DE69800831T2

DE69800831T2 - Verfahren und gerät zur aufzeichnung einer taktspur auf einem aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69800831T2
Application number: DE69800831T
Authority: DE
Inventors: William Leonard
Original assignee: Xyratex Technology Ltd
Current assignee: Seagate Systems UK Ltd
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: MY117460A; EP0950245B1; EP0950245A1; US6172830B1; WO1998031015A1; JP2001508219A; DE69800831D1; GB9700117D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schreiben einer Taktspur auf ein Speichermedium.
Informationen für Systeme, wie Datenverarbeitungssysteme, werden normalerweise auf Speichermedien gespeichert. Besondere Verwendung finden Speicherscheiben, wie Magnetscheiben, optomagnetische Scheiben und dergleichen. Eine Art von Magnetscheibe ist eine sogenannte "Festplatten-Anordnung", welche normalerweise dazu vorgesehen ist, daß sie permanent in einem Datenverarbeitungssystem befestigt ist. Die Hard-Disk-Anordnung beinhaltet das Magnetscheibenmedium selbst und den/die zugehörigen Lese- und Schreibkopf oder -köpfe, welche Daten auf die Scheibe schreiben und Daten von der Scheibe lesen. Eine weitere Art von Magnetscheibe ist eine, die als "entfernbare Medien" bekannt ist, welche normalerweise aus einem Magnetscheibenmedium in einer Plastikschutzhülle besteht, welche zum Übertragen von Daten zwischen Datenverarbeitungssystemen durch physische Übertragung der Scheibe selbst von einer Maschine zu einer anderen verwendet werden kann.
Bei der Herstellung von Speichermedien, wie Festplattenlaufwerken, wird eine Festplattenanordnung, bestehend aus dem Kopf/den Köpfen, der Scheibe oder den Scheiben, Motor und Armelektronik in einer Hauptstation, bekannt als Servo-Schreiber, angebracht. Der Servo-Schreiber schreibt ein Muster von Magnetinformationen (das "Servospurmuster") auf die Scheibe. Das Servospurmuster wird zur Hauptreferenz, welche von dem Scheibenlaufwerk während des normalen Betriebs verwendet wird, um die Spuren und Sektoren auf der Scheibe zur Datenspeicherung und -wiedergewinnung zu lokalisieren.
Um die Servospur auf die richtigen Positionen auf der Scheibe während der Herstellung der Scheibe schreiben zu können, ist es erforderlich, eine (normalerweise vorübergehende) Taktspur auf die Scheibe zu schreiben, welche als Zeitreferenz während des Schreibens des Servomusters dient. Herkömmlicherweise wird ein separater Taktkopf verwendet, um die Taktspur auf die Scheibe zu schreiben. Die Verwendung eines reservierten Taktspur-Schreibkopfes ist aber ein teurer Zusatz im Herstellungsverfahren.
Die US-A-5485322 offenbart ein Verfahren und ein System zum Schreiben einer Taktspur auf ein Speichermedium mittels eines internen Aufzeichnungskopfes eines Festplattenlaufwerks. Ein Zeitmuster wird auf dem Speichermedium mit dem internen Aufzeichnungskopf erzeugt und ein radialer Positionierwert, welcher beim radialen Positionieren des internen Aufzeichnungskopfes verwendet wird, wird bestimmt. Das Servomuster wird an den von dem erzeugten Zeitmuster und radialen Positionierwert bestimmten Stellen geschrieben. Bei diesem bekannten System wird tatsächlich das Taktmuster iterativ über die Scheibe geschrieben. Es besteht jedoch das Problem, daß dieses Verfahren Phasenunterschiede in einem Taktmuster zwischen entsprechenden Spuren auf der Scheibe einbringen kann. Da eine Scheibe oft viele tausend Taktspuren quer über die Scheibe erfordert, können selbst sehr kleine Phasenfehler in der Taktspur insgesamt sehr groß werden.
Die US-A-5448429 offenbart ein weiteres Beispiel eines Systems zum Schreiben von Taktspuren quer über eine Scheibe, bei welcher ein geschriebenes Taktsignal gelesen wird, um eine Referenz zum Schreiben des Taktsignals auf eine nachfolgende Spur bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schreiben von Taktdaten auf ein Speichermedium vorgesehen, mit Spuren, auf welchen Daten gespeichert werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(A) Schreiben von Taktdaten auf eine vorliegende Spur auf dem Speichermedium;
(B) Lesen der genannten geschriebenen Taktdaten von der genannten vorliegenden Spur;
(C) Erzeugen von Taktdaten für eine nachfolgende Spur auf dem Speichermedium aus den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten;
(D) Vergleichen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur mit einem Referenz-Zeitgebersignal und Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur entsprechend dem Vergleich; und
(E) Schreiben der phasenangepassten Taktdaten für die nachfolgende Spur auf die nachfolgende Spur.
