CN1154088C - 自适应查找目标磁道定位的速度分布 - Google Patents

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Abstract

一种用于提高磁盘驱动器数据存储能力和查找性能的方法和装置。磁盘驱动器包括一转动磁盘，其记录表面上划定了多个磁道，一执行机构用于支撑紧邻磁道的磁头。伺服电路用速度分布来将磁头定位在目标磁道附近，伺服电路自适应地挑选与目标磁道物理位置相关的速度分布。当减速磁道紧邻磁盘最内直径或最外直径时，伺服电路最好采用一降低的最大速度和一降低的减速率，由此降低驱动器和用于限制磁头径向范围的插销/止动装置之间接触引起的损坏风险。

Description

自适应查找目标磁道定位的速度分布
本发明领域
本发明通常涉及磁盘驱动器数据存储装置领域，特别涉及在与目标磁道径向位置相关的查找过程中，通过自适应调整磁头速度分布，提高磁盘驱动器存储能力和性能的一种装置和方法，但并不受限制。
磁盘驱动器是一个以快速且有效方式存储和检索计算机化数据的数据存储装置。典型的磁盘驱动器包括一个或多个刚性盘片，其上涂覆了磁性介质并安装在主轴电动机的毂盘上以恒定高速转动。通过固定在径向驱动器的一列转换器(“磁头”)，使磁头相对于磁盘运动，使数据存储在磁盘上的许多同心环形磁道。
磁头在从驱动器径向伸出的多个悬臂端处，通过弯曲部分进行固定。在紧邻磁盘外径的位置，驱动器绕固定在磁盘驱动器壳体上的轴转动。枢轴与主轴电动机和磁盘的转动轴平行，这样磁头在平行于磁盘表面的平面内运动。
通常，驱动器采用一音圈电动机来相对磁盘表面定位。驱动器音圈电动机包括一固定在与磁头悬臂相对的驱动器一侧的线圈，这样浸入具有一个或多个永久磁铁的磁路的磁场内。当受控电流通过线圈时，所形成的电磁场与永久磁铁的磁场相交接，导致磁头移动滑过磁盘表面。
通过驱动器滑动机构，磁头支撑在磁盘上，该机构包括设计成与磁盘转动产生的移动空气薄层相交接的空气轴承表面，这样磁头可以“飞”在磁盘表面上。通常，通过选择性地使数据磁道的部分进行磁化，将随时间变化的写电流应用于磁头上，磁头将数据写入磁盘表面所选取的数据磁道。为了随后回读存储在数据磁道上的数据，磁头检查数据磁道的磁场内的通量转换，并将这些转换变为由磁盘驱动器的读信道电路解码的读信号。
磁头的位置控制通常采用Duffyetal.于1993年11月16日发表的美国专利N0.5,262,907介绍的闭环系统和数据伺服系统来实现，该发明已经转让给本发明的受让人，在此将引为参考。在该系统内，伺服(位置控制)数据与用于存储用户数据的用户数据区相交替，而伺服数据由磁头进行转换并提供给伺服系统检测磁头位置和速度。
伺服系统进行两个主要的工作：查找和磁道跟随。在磁道跟随过程中，所选取的磁头保持在相应磁盘上的所选磁道上。在此，伺服系统采用伺服数据来生成代表磁头和所选磁道中心之间相对间距的位置误差信号(PES)。相反，PES用作产生校正信号，该信号通过调整加到驱动器线圈上的电流量而调整磁头的位置。
在查找操作过程中，所选磁头从相关磁盘表面上的初始磁道移动到目标磁道。使用了速度控制方法，其中速度分布代表磁头所需的速度轨迹，根据初始和目标磁道之间的距离，对速度分布进行选择。通过将大幅值的电流加到线圈上，磁头首先加速到一个最大速度。然后磁头保持最大速度直到它达到距目标磁道预定的距离，在此相反极性的较大电流加到线圈上，使目标磁道上的磁头减速并停止。在查找过程中，对磁头速度的调整与实际速度和速度分布之间的差相关。查找过程中，给定点处的期望速度就是所需要的速度，速度分布包括一系列所需要的速度值。如果查找过程中出现了差错，线圈将被短路，导致驱动器制动。
为了使数据传输性能最大化，力求将各次查找所需要的时间最小化，因为磁盘驱动器仅能在磁道跟踪模式的操作过程中传输数据。但是，磁盘驱动器设计人员力求提供一实际可达到的最大速度，这样使磁头在较短的时间内达到目标磁道。
