CN1254919A - 读取信号中有错时能从磁盘重读同一信号的磁盘驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁盘驱动器,当在读取的信号中有错时能够从磁盘重读同一信号。其中,在寄存器中设定参数值。根据该参数值读取信号。当从由维特比译码器计算的MSE值中判断出有差错时,改变参数值,并再读取该信号。根据参数值变化的变化值和MSE值计算新的参数值。将新的参数值存储在寄存器中。因此,重试的结果是差错率能够收敛。

Description

读取信号中有错时能从磁盘 重读同一信号的磁盘驱动器

本发明涉及一种磁盘驱动器，当在从磁盘中读取的信号中检测到差错时，执行重试操作以从磁盘中重新读取同一信号。

应用包含有差错校验码的磁头从装在硬盘驱动器中的盘中读取信号。差错校验码是用于检验或校正所读取的信号的差错。如果在用磁头读取的信号中发生差错或差错值等于或大于一预定值，则执行一重试操作以从磁盘中读取同一信号。

重试操作一般是基于类似于表1的一个表来执行。

表1

           重试表

重试序号	校正内容
		1	偏离磁道读取+10％
2	偏离磁道读取-10％
		3	截止通道-10％
……	……
		24	RHP升压+10％
25	LHP升压-15％

表1的左边一栏表示重试序号，右边一栏表示修正的内容。例如，对于第一次重试操作，偏离磁道(磁头偏离磁盘上的磁道)幅值设定在+10％。对于第二次重试操作，偏离磁道幅值设定在-10％。对于第三次重试操作，低通滤波器的截止频率改变-10％。此外，存储在寄存器中的RHP和LHP升压电容器(RHP and LHP boost capacitors)的电容决定了低通滤波器所需要的响应时间。应用磁头读取的信号的不对称性随RHP和LHP升压电容器的电容变化。

依据类似于表1的一个表执行预定次数的重试。通过预定次数的重试操作如果差错率还没有下降到预定的值，则暂停重试操作。将应用磁头读取的该信号归类于一种不可读的信号。

然而，至于基于类似于表1的表进行的重试操作，由于该重试操作而使差错率收敛的可能性很小。此外，当指定很多参数作为读取条件时，在类似于表1的一表中表示的所需重试操作的数目会变得很大。

对于硬盘驱动器，严格控制盘的质量，并且要求盘的类型相同。此外，能够预测到盘与磁头的相对位置的变化或应用环境的变化。如表1所示，在每次重试操作中都变化的参数的数目相对较少。

然而，当将不同种类的盘(包括用于高密度记录的柔性(flexible)磁盘)装入到一磁盘驱动器中时，每种盘的质量彼此各异。此外，不同的盘的信息记录方式彼此也是各不相同的。为将这些盘结合应用在一个磁盘驱动器中，必须考虑盘与驱动器的兼容性。还有，应用环境因素比如温度、湿度和电压等都是可变的。例如，假设每次重试中变化的参数数目都为5个，并且在5个步骤中每个参数都变化。在这种情况下，读取条件的设置数目将是3125或5的5次方。如果将所有的可变化的参数都列类似于表1一样的一个表，则重试的次数将很大。将要花费很多时间来完成一次重试操作。

此外，如果将参数的数目和步骤数目(在该步骤中参数可变化)设置得很小，则能够修复在读取的信号中所检测的差错的可能性将很低。

顺便指出，在制造完成后进行的质量测试过程中将测试数据写入用于高密度记录的柔性磁盘中，或者从该磁盘中读出测试数据。这时，如果数据不能正常读取，就执行如上所述的重试操作。如果通过预定次数的重试操作，在读取的信号中检测到差错的差错率还没有下降到预定的值，则认定所涉及的扇区为坏扇区。将该扇区的扇区号作为坏扇区号登记在磁盘的维护区中。