Die Verwendung des Referenzzeitsignals bedeutet, daß Phasenfehler, die z. B. durch Variationen der Phase aufgrund unterschiedlicher Ursachen (Ausbreitungsverzögerungen in der Schreibschaltung, Magnetwirkungen des Schreibens der Übergänge auf die Scheibe und Lesen der Übergänge von der Scheibe innerhalb des Magnetkopfes und dem Lesekanal und der Decodierschaltung) erheblich reduziert werden können und für praktische Zwecke im wesentlichen eliminiert werden. Es ist nicht erforderlich, einen reservierten Taktkopf/Schreibkopf bereitzustellen, wie er bei einigen bekannten Systemen erforderlich ist.
Die folgende Spur kann die der vorliegenden Spur direkt folgende sein.
Die Schritte (B) bis (E) können quer über die Spuren auf dem Speichermedium wiederholt werden, wobei die Taktdaten, die von einer bestimmten Spur in Schritt (B) gelesen wurden, die Taktdaten sind, die in einem Schritt (E) für diese Spur geschrieben wurden. Somit werden die Taktdaten für eine Spur von den phasenkorrigierten Taktdaten erzeugt, welche auf einer vorherigen Spur gelesen wurden, wobei die Phasenanpassung entsprechend des Referenzzeitsignals erfolgt.
Die Schritte (B) bis (E) können für jede Spur auf dem Speichermedium wiederholt werden. Alternativ dazu muß die Phasenanpassung möglicherweise nur für einige der Spuren ausgeführt werden, wie beispielsweise jede zweite oder jede dritte Spur.
Bei dem Vergleichsschritt (D) mag die Phase der erzeugten Taktdaten, die auf die folgende Spur geschrieben werden sollen, um einen Betrag justiert werden, welcher die Phasenanpassung, die für die auf die vorliegende Spur geschriebenen Taktdaten verwendet wird, die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, erzeugt von den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten und die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von einer vorherigen Spur gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, berücksichtigt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Vergleichsschritt (D) die Phase der erzeugten Taktdaten, die bei der folgenden Spur n + 1 geschrieben werden sollen, um einen Betrag T(n), im wesentlichen gleich (T(n - 1) - 2Terror(n) + Terror(n - 1)) angepasst, wobei T(n - 1) die Phasenanpassung ist, die für die auf die vorliegende Spur n zu schreibenden Taktdaten verwendet wird, Terror(n) die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von der vorliegenden Spur n gelesenen Taktdaten erzeugt werden, und Terror (n - 1) die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten ist, welche von den Taktdaten erzeugt werden, welche von der vorherigen Spur n - 1 gelesen werden.
Die genannte vorherige Spur kann die Spur sein, die der vorliegenden Spur unmittelbar vorausgeht.
Das Speichermedium kann eine Scheibe sein.
Die Scheibe kann eine magnetische Scheibe sein.
Die Scheibe kann mit einem Motor zum Rotieren der Scheibe gekoppelt sein. In geeigneter Weise kann das Zeitreferenzsignal aus der Rückwärts-EMK (Rückwärts- Elektromotorische Kraft) des rotierenden Motors erhalten werden.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Zeitreferenzsignal von einem Meßfühler erhalten werden, welcher eine Bewegung an dem Meßfühler eines Index oder von Indices an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks vorbei detektiert, welches eine Scheibe als Speichermedium während der Rotation der Scheibe beinhaltet. Der Index mag eine optisch detektierbare Marke an der Scheibe und der Meßfühler ein optischer Sensor sein.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Meßfühler ein berührungsloser induktiver Meßfühler sein, welcher eine Bewegung von Merkmalen an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks an ihm vorbei detektiert. Solche Merkmale können Schrauben an der Nabe, die dem rotierenden Teil des Scheibenlaufwerks zugeordnet ist, sein. Ein geeigneter berührungsloser induktiver Meßfühler ist ein Hall-Effekt-Meßfühler.
Das tatsächlich verwendete Zeitreferenzsignal kann ein statistischer Mittelwert in dem Zeitbereich einer Mehrzahl solcher Zeitreferenzsignale sein. Dadurch wird das möglicherweise auftretende Problem der Variationen des Zeitreferenzsignals reduziert. Der Mittelwert kann über mehrere Taktspur-Kopierzyklen genommen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schreiben von Taktdaten auf ein Speichermedium mit Spuren vorgesehen, auf welchen Daten gespeichert werden, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Schreibeinrichtung zum Schreiben von Taktdaten auf eine vorliegende Spur auf einem Speichermedium;
eine Leseeinrichtung zum Lesen der geschriebenen Taktdaten von der vorliegenden Spur;
eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Taktdaten für eine nachfolgende Spur auf dem Speichermedium aus den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten;
eine Vergleichs- und Anpassungseinrichtung zum Vergleichen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur mit einem Referenzzeitgebersignal, und zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur entsprechend des Vergleichs; und
eine Einrichtung zum Schreiben der phasenangepassten Taktdaten für die nachfolgende Spur auf die nachfolgende Spur.
