DE69021077T2

DE69021077T2 - Anordnung von flachspulantrieben fuer mehrere magnetkoepfe in plattenspeichern.

Info

Publication number: DE69021077T2
Application number: DE69021077T
Authority: DE
Inventors: Kurt Anderson; Glade Bagnell; Charles Sander; John Squires
Original assignee: Conner Peripherals Inc
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2010-10-12
Also published as: JPH05503602A; EP0505363A4; US5223993A; DE69021077D1; EP0505363A1; EP0505363B1; WO1991006947A1; US5477401A

Description

'"PLATTENLAUFWERKS-SYTEMSTEUERUNGS-ARCHITEKTUR", fortlaufende Eingangsnummer 057 289, eingereicht am 2. Juni, 1987, übertragen an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung;
"PLATTENLAUFWERKS-SOFTWARE-SYSTEMARCHITEKTUR", fortlaufende Eingangsnummer 057 806, eingereicht am 2. Juni, 1987, übertragen an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung;
"SCHWACHSTROM-FESTPLATTENLAUFWERKS-SYSTEMARCHITEKTUR", fortlaufende Eingangsnummer 152 069, eingereicht am 4. Februari, 1987, übertragen an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung;
"MAGNETISCHE PARKVORRICHTUNG FÜR PLATTENLAUFWERK", fortlaufende Eingangsnummer 269 873, eingereicht am 10. November, 1988, übertragen an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung;
"PLATTENLAUFWERKS-SYSTEM, DAS MEHRERE EINGEBETTETE QUADRATURSTELLFELDER VERWENDET", fortlaufende Eingangsnummer 386 504, eingereicht am 27. Juli, 1989, übertragen an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung;
Jede dieser verwandten Anmeldungen ist hierin unter Bezugnahme enthalten.

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Plattenlaufwerke, insbesondere auf Hochleistungs-Plattenlaufwerke mit mehreren Aktuatoren bzw. Stellgiedern.

Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmliche Plattenlaufwerke zur Verwendung in Workstations, Personalcomputern, tragbaren Computern und Laptop-Computern verwenden einen einzigen Aktuator, um einen einzelnen Kopf hinsichtlich jeder Plattenoberfläche zu positionieren. Solche Plattenlaufwerke enthalten oft eine Mehrzahl von Platten, die in einem Stapel angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Köpfen, die entsprechenden Plattenflächen zugeordnet sind. Alle Köpfe werden von einem einzigen Aktuator getragen und positioniert. Während des Betriebs liest nur ein einziger Kopf Informationen von jeder Plattenfläche oder schreibt Informationen auf jede Plattenfläche.
Wichtigere Forderungen werden an Plattenlaufwerke gestellt 1.) hinsichtlich der Verwendung von Mehrfachbenutzer- und/oder Multitasking- Betriebssystemen, 2.) hinsichtlich Workstations, die eine Betriebsumgebung schaffen, die die Übertragung großer Datenmengen auf und von einer Festplatte undloder viele Plattenzugriffe verlangt, um umfangreiche Anwendungsprogramme oder Mehrfachbenutzer zu unterstützen, und 3.) hinsichtlich der fortschreitenden Tendenzen hin zu Mikroprozessoren höherer Leistung. Die Forderungen an Plattenlaufwerke umfassen höhere Datenübertragungsraten zusammen mit einem größeren Zugriff auf Daten.
Um diese Forderungen zu erfüllen, ist es wünschenswert geworden, die Leistungsfähigkeit von Festplattenlaufwerken über die Leistungsfähigkeitsstufen hinaus zu vergrößern, die durch Verkürzung der Zugriffszeiten von Plattenlaufwerken mit einem einzelnen Aktuator erreicht werden können. (Die Zugriffszeit eines Plattenlaufwerks ist üblicherweise als die mittlere Positionierzeit bekannt, die dadurch bestimmt wird, daß die totale Zeit, die benötigt wird, um zwischen allen möglichen geordneten Paaren von adressierten Spuren zu positionieren, durch die totale Anzahl der geordneten adressierten Paare geteilt wird.) Obwohl Zugriffszeit ein Faktor ist, der die Leistungsfähigkeit des Laufwerks bestimmt, bewirken andere Faktoren, einschließlich der Datenübertragungsrate (sowohl zu und von dem Medium als auch zu und von dem inneren Puffer eines Plattenlaufwerks), des Organisationsablaufs, der durch die Elektronik des Plattenlaufwerks vorgegeben ist, und der mittleren Latenzzeit, die Leistungsfähigkeit eines Plattenlaufwerks.
Herkömmliche Plattenlaufwerke mit einem einzelnen Aktuator sehen Leistungsfähigkeitsstufen vor, die durch die folgenden Faktoren begrenzt sind: 1.) Nur auf einer Spur auf irgendeiner Datenfläche kann zu einer gegebenen Zeit zugegriffen werden. Als logische Folge, kann unter Bezugnahme aller Köpfe zu einer gegebenen Zeit nur auf einen Zylinder zugegriffen werden (ein Zylinder ist ein vertikal ausgerichtetes Segment, das dieselbe Spur auf den Flächen aller Platten repräsentiert). 2.) Es ist schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, gleichzeitig irgendwelche zwei Köpfe zu betreiben, die auf einem einzelnen Aktuator montiert sind. 3.) In einer Mehrfachbenutzer- oder Multitasking-Umgebung reduziert ein Prozeß, der eine intensive Plattenaktivität ist, die Fähigkeit jedes anderen Prozesses, um auf Daten zuzugreifen, wesentlich.
Ein herkömmlicher Weg, den Zugriff auf Daten zu verbessern, ist, ein Plattenlaufwerk zu konstruieren, das den sog. "Kopf-pro-Spur"-Zugriff anwendet, wobei ein Kopf für jede Spur auf jeder Plattenfläche bestimmt ist. Dieser Zugriff ist für die großen Spurdichten (in der Größenordnung von 394 Spuren pro Zentimeter (1.000 Spuren pro Inch) oder mehr) nicht praktisch, wobei Tausende von Köpfen für jede Plattenfläche benötigt werden würden. In der Umgebung einer Workstation, eines Personalcomputers oder eines tragbaren Computers macht es die Elektronik, die benötigt wird, um solch eine große Zahl von Köpfen zu betreiben und der Platz, der für die strukturellen Komponenten benötigt wird, die zum Tragen dieser Köpfe nötig sind, unmöglich, den Kopf-pro-Spur-Zugriff anzuwenden.
Ein anderer herkömmlicher Weg, den Zugriff auf Daten zu verbessern, teilt die Zylinder in mehrere Zonen ein und verwendet mehrere Aktuatoren und mehrere Köpfe pro Fläche. Für eine gegebene Fläche positioniert jeder Aktuator einen Kopf nur hinsichtlich einer der mehreren Zonen. Ein Beispiel für diesen Zugriff ist in der US-PS-4 577 240 dargestellt. Der Mehrfachzonen-Zugriff ist gleichbedeutend dem Schaffen zweier separater logischer Plattenlaufwerke, die nicht auf die Daten des anderen zugreifen können, und verbessert nicht die Leistungsfähigkeit für jede Zone des Plattenlaufwerks.
Die US-PS-4 270 154 zeigt auch solch einen Weg, der die Verwendung von Aktuatoren mit sich bringt die mehrere Köpfe in einer vertikalen Linie halten, die einen Zylinder definiert, wobei jeder Kopf einer entsprechenden Datenfläche des Plattenlaufwerks zugeordnet ist. Da es im allgemeinen schneller ist, den Kopf elektronisch zu verschieben, der dann aktiv ist, um eine Positionierung auf einer neuen Spur durchzuführen, wird der Speicherbereich eines Plattenlaufwerks mit Zylindern gefüllt. Während des Aufzeichnungsprozesses positioniert der Aktuator die Köpfe an einem ausgewählten Zylinder und alle Spuren, die dem ausgewählten Zylinder zugeordnet sind, werden durch Ausführen von Kopfverschiebungen gefüllt. Dann wird eine Positionierung durchgeführt und Daten werden in dem nächsten ausgewählten Zylinder aufgezeichnet. Die Spurdichten, die momentan verwendet werden, sind derart, daß zwei Sätze von Köpfen nicht ausgerichtet werden können, um für alle Spuren in einem Zylinder alle Köpfe auf der Spur zu haben. Diese mechanische Fehlausrichtung zeigt dieselben Probleme wie die mechanische Spurnachführung in einem Plattenlaufwerk mit einem Aktuator. Folglich kann ein Zylinder, der durch eine Gruppe von Köpfen formatiert wird, nicht effektiv von einer anderen Gruppe von Köpfen benutzt werden.
Eine Variante des Mehrfachzonen-Zugriffs ist in den US-PS-4 318 145, US-PS- 4 331 990 und US-PS-4 423 448 offenbart. Diese Patente beschreiben Plattenlaufwerke mit Mehrfachaktuator-Modulen, wobei jedes Aktuator-Modul mehrere Aktuatoren aufweist. Die Aktuator-Module sind so angeordnet, daß der Kopf, der von jedem Aktuator getragen und positioniert wird, hauptsächlich eine ausgewählte Gruppe von Spuren, und eine zweite Gruppe von Spuren als Sicherung bedient. Jede einzelne Spur kann von mindestens zwei Köpfen bedient werden. Das Sicherungsmerkmal wird in dem Fall ausgenutzt, daß der Hauptkopf nicht im Betrieb ist, oder um einen Datenzugriff durch Verwenden des Sicherungskopfes zu optimieren, um einige der Spuren zu bedienen, die der Hauptkopf bedienen soll, während der Hauptkopf damit belegt ist, Daten von anderen Spuren zu lesen. Die fehlende Positionierungssteuerung zwischen den Aktuatoren in den verschiedenen Aktuator-Modulen und die ungenaue Positionierung der Köpfe, die durch die linearen Aktuatoren, die in diesem Weg verwendet werden, geschaffen wird, macht es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, eine hohe Datendichte oder ein Hochleistungs- Plattenlaufwerk zu schaffen, das für die Umgebung einer Workstation, eines Personalcomputers, eines tragbaren Computers oder eines Laptop-Computers geeignet ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Plattenlaufwerk mit einem verbesserten Datenzugriffsvermögen zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Plattenlaufwerk mit einer vergrößerten Datenübertragungsrate zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Plattenlaufwerk mit einer verkürzten Latenzzeit zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerk mit einem Formfaktor zu schaffen, der für die Anwendung in Workstations, Arbeitsplatzcomputern, Personalcomputern oder tragbaren Computern geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerk zu schaffen, in dem mindestens zwei Gruppen von Köpfen, die durch separate Aktuatoren positioniert werden, auf dieselben Datenspuren effizient zugreifen können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Mehrfachaktuator- Plattenlaüfwerk zu schaffen, das Daten von einer ausgewählten Spur mit zwei oder mehr Köpfen gleichzeitig lesen kann.
