DE19911469A1

DE19911469A1 - Verfahren zur Wiedergewinnung der Daten von einer Platte mit einem dynamischen Irrungs-Offset-Daten-Wiedergewinnungsprotokolls mit einem Fehlerkorrekturcode

Info

Publication number: DE19911469A1
Application number: DE19911469A
Authority: DE
Inventors: Dang Kieu-Lien T; James Vernon Peske
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 1999-10-07
Also published as: GB9905880D0; GB2335535B; US6119261A; GB2335535A; JP2000003504A

Abstract

Ein Verfahren zur genauen Lokalisierung und Korrektur von Datenfehlern auf einer magnetischen Speicherplatte mit einem Aufzeichnungskopf, d. h. einem magnetoresistiven Kopf, beim Vorhandensein von thermischen Störungen, Kratzern oder anderen das Datensignal verschlechternden Ursachen umfaßt die Schritte, daß ein Datensektor gelesen und Fehlerkorrekturcode-Syndrome gesammelt werden. Gleichzeitig können Datenfehler detektiert und die ungefähre Stelle bestimmt werden, an der sie sich befinden, worauf ein Fehlerkorrekturcode-Verfahren angewendet wird, um die Fehler zu korrigieren. Für den Fall, daß die detektierten Datenfehler durch den Fehlerkorrekturcode nicht korrigierbar sind, definiert das Verfahren wiederholte Male die Stelle des detektierten Datenfehlers neu und wendet den Forney's-Fehlerkorrekturcode-Irrungs-Korrektur-Algorithmus auf jede Wiederholung an. Es erfolgt eine bestimmte Anzahl von Wiederholungen, bis die Daten korrigiert sind oder die Anzahl der Korrekturversuche erschöpft ist.

Description

Bezugnahme auf zugehörige Patente

Die Erfindung bezieht sich auf die US-Patentanmeldung 08/734,782 der gleichen Anmelderin mit dem Titel "Verfahren zur Wiedergewinnung von Daten von einer Platte mit einem magnetoresistiven Kopf beim Vorhandensein von thermisch be dingten Störungen", deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme voll mit aufgenommen wird.

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Fehlerbehandlung bei Festplattenlaufwer ken. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Struktur zum Wiedergewinnen von Daten von einer Speicherplatte mit Hilfe eines magnetoresistiven Kopfes beim Vorhandensein von thermisch bedingten Störun gen oder einer örtlich begrenzten Signalverschlechterung.

Hintergrund der Erfindung

Eine thermisch bedingte Störung (Thermal Asperity) ist ein unerwünschtes Er eignis, das manchmal bei Festplattenlaufwerken auftritt, die ein magnetoresisti ves Lesekopfelement einer "schwebenden" Kopf- oder Gleitstück-Einheit ver wenden. Eine Möglichkeit, die Datenspeicherdichten bei Magnetkopf-Plat tenlaufwerken zu vergrößern, die Platten mit gegebener Größe aufweisen, besteht darin, die Kopfstruktur in immer noch kleinerem Abstand von der Plat tenoberfläche "schweben" (fly) zu lassen als bisher. Bei Festplattenlaufwerken nähert man sich nun an Schwebeabstände von 0,025 mm (1 Mikroinch) an. Un glücklicherweise sind Plattenoberflächen nicht perfekt glatt, wenn man sie in ei nem derartigen Mikrobereich betrachtet. Es besteht auch die Möglichkeit, daß gelegentlich teilchenförmige Verschmutzungen zwischen das Gleitstück und die Plattenoberfläche geraten.

Wenn ein magnetoresistives Leseelement mit einer rauhen Stelle der Platte in Berührung kommt oder mit einem winzigen, sich frei bewegenden Verschmut zungsteilchen zusammenstößt, tritt eine tatsächlich augenblickliche Erhitzung des magnetoresistiven Elementes auf. In Reaktion auf diese plötzliche Erhitzung wächst der Widerstand des magnetoresistiven Dünnfilm-Streifenelementes schnell. Da eine konstante Vorspannung oder Strom angelegt wird, um das ma gnetoresistive Element während der Lesevorgänge vorzuspannen, wird die plötz liche Erhöhung des Widerstandes von einem Vorverstärker als dramatische, schnelle Änderung der Vorspannung bzw. eine große Basisliniensignalverschie bung gemessen. Diese unerwünschte elektrische Signalverschiebung (die im folgenden als thermische Störung bezeichnet wird,) kann um ein Mehrfaches größer sein, als die Signalverschiebungen, die von dem magnetoresistiven Effekt in Antwort auf Magnetflußübergänge induziert werden, die auf der Platte als Nut zer- oder Servodaten usw. aufgezeichnet sind. Da der Lesekanal einen dynami schen Arbeitsbereich besitzt, der auf die erwarteten Signalgrößen optimiert ist, welche Flußübergängen zugeordnet werden können, bewirkt die auf der thermi schen Störung beruhende, diesen Bereich überschreitende Signalverschiebung, daß die Elektronik des Lesekanals in Sättigung geht. Sobald der Lesekanal in Sättigung gegangen ist, wird eine relativ lange Zeit benötigt, um den Kanal auf die normalen Basislinien-Arbeitsbedingungen zurückzubringen und der Sätti gungszustand kann über mehrere nachfolgende Datenbit-Zellen hinweg erhalten bleiben. In einem Sättigungszustand kann die Lesekanalelektronik des Platten laufwerkes keinerlei aufgezeichnete Datenübergänge exakt detektieren. Dieser Sättigungszustand bewirkt Datenfehler in der Nähe der thermischen Störung.

