超过四位到六位的周期或磁体周期(例如,4T、5T或6T)的磁体。
在704处,响应于该确定,基于脉冲的写入器断言去往磁介质写入器的信号,该信号指示磁体对应的数据信号的极性状态。在一些情况下,被断言去往磁介质写入器(例如,前置放大器/写入器134和/或写入头132)的控制信号使得能够对磁介质写入器进行极性控制或管理。例如,使用控制信号进行极性控制可以使基于脉冲的写入器能够在编码数据位中的伪转换被处理之前改变磁介质写入器的极性。可替换地或附加地,控制信号可以改变注入到编码数据位信号中的每个伪转换的极性或者可以与注入到编码数据位信号中的每个伪转换一起改变极性。
在706处,基于脉冲的写入器基于数据信号的先前转换和所指示的极性状态而将转换插入到数据信号中。例如,如果控制信号处于相同状态,则可以插入具有相反极性的转换。或者,如果控制信号自上次转换以来已经改变,则可以以与先前或在前的转换相同的极性注入伪转换。在一些情况下,基于脉冲的写入器可以每长磁体的4T插入一个伪转换,并且可选的是每3T。在其他情况下,如果下一位或样本是位模式的另一转换,则选项可以使得能够在1T处插入伪转换。可替换地或附加地,对于多个1T转换,可以实现更短的脉冲(例如,小于1T),或者可以向前置放大器提供另一控制信号以指示其是否在NRZi数据信号的上升沿或下降沿上发生脉冲。
在708处,基于脉冲的写入器向磁介质写入器(并且在信号被断言时)传送包括转换的数据信号以在写入磁体的同时使得写入头发生脉冲。在一些方面,结合极性控制信号的转变之一可以使磁介质写入器向写入头生成或提供写入电流的脉冲。在磁体开始时的初始脉冲之后提供的写入电流的一个或多个脉冲可以使基于脉冲的写入器能够更有效地写入长磁体或者使相邻磁道中的数据失真最小。从操作708,方法700可以返回到操作702以实现方法700的另一次迭代,或者返回到任何其他操作以实现基于脉冲的写入的方面,诸如在长磁体期间提供多个脉冲。
作为示例,考虑图8,其示出了根据一个或多个方面的前置放大器数据和用于极性控制的控制信号的示例图。图8的图或波形包括NRZ数据802、前置放大器数据804、控制信号806和写入电流808。通常,NRZ数据802(或NRZi数据)可以被提供给读取/写入通道142或者由读取/写入通道142进行编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144改变或修改(例如,反转)NRZ数据802,以为前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310提供前置放大器数据804。可替换地或附加地,基于脉冲的写入器144可以生成或设置控制信号806到前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310(或基于脉冲的写入电路系统136)。在各个方面,基于前置放大器数据804和/或控制信号806,前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310生成写入电流808的脉冲以形成或写入磁体到磁存储介质。NRZ数据802、前置放大器数据804、控制信号806和/或写入电流808中的任何一个或全部可以与参考图5描述的或者基于脉冲的写入的其他方面类似地配置或实现。
在该示例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为每长磁体的4T插入伪转换,并且可选的是每3T,以用于超过写入头的几何结构的磁体。基于脉冲的写入器还被配置为使用控制信号806来指示或控制前置放大器/写入器134处的极性。如图8所示,基于脉冲的写入器144可以在810处断言控制信号以在伪转变812发生之前改变极性,并且NRZ数据在814处被反转。如图8所示,伪转换812有效地在816处提供具有与先前转换相同极性的写入电流的脉冲。在818处,基于脉冲的写入器144在820处的另一伪转换之前再次改变极性,以在822处提供写入电流的另一脉冲。这里,注意NRZ数据极性再次反转,由此前置放大器数据804在824处具有相同极性。结束本示例,基于脉冲的写入器144在826处再次改变极性,以启用另一伪转换828,其在830处生成写入电流的脉冲。
