JP4724241B2 - ディスク記憶装置及びデータ検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク記憶装置に関し、特にデータ読み出し時にデータの先頭を検出するためのデータ検出技術に関する。

一般的に、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置（以下、ディスクドライブと表記する場合がある）では、記録媒体であるディスク上に記録されているデータ（ユーザデータ）を再生する読み出し動作を行なうリードチャネルと呼ぶ信号処理回路が設けられている。リードチャネルは、ヘッドから読み出されたリード信号に含まれるシンクマーク（以下、ＳＭと略す場合がある）を検出する。ＳＭは、ディスク上に記録されているデータの先頭を示す情報であり、シンクバイト（ＳＢ）とも呼ばれる。

即ち、リードチャネルは、ＳＭ検出信号のタイミングでリード信号を読み込み、データの先頭から再生するための信号処理を実行する。リードチャネルは、再生した読み出しデータをディスクコントローラに送出する。ところで、記録データのフォーマットには、ＳＭの直前にプリアンブルと呼ぶ領域（ＰＬＬ領域）が含まれている。プリアンブルは、データの再生処理のリード基準クロックを生成するための同期信号が記録されている。

このプリアンブルまたはＳＭの領域でサーマルアスペリティ（以下、ＴＡと略す）が発生するなどの原因により、リード信号からＳＭを検出できない事態が生ずる。ＳＭ検出ができない場合には、データの読み出し動作（データ再生処理）は不可能となる。

このような問題を解消する方法として、ＴＡ発生によりＳＭが検出されないとき、ＴＡ検出器によりＴＡ発生位置を検出し、このＴＡ発生位置からのカウンタ計数後に、ＮＲＺデータに同期したタイミングで強制ＳＭ検出信号を生成する先行技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。先行技術では、強制的にＳＭ検出信号を生成することで、データの読み出しが可能となる。

特開２０００−１２３３０８号公報

ディスクドライブでは、リードチャネルは、リードゲート（ＲＧ）のタイミングに応じてヘッドから読み出されたリード信号を入力する。リードゲートは、ディスクの回転変動の影響を受けて、読み出し毎にタイミング位置が変動する。先行技術の方法では、強制的に生成するＳＭ検出信号がＮＲＺデータと同期しているため、リードゲートのタイミング位置の変動により、強制的に生成されるＳＭ検出信号の生成タイミングと実際のＳＭ検出タイミングとの間でずれが生じる可能性が高い。従って、リードゲートのタイミング位置の変動が大きい場合に、読み出し動作の成功確率が低下する。

そこで、本発明の目的は、ＳＭ検出ができない場合に、リードゲートのタイミング位置変動に依存せずに、高精度のＳＭ検出信号を生成することで、確実なデータ読み出し動作を実現できるディスク記憶装置を提供することにある。

本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、ヘッドからのリード信号に基づいて、ディスク上に記録されたデータに含まれるプリアンブルのパターンを検出し、当該パターンに含まれるエンドの位置を検出する検出手段と、前記エンドの位置を起点として前記データのシンクマークまでの時間に基づいて、前記シンクマークを検出するための強制シンクマーク検出信号を生成する生成手段とを備えた構成である。

本発明によれば、ＳＭ検出ができない場合に、リードゲートのタイミング位置変動に依存せずに、高精度のＳＭ検出信号を生成することで、確実なデータ読み出し動作を実現できる。

本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。 本実施形態に関するデータ検出動作を説明するためのタイミングチャート。 本実施形態に関するデータ検出動作を説明するためのフローチャート。 他の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。 他の実施形態に関するデータ検出動作を説明するためのタイミングチャート。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

［ディスクドライブの構成］
図１は、本実施形態に関するディスクドライブ１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ディスクドライブ１は、スピンドルモータにより回転するディスク１０と、アクチュエータに搭載されているヘッド１１と、リードチャネル１２と、ディスクコントローラ１３と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１４とを有する。

ディスク１０は、ヘッド１１によりデータを書き込まれることにより、多数のトラック（シリンダ）が構成されている。各トラックは、図２（Ｂ）に示すようなデータフォーマットからなる複数のセクタから構成されている。各セクタには、プリアンブル（preamble）１００、シンクマーク（ＳＭ）１１０、ユーザデータ１２０、エラー訂正符号（error correcting code : ECC）１３０、及びポストアンブル（postamble）１４０が記録される。

ヘッド１１は、アクチュエータの制御により、ディスク１０上の目標位置に位置決めされて、ライトヘッド素子によりデータを書き込む書き込み動作及びリードヘッド素子によるデータの読み出し動作を実行する。リードチャネル１２は、後述するように、ヘッド１１から読み出されたリード信号を処理し、ディスク１０上に記録されたデータを再生する読み出し動作を実行する。