Frühere Versuche, die darauf gerichtet waren, diese Datenfehler zu korrigieren, verwandten herkömmliche Fehlerkorrekturcodes (ECC), die so arbeiten, daß sie Datenfehler lokalisieren und berichtigen. Fehlerkorrekturcodes sind jedoch darauf begrenzt, eine vorbestimmte maximale Anzahl von Fehlern zu korrigieren, die in einem Datenstrom auftreten können.

Wenn vor dem Beginn des Arbeitens des Fehlerkorrekturcode-Algorithmus die genaue Stelle des Fehlers festgestellt werden kann, kann die bisherige maximale Anzahl von korrigierbaren Fehlern in einem Datenstrom beträchtlich erhöht wer den. Zur Zeit umfassen Techniken zur Bestimmung der Stelle dieser Fehler De tektoren für die thermische Störung oder generell Fehlerdetektoren, die einen Teil der Lesekanalelektronik bilden. Ein Problem mit diesen Vorgehensweisen besteht darin, daß Fehlerstellen nicht präzise bestimmt werden können; es ist nur möglich, ungefähre Fehlerbereiche zu ermitteln.

Ein weiteres Problem bei den bekannten Vorgehensweisen zur Bestimmung der ungefähren Positionen dieser Datenfehler besteht darin, daß tatsächlich vorhan dene Fehler unter Umständen überhaupt nicht detektiert werden, und daß somit ihre Position niemals erfaßt wird. In manchen Fällen können Fehler, die infolge einer thermischen Störung erzeugt werden, keine Spannungsamplitude aufwei sen, die ausreichend groß ist, um von einem Detektor für thermische Störungen erfaßt zu werden. Dennoch können derartige eine kleine Amplitude aufweisende Fehler genügend lang sein, um eine Vielzahl von Datenfehlern zu bewirken, die nicht lokalisiert und somit auch nicht korrigiert werden können.

Da dem Stand der Technik entsprechende Fehlerlokalisierungsverfahren nur den ungefähren Ort eines Datenfehlers angeben können, müssen Fehlerkorrektur code-Schemata ihre Arbeit beträchtlich vor der ungefähren Fehlerstelle aufneh men und beträchtlich nach ihr beenden, um eine Pufferzone für die ungewisse Position des Datenfehlers zu schaffen. Diese zusätzliche Zone, für welche der Fehlerkorrekturcode eine Korrektur von Datenfehlern versuchen muß, bewirkt manchmal, daß die Länge des zu korrigierenden Gesamtbereiches größer wird als die maximale Korrekturspanne des Fehlerkorrekturcodes, was dazu führt, daß der Fehler nicht korrigiert werden kann.

Somit besteht ein bisher nicht befriedigter Bedarf für ein effektiveres Verfahren zur Wiedergewinnung bzw. zum Auslesen von Daten von einer magnetischen Aufzeichnungsplatte mit einem magnetoresistiven Kopf beim Vorhandensein von thermischen Störungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur genau en Lokalisierung und Korrektur von Datenfehlern auf einer magnetischen Spei cherplatte mit einem magnetoresistiven Kopf beim Vorhandensein von thermi schen Störungen, Kratzern oder anderen Gründen angegeben, die zu einer Da tensignalverschlechterung führen. Das Verfahren umfaßt die Schritte, daß ein Datensektor gelesen und Fehlerkorrekturcode-Syndrome gesammelt werden, daß hierauf auf elektrischem Weg ein Datenfehler detektiert und versucht wird, eine ungefähre Datenfehler-Anfangsstelle und Datenfehler-Endstelle zu detektie ren. Als nächstes wird entschieden, ob eine Stelle für die fehlerhaften Daten de tektiert worden ist. Wenn festgestellt wird, daß der Datenfehler keine detektierte Stelle besitzt, wendet das Protokoll ein herkömmliches Fehlerkorrekturcode-Ver fahren an, um die fehlerhaften Daten zu korrigieren. Wenn die fehlerhaften Daten erfolgreich korrigiert worden sind, beendet das Protokoll seine Arbeit und schickt ein Flagsignal "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewin nungs-Firmware (fest gespeicherte Software). Wenn jedoch der herkömmliche Fehlerkorrekturcode die Daten nicht korrigieren kann, dann verifiziert das Proto koll, daß eine Datenfehlerstelle nicht detektiert worden ist, beendet seine Arbeit und schickt ein Flagsignal "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wieder gewinnungs-Firmware zurück.

Wenn andererseits festgestellt wird, daß die fehlerhaften Daten eine detektierte Datenfehlerstelle besitzen, dann fährt das Protokoll fort, eine Korrektur dadurch zu versuchen, daß die Datenfehler-Anfangsstelle derart neu definiert wird, daß sie sich eine vorbestimmte Anzahl von sequentiellen Bytepositionen, beispiels weise acht benachbarte bzw. sequentielle Bytepositionen links von der zuvor detektierten Datenfehler-Anfangsstelle befindet. Weiterhin wird die Datenfehler-End stelle in der Weise neu definiert, daß sie sich eine vorbestimmte Anzahl von sequentiellen Bytepositionen, beispielsweise zwanzig unmittelbar benachbarte Bytepositionen rechts von der neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle befindet.

Als nächstes wird ein Zähler gesetzt, der dazu dient, eine vorbestimmte Anzahl von Iterationen zu zählen, während derer die Datenfehler-Anfangsstelle und die Datenfehler-Endstelle neu definiert werden. Während eines jeden Zählintervalls wird ein Datenkorrektur-Algorithmus auf die fehlerhaften Daten angewendet, die zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-Endstelle einge schlossen sind. Ein bevorzugter Korrektur-Algorithmus ist der Forney's ECC Era sure Correction Algorithmus. Der Forney's ECC Erasure Correction Algorithmus kann in "© 1972 Error Correcting Codes" von W. Wesley Peterson und E. J. Wel don Jr. entnommen werden.