当将这种磁盘插入普通磁盘驱动器中时，首先读取维护区的数据。识别坏扇区号，并且不使用坏扇区来记录信息。

然而，即使一个磁盘的扇区在质量测试过程中没有被登记为坏扇区，在交付使用后在正常使用过程中盘也可能产生缺陷。或者，在盘和磁头之间也可能有灰尘。这些都加大了在读取信号中产生差错的差错率。因此，在将数据从没有作为坏扇区登记在磁盘的维护区中的扇区中再现的同时，可能要以按照如上所述变化的各种参数进行重试操作。这时，如果没有将各种参数最优化就执行重试操作，则不能纠正差错的可能性可能变得更高。

本发明试图克服上述相关技术中的不足。本发明的一个目的是提供一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器能够获得正常的读取信号或依据所谓的快速精细方法(fast diving method)执行最少次数的重试就能将其差错校正的读取信号。依据快速精细方法，基于在每次重试操作中参数值改变的变化值和在重试过程中的数据读取中的差错值的变化幅值来设定参数，因此差错值是能够收敛的。

本发明的另一个目的是提供一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器能够将不能通过执行重试操作来恢复的一扇区识别为坏扇区。在交付盘之前进行质量测试时，在比在使用者使用的盘上执行重试更为恶劣的条件下进行重试。因此，磁盘驱动器降低了在使用者使用过程中的重试发生频率。

依照本发明，提供一种磁盘驱动器，在该驱动器中应用多个磁头读取记录在盘上的信号，并且当在所读取的信号中检测到差错时执行重试操作以重新读取记录在盘上的同一信号。该磁盘驱动器包括一差错检测单元、一存储器和一控制单元。差错检测单元检测在用磁头所读取的信号中的差错值。将涉及在读取信号时磁头与盘的相对位置的参数的设定值和/或涉及用于处理用磁头所读取的信号的电路的参数的设定值都存储在存储器中。当控制单元从用磁头所读取的信号的差错值中判断需要重试时，控制单元通过一预定值改变参数值并指示重新读取该信号。此外，控制单元依据参数值变化值和在重新读取的信号中检测到的差错值的变化计算一新的参数值。控制单元以新的参数值更新存储在存储器中的参数值。如果仍然需要重新读取，将新的参数值改变一预定值，并再读取该信号，计算另一新的参数值并以新的参数值更新所存储的参数值。控制单元重复这一重试操作直到消除差错或直到差错值落入预定值以内，或直到重试次数达到预定的重试次数。

例如，预先设定在每次重试操作中改变的变化值β以及一个更新系数α。假设存储在存储器中的参数值为P，参数值P改变一变化值β，在重试操作过程中再读取该信号。如果一差错值的改变幅值为δE，则得到P′＝P-α·(δE/β)。将P′看作是一新的参数值，并用该参数值更新存储器的内容。

换句话说，在每一次重试中当任一参数值改变一预定值时，根据差错改变的幅值和参数变化值计算下一次重试将要设定的参数值。因此，随着进一步重复重试，差错值将逐渐趋于零。由此，通过执行较少次数的重试能够改正差错。

此外，在磁盘上定义一维护区，在磁盘测试过程中将坏扇区登记在该维护区中。应用一逐步列出参数值的表进行磁盘测试。当在记录的信号中检测到的差错值等于或大于一预定值时，重复执行基于该表的预定次数的重试操作。当通过预定次数的重试操作后差错值没有落入预定值以下时，认为相关的扇区为坏扇区。最好将坏扇区登记在维护区中。

作为在交付磁盘之前进行的质量测试的一部分，结合相关技术依据所描述的图表方法进行重试。将不能从差错中恢复的扇区作为坏扇区登记在磁盘上的维护区中。

当将盘装入使用者的驱动器中时，根据应用前文所述的算术运算确定的设置参数执行重试操作。即使盘的某一扇区在质量测试时没有作为坏扇区登记，如果在交付使用后盘产生缺陷，在从该扇区读取的信号中检测到差错的差错率仍然较高。此外，一旦应用算术运算进行重试，能够提高成功修复差错的可能性。

