DE69117550T2

DE69117550T2 - Datenrückgewinnungsverfahren für eine Magnetplatten-Datenspeichereinrichtung

Info

Publication number: DE69117550T2
Application number: DE69117550T
Authority: DE
Inventors: Thomas Charles Christensen; Weldon Mark Hanson; James Joseph Mosser; Donald Earl Vosberg
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2011-03-15
Also published as: JPH04219677A; JP2614368B2; HK202896A; DE69117550D1; SG43730A1; EP0447246A2; EP0447246B1; EP0447246A3; US5189566A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Magnetplatten- Datenspeichervorrichtungen und insbesondere ein Datenrückgewinnungsverfahren für den Einsatz in ihnen.

Hintergrund der Erfindung

Ein typischer Plattendateispeicher umfaßt mindestens eine drehbare Platte, die Daten magnetisch speichern kann. Zum Schreiben von Daten wird ein magnetisierbarer Kopf mit einem Luftspalt über die Oberfläche der Platte fliegen gelassen. Durch Wicklungen in dem Kopf wird Strom geleitet, um quer über den Spalt verlaufende magnetische Flußlinien zu erzeugen, die in Teile der Plattenoberfläche eindringen und sie dadurch magnetisieren. Ein Aktuatorarm trägt den Kopf und dient dazu, ihn über die Oberfläche der Platte an verschiedene Stellen zu bewegen.
Der Kopf dient auch dazu, die magnetisierten Teile der Platte abzutasten, um die Daten von der Platte zu lesen. Der Aktuatorarm bewegt den Kopf zu einem bestimmten Teil der Platte, der die vom Host-Computer angeforderten Daten enthält. Der magnetisierte Teil der Platte erzeugt Flußlinien oder ein Magnetfeld in der Nähe der Plattenoberfläche. Während der Kopf in der Nähe der Plattenoberfläche fliegen oder passieren gelassen wird, wird innerhalb der Wicklungen des Kopfes durch das sich verändernde Magnetfeld, das die Platte bei der Drehung erzeugt, eine Spannung induziert. Diese Spannung dient zur Erkennung von Übergängen in dem Magnetfeld auf der Plattenoberfläche. Diese Übergänge stellen die auf der Platte gespeicherten Daten dar.
In einigen Fällen wird in den Daten, die von der Platte gelesen werden, ein Fehler erkannt, der wiederum Korrekturmaßnahmen auslöst. Ein Fehler, der beim Lesen der Daten von der Platte erkannt wird, wird allgemein als Lesefehler bezeichnet. Ein weicher Fehler ist ein Fehler, dessen Korrektur möglich ist. In vielen Fällen wird die Korrektur des Lesefehlers behandelt, ohne das Host- Computersystem jenseits der Plattenspeichervorrichtung zu unterbrechen. In einem solchen Fall wird der weiche Lesefehler in der Regel korrigiert, bevor der Benutzer etwas von ihm merkt. JP-A-62137772 beschreibt ein System, in dem Daten aus einem Lesefehler, die einmal zurückgewonnen wurden, an anderer Stelle auf der Plattenoberfläche neu geschrieben werden.
Wenn ein Lesefehler angetroffen wird, wird in jedem Fall ein mehrstufiges Verfahren durchgeführt, das als Datenrückwiedergewinnungsverfahren bezeichnet wird. Wenn die Schritte des Datenrückwiedergewinnungsverfahrens (DRP, Data Recovery Procedure) den Lesefehler nicht korrigieren können, wird der Lesefehler als harter Fehler bezeichnet.
Harte Fehler bedeuten, daß die Daten verloren sind. Sobald die Daten aus einem bestimmten Teil der Platte, zum Beispiel einem Sektor, mit einer hohen DRP-Zahl gelesen (d.h. wenn viele DRP-Schritte erforderlich sind, bevor die Daten gelesen werden können) oder völlig verlorengegangen sind, wird dieser Speicherbereich einem anderen magnetisierbaren Reservebereich auf dem Plattenlaufwerk neu zugewiesen. Während der Neuzuweisung können Fehler behoben werden. Andere harte Fehler können letztlich erst dann behebbar sein, wenn das Plattenlaufwerk ins Werk zurückgeschickt wird. Dieses Verfahren ist für die Menschen oder das System, die das Plattenlaufwerk benötigen, zeitaufwendig und für den Hersteller des Plattenlaufwerks auch teuer. Daher wird ein Plattenlaufwerk in der Regel nur in seltenen Fällen zur Behebung von Fehlern ans Werk zurückgeschickt, wenn nämlich große Mengen wichtiger Daten verlorengegangen sind.
Da Lesefehler unerwünscht sind, besteht immer ein Bedarf an Schritten, Verfahren oder Geräten, die die Fähigkeit einer Plattenspeichervorrichtung verbessern, Lesefehler zu beheben und nicht zu harten Fehlern werden zu lassen. Jede Verbesserung in der Fähigkeit, Lesefehler zu beheben, bedeutet, daß die Häufigkeit harter Fehler sinkt, und dies wiederum minimiert die Datenverluste, die Unannehmlichkeiten für die Kunden, die das Plattenlaufwerk benötigen, und die teure Datenrückgewinnung im Werk.