对驱动器来说，如果在查找过程中，伺服系统失去了对驱动器的控制，会出现一个附带损坏磁盘驱动器的危险，例如，这种控制的丧失来自于驱动器电源的掉电。限位器(有时称为“突然止住”)用来限制磁头在扫过磁盘表面时的最大径向伸展。当磁头在磁盘的最内和最外直径处时，这种限位器通常设置来实现驱动器的相应特征。如果伺服系统无法足以降低磁头速度，与相关限位器接触的驱动器的骤然减速可以导致磁头的过度运动，同时潜在破坏磁头和/或磁盘表面。
Touchtonetal.(Touchton’291”)在1990年10月30日发表的美国专利NO.4,967,291介绍了从过速状态下将磁盘驱动器的破坏降低的一个现有技术方法，该方法在查找过程中，将磁头的最大速度限制到一足够的水平，这样一旦出现脱离状态，在与相关限位器接触的基础上，磁头不会受到破坏。当速度超过安全阈值时，Touchton’291监控磁头的速度，并断开加到驱动器线圈的电流(这样暂时短路线圈)。
另一个现有技术方法是使限位器做得足够柔软，这样在全速接触时能安全地使磁头减速。该方法的一个问题是，需要在限位器附近有一相对较大的减速区，供应给驱动器减速进入止动。因为在磁头滑过减速区时，驱动器与限位器接触，该区域无法用来存储数据。由此，较大的减速区需要对数据记录带进行缩小，并限制驱动器的总数据能力。
在工作过程中，技术需要不断提高，使磁盘驱动器设计人员达到已经增加的数据密度和数据转换性能的水平。本发明的目的就是针对此。
本发明综述
本发明采用一选取与目标磁道位置相关的自适应的速度分布，是一种提高磁盘驱动器运行性能的装置和方法。
本发明的技术方案是，一种根据一具有最大速度和减速段的速度分布、在磁盘驱动器内通过将磁头由初始磁道移动到对应磁盘上的目标磁道来实现查找的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)识别目标磁道的物理位置和查找长度，其与初始磁道和目标磁道之间磁道数相关；
(b)挑选与目标磁道物理位置相关的减速段，其中对给定查找长度来说，与接近磁盘最内直径或最外直径之一的目标磁道有关的减速段提供了一下降的速度变化率，该下降速率的速度变化率可与接近磁盘中间段的目标磁道相关的减速段的速度变化率相比较；
(c)将电流加到驱动器线圈上，使磁头加速到最大速度；以及
(d)接着将电流加到驱动器线圈，使磁头的速度从与所选减速段相关的最大速度降低。
在上述方法中，进一步包括以下步骤：
(e)在与目标磁道物理位置相关的查找过程中，挑选磁头的最大速度，其中对给定的查找长度来说，与目标磁道接近磁盘中间段相关的最大速度的幅值相比，与接近磁盘最内直径或最外直径之一磁道的目标磁道相关的最大速度具有降低的幅值。
在上述方法中，挑选与接近磁盘最内直径或最外直径之一磁道的目标磁道相关的最大速度的降低幅值，以降低对磁盘驱动器的破坏，这种破坏是作为支撑磁头的驱动器和用来限制磁头径向移动的限位器之间接触的结果而引起的。
本发明的技术方案为，一种磁盘驱动器，其特征在于，包括：
一转动磁盘，在其记录表面上划定了许多磁道；
一驱动器，用于支撑紧邻磁道的磁头；
一驱动器电动机，与驱动器耦合，将磁头移动穿过记录表面，驱动器电动机包括一线圈；以及
一伺服电路，工作上与磁头和线圈耦合，该电路将电流加到线圈上，进行查找操作，其中通过将磁头加速到最大速度，然后减速到目标磁道，将磁头从初始磁道移动到目标磁道，其中与磁盘中间部分的磁道相比，对紧邻磁盘最内直径和最外直径的磁道来说，伺服电路使磁头按照下降的速度变化率减速。
在上述磁盘驱动器中，伺服电路进一步挑选与磁盘上目标磁道物理位置相关的最大速度。
在上述磁盘驱动器中，进一步包括一限位器，其通过接触相应的驱动器零件，限制磁头滑过记录表面的范围，其中选取最大速度，降低对磁盘驱动器在限位器和驱动器之间接触所引起的破坏。
