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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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ERFINDUNGSGEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf den Einsatz von Information über Fehler
zur Verbesserung extrahierter Daten, die von gespeicherten Daten
abgetastet wurden, und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Einsatz
von Information über
das Ausmaß der
Fehler, wobei ein Wandler zum Abtasten der gespeicherten Daten dient,
die mindestens eine Einschränkung
mit Bezug auf vorherbestimmte Speicherorte aufweisen. Der Wandler
erzeugt ein Signal, das mindestens eine Einschränkung sowie alle Fehler aufweist,
die während
des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Ein Eingabegerät, welches
in der bevorzugten Ausführungsform
ein Detektor ist, spricht auf das Signal vom Sensor an, um ein Steuersignal
zu erzeugen, das Information über
das Ausmaß der
Fehler enthält,
und extrahiert ein Datensignal. Ein Ausgabegerät spricht auf das Steuersignal
an, um eine Steuerfunktion durchzuführen, mit der das extrahierte
Datensignal wirkungsvoll als Funktion des Ausmaßes der Fehler in den abgetasteten
Daten verbessert wird. Zusätzlich
könnte
der Wandler mindestens zwei Sensoren aufweisen, oder es können zwei
Wandler verwendet werden, um ein erstes Signal und ein zweites Signal
zu erzeugen, welches an das Eingabegerät angelegt wird, um ein erstes
Datensignal und ein zweites Datensignal zu extrahieren, wobei das
Ausgabegerät
auf das Steuersignal und auf das erste und das zweite Datensignal
anspricht, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von
Fehlern abzuleiten.
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Die
Vorrichtung bewirkt diese Steuerfunktion durch: (i) den Einsatz
des Steuersignals zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals,
welches in der bevorzugten Ausführungsform
die Form eines weitgehend kontinuierlichen Servosignals aufweist,
um eine Position des oder der Wandler anzupassen, um die Ausrichtung
des ersten Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
zu verbessern, welches in der bevorzugten Ausführungsform eine Spur ist; (ii)
Ableiten eines Datensignals aus Datensignalen, die aus Signalen extrahiert
wurden, die von zwei oder mehr Wandlern oder Sensoren abgetastet
wurden, welches Datensignal die geringste Anzahl von Fehlern aufweist;
oder (iii) eine Kombination aus Erzeugung eines dynamischen Servosignals
und Ableiten eines Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
erzeugt das Eingabegerät
oder der Detektor ein Positionsfehlersignal aus dem vom Wandler
empfangenen Signal, und dieses Positionsfehlersignal wird nun als
Servosignal zum Anpassen der Wandlerposition benutzt, um die Ausrichtung
des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf das Feld des Lesens oder Wiederherstellens
von Daten auf Massenpeichergeräten,
bzw. des Schreiben von Daten auf dieselben, wie zum Beispiel Magnetplatten.
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Ferner
werden in der bevorzugten Ausführungsform
die extrahierten Daten, die gelesen oder wiederhergestellt wurden,
durch die Vorrichtung und das Verfahren verbessert, indem aus zwei
oder mehr Datensignalen das Datensignal mit der geringsten Anzahl
von Fehlern abgeleitet wird, oder indem die Ableitung aus einer
Kombination derselben erfolgt. Die vorliegende Erfindung basiert
auf dem Prinzip, dass bei mindestens einer zu den Daten hinzugefügten Einschränkung dies
in Abwesenheit von Geräuschen
oder anderer abträglicher
Faktoren eine Vorkenntnis des erwarteten Datensignals darstellt.
Eine derartige Kenntnis kann ausgenutzt werden, indem zum Beispiel
eine Berechnung oder ein Vergleich zwischen dem die mindestens eine
Einschränkung
beinhaltenden erwarteten Datensignal und dem die mindestens eine
Einschränkung
beinhaltenden beobachteten Datensignal vorgenommen wird, um ein
Steuersignal zu entwickeln, welches das Ausmaß der Fehler darstellt, die
in das aus den vorherbestimmten Speicherorten durch den oder die
Wandler oder Sensoren abgetastete Signal eingeführt wurden. Das so entwickelte
Steuersignal kann dazu verwendet werden, ein dynamisches Servosignal
in Form eines weitgehend kontinuierlichen Positionsfehlersignals
zu entwickeln, welches dazu verwendet wird, die Kopf-/Spur-Ausrichtung mit Hilfe
einer konventionellen Vorrichtung und eines konventionellen Verfahrens
zu verbessern.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird durch Lesen und Berechnen des Positionsfehlersignals auf einer
weitgehend kontinuierlichen Basis eine wirkungsvolle Servo-Abtastrate
erzielt, die sehr viel höher
als die Abtastraten der Vorrichtung und des Verfahrens nach dem
Stand der Technik ist.
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Im
Schreibmodus, unter Einsatz eines Magnetkopfes, werden die aufgezeichneten
Daten gelesen, und das Servosystem wird bis zu dem Augenblick, in
dem der Kopf zu schreiben beginnt, zum Anpassen der Kopfposition
verwendet, wodurch die Qualität
der geschriebenen Daten auf einer Spur verbessert wird.
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In
einer wiederum weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform könnte der
Magnetkopf oder der Wandler mehr als einen Lese-Sensor enthalten.
Unter Einsatz der Lehre der vorliegenden Erfindung könnte das
das Ausmaß der
Fehler darstellende Signal dazu benutzt werden, ein Datensignal
mit der geringsten Anzahl von Fehlern aus mehr als einem Datensignal
abzuleiten.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
könnten
das Ableiten des Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern
in Kombination mit dem Anpassen der Kopfposition zur Verbesserung
der Ausrichtung mit den vorherbestimmten Speicherorten in Reaktion
auf ein das Ausmaß von
Information über
Fehler darstellende Steuersignal zur Verbesserung des extrahierten
Datensignals verwendet werden.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER
TECHNIK
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In
der Technik ist gut bekannt, dass Magnetplatten dadurch funktionieren,
dass sie eine magnetisierbare Oberfläche an individualisierten Speicherorten
oder an vorherbestimmten Speicherorten bereitstellen. Ein oder mehrere
Lese-/Schreibköpfe
wirken mit den vorherbestimmten Speicherorten zusammen bzw. auf
sie ein, um den Datenspeicher an den vorherbestimmten Speicherorten
abzutasten. Die magnetisierte Fläche
wird mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht und präsentiert
somit den Lese-/Schreibköpfen oder
Wandlern jeden vorherbestimmten Speicherort auf der Oberfläche. Der
Einsatz und Betrieb von Wandlern zum Aufzeichnen und Wiederherstellen
von Daten aus vorherbestimmten Speicherorten auf Massenspeichergeräten, wie
zum Beispiel einem drehenden Magnetplattenspeichersystem, einem
optischen Speicher, einem Magnetband und dergleichen, ist in der
Technik gut bekannt.
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In
der Technik ist ferner bekannt, an vorherbestimmten Speicherorten
Daten oder Information auf drehenden Flächen, wie zum Beispiel Magnetplatten
und optischen Platten aufzuzeichnen und zu speichern. Der hier benutzte
Ausdruck „vorherbestimmte
Speicherorte" bedeutet
den individualisierten Bereich auf einer Fläche, wie zum Beispiel einem
vorherbestimmten oder adressierbaren Ort auf einem behandelten Oberflächenbereich
in einem drehenden Speichergerät,
der Daten oder Information enthält
oder speichert.
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In
einem drehenden Speichergerät,
welches magnetische Medien als magnetische Aufzeichnungsflächen nutzt,
werden die Daten oder die Information als eine Reihe von Magnetfeldübergängen auf
der magnetischen Aufzeichnungsfläche
gespeichert. Der Ausdruck „vorherbestimmte
Speicherorte" beinhaltet
eine derartige Reihe von magnetischen Übergängen. Die vorherbestimmten
Speicherorte sind allgemein in Spuren auf magnetischen Medien aufgezeichnet
oder gespeichert.
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Die
Daten werden mit einem Wandler, der mit den Aufzeichnungsmedien
so zusammenwirkt, wie ein Schreibwandler mit den magnetischen Medien
zusammenwirkte, als die Daten oder die Information aufgezeichnet
oder gespeichert wurde, aus den vorherbestimmten Speicherorten auf
den magnetischen Medien gelesen. Beim Lesen oder Abtasten früher geschriebener
Daten auf einem diskreten Speicherort muss der Wandler, der als
Lese-Sensor fungiert, über
den Spuren der Aufzeichnungsfläche,
auf der der Schreibwandler die Daten geschrieben oder gespeichert
hat, positioniert oder auf diese ausgerichtet werden. Typisch ist
die einer Spur von aufgezeichneten oder gespeicherten Daten zugewiesene
Breite breiter als die Breite der tatsächlich aufgezeichneten vorherbestimmten
Speicherorte. Ferner ist die Breite des zum Lesen oder Abtasten
der gespeicherten Daten benutzten Sensors eine Breite, die kleiner
als die Breite der Spur und des diskreten Speicherorts ist.
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Bei
Magnetplatten werden die Daten im allgemeinen auf allgemein kreisförmigen Spuren,
jeweils auf der Oberfläche
der Platte, angeordnet und so ausgerichtet, dass der Mittelpunkt
koaxial zur physikalischen Platte ausgerichtet ist. Die Lese-/Schreibköpfe, manchmal
als Lese-/Schreib-Wandler bezeichnet, sind derart an einer Kopf-/Armeinheit
angeordnet, dass sie unter Steuerung eines Platten Servo-Controllers zu einer
ausgewählten
Spur bewegt werden können.
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Die
drehenden Speichersysteme nach dem Stand der Technik speichern soviel
Daten wie möglich
auf der Magnetplatte. Dies setzt wiederum voraus, dass die individuellen
Orte oder vorherbestimmten Speicherorte für Daten oder Information so
klein wie möglich
sind. Ferner setzt es voraus, dass die Spuren auf den magnetischen
Medien so dicht wie möglich
nebeneinander liegen.
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Der
Sensor oder Wandler zum Abtasten oder Lesen der gespeicherten Daten
von vorherbestimmten Speicherorten auf magnetischen Medien muss
so positioniert werden, dass er während des Abtast- oder Leseprozesses
auf die Spur ausgerichtet ist. Die Sensoren oder Wandler sind betrieblich
an Armeinheiten angeschlossen, die in drehenden Magnetplatten Speichersystemen
manchmal Kopf-/Armeinheiten
genannt werden, und die verstellt werden können, damit der Sensor oder
Wandler innerhalb der Breite der vorherbestimmten Speicherorte,
die die gespeicherten oder geschriebenen Daten enthalten, positioniert
werden kann. Wenn der Wandler innerhalb der Breite des diskreten
Speicherorts positioniert wird, ist der Wandler exakt auf die vorherbestimmten
Speicherorte ausgerichtet und tastet die gespeicherten Daten ab
oder liest sie, um anhand des Sensors ein Signal mit optimalem Rauschabstand
und wenig Datenfehlern zu erzeugen.
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Aus
der Technik ist bekannt, dass es mit zunehmender Spurdichte immer
schwieriger wird, die Lese-/Schreibköpfe präzise auf die Spuren auszurichten.
Derartige Fehlausrichtungen oder Ausrichtungsveränderungen können beim Lesen und Schreiben
von Daten aufgrund von Veränderungen
in den Betriebsverhältnissen
auftreten. Die Lese-/Schreibköpfe
oder Sensoren können
von der präzisen
Ausrichtung auf die Spuren aus einem der folgenden Gründe abweichen:
(i) horizontale Verschiebung aus der tatsächlichen Spur, (ii) winklige
Ausrichtung oder Schräglaufen
relativ zur tatsächlichen
Spur oder (iii) vertikale Verschiebung aus der tatsächlichen
Spur, weil sich die Lese-/Schreibköpfe oder der Sensor von der
Platte abheben. Infolge einer der oben genannten Veränderungen
in den Betriebsverhältnissen
sind die Lese-/Schreibköpfe
oder die Sensoren nicht präzise
auf die Spur ausgerichtet, wobei sich diese Fehlausrichtungen oder
Veränderungen
in der Ausrichtung im Laufe der Zeit ändern.
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Diese
Fehlausrichtung führt
dazu, dass sich die Umwandlungsoperation des Lese-/Schreibkopfes oder
der Sensoren beim Lesen oder Wiederherstellen von Daten aus den
vorherbestimmten Speicherorten verschlechtert. Zusätzlich enthalten
die abgetasteten Daten Fehler oder die vom Sensor abgetasteten Daten sind
verzerrt, was zu Fehlern in dem die Daten oder die Information darstellenden
elektrischen Signal führt.
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Die
Wandler wurden typisch über
den drehenden magnetischen Medien positioniert. Anfänglich wurden
Schrittmotoren als Aktuatoren verwendet, um die Sensoren zu einer
bestimmten Position zu bewegen, und die Sensoren verblieben in dieser
Position währen
des Lesens und Schreibens von Daten. Dies wird in dieser Schrift
als „Schrittmotorverfahren" bezeichnet.
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Im
US-Patent 4816938 ist ein
Plattenlaufwerksystem offenbart, welches einen Prozess zur Bestimmung
des Mittelpunkts der Datenplattenspuren benutzt. In diesem Patent
wird ein Wandlerkopf auf einer Seite der Spur positioniert. Der
Wandlerkopf liest wiederholt die Spur und wird in Mikroschritten über die
Spur geführt.
Die Anzahl der Mikroschritte, die an der Position auf jeder Seite
des Mittelpunkts der Spur vorgenommen werden, an der eine bestimmte
Anzahl von Fehlerkorrekturen eintritt, sind die sogenannten Grenzen
dieser Spur. Der Mittelpunkt der Spur wird daraufhin als halber
Weg zwischen den Grenzen berechnet. Durch Einsatz der Mikroschritt-Versätze als
Mittelpunkte von zwei Spuren kann ein Korrekturfaktor berechnet
werden, um die Wärmeausdehnung
der Platte auszugleichen.
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Ein
weiteres aus der Technik bekanntes Verfahren zum Steuern der Wandlerkopf-/Spurausrichtung
ist der Einsatz eines geschlossenen Servosystems mit einer dedizierten
Servooberfläche
(Servo Surface). Bei diesem Verfahren werden kontinuierliche Folgen
spezieller Positioniersignale auf der Servooberfläche in jeder Spur
auf der Servooberfläche
aufgezeichnet. Abweichungssignale wurden mit Hilfe der vorher aufgezeichneten
Folgen entwickelt und solche Abweichungssignale wurden in einer
Rückkopplungstechnik
eingesetzt, um die Position aller anderen Lese-/Schreibwandlerköpfe anzupassen.
Dies wird in dieser Schrift als „Servo Surface Verfahren" bezeichnet.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren beinhaltet die Aufzeichnung von „Servo
Bursts" um jede
Spur herum, um die Ausrichtung des Datenkopfes auf die Datenspur
zu verbessern. Ein „Servo
Burst" ist ein kurzes spezielles
Positionssignal, das heißt,
es entspricht der Länge
einiger weniger Bits, die vorher in jeder Spur aufgezeichnet wurden,
und die in einem Servosystem zur Einhaltung der Kopf-/Spurausrichtung
zum Einsatz kommen.
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Das
vorher aufgezeichnete „Servo
Burst" Muster wird
zur Zeit zur Erzeugung eines Signals eingesetzt, das die Größe der Fehlausrichtung
zwischen dem Datenkopf und der Spur sowie die Richtung anzeigt,
in der der Kopf aus der Spurmitte heraus verschoben wurde. In speziellen
Fällen
erfolgt eine Aufzeichnung eines „Servo Burst" in jedem Sektor
der Platte. Das so erzeugte Signal dient zur präziseren Feststellung der Spurposition
im Sinne von vordefinierten Aktuatorpositionen und bewirkt die Ausrichtung
des Kopfes auf die Spur.
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Die
aufgezeichneten „Servo
Bursts" dienen zur
Bereitstellung eines offenen Servosystems, um einen Kopf genauer
und schneller mit Bezug auf eine Spur zu positionieren, bevor die
Daten auf der Spur gelesen bzw. auf sie geschrieben werden, und
um die Kopfposition während
des Lese- und Schreibprozesses der Daten anzupassen oder zu korrigieren.
Dies wird in dieser Schrift mit "Servo
Burst Verfahren" bezeichnet.
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Das
US Patent 5233487 offenbart
ein drehendes Speichersystem, das an der Position des Datendetektors
oder Lesekopfes mit Bezug auf die geschriebenen Daten thermische
und mechanische Fehler ausgleicht. Der Ausgleich wird dadurch erzielt,
dass die Fehlerrate der geschriebenen Daten als Funktion des Leseversatzes
des Detektors gemessen wird, da die Fehlerraten mit zunehmendem
abgetasteten Rauschabstand immer größer werden. Wenn durch den
Kopfversatz die Ausrichtung auf die Spur nicht mehr stimmt, erhöht sich
der abgetastete Rauschabstand. Wenn das Datenspeichersystem das
erste Mal aktiviert wird, zählt der
Detektor die Anzahl der detektierten Fehler, indem er geschriebene
Daten für
verschiedene Leseversätze liest.