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Schritte unternommen, um Daten mit Hilfe von Datenrückgewinnungsverfahren zurückzugewinnen. Die US- Patentschrift Nr. 4.821.125 von Christensen et al. beschreibt ein Datenrückgewinnungsverfahren in Spalte 8, Zeile 32 ff. Das Datenrückgewinnungsverfahren ist auch in Fig. 6 dieser Patentschrift in Form eines Flußdiagramms abgebildet. Im Grunde geht es in der Patentschrift von Christensen et al. darum, daß der Teil der Platte, der den Fehler enthält, mehrmals neu gelesen wird, dann eine Kanaleigenschaft verändert wird und dann wieder der Plattenteil mehrmals neu gelesen wird, um die fehlerhaften Daten zurückzugewinnen. Zuerst wird die Platte ohne Fehlerkorrekturcode gelesen. Danach werden bestimmte Kanaleigenschaften verändert. Der Plattenteil wird mit Fehlerkorrekturcode neu gelesen, dann wird der Kopf von der Spur aus sowohl einwärts als auch auswärts versetzt, dann wird nach dem Verändern des variablen Erkennungsparameters Delta-V wieder versucht, neu zu lesen, und dann wird bei einem erneuten Lesen ein zweiter Fehlererkennungscode verwendet. Die Patentschrift von Christensen et al. beschreibt ein bestimmtes Fehlerbehebungsverfahren und den spezifischen Schritt des Veränderns der Variable Delta-V zum Beheben von Fehlern.
Es gibt viele verschiedene Fehlerbehebungsverfahren, die durch alle möglichen Schritte außer den in der Patentschrift von Christensen et al. beschriebenen gekennzeichnet sind. Ein anderer Schritt, der in der Datenrückgewinnung bekannt ist, ist unter anderem das elektronische Verändern des Zeitfensters, das zur Erkennung der Übergänge verwendet wird. Das Zeitfenster kann von seiner Mittelposition aus vorwärts oder rückwärts verschoben werden, damit Übergänge erkannt werden, die etwas früher oder später in dem Fenster auftreten, als sie eigentlich sollen.
Ein weiteres Datenrückgewinnungsverfahren zur Behebung von Lesefehlern ist in der US-Patentschrift Nr. 4.516.165 von Cunningham et al. mit dem Titel "Error Recovery Procedure Using Selective Erasure" beschrieben. Die Patentschrift von Cunningham et al. beschreibt das Lesen und Speichern der Daten auf den zwei Nachbarspuren zu beiden Seiten der Spur, die den Fehler enthält. Die Nachbarspuren werden dann gelöscht, und die Spur mit dem Fehler wird erneut gelesen, um den Fehler zu beheben. Dieses Verfahren erlaubt die Rückgewinnung der Daten aus einer Spur, die ständig Fehler aufweist, weil die Spur entweder von Nachbarspuren verdeckt war, weil ein Teil der betreffenden Spur aufgrund einer falschen Passung der Spuren überschrieben wurde, oder die Daten auf den Nachbarspuren aufeinander abgestimmt und von solcher Frequenz waren, daß die seitlichen Rückübertragungsamplituden zu groß waren.
Die obengenannten Verfahren zur Datenrückgewinnung sind für bestimmte Anwendungen nützlich. Wie bereits erwähnt, besteht ständig ein Bedarf an Schritten oder Geräten, die die Fähigkeit des Plattenlaufwerks oder der Magnetspeichereinheit zur Rückgewinnung von Daten auf schwer lesbaren Spuren oder Sektoren verbessern.
EPA 339874, auf dem die Präambel zu Anspruch 1 beruht, beschreibt ein Datenrückgewinnungsverfahren und ein entsprechendes System, in dem ein Dünnfilmkopf durch folgende Schritte konditioniert wird: (i) Veranlassen des Kopfes zur Durchführung einer ersten Operation (z.B. einer Leseoperation); (ii) Feststellen, ob die erste Operation akzeptabel durchgeführt wurde, und (iii) wenn nicht, Veranlassen des Kopfes zur Durchführung einer zweiten Operation (z.B. einer Schreiboperation), die die Wahrscheinlichkeit erhöhen kann, daß der Kopf die erste Operation akzeptabel durchführen kann. Dieses Dokument verwendet die zweite (Schreib-) Operation zum Neukonfigurieren der Domänenkonfiguration. Wie in EPA 357889 beschrieben, ist es auch möglich, die Domänenkonfiguration durch Anlegen eines Wechselstroms an den Kopf zu ändern.
Das System von EPA 339874 leidet unter dem Nachteil, daß die Notwendigkeit zum Bewegen des Magnetkopfes von der Fehlerposition zu der Schreibposition relativ zeitaufwendig sein kann.
Daher stellt die Erfindung ein Datenrückgewinnungsverfahren für den Einsatz in einer Magnetdatenspeichervorrichtung bereit, bei der die Daten auf einer Magnetplatte gespeichert werden, wobei die Platte mehrere Spuren mit jeweils mehreren Sektoren zum Aufzeichnen von Daten aufweist und die Magnetdatenspeichervorrichtung einen Magnetmeßwandler zum Lesen von Daten von der und zum Schreiben von Daten auf die Platte aufweist, wobei das Datenrückgewinnungsverfahren aus folgenden Schritten besteht:
(a) Erkennen eines Lesefehlers während des Versuchs, Daten von einer ersten Stelle auf der Plattenoberfläche zu lesen;
(b) Positionieren des Magnetmeßwandlers über einer zweiten Stelle auf der Plattenoberf läche, bei der es sich um eine reservierte Stelle handelt;
(c) Ändern des magnetischen Zustands des Meßwandlers durch Schreiben von Daten an die reservierte Stelle auf der Plattenoberfläche mit dem Magnetmeßwandler;
(d) Positionieren des Magnetmeßwertwandlers über der ersten Stelle auf der Plattenoberfläche, an der der Lesefehler erkannt wurde; und
(e) erneutes Lesen der Daten von der ersten Stelle auf der Plattenoberfläche mit dem Magnetmeßwandler;
und dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die reservierte Stelle auf derselben Datenspur befindet wie die erste Stelle auf der Plattenoberfläche, an der der Lesefehler erkannt wurde.
Der Magnetzustand des Meßwandlers wird durch das Schreiben auf die Platte geändert. Es ist eindeutig notwendig, das Überschreiben von Daten oder anderen Informationen zu vermeiden, die für den Betrieb der Speichervorrichtung benötigt werden. Eine Möglichkeit hierzu ist, den Maßwandler über einem Teil der Plattenoberfläche zu positionieren, auf dem Daten aufgezeichnet sind, die Daten von dort zu lesen und die gelesenen Daten dann wieder mit dem magnetischen Meßwandler auf denselben Oberflächenteil zurückzuschreiben, so daß sich der Zustand des Meßwandlers ändert und gleichzeitig die Daten auf der Platte unangetastet bleiben. Eine andere Möglichkeit ist, den Meßwandler über einer reservierten Stelle auf der Plattenoberfläche zu positionieren und Daten mit dem Meßwandler auf die reservierte Stelle zu schreiben. Eine geeignete reservierte Stelle wäre ein Bereich, der zur Durchführung diagnostischer Tests verwendet wird, zum Beispiel zum Testen der Schreibschaltungen des Maßwandlers, von als fehlerhaft erkannten Bereichen der Platte (d.h. von Bereichen, die nicht zur Speicherung von Daten verwendet werden, weil die Daten auf ihnen nicht richtig gelesen werden können,) oder von Ersatzregionen auf der Platte, die nicht zur Datenspeicherung verwendet werden (solche Regionen werden bereitgestellt, um andere Regionen zu ersetzen, die sich als fehlerhaft erweisen). Die reservierte Stelle befindet sich auf derselben Datenspur wie der Sektor mit dem Lesefehler. Dadurch ist das Datenrückgewinnungsverfahren der Erfindung ußerst schnell, denn große Verzögerungen entstehen dann, wenn der Meßwandler auf eine andere Spur zugreifen muß. Der Einsatz des bereits erwähnten Seitenlösch-Datenrückgewinnungsverfahrens etwa erfordert in der Regel Zugriffe auf drei oder vier andere Spuren. Daher wird das Datenrückgewinnungsverfahren der Erindung wesentlich schneller ausgeführt als das Seitenlösch- Datenrückgewinnungsverfahren.
Im allgemeinen werden das Datenrückgewinnungsverfahren der Erfindung ebenso wie andere, etwa das Seitenlösch- Datenrückgewinnungsverfahren, in ein mehrstufiges Datenrückgewinnungsverfahren (DRP, Data Recovery Procedure) integriert. Andere typische Stufen sind das erneute Lesen der Daten mit leicht versetztem Meßwandler oder veränderter zeitlicher Synchronisierung. Im allgemeinen werden die Stufen des DRP so angeordnet, daß die schnellsten zuerst kommen, so daß der Fehler möglichst schnell behoben werden kann. Die Schritte der einzelnen Stufen können wiederholt werden, bis entweder der Fehler behoben ist oder eine vorbestimmte Höchstzahl von Wiederholungen erreicht ist, bevor mit der nächsten Stufe fortgefahren wird.
Es ist auch möglich, den Magnetzustand des Meßwandlers zu ändern, ohne auf die Platte zu schreiben. So kann in einer Speichervorrichtung, in der der Magnetmeßwandler eine typische induktive Lese/Schreib-Spule ist, der Zustand des Meßwandlers geändert werden, indem ein Strom durch die Spule geleitet wird, der nicht auf die Platte schreibt, weil der Strom entweder zu gering oder zu hochfrequent ist. Wenn dagegen der Meßwandler ein Magnetoresistenz-Streifen ist, dann läßt sich der Zustand des Meßwandlers durch Verändern der Vormagnetisierung dieses MR-Streifens ändern. Diese Verfahren haben den Vorteil, daß es nicht notwendig ist, den Meßwandler von der Spur zu bewegen, und lassen sich dadurch sehr schnell durchführen.
Die obigen Datenrückgewinnungsverfahren beruhen darauf, daß der Magnetzustands des Meßwandlers geändert und die Leseleistung dadurch verbessert wird. Zu beachten ist, daß diese Verfahren die Leseleistung zwar tatsächlich erhöhen, es jedoch nicht völlig gewiß ist, daß dies daran liegt, daß sie zu einer Änderung im Zustand des Meßwandlers führen. Es wird aber angenommen, daß dies der Fall ist. Der Magnetzustand des Maßwandlers kann auf Wunsch nicht nur im Rahmen eines Datenrückgewinnungsverfahrens geändert werden, sondern statt dessen auch in regelmäßigen Abständen oder wenn die Lesefehlerquote zu einem inakzeptablen Fehler wächst. Alle oben beschriebenen Verfahren lassen sich zur Änderung des Magnetzustands des Meßwandlers verwenden. Es kann erforderlich sein, den Meßwandlerzustand mehrmals zu ändern, bevor eine zufriedenstellende Leseleistung erreicht wird.
