DE10084730C2 - Audiovisuelles Plattenlaufwerk, das für eine Reaktion auf einen während eines Schreibbefehls vom Kurs abgekommenen Kopf optimiert ist - Google Patents

Audiovisuelles Plattenlaufwerk, das für eine Reaktion auf einen während eines Schreibbefehls vom Kurs abgekommenen Kopf optimiert ist

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Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Festplattenlaufwerke und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für das effiziente Speichern und Abrufen audiovisueller Daten auf einem Festplattenlaufwerk.
Hintergrund der Erfindung
In der Vergangenheit sind Plattenlaufwerke gemäß bestimmten grundlegenden Überlegungen bezüglich der Bedeutung der Datenintegrität und des Datenflusses entworfen bzw. gestaltet worden. Beispielsweise ging man in der Vergangenheit davon aus, daß die Integrität der Information ein Hauptanliegen ist; selbst ein einzelner Bitfehler beim Laden einer ausführbaren Datei konnte unabsehbare Laufzeitverzweigungen (ramifications) verursachen. Infolgedessen würde ein herkömmliches Plattenlaufwerk versuchen, Zieldaten vielleicht mehrfach zu lesen, falls das Laufwerk festellte, daß während eines Lesevorgangs ein Datenfehler auftrat. Außerdem ist die Performance eines herkömmlichen Plattenlaufwerks durch Feststellen der beim Ausführen eines Befehls verbrauchten Durchschnittszeit gemessen worden. Folglich ist es akzeptabel - ja sogar wünschenswert - daß ein herkömmliches Plattenlaufwerk versucht, Daten zu lesen und nochmals zu lesen, bis entweder die Daten korrekt gelesen werden, oder bis eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß die Daten tatsächlich richtig gelesen werden können. Die bei den mehrfach wiederholten Versuchen eines einzigen Lesevorgangs verbrauchte Zeit hat nur geringe Auswirkungen auf die durchschnittlichen Befehlszeiten (das Maß, gegenüber dem herkömmliche Plattenlaufwerke gemessen werden), wenn diese Art von Ereigniseines mehrfach wiederholten Versuchs nicht häufig vorkommt.
Ein Plattenlaufwerk, das für audiovisuelle Datenspeicherung und -wiedergewinnung optimiert ist, sollte entsprechend verschiedenen grundsätzlichen Annahmen bezüglich der Bedeutung der Datenintegrität und des Datenflusses gestaltet sein. Für ein solches Plattenlaufwerk ist die Datenintegrität von geringerer Bedeutung. Eine aus einem kleinen Fehler herrührende geringe Ungenauigkeit wäre, wenn überhaupt, nur minimal von einem Beobachter des visuellen Signals erkennbar. Ein zuverlässiger Datenfluß ist jedoch für ein audiovisuelles Laufwerk entscheidend. Zur Veranschaulichung sei angenommen, eine Person beobachte ein Videosignal. Ein solcher Beobachter kann einen kleinen Fehler in einem Datenstrom nicht bemerken, der Beobachter erkennt jedoch eine Verzögerung von drei Sekunden, die durch ein Laufwerk in dem Datenstrom hervorgerufen wird, das wiederholte Versuche unternimmt, ein fehlerhaftes Bit korrekt wiederzulesen. Demgemäß sollte die Performance eines audiovisuellen Laufwerks gegenüber der maximal verbrauchten Zeit zur Ausführung eines Befehls gemessen werden. Szenarien des schlimmsten Falles (worst case scenarios) für eine Befehlsausführung sind in einem audiovisuellen Plattenlaufwerk eher von zentraler Bedeutung als Durchschnittsfall-Szenarien.
Die Entscheidung, bei herkömmlichen Plattenlaufwerken die Datenintegrität zu optimieren und durchschnittliche Befehlszeiten zu minimieren, hat bei solchen Laufwerken viele gestalterische Überlegungen beeinflußt. Viele der getroffenen gestalterischen Entscheidungen bzw. Optionen, um den Anforderungen eines herkömmlichen Plattenlaufwerks zu entsprechen, sind für ein audiovisuelles Plattenlaufwerk ungeeignet.
Ein herkömmliches Plattenlaufwerk wird so gestaltet, daß es durchschnittliche Suchzeiten minimiert. Um dies zu bewerkstelligen, wird der Betätigerarm leicht gestaltet, um so sein Rotations-Trägheitsmoment zu minimieren. Auch wird die auf den Betätigerarm einwirkende magnetische Kraft durch Eintauchen der Spulen an den Wicklungen des Betätigerarms in ein starkes Magnetfeld maximiert. Diese beiden mechanischen Optionen maximieren gemeinsam die Beschleunigung des Betätigerarms, wodurch sie durchschnittliche Suchzeiten minimieren. Eine Folge dieser gestalterischen Optionen ist, daß sich der Betätigerarm einem unstabilen Zustand nähert. Infolge dieser Instabilität können bei einem kleinen Bruchteil von Plattenbefehlen gelegentlich viele wiederholte Versuche erforderlich sein, um richtig zu funktionieren, was eine sehr hohe maximale Befehlsausführungszeit ergibt (eine bei audiovisuellen Plattenlaufwerken unerwünschte Eigenschaft).
Herkömmliche Plattenlaufwerke sind auch so gestaltet worden, daß sie mit relativ hohen Umdrehungszahlen arbeiten, um so eine Drehlatenz zu minimieren. Eine Auswirkung des Betriebs bei hohen Umdrehungszahlen ist, daß eine Spurfolge weniger zuverlässig wird, was bedeutet, daß ein gelegentlicher Befehl mehrere Wiederholungen (retries) braucht, um richtig ausgeführt zu werden. Da aber audiovisuelle Plattenlaufwerke Befehlsausführungszeiten für Szenarien des schlimmsten Falles minimieren müssen, ist diese Wirkung unerwünscht.