在上述磁盘驱动器中，磁道分别被分为第一，第二，第三区，第一区接近磁盘最内直径，第三区接近磁盘最外直径，第二区位于第一和第三区之间，其中为第二区的磁道选取最大速度的较大值，其中为第一和第三区的磁道选取最大速度的一个降低值。
在上述磁盘驱动器中，分别为第一区内的最内直径和第三区的最外直径选取降低的最大速度，其中保持在第一和第三区内磁道的最大速度值的选取，可通过在较大值和降低值之间的插值而达到。根据较佳实施例，磁盘驱动器包括一具有记录表面和驱动器的转动磁盘，该记录表面上划定了多个磁道，驱动器支撑一紧邻磁道的磁头。通过将电流加到驱动器电动机线圈上使磁头移动，同时提供一限位器来限制磁头的最大径向移动范围。伺服电路实现速度受控的查找操作，通过加速并保持磁头处于最大速度，然后按照速度分布使磁头减速到目标磁道，从而使磁头从初始磁道移动到目标磁道。
伺服电路最好适应与磁盘上目标磁道物理位置相关的速度分布的减速部分，与靠近磁盘中间部分的磁道相比，为了紧邻磁盘最内和最外直径的磁道，磁头在降低的速率下减速。这使得对磁盘驱动器的破坏降为最低，倘若失去驱动器的控制并且驱动器开始与限位器接触。
此外，伺服电路最好线选择一与目标磁道物理位置相关的可变最大速度，这样为紧邻磁盘直径最内和最外的磁道，选取一降低的最大速度，且为中间磁道选取一较大的最大速度的速度。
附图说明
图1根据本发明较佳实施例，提供一磁盘驱动器的俯视图。
图2给出用来控制图1中磁盘驱动器的磁头的位置的功能框图。
图3给出磁盘驱动器的速度分布，表示当磁头接近目标磁道时，构成所选磁头的希望轨迹的一系列需要的速度。
图4给出对应的电流分布，该电流分布表示加到驱动器线圈上导致磁头跟随图3中速度分布的电流。
图5表示为了图1中磁盘驱动器的磁盘上的磁道的一个最大希望速度的二维图形。
图6根据较佳实施例，表示磁盘上磁道的一族速度分布的三维图形。
图7根据较佳实施例，在速度受控查找过程中，表示图2中伺服电路工作的控制图，并表示伺服电路数字信号处理器(DSP)采用的编程方法。
图8根据较佳实施例，给出伺服电路DSP用来编程，实现查找的自适应子程序的流程图。
图9表示用图2的伺服电路，通过短路驱动器线圈和通过启动减速，磁头减速的图示比较。
图10按照较佳实施例，给出速度分布的图示。
图11根据附加的较佳实施例，给出速度分布的图示。
图12根据附加较佳实施例，给出磁盘上磁道的一族速度分布的三维图示。
详细说明
为了给出本发明较佳实施例的详细说明，首先参考图1，该图给出了一用来存储计算机数据的磁盘驱动器100的俯视图。磁盘驱动器100包括一磁头磁盘装置(HDA)101，一印刷电路组件(PWA)，用于支撑磁盘驱动器100所用的控制电路。PWA固定于HDA101的下侧，由此图1中无法看见。
HDA101包括一底座102，支撑以恒定速度转动多个磁盘106的主轴电动机104。虽然未画出，应该理解的是，磁道是按照传统方法，在制造过程中在各个磁盘表面上写入磁盘驱动器100的伺服数据划定形成的。磁盘毂108保护磁盘106，以及位于紧邻磁盘(图1中看不见)到主轴电动机104之间位置的一系列磁盘定位件。顶盖(未画出)与底座102配合，为HDA101提供一内部空间。
旋转驱动器110的结构可以绕底座102支撑的卡盘支撑装置112旋转。通过加到音圈电动机(VCM)114的驱动器线圈113上的电流的控制，驱动器110转动。多个驱动器悬臂116从驱动器110伸出，并支撑弯曲装置118，该装置反过来支撑磁盘106表面上的多个对应磁头120。当磁盘驱动器未处于使用状态，且包括限位器(未单独指出)限制驱动器110的径向范围(冲程)，插销/止动装置122保护磁盘106内直径位置处有纹路的降落区(未指出)上的磁头。柔性电路组件124便于驱动器110和磁盘驱动器PWA之间的电气联接。