Wenn die Anzahl der Fehler eine Zielrate erreicht, wird der der
Zielrate entsprechende Leseversatz gespeichert. Das Verfahren wird
auf jeder Seite der Datenspur durchgeführt. Während des Betriebs des Speichersystems
treten thermische und mechanische Betriebsfehler im System auf,
und für
diese Betriebsbedingungen werden ähnliche Fehlerratendaten und
Versatzdaten entwickelt. Die so entwickelten Fehler- und Zielfehlerraten
werden dazu benutzt den Detektor mit Bezug auf die Wandlerposition
zwischen den neuen Versätzen
auf jeder Seite der Spuren erneut zu zentrieren.
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Der
Einsatz eines Dual-Stripe Magneto-Widerstandskopfes in einem konventionellen
Servosystem wurde in einem Artikel offenbart, der betitelt ist mit: "Estimation of Track
Misregistration by V Using Dual-Stripe Magnetoresistive Heads" von Lian Na Zhi
Gang Wang, Desmond J. Mapps, P. Robinson, Warwick W. Clegg, D. T.
Wilton and Yoshihisa Nakamura, erschienen auf Seite 2348 bis 2355
von IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Heft 34, Nr. 4, Juli 1988 („Wang et
al reference” genannt).
Die „Wang
et al Reference" verwendet das
Prinzip, dass wenn ein Dual-Stripe, nicht abgeschirmtes magnetoresistives
Element („MR") dem gleichen Streufeld
ab einem Medienübergang
ausgesetzt ist, ein MR Element eine Zunahme im Widerstand und das andere
MR Element eine Abnahme im Widerstand aufweist. Die Differenz zwischen
den ,Output Envelopes' der
MR Elemente wurde von einer Spitzenwert Detektionsschaltung demoduliert
und die Summe der Signale der beiden Elemente wurde als Positionsfehlersignal
betrachtet. Das Positionsfehlersignal wurde in Verbindung mit einem
konventionellen Servosystem eingesetzt, und die geschätzte Schräglauf-Störung wurde
dazu benutzt, den viel gebrauchten „Sector Servo" (Sektor Servosystem)
zu ergänzen.
Dieses System benutzte keine Einschränkung innerhalb der Daten oder
des darin enthaltenen Fehlerausmaßes.
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US-Patent 4404676 offenbart
ein Verfahren, bei dem ein datenabhängiges Codewort, bestehend
aus redundanten Bits, zum Einsatz kommt, welches eine Grenze einer
Mehrbitzelle markiert. Das datenabhängige Codewort enthält den Code
für die „Abbildungsbeziehung” auf einem
Datenblock innerhalb der Zelle. Die Ausführungsformen, die das datenabhängige Codewort
benutzen, stellen verschiedene Synchronisierungstypen bereit. Die
Decodierer stellen Block- und Bit-Synchronisierung für entweder
ein bitserielles oder ein byteserielles Datensignal bereit.
US-Patent 4404676 offenbart
ferner, dass die bevorzugte Ausführungsform
in einem Aufzeichnungs-/Abspielsystem zur Speicherung auf einem
Speichermedium und anschließendem
Ableiten der gespeicherten Information aus dem Speichermedium zum
Einsatz kommt. In dem in
US-Patent
4404676 offenbarten System werden Codier- und Decodiermittel
eingesetzt, von denen jedes ein datenabhängiges grenzenmarkierendes
Codewort benutzt, das eine vorherbestimmte Abbildungsbeziehung auf
einem Datenblock einer Zelle enthält und ansonsten nicht unterscheidbar
ist von willkürlich
ausgewählten
Gruppen von Datenbits. Das Ziel von
US-Patent
4404676 besteht darin, Synchronisierungsprobleme zu lösen, und
nicht zum Anpassen der Kopf- oder Wandlerposition oder zum Ableiten
eines Datensignals mit der geringsten Menge von Fehlern aus zwei
oder mehr die abgetasteten Daten darstellenden Datensignalen.
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Wie
in der Technik gut bekannt, dient ein Servosystem in drehenden Speichersystemen
zum Steuern des Positionieren des Sensors relativ zu den Spuren
vorherbestimmter, die gespeicherten Daten enthaltenden Speicherorte.
Zu Servosystemen, die in der Technik gut bekannt sind, gehören Sektor-Servosysteme, dedizierte
Servosysteme oder andere gut bekannte Servosysteme. Die Funktion
des Servosystems besteht darin, bestimmte abgetastete Signale mit
einem vorherbestimmten Muster von Signalen zu vergleichen und die
Ergebnisse dieses Vergleichs dazu zu verwenden, die Position des
Sensors oder Wandlers mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte
zu wechseln, um die genaueste Lesung der gespeicherten Daten aus
den vorherbestimmten Speicherorten zu erzeugen.
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Die
bekannten Systeme zum Abtasten und Bereitstellen von effizienten
und schnellen Anpassungen des Abtastkopfes nach dem Stand der Technik
weisen viele Nachteile auf.
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Im
Schrittmotorverfahren werden keine Rückkopplungssignale zum Anpassen
der Kopfposition benutzt.
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In
dem in
US Patent 4816938 offenbarten
System und Verfahren muss das Lesen der Daten oder Scheiben der
neuen Daten in einem offenen System erfolgen, zum Beispiel werden
während
des Lesens und Schreibens der Daten keine Servoschleifen benutzt.
Fehlerkorrekturcodes werden nur benutzt, um das Auswählen der
Wandlerkopfposition zu unterstützen,
bevor die Daten gelesen oder geschrieben werden.
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Mit
Bezug auf das oben beschriebene Servo Surface Verfahren gibt es
auch hier, obwohl dieses Verfahren das Ziel des Ausrichten des Lese-/Schreibkopfes
auf die Datenspur erreicht, folgende Nachteile. Erstens benutzt
dieses Verfahren beträchtlichen
Platz auf der Platte für
die Servo-Folgen, welches den Bereich der Platte verringert, der
sonst für
Daten benutzt werden könnte.
Zweiten führt
das Servo Surface Verfahen zur Fehlausrichtung zwischen dem Servokopf
und dem Datenkopf und ist unpraktisch für den Einsatz auf Magnetplattenlaufwerken
mit höheren
Aufzeichnungsdichten. Während
das Servo Surface Verfahren in Verbindung mit
US-Patent 5233487 eine Korrektur für Veränderungen
in der Beziehung zwischen dem Servooberflächenkopf und dem Datenkopf
bereitstellt, die auf Wärmeausdehnung
und andere Faktoren zurückzuführen sind,
ist die Servoinformation während
das Lesens und Schreibens von Daten auf die Servooberfläche beschränkt.
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Das
oben beschriebene Servo Burst Verfahren ist ein intermittierendes
Servosystem, das eine offene Schleife zwischen Servo Bursts, und
eine geschlossene Schleife nach dem Abtasten des aufgezeichneten Servo
Burst verwendet, um Servosignale zum Anpassen der Kopfposition relativ
zur Datenspur zu erzeugen. Das Servo Burst Verfahen ist in der Industrie
allgemein als „Open
Loop" Technologie
bekannt und ist heutzutage der Standard der Industrie für Magnetspeichersysteme.
Dieses Verfahren, selbst in Verbindung mit dem
US-Patent 5233487 und der „Wang et
al Reference", hat
mindestens folgende Nachteile.
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Erstens,
wenn gewünscht
wird, die Abtastgenauigkeit zu verbessern, ist zusätzlicher
Platz auf der Platte für
die Servo Bursts erforderlich. Zweitens muss die Genauigkeit dieses
Verfahrens signifikant verbessert werden, um in den neuesten Speichersystemen
mit hoher Aufzeichnungsdichte eingesetzt werden zu können.
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Das
in
US-Patent 5233487 offenbarte
Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass das Abtasten von Signalen
außerhalb
der Schreibbreite als Schräglauflesen
betrachtet wird, und wenn eine genügende Menge von Lesebreiten
außerhalb
der Schreibbreite liegt, wird dies als Eintreten eines Fehlers beim
Lesen der Daten betrachtet. Ein ECC Detektions-/Korrekturmittel
tastet den Fehler in Blöcken
von Daten ab, und ein Zähler
zählt die
Anzahl der Fehler. Wenn die Fehler eine vorherbestimmte Fehlerrate
erreichen, wird die Datendetektorposition angepasst, um die Lese-Performance
des Detektors zu optimieren. Als solches findet das Anpassen des Lesekopfes
relativ zur Datenspur erst dann statt, nachdem die Anzahl der gezählten Fehler
eine vorherbestimmte Anzahl von Fehlern überschreitet und nicht gleichzeitig
mit Datenleseoperationen eintritt. Ein ähnliches auf digitale Videobandsysteme
angewendetes Verfahren ist in der deutschen Patentschrift
DE 19712568 beschrieben.
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Der
Einsatz eines Dual Stripe MR Kopfes, wie in der Wang et al Reference
offenbart, basiert auf dem Prinzip, dass sich die Wellenform des
Signals nur mit Bezug auf die Amplitude ändert, wenn der Kopf die Spur verlässt, und
nicht davon abhängt,
dass das Datensignal irgendwelche Einschränkungen aufweist.
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Das
in
US-Patent 4404676 offenbarte
System und Verfahren weist mehrere Begrenzungen auf, wenn es auf
Magnetdatenspeichersysteme angewendet wird. Während der Reproduktion der
Daten in einem solchen System ist es notwendig, eine Mehrzahl von
individuell identifizierbaren Taktsignalen zu erzeugen, und jedes
Taktsignal weist wiederkehrende Taktimpulse auf, wobei die Taktimpulse
jedes Taktsignals sich von jedem zweiten Taktimpuls mit Bezug auf
den Zeitpunkt ihres Eintreten unterscheiden. Die Taktimpulse werden zum
Abtasten eines Datensignals und zum Ableiten einer Mehrzahl von
Abtastbits benötigt,
die zusammengestellt und geprüft
werden. Das System beinhaltet Mittel zum Erzeugen eines kandidat-gültigen Signals
für jede Kandidatenzelle,
die durch diese Prüfung
als gültige
Zelle bestimmt wird. Während
des Prüfens
der Kandidatenzellen bestimmt die Prüfung, ob der Codewort-Abschnitt
der Kandidatenzelle die vorbestimmte Abbildungsbeziehung auf seinem
Blocklängen-Abschnitt
trägt,
wie es charakteristisch für
eine gültige
Zelle ist. Da dieses System auf einem bitseriellen Datensignal oder
einem byteseriellen Datensignalverfahren basiert, ist das System
nicht dafür
ausgelegt – und
ist unfähig – ein Positionsfehlersignal
zu erzeugen, oder ein Signal aus mehreren Eingangssignalen abzuleiten.
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Seit
mehreren Jahren ist die neueste Performance Benchmark für magnetische
Festplattenlaufwerke die Zunahme in der Aufzeichnungsdichte. Aufzeichnungsdichte
wird definiert als die Anzahl der Bits pro Quadratzoll, die auf
einer magnetischen Plattenoberfläche
gespeichert und erfolgreich wieder abgerufen werden können. Die
Aufzeichnungsdichte wird mathematisch durch "BPI" (Bits
per Inch), multipliziert mit "TPI" (Tracks per Inch)
(BPI × TPI),
bestimmt. Mit zunehmender Aufzeichnungsdichte müssen aufgrund der Begrenzungen der
oben beschriebenen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen nach dem
Stand der Technik verbesserte Kopfpositioniervorrichtungen, Verfahren
und Systeme erstellt werden.
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Die
Aufzeichnungsdichte für
magnetische Festplattenlaufwerke nimmt laufend zu, 60% ist die aktuelle jährliche
Gesamtwachstumsrate, und es ist zu erwarten, dass sich dies über mindestens
die nächsten
mehreren Jahre fortsetzen wird. Zum Beispiel war 1995 die Aufzeichnungsdichte
für magnetische
Festplattenlaufwerke 1 Gigabit pro Quadratzoll („Gb/sq. in."), und 1998 war dies
auf 4,1 Gb/sq. in. gestiegen.
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Außerdem sind
die Erwartungen vernünftig,
dass an einem bestimmten Aufzeichnungsdichte Punkt, der zur Zeit
auf ca. 40 Gb/sq. in. geschätzt
wird, das Problem der thermischen Verschlechterrung der gespeicherten
Daten auf den magnetischen Medien angesprochen werden muss. Es wird
die vernünftige
Schlußfolgerung
gezogen, dass andere Speichermedien, wie zum Beispiel chemische
und molekulare Medien, zur Speicherung von Daten an vorherbestimmten
Speicherorten entwickelt werden könnten.
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Erhöhungen im
TPI werden sich wahrscheinlich nach der Fähigkeit des Lesekopfes oder
des Lesewandlers richten, sowohl die Daten nachzuführen als
auch mechanisch auf nicht-wiederholbare Spindelmotorprobleme und
andere Spur-Fehlregistrierprobleme zu reagieren.
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1998
war das BPI typisch 256000 und das TPI war 16000, die eine Aufzeichnungsdichte
von ungefähr 4,1
Gb/sq. in. darstellen. Für
das Jahr 2000 ist die Prognose der Aufzeichnungsdichte 10 Gb/sq.
in., was einem BPI von 334000 und einem TPI von 30000 entspricht.
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Es
ist vernünftig
die Schlußfolgerung
zu ziehen, dass die Spurdichte 86000 TPI überschreiten könnte, und
wenn dieser Fall eintritt, müsste
der Lesekopf oder Lesewandler einer geschriebenen Spurbreite von
10 Mikroinch folgen; dies alles erfordert fortgeschrittene Servosysteme
und Datenspur-Nachführungstechnologien,
in denen die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen.
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Die
US-A 5724205 und
JP-A 61104358 offenbaren
ein Datenerfassungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Datenerfassungssystem nach den Ansprüchen 1 oder
9.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung
zur Erzeugung des Steuersignals dazu verwendet werden kann, eine
im wesentlichen kontinuierliche Rückkopplung von Signalen, die Information über das
Ausmaß von
Fehlern in nahezu Echtzeit enthalten, zu erzeugen und 1 diese Signale
an einen Aktuator zum Positionieren der Lese-/Schreibköpfe anzulegen,
um, wie oben beschrieben, die Kopf-/Spurausrichtung in Kombination
mit dem Servo Burst Verfahren aufrechtzuerhalten, so dass die Positionsfehlersignale
der Vorrichtung während
der Intervalle zwischen den Servo Bursts eingesetzt werden und so dass
das Servo Burst Signal zum Zeitpunkt des Abtastens eines aufgezeichneten
Servo Burst dazu verwendet wird, Servosignale zu erzeugen, mit denen
die Kopfposition relativ zur Datenspur angepasst wird.