なお、本実施形態では、便宜的にリードチャネル１２について説明する。通常では、リードチャネル１２は、書き込みデータを処理するライトチャネルと共に、１チップの集積回路に組み込まれている。

ディスクコントローラ１３は、ドライブ１とホストシステム３０との間のインターフェースを構成し、コマンド及びデータの転送制御を実行する。ディスクコントローラ１３は、リードチャネル１２から出力される再生データをホストシステム３０に転送する。また、ディスクコントローラ１３は、リードチャネル１２での読み出し動作（データ再生動作）のタイミングを示すリードゲートＲＧを生成する。

ＣＰＵ１４は、ドライブ１のメインコントローラであり、ディスクコントローラ１３を介してホストシステム３０から転送されたコマンドを読み込み、本実施形態のデータ読み出し動作を実行する。また、ＣＰＵ１４は、アクチュエータを制御してヘッド１１の位置決め動作（サーボ制御）を実行する。

［リードチャネル１２の構成及びデータ読み出し動作］
以下、図１と共に図２及び図３を参照して、本実施形態のリードチャネル１２の構成及びデータ読み出し動作を説明する。

まず、図１に示すように、リードチャネル１２は、信号処理部１５と、ＳＭ検出部１６と、ＴＡ検出部１７と、ＳＭ検出信号生成部１８と、レジスタ１９と、カウンタ２０とを含む。信号処理部１５は、ヘッド１１により読み出されたリード信号を処理し、ディスク１０上に記録されたデータを再生する。信号処理部１５は、ＳＭ検出部１６から出力されるＳＭ検出信号またはＳＭ検出信号生成部１８により強制的に生成されるＳＭ検出信号（便宜的に強制ＳＭ検出信号と表記する）に応じてリード信号を読み込み、データの先頭から再生処理を行なう。

ＳＭ検出部１６は、図２（Ｂ）に示すように、ヘッド１１により読み出されたリード信号から、ユーザデータ１２０の先頭に記録されているシンクマーク（ＳＭ）１１０が検出されたときにＳＭ検出信号を出力する。ＴＡ検出部１７は、リード信号波形に基づいてサーマルアスペリティ（ＴＡ）の発生位置を検出する。ＴＡ検出部１７は、後述するように、リードゲートＲＧの立ち上がりタイミングから、プリアンブル１００のパターンを監視し、そのパターンの周期波形のエンド（終端部）を検出する。ＴＡ検出部１７は、ＴＡの発生位置及び周期波形のエンドから、プリアンブル１００のエンド位置（ＰＥ）を検出し、ＰＥ検出信号を生成する。

ＳＭ検出信号生成部１８は、ＴＡ検出部１７から出力されたＰＥ検出信号に応じて、ＴＡの発生位置、即ちエンド位置（ＰＥ）を起点としたＳＭ１１０までの時間を計測したタイミングで強制ＳＭ検出信号を生成する。カウンタ２０は、エンド位置（ＰＥ）を起点としてカウント動作を開始し、レジスタ１９に設定されたカウント値まで計数した後に（即ち、時間計測後に）、ＳＭ検出信号生成部１８にカウント終了信号を出力する。

なお、ＴＡ検出部１７、ＳＭ検出信号生成部１８、レジスタ１９、及びカウンタ２０は、ＣＰＵ１４により制御される。

（データ読み出し方法）
リードチャネル１２は、図２（Ａ）及び図３に示すように、ディスクコントローラ１３からのリードゲートＲＧのタイミングに応じて、データ読み出し動作を開始する（ブロック３００）。ここで、リードゲートＲＧは、図２（Ａ）の矢印で示すように、ディスク１０の回転変動の影響で変動する。リードチャネル１２は、リードゲートＲＧのタイミングで、ディスク１０からヘッド１１により読み出されたリード信号を入力し、ユーザデータ１２０の再生処理を開始する。

通常では、ＳＭ検出部１６は、ヘッド１１により読み出されたリード信号から、図２（Ｂ）に示すようなシンクマーク（ＳＭ）１１０を検出し、ＳＭ検出信号を出力する（ブロック３１０のＹＥＳ，３７０）。信号処理部１５は、ＳＭ検出部１６から出力されるＳＭ検出信号に応じてリード信号を読み込み、ユーザデータ１２０の先頭から信号処理を実行する（ブロック３６０）。リードチャネル１２は、信号処理部１５の信号処理により再生されたユーザデータ１２０をディスクコントローラ１３に送り出す。