此时，值得注意的是，三个径向延伸区域出现在顶磁盘106上，这些区域分别标示为R1，R2，R3。如下所述，各个所选磁头120查找过程中的最大速度最好决定于目标磁道停留的区域。而且，进一步选取的磁头120的减速分布与目标磁道的相关区域有关。
回到图2，给出用于控制磁头120位置的伺服电路130的功能框图。伺服数据由选取的磁头120传送，以形成一由前置放大器132放大的回读信号。为了降低前置放大器132和磁头120之间的物理距离，前置放大器132最好与柔性电路组件124结合，并固定在驱动器110的一侧(见图1)。放大回读信号接着由自动增益控制电路(AGC)134进行幅度归一化功能，自动增益控制电路将回读信号的幅值调整到一适于保持伺服电路130部分的范围。
接着，将回读信号提供给解调电路136，该解调电路解调伺服数据，并使伺服数据达到要求的情况，将数据输入提供给数字信号处理器(DSP)138。DSP138采用存储在DSP存储器(MEM)142的程序，接收来自磁盘驱动器控制处理器140的最高级指令，并进行查找和磁道跟随操作。磁盘驱动器控制处理器140采用处理器存储器(MEM)144内的最高级程序，控制磁盘驱动器100的整个操作，包括在磁头120和磁盘驱动器100安装的主机计算机(未画出)之间的数据传输。
DSP138将一系列电流指令信号输出给选取驱动器电路146，该电路将电流加到线圈113上，由此调整所选磁头120的径向位置。在速度受控的查找过程中，将参考图3和图4对伺服电路130的基本操作进行讨论。
图3给出一族速度分布(标示在150)，该图给出的X轴为152，Y轴为154。X轴152代表有关磁盘106的位置，按照在达到目标磁道“0”前所经磁道数表示。容易理解，各个磁道有一独一无二数值的磁道地址，该地址作为上面已讨论的伺服数据的一部分进行存储。但是，为“0”的目标磁道的标志并不是磁道真实的地址，或代表磁道真实地址；而且，在特定查找过程中其被认为是目标磁道的时间，各个磁道才方便地称为“磁道0”。
接着图3，Y轴154表示希望速度，即查找过程中，各点处磁头120的目标或所需速度。图4给出表示加到线圈113上的电流的相应电流分布160，X轴162表示查找过程中将经过的磁道，Y轴表示电流幅值。
由图3可以看出，速度分布150分担了共同的减速段166，该段的起始位于磁道XD的希望速度VMAX，于磁道0处降低到为0的希望速度。磁道XD为从磁道0开始的预定磁道数。从比远离目标磁道0的磁道XD更远的磁道作为初始磁道开始的查找，例如图3中表示的在磁道X1开始的查找，由线圈驱动器146将大量电流加到线圈113上的结果，被初始化加速为朝目标磁道0。该电流由电流脉冲168表示，该电流脉冲导致磁头沿抛物线段170加速。
一旦达到最大希望速度VMAX，磁头120在达到磁道XD之前沿平面而行，在这段时间内，仅需要在电流上有较小调整，如电流段172表示。当磁头120达到磁道XD时，具有一与初始脉冲172极性相反的电流脉冲174加到线圈驱动器146上，将磁头沿减速段166减速，直到磁头120停留在目标磁道0上。
从相对磁道XD更接近目标磁道0的速度控制查找来说，也采用类似的过程，例如从磁道X2；此时，电流再一次加到线圈113上，使磁头加速(如加速段176所示)直到达到减速段166，此后，施加相反极性的电流，使磁头120停留在目标磁道0上。与前述的查找不同，但是，在减速阶段初始化之前，磁头并未达到并沿最大速度滑动。
例如，值得注意的是，对具有相对较长持续时间的查找来说，可以实现上述速度控制查找过程(指“较长查找”)。在特定长度以下(例如100磁道)，在磁头位置内的调整提供逐渐将磁头120移动到目标磁道0的位置，可以采用位置受控方法。
在现有技术中，忽略目标磁道0的物理地址，最大希望速度VMAX通常一致。所选VMAX的值取决于因子数，包括来自线圈驱动器146允许的电流最大量，但一般涉及减少实现平均查找所需要的时间和降低磁盘风险之间的折衷，该所需时间倾向于有较高的VMAX，该风险作为电源掉电或其它故障情况的结果，倾向于有较低的VMAX。本发明克服了这种限制，参考图5将讨论本发明的一个较佳