Nach der Anwendung des Korrektur-Algorithmus wird entschieden, ob die fehler haften Daten, die zuvor zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Daten fehler-Endstelle eingeschlossen waren, korrigiert worden sind. Wenn die Daten korrigiert worden sind, beendet das Protokoll seine Arbeit und sendet ein Flagsi gnal "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware zu rück. Wenn die Daten jedoch nicht korrigiert worden sind, dann definiert das Protokoll die Datenfehler-Anfangsstelle und Datenfehler-Endstelle neu und wie derholt die oben beschriebenen Schritte zyklisch, bis die fehlerhaften Daten kor rigiert sind, oder der Zähler überläuft. Wenn der Zähler überläuft und die fehler haften Daten nicht korrigiert worden sind, beendet das Protokoll seine Arbeit und sendet ein Flagsignal "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wieder gewinnungs-Firmware zurück.

Diese und andere Ziele, Vorteile, Gesichtspunkte und Eigenschaften der vorlie genden Erfindung ergeben sich genauer aus der folgenden detaillierten Be schreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die beigefügte Zeich nung Bezug nimmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm einer Speicherplatte, das eine stark vergrößerte und linearisierte Wiedergabe eines Servosektors und eines Datensek tors in einem kreisförmigen Spurformat des Festplattenlaufwerks aus Fig. 3 wiedergibt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer thermischen Störung und ge wisser Schwellenpegel sowie eines Detektionssignals für eine thermische Störung, das während der Erholungsvorgänge nach einer thermischen Störung gemäß der Erfindung erzeugt wird, wo bei diese Signale längs einer gemeinsamen Zeitbasis-Achse auf getragen sind,

Fig. 3 ein elektrisches Blockdiagramm eines Festplattenlaufwerks, das ein Datenfehler-Lokalisierungs- und -Korrektur-Protokoll gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Datenfehler-Lokalisierungs- und -Korrek tur-Protokolls, das von dem Laufwerk aus Fig. 3 während des Le sens von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung arbeitet unter der Annahme, daß eine Datenwieder gewinnung aus thermischen Störungen oder aus anderen zu einer Datensignal verschlechterung führenden Ursachen, wie z. B. Kratzern, nicht in Echtzeit durch geführt werden kann, da jede Modifikation, die am Datenkanal durchgeführt wird, um die Datenwiedergewinnung von solchen Störungen zu verbessern, eine Ver schlechterung der Arbeitsweise während der übrigen normalen Kanal-Arbeits vorgänge bewirken kann. Darüber hinaus bewirkt dann, wenn eine thermische Störung oder Signalverschlechterung schwerwiegend ist, die detektierte Situation als solche eine Entscheidung, daß gewisse Arten von Kanalabwandlungen für eine wirksame Datenwiedergewinnung erforderlich sind, und diese Abwandlun gen und der nachfolgende Detektionsaufwand können unter Umständen nicht während des Echtzeitbetriebs des Plattenlaufwerks durchgeführt werden.

Da thermische Störungen in Abhängigkeit von der Art der gestörten Daten ver schiedenste Schwierigkeiten bewirken, ist es wichtig, den Ort einer jeden thermi schen Störung aufzuzeichnen. Die Bedeutung dieser Aufzeichnung ergibt sich genauer aus Fig. 1. In Fig. 1 hat eine rotierende Datenspeicherplatte 10 wenig stens eine formatierte Datenspeicheroberfläche, die eine Vielzahl von konzentri schen Datenspuren 12 besitzt. Jede Spur 12 ist in ein alternierendes Muster von Servosektoren oder "Speichen" (spokes) 14 und Datenbereiche 16 unterteilt. Um die Rohdaten-Übertragungsrate zu optimieren, sind die Spuren 12 in einer Viel zahl von radialen Datenzonen bandartig zusammengefaßt, so daß die Daten übertragungsrate für die Spuren in jeder Zone optimiert ist.

Eine Kopfübertrager/Gleitstruktur 18 "schwebt" auf einem Luftlager in der Nähe der Datenaufzeichnungsoberfläche. Die Struktur 18 kann ein relativ breites in duktives Schreibelement 20 und ein relativ schmales magnetoresistives Lese element 22 umfassen. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Kopf/Gleitstruktur 18 typi scher Weise durch eine sich drehende Lautsprecher-Spulen-Betäti gungseinrichtung 102 positioniert, die auf eine Basis 104 bezogen ist, und es ist ein Versatz oder Schräge (skew) zwischen dem Leseelement 22 und dem Schreibelement 20 vorhanden, der bzw. die von der radialen Position des Kopfes 18 bezüglich der Platte 10 abhängt.