Der Einsatz des Verfahrens der Erfindung verbessert also die Fähigkeit eines Plattenlaufwerks zur Rückgewinnung von Daten, bei denen ein Fehler auftritt. In der Regel verwendet das Verfahren einen Teil der Plattenoberfläche, die nicht zur Speicherung von Informationen benutzt wird, mit anderen Worten also einen Bereich, der beschrieben werden kann, ohne daß der Verlust von Daten, Servomformationen oder sonstigen Informationen zu befürchten ist, die für den Betrieb des Plattenlaufwerks wichtig sind. Häufig sind in einem Plattenlaufwerk Reservesektoren vorhanden. Sie werden in der Regel zur Sicherheit für den Fall vorgesehen, daß ein oder mehrere Sektoren sich als magnetisch defekt erweisen. Im allgemeinen verfügt jeder Zylinder über eine Anzahl von Reservesektoren. Wenn sich im normalen Betrieb ein Sektor als defekt erweist, werden die Daten in den Reservesektor statt in den markierten Sektor geschrieben. Um Daten aus einem Sektor mit Lesefehler zurückzugewinnen, werden Daten auf einen Teil der Platte geschrieben, der frei von wichtigen Informationen ist, und dann wird der Sektor mit dem Fehler erneut gelesen. Durch das Schreiben auf einen unbenutzten Bereich der Platte mit demselben Kopf steigt die Leseleistung des Kopfes, wie gezeigt werden konnte, und man nimmt an, daß der Zustand des Kopfes geändert wird.
Die Instabilität des Kopfes gilt im Bereich der magnetischen Speicherung allgemein als Problem. Die Erfindung macht sich die Kopfinstabilität jedoch zunutze. Es wurden Daten gewonnen, die zeigen, daß die Lesefehlerquote eines Kopfes nach dem Schreiben mit dem Kopf bis zum 1000fachen schwanken kann. Wenn der Sektor, in dem Lesefehler auftreten, mit einem anderen Reset-Kopf-Lese-Zustand erneut gelesen wird, haben Daten, die vorher nicht gelesen werden konnten, statistisch eine verbesserte Chance, richtig gelesen zu werden.
Vorteilhafterweise hat sich herausgestellt, daß der Einsatz des Verfahrens der Erfindung die Quote der weichen Fehler um bis zu drei Größenordnungen verbessert, und auch die Quoten der harten Fehler haben sich verbessert. Die besseren Fehlerquoten verbessern auch den Dateidurchsatz. Außerdem erfordert das Verfahren der Erfindung keine zusätzliche Hardware und im Vergleich zu anderen Schritten in einem Datenrückgewinnungsverfahren auch sehr wenig zusätzliche Zeit. Das Verfahren der Erfindung kann auch Daten zurückgewinnen, bei denen die häufig verwendeten Einzelstoß- Fehlerkorrekturcodes dies nicht können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Platte und einen Aktuatorarm, der auf verschiedene Bereiche der Platte zugreift.
Fig. 2 ist eine Darstellung der Sektoren innerhalb einer Spur auf der Platte.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Plattenlaufwerks mit mehreren Platten.
Fig. 4 ist eine Darstellung der Sektororganisation auf einer Platte mit einer Lücke zwischen den Sektoren.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte in dem Verfahren zur Änderung des Kopfzustands darstellt, das in einem Datenrückgewinnungsverfahren gemäß der Erfindung verwendet wird.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte für ein Datenrückgewinnungsverfahren darstellt, das das in Fig. 5 gezeigte Verfahren zur Änderung des Kopfzustands umfaßt.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer Plattenlaufwerks- oder Magnetspeichervorrichtung 10 in Schnittperspektive. Die Magnetspeichervorrichtung umfaßt ein Gehäuse 12. An dem Gehäuse drehbar befestigt ist eine Platte 14, die über mehrere konzentrische Spuren 16 verfügt. In Fig. 2 ist zu sehen, daß jede der Spuren 16 eine Anzahl von Sektoren 18 umfaßt. Jeder der Sektoren enthält Daten in Form magnetisierter Teile der magnetischen Oberfläche der Platte 14. In Fig. 1 wiederum ist zu sehen, daß ebenfalls drehbar an dem Gehäuse 12 des Plattenlaufwerks 10 ein Aktuatorarm 20 befestigt ist. An dem Aktuatorarm 20 ist eine Baugruppe 22 befestigt, die einen Schieber 24 und einen Magnetmeßwandler 26 umfaßt. Der Aktuatorarm 20 wird gedreht, um den, Meßwandler 26 des Schiebers 24 über einer ausgewählten Spur 16 zu positionieren. Die ausgewählte Spur enthält den Sektor oder die Sektoren 18, in denen die gewünschten Informationen gespeichert sind.
Wie in Figur 3 zu sehen ist, kann eine Magnetspeichervorrichtung 10 mehrere Platten 14 aufweisen. Jeder Seite der Platte 14 ist ein Kopf oder Magnetmeßwandler 26 zugeordnet. Die Köpfe 26 sind mit einer Kammstruktur 28 verbunden, die alle Köpfe im Verhältnis zum Mittelpunkt der Platte an dieselbe Position einer bestimmten Platte schwenkt oder bewegt. Mit anderen Worten hat also die konzentrische Spur 16 einer Platte 14 bei einem bestimmten Radius eine Entsprechung bei demselben Radius auf einer anderen Platte.
Alle Spuren 16 auf der Platte 14 bei einem bestimmten Radius von der Mitte der Platte bilden das, was in der Regel aus Zylinder bezeichnet wird.
