DE19755708C2 - Verfahren zur Verfolgung einer Kopfgeschwindigkeit zum stabilen Einschreiben von Daten in eine Spur in einem Festplattenlaufwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Festplattenlaufwerk, und insbesondere ein stabiles Da­ tenschreibverfahren durch Verfolgung der Geschwindigkeit eines Kopfes.

Aus der DE 37 13 397 A1 ist ein Verfahren zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe von Daten mit Hilfe eines Magnetkopfs auf bzw. von einer Magnetplatte bekannt geworden. Bei diesem Verfahren wird nach einem Spurwechsel ein Positionsfeh­ lersignal daraufhin überprüft, ob es nach Einhalten eines breiten Toleranzbe­ reichs auch noch einen engeren Toleranzbereich enthält.

Infolge der hohen Kapazität und der hohen Zugriffsgeschwindigkeit wird ein Festplattenlaufwerk üblicherweise als Hilfsspeicher eines Computersystems verwendet. Ein derartiges Festplattenlaufwerk schreibt Daten auf Spuren, die entlang konzentrischen Kreisen auf einer sich drehenden Magneplatte angeordnet sind. Das Festplattenlaufwerk weist mehrere Magnetköpfe zum Schreiben von Daten in die Spuren und zum Auslesen von Daten aus den Spuren auf. Darüber hinaus ist das Festplattenlaufwerk mit einem Kopfpositionsservomechanismus für die Radialbewegung des Magnetkopfes auf der Platte versehen, um den Magnetkopf auf einer ausgewählten Spur anzuordnen. Um selektiv den Magnetkopf auf einer bestimmten Spur anzuordnen ist es erforderlich, die momentanen Positionen der Köpfe in Bezug auf die jeweiligen Spuren zu kennen. Diese Positionsinformation bezüglich der Köpfe, also Servoinformation, wird durch Verwendung eines bestimmten Servomusters zur Verfügung gestellt, welches von der Festplatte ausgelesen wird. Dieses Servomuster wird auf der magnetischen Festplatte permanent aufgezeichnet, wenn das Festplattenlaufwerk zusammengebaut wird. Das Servomuster wird von den Köpfen gelesen, und wird als Positionsinformation bezüglich der Spuren verwendet.

Die Servoinformation wird üblicherweise durch ein Sektor-Servo- System zur Verfügung gestellt. Bei dem Sektor-Servo-System ist die Servoinformation abwechselnd mit Datenbereichen auf der Magnetplatte angeordnet. Die Servoinformation umfaßt Spurpositionsinformation, eine Spuradresse, und Indexinformation. Das Festplattenlaufwerk verwendet die Servoinformation dazu, den Kopf auf einer bestimmten Spur dadurch anzuordnen, daß eine Spursuche und eine Spurverfolgung durchgeführt werden. Die Spursuche besteht darin, den Kopf zu einer bestimmten Zielspur von der momentanen Spur aus zu bewegen, und die Spurverfolgung besteht darin, exakt einer Zentrumslinie der gesuchten Spur zu folgen, um so exakt Daten aus der Spur auszulesen und Daten in diese einzuschreiben. Beispielsweise werden in einem Festplattenlaufwerk, welches das Sektor-Servo-System verwendet, vorher zwei Bursts aufgezeichnet, als Teil der Servoinformation, und zwar in jeder Spur, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt werden ein A-Burst und ein B-Burst abwechselnd auf der linken und rechten Seite jeder Spur aufgezeichnet, zentriert bezüglich der Zentrumslinie der Spur. Falls der Kopf nicht exakt auf der Spurzentrumslinie angeordnet ist, und in Richtung auf den A-Burst verschoben ist, wie in Fig. 2A gezeigt, wird der Meßpegel für den A-Burst höher als jener für den B-Burst. Wenn im Gegensatz hierzu der Kopf wie in Fig. 2B gezeigt in Richtung auf den B-Burst verschoben ist, ist der Meßpegel für den A-Burst niedriger als jener für den B- Burst. Liegt jedoch der Kopf exakt im Zentrum der Spur, wie in Fig. 2C gezeigt, so sind die Meßpegel für den A- und B-Burst gleich. In diesem Fall wird die Differenz zwischen dem Meßpegel für den A-Burst und den Meßpegel für den B-Burst gleich Null.

