TW303458B - - Google Patents

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303458 經濟部中央櫺準局员工消费合作社印髮 no B6 五、發明説明（彳） *· 發明領域 本發明丨系關於資料儲存装置且尤其特別ί系關於藉由按照 要加Μ儲存之資料型式來選擇線性密度Μ加強装置儲存密 度之格式化和控制技術3 發明背景/ 磁碟機資料儲存容量正藉由以更高密度更密集儲存資料 之能力及漸次降低每百萬位元姐之成本連續不斷地獲得提 昇。儲存需求因具有更大虽儲存要求之電腦應用之引進而 持續成長且預期會因為成本效益之增加而允許使用更多具 有高儲存要求之應用Μ致加速成長： 在各種用Μ增加介質儲存面利用之記錄技術中，最常見 的是區域記錄|在其中資料是儲存在諸同心圓式磁軌帶内 且記錄是以恆定頻率進行，一帶之最内層磁軌或直徑最小 之磁軌是以最大密度加以記錄且在該表面或該帶内之所有 其他磁軌都是Μ低於該最大線性密度之密度加以記錄，區 域記錄允許可降低諸磁軌記錄密度間之差異且由帶或區域 最内層所定義之線性密度並加強其為一部份之磁碟或磁碟 機之可用儲存容量。 藉由各磁頭磁碟介面關於各區域之頻率或記錄密度之最 佳化可進一步微調區域記錄，美國專利第5,087,992號展 示此一技術，在其中各區域内頻率是設成沒有超過一選定 值之最大錯誤率，美國專利第4,799,112號提供另一種處 理方法1在其中磁碟各磁軌之頻率是根據磁頭磁碟介面之 -------------- ---------裝------訂---- —嫁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丈印.哼i夸田中呷问艾β淮（Γ、·、）帘t i9枚Μ"、Y '、终、 A ο B6 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明（2 ) 持性而加Μ最佳it ，美國專利第4 , 6 0 4 , 7 4 3號提供具有不 同之錯誤容限之不同型式資料之記錄方法。對較易受錯誤 影響之資料，使用雙重記錄且也對其簧施較高位準之錯誤 運原： 發明摘要 用以將介質面記錄密度最佳化之多棰技術，例如區域記 錄，將各個磁軌之線性密度最佳化或將各棰磁頭和介質姐 合之密度最佳化；並沒有討論有關對於要加以記錄之資枓 所必須维持之錯誤位準之進一步問題。文數字資料需要錯 誤最少之記錄且其通常是最常見之資料型式Μ致儲存装置 或系统受限於一常見之低錯誤率，例如每1 0 1 2位元有一措 誤或更低。其他型式之資料•例如圖像（U as e )，影像 (video)，語音（speech)或傳真 （FAX)，可容忍高甚多之 錯誤率且也可使用不同之谡原技術。因此要菩加利用儲存 装置或糸統，應將資料Μ該特定資料型式所能容忍且滿足 該種資枓錯誤率標準之最大密度加Μ儲存。儲存在一磁區 或其他格式化軍元内之資料數量也將是所使用之錯誤還原 型式之函數。雖然精密且複雜之改錯碼（E「r〇r Correction Code, ECC)被用來找出且更正文數字資料錯 誤，大多數之其他資料型式可使用較不複雜且較適用於某 一特定型式資料之複製和使用之重現（reconstruction)或 校平（smoothing)技術ύ 有許多方法可供選擇用來姐織各種資料型式之儲存。各 '» -----------------------裝------.玎-----4 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張又度適用申闱围家样灌（CNS)甲.1規络（‘m) X :?()7公) Αό 五、發明説明（5 ) 資料型式可以隨機方式加以儲存；各種資枓型式可加Μ分 隔而儲存在各種區域或可以隨機或分隔方式使用區域位元 記錄（Zone Bit Recording, ZBR)，然則也可在特定磁碟 機上建構其他格式化模態或各種姐合以達成最大之多媒體 儲存容量。

