DE3806775A1 - Verfahren zum aufzeichnen von in datenspuren rotierender aufzeichnungstraeger eingebetteter servopositionsinformation - Google Patents

Description

Verfahren zum Aufzeichnen von in Datenspuren rotierender Aufzeichnungsträger eingebetteter Servopositionsinformation.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die Effizienz heutiger programmgesteuerter elektronischer Rechenanlagen wird danach beurteilt, wie groß der jeweilige Speicherplatz für die Archivierung und Verwaltung von Daten bemessen ist. Typische, in der datentechnischen Praxis verwendete Speichermedien sind neben Floppy-Disks und Band­ speichergeräten insbesondere magnetische Plattenspeicher und optische Speicherplatten. Nicht zuletzt auf Grund der raschen Weiterentwicklung der Rechenanlagen für die ver­ schiedensten technischen Aufgaben- und Problemstellungen geht das Bestreben der Plattenspeicherentwicklung dahin, immer größere Speicherkapazitäten zur Verfügung zu stellen und dadurch die Leistungsfähigkeit des Plattenspeichers zu erhöhen.

Ein Faktor zur Erhöhung der Speicherkapazität ist die Spurdichte. Die Grenzen der erreichbaren Spurdichten bei einer Servoregelung mit einer eigenen Servooberfläche ist durch die veränderliche Ablage von Datenköpfen beispielsweise durch Temperatureinfluß und Verspannungen gegenüber einem Servokopf auf der Servooberfläche gegeben. Die Servoregelung zeichnet sich dadurch aus, daß aus auf der Servooberfläche aufgezeichnete, nach Servospurtypen klassifizierte separate Servopositionsinformation ein Servosteuersignal erzeugt wird, mit dem die Datenköpfe angesteuert und zum Schreiben sowie Lesen von Daten in bzw. aus Datenspuren eines Aufzeichnungsträgers positioniert werden. Die Spurdichte läßt sich nun noch weiter erhöhen, indem die durch die Spurfolgeregelung positionierten Datenköpfe nachgeregelt werden. Die für diese Nachregelung der Datenköpfe benötigte Information wird an Hand einer Servopositionsinformation vorgenommen. Die Servopositionsinformation wird dazu jeweils in zwischen zwei Datensektoren eingebettete Servosektoren einer Datenspur auf einer Datenoberfläche des Platten­ speichers mit dem hierfür zugeordneten Datenkopf aufgezeichnet. Hierbei ist es insbesondere erforderlich, daß die aufgezeichnete eingebettete Servopositionsinformation für alle nachfolgenden Schreib-/Lesevorgänge erhalten bleibt.

So ist ein Verfahren denkbar, bei dem die eingebettete Servo­ positionsinformation lasergeführt aufgezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wirkt es sich jedoch nachteilig aus, daß die Servopositionsinformation nicht in dem fertig montierten Plattenspeicher aufgezeichnet wird. So wird beim Ausbauen des lasergeführten Positionierers aus dem Plattenspeicher die Ablage der Datenköpfe nach dem Aufzeichnen der eingebetteten Servopositionsinformation wieder verändert. Weiterhin läßt sich dadurch das Problem, daß der Platten­ speicher bei einer Temperatur beschrieben werden sollte, die bei der temperaturbedingten Ablage der Datenköpfe noch toleriert werden kann, nur sehr schlecht lösen. Die genannten Eigenschaften schränken deshalb insbesondere den statischen Aussteuerungsbereich der durch das Aufzeichnen der Servopositionsinformation nachgeregelten Datenköpfe ein. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht auch in der Einschränkung des dynamischen Aussteuerungsbereiches. So werden beispielsweise Spurabweichungen, die bereits beim Schreiben der Positionsinformation auf der Servooberfläche entstanden sind, beim Aufzeichnen der Servopositionsinformation auf den Datenoberflächen nicht miteinbezogen. Hieraus ergibt sich ein zusätzliches Fehlersignal, das die Welligkeit eines aus der aufgezeichneten eingebetteten Servo­ positionsinformation erzeugten Servopositionssignales vergrößert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der statische und dynamische Aussteuerungsbereich der durch das Aufzeichnen der eingebetteten Servopositions­ information nachzuregelnden, über Datenspuren auf Daten­ oberflächen positionierten Datenköpfe nicht nachhaltig begrenzt und der Zeitrahmen für das Aufzeichnen der eingebetteten Servopositionsinformation in einem Plattenspeicher nicht überschritten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Haupt­ anspruches beschriebenen Merkmale gelöst. Dabei wird die Servopositionsinformation in Abhängigkeit von der Position eines Servokopfes auf einer separaten Servooberfläche durch die Datenköpfe in Servosektoren der Datenspuren aufgezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufzeichnen der eingebetteten Servopositionsinformation zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß Toleranzen der Datenkopfbreiten kompensiert werden, indem die Datenköpfe bidirektional-radial aus der durch die Spurfolgeregelung des Servokopfes vorgegebenen Datenspurmitte versetzt werden. Bidirektional- radial bedeutet hier ein Radialversatz des Datenkopfes nach Maßgabe eines konstanten Wertes in einer Radialrichtung der dem Datenkopf zugeordneten Datenoberfläche und nach Maßgabe eines veränderbaren Wertes in entgegengesetzter Radialrichtung. Mit den so versetzten Datenköpfen wird ein Servomuster der Servopositionsinformation in die Servosektoren geschrieben, aus dem an Hand eines erzeugten Spurfehlersignals der jeweilige Datenkopf bezüglich seiner Position zum Servokopf nachgeregelt und damit der statische und dynamische Aussteuerungsbereich festgesetzt wird. Bei der Lösung ist es darüber hinaus vorteilhaft, daß die bereits in die Servo­ sektoren einer Datenspur beschriebene Servopositions­ information beim Beschreiben der benachbarten Datenspur nicht beeinflußt wird, daß ein durch konstruktive Begebenheiten im Aufbau des Plattenspeichers bedingter, nach statistischen Gesetzmäßigkeiten unterschiedlich stark ausgeprägter Spindelschlag berücksichtigt werden kann und daß die Schreibtemperatur die temperaturbedingte Ablage der Datenköpfe außerhalb eines Toleranzbereiches nicht nachhaltig beeinflußt.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnungen. Dabei zeigt