Auf der Grundlage der Meßpegeldifferenz ermittelt das Festplattenlaufwerk die Abweichung der Spur in Bezug auf das Zentrum der Spur, und erzeugt ein Kopfpositionsfehlersignal PES, welches durch folgende Gleichung (1) dargestellt wird.

PES = Meßpegel für den A-Burst - Meßpegel für das B-Burst-Signal

Wie aus Gleichung (1) deutlich hervorgeht, weist dann, wenn der Kopf zum A-Burst hin verschoben ist, das Kopfpositionsfehlersignal PES einen positiven Wert auf. Wenn im Gegensatz hierzu der Kopf zum B-Burst hin verschoben ist, hat das Kopfpositionsfehlersignal PES einen negativen Wert. Liegt dagegen die Spur exakt im Zentrum der Spur, so wird das Kopfpositionsfehlersignal PES gleich Null. Das Festplattenlaufwerk führt den Kopf so nach, daß dieser dem Zentrum der Spur folgt, durch Einsatz des Kopfpositionsfehlersignals PES.

Sobald im Betrieb sich der Kopf auf der Spur befindet, mit PES gleich Null, kann das Festplattenlaufwerk stabil Daten von einem Datenbereich der Spur auslesen oder Daten in diesen einschreiben. In der Praxis wird jedoch das Kopfpositionsfehlersignal PES kaum jemals gleich Null, infolge von Vibrationen der Festplatte und des Kopfes, oder der Eigenschaften des Antriebsmechanismus und der Schaltung. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist das Kopfpositionsfehlersignal PES einen Signalpegel auf, der sich entsprechend der Abweichung des Kopfes ändert, und weist einen Offsetwertbereich für die Position auf der Spur auf, der innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt. Der Signalpegel, der den Offsetwertbereich für die Position auf der Spur überschreitet, wird als Offsetbereich außerhalb der Spur bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines Schreib-Gateimpulses WG in Bezug auf das Kopfpositionsfehlersignal PES, wobei ON_0 einen Offsetwert auf der Spur bezeichnet, ON_0 + VL einen maximalen Wert auf der Spur bezeichnet, der um einen Wert VL größer ist als Offsetwert ON_0 auf der Spur, und ON_0 - VL einen minimalen Wert auf der Spur bezeichnet, der um den Wert VL kleiner als der Offsetwert ON_0 auf der Spur ist. Üblicherweise wird der Offsetwert ON_0 auf der Spur auf Null eingestellt, und wird der Wert VL auf einen geeigneten Wert eingestellt, der durch einen Versuch bei den Festplattenantrieben ermittelt wird. Ein derartiger Offsetwert ON_0 auf der Spur wird vorher eingestellt, wenn das Festplattenlaufwerk zusammengebaut wird. Der maximale Wert ON_0 + VL auf der Spur weist einen positiven Wert auf, und der minimale Wert ON_0 - VL auf der Spur weist den negativen Wert auf. Wie dargestellt ist der Offsetwert auf der Spur definiert als ON_0 ± VL. Der Schreib-Gateimpuls WG zum Schreiben von Daten auf die Festplatte wird durch den Offsetspannungsbereich auf der Spur freigeschaltet. Wenn das Kopfpositionsfehlersignal PES den Offsetwertbereich auf der Spur überschreitet, während die Daten geschrieben werden, wird ein erneuter Versuch für die Spursuche unternommen.

Wenn jedoch in einem Fall, der durch einen gestrichelten Kreis (A) dargestellt ist, der Kopf Daten bei dem maximalen Wert ON_0 + VL auf der Spur in den vorherigen Sektor schreibt, und Daten bei dem minimalen Wert ON_0 - VL auf der Spur in den momentanen Sektor einschreibt, dann weisen die eingeschriebenen Daten einen Offsetwert auf, der das Doppelte des Wertes VL beträgt, so daß die Bewegung des Kopfes instabil sein kann. Daher können die Daten, die in einem derartigen Zustand geschrieben werden, in entgegengesetzten Richtungen aufgezeichnet werden. Darüber hinaus kann es geschehen, daß selbst im selben Sektor unterschiedliche Information aufgezeichnet ist, was zu einem Datenfehler führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine Kopfgeschwindig­ keit in einem Festplattenlaufwerk verfolgt und somit ein stabileres Schreiben von Daten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Eine bevorzugte Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnah­ me auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Burstformates, welches auf einer Magnetplatte aufgezeichnet ist, für eine Spurverfolgung in einem üblichen Festplattenlaufwerk;