Für jeden Zylinder sind mehrere Sektoren 18 als Reservesektoren 18' ausgewiesen. Die Reservesektoren werden normalerweise für die Nutzung ausgewiesen, wenn sich einer oder mehrere der Sektoren 18 in einem Zylinder als magnetisch fehlerhaft erweisen. Die Reservesektoren dienen mit anderen Worten also als Sicherheit für die Sektoren 18, die normalerweise für die Speicherung von Daten ausgewiesen sind. Anstatt auf einen Sektor zu schreiben, auf dem weiche oder harte Fehler auftreten, werden die Daten auf einen Reservesektor 18' geschrieben, um die Integrität der Daten zu bewahren. In der Regel befinden sich alle Reservesektoren 18' für einen bestimmten Zylinder nur auf einer Seite einer Platte im Zylinder, obwohl verschiedene Plattenlaufwerkskonstruktionen die Reservesektoren physikalisch auch auf mehreren Seiten anlegen könnten.
Ein Reservebereich befindet sich auch am äußeren Durchmesser aller Platten 14. Dieser Reservebereich bietet Raum für Daten und Raum, der zur Durchführung der organisatorischen Funktionen des Plattenlaufwerks 10 benötigt wird. Der Reserveraum dient zum Speichern von Schnittstellendaten und zum Testen der Schreibfunktion für alle Magnetmeßwandler oder Köpfe 26 sowie anderer diagnostischer Funktionen und zur Speicherung von Dateiprozessorinformationen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun der Sektor 18 ausführlicher beschrieben. Anzumerken ist, daß es mehrere Möglichkeiten gibt, den Sektor 18 zu arrangieren, und daß es sich hier nur um ein bestimmtes Arrangement handelt. Der Sektor 18 beginnt mit einer Synchronisierungszone 32, die Informationen zur ordnungsgemäßen Synchronisierung des Datenkanals beim Lesen von Daten enthält. Der nächste Teil des Sektors 18 ist ein Sektoridentifikator (SID) 33, der den betreffenden Sektor identifiziert. Als nächstes folgt ein Datenteil 34, der die gespeicherten Daten enthält. Nach dem Datenteil 34 folgt ein Teil mit dem Fehlerkorrekturcode (ECC, Error Correction Code) 35. Der Fehlerkorrekturcode im Teil 35 dient zum Feststellen von Fehlern in den Daten beim Lesen. Der nächste Teil ist eine Lücke 36 zwischen den Sektoren. Die Lücke 36 zwischen den Sektoren ist ein Schreibrückgewinnungsfeld, das normalerweise zur Verhinderung des zufälligen Löschens von Daten dient, zu dem es durch das Abschalten des Kopfschreibstroms oder durch Toleranzen bei der Drehgeschwindigkeit kommen kann. Auf die Lücke 36 zwischen den Sektoren folgt die Synchronisierungszone für den nächsten Sektor.
Die Instabilität des Kopfes gilt im Bereich der Magnetspeicherung allgemein als Problem. Die Instabilität verändert die Wahrscheinlichkeit, daß Daten- oder Servosignale fehlerhaft gelesen werden. Diese Instabilität wurde in der Industrie allgemein als nachteilig empfunden, da der Kopf als minderwertig gilt, weil der Zustand des Kopfes nicht konstant ist und sich bei Schreib- und Leseoperationen verändern kann. Infolge dieser Instabilität des Kopfes wird die maximale Flächendichte, also die Zahl der gespeicherten Datenbits pro Quadratzoll Plattenflache, in der Designphase allgemein abgesenkt, so daß die Quote der weichen Fehler in der endgültigen Version des Plattenlaufwerks innerhalb akzeptabler Grenzen liegt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 wird nun die grundlegende Funktionsweise und die Erkennung eines Fehlers auf einem Sektor 18 erörtert. Der Aktuatorarm 20 wird über einer Spur mit dem gewünschten Sektor bzw. den Sektoren 18 bewegt, auf denen sich die gewünschten Daten befinden. Der Magnetmeßwandler oder Kopf 26 wird über die Spur fliegen gelassen und liest die verschiedenen Sektoren 18. Während der Leseoperation wird einer der Sektoren 18 als fehlerhaft erkannt. Der Einsatz des Fehlerkorrekturcodes in Teil 35 des Sektors 18 zeigt einen Lesefehler im Sektor 18 an.
Die Erkennung eines Lesefehlers löst die Durchführung eines Fehlerbehebungsverfahrens aus, wie es etwa in Fig. 6 dargestellt ist. Das Datenrückgewinnungsverfahren wird durchgeführt, um diese Fehler zu korrigieren und zu verhindern, daß sie zu harten Fehlern werden, d.h. zu Fehlern, die innerhalb des Plattenlaufwerks 10 nicht behebbar sind. Anzumerken ist, daß ein Fehlerbehebungsverfahren, wie es in Fig. 6 gezeigt wird, ein Verfahren mit mehreren Schritten ist, das so lange fortgesetzt wird, bis der Fehler korrigiert und das Verfahren beendet ist oder bis die gesamte Verfahrensroutine zur Identifizierung eines harten, nicht behebbaren Fehlers abgeschlossen ist. Die ersten Schritte in einem Fehlerbehebungsverfahrens sind in der Regel diejenigen, die sich am schnellsten oder effektivsten implementieren lassen. Nach und nach wird die Implementierung der Schritte dann immer zeitaufwendiger. Ein Block von Schritten des Fehlerbehebungsverfahrens kann mehrmals wiederholt werden, bevor der Fehler als harter Fehler bezeichnet wird, der innerhalb des Plattenlaufwerks 10 nicht behebbar ist.
