TW504678B - A magnetic recording and regenerating device - Google Patents

Description

504678 A7 B7 五、發明說明（！） (技術領域） 本發明係關於硬碟驅動器等之磁性記錄再生裝置，特 別是關於能對應狀況，容易執行錯誤訂正能力之變更之 構成。 (背景技術） 以往之磁性記錄再生裝置，在其開發階段上，考慮MR (磁性電阻效應元件）磁頭之再生輸出和SNR(輸入輸出雜音 比），及記錄媒體之缺陷狀況，開發出滿足目標之錯誤率 之錯誤訂正碼（e r r 〇 r correction code ) ° 一般，磁性記錄再生裝置採用之錯誤訂正碼係爲里德 -索洛蒙碼（Reed-Solomon code)(以下簡稱爲RS碼）。這 是一種將須記錄之資料列利用某位準之格羅亞體之根源 來表示，以生成之多項式進行除算，將除算後之餘數作 爲冗餘位元組而作爲交換附加於發送資料末尾之方法。 欲提高訂正能力時則作爲其交換會增大冗餘位元組。另 外，對寵大之資料列附加強力地錯誤訂正碼時，在進行 編碼•解碼之際計算處理過程變成非常複雜，致產生訂 正處理速度之問題。 因此，一般係採用將寵大之資料列分割成幾個資料區 塊，對各個資料區塊附加滿足目標之錯誤率所需之冗餘 位元組之交錯構成。例如對硬碟之每個區段（5 1 2位元組） ，將具有數個位元組訂正能力（n重訂正之情形時爲2n位 元組）之冗餘位元組附加於資料後以既定長度之資料（51 2 + 2n位元組）傳輸。但是，隨著記錄密度之提高，爲了維 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填二 I# 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 川4678 A7

五、發明說明（2) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 持錯誤率，冗餘位元組逐有增大之趨向，爾後也將成爲 驅動之架空（系統之負載）上升的一主要原因。 以往之磁性記錄再生裝置係作成上述那樣之構成，將 滿足目標錯誤率所需冗餘位元組一律同等地附加於某種 區塊單位之資料，此冗餘位元組係無視記錄之磁軌狀況 ，或寫入磁頭及MR磁頭之電氣特性而於編碼之際對全部 之資料區塊皆附加相同長度之冗餘位元組，故具有產生 增大驅動之架空之趨勢問題。 本發明係有鑑於如上述之問題點之所實施者，其目的 係提供一方面能維持目標之資料錯誤率，一方面削減由 冗餘位元組的驅動之架空之磁性記錄再生裝置。 (發明之揭示） 本發明有關申請專利範圍第1項之磁性記錄再生裝置具 備：對磁性記錄媒體執行資訊記錄和消除之記錄用磁頭 ;執行記錄資訊再生之再生用磁頭；由該各磁頭進行寫 入/讀出動作時，用於取得與記錄媒體之動作特性，及 各磁頭之動作特性有關的多數之參數之參數取得裝置； 對寫入該記錄媒體前之資料，附加既定之位元組數之冗 餘資料之冗餘資料附加裝置；對附加冗餘資料後之資料 執行編碼之資料編碼裝置；有關該記錄媒體之動作特性 的參數；儲存分別對應與記錄媒體之動作特性有關之參 數和與各磁頭之動作特性有關之參數之組合之多數錯誤 訂正能力値之錯誤訂正能力値之保持裝置；及用於執行 控制俾自被保持於上述錯誤訂正能力値保持裝置內選擇 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅心事項再填寫

* 參 304678 A7 B7 五、發明說明（3) 對應藉上述參數取得裝置取得之參數之錯誤訂正能力値 ，使冗餘資料附加裝置將對應選擇之錯誤訂正能力値之 既定之位元組數之冗餘資料附加於被記錄之資料上之控 制裝置。 另外，本發明有關申請專利範圍第2項之磁性記錄再生 裝置係於申請專利範圍第1項記載之磁性記錄再生裝置上 具備當對附加既定位元組數之冗餘資料之資料進行再生 時藉自被保持於上述錯誤訂正能力値保持裝置內選擇對應 藉上述參數取得裝置取得之參數之錯誤訂正能力値，並 根據該錯誤訂正能力値予以解碼之解碼裝置。 另外，本發明有關申請專利範圍第3項之磁性記錄再生 裝置係於申請專利範圍第1項記載之磁性記錄再生裝置上 ，上述控制裝置當資料再生時之錯誤訂正次數有異於既 定値時使被保持於上述錯誤訂正能力値保持裝置內之錯 誤訂正能力値之値隨著上述資料再生時之錯誤訂正次數 之變動而變更。 