Außerdem sind herkömmliche Plattenlaufwerke so gestaltet worden, daß die Integrität der Information in bezug auf die Art und Weise, in der solche Laufwerke auf Lesezeit- und Schreibzeit-Fehler reagieren, optimiert ist. Wie nachstehend im einzelnen erläutert wird, verhalten sich herkömmliche Plattenlaufwerke während Lese- und Schreibvorgängen sequentiell. Als ein Beispiel sequentiellen Verhaltens versucht ein herkömmliches Plattenlaufwerk nicht, einen bestimmten Sektor zu lesen, bis der vorausgehende Sektor korrekt gelesen worden ist. Falls ein Lesezeitfehler in bezug auf einen gegebenen Sektor auftritt, unterläßt ein herkömmliches Laufwerk weitere Versuche, nachfolgende Sektoren zu lesen, bis sich die Platte vollständig gedreht hat und der fehlerhafte Sektor richtig gelesen werden kann. Nur dann versucht ein herkömmliches Plattenlaufwerk, nachfolgende Sektoren zu lesen. Ein herkömmliches Plattenlaufwerk verhält sich auch während Schreibbefehlen in einer parallelen Art und Weise. Kurz gesagt bewahrt ein herkömmliches Plattenlaufwerk die Datenintegrität auf Kosten des Datenflusses. Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Plattenlaufwerk, das auf bestimmte Lesezeit- und Schreibzeit- Fehler auf eine Art und Weise reagiert, die den Datenfluß bewahrt.
Abriß der Erfindung
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung lösen das oben genannte Problem und andere Probleme, indem sie auf einen bestimmten Schreib-Zeitfehler auf eine Art und Weise reagieren, die den Datenfluß bewahrt. Genauer gesagt reagiert das Plattenlaufwerk als Antwort auf einen Schreib-Zeitfehler, bei dem von einem Servo-Burst erhaltene Information angibt, daß der Kopf des Plattenlaufwerks entweder aus der Spur war oder gerade dabei war, aus der Spur zu kommen, indem es aufhört, in Synchronisierung mit dem Ende des Schreibvorgangs eines Sektors auf die Platte zu schreiben, so daß ein Sektor nicht halb geschrieben belassen wird. Das Plattenlaufwerk überträgt dann die Sektornummern der Sektoren, die unrichtig geschrieben oder nicht geschrieben wurden, an den Host. Das Plattenlaufwerk versucht das Schreiben auf die Platte in nachfolgenden Sektoren fortzusetzen, sobald Servosektoren wieder angeben, daß sich der Kopf wieder ausreichend auf die Spur zentriert hat. Wenn ferner die Servodaten angeben, daß der Kopf zwischen einem aktuellen und einem vorausgehenden Servo-Burst nicht gut zentriert gewesen sein kann, werden die Sektoren zwischen diesen zwei Servo-Bursts ebenfalls dem Host angezeigt.
Das oben erwähnte Verfahren weicht von dem traditionellen sequentiellen Paradigma eines herkömmlichen Plattenlaufwerks ab. Das neue Verhalten bewahrt den Datenfluß, eine Eigenschaft, die für audiovisuelle Laufwerke wichtig ist.
Diese und verschiedene andere Merkmale sowie Vorteile, welche die vorliegende Erfindung kennzeichnen, gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Spurraums, linear dargestellt,
Fig. 2 eine Darstellung von benachbarten Spuren auf einer Platte, linear dargestellt,
Fig. 3 eine Darstellung eines audiovisuellen Plattenlaufwerks, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren des Verhaltens bei einem bestimmten Lesezeitfehler gemäß einer Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren eines Verhaltens bei einem anderen Lesezeitfehler gemäß einer Ausführungsform eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren des Verhaltens bei einem Scheib-Zeitfehler gemäß einer Ausführungsform eines noch anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung
Um die Gestaltungsoptionen zu veranschaulichen, die in einem herkömmlichen Plattenlaufwerk angewandt werden, wird im folgenden das Lesezeitverhalten (read-time behavior) eines herkömmlichen Laufwerks mit Bezug auf Fig. 1 erläutert. In Fig. 1 stellt eine Linie 100 einen Spurraum linear dar. Eine Untersuchung des Spurraums 100 läßt seinen allgemeinen Aufbau erkennen: Servo-Burst 102, 104 umgeben zwei Sektoren 106, 108. Die Servo-Burst 102, 104 und Sektoren 106, 108 sind durch Zwischenräume (gaps) 110 getrennt. Obwohl Fig. 1 einen Spurraum zeigt, der aus zwei Sektoren 106, 108 besteht, die jedem Servo-Burst 102, 104 folgen, ist dieses Verhältnis Sache der Gestaltungsoption. Die Struktur jedes Sektors 106, 108 ist ebenfalls dargestellt. Ein Sektor 106, 108 beginnt mit einem automatischen Verstärkungssteuerfeld (AGC = automatic gain control) 112, das zum Abstimmen eines Verstärkers in dem Erfassungsschaltkreis des Plattenlaufwerks verwendet wird. Unmittelbar anschließend an das AGC-Feld 112 befindet sich ein Synchronisationsfeld (sync) 114, das als Timing-Referenz verwendet wird, um es dem Plattenlaufwerk zu ermöglichen, die Stelle von Datenbits in dem folgenden Datenfeld 116 vorauszusehen. Schließlich beendet ein Fehlerkorrekturfeld (ECC = error correction code) 117, das zum Überprüfen der Integrität der aus dem Datenfeld 116 gelesenen Daten verwendet wird, jeden einzelnen Sektor 106, 108.