实施例。
图5为表示最大希望速度曲线180的图形，X轴为182，表示跨过磁盘106的径向位置，Y轴184表示希望速度幅值。值得注意的是，在图5中沿X轴182的R1，R2，R3区对应前面图1中顶层磁盘106的区域。虽然给出的R1，R2，R3区将磁盘106的表面基本分为三个部分，这样仅与一较佳实施例结合；容易预料另一结构，包括区域数和长度。
从图5中可以看出，在该实施例中，在R1区内的内径(ID)的最内直径磁道上，最大希望速度达到第一个VMAX1值，在R1和R2区之间的边界，又提高到第二个VMAX2值。在穿过R2区的径向范围，最大希望速度保持在第二个VMAX2值，穿过R3区又从VMAX2降低到VMAX1。虽然给出的是VMAX1和VMAX2之间普通的线性关系，也容易预料其他结构，例如将更高阶函数(例二次函数)用于确定最大希望速度的中间值。
根据目标磁道的位置(物理地址)，这种结构导致了自适应最大希望速度。对在R2区内的目标磁道结束的查找来说(即磁盘106的“中间”或“中间部分”)，采用了较大VMAX2；相反地，随着目标磁道渐渐接近磁盘106的外径或内径时，最大希望速度降低。
按照此方法，对紧邻磁盘记录表面边缘的目标磁道的查找可以按照降低的最大速度安全地进行，以即使得倘若驱动器110的控制出现故障且驱动器的“故障引发的制动”没有足够的时间使悬臂在接触相关限位器前减慢也可降低磁盘驱动器100损坏的可能性，而且，对远离限位器的目标磁道的查找可以在较高的最大速度下安全地进行，以即使得倘若驱动器110的控制出现故障，且驱动器的“故障引发的制动”没有足够的时间使悬臂在接触相关限位器前减慢也可降低磁盘驱动器100损坏的可能性，而且对远离限位器的目标磁道的查找可以在较高的最大速度下安全地进行，即使出现故障，在与限位器接触前，将有更多时间使驱动器110制动。
虽然将根据给定应用的要求，选取VMAX1和VMAX2的特定值，可以较好地选取该特定值，以取得与驱动器采用均匀最大希望速度基本一致的平均查找时间。例如，采用约130厘米(cm)/秒(50英寸/秒)的VMAX1和约380cm/sec(150英寸/秒)的VMAX2可以取得与驱动器采用的250cm/sec(100英寸/秒)的均匀VMAX基本一致的平均查找时间。通常，当三分之一行程就达到最大速度时，可以取得最佳平均访问时间。
如上所述，VMAX表示磁头120在查找过程中的最大速度，在此以后磁头沿减速分布减速(如图3所示的减速分布166)。因此，各个磁头的速度分布将划定一表面，例如图6中190处所示。速度分布表面190的X轴192表示目标磁道的径向位置，Y轴194表示要到达目标磁道的磁道，Z轴196表示最大希望速度。值得注意的是，各个独立分布减速段起始点(例图3中的磁道XD)可以按照所需随目标磁道位置变化；即R1区内对磁道的速度分布具有一较R2区内磁道的速度分布更低的最大希望速度，但是R1区内的速度分布也可以在比R2区磁道更加远离目标磁道的点处开始减速磁头120，因而按照降低的速率减速。下面将更全面地对这些和其他考虑因素进行讨论。
图7和8提供了对查找过程中伺服电路130较好地利用自适应速度分布的方式进行了更好的说明。从图7开始，给出一存储于DSP存储器142(图2)中程序的控制示意图，在较长的查找过程中被DSP138(图2)采用。
起初，图7给出一装置框图200，表示含线圈驱动器146，线圈113，磁头120和前置放大器132的磁盘驱动器100的电气部分和机械部分。观察者202，设定提供装置200的操作的数学模型，通过各自的路径204，206和208输出有关各个路径204，206，208的磁头位置，速度和偏置(XE，VE，WE)。偏置表示使磁头120偏离磁道的作用力，例如来自磁盘106旋转形成的空气流的气压影响，以及来自柔性电路124的弹性作用力。偏置通常与位置有关。