Die Vergleichs- und Anpassungseinrichtungen können eine Einrichtung zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten beinhalten, welche auf die nachfolgende Spur geschrieben werden sollen, um einen Betrag, in welchem die Phasenanpassung, die für die auf die vorliegende Spur geschriebenen Taktdaten verwendet wurde, die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, und die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von einer vorherigen Spur gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, berücksichtigt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Vergleichs- und Anpassungseinheit eine Einrichtung zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten, welche auf die folgende Spur n+1 geschrieben werden, um einen Betrag T(n), welcher im wesentlichen gleich (T(n - 1) - 2Terror(n) + Terror(n - 1)) ist, wobei T(n - 1) die Phasenanpassung ist, die für die auf die vorliegende Spur n geschriebenen Taktdaten verwendet wird, Terror(n) ist die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von der vorliegenden Spur n gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, und Terror (n - 1) ist die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitsignal und den erzeugten Taktdaten, die von den von der vorherigen Spur n-1 gelesenen Taktdaten erzeugt wurden.
Die Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines Referenzzeitsignals beinhalten.
Die Vorrichtung kann ein Scheiben-Speichermedium aufweisen.
Die Scheibe kann eine magnetische Scheibe sein.
Die Scheibe kann mit einem Motor zum Rotieren der Scheibe gekoppelt sein. In geeigneter Weise kann das Zeitreferenzsignal von einer Rückwärts-EMK (Rückwärts- Elektromotorische Kraft) des rotierenden Motors erhalten werden.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Zeitreferenzsignal von einem Meßfühler erhalten werden, welcher eine Bewegung eines Index von Indices an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks während Rotation der Scheibe an dem Meßfühler vorbei detektiert.
Der Index kann eine optisch detektierbare Marke auf der Scheibe sein und der Meßfühler kann ein optischer Sensor sein. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Hall-Effekt- Meßfühler oder ein anderer berührungsloser induktiver Meßfühler eine Bewegung an diesem vorbei von Merkmalen an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks sein. Solche Merkmale können Schrauben sein, die dem rotierenden Teil des Scheibenlaufwerks zugeordnet sind.
Das tatsächlich verwendete Zeitreferenzsignal kann ein statistischer Mittelwert in dem Zeitbereich einer Mehrzahl solcher Zeitreferenzsignale sein. Dadurch wird das möglicherweise entstehende Problem von Variationen im Zeitreferenzsignal reduziert. Der Mittelwert kann über mehrere Taktspur-Kopierzyklen genommen werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Schemas zum Kopieren von Taktspurdaten quer über die Oberfläche einer Scheibe;
Fig. 2 zeigt den progressiven Effekt einer exzessiven Phasenvoreilung (oder Phasenvorschubs) in dem Taktspur-Kopierschema von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt den progressiven Effekt einer nicht ausreichenden Phasenvoreilung in dem Taktspur-Kopierschema von Fig. 1;
Fig. 4 zeigt die idealen Taktspurmuster quer über angrenzende Spuren auf einer Scheibe;
Fig. 5 zeigt die Schritte, die bei einem Beispiel eines Systems und Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unternommen werden, bei welchen eine Zeitreferenz verwendet wird;
Fig. 6 zeigt schematisch, wie Flankenschwankungen (Zittern, jitter) in der Zeitreferenz eliminiert oder wesentlich reduziert werden können;
Fig. 7 ist eine schematische Zeichnung zur Erklärung der Verwendung von mehreren Referenzindices; und
Fig. 8 ist eine schematische Zeichnung eines Festplattenlaufwerks und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 wird bei Schritt 1 ein magnetisches Taktmuster (die "Schreibdatenspur") für eine Spur n einer Magnetscheibe auf diese Spur n geschrieben. Das geschriebene Taktspurmuster ist z. B. eine quadratische Welle 1, gezeigt in Schritt 1 der Fig. 1.
Die soeben auf die Spur n geschriebene Taktspur wird dann in Schritt 2 zurückgelesen. Das Muster, welches tatsächlich auf die Schreibe geschrieben wurde, ist eine Reihe von Impulsen 2 von Informationen auf der Scheibe, bekannt als "lineares Kopfsignal". Diese Impulse 2 werden z. B. in an den Signalspitzen detektierte Bits 3 für Spur n decodiert, was in Schritt 3 von Fig. 1 gezeigt ist. Der Fachmann erkennt, daß andere Decodierschemen zum Decodieren der Impulse 2 der Taktdaten für Spur n verwendet werden können.