Fig. 1 einen prinzipiellen in Funktionsblöcken dargestellten Aufbau eines Magnetplattenspeichers,

Fig. 2 eine Datenoberfläche eines Aufzeichnungsträgers in dem Magnetplattenspeicher,

Fig. 3 eine Servooberfläche eines Aufzeichnungsträgers in dem Magnetplattenspeicher,

Fig. 4 einen Teilausschnitt eines Servosektors einer Datenspur auf der Datenoberfläche,

Fig. 5 zwei mit Servoinformationen beschriebene Servosektoren zweier benachbarter Datenspuren,

Fig. 6 ein in den Servosektor einer Datenspur aufgezeichnetes Servomuster der Servoinformation,

Fig. 7 ein sich aus dieser aufgezeichneten Servoinformation ergebender Lesesignalverlauf,

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm für das Aufzeichnen der Servoinformation.

In Fig. 1 ist ein Magnetplattenspeicher 1 in seinen wesentlichen Funktionsblöcken schematisch dargestellt. Der Magnet­ plattenspeicher besteht aus einem Laufwerk 10 und einem Ansteuerungssystem 11. Das Laufwerk umfaßt im wesentlichen einen Magnetplattenstapel 2 und ein Positioniersystem 3. Der Magnetplattenstapel weist eine durch einen Motor 21 in Rotation versetzbare Spindel 20 auf, auf die Aufzeichnungs­ träger 22 aufgeschoben sind. Die im Betriebszustand rotierenden Aufzeichnungsträger weisen mit einer Ausnahme jeweils zwei Datenoberflächen 221 auf, während bei einem Auf­ zeichnungsträger eine Oberfläche als eine Servooberfläche 220 reserviert ist. Der Abstand zwischen den einzelnen Auf­ zeichnungsträgern ist so bemessen, daß jeweils zwei Magnetköpfe, die jeweils auf Tragarmen 32 befestigt sind, in die so gebildeten Zwischenräume 23 eintauchen können. Der Servooberfläche ist ein Servokopf 33, der als Lesekopf ausgebildet ist, zugeordnet. Dagegen sind den Datenoberflächen zugeordnete Datenköpfe 34 als Schreib-/Leseköpfe ausgebildet. Der Eintauchvorgang wird durch einen Drehpositionierer 31 hervorgerufen, an dem die Tragarme befestigt sind. Hierzu enthält der Drehpositionierer eine stromdurchflossene Tauchspule 310 und einen zylinderförmigen Permanentmagneten 311. Auf dem Drehpositionierer ist außerdem noch ein Vor­ verstärker 30 angeordnet, der einerseits über eine Signal­ leitung 35 mit dem Servokopf 33 bzw. den Datenköpfen 34 und andererseits mit dem elektronischen Ansteuerungssystem 11 des Plattenspeichers verbunden ist. Das elektronische Ansteuerungssystem weist hierzu einen Mikroprozessor 110 und eine Speichereinheit 111 auf, mit denen die Magnetköpfe angesteuert und Daten in bzw. aus Datenspuren auf den Datenoberflächen geschrieben bzw. gelesen werden.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist eine Datenoberfläche 221 bzw. die Servooberfläche 220 des Aufzeichnungsträgers 22 dargestellt. Die Datenoberfläche ist durch konzentrisch verlaufende Datenspuren DS gekennzeichnet, die jeweils in Servo­ sektoren DS′ und Datensektoren DS″ unterteilt sind. Diese Unterteilung der Datenspuren und die damit verbundene Reduzierung der Speicherkapazität pro Datenoberfläche wird bewußt in Kauf genommen, um andererseits durch die in die Servosektoren aufgezeichnete Servopositionsinformation den durch den Servokopf spurfolgegeregelten Datenkopf gegebenenfalls nachregeln zu können. Bezüglich der in die Servosektoren aufgezeichneten Servopositionsinformation spricht man auch von eingebetteter Servopositionsinformation.