图1为概述磁盘驱动器电路的方块图。

图2为R/W通道的再现系统的电路的方块图。

图1和图2都是依据本发明的磁盘驱动器的方块图。

在旋转驱动单元1中，通过转台3将盘D的中心夹住，通过主轴马达2驱动转台3转动。例如，盘D是一种用于高密度记录的柔性盘。将盘D从外面插入磁盘驱动器，并装入到可转动的驱动单元1中。此外，马达驱动器4驱动并控制主轴马达2。

定位在盘D的0面的磁头H0和定位在盘D的1面并由此与磁头H0相对着的磁头H1通过固定在磁头基座6上的支撑臂5支撑。通过音圈马达(voicecoil motor，VCM)7在磁盘D的径向方向上驱动磁头基座6，该音圈马达是一种线性马达驱动器。由VCM驱动器8驱动并控制VCM7。

马达驱动器4和VCM驱动器8运行以响应从起控制单元作用的CPU 9送来的控制信号。

磁头H0和磁头H1都与一读/写(R/W)放大器11相连。将R/W放大器11连接到一R/W通道12。磁盘控制器13经一输入/输出接口连接到主机。从主机送过来的记录信号由磁盘控制器13进行格式化并经R/W通道12和R/W放大器11输送到磁头H0和H1。经R/W放大器11和R/W通道12将由磁头H1和H2从磁盘D读取的信号送到磁盘控制器13。然后，将该信号重新格式化并将其输送到主机。

图2所示为R/W通道12的读取系统的电路。

将经过R/W放大器11的读取信号通过可变增益放大器21、一模拟低通滤波器(LPE) 22、一A/D转换器23、一数字滤波器24、一维特比译码器(ViterbiDecoder)25和一游程长度受限(RLL)译码器(run length limited decoder)26输送到磁盘控制器13。此外，R/W通道12具有一含有预定数目的寄存器级的寄存器单元27。

将维特比译码器25设计为检测在再现数字信号中的最可靠的数据流，并对该数据流进行解码。由噪声引声的、在检测数据中产生的差错能够被校正到一定程度。

在磁盘驱动器中，利用由维特比译码器25检测到的均方误差(MSE)值作为在重试操作过程中在再现信号中所检测到的差错值。换句话说，维特比译码器25起差错检测单元的作用。通过由维特比译码器25解码的最可靠数据与一理想值的差来计算MSE值。具体地说，MSE值等于从A/D转换器23输出的、数字数据的所有的位与理想值的差的平方和。

此外，游程长度受限(RLL)译码器26解调已应用16-17变换技术或类似技术进行编码并记录在盘D上的信号。

接着，下面将描述应用磁盘驱动器为读取记录在盘D上的信号而执行的重试操作。

图2所示的寄存器单元27有三个寄存器27a、27b和27c。将为应用磁头读取数据而改变的参数寄存在这三个寄存器中的每一个中。

例如，将RHP升压电容器的设定电容值作为最初的值P1存储在寄存器27a中。将LHP升压电容器的设定电容值作为最初的值P2存储在寄存器27b中。将模拟LPF 22的设定截止频率值作为最初的值P3存储在寄存器27c中。RHP和LHP升压电容器的电容决定了通过模拟LPF 22的读取信号的波形的不对称性。设定值决定了模拟LPF 22的截止频率。

在每次重试操作中，通过读输出来计算MSE值。改变RHP和LHP升压电容器的电容的设定值P1、P2和P3和截止频率，直到MSE值收敛。换句话说，在每次重试操作中同时改变这三个参数。

顺便提及，可以增加在寄存器单元27中的寄存器数目并且可以将除了这三个参数外的参数存储在存储器中。要存储的其它参数包括例如涉及电路的参数(比如由可变增益放大器21产生的增益)，以及应用VCM驱动器8通过移动磁头H0和H1改变磁头在正向和反相偏离磁盘的磁道的幅值的变化率。