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Ein
wiederum weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass die Vorrichtung zur Erzeugung des die Information über das
Ausmaß der
Fehler enthaltende Steuersignals, welches dazu verwendet werden
kann, ein dynamisches Servosignal in Form eines weitgehend kontinuierlichen Positionsfehlersignals mit
einer weitgehend höheren
Abtastrate als der der Servosignale zu erzeugen, mit dem Servo Burst
Verfahren gemäß der obigen
Beschreibung erzeugt werden kann.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
vorbeschriebenen und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wenn diese im Zusammenhang mit den Darstellungen
und beigefügten
Zeichnungen gelesen wird, wozu folgende Figuren gehören:
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1 ist
eine bildliche Darstellung einer behandelten Oberfläche eines
Speichermediums mit vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten,
welches ein teilweises Blockdiagramm eines Wandlers, eines Eingabegeräts, eines
Geräst
zur Erzeugung eines Steuersignals und einer ein Anpasselement enthaltenden Vorrichtung
zum Einsatz von Information über
das Ausmaß der
von einem Wandler abgetasteten Fehler an den vorherbestimmten Speicherorten
umfasst;
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2A ist
ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem
oder mehreren Wandlern einschließlich eines Lesewandlers, einem
Eingabegerät
und einem Ausgabegerät
zur Erzeugung von Steuersignalen und zur Extrahierung von Datensignalen
zusammenwirkt, um die extrahierten Daten unter Einsatz der Lehren
der vorliegenden Erfindung zu verbessern;
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2B ist
ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem
Lesewandler, einem Detektor, einem Anpasselement und einem Steuergerät zusammenwirkt,
um die Position eines Wandlers mit einem Aktuator in Reaktion auf
ein dynamisches, als Positionsfehlersignal benutztes Servosignal
anzupassen, wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz
kommen;
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2C ist
ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem
zwei oder mehr Sensoren aufweisenden Lesewandler, einem Eingabegerät, einem
Gerät zur
Ableitung, das heißt
Auswahl, eines Datensignals zur Verbesserung extrahierter Datensignale,
einem Anpasselement und Aktuator zum Anpassen der Position eines
Wandlers zusammenwirkt, um die Ausrichtung auf einen vorherbestimmten
Speicherort zu verbessern, oder um die Betriebsdaten des Wandlers
in Reaktion auf ein dynamisches Servosignal elektrisch zu verschieben,
wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen;
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3A ist
eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend
die Breite einer Spur auf der Oberfläche, die Breite einer Spur
mit gespeicherten Daten und die Breite eines Wandlers mit einem
Schreibwandler und zwei magnetoresistiven Elementen zum Lesen, um
die gespeicherten Daten innerhalb der durch die Spur definierten
vorherbestimmten Speicherorte abzutasten, wobei der Wandler so positioniert
ist, dass er auf die Spur mit den gespeicherten Daten ausgerichtet
ist;
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3B ist
eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend
die einer Spur auf der Oberfläche
zugewiesene Breite, die Breite einer Spur, enthaltend gespeicherte
Daten, und die Breite eines Wandlers, der einen Schreibwandler und
zwei magnetoresistive Lese-Elemente enthält, um die gespeicherten Daten
innerhalb der durch die Spur definierten vorherbestimmten Speicherorte 5 abzutasten, wobei
der Wandler falsch auf die linke Seite einer Spur ausgerichtet ist;
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3C ist
eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend
die Breite einer Spur auf der Oberfläche, die Breite einer Spur
mit gespeicherten Daten und die Breite eines Wandlers, der einen
Schreibwandler und zwei magnetoresistive Lese-Elemente enthält, um die gespeicherten
Daten innerhalb der durch die Spur definierten vorherbestimmten
Speicherorte abzutasten, wobei der Wandler falsch auf die rechte
Seite einer Spur ausgerichtet ist;
-
3D ist
eine bildliche Darstellung eines Wandlers mit einem Schreibwandler
und zwei magnetoresistiven Elementen als Lesewandler mit einer dazwischenliegenden
isolierenden Abschirmung;
-
3E ist
eine bildliche Darstellung eines Wandlers mit einem Schreibwandler
und zwei magnetoresistiven Elementen mit einer dazwischenliegenden
leitenden Abschirmung, die auf eine Vorspannung anspricht, um die
magnetischen Betriebsdaten der magnetoresistiven Sensoren zu verschieben;
-
4 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung
mit einer drehenden Aufzeichnungsfläche mit vorherbestimmten Daten
enthaltenden Speicherorten und mit einem Schiebe-/Ladearm zum Laden
und Anpassen eines Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
und anderen Elementen zur Verbesserung der extrahierten Datensignale,
wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen;
-
5 ist
ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung
mit einer drehenden, aus einem magnetischen Medium bestehenden Aufzeichnungsfläche mit
vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten und mit einem
Schiebe-/Ladearm zum Laden und Anpassen eines magnetoresistiven
Wandlers mit zwei magnetoresistiven Elementen relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten und anderen Elementen einschließlich einer Mehrzahl von Verstärkern zum
Empfangen der von jedem magnetoresistiven Wandler erzeugten Signale,
um die extrahierten Daten unter Einsatz von Information über das Ausmaß von Fehlern
zu verbessern;
-
6 ist
ein Blockdiagramm der verschiedenen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Benutzung von Information über
das Ausmaß von
Fehlern einschließlich
der verschiedenen Schritte des Verfahrens;
-
7 zeigt
Ansprechkurven mit Information über
die Bitfehlerrate („BER"), die als Funktion
der Spurbreite und des Ausmaßes
von Fehlern aufgetragen wurden;
-
8 zeigt
Ansprechkurven der Datensignale, die von zwei innerhalb eines Wandlers
nach 3A positionierten magnetoresistiven Elementen
abgetastet und als Funktion der Spurposition und der Auswirkungen
des Einsatzes eines Anpassungssignals aufgetragen wurden, um die
Betriebsdaten eines der beiden magnetoresistiven Elemente zu verschieben;
-
9 ist
eine Wellenform eines erwarteten codierten PRML Signals und eine
Wellenform eines beobachteten codierten PRML Signals, welches dazu
dient, ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das
Fehlerausmaß der
abgetasteten Daten enthält;
-
10 zeigt
ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausrichten eines
Wandlers auf vorherbestimmte Speicherorte, wobei Information über das
Ausmaß von
Fehlern in einem Steuersignal zum Einsatz kommt und wobei verbesserte
Datensignale aus den abgetasteten, mindestens eine Einschränkung enthaltenden
Daten erzeugt werden;
-
11 ist
ein schematischs Diagramm einer wiederum weiteren Ausführungsform
einer Vorrichtung mit einer drehenden, aus einem magnetischen Medium
bestehenden Aufzeichnungsfläche
mit vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten und einem
Aktuator zum Anpassen eines Schiebe-/Ladearms mit einem magnetoresistiven
Wandler mit zwei magnetoresistiven Elementen relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten und einer Mehrzahl von Verstärkern zum Empfangen der von
jedem der magnetoresistiven Wandler erzeugten Signale und zum Erzeugen
von drei Signalen, die als Eingänge
zu individuellen Datenextrahierungs- und Fehlerdetektierungsschaltungen
benutzt werden, wobei die Steuersignale und das extrahierte Datensignal
dazu dienen, die extrahierten Daten unter Einsatz von Information über das
Fehlerausmaß zu
verbessern;
-
12 ist
eine Spannungskurve jedes MR Elements und die Summe der Spannungen
von beiden MR Elementen, die als Funktion der aus der Spur verschobenen
Speicherorte aufgetragen sind und die Ansprechkurven zeigen, die
repräsentativ
für die
Eingänge
zu den in 11 dargestellten individuellen
Datenextrahierungs- und Fehlerdetektierungsschaltungen sind, und
-
13 ist
eine diagrammatische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
eines Mehrplatten-Speichersystems mit einem ersten Wandler und einem
zweiten Wandler zum Erzeugen erster Signale von verschiedenen Plattenoberflächen als
Eingänge
zu einem Eingabegerät
zum Erzeugen einer Mehrzahl von Steuersignalen, die jeweils andere
Information über
das Ausmaß von
Fehlern enthalten.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Um
ein besseres Verständnis
der Lehren der vorliegenden Erfindung zu vermitteln und um bestimmte Definitionen
festzulegen, die für
die hier angegebene Offenbarung und die angegebenen Ansprüche gelten und
um weitere technische Informationen und Daten bereitzustellen, werden
die folgenden Ausführungen
als Hintergrund zu der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt.
-
HINTERGRUND
-
Das
Wort „ableiten", wie hier benutzt,
bedeutet die Durchführung
einer oder mehrerer logischen Verarbeitungsoperationen auf einem
oder mehreren ursprünglichen
elektrischen Signalen, woraus sich ein verwandtes sekundäres Signal
ergibt, das auf einem oder mehreren der ursprünglichen elektrischen Signale
basiert oder diesen entnommen wurde, vorbehaltlich einer logischen
Verarbeitungsoperation, die zu einer Ableitung eines oder mehrerer
der ursprünglichen
elektrischen Signale führt.
Zum Beispiel könnte
eine Ableitung eines Ausgangssignals aus einem ersten Datensignal
und einem zweiten Datensignal mit einem Steuersignal auf verschiedene
Weisen erzielt werden. Die einfachste Ableitung, bekannt als „Auswahl", ist das Auswählen desjenigen
Datensignals, mittels eines Steuersignals, zwischen dem ersten Datensignal
und dem zweiten Datensignal, das der durchschnittlichen geringsten
Anzahl von Fehlern entspricht, berechnet als logische Operation über ein
angemessenes Intervall. Ein weiteres Beispiel einer Ableitung ist
ein aus einem ersten Datensignal und einem zweiten Datensignal abgeleitetes
Ausgangssignal, das als logische Operation durch Bilden eines gewichteten
Durchschnitts des ersten Datensignals und des zweiten Datensignals
erzeugt wurde, wobei die Gewichtungen mittels eines Steuersignals
bestimmt wurden, um ein Ausgangssignal der geringsten Anzahl von
Fehlern zu erzeugen. Andere Ableitungen sind einem in der Technik
bewanderten Fachmann gut bekannt als das Ableiten eines verbesserten
Datenausgangssignals aus mehreren abgetasteten Signalen der gleichen gespeicherten
Daten.
-
Ein „Flexure" (Feder) ist eine
flexible Ladevorrichtung, welche eine „Head/Slider Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit)
abstützt
und betrieblich an das Ende eines Ladearms in einer „Head Stack
Assembly" montiert
ist.
-
Ein „Head" (Kopf) ist ein Fertigungsprodukt,
typisch in Form eines Mikrochips, welches einen oder mehrere Wandler
oder Sensoren oder Wandler mit Elementen enthält, die als Lese- und/oder
Schreibelemente fungieren.
-
Ein „Head/Slider" (Kopf/Schieber)
ist ein Fertigungselement umfassend einen Kopf und Schieber, der an
eine Feder zum Laden auf eine drehende Oberfläche montiert ist.
-
Eine „Head/Slider
Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit)
ist ein Federn enthaltender Arm und eine an seinem Ende angebrachte „Head/Slider
Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit).
Das Ende des Ladearms, der die Kopf/Schiebereinheit abstützt, könnte artikuliert
sein.
-
Ein
holografischer Speicher ist ein Speicher, in dem Information oder
Daten in Form holografischer Bilder in einer fotografischen Emulsion
oder in anderen Aufzeichnungsmedien gespeichert werden.
-
Ein „Positionsfehlersignal" ist ein Signal,
welches den Schräglauf
eines Plattenkopfes sowie dessen Ausmaß und Richtung repräsentiert;
und die Verarbeitung dieses Signals führt zu einem Anpassen oder
Neupositionieren des Kopfes relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
durch einen Aktuator.
-
Ein „PRML" ist ein Akronym
für „Partial
Response Maximum Likelihood",
welches ein Verfahren zur Erzeugung und Decodierung des analogen
Signals ist, welches Daten an vorherbestimmten Speicherorten wie zum
Beispiel entlang einer Datenspur speichert.
-
Ein „Sensor" ist eine Vorrichtung
zum Lesen oder Wiederherstellen der auf einem Aufzeichnungsmedium
gespeicherten Information wie einem induktiven Magneten, einem magnetoresistiven
(„MR") Element, einem
optischen Detektor, zum Beispiel einem CCD (Charged Coupled Device),
um auf die auf einem optischen Speichermedium gespeicherte Information
anzusprechen.
-
Ein „Slider" (Schieber) ist eine
Vorrichtung, die den Kopf abstützt,
und ein Luftlager zwischen dem Kopf und der drehenden Oberfläche bildet,
um den Kopf beim Fliegen über
die drehende Oberfläche – typisch
eine magnetische Platte – auf
der korrekten Höhe
zu halten, und der die elektrischen Leitungen vom Kopf zur Feder trägt.
-
Ein
Speichermedium ist eine Speichervorrichtung, die ein zweidimensionales
Medium wie ein magnetisches Band, ein drehender magnetischer Speicher,
eine optische Platte oder ein dreidimensionales Medium wie ein holografischer
Speicher sein könnte.
-
Ein „Wandler” ist eine
Vorrichtung, die mit einer behandelten Oberfläche zum Aufzeichnen und Wiederherstellen
von Information auf der behandelten Oberfläche zusammenwirkt. Der hier
benutzte Ausdruck „Wandler" deckt eine Reihe
von Ausdrücken
ab wie induktiver Kopf, Schreibwandler, magnetoresistive Elemente,
Lesewandler, Laser, optische Sensoren, Mikrofone, CCD Vorrichtungen
und dergleichen. Manchmal wird der Ausdruck „Sensor" austauschbar mit dem Ausdruck „Wandler" benutzt, und im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor ein Leseelement
oder Lesewandler.
-
Im
Folgenden ist eine Tabelle dargestellt, die eine Auflistung der
tatsächlichen
Kopf- und Plattenlaufwerkparameter für die Jahre 1997 und 1998 und
die vorhergesagten Parameter für
die Zukunft enthält
und die die Kopftechnologie und Plattenlaufwerke zeigt, von denen
die vorliegende Erfindung Gebrauch macht:
Jahr | Aufzeichnungsdichte (Gb/sq.
in) | KTPI | KBPI | Lesebreite
(Mikroinch) | Kopf-Technologie |
1997 | 2,64 | 12,5 | 201 | 54 | MR |
1998 | 4,10 | 16,0 | 256 | 42 | MR,
GMR |
2000 | 10,00 | 30,0 | 334 | 22 | GMR |
2003 | 40,00 | 61,00 | 659 | 17 | GMRT |
2005 | 80,00 | 86,00 | 926 | 8 | GMRT |
TABELLE
I
-
Hinweis:
MR ist ein magnetoresistiver Kopf.
-
GMR
ist ein „gigantischer" magnetoresistiver
Kopf, wobei der Sensor aus einem Material geformt ist, welches spin-abhängige Streuung
von Elektronen zum Abtasten von Daten benutzt, die auf vorherbestimmten Speicherorten
gespeichert sind; ein Beispiel ist im IBM RESEARCH BULLETIN vom
21. August 1998 auf der IBM Website www.resarch.ibm.com zu finden.
-
GMRT
ist ein fortgeschrittener „gigantischer" magnetoresistiver
Kopf, wobei der Sensor auf Lesespurbreiten von kleiner als 20 Mikroinch
anspricht.
-
Tabelle
II unten enthält
eine Auflistung der Aufzeichnungsdichte, des KBPI × TPI für diese
Aufzeichnungsdichte und die magnetischen Bitgrößen für die anwendbare Aufzeichnungsdichte,
von der die vorliegende Erfindung Gebrauch macht.
Bits
pro Inch × Spuren
per Inch | Magnetische
Bitgröße (Länge) (Mikrometer) | Magnetische
Bitgröße (Breite) (Mikrometer) |
48
kbpi × 2100
tpi | 10,000 | 0,710 |
150
kbpi × 6600
tpi | 3,100 | 0,150 |
400
kbpi × 25
ktpi | 0,800 | 0,064 |
800
kbpi × 50
ktpi | 0,400 | 0,032 |
1000
kbpi × 100
ktpi | 0,300 | 0,015 |
TABELLE
II
-
Information über Datenfehler
ist an sich ein wertvolles Signal und kann in Reaktion auf Signale
bestimmt werden, die vom Kopf, Wandler oder Sensor erzeugt werden.
Die Information über
Datenfehler kann dazu verwendet werden, dynamisch und schnell den
Zustand des Sensors (wie zum Beispiel seine Position relativ zur
Datenspur) anzupassen, um die Operation des Informationsspeichersystems
zu verbessern.
-
Die
erfindungsgemäße Ausführungsform
sieht vor, einen Wandler zum Abtasten gespeicherter Daten mit mindestens
einer Einschränkung
von vorherbestimmten Speicherorten bereitzustellen. Die mindestens eine
Einschränkung
in den Daten kann vielerlei Formen aufweisen. Zum Zwecke der vorliegenden
Erfindung ist eine Einschränkung
ein Aspekt von Daten oder eine Codierung der Daten oder des aus
den Daten erzeugten Signals, so dass das, was vom Wandler empfangen
wird, gewissermaßen
mit dem, was erwartet wird, verglichen werden kann, um ein Ausmaß der Differenz
zu erzielen. Häufig
können
die Differenzen auf einen externen Einfluss, der sich auf das Daten-tragende
Signal auswirkt, zurückgeführt werden.
Die Einschränkung könnte eine
analoge Einschränkung,
wie eine Begrenzung der Frequenzen, die im Signal erscheinen können, oder
der Eigenschaften der Wellenform des Signals sein. Die Einschränkungen
könnten
digital, wie einem Codierungsprozess entstammend, sein, zum Beispiel
ein Paritätsprüfungscode
(„ECC") oder ein Fehlerkorekturcode
(ECC).
-
Im
allgemeinen weisen Codierungen, die Einschränkungen in die Signale einführen oder
diesen auferlegen, die Eigenschaft auf, dass die aus der Codierung
resultierende Bitzeichenkette ein Teilsatz aller möglichen
Bitzeichenketten der gleichen Länge
ist. Das Auftreten einer unzulässigen
Bitzeichenkette, das heißt
einer Kette, die nicht von der Codierung erzeugt würde, im
Prozess des Empfangens des die Daten enthaltenden Signals zeigt,
dass die wiederhergestellten Daten die Einschränkung verletzen.
-
Wenn
dementsprechend die Art und Weise, in der die Einschränkung verletzt
wurde, bestimmt wird, wie zum Beispiel durch ein ECC, können in
das Signal eingeführte
Fehler und das Ausmaß dieser
Fehler bestimmt und diese Information entsprechend den Lehren der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
-
Ein
Beispiel hierfür
ist eine Reed Solomon-artige ECC Codierung einer Bitfolge. Die ECC
Codierung würde
sowohl die Daten als auch das aus den Daten (der Bitfolge) berechnete „Syndrom" enthalten. Diese weist
die Eigenschaft auf, dass nur ein Teilsatz der Bitfolge, deren Länge die
Länge der
Daten plus des Syndroms ist, möglich
ist. Wenn ein Signal, das die ECC codierten Daten enthält, empfangen
wird, zeigt die Decodierung an, ob eine korrekte Folge von Datenbits
und Syndrom Bits empfangen wurde oder nicht. Wenn nicht, kann das
Ausmaß der
Fehler im Signal bestimmt werden und zwar bis zu Anzahlen von Fehlern,
die sich nach den Details des ECC Verfahrens richten.