在查找过程中，将经过的磁道数由路径210输入到分布器212。如上所述，待经过的磁道为查找过程中保持的物理位置，且确定为与磁头120位置和目标磁道位置之差相关。分布器产生响应，通过类似插值方法或来自存储在对照表的值在路径214上输出合适的希望速度。用求和点216确定出希望速度和估计速度VE之差。该差值即速度误差提供给增益为KAL的增益框218，实现加速限制功能。该输出通过一陷波滤波器220传递，在求和点222与路径214上代表施加到线圈113上电流的交流电(AC)信号相加。此时，目标磁道位置由输入路径226提供给偏置预测框228，该框预测求和点230处与估计偏置值相加的偏置量。路径232上的输出在求和点222相加，以及第二个求和点234相加，这将简要讨论。
求和点222的输出提供给增益为KT的增益框236，该增益框用于补偿VCM114的非线性转矩特性。求和点238处输出值与路径240上的电流零信号相加，该电流零信号作为零输出电流。路径242上的最终信号包括一电流希望信号，该信号提供给装置以调整所选磁头120的位置。
装置响应后，在路径244上给出一感应输出；将伺服数据提供给一解调框246，将电流水平提供给求和点248。解调后，伺服数据用线性化框250进行线性化，通过路径252给出一位置采样XSAMP，该采样值在求和点254处与位置估计值XE相差，从而在路径256上提供一观察者误差OERR。按照这种方式，观察者202的操作名义上保持与装置200的操作一致。
输入到求和点248的电流用于饱和补偿，并由此与来自路径258的饱和零输入信号相加。增益框260施加一饱和增益KSAT，且其输出用来自路径232的偏置和相差。有限响应滤波器(FIR)框262将所需延迟时间提供给陷波滤波器220的输出，这样观察者202根据线圈是否处于饱和状态，接收一来自FIR262或饱和回路的交换输入。
因此，图7中的电路运行以控制磁头120在较长查找过程中的速度，同时通过路径214输出一串与查找长度和目标磁道物理位置相关的希望的速度值。图8给出一自适应查找子程序270的流程图，表示根据较佳实施例，在进行查找过程中伺服电路130的整个功能。
一旦DSP138从磁盘驱动器控制处理器140接收到查找指令，步骤272，电路进行对目标磁道地址和到达目标磁道的磁道数的识别，步骤274。
由该信息，电路接着判定是否需要较长时间的查找，判定步骤276；若不需要，按照步骤278执行常规的位置受控查找。此外，当目标磁道充分远离现有磁道以保证较长时间的查找时，加载(或计算)合适的速度分布，包括最大希望速度VMAX在内，步骤280，在查找过程中由步骤282采用。在任一种查找类型的结论中，伺服电路130在步骤284转换为目标磁道上的磁道跟随模式，以及步骤286的子程序结束。
如上参考图6所做的讨论，根据接近限位器的目标磁道，不仅可以选取最大希望速度，而且速度分布的减速段也可以根据这种接近进行调整。已经发现，图7中的伺服电路可以通过比短路线圈113所得到的速度更快的速度有效地使磁头120减速。例如，图9给出一表示一短路的减速曲线300的图形，以及一相应的有效减速曲线302，X轴304表示位置(要到的磁道)，Y轴306表示磁头速度。
值得注意的是，通过短路线圈使磁头120的速度降低50％的距离(即，从速度V2到V1)，测得为从磁道X1到X3的间距，比将速度从较高的速度V3降低到V1的间距长约25％(从X1到X2时的速度)。如果V1表示不破坏磁盘驱动器100的情况下，与相关限位器安全接触时的速度，那么在另一个实施例中，对较距离X1到X3的更远离限位器目标磁道的查找可以结合常规减速段，采用较高的最大希望速度VMAX2来实现。同时查找与限位器相隔间距X1和X3内的磁道可以用较低的最大希望速度VMAX1和递减的减速段实现。图10给出该实施例。