Nachdem ein Fehler mit Hilfe des Fehlerkorrekturcodes im Teil 35 erkannt wurde, wird der Sektor 18, wie in Figur 6 dargestellt, mehrfach ohne den Fehlerkorrekturcode neu gelesen. Dies ist durch Schritt 42 dargestellt. Konnten die Daten damit nicht zurückgewonnen werden, wird der Kopf um eine bestimmte Entfernung nach außen versetzt und der Sektor neu gelesen, wie in Schritt 43 dargestellt. Im nächsten Schritt 44 wird der Kopf um eine bestimmte Entfernung nach innen versetzt und der Sektor neu gelesen. Im nächsten Schritt 46 wird der Kopf zurückgesetzt und der Sektor 18 neu gelesen. Dieser Schritt 46 ist die Grundlage für diese Anwendung und wird im folgenden Absatz genau beschrieben. Im nächsten Schritt 48 wird der Fehlerkorrekturcode eingesetzt und der Sektor erneut gelesen. Bei den nächsten zwei Schritten 50 und 52 geht es um das Justieren der Frequenz, mit der die Spannung in einem erkannten Impuls sich ändern muß, bevor der Impuls als gültiger Impuls anerkannt wird. In Schritt 54 wird dann ein Spurversatz ähnlich wie in Schritt 43 und 44 erprobt. Im letzten in Fig. 6 dargestellten Schritt 56 wird der Sektor 18 erneut gelesen, nachdem das Fenster, in das ein Übergang fallen soll, vor- und zurückverlagert wurde. Dies ist in Fig. 6 als Datenabtastschritt 56 dargestellt. Anzumerken ist, daß die Schritte mehrfach wiederholt werden können, um die Daten zurückzugewinnen, bevor der Fehler als harter Fehler bezeichnet wird. Andere Datenrückgewinnungsverfahren können andere Schritte verwenden oder die Schritte in eine andere Reihenfolge stellen als in dem Datenrückgewinnungsverfahren in Fig. 6 dargestellt.
Bezug nehmend auf Fig. 5 wird nun der Schritt des Zurücksetzens des Kopfes näher beschrieben, der in Fig. 6 als Schritt 46 dargestellt ist. Der Kopf wird über einem Reservebereich positioniert, wie in Schritt 62 dargestellt. Der Reservebereich kann einer von mehreren Bereichen sein, in denen sich keine Daten oder Servomformationen oder Informationen, die für den Betrieb der Platte wichtig sind, befinden. Der Reservebereich liegt nicht unbedingt an einer bestimmten Stelle im Verhältnis zu den anderen Sektoren 18. Wie in Schritt 64 von Fig. 5 dargestellt, wird nun eine Schreiboperation durchgeführt, bei der sich der Kopf 26 über dem Reservebereich befindet. Sobald der Kopf in einer Schreiboperation verwendet wurde, ist erwiesen, daß die Leseleistung des Kopfes verändert ist. Die Änderung des Kopfzustands kann die Leseleistung des Kopfes 26 verbessern. Der nächste Schritt besteht in der Positionierung des Kopfes über dem Sektor mit dem Lesefehler, wie durch die Verweisnummer 66 dargestellt. Schließlich wird der Sektor 18 mit dem zurückgesetzten Kopf erneut gelesen, um den Sektor 18 richtig zu lesen.
Es gibt verschiedene Ausführungsbeispiele des Schrittes des Zurücksetzens des Kopfes, der in Fig. 6 als Schritt 46 dargestellt ist und den Fig. 5 zum Gegenstand hat. Der Unterschied in den Ausführungsbeispielen besteht darin, wo der Reservebereich zu finden ist.
Ein erstes Ausführungsbeispiel bewegt den Kopf 26 zu dem Reservebereich, der sich am äußeren Durchmesser der Platte 14 befindet. Der Reservebereich ist für organisatorische Funktionen des Plattenlaufwerks 10 bestimmt, wie etwa für das Testen des Schreibschaltkreises und verschiedene andere Diagnosefunktionen. Wenn der Kopf 26 von der Spur 16 aus bewegt wird, auf der sich der Sektor 18 mit dem Lesefehler befindet, muß der Aktuatorarm 20 den Kopf 26 bewegen. Vor der Leseoperation zum Zurücksetzen des Kopfes bewegt der Aktuatorarm 20 den Kopf 26 zu dem Reservebereich und dann wieder zurück zu dem Sektor 18 mit dem Lesefehler. Der Sektor mit dem Lesefehler wird dann erneut gelesen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist dem ersten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich. In diesem Ausführungsbeispiel dienen die Reservesektoren, die als Ersatz beim Auftreten eines defekten Sektors bereitgestellt werden, als Reservebereich für die Kopfzustandsänderung des Kopfes 26. In der Regel stehen pro Zylinder mehrere Reservesektoren bereit. Die physikalische Anordnung dieser Reservesektoren hängt vom jeweiligen Dateidesign ab. So plazieren zum Beispiel viele Dateien alle Reservesektoren für einen Zylinder auf einer Seite. In diesem Fall kann der Schritt der Kopfzustandsänderung nur für Lesefehler verwendet werden, die auf der Seite mit den Reservesektoren auftreten, da der betreffende Kopf, der den Sektor mit dem Lesefehler liest, derjenige ist, der geschrieben werden muß.
