CN112053706B - 磁盘装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供磁盘装置。实施方式提供能够高效地写入数据的磁盘装置。实施方式涉及的磁盘装置具备：盘；头，其对所述盘写入数据，从所述盘读取数据；以及控制器，其将所述盘区分为所述头相对于所述盘的圆周方向的斜交角在第1角度以内变化的第1区域和所述斜交角在从比所述第1角度大的第2角度到比所述第1角度以及所述第2角度大的第3角度变化的第2区域，所述盘的所述第2区域与所述第1区域相比热稳定性高。

Description

磁盘装置
本申请是申请日为2018年7月26日、申请号为201810831962.X、发明名称为“磁盘装置”的中国专利申请的分案申请。
本申请享受以日本专利申请2018-55356号(申请日：2018年3月22日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及磁盘装置。
背景技术
磁盘装置具备将安装于前端的头定位于盘上的目标位置的致动器。磁盘装置通常构成为，头相对于盘的圆周方向的斜交(skew)角在预定角度范围内变化。为了提高随机存取(access，访问)性能，考虑具备比通常致动器短的致动器(以下，称为短致动器)的磁盘装置。短致动器所产生的头的斜交角的范围比通常致动器所产生的头的斜交角的范围大。因此，具备短致动器的磁盘装置将盘的记录区域区分为能够保证数据的记录品质的区域和无法保证数据的记录品质的区域。
发明内容
本发明的实施方式提供能够高效地写入数据的磁盘装置。
本实施方式涉及的磁盘装置具备：盘；头，其对所述盘写入数据，从所述盘读取数据；致动器，其将所述头定位于所述盘；以及控制器，其将所述盘区分为通过所述致动器而使所述头相对于所述盘的圆周方向的斜交角在第1角度以内变化的第1区域和通过所述致动器而使所述斜交角在从比所述第1角度大的第2角度到比所述第1角度以及所述第2角度大的第3角度变化的第2区域。
附图说明
图1是示出第1实施方式涉及的磁盘装置的结构的一例的示意图。
图2是示意地示出盘的一例的俯视图。
图3是示出盘的半径位置与斜交角的关系的一例的图。
图4是示出以各斜交角写入到盘的磁化图案的一例的图。
图5是示出以各斜交角写入到盘的磁化图案的一例的图。
图6是示出盘的各区域中的轨道的一例的图。
图7是示出在第2数据区域中呈螺旋状配置的轨道的一部分的一例的图。
图8是示出在第2数据区域中以轨道角度呈螺旋状配置的轨道的一例的图。
图9是示出在第2数据区域中以轨道角度呈螺旋状配置的轨道的一例的图。
图10是示出在第2数据区域中以轨道角度呈螺旋状写入轨道的情况下的半径位置和头相对于轨道方向的角度的关系的一例的图。
图11是示出在第2数据区域中以与斜交角相应地变化的轨道角度配置的轨道的一部分的一例的图。
图12是示出在第2数据区域中以与斜交角度相应地变化的轨道角度呈螺旋状配置的轨道的一例的图。
图13是示出在第2数据区域中以与斜交角相应地变化的轨道角度θtd呈螺旋状配置的轨道的一例的图。
图14是示出与斜交角相应地变化的轨道角度的一例的图。
图15是示出在第2数据区域中以与斜交角相应地变化的轨道角度呈螺旋状写入轨道的情况下的半径位置和相对于轨道方向的差角度的关系的一例的图。
图16是示出第1实施方式涉及的LBA的一例的图。
图17是示出第1实施方式涉及的命令处理的一例的图。
图18是示出第1实施方式涉及的轨道角度的决定方法的一例的流程图。
图19是示出磁盘装置的定位控制系统的一例的框图。
图20是示出变形例1涉及的第2数据区域中的头的定位控制方法的一例的流程图。
图21是示意地示出变形例2涉及的盘的结构的一例的剖视图。
图22是示出变形例2涉及的盘的厚度的变化的一例的图。
图23是示出第2实施方式涉及的磁盘装置的结构的一例的示意图。
图24是示出第2实施方式涉及的LBA的一例的图。
图25是示出第2实施方式涉及的命令处理的一例的图。
图26是示出第2实施方式涉及的命令处理的一例的图。
图27是示出第2实施方式涉及的命令处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，附图仅是一例，不限定发明的范围。
(第1实施方式)
图1是示出第1实施方式涉及的磁盘装置1的结构的一例的示意图。
磁盘装置1具备：壳体HS、头盘组件(HDA)10、驱动器IC20、头放大器集成电路(以下，头放大器IC或者前置放大器)30、易失性存储器70、缓冲存储器(缓冲器)80、非易失性存储器90、作为单芯片的集成电路的系统控制器130。另外，磁盘装置1与主机系统(以下，简称为主机)100连接。图1中示出HDA10的剖面。
HDA10具有磁盘(以下，称为盘)DK、以主轴12为中心使盘DK旋转的主轴马达(以下，称为SPM)13、搭载有头HD的臂AM以及音圈马达(以下，称为VCM)14。SPM13以及VCM14固定于壳体HS。盘DK安装于主轴12，通过SPM13的驱动而旋转。头HD与盘DK相对向。臂AM以及VCM14构成致动器AC。致动器AC通过绕旋转轴进行旋转而将安装于臂AM的前端的头HD定位于盘DK的预定位置。本实施方式涉及的致动器AC的臂13例如构成为比通常致动器的臂短。以下，也存在将本实施方式涉及的致动器AC称为短致动器AC的情况。通过这样使臂AM比通常致动器的臂短，致动器AC的惯性变小，能够使头HD高速地移动。盘DK以及头HD也可以分别设置至少2个以上。