表2列出了用于改变存储在寄存器27a、27b和27c中的三个参数的设定值的系数和变化值。用于更新RHP和LHP升压电容器的电容和截止频率的更新系数应该是α1、α2和α3。RHP和LHP升压电容器和截止频率的实际变化值应该分别是β1、β2和β3。更新系数和变化值都预先设置在比如CPU的寄存器中。

表2

参数(P)	更新系数(α)	变化值(β)
			P1：RHP升压电容器的电容	α1＝4	β1＝1
P2：LHP升压电容器的电容	α2＝4	β2＝1
			P3：截止频率	α3＝40	β3＝8

存储在寄存器27a、27b和27c中的RHP和LHP升压电容器的电容和截止频率的原始设定值分别为P1、P2和P3。通常，磁头依据设定的原始参数值读取记录在盘D上的信号。当通过维特比译码器25对读输出解码时，将MSE值作为误差值而计算。当CPU 9根据MSE值判断产生了差错或是MSE值等于或大于预定值时，执行重试。

在重试操作过程中，以列于表2中的变化值β1、β2和β3分别改变参数P1、P2和P3。具体地说，将存储在寄存器27a、27b和27c中的构成模拟滤波器22的RHP和LHP升压电容器的电容和模拟滤波器22的截止频率P1、P2和P3分别改变β1、β2和β3。应用新的RHP和LHP升压电容器的电容和新的截止频率从原先读取信号的磁道中再读取该信号。假设在由维特比译码器计算的MSE值中的变化幅值(增加幅值)为δE，CPU 9执行这样的算术运算：P1′＝P1-α1·(δE/β1)，P2′＝P2-α2·(δE/β2)，P3′＝P3-α3·(δE/β3)。然后将P1′、P2′和P3′作为RHP和LHP升压电容器的电容和截止频率的新的参数值存储，由此更新了寄存器27a、27b和27c中的内容。

当在再读取的信号中没有发现差错时或当MSE值落入预定值之下时，终止重试。读取记录在不同扇区中的信号。这时，应用新的参数值P1′、P2′和P3′。

当在再读取的信号中仍然发现有差错或MSE值等于或大于预定值时，重复读取该同一信号。这时，进一步改变存储在寄存器27a、27b和27c中的设定值P1′、P2′和P3′，并执行前述的算术操作。将计算的值作为新的参数值存储在寄存器27a、27b和27c中。更新系数α1、α2和α3和变化值β1、β2和β3可以与应用在在先重试操作中的相同。另外，更新系数α1、α2和α3和变化值β1、β2和β3也可以在每次重试操作中变化。当更新系数和变化值在每次重试操作中都变化时，将设定的更新系数和变化值的值连同重试次数一起以表格的形式存储在CPU的存储区域中。

当由于重复重试使差错消除时、或者当MSE值落入预定值之下时、或者当执行了预定次数的重试时，终止重试。

当通过执行重试消除了差错或者通过执行重试降低了差错率时，如果所解码的数据最优，则将参数值P1′、P2′和P3′保存在寄存器27a、27b和27c中。然后依据该参数值读取另一信号。当从盘上一个读取区域变换到另一读取区域时、或者当从驱动器取出盘D时、或者当经过一定时间后，将存储在寄存器27a、27b和27c中的参数值初始化为P1、P2和P3。

表3列出了用于执行前文所述的重试操作的各参数值和作为MSE值的各值。表3说明MSE值随着重试的重复而减小。

表3

重试号	右升压电容器的电容	左升压电容器的电容	截止频率	MSE值
					00	10	18	63	0035
01	10	18	6E	0028
					02	10	18	72	0026
03	10	18	78	0021
					04	10	18	7D	0020
05	11	18	7F	001C
					06	11	18	81	001C
07	11	18	84	001B
					08	11	18	87	001A
09	11	18	89	001A
					0A	11	18	8C	0019
0B	12	18	8D	0017
					0C	12	18	8F	0017