ここで、例えばディスク１０の最初の１回転で、ＳＭ検出部１６は、ＳＭ１１０を検出できない場合を想定する（ブロック３１０のＮＯ）。リードチャネル１２では、信号処理部１５は、ＳＭ検出信号が出力されない場合には、データの読み込みに必要な信号処理を実行できない。

本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、プリアンブル１００、あるいはＳＭ１１０上でのＴＡ発生が原因となり、ＳＭ１１０が検出できない場合を想定する。プリアンブル１００は、リードチャネル１２のＰＬＬ回路の引き込みに十分な長さの同期信号が記録されている。即ち、プリアンブル１００の同期信号に基づいて、図２（Ｈ）に示すように、データ読み出し動作の基準クロック（ＲＲクロック）が生成される。

ここで、プリアンブル１００の先頭部や中間部でのＴＡが発生した場合には、ＰＬＬ回路の引き込みができないため、ＳＭ１１０の検出とは関係なく、リードチャネル１２のデータ読み出し動作は不可能となる。

ＳＭ１１０の検出ができないときに、ＴＡ検出部１７はＣＰＵ１４からの制御信号に応じて、ディスク１０の次の１回転で動作を開始する（ブロック３１０のＮＯ）。ＴＡ検出部１７は、図２（Ｃ）に示すように、リードゲートＲＧの立ち上がり後から、４Ｔの周期波形からなるプリアンブル１００のパターンを監視する。ＴＡ検出部１７は、プリアンブル１００のパターンの終端部であるエンド位置、即ちＴＡの発生位置を検出する。ＴＡ検出部１７は、図２（Ｄ）に示すように、ＴＡ検出に応じてＰＥ（エンド位置）検出信号を出力する。

具体的には、ＴＡ検出部１７は、変数ｎ（初期値は０）をセットし、４Ｔ毎に基準のプリアンブルパターンとリード信号のパターンとを比較し、一致するか否かを判定する（ブロック３２０，３３０，３４０）。ＴＡ検出部１７は、比較結果が不一致のときに、プリアンブルパターンの周期波形のエンドを検出し、ＰＥ検出信号をＳＭ検出信号生成部１８に出力する（ブロック３４０のＮＯ）。

ＳＭ検出信号生成部１８は、図２（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、ＰＥ検出信号の出力タイミングに応じてＳＭ１１０の位置までの時間を計測し、当該ＳＭ１１０の位置で強制ＳＭ検出信号を生成する（ブロック３５０）。ＳＭ検出信号生成部１８は、図２（Ｅ），（Ｆ）に示すように、カウンタ２０からのカウンタ終了信号に応じて強制ＳＭ検出信号を生成する。カウンタ２０は、レジスタ１９に設定されたカウント値まで計数した後に、ＳＭ検出信号生成部１８にカウント終了信号を出力する。カウント値は、プリアンブルパターンの周期波形のエンド位置からＳＭ１１０の位置までの時間に相当する値である。

信号処理部１５は、図２（Ｆ）に示すように、ＳＭ検出信号生成部１８から出力される強制ＳＭ検出信号に応じてリード信号を読み込み、ユーザデータ１２０の先頭から信号処理を実行する（ブロック３６０）。即ち、信号処理部１５は、図２（Ｇ）に示すように、先頭にシンクバイト（ＳＢ）１５０を含むユーザデータ１２０として、例えばＮＲＺデータを再生する。リードチャネル１２は、信号処理部１５の信号処理により再生されたユーザデータ（ＮＲＺデータ）１２０をディスクコントローラ１３に送り出す。

以上のように本実施形態のリードチャネル１２であれば、例えばディスク１０の最初の１回転で、ＴＡ発生を原因としてＳＭ１１０を検出できない場合に、ＳＭ検出信号生成部１８から強制ＳＭ検出信号を生成することにより、信号処理部１５の信号処理を実行させることができる。従って、リードチャネル１２のデータ読み出し動作を実行して、ディスク１０に記録されたユーザデータ１２０を再生することが可能となる。

本実施形態では、プリアンブル１００のパターン（４Ｔの周期波形）のエンド位置がＴＡ発生位置であると推定することで、当該エンド位置に基づいて強制ＳＭ検出信号の生成タイミングを決定する。即ち、プリアンブル１００のパターンを監視し、エンド位置を強制ＳＭ検出信号生成タイミングのカウンタ始点とする。プリアンブル１００のエンド位置はＳＭ１１０の位置に同期しているため、ディスク１０の回転変動の影響によるリードゲートＲＧの変動に依存することはなく、位置精度が高い強制ＳＭ検出信号を生成できる。具体的には、強制ＳＭ検出信号と実際のＳＭ検出信号とのタイミングのずれは、回転変動の影響を受けるリードゲートＲＧの立ち上がりタイミングに関わらず、「４Ｔ−１Ｔ」に制限される。