Wie in dem stark vergrößerten und linearisierten Spursegment, das in Fig. 1 oben dargestellt ist, gezeigt, kann jede Speiche 14 einen Gleichstrom-Löschspalt 30 ein Servo-AGC-Feld 32, ein Servo-PLL-Feld 34, ein Servoadressen-Syn chronisationsfeld 38 (das auch als "Servo-Adressenmarke" bezeichnet wird), ein Speichenadressenfeld 40, ein Schreib-Burstmuster-Feld 42 und ein Lese-Burst muster-Feld 44 (das gegen das Schreib-Burstmuster-Feld um den Schrä genwinkel versetzt ist, der an dem speziellen Radius der dargestellten Spur 12 vorhanden ist, versetzt ist) umfassen. Ein Schreib-Splice-Bereich 46 markiert den Anfang des Datensektors 16. Der Datensektor 16 kann ein AGC-Feld 50 und ein Daten-PLL-Feld 52 umfassen, die einen Vorspann 54 bilden, sowie ein Daten-Syn chronisiermusterfeld 56 (das auch als "Daten-Adressenmarkierungspattern" bezeichnet wird), ein Verwender-Datenfeld 58 zum Speichern einer bekannten Anzahl von Verwender-Daten-Bytes, sowie ein Fehlerkorrekturcode-Feld (und Gegenprüffeld) 60 am Ende des Datenfelds 58. Ohne daß dies unbedingt erfor derlich ist, enthält das Verwender-Datenfeld 52 üblicherweise eine Standard blockgröße von Daten, beispielsweise 512 oder 1024 Byte. Zumindest in einigen Datenbereichen ist beispielsweise zu erwarten, daß die Servospeichen 14 zu mindest einige der Datenfelder 52 aufspalten und jedes Datenfeld umfaßt eine oder mehrere eingebettete Servospeichen. Aus dem Spurenmuster der Fig. 1 er gibt sich, daß eine thermische Störung in einem der Servo-Speichenfelder ande re Konsequenzen haben wird als dann, wenn die thermische Störung in dem Verwender-Datensektor 16 oder seinen verschiedenen Feldern auftritt.

Fig. 3 zeigt ein stark zusammengefaßtes Blockdiagramm eines Festplattenlauf werks 100, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Fig. 3 zeigt, daß das Plattenlaufwerk 100 in eine elektromechanische Kopf/Platten-Bau einheit und einen Laufwerk-Elektronikabschnitt unterteilt ist, der vorzugswei se auf einer kleinen gedruckten Schaltungsplatine untergebracht ist, die an einer Hauptwand der Kopf/Platten-Baueinheit montiert ist. Die Kopf/Platten-Baueinheit umfaßt und definiert relative Positionen der Platte 10 und der Kopfstruktur 18 mittels einer Basis 104. Der Kopf wird durch die sich drehende Lautsprecher-Spu len-Betätigungseinheit 102 positioniert, die an der Basis 104 montiert ist. Ein Spindelmotor 106 ist ebenfalls an der Basis 104 montiert und der Motor 106 dreht die Platte 10 mit einer vorbestimmten konstanten Winkelgeschwindigkeit. Zwar ist in Fig. 3 nur eine Platte 10 dargestellt, doch ist dem Fachmann klar, daß eine Vielzahl von Platten auf einer Spindeleinheit, die den Spindelmotor 106 umfaßt, übereinander gestapelt sein kann. In diesem Fall umfaßt die Betäti gungseinheit 102 einen Stapel von Köpfen und Kopfarmen, von denen jeder ei ner gesonderten Datenspeicheroberfläche auf einer benachbart auf ihn zuwei senden Platte zugeordnet ist. Die Köpfe 18 sind an Kopfarmen durch Lastarme und elastische Elemente montiert, die eine Feder-Vorspannfunktion erfüllen, um die Köpfe 18 zu den auf sie zuweisenden Plattenoberflächen hin vorzuspannen. Die Rotation der Scheibe(n) 10 durch den Motor 106 erzeugt ein Luftpolster bzw. Luftlager zwischen dem Kopf und der benachbarten Oberfläche und der Kopf "schwebt" auf diesem Luftpolster in unmittelbarer Nähe der Datenoberfläche. Bei dieser Anordnung können thermische Störungen auftreten, weil der Kopf 18 sich relativ sehr nahe an der Plattenoberfläche befindet (beispielsweise <0,025-0,05 mm Abstand). Die Vorverstärker- und Kopfauswahlschaltung 108 ist eben falls in der Kopf/Platten-Einheit vorgesehen, damit sie sich möglichst nahe bei den Übertragern 18 befindet, um die Einstreuung von Störungen möglichst klein zu halten.

Die Laufwerkelektronik kann den analogen Schreib/Lese-Kanalchip 110, einen Digital-Controller- und Schnittstellen-Chip 112, wenigstens einen eingebetteten Standard-Mikroprozessor 114 (der auch eine "glue"-Logik für die Plattenlaufwerk-An wendung umfaßt), einen Kopf-Positions-Servo-Steuerchip 116, eine Daten-Puf feranordnung 118, einen Spindelmotor-Controller 120, einen Flash-ROM 122, einen statischen RAM 124 und ein EEPROM 126 umfassen. Die Laufwerkelek tronik umfaßt eine Reihe von Busstrukturen, die einen Breitband-Digitalbus 128 zwischen dem Digital-Controller 112, dem Mikroprozessor 114, dem Flash-ROM 122 und dem SRAM 124 umfassen. Ein Schnittstellenbus 130, der eine her kömmliche Busstruktur, wie z. B. einen SCSI-Bus verwirklicht, führt vom digitalen Laufwerkcontroller 112 zu einer Host-Rechnerumgebung (nicht dargestellt). Ein Signalbus 132 verbindet den digitalen Laufwerkscontroller 112 und den analogen Schreib/Lese-Kanalchip 110. Dieser Bus 132 leitet das Detektionssignal für eine thermische Störung von dem analogen Kanalchip 110 und/oder dem Vorverstär ker 108 (über den Bus 74) zum digitalen Laufwerkscontrollerchip 112, und das Strobe-Signal für die thermische Störung in der entgegengesetzten Richtung.

