CN114730575B - 具有hdd组件的磁带嵌入式驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种磁带嵌入式驱动器可包含：磁带介质，其用于存储数据；第一磁带卷盘和第二磁带卷盘，其各自耦合到所述磁带介质的一个末端；以及磁头臂组合件(HSA)。所述HSA可包含具有至少一个读头和一个写头的第一磁头组合件和具有不能进行读取或写入的不可操作磁头的第二磁头组合件。在实施例中，所述第一磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置，且所述第二磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置。

Description

具有HDD组件的磁带嵌入式驱动器
技术领域
本公开涉及基于磁带的数据存储装置。更确切地说，本公开涉及一种具有嵌入式基于磁带的读取和写入机构的数据存储装置。
背景技术
在某些计算系统中，磁带存储系统包括磁带驱动器和存储磁带介质(也被称为磁带膜或磁带)的磁带盒或盒式磁带。磁带驱动器执行将数据写入或读取到盒或盒式磁带中，所述盒或盒式磁带为与磁带驱动器分离的装置。
附图说明
出于说明性目的而在附图中描绘各种实施例，且各种实施例决不应被解译为限制本公开的范围。另外，可组合不同所公开实施例的各种特征以形成额外实施例，额外实施例是本公开的部分。
图1A到1B示出根据一些实施例的磁带嵌入式驱动器100的透视图和侧面轮廓视图。
图2提供根据一些实施例的图1A的第一磁头臂组合件的近距视图。
图3A示出根据一些实施例的双侧磁带嵌入式系统300的透视图。
图3B示出根据一些实施例的图3A的印刷电路板组合件的近距视图。
图4示出根据一些实施例的磁带嵌入式驱动器的印刷电路板组合件的顶部透视图。
图5示出3.5英寸形状因数的磁带嵌入式驱动器100a、5.25英寸形状因数的磁带嵌入式驱动器100b和线性磁带开放式盒式磁带的透视图。
图6示出根据一些实施例的用于磁带嵌入式驱动器的线性磁带开放式磁头杆和磁头组合件。
具体实施方式
尽管描述了某些实施例，但是这些实施例仅借助于实例呈现且并不意图限制保护范围。实际上，本文中所描述的新颖方法和系统可以各种其它形式体现。此外，可以在不脱离保护范围的情况下采用本文中所描述的方法及系统的形式作出各种省略、替代和改变。
尽管本文中所公开的原理可适用于任何合适或实际数据存储系统或环境，但为方便起见，本文中在基于磁带的数据存储系统的上下文中公开了某些实施例。
磁带数据存储装置是用于使用数字记录在磁带上存储数字信息的系统。磁带存储介质最常封装于盒和盒式磁带中。磁带驱动器，即与磁带存储介质分离的装置，执行将数据写入或读取到置于磁带驱动器中的盒或盒式磁带中。自动加载器和磁带库可用于通过将盒/盒式磁带从盒的库移动到磁带驱动器而使盒/盒式磁带处理自动化，且反之亦然。共有的基于盒式磁带的格式为线性磁带开放式(LTO)，其以各种密度呈现。
在磁带的上下文中，术语“盒式磁带”通常是指容纳具有单个磁带跨度的两个卷盘的外壳。术语“盒”更通用，但通常意味着在塑料外壳中的单个磁带卷盘。为方便起见，本公开将指盒式磁带，但所描述的技术也可应用于盒。
封装的类型是加载和卸载时间以及可容纳的磁带的长度的很大决定因素。使用单个卷盘盒的磁带驱动器在驱动器中具有卷带盘，而盒式磁带在盒式磁带中具有卷带盘。磁带驱动器(或“传送器”或“叠组”)使用精确控制的电机以将磁带从一个卷盘卷绕到另一卷盘，从而实际上传递读/写头。
当前的磁带驱动器库系统具有若干缺陷。由于磁带对环境开放，磁带存储设施(例如，数据中心)需要控制湿度和温度，以确保磁带的可靠性。此类环境维护可能是昂贵的。另外，即使在此类维护的情况下，长期可靠性仍可成问题。举例来说，温度变化或灰尘污染可能会影响磁带驱动器的可靠性。
另外，用以将盒式磁带从库中的磁带架移动到磁带驱动器系统的机器人技术可能在读取时引起额外延迟。举例来说，机器人技术(约平均50s)和磁带驱动器(约平均50s)两者的存取时间可为约100s。
此外，磁带驱动器系统使用向上/向下步进电机和音圈电机(VCM)(称为双级电机)来移动大型读写器磁头杆。在较高的每英寸磁道数(TPI)下，大磁头杆限制双级电机可能的准确度。另外，磁带驱动器系统需要支持盒式磁带的多个产生。磁带驱动器系统可需要写入和读取若干类型的磁带膜供应商和记录产生的数据。维持兼容性可限制技术改进的可能性。
磁带嵌入式驱动器概述
这些问题的一个可能的解决方案是磁带嵌入式驱动器，下文论述其实施例。在一些实施例中，磁带嵌入式驱动器是集成或嵌入磁带介质和磁头以用于读取和写入到盒式磁带中的盒式磁带。一个或多个不可操作磁头可用于向磁带介质提供额外支撑。此外，盒式磁带可利用例如硬盘驱动器(HDD)共有的3.5英寸形状因数，或用于驱动器的5.25英寸形状因数，例如压缩光盘(CD)或数字多功能光盘(DVD)驱动器。所选择的形状因数可有助于可使用单个共享电板的双驱动磁带嵌入式系统。此外，磁带嵌入式驱动器可利用硬盘驱动器的其它组件，例如磁头或电板，以降低成本和/或获得其它效率。