Ein herkömmliches Plattenlaufwerk führt einen Lesevorgang aus, indem es jeden Servo-Burst 102, 104 verfolgt, wenn dieser unter seinem Kopf durchläuft. Jeder Servo-Burst 102, 104 enthält Information, von der eine Kopfposition, Kopfgeschwindigkeit und Spurnummer abgeleitet werden kann. Das Plattenlaufwerk verwendet jeden Servo-Burst, 102, 104, um zu bestimmen, ob der Kopf auf seinem Kurs bleibt, wenn er die Daten in jedem Sektor 106, 108 liest. Jeder Servo-Burst 102, 104 wird auch dazu verwendet, die Stelle der Sync-Felder 114 vorauszusehen, die einem gegebenen Servo-Burst 102 folgen, aber dem nächsten Servo-Burst 104 vorausgehen. Es ist für das Plattenlaufwerk von Bedeutung, daß es in der Lage ist, jedes Sync-Feld 102, 104 zu lokalisieren, da ein Sync-Feld 102, 104 dem Plattenlaufwerk ermöglicht, die Stelle jedes Bits in dem Datenfeld 116 zu antizipieren, das dem Sync-Feld 102, 104 unmittelbar folgt. Mit anderen Worten wird jedes Sync-Feld 102, 104 als Timing- Referenz verwendet, um ein synchrones Decodieren des Datenfelds durch den Erfassungsschaltkreis zu ermöglichen. Wie auf Zeile 118, die die Zeit darstellt, veranschaulicht ist, öffnet das Plattenlaufwerk Zeitfenster 120, während denen es das Auffinden nachfolgender Sync-Felder 114 vorwegnimmt bzw. erwartet. Diese Zeitfenster 120 werden mittels dem letzten Servo-Burst 102 als Referenzpunkt positioniert. Falls ein Fenster 120 ausläuft, ohne daß ein Sync-Feld 114 angetroffen wird, ist ein herkömmliches Plattenlaufwerk weder in der Lage, die Daten in dem folgenden Datenfeld 116 zu lesen, noch wird es versuchen, Daten in nachfolgenden Sektoren 106, 108 zu lesen. Ein herkömmliches Plattenlaufwerk ist so gestaltet, daß es sich sequentiell verhält, was bedeutet, daß es einen gegebenen Sektor 106, 108 nur dann ließt, wenn es in der Lage war, den diesem vorausgehenden Sektor zu lesen. Wenn ein Zeitfenster 120 ausläuft, ohne daß ein Sync-Feld 114 angetroffen wird, wartet ein herkömmliches Plattenlaufwerk eine gesamte Umdrehung der Platte ab, um erneut zu versuchen, das Sync-Feld 114 bei der nächsten Umdrehung aufzufinden. Ein herkömmliches Plattenlaufwerk ist nicht in der Lage, seine Erfassungs- Hardware neu einzustellen, um das dem verpassten bzw. fehlenden Sync-Feld 114 unmittelbar folgende Sync-Feld 114 zu suchen. Diese Art von Verhalten als Reaktion auf ein fehlendes Sync-Feld 114 ist bei einem audiovisuellen Plattenlaufwerk unerwünscht, das in einigen Fällen den Datenfluß über die Datenintegrität stellt.
Ein herkömmliches Plattenlaufwerk zeigt in Reaktion auf einen ECC-angezeigten Fehler ein dem Verhalten beim Fehlschlagen des Erfassens eines Sync-Felds 114 ähnliches Verhalten. Normalerweise wird in einem herkömmlichen Plattenlaufwerk die Integrität bzw. Gültigkeit eines Lesevorgangs durch Verwendung eines ECC verifiziert. Nachdem ein herkömmliches Plattenlaufwerk Daten von einem Datenfeld 116 gelesen hat, werden die Daten gegenüber einem zugeordneten ECC-Feld 117 überprüft. Das ECC-Feld 117 kann in der Form eines zyklischen Redundanz-Codes (CRC = cyclic redundancy code) oder eines anderen geeigneten Fehlerkorrekturformats auftreten. Wenn in einem herkömmlichen Plattenlaufwerk das ECC-Feld 117 angibt, daß die Daten aus dem Datenfeld 116 nicht richtig gelesen wurden, unterläßt das Plattenlaufwerk das Lesen nachfolgender Sektoren. Wiederum wird ein herkömmliches Plattenlaufwerk, da es sich sequentiell verhält, auf einen Lesezeitfehler durch Warten auf eine vollständige Umdrehung der Platte, und durch einen Versuch, die Daten in dem folgenden Durchgang wiederzulesen, reagieren. Wie bei dem oben erwähnten Szenarium des fehlenden Sync-Felds ist diese Form des Verhaltens in Reaktion auf ein fehlerhaftes ECC-Feld 117 bei einem audiovisuellen Plattenlaufwerk manchmal unerwünscht, da der Datenfluß wichtiger ist als die Datenintegrität.
Herkömmliche Plattenlaufwerke sind auch zur Optimierung der Integrität der Information in bezug auf die Art und Weise, in der solche Laufwerke auf Schreib-Zeitfehler reagieren, gestaltet worden. Zur Veranschaulichung der in einem herkömmlichen Plattenlaufwerk angewandten Gestaltungsoptionen wird im folgenden das Schreibzeitverhalten eines herkömmlichen Laufwerks mit Bezug auf Fig. 2 erläutert. In Fig. 2 sind zwei benachbarte Spuren 200, 202 dargestellt. Obwohl die Spuren 200, 202 allgemein kreisförmig und konzentrisch mit dem Zentrum der Platte sind, sind sie in Fig. 2 linear dargestellt. Jede Spur ist durch einen Schutzstreifen 201 getrennt. Die Mitte 204, 206 jeder Spur 200, 202 ist in gestrichelten Linien dargestellt. Daten sind auf Bereichen der Platte zu speichern, die um die Mitte 204, 206 jeder Spur 200, 202 zentriert sind. Während eines Schreibvorgangs detektiert ein herkömmliches Plattenlaufwerk Servo-Bursts 208, wenn sie unter dem Kopf des Plattenlaufwerks durchlaufen. Die Servo-Bursts 208 enthalten Information, aus der die radiale Ausrichtung des Kopfs, die Geschwindigkeit des Kopfs und die Spurnummer, über der der Kopf ausgerichtet ist, bestimmt werden können. Aus dieser Information erstellt das Plattenlaufwerk jedesmal, wenn ein Servo-Burst 208 erfaßt wird, zwei Bestimmungen: (1) Ob der Kopf über der richtigen Spur 200, 202 liegt, und (2) ob ein Zentrieren des Kopfs um die Spur 200, 202 herum zentriert werden kann, wenn er den Bereich des Plattenraums, der dem nächsten Servo-Burst 208 vorausgeht, durchquert, und ob der Kopf um die Spur 200, 202 herum während des Durchquerens des Bereichs des Plattenraums, der dem vorhergehenden Servo-Burst 208 folgt, zentriert war. Angenommen, diese Bestimmungen sind bejahend bzw. positiv, so schreibt das Laufwerk die Sektoren 210, die dem nächsten Servo-Burst 208 vorausgehen. Beim Erfassen des nächsten Servo-Burst 208 wird dieselbe Abfrage wieder vorgenommen.