Bei diesem bekannten Schema werden die Taktdaten (der "phasenstarre Takt") 4 für die nächste in Schritt 4 von Fig. 1 gezeigte Spur n+1 von den durch an der Spitze detektierten Bits 3 für die in Schritt 3 von Fig. 1 gezeigte Spur n erhalten. Wie aus einem Vergleich der Taktdatenmuster in Schritten 1 und 4 deutlich hervorgeht, sind die Taktdaten 4 für die Spur n + 1 um eine Zeit T relativ zu den Taktdaten 1 für Spur n verzögert. Wenn somit das Taktdatenmuster tatsächlich auf Spur n+1 geschrieben wird, ist es erforderlich, die Phase der in Schritt 4 erhaltenen Taktdaten so um eine Zeit T vorzuverlegen, daß die Taktdaten 5 (die Schreibdatenspur) für die in Schritt 5 von Fig. 1 gezeigte Spur n + 1 in Phase mit den Taktdaten 1 für die Spur n, gezeigt in Schritt 1 von Fig. 1 ist.
Die Verzögerung in der Phase T relativ zu den ursprünglichen Taktdaten wird durch mehrere Effekte bei dem Herstellungsverfahren induziert, wie z. B. Ausbreitungsverzögerungen in der Schreibschaltung, magnetische Wirkungen des Schreibens von Übergängen auf die Scheibe und Lesen der Übergänge von der Scheibe innerhalb des Magnetkopfes, und in dem Lesekanal und der Decodierschaltung. Einige dieser Effekte können eine Phasenverzögerung erzeugen, welche variabel ist und mit der Position des Kopfes quer über die Scheibenfläche und/oder Zeit variieren mag.
Wenn somit die an der Spitze detektierten Bits, gezeigt in Schritt 3 von Fig. 1, von der Phasenregelkreis des Servo-Spurschreibers verwendet werden, um die Taktspur- Schreibdaten für die Spur n + 1 zu erzeugen, ist es in der Praxis erforderlich, die Phase der Schreibdaten für die Spur n + 1 um eine variable Zeit T anzupassen.
Wenn diese Phasenvorverlegungszeit T zu groß ist und danach kopierte Spuren immer mehr in bezug auf Spur n phasenvorgeschoben werden, sind die resultierenden Taktmuster quer über aufeinander folgende Spuren in Fig. 2 gezeigt. Wenn die Phasenvorschubzeit T zu klein ist, werden die danach auf die entsprechenden sequentiellen Spuren kopierten Taktmuster immer mehr phasenverzögert in bezug auf die Spur n, wobei die Wirkung dadurch in Fig. 3 gezeigt ist. Die Variationsmöglichkeiten in dem Kopiervorgang zusammen mit der zugehörigen Wirkung des Betrags der Phasendifferenz T relativ zur Spur n oder der anderen direkt vorhergehenden Spur können eine Mischung der auftretenden obengenannten Phasenvorschub- und Verzögerungsmechanismen verursachen. Die auf aufeinander folgende Spuren geschriebenen Taktspurdaten können effektiv quer über die Scheibenspuren in bezug auf Spur n "zickzack"-förmig verlaufen.
Bei einem Servo-Spur-Schreibvorgang sind alle drei oben erwähnten Konsequenzen höchst unerwünscht, da einige tausend Taktspuren quer über die Scheibe erforderlich sind und selbst kleine Fehler sich anhäufen können und so sehr groß werden. Die idealen Taktmuster quer über aufeinanderfolgende Spuren sind in Fig. 4 gezeigt, in welcher die Übergänge 2 zwischen angrenzenden Spuren perfekt ausgerichtet sind oder auf die erforderliche Toleranz quer über die Oberfläche der Scheibe ausgerichtet sind.
Um die Variationsmöglichkeiten in der Phase T während des Kopierens der Taktdaten zwischen aufeinander folgenden Spuren gemäß der vorliegenden Erfindung zu überwinden, wird eine Zeitreferenz verwendet, um die Schreibdaten-Phasenvorschubszeit T während des Kopiervorgangs zu modifizieren. Die Referenz, die verwendet werden kann, kann z. B. eine Rückwärts-EMK (Rückwärts-Elektromotorische Kraft)- Detektierschaltung sein, welche an dem die Scheibe rotierenden Motor vorgesehen ist. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein externer Meßfühler oder Sensor gewisse Merkmale an dem rotierenden Teil des Scheibenlaufwerks detektieren. Ein solches Merkmal oder Merkmale können ein Reflektor an dem rotierenden Teil des Scheibenlaufwerks sein, wie die Scheibe selbst, die Motorspindel, die Scheibenklemme, Schrauben an der Scheibenbuchse usw., welche optisch von dem Meßfühler detektiert werden können. Alternative Sensoren beinhalten einen Hall-Effekt-Sensor oder andere berührungslose induktive Meßfühler, welche die Scheibe rotierende Merkmale detektieren können.