3.5英寸驱动器的驱动器托架通常为1英寸(25mm)高乘4英寸(100mm)宽乘5.75英寸(147mm)深。3.5英寸形状因数驱动器与托架的大小大致相同或稍微更小，但深度可能会有较大差异。还可使用半高或双高(例如，2英寸高)3.5英寸形状因数。还可针对5.25英寸形状因数作出类似变化。5.25英寸形状因数的驱动器托架对于全高托架通常为3.25英寸(83mm)高、5.75英寸(150mm)宽，且多达8英寸(200mm)深。对于半高5.25驱动器托架，尺寸通常为1.625英寸(41mm)高乘5.75英寸(150mm)宽乘多达8英寸(200mm)深。5.25英寸形状因数驱动器与托架的大小大致相同或稍微更小，但深度可能会有较大差异。
通过使用标准化形状因数(例如，3.5英寸或5.25英寸)，针对例如控制器和密封驱动技术等HDD开发的技术可适于或以其它方式用于磁带驱动器。举例来说，可以使用HDD驱动器中使用的类似印刷电路板组合件(PCBA)，从而向主机提供标准化接口，例如串行ATA(SATA)、串行附接的SCSI(SAS)或非易失性存储器高速(NVMe)。此外，PCBA可包括芯片上系统(SoC)和/或其它控制电路，包含例如数据读取通道、存储器、电机驱动器和致动器驱动器。
另外，使用标准化形状因数(例如，3.5英寸或5.25英寸)可提供与现有数据中心基础设施的更好集成。HDD通常在数据中心中用于存储，其中专用的机架和服务器设计为利用3.5英寸形状因数HDD或5.25英寸形状因数驱动器。通过使用3.5英寸或5.25英寸形状因数，磁带嵌入式驱动器可以简化数据中心的维护和基础设施需求。并非具有用于支持磁带驱动器的第二组基础设施，数据中心可利用相同基础设施来支持例如本公开中所描述的那些的HDD和磁带嵌入式驱动器两者。在某些其它实施例中，相同的集成方法可应用于非3.5英寸形状因数构造。举例来说，可使用2.5英寸形状因数或另一大体矩形形状因数。使用2.5英寸形状因数还可提供上文关于3.5英寸或5.25英寸形状因数所提及的相同基础设施和其它益处。在某些实施例中，磁带嵌入式驱动器可部分地符合3.5英寸或其它标准形状因数，例如，在维持3.5英寸形状因数的其它尺寸的同时具有高于1英寸的高度(例如，2英寸高)。
磁头臂组合件
图1A到1B示出根据某些实施例的磁带嵌入式驱动器100的透视图和侧面轮廓视图。在所示出的实施例中，磁带嵌入式驱动器包括壳体105，一个或多个磁带卷盘110(如图1A中所示的两个磁带卷盘)，磁带介质115，音圈电机(VCM)142，第一磁头臂组合件(HSA)130，磁带引导件/滚轮135a、135b和PCBA 185(图1B中所示)。任选地，第二HSA 136可位于来自第一HSA 130的壳体的另一侧上。在实施例中，除了PCBA 185(其安装在壳体的外部表面上)以外，大部分组件在壳体的内部空腔内。
通常，印刷电路板(PCB)为使用导电迹线、衬垫和从例如层压到不导电衬底上的铜箔蚀刻的其它特征电气地连接电子组件的板。PCB可以是单侧(例如，一个铜层)、双侧(例如，两个铜层)或多层(例如，外层和内层)的。不同层上的导体与通孔(例如，镀通孔)连接。多层PCB允许高得多的组件密度和设计复杂性。PCBA是在所有组件已经焊接并安装在PCB上之后的板。
图2提供图1A的第一HSA 130的近距视图。在一些实施例中，第一HSA 130包括：具有第一磁头组合件131的第一磁头万向架组合件(HGA)132，所述第一磁头组合件具有一个或多个读头和写头；以及具有第二磁头组合件134的第二HGA 133，所述第二磁头组合件具有不能进行读取和写入的一个或多个虚设或不可操作磁头。第一HGA包括细长悬挂件或磁头臂147，其包括靠近磁带介质的近侧末端和远离磁带介质的远侧末端。磁头臂可在其近侧末端上支撑一个或多个磁头，所述一个或多个磁头可由磁头滑动器支撑。
虽然一个或多个读头和写头在磁带介质的前表面上操作，但不可操作磁头可在磁带介质115向前或向后移动通过第一HSA 130时对所述磁带介质提供支撑。在一个实施例中，空气轴承在第二磁头组合件134的不可操作磁头与磁带介质的背表面之间形成，从而提供缓冲以防止磁头触碰磁带介质115的表面且潜在地损坏磁带介质115和存储于其上的数据。在一些实施例中，不可操作磁头的形状类似于普通磁头，以便提供与普通磁头相同或类似的流体动力学行为，但不具有读取或写入所需的内部组件(例如，磁性和/或电气元件)。
空气轴承(也称为空气静压或空气动力轴承)是使用加压气体的薄膜以提供表面之间的低摩擦承载界面的流体轴承。两个表面并不接触，因此避免了摩擦、磨损、颗粒和润滑剂处理的传统的轴承相关问题，且在精确定位以及高速应用方面提供优点，例如，不具有间隙和静摩擦。尽管使用术语“空气轴承”，但在某些实施例中，磁带嵌入式驱动器可包含具有气体混合物的密封外壳，所述气体混合物的成分不同于空气的成分(例如，具有一定必需量的氦气或氢气)。关于本文中的空气轴承所公开的操作原理将仍适用于那些实施例。