可以通过由逻辑、电路系统或基于硬件的处理器执行的软件的任何合适组合来实现读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144,以实现基于脉冲的写入的方面。在一些情况下,可以通过表3的逻辑来实现方法700的各个方面和/或图8的信号波形,其中:
设vi表示NRZ位转换,设v’i表示发送到前置放大器的转换序列,并且设pi表示控制信号极性切换
设t表示PULSE_3T_EN的值:一位寄存器使能每3T发生脉冲,而不是每4T发生脉冲
设G表示PULSE_GAP_DIS[0]一位寄存器以在即将发生转换的情况下尽早禁用1T脉冲
当PULSE_EN=1时,控制信号将基于下表中的pi进行转换
vi表示在时刻i的NRZi位
v’i表示发送到前置放大器的NRZi序列(v’i=v’i+pi+表示XOR)
pi表示时刻i的极性切换信号(wi=wi-1+pi,+表示XOR)
表3:具有极性控制的脉冲写入的逻辑
通过如图8中所示使写入电流808发生脉冲,基于脉冲的写入器144可以更有效地在磁介质中形成磁体,或者对相邻磁道中的数据具有更少的失真。
图9描绘了用于基于控制信号的基于脉冲的写入的示例方法900。方法900的操作可以由基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142和/或基于脉冲的写入器144来执行或与它们一起执行。
在902处,基于脉冲的写入器确定具有相同极性的数据位的串对应于与磁介质写入器相关联的阈值。阈值可以对应于或者基于磁介质写入器的写入头的几何结构,诸如大约写入头的长度或者短一位或多位(例如,针对5T长写入头的4T)。在一些情况下,将相同极性的多个连续位与预定义阈值进行比较。如本文所述,可以基于写入头的几何结构或写入磁存储介质的磁体的几何结构来定义预定义阈值。
在904处,响应于确定,基于脉冲的写入器生成用于提供写入电流脉冲的信号。在一些方面,基于脉冲的写入器针对长磁体以4T或类似间隔来使控制信号发生脉冲。基于脉冲的写入器可以被配置为针对最后的脉冲更早发生脉冲,使得最后的脉冲在下一次转换到不同极性之前至少2-3T发生。可替换地或附加地,前置放大器/写入器可以被配置为跟踪极性,诸如以确保控制信号引起正被写入的磁体的先前或相同转换的附加脉冲。
在906处,基于脉冲的写入器经由磁介质写入器、基于信号和写入电流的先前脉冲的极性来使写入电流发生脉冲。通常,控制信号可以用于指示何时需要附加或额外脉冲来写入长磁体的另一部分。响应于控制信号,前置放大器/写入器可以基于控制信号和编码数据的先前转换的极性来使写入电流发生脉冲以生成额外脉冲。从操作906,方法900可以返回到操作902以实现方法900的另一次迭代,或者到任何其他操作(906)以实现基于脉冲的写入的方面,诸如为长磁体提供多个脉冲。
作为示例,考虑图10,其在1000处示出了根据基于脉冲的写入的各个方面的用于基于脉冲的写入的控制信号的示例图。图10的图或波形包括NRZ数据1002、控制信号1004和写入电流1006。通常,NRZ数据1002(或NRZi数据)可以被提供给读取/写入通道142或由读取/写入通道142进行编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144可以生成或设置控制信号1004到前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310(或基于脉冲的写入电路系统136)以引起或触发写入电流的脉冲。NRZ数据1002、控制信号1004和/或写入电流1006中的任何一个或全部可以参考图5所描述或基于脉冲的写入的其他方面类似地配置或实现。