Weitere Busse können einen Bus 134 zwischen dem digitalen Laufwerkscontrol ler und dem Datenpuffer 118 und dem Kopf-Positions-Servocontroller 116, einen Bus 136 zwischen dem Mikroprozessor 114 und dem Spindelmotor-Controller 120 und einen seriellen Bus zwischen dem Mikroprozessor 114 und dem EEPROM 126 umfassen. Ein gesonderter Servo-Mikrocontroller oder digitaler Si gnal-Prozessor (DSP) kann ebenfalls vorhanden sein, um die Kopf-Positions-Ser voschleife zu steuern bzw. zu regeln und in diesem Fall kann der DSP zwi schen dem Digital-Controller ASIC 112 und Kopf-Positions-Servocontroller 116 durch eine geeignete Busstruktur (nicht dargestellt) angeschlossen sein.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird eine globale Fehlerbehebungsstrategie durch das dar gestellte Firmware-Flußdiagramm verwirklicht. Diese Firmware ist in einem ge eigneten Speicherbereich, wie z. B. im Flash-ROM 122 gespeichert und wird vom Mikroprozessor 114 aufgerufen und ausgeführt, wenn eine thermische Stö rung oder eine andere Signalverschlechterung, die zu Datenfehlern führt, vom Lesekanal-Chip 110 detektiert wird.

Fig. 4 zeigt ein Datenfehler-Lokalisierungs- und -Korrektur-Protokoll 200 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Das Datenfehler-Lokalisierungs- und -Kor rektur-Protokoll 200 umfaßt ein Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle des Datenfehlers auf einer Datenspeicherplatte 10 und zur Korrektur die ser Fehler. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Lesen eines Daten sektors und Sammeln von Fehlerkorrekturcode-Syndromen (ECC-Syndromen) 210. Hierauf werden Datenfehler elektrisch durch irgend einen von mehreren Fehlerdetektions-Schaltkreisen (nicht dargestellt) detektiert, wie z. B. durch einen Detektor für eine thermische Störung, einen Detektor für eine Datensignalver schlechterung oder durch irgend eine allgemeine Fehlerdetektorschaltung, die alle entweder im Lesekanal 110 oder in der Vorverstärkerelektronik 108 positio niert sein können.

Thermische Störungen werden beispielsweise von dem analogen Lesekanal-Chip 110 oder dem Vorverstärker 108 detektiert und ein Fenster mit der Be zeichnung "TA_detect" 150 wird zeitlich erfaßt. Wie in der grafischen Darstellung von Fig. 2 gezeigt, beschreibt dieses TA_detect-Fenster 150 die näherungswei sen physikalischen Grenzen der thermischen Störung innerhalb des Spurforma tes 12. Dieses TA_detect-Fenster 150 wird an die Firmware geliefert, so daß eine ungefähre Datenfehler-Anfangsstelle 155 und eine ungefähre Datenfehler-End stelle 160 ermittelt werden können.

Ein anderes Verfahren zum Ermitteln der ungefähren Datenfehler-Anfangsstelle 155 und der Datenfehler-Endstelle 160 wird dadurch realisiert, daß die Daten zweimal oder öfter gelesen werden und jedes nachfolgende Leseergebnis mit dem vorausgehenden Leseergebnis verglichen wird, wobei der Unterschied zwi schen aufeinanderfolgenden Leseergebnissen die ungefähre Datenfehler-An fangsstelle 155 und die ungefähre Datenfehler-Endstelle 160 anzeigen.

Nachdem die ungefähre Datenfehler-Stelle lokalisiert worden ist, wird entschie den, ob eine Stelle für die fehlerhaften Daten detektiert worden ist. Wenn festge stellt wird, daß der Datenfehler keine detektierte Stelle besitzt, wendet das Proto koll ein herkömmliches Fehlerkorrekturcode-Verfahren (ECC-Verfahren) 230 auf die fehlerhaften Daten an, um sie zu korrigieren. Darüber hinaus beendet dann, wenn die fehlerhaften Daten erfolgreich korrigiert worden sind, das Protokoll sei nen Ablauf und gibt bei 250 ein Flag "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wieder gewinnungs-Firmware zurück. Wenn das herkömmliche ECC-Verfahren die fehlerhaften Daten jedoch nicht korrigieren kann, dann verifiziert das Proto koll, daß eine Datenfehlerstelle nicht detektiert worden ist, und das Protokoll be endet seinen Ablauf und gibt bei 340 ein Flag "nicht korrigierbar" an die Haupt laufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware ab.

Wenn andererseits festgestellt wird, daß die fehlerhaften Daten eine detektierte Fehlerstelle besitzen, dann fährt das Protokoll fort, bei 260 eine Korrektur da durch zu versuchen, daß die Datenfehler-Anfangsstelle derart neu definiert wird, daß sie eine vorbestimmte Anzahl von benachbarten bzw. unmittelbar anschlie ßenden Bytepositionen, beispielsweise acht unmittelbar anschließende Byteposi tionen links von der zuvor detektierten Datenfehler-Anfangsstelle 155 liegt. Wei terhin wird die Datenfehler-Endstelle 160 derart neu definiert, daß sie eine vorbe stimmte Anzahl von unmittelbar benachbarten Bytepositionen, beispielsweise zwanzig anschließende Bytepositionen rechts von der neu definierten Datenfeh ler-Anfangsstelle 155 liegt.