在一个实施例中，第一HGA和第二HGA通过其磁头臂的相应远侧末端附接到u形支架137支撑件。u形支架的第一尖头形成附接到第一HGA的第一侧138，而第二尖头形成u形支架的与第一裸片相对且附接到第二HGA的第二侧139，且第三侧将第一侧连接到第二侧，第三侧垂直于第一侧和第二侧。在一个实施例中，u形支架的各侧形成通道，在读取/写入期间，磁带介质115传递通过所述通道。在一个实施例中，u形支架的第一尖头附接到HGA臂141。其它实施例可利用用于HGA臂141的不同附接点，例如第二尖头、第三侧或u形支架的不同部分。在其它实施例中，可改为使用形成于磁带周围的不同类型的支架或其它支撑结构来支撑第一HGA和第二HGA，而不一定呈u形。举例来说，支架可为n形(倒置的u形支架)、v形、椭圆形或圆形，或在磁带上方或下方的杆形物。
在实施例中，第一HGA 132附接到第一尖头138的顶部，且第二HGA 133附接到第二尖头139的顶部。如在图2的实施例中所展示，第一HGA 132与第二HGA 133相对，其中第一HGA 132的第一磁头组合件131面向第二HGA 133的第二磁头组合件134的不可操作磁头。第一磁头组合件与第二磁头组合件之间的开放空间允许磁带介质115(未展示)在磁头之间传递。
在一个实施方案中，第一HSA 130的移动由VCM 142实现，所述VCM通常包含附接到磁头臂组合件的线圈，以及建立线圈浸没于其中的磁场的一个或多个永磁体。电流到线圈的受控施加引起永磁体与线圈之间的磁相互作用，使得线圈移动。当线圈移动时，第一HSA130围绕枢转点144枢转，且磁头组合件131、134跨越(例如，向上或向下)磁带介质115的对置表面移动。因此，VCM可相对于记录磁带的宽度横向地可变地定位第一HSA 130的磁头。在实施例中，伺服数据可写入到磁带以辅助磁头沿着磁带介质的更准确定位。VCM 142可经由附接点145附接到壳体105(图1A中所展示)，例如使用螺钉、销、粘合剂等等。
在一个实施例中，第一HSA 130包含VCM末端143，所述VCM末端连接到HGA臂141，所述HGA臂连接到u形支架支撑件137，所述u形支架支撑件连接到第一HGA 132和第二HGA133。HSA 130的VCM末端143可定位在由VCM 142产生的磁场内，其中VCM线圈定位在VCM末端处且定位在磁场中。在一个实施例中，VCM末端143未连接到任何结构，但可在由VCM 142产生的磁场内自由移动。VCM 142可经由VCM线圈操纵第一HSA 130，以相对于枢转点144向上/向下和/或左右移动。在一些实施例中，枢转点包含用于将第一HSA 130附接到外壳的附接机构(例如，螺钉、粘合剂、紧固件等)。
来自第一HSA 130的磁头万向架组合件132的数据可通过形成于HSA上的数据通道或电引线且通过电缆146(例如，柔性组合件、带状电缆、双绞线等)传送到输出连接器205。输出连接器205可连接到PCBA，在一些实施例中，所述PCBA位于壳体105外部。因此，在一些实施例中，输出连接器205的至少一部分延伸到壳体105外部。
在用于停放磁头的一个示例移动中，u形支架140以及磁头万向架组合件132、133向下移动，使得磁头万向架组合件在磁带介质115下方移动。可接着通过VCM 142将u形支架朝向外壳移动到一侧，使得两个磁头组合件在磁带介质115的外侧上。可接着将磁头组合件停放到停放坡道(未展示)上。停放坡道可包括将磁头组合件固持在适当位置的保持特征(例如，狭槽、突起等)。磁头可保持在停放坡道上，直到VCM 142将u形支架移出停放坡道，例如，当通过反转上文所描述的移动而移动到磁带介质115之上的读取位置时。
在一些实施例中，磁带嵌入式驱动器100利用单个HSA。其它实施例可利用两个或更多个HSA。举例来说，如图1A中所展示，磁带嵌入式驱动器100可包含第二HSA 136。在一个实施例中，相对于磁带嵌入式驱动器100的竖直中心线，第二HSA 136与第一HSA 130处于镜像位置。举例来说，第一HSA 130可位于第一磁带卷盘110a下方，且第二HSA 136位于第二磁带卷盘110b下方。第二HSA 136的磁头接近第一HSA 130的磁头而朝向磁带嵌入式驱动器的中心定位。
在一个实施例中，第二HSA 136包括与第一HSA 130相同的组件，例如，一个或多个读/写头和一个或多个不可操作磁头。第二HSA 136可在结构上与第一HSA 130相同，具有上文相对于第一HSA 130所描述的相同结构。举例来说，第二HSA可包含具有一个或多个读/写头的第三HGA和具有不可操作磁头的第四HGA，第四HGA与第三HGA相对。
在一些实施例中，第一HSA 130和第二HSA 136协同工作以提供对磁带介质115的双向读取/写入。举例来说，当磁带介质115在前向方向上移动时，第一HSA 130可放置在磁带介质之上以执行读取/写入操作，而第二HSA 136保持在停放位置中。当磁带介质115在后向方向上移动时，第二HSA 136可放置在磁带介质之上以执行读取/写入操作，而第一HSA130保持在停放位置中。
通过一起操作，提高了磁带嵌入式驱动器100的性能。并非将磁带重新卷绕到先前位置且向前读取，磁带嵌入式驱动器100可在磁带卷绕到先前位置时开始读取。在到达先前位置时，第二HSA 136已完成从先前位置读取数据，因此节省了必须从先前位置向前读取的时间。