Der Grund, daß ein herkömmliches Laufwerk die oben genannte zweiteilige Anfrage vornimmt, ist ein zweifacher. Zunächst ist ein herkömmliches Laufwerk so gestaltet, daß es die Wahrscheinlichkeit maximiert, daß die Daten, die es auf die Platte schreibt, anschließend richtig gelesen werden können. Daher versucht ein herkömmliches Laufwerk, Daten in einen Bereich des Plattenraums zu schreiben, der um die Mitte 204, 206 jeder Spur 200, 202 zentriert ist, so daß bei einem Lesevorgang der Kopf ein maximal starkes Signal erfassen wird, wenn der Kopf um das Zentrum 204, 206 der Spuren 200, 202 zentriert ist. Zweitens ist ein herkömmliches Plattenlaufwerk so gestaltet, daß es vor Überschreiben von auf einer benachbarten Spur 200, 202 gespeicherten Daten schützt. Das Plattenlaufwerk beendet das Schreiben, sobald es bestimmt, daß irgendeine der oben genannten Bestimmungen oder Feststellungen negativ ist. Da beim herkömmlichen Plattenlaufwerk die Firmware, die die Orientierung des Kopfs überwacht, durch einen Prozessor ausgeführt wird, der zwischen vielen Tasks eine Multi-Task-Verarbeitung ausführt, kann die Bestimmung, daß ein Kopf sich aus der Spur befindet, nicht vorgenommen werden, bis das Plattenlaufwerk bereits einen Teil des Sektors 210 schreibt, der dem Servo-Burst 208 folgt, was es dem Laufwerk gestattete, zu bestimmen, daß sein Kopf aus der Spur war. Selbst bei diesem Szenarium würde ein herkömmliches Plattenlaufwerk das Schreiben unmittelbar einstellen und möglicherweise alte Daten in einem Abschnitt des Sektors 210 belassen, bei dem das Plattenlaufwerk mitten im Schreibvorgang war; ein herkömmliches Plattenlaufwerk würde dann eine Umdrehung abwarten und den Schreibvorgang auf irgendwelchen Sektoren, die voll oder teilweise zwischen dem Servo-Burst 208, der zu dieser Entscheidung führte, und dem vorhergehenden Servo-Burst 208 bestehen, nochmals versuchen. Falls ein halb geschriebener Sektor 210 nicht nochmals geschrieben würde, wäre er sicherlich beim Lesen fehlerhaft, da sein ECC-Feld 117 den alten Daten entsprechen würde, und jegliche Daten, die gerade zwischen dem Servo-Burst 208, der zu dieser Entscheidung führte, und dem vorhergehenden Servo- Burst 208 geschrieben wurden, könnten außerhalb der Spurmitte geschrieben werden. Diese Form der Reaktion auf einen Schreib-Zeitfehler ist bei einem audiovisuellen Laufwerk unerwünscht, bei dem keine Zeit vorhanden ist, um Daten neu zu schreiben.
Ein Plattenlaufwerk 300, das die in der Erläuterung bezüglich Fig. 1 und 2 angesprochenen Aspekte des Datenflusses aufgreift und gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Das Plattenlaufwerk 300 ist für die Speicherung und die Wiedergewinnung audiovisueller Daten optimiert und weist einen eingebetteten Mikroprozessor 302 auf, der den Betrieb des audiovisuellen Plattenlaufwerks 300 steuert. Der eingebettete Mikroprozessor 302 kommuniziert mit einem Host- Mikroprozessor 304, der Befehle (z. B. Lese- und Schreibbefehle) an den eingebetteten Mikroprozessor 302 ausgibt. Auf dem eingebetteten Mikroprozessor 302 laufende Firmware interpretiert die Befehle von dem Host- Mikroprozessor 304 und steuert ihrerseits den Betrieb des audiovisuellen Plattenlaufwerks 300.
Das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 nimmt über einen Lese-/Schreibkopf 306, der gegenüber der Präsenz lokalisierter Magnetfelder auf der Platte sensibel ist, eine Aufzeichnung und Wiedergewinnung von Daten von einer Platte (in Fig. 3 nicht dargestellt) vor. Der Lese-/Schreibkopf 306 ist an der Spitze eines Betätigerarms 308 gelegen. Der Betätigerarm weist eine leitende Spule 310 auf, die in ein Magnetfeld eingetaucht ist, das durch einen benachbarten Magneten 312 aufgebaut wird. Wenn ein Strom durch die Spule 310 geschickt wird, wird der Betätigerarm einer Kraft ausgesetzt, die sich aus dem Zusammenwirken des Stroms und des Magnetfelds ergeben. Die oben genannte Kraft bewirkt ein Schwenken des Betätigerarms 308 und bewirkt daher, daß der Kopf 306 seine Position über der Platte ändert. Der Betätigerarm 308, der Lese-/Schreibkopf 306, die leitende Spule 310 und der Magnet 312 werden insgesamt als "Servo- Betätigeranordnung" ("servo actuator assembly") 311 bezeichnet.
Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß der Host- Mikroprozessor 304 einen Schreibbefehl ausgibt und dieser Befehl durch den eingebetteten Mikroprozessor 302 empfangen wird. Der eingebettete Mikroprozessor 302 würde durch Liefern einer Spannung an die Treiberschaltung 314 antworten, die ihrerseits der Spule 310 Strom liefern würde, was ein Schwenken des Betätigerarms 308 zu der richtigen Stelle bewirken würde. Wenn der eingebettete Mikroprozessor 302 bestimmt hat, daß der Kopf 306 über dem richtigen Bereich der Platte angeordnet wurde, würde der eingebettete Mikroprozessor 302 den Kopf 306 steuern, um zu ermöglichen, daß er die gewünschten Daten an die geeignete Stelle der Platte schreibt. Der eingebettete Mikroprozessor 302 steht mit dem Kopf 306 über einen Datenpfad 316 in Verbindung.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz zu einem herkömmlichen Plattenlaufwerk das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 nicht so gestaltet ist, daß es die Beschleunigung des Betätigerarms 308 maximiert. Statt für eine Maximierung der Beschleunigung des Betätigerarms 308 (und daher eine Minimierung der durchschnittlichen Suchzeit) gestaltet zu sein, ist das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 so gestaltet, daß es die Stabilität des Betätigerarms 308 für den Zweck der Minimierung des Maximums oder der Anzahl von wiederholten Versuchen im "schlimmsten Fall", die erforderlich ist, damit jede Funktion richtig ausgeführt wird, zu gewährleisten. Da eine Befehlszeit gleich
Befehlszeit = Suchzeit + Drehungszeit + Datenübertragungszeit + Wiederholzeit,
ist, hat die Minimierung der Anzahl von wiederholten Versuchen (retries) die Wirkung, zu gewährleisten, daß die Befehlszeit für einen Befehl im schlimmsten Fall (worst-case command) minimiert wird.
Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls auf das Minimieren der Befehlszeit im schlimmsten Fall für das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 gerichtet. Firmware, die diese Minimierung ausführt, läuft auf dem eingebetteten Mikroprozessor 302. Einzelne elektronische Module könnten die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung in einer Art und Weise verkörpern, die zu deren Ausführung durch die auf dem eingebetteten Mikroprozessor 302 laufende Firmware analog ist. Unabhängig davon, ob die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung in Firmware oder Hardware verkörpert sind, veranschaulichen die Ablaufdiagramme der Fig. 4, 5 und 6 die Funktionsweise dieser verschiedenen Aspekte.
Fig. 4 stellt die Funktionsweise von Firmware dar, die mit einer Ausführungsform eines weiteren Aspekts der Erfindung übereinstimmt. In Fig. 4 stellt ein Ablaufdiagramm eine Art und Weise dar, in der das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 gesteuert wird, um auf ein Szenarium zu reagieren, bei dem ein Sync-Feld während eines Lesevorgangs nicht erfaßt wird. Das in Fig. 4 dargestellte Verhalten ist am besten durch gleichzeitige Bezugnahme auf die in Fig. 1 gezeigte Darstellung des Spurraums verständlich.
Bei einem Suchvorgang 400 wird ein bestimmtes Sync-Feld 114, das einer bestimmten Sektornummer entspricht, gesucht. In Intervallen wird die Steuerung von dem Suchvorgang 400 auf einen Sync-Abfragevorgang 402 übertragen, in dem bestimmt wird, ob das interessierende Sync-Feld erfaßt wurde oder nicht.
Falls das interessierende Sync-Feld 114 als erfaßt bestimmt wird, wird die Steuerung auf den Datenübertragungsvorgang 404 übertragen, wobei Daten von dem folgenden Datenfeld 116 an einen Puffer übermittelt werden. Anschließend wird die zu suchende Sektornummer in einem Fortschaltvorgang 406 inkrementiert, und die Steuerung kehrt zum Suchvorgang 400 zurück.
Falls das interessierende Sync-Feld 114 nicht als erfaßt bestimmt wurde, wird die Steuerung auf die Fenster-Auslauf- Abfrage (window expiration query) 408 übertragen, wobei bestimmt wird, ob die Zeitdauer des Fensters 120 für das Erfassen des Sync-Felds 114 ausgelaufen ist. Falls die Zeitdauer des Fensters 120 nicht ausgelaufen ist, wird die Steuerung wieder auf den Suchvorgang 400 übertragen und das Sync-Feld 114 wird nochmals gesucht.
Falls die Zeitdauer des Fensters 120 abgelaufen ist, agiert das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 so, daß es einfach eine bestimmte Art Anzeiger passiert, daß Daten in dem gegebenen Sektor 106 infolge eines fehlenden Sync-Felds 114 unlesbar sind, und setzt sich selbst zurück, um mit der Ausschau nach dem nächsten Sync-Feld zu beginnen. Der Host- Mikroprozessor 304 kann eine Interpolation der fehlenden Daten vornehmen, wenn diese Reaktion gewünscht wird. Diese Art des Verhaltens weicht von dem traditionellen sequentiellen Verhalten eines typischen Plattenlaufwerks ab und zielt auf eine Minimierung der Befehlszeit des Leseszenarios im schlimmsten Fall ab.