Als nächstes wird bei 280 ein Zähler gesetzt, um eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen zu zählen, bei denen die Datenfehler-Anfangsstelle 155 und die Datenfehler-Endstelle 160 neu definiert werden. Somit wird dann, wenn der Zähler bei 280 auf Einundzwanzig gesetzt wird, der Anfang 155 und das Ende 160 der Datenfehlerstellen einundzwanzig Mal neu definiert, bevor das Protokoll erklärt, daß der Datenfehler nicht lokalisierbar und somit auch nicht korrigierbar ist. Ein Daten-Korrektur-Algorithmus, beispielsweise der Forney's-ECC-Irrungs-Kor rektur-Algorithmus, wird bei 300 auf jeden nachfolgenden Wiederholungsver such angewendet, um die Daten zu korrigieren, die zwischen der Datenfehler-An fangsstelle 155 und der Datenfehler-Endstelle 160 eingeschlossen sind. Nach jedem nachfolgenden Versuch zur Korrektur der fehlerhaften Daten wird bei 240 entschieden, ob die zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle 155 und der Daten fehler-Endstelle 160 enthaltenen Daten korrigiert worden sind. Wenn bei 240 festgestellt wird, daß die Daten korrigiert worden sind, werden gewünschtenfalls die Daten bei 255 mit einem Fehlerdetektionscode, beispielsweise dem ED-Code oder einem Paritäts-Prüfcode gegengeprüft. Hierauf beendet das Protokoll seine Arbeit und sendet bei 250 ein Flag "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wieder gewinnungs-Firmware zurück.

Wenn jedoch bei 240 entschieden wird, daß der detektierte Datenfehler durch die Anwendung des Forney's-ECC-Irrungs-Korrektur-Algorithmus bei 300 nicht korri gierbar ist, dann fährt das Protokoll fort, die Anfangsstellen 155 und die Endstel len 160 der fehlerhaften Daten so lange neu zu definieren, bis die Daten bei 240 korrigiert worden sind, oder der Zähler bei 310 den Zählwert Null erreicht. Ge nauer gesagt, wenn der Zählwert des Zählers bei 310 nicht gleich Null ist und die Daten nicht korrigiert sind, dann fährt das Protokoll fort, die Datenfehler-An fangsstelle 155 derart neu zu definieren, daß sie um eine benachbarte Byte position rechts von der zuvor festgelegten Datenfehler-Anfangsstelle 155 liegt.

Weiterhin definiert das Protokoll die Datenfehler-Endstelle 160 derart neu, daß sie zwanzig benachbarte Bytepositionen rechts von der zuletzt neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle 155 liegt. Auf diese Weise wird die Lage der fehler haften Daten für jeden neuen Korrekturversuch dynamisch neu definiert.

Wenn jedoch der Zähler bei 310 den Zählwert Null erreicht und die Daten durch die Anwendung des Forney's-ECC-Irrungs-Korrektur-Algorithmus bei 300 auf je de nachfolgende Datenfehlerstelle 150 nicht korrigiert worden sind, beendet das Protokoll seine Arbeit und sendet bei 340 ein Flag "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware zurück.

Nach jeder der oben beschriebenen Anwendung des Forney's-ECC-Irrungs-Kor rektur-Algorithmus bei 300 auf die dynamischen Datenfehlerstellen 150 wird bei 350 der Zählstand eines Zählers um Eins vermindert, und es werden die oben beschriebenen Schritte so lange wiederholt, bis der Zähler bei 310 den Zählwert Null erreicht oder die Daten korrigiert sind, wie oben beschrieben. Diese zykli schen Iterationen der dynamischen Anfangsstellen 155 und Endstellen 160 zu sammen mit der Anwendung des Forney's-ECC-Irrungs-Korrektur-Algorithmus bei 300 auf jede Iteration führt zu einem Verfahren zur Datenwiedergewinnung von einer magnetischen Speicherplatte 10, die andernfalls mit herkömmlichen ECC-Verfahren nicht wiedergewinnbar wären. Das oben beschriebene Protokoll ist nicht auf benachbarte Datenfehler beschränkt, sondern es kann auf eine Viel zahl von zueinander nicht unmittelbar benachbarten detektierten Datenfehlern angewendet werden.

Darüber hinaus kann das obige Protokoll auf eine Vielzahl von Datenspeichervor richtungen wie z. B. Bandlaufwerke, optische Laufwerke oder magneto-optische Laufwerke oder dergleichen angewendet werden. Allgemein gesprochen kann eine Datenspeichervorrichtung, die ein Datenspeichermedium zum Speichern und wieder Auslesen von Daten auf/aus der Vorrichtung umfaßt, das oben be schriebene Protokoll umfassen, um vorhandene Datenfehler zu lokalisieren und zu korrigieren.

Das oben beschriebene Verfahren zur präzisen Bestimmung der Stelle bzw. des Ortes der Datenfehler auf einer Datenspeicherplatte und zur Korrektur dieser Fehler bei 200 hat viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, wie z. B. daß die Korrektur von Datenfehlern möglich ist, die ansonsten für unkorrigierbar er klärt würden.

Ein weiterer Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens zur genauen Bestim mung der Stelle eines Datenfehlers auf einer Datenspeicherplatte und zur Kor rektur dieser Fehler bei 200 besteht darin, daß die maximale Anzahl von Fehlern, die die Fehlerkorrekturcodes korrigieren können, deswegen erhöht wird, weil die Anfangsstelle 155 und die Endstelle 160 eines detektierten Datenfehlers 150 so lange dynamisch neu definiert werden, bis der Fehler genau lokalisiert worden ist, wodurch das Fehlerkorrekturcode-Verfahren vereinfacht wird.

Aus der obigen Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß die Ziele der Erfin dung in vollem Umfang erreicht worden sind, und der Fachmann sieht, daß viele Änderungen im Aufbau und stark unterschiedliche Ausführungsformen und An wendungen der Erfindung sich von selbst ergeben, ohne daß vom Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird. Die hier gegebene Offenbarung und Be schreibung sind lediglich erläuternd und sollen in keiner Weise als einschränkend verstanden werden.