示使用本發明之匹配錯誤率功能之硬式磁碟機 方塊圖。圖2是一硬式磁碟機各部份之示意方 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 詳细說明 目前，所有儲存在硬式磁碟機之資訊都將 軟錯誤率（Soft E「ror Rate, SER)和硬錯誤 Error· Rate, HER)準則。常用之硬式磁碟機 10-10 (錯誤/位元）。在處理傳统式資料 字字元和符號，維持如此低之錯誤率是很重 傳統式資料，壓縮或未壓縮圖像或語音資訊 相同之低錯誤率•因為該資料被錯誤破壞之 使用技術，例如校平，加以重現，問題是可 式磁碟機儲存資料之線性密度之選擇式SER 涇由長期處理磁性記錄之經驗已發現有一 在。線性密度每增加6¾軟錯誤率會對應增加 如，如果一給定硬碟磁性儲存裝置之線性密 滿足某種最小 率（Hard S E R規格是 時，例如文數 要的。儲存非 ，則無需要求 任何部份都可 改變據Μ在硬 準貝U 。 ” 6 法則”存 大約1 0倍。例 度是50,000位 -----------------------裝------.玎---„ --緣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度過用中國S家標迆（CNS) w 4規格· X 〇97公样、 303458 Αο Β6 五、發明説明（4 ) 元/英时且具有丨0 — 1 4之軌上炊錯誤率，則將線性密度增 加1 2 %至5 6 , 0 0 0位元/英吋將產生大約10_12之軌上|欠錯 誤率。相反地•某種資料所能容忍之軟錯誤率每增加1 0倍 ，據Μ記錄該資料之線性密度可增加6¾。 接著考慮具有固定式區塊架構之硬式磁碟櫬，例如每磁 區512位元姐使用者資料。對一恆定轉軸速率，可將時鐘 率加以改變以增加資料磁區區塊之線性密度而達到對應之 S E R 。表1之假設範例，使用6 ί：法則，展示對一可麥S E R 各固定資料區塊之對應容量。文數字資料也包含用Μ自錯 誤遁原之改猎碼（ECC)。各磁區都可有超過512位元驵之 所有非文數字資料且可使用数位信號重現技術將其重現， 壓縮式資料，例如ϋ由離散餘弦轉換（Discrete Cosine Transform, 1)CT>加Μ壓縮之資抖，在執行逆DCT之前先 在頻域對解壓縮之信號實施校平。校正（重現）過程在正 常情況下是發生於输人输出處理器（input Output Processor, Ι0Ρ)或主系统之内。文數字之外運用重現或 校平技術而非改錯碼之資料型式因此可每出額外之資料儲 存容量。因此，磁區容量變成展示於表内之容量加上經由 刪除改錯碼而獲得之額外容量。 i------.ΤΓ---『!線 (請先閱讀背面之注意事項再埙寫本頁) 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 农紙張又/f通用中围家fCN'S) ® !相扠V 、 ΛΟ Β6 五、發明説明（5) 弄 1 資料 型 式 SER 位元組/磁區 文數 字 1〇-14 512 醫學 圖 像 1〇-10 6 3 5 + 其他 圖 像- 10一4 820 + 影 像 10_2 8 8 0 + 語 音 1〇-2 880 + 傳 真 10-1 910 + 經濟部中央標準局R工消费合作杜印製 如果假設一磁碟機對列於表1之各資料型式都具有相等 數量，則容量增加可超過5 0 % 。這遨不包括在將資料儲存 於磁碟機之前對其實施資料壓縮所導致之增加。 有許多方法可用來姐織各種資料型式之儲存。各種資料 型式可Μ完全随機方式加Μ儲存；各種資料型式可加Μ分 隔而儲存在同心圓式區域或Κ随機或分隔方式使用區域位 元記錄（Zone Bit Recording, ZBR)。