在其它实施例中，磁带介质115是双侧的。在一些实施例中，在第一HSA 130读取/写入到磁带介质的第一侧的同时，第二HSA 136可读取/写入到磁带介质的第二侧。在那些情形中，第一HSA和第二HSA可同时操作，在磁带介质的相对侧上独立地读取和写入。
在具有双侧磁带介质115的一些实施例中，第一HSA 130包括两组工作磁头，而不是一组工作磁头和一组不可操作磁头。在那些情形中，磁带的相对侧上的两个磁头可同时读取磁带介质115的两侧。这可使整个磁带嵌入式驱动器100的读取或写入加倍。类似地，在一些实施例中，任选的第二HSA 136可具有两组工作磁头。在此类实施例中，可沿着u形支架或其它类似支撑结构存在电气布线以提供到例如磁头组合件134等第二磁头组合件的电气连接。
其它组件
在图1A中，两个磁带卷盘110放置在壳体105的内部空腔中，其中两个磁带卷盘的中心在空腔中处于同一水平面上且第一HSA 130位于第一磁带卷盘110a和第二HSA 136的下方。位于磁带卷盘的主轴中的磁带卷盘电机151可用于将磁带卷盘中的磁带膜卷绕和展开。每一磁带卷盘还可并入有磁带文件夹以帮助将磁带膜整齐地卷绕到卷盘上。磁带介质可经由溅镀工艺制成以提供改进的磁录密度。
来自磁带卷盘的磁带膜抵靠着引导件/滚轮135a、135b(统称为“135”)偏置，且通过卷盘的移动而沿着第一HSA 130和第二HSA 136可移动地传递。所示出的实施例展示将磁带介质平行于第一HSA 130和第二HSA 136弯曲的两个引导件/滚轮135。在一些实施例中，额外滚轮可用于将额外拉力提供到磁带介质。在一些实施例中，引导件/滚轮135可具有更专用的形状，且基于功能而彼此不同。举例来说，其可为圆柱形形状、平面的(例如，矩形棱柱)或具有两个尖头且膜在固定夹的尖头之间移动的固定夹形状。
另外，壳体105可包括一个或多个颗粒过滤器和/或干燥剂(未展示)，以帮助维持壳体中的环境。举例来说，如果壳体不是气密的，那么颗粒过滤器可放置在预期有气流的地方。颗粒过滤器和/或干燥剂可放置在角落中的一个或多个或远离移动内部组件的任何其它方便的位置中。举例来说，移动卷盘可在磁带卷绕/展开时产生内部气流，且颗粒过滤器可放置在所述气流内。
在壳体105内存在磁带嵌入式驱动器100的内部组件的广泛多种可能的放置。确切地说，在某些实施例中，由于磁头机构在壳体内部，因此磁带介质不一定暴露于壳体外部，例如在常规的磁带驱动器中。因此，磁带膜不需要沿着壳体的边缘布设，且可在壳体内以更紧密或另外更高效的方式自由布设。类似地，磁头和磁带卷盘可放置在各种位置中以实现更高效的布局，因为不存在通过壳体对这些组件提供外部存取的设计要求。
壳体组件
如图1B中所展示，壳体105包括盖板180和底座175。PCBA 185附接到壳体105的外部表面上与盖板180相对的底部。由于PCBA由固态电子装置制成，因此环境问题不太受关注，因此不需要将其放置在壳体105内部。这在壳体内部为受益于更受保护的环境的其它组件，尤其是移动组件和膜介质留出空间。
在一些实施例中，密封磁带嵌入式驱动器100。密封可意味着驱动器气密地密封或简单地围封而不一定是气密的。密封驱动器可有利于磁带膜卷绕稳定性、磁带膜可靠性和磁带头可靠性。干燥剂可用于限制壳体内部的湿度。
在一个实施例中，盖板180用于气密地密封磁带嵌入式驱动器100。举例来说，可通过将盖板附接(例如，激光焊接、粘合剂等)到底座175而气密地密封驱动器100以用于环境控制。驱动器100可由氦气、氮气、氢气或某一其它典型惰性气体填充。
在一些实施例中，可将其它组件添加到磁带嵌入式驱动器100。举例来说，磁头的前置放大器可添加到磁带嵌入式驱动器。前置放大器可位于PCBA 185上、HSA中或另一位置中。一般来说，将前置放大器放置成更接近磁头(例如，在HGA中)可在信噪比(SNR)方面对读取和写入信号具有更大的影响。在其它实施例中，可移除组件中的一些。举例来说，可省略过滤器或干燥剂。
双侧磁带嵌入式系统
图3A示出根据某些实施例的双侧磁带嵌入式系统300的透视图。图3B示出根据某些实施例的图3A的PCBA 302的近距视图。双侧磁带嵌入式系统包括第一磁带嵌入式驱动器100、第二磁带嵌入式驱动器101和PCBA 302。通过使用单个PCBA来控制两个磁带嵌入式驱动器，相比于将利用用于每一磁带驱动器的单独PCBA的单驱动器设计，系统300的成本降低。
以部分分解图展示第一磁带嵌入式驱动器，其中磁带卷盘110被拉出以展示主轴电机151。在一个实施例中，主轴电机设计类似于利用旋转轴杆的硬盘驱动器(HDD)。类似于常规磁带驱动器中的滚珠轴承的滚珠轴承可用于主轴电机151中。
以与第一磁带嵌入式驱动器100背对背的方式展示第二磁带嵌入式驱动器101，其中PCBA 302在两个驱动器之间。如图3B中所展示，PCBA包括顶部表面303和与顶部表面相对的底部表面(未展示)上的两组连接器。第一连接器305a和第二连接器305b位于顶部表面303上且配置成与第一磁带嵌入式驱动器100连接。第三连接器306a和第四连接器306b位于PCBA的底部表面上且配置成与第二磁带嵌入式驱动器101连接。形成于PCBA 302上的印刷电路将连接器连接到PCBA的各种组件，例如，一个或多个处理器、存储器、数据接口等等。