Wie in Schritt 1 von Fig. 5 gezeigt ist, wird ein externer Referenzindex 10 von der Zeitreferenz, wie der Scheibenmotor-EMK-Detektionsschaltung oder dem Sensor, wie oben erwähnt, erhalten. Die Zeitgebung des phasenstarren Takts 11, abgeleitet aus Spur n - 1, wird relativ zu dem Referenzindex 10 in Schritt 2 von Fig. 5 gemessen. Die dergestalt gemessene Differenz Terror (n - 1) wird bei diesem Beispiel willkürlich auf Null gesetzt. Wie in Schritt 3 von Fig. 5 gezeigt ist, werden die Taktdaten 12 für die nächste Spur n mit einem Phasenvorschub von T(n - 1) geschrieben, um die tatsächlich auf die Spur n geschriebene Taktspur 13 zu erhalten, was in Schritt 4 von Fig. 5 gezeigt ist. Wie kurz in bezug auf Fig. 1 oben beschrieben ist, werden die Taktdaten für die Spur n gelesen, um das sogenannte lineare Kopfsignal 13 für die Spur n zu erhalten, und in ein Muster 14 von an den Spitzen detektierten Bits 15 für die Spur n, gezeigt in Schritt 5 von Fig. 5, decodiert. Dieses an den Spitzen detektierte Bitmuster 14 für die Spur n wird zum Ableiten der Zeitlage des Taktmusters 16 des phasenstarren Takts verwendet, um schließlich für die nächste Spur n + 1 verwendet zu werden. Wiederum und gemäß der vorliegenden Erfindung wird der externe Referenzindex 10 verwendet, um die Zeitgebung des Musters 16 des phasenstarren Takts, erhalten von Spur n, zu messen. Der Fehler Terror(n) ist ersichtlicherweise nicht Null. Dieser Fehler Terror(n), ungleich Null, stellt eine kleine Verschiebung der Phase der Taktspur dar und erfordert eine Korrektur, wenn die nächste Taktspur für die Spur (n + 1) tatsächlich geschrieben wird, um die oben beschriebenen Phasenvorschub- und Verzögerungsprobleme zu vermeiden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Phasenvorschub, welcher erforderlich ist, um den Fehler Terror (n) zu korrigieren, gemäß der folgenden Formel berechnet werden:
Tn = Tn-1-2Terror(n) + Terror(n - 1) (1)
Gleichung 1 kann unter Verwendung der bekannten Z-Transformationstechnik, wie sie in der digitalen Steuerungstheorie verwendet wird, neu geschrieben werden als:
T(Z) = T(Z) · Z&supmin;¹ - 2Terror(Z) + Terror (Z) · Z&supmin;¹ (2)
Woraus entsteht:
T(Z) = (Z&supmin;¹ - 2)/(1 - Z&supmin;¹) · Terror(Z) (3)
Allgemeiner kann die Gleichung 3 neu geschrieben werden als:
T(Z) = G(Z) · Terror (Z) (4)
Die verallgemeinerte Gleichung 4 kann die Z-Transformierte G(z) haben, die auf die spezifische Benutzeranwendung optimiert ist, um unerwünschtes Rauschen oder Störungen des Korrekturalgorithmus herauszufiltern und eine adäquate Systemreaktion zu erhalten, um einen zuverlässigen und akkuraten Korrekturalgorithmus sicherzustellen.
Der dergestalt modifizierte Phasenvorschub T(n) wird zum Erzeugen der Schreibtaktdaten 17 für die nächste Spur n + 1, wie in Schritt 7 von Fig. 5 gezeigt, verwendet. Das Taktsignal 18, welches von der Spur n + 1 zurückgelesen wurde, ist in Schritt 8 der Fig. 5 gezeigt. Dieses Taktmuster 18 für die Spur n + 1 wird decodiert, um ein durch Muster 19 von an der Spitze delektierten Bits von der Spur n + 1, gezeigt in Schritt 9 von Fig. 5 zu erhalten. Das phasenstarre Takt-Muster 20, welches von dem Muster 19 von an der die Spitze detektiertes Bit erhalten wurde, ist in Schritt 10 von Fig. 5 gezeigt. Wie aus den Zeichnungen der Fig. 5 deutlich hervorgeht, ist der Phasenvorschubfehler Terror(n+1) in dem phasenstarren Takt-Muster 20, welches von der Spur n + 1 erhalten wurde, sehr viel kleiner als der Fehler Terror(n) für die vorherige Spur n, gezeigt in Schritt 6 von Fig. 5. Die Verwendung des externen Zeitreferenzindex, welcher vorzugsweise verwendet wird, um den Phasenfehler jedes mal zu bestimmen, wenn ein Taktmuster auf eine folgende Spur geschrieben wird, verhindert somit den Aufbau kumulativer Fehler in dem Taktmuster-Kopierprozess und stellt somit sicher, daß die auf die nachfolgenden Spuren quer über die Scheibe geschriebenen Taktmuster alle die korrekte Phasenausrichtung beibehalten, in welcher die Taktmuster perfekt in Phase ausgerichtet sind oder innerhalb gewünschter oder erforderlicher Toleranzen ausgerichtet sind.