［他の実施形態］
図４及び図５は、他の実施形態に関するリードチャネル１２の構成及びデータ読み出し動作を説明するための図である。なお、図１及び図２に示す前述の実施形態と同様の構成及びタイミングについては、詳細な説明を省略する。

本実施形態は、ＴＡ発生ではなく、プリアンブル１００の消失欠陥（missing defect）発生を原因として、ＳＭ検出ができない場合に適用するデータ読み出し方法である。消失欠陥２００とは、図５（Ｂ）に示すように、プリアンブル１００のパターンの中で同期信号が得られない信号消失部分である。

本実施形態のリードチャネル１２は、図４に示すように、プリアンブル１００の消失欠陥を検出する検出部（以下、ＰＰ検出部と表記する）２１を有し、ＣＰＵ１４の制御により動作する。以下、図５のタイミングチャートも参照して、本実施形態のデータ読み出し動作を説明する。

まず、リードチャネル１２は、図５（Ａ）に示すように、ディスクコントローラ１３からのリードゲートＲＧのタイミングに応じて、データ読み出し動作を開始する。ＳＭ検出部１６は、ヘッド１１により読み出されたリード信号から、図５（Ｂ）に示すように、ＳＭ１１０を検出すると、ＳＭ検出信号を出力する。信号処理部１５は、ＳＭ検出部１６から出力されるＳＭ検出信号に応じてリード信号を読み込み、ユーザデータ１２０の先頭から信号処理を実行する。リードチャネル１２は、信号処理部１５の信号処理により再生されたユーザデータ１２０をディスクコントローラ１３に送り出す。

一方、図５（Ｂ）に示すように、例えばディスク１０の最初の１回転で、ＳＭ検出部１６は、プリアンブル１００上での消失欠陥の発生を原因として、ＳＭ１１０が検出できない場合を想定する。なお、プリアンブル１００は、リードチャネル１２のＰＬＬ回路の引き込みに十分な長さの同期信号が記録されており、図５（Ｈ）に示すように、基準クロック（ＲＲクロック）の生成に使用される。

ＳＭ１１０の検出ができないときに、ＰＰ検出部２１はＣＰＵ１４からの制御信号に応じて、ディスク１０の次の１回転で動作を開始する。ＰＰ検出部２１は、図５（Ｃ）に示すように、リードゲートＲＧの立ち上がり後から、４Ｔの周期波形からなるプリアンブル１００のパターンを監視する。ＰＰ検出部２１は、プリアンブル１００のパターンの終端部であるエンド位置を、消失欠陥の発生位置として検出する。これにより、ＰＰ検出部２１は、図５（Ｄ）に示すように、ＰＥ検出信号を出力する。

ＰＰ検出部２１は、４Ｔ毎に基準のプリアンブルパターンとリード信号のパターンとを比較し、一致するか否かを判定する。ＰＰ検出部２１は、比較結果が不一致のときに、プリアンブルパターンの周期波形のエンドを検出し、ＰＥ検出信号をＳＭ検出信号生成部１８に出力する。

ＳＭ検出信号生成部１８は、図５（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、ＰＥ検出信号の出力タイミングに応じてＳＭ１１０の位置までの時間を計測し、当該ＳＭ１１０の位置で強制ＳＭ検出信号を生成する。ＳＭ検出信号生成部１８は、図５（Ｅ），（Ｆ）に示すように、カウンタ２０からのカウンタ終了信号に応じて強制ＳＭ検出信号を生成する。

信号処理部１５は、図５（Ｆ）に示すように、ＳＭ検出信号生成部１８から出力される強制ＳＭ検出信号に応じてリード信号を読み込み、ユーザデータ１２０の先頭から信号処理を実行する。即ち、信号処理部１５は、図５（Ｇ）に示すように、先頭にシンクバイト（ＳＢ）１５０を含むユーザデータ１２０として、例えばＮＲＺデータを再生する。リードチャネル１２は、信号処理部１５の信号処理により再生されたユーザデータ（ＮＲＺデータ）１２０をディスクコントローラ１３に送り出す。

以上のように本実施形態のリードチャネル１２であれば、プリアンプ１００の消失欠陥発生の原因でＳＭ１１０を検出できない場合でも、ＳＭ検出信号生成部１８から強制ＳＭ検出信号を生成することにより、信号処理部１５の信号処理を実行させることができる。従って、リードチャネル１２のデータ読み出し動作を実行して、ディスク１０に記録されたユーザデータ１２０を再生することが可能となる。