Ein anderes Design für die Anordnung der Reservesektoren würde dieses Ausführungsbeispiel effektiver machen. So kann etwa die Datei so gestaltet werden, daß sich die Reservesektoren für jeden Zylinder auf beiden Seiten innerhalb des Zylinders befinden. In dem Fall enthält jede Spur einen Reservesektor, der genutzt werden kann, aber nicht muß. Wird er nicht genutzt, erfordert der Schritt des Zurücksetzens keine Bewegung des Aktuatorarms 20. Der Kopf kann in dem Reservebereich auf der betreffenden Spur 16 zurückgesetzt werden, in der der Sektor 18 mit dem Lesefehler liegt. Eine Umdrehung sorgt dafür, daß der Kopf über den Reservebereich fährt. Wenn bei diesem Design der Reserverbereich auf der Spur genutzt wird, muß der Aktuatorarm 20 den Kopf nur auf eine Nachbarspur bewegen, um beim Zurücksetzen des Kopfes deren Reservebereich zu verwenden. Andere Designs der physischen Anordnung der Reservebereiche können ebenfalls verwendet werden und führen zu anderen Schemata. Wenn ein defekter Sektor innerhalb der Spur 16 aufgetreten ist, auf der sich der Sektor mit dem Lesefehler befindet, kann darüber hinaus auch der defekte Sektor als Reserverbereich verwendet werden.
Ein drittes Ausführungsbeispiel könnte darin bestehen, bei der Änderung des Kopfzustands die Lücke 36 zwischen den Sektoren als Reservebereich zu nutzen. Nach der Erkennung eines Fehlers schreibt dann der Kopf erneut in eine der Lücken 36 zwischen den Sektoren, bevor er den Sektor 18 mit dem Lesefehler erneut liest. Der Vorteil bei diesem Ausführungsbeispiel liegt darin, daß zum Ändern des Kopfzustandes kein Zugriff auf einen Reserverbereich auf einer anderen Spur notwendig ist. Dies minimiert jegliche Auswirkungen auf den Dateidurchsatz, da der Schritt keinen größeren Zeitverlust mit sich bringt als ein normales Neulesen.
Anzumerken ist, daß der Reservebereich jeder Bereich auf der Oberfläche der Platte sein kann, die frei von Daten oder anderen zum Betrieb der Platte notwendigen Informationen ist. Er kann auch Teil der Spur sein, die bei manchen Designs für diesen Zweck reserviert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel könnte darin bestehen, einen Datensektor zum Ändern des Kopfzustands zu verwenden. Anstatt einen Reservebereich zu verwenden, um darauf zu schreiben, kann ein Datensektor verwendet werden. In einem Durchgang kann ein Datensektor gelesen werden. Die dabei gewonnenen Daten können dann in denselben Sektor zurückgeschrieben werden. Ein Sektor, der gelesen und wieder beschrieben wird, befindet sich auf derselben Spur wie der Sektor mit dem Lesefehler. Vorzugsweise befindet sich der Sektor, der gelesen und wieder beschrieben wird, in der Nähe des Sektors mit dem Lesefehler.
Anzumerken ist auch, daß dieselben Verfahren auch in einer Magnetspeichervorrichtung verwendet werden können, die mit nichtkonzentrischen Spuren arbeitet. So könnte das Schreiben in Reservebereiche oder in eine Datenspur auch bei einer Vorrichtung mit einer spiralförmigen Spur zum Einsatz kommen.
Weiter ist zu bedenken, daß das Verfahren zur Durchführung einer Kopfzustandsrnderung nicht nur dann ausgelöst werden kann, wenn in einem Sektor ein Lesefehler erkannt wurde. Ebenso kann eine Kopfzustandsänderung zum Beispiel ausgelöst werden, wenn festgestellt wird, daß sich ein Indikator für die Quote der weichen Fehler des Kopfes geändert hat. Dies könnte mit einer Amplituden oder Auflösungsmessung erreicht werden. Die Kopfzustandsänderung würde den Indikator dann in den normalen Betriebsbereich zurückbringen. Ein weiteres Verfahren könnte darin bestehen, eine Kopfzustandsänderung in regelmäßigen Abständen durchzuführen.
Anzumerken ist ferner, daß es möglich sein kann, eine Kopfzustandsänderung durchzuführen, indem der Kopf mit einem geringen oder hochfrequenten Strom erregt wird, der die bestehenden Daten nicht überschreibt oder auf sonstige Weise stört. Dies könnte potentiell ohne Zugriff auf einen Reservebereich erfolgen.
Außerdem kann es bei Köpfen eines bestimmten Typs (Magnetoresistenz-Kopf, MR-Kopf) möglich sein, eine Kopf zustandsänderung durchzuführen, ohne den Kopf über einen Reservebereich fahren zu lassen oder einen Sektor zu lesen und dann wieder zu beschreiben.
Dazu könnte die Vormagnetisierung des MR-Streifens auf ähnliche Weise geändert werden, um den Rückübertragungszustand des MR-Streifens zu ändern. Bei MR- Kopfdesigns mit dem MR-Streifen innerhalb oder in großer Nähe zu dem Schreibspalt des Kopfes kann der Lesezustand des MR- Streifens geändert werden, indem in einem der bereits beschriebenen Verfahren die Schreibspule unter Strom gesetzt wird.
Der Prozeß der Kopfzustandsänderung 46 hat viele Vorteile. Der Prozeß nimmt im Vergleich zu anderen Schritten in einem Fehlerkorrekturverfahren, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, sehr wenig Zeit in Anspruch. Das Zurücksetzen des Kopfes kostet weniger Zeit als das Ausführen des Fehlerkorrekturcodes. Auch kann der Prozeß die Quote der weichen Lesefehler senken, und zwar um das Zehn- bis Tausendfache bei bestimmten Kopfen. Die verbesserte Fehlerquote hat zusätzliche Vorteile, da die maximale Flächendichte nicht so stark herabgesetzt werden muß, um eine akzeptable Quote für weiche Fehler zu bekommen. Darüber hinaus vergrößert die Verbesserung der Quote für weiche Fehler auch die Spannen im Dateibetrieb zum Schutz der Datenintegrität der Dateien.