Vorzugsweise wird, wie erwähnt, die Phasenvorschubsberechnung und geeignete Anpassung auf der Basis des externen Zeitreferenzindex für die Taktmusterdaten für jede Spur ausgeführt. In einigen Fällen jedoch ist es nicht streng erforderlich, diese Berechnung und Anpassung für jede Spur auszuführen und es kann ausreichen, den Phasenvorschub für jede zweite Spur, jede dritte Spur oder sogar weniger häufig anzupassen. Wie oft genau eine Anpassung des Phasenvorschubs erforderlich ist, hängt von der natürlichen Variationsmöglichkeit des von dem Lese- und Schreibsystem erzeugten Phasenvorschubs und der Festplattenvorrichtung selbst ab.
Bei einer praktischen Anwendung des obengenannten Systems kann es sein, daß der verwendete externe Referenzindex ein Phasenzittern hat. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der externe Referenzindex von solchen Signalen erhalten wird, wie der EMK des Scheibenantriebsmotors. Ein Hinweis auf ein Phasenzittern ist in (a) der Fig. 6 gezeigt. Bei diesem Beispiel treten die Indeximpulse 10' zeitlich verteilt mit einer Standardabweichung σ auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden statistische Meßtechniken verwendet, um die Sicherheit und somit Genauigkeit des externen Referenzindex 10 zu verbessern. Wie aus herkömmlicher statistischer Analyse bekannt ist, kann die Genauigkeit auf σ/ N verbessert werden, wobei N die Anzahl an verwendeten Mittelwerten ist. Dies ist weiter in Fig. 6 angedeutet. In (b) der Fig. 6 ist ein Zeitfenster 21 gezeigt, in welchem der externe Referenzindex 10' mit einer Wahrscheinlichkeit von p auftreten kann. Die zeitliche Verteilung der Indices 10' ist in (c) von Fig. 6 angedeutet, welches ein Histogramm ist, welches die Wahrscheinlichkeit p des externen Referenzindex ist, welcher bei einer bestimmten Zeit mit einer Standardabweichung im Zeitbereich von σ ist. Die verbesserte zeitliche Verteilung bei Ankunft der Referenzindices 10' unter Verwendung des obengenannten Mittelungsschemas ist in (d) von Fig. 6 gezeigt.
Es ist möglich und manchmal erwünscht, mehrere Indices pro Scheibenumdrehung zu verwenden, um einen zeitlich gemittelten Referenzindex zu erhalten. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, wenn die Scheibenantriebsmotor-EMK verwendet wird, da bei typischen Festplattenlaufwerken 24 oder 36 Übergänge pro Umdrehung erhalten werden können. Somit sind sofort 24 oder 36 Übergänge verfügbar, welche im Zeitbereich gemittelt werden können, um einen einmalig pro Umdrehung gemittelten externen Referenzindex 10 zu erhalten.
Fig. 7 zeigt bei (a) eine Mehrzahl von sechs solcher externer Referenzübergänge, die einmal pro Umdrehung stattfinden. Jeder Übergang kann zittern, was bei (b) angedeutet ist, wie jedoch bei (c) angedeutet ist, hat jeder eine nominale Ankunftszeit von T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;, T&sub5; bzw. T&sub6; in bezug auf einen beliebigen Startpunkt, welcher ein Referenzübergang bei dem phasenstarren Takt des Servoschreibers sein kann. Jedes von T&sub1; bis T&sub6; kann durch Mitteln auf die erforderliche Bestimmtheit im Zeitbereich unter Verwendung des phasenstarren Takts initialisiert werden.
Unter Verwendung jeder der nominalen Ankunftszeiten T&sub1; bis T&sub6; und Messen der momentanen Ankunftszeiten T&sub1;(n) bis T&sub6;(n), wie bei (d) angedeutet, kann der Mittelwert Terror(n) auf einer Basis von einem mal pro Umdrehung wie folgt berechnet werden:
Terror(n) = 1/6 {T&sub1; - T&sub1; (n)) + (T&sub2; - T&sub2;(n)) + (T&sub3; - T&sub3; (n)) + (T&sub4; - T&sub4; (n)) + (T&sub5; - T&sub5; (n)) + (T&sub6;- T&sub6; (n))}
Allgemeiner gilt für eine Mehrzahl von i solcher externer Indices:
Terror(n) = 1/ (Tk - Tk (n))
Die Genauigkeit des externen Referenzindex kann noch weiter durch statistisches Mitteln über mehrere Taktspur-Kopierzyklen verbessert werden. Dieser Mittelungsprozess kann in den Korrekturalgorithmus in Gleichung 4 oben miteinbezogen werden.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und zum Ausführen derselben. Eine Festplattenanordnung 30 beinhaltet eine rotierbare magnetische Scheibe 31, welche an einer Spindel 32 eines Scheibenantriebsmotors 33 befestigt ist. Ein Lese/Schreibkopf (oder köpfe) 34 sind an einem Arm 35 befestigt, welcher nach hinten und vorne quer über die rotierende Scheibe 31 mittels eines Kopf-Arm-Betätigungsorgans 36 bewegt werden kann.