在该实例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为使用控制信号1004,以便针对超过写入头的几何结构的磁体以4T间隔使写入电流1006发生脉冲。如图10所示,对于与相应长磁体相对应的数据,基于脉冲的写入器144可以在1008、1010、1012和/或1014处断言控制信号1004,以引起或触发写入电流1006中的脉冲。结束本示例,并且根据由基于脉冲的写入器提供的控制信号1004,前置放大器/写入器在1016、1018、1020和1022处生成写入电流1006的脉冲。
图11描绘了用于弛豫磁介质写入器的写入电流的示例方法1100。方法1100的操作可以由基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142和/或基于脉冲的写入器144执行或与它们一起执行。
在1102处,基于脉冲的写入器确定具有相同极性的数据位的串对应于与磁介质写入器相关联的阈值(例如,写入头的长度)。阈值可以对应于或者基于磁介质写入器的写入头的几何结构,例如大约写入头的长度或者短一位或多位(例如,针对5T长写入头的4T)。在一些情况下,将相同极性的多个连续位与预定义阈值进行比较。可替换地或附加地,可以基于写入头的几何结构或写入磁存储介质的磁体的几何结构来定义预定义阈值。
在1104处,响应于该确定,基于脉冲的写入器断言用于扩展针对磁体中的至少一部分磁体的写入电流的脉冲的信号。可替换地或附加地,该信号可以用于将写入电流从过冲幅度弛豫到基线写入电流或者弛豫到关闭状态或预偏置电压以转换到相反极性。在一些方面,信号(诸如提供给前置放大器/写入器的控制信号)被用于直接控制或影响写入电流。控制信号可以在长磁体的开始处被断言,并且在转换到下一个极性之前在预定义的持续时间处被解除断言。
在1106处,基于脉冲的写入器经由磁介质写入器、基于信号以及磁体的长度来维持写入电流中的至少一部分。例如,基于所断言的控制信号,磁介质写入器可以将写入电流从过冲电平弛豫到基线写入电平。可替换地或附加地,响应于控制信号的解除断言,磁介质写入器可以预先将写入电流弛豫到关闭状态(例如,从正电平)或预偏置状态(例如,小于0)以转换到相反极性(例如,负极性)。
可选地,在1108处,基于脉冲的写入器基于磁体的长度而对信号解除断言,以使写入电流在下一个脉冲转换之前停止。如上所述,可以基于即将到来的去往相反极性的转换来使控制信号解除断言。通过这样做,可以减少下一转换处的写入电流的整体摆动,从而使磁介质写入器能够更快或更清晰地转换。
作为示例,考虑图12,其在1200处示出了根据一个或多个方面的用于弛豫写入电流的控制信号的示例图。图12的图或波形包括NRZ数据1202、控制信号1204和写入电流1206。通常,NRZ数据1202(或NRZi数据)可以被提供给读取/写入通道142或由读取/写入通道142进行编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144可以生成或设置控制信号1204到前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310(或基于脉冲的写入电路系统136)。在各个方面,基于控制信号1204,前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310弛豫写入电流1206,诸如在形成或写入长磁体时。NRZ数据1202、控制信号1204和/或写入电流1206中的任何一个或全部可以与参考图5所描述或基于脉冲的写入的其他方面类似地配置或实现。
在该示例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为直接控制写入电流,诸如以支持两电平的写入电流或电流弛豫。通常,基于脉冲的写入器144可以在磁体的开始处断言控制信号1204,并且在另一磁体的转换之前大约4T对控制线1204解除断言。换句话说,控制信号1204可以针对长磁体发生脉冲并且在磁体的尾端附近弛豫到(相同极性的)较低写入电流、关闭状态或预偏置设置。