在一些实施例中，第一连接器305a配置成与第一HSA 130的(图2的)输出连接器205连接。类似地，第二连接器305b可配置成连接到(任选的)第二HSA 136。在所展示的实施例中，第一连接器305a包括用于收纳形成于输出连接器205上的多个销的凹座。PCBA 302的其它连接器可具有类似结构。然而，在一些实施例中，还可使用其它类型的连接器(例如，狭槽、柔性电缆连接器等)。
在一些实施例中，PCBA 305配置成一次操作单个磁带嵌入式驱动器。通过限制能力，PCBA可使用较少组件和/或较少大功率组件，由此降低成本，这在通常为可用的最低成本类型的存储系统的磁带存储系统中尤其重要。磁带系统通常存储“冷数据”，所述冷数据仅很少且偶发地进行存取。由于此环境，不太可能需要同时存取来自磁带嵌入式系统300中的两个磁带嵌入式驱动器的数据。因此，使用单个PCBA 302替代地控制两个磁带嵌入式驱动器100、101将可能在少数情况下仅减缓性能。
在典型情形中，磁带嵌入式系统300接收对第一磁带嵌入式驱动器100中的数据的第一请求且存取所述数据。当磁带嵌入式系统300接收到对第二磁带嵌入式驱动器101中的数据的第二请求时，通常将已经过足以完成第一请求的时间。PCBA 302可接着切换为控制第二磁带嵌入式驱动器101且提供用于第二请求的数据。在第一请求和第二请求紧密或同时到达的情形中，PCBA 302可满足第一请求，将第二请求排成队列，且接着在完成第一请求之后完成第二请求。
在一些实施例中，磁带嵌入式系统300可采用优先级队列来处理数据请求(读取或写入)。在一些情形中，磁带嵌入式系统300可对当前活动的磁带嵌入式驱动器的请求进行优先级排序。举例来说，如果第一请求使得激活第一磁带嵌入式驱动器100，那么可将对第一磁带嵌入式驱动器1 00中的数据的第三请求优先于对第二磁带嵌入式驱动器101中的数据的第二请求，即使在较早地接收到第二请求的情况下也是如此。在磁带嵌入式驱动器之间切换与在磁带介质中定位数据具有某些开销成本。因此，对当前活动的磁带嵌入式驱动器的请求进行优先级排序可减少总体响应时间，因为引发较少开销成本(例如，驱动器之间的切换、运行通过磁带介质等)。
在一些实施例中，双侧磁带嵌入式系统300利用两个5.25半高磁带嵌入式驱动器。当堆叠在一起时，两个半高驱动器形成装配在5.25全高托架中的双侧磁带嵌入式系统300。这允许用户在相同数目个5.25托架中使驱动器的量加倍。
如将显而易见的是，双侧磁带嵌入式系统300的其它变化是可能的。举例来说，可使用例如两个3.5形状因数驱动器等其它形状因数。系统300的个别磁带嵌入式驱动器可使用单HSA、双HSA或甚至更多HSA。磁带介质可为单侧或双侧的。此外，虽然上文已论述对两个驱动器100、101交替控制的PCBA 302，但其它实施例可包含能够同时控制两个磁带嵌入式驱动器以提高性能的更大功率的PCBA。并且，双侧磁带嵌入式系统中的驱动器可具有与图1A到2和6中所展示的组件和/或布置相比不同的组件和/或布置。举例来说，可使用与图1A到2和6中所展示的记录磁头系统相比不同的记录磁头系统。举例来说，可使用类似于磁头杆605的一个或多个磁带头组合件，或多个读头、多个写头和/或多个读写头的类似磁头阵列。相反地，图1A到2和6的实施例可在单个磁带嵌入式驱动器中实施，而不考虑安装有PCBA的实际位置(例如，在壳体/外壳外部)。
印刷电路板组合件实施例
图4示出根据某些实施例的磁带嵌入式驱动器100的PCBA 400的顶部透视图。在一些实施例中，图3B的PCBA 302在结构上类似于图4的PCBA 400。在其它实施例中，PCBA 302可不包含PCBA 400的组件中的一些或可包含额外组件。
类似地，如图1B中所展示，PCBA 400可附接到壳体105的底部表面。一个或多个连接器405a、405b(统称为405)可附接到底部表面上的接触件或接口，所述接触件电气地/电子地连接到壳体中的内部组件。举例来说，接触件或接口可电气地连接到壳体内的一个或多个电机、致动器和/或磁头。所示出的实施例具有两个连接器405a、405b；其它实施例可使用单个连接器或多于两个连接器。
在实施例中，接触件/接口构建到壳体中，而不会损害壳体的气密密封。举例来说，密封材料可用于在接触件/接口周围保持壳体气密。在一些实施例中，连接器405可为电馈通件，所述电馈通件将壳体内部的组件电气地连接到PCBA上的那些组件，同时维持壳体的密封。举例来说，可使用类似于在密封氦磁盘驱动器中发现的那些电馈通件的电馈通件，例如在2017年6月6日发布的标题为“具有X-Y定位控制的密封隔壁电馈通件(Sealedbulkhead electrical feed-through X-Y positioning control)”且分配给本公开的受让人的第9,672,870号美国专利中所描述的电馈通件，所述美国专利的公开内容以引用的方式并入。