图2是示意地示出头HD相对于盘DK的配置的一例的俯视图。图中的第1方向X、第2方向Y以及第3方向Z相互正交，也可以以正交以外的状态交叉。将朝向表示第3方向Z的箭头的前端的方向称为上方(或者，简称为上)，将从表示第3方向Z的箭头的前端朝向相反的方向称为下方(或者，简称为下)。以下，将与盘DK的半径方向正交的方向称为圆周方向。在半径方向上，将主轴12侧的方向称为内侧(或者，内方向)，将内侧(内方向)的相反方向称为外侧(外方向)。图2中示出了圆周方向上的盘DK的旋转方向。此外，旋转方向也可以是逆方向。另外，图2中示出了头HD相对于圆周方向(或者旋转方向)的角度(以下，称为斜交角、偏航(Yaw)角或者方位角)θs。关于斜交角θs，将朝向内方向的角度设为正值，将朝向外方向的角度设为负值。此外，也可以是，关于斜交角θs，将朝向内方向的角度设为负值，将朝向外方向的角度设为正值。
盘DK，在其能够写入数据的区域分配有能够由用户利用的用户数据区域UA和写入系统管理所需的信息(以下，称为系统信息)的系统区(英文：system area)SA。在图2所示的例子中，用户数据区域UA是盘DK的从半径方向上的位置(以下，称为半径位置)IMP到半径位置OBP的区域。半径位置IMP相当于盘DK的最内周的半径位置。系统区SA是从半径位置OMP到半径位置OBP的区域。半径位置OMP相当于盘DK的最外周的半径位置。此外，也可以不分配系统区SA。用户数据区域UA被区分为第1数据区域UA1和第2数据区域UA2。第1数据区域UA1是从半径位置OBP到半径位置IBP的区域。半径位置OBP相当于系统区SA与第1数据区域UA1的边界。第1数据区域UA1能够由用户利用，写入有存取频度高的数据(以下，称为高存取数据)。也存在将高存取数据称为热数据(英文：hot data)的情况。高存取数据例如包含用户数据(以下，也存在称为第1用户数据的情况)等。在此，“存取”作为包含“向盘DK写入数据”和“从盘DK读取数据”这双方的意思的术语来使用。另外，“存取频度”表示在预定时间内进行存取(读取/写入)的次数多(存取频度高)、少(存取频度低)。第2数据区域UA2是从半径位置IBP到半径位置IMP的区域。半径位置IBP相当于第1数据区域UA1与第2数据区域UA2的边界。第2数据区域UA2能够由用户利用，被写入与高存取数据相比优先级低或者存取频度低的数据(以下，称为低存取数据)。也存在将低存取数据称为冷数据(英文：cold data)的情况。低存取数据包含比第1用户数据的优先级低或者存取频度低的用户数据(以下，也存在称为第2用户数据的情况)、系统信息以及介质高速缓存(MC)数据等。
头HD将滑块作为主体，具备以与盘DK对向的方式安装于该滑块的写入头WH和读取头RH。写入头WH在盘DK上写入数据。读取头RH读取盘DK上的数据轨道所记录的数据。头HD例如通过短致动器AC绕轴承BR旋转而定位于盘DK上的预定半径方向的位置(以下，称为半径位置)。在图2所示的例子中，在通过短致动器AC在用户数据区域UA执行写入处理或者读取处理的情况下，头HD被定位于从半径位置OBP到半径位置IMP的区域内的预定半径位置。如图2所示，在被定位于盘DK的预定半径位置的情况下，头HD相对于圆周方向(旋转方向)以预定斜交角θs倾斜。在图2所示的例子中，在通过短致动器AC将头HD定位于半径位置P0的情况下，头HD的斜交角θs为0°。在通过短致动器AC将头HD定位于比半径位置P0靠内方向的半径位置IP0的情况下，头HD的斜交角θs成为正值的角度。在通过短致动器AC将头HD定位于比半径位置P0靠外方向的半径位置OP0的情况下，头HD的斜交角θs成为负值。
图3是示出盘DK的半径位置与斜交角θs的关系的一例的图。在图3中，纵轴表示斜交角，横轴表示半径位置。在图3中，线L31表示与短致动器AC对应的、相对于盘DK的半径位置的斜交角θs的变化(以下，称为短致动器AC的斜交角θs的变化)。线L32表示与具有比短致动器AC的臂AM长的臂的通常致动器(以下，简称为通常致动器)对应的、相对于盘DK的半径位置的斜交角θs的变化(以下，称为通常致动器的斜交角θs的变化)。
在图3所示的例子中，如以短致动器AC的斜交角θs的变化L31所示那样，在通过短致动器AC使头HD从半径位置OBP移动到了半径位置IMP的情况下，头HD的斜交角θs从与半径位置OBP对应的第1边界角度θba1变化到与半径位置IMP对应的第3边界角度θba3。例如，第1边界角度θba1的绝对值和第2边界角度θba2的绝对值相同。例如，第1边界角度θba1是-15°，第2边界角度θba2是15°。另外，第3边界角度θba3比第2边界角度θba2大。也就是说，第3边界角度θba3比第1边界角度θba1的绝对值大。例如，第3边界角度θba3是30°。
在图3所示的例子中，如以通常致动器的斜交角θs的变化L32所示那样，在通过通常致动器将头HD从半径位置OBP移动到了半径位置IMP的情况下，头HD的斜交角θs从与半径位置OBP对应的第1边界角度θba1变化到与半径位置IMP对应的第2边界角度θba2。
驱动器IC20根据系统控制器130(详细而言，后述的MPU50)的控制，控制SPM13以及VCM14的驱动。驱动器IC20具备SPM控制部21和VCM控制部22。SPM控制部21控制SPM13的旋转。VCM控制部22通过对供给的电流进行控制来控制VCM14的驱动。此外，驱动器IC20的构成的一部分(例如，SPM控制部21以及VCM控制部22)也可以设置于系统控制器130。
头放大器IC(前置放大器)30对从盘DK读取出的读取信号进行放大，向系统控制器130(详细而言，后述的读取/写入(R/W)通道40)输出。另外，头放大器IC30向头HD输出与从R/W通道40输出的信号相应的写入电流。头放大器IC30具备写入信号控制部31和读取信号检测部32。写入信号控制部31根据系统控制器130(详细而言，后述的MPU50)的控制，控制向头HD输出的写入电流。读取信号检测部32对由写入头写入的信号、由读取头读取出的信号进行检测。此外，头放大器IC30的结构的一部分(例如，写入信号控制部31以及读取信号检测部32)也可以设置于系统控制器130。