如上述，依本發明申請專利範圍第1項有關之磁性記 錄再生裝置，具備對磁性記錄媒體執行記錄和消除之記 錄用磁頭，執行記錄資訊之再生之再生用磁頭，藉上述 各磁頭執行寫入/讀出動作時用於取得與上述記錄媒體 之動作特性，及上述各磁頭之動作特性有關之多數參數 之參數取得裝置，對寫入上述記錄媒體前之資料附加既 定位元組數之冗餘資料之冗餘資料附加裝置，用於對附 加上述冗餘資料後之資料執行編碼之資料編碼裝置，分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504678 A7 —— _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4) 別儲存對應與上述記錄媒體之動作特性有關之參數與上述 各磁頭之動作特性有關之參數之組合多數之錯誤訂正能 力値之錯誤訂正能力値保持裝置，執行控制俾自被保持 於上述錯誤訂正能力保持裝置中選擇對應藉上述參數取 得裝置取得之參數之錯誤訂正能力値，使上述冗餘資料 附加裝置將對應上述選擇之錯誤訂正能力値之既定位元 數之冗餘資料附加於要被記錄之資料之控制裝置，錯誤 發生頻率高於領域附加高度之冗餘位元組，而錯誤發生 頻率低之領域則如附加低度之冗餘位元組，作成視情況 變更交錯構成之冗餘位元組數，因此具有能變更冗餘 位元組數，從而能容易實現削減磁性記錄再生裝置之架 空之效果。 另外，依本發明申請專利範圍第2項有關之磁性記錄再 生裝置，於上述申請專利範圍第1項記載之磁性記錄再生 裝置，因係作成具備當對附加上述既定位元組數之冗餘 資料後之資料進行再生之際，從保持於上述錯誤訂正能 力値保持裝置中，內選出對應藉上述參數取得裝置所取得 參數之訂正能力値，並根據該錯誤訂正能力値執行解 碼之解碼裝置，故具有以良好效率對上述有效果地附加 之冗餘位元組之資料予以解碼再生之效果。 另外，依本發明申請專利範圍第3項有關之磁性記錄 再生裝置，於上述申請專利範圍第1項記載之磁性記錄再 生裝置上，上述控制裝置因係作成當資料再生時之錯誤 訂正次數有自既定値變動時則使保持於錯誤訂正能力値 -6- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · -線_ Φ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504678 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5) 保持裝置之錯誤訂正能力値之値，也隨著上述資料再生 時之錯誤訂正次數之變動而變更，故即使元件老化，使 用環境變化等亦能維持錯誤訂正效率，具有提供高可靠 性之裝置之效果。 (圖式之簡單說明） 第1圖係示出本發明之實施形態1之磁性記錄再生裝置 之資料傳輸系之構成圖。 第2圖係示出上述磁性記錄再生裝置之輸入輸出資料串 之圖。 第3圖係示出上述磁性記錄再生裝置之一重交錯之資料 構成之圖。 第4圖係示出上述磁性記錄再生裝置之一重交錯之資料 構成之圖。 第5圖係示出上述磁性記錄再生裝置之三重交錯之資料 構成之圖。 第6圖係示出上述磁性記錄再生裝置之K重交鋰之資料 構成之圖。 第7圖係用於說明上述磁性記錄再生裝置之磁性記錄媒 體上磁區所造成之最小磁化倒反距離之差異。 第8圖係示出對上述磁性記錄再生裝置之磁區及磁頭之 每個組合設定交錯構成之一例圖。 (實施發明之較佳形態） (實施形態1) 下面參照第1圖說明本發明之實施形態1有關之磁性記 -7-

訂 線 * 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504678 A7 B7 五、發明說明（6) 錄再生裝置。 於第1圖上，1係爲之機（HOST PC)，12係接於主機1之 硬碟控制器（HDC )。2係HDC 1 2之輸入輸出介面方塊。3 a， 3b係用於順暢地傳輸輸入輸出資料之FIF0(先入先出暫存 器），4係當自DRAM緩 衝器5讀出資料之際執行控制之緩衝管理器^1^£61· Manager)。 8係爲依CPU 7之指令，控制對讀取/寫入時之記錄媒 體之磁頭位置之磁頭位置控制方塊。6係格式化區塊，執 行資料之編碼及解碼。7係CPU，除了監視輸入輸出介面 方塊2，緩衝管理器4，格式化區塊6，磁頭位置控制方塊 8等之外，同時合計HDC之媒體之缺陷以及輸出之SNR之各 種參數，儲存每個磁區和每個磁頭所需之錯誤訂正能力 値。 