Es wird ein Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerk beschrieben, in dem mindestens zwei Köpfe, die von jeweiligen Aktuatoren getragen und positioniert werden, Daten von mindestens einer gemeinsamen Spur auf der Oberfläche einer Platte lesen und Daten auf diese schreiben, wobei die Positionierung jedes Kopfs durch die jeweiligen Aktuatoren durch eingebettete Stellinformationen gesteuert wird. In der bevorzugten Ausführungsform hat ein Plattenlaufwerk mit fünf Platten, wobei jede Platte eine Datenspur mit einer Spurdichte von ungefähr 2300-2400 TPI hat, zwei Aktuatoren und einem Halbwert-13,33 cm (5¼'')-Formfaktor eine Datenbreite von 500 Megabyte, eine Zugriffszeit von ungefähr 8,5 ms und eine Datenübertragungsrate von 4 Megabyte pro Sekunde. Das Plattenlaufwerk verwendet eine horizontale Datenstruktur, in der Daten sequentiell auf allen Spuren einer Datenfläche aufgezeichnet werden, ehe die Daten auf der nächsten Datenfläche aufgezeichnet werden. Die horizontale Datenstruktur schließt die Probleme aus, die mit einer mechanischen Spurnachführnng verbunden sind und läßt zwei oder mehr Gruppen von Köpfen Daten dann effizienter lesen, wenn die Spuren in Zylindern ausgerichtet sind.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Plattenlaufwerk vor, das folgendes aufweist: ein Gehäuse; mindestens eine Platte; wobei die oder jede Platte eine erste und zweite Fläche aufweist, wobei jede mit einer Mehrzahl von Spuren zum Speichern von Daten versehen ist; eine Einrichtung zur Aufnahme der oder jeder Platte in dem Gehäuse und zum Drehen der oder jeder Platte; erste und zweite Wandlergruppen, wobei jede mit den ersten und zweiten Flächen der oder jeder Platte zusammenwirkt, um Daten von den Spuren zu lesen und Daten auf diese aufzuzeichnen; eine erste Einrichtung zum Tragen der ersten Gruppe von Wandlern angrenzend an beide Flächen der oder jeder Platte; eine zweite Einrichtung zum Tragen der zweiten Gruppe von Wandlern angrenzend an beide Flächen der oder jeder Platte; und eine dritte Einrichtung zum Steuern der ersten und zweiten Einrichtung, um die erste Wandlergruppe und die zweite Wandlergruppe über einer ausgewählten Spur der oder jeder Platte zu positionieren, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung das Aufzeichnen von Daten steuert, so daß die Daten sequentiell auf konzentrischen Spuren der ersten Fläche der oder einer ersten Platte gespeichert werden, bis alle konzentrischen Spuren mit Daten gefüllt sind und die Daten dann sequentiell auf konzentrischen Spuren einer zweiten Fläche der Platte gespeichert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine isometrische Explosionsansicht eines Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerks entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine Draufsicht eines Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerks entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ist eine Querschnittansicht entlang Linie 3-3 in Figur 2;
Figur 4 ist eine isometrische Explosionsansicht einer Aktuator-Anordnung für ein Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 ist eine Teildraufsicht eines Aktuatorarms;
Figur 6 ist eine Teilseitenansicht einer Gruppe von Aktuatorarmen;
Figur 7 ist eine isometrische Teilschnittansicht eines Motorgehäuses und eines Verriegelungskörpers einer Parkeinrichtung für ein Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Figur 8 ist eine Teildraufsicht des Aktuatormotors und der Parkeinrichtung;
Figur 9A ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der gesamten Steuerarchitektur für ein Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Figur 9B ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Plattenlaufwerk- Steuersystems, das mit jedem Aktuator in einem Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Figur 10 ist eine vereinfachte Darstellung eines Teils einer Datenspur mit einer Mehrzahl von darauf vorgesehenen Sektoren;
Figuren 1A-B zeigen die Verteilung der Stell-Steuerinformationen und -Daten in einem einfachen, beispielhaften Sektor;
Figur 12 zeigt den Ablaufstruktur des Taskverwaltungs-Steuersystems bei der Verarbeitung der Stell-Steuerinformationen des Sektors, der in den Figuren 11A-B gezeigt ist;
Figur 13 zeigt die genaue Darstellung der Stell-Steuer-Informationen der beispielhaften in den Figuren 11A-B gezeigten Sektoren; und
Figur 14 ist eine Querschnittsansicht eines Plattenstapels zum praktischen Erklären der horizontalen Datenstruktur, die in einem Mehrfachaktuator- Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1-14 beschrieben. Das beschriebene Plattenlaufwerk umfaßt zum Beispiel fünf (5) Festplatten mit einer magnetischen Beschichtung und verwendet die Winchester-Technologie und zwei Köpfe pro Fläche (vier Köpfe pro Platte). Jedoch kann das Plattenlaufwerk verschiedene Zahlen von Platten verwenden, verschiedene Zahlen von Köpfen pro Plattenfläche und andere Plattentypen, zum Beispiel optische Platten und andere Lese/schreib-Technologien, zum Beispiel Laser.
Der Formfaktor, der für das Plattenlaufwerk der vorliegenen Erfindung gewählt ist, ist ein Halbwert-13,33 cm (5Y¼'')-Formfaktor, in dem die Länge des Plattenlaufwerks ungefähr 20,32 cm (8'') beträgt und die Breite ungefähr 14,61 cm (5,75 Inch), und die Höhe ist ungefähr 4,13 cm (1,625 Inch). Die in dem Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung verwendeten Platten haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 9,53 cm (3,75 Inch), sogenannte "3½ Inch"-Platten. Die 3½''-Platten schaffen den physikalischen Raum, der für mehrere Aktuatoren in einem 13,33 cm (5¼ Inch)-Formfaktor-Plattenlaufwerk benötigt wird. Jedoch kann das Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung mit Platten verwendet werden, die einen Durchmesser größer oder kleiner als 9,525 cm (3,75 Inch) haben und Formfaktoren, die sich von 13, 33 cm (5¼ Inch) unterscheiden. Zum Beispiel ein Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerk entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einem 8,89 cm (3½ Inch)- Formfaktor kann konstruiert werden, wobei er Platten mit einem Durchmesser von ungefähr 6,35 cm (2½ Inch) verwendet.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1-3 umfaßt ein Plattenlaüfwerk 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Grundplatte 22 und eine Abdeckung 24. Ein Dichtungsprofil ist zwischen der Grundplatte 22 und der Abdeckung 24 vorgesehen, um eine abgedichtete (oder kontrollierte) Umgebung zwischen der Grundplatte 22 und der Abdeckung 24 herzustellen. Das Plattenlaufwerk 20 verwendet keinen Belüftungsfilter und die Dichtung, die durch das Dichtungsprofil 26 geschaffen wird, isoliert die abgedichtete Umgebung von Umweltbedingungen. Die Dichtung, die durch das Dichtungsprofil 26 geschaffen wird, ist bei Drücken stabil, die bei Höhen von 60 m (200 Fuß) unter Meereshöhe bis 3000 m (10.000 Fuß) über Meereshöhe während des Betriebs des Plattenlaufwerks auftreten können. Ein (nicht gezeigter) innerer Luftfilter mit einem Filter von 0,3 Mikrometer ist in der inneren Luftströmung vorgesehen, um eine saubere Umgebung aufrechtzuerhalten.
Die Grundplatte 22 hat eine äußere Seitenwand 28, die senkrecht auf der Fläche der Grundplatte 22 steht. Die Seitenwald 28 verbessert die strukturelle Steifigkeit der Grundplatte 22 und dient als eine Stütze für die obere Platte 30. Ein Drehmotor 32, der die Platten 44a-e trägt und dreht, und erste und zweite Aktuatoren 34&sub1;, 34&sub2; sind auf der Grundplatte 22 montiert. Die obere Platte 30 hält die relativen Positionen der Drehachsen des Drehmotors 32 und der ersten und zweiten Aktuatoren 341-2 aufrecht. Die Grundplatte 22 und die Abdeckung 24, umfaßt zusammen mit den darin enthaltenen Komponenten eine Festplattenanordnung (HDA).