如图12所示,基于脉冲的写入器144可以在1208处断言控制信号以将写入电流1006弛豫到基线电平,然后在1210(转换之前约4T)使控制线解除断言,以允许写入电流达到约0或关闭状态。通过这样做,写入电流可以基于要写入的下一个磁体的极性清晰地或快速地转换。类似地,根据电流弛豫的方面,控制信号1204也可以在1216、1218和/或1220处被解除断言。如图12所示,这使写入电流在1222、1224和1226处弛豫到基线电流,同时长磁体中的至少一部分被写入,然后进一步弛豫到大约0或即将到来的转换的相反极性的预偏置状态。
读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144可以通过由逻辑、电路系统或基于硬件的处理器执行的软件的任何合适组合来实现,以实现基于脉冲的写入的方面。在一些情况下,方法1100的各个方面和/或图12的信号波形可以通过等式1和2的逻辑来实现,其中:
控制信号在下一转换之前3T下降:
wi=!(vi+3|vi+2|vi+1)
等式1:3T提前转换的控制信号
控制信号在下一次转换之前4T下降:
wi=!(vi+4|vi+3|vi+2|vi+1)
等式2:4T提前转换的控制信号
由以下项提供寄存器支持:
3T_RELAX_EN:一位寄存器强迫控制信号在弛豫模式下工作
其中3T_RELAX_EN=1时,控制信号在下一转换之前3T下降
图13描绘了用于弛豫写入电流的示例性方法1300,其中转换被插入前置放大器数据中。方法1300的操作可以由基于脉冲的写入电路系统136、读取/写入通道142和/或基于脉冲的写入器144执行或与它们一起执行。
在1302处,基于脉冲的写入器确定磁体的长度满足或超过与磁介质写入器的写入头相关联的预定义阈值。可以基于写入头的几何结构相对于与该写入头相关联的磁存储介质中的磁体的位大小来配置预定义阈值。例如,预定义阈值可以用于检测或确定:磁体比磁介质写入器的写入头更长,并且可以是用于电流弛豫的候选磁体。
在1304处,基于脉冲的写入器响应于该确定而断言去往磁介质写入器的信号,以防止写入电流的脉冲。在一些方面,信号是控制信号,其可以用于掩蔽可用于实现电流弛豫的转换。换句话说,当控制信号被断言时,磁介质写入器(例如,前置放大器/写入器)可以不响应于数据信号或波形的转换而改变或输出写入电流的脉冲。可替换地或附加地,磁介质写入器可以被配置为将写入电流设置为基线电平、关闭状态(0)或相反极性的预偏置电平。
在1306处,基于脉冲的写入器基于磁体的长度将至少一个转换插入到磁体对应的数据信号中。在一些情况下,可以将成对的伪转换或者反转信号插入数据信号或数据波形中。转换或反转信号可以在下一转换之前以预定义间隔或持续时间插入,诸如在数据对应的磁体结束之前的4T或6T。
在1308处,基于脉冲的写入器在信号被断言时向磁介质写入器传送包括转换的数据信号,以有效地使写入电流在下一脉冲转换之前能够减小。如所指出的,可以基于即将到来的去往相反极性的转换来插入伪转换,以允许写入电流从过冲电流弛豫到基线电流、零电流或相反极性的预偏置电流。通过这样做,可以减少下一转换处的写入电流的整体摆动,从而使磁介质写入器能够更快或更清晰地转换。
作为示例,考虑图14,其在1400处示出了根据电流弛豫的一个或多个方面的包括转换的前置放大器数据的示例图。图14的图或波形包括NRZ数据1402、前置放大器数据1404、控制信号1406和写入电流1408。通常,NRZ数据1402(或NRZi数据)可以被提供给读取/写入通道142或由读取/写入通道142进行编码。在一些方面,基于脉冲的写入器144改变或修改(例如,反转)NRZ数据1402,以为前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310提供前置放大器数据1404。可替换地或附加地,基于脉冲的写入器144可以生成或设置控制信号1406到前置放大器/写入器134或前置放大器电路310系统(或基于脉冲的写入电路系统136)。在各个方面,基于前置放大器数据1404和/或控制信号1406,前置放大器/写入器134或前置放大器电路系统310将写入电流1408从过冲电平(或其他初始值或最大值)弛豫到较低的写入电流、关闭状态或预偏置电流。NRZ数据1402、前置放大器数据1404、控制信号1406和/或写入电流1408中的任何一个或全部可以与参考图5所描述或基于脉冲的写入的其他方面类似地配置或实现。