-
Somit
kann sofort, unter Einsatz der Kenntnisse betreffend die mindestens
eine dem ersten Signal auferlegte Einchränkung, ein Steuersignal mit
Information über
das Ausmaß der
Fehler erzeugt und dazu verwendet werden, eine Steuerfunktion gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
-
Sensoren,
die auf digitale Daten ansprechen, die zur Speicherung in einem
Informationspeichersystem aufgezeichnet wurden, können Signale
erzeugen, die sowohl auf tatsächliche
Daten als auch auf Fehler beim Lesen der Daten ansprechen. Das System
kann dynamisch in Reaktion auf vom Kopf, Wandler oder Sensor erzeugte
Signale die tatsächlichen
Daten und die Information über
diese Fehler bestimmen.
-
Analoge
Techniken, die zum Codieren individueller Bits und Folgen von Bits
dienen, wie zum Beispiel PRML Codiertechniken zum Speichern und
Abrufen von Daten, können
dazu verwendet werden, sowohl die wahrscheinlichen tatsächlichen
Daten als auch eine oder mehrere Ableitungmaßnahmen aus der fehlerfreien Wiederherstellung
dieser tatsächlichen
Daten zu bestimmen.
-
PRML
Codiertechniken dienen dazu Daten zu codieren, die auf einem Plattenlaufwerk
gespeichert sind, wie in der Technik gut bekannt ist. Während des
Lesens eines Segments von Daten, die unter Einsatz der neuen Vorrichtung
in PRML Form gespeichert sind, wird das von dem Kopf, Wandler oder
Sensor, wie zum Beispiel einem MR Kopf, gelesene Signal in periodischen
Intervallen abgetastet. Die Abtastungspunkte werden so gewählt, dass
sie synchron mit dem Signal sind, wobei das Abtasten an Punkten
erfolgt, an denen das Signal erwartungsgemäß spezifische Werte aufweist.
-
Die
vorliegende Erfindung residiert in einer Vorrichtung und einem Verfahren
zum Einsatz von Information über
das Ausmaß von
Fehlern in abgetasteten Daten zur Durchführung einer Steuerfunktion
zum Anpassen mindestens der Position eines Wandlers, wie eines Magnetkopfes,
um die Ausrichtung relativ zu einer Spur zu verbessern, und zum
Ableiten, aus zwei oder mehr Datensignalen, eines Datensignals,
das die geringste Anzahl von Fehlern aufweist. Die Vorrichtung verwendet
die Information über
das Ausmaß von
Fehlern, um eine Steuerfunktion zur Wiederherstellung der Daten
durchzuführen,
die an vorherbestimmten Speicherorten auf einem Speichermedium gespeichert
sind.
-
Die
vorliegende Erfindung basiert auf dem Abtasten aufgezeichneter Information
oder Daten auf einem Speichermedium. Die abgetasteten oder wiederhergestellten
Daten enthalten Fehler, die während
des Abtastens der Information oder Daten in das erste Signal eingeführt wurden,
weil der Wandler oder Sensor relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten,
wie einer Spur, verschoben wurde.
-
Wenn
die aufgezeichnete oder gespeicherte Information oder die Daten
einen Fehler enthalten, enthalten auch die abgetasteten Daten diese
Fehler in den Daten. Solche Fehler in den aufgezeichneten Daten unterscheiden
sich von den Fehlern, die in die abgetasteten Daten während ihrer
Abtastung eingeführt
wurden, welches die Offenbarung und die Lehre der vorliegenden Erfindung
darstellt.
-
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Bezugnehmend
auf 1 bis 10, die mehrere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschreiben, sind die Vorrichtung, die
Verfahren, Detektionssysteme und Detektionsvorrichtungen zur Wiederherstellung
der Daten unter Einsatz der Information betreffend das Ausmaß der Fehler
im Folgenden beschrieben.
-
In
der bildlichen Darstellung von 1 ist die
Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler
allgemein mit Pfeil 20 bezeichnet. Eine behandelte Oberfläche 22 eines
Speichermediums speichert die mindestens eine Einschränkung enthaltenden
Daten an den vorherbestimmten Speicherorten 24. Die mindestens
eine Einschränkung
enthaltenden Daten werden auf der Oberfläche an den vorherbestimmten Speicherorten 24 während einer
Schreiboperation gespeichert.
-
Die
mindestens eine Einschränkung
enthaltenden Daten können
aus einer Anzahl von Datencodierungstechniken bestehen, die eine
bekannte Beziehung zu den mit der Einschränkung verknüpften Daten aufweisen. Der
Einsatz von Fehlercodierungstechniken ermöglicht es, die echten Daten
mit einer größeren Wahrscheinlichkeit
als fehlerhafte Daten zu bestimmen, ungeachtet der Fehler wie Clutter
oder Geräusche,
die das korrekte Lesen der Daten in einem Informationsspeichersystem
stören
können.
-
Ein
Wandler 26 ist zum Abtasten der vorherbestimmten Speicherorte 24 positioniert
und erzeugt ein erstes Signal, das repräsentativ für die Daten ist, die mindestens
eine an den vorherbestimmten Speicherorten 24 gespeicherte
Einschränkung
und irgendwelche Fehler enthalten, die während der Abtastung in die
abgetasteten Daten eingeführt
wurden. Das erste Signal ist durch Leitung 30 dargestellt.
-
Ein
Eingabegerät,
hier manchmal als Detektor 34 bezeichnet, reagiert auf
das erste Signal 30, um das durch Leitung 38 dargestellte
abgetastete Datensignal an ein ein Steuersignal erzeugendes Gerät, allgemein durch
Box 42 dargestellt, anzulegen, um ein Steuersignal zu erzeugen,
das Information über
das Ausmaß der Fehler
enthält.
Das Steuersignal dient zur Durchführung einer Steuerfunktion,
wie im Folgenden beschrieben. Das Eingabegerät 34 extrahiert ein
Datensignal, bezeichnet mit 56 als wiederhergestellte Daten.
-
Das
das Steuersignal erzeugende Gerät 42 erzeugt
ein Steuersignal, welches die Information betreffend das Ausmaß der Fehler
enthält,
die dazu verwendet werden können,
die Steuerfunktion der Steuerung eines Anpasselements 48 durchzuführen. Das
Anpasselement 48 ist betrieblich durch eine betätigbare
Einheit, dargestellt durch die gestrichelte Linie 52, an
den Wandler 26 gekoppelt. Das Anpasselement 48 sorgt, über die
als gestrichelte Linie 52 dargestellte betätigbare
Einheit, für
das Anpassen oder Neupositionieren des Wandlers 26, um
den Wandler 26 in eine Richtung zu positionieren, in der
die Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 verbessert
ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet das Anpasselement 48 einen Aktuator, wie zum
Beispiel Aktuator 104 in 2B. Der
Aktuator reagiert auf das vom Erzeugungsmittel des Steuersignals
daran angelegte Steuersignal, um den Wandler 26 zu verschieben
oder physikalisch neu auszurichten. Der Wandler 26 ist
ein Plattenkopf in der bevorzugten Ausführungsform und wird so positioniert,
dass er in der bevorzugten Ausführungsform
die Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 oder
zur Datenspur verbessert. Diese Verschiebung oder Neuausrichtung
erfolgt in einer Richtung, in der eine Fehlpositionierung oder Fehlausrichtung
beseitigt wird, die der Wandler 26 mit Bezug auf die vorherbestimmten
Speicherorten 24 oder die Spur aufweisen könnte. Wenn
somit eine Fehlpositionierung oder Fehlausrichtung des Wandlers 26 mit
Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorten 24 festgestellt
wird, wird der Wandler 26 physikalisch nach rechts oder
links verschoben, um ihn in eine Position zu bringen, in der die
Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 verbessert
ist.
-
Der
Wandler 26 nach 1 könnte ein erster Wandler sein,
der relativ zu einem zweiten Wandler positioniert ist, wie durch
Box 62 in 2A dargestellt. Der erste Wandler
und der zweite Wandler tasten die vorherbestimmten Speicherorte
ab und erzeugen ein erstes Signal und ein zweites Signal, das repräsentativ
für die
Daten ist, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten
Speicherorte und Fehler aufweisen, die während des Abtastens in die
abgetasteten Daten eingeführt
wurden. Ein Eingabegerät
erzeugt das Steuersignal entweder aus dem ersten oder aus dem zweiten
Signal und extrahiert ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal.
Ein Ausgabegerät
reagiert auf das Steuersignal und auf mindestens ein der ersten
und zweiten Signale, um daraus ein Datensignal mit der geringsten
Anzahl von Fehlern abzuleiten.
-
Ferner
könnte
der Wandler 26 ein erster Wandler mit mindestens zwei Sensoren
sein, die gleichzeitig die vorherbestimmten Speicherorte abtasten
und ein erstes Signal und ein zweites Signal erzeugen, die jeweils repräsentativ
für die
Daten sind, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten
Speicherorte sowie irgendwelche Fehler aufweisen, die während des
Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. In einem solchen
Fall extrahiert das Eingabegerät 34 ein
erstes Datensignal und ein zweites Datensignal, das die wiederhergestellten
Daten darstellt. Ferner legt das Eingabegerät 34 das erste Signal
und das zweite Signal an das das Steuersignal erzeugende Gerät 42 an,
um ein Steuersignal zu erzeugen. In dieser Ausführungsform reagiert die Steuerfunktion
auf das Steuersignal und auf mindestens ein der ersten und zweiten
Datensignale, um mindestens entweder ein dynamisches Servosignal
zu erzeugen oder aus den ersten und zweiten Datensignalen ein Datensignal
abzuleiten, welches die geringste Anzahl von Fehlern enthält.
-
Das
Blockdiagramm von 2A veranschaulicht eine Ausführungsform
der Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler.
Die die mindestens eine Einschränkung
enthaltenden Daten werden auf Speichermedien wie einem Speichermedium 60 gespeichert,
welches aufgrund der durch den Pfeil 66 angedeuteten relativen
dazwischenliegenden Verschiebung mit einem Lesewandler 62 zusammenwirkt.
Das Aufzeichnungsmedium 60 speichert die mindestens eine
Einschränkung
enthaltenden Daten an vorherbestimmten Speicherorten, dargestellt
durch Speicherorte 24 in 1. Der Lesewandler 62 ist
so positioniert, dass er die vorherbestimmten Speicherorte auf dem
Aufzeichnungsmedium 60 abtastet, und erzeugt ein erstes
Signal 70, welches repräsentativ
für die
die mindestens eine Einschränkung
enthaltenden Daten und irgendwelche Fehler ist, die während des
Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das erste Signal 70 wird
an ein Eingabegerät
oder einen Detektor 72 angelegt, welcher auf das erste
Signal 70 reagiert, um ein Steuersignal mit Information
betreffend das Ausmaß der
Fehler in den abgetasteten Daten zu erzeugen und um die Datensignale
zu extrahieren. Das Steuersignal wird an ein Ausgabegerät 76 angelegt.
Das Steuersignal dient zur Durchführung der folgenden Steuerfunktion
in dieser Ausführungsform.
-
Das
Ausgabegerät 76 reproduziert
das extrahierte Datensignal aus den abgetasteten Daten, wie durch die
Leitung 80 veranschaulicht. Gleichzeitig werden das Steuersignal
und das extrahierte Datensignal an das Ausgabegerät 76 angelegt,
wie durch Leitung 74 angedeutet. Ferner dient das Steuersignal,
wie durch Leitung 82 veranschaulicht, zur Erzeugung eines
dynamischen Servosignals, welches zur Verbesserung der Ausrichtung
des Wandlers 62 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
auf dem Aufzeichnungsmedium 60 dient. In dieser Ausführungsform
erscheint das dynamische Servosignal in Form von weitgehend kontinuierlichen Servosignalen
oder von an eine Servosteuerung angelegten Positionsfehlersignalen,
die sämtlich
durch die gestrichelte Linie 82 veranschaulicht sind, um
die Ausrichtung des Wandlers 26 relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten auf dem Aufzeichnungsmedium 60 zu verbessern.
-
Im
Blockdiagramm von 2B ist die Vorrichtung von 2A in
größerem Detail
dargestellt; veranschaulicht ist das Aufzeichnungsmedium 60,
das mit einem Lese-/Schreibwandler 90, einem Detektor 92 und einem
Steuergerät 100,
welches ein Anpasselement ist, zusammenwirkt, um einen Aktuator 104 zu
steuern, um die Position von Wandler 90 über Elemente,
die durch Leitung 108 dargestellt sind, in ähnlicher
Weise wie in Verbindung mit 2A oben
beschrieben, anzupassen. Der Detektor 92 erzeugt die reproduzierten
Daten, wie durch Ausgang 96 dargestellt. Das Steuergerät 100 reagiert
auf das Steuersignal von Detektor 92, um Positionsfehlersignale
in Form eines dynamischen Servosignals auf Leitung 106 zu
erzeugen, wobei das dynamische Servosignal über Leitung 106 an
einen Aktuator angelegt wird. Der Aktuator 104 passt die
Position des Wandlers 90 an über Elemente, die durch Leitung 108 dargestellt
sind.
-
Die
in 2B dargestellte Vorrichtung kann auch als Servosteuerung
während
der Schreibfolge oder der Operation des Wandlers als Lese-/Schreibwandler
verwendet werden. Wenn die Struktur des Wandlers das Lesen und Schreiben
zur gleichen Zeit ermöglicht,
wird ein dynamisches Servosignal kontinuierlich an das Servosystem
angelegt, um die Kopf-/Spurausrichtung zu steuern.
-
Wenn
die Struktur des Wandlers nicht das Lesen und Schreiben zur gleichen
Zeit ermöglicht,
ist das dynamische Servosignal für
einen Zeitraum deaktiviert, der ungefähr gleich einer Schreibperiode
ist. Schaltungen zur Durchführen
dieser Funktionen sind in der Technik bewanderten Fachleuten gut
bekannt.
-
Das
Blockdiagramm von 2C ist eine wiederum andere
Ausführungsform
der Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler. 2C veranschaulicht
das Aufzeichnungsmedium 60 in Zusammenwirkung mit einem
Lesewandler, der zwei oder mehr mit Ziffer 110 bezeichnete
Elemente aufweist. Der Wandler 110 erzeugt ein erstes Signal 114 und
ein separates zweites Signal 116, eins für jedes
Element. Die ersten und zweiten Signale 114 und 116 werden
an ein Eingabegerät 130 angelegt,
welches ein Steuersignal, wie oben beschrieben, erzeugt und ferner
ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal extrahiert. Das
Steuersignal wird zusammen mit dem extrahierten ersten Datensignal
und dem zweiten Datensignal, dargestellt durch die Leitungen 130 und 132,
an die Leitung 134 angelegt, die zu einem Datensignal Auswahlgerät 126 führt. In
diesem Fall ist die Ableitung ein als Multiplexor bekannter einfacher
Auswahlmechanismus. Das Datensignal Auswahlgerät 126 reagiert auf
das Steuersignal 134, wobei das erste Datensignal 130 das
erste Signal auf Leitung 114 und das zweite Datensignal 132 das
zweite Signal auf Leitung 116 darstellt, um daraus ein
Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten.
-
Gleichzeitig
legt das Eingabegerät
das Steuersignal über
Leitung 142 an ein Anpasselement 144 an. In dieser
Ausführungsform
erzeugt das Anpasselement ein dynamisches Servosignal, welches über Leitung 146 an
einen Aktuator 150 angelegt wird, um die Position von Wandler 110 mechanisch
anzupassen und dadurch die Ausrichtung zwischen dem Wandler 110 relativ
zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern. In der Alternative
kann das Anpasselement 144 ein Anpassungssignal erzeugen,
welches dazu verwendet werden kann, einen oder beide der zwei oder
mehr Sensoren elektrisch zu verschieben, um durch die Betriebsdaten
eines der zwei oder mehr Sensoren das Ausmaß der in die abgetasteten Daten
eingeführten
Fehler zu reduzieren. Ein Beispiel eines solchen Wandlers und der
damit verbundenen Struktur wird im Folgenden in Verbindung mit 3E besprochen.
-
Die
Vorrichtung nach 2C ermöglicht einem Ausgabegerät auf das
Steuersignal zu reagieren, um ein dynamisches Servosignal zur Verbesserung
der Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
gleichzeitig mit der Ableitung eines Datensignals, enthaltend die
geringste Anzahl von Fehlern, aus dem ersten Datensignal und dem
zweiten Datensignal zu erzeugen, die aus den zwei oder mehr Lesesensoren
entwickelt wurden.