易失性存储器70是在切断电力供给时会丢失所保存的数据的半导体存储器。易失性存储器70储存磁盘装置1的各部中的处理所需要的数据等。易失性存储器70例如是DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)或者SDRAM(SynchronousDynamic Random Access Memory，同步动态随机存取存储器)。
缓冲存储器80是暂时地记录在磁盘装置1与主机100之间收发的数据等的半导体存储器。此外，缓冲存储器80也可以与易失性存储器70一体地构成。缓冲存储器80例如是DRAM、SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)、SDRAM、FeRAM(Ferroelectric Random Access memory，铁电随机存取存储器)或者MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory，磁阻随机存取存储器)等。
非易失性存储器90是即便切断电力供给仍记录所保存的数据的半导体存储器。非易失性存储器90例如是NOR型或NAND型的闪速ROM(Flash Read Only Memory：FROM，快闪只读存储器)。
系统控制器(控制器)130例如使用将多个元件集成于单一芯片的被称为片上系统(System-on-a-Chip：SoC)的大规模集成电路(LSI)来实现。系统控制器130包含读取/写入(R/W)通道40、微处理器(MPU)50、硬盘控制器(HDC)60。系统控制器130与驱动器IC20、头放大器IC30、易失性存储器70、缓冲存储器80、非易失性存储器90以及主机系统100电连接。此外，系统控制器130也可以具有SPM控制部21、VCM控制部22、写入信号控制部31以及读取信号检测部32。另外，系统控制器130也可以包含驱动器IC20以及头放大器IC30。
R/W通道40根据来自后述的MPU50的指示，执行从盘DK向主机100转送的读取数据以及从主机100转送的写入数据的信号处理。R/W通道40具有测定读取数据的信号品质的电路或者功能。R/W通道40例如与头放大器IC30、MPU50以及HDC60等电连接。
MPU50是根据来自主机100等的指示来控制磁盘装置1的各部的主控制器。MPU50经由驱动器IC20控制致动器AC，来执行进行头HD的定位的伺服控制。MPU50控制数据向盘DK的写入工作，并且选择写入数据的保存目的地。另外，MPU50控制从盘DK读取数据的工作，并且控制读取数据的处理。MPU50与磁盘装置1的各部连接。MPU50例如与驱动器IC20、R/W通道40以及HDC60等电连接。
MPU50将盘DK区分为通过致动器AC的驱动而使头HD的斜交角θs在从第1边界角度θba1到第2边界角度θba2变化的第1数据区域UA1和通过致动器AC的驱动而使斜交角在从所述第2边界角度θba2到第3边界角度θba3变化的第2区域UA2。在第1边界角度θba1的绝对值与第2边界角度θba2的绝对值相同的情况下，MPU50将盘DK区分为通过致动器AC的驱动而使头HD的斜交角θs在第1边界角度θba1的绝对值以内变化的第1数据区域UA1和通过致动器AC的驱动而使斜交角在从所述第1边界角度θba1的绝对值到第3边界角度θba3变化的第2区域UA2。
MPU50向第2数据区域UA2写入用户数据、介质高速缓存数据以及系统信息等。MPU50例如为了维持高随机存取性能，以使第1数据区域UA1与第2数据区域UA2之间的头HD的往返为低频度的方式进行控制。
在向第2数据区域UA2写入用户数据的情况下，MPU50向第1数据区域UA1写入存取频度高的热数据，向第2数据区域US2写入存取频度低的冷数据。MPU50，在磁盘装置1例如后述的命令队列处理部632的队列中存在空隙、盘DK中有存取的余裕的定时等，将第1数据区域UA1中存取频度低的数据(冷数据)向第2数据区域UA2移动。
在利用第2数据区域UA2作为介质高速缓存的情况下，MPU50，在对第2数据区域UA2进行了存取后主要按顺序将数据写入第1数据区域UA1。因此，在第1数据区域UA1与第2数据区域UA2之间的头HD的往返成为低频度，能够在较早的定时向主机100返回表示用户数据的写入完成的状态。MPU50例如在后述的命令队列处理部632的队列中存在空隙、盘DK中存在存取的余裕的定时等，将被写入(高速缓存)到第2数据区域UA2的数据向第1数据区域UA1写入。
在将第2数据区域UA2作为系统区来利用的情况下，MPU50在制造工序中将系统信息写入到特殊区。例如，MPU50，在磁盘装置1起动时对第2数据区域UA2的系统区进行访问，读取系统信息。在该情况下，由于对第2数据区域UA2进行访问的定时仅是磁盘装置1起动时、初始化(reset)时等定时，因此，在第1数据区域UA1与第2数据区域UA2之间的头HD的往返成为低频度，能够将较多的系统信息向盘DK写入。
HDC60根据来自MPU50的指示，对读取/写入处理进行控制，对主机100与R/W通道40之间的数据转送进行控制。HDC60例如与R/W通道40、MPU50、易失性存储器70、缓冲存储器80以及非易失性存储器90等电连接。
HDC60具备伺服控制部61、用户数据控制部62、命令处理部63。HDC60在固件上执行这些各部例如伺服控制部61、用户数据控制部62、以及命令处理部63等的处理。此外，HDC60也可以将这些各部作为电路而具备。HDC60的结构的一部分也可以设置于MPU50。例如，伺服控制部61、用户数据控制部62以及命令处理部63也可以设置于MPU50。另外，HDC60也可以包含MPU60的结构、功能。