再者，9係R/ W通道，1 〇係磁頭放大器，11係寫入頭及 MR頭和記錄媒體。於上述之構成，格式化區塊6係執行冗 餘資料附加裝置之功能，CPU係執行參數取得裝置，錯誤 訂正能力値保持裝置，控制裝置，資料編碼裝置及解碼 裝置之功能。 接著將說明寫入及讀出時之動作。寫入時首先從主機1 將寫入資料輸入輸入輸出介面方塊2。被輸入輸入輸出輸出 方塊2之資料經FIFO 3a暫時被保存於DRAM緩衝器5內。 然後經FIFO 3b輸入格式化區塊6。輸入格式化區塊6之資 料係以5 1 2位元組爲單位輸入。這時，對應執行寫入之磁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504678 A7 B7 五、發明說明（7) 區， 或磁軌，及寫入磁頭’或MR磁頭之性能，參照來自DRAM 緩衝器5事先決定之錯誤訂正能力設定値，並根據此値執 行格式化區塊6內之交錯構成之控制。 接著，依該交錯構成，在格式化區塊6內完成附加冗餘 位元組於寫入資料並編碼後即送一塊R/ W通道9，經磁頭 放大器1 0而記錄於記錄媒體上。 另外，於讀取時首先依執行寫入資料之讀出之磁區， 或磁軌位置和磁頭之組合，參照來自DRAM緩衝器5有關該 位置之錯誤訂正能力設定値，並根據該値執行格式化區 塊6內之交錯構成之控制。亦即，經磁頭放大器1 0及R/ W 通道9送來之資料藉設定爲與當初該資料寫入時設定之交 錯構成相同之構成錯誤訂正能力値之格式化區塊6執行解 碼，然後只將需要之資料送至主機1。 下面將參照第2圖至第6圖說明使用具有上述構成之磁 性記錄再生裝置之編碼處理之具體例。 第2圖係示出從DRAM緩衝器5送至格式化區塊6之資料 串。第3圖係爲錯誤訂正能力設定値爲「1」，亦即交錯構 成爲「1」之情形之編碼例，示出對5 1 2位元組之資料串 附加1個冗餘位元組。第4圖係錯誤訂正能力設定値爲「 2」（雙重交錯構成）之情形之編碼例’示出將5 1 2位元組 之資料串分割成兩個256位元組，對各個256位元組分別 附加1個冗餘位元組。第5圖係錯誤訂正能力設定値爲「3 」（三重交錯構成）之編碼例，示出將512位元組之資料串 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事

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504678 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8) 分割成171位元組，171位元組及170位元組三個，並對各 個位元組分別附加一個位元組。這裡，附加於各交錯構 成之冗餘位元組之訂正能力係完全相同，例如，設其訂 正能力係爲ιώ位元組時則於第3圖之一重交錯構成上，對 512位元組之資料串能執行m位元組之訂正，第4圖之雙重 交錯構成上，對256位元組之資料串分別能執行m位元組 之訂正，於第5圖之三重交錯構成上能對171位元組或170 位元組之資料串執行m位元組之訂正。 一般，將5 1 2位元組之資料分割成K交錯而執行編碼處 理之情形係成爲第6圖所示之交錯構成，附加之冗餘位元 組係爲K個。本發明藉這樣子能改變資料寫入，讀出時之 交錯構成，能抑制附加過多之冗餘位元組而僅附加最少 限度之冗餘位元組，從而能實現削減磁性記錄裝置之架 空。 下面將說明對被事先儲存於上述之CPU 7內之錯誤訂正 能力値之選擇。 一般，在磁性記錄再生裝置內設有多數之磁性記錄媒 體及其之寫入頭和MR磁頭，但是，各個磁性記錄再生裝 置所造成之磁性記錄媒體表面之缺陷狀況以及對記錄媒 體執行寫入之寫入頭和對記錄媒體執行讀出之MR磁頭之 性能參差不齊。另外，如第7圖所示，最小磁化倒反距 離在磁性記錄媒體上並非一律相同，從外周側至內周側 逐漸窄小，從而磁性記錄再生裝置有關之錯誤率也隨著 磁性記錄媒體上之位置不同而改變。因此，例如，參照 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）~雜 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . -丨線· « 504678 A7 B7 五、發明說明（9) 第8圖說明以格式化區最大能變更之交錯構成爲五重之例 說明本實施形態1。 如第8圖所示，將磁性記錄媒體上之整個磁軌分割成數 個磁區，事先調查該磁區和對該磁區執行寫入，及讀出 之寫入磁頭及MR磁頭之每個組合滿足目標錯誤率之交錯 構成。