在该示例中,读取/写入通道142的基于脉冲的写入器144可以被配置为在磁体结束之前4T插入成对的伪转换或反转信号。在一些方面,这可以有效地禁用或减少写入电流1408,而不在写入电流中生成额外脉冲。这样,基于脉冲的写入和电流弛豫的组合方面可以利用在读取/写入通道与介质驱动器的前置放大器/写入器之间共享的多个控制信号或寄存器来实现。在该示例中,基于脉冲的写入器144还被配置为使用或生成控制信号以掩蔽两个伪转换,其中如果控制信号为高,则前置放大器/写入器不输出用于该转换的写入脉冲。相反,前置放大器/写入器可以将写入电流设置为0或另一可编程或预定义值。例如,基于脉冲的写入器可以在1410处断言控制信号1406并且在1412处插入伪转换,使得5T磁体(0111110)变为1T1T3T(0101110),如图14所示。可替换地,一对伪转换可以间隔或分开大约2T,从而提供变为2T2T1T(0110010)的5T磁铁。如图14所示,这些转换有效地使写入电流1408在1414处弛豫到基线写入电流,并且在1416处弛豫到零或关闭状态。类似地,基于脉冲的写入器可以在1418、1420和/或1422处断言控制线1406,以掩蔽在1424、1426和1428处插入的成对的伪转换。响应于这些被掩蔽的转换,前置放大器/写入器可以弛豫写入电流1408,如在1430、1432和1434处所示。通过这样做,可以减少下一转换时写入电流的整体摆动,从而实现磁介质写入器的更快或更清晰的转换。
读取/写入通道142或基于脉冲的写入器144可以通过逻辑、电路系统或由基于硬件的处理器执行的软件的任何合适组合来实现,以实现基于脉冲的写入的方面。在一些情况下,可以通过表4的逻辑来实现方法1300的各个方面和/或图14的信号波形,其中:
控制信号将基于下表中的pi和pi-1而为高
vi表示在时刻i的NRZi位
v’i表示发送到前置放大器的NRZi序列
(v′i=vi+pi+pi-1,+表示XOR)
pi表示时刻i的极性切换信号(wi=pi+pi-1,+表示XOR)
表4:具有伪位的电流弛豫的逻辑
通过如图14所示使写入电流1408发生脉冲和/或弛豫写入电流1408,基于脉冲的写入器144可以更有效地在磁介质中形成磁体,或者对相邻磁道中的数据具有更小的失真。
片上系统
图15示出了示例性片上系统(SoC)1500,其可以实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入的各个方面。SoC 1500可以在任何合适的设备中实现,例如智能电话、上网本、平板电脑、接入点、附网存储、相机、智能电器、打印机、机顶盒、服务器、固态驱动器(SSD)、磁带驱动器、硬盘驱动器(HDD)、存储驱动器阵列、存储器模块、存储介质控制器、存储介质接口、磁头-磁盘组件、磁介质前置放大器、汽车计算系统或任何其他合适类型的设备(例如,本文所述的其他设备)。尽管参考SoC进行了描述,但是图15的实体也可以实现为其他类型的集成电路或嵌入式系统,诸如专用集成电路(ASIC)、存储器控制器、存储控制器、通信控制器、专用标准产品(ASSP)、数字信号处理器(DSP)、可编程SoC(PSoC)、系统级封装(SiP)或现场可编程门阵列(FPGA)。
SoC 1500可以与电子电路系统、微处理器、存储器、输入-输出(I/O)控制逻辑、通信接口、固件和/或可用于提供计算设备或磁存储系统的功能的软件集成在一起,诸如本文描述的任何设备或组件(例如,硬盘驱动器)。SoC 1500还可以包括集成数据总线或互连结构(未示出),其耦合SoC的各种组件以用于组件之间的数据通信或路由。可以通过外部端口、并行数据接口、串行数据接口、外围组件接口或任何其他合适的数据接口来外露或访问SoC 1500的集成数据总线、互连结构或其他组件。例如,SoC 1500的组件可以通过外部接口或片外数据接口访问或控制外部存储介质或磁写入电路系统。