伺服控制部61控制头HD向盘DK上的预定位置的定位。伺服控制部61具备跟踪控制部611和寻道控制部612。
跟踪控制部611对头HD进行控制，以使得在读取/写入处理中跟随盘DK的预定的位置例如预定的轨道。
寻道控制部612控制头HD在盘DK上的移动(寻道，seek)。
用户数据控制部62控制盘DK上的数据的配置。以下，也存在以与“写入数据(轨道)”相同意思使用“配置数据(轨道)”的情况。例如，用户数据控制部62经由伺服控制部61控制头HD，与半径位置相应地控制数据的配置。用户数据控制部62例如具备BPI(Bit PerInch，每英寸位数)控制部621和TPI(Tracks Per Inch，每英寸轨道数)控制部622。BPI控制部621与盘DK的半径位置相应地对BPI(线记录密度)进行控制。TPI控制部622与盘DK的半径方向上的区域例如区(英文：zone)相应地对TPI(轨道密度)进行控制。
图4以及图5是示出以各斜交角θs写入到盘DK的磁化图案的一例的图。
用户数据控制部62将头HD定位于盘DK的预定半径位置，通过写入头WH以预定BPI向盘DK写入数据。在图4所示的例子中，用户数据控制部62将头HD定位于斜交角θs成为0的半径位置P0，基于高频率(HF)的写入信号通过写入头WH向盘DK写入具有数据图案PT1的数据(或者轨道)。数据图案PT1重复着相对于圆周方向(旋转方向)几乎垂直的磁化图案。用户数据控制部62将头HD定位于斜交角θs成为第2边界角度θba2的半径位置IBP，基于高频率(HF)的写入信号通过写入头WH向盘DK写入具有数据图案PT2的数据。数据图案PT2重复着相对于圆周方向与写入头WH相应地倾斜着的磁化图案。用户数据控制部62将头HD定位于斜交角θs成为第3边界角度θba3的半径位置IMP，基于高频率(HF)的写入信号通过写入头WH向盘DK写入具有数据图案PT3的数据。数据图案PT3重复着相对于圆周方向与写入头WH相应地倾斜着的磁图案。在斜交角θs为第3边界角度θba3的情况下，为了使写入头WH的旋转方向上的后端部的倾角位于相对于圆周方向上的数据的宽度内，数据图案PT3，在半径方向上的内方向磁化图案是混乱的。
另外，图5所示的例子中，用户数据控制部62将头HD定位于斜交角θs成为第3边界角度θba3的半径位置IMP，基于低频率(LF)的写入信号通过写入头WH向盘DK写入具有数据图案PT4的数据。数据图案PT4重复着相对于圆周方向与写入头WH相应地倾斜着的磁图案。在该情况下也同样，数据图案PT4，在半径方向的内方向磁化图案是混乱的。另外，与数据图案PT3相比较，数据图案PT4的磁化图案的圆周方向的宽度大。
例如，在读取了图4以及图5所示的磁化图案混乱的数据图案PT3、PT4的情况下，与读取了数据图案PT1、PT2的情况相比较，所读取的数据的信号品质、例如SNR(Signal tonoise ratio，信噪比)恶化。也存在将在进行了由斜交角θs为比预定角度大的角度的头HD写入了的数据的读取时数据的信号品质恶化的情况称为方位损失(英语：azimuth loss)的情况。从图4以及图5所示的例子，在由斜交角θs为比第2边界角度θba2大的角度的头HD写入了数据的情况下，数据图案的磁图案混乱，有可能产生方位损失。换言之，在相对于轨道延伸的方向(以下，仅称为轨道方向)头HD倾斜了比第2边界角度θba2大的角度的情况下，数据图案的磁图案混乱，有可能产生方位损失。也就是说，在相对于轨道方向而头HD以第2边界角度θba2的绝对值以下的角度倾斜着的情况下，数据图案的磁图案不混乱，所以不产生方位损失。因此，在读取了由以第2边界角度θba2的绝对值以下的角度倾斜着的头HD所写入的数据图案的情况下，能够保证所读取的数据的信号品质。以下，也存在将第2边界角度θba2称为保证读取/写入处理的信号品质的角度θth的情况。另外，在相对于轨道方向而头HD倾斜了比第2边界角度θba2大的角度的情况下，用户数据控制部62也能够通过使BPI(线记录密度)降低来改善信号品质。换言之，用户数据控制部62在第2数据区域UA2中也能够使BPI(线记录密度)比第1数据区域UA1低。而且，为了抑制因在半径方向上相邻的轨道(以下，简称为相邻轨道)的干涉而导致的信号品质的恶化，用户数据控制部62也能够通过使TPI(轨道密度)降低来改善信号品质。换言之，用户数据控制部62在第2数据区域UA2中也能够使TPI(轨道密度)比第1数据区域UA1低。
用户数据控制部62对配置数据的方向(轨道方向)进行控制。例如，在斜交角θs为第1边界角度θba1到第2边界角度θba2的范围内写入数据的情况下，也就是说，在向第1数据区域UA1写入数据的情况下，用户数据控制部62呈圆状地配置数据(轨道)。在斜交角θs为第2边界角度θba2到第3边界角度θba3的范围内写入数据的情况下，也就是说，在向第2数据区域UA2写入数据的情况下，用户数据控制部62呈螺旋状地配置数据(轨道)。
图6是示出盘DK的各区域中的轨道的一例的图。图6中示出多个伺服区域SV。以下，也存在将伺服区域SV称为伺服扇区的情况。多个伺服区域SV，在盘DK的半径方向上呈放射状地延伸且在圆周方向上隔开预定间隔地离散地配置。在图6中，从第1数据区域UA1直到第2数据区域UA2，伺服区域SV在半径方向上呈放射状地延伸。
在图6所示的例子中，用户数据控制部62在第1数据区域UA1中呈圆状地配置轨道CCT。另外，用户数据控制部62在第2数据区域UA2中呈螺旋状地配置轨道SPT。用户数据控制部62既可以从半径位置IMP朝向半径位置IBP地呈螺旋状地配置轨道，也可以从半径位置IBP朝向半径位置IMP地呈螺旋状地配置轨道。此外，呈螺旋状地配置的轨道既可以是单螺旋，也可以是多螺旋。