-
3A, 3B und 3C sind
bildliche Darstellungen einer behandelten Oberfläche 22 eines Speichermediums,
darstellend die Breite 160, die einem vorherbestimmten
Speicherort oder einer Spur auf der Oberfläche 22 zugewiesen
ist. Die tatsächliche
Breite der vorherbestimmten Speicherspur, auf der die Daten mit
mindestens einer Einschränkung
gespeichert sind, ist durch gestrichelte Linien 164 dargestellt.
Die Lenge eines Wandlers 26 ist durch die Länge der
Seite 170 dargestellt. Die Länge 170 des Wandlers 26 ist
geringer als die Breite der tatsächlichen
vorherbestimmten Speicherorte 164 und der Fläche, die
der Spur zugewiesen ist.
-
Bezugnehmend
auf 3A ist der Wandler 26 in der Darstellung
weitgehend räumlich
auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Spur 164 ausgerichtet,
auf der die Daten gespeichert sind, die die mindestens eine Einschränkung enthalten.
In dieser Position liest der Wandler 26 die gespeicherten
Daten mit einer minimalen Anzahl von Fehlern.
-
In 3B ist
der Wandler 26 auf einer Seite, der linken Seite in 3B,
falsch auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Datenspur 160 ausgerichtet.
In dieser Position weist der Wandler 26 eine Fehlausrichtung
auf, insofern als ein Teil des Abtastelements relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten oder der Spur 164 aus der Spur und über den
der Spur zugewiesenen Flächenbereich
hinaus verschoben ist, wie durch Linie 160 dargestellt.
-
In 3C ist
der Wandler 26 auf der anderen Seite, der rechten Seite
in 3C, falsch auf die vorherbestimmten Speicherorte
oder die Datenspur 160 ausgerichtet. In dieser Position
weist der Wandler 26 eine Fehlausrichtung auf, insofern
als ein Teil des Abtastelements relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten oder der Spur 164 aus der Spur und über den
der Spur zugewiesenen Flächenbereich
hinaus verschoben ist, wie durch Linie 160 dargestellt.
-
3D und 3E sind
bildliche Darstellungen von zwei Ausführungsformen von Wandlern,
die einen Schreibwandler und zwei magnetoresistive Sensoren als
Lesewandler aufweisen, die in der Vorrichtung, dem System und dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
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In
der bildlichen Darstellung von 3D weist
der Wandler 26 einen Schreibwandler 174 mit zwei
Lesewandlern auf, die in dieser Ausführungsform zwei magnetoresistive
Elemente 176 und 178 sind, die zwischen sich eine
isolierende Abschirmung aufweisen. Die magnetoresistiven Elemente 176 und 178 bestehen mindestens
aus zwei Sensoren, die in einer festen beabstandeten Beziehung zueinander
abgestützt
sind.
-
In
der bildlichen Darstellung von 3E ist
der Wandler 26 ebenfalls ein Schreibwandler 174 mit
zwei Lesewandlern, die in dieser Ausführungsform zwei magnetoresistive
Elemente 176 und 178 sind, die zwischen sich eine
leitende Abschirmung aufweisen, die auf eine Anpassungsspannung
reagiert, um die magnetischen Betriebsdaten der magnetoresistiven
Elemente zu verschieben. Dadurch, dass die magnetischen Betriebsdaten
zusätzlich
zu oder anstatt der physikalischen Verschiebung oder Anpassung der
Position des Wandlers in Reaktion auf Positionsfehlersignale elektrisch
mit einem Servosystem verschoben werden, ist das Ausmaß der Fehler
in mindestens dem ersten Signal oder dem zweiten Signal reduziert.
In dieser Wandlerstruktur sind die magnetoresistiven Sensoren 176 und 178 mindestens
zwei Sensoren, die in einer festen beabstandeten Beziehung zueinander
abgestützt
sind.
-
Wenn
der Wandler 26 von 3A und 3B in
der Vorrichtung, dem System oder dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung zum Einsatz kommt, beinhaltet der Wandler mindestens zwei
Sensoren zum gleichzeitigen Abtasten der vorherbestimmten Speicherorte
und Erzeugen eines ersten Signals und eines zweiten Signals, die
jeweils repräsentativ
für die
Daten sind, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten
Speicherorte und irgendwelche Fehler enthalten, die während des
Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. In bestimmten Ausführungsformen
der Vorrichtung, des Systems und Verfahrens reagiert ein Ausgabegerät auf mindestens
das erste Signal oder das zweite Signal, um ein Steuersignal zu
erzeugen, das an ein Datensignal angelegt und/oder zum Ableiten
eines solchen Datensignals, enthaltend die geringste Anzahl von
Fehlern, aus dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal,
die aus den Signalen der beiden Sensoren extrahiert wurden, verwendet
wird.
-
Wie
oben im Abschnitt „Hintergrund" besprochen, werden
zukünftige
Plattenlaufwerksysteme Spurbreiten mit kleinerer Breite aufweisen.
Die Lesespurbreiten sind kleiner als 50 Mikroinch und weniger, und
die magnetischen Bitgrößen auf
der Speicherfläche 22 zur
magnetischen Aufzeichnung von Daten werden ebenfalls kleiner. Dies
führt dazu,
dass eine präzise
Kopf-/Spurausrichtung sehr wichtig für die Reduzierung von Fehlern
in den abgetasteten Daten ist, die von den vorherbestimmten Speicherorten
oder der die gespeicherten Daten enthaltenden Spur, die die mindestens
eine Einschränkung
enthält,
gelesen werden, wobei die in 1, 2A, 2B und 2C beschriebenen
Vorrichtungen für
solche Anwendungen geeignet sind.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Oberfläche 22 eine
magnetische Aufzeichnungsfläche einer
Magnetplatte, und die Spur 160 beinhaltet ein Material,
das auf elektromagnetische Felder anspricht, um die Datenbits auf
denselben zu lesen oder sie mit Datenbits zu beschreiben, wobei
solche Magnetplatten und Techniken zum Lesen und Beschreiben von
Magnetplatten in der Technik gut bekannt sind.
-
Obwohl
Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die Speicherung und den Abruf von digitalen Daten
unter Einsatz von Magnetplatten beschrieben sind, lässt sich
die Erfindung weitverbreitet auf andere Formen der Datenspeicherung
anwenden, wie zum Beispiel auf optische Platten, Laserplatten, digitale
Videoplatten, holografische Speicher und dergleichen. Im allgemeinen
beinhaltet die Erfindung alle Ausführungsformen, in denen das
Lesen und Schreiben von Daten auf einen neuartigen Sensor mit Bezug
auf ein Informationsspeichermedium reagiert.
-
In 4 ist
ein schematisches Diagramm dargestellt, welches eine Ausführungsform
einer Vorrichtung mit drehendem Plattenspeicher zeigt. Die allgemein
mit 184 bezeichnete Vorrichtung hat eine drehende Aufzeichnungsfläche 186 mit
einer durch Linie 188 dargestellten kreisförmigen Spur
und vorherbestimmten Speicherorten 190, auf denen Daten
mit mindestens einer Einschränkung
gespeichert sind. Ein Kopf 194 ist an das Ende eines Kopf-/Ladearms 198 montiert,
um den Kopfes 194 relativ zu einer Spur 188 und
in einer Richtung zur Verbesserung der Ausrichtung auf die Spur 188 relativ
zu den vorherbestimmten Speicherorten 190 zu laden und
anzupassen.
-
In 4 werden
die vom Kopf 194 abgetasteten Daten über die Leitung 200 an
einen Wandler-Verstärker 202 angelegt.
Der Ausgang des Wandler-Verstärkers 202 ist
das erste Signal. Das erste Signal besteht aus den abgetasteten
Daten, die die mindestens eine Einschränkung und irgendwelche Fehler
enthalten, die während
des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das erste Signal
wird an einen Detektor 204 angelegt. Der Detektor 204 erzeugt
ein Steuersignal, enthaltend Information über das Ausmaß der Fehler, welches
als Positionsfehlersignal verwendet wird und das Steuersignal an
ein Anpasselement 206 anlegt. Das Anpasselement 206 erzeugt
daraufhin Positionsfehlersignale, die dazu verwendet werden, den
Kopf-/Ladearm 198 über
Leitung 208 zu betätigen,
um den Kopf 194, wie erforderlich, in Reaktion auf die
Positionsfehlersignale neu zu positionieren. Der Detektor 204 erzeugt
ein Ausgangssignal, dargestellt durch Leitung 210, welches
das extrahierte Datensignal für
die wiederhergestellten Daten ist.
-
In 4 könnte die
Spur 188 Servo Burst Signale, dargestellt durch Linie 192,
enthalten. Die Vorrichtung von 4 kann in
Verbindung mit den Servo Burst Signalen, die aus früher aufgezeichneten
Servo Bursts erzeugt wurden, zum Einsatz von Information über das
Ausmaß der
Fehler verwendet werden. Ein neuartiges Verfahren, in dem das früher aufgezeichnete
Servo Burst in Verbindung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung
zum Einsatz kommt, ist weiter unten beschrieben.
-
Das
schematische Diagramm von 5 zeigt
eine wiederum andere Ausführungsform
einer allgemein mit 228 bezeichneten Vorrichtung mit einer
aus einem magnetischen Medium bestehenden drehenden Oberfläche 22 mit
einer Datenspur 164, auf der aufgezeichnete Daten mit mindestens
einer Einschränkung
an vorherbestimmten Speicherorten oder in der Datenspur 164 gespeichert
sind. Eine allgemein mit 230 bezeichnete Kopf-/Armeinheit
umfasst einen Arm 232, eine Feder 234 und einen
Schieber 236 mit einem Wandler 26 mit zwei MR
Elementen 176 und 178, die Teil des Schiebers 236 bilden,
der als Kopf-/Schiebereinheit bekannt ist. Der Kopf-/Ladearm 230 dient
zum Laden und Anpassen des Wandlers 26 relativ zur Mittellinie 240 von
Spur 160 und den vorherbestimmten Speicherorten wie Datenspur 164.
Der Wandler 26 hat zwei MR Elemente oder Lesesensoren 176 und 178,
wobei die MR Elemente 176 und 178 relativ zueinander
und zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Datenspur 164 versetzt
sind. Eine Isolierschicht oder Abschirmung 180 trennt und
schützt
die MR Elemente 176 und 178, um Cross-Talk und
Signalstörungen
zwischen den MR Elementen 176 und 178 zu reduzieren.
Jedes der MR Elemente 176 und 178 erzeugt ein
Ausgangssignal, das auf den Leitungen 248 erscheint, umfassend
die abgetasteten Daten mit der mindestens einen Einschränkung und
irgendwelchen Fehlern, die während
des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Jedes Signal jedes
MR Elements 176 und 178 wird an die Leseverstärker 250 bzw. 252 angelegt.
Ferner könnte
bei bestimmten Wandlern, bei denen die Summe des Ausgangssignals
in die Erzeugung eines Steuersignals eingehen soll oder als Teil
des Steuersignal gewünscht
wird, jeder Ausgang von jedem der MR Elemente 176 und 178 an
einen Summierverstärker
als Verstärker 254 angelegt
werden.
-
Der
Wandler 26 in dieser Ausführungsform wurde als zwei abgeschirmte
MR Elemente ausgebildet. Ein Beispiel eines solchen Wandlers ist
ein MR Element, welches als Dual-Stripe MR Kopf bekannt ist und
von Headway Technologies Inc, Milpitas, Kalifornien, zum Verkauf
angeboten wird.
-
In
der Alternative könnte
der Wandler 26 als zwei MR Elemente mit einer leitenden
Abschirmung ausgebildet sein (siehe 3E).
-
Wenn
ein solcher Wandler in der Vorrichtung nach 5 zum Einsatz
kommt, könnten
die Betriebsdaten des MR Elements elektrisch durch den Einsatz eines
Vorspannungssignals verschoben werden, wobei eine derartige elektrische
Verschiebung entweder anstelle des Anpassen oder gleichzeitig mit
dem Anpassen des Wandlers durch ein Servosystem in Reaktion auf
Positionsfehlersignale stattfinden würde.
-
Das
MR Element könnte
ein einzelner Wandler 174 sein. Es ist aber auch denkbar,
dass in alternativen Ausführungsformen
der Wandler drei (oder mehr) Lesesensoren und/oder zwei oder mehr
Schreibwandler umfassen könnte.
Eine solche Struktur würde
das Überwachen
und/oder das Ableiten von abgetasteten Daten mit der mindestens
einen Einschränkung
von allen Elementen erlauben.
-
Der
Detektor in dieser Ausführungsform
ist fähig,
auf ein Steuersignal, das die mindestens eine Einschränkung enthält, und
auf das extrahierte erste Datensignal und das aus den mindestens
zwei Wandlern entwickelte, zweite Datensignal zu reagieren, um ein
Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten. Auf
diese Weise verkörpern
die wiederhergestellten Daten das extrahierte Datensignal mit der
geringsten Anzahl von Fehlern. Ferner kann das Steuersignal mit
der Information über
das Ausmaß der
Fehler dazu verwendet werden, Positionsfehlersignale für ein Servosystem,
wie hier beschrieben, zu entwickeln.
-
Es
ist nicht erforderlich, dass der Wandler 26, der in dieser
Ausführungsform
ein Plattenkopf ist, eine bestimmte Anzahl von Lesesensoren aufweist,
wie zum Beispiel zusätzliche
MR Elemente ähnlich
den MR Elementen 176 und 178.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auch anwendbar, wenn nur ein MR Kopf verwendet
wird, wie zum Beispiel MR Element 176, wie in Verbindung
mit 7 besprochen.
-
Das
Ausgangssignal jedes MR Elements 176 und 178 stellt
die abgetasteten Daten bereit, die die mindestens eine Einschränkung und
irgendwelche Fehler enthalten, die während des Abtastens in die
abgetasteten Daten eingeführt
wurden. Diese Signale werden über
ihre jeweiligen Leseverstärker 250 und 252 angelegt, und
die Ausgänge
der Leseverstärker 250 und 252 sind
das erste und das zweite Signal. In der bevorzugten Ausführungsform
erscheinen das erste Signal und das zweite Signal an dem als Element 248 dargestellten Ausgang
in der Form eines zeitvariierenden elektromagnetischen Signals,
zum Beispiel eines Spannungssignals, das auf Positionen der entsprechenden
MR Elemente 176 undf 178 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
oder der Datenspur 164 reagiert.
-
Jeder
Leseverstärker 250 und 252 empfängt das
erste Signal und das zweite Signal, die repräsentativ für die von den zugehörigen MR
Elementen 176 und 178 abgetasteten Daten mit der
mindestens einen Einschränkung
sind. Die Leseverstärker 250 und 252 verstärken jeweils
das Signal und führen
jede andere benötigte
Signalverarbeitung durch. Eine derartige Signalverarbeitung könnte beispielsweise
das Konditionieren des Signals, das Umwandeln des Signals in ein
anderes Format, zum Beispiel in ein quantifiziertes digitales Format
oder ein ummoduliertes Format wie PCM, umfassen.
-
Die
Ausgänge 256 der
Leseverstärker 250 und 252 (einschließlich des
Ausgangs des Summierverstärkers 254,
falls erforderlich) werden an einen Detektor 260 angelegt,
der seinerseits ein Steuersignal erzeugt, das Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält.
In dieser Ausführungsform
legt der Detektor 260 das Steuersignal mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler an eine Anpassungsschaltung 270 an, die aus dem
Steuersignal entwickelte Positionsfehlersignale erzeugt.
-
In
der Ausführungsform
von 5 reagiert der Detektor 260 auf das erste
Signal und zweite Signal und, falls erforderlich, auf das Summensignal,
die sämtlich
durch Leitungen 256 dargestellt sind. Der Detektor 260 verarbeitet
das erste Signal und zweite Signal, um die mindestens eine Einschränkung im
Datensignal bestimmen, indem er die Fehler berechnet oder die Fehler
durch Vergleichen des beobachteten Signals mit dem erwarteten Signal
entwickelt. Beispielsweise könnte
der Detektor 260 eine oder mehrere der folgenden Verarbeitungstechniken
durchführen,
um das Datensignal zu extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler zu erzeugen.