PCBA 400可包含各种组件，例如，一个或多个控制器，一个或多个连接器405a、405b(统称为405)，SoC 410，一个或多个数据接口415(例如，SATA、SAS、NVMe等等)，存储器420，功率大规模集成(PLSI)425和/或数据读取通道控制器430。在一些实施例中，PCBA 400上的这些组件中的大多数或甚至全部可类似于HDD驱动器中使用的组件，但在其它实施例中，所述组件可包含类似于磁带驱动器中的那些组件的组件。在一些实施例中，由于用于磁带嵌入式驱动器100的PCBA 400具有与HDD中的PCBA类似的功能性(例如，控制读/写头、移动HSA、传送来自磁头的数据等)，因此可使用用于HDD中的相同或至少类似的PCBA设计。此外，HDD固件可类似地在仅某一修改的情况下使用。这些因素可有助于降低磁带嵌入式驱动器100的成本。
如果需要，可在PCBA中添加一个或多个切口435以为磁带卷盘电机提供额外空间。举例来说，可升高磁带卷盘主轴电机151上方的壳体部分以为电机提供额外空间。通过提供切口435，可减小磁带嵌入式驱动器100的厚度，因为PCBA 400可围绕壳体的升高部分。
取决于各种组件需要多少空间，PCBA 400可沿着壳体105的整个底部外部表面延伸，或可仅沿着表面部分地延伸。在一些实施例中，第二PCBA可位于(图1B的)壳体105内部，且例如经由连接器405与第一PCBA 400通信。
在一些实施例中，PCBA 400上的控制器控制磁带嵌入式驱动器100的读取和写入操作。控制器可接合磁带卷轴电机，且使得磁带卷轴向前或向后卷绕磁带膜。控制器可使用步进电机和音圈电机来控制磁头在磁带介质之上的放置。控制器可从磁带嵌入式驱动器100的磁头读取或写入数据。举例来说，控制器可通过驱动器的输出连接器以及PCBA上的连接器和迹线经由来自磁头和相关联结构(例如，HSA、HGA、支撑结构、柔性电缆等)的数据通道，通过读取来自磁头的数据而从磁带介质获得数据。控制器还可通过一个或多个接口415(例如，SATA或SAS)控制到磁带嵌入式驱动器100或来自所述磁带嵌入式驱动器的数据的输出/输入。
尺寸考虑因素
图5示出根据某些实施例的3.5英寸形状因数的磁带嵌入式驱动器100a、5.25英寸形状因数的磁带嵌入式驱动器100b和LTO盒式磁带的透视图。在一个实施例中，3.5英寸的磁带嵌入式驱动器100a的长度为147mm、宽度为102mm，且高度为26mm。在一个实施例中，5.25英寸的磁带嵌入式驱动器100b的长度为<＝200mm、宽度为150mm，且高度为83mm。LTO盒式磁带505具有长度为125mm、宽度为109mm且高度为25mm的尺寸。虽然上文公开了用于磁带嵌入式驱动器的一组可能尺寸，但其它实施例可具有不同尺寸。举例来说，高度可能加倍或以其它方式增加，以允许使用具有较大数据容量的较大磁带膜。在另一实例中，5.25英寸的磁带嵌入式驱动器100b可为半高，具有约41mm的高度。此外，尺寸的小变化是可能的，同时仍允许驱动器装配到标准大小的驱动器托架(例如，3.5英寸的驱动器托架、5.25英寸的全托架或半托架等)中。如果不需要与标准大小的驱动器托架的兼容性，那么更大的变化也是可能的。
可改变具有PCBA的磁带嵌入式驱动器的大小(长度×宽度×高度)以优化存取时间和/或存储容量。为了更快的存取时间，磁带膜长度应更短。较短的磁带膜长度可能会导致用于磁带嵌入式驱动器的壳体的长度和/或宽度大小变短，但可能会以减少的总数据容量为代价。对于增加的容量，壳体可在宽度和/或长度上变长以存储较长的总磁带长度，但可能会以较长的存取时间为代价。举例来说，由于5.25英寸形状因数大于LTO形状因数，因此5.25英寸的磁带嵌入式驱动器100b可通过最大化磁带长度而存储更多数据。此外，具有更多的磁带介质减少每磁带长度的支撑组件的数目。
在一些实施例中，磁带膜宽度可从用于LTO盒式磁带中的标准12.65mm增加为更宽的膜。增加磁带宽度可增加容量而不一定对存取时间具有很大影响，因为在一些实施例中，整体磁带长度可保持不变。与LTO盒式磁带的磁带卷盘相比，还可以通过增大磁带卷盘的直径来增加数据存储。
虽然上文将磁带嵌入式驱动器论述为具有类似于HDD的形状因数的3.5英寸或其它驱动器或传统HDD的5.25英寸形状因数的壳体，但磁带嵌入式驱动器100可使用其它形状因数。举例来说，如果磁带技术在未来变得足够小型化，那么磁带嵌入式驱动器可使用2.5英寸驱动器形状因数，类似于由膝上型计算机HDD使用的驱动器形状因数。此外，磁带嵌入式驱动器100可在具有一些变化的情况下使用3.5和5.25英寸形状因数。举例来说，驱动器可稍微更长/更短、稍微更厚/更薄等等。即使数据/功率接口的尺寸或放置稍有差异，驱动器100仍可与机架和服务器等各种计算机设备中发现的基于现有3.5英寸或5.25英寸的基础结构兼容。
图6示出根据某些实施例的用于磁带嵌入式驱动器100的LTO磁头杆605和磁头组合件610。图6针对LTO和磁带嵌入式驱动器的实施例展示了磁带宽度与磁带头杆长度之间的大致关系。
多个写入器和读取器可位于磁头杆中。举例来说，磁带杆可具有1到10个读取器磁头和/或1到10个写入器磁头。通常，磁带头杆使用写入器-读取器-写入器布局。然而，可使用其它布局，例如写入器-读取器-读取器-写入器布局。在一些实施例中，使用两个或更多个读取器提供更好的信噪比(SNR)，从而允许更高的TPI。