Auf der Servooberfläche in Fig. 3 sind konzentrisch verlaufende Servospuren SS angeordnet, in die die für die Spur­ folgeregelung nach Servotypen SST klassifizierbare separate Servopositionsinformation aufgezeichnet ist.

In Fig. 4 ist ein Ausschnitt eines Servosektors DS′ auf der Datenoberfläche 221 dargestellt. Für die nachfolgende Beschreibung des Vorganges zum Aufzeichnen der Servoinformation in den Servosektor DS′ werden zwei benachbarte Daten­ spuren DSx bzw. DSx+1 zwischen einer Anfangs-Datenspur DSx0 und einer End-Datenspur DSxmax betrachtet. Bei der aufzu­ zeichnenden Servoinformation wird zwischen der Servo­ positionsinformation, die zusammen mit den aufgezeichneten separaten Servopositionsinformationen auf der Servooberfläche die Position der Datenköpfe über der jeweiligen Datenoberfläche zum Schreiben und Lesen von Daten festlegt, und Information für die automatische Verstärkungsregelung unterschieden. In jedem Servosektor auf den Datenoberflächen des Plattenspeichers ist daher eine Einschwingzone EZ zum Speichern der Information zur automatischen Verstärkungsregelung und eine Auswertezone AZ zum Speichern der eingebetteten Servopositionsinformation vorgesehen. Bei einem beispielsweise 32 Byte breiten Servosektor werden jeweils 16 Byte mit der Servopositionsinformation und der Information zur automatischen Verstärkungsregelung beschrieben.

Zum Schreiben dieser Servoinformation wird nun der jeweilige Datenkopf, wie beim Schreiben der Daten in die Datensektoren DS″, spurfolgegeregelt positioniert. Unter spurfolge­ geregeltem Positionieren versteht man hierbei, daß der Daten­ kopf in Abhängigkeit von dem mittig positioniertem Servokopf auf der Servooberfläche durch ein aus der aufgezeichneten separaten Servopositionsinformation erzeugtes Servosteuersignal dem Servokopf folgt und somit über die Datenspur DSx bzw. die Datenspur DSx+1 positioniert wird. Dieser Positioniervorgang erfolgt nun für alle Datenköpfe des Plattenspeichers mit dem in Fig. 1 beschriebenen Positioniersystem 3 gleichzeitig.

Die Fig. 6 zeigt stellvertretend für alle Datenköpfe den Aufzeichnungsvorgang der Servoinformation für einen Datenkopf. Danach wird der Datenkopf zunächst aus der durch den Servokopf vorgegebenen Spurmitte der Datenspur DSx um einen für alle Aufzeichnungsvorgänge konstanten Wert ya beispielsweise in Randrichtung des betrachteten Aufzeichnungs­ trägers verschoben. An dieser Stelle wird anschließend ein erster Spurtyp ST 1 der Servopositionsinformation aufgezeichnet. Der konstante Wert ya wird zu Beginn des Aufzeichnungs­ vorganges für alle Datenköpfe einmal festgelegt.