Das Plattenlaufwerk 20 umfaßt die HDA zusammen mit einer Leiterplatte 36 und einem stoßdämpfenden Rahmen 50. Die Leiterplatte (PCB) 36 hat eine Schaltungsanordnung zum Betreiben des Plattenlaufwerks; insbesondere erzeugen die Schaltungen, die auf der PCB 36 vorgesehen sind, Steuersignale, die den Betrieb des Drehmotors 32 und die ersten und zweiten Aktuatoren 341-2 steuert, und die die Datenübertragung zu und von den Platten 44a-e erledigen. Die PCB 36 ist auf der Grundplatte 22 montiert und an der HDA geerdet. Erste und zweite Kopfanordnungen 381-2, von denen jede eine Mehrzahl von Löchern in der Grundplatte 22 und eine entsprechende Mehrzahl von Kontaktstiften 40 aufweist, die in den Löchern in der Grundplatte 22 vergossen (abgedichtet) sind, übertragen Steuersignale von der PCB 36 zu der kontrollierten Umgebung zwischen der Grundplatte 22 und der Abdeckung 24. Die Kontaktstifte 40 stecken direkt in den rückseitigen Steckverbindern 421-2 auf der PCB 36.
Der stoßdämpfende Rahmen 50 und die Grundplatte 22 sind durch stoßdämpfende Halterungen 521-4 befestigt. (Nicht gezeigte) Schrauben, die in Gewindeaugen 541-4 des stoßdämpfenden Rahmens 50 hineingeschraubt sind, befestigen das Plattenlaufwerk 20 an einem (nicht gezeigten) Host-Computer oder an einem anderen Halteaufbau. Der stoßgedämpfte Rahmen 50 umfaßt die HDA und die PCB 36 und hat Dimensionen, die die gesamte Packungsgröße des Formfaktors mit dem Halbwert 13,33 cm (5¼ Inch) bildet.
Die oben beschriebene Grundstruktur des Plattenlaufwerks 20 schafft einen sehr guten Schutz gegen Stöße und Schwingungen. Insbesondere widersteht das Plattenlaüfwerk 20 Stößen von 50 g, wenn es nicht in Betrieb ist, und ohne nichtwiederherstellbare Fehler Stößen von 10 g, wenn es in Betrieb ist. Während des Betriebs liegt die spezifizierte zulässige Grenze für Schwingungen von 1,0 g im Bereich von 5-500 HZ. Schwingungen während des Betriebs, ohne nichtwiederherstellbare Daten, sind auf 0,5 g für den Bereich von 5-500 Hz spezifiziert.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt umfassen die Komponenten in der kontrollierten Umgebung fünf Platten 44a-e (wobei jede zwei Datenflächen aufweist), und zwei Gruppen von Wandlern (oder Köpfen) 46, 47, wobei jede Gruppe zehn Wandler 46a-j, 47a-j umfaßt. Die erste Gruppe von Wandlern 46 wird durch die erste Aktuatoranordnung 34i getragen und positioniert, und die zweite Gruppe von Wandlern 47 wird durch die zweite Aktuatoranordnung 34&sub2; getragen und positioniert. Ein Wandler der ersten und zweiten Gruppe von Wandlern 46, 47 schreibt Daten und Stellinformationen von den entsprechenden, jeweiligen ersten und zweiten Oberfläche jeder Platte 44a-e und liest Daten und Stellinformationen von diesen. Da das Plattenlaufwerk 20 eingebettete Stellinformationen verwendet, ist es nicht notwendig, eine Datenfläche mit dedizierten Stellinformationen auszubilden. Weiterhin verdoppelt die Schaffung zweier Wandler pro Datenfläche die Datenübertragungsrate hinsichtlich Einzelaktuator-Plattenlaufwerken.
Erste und zweite Aktuatoranordnungen 341-2 üben die Funktion des Positionierens jeweiliger Gruppen von Köpfen 46, 47 hinsichtlich der Platten 44a-e aus. Aktuatoranordnungen 341-2 werden so positioniert, das sie um 180º auseinander hinsichtlich der Platten 44a-e positioniert sind. Weiterhin sind die Neigungswinkel für jede Aktuatoranordnung 341-2 so nah wie möglich angepaßt, so daß jede Gruppe von Köpfen 46, 47 dieselbe relative Position hinsichtlich jeder Datenspur hat. Die Köpfe 46a-j, 47a-j können zum Beispiel Dünnschichtköpfe oder Metall-in-Spalt-Köpfe (metal-in-gap heads) sein.
Die Positionierung der Aktuatoranordnungen um 180º auseinander führt zu einer mittleren Latenzzeit von einem Viertel einer Umdrehung, im Gegensatz zu einer halben Umdrehung für ein Einzelaktuator-Laüfwerk. Wenn das Plattenlaufwerk 20 eine Anforderung empfängt Daten von einem bestimmten Sektor einer bestimmten Spur zu lesen, bestimmt die Steuerschaltungsanordnung auf der PCB 36, welche der Aktuatoranordnungen 341-2 die Daten basierend auf Faktoren liest, einschließlich des Aktuators, das die kürzere Latenzzeit hat, und des Aktuators, das die kürzere Positionierung auf der Spur hat.
Wie in den Figuren 36 gezeigen, umfaßt jede Aktuatoranordnung 341-2 einen Aktuatorkörper 56 und zehn Ladeträger 58, die mit den entsprechenden Köpfen 46a-j, 47a-j durch Biegeglieder 60 verbunden sind. Eine Aktuatorspule 62 ist auf den Teilarmen 64a-b des Aktuatorkörpers montiert. Jeder Aktuatorkörper 56 ist auf einer Welle 66 durch eine Lagerbuchse 68 montiert. Jede Welle 66 ist an der Grundplatte 22 und der oberen Platte 30 befestigt. Der Aktuatorkörper 56 einschließlich aller an diesem befestigten Komponenten ist genau ausgeglichen, d.h. gleiche Gewichte sind auf jeder Seite des Drehpunkts (der Mittelpunkt der Welle 66) vorgesehen, so daß das Drehen des Aktuatorkörpers 56, um die Köpfe 46, 47 zu positionieren, weniger anfällig auf lineare Stöße und Schwingungen ist.
Um unter Verwendung zweier (oder mehr) Köpfe Daten auf dieselben Spuren zu schreiben oder von diesen zu lesen, ist es notwendig, die Neigungswinkel der Köpfe eng anzupassen. Die Dünnfilmköpfe und die Metall-in-Spalt-Köpfe, die für die Verwendung in einem Plattenlaufwerk 20 gedacht sind, wirken mit den Platten 44 mittels eines Spalts zusammen, der parallel zum Gleitkörper des Kopfs steht. Das Ausrichten des Gleitkörpers jedes Kopfs mit der Mittelachse x (Figur 5) des Aktuatorkörpers 56 sorgt bei den Köpfen in jeder Gruppe von Köpfen 46, 47 für eng angepaßte Neigungswinkel. Die Toleranz der Neigungswinkel jedes Kopfs hinsichtlich der Achse x ist ± 0,5º und die größtmögliche Neigungsdifferenz zwischen jeweils zwei Köpfen ist 1,0º. Um die Neigungswinkel der ersten und zweiten Gruppen von Köpfen anzupassen, sind die Rotationsachsen jeder Aktuatoranordnung 341-2 mit demselben Radius hinsichtlich der Rotationsachse der Platte 44 angeordnet. Die Positionierung dieser Rotationsachsen wird mit einer Toleranz von ungefähr 0,015-0,020 cm (0,006-0,008 Inch) durchgeführt. Der steife mechanische Aufbau, der durch die Grundplatte 22, die Seitenwände 28 und die obere Platte 30 geschaffen wird, erhält die genaue dreidimensionale Ausrichtung der Aktuatoranordnungen 341-2 für alle Betriebszustände aufrecht.
Die Kraft zum Drehen jedes Aktuatorkörpers 56 wird durch einen Schwingspulen-Motor mit einer Spule 62 und einem Aktuatormotor mit einem Gehäuse 70 mit oberen und unteren Platten 70a-b und Magneten 72 gebildet. Die obere Platte 70a und die untere Platte 70b sind durch Abstandshalter 70c-e befestigt. Die obere Platte 70a ist an der Grundplatte 22 befestigt. Die Magnete 72a,b sind an der oberen Platte 70 a befestigt und die Magnete 72c,d sind an der unteren Platte 70b befestigt. Die oberen und unteren Platten 70a,b sehen Richtungsänderungen für die magnetischen Felder vor, die durch die Magnete 72a-d erzeugt werden. Die Magnete 70a-d sind angeordnet, um erste und zweite Magnetfelder B/1, B/2 in den Luftspalten zwischen entsprechenden Magneten 72a und 72c und Magneten 72b und 72d auszubilden. Erste und zweite Magnetfelder B/1, B/2 sind in engen magnetischen Feldwindungen eingeschlossen, die die oberen und unteren Platten 70a-b, die Magneten 72a,d, und die Luftspalte umfassen. Durch das Halten der Magnetfelder B/1 und B/2 in Umkehrrichtungen wird die Magnetfeldstärke jedes Felds in den Luftspalten erhöht. Die Stärke des Magnetfelds in diesen Luftspalten entspricht direkt dem Drehmoment, das der Schwingspulen-Motor auf den Aktuatorkörper 56 ausübt und damit der Rotationsgeschwindigkeit des Aktuatorkörpers 56 und der Positionierzeit für das Laufwerk.