在该示例中,示出了具有各种组件的SoC 1500,这些组件包括输入-输出(I/O)控制逻辑1502和基于硬件的处理器1504(处理器1504),诸如微处理器、处理器内核、应用处理器、DSP等。SoC 1500还包括存储器1506,其可以包括RAM、SRAM、DRAM、非易失性存储器、ROM、一次性可编程(OTP)存储器、多次可编程(MTP)存储器、闪存和/或其他合适的电子数据存储中的任何类型和/或组合。在一些方面,处理器1504和存储在存储器1506上的代码(例如,固件)被实现为存储介质控制器或作为存储介质接口的一部分,以为磁存储介质提供与基于脉冲的写入相关联的各种功能。在本公开的上下文中,存储器1506经由非暂时性信号来存储数据、代码、指令或其他信息,并且不包括载波或瞬态信号。可替换地或附加地,SoC 1500可以包括用于访问诸如磁存储器或固态存储器(例如,闪存或NAND存储器)的附加的或可扩展的片外存储介质的数据接口(未示出)。
SoC 1500还可以包括固件1508、应用程序、程序、软件和/或操作系统,其可以体现为在存储器1506上维持的处理器可执行指令,以用于由处理器1504执行来实现SoC 1500的功能。SoC 1500还可以包括其他通信接口,诸如用于控制或与本地片上(未示出)或片外通信收发器的组件进行通信的收发器接口。可替换地或附加地,收发器接口还可以包括或实现信号接口以在片外通信射频(RF)、中频(IF)或基带频率信号,从而促进通过收发器、物理层收发器(PHY)或者耦合到SoC 1500的介质访问控制器(MAC)的有线或无线通信。例如,SoC1500可以包括收发器接口,其被配置为允许通过有线或无线网络进行存储,诸如提供具有基于脉冲的写入特征的附网存储(NAS)设备。
SoC 1500还包括读取/写入通道142和基于脉冲的写入器144,其可以如图所示单独实现或与存储组件或数据接口组合。可替换地或附加地,SoC 1500可以包括到磁介质盘驱动器的前置放大器和主轴/电机组件的接口。如本文所述,基于脉冲的写入器144可以将转换插入到前置放大器数据中、改变位的极性、管理控制信号(例如,用于掩蔽)、弛豫写入电流、配置各个位或电流阈值、或者它们的任何组合,以实现磁存储介质的基于脉冲的写入的方面。如参考本文呈现的各个方面所描述的,这些实体中的任何实体可以体现为不同的或组合的组件。参考图1的环境100的相应组件或实体或者图2和/或图3中所示的相应配置来描述这些组件和/或实体的示例或对应的功能。基于脉冲的写入器144的整体或部分可以被实现为数字逻辑、电路系统和/或由存储器1506维持并由处理器1504执行的处理器可执行指令,以为磁存储介质实现基于脉冲的写入的各个方面或特征。
SoC 1500还包括读取/写入通道142和基于脉冲的写入器144,其可以如图所示单独实现或与存储组件或数据接口组合。可替换地或附加地,SoC 1500可以包括到磁介质盘驱动器的前置放大器和主轴/电机组件的接口。如本文所述,基于脉冲的写入器144可以将转换插入到前置放大器数据中、改变位的极性、管理控制信号(例如,用于掩蔽)、弛豫写入电流、配置各个位或电流阈值、或者它们的任何组合,以为磁存储介质实现基于脉冲的写入的方面。如参考本文呈现的各个方面所描述的,这些实体中的任何实体可以体现为不同的或组合的组件。参考图1的环境100的相应组件或实体或图2和/或图3中所示的相应配置来描述这些组件和/或实体的示例或对应的功能。基于脉冲的写入器144的整体或部分可以被实现为数字逻辑、电路系统和/或由存储器1506维持并由处理器1504执行的处理器可执行指令,以实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入的各个方面或特征。