この場合、消失欠陥発生によりＳＭ検出ができない場合に、プリアンブル１００のパターンを監視し、検出されたプリアンブルのエンド位置を強制ＳＭ検出信号の生成タイミングのカウンタ始点とする。プリアンブル１００のエンド位置はＳＭ１１０の位置に同期しているため、ディスク１０の回転変動の影響によるリードゲートＲＧの変動に依存することはなく、位置精度が高い強制ＳＭ検出信号を生成できる。

なお、本実施形態のデータ読み出し方法は、プリアンプ１００だけでなく、ＳＭ１１０上の消失欠陥発生を原因としてＳＭ１１０を検出できない場合でも適用することができる。また、プリアンブル１００の先頭部や中間部で、消失欠陥が発生した場合には、ＰＬＬ回路の引き込みができないため、ＳＭ１１０の検出とは関係なく、リードチャネル１２のデータ読み出し動作は不可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…ディスクドライブ、１０…ディスク、１１…ヘッド、１２…リードチャネル、
１３…ディスクコントローラ、１４…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１５…信号処理部、１６…ＳＭ検出部、１７…ＴＡ検出部、
１８…ＳＭ検出信号生成部、１９…レジスタ、２０…カウンタ、２１…ＰＰ検出部、
３０…ホストシステム。

Claims (9)

1. ヘッドからのリード信号に基づいて、ディスク上に記録されたデータに含まれるプリアンブルのパターンを検出し、当該パターンに含まれるエンドの位置を検出する検出手段と、
   前記エンドの位置を起点として前記データのシンクマークまでの時間に基づいて、前記シンクマークを検出するための強制シンクマーク検出信号を生成する生成手段と
   を具備するディスク記憶装置。
2. 前記検出手段は、
   前記プリアンブルのパターンでのサーマルアスペリティの発生位置を検出するＴＡ検出手段を含み、
   前記サーマルアスペリティの発生位置に基づいて、前記エンドの位置を検出する手段を含む請求項１に記載のディスク記憶装置。
3. 前記検出手段は、
   前記プリアンブルのパターンでの消失欠陥の発生位置を検出する手段を含み、
   前記消失欠陥の発生位置に基づいて、前記エンドの位置を検出する手段を含む請求項１に記載のディスク記憶装置。
4. 前記生成手段は、
   前記エンドの位置を起点としてカウントするカウンタ手段を含み、
   前記カウンタ手段からのカウント値に基づいて前記シンクマークの位置を検出し、前記位置の検出タイミングで前記強制シンクマーク検出信号を出力するように構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
5. 前記検出手段は、
   前記ディスクの１回転で前記リード信号から前記シンクマークを検出できないときに、次の回転で前記エンドの位置を検出するように構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
6. 前記ヘッドからのリード信号に基づいて、前記ディスク上に記録されたデータを読み出すリードチャネルを有し、
   前記リードチャネルは、
   前記検出手段及び前記生成手段を含み、
   前記生成手段により生成された前記強制シンクマーク検出信号に基づいて、前記リード信号に含まれる前記データの先頭から読み出し動作を実行する手段を有する請求項１に記載のディスク記憶装置。
7. 前記リードチャネルは、
   前記検出手段として前記プリアンブルのパターンでのサーマルアスペリティの発生位置を検出し、前記サーマルアスペリティの発生位置に基づいて前記プリアンブルのエンドの位置を示す検出信号を出力するＴＡ検出器と、
   前記生成手段として、前記検出信号に基づいて前記強制シンクマーク検出信号を生成するシンクマーク生成器と
   を含む請求項６に記載のディスク記憶装置。
8. 前記リードチャネルは、
   前記検出手段として前記プリアンブルのパターンでの消失欠陥の発生位置を検出し、前記消失欠陥の発生位置に基づいて前記プリアンブルのエンドの位置を示す検出信号を出力するプリアンブルパターン検出器と、
   前記生成手段として、前記検出信号に基づいて前記強制シンクマーク検出信号を生成するシンクマーク生成器と
   を含む請求項６に記載のディスク記憶装置。
9. ディスク記憶装置において、ヘッドからのリード信号に基づいて、ディスク上に記録されたデータを読み出すときに、当該データの先頭を検出するデータ検出方法であって、
   前記リード信号に基づいて、前記データに含まれるプリアンブルのパターンを検出し、
   前記パターンに含まれるエンドの位置を検出し、
   前記エンドの位置を起点として前記データのシンクマークまでの時間に基づいて、前記シンクマークを検出するための強制シンクマーク検出信号を生成するデータ検出方法。

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