- (1) Hinzufügen der
Komponenten des verstärkten
ersten Signals und des verstärkten
zweiten Signals, um ein vereinheitlichtes erstes Signal zu bestimmen,
aus dem der Detektor das Datensignal extrahieren und ein Steuersignal
mit der Information über
das Ausmaß der
Fehler erzeugen kann;
- (2) Subtrahieren der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des
verstärkten
zweiten Signals, um ein Differential zwischen diesen zu bestimmen,
welches als erstes Signal benutzt wird, aus dem der Detektor die
Daten extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler erzeugen kann;
- (3) Benutzen einer oder mehrerer der Komponenten des verstärkten ersten
Signals und des verstärkten zweiten
Signals, um ein vereinheitlichtes oder integriertes erstes Signal
zu bestimmen, wie zum Beispiel, indem das erste Signal mit einem
ersten Wert und das zweite Signal mit einem zweiten Wert gewichtet
wird, zum Beispiel 25% bzw. 75%, und Auswählen – im Sinne von Ableiten – dieser
Komponenten des ersten Signals und des zweiten Signals zur weiteren
Verarbeitung, um ein Datensignal zu extrahieren und ein Steuersignal
mit der Information über
das Ausmaß der
Fehler zu erzeugen;
- (4) Separates Verarbeiten der Komponenten des verstärkten ersten
Signals und des verstärkten
zweiten Signals, um das extrahierte Datensignal mit der geringsten
Anzahl von Fehlern abzuleiten und ein Steuersignal mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler zu erzeugen; und
- (5) Separates Verarbeiten der Komponenten des verstärkten ersten
Signals und des verstärkten
zweiten Signals, um ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal
zu extrahieren und um ein Steuersignal zu erzeugen, das dazu dient,
ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten,
um separate Signale, wie zum Beispiel Positionsfehlersignale zur
horizontalen Verschiebung, Winkelausrichtung oder vertikalen Verschiebung
eines Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten, wie
einer Spur, zu erzeugen.
-
In
dieser Ausführungsform
erzeugt der Fehlerdetektor 260 ein vereinheitlichtes Steuersignal,
welches an das Anpasselement 230 angelegt wird, um separate
Signale für
horizontale Verschiebung, Winkelausrichtung und vertikale Verschiebung
des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten, wie
einer Spur, zu bestimmen.
-
In 5 erscheint
das Steuersignal an den Ausgängen 262 und
wird an eine Anpassungsschaltung 270 angelegt, die auf
das Steuersignal anspricht, um Zwei-Position-Fehlersignale zu erzeugen,
die an die Servoverstärker 272 und 274 angelegt
werden. Der Servoverstärker 274 erzeugt
eine Komponente des Steuersignals, die Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält,
und die über
Leitung 276 an einen groben Aktuator 280 zum Verschieben
oder Betätigen
der Kopf-/Armeinheit angelegt wird, um diesen in eine Richtung zu
positionieren, in der die Ausrichtung auf die vorherbestimmten Speicherorte,
wie die Datenspur 164, verbessert ist.
-
Das
andere Positionfehlersignal vom Servoverstärker 272 wird über Leitung 284 an
einen feinen Mikropositionierer 286 angelegt, welcher ein
artikuliertes Ende eines Arms 232 zur Mikroverschiebung
oder Mikrobetätigung
der Kopf/-Armeinheit sein könnte,
um diese derart zu positionieren, dass die Ausrichtung des Kopfes
auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Datenspur 164 verbessert
oder eine weitgehende Ausrichtung auf dieselben erzielt wird.
-
Das
Blockdiagramm von 6 veranschaulicht das Verfahren
der vorliegenden Erfindung zum Einsatz von Information über das
Ausmaß der
Fehler. Das Verfahren in 6 umfasst Schritt 300,
bei dem ein Wandler so positioniert wird, dass er auf die vorherbestimmten
Speicherorte auf einem Speichermedium ausgerichtet ist. Bei Schritt 302 werden
vom Wandler die abgetasteten Daten erzeugt, die mindestens eine
Einschränkung
enthalten. Bei Schritt 304 wird vom Wandler ein erstes
Signal mit den abgetasteten, die mindestens eine Einschränkung enthaltenden
Daten und den während
des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführten Fehlern erzeugt. Bei
Schritt 306 wird in Reaktion auf das erste Signal ein Steuersignal
erzeugt, das Information über
das Ausmaß der
Fehler enthält.
Bei Schritt 308 wird in Reaktion auf das Steuersignal und
die abgetasteten Daten, die die mindestens eine Einschränkung enthalten,
eine Steuerfunktion durchgeführt.
Die Steuerfunktion könnte
Schritt 310 für
elektrisches Ableiten, wie zum Beispiel Auswählen sein, dies in Reaktion auf
das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler
und aus einer Mehrzahl von Datensignalen, wenn ein erstes und ein
zweites Signal erzeugt werden, wenn mehr als ein Wandler oder ein
Wandler mit mindestens zwei Sensoren zum Abtasten der gespeicherten
Daten oder der Kombination von abgetasteten Datensignalen, die die
geringste Anzahl von Fehlern enthalten, benutzt werden, wobei die
wiederhergestellten Daten in Form eines extrahierten Datensignals
aus Schritt 310 sind durch Pfeil 314 dargestellt
sind. Die wiederhergestellten Daten könnten direkt als Ausgang, wie
durch Linie 316 dargestellt, benutzt werden.
-
Eine
weitere Steuerfunktion ist in Schritt 318 dargestellt,
umfassend den Einsatz des Steuersignals mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals, wie durch Leitung 318 dargestellt,
und das Anlegen desselben an das Anpasselement zur Positionierung
des Wandlers mit dem vom Steuersignal abgeleiteten Positionfehlersignal,
um die Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten zu verbessern.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren das Anpassen
eines mindestens zwei Lesewandler oder Leseelemente enthaltenden
magnetischen Wandlers, der betrieblich an ein Servosystem zum Empfang
des dynamischen Servosignals gekoppelt ist, das von dem Steuersignal
mit der Information über
das Ausmaß der
Fehler abgeleitet ist. Der magnetische Wandler wird in einer Richtung
angepasst, in der seine Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten verbessert wird.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
erzeugen die mindestens zwei Lesewandler ein erstes Signal und ein
zweites Signal, und bei Schritt 310 zum Ableiten des abgetasteten
Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern wird der Ableitungsschritt
unter Einsatz der abgetasteten Daten durchgeführt.
-
Es
ist beabsichtigt, die Variationen dieses Verfahrens zum Anpassen
der Position eines eine Mehrzahl von Wandlern enthaltenden Wandlers
relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten einzusetzen, die vom Wandler
abgetastete Daten enthalten.
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In
dem in 6 veranschaulichten Verfahren enthalten die gespeicherten
Daten an den vorherbestimmten Speicherorten mindestens eine Einschränkung. Es
ist ferner beabsichtigt PRML Codierung als die mindestens eine Einschränkung zu
benutzen.
-
In
der aktuellen Praxis nach dem Stand den Technik wird ein von einem
Wandler empfangenes Signal, wie zum Beispiel in einem drehenden
Magnetspeichersystem, unter Einsatz einer Technik verarbeitet, die
als „PRML" (Partial Response
Maximum Likelihood) bekannt ist. Es gibt mehrere bekannte PRML Codierungsverfahren.
Die als PR4 und EPR4 benutzten Verfahren sind die allgemein benutzten
Verfahren. Das im Folgenden beschriebene Beispiel bezieht sich auf
den Einsatz mit dem PR4 Verfahren. Der Einsatz anderer PRML Codierungsverfahren
ist ähnlich.
-
Bei
der PR4 Verarbeitung wird das Signal in regelmäßigen Zeitabständen von
einem „ADC" (Analog zu Digital
Wandler) abgetastet. Das Abtasten erfolgt synchron mit dem Signal.
Da ein PR4 Codierungsverfahren benutzt wird, werden nur 3 Werte
erwartet, die zum Zwecke dieses Beispiels 1, 0 und –1 sind,
wenn auf das Signal keine den Rauschabstand vermindernden Geräusche oder
andere Effekte einwirken, wie zum Beispiel nicht lineare Übergangsverschiebungen
(im Folgenden kollektiv bezeichnet mit „Signalverschlechterungseffekte"), die störend auf
das Signal einwirken. Diese Werte entsprechen spezifischen Ausgängen des ADC,
die Spannungen in den Signalen entsprechen, und diese würden als
die beobachteten Werte des Signals betrachtet. Aufgrund der Signalverschlechterungseffekte
würden
sich die aus der Abtastung ergebenden beobachteten Werte von den
drei oben beschriebenen erwarteten Werten unterscheiden. Zum Beispiel
könnte
anstatt einer der 1 entsprechenden Spannung eine Spannung, die 0,9
mal dieser Betrag ist, als erwarteter Wert beobachtet werden. Die
Tatsache, dass nur Spannungen, die den 3 erwarteten Werten 1, 0
und –1
entsprechen, unter idealen Bedingungen eintreten würden, stellt
ein Beispiel einer Einschränkung
dar, die zur Erzeugung von Information über das Ausmaß der Abweichung
des Wandlers von der Spurmitte dient.
-
Im
Laufe von wiederholten Beobachtungen entspricht der Beitrag der
Signalverschlechterungseffekte zu den Signalfehlern ungefähr der gleichen
Fehlermenge, unabhängig
vom Grad der Kopf-/Spurfehlausrichtung. Andere Effekte, wie zum
Beispiel Abheben des Kopfes treten nur selten auf und sind meistens
von kurzer Dauer. Folglich sind im Laufe von wiederholten Beobachtungen
die auf Kopf-/Spurfehlausrichtung zurückzuführenden Fehler beobachtbar.
-
Gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung wäre
ein solches Signal ein Steuersignal, das Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält,
und das zur Durchführung
der hier beschriebenen Steuerfunktion verwendet werden könnte.
-
Ein
mit dem Einsatz von PRML Codierung verbundenes Merkmal besteht darin,
dass nur bestimmte Folgen von Werten innerhalb des codierten Signals
oder des die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Signals
vorkommen können.
Zum Beispiel kommen beim PR4 Verfahren nicht alle Folgen der erwarteten
3 Werte 1, 0 und –1
vor. Der „maximale
Wahrscheinlichkeitsanteil" der
PRML Codierung dient dazu, eine beste Schätzung der theoretischen Werte
zu verwenden, basierend auf den möglichen Folgen dieser Werte,
die die beobachteten Werte darstellen könnten. Die Tatsache, dass nur
bestimmte Folgen von Symbolen und nicht andere vorkommen, ist eine
weitere mindestens eine Einschränkung,
die zum Schätzen
des Fehlerausmaßes verwendet
wird.
-
Wie
in der Technik der PRML Codierung gut bekannt, werden Folgen möglicher
decodierter Datenfolgen abwechselnd so lange gespeichert, bis die
Folge mit dem geringsten Ausmaß von
Fehlern bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann diejenige Folge,
die die geringste Anzahl von Fehlern aufweist, als die Folge gewählt werden,
bei der am wahrscheinlichsten ist, dass sie die ursprünglich aufgezeichnete
Datenfolge war. Ein Maß für das Fehlerausmaß für die gewählte Folge
steht somit zum Einsatz in der Erfindung als mindestens eine Komponente
des erfindungsgemäßen Steuersignals
zur Verfügung.
-
Im
Hinblick auf diese Einschränkungen
werden die beobachteten Werte mit bekannten oder erwarteten Werten
verglichen. Wie oben besprochen, könnten die beobachteten Werte
aufgrund der Signalverschlechterungseffekte von den erwarten Werten
abweichen. Zum Beispiel könnte
ein solcher Effekt darauf zurückzuführen sein,
dass sich der Wandler vorübergehend
mehr als normal von der Plattenoberfläche abhebt, weil er eine „Aspersion" angetroffen hat,
und dann wieder zur normalen Wandler-Flughöhe zurückkehrt, die manchmal mit „Kopf-Flughöhe" bezeichnet wird.
Durch Berechnen oder Vergleichen der Differenzen zwischen den beobachteten
Werten und den erwarteten Werten können die Differenzen dazu verwendet
werden, ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält.
-
Beim Überfliegen
einer Spur durch den Wandler oder Kopf kann jede Beobachtung mit
einer spezifischen Anzahl von vorhergehenden Beobachtungen kombiniert
werden, wobei die älteste
Beobachtung fallengelassen werden kann, so dass der Fehlergrad oder
das Fehlerausmaß diese
spezifische Anzahl der neuesten Beobachtungen darstellt. Auf diese
Weise kann ein dynamisches oder fast kontinuierliches Signal entsprechend
des Fehlausrichtungsgrades erzeugt werden, und dieses Signal stellt
ein Steuersignal dar, das Information über das Ausmaß der Fehler
enthält.
-
In
diesem Verfahren wird das Steuersignal von aktuellen Daten abgeleitet,
die als Daten definiert werden, die eine Leseanforderung für ein Plattenlaufwerk
oder für
Daten auf der gleichen Spur zufriedenstellen, welche Leseanforderung
einer Schreibfolge auf eine Platte oder eine Spur auf der Platte
vorausgeht.
-
Schritt 306 – Erzeugung
eines Steuersignals – beinhaltet
auch den Schritt des Extrahieren der PRML Codierung aus dem ersten
Signal und vergleicht die beobachtete PRML Codierung mit einer erwarteten
PRML Codierung und erzeugt das Steuersignal aus der Differenz zwischen
der beobachteten PRML Codierung und der erwarteten PRML Codierung.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Einsatz von Information über das
Ausmaß der
Fehler in Verbindung mit Servo Burst Signalen, die aus früher aufgezeichneten
Servo Bursts erzeugt wurden. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
(a) Positionieren eines ersten Wandlers zum Abtasten früher aufgezeichneter
Servo Bursts und vorherbestimmter Speicherorte, die Daten mit mindestens
einer Einschränkung
enthalten, und Erzeugen von Servo Burst Signalen in Reaktion auf
die früher
aufgezeichneten Servo Bursts und in Reaktion auf die gespeicherten
Daten eines ersten Signals, das repräsentativ für die Daten mit mindestens einer
Einschränkung
aus den vorherbestimmten Speicherorten und für irgendwelche während der
Abtastung in die abgetasteten Daten eingeführten Fehler ist; (b) Erzeugen
eines Positionfehlersignals in Reaktion auf die Servo Burst Signale;
(c) Erzeugen eines Steuersignals in Reaktion auf das erste Signal,
wobei das Steuersignal Information über das Ausmaß der Fehler
in den abgetasteten Daten enthält,
und Extrahieren eines Datensignals; und (d) Empfangen der Positionsfehlersignale
und des Steuersignals und Anpassen des Wandlers unter Einsatz eines
Anpasselements in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen
in Reaktion auf die Positionsfehlersignale, um den Wandler in eine
designierte Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten
zu positionieren, und Durchführen
einer Steuerfunktion in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen
und in Reaktion auf das Steuersignal, welches Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält,
um das extrahierte Datensignal als Funktion des Ausmaßes der
Fehler zu verbessern.
-
Der
Positionierschritt des Verfahren kann ferner beinhalten: einen Wandler
mit zwei Leseelementen, die die Servo Burst Signale und ein erstes
Signal und ein zweites Signal erzeugen, die jeweils repräsentativ für die abgetasteten
Daten sowie irgendwelche Fehler sind, die während des Abtastens in die
abgetasteten Daten eingeführt
wurden. Der Schritt des Empfangens reagiert auf das erste Signal
und das zweite Signal, um das Steuersignal zu erzeugen, und um ein
erstes Datensignal und ein zweites Datensignal zu extrahieren. Die Steuerfunktion
zwischen den Servo Burst Signalen führt mit einem Ausgabegerät mindestens
das Empfangen des Steuersignals zur Erzeugung eines dynamischen
Servosignals zur Verbesserung der Ausrichtung des Wandlers relativ
zu den vorherbestimmten Speicherorten auf der Oberfläche durch
oder reagiert auf das Steuersignal und mindestens das erste Datensignal
oder das zweite Datenisgnal, um daraus ein Datensignal mit der geringsten
Fehlermenge abzuleiten. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass im
Positionierschritt der Wandler ein magnetoresistives Element sein
kann.
-
7 zeigt
eine gestrichelte Kurve 330, die eine Darstellung der Bitfehlerrate
(„BER") als Funktion der Position
des Wandlers relativ zur Mittellinie einer Spur ist, die gespeicherte
Daten mit mindestens einer Einschränkung enthält, die sich auf das Lesen
der gespeicherten Daten von einem vorherbestimmten Speicherort, wie
einem Sektor einer Spur bezieht. Die BER wird nach der PRML Verarbeitung
berechnet. Die Kurve 330 beinhaltet eine erste Achse, die „X" Achse 332,
die die horizontale Position des Wandlers – in der bevorzugten Ausführungsform
ein Plattenkopf – relativ
zur Breite der Spur zeigt, wie die Datenspur 164 in 5.
Die Kurve 330 weist eine zweite Achse – die „Y” Achse – auf, die die BER darstellt.
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Die
Ansprechkurve 330 zeigt, dass die BER Kurve im Bereich
von 42 Mikroinch (–300
Nanometer) bis ca. +12 Mikroinch (+300 Nanometer) ab der Spurmittellinie
einer Spur mit einer Breite von ca. 50 Mikroinch (1,3 Mikrons) weitgehend
flach ist. Die Kurve 330 beinhaltet zwei Minimumpunkte 342 und 344,
die den rechten bzw. linken Grenzen der Spur entsprechen. Zwischen
den Minimumpunkten 342 und 344 und quer zur Spurbreite
erzeugt die Kopf-/Spurfehlausrichtung keine signifikante Anzahl
ovn Fehlern.