Fig. 2A bis 2C schematische Darstellungen einer Abweichung eines Kopfes während der Spurverfolgung;

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm eines Schreib-Gateimpulses WG in Bezug auf ein Kopfpositionsfehlersignal PES nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines üblichen Festplattenlaufwerks, bei welchem die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm eines Schreib-Gateimpulses WG in Bezug auf ein Kopfpositionsfehlersignal PES gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verfolgung eines Offsetwertebereiches auf der Spur und einer Kopfgeschwindigkeit, zum stabilen Einschreiben von Daten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche oder entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Einzelheiten bezeichnen. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß zahlreiche Einzelheiten, beispielsweise die Einzelheiten der Schaltungsbauteile, nur beispielhaft zu verstehen sind, da sie zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen sollen, und daß die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden kann. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, daß absichtlich Einzelheiten der Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik weggelassen sein können, falls angenommen wird, daß dies für die Beschreibung des Grundkonzepts der vorliegenden Erfindung unnötig ist.

Fig. 4 zeigt ein übliches Festplattenlaufwerk, bei welchem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Wie aus dieser Zeichnung hervorgeht, wird eine Magnetplatte 10 durch einen Spindelmotor 40 gedreht. Ein Kopf 12 wird auf einer Oberfläche der Magnetplatte 10 positioniert. Der Kopf 12 ist auf einem Vorderende eines Arms 14 angebracht, der senkrecht zu einer Armanordnung verläuft, die einem Drehschwingspulbetätigungsglied 34 zugeordnet ist. Ein Vorverstärker 16 führt eine Vorverstärkung eines Signals durch, welches von dem Kopf 12 in einer Lesebetriebsart aufgenommen wird, und treibt den Kopf 12 so an, daß dieser in die Platte 10 kodierte Schreibdaten EWD einschreibt, die von einem Kodierer/Dekodierer (ENDEC) 22 in einer Schreibbetriebsart empfangen werden. Ein Impuls-Servodetektor 18 stellt einen Spitzenwert des Signals fest, welches von dem Vorverstärker 16 empfangen wird, um einen Datenimpuls zu erzeugen, und erfaßt den A-Burst und den B-Burst, die in Fig. 1 gezeigt sind, um so ein Kopfpositionsfehlersignal PES zu erzeugen. Der Datenimpuls und das Kopfpositionsfehlersignal PES, die von dem Impuls- und Servodetektor 18 erzeugt werden, werden an einen Datenseparator 20 und an einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 26 angelegt. Der Analog-Digital-Wandler 26 wandelt das Kopfpositionsfehlersignal PES in einen Digitalwert um, und führt den Digitalwert einer Mikrosteuerung 28 zu. Der Datenseparator 20 trennt kodierte Lesedaten ERD von dem Datenimpuls ab, der von dem Impuls- und Servodetektor 18 erzeugt wird, und führt dem Kodierer/Dekodierer 22 die kodierten Lesedaten ERD zu. Die kodierten Lesedaten ERD sind mit einem konstanten Taktimpuls synchronisiert. Der Kodierer/Dekodierer 22 dekodiert die kodierten Lesedaten ERD von dem Datenseparator 20, um die dekodierten, Lesedaten RDATA an eine Plattendatensteuerung (DDC) 24 anzulegen, und/oder kodiert die Schreibdaten WDATA, die von der Plattendatensteuerung 24 empfangen werden, um die kodierten Schreibdaten EWD an den Vorverstärker 16 anzulegen. Die Plattendatensteuerung 24 schreibt Daten, die von einem (nicht dargestellten) Host-Computer empfangen werden, über den Kodierer/Dekodierer 22 in die Magneplatte 10 ein, und/oder liest Daten, die in die Magnetplatte 10 eingeschrieben sind, um die Daten, die gelesen wurden, an den Host-Computer zu übertragen, in Reaktion auf einen Lese/Schreibbefehl, der von dem Host-Computer empfangen wird. Die Mikrosteuerung 28 sucht dadurch die Spur, daß sie das Kopfpositionsfehlersignal PES verwendet, welches von dem Analog-Digital-Wandler 26 empfangen wird. Ein Digital-Analog-Wandler (DAC) 30 wandelt ein Kopfpositionsregelsignal, welches von der Mikrosteuerung 28 erzeugt wird, in ein Analogsignal um. Ein Servotreiber 32 erzeugt einen Treiberstrom zum Betreiben des Betätigungsgliedes 34 entsprechend dem Signal, welches von dem Digital-Analog- Wandler 30 ausgegeben wird, und versorgt die Schwingspule des Betätigungsgliedes 34 mit dem Treiberstrom. Das Betätigungsglied 34 bewegt den Kopf 12 auf der Magnetplatte 40 entsprechend der Richtung und des Pegels des Treiberstroms vn dem Servortreiber 32. Eine Motorsteuerung 36 erzeugt einen Plattendrehzahlregelwert entsprechend einem Plattendrehzahlsteuer- oder Regelsignal von der Mikrosteuerung 28. Ein Spindelmotortreiber 38 treibt den Spindelmotor 40 entsprechend dem Plattendrehzahlsteuer- oder Regelwert von der Motorsteuerung 28 an, um die Platte 10 entsprechend zu drehen.