Claims

1. Verfahren, das bei einem Festplattenlaufwerk anzuwenden ist, das ei ne rotierende Datenspeicherplatte, eine Kopf-Übertragerstruktur mit ei nem magnetoresistiven Leseelement, das über der Platte positioniert ist um Daten auf eine formatierte Spur zu schreiben oder von ihr zu le sen, einen Lesekanal, der mit dem Leseelement verbunden ist, und ei nen digitalen Datenbearbeitungs- und -Kontrollabschnitt umfaßt, der mit dem Lesekanal verbunden ist, um die Übertragung von Datenblöc ken zwischen der Datenspeicherplatte und einer Host-Rechner umgebung durchzuführen, um präzise die Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte festzustellen und die Fehler zu korrigieren, wobei dieses Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(A) Lesen eines Datensektors und Sammeln von ECC-Syndromen,
(B) elektrisches Detektieren eines Datenfehlers und Bestimmen einer ungefähren Datenfehler-Anfangsstelle und einer un gefähren Datenfehler-Endstelle,
(C) Feststellen, ob der detektierte Datenfehler eine detektierte Fehlerstelle besitzt,
- (a) wenn der Datenfehler keine detektierte Fehlerstelle be sitzt Anwenden eines Fehlerkorrekturcodes (ECC) und Feststellen, ob die Daten korrigiert worden sind,
  - (i) wenn die Daten korrigiert worden sind Rücksen den eines Flagsignals "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware
  - (ii) wenn die Daten nicht korrigiert worden sind, Ve rifizierung, daß keine detektierte Fehlerstelle vor handen war und Rücksenden eines Flagsignals "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wieder gewinnungs-Firmware,
(D) wenn ermittelt wurde, daß der Datenfehler eine detektierte Fehlerstelle besitzt, Umdefinieren der Datenfehler-An fangsstelle an einer vorbestimmten Anzahl von benach barten Bytepositionen vor der im Schritt (B) festgestellten Datenfehler-Anfangsstelle,
(E) Umdefinieren der Datenfehler-Endstelle an einer vorbe stimmten Anzahl von Bytepositionen nach der neu definier ten Datenfehler-Anfangsstelle, wie sie in Schritt (D) bestimmt wurde,
(F) Setzen eines Zählers zum Zählen einer vorbestimmten Zahl von Iterationen der Umdefinition der Datenfehler-An fangsstelle und der Datenfehler-Endstelle,
(G) Anwenden eines Datenkorrektur-Algorithmus auf die zwi schen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-End stelle eingeschlossenen Daten und
(H) Bestimmen, ob die zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-Endstelle eingeschlossenen Daten kor rigiert worden sind und, wenn die Daten korrigiert worden sind, Rücksenden eines Flagsignals "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn festgestellt worden ist, daß die Daten nicht korrigiert worden sind, das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfaßt:

(I) Feststellen, ob der Zählwert gleich Null ist, und dann, wenn der Zählwert gleich Null ist, Rücksenden eines Flagsignals "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiederge winnungs-Firmware,
(J) wenn festgestellt wird, daß der Zählwert nicht gleich Null ist Umdefinieren der Datenfehler-Anfangsstelle um eine vorbe stimmte Anzahl von Bytepositionen hinter der in Schritt (D) definierten Datenfehler-Anfangsstelle,
(K) Umdefinieren der Datenfehler-Endstelle um eine vorbe stimmte Anzahl von Bytepositionen hinter der neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle, wie sie im Schritt (J) festgelegt wurde,
(L) Vermindern des Zählwertes um Eins,
(M) Wiederholen der Schritte (G)-(L) bis entweder
- (i) der Datenfehler korrigiert worden ist und dann Rück senden eines Flagsignals "korrigierbar" an die Haupt laufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware oder
- (ii) der Zählwert gleich Null ist und dann Rücksenden ei nes Flagsignals "nicht korrigierbar"an die Hauptlauf werk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware,
wobei die Wiederholung der Schritte (G)-(L) ein Verfahren zur Wie dergewinnung von Daten von der Datenspeicherplatte mit einem dy namischen Irrungs-Offset-ECC-Datenwiedergewinnungs-Protokoll schafft.

3. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 2, wobei die Datenfehler-Anfangsstelle um eine anschließende Byteposi tion hinter der in Schritt (D) festgelegten Datenfehler-Anfangsstelle neu festgelegt wird.

4. Verfahren zur präzisen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 3, wobei die Datenfehler-Endstelle auf zwanzig anschließende Byteposi tionen hinter der neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle neu defi niert wird.

5. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 2, wobei die Schritte (A)-(M) auf eine Vielzahl von nicht unmittelbar an einander anschließenden detektierten Datenfehler angewandt werden.

6. Verfahren zur präzisen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei die Datenfehler-Anfangsstelle um acht unmittelbar anschließen de Bytepositionen vor der Datenfehler-Anfangsstelle neu definiert wird.

7. Verfahren zur präzisen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 6, wobei die Datenfehler-Endstelle zwanzig anschließende Bytepositio nen nach der zuvor neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle neu de finiert wird.

8. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Datenkorrektur-Algorithmus der Forney's-ECC-Irrungs-Kor rektur-Algorithmus ist.

9. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Detektierens eines Datenfehlers und des Bestimmens einer näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer näherungsweisen Datenfehler-Endstelle mit Hilfe eines in der Lesekanal-Elektronik vorgesehenen Detektors für eine thermische Stö rung ausgeführt wird.

10. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Detektierens eines Datenfehlers und der Bestimmung einer näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer näherungsweisen Datenfehler-Endstelle mit Hilfe eines in der Vorverstärker-Elektronik vorgesehenen Detektors für eine thermische Unregelmäßigkeit erfolgt.

11. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Detektierens eines Datenfehlers und der Bestimmung einer näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer näherungsweisen Datenfehler-Endstelle mit Hilfe eines De tektors für die Verschlechterung des Datensignals realisiert wird, der sich in der Lesekanal-Elektronik befindet.

12. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle von Datenfehlern auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Detektierens eines Datenfehlers und des Ermittelns einer näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer näherungsweisen Datenfehler-Endstelle mit Hilfe eines Detektors für die Verschlechterung des Datensignals realisiert wird, der sich in der Lesekanal-Elektronik befindet.

13. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle eines Datenfehlers auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt des elektrischen Detektierens eines Datenfehlers und der Bestimmung einer näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer näherungsweisen Datenfehler-Endstelle dadurch durchge führt wird, daß die Daten zweimal oder öfter gelesen werden und daß jeweils nachfolgende Leseergebnisse mit dem vorausgehenden Le seergebnis verglichen werden, wobei unterschiedliche aufeinanderfol gende Leseergebnisse den Datenfehler und die näherungsweisen An fangs- und End-Stellen anzeigen.

14. Verfahren zur genauen Bestimmung der Stelle eines Datenfehlers auf der Datenspeicherplatte und Korrektur dieser Fehler nach Anspruch 1, wobei der Schritt (H) weiterhin den Schritt umfaßt, daß die korrigierten Daten mit einem Fehlerdetektionscode gegengeprüft werden.

15. Verfahren zur Verwendung bei einer Datenspeichervorrichtung, die ein Datenspeichermedium zum Speichern und Wiederauffinden von Daten auf bzw. von der Vorrichtung umfaßt und die Datenspeichervorrichtung Datenblockübertragungen zwischen der Datenspeichervorrichtung und einer Host-Rechnerumgebung durchführt, um genau die Stelle von Datenfehlern auf dem Datenspeichermedium festzustellen und diese Fehler zu korrigieren, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(A) Lesen eines Datensektors und Sammeln von Fehlerkorrektur code-Syndromen,
(B) elektrisches Detektieren eines Datenfehlers und Bestimmen ei ner näherungsweisen Datenfehler-Anfangsstelle und einer nä herungsweisen Datenfehler-Endstelle,
(C) Ermitteln, ob der detektierte Datenfehler eine detektierte Feh lerstelle besitzt,

wenn der Datenfehler keine detektierte Fehlerstelle besitzt, dann An wenden eines Fehlerkorrekturcodes und ermitteln, ob die Daten korri giert worden sind,

- (i) wenn die Daten korrigiert worden sind, Rücksenden eines Flagsignals "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten- Wiedergewinnungs-Firmware,
- (ii) wenn die Daten nicht korrigiert worden sind, dann Verifizierung, daß keine detektierte Fehlerstelle vorhanden ist und Rücksen den eines Flagsignals "nicht korrigierbar" an die Hauptlauf werk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware,
(D) wenn festgestellt wurde, daß der Datenfehler eine detektierte Fehlerstelle besitzt, dann neu Definieren der Datenfehler-An fangsstelle an einer vorbestimmten Anzahl von unmittelbar benachbarten Bytepositionen vor der in Schritt (B) festgestellten Datenfehler-Anfangsstelle,
(E) neu Definieren der Datenfehler-Endstelle an einer vorbestimm ten Anzahl von Bytepositionen hinter der neu definierten Da tenfehler-Anfangsstelle, wie sie in Schritt (D) bestimmt wurde,
(F) Setzen eines Zählers zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Iterationen der Neudefinition der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-Endstelle,
(G) Anwenden eines Datenkorrektur-Algorithmus auf die zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-Endstelle eingeschlossenen Daten und
(H) Feststellen, ob die zwischen der Datenfehler-Anfangsstelle und der Datenfehler-Endstelle eingeschlossenen Daten korrigiert worden sind und, wenn die Daten korrigiert worden sind, Rück senden eines Flagsignals "korrigierbar" an die Hauptlaufwerk- Daten-Wiedergewinnungs-Firmware.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem dann, wenn ermittelt wurde, daß die Daten nicht korrigiert worden sind, das Verfahren weiterhin fol gende Schritte umfaßt

(I) Feststellen, ob der Zählwert gleich Null ist und dann, wenn der Zählwert gleich Null ist Rücksenden eines Flagsignals "nicht korrigierbar" an die Hauptlaufwerk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware,
(J) wenn festgestellt wird, daß der Zählwert nicht gleich Null ist, dann neu Definieren der Datenfehler-Anfangsstelle an einer vorbestimmten Anzahl von Bytepositionen nach der Datenfeh ler-Anfangsstelle, wie sie im Schritt (D) festgelegt wurde,
(K) neu Definieren der Datenfehler-Endstelle an einer vorbe stimmten Anzahl von Bytepositionen nach der neu definierten Datenfehler-Anfangsstelle, wie sie im Schritt (J) festgelegt wurde,
(L) Vermindern des Zählwertes um Eins,
(M) Wiederholen der Schritte (G)-(L) bis entweder
- (i) der Datenfehler korrigiert worden ist und dann Rücksenden eines Flagsignals "korrigierbar" an die Hauptlauf werk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware oder
- (ii) der Zählwert gleich Null ist und hierauf Rücksenden eines Flagsignals "nicht korrigierbar" an die Hauptlauf werk-Daten-Wiedergewinnungs-Firmware, wobei die Wiederho lung der Schritte (G)-(L) ein Verfahren zur Wiedergewin nung von Daten von der Datenspeichereinrichtung mit ei nem dynamischen Irrungs-Offset-ECC-Datenwiederge winnungs-Protokoll schafft.