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Der
Abschnitt der Kurve 330, der sich jenseits Minimumpunkte 342 und 344 erstreckt,
geht schnell nach oben, je mehr die relative horizontale Verschiebung
des Wandlers aus der Mittellinie der Spur zunimmt. An diesen Punkten
der Kurve 330 erzeugt eine geringfügige Änderung der Fehlausrichtung
eine signifikante Änderung
im Ausmaß der
Fehler.
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Die
durchgezogene Kurve 338 ist eine Darstellung des durchschnittlichen
Ausmaßes
der Fehler als Funktion der Wandlerposition relativ zur Mittellinie
der Spur in ähnlicher
Weise wie die BER Kurve 330. Die durchgezogene Kurve 338 ist
eine idealisierte Kurve für
das Ausmaß der
Fehler und folgt der BER Kurve 330, nachdem sie jenseits
der Minimumpunkte 342 und 344 ist. Jedoch zeigt
die Kurve 318 im Bereich von –12 Mikroinch (–300 Nanometer)
bis ca. +12 Mikroinch (+300 Nanometer) ab der mit 340 bezeichneten
Mittellinie, dass eine geringfügige Änderung
in der Ausrichtung einen signifikanten Anstieg im durchschnittlichen
Ausmaß der
Fehler erzeugt. Diese Information über das Ausmaß der Fehler
wird als Steuersignal und zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals
benutzt.
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Bei
magnetischen Aufzeichnungssystemen nach dem Stand der Technik erzeugt
das Servo Burst Servosignale mit eine Rate von ca. 8000 bis 10000
Servosignalen pro Sekunde. In der vorliegenden Erfindung ergibt
das dynamische Servosignal, das unter Einsatz der Lehre der vorliegenden
Erfindung aus dem Steuersignal mit der Information über das
Ausmaß der
Fehler erzeugt wird, eine Abtastrate, die signifikant höher als die
Abtastrate der Servosysteme nach dem Stand der Technik ist.
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Als
Ergebnis des oben Gesagten kann die Vorrichtung zur Erzeugung des
Steuersignals mit der Information über das Ausmaß der Fehler
in Verbindung mit dem bekannten Servo Burst Verfahren verwendet
werden. In einer solchen Kombination dient das Steuersignal zur
Erzeugung weitgehend kontinuierlicher Rückkopplungssignale mit Information über das
Ausmaß der
Fehler und zur Anlegung desselben an einen Aktuator zum Positionieren
der Lese-/Schreibköpfe,
um die Kopf-/Spurausrichtung aufrechtzuerhalten, so dass die Positionsfehlersignale
der Vorrichtung während
der intermittierenden offenen Servo-Operation zwischen den oder
in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen des Servo Burst
Verfahrens eingesetzt werden. Bei dem Servo Burst Verfahren wird
das Abtasten eines aufgezeichneten Servo Burst dazu benutzt, ein
Servosignal zum Anpassen der Kopfposition relativ zu der Datenspur
zu erzeugen.
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Wie
an früherer
Stelle besprochen, kann ein einzelnes MR Element als Lesewandler
beim Praktizieren der Erfindung verwendet werden. In diesem Fall,
in dem ein einzelnes MR Element als Wandler benutzt wird, können die
Daten, die die mindestens eine Einschränkung und Information über Fehler
enthalten, dazu benutzt werden, das vom Anpasselement benötigte Ausmaß der Anpassung
zu bestimmen. Es ist jedoch schwierig, die Richtung der Anpassung
aus den Daten, die die mindestens eine Einschränkung und Information über Fehler
enthalten, abzuleiten. In dem Servo Burst Verfahren nach dem Stand
der Technik können
mit Hilfe des Servo Burst Signals Positionsfehlersignale entwickelt
werden, die Information über
Ausmaß und
Richtung der Anpassung enthalten.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann das Steuersignal die Information
enthalten, die zur Vornahme einer solchen Anpassung eines MR Elements
benötigt
wird, indem das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler
für die
Vorrichtung mit einem einzelnen MR Element als Lesewandler eingesetzt
wird.
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Wenn
das MR Element in einer Position gehalten wird, die etwas seitlich
zur Mittellinie versetzt ist, erzeugt diese geringfügige Fehlausrichtung
ein hohes durchschnittliches Fehlerausmaß. Bezugnehmend auf die Kurve 338 von 7 erzeugt
ein Versatz von ca. 8 Mikroinch eine signifikante Änderungsrate
im durchschnittlichen Fehlerausmaß, wie durch Linie 346 in
Kurve 338 dargestellt. Diese signifikante Änderung
im durchschnittlichen Fehlerausmaß kann als Versatz-Referenz
für den
vorherbestimmten Kopfversatz benutzt werden.
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Mit
der hier offenbarten Vorrichtung, die als Wandler einen magnetoresistiven
Sensor in einem System verwendet, in dem die vorherbestimmten Speicherorte
durch eine Spur mit einer Mittellinie verkörpert sind und in dem das Anpasselement
so verstellt wird, dass der Sensor mit einem leichten Versatz zur
Mittellinie der Spur in einer bekannten Richtung positioniert ist,
wird eine vorherbestimmte Sensorposition eingerichtet. In einer solchen
Vorrichtung reagiert das Ausgabegerät auf das Steuersignal mit
der Information über
das Ausmaß der Fehler,
um ein Positionsfehlersignal, kompensiert durch die vorherbestimmte
Sensorposition, zu erzeugen, welches das Ausmaß und die Richtung darstellt,
in der das Anpasselement den Sensor verschieben soll, um die Sensor-/Spurausrichtung
zu verbessern.
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Somit
besteht ein Servosteuerungsverfahren für ein einzelnes MR Element
oder einen einzelnen Sensor darin, den Kopf zwischen den Servo Bursts
geringfügig
auf einer Seite der Spur zu halten. Ein kleiner Versatz würde wiederhergestellte
Daten bereitstellen, die im wesentlichen die gleiche Anzahl von Fehler
nach der PRML Verarbeitung im Vergleich zu einer idealen Ausrichtung
des Kopfes auf die Spur aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
sich die BER am Ausgang der PRML Verarbeitung nicht signifikant
verändert,
wie an der Kurve 330 in 7 zu sehen
ist. Wenn sich die vorherbestimmte Sensorposition der Spurmitte
nähert,
wird das MR Element oder die einzelne Sensorposition korrigiert,
so dass seine/ihre Verschiebung aus der Spurmitte leicht zunimmt.
Wenn die Verschiebung einen bestimmten Betrag überschreitet, wird die Kopfposition
angepasst, um den Versatz zu verringern. Mit diesem Verfahren wird
die Ausrichtung des MR Elements oder des einzelnen Sensors zwischen
einer oberen und einer unteren Grenze gehalten.
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Wenn
das MR Element oder der einzelne Sensor näher an der Mittellinie der
Spur als eine minimale Verschiebung liegt, ist die Richtung des
Versatzes nicht mehr bekannt. In einem solchen Fall wird eine Anpassung
vorgenommen, um den Kopf geringfügig
nach links zu verschieben. Wenn bemerkt wird, dass die Verschiebung
zunimmt, bedeutet das, dass das MR Element oder der einzelne Sensor
nach links verschoben war, andernfalls war das MR Element nach rechts
verschoben. In diesem Fall könnte
die Anpassung den beobachteten Versatz zu Null reduziert haben.
Dieses Verfahren kann wiederholt werden, sobald der Versatz bemerkt wird,
wie in der Kurve 338 von 7 dargestellt.
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In 7 zeigt
die BER Kurve 330, dass sich mit einer weitgehenden Verschiebung
des MR Elements oder des einzelnen Sensors aus der Spur der Rauschabstand
dermaßen
verschlechtert, dass die Rate, mit der die Fehler nach der PRML
Verarbeitung beobachtet werden, wesentlich zunimmt. Jede Seite der
Kurve 330 stellt eine monotonisch zunehmende Funktion der
Entfernung von der Spurmitte dar. Wenn die Rate bemerkbar wäre, das
heißt,
wenn häufig
genug Fehler auftreten würden,
wenn das MR Element oder der einzelne Sensor nahe der Spurmitte
liegen, könnte
diese Information als Steuersignal gemäß der Lehre der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden. Für
gegenwärtige
Plattenlaufwerke, bei denen die BER die meiste Zeit eins in 10 oder
weniger ist, treten nützliche
Beobachtungen zu selten auf, um nützlich zu sein.
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Die
Kurve 338, die das idealisierte Ausmaß von Fehlern darstellt, zeigt
die Form des durchschnittlichen Fehlerausmaßes für einen Satz von Abtastungen
während
der PRML Verarbeitung. Wie hier beschrieben, kann mit jedem Erhalt
einer neuen Abtastung ein neuer Wert erhalten werden, der im Bereich
von 10000 bis 15000 Abtastungen zwischen jedem Paar von Servo Bursts
liegt. Dies reicht aus, um ein nahezu kontinuierliches Servosignal
zu erzeugen, und ist das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung.
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Somit
können
geringfügige Änderungen
an der MR Elementposition, die den Spurversatz erhöhen oder
verringern, benutzt werden um Information über die Richtung des Spurversatzes
zu erzeugen.
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8 ist
ein Diagramm des Fehlerausmaßes
als Funktion der Kopflage in einer Spur für einen Wandler mit zwei Lesewandlern
oder Lesesensoren, wie zum Beispiel dem in 5 dargestellten
Wandler. Das Kurvendiagramm ist allgemein mit 400 bezeichnet.
Diagramm 400 beinhaltet eine erste Achse, die „X" Achse 602, die
die horizontale Position eines Lesewandlers darstellt, und eine
zweite Achse 404, die „Y" Achse, die das während der Verarbeitung beobachtete
Ausmaß von
Fehlern darstellt.
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Die
erste Kurve 410 zeigt die Beziehung zwischen der BER und
der Kopfposition für
einen ersten Lesewandler, und die zweite Kurve 412 zeigt
die Beziehung zwischen der BER und der horizontalen Kopfposition für einen
zweiten Lesewandler.
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Die
Ansprechkurven 410 und 412 sind typisch für die Ansprechkurven,
die unter Einsatz des Wandlers 26 mit zwei isolierten MR
Elementen 176 und 178 in 5 erzeugt
werden. Diese Information kann dazu verwendet werden, ein Positionsfehlersignal
zur Praktizierung dieser Erfindung zu erzeugen.
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Wenn
ein Wandler 26 mit zwei nicht abgeschirmten MR Elementen,
wie in 3E dargestellt, verwendet wird,
wird durch Anlegen eines Anpassungssignals an die leitende Abschirmung 182 von 3E eine
Verschiebung in den magnetischen Werten der magnetischen Betriebsdaten
eines der MR Elemente verursacht. In 8 ist diese
Verschiebung durch die gestrichelte Kurve 410' dargestellt.
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9 zeigt
ein Beispiel einer PRML Ansprech-Wellenform und einer Fehlerausmaß Wellenform,
allgemein bezeichnet mit 500. Das Diagramm beinhaltet eine
erste Achse 502, die „X" Achse, die die Zeit
darstellt, und eine zweite Achse 504, die „Y" Achse, die die Sensorspannung
darstellt. Die Ansprech-Wellenform ist
durch eine durchgezogene Kurve 506 dargestellt und ist
ein Diagramm einer tatsächlichen
Ansprechkurve. Die zweite durch eine gestrichelte Linie dargestellte
Kurve 512 wird abgeleitet, indem ein Satz von Punkten eines
Diagramms einer bekannten oder erwarteten idealen Wellenform, wie
beispielsweise Punkt 520, benutzt wird.
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Die
tatsächliche
Wellenform 506 zeigt Veränderungen im zeitvariierenden
elektromagnetischen Wert auf der zweiten Achse 504 im Zeitverlauf
auf der ersten Achse 502, die tatsächlichen Messungen des Wandlers entsprechen.
Die tatsächliche
Ansprech-Wellenform beinhaltet eine Mehrzahl von Abtastpunkten 520,
die tatsächliche
Abtastwerte des zeit-variierenden elektromagnetischen Werts darstellen,
der durch die PRML Technik bestimmt wurde.
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Die
ideale Wellenform 512 zeigt Veränderungen im zeitvariierenden
elektromagnetischen Wert auf der zweiten Achse 504 im Zeitverlauf
auf der ersten Achse 502, wie diese von einem Sensor für den Idealfall
der Bit-Codierung und Bit-Decodierung gemessen würden. Die ideale Ansprech-Wellenform 512 beinhaltet
eine Mehrzahl von Abtastpunkten 520, die ideale Abtastwerte
des zeitvariierenden elektromagnetischen Werts darstellen, der durch
die PRML Technik bestimmt wurde.
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Im
allgemeinen unterscheidet sich die tatsächliche Ansprech-Wellenform 506 von
der idealen Ansprech-Wellenform 512. Der Wandler empfängt die
tatsächlichen
Werte für
die tatsächlichen
Abtastpunkte 520, und ein Komparator vergleicht diese Werte
mit den idealen Abtastwerten und bestimmt einen Satz von Folgen
von Datenbits, bei denen die Wahrscheinlichkeit am größten ist,
dass sie die tatsächlichen
Werte für die
tatsächlichen
Abtastpunkte 520 erzeugt haben.
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Für eine Ausführungsform
ist beabsichtigt, die PRML Codiertechnik als Einschränkung für das Datensignal
auszuwählen,
um die Erfindung in folgender Weise zu praktizieren. Das Signal
von den Sensoren, zum Beispiel den MR Elementen, kann mit zweimal
der normalen Abtastrate oder höher
abgetastet werden. Nach der PRML Decodierung unter Einsatz von Abtastpunkten
gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird die Differenz zwischen der beobachteten PRML Codier-Wellenform
vom Sensor, zum Beispiel dem MR Kopf, und der erwarteten PRML Codierung
berechnet, wie sie von den fehlerberichtigten Ausgangsdaten abgeleitet
wurde. Diese Berechnung stellt Information über das Ausmaß der Fehler
im abgetasteten Datensignal bereit und kann für das Steuersignal benutzt
werden. Für
eine derartige Berechnung kann die Rechenkapazität von Mikroprozessoren und
digitalen Signalprozessoren nach dem Stand der Technik verwendet
werden.
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Im
Folgenden einige Beispiele zur Bestimmung der Fehlerraten unter
Verwendung von PRML Verarbeitung: (a) der für eine Reihe von Abtastungen
berechnete Durchschnittsbetrag, um den die beobachteten Werte der
Abtastungen von den erwarteten Werten dieser Abtastungen abweichen,
wobei die Abtastungen einen Bereich umspannen könnten, der von wenigen zehn
oder zwanzig Abtastungen bis zu tausend und mehr Abtastungen umfasst;
(b) der Durchschnittsbetrag der Quadrate der obigen Differenz für den gleichen
Bereich von Abtastgrößen; (c)
der Durchschnittsbetrag der ins Quadrat erhobenen Differenzen zwischen
dem aus dem fehlerberichtigten Datenausgang der Erfindung erneut
codierten PRML Signal und den abgetasteten zeitlich korrekt ausgerichteten
Signalen, die an jedes der ersten und zweiten Datensignale angelegt
wurden, die in die PRML Decodierer eingegeben wurden, um ein Maß für das Fehlerausmaß bereitzustellen,
das dem von jedem PRML Decodierer erzeugten Datenstrom entspricht,
und aus dem das Steuersignal zusammengesetzt ist. Dies hat den Vorteil,
dass die beste Schätzung
des erwarteten PRML Signals dasjenige Ausgangssignal ist, das von dem
ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal abgeleitet und anschließend PRML
decodiert und möglicherweise
unter Vornahme einer weiteren Fehlerberichtigung als bestes Datendatenausgangssignal
der Erfindung bestimmt wurde: und (d) andere Funktionen dieser Differenzen
für diese
Abtastgrößen.
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Wenn
zwei MR Elemente verwendet werden, wird für jedes Element ein Steuersignal
in der oben beschriebenen Weise erzeugt. Dann werden alle individuellen
Steuersignale durch eine Funktion zu einem Ausgangssteuersignal
kombiniert. Es gibt viele Möglichkeiten,
die Signale zu kombinieren. Das Einfachste ist, das erste Steuersignal
vom zweiten Steuersignal zu subtrahieren und das Ergebnis als Steuersignal
zu verwenden.
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10 zeigt
ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einsatz von Information über das Ausmaß von Fehlern.
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Das
Verfahren gilt für
den Positionierschritt, wobei ein oder mehrere Wandler einschließlich Wandlern zum
Einsatz kommen, die zwei oder mehr Leseelemente aufweisen, um die
vorherbestimmten Speicherorte abzutasten, die gespeicherte Daten
mit einer Einschränkung
enthalten. Das Verfahren verwendet die vorbeschriebene Vorrichtung
und geht davon aus, dass die vorherbestimmten Speicherorte Daten
enthalten, die bereits auf oder in die Speichermedien geschrieben
wurden.