磁带记录使用磁头膜接触技术以用于记录。通常，LTO磁带使用膜上的四个数据带，其中磁头沿磁带的宽度向上和向下移动到四个不同位置。步进电机用于移动到四个位置中的每一者，且音圈电机处理每一位置内的较精细致动。因此，LTO盒式磁带使用比磁带宽度(12.65mm)更长的磁头杆长度(例如，22.4mm)，使得磁带宽度在其可移动到的四个位置中的每一者中由磁头杆覆盖。
由于较长的磁头杆605的质量较大、磁头读取器宽度较宽且步进电机和音圈电机的移动粒度有限，用于LTO盒式磁带的膜上的磁道密度受到限制。LTO-7磁道间距为10.7kTPI(2.37um)。
在一个实施例中，磁带嵌入式驱动器100包括比LTO磁头杆605显著更小的读头或写头，例如，长度为约4mm的磁头。此外，其它磁头大小，例如约3mm、约5mm或甚至其它大小。在一些实施例中，磁头显著小于磁带宽度。多个磁头可包含于磁头组合件610中。替代地，在一些实施例中，磁带嵌入式驱动器100包括类似于磁头杆605的一个或多个磁头杆。
在一个实施例中，两个磁带引导件615位于磁带组合件的两侧上。磁带引导件限制磁带的移动并且当HGA在磁带膜之上移动时提供更好的稳定性。在其它实施例中，可利用放置在HGA之前或之后的仅单个磁带引导件。
磁头组合件610可由HDD类HGA支撑(如图2中所论述)。这可提供较温和和/或较稳定的磁头与膜的接触，潜在地提供用于读取和/或写入的较好可靠性。万向架组合件可使用多种材料，例如不锈钢等等。
额外实施例
本领域的技术人员将了解，在一些实施例中，可实施其它类型的磁带嵌入式驱动器系统，同时仍处于本公开的范围内。另外，在本文中所论述的进程中采取的实际步骤可不同于图中描述或展示的步骤。取决于实施例，可去除上文所描述的某些步骤，可添加其它步骤。
虽然已描述某些实施例，但这些实施例仅借助于实例呈现且并不意图限制保护范围。实际上，本文所描述的新颖方法和系统可以各种其它形式体现。此外，可进行呈本文中所描述的方法和系统形式的各种省略、替代和改变。所附权利要求书和其等效物意图涵盖将处于保护范围和精神内的此些形式或修改。举例来说，图中所示出的各种组件可实施为处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用硬件上的软件和/或固件。而且，上文公开的具体实施例的特征和属性可以通过不同方式组合以形成均处于本公开的范围内的额外实施例。虽然本公开提供了某些优选实施例和应用，但是对于本领域普通技术人员显而易见的其它实施例也在本公开的范围内，包含并不提供本文中阐述的所有特征和优点的实施例。因此，本公开的范围意图仅参考所附权利要求书定义。
上文所描述的所有进程可体现于由一个或多个通用或专用计算机或处理器执行的软件代码模块中并经由所述软件代码模块全自动。代码模块可存储于任何类型的计算机可读介质或其它计算机存储装置或存储装置的集合上。方法中的一些或全部可替代地体现于专用计算机硬件中。

Claims (17)

1.一种存储装置，其包括：
磁带介质，其用于存储数据；
第一磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的一个末端；
第二磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的另一末端；以及
磁头臂组合件(HSA)，其包括：
第一磁头组合件，其包括至少一个读头和一个写头，所述第一磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置；
第二磁头组合件，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头，所述第二磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置；以及
u形支架支撑件，其包括：
第一侧，其附接到轴杆，所述第一侧耦合到具有所述第一磁头组合件的第一磁头万向架组合件(HGA)；
第二侧，其与所述第一侧相对，所述第二侧耦合到具有所述第二磁头组合件的第二HGA；以及
第三侧，其垂直于所述第一侧和所述第二侧附接，其中所述第一侧、所述第二侧和所述第三侧在所述磁带介质周围形成通道。
2.根据权利要求1所述的存储装置，其中所述第二磁头组合件配置成在所述磁带介质在所述第一磁头组合件与所述第二磁头组合件之间移动时对所述磁带介质提供非接触式支撑。
3.根据权利要求2所述的存储装置，其中所述非接触式支撑包括所述第二磁头组合件与所述磁带介质之间的空气或气体轴承。
4.根据权利要求1所述的存储装置，其进一步包括3.5英寸形状因数壳体和5.25英寸形状因数壳体中的一者。
5.根据权利要求1所述的存储装置，所述存储装置进一步包括含有所述磁带介质、所述第一磁带卷盘、所述第二磁带卷盘和所述磁头臂组合件的壳体。
6.根据权利要求1所述的存储装置，其中所述HSA进一步包括：
细长悬挂件，其在所述细长悬挂件的第一端耦合到所述第一磁头组合件，所述细长悬挂件远离所述第一磁头组合件在所述细长悬挂件的第二端耦合到所述u形支架支撑件。