图7是示出在第2数据区域UA2中呈螺旋状地配置的轨道的一部分的一例的图。图7中示出了轨道方向相对于圆周方向的倾斜(以下，称为轨道角度)θtd。
在图7所示的例子中，用户数据控制部62在第2数据区域UA2中相对于圆周方向以轨道角度θtd配置有轨道。
图8是示出在第2数据区域UA2中以轨道角度θtd呈螺旋状地配置的轨道的一例的图。
在图8所示的例子中，用户数据控制部62在第2数据区域UA2以轨道角度θtd＝3°将4条轨道分别呈螺旋状地配置。
图9是示出在第2数据区域UA2中以轨道角度θtd呈螺旋状地配置的轨道的一例的图。
在图9所示的例子中，用户数据控制部62在第2数据区域UA2以轨道角θtd＝10°将20条轨道分别呈螺旋状地配置。
图10是示出在第2数据区域UA2中以轨道角度θtd呈螺旋状地写入轨道的情况下的半径位置与头HD相对于轨道方向的角度θdf的关系的一例的图。在图10中，纵轴表示头HD相对于轨道方向的角度(以下，称为差角度)θdf，横轴表示半径位置。差角度θdf相当于斜交角θs与轨道角度θtd的差值(θs-θtd)。在图10中，线L31表示将各轨道呈与盘DK的中心为同心圆状地配置的情况下的、相对于半径位置的差角度θdf的变化(以下，称为相对于圆状的轨道的差角度θdf的变化)。相对于圆状的轨道的差角度θdf的变化L31相当于图3所示的短致动器AC的斜交角θs的变化L31。线L101表示在第2数据区域UA2中以轨道角度θtd呈螺旋状地配置轨道的情况下的、相对于半径位置的差角度θdf的变化(以下，称为相对于轨道角度θtd的轨道的差角度θdf的变化)。
在图10所示的例子中，用户数据控制部62，如以相对于轨道角度θtd的轨道的差角度θdf的变化L101所示那样，在第2数据区域UA2中，以轨道角度θtd＝θtd1例如10°呈螺旋状地配置轨道。在该情况下，差角度θdf在半径位置IBP成为比第2边界角度θba2小的差角度θdf1。换言之，头HD在半径位置IBP相对于轨道方向以比第2边界角度θba2小的差角度θdf1倾斜着。差角度θdf从半径位置IBP朝向半径位置IMP变大，在半径位置IP1成为比第2边界角度θba2大。也就是说，在比半径位置IP1靠内方向有可能通过头HD写入磁图案混乱了的数据图案。与相对于圆状的轨道的差角度θdf的变化L31相比较，在相对于轨道角度θtd的轨道的差角度θdf的变化L101中，有可能通过头HD写入磁图案混乱了的数据图案的半径方向的区域小。即，与读取在第2数据区域UA2中呈圆状地配置的轨道的情况相比较，在读取了以轨道角度θtd呈螺旋状地配置的轨道的情况下，读取出的数据的信号品质、例如SNR(Signal tonoise ratio，信噪比)能够提高。
图11是示出在第2数据区域UA2中以与斜交角θs相应地变化的轨道角度θtd配置的轨道的一部分的一例的图。
在图11所示的例子中，用户数据控制部62，在第2数据区域UA2中，以基于高频(HF)的写入信号通过写入头WH而与斜交角度θs相应地变化的轨道角度θtd例如θtd＝θba3(＝θs)配置轨道。
图12是示出在第2数据区域UA2中以与斜交角度θs相应地变化的轨道角度θtd呈螺旋状地配置的轨道的一例的图。
在图12所示的例子中，用户数据控制部62，在第2数据区域UA2中以与斜交角θs相应地变化的轨道角度θtd、例如按照差角度θdf成为0°的方式变化的轨道角度θtd将10条轨道分别呈螺旋状地配置。
图13是示出在第2数据区域US2中以与斜交角θs相应地变化的轨道角度θtd呈螺旋状地配置的轨道的一例的图。
在图13所示的例子中，用户数据控制部62，在第2数据区域UA2中以与斜交角θs相应地变化的轨道角度θtd、例如按照差角度θdf成为第2边界角度θba2的方式变化的轨道角度θtd将10条轨道分别呈螺旋状地配置。
图14是示出与斜交角θs相应地变化的轨道角度θtd的一例的图。在图14中，纵轴表示轨道角度θtd，横轴表示第2数据区域UA2中的半径位置。线L141示出以图12所示的差角度θdf成为0°的方式变化的轨道角度θtd的变化的一例。线L142示出以图13所示的差角度θdf成为预定角度的方式变化的轨道角度θtd的变化的一例。在此，预定角度例如是第2边界角度θba2以上的角度。
在第2数据区域UA2中，在斜交角θs为预定角度以下的情况下，若以差角度θdf成为预定角度的方式使轨道角度θtd变化，则轨道朝向外方向或成为圆状，不成为朝向内方向的螺旋状。因此，用户数据控制部62，以在第2数据区域UA2中轨道角度θtd不成为下限值LLV以下的方式进行控制。下限值LLV，例如是在以在第2数据区域UA2中差角度θdf成为预定角度的方式使轨道角度θtd变化了的情况下轨道成为朝向内方向的螺旋状的角度。
图15是示出在第2数据区域UA2中以与斜交角相应地变化的轨道角度θtd呈螺旋状地写入轨道的情况下的半径位置与相对于轨道方向的差角度θdf的关系的一例的图。在图15中，纵轴表示差角度θdf，横轴表示半径位置。图15中示出了相对于圆状的轨道的差角度θdf的变化L31。线L151示出在第2数据区域UA2中按照以差角度θdf成为0°的方式变化的轨道角度θtd呈螺旋状地配置轨道的情况下的相对于半径位置的差角度θdf的变化(以下，称为第1差角度θdf的变化)。线L152示出在第2数据区域UA2中按照以差角度θdf成为第2边界角度θba2的方式变化的轨道角度θtd呈螺旋状地配置轨道的情况下的相对于半径位置的差角度θdf的变化(以下，称为第2差角度θdf的变化)。线L153示出在第2数据区域UA2中按照以成为差角度θdf＝θdf2的方式变化的轨道角度θtd呈螺旋状地配置轨道的情况下的相对于半径位置的差角度θdf的变化(以下，称为第3差角度θdf的变化)。在此，0<θdf2<θba2。