Es wird nun wieder auf den Aspekt der spezifischen Schritte eingegangen, die unternommen werden, falls das Zeitablauffenster 120 ausläuft, ohne daß das interessierende Sync-Feld 114 erfaßt worden ist, wobei die Steuerung einem Musterübertragungsvorgang (transfer pattern operation) 410 übergeben wird, bei dem ein bestimmtes "Füllmuster" an einen Puffer vermittelt wird. Das Füllmuster kann von einem Host- Mikroprozessor 304 programmierbar sein und kann so gewählt werden, daß es die negative Auswirkung auf den Host minimiert, sollte er etwa die fehlerhaften Daten verwenden. Bei Ausführung des Musterübertragungsvorgangs 410 wird die Steuerung optional auf den Aufzeichnungsfehler- Lokalisierungsvorgang 412 übertragen, bei dem die Sektornummer der ungelesenen Daten an einen Puffer übertragen werden kann. Die Sektornummer der ungelesenen Daten können je nachdem, ob der Host-Mikroprozessor 304 in der Lage ist, die Information zu nutzen, an den Host-Mikroprozessor 304 übermittelt werden oder nicht. Schließlich wird die zu suchende Sektornummer im Fortschaltvorgang 414 inkrementiert und die Steuerung kehrt zum Suchvorgang 400 zurück.
Fig. 5 veranschaulicht die Funktion von Firmware, die mit einer Ausführungsform eines weiteren Aspekts der Erfindung übereinstimmt. In Fig. 5 stellt ein Ablaufdiagramm eine Art und Weise dar, in der das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 gesteuert wird, um auf ein Szenarium zu reagieren, bei dem ein ECC-Feld angibt, daß das Datenfeld falsch gelesen wurde. Wiederum ist das in Fig. 5 dargestellte Verhalten am besten aus dem gleichzeitigen Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Darstellung des Spurraums verständlich.
In dem ECC-Überprüfungsvorgang 500 wird das ECC-Feld 117 gegenüber Daten von dem entsprechenden Datenfeld 116 überprüft, um so anzugeben, ob das Datenfeld 116 korrekt gelesen wurde. Als nächstes wird die Steuerung auf einen ECC- Abfragevorgang 502 übertragen, bei dem bestimmt wird, ob das ECC-Feld 117 dem Datenfeld 116 entspricht oder nicht.
Falls das ECC-Feld 117 dem Datenfeld 116 entspricht, wurden die Daten tatsächlich korrekt gelesen und die Steuerung wird auf den Datenfreigabevorgang 504 übertragen, bei dem die Übermittlung von Daten aus dem Datenfeld 116 zum Host-Mikroprozessor 304 ermöglicht wird, und bei dem sie zum Entleeren (flush) aus dem Lesepuffer aufbereitet werden, sobald das Datenfeld an den Host übermittelt wurde. Danach kehrt die Steuerung zum ECC-Überprüfungsvorgang 500 zurück.
Falls das ECC-Feld 117 nicht dem Datenfeld 116 entspricht, wurden die Daten nicht korrekt gelesen, das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 übermittelt aber nichtsdestoweniger die fehlerhaften Daten an den Host- Mikroprozessor 304 und die Daten werden einfach als nicht korrekt gelesene Daten markiert, so daß Daten aus dem nachfolgenden Sektor gelesen werden können, ohne darauf zu warten, daß die Platte eine weitere ganze Umdrehung ausführt. Unrichtig gelesene Daten können durch von dem nachgeschalteten audiovisuellen System geschätzte, interpolierte oder extrapolierte Daten ersetzt werden, falls diese Reaktion gewünscht wird. Wiederum stellt dies eine Abweichung von der traditionellen sequentiellen Arbeitsweise eines herkömmlichen Plattenlaufwerks dar, bei dem das Lesen von Daten eines gegebenen Sektors 108 erst versucht würde, nachdem Daten von dem vorhergehenden Sektor 106 richtig gelesen wurden. Um das gerade genannte Ergebnis zu erreichen, würde die Steuerung auf den optionalen ECC-Korrekturvorgang 512 übergehen, der versuchen könnte, eine Fehlerkorrektur zu liefern. Die Fehlerkorrektur kann unvollständig sein und nur teilweise korrigierte Daten ergeben. Die Steuerung geht dann auf den Datenfreigabevorgang 508 über, wobei die fehlerhaften Daten (oder teilweise korrigierte Daten) vom Datenfeld 116 an den Host-Mikroprozessor 304 übermittelt und vom Lese-Puffer entleert (flushed) werden. Danach wird die Steuerung auf einen Aufzeichnungsfehler-Lokalisierungsvorgang 510 übertragen, so daß die Sektornummer des fehlerhaften Datenfelds 116 aufgezeichnet und an den Host-Mikroprozessor 304 übermittelt werden kann. Schließlich kehrt die Steuerung zu dem ECC-Überprüfungsvorgang 500 zurück.
Fig. 6 stellt die Arbeitsweise von Firmware dar, die mit einer Ausführungsform eines noch anderen Aspekts der Erfindung übereinstimmt. In Fig. 6 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eine Art und Weise, in der das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 gesteuert wird, um auf ein Szenarium zu reagieren, bei dem nach dem Schreiben eines Sektors auf eine Platte der nachfolgende Servo-Burst angibt, daß entweder der Kopf während seines Durchlaufens des den Servo-Burst unmittelbar vorausgehenden Sektors aus der Spur war, oder daß antizipiert wird, daß der Kopf während seines Durchlaufens des folgenden Sektors aus der Spur kommt. Das in Fig. 6 veranschaulichte Verhalten ist am besten aus dem gleichzeitigen Bezug auf die in Fig. 2 präsentierte Darstellung des Spurraums verständlich.