Bezüglich der durch den Servokopf vorgegebenen Ausgangslage des Datenkopfes wird dieser im folgenden zusätzlich um einen veränderbaren Wert yi in entgegengesetzter Richtung versetzt. Im Unterschied zum Wert ya ist jedoch dieser Wert nur zu Beginn eines ersten Aufzeichnungsvorganges konstant und danach gegebenenfalls für alle Datenköpfe verschieden. Um diesen Tatbestand Rechnung zu tragen, wird eine Versatz­ matrix Yht aufgestellt, deren Zeilenvektor t der Anzahl der Servospurtypen SST und deren Spaltenvektor h der Anzahl der Datenköpfe 34 entspricht und in der der jeweilige veränderbare Wert yi gespeichert wird.

Die verschiedenen Servospurtypen SST ergeben sich aus dem Servomuster der separaten Servopositionsinformation. Mit der Berücksichtigung der Servospurtypen werden gleichzeitig auch Unterschiede in Ansteuerungselektroniken bei der Spurfolge miteinbezogen. Für jeden Aufzeichnungsvorgang des der betrachteten Datenoberfläche zugeordneten Datenkopfes ergibt sich somit, bei beispielsweise vier verschiedenen Servospurtypen, ein Zeilenvektor t mit Vektorelementen yi 1, . . ., yi 4. Je nachdem welcher Servospurtyp vorliegt, wird der Datenkopf um das jeweilige Vektorelement yi 1, . . ., yi 4 versetzt. Ist der Datenkopf nun entsprechend des Matrixelement­ wertes aus der Mitte der Datenspur versetzt, so wird an dieser Stelle ein Spurtyp ST 2 der Servopositionsinformation in die Auswertezone des Servosektors aufgezeichnet. Ist dieser Aufzeichnungsvorgang beendet, wird daran anschließend der Datenkopf auf die Datenspur DSx+1 spurfolgegeregelt positioniert und der Datenkopf wieder um den konstanten Wert ya verschoben. Im Unterschied zu der Datenspur DSx wird jedoch jetzt der zweite Spurtyp ST 2 der eingebetteten Servopositionsinformation aufgezeichnet. Im Anschluß daran werden die Datenköpfe wieder auf die Spurmitte der Datenspur DSx spurfolgegeregelt positioniert und in die Einschwingzone des Servosektors die Information für die automatische Verstärkungsregelung AGC aufgezeichnet. Fig. 6 zeigt das so in den Servosektor DS′ der Datenspur DSx aufgezeichnete Servomuster der Servoinformation. Um dieses Servomuster im folgenden verifizieren zu können, wird die letzte Position des Datenkopfes beibehalten und aus der gelesenen aufgezeichneten Servoinformation ein Servolesesignal abgeleitet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Dieses Servolesesignal setzt sich, wie die geschriebene Servoinformation, aus zwei Anteilen zusammen, einem sinusförmigen Signalanteil für die automatische Verstärkungsregelung und einen Servopositionssignal, mit dem die spurfolgegeregelten Datenköpfe nachgeregelt werden. Kennzeichnend für dieses Servopositionssignal sind ein Synchronisationsimpuls S und zwei Positionsimpulse I 1, I 2, die zu dem geschriebenen Muster der Servopositionsinformation in Fig. 6 korrespondieren. Aus der Amplitudendifferenz der beiden Positionsimpulse wird ein Spurfehlersignal abgeleitet, dessen gemessene Amplitude dA ein Maß dafür ist, wie weit die jeweilige Datenkopfposition beim Aufzeichnen der eingebetteten Servo­ positionsinformation von der durch den Servokopf vorgegebenen Datenspurmitte entfernt und demzufolge der jeweilige Datenkopf nachzuregeln ist. Diese Nachregeln wird jetzt dadurch erreicht, daß die eingebettete Servopositionsinformation für einen neuen Wert yi′ bzw. Wert yi 1′, . . ., yi 4′ erneut in die Servosektoren der Datenspur DSx aufgezeichnet wird.

In Fig. 8 ist hierzu und zu dem bisher erläutertem Sachverhalt ein Ablaufdiagramm zum Aufzeichnen der Servopositionsinformation in die Datenspuren DS der rotierenden Aufzeichnungsträger 23 des Plattenspeichers 1 dargestellt. Danach setzt das Aufzeichnen der Servopositionsinformation damit ein, daß auf den Datenoberflächen 221 die Anfangs-Datenspur DSx0 und die End-Datenspur DSxmax festgelegt wird, daß die Anzahl der Datenköpfe 34 und Servospurtypen SST ermittelt wird und daß als Anfangswerte für den Aufzeichnungsvorgang der konstante Wert ya und die Versatzmatrix Yht fest vorgegeben werden. Danach wird mit einem Datenspurzylinder DSZx0 beginnend und einem Datenspurzylinder DSZxmax endend der bereits für einen Datenkopf beschriebene in Fig. 8 gekennzeichnete Aufzeichnungsvorgang (AV) für alle Datenköpfe ho, . . ., hmax jeweils nacheinander durchgeführt.