Ein Computer 40 steuert den Betrieb der Festplattenanordnung 30. Insbesondere steuert der Computer 40 die Rotation der Scheibe 31 und die Bewegung des/der Lese/Schreib- Kopfs/Köpfe 34 quer über die Oberfläche der Scheibe 31 und hat auch eine allgemeine Taktspurlese- und -schreibsteuerung.
Eine externe Referenzindex-Detektionsschaltung 41 wird verwendet, um den externen Referenzindex zu erhalten. Wie oben erwähnt ist, kann der externe Referenzindex von der EMK, erzeugt durch den Scheibenantriebsmotor 33 erhalten werden. In diesem Fall mißt die externe Referenzindex-Detektionsschaltung 41 die EMK von dem Scheibenantriebsmotor 33. Alternativ oder zusätzlich kann der externe Referenzindex von einem Sensor erhalten werden, wie beispielsweise einem optischen Sensor, welcher eine Bewegung einer Marke, wie einem Reflektor, auf der Oberfläche der Scheibe 31 an ihm vorbei detektiert, oder von einem anderen wie oben erwähnten Sensor.
Ein Phasenregelkreis 42 erzeugt ein phasenstarres Taktsignal auf der Basis eines Signals von einer Taktspur-Leseschaltung 43, welche die Taktspur von der Scheibe 31 liest. Das Signal des Phasenregelkreises gelangt zu einer Phasenmeßschaltung 44, wo seine Phase mit dem externen Referenzindex oder einer Zahl verglichen wird, welche eine Verzögerung darstellt, die an die Phasenmeßschaltung 44 durch die externe Index- Detektionsschaltung 41 gegeben wird.
Das Ergebnis des Vergleichs in der Phasenmeßschaltung 44 wird an den Computer 40 weitergeleitet, welcher das Ergebnis verwendet, um den Phasenvorschub T zu berechnen, welcher für das Taktmuster für jede Spur auf der Scheibe 31 erforderlich ist, was oben im Detail beschrieben ist. Das Berechnungsergebnis wird durch den Computer 40 an eine programmierbare Phasenanpassungsschaltung 45 geliefert, an welche ebenfalls das phasenstarre Taktsignal von dem Phasenregelkreis 42 geliefert wird. Die programmierbare Phasenanpaßschaltung 45 paßt die Phase des auf die nächste Spur auf die Scheibe 31 zu schreibenden Signals an. Das phasenangepaßte Taktsignal wird dann an eine Taktspur-Schreibschaltung 46 geführt, welche das phasenangepaßte Taktsignal auf die Scheibe 31 schreibt.
Es wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in speziellem Bezug auf das gezeigte Beispiel beschrieben. Es ist jedoch klar, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung Variationen und Modifikationen an dem beschriebenen Beispiel vorgenommen werden können.

Claims

1. Verfahren zum Schreiben von Taktdaten auf ein Speichermedium mit Spuren, auf welchen Daten gespeichert werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(A) Schreiben von Taktdaten auf eine vorliegende Spur auf dem Speichermedium;

(B) Lesen der genannten geschriebenen Taktdaten von der genannten vorliegenden Spur;

(C) Erzeugen von Taktdaten für eine nachfolgende Spur auf dem Speichermedium aus den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten;

(D) Vergleichen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur mit einem Referenz-Zeitgebersignal und Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur entsprechend dem Vergleich; und

(E) Schreiben der phasenangepassten Taktdaten für die nachfolgende Spur auf die nachfolgende Spur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nachfolgende Spur die der vorliegenden Spur direkt folgende Spur ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schritte (B) bis (E) über die Spuren auf dem Speichermedium wiederholt werden, wobei die von einer bestimmten Spur in einem Schritt (B) gelesenen Taktdaten die Taktdaten sind, die in einem Schritt (E) für diese Spur geschrieben wurden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schritte (B) bis (E) für jede Spur auf dem Speichermedium wiederholt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei dem Vergleichsschritt (D) die Phase der erzeugten Taktdaten, die auf die folgende Spur geschrieben werden sollen, um einen Betrag angepasst wird, welcher die für auf die vorliegende Spur geschriebene Taktdaten verwendete Phasenanpassung, die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten, die aus den Taktdaten erzeugt wurden, die von der vorliegenden Spur gelesen wurden, und die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten, die aus den Taktdaten erzeugt wurden, die aus einer früheren Spur gelesen wurden, berücksichtigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei bei dem Vergleichsschritt (D) die Phase der erzeugten Taktdaten, die auf die folgende Spur n+1 geschrieben werden sollen, um einen Betrag T(n) angepasst wird, welcher im wesentlichen gleich (T(n - 1) - 2Terror(n) + Terror (n - 1)) ist, wobei T(n - 1) die Phasenanpassung ist, die für Taktdaten verwendet wird, die auf die vorliegende Spur n geschrieben wurden, Terror(n) die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten ist, die aus den von der vorliegenden Spur n erzeugten Taktdaten erzeugt wurden, und Terror (n - 1) die Phasendifferenz zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten ist, die aus den Taktdaten, die aus der früheren Spur n - 1 gelesen wurden, erzeugt wurden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die frühere Spur die Spur ist, die der vorliegenden Spur direkt vorausgeht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Speichermedium eine Scheibe ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Scheibe eine magnetische Scheibe ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Scheibe mit einem Motor zum Rotieren der Scheibe gekoppelt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Zeitgeber-Referenzsignal aus der Rückwärts-EMK (back emf) (Rückwärts-Elektromotorische Kraft) des rotierenden Motors erhalten wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Zeitgeberreferenzsignal von einem Messfühler erhalten wird, welcher eine Bewegung an ihm vorbei, von einem Index oder von Indices an einem sich drehenden Teil eines Scheibenlaufwerks mit einer Scheibe als Speichermedium während der Rotation der Scheibe detektiert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Index eine optisch detektierbare Marke auf der Scheibe und der Messfühler ein optischer Sensor ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Messfühler ein Berührungsloser induktiver Messfühler ist, welcher eine Bewegung an ihm vorbei von Merkmalen auf einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks detektiert.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das verwendete Zeitgeberreferenzsignal ein statistischer Durchschnitt im Zeitbereich einer Mehrzahl solcher Zeitgeberreferenzsignale ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Durchschnitt über mehrere Taktspur-Kopierzyklen genommen wird.

17. Vorrichtung zum Schreiben von Taktdaten auf ein Speichermedium mit Spuren, auf welchen Daten gespeichert werden, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Schreibeinrichtung zum Schreiben von Taktdaten auf eine vorliegende Spur auf einem Speichermedium;

eine Leseeinrichtung zum Lesen der geschriebenen Taktdaten von der vorliegenden Spur;

eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Taktdaten für eine nachfolgende Spur auf dem Speichermedium aus den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten;

eine Vergleichs- und Anpassungseinrichtung zum Vergleichen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur mit einem Referenzzeitgebersignal, und zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten für die nachfolgende Spur entsprechend des Vergleichs; und

eine Einrichtung zum Schreiben der phasenangepassten Taktdaten für die nachfolgende Spur auf die nachfolgende Spur.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Vergleichs- und Anpassungseinrichtung eine Einrichtung zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten, die auf die nachfolgende Spur geschrieben werden sollen, um einen Betrag beinhaltet, bei dem die Phasenanpassung für auf die vorliegende Spur geschriebene Taktdaten, der Phasenunterschied zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten, die aus den von der vorliegenden Spur gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, und der Phasenunterschied zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten, die aus den von einer vorherigen Spur gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, berücksichtigt sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Vergleichs- und Anpassungseinrichtung eine Einrichtung zum Anpassen der Phase der erzeugten Taktdaten, die auf die nachfolgende Spur n + 1 geschrieben werden sollen, um einen Betrag T(n) beinhaltet, der im wesentlichen gleich (T(n - 1) - 2Terror(n) + Terror (n - 1)) ist, wobei T(n - 1) die Phasenanpassung ist, die für Taktdaten verwendet wird, die auf die vorliegende Spur n geschrieben werden, Terror(n) der Phasenunterschied zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten ist, die aus den von der vorliegenden Spur n gelesenen Taktdaten erzeugt wurden, und Terror (n - 1) der Phasenunterschied zwischen dem Referenzzeitgebersignal und den erzeugten Taktdaten ist, die aus den von der vorherigen Spur n - 1 gelesenen Daten erzeugt wurden.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, mit einer Einrichtung zum. Erzeugen eines Referenzzeitgebersignals.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche ein Scheibenspeichermedium aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Scheibe eine magnetische Scheibe ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Scheibe mit einem Motor zum Rotieren der Scheibe gekoppelt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23 mit einer Einrichtung zum Bereitstellen des aus der Rückwärts-EMK (Rückwärts-Elektromotorische Kraft) des rotierenden Motors erhaltenen Zeitreferenzsignals.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, mit einem Messfühler, welcher eine Bewegung an ihm vorbei, von einem Index oder von Indices an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks detektiert, welches eine Scheibe als Speichermedium beinhaltet, während Rotation der Scheibe, um das Zeitreferenzsignal bereitzustellen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Index eine optisch detektierbare Marke auf der Scheibe und der Messfühler ein optischer Sensor ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, wobei der Messfühler ein berührungsloser induktiver Messfühler zum Detektieren einer Bewegung an ihm vorbei von Merkmalen an einem rotierenden Teil eines Scheibenlaufwerks ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, mit einer Einrichtung zum Bereitstellen des Zeitreferenzsignals als statistischer Durchschnitt im Zeitbereich einer Mehrzahl solcher Zeitreferenzsignale.