Beim Schreibvorgang 602 wird mindestens ein Sektor auf die Platte geschrieben. Die Steuerung wird als nächstes auf einen Validierungsvorgang 604 übertragen, bei dem eine zweiteilige Bestimmung vorgenommen wird es wird bestimmt, ob (1) sich der Kopf über der richtigen Spur 200, 202 befindet, und (2) ob der Kopf über der Spur 200, 202 ausgerichtet bzw. zentriert sein wird, wenn er den Bereich des Plattenraums durchläuft, der dem nächsten Servo-Burst 208 vorausgeht, und ob der Kopf über der Spur 200, 202 während des Durchlaufens des Bereichs des Plattenraums, der dem vorausgehenden Servo- Burst 208 folgt, zentriert war. In einer Validierungsabfrage (validation query) 606 werden die vorausgehenden Bestimmungen für den Zweck des Bestimmens des Funktionsablaufs gemeinsam untersucht. Falls beide Bestimmungen bejahend sind, ist der Kopf während seines Durchlaufs zum Servo-Burst 208 auf Kurs geblieben, und wird während seines gesamten Durchlaufs zum nächsten Servo-Burst 208 voraussichtlich auf Kurs bleiben. Wie schon erläutert wurde, unternahm ein herkömmliches Plattenlaufwerk diese Abfrage aus zwei Gründen: (1) um die Wahrscheinlichkeit, daß die Daten in Zukunft richtig abgerufen werden, zu maximieren (durch Sicherstellen, daß die Daten auf Bereiche der Platte geschrieben wurden, die sich innerhalb eines bestimmten Abstands von der Mittellinie 204, 206 der Spur 200, 202 befinden), und (2) um benachbarte Spuren 200, 202 vor einem Überschreiben zu schützen. Da bei dem audiovisuellen Plattenlaufwerk 300 jedoch dem Datenfluß größere Bedeutung beigemessen wird als der Datenintegrität, ist es nur die Überlegung bezüglich dem Schutz benachbarter Spuren 200, 202 vor einem Überschreiben, welche zur zweiteiligen Abfrage motiviert. Demgemäß hat das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 eine lockere Toleranzgrenze bezüglich der Frage, wie nahe zentriert der Kopf an der Mittellinie 204, 206 einer Spur sein muss. Dabei erlaubt das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 dem Kopf, von der Mittellinie 204, 206 der Spur so weit abzuweichen, bis die Datenintegrität der benachbarten Spur 200, 202 gefährdet wird. Obwohl die Toleranz für jedes Plattenlaufwerk empirisch bestimmt werden sollte, wird sie vorweg auf etwa 20% Spurabweichung antizipiert.
Falls bei der Validierungsabfrage 606 die Gültigkeit des Servo-Bursts bestimmt wird, geht die Steuerung auf den Schrittschaltvorgang 608 über, bei dem die zu suchende Servo- Burstnummer inkrementiert wird, so daß der nächste Servo- Burst gesucht wird. Schließlich werden beim Datenfreigabevorgang 610 die Daten, die gerade zwischen dem zu dieser Entscheidung führenden Servo-Burst und dem vorausgehenden Servo-Burst geschrieben wurden, vom Schreibpuffer freigegeben, und das audiovisuelle Plattenlaufwerk 300 wartet einen Wartevorgang 612 ab, bis es Zeit ist, neue Daten zu schreiben, worauf die Steuerung zum Schreibvorgang 602 zurückkehrt.
Falls andererseits die Validierungsabfrage 606 ein Ergebnis zeitigt, das einen ungültigen Servo-Burst angibt (z. B. ein Spurabweichungszustand bestand oder bestehen wird), geht die Steuerung auf einen Ungültigmachungsvorgang (deassertion operation) 614 über. Bei dem Ungültigmachungsvorgang 614 wird ein Gatter, das steuert, ob Daten auf die Platte geschrieben werden oder nicht, ungültig gemacht, um zu verhindern, daß Daten die benachbarte Spur überschreiben. In dem audiovisuellen Plattenlaufwerk 300 wird dieser Ungültigmachungsschritt synchron mit dem Ende des Sektors 210 ausgeführt, so daß ein Sektor nie halb geschrieben belassen wird. Dies weicht von der Arbeitsweise eines herkömmlichen Plattenlaufwerks ab, bei dem das Schreibgatter unmittelbar ungültig gemacht würde, da die Datenintegrität die wichtigste Überlegung war. Als nächstes wird die Steuerung an den Aufzeichnungsfehler- Lokalisierungsvorgang 616 übertragen, bei dem der Host- Mikroprozessor 304 von der Lage der unrichtig geschriebenen Daten informiert wird. Schließlich geht die Steuerung auf den Schrittschaltvorgang 608 über, woraufhin der normale Funktionsablauf wieder aufgenommen wird. Die Wiederaufnahme eines normalen Funktionsablaufs ist ebenfalls eine Abweichung von der Arbeitsweise eines herkömmlichen Plattenlaufwerks, da herkömmliche Plattenlaufwerke für ein sequentielles Arbeiten gestaltet wurden, wobei mit dem Schreiben eines nachfolgenden Sektors eines Keils (wedge) (ein Keil ist ein zwischen zwei Servo-Bursts eingefügter Sektorensatz) nicht fortgefahren wurde, bis der vorausgehende Keilsektor richtig geschrieben war.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammengefaßt, wobei ein Verfahren für ein Plattenlaufwerk zur optimalen Handhabung eines Schreib- Zeitfehlers, bei dem von einem Servo-Burst (z. B. 102, 104) erhaltene Information angibt, daß der Kopf (z. B. 306) des Plattenlaufwerks entweder aus der Spur ist oder voraussichtlich aus der Spur kommt, durch Ausführen der folgenden Schritte verwirklicht werden kann. Zunächst schreibt das Plattenlaufwerk (z. B. 300) auf einen Sektor einer Platte (z. B. im Schritt 602). Als nächstes validiert das Plattenlaufwerk den Kurs und antizipierten Kurs des Kopfs (z. B. im Schritt 604). Der Validierungsvorgang kann eine dreigeteilte Abfrage umfassen, bei der bestimmt wird, ob (1) sich der Kopf über der richtigen Spur befindet, (2) ob der Kopf innerhalb der Spur, über der sich der Kopf befindet, richtig zentriert ist, und (3) ob die Geschwindigkeit quer zur Spur ausreichend gering ist. Falls bestimmt wird, daß der Kopf entweder aus der Spur ist oder voraussichtlich aus der Spur kommt, beendet das Plattenlaufwerk (z. B. 300) das Schreiben auf die Platte in Synchronisierung mit dem Ende des Schreibens eines Sektors, so daß ein Sektor nicht halb geschrieben belassen wird (wie z. B. im Schritt 614), überträgt die Sektornummer, die unrichtig geschrieben wurde, an den Host-Mikroprozessor (z. B. 304), schaltet die Servo- Burst-Nummer (wie z. B. im Schritt 608) fort und meldet den Fehler an den Host.