在图15所示的例子中，用户数据控制部62，如以第1差角度θdf的变化L151所示那样，在第2数据区域UA2中按照以差角度θdf成为0°的方式变化的轨道角度θtd{θtd(r)＝θs(r)：r为半径位置}呈螺旋状地配置轨道。在该情况下，差角度θdf在第2数据区域UA2中为0°(θdf＝0)，比第2边界角度θba2小。用户数据控制部62，如以第2差角度θdf的变化L152所示那样，在第2数据区域UA2中按照以差角度θdf成为第2边界角度θba2的方式变化的轨道角度θtd{θtd(r)＝θs(r)-θba2：r为半径位置}呈螺旋状地配置轨道。在该情况下，差角度θdf在第2数据区域UA2中为第2边界角度θba2(θdf＝θba2)。用户数据控制部62，如以第3差角度θdf的变化L153所示那样，在第2数据区域UA2中按照以成为差角度θdf＝θdf2的方式变化的轨道角度θtd{θs(r)-θba2<θtd(r)<θs(r)：r是半径位置}呈螺旋状地配置轨道。在该情况下，差角度θdf，在第2数据区域UA2中为θdf2(0<θdf＝θdf2<θba2)，比第2边界角度θba2小。因此，为了保证进行读取时的数据的信号品质，用户数据控制部62能够调整在第2数据区域UA2中以θs(r)-θba2≤θtd(r)≤θs(r)的范围的轨道角度呈螺旋状地配置的轨道的长度。
命令处理部63对从主机100接收到的命令进行处理。命令处理部63具备扇区存取处理部631、命令队列处理部632、重新排序处理部633、介质高速缓存(MC)存取处理部634。扇区存取处理部631根据命令执行向预定扇区的存取处理。命令队列处理部632对命令进行排队(queuing)。重新排序处理部633对被命令队列处理部632进行了排队的多个命令执行重新排序处理。重新排序处理部633，例如以从到被指定的扇区的存取时间短的命令开始进行处理的方式对多个命令进行重新排序处理。MC存取处理部634依照命令执行向介质高速缓存例如系统区SA以及第2数据区域UA2的存取处理。
图16是示出第1实施方式涉及的LBA的一例的图。在图16中，LBA(Logical BlockAddress，逻辑块地址)被区分为分区PartA和分区PartB。分区PartA与第1数据区域UA1对应。与分区PartA对应的LBA例如包含0000、0001、0002、～0100～、0200。分区PartB与第2数据区域UA2对应。与PartB对应的LBA例如包含0201、0202、0203、～、300。在图16中，右斜线示出与第2数据区域UA2对应的LBA。
命令处理部63从主机100接收命令，如果命令队列中存在空隙，则从主机100接收命令。命令处理部63执行从命令队列选择存取时间变短的命令的重新排序处理。
命令处理部63将LBA区分成分区PartA和分区PartB。命令处理部63，在从主机100接收到对分区PartA进行存取的命令(以下，称为A命令)和对分区PartB进行存取的命令(以下，称为B命令)的情况下，优先处理A命令。例如，在对命令进行重新排序时存在A命令的情况下，命令处理部63对B命令的存取时间附加权重而优先处理A命令。作为一例，命令处理部63通过以下的式子对B命令的存取时间附加权重。
Trо＝Tac×Np (式1)
其中，Trо是用于决定重新排序中的优先级的值。Trо小的比Trо高的优先级高。Tac是到与由命令指定的LBA对应的扇区为止的预测的存取时间。Np表示权重。在对命令进行重新排序时存在A命令的情况下，命令处理部63通过式1对B命令附加权重而使得难以选择B命令的处理。
图17是示出第1实施方式涉及的命令处理的一例的图。在图17中，命令处理部63具备储存A命令以及B命令的高速缓存CC1。在图17中，无图案的命令表示A命令，右斜线的命令表示B命令。此外，命令处理部63也可以分别具备储存A命令的高速缓存和储存B命令的高速缓存。另外，主机100例如也可以识别LBA的分区PartA和分区PartB的范围。在该情况下，主机100例如表示是A命令还是B命令并将命令向命令处理部63输入。
在图17所示的例子中，命令处理部63将从主机100接收到的A命令cmdD储存于高速缓存CC1，对所储存的A命令cmd1A、A命令cmd1B、B命令cmd1C以及A命令cmd1D进行重新排序。命令处理部63，在进行重新排序时判定为高速缓存CC1内所储存的多个命令内存在A命令，对B命令cmd1B附加权重，优先处理A命令cmd1。
图18是示出第1实施方式涉及的轨道角度θtd的决定方法的一例的流程图。
系统控制器130，基于在第2数据区域UA2中当前的头HD的半径位置r处的斜交角θs(r)与第2边界角度θba2例如15°的差值，算出轨道角度θtd(r)(B1801)。系统控制器130判定轨道角度θtd(r)比下限值LLV小、还是为下限值LLV以上(B1802)。在判定为比下限值LLV小的情况下(B1802中的“是”)，系统控制器130将下限值LLV决定为轨道角度θtd(r)(B1803)，并结束处理。在判定为是下限值LLV以上的情况下(B1802中的“否”)，系统控制器130将在B1801中算出的θs(r)-θba2的差值决定为轨道角度θtd(r)，并结束处理。