Dieses sukzessive Aufzeichnen der Servoinformation in die Servosektoren DS′ erfolgt nach Fig. 8 jedoch erst dann, wenn mit der geschriebenen Servoinformation der jeweilige Datenkopf zum Schreiben und Lesen der Daten in die bzw. aus den Datensektoren DS″ bei einer großen Spurdichte pro Daten­ oberfläche 221 ausreichend nachgeregelt ist. Als Ent­ scheidungskriterium hierfür dient, wie bereits bei der Beschreibung der Fig. 7 erwähnt, die jeweils gemessene Amplitude dA der Spurfehlersignals.

Bei einer Anzahl y der Servosektoren pro Datenspur, beispielsweise y = 35, werden 35 Amplitudenwerte gemessen. Aus diesen 35 Werten wird im Anschluß daran ein Mittelwert MW und eine Differenz MM gebildet, die sich aus einen maximalen Amplitudenwert dAmax und einen minimalen Amplitudenwert dAmin berechnet. Sowohl der Betrag des Mittelwertes MW als auch die Differenz MM müssen unterhalb einer ersten festgelegten Schwelle MWmax bzw. einer zweiten festgelegten Schwelle MMmax bleiben, damit das Servopositionssignal akzeptiert wird. Ist dieser Sachverhalt nicht gegeben, so wird in beiden Fällen der beschriebene Aufzeichnungsvorgang für die jeweilige Datenspur wiederholt. Insbesondere wird für den Fall, daß der Betrag des Mittelwertes MW nicht unterhalb der ersten Schwelle MWmax liegt, der zum jeweiligen Datenkopf und zum Servospurtyp korrespondierende veränderbare Wert yi der Versatzmatrix Yht durch einen neuen Wert yi′ ersetzt und dadurch sowohl die die Datenspurmitte schreibende Kopfkante des Datenkopfes als auch die Daten­ spurmitte selbst verschoben. Berechnet wird dieser neue Wert aus dem Absolutbetrag und der Polarität des Mittelwertes MW. Erst wenn das Servopositionssignal akzeptiert ist, wird im folgenden der Aufzeichnungsvorgang für die Datenköpfe bzw. den Datenspurzylindern nacheinander durchgeführt. Auf diese Weise wird eine automatische Anpassung der Matrixelementwerte der Versatzmatrix an die unterschiedlichen Datenkopfbreiten zu Beginn des Aufzeichnungsvorganges und eine laufende Aktualisierung dieser Werte erreicht.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß die Servo­ positionsinformation auf den Datenoberflächen des Magnet­ plattenspeichers spurfolgegeregelt aufgezeichnet werden. Hieraus resultiert eine erhöhte Speicherkapazität des Platten­ speichers, die ein breiteres Einsatzspektrum desjenigen zur Folge hat. Der beschriebene Aufzeichnungsvorgang gewährleistet insbesondere, trotz des großen Aufwandes eine in bezug auf das spätere Schreiben und Lesen von Daten und bezogen auf den Servokopf einheitliche Ablage der Datenköpfe durch ständiges Versetzen und erneutes Positionieren, ein im Zeitrahmen bleibendes Aufzeichnen der Servo­ positionsinformation sowie ein mit der Aufzeichnung verbundenes gleichzeitiges Löschen der Datensektoren auf den Daten­ oberflächen. Durch das zuletzt genannte Kriterium wird darüber hinaus erreicht, daß am Ende des Aufzeichnungsvorganges der als Rasen bezeichnete nicht beschriebene Freiraum zwischen den einzelnen Datenspuren auf den Oberflächen gleichstromgelöscht ist. Für den Fachmann ist es aus der vorstehenden Erläuterung des Ausführungsbeispieles der Erfindung naheliegend, daß im Rahmen der offenbarten technischen Lehre durchaus Ausgestaltungen möglich sind, die sich auf jegliche Arten von Aufzeichnungsträgern beziehen; z. B. magnetische, optische, magnetooptische Speicherplatten sowie Floppy-Disks. So ist es insbesondere nicht erforderlich, daß die verwendeten Aufzeichnungsträger für das beschriebene Verfahren konzentrische Informationsspuren aufweisen. Das Verfahren läßt sich beispielsweise auch für spiralförmig angeordnete Bitstrukturen auf optische Speicherplatten anwenden.