特别地，图10给出一普通速度分布曲线310和一降低后的速度分布曲线312，X轴314表示位置，Y轴316表示速度。正常的速度分布曲线310具有一最大希望速度VMAX2，并可以在XD2变换到减速段318；减低后的速度分布曲线312用最大希望速度VMAX1，并在XD1变换到减速段320。图10给出实施例的优点在于，对磁盘表面大部分来说，利用了正常的速度分布310，而对紧邻限位器的磁道来说，仅利用了降低后的速度分布曲线312。例如，在一个实施例中，最内直径和最外直径的R1和R3区径向宽度仅为0.64cm(0.25英寸)，R2中间区延伸穿过磁盘106的其他部分。
对所有的目标磁道来说，附加的较佳实施例保持速度VMAX为一所选的较高值，但选取了一与目标磁道位置相关的减速分布。将参考图11和图12对这些
实施例进行讨论。
图11给出一族速度分布曲线的二维图示，通常指参考号数330，X轴为314，Y轴为316(类似图10中的轴)。
如图所示，曲线330与普通最大速度VMAX共用一普通最大速度段332。但是，曲线330具有一不同减速段的范围，受最大(最高速率)减速段334和最小(最低速率)减速段336所限制，最大减速段334起始于距目标磁道0的距离为XD2处而最小减速段336起始于距目标磁道0的距离为XD1处。由此，对磁盘106中间部分的磁道来说，磁头120将跟随334段限定的减速分布。对紧邻限位器的磁道来说，磁头120跟随336段。对这两个位置中间的磁道来说，磁头120将跟随落入334和336范围内的减速分布。
图12给出一个三维表面340，表示诸如图11中330的一族速度分布曲线。该表面340的X，Y，Z轴用192，194，196(如图6所用)表示。如前所述，R1，R2，R3区将相关磁盘106的半径分成三部分，但这仅表示一较佳实施例且并非限制性的。通常如前面图8中所讨论，进行查找，只是在步骤280内选取适当的减速分布，并在步骤282之内个用来将磁头减速。
现在将清楚，根据此处的具体说明和下面的权利要求，本发明介绍了许多较现有技术更重要的优点。在查找过程中，磁盘驱动器100自适应挑选减速速度和磁头120的最大速度的能力确保了驱动器在一安全阈值水平的速度下与限位器接触，同时降低了磁盘驱动器遭受破坏的风险。根据一定应用的需要，可以保持或甚至提高查找存取时间。而且，虽然现有技术中通常会将记录带变窄，以提高最内直径和最外直径磁道与相应限位器之间的距离(减速区)，本发明适应较宽的记录带，同时可以使磁道置于靠近磁盘记录表面边缘，提高驱动器总的数据存储能力。
总之，本发明针对用与目标磁道位置相关的自适应速度分布，提高磁盘驱动器工作性能的一种装置和方法。
根据较佳实施例，磁盘驱动器100包括一转动磁盘106，其记录表面上划定了多个磁道，驱动器110支撑一紧邻磁道的磁头120。通过将电流加到驱动器电动机114的线圈，移动该磁头。
伺服电路130执行查找操作，根据速度分布150，310，312对磁头加速并保持在最大速度上，然后将磁头减速到目标磁道，从而将磁头从初始磁道移动到目标磁道。伺服电路自适应挑选与磁盘上目标磁道物理位置相关的速度分布150，190，330，340，以便在倘若驱动器失控且驱动器达到与用于限止磁头径向移动的止动销/器接触时也能使磁盘驱动器的破坏降低到最小。这种自适应包括对适当减速段166，318，320，334，336的挑选，以及对适当最大速度180，310，312的挑选。
对附加权利要求来说，当磁头从最大速度开始减速直到达到紧邻目标磁道位置时，与前述的短语一致，“减速段”和“减速径迹”定义为磁头所需的轨迹，当磁头加速到最大速度，然后达到邻近目标磁道的位置。对此查找过程的描述将理解为对类似图3中较长查找所描述过程的描述，该过程起始于X1，且充分利用了整个减速分布，但对这种查找的描述并未包括较短的查找，在这种较短查找中，磁头并未达到最大速度并滑行，落入图3中的其他查找，起始于磁道X2位置，仅利用了减速分布的一段。“电路”的术语理解为可用硬件或固件/程序来实现。为方便起见，方法步骤单独标示，但并不一定受所示的指令限制。