基于脉冲的写入器144可以独立地实现或者与任何合适的组件或电路系统组合实现,以实现本文描述的方面。例如,基于脉冲的写入器可以实现为DSP、处理器/存储桥、I/O桥、图形处理单元、存储器控制器、存储控制器、算术逻辑单元(ALU)等的一部分。基于脉冲的写入器144还可以与SoC 1500的其他实体集成地提供,诸如与SoC 1500的处理器1504、存储器1506、存储介质接口或固件1508集成。可替换地或附加地,基于脉冲的写入器144和/或SoC 1500的其他组件可以实现为硬件、固件、固定逻辑电路系统或其任何组合。
作为另一示例,考虑图16,其示出了根据用于磁存储介质的基于脉冲的写入的一个或多个方面的示例存储介质控制器1600。通常,存储介质控制器1600使计算设备102能够访问磁存储介质的内容,诸如操作系统、应用程序或用于应用程序或其他服务的数据。存储介质控制器还可以向与控制器相关联的磁存储介质写入计算设备102的数据以及从该磁存储介质读取计算设备102的数据。
在各个方面,存储介质控制器1600或其组件的任何组合可以实现为存储驱动控制器(例如,HDD控制器或HDD芯片组)、存储介质控制器、NAS控制器、存储介质接口、存储介质端点、存储介质目标、或用于磁存储介质、固态存储介质等的存储聚合控制器(例如,混合SSD/HDD存储系统)。在一些情况下,存储介质控制器1600与SoC 1500的组件(如参考图15所描述的)类似地实现或者与SoC 1500的组件一起实现。换句话说,SoC 1500的实例可以被配置为存储介质控制器,诸如存储介质控制器1600,以管理磁存储介质。在该示例中,存储介质控制器1600包括输入-输出(I/O)控制逻辑1602和处理器1604,诸如微处理器、微控制器、处理器内核、应用处理器、DSP等。存储介质控制器还包括主机接口1606(例如,SATA、PCIe、NVMe或Fabric接口)和存储介质接口1608(例如,磁介质接口或磁头-磁盘组件(HDA)接口),其允许分别访问主机系统(或结构)和存储介质。在该示例中,存储介质接口包括主轴接口1610和前置放大器接口1612的单独实例,以便能够与介质驱动器的磁头-磁盘组件通信。
在一些方面,存储介质控制器1600在管理或启用对耦合到存储介质接口1608的存储介质的访问时实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入的方面。存储介质控制器1600可以经由主机接口1606为主机系统提供存储接口,通过主机接口1606从主机系统接收存储访问命令,诸如写入磁存储介质的数据。如图16所示,存储介质控制器1600还可以包括伺服控制单元140、读取/写入通道142和基于脉冲的写入器144。伺服控制单元140可操作地耦合到主轴接口1610并且可以为磁介质驱动器提供主轴或音圈控制。在该示例中,读取/写入通道142和基于脉冲的写入器144可操作地耦合到前置放大器接口1612,并且可以将前置放大器数据(例如,修改的NRZ位模式或波形)和/或脉冲写入控制信号提供到介质驱动器的前置放大器电路系统(或前置放大器的基于脉冲的写入电路系统)。在一些方面,处理器1604和存储介质控制器1600的固件或逻辑被实现以提供与用于磁存储介质的基于脉冲的写入相关联的各种数据写入或处理功能。
存储介质控制器1600的基于脉冲的写入器144可以如图所示单独实现或者与处理器1604、读取/写入通道142或存储介质接口1608组合。根据各个方面,基于脉冲的写入器144可以将转换插入到前置放大器数据中、改变位的极性、管理控制信号(例如,用于掩蔽)、弛豫写入电流、配置各个位或电流阈值、或者它们的任何组合。参考图1的环境100的相应组件或实体或图2和/或图3中所示的相应配置来描述这些组件和/或实体的示例或对应的功能。基于脉冲的写入器144可以整体地或部分地实现为由控制器的存储器维持并由处理器1604执行的处理器可执行指令,以实现用于磁存储介质的基于脉冲的写入的各个方面和/或特征。
尽管用结构特征和/或方法操作专用的语言描述了本主题,但是应当理解,所附权利要求书中定义的主题不必限于本文所描述的具体示例、特征或操作,包括执行它们的顺序。