資料應按照磁頭/ 磁碟介面之固有SER而加以儲存。例如，對薄膜磁頭，吾 人發現在外直徑之信號雜訊比高於在内直徑之信號雜訊比 。因此，在外直徑之SER將小於在内直徑之SER而此意謂 文數字應K較高之線性密度儲存在外直徑而可容忍較多錯 誤之資料，例如傳真，應儲存在内直徑。也可根據各種磁 頭之固有SER來儲存資枓。具有最佳（最低）SER之磁頭 -----------------------裝------.玎----4 . (請先閱讀背面之注意事項再螭寫本頁) 束紙張尺度適用中围®家榡進（CNS) Ψ 4規格丨〇 X 公驁） 經濟部中央標準局8工消费合作社印製 A6 __B6_ 五、發明説明（6 ) 可主要來處理文數字|而最差之磁頭則用來處理傳真。 為了要匹配可接受之錯誤率與一装置所能提供之錯誤率 ，將需要對介面做某些改變和增加。那些介面更改最好是 最小程度Μ丨更限制對系統微式碼之衝擊而因此促進匹配錯 誤率裝置之接受和使用。為了示範起見，將使用小型電腦 系統介面（Small Computer System Interface, SCSI)以 強調諸介面要求。 當在一系統上安装匹配錯誤率装置時，必須將該裝置格式 化Μ苻合該系统之諸使用要求。裝置特性，例如容量和區 塊大小•是在格式化時加Μ確定。一旦被格式化1裝置和 作業糸统都必須記住這些特性而且從此以後必須在他們之 限制内運作。因此，在正常運作期間，匹配錯誤率裝置不 能因為壓縮而產生容量也不能更改其區塊大小以容納具有 一不同錯誤率準則之資料。在格式化時，裝置可報告其用 Μ支援不同錯誤率之容量及導致之装置容量變化。這可包 含要求装置對主系统指定之特定區塊大小計算並送回不同 錯誤率之容量值。一旦決定所要之装置規式之後，主系統 就執行格式化運作。SCSI已提供横態感測（Mode Sense) 指令和横態選擇（Mode Select)指令” Format Device· P a g e ”，Μ便控制格式化參數。S C S I會需要簡單地延伸這 些指令以便支援匹配錯誤率裝置。 在裝置讀取運作期間必須加Μ控制之一過程變數是用Μ 堪原資料錯誤之錯誤運原之數量和型式。主系统必須為各 指令賁拖錯誤運原控制或其可跨越至單一装置之多重指令 -----------------------裝------tr---/ !m (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國围家標準（CNS) V 4規柊（？10 X。97 H )

Ao B6 經濟部中央標準局员工消费合作社印¾ 五、發明説明（7 ) - 〜 装責通常定義各種位準之還原而主系统可由其中挑選所 要用之位準，諸資料還原位準在複雜度上有所不同且可包 含重讕（reread )，離軌（offtrack )重讀，重讀後之測 軌刪除和E C C應用。在一極端主糸统可使錯誤偵測失效或 當偵測到錯誤時允許一装置去製造資料2在另一極端•當 偵測到錯誤時該装置可停止。S C S I支援模態選擇指令” Read Write Error' Recovery Page ” 而該指令指定所要用 之資料錯誤還原之位準。對匹配錯誤率運作，一裝置可發 出與所需錯誤還原之所要位準一致之此指令3 單一装置可支援多重錯誤還原程序區域且該等區域可在 磁碟直徑上各處相闞於不同之信號雜訊比 '為了方ί更附靨 於現存之S C S I作業系统，此装置可细分成分隔之區域。此 装置可定位成一 S C S I標的而各區域可定位成該標的内之一 個別邏輯單元，各邏輯單元部有其獨一無二之格式和錯誤 邐原參數而該等參數是藉由模態選擇頁加Μ設定且具有與 儲存在該邏輯單元之資料型式一致之值。一 SCSI装置使主 糸统無法得知運輯區塊位置之實體對映。因此| 一裝置可 随意對映諸區域。如此可使實體區域K磁頭特性 > 幾何形 狀為基礎，或Μ阐機方式•加Μ定義。 圖1是展示用Μ實現装置控制之控制器装置和電路之方 塊圖且該装置控制包含一装置，例如硬式磁碟機，之匹配 錯誤率功能。此磁碟機以均勻角速度運作且藉由改變以儲 存資料之線性密度而使匹配錯誤率功能生效。雖然提及線 性密度|對資料記錄密度之真正更改是記錄頻率之更動而 ------------Γ. ---------裝------.玎---；—_.^· (請先閱讀背面之注意事頊再填寫本頁) 303458