0D	12	18	8F	0016
					0E	12	18	8F	0016
0F	12	18	8E	0016
					10	12	18	90	0016
11	12	18	90	0017
					12	12	18	92	0018
13	13	18	93	0016
					14	13	18	92	0015
Min	13	18	92	0015

此后，在交付之前的质量测试过程中将测试信号记录在装入在磁盘驱动器中的盘D上并从其上再现该测试信号。检验再现的输出看数据是否正确。在盘的维护区中将差错率高的扇区记录为坏扇区。

当将交付的盘装入一使用者使用的普通磁盘驱动器中时，在图1中所示的磁头H0和H1从维护区中读取数据。识别记录在维护区中的坏扇区，并将坏扇区号存储在CPU 9中的RAM中。

当将盘装入磁盘驱动器中时，判断盘上将要从中读取数据的扇区是否是存储在RAM中的坏扇区。如果该扇区被判断为坏扇区，读出门不对该扇区打开，不读取数据。

在交付之前进行的质量测试的过程中，将测试信号记录在盘上并读取。如果在读取过程中检测到的差错率高，最好依据基于与表1类似的一表的常规重试方法更新参数值P1、P2和P3，而不是应用前述的算术运算的快速精细方法。

依据基于与表1类似的一表的重试方法，将产生细小差错的扇区认为是坏扇区并登记在维护区中。当应用使用者的磁盘驱动器再现数据时由此能够防止使用具有较高差错率(在读输出中检测到差错的比率)的扇区。此外，在交付后由于盘上产生的缺陷可导致发生读取差错。即使在这种情况下，通过利用与表2和表3类似的表执行算术运算来执行重试，能够很容易地实现差错恢复。

如上所述，依据本发明，在读取重试过程中差错率能够收敛。通过执行最少次数的重试能够修复差错。

此外，当使得在交付之前为检查盘而进行的、作为测试的一部分来执行的重试的条件，比在使用者的驱动器中执行的重试的条件更为恶劣时，能够降低在读取由使用者使用的盘的扇区中产生差错的可能性。此外，如果发生了差错，通过执行重试来修复差错的可能性较高。

Claims (3)

1.一种磁盘驱动器，其中，应用多个磁头来读取记录在盘上的信号，并且当在所读取的信号中检测到差错时执行重试操作，以重新读取记录在该盘上的同一信号。所述磁盘驱动器包括：

一差错检测单元，用于检测在应用所述多个磁头读取的信号中的差错值；

一存储器，在该存储器中存储有关在读取信号时达到的磁头与盘的相对位置的参数设定值和/或者有关用于处理应用所述磁头读取的信号的电路的参数设定值；

一控制单元，当根据在应用所述磁头读取的信号中检测的差错值而判断需要重试时，该控制单元将参数值改变一预定值，并指示重新读取同一信号，依据参数值改变的变化值和在重新读取的信号中检测到的差错值的变化幅值来计算一新的参数值，以新的参数值更新存储在所述存储器中的参数值，当仍然需要重新读取时，所述控制单元将新的参数值改变一预定值，并重新读取所述信号，以相同的方式计算一新的参数值并更新存储在所述存储器中的参数值，所述控制单元重复这一重试操作，直到消除差错、或者差错值落入预定值以内、或者直到重试次数达到预定重试次数。

2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，在每次重试操作中用以改变参数值的变化值β和一更新系数α都是预定的，其中假设存储在所述存储器中参数值为P，在重试操作过程中将参数值P改变所述变化值β，并重新读取所述信号，其中当在重新读取的信号中所检测列的差错值的改变幅值为δE时，得到P′＝P-α(δE/β)，将P′作为用于更新所述存储器内容的一新的参数值。

3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，在磁盘上具有一用于在磁盘测试过程中登记坏扇区的维护区，其中应用一逐步列出参数值的表进行磁盘测试，当在所记录的信号中检测到的差错值等于或大于一预定值时，执行基于该表的预定次数的重试操作，当通过预定次数的重试操作后差错值没有落入预定值以下时，认为相关的扇区为坏扇区，并将其登记在所述维护区中。

Images