Claims

1. Ein Datenrückgewinnungsverfahren für den Einsatz in einer Magnetdatenspeichervorrichtung (10), bei der die Daten auf einer Magnetplatte (14) gespeichert werden, wobei die Platte mehrere Spuren (16) mit jeweils mehreren Sektoren (18) zum Aufzeichnen von Daten aufweist und die Magnetdatenspeichervorrichtung einen Magnetmeßwandler (26) zum Lesen von Daten von der und zum Schreiben von Daten auf die Platte aufweist, wobei das Datenrückgewinnungsverfahren aus folgenden Schritten besteht:

(a) Erkennen eines Lesefehlers während des Versuchs, Daten von einer ersten Stelle auf der Plattenoberfläche zu lesen;

(b) Positionieren (62) des Magnetmeßwandlers (26) über einer zweiten Stelle auf der Plattenoberfläche, bei der es sich um eine reservierte Stelle handelt;

(c) Ändern des magnetischen Zustands des Meßwandlers durch Schreiben (64) von Daten an die reservierte Stelle auf der Plattenoberfläche mit dem Magnetmeßwandler;

(d) Positionieren (66) des Magnetmeßwertwandlers über der ersten Stelle auf der Plattenoberfläche, an der der Lesefehler erkannt wurde; und

(e) erneutes Lesen (68) der Daten von der ersten Stelle auf der Plattenoberfläche mit dem Magnetmeßwandler;

und dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die reservierte Stelle auf derselben Datenspur (16) befindet wie die erste Stelle auf der Plattenoberfläche, an der der Lesefehler erkannt wurde.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Änderns des magnetischen Zustands des Meßwandlers aus folgenden Schritten besteht:

Lesen von Daten von der zweiten Stelle; und

Zurückschreiben der Daten, die von der zweiten Stelle gelesen wurden, auf die zweite Stelle mit dem Magnetmeßwandler.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Plattenoberfläche einen oder mehrere Reservesektoren (18') für den Fall aufweist, daß ein Sektor auf der Platte sich als unfähig erweist, Daten ohne Lesefehler zu speichern, und bei dem die reservierte Stelle einen oder mehrere Reservesektoren umfaßt.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die reservierte Stelle einen oder mehrere fehlerhafte Sektoren umfaßt, die sich als unfähig erwiesen haben, Daten ohne Lesefehler zu speichern.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder der Sektoren zum Schutz gegen versehentliches Überschreiben eine Lücke (36) zwischen den Sektoren umfaßt und bei dem die reservierte Stelle eine oder mehrere Lücken zwischen den Sektoren umfaßt.

6. Ein Datenrückgewinnungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Schritte (a) bis (e) wiederholt werden, bis

an der ersten Stelle auf der Plattenoberfläche kein Lesefehler mehr erkannt wird oder, wenn dies früher der Fall ist,

die Schritte (a) bis (e) eine vorbestimmte Höchstzahl von Malen wiederholt wurden.