Das Motorgehäuse 70 und die Aktuatorspule 62 sind so angeordnet, daß ein Strom in der Spule 62 bei Vorhandensein des Magnetfelds, das durch die Magnete 70a-d erzeugt wurde, eine Kraft erzeugt, die den Aktuatorkörper 56 dreht. Ströme, die sich in entgegengesetzten Richtungen in der Spule 62 bewegen, erzeugen Drehmomente in entgegengesetzten Richtungen und drehen den Aktuatorkörper 56, um die Köpfe 46, 47 an ausgewählten Stellen hinsichtlich der Platten 44a-e zu positionieren.
Um die Platten 44 vor Teilchen zu schützen, die potentiell von den Magneten 72 freigesetzt werden, sind Magnetschutzschilde 73 (Figuren 4 und 7) über jedem Paar von Magneten 72a-b und 72c-d vorgesehen. Die Magnetschutzschilde 73 sind aus nicht magnetisch permeablem Material ausgebildet, zum Beispiel Kunststoff oder gepreßtem rostfreier Stahl der Serie 300. Die Magnete 72 werden an der Innenseite der Magnetschutzschilde 73 verklebt, und dann wird die Außenfläche der Magnete 72 an die geeignete untere oder obere Platte 70a-b geklebt. Das Magnetschutzschild 73 wird dann mit einem Klebstoff an der oberen oder unteren Platte 70a-b abgedichtet.
Die Aktuatoranordnungen 341-2 haben eigene Zugriffszeiten von 12 ms. Jedoch verringert die Verwendung von zwei Aktuatoren die Zugriffszeit um einen Faktor von nahezu der Quadratwurzel von 2. Deshalb beträgt die Zugriffszeit für das Plattenlaufwerk 20 mit zwei Aktuatoranordnungen 341-2 ungefähr 8,5 ms.
Lese-/Schreib-Litzenleitungen 741-2 sind mit entsprechenden Steckern 381-2 verbunden und tragen elektrische Signale von jedem Stecker 381-2 zu der entsprechenden Aktuatoranordnung 341-2. Eine nicht gezeigte Drehmotor- Litzenleitung leitet elektrischen Strom von einem Stecker 38 zum Drehmotor 32. Die Versorgungsschleife jeder Lese/Schreib-Litzenleitung 741-2 ist konstruiert, nur eine minimale Drehkraft (Drehmoment) auf den Aktuatorkörper 56 auszuüben. Jedes Drehmoment, das auf den Aktuatorkörper 56 durch jede andere Einrichtung als den Schwingspulen-Motor ausgeübt wird, beeinflußt die Funktion der Aktuatoranordnung 34 beim Positionieren der Köpfe 46, 47 hinsichtlich der Platten 44, insbesondere die Spurnachfolge- und Positionierfunktionen, die in den anhängigen Anmeldungen mit den fortfaufenden Eingangsnummern 057 806 und 058 289 beschrieben sind. Deshalb müssen alle Drehmomente, die vom Schwingspulen-Motor erzeugt werden, gesteuert werden, um die Kraft auszugleichen, die durch die Lese-/schreib-Litzenleitung 741-2 ausgeübt wird. Jede Lese-/Schreib- Litzenleitung 741-2 kann in drei Bereiche eingeteilt werden: ein erster Bereich, der Strom zu der Aktuatorspule 62 leitet und ein zweiter Bereich, der eine Grundfläche ist, die den stromleitenden Bereich von einem dritten datenleitenden Bereich trennt. Der datenleittende Bereich überträgt Signale zwischen den Köpfen 46, 47 und der PCB 36 über den Stecker 38. Die Grundfläche verhindert die Beeinflussung der relativ schwachen Datensignale, die andererseits durch die größeren Ströme, die für die Aktuatorspule 62 notwendig sind, verursacht werden, indem sie sich durch den ersten Bereich der Lese-/Schreib-Litzenleitung 741-2 bewegen.
Wie in den Figuren 4, 7 und 8 gezeigt, sind Aufprallanschläge vorgesehen, um die Drehbewegung des Aktuatorkörpers 56 zu begrenzen, so daß sich die Köpfe 46, 47 nur zwischen den inneren und äußeren Durchmessern 76, 78 der Platten 44 bewegen können. Der Aufprallanschlag für den Außendurchmesser umfaßt einen Abstandshalter 70d und eine elastische Buchse 82, die aus zum Beispiel Gummi oder Kunststoff ausgebildet und auf dem Abstandhalter 70d vorgesehen ist. Wenn die Drehbewegung des Aktuatorkörpers 56 die Köpfe 46, 47 an den Außendurchmessern 78 der Platten 44 plaziert, kommt der erste Aufprallvorsprung 84, der auf dem Teilarm 64a des Aktuatorkörpers 56 vorgesehen ist, mit der elastischen Buchse 82 in Kontakt, wodurch die Bewegung der Köpfe 46, 47 über den Außendurchmesser 78 hinaus verhindert wird. Falls alternativ die Verstellung des Aufprallanschlags für den Außendurchmesser erwünscht ist, kann ein Kunststoffstift, der von dem Abstandhalter 70d getrennt ist, in einem Loch in der unteren Platte 70b vorgesehen werden. Der Aufprallanschlag für den Innendurchmesser umfaßt den Abstandhalter 70c und eine elastische Buchse 88, die auf dem Abstandhalter 70c vorgesehen ist. Der zweite Aufprallvorsprung 90, der auf dem Teilarm 64d vorgesehen ist, kommt mit der Buchse 88 in Kontakt um die Bewegung der Köpfe 46, 47 über den Innendurchmesser 76 hinaus zu begrenzen.
Eine Parkeinrichtung 92 zum Parken der Köpfe 46, 47, d.h. zum Verriegeln des Aktuatorkörpers 56 in einer Orientierung, in der die Köpfe 46, 47 zum Beispiel am Innendurchmesser 76 der Platten 44 positioniert sind, ist für jede Aktuatoranordnung 341-2 vorgesehen. Die Parkeinrichtung 92 ist in der anhängigen Anmeldung mit der fortlaufenden Eingangsnummer 269 873 beschrieben. Relevante Aspekte der Parkeinrichtung 92 werden unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 beschrieben. Die Parkeinrichtung 92 bewegt sich zwischen einer verriegelten Position, in der die Parkeinrichtung 92 eingreift und den Aktuatorkörper 56 verriegelt, und einer unverriegelten Position, in der die Parkeinrichtung 92 vom Aktuatorkörper 56 frei ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Parkeinrichtung 92 drehbar in dem Plattenlaufwerk montiert, um sich zwischen der verriegelten und der unverriegelten Position zu drehen. In einer alternativen Ausführungsform jedoch kann eine Parkeinrichtung montiert sein, die sich linear zwischen den verriegelten und unverriegelten Positionen bewegt wobei sie Vorspann- und Freigabekräfte ausnutzt, die entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
Die Parkeinrichtung 92 umfaßt einen Verriegelungskörper 94, der zum Beispiel durch Stifte 96, 98 drehbar montiert ist, die in dem Motorgehäuse 70 eingreifen. Drei Arme 100, 102, 104 erstrecken sich von dem Verriegelungskörper 94. Der erste Arm 100 hat eine Nut 106, die mit einem Verriegelungsstift 108 auf dem Aktuatorkörper 56 in Eingriff kommt und trägt ein Gegengewicht 110, das den Verriegelungskörper 94 und die verschiedenen darin befestigten Komponenten in bezug auf seine Drehpunkte ausgleicht. Der erste Arm 100 trägt auch den Stift 98. Der zweite Arm 102 trägt eine Verriegelungsspule 112 und eine Verriegelungsrückführung (oder Verriegelungsvorspannungselement) 114, die ein magnetisch permeables Element umfaßt. Der dritte Arm 104 trägt den Stift 96. Der Verriegelungskörper 94 einschließlich aller an diesem befestigten Komponenten ist bezüglich der Drehpunkte genau ausgeglichen, die durch die Stifte 96, 98 vorgesehen sind die mit den unteren bzw. oberen Platten 70a,b in Eingriff kommen, so daß der Betrieb der Parkeinrichtung 92 weniger anfällig für lineare Stöße und Schwingungen ist, und so daß minimale Kräfte und damit ein minimaler elektrischer Strom in der Verriegelungsspule 112 benötigt werden, um den Verriegelungskörper 94 zu drehen.
Eine vorspannende Kraft, die nur den Verriegelungskörper 94 beeinflußt, wird durch die Zugkraft der Verriegelungsrückführung zum Permanentmagneten 72b geschaffen. Diese vorspannende Kraft dreht den Verriegelungskörper 94, so daß der Verriegelungsarm 100 mit dem Verriegelungsstift 108 in Eingriff kommt, um den Aktuatorkörper 56 zu parken. Das Hindurchbewegen eines Stroms in der geeigneten Richtung in der Verriegelungsspule 112, die in dem Magnetfeld im Luftspalt zwischen den Magneten 72 b und 72 d positioniert ist, erzeugt eine Kraft, die die Verriegelungsspule 112 abstößt und den Verriegelungskörper 94 dreht, so daß der Verriegelungsarm 100 vom Verriegelungsstift 108 wegschwingt. Eine Verriegelungs-Litzenleitung 116 leitet Storm vom Stecker 38 zur Verriegelungsspule 112. Die Kräfte, die durch die Verriegelungsspule 112 und die Verriegelungsrückführung 114 geschaffen werden, müssen eingestellt werden, um den Drehwiderstand (Drehmoment), der durch Reibungskräfte und die Verriegelungs-Litzenleitung 116 erzeugt wird, auszugleichen.