即将清楚的是，本发明较好地适合于实现目标，并达到这些目标中除所提到的固有特点外的优点。为了公开起见，对这里的较佳实施例进行了说明，还可以做出许多变换，熟悉本技术领域的人容易接收这些变换，这些变换可以包括在本发明揭示以及附加的权利要求划定的精神内。

Claims (8)

1.一种根据一具有最大速度和减速段的速度分布、在磁盘驱动器内通过将磁头由初始磁道移动到对应磁盘上的目标磁道来实现查找的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)识别目标磁道的物理位置和查找长度，其与初始磁道和目标磁道之间磁道数相关；
(b)挑选与目标磁道物理位置相关的减速段，其中对给定查找长度来说，与接近磁盘最内直径或最外直径之一的目标磁道有关的减速段提供了一下降的速度变化率，该下降速率的速度变化率可与接近磁盘中间段的目标磁道相关的减速段的速度变化率相比较；
(c)将电流加到驱动器线圈上，使磁头加速到最大速度；以及
(d)接着将电流加到驱动器线圈，使磁头的速度从与所选减速段相关的最大速度降低。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
(e)在与目标磁道物理位置相关的查找过程中，挑选磁头的最大速度，其中对给定的查找长度来说，与目标磁道接近磁盘中间段相关的最大速度的幅值相比，与接近磁盘最内直径或最外直径之一磁道的目标磁道相关的最大速度具有降低的幅值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，挑选与接近磁盘最内直径或最外直径之一磁道的目标磁道相关的最大速度的降低幅值，以降低对磁盘驱动器的破坏，这种破坏是作为支撑磁头的驱动器和用来限制磁头径向移动的限位器之间接触的结果而引起的。
4.一种磁盘驱动器，其特征在于，包括：
一转动磁盘，在其记录表面上划定了许多磁道；
一驱动器，用于支撑紧邻磁道的磁头；
一驱动器电动机，与驱动器耦合，将磁头移动穿过记录表面，驱动器电动机包括一线圈；以及
一伺服电路，工作上与磁头和线圈耦合，该电路将电流加到线圈上，进行查找操作，其中通过将磁头加速到最大速度，然后减速到目标磁道，将磁头从初始磁道移动到目标磁道，其中与磁盘中间部分的磁道相比，对紧邻磁盘最内直径和最外直径的磁道来说，伺服电路使磁头按照下降的速度变化率减速。
5.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其特征在于，伺服电路进一步挑选与磁盘上目标磁道物理位置相关的最大速度。
6.根据权利要求5所述的磁盘驱动器，其特征在于，进一步包括一限位器，其通过接触相应的驱动器零件，限制磁头滑过记录表面的范围，其中选取最大速度，降低对磁盘驱动器在限位器和驱动器之间接触所引起的破坏。
7.根据权利要求5所述的磁盘驱动器，其特征在于，磁道分别被分为第一，第二，第三区，第一区接近磁盘最内直径，第三区接近磁盘最外直径，第二区位于第一和第三区之间，其中为第二区的磁道选取最大速度的较大值，其中为第一和第三区的磁道选取最大速度的一个降低值。
8.根据权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，分别为第一区内的最内直径和第三区的最外直径选取降低的最大速度，其中保持在第一和第三区内磁道的最大速度值的选取，可通过在较大值和降低值之间的插值而达到。
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