Wenn bei dem voranstehend geschilderten Festplattenlaufwerk das Festplattenlaufwerk die Daten einschreibt, wenn einige wenige aufeinanderfolgende Kopfpositionsfehlersignale PES innerhalb des Offsetwertebereichs auf der Spur liegen, was bedeutet, daß sich der Kopf auf der Spur befindet, dann kann in unerwünschter Weise ein Datenfehler hervorgerufen werden. Vor dem Einschreiben der Daten, sollte daher eine Differenz (als Kopfgeschwindigkeit) zwischen den Kopfpositionsfehlersignalen PES der momentanen Spur und der vorherigen Spur bewertet werden, um zu überprüfen, ob die Differenz innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, um Datenschreibfehler zu verringern.

Fig. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm eines Schreib-Gateimpulses WG in Bezug auf das Kopfpositionsfehlersignal PES der betreffenden Spuren gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Schreib-Gateimpuls WG auf der Grundlage des Offsetwertebereiches auf der Spur und eines Spurverschiebungsoffsetwertes ΔTS zur Beurteilung der Kopfgeschwindigkeit freigeschaltet oder gesperrt wird. Das Festplattenlaufwerk schreibt die Daten, wenn der Schreib- Gateimpuls WG freigeschaltet ist, und führt einen erneuten Versuch der Spursuche durch, wenn der Schreib-Gateimpuls WG gesperrt ist.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Verfolgung eines Offsetwertebereiches auf der Spur und einer Kopfgeschwindigkeit auf der Grundlage der aufeinanderfolgenden Kopfpositionsfehlersignale PES während der Spurverfolgung, um so Daten stabil einzuschreiben, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 im einzelnen geschildert, wie dadurch stabil Daten eingeschrieben werden, daß die Kopfgeschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung verfolgt wird.