Ao · _B6_ 五'發明説明（） 增加或降低記錄密度可分別ίΐ加或降低儲存在Μ恆定轉速 旋轉之磁碟楗之一固定分段，或Κ一恆定線性速度移動之 磁帶介質之固定長度，内之資料數量。在線10上要加以記 錄或寫入儲存装置之進來資料被送至寫入編碼器12而包含 資料型式之控制資訊則由磁碟機微處理機14加Μ感測。在 磁碟機内，資料型式可被包含在各磁區首標（header )部 份所包含之控制資訊内或一儲存相闞於各磁區寶料部分之 資料型式或時鐘頻率之表内。微處理機14藉由換能器磁頭 18對將資料寫入介質或由介質讀取資料之控制功能包含選 擇讀取/寫入頻率Μ便匹配讀取/寫入頻率與相關於所感 測之資料型式信號且由其指示之線性記鏵密度。 當主系統定位於記錄在該介質上之資料，在線20上由該 介質讀取之資料流包含資料型式信號或足Μ確定資料型式 ► 因而顯示讀取被定位之資料所需線性密度和時鐘速率之信 .號。此資料型式信號使微處理機14能夠選擇送至讀取鎖相 迴路22之傳输時鐘頻率以便與讀取解碼器24同步。 圖2是一硬式磁碟機之示意圖且其展示磁碟儲存介質6 :一支援且定位吊架7和換能器磁頭18之致動器7;及為 圖1主件之控制器9包含本發明匹配錯誤率之儲存技術可 用於大型系统或網路，其中位於多涸相距很遠位置，例如 (請先閱讀背面之注意事項再項寫本頁) —裝. 訂. .線'丨 烴濟部中央標準局β工消费合作社印3ί 置所，具 装據化與 主根佳， 個果最是 多如 Κ 但 務。加。 服料度小 統資密大 系之存備 或類儲設 置種之之 装和者小 存式用縮 儲型使及 多種各省 許各统節 之取系大 - 存將巨 市及限現 城存容簧 之儲誤可 地著錯统 各接之系 國其求 一 全而要此 各纸張又度通用中S®家標準（CKS)甲4規格（210 X ‘297公犛）

Ao B6 五'發明説明（9) 有儲存能力之單一微處理機一般大小之糸统可因匹配錯誤 率加強技術而受益，因此儲存能力會受制於與文數字鐽盤 資料相關之高無錯誤記錄限制。 雖然本發明一直都是特別參照一較佳實例而加以展示和 說明，热悉本領域之人士應晻解在不脫離本發明之精神和 範圍下可.對型式和细節做許多改變。 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝------訂1 線！ 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 Λ— - II - I I I I - - - - I - - n -- - 11 -

Claims (1)

1. 第82107363#専利申請系 A8 中文申請專利範_修正本（83年8¾) D8六、申請專利範圍 修正補充 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 —種沿一儲存介質之磁軌而串列儲存資料之資料魅 置•其包含： 用以將資料寫入該儲存介質且由該儲存介質譲取胃_ 之換能器装置； 用以傅送資料至該換能器装置及自該換能器装置自賣& 資料之請取/寫入控制邏輯装置； 該控制埋輯裝置包含用以讀、寫資料於多重•壤 記錄頻率Μ便在該儲存介質之磁軌内分別以可變之 密度記錄資料之裝置； 該控制埋輯装置更包含： 用Μ為由控制理輯装置從該資料中至少一頻率指 接收之待寫人之資料決定遘當之記錄頻率之寫入頰宰_ 置；及 用Μ決定由該儲存装置所記錄之讀取資料之適當__ 的讀取頻率信號決定装置。 