藉此，如第8圖所示，在能夠期待有較佳錯誤率之 磁區0，磁區1之外周側減少交錯數，縮小冗餘位元組數 ，相反地在有產生較多錯誤傾向之內周側則增加交錯數 ，總交錯數係僅附加足於滿足目標錯誤率之冗餘位元組 ，藉此，相較於以往技術對被寫入硬碟之全部資料，藉 滿足目標錯誤率所需之最大交錯構成附加冗餘位元組之 情形，能大幅地降低因冗餘位元組所造成之驅動之架 空。 再者，因老化所產生之變化導致在使用中錯誤訂正之 頻率變成大於既定値時則更新儲存在CPU 7內之資料以改 變第8圖所示之訂正能力設定値之表，或者也可藉補正使 用而能執行更強之訂正。 如上述依本實施形態1，對藉寫入磁頭執行記錄之資訊 進行編碼時CPU 7係根據事先儲存之資料，對應執行寫入 之媒體11之缺陷狀況和電氣特性，以及寫入該資料之寫 入磁頭和再生被寫入之資料之MR磁頭之電氣特性等在格式 化區塊6上使附加之冗餘位元組之大小產生變化，因此能 高速地執行編碼處理，從而能降低驅動之架空。 (產業上之利用可能性） -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂.· --線* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 )U4678 A7 B7 五、 發明說明（1〇) 於磁性記錄再生裝置上’滿足目標錯誤率所需之最少 限度之冗餘位元組係能變動地被設定，附加剛好滿足目 標錯誤率所需之冗餘位元組即可，減少不必要之過多冗 餘位元組，從而能降低因冗餘位元組所造成之驅動器之 架空。 符號之說明 1 ......主機 2 ......輸入輸出介面方塊 3a，3b...先入先出暫存器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4… ...緩衝器管理器 5… ...RAM緩衝器 6... ..,格式化區塊 7… ...中央處理單元 8... ...磁頭位置控制方: 9… 10.. ...磁頭放大器 11.. ...編碼/記錄媒體 12 .., ...硬碟控制器 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 观678 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 /、、申請專利範圍 1 · 一種磁性記錄再生裝置，其特徵爲具備··記錄用磁頭 ’對磁性記錄媒體執行資訊之記錄以及消除； 再生用磁頭，執行記錄資訊之再生； 參數取得裝置，當藉各磁頭進行寫入/讀出動作時 取得有關記錄媒體動作特性及各磁頭之動作特性之多 數參數； 冗餘資料附加裝置，對寫入記錄媒體前之資料附加 既定之位元組數之冗餘資料； 資料編碼裝置對被附加冗餘資料後之資料執行編 碼； 錯誤訂正能力値保持裝置，儲存分別對應記錄媒體 之動作特性有關之參數和各磁頭之動作特性有關之參 數之組合之多數錯誤訂正能力値，及 控制裝置，執行控制俾自被保持於錯誤訂正能力保 持裝置選擇對應於藉參數取得裝置取得之參數之錯誤 訂正能力値，使上述冗餘資料附加裝置將對應於選擇 之錯誤訂正能力値之既定位元組數之冗餘資料附加於 要被記錄之資料上裝置。 2 .如申請專利範圍第丨項之磁性記錄再生裝置，其中當 對被附加既定位元組數之冗餘資料之資料進行再生 之際，自被保持於錯誤訂正能力値保持裝置中選擇對 應於藉參數取得裝置取得之參數之錯誤訂正能力値， * 並根據該錯誤訂正能力値執行解碼之解碼裝置。 3 .如申請專利匍圍第丨項之磁性記錄再生裝置，其中該 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨！ 丨！丨-^1^!·丨—丨訂-------線-丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504678 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 控制裝置 當資料再生時之錯誤訂正次數有異於既定値時則使被 保持於錯誤訂正能力値保持裝置內之錯誤訂正能力値 隨著資料再生時之錯誤訂正次數之變動而變更。 ---------♦! 丨訂---------線^—Awi <請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）