根据本实施方式，磁盘装置1具备：具有在前端安装有头HD的臂的致动器AC和具有第1数据区域UA1及第2数据区域UA2的盘DK。在通过致动器AC将头HD从第1数据区域UA1的半径位置OBP移动到半径位置IBP的情况下，头HD的斜交角θs从第1边界角度θba1变化到第2边界角度θba2。在通过致动器AC将头HD从第1数据区域UA1的半径位置IBP移动到半径位置IMP的情况下，头HD的斜交角θs从第2边界角度θba2变化到第3边界角度θba3。磁盘装置1向第1数据区域UA1写入热数据，向第2数据区域UA2写入冷数据。另外，磁盘装置1在第2数据区域UA2中呈螺旋状写入数据(轨道)。磁盘装置1能够在第1数据区域UA1中高速进行随机存取，能够提高写入到第2数据区域UA2的数据的可靠性。因此，能够提供能够向盘DK高效地写入数据的磁盘装置1。
接着，关于变形例以及其他的实施方式涉及的磁盘装置进行说明。在变形例以及其他的实施方式中，对于与前述的实施方式相同的部分标注相同的附图标记并省略其详细的说明。
(变形例1)
关于变形例1的磁盘装置1，第2数据区域UA2中的头HD的定位控制方法与前述的实施方式不同。
图19是示出磁盘装置1的定位控制系统SY1的一例的框图。图19示出了执行跟踪中的反馈控制系统的控制系统。
磁盘装置1具有用于对头HD进行定位的设备控制系统(定位控制系统)SY1。定位控制系统SY1具备螺旋轨道目标位置生成部S1、状态推定部S2、设备控制部S3、设备S4、运算部C1、C2。在一例中，螺旋轨道目标位置生成部S1、状态推定部S2、设备控制部S3以及运算部C1设置于伺服控制部61。设备S4例如与头HD以及致动器AC等对应。定位控制系统SY1执行反馈控制。
螺旋轨道目标位置生成部S1在第2数据区域UA2中，基于设备S4的当前的盘DK上的位置(以下，称为实际位置)P生成螺旋状的轨道上的目标位置(以下，称为螺旋位置)Ptgt_spiral。例如，螺旋轨道目标位置生成部S1根据当前头HD的半径位置算出斜交角θs，基于所算出的斜交角θs和第2边界角度θba2算出轨道角度θtd，基于所算出的轨道角度θtd生成下一螺旋位置Ptgt_spiral。
状态推定部S2是状态观测器，具有设备S4的模型(以下，称为设备模型)和内部状态变量。状态推定部S1基于设备模型、内部状态变量、设备S4的驱动量(以下，称为实际驱动量)U、以及设备S4的实际位置P，推定设备S4的当前的伺服的下一伺服的采样(以下，称为下一采样)中的设备S4在盘DK上的目标位置(以下，称为推定位置)Psm。
设备控制部S3例如控制设备S4。设备控制部S3例如基于推定位置误差Ep生成设备S4的实际驱动量U。此外，设备控制部S3也可以例如基于推定位置误差Ep以外的值生成实际驱动量U。
设备S4基于实际驱动量U进行驱动。
在HDC60中，在指定了读取或者写入数据的盘DK上的预定位置(以下，称为指定位置)的情况下，运算部C1被输入基于反馈控制的指定位置Ptgt_dc和下一螺旋位置Ptgt_spiral。运算部C1将对指定位置Ptgt_dc加上螺旋位置Ptgt_spiral而得到的目标位置Ptgt向运算部C2输出。
状态推定部S2对设备S4的位置输入实际位置P和实际驱动量U。状态推定部S2向运算部C2输出推定位置Psm。运算部C2被输入目标位置Ptgt和推定位置Psm。运算部C2将从目标位置Ptgt减去推定位置Psm而得到的推定位置误差Ep向设备控制部S3输出。
设备控制部S3被输入推定位置误差Ep。设备控制部S3向设备S4输出实际驱动量U。设备S4与实际驱动量U相应地进行驱动，向实际位置P移动。此外，实际驱动量U例如与驱动VCM14的电流值对应。
图20是示出变形例1涉及的第2数据区域UA2中的头HD的定位控制方法的一例的流程图。
系统控制器130算出当前的头HD的半径位置处的斜交角θ(B2001)。系统控制器130基于斜交角θs算出轨道角度θtd(B2002)。例如，系统控制器130基于在图18的流程图中示出的方法来算出(决定)轨道角度。系统控制器130算出下一头HD的半径位置(目标位置)Ptgt(B2003)，并结束处理。
根据变形例1，磁盘装置1在第2数据区域UA2能够将头HD定位于螺旋状的磁道上的目标位置。因此，磁盘装置1能够提高伺服控制的精度。
(变形例2)
变形例2的磁盘装置1的盘DK的结构与前述实施方式及变形例不同。
图21是示意地示出变形例2涉及的盘DK的结构的一例的剖视图。图21示意地示出了沿着图2所示的XXI-XXI截断而得到的剖面。
在图21所示的例子中，盘DK依次层叠非磁性体的基板SUB、作为衬底层的软磁性层(Soft Under Layer：SUL)SUL、记录层RCL、保护层PTL、润滑层LBL而构成。即，在基板SUB的表面上层叠软磁性层SUL，在软磁性层SUL的表面上层叠记录层RCL，在记录层RCL的表面上层叠保护层PTL，在保护层PTL的表面上层叠润滑层LBL。记录层RCL通过从构成写入头WH的记录磁极施加的记录磁场，控制垂直方向的磁化，由此保持数据。记录层RCL的厚度TH构成为，与第1数据区域UA1的厚度TH相比，第2数据区域UA2的厚度TH较厚。另外，关于保护层PTL的厚度，在第1数据区域UA1以及第2数据区域UA2中相同，与记录层RCL的厚度TH的变化相应地，与第1数据区域UA1相比，在第2数据区域UA2向上隆起。润滑层LBL的厚度也同样地，在第1数据区域UA1以及第2数据区域UA2中相同，与记录层RCL的厚度TH的变化相应地，与第1数据区域UA1相比，在第2数据区域UA2向上隆起。
向第2数据区域UA2写入冷数据。因此，写入到第2数据区域UA2的数据被长期保存。因此，在第2数据区域UA2中，通过设计成与第1数据区域UA2相比在第2数据区域UA2中热稳定性高，能够长期保存数据。盘DK等记录介质的热稳定性用KuV/kbT来表示。其中，Ku是记录层RCL的磁性颗粒的磁各向异性能，V是记录层RCL的磁性颗粒的体积，kb是玻耳兹曼常数，T是温度。根据该式，为了使热稳定性提高，例如增大磁性颗粒的体积V(＝记录层RCL的膜厚×记录层RCL的磁性颗粒的面积)。因此，在变形例2中，记录层RCL的厚度TH构成为与第1数据区域UA1相比第2数据区域UA2较厚。