Wenn die Spannungsversorgung für das Plattenlaufwerk 20 abgebrochen wird, wird der Aktuatorkörper 56 so positioniert, daß der zweite Aufprallvorsprung 90 an die Buchse 88 auf dem Abstandhalter 70c stößt und der Verriegelungsarm 100 mit dem Verriegelungsstift 108 in Eingriff kommt. Jede Drehung des Aktuatorkörpers 56 vom Stift 86 weg erzeugt ein Drehmoment, das den Verriegelungskörper 94 in der verriegelten Position hält. Der Momentenarm der Kraft, die durch Rotationsbewegung des Aktuatorkörpers 56 erzeugt wird, geht an der Seite des Drehpunkts vorbei, der durch die am nächsten zu den Platten 44 stehenden Stifte 96, 98 ausgebildet ist. Dementsprechend hält die Parkeinrichtung 92 den Aktuatorkörper 56 zuverlässig in der verriegelten Position.
Die Verwendung der Verriegelungsspule 112 schafft eine Schwachstrom- Parkeinrichtung geringer Leistungsaufnahme, die sehr zuverlässig ist und solange die Verriegelungsspule 112 nicht dazu verwendet wird, ein magnetisch permeables Element anzuziehen, gibt es keinen Restmagnetismus. Die Verriegelungsrückführung 114 liefert eine zuverlässige Rückführkraft ohne auf die Wechselwirkungen der mechanischen Elemente in dem Plattenlaufwerk angewiesen zu sein.
Die Steuerschaltungsanordnung, die auf der PCB 36 implementiert ist, wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9-13 beschrieben. Die Steuerschaltungsanordnung 170 umfaßt eine Steuerschaltung CTL für jeden Aktuator. In der bevorzugten Ausführungsform steuern erste und zweite Steuerschaltungen 180, 182 die jeweiligen Aktuatoranordnungen 341-2 Jede Steuerschaltung 180, 182 umfaßt eine Mikrosteuerung 1841-2, und hat Komponenten, die eine Lese-/Schreib-Steuerung R/W, eine Aktuatorsteuerung ACT und eine Drehmotorsteuerung SPN vorsieht. Die Drehsteuerung SPN auf der zweiten Steuerschaltung 182 wird nicht verwendet. Die Steuerschaltungen 180, 182 stehen über Steuer- und Datenleitungen 186 in Verbindung, um die Lese-/schreib-Operationen zu koordinieren, die durch jede Steuerschaltung ausgeführt werden, und um die zweiten Steuerschaltungen 180, 182 zu veranlassen, eine gemeinsame Schnittstelle 188 zu teilen. Die Schnittstelle 188 umfaßt eine dritte Mikrosteuerung 184&sub3;. Die Daten- und Steuerleitungen 190, 192 verbinden die jeweiligen Steuerschaltungen 180, 182 mit der Schnittstelle 188, und die Daten- und Steuerleitungen 194 verbinden die Schnittstelle 188 mit der Host-Umgebung. Jede Steuerschaltung 180, 182 führt eine eingebettete Stell-Spurnachführung mit geschlossenem Regelkreis aus.
Die Architektur der Steuerschaltungen 180, 182 und die eingebettete Stell- Spurnachführung mit geschlossenem Regelkreis sind in den anhängigen Anmeldungen mit den fortlaufenden Eingangsnummern 057 806 (mit dem Titel PLATTENLAUFWERKS-SOFTWARE-SYSTEM-ARCHITEKTUR), 057 289 (mit dem Titel PLATTENLAUFWERKS-SYSTEMSTEUERUNGS-ARCHLTEKTUR) und Eingangsnummer 386 504 (mit dem Titel PLATTENLAUFWERKS- SYSTEM, DAS MEHRERE EINGEBETTETE QUADRATURSTELLFELDER VERWENDET) beschriieben die unter Bezugnahme enthalten sind. Relevante Teile der Offenlegungen dieser enthaltenen Anmeldungen werden im folgenden dargelegt.
Unter Bezugnahme auf die Figur 9B lenkt eine Mikrosteuerung 224 und eine Mindestanzahl von dedizierten Steuerversorgungsschaltungen die Funktionen des Plattenlaufwerks 20. In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Mikrosteuerung 224 eine HCMOS Einzelchip- Mikrosteuerung Motorola MC6BHC11 mit einer Taktfrequenz von vier (4) Megaherz, wie sie in dem "MC68HC11F1 HCMOS Single Chip Microcomputer Technical Data Book" von Motorola, Inc., Motorola Literature Distribution, P.O. Box 20912, Phoenix, AZ, 85036 verfügbar ist.
Ein Festwertspeiccer (ROM) 226 ist mit der Mikrosteuerung 224 mittels eines Universal-Daten-, -Adressen- und -Steuerbus 240 verbunden. Der ROM 226 wird dazu verwendet, ein Mikrosteuerungs-Steuerprogramm zum Unterstützen von fünf Grundsatztasks zu speichern, die notwendig sind, um die gesamte Funktionalität des Plattenlaufwerks 20 zu implementieren. Diese Tasks betreffen den Anschluß, den Aktuator, den Drehmotor, Lesen/Schreiben und das Hauptsteuerprogramm.
Eine Anschluß-Steuerschaltung 228 ist vorgesehen, um die Mikrosteuerung 224 in der Ausübung des Schnittstellentasks zu unterstützen. Die Schnittstellensteuerung 228 kann eine synchrone SCSL-Schnittstellensteuerung sein, wie zum Beispiel die Schnittstellensteuerung, die als ein Teil der AIC-6110 implementiert ist, die von Adaptec, Inc., 691 South Milpitas Boulevard, Milpitas, California 95025, verfügbar ist. Die Schnittstellensteuerung kann auch zum Anschließen an den periphären "AT"- Bus eines IBM-Personalcomputers angeschlossen werden, wie zum Beispiel die Schnittstellensteuerung, die von Cirrus Logic, Inc., verfügbar ist.
Die Schnittstellensteuerung 228 bildet im allgemeinen eine Hardware- Schnittstelle zwischen dem Plattenlaufwerk 20 und einem Host- Computersystem, typischerweise einem Datenverarbeitungssystem, über einen SCSI-Übertragungsbus 260. Deshalb dient die Schnittstellensteuerung 228 dazu, bidirektionale Datenströme zwischen dem Übertragungsbus 260 und dem Bus 240 zu verwalten.
Eine Aktuatorsteuerung 232 ist als interne Schnittstelle zwischen der Mikrosteuerung 224 und der Aktuatoranordnung 216 vorgesehen. Die Aktuatorsteuerung 232 sorgt für eine Digital-Analog-Umwandlung eines digitalen Positions-Steuerworts und der aktuellen Pufferung der resultierenden Analogspannung, die auf Leitung 246 zum Schwingspulenmotor der Aktuatoranordnung 216 geliefert wird. Das digitale Positions-Steuerwort, wie es über den Bus 241 von der Mikrosteuerung 224 geliefert wird, repräsentiert die gewünschte Aktuatorposition. Das Freigeben der Aktuatorsteuerung 232 wird allgemein über die Steuei-versorgungsschaltung 230 über die Steuerleitungen 244 geliefert. Die Steuerversorgungsschaltung 230 arbeitet zu diesem Zweck als ein paralleler Port-Expander zum Speichern eines Steuerdatenworts, das auch durch die Mikrosteuerung 224 über den Bus 240 geliefert wird.
Eine Lese-/Schreibsteuerung 236 arbeitet ebenso wie eine interne Schnittstelle zwischen dem Bus 240 und den Lese/-Schreibköpfen der Aktuatoranordnung 216 über die rohen Datenleitungen 256. Die Lese4schreibsteuerung 236 dient dazu, für die gepufferte Serialisierung/Deserialisierung und für Datentaktkodierung/-dekodierung von Daten zu sorgen. Die Konfiguration und Initialisierung der Funktionen der Lese-/schreib-Steuerung 236 wird unter der direkten Steuerung der Mikrosteuerung 224 durch die Übertragung von Steuerund Daten-Worten zu der Lese-/Schreib-Steuerung 236 über den Bus 240 durchgeführt.
Schließlich ist eine Drehmotor-Steuerung 234 vorgesehen, um die Kommunikation des Drehmotors 241 über die Kommunikationsstromleitungen 250 direkt zu unterstützen. Eine Kommunikationsstatusauswahl wird durch die Bereitstellung eines digitalen Worts von der Mikrosteuerung 224 an die Steuerungsversorgungsschaltung 230 bewirkt. Dieses digitale Wort wird gespeichert und auf den Kommunikationsauswahlleitungen 248 an die Drehmotor-Steuerung 234 geliefert. Ein Kommunikationsstrom wird durch die Drehmotor-Steuerung 234 durch ein entsprechendes Feldspulen-Phasenpaar des Drehmotors 214 über die Kommunikationsstromleitungen 250 geschaltet. Eine Spannung, die proportional zu dem Strom ist, der über das ausgewählte Feldspulen-Phasenpaar des Drehmotors 214 geleitet wird, wird über eine Rückkopplungsleitung 252 zu einem Analog-Digital-Wandler-Eingang der Mikrosteuerung 224 geliefert.
Die folgenden Tabellen 1 und 2 spezifizieren bestimmte Kenndaten der Platte 212.