Um Daten auf die Magnetplatte 10 zu schreiben, sucht die Mikrosteuerung 28 eine bestimmte Spur unter mehreren Spuren auf der Magnetplatte 10 auf, und positioniert den Kopf 12 an der gesuchten Spur, um so wie nachstehend geschildert der Spur zu folgen. Zuerst stellt die Mikrosteuerung 28 den maximalen und minimalen Offsetwert ON_0 + VL des Kopfpositionsfehlersignals PES für eine Spurverfolgung des Kopfes 12 in einem Schritt 600 ein, und stellt dann die Spurverschiebungsabweichung ΔTS zur Bewertung der Kopfgeschwindigkeit in einem Schritt 602 ein. Die Spurverschiebungsabweichung wird durch die Differenz zwischen dem Kopfpositionsfehlersignalwert PES (a) der vorherigen Spur und des Kopfpositionsfehlersignalwertes PES (b) der momentanen Spur ermittelt. Dann verfolgt in einem Schritt 604 die Mikrosteuerung 28 die Spur auf der Magnetplatte 10 auf der Grundlage des Offsetwertes ON_0 auf der Spur und des Offsetwertes ΔTS der Spurverschiebungsabweichung. Bei der Spurverfolgung vergleicht die Mikrosteuerung 28 das Kopfpositionsfehlersignal PES(n) der momentanen Spur, welches von dem Analog-Digital-Wandler 26 empfangen wird, mit dem Offsetwertebereich ON_0 + VL auf der Spur in einem Schritt 606, um zu überprüfen, ob der Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) innerhalb des Offsetwertebereiches auf der Spur liegt. Befindet sich der Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) nicht innerhalb des Offsetwertebereiches auf der Spur, so kehrt der Betriebsablauf zum Schritt 604 zurück, um die Spursuche erneut zu versuchen. Wenn jedoch der Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) in dem Offsetwertebereich auf der Spur liegt, so geht der Betriebsablauf mit einem Schritt 608 weiter. Die Mikrosteuerung 28 überprüft im Schritt 608, ob eine Differenz zwischen dem Kopfpositionfehlersignalwert PES(n) der momentanen Spur und dem Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n - 1) der vorherigen Spur größer als der Offsetwert ΔTS der Spurverschiebungsabweichung ist. Wenn die Differenz zwischen PES(n) und PES(n - 1) größer ist als der Offsetwert ΔTS für die Spurverschiebungsabweichung, so kehrt der Betriebsablauf zum Schritt 604 zurück, um die Spursuche erneut zu versuchen. Wenn dagegen die Differenz zwischen PES(n) und PES(n - 1) kleiner als der Offsetwert ΔTS für die Spurverschiebungsabweichung ist, dann führt die Mikrosteuerung 28 die konventionelle Schreibbetriebsart im Schritt 610 durch. Im Verlauf der Ausführung der Spurverfolgungsbetriebsart vergleicht die Mikrosteuerung 28 den Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) der momentanen Spur mit dem Offsetwertebereich ON_0 + VL auf der Spur im Sehritt 612, und vergleicht die Differenz zwischen PES(n) und PES(n - 1) mit dem Offsetwert ΔTS der Spurverschiebungsabweichung in einem Schritt 614. Wenn sich als Ergebnis der Vergleiche herausstellt, daß der Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) nicht innerhalb des Offsetwertebereichs auf der Spur liegt, oder die Differenz zwischen PES(n) und PES(n - 1) größer ist als der Offsetwert ΔTS, so kehrt der Betriebsablauf zum Schritt 604 zurück, um die Spurverfolgung erneut zu versuchen.

Wie voranstehend geschildert vergleicht das Festplattenlaufwerk die Differenz zwischen dem Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n) der momentanen Spur und dem Kopfpositionsfehlersignalwert PES(n - 1) der vorherigen Spur mit der Spurverschiebungsabweichung ΔTS zur Bewertung der Kopfgeschwindigkeit, um der Spur exakt zu folgen, so daß das Festplattenlaufwerk stabil Daten auf die Magnetplatte schreiben kann.

Claims (2)

1. Verfahren zur Verfolgung einer Kopfgeschwindigkeit zum stabilen Einschreiben von Daten in eine Spur in einem Festplattenlaufwerk unter Verfolgung der Spur auf der Festplatte, mit folgenden Schritten:
Suchen einer Spur zum Positionieren eines Kopfs auf der gesuchten Spur, wenn einige wenige aufeinanderfolgende Kopfpositionsfehlersignale innerhalb eines Offsetwertebereiches auf der Spur liegen;
Folgen der gesuchten Spur auf der Grundlage des Kopfpositionsfehlersignals und einer Kopfgeschwindigkeit;
Überprüfung, ob das Kopfpositionsfehlersignal innerhalb des Offsetwertebereichs auf der Spur liegt oder nicht;
Überprüfung, ob die Kopfgeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt oder nicht, wenn das Kopfpositionsfehlersignal innerhalb des Offsetwertebereiches auf der Spur liegt;
Einschreiben von Daten in die gesuchte Spur, wenn das Kopfpositionsfehlersignal innerhalb des Offsetwertebereiches auf der Spur liegt, und die Kopfgeschwindigkeit innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt; und
erneutes Versuchen des Schrittes zum Verfolgen der Spur, wenn das Kopfpositionsfehlersignal nicht innerhalb des Offsetwertebereiches auf der Spur liegt, oder die Kopfgeschwindigkeit nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.

2. Verfahren zur Verfolgung einer Kopfgeschwindigkeit in einem Festplattenlaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Überprüfung, ob die Kopfgeschwindigkeit innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt oder nicht, folgende Schritte umfaßt:
Bewertung einer Kopfverschiebungsabweichung, die durch eine Differenz zwischen einem Kopfpositionsfehlersignalwert einer momentanen Spur und einem Kopfpositionsfehlersignalwert einer vorherigen Spur festgestellt wird;
Berechnung der Kopfverschiebungsabweichung in Bezug auf einen Zeitwert, um die Kopfgeschwindigkeit zu bestimmen; und
Überprüfung, ob die ermittelte Kopfgeschwindigkeit innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt oder nicht.