2. 根據申請專利範圃第1項之資料儲存装置*其中該 於該資料中之頻率指定装置是資料型式之指示且該@_ 理輯裝置選擇該多重*選擇式記錄頻率之一K回應 示之資料型式。 a 根據申請專利範圍第2項之資料雔存装置，其中記_& 該介質上之資料是在順序型資料單元内且該讀取頻率@ 號決定裝置包含一信號，用以從指示該介質之該資 元内儲存資料之記錄頻率的信號中決定一遘當之頻$。 (碕先閲讀背面之注意事項再填寫衣頁j 等 線 本紙張尺度適用中國國家搮準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

   82107363«専利申講案 A8 文申》專利範園修正本（83年g麫） D8 六、申請專利範圍 4. & 根據申 裝置是 磁區内 份且該 之頻率 一種將 装置之 中資料 不同型 含該許 謅專利範圍第3項之資料儲存装置，其中該儲存 一硬式磁碟儲存装置*其中資料是儲存在磁軌之 一首檷磁區部份和一資料儲存磁區部 號装置包含記錄於該磁匾首檷部份内 而磁區包含 讀取頻率信 指定信號。 資料寫入在 儲存介質， 於離散資料 式之資料可 多不同型式 運作期間Μ大致恆定速度浬作之髄存 以便提供匹配錯誤率埋作之方法，其 中被寫至該儲存媒體，且其中有許多 被寫至該儲存媒體，每一資料記錄包 之一種的資料*該方法包含以下步» 型 料 資 之 ; 上 錄霣 記介 料於 資錄 之記 上 Μ 體收 媒接 存被 儲中 在料 錄資 記該 Μ於 用含 1 包 收測 接感 式 器 碼 編 入 寫 該 用 之 器 碼 編 入 寫 1 供 率 頻 鐘 時 1 擇 選 數 函 之 式 型 料 資及 之 .， 測霣 感介 所錄 為記 作人 度寫 密錄 錄記 記料 性資 線之 一 收 將接 定將 決 —^1 —^ϋ . I I- ! I _--*» ml n^— —^1 l^n 、(aJm n n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 r张 -紙 本 相將 錄之 記項 料5 資第 之圍 收範 接利致 所專大 與請該 錄申中 記據其 根， a 括 包 度 速 定 恆 式 型 料 資 該 之 闞 法碟 方硬 之之 質動 介轉 存度 儲速 入轉 寫旋 料定 資俚 法 方 之 質 介 存 儲 入 寫 料 資 將 之 項 6 第 圃 範 利 。專 質請 介申 性據 磁根 檷予 首率 之頻 區之 磁料 碟資 磁該 一 錄 於記 含K 包據 驟份 步部 之區 式磁 型料 料資 資之 該後 錄阐 記對 中中 其份 ’部 準 一梯 家 « 國 I中 用 |適 釐 公 7 9 2 第82107363號《利申請菜 本（83年) D8 7、申請專利祀圍 以編碼。 a —棰自包含儲存介質之儲存装置讀取資料之方法，其中 資料是以作為所記錄之資料型式之函數的可變線性密度 加K記錄，其包含： 感测資訊*其與所定址之待讀取資料記錄相醑且指示 據以記錄該資料記錄於該介質之線性密度； 壤擇一時鐘頻率K便讀取被定址之資料記錄，其對懕 於據以記錄該被定址之資料記錄的線性密度；及 傳送被定址之資料記錄至要求此一被定址之資料記錄 之主装置。 a 根據申請專利範國第8項之謅取資料之方法，其中傅送 該被定址之資料記錄之步驟包含資料型式識別。 10. 根據申請專利範圔第9項之讀取資料之方法，其中該儲 存装置是一硬式磁碟機*而在其中資料是儲存於排列在 磁碟介霣上之磁軌之磁區内*且指示據K記錄資料之線 性密度之資訊是儲存於一啟始磁區首檷部份而資料則是 儲存於該磁區之一隨後之資料部份’因此該感測步驟可 藉由讀取磁區首檷部份而達成。 -------i Γ裝J------訂-----5 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X29?公釐）