Tabelle 1

Anzahl der Platten 5
Anzahl der Datenflächen 10
Anzahl der Datenzylinder (Spuren pro Fläche) 1935 Zylinder
Sektoren pro Spur 52 Sektorenn
Bytes pro Sektor 662 Bytes
Datenbytes pro Sektor 512 Bytes
Datenbreite pro Datenfläche (formatiert) 50 Megabytes
Totale Datenbreite (formatiert) 500 Megabytes

Tabelle 2

Plattendurchmesser 95 Millimeter
3,74 Inch
Datenspur-Bandbreite 20,32 Millimeter
0,8 Inch
Spurdichte 92,4 Spuren/Millimeter
2347 Spuren/Inch
Bit-Dichte (max) 29-30K FCI
Kopfbreite 7,5 Mikrometer
Spurbreite 10,8 Mikrometer
Die hohe Spurdichte, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, d.h. ungefähr 2300-2400 TPI, wird zum Teil durch die geringe Schwebehöhe der Köpfe 46, 47 möglich gemacht. Die Köpfe 46, 47 schweben in einer Höhe von 12,7 um (5 Mikroinch), was es möglich macht, das die Bit-Dichte der Platten 44 mindestens so hoch wie 29.000 FCI ist. Die vergrößerte Bit-Dichte reduziert die Größe (in Grad) jedes Sektors, wodurch mehr Sektoren und mehr Stelldatenblöcke pro Spur geschaffen werden. Eine nähere Spurnachführung ist durch häufige Stelldatenblöcke vorgesehen. Bei der Verwendung einer feststehenden Standardplattenumdrehungsgeschwindigkeit von 3600 Umdrehung pro Minute vergrößert eine größere Anzahl von Sektoren pro Spur die Datenübertragungsrate. In dem Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung stößt jeder Kopf mit einer Rate von 16 MHz. Für zwei Köpfe werden 32 Megabits/s oder 4 Megabytes/s gelesen. Deshalb ist die maximale Datenübertragungsrate ungefähr 4 Megabytes/s.
Wie allgemein in Figur 10 gezeigt, ist jede Spur der konzentrischen Datenspuren 222, die auf der Fläche einer Platte 212 vorgesehen sind, weiterhin in Sektoren N0-n unterteilt. Entsprechend der vorliegenden Erfindung und wie allgemein in Figur 11A gezeigt besteht jeder Sektor aus einem Stell-1- Feld, einem Daten-1-Feld, einem ersten Fehlerkorrektur(ECC)-Feld, einem Mittensektor-Spalt-Feld, einem Stell-2-Feld, einem Daten-2-Feld, einem zweiten ECC-Feld und einem Abschluß-Spalt-Feld. Wie in Figur 11 B gezeigt besteht das Servo-1-Feld weiterhin aus einem Stellmarken-Feld, einem Gray- Code-Feld, einem Stell-Datenblock-Feld, einem ID-Synchronisierungs-Feld, einem ID-Feld und einem Daten-Synchronisierung-Feld. Auf ähnliche Weise besteht das Stell-2-Feld aus einem zweiten Sektormarken-Feld, einem zweiten Gray-Code-Feld und einem Datenblock-Feld und schließlich einem Daten- Synchronisierungs-Feld. Die Ordnung und Größe dieser Felder wird in der Tabelle 3 dargelegt. Tabelle 3 Halbsektor "A" Halbsektor "B" Feld Bytes Stellsynch. Gray-Code Stelldatenblock A Stelldatenblock B Stelldatenblock C Stelldatenblock D Ausfüllzeichen ID-Synch. ID (Anfangsblock) Ausfüllzeichen Daten-Synch. Daten Spalt 331 Bytes (1. Hälfte) 662 Bytes insgesamt
Die Sektormarken-Felder sind vorgesehen, um die Mikrosteuerung mit der Steuerinformation zu synchronisieren, die in den übrigen Bereichen der Stell-1und 2-Felder sowie in den Daten-1- und 2-Feldern vorhanden sind. Die Gray- Code-Felder liefern eine eindeutig codierte Spurenzahl. Die eindeutige Codierung der Gray-Code-Werte sind weiterhin dadurch bedingt daß sich die Gray-Code-Werte wie Sektoren auf angrenzenden Spuren in einem einzelnen Bit unterscheiden, und daß nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Null-Bits in einem gültigen Gray-Code-Wert erlaubt sind.
Die Stelldaten-Felder entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sequentiell in einem vordefinierten Muster von der Mittellinie des Datensektors aus angeordnete Datenblock-Felder konstanter Amplitude und konstantem Frequenz-Offset.
Das ID-Synchronisierungs-Feld des Stell-1-Felds wird auch mit einer konstanten Frequenz und Spannung beschrieben, obwohl es sich in der Spurmittellinie befindet. Das ID-Synchronisierungs-Feld läßt die Lese/-Schreib- Steuerung das erste Bit des ID-Felds unterscheiden. Das ID-Feld wird dazu benutzt, den Zylinder, den Sektor und die Kopfzahlen zu speichern.
Schließlich sind die Daten-Synchronisierungs-Felder Felder konstanter Frequenz und Amplitude, die vorgesehen sind, die ersten Bits der jeweiligen Datenfelder 1 und 2 zu definieren. Die Lese-/Schreib-Steuerung synchronisiert entsprechend der Frequenz des Daten-Synchronisierungs-Felds. Die erste Unregelmäßigkeit in der Synchronisierungsfrequenz wird deshalb als Übergang genommen, der den ersten Dateneintrag darstellt.
Unter Bezugnahme auf Figur 12 wird die Taskausführung, wie sie von der Mikrosteuerung 224 durchgeführt wird, gezeigt, die gegenüber dem Echtzeitereignis der Servo-1- und 2-Felder hinsichtlich eines Lese-/Schreib- Kopfs 220 speicherkonform ist.
Insbesondere ein Sektortask wird als Antwort auf eine Rückzähl-Zeitgeber- Unterbrechung gerade vor dem Ereignis des Stell-1-Felds eingeleitet. Aufgrund dieser Unterbrechung gibt die Mikrosteuerung 224 die Steuerversorgungsschaltung 230 frei, um das Sektormarken-Feld zu bestimmen und zu verarbeiten. Ein Steuerwert wird dann an die Drehmotorsteuerung 234 geliefert, um den Drehmotor 214 umzudrehen.
Wie in Figur 13 gezeigt ist das Sektormarken-Feld selbst aus einem Stell- Synchronisierungs-Feld gefolgt von einer Sektormarke aufgebaut. Das Stell- Synchronisierungs-Feld ist ein weiteres Feld mit konstanter Amplitude und konstanter Frequenz. Die Sektormarke ist als der erste Lesedatenübergang definiert, der dem Nichtvorhandensein jeglicher Synchronisierungsübergänge für mindestens drei Stell-Synchronisierungs-Taktzyklen folgt. Die Zeit des Ereignisses der Sektormarke wird durch einen Hardware-Zeitgeber innerhalb der Mikrosteuerung 224 aufgezeichnet, sowohl zur Verwendung in nachfolgenden Tasks als auch als Ablaufsteuerung der Rückzähl-Zeitgeber- Unterbrechung, die zum Verarbeiten des Stell-2-Felds nötig ist.
Die horizontale Datenstruktur, die in der bevorzugten Ausführungsform des Mehrfachaktuator-Plattenlaufwerks 20 verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben. Jede Platte 44a-e hat zwei Datenflächen. Die zehn Datenflächen sind als Flächen 250-259 gekennzeichnet. Jede Gruppe von Köpfen 46, 47 wirkt mit entsprechenden jeweiligen Datenflächen 250-259 zusammen. Nur die Köpfe 46a-j sind in Figur 14 gezeigt. Wenn Daten auf die Platten 44 a-e aufgezeichnet werden, werden die Datenspuren auf der ersten Datenfläche 250 gefüllt, und dann werden alle Datenspuren auf der Datenfläche 251 für jede der aufeinanderfolgenden Flächen 250-259 gefüllt usw.. Wenn die letzte Spur am Außendurchmesser der Datenfläche 250 durch den Kopf 46a mit Daten gefüllt ist, wird die Verschiebung des Kopfes durchgeführt und der Kopf 46b beginnt, Daten am Außendurchmesser der Plattenfläche 251 aufzuzeichnen, wobei er die Spuren sequentiell auf den inneren Durchmesser der Datenfläche 251 hin füllt. Dieser gewundene Datenfluß verhindert eine Positionierung vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser oder vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser beim Wechseln von einer Datenfläche zur nächsten.
Die mechanische Fehlausrichtung, die zwischen zwei Gruppen von Köpfen 46, 47 auftreten kann, kann bewirken, daß eine Gruppe von Köpfen nicht mehr in Ausrichtung mit den Zylindern ist, die durch die andere Gruppe von Köpfen definiert sind. Deshalb kann die Kopfverschiebung eine Positionierung einer oder mehrerer Spuren erfordern, um den erneut ausgewählten Kopf über der gewünschten Spur zu plazieren. Mit der horizontalen Datenstruktur sind erste und zweite Gruppen von Köpfen 46, 47 in der Lage, dieselben Daten effizient zu lesen, ohne Lesefehler durchzumachen, die durch die ein wenig verschiedene Ausrichtung zweier Gruppen von Köpfen bewirkt werden können. Mit der Zugriffszeit des Aktuators 341-2 von 12 ms ist eine Spur-zu-Spur- Positionierung, die mit einem genau definierten Algorithmus ausgeführt wird im Mittel so schnell wie oder schneller als eine Kopfverschiebung.