7.一种存储装置，其包括：
磁带介质，其用于存储数据；
第一磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的一个末端；
第二磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的另一末端；以及
磁头臂组合件(HSA)，其包括：
第一磁头组合件，其包括至少一个读头和一个写头，所述第一磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置；
第二磁头组合件，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头，所述第二磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置；以及
支撑件，所述支撑件包括：
通道，其围绕所述磁带介质；
第一部分，其耦合到具有所述第一磁头组合件的第一磁头万向架组合件(HGA)；以及
第二部分，其耦合到具有所述第二磁头组合件的第二HGA。
8.一种存储装置，其包括：
磁带介质，其用于存储数据；
第一磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的一个末端；
第二磁带卷盘，其耦合到所述磁带介质的另一末端；
磁头臂组合件(HSA)，其包括：
第一磁头组合件，其包括至少一个读头和一个写头，所述第一磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置；以及
第二磁头组合件，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头，所述第二磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置；以及
第二HSA，所述第二HSA包括：
第三磁头组合件，其包括至少一个读头和一个写头；以及
第四磁头组合件，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头；
其中所述HSA配置成读取在前向方向上移动的所述磁带介质，且所述第二HSA配置成读取在后向方向上移动的所述磁带介质。
9.根据权利要求8所述的存储装置，其中当所述磁带介质在前向方向上移动时所述第二磁头组合件被停放。
10.根据权利要求9所述的存储装置，其中当所述磁带介质在后向方向上移动时所述第一磁头组合件被停放。
11.根据权利要求8所述的存储装置，其进一步包括用于所述HSA的第一停放坡道和用于所述第二HSA的第二停放坡道。
12.根据权利要求8所述的存储装置，其中所述HSA位于所述第一磁带卷盘附近，且所述第二HSA位于所述第二磁带卷盘附近。
13.一种用于读取磁带介质的磁头臂组合件(HSA)，所述HSA包括：
第一磁头万向架组合件(HGA)，其包括至少一个读头和一个写头，所述第一HGA配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置；
第二HGA，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头，所述第二HGA配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置；以及
u形支架，其包括：
第一侧，其附接到轴杆，所述第一侧耦合到所述第一HGA；
第二侧，其与所述第一侧相对，所述第二侧耦合到所述第二HGA；以及
第三侧，其垂直于所述第一侧和所述第二侧附接，其中所述第一侧、所述第二侧和所述第三侧在所述磁带介质周围形成通道。
14.根据权利要求13所述的HSA，其中所述第二HGA配置成向所述磁带介质提供非接触式支撑。
15.根据权利要求14所述的HSA，其中所述非接触式支撑包括在所述第二HGA与所述磁带介质之间的空气或气体轴承。
16.根据权利要求13所述的HSA，所述第一HGA进一步包括：
细长悬挂件，其耦合到所述至少一个读头和一个写头；以及
支撑结构，其远离所述至少一个读头和一个写头耦合到所述细长悬挂件。
17.一种存储装置，其包括：
磁带介质，其用于存储数据；
用于沿着读头卷绕所述磁带介质的构件；
第一磁头臂组合件(HSA)，其包括：
第一磁头组合件，其包括所述读头，所述第一磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的第一侧放置；以及
第二磁头组合件，其包括不能进行读取的不可操作磁头，所述第二磁头组合件配置成沿着所述磁带介质的与所述磁带介质的所述第一侧相对的第二侧放置；以及
第二HSA，所述第二HSA包括：
第三磁头组合件，其包括至少一个读头和一个写头；以及
第四磁头组合件，其包括不能进行读取或写入的不可操作磁头；
其中所述第一HSA配置成读取在前向方向上移动的所述磁带介质，且所述第二HSA配置成读取在后向方向上移动的所述磁带介质。
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