In einem audiovisuellen Plattenlaufwerk (z. B. 300) wird ein eingebetteter Mikroprozessor (z. B. 302) dazu verwendet, Firmware auszuführen, die für den Schritt des Plattenlaufwerks (z. B. 300) zuständig ist. Die Firmware führt die in jedem Aspekt der oben bezeichneten Erfindung zusammengefaßten Schritte durch. Der eingebettete Mikroprozessor (z. B. 302) ist operativ mit einem Host- Mikroprozessor (z. B. 304), einer Treiberschaltung (z. B. 314) und mit einem Datenpfad gekoppelt, der die Verbindung einer Servo-Betätigeranordnung (z. B. 311) herstellt.
Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung gut geeignet ist, die erwähnten ebenso wie die hier inhärenten Zielsetzungen und Vorteile zu erreichen. Für die Zwecke dieser Offenbarung sind zwar bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, es können jedoch zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, die sich Fachleuten anbieten und die im Geist der offenbarten und in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung begriffen sind.

Claims (4)

1. Verfahren für ein Plattenlaufwerk, das im Datenaustausch bzw. der Datenkommunikation mit einem Host-Computer steht, zum optimalen Behandeln eines Schreib-Zeitfehlers, bei dem von einem Servo-Burst erhaltene Information angibt, daß der Kopf des Plattenlaufwerks entweder vom Kurs abgekommen ist oder voraussichtlich vom Kurs abkommt, mit folgenden Vorgängen:
  • a) Validieren des Kursverlaufs und des voraussichtlichen Kursverlaufs des Kopfs,
  • b) nach dem Bestimmen, daß der Kopf entweder vom Kurs abgekommen war oder voraussichtlich vom Kurs abkommen wird, Ausführen der folgenden Vorgänge:
    • a) Anhalten des Plattenschreibvorgangs in Synchronisierung mit dem Ende des Schreibens eines Sektors, so daß ein Sektor nicht halb geschrieben belassen wird,
    • b) übertragen von die Sektoren, die unrichtig geschrieben wurden, darstellender Information an den Host- Computer, und
    • c) Inkrementieren eines Werts, der die zu erfassende Servo-Burst-Nummer darstellt, wodurch ein Zustand induziert wird, bei dem das Plattenlaufwerk versucht, unmittelbar nach dem richtigen Validieren des nächsten Burst zu schreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorgang (a) ferner umfaßt:
  • 1. (a)(i) Bestimmen, ob sich der Kopf über der richtigen Spur befindet,
  • 2. (a)(ii) Bestimmen, ob der Kopf innerhalb der Spur, über der sich der Kopf befindet, zentriert ist, und
  • 3. (a)(iii) Bestimmen, ob die Kopfgeschwindigkeit geeignet ist.
3. Plattenlaufwerk, das zur Behandlung eines Schreibfehlers optimiert ist, bei dem von einem Servo-Burst erhaltene Information angibt, daß der Kopf des Plattenlaufwerks entweder vom Kurs abgekommen war oder voraussichtlich vom Kurs abkommen wird, mit:
  • a) einer Servo-Betätigeranordnung zum Ausrichten des Kopfs über einer Platte, um ein Lesen und Schreiben von der/auf die Platte zu ermöglichen,
  • b) einer Treiberschaltung, die operativ mit der Servo- Betätigeranordnung gekoppelt ist, um die Servo- Betätigeranordnung mit Strom anzutreiben, wodurch der Kopf über einer geeigneten Stelle der Platte ausgerichtet wird,
  • c) einem in das Plattenlaufwerk eingebetteten Mikroprozessor, wobei der eingebettete Mikroprozessor Befehle von einem Host-Mikroprozessor empfängt, der eingebettete Mikroprozessor operativ mit der Treiberschaltung gekoppelt ist, der eingebettete Mikroprozessor auch mit einem Datenpfad zwischen der Servo-Betätigeranordnung und dem eingebetteten Mikroprozessor gekoppelt ist, und der eingebettete Mikroprozessor programmiert ist, um
    • a) auf einen Sektor einer Platte zu schreiben,
    • b) den Kurs und antizipierten Kurs des Kopfs zu validieren,
    • c) nach der Bestimmung, daß der Kopf entweder vom Kurs abgekommen war oder voraussichtlich vom Kurs abkommen wird, folgende Vorgänge auszuführen:
    • d) (iii)(a) Anhalten des Schreibvorgangs auf die Platte in Synchronisierung mit dem Ende eines Schreibens eines Sektors, so daß ein Sektor nicht halb geschrieben belassen wird,
    • e) (iii)(b) Übertragen von die Sektoren, die unrichtig geschrieben wurden, darstellender Information zum Host-Computer,
    • f) (iii)(c) Inkrementieren eines Werts, der die zu erfassende Servo-Burst-Nummer darstellt, wodurch ein Zustand induziert wird, in dem das Plattenlaufwerk versuchen wird, unmittelbar nach dem richtigen Validieren des nächsten Burst zu schreiben.
4. Plattenlaufwerk nach Anspruch 3, wobei der eingebettete Mikroprozessor programmiert ist, um den Kurs und antizipierten Kurs des Kopfs durch Ausführen der folgenden Vorgänge zu validieren:
  • 1. (ii)(a) Bestimmen, ob sich der Kopf über der richtigen Spur befindet,
  • 2. b) Bestimmen, ob der Kopf innerhalb der Spur, über der sich der Kopf befindet, zentriert ist, und
  • 3. (ii)(c) Bestimmen, ob die Kopfgeschwindigkeit geeignet ist.
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