Claims

1. Plattenlaufwerk (20), das folgendes aufweist: ein Gehäuse (22, 24);

mindestens eine Platte (44);

wobei die oder jede Platte (44) eine erste und zweite Fläche (250, 251) aufweist, wobei jede mit einer Mehrzahl von Spuren zum Speichern von Daten versehen ist;

eine Einrichtung (32) zur Aufnahme der oder jeder Platte (44) in dem Gehäuse (22, 24) und zum Drehen der oder jeder Platte;

erste und zweite Wandlergruppen (46, 47), wobei jede mit den ersten und zweiten Flächen der oder jeder Platte (44) zusammenwirkt, um Daten von den Spuren zu lesen und Daten auf diese aufzuzeichnen;

eine erste Einrichtung (34&sub1;) zum Tragen der ersten Gruppe von Wandern (46) angrenzend an beide Flächen der oder jeder Platte;

eine zweite Einrichtung (34&sub2;) zum Tragen der zweiten Gruppe von Wandlern (47) angrenzend an beide Flächen der oder jeder Platte (44); und eine dritte Einrichtung (36) zum Steuern der ersten und zweiten Einrichtung, um die erste Wandlergruppe und die zweite Wandlergruppe über einer ausgewählten Spur der oder jeder Platte (44) zu positionieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

die dritte Einrichtung (36) das Aufzeichnen von Daten steuert, so daß die Daten sequentiell auf konzentrischen Spuren der ersten Fläche der oder einer ersten Platte (44) gespeichert werden, bis alle konzentrischen Spuren mit Daten gefüllt sind und die Daten dann sequentiell auf konzentrischen Spuren einer zweiten Fläche der Platte (44) gespeichert werden.

2. Plattenlaufwerk nach Anspruch 1,

wobei Daten auf einer Fläche entlang schrittweise nach außen konzentrischer Spuren aufgezeichnet werden, und Daten auf der anderen Fläche entlang schrittweise nach innen konzentrischer Spuren aufgezeichnet werden.

3. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Spuren eine Dichte von mindestens 590 Spuren pro Zentimeter (1500 Spuren pro Inch) aufweisen.

4. Plattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Spuren Stellinformationen speichern und die dritte Einrichtung (36) die erste und zweite Einrichtung (34&sub1;, 34&sub2;) als Reaktion auf die Stellinformation steuert.

5. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (22, 24) eine kontrollierte Umgebung schafft, die von Umweltbedingungen isoliert ist, und die oder jede Platte (44) in dieser kontrollierten Umgebung vorgesehen ist.

6. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von Platten (44a-e), wodurch Daten auf den ersten und zweiten Flächen aufeinanderfolgender Platten schrittweise aufgezeichnet werden.

7. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Einrichtung (36) die erste und zweite Einrichtung (34&sub1;, 34&sub2;) steuert, um die ersten und zweiten Gruppen von Wandlern (46, 47) voneinander unabhängig zu positionieren, so daß beide ersten und zweiten Gruppen von Wandlern (46, 47) Daten von der ausgewählten Spur auf der Platte lesen und auf diese aufzeichnen.

8. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Einrichtung (36) die erste und zweite Einrichtung (34&sub1;, 34&sub2;) steuert, um die erste Wandlergruppe (46) und die zweite Wandlergruppe (47) zu positionieren, so daß jede Wandlergruppe Daten von allen Spuren lesen und auf diese aufzeichnen kann.

9. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine vierte Einrichtung zum elektischen Anschließen der dritten Einrichtung (36) an einen Host-Computer vorgesehen ist.

10. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Einrichtung (36) das Lesen und Aufzeichnen von Daten steuert, so daß der Zeitablauf des Lesens und Aufzeichnens von Daten auf eingebetteten Stellinformationen basiert, die von den ersten und zweiten Wandlergruppen von der Platte (5) gelesenen werden.

11. Plattenlaufwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Einrichtung erste und zweite in dem Gehäuse montierte Schwingspulen-Drehaktuatoren umfaßt, wobei die Aktuatorer jeweilige erste und zweite Wandlergruppen angrenzend an die Datenspeicherfläche der oder jeder Platte (5) mit angepaßten Kippwinkeln tragen.