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Am
Verfahrenspunkt 600 wird der Sensor in der Nähe der vorherbestimmten
Speicherorte oder der Datenspur positioniert und ist bereit, eine
Folge von Datenbits zu lesen. Am Verfahrenspunkt 602 reagiert
der Wandler auf die Folge von Datenbits und erzeugt ein erstes Signal.
Bei Verfahrenspunkt 604 verarbeitet der Detektor oder das
Eingabegerät
das erste Signal, indem er das erste Signal mit mindestens einer
Einschränkung
mit dem erwarteten Signal vergleicht, welches die mindestens eine
Einschränkung
enthält,
um das Steuersignal zu erzeugen, das die Information über das
Ausmaß der
Fehler enthält.
Der Verfahrenspunkt 606 extrahiert ferner das Datensignal
aus dem ersten Signal.
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Bei
Verfahrenspunkt 606 können
das extrahierte Datensignal und das Steuersignal mit der Information über das
Fehlerausmaß,
wie bei Verfahrenspunkt 610 gezeigt, dazu verwendet werden,
ein Datensignal, das die geringste Anzahl von Fehlern enthält, elektrisch
aus mehreren Datensignalen abzuleiten und das so abgeleitete Datensignal
als die wiederherstellten Daten 614 zu erzeugen. Die extrahierten
Daten können
wie durch Leitung 612 angegeben, als die wiederhergestellten
Daten eingesetzt werden.
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Bei
Verfahrenspunkt 620 reagiert ein Anpasselement auf das
Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß, um Positionsfehlersignale
zu erzeugen, die zum Anpassen der Position des Kopfes verwendet
werden, derart, dass die Ausrichtung des Kopfes relativ zu den vorherbestimmten
Speicherorten oder der Datenspur verbessert wird, so dass der Leseprozess
fortgesetzt wird, wie bei Verfahrenspunkt 640 und weiter
zurück
bis zu Verfahrenspunkt 600 dargestellt.
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In
dem schematischen Diagramm von 11 ist
die Ausführungsform
der Vorrichtung eine Variation der Vorrichtung von 5.
In 11 weist die allgemein mit 650 bezeichnete
Vorrichtung eine aus einem magnetischen Medium bestehende Oberfläche 22 mit
einer Datenspur 160 auf, welche aufgezeichnete Daten 164 mit
mindestens einer Einschränkung
an vorherbestimmten Speicherorten oder in Datenspuren 160 enthält. Eine
allgemein mit 652 bezeichnete Kopf-/Armeinheit beinhaltet
einen Arm, eine Feder und einen Schieber ähnlich der Darstellung in 5,
um einen Wandler 26 mit zwei MR Elementen 176 und 178 abzustützen, die zwischen
sich eine Isolierschicht oder Abschirmung 180 abweisen,
die mit Bezug zueinander und zu den vorherbestimmten Speicherorten
oder der Datenspur 164 versetzt sind, in ähnlicher
Weise wie bei dem Wandler von 5.
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Jedes
der MR Elemente 176 und 178 erzeugt ein Ausgangssignal
an den Leitungen 248 mit den abgetasteten Daten mit der
mindestens einen Einschränkung
und irgendwelchen Fehlern, die während
der Abtastung in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das Signal von
MR Element 176 wird als Eingang an die Leseverstärker 250 und 254 angelegt,
während
das Signal für
das MR Element 178 and die Leseverstärker 252 und 254 angelegt
wird. Der Ausgang des Leseverstärkers 254 stellt
die Summe der von den MR Elementen 176 und 178 erzeugten
Signale dar. Der Ausgang der Leseverstärker 250 und 252 stellt
entsprechend das von den MR Elementen 176 und 178 erzeugte
Signal dar.
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Die
Ausgangssignale der Leseverstärker 250, 252 und 254 liefern
jeweils separat die abgetasteten Daten, die die mindestens eine
Einschränkung
und irgendwelche während
des Abtastens der abgetasteten Daten eingeführten Fehler enthalten. Jeder
der Leseverstärker 250, 252 und 254 verstärkt das
Signal und führt jegliche
andere benötigte
Signalverarbeitung durch und erzeugt ein erstes Signal, das die
Daten darstellt, die die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten
Speicherorte und irgendwelche während
des Abtastens der abgetasteten Daten eingeführten Fehler enthalten. Jeder
der Leseverstärker 250, 252 und 254 legt
seinen jeweiligen Ausgang als erstes Signal an parallele Detektoren
an.
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Im
Einzelnen wird das erste Signal des Leseverstärkers 254, welches
die Summe der beiden von MR Elementen abgetasteten Signale ist,
als Eingang an eine Summen Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 700 angelegt,
die ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 710 erzeugt,
darstellend die Summe der beiden von den MR Elementen 176 und 178 abgetasteten
Signale und ein Steuersignal mit Information über das am Ausgang 720 erscheinende
Fehlerausmaß.
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Desgleichen
wird das erste Signal der Leseverstärker 250 und 252,
welches die von den MR Elementen 176 bzw. 178 abgetasteten
Signale sind, als Eingang an eine linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 für das abgetastete
Signal von MR Element 176 bzw. an eine rechte Datenextraktion-
und Fehler-Schaltung 704 für das abgetastete Signal von
MR Element 178 angelegt. Die linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 erzeugt
ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 712, das dem ersten
Signal von MR Element 176 entnommen wurde, und ein Steuersignal
mit Information über
das Fehlerausmaß,
das an Ausgang 722 erscheint.
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Die
rechte Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 704 erzeugt
ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 714, das dem ersten
Signal von MR Element 178 entnommen wurde, und ein Steuersignal
mit Information über
das Fehlerausmaß,
das an Ausgang 724 erscheint.
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In
dieser Ausführungsform
erzeugt die Summen Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 700 ein
vereinheitlichtes Signal, während
die linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 und
die rechte Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 704 jeweils
ein Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß in jedem
empfangenen Signal erzeugen.
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In
der Ausführungsform
von 11 werden die beiden Steuerfunktionen mit Bezug
auf die extrahierten Datensignale 710, 712 und 714 und
die Steuersignale 720, 722 und 724 durchgeführt. Die
extrahierten Datensignale 710, 712 und 714 werden
als Eingang an einen Daten-Multiplexer 732 angelegt, der
in Reaktion auf ein über
Leitung 736 von einem Auswahl-Controller 734 empfangenes
Prozesssteuersignal eine Ableitungsoperation durchführt, die
auf das Prozesssteuersignal 736 und mindestens auf entweder
das extrahierte Summendatensignal 710, das extrahierte
linke Datensignal 712 oder das rechte extrahierte Datensignal 714 reagiert,
um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern
abzuleiten.
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Die
Steuersignale 720, 722 und 724 werden
gleichzeitig an den Auswahl-Controller 724 und an einen Servo-Controller 723 angelegt.
Der Auswahl-Controller erzeugt in Reaktion auf die Steuersignale
das Prozesssteuersignal 736 für den Daten-Multiplexer 732,
wie oben beschrieben.
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Der
Servo-Controller 723 erzeugt Positionsfehlersignale aus
den Steuersignalen und legt diese über Leitung 726 an
einen Servo-Verstärker 728 an.
Der Servo-Verstärker 728 verwendet
die das Ausmaß und
die Richtung der benötigten
Ausrichtung darstellenden Signale zur Verbesserung der Ausrichtung
zwischen den MR Elementen und der Datenspur 160.
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Die
Ausführungsform
von 11 kann eine oder beide Ableitungen der Datenfunktionen über den Multiplexer 732 durchführen und
die Steuersignale zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals in
Form von weitgehend kontinuierlichen Servosignalen benutzen.
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12 stellt
die Spannung des von jedem MR Element 176 und 178 abgetasteten
Signals und die Summe der Spannungen von beiden MR Elementen 176 und 178 dar,
die als Funktion der aus der Spur verschobenen Speicherorte aufgetragen
wurden. Die Ansprechkurve 742 repräsentiert das MR Element 176 und die
Ansprechkurve 744 repräsentiert
das MR Element 178. Die Ansprechkurve 746 repräsentiert
die Summe der von den MR Elementen 176 und 178 abgetasteten
Signale. Diese Signale repräsentieren
das erste Signal, das an das entsprechen Eingabegerät oder die
Datenextraktion- und Fehlerschaltungen in 11 angelegt wurde.
-
Das
Mehrplatten Speichersystem der diagrammatischen Darstellung von 13 ist
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals
in Form eines weitgehend kontinuierlichen Servosignals, welches
unter Einsatz des Servo Burst Verfahrens zur Entwicklung von Positionsfehlersignalen
mit einer höheren
Rate als das Speichersystem nach dem Stand der Technik verwendet
werden kann.
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Wie
in 13 dargestellt, werden gegenwärtig Plattenlaufwerke 750 gebaut,
die eine Mehrzahl von Speicherplatten – Platte 1 bis N – aufweisen,
wie durch die Platten 752 und 754 dargestellt.
Die Platten sind an eine Spindel 760 angeschlossen und
darauf eingerichtet von dieser gedreht zu werden. Eine Mehrzahl
von Wandlern 764, 766, 768 und 770 werden
von einer Stütze 800 abgestützt, und
die durch die gestrichelte Linie 774 dargestellten Ladearme
stehen in betrieblicher Beziehung zu den jeweiligen Plattenoberflächen 752 und 754.
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In 11 könnten die
Plattenoberflächen
eine obere und eine untere Fläche
auf der gleichen Platte wie zum Beispiel Platte 752 sein,
oder sie könnten
Plattenoberflächen
auf verschiedenen Platten sein, wie zum Beispiel die obere Fläche auf
Platte 752 und die obere Fläche auf Platte 754.
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Wenn
die Plattenoberflächen
auf der gleichen Platte sind, wirken sich physikalische Bedingungen,
die Fehler in das abgetastete Signal einführen, wie Wärmeausdehnung, Biegungen oder
dergleichen, in mehr oder weniger gleichem Maße auf beide Oberflächen aus,
wodurch die Fehler zwischen den Wandlern, die Daten von den Oberflächen auf
der gleichen drehenden Platte abtasten, reduziert sind. Wenn sich
die Plattenoberflächen
auf verschiedenen Platten befinden, die von einer gemeinsamen Spindel
getrieben werden, wirken sich physikalische Bedingungen, wie Spindelschwankungen,
auf beide Platten in mehr oder weniger gleichem Maße aus,
wodurch manche Fehler zwischen den Wandlern, die Daten auf den Oberflächen auf
verschiedenen drehenden Platten abtasten, reduziert sind.
-
Die
Wandler 764, 766, 768 und 770 tasten
die gespeicherten Daten ab und legen die abgetasteten Signale an
ihre entsprechenden Leseverstärker 782, 784, 786 bzw. 788 an.
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Die
Ausgänge
jedes der Leseverstärker 782, 784, 786 bzw. 788 werden
parallel zu einem Eingabegerät 794 angelegt,
welches daraus ein einzelnes extrahiertes Datensignal ableitet,
welches an Ausgang 798 erscheint. Das Eingabegerät 794 erzeugt
ein Steuersignal mit Information über das Fehlerausmaß in einer
Mehrzahl von ersten Signalen und erzeugt ein dynamisches Servosignal,
welches auf Leitung 806 erscheint. Das Steuersignal auf
Leitung 806 wird an einen Aktuator 804 angelegt,
um die Position eines oder mehrerer der Wandler 764, 766, 768 und 770 zur
Verbesserung der Wandlerausrichtung relativ zu einer Spur auf der Plattenoberfläche anzupassen.
Das durch Pfeil 808 dargestellte Steuersignal kann in ähnlicher
Weise wie in 12 verwendet werden, das heißt, es wird über einen
Auswahl-Controller an einen Daten-Multiplexer angelegt.
-
Wie
in 13 veranschaulicht, bewegen sich die Wandler,
die auf alle Plattenoberflächen
einwirken oder in betrieblicher Beziehung zu diesen stehen, zusammen
als eine einzige Wandlerstapeleinheit, allgemein bekannt als Kopfstapeleinheit.
Wenn einer der Wandler auf einer ersten Plattenoberfläche gut
auf eine Spur ausgerichtet ist und Daten von dieser Spur liest oder
abtastet, sind auch die Wandler aller anderen Plattenoberflächen annähernd auf
die Spuren dieser anderen Plattenoberflächen ausgerichtet.
-
Infolge
der hohen Herstellungstoleranzen, die zur Erzielung der gegenwärtigen Spurdichten
erforderlich sind, und der betrieblichen Umweltbedingungen, die
thermische und andere Effekte einführen, wodurch Schwankungen
in der Ausrichtung von Wandler zu Wandler verursacht werden, reicht
die Information über
die Position eines Wandler auf einer zweiten Plattenoberfläche nicht
aus, die Position des Wandlers auf der ersten Plattenoberfläche exakt
zu steuern, um diesen Wandler mit der benötigten Genauigkeit auf eine
Spur auf der ersten Plattenoberfläche auszurichten.
-
Die
Vorrichtung von 13 kann auf die Lieferung von
Information über
das Fehlerausmaß eingerichtet
werden, indem sie Signale, die von einer oder mehreren der anderen
Plattenoberflächen
abgetastet wurden, in gleicher Weise wie bereits für ein erstes
Signal beschrieben, von einem Wandler, der Daten von einer ersten
Oberfläche
abtastet oder liest, verarbeitet. Diese Information wird zum Detektieren
der relativen Bewegung zwischen dem Kopf der die Daten speichernden
Platte und zum Übertragen
derselben auf das Eingabegerät
benutzt. Das Eingabegerät 794 benutzt
diese Information in Verbindung mit der Information, die von dem Steuersignal
mit der Information über
das Fehlerausmaß im
ersten Signal empfangen wurde, um die Ausrichtung des ersten Wandlers
relativ zu seiner Datenspur zu verbessern.
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Diese
zusätzliche
Information kann von einer oder mehreren der anderen Plattenoberflächen erhalten werden,
die Daten auf dem Plattenlaufwerk speichern. Wenn sich die Plattenoberflächen auf
der gleichen Platte befinden, sind die abgetasteten Daten aus der
Lesung des ersten Wandlers besonders nützlich, das heißt, sie
können
zum Erzeugen eines einzelnen Steuersignals verwendet werden, um
beide Wandler zur Verbesserung der Ausrichtung beider Wandler relativ
zu ihrer jeweiligen Spur anzupassen. Während der Herstellung eines
Plattenlaufwerks wird ein Herstellungsschritt genannt „Servowriting" verwendet, bei dem
Servo Bursts für jede
Spur und jede Oberfläche
geschrieben werden. Im Rahmen dieser Erfindung ist beabsichtigt,
Spuren auf gegenüberliegenden
Oberflächen
auf den gleichen Platten auszurichten, so dass die Spurmitten auf
der ersten Oberfläche
während „Servowriting" geringfügig von
den Spurmitten auf der zweiten Oberfläche versetzt sind. Wenn somit
ein Wandler auf einer Oberfläche
gut auf eine Spur auf der ersten Oberfläche ausgerichtet ist, weist
der Wandler auf der gegenüberliegenden
Oberfläche
eine gewisse Fehlausrichtung auf eine Spur der gegenüberliegenden
Oberfläche
auf. Wenn dies eintritt, ist die Beziehung zwischen dem Wandler
und der Spur auf der gegenüberliegenden
Oberfläche
derart, dass das Fehlerausmaß groß ist.
-
Wie
in 7 und 8 dargestellt, ändert sich
das Fehlerausmaß (die
während
der PRML Verarbeitung gemessene BER) um große Beträge mit der Veränderung
in der Ausrichtung des Wandlers auf die Datenspur. Folglich wäre der zweite
Wandler im Betrieb derart auf die zweite Spur ausgerichtet, dass
das Fehlerausmaß ein
sehr empfindliches Maß der
Veränderung
in der Ausrichtung zwischen Wandler und Spur darstellt, das an Nützlichkeit
zunimmt, wenn es als zweites Steuersignal an das Steuergerät 794 angelegt
wird.
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Es
ist ferner beabsichtigt, das Servo Burst auf gegenüberliegende
Oberflächen
einer Platte zu schreiben, so dass die Servo Bursts auf einer Oberfläche auf
halben Wege zwischen Servo Burst Paaren auf der anderen Oberfläche liegen,
was während
des Servowriting leicht bewerkstelligt werden kann. Daraus ergibt sich,
dass die Information aus dem Servo Burst auf der zweiten Oberfläche während der
Intervalle zwischen der Erzeugung von Information aus dem Servo
Burst auf der ersten Oberfläche
am Steuergerät 794 bereitgestellt
werden kann. Diese Steuersignale können fast kontinuierlich in
den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen zum Anpassen der
Wandlerposition relativ zu einer Spur eingesetzt werden.