图22是示出变形例2涉及的盘DK的厚度TH的变化的一例的图。在图22中，线L221表示变形例2涉及的从第1数据区域UA1到第2数据区域UA2的盘DK的厚度TH的变化。线L222表示从第1数据区域UA1到第2数据区域UA2、盘DK不变化的情况下的盘DK的厚度TH(＝TH0)。
在图22所示的例子中，变形例2涉及的盘DK的厚度，从第1数据区域UA1的半径位置OP1的厚度TH0向第2数据区域UA2的半径位置IMP的厚度TH1渐渐地变厚。
根据变形例2，磁盘装置1具备与写入热数据的第1数据区域UA1的记录层的厚度TH相比写入冷数据的第2数据区域UA2的记录层的厚度TH构成为厚的盘DK。因此，磁盘装置1能够稳定地长期在第2数据区域UA2中保存数据。
(第2实施方式)
第2实施方式的磁盘装置1具备分别接受A命令和B命令的接口(IF)的结构与前述的实施方式以及变形例不同。
图23是示出第2实施方式涉及的磁盘装置1的结构的一例的示意图。
HDC60还具备命令处理部64。命令处理部64为与命令处理部63相同的结构。也就是说，命令处理部64具备扇区存取处理部、命令队列处理部、重新排序处理部、MC存取处理部。
图24是示出第2实施方式涉及的LBA的一例的图。在图24中，LBA在驱动器A和驱动器B中分别独立地被分配。驱动器A与第1数据区域UA1对应，例如与命令处理部63对应。驱动器B与第2数据区域UA2对应，例如与命令处理部64对应。与驱动器A对应的LBA包含0000、0001、0002、～、0100、～、0200。与驱动器B对应的LBA包含0000、0001、0002、～、0100。在图24中，右斜线表示与第2数据区域UA2对应的LBA。
在图24所示的例子中，系统控制器130(HDC60)通过主机100向驱动器A输入A命令，通过主机100向驱动器B输入B命令。系统控制器130优先处理A命令。系统控制器130判定驱动器A中是否储存有A命令。在判定为驱动器A中储存有A命令的情况下，系统控制器130处理A命令，不处理驱动器B所储存的B命令。在判定为驱动器A中没有储存A命令的情况下，系统控制器130处理驱动器B所储存的B命令。
图25以及图26是示出第2实施方式涉及的命令处理的一例的图。在图25以及图26中，命令处理部63具备储存A命令的高速缓存CC1和与主机100连接的接口IF1。命令处理部64具备储存B命令的高速缓存CC2和与主机100连接的接口IF2。在图25以及图26中，无图案的命令表示A命令，右斜线的命令表示B命令。在图25以及图26所示的例子中，系统控制器130从主机100经由接口IF1向命令处理部63输入A命令，从主机100经由接口IF2向命令处理部64输入B命令。
在图25所示的例子中，系统控制器130(HDC60)判定为与驱动器A对应的命令处理部63的高速缓存CC1中储存有A命令，对高速缓存CC1所储存的多个A命令进行重新排序，处理A命令cmd1B。此时，系统控制器130不处理与驱动器B对应的命令处理部64的高速缓存CC2中储存的B命令。
在图26所示的例子中，系统控制器130(HDC60)判定为与驱动器A对应的命令处理部63的高速缓存CC1中没有储存A命令，对高速缓存CC2所储存的多个B命令进行重新排序，处理B命令cmd2B。
图27是示出第2实施方式涉及的命令处理的一例的流程图。
系统控制器130判定A驱动器的高速缓存CC1中是否储存有A命令(B2701)。在判定为储存有A命令的情况下(B2701中的“是”)，系统控制器130处理A命令(B2702)，结束处理。在判定为没有储存A命令的情况下(B2702中的“否”)，系统控制器130判定B驱动器的高速缓存CC2中是否储存有B命令(B2703)。在判定为储存有B命令的情况下(B2703中的“是”)，系统控制器130处理B命令(B2704)，并结束处理。在判定为没有储存B命令的情况下(B2703中的“否”)，系统控制器130结束处理。
根据第2实施方式，磁盘装置1具备分别接受A命令和B命令的接口(IF)。因此，磁盘装置1能够对第1数据区域UA1以及第2数据区域UA2高效地进行存取。
说明了几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提出的，并不旨在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他的各种形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及与其均等的范围内。

Claims (2)

1.一种磁盘装置，具备：
盘；
头，其对所述盘写入数据，从所述盘读取数据；以及
控制器，其将所述盘区分为所述头相对于所述盘的圆周方向的斜交角在第1角度以内变化的第1区域和所述斜交角在从比所述第1角度大的第2角度到比所述第1角度以及所述第2角度大的第3角度变化的第2区域，
所述盘的所述第2区域与所述第1区域相比热稳定性高，
所述控制器将在第1期间内以第1次数被访问的第1数据写入所述第1区域，将在所述第1期间内以比所述第1次数少的第2次数被访问的第2数据写入所述第2区域。
2.根据权利要求1所述的磁盘装置，
所述第1区域具有通过从所述头施加的磁场被写入数据的第1记录层，
所述第2区域具有通过从所述头施加的磁场被写入数据的第2记录层，
所述第2记录层的厚度比所述第1记录层的厚度大。
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