CN101770781A

CN101770781A - 一种优化磁盘存储容量的方法

Info

Publication number: CN101770781A
Application number: CN200810241719A
Authority: CN
Inventors: 彼得·雷蒙德
Original assignee: Shenzhen Excelstor Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Excelstor Technology Co Ltd
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明涉及一种优化磁盘存储容量的方法，包括以下步骤：提供一磁盘驱动器，所述磁盘驱动器上旋转装设至少一个磁盘；格式化所述磁盘，径向设置若干同心的伺服磁道，所述伺服磁道具有可在磁盘盘面变化的宽度和磁道间距，每一伺服磁道具有一伺服磁道位置(STL)；在具有数据磁道数(DTN)的数据磁道中写入数据，其中，所述伺服磁道位置(STL)是数据磁道数(DTN)的光滑、连续函数，通过所述光滑、连续函数建立可变的数据磁道间距和伺服磁道之间的关系。本发明的方法，通过平稳连续地改变数据磁道间距和伺服磁道间距，使得盘面的数据存储密度是可变化的，合理分布数据密度，从整体上提高了磁盘驱动器的数据存储容量。

Description

一种优化磁盘存储容量的方法

【技术领域】

本发明涉及一种磁盘驱动器，尤其是一种可优化磁盘存储容量的磁盘信息存储方法。

【背景技术】

现有的磁盘驱动器包括一底座及一与底座充分密封的上盖。所述底座与上盖的密封空间内收容一个或多个磁盘，它们覆盖有磁介质且装设在以恒定高速旋转的主轴马达轴上。信息通过一排磁头存储在磁盘的若干圆环形轨道上，磁头悬挂在由电子控制的驱动体磁头臂的末端。在传统的磁盘驱动器中，音圈马达遵循兹定律，音圈马达驱动磁头臂将磁头定位在存储信息的一叠磁盘所需要的径向位置。当磁盘通电旋转时，音圈马达在伺服***的引导下使磁头定位在旋转磁盘所储存的数据上。磁盘旋转会产生空气挤压，在磁头与磁盘之间形成一层很薄的大约零点三微米的空气膜，使得磁头飞在盘面之上从若干狭窄环形磁轨上读写数据。

在理想状态下，环形磁道上交错设有伺服数据段和数据存储段。可改写的数据存储段夹在伺服数据段之间，每一伺服数据段包含有使得磁头选择磁道和定位数据存储段位置的固定的编码信息，并保证读写磁头可沿着磁道中线精准地运动。每一次磁盘一般在安装磁盘驱动器之前或者之后被格式化，所述格式化动作将确定若干磁道，并在每一磁道上写入伺服数据，从而使得磁头顺利地定位读写数据。磁道特征包括宽度(width)和间距(pitch)，宽度是指磁道在径向上两边缘之间的距离；间距是指相邻两磁道中线在径向上的距离。理想状态下，磁道上的伺服数据段和数据存储段具有相同的环状宽度。但是，在实际运用中，磁道上伺服数据段和数据存储段的环状宽度是变化的。如果由伺服编码信息决定的磁头的实际位置和目标位置不一致，磁盘会产生一个定位错误信号(PES)使得驱动臂重新定位磁头。通常，伺服磁道的径向间距(pitch)不必和数据磁道的径向间距一样，但是，间距之间的比率应该是一个不变的常量。

因为磁头和磁道之间的夹角随着磁头在盘面上的滑动在不断变化的，使得最小可接受的数据磁道间距也是随之变化的。一般，会选定的数据磁道间距一个常量值，并以此为基础最大化磁盘的数据存储容量。或者，通过伺服磁道间距的改变使得数据磁道弯曲变形。在这种方式下，伺服磁道间距和数据磁道间距一直保持着一种一致性关系。比如，数据磁道间距和伺服磁道间距的比率可以是2/3，1/1，或者其它比率，总之，从整个磁盘盘面来看这个比率是固定的。

定义磁道间距有不同的方法。美国专利申请号2005/0041322揭示了一个磁盘被分成若干径向区域，每个区域给定一个径向宽度。每个区域具有相同的伺服磁道间距。实际上整个磁盘盘面的伺服磁道间距都是相同的。但是在每个径向区域内，数据磁道间距和伺服磁道间距的比率是变化的。具体是通过在每个径向区域设置一个系数来实现的，当磁头位于该径向区域的时候，根据所述系数和给定比率的计算结果引导所述磁头从伺服磁道位置找到数据磁道的位置。所述申请进一步揭示了另一种实施方式。该方式中，伺服磁道间距是变化的，但是数据磁道间距和伺服磁道间距的比率是不变的，因此，实际上是每个径向区域的伺服磁道间距的变化控制着数据磁道间距。

但是，传统提高磁头寻道性能和磁盘容量的方法仅限于通过伺服磁道本身的变化或者在限定区域内的间距比率变化来实现的。不能在盘面上平稳连续变换数据密度，同时也难以再提高磁盘存储容量。

因此，亟待一种新的提高磁头寻道性能和磁盘容量的方法以克服现有技术中存在的缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的是提出一种能够独立平稳变换数据磁道间距和伺服磁道间距，优化磁头读写数据性能的优化磁盘存储容量的方法。

本发明的另一目的是提出一种利于不同磁头和磁头臂寻道的优化磁盘存储容量的方法。

本发明的又一目的是提出一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器可支持具有不同数据存储密度的磁盘。

本发明的再一目的是提出一种通过独立变换数据磁道间距和伺服磁道间距，从而提高磁盘存储容量的方法。

本发明的又一目的是提出一种不与磁盘格式化操作相冲突，允许磁盘格式化操作改变的优化磁盘存储容量的方法。

实现上述目的的技术方案是：一种优化磁盘存储容量的方法，在数据被写入磁盘时，平稳改变磁盘的伺服磁道间距对数据磁道间距比例，包括以下步骤：提供一磁盘驱动器，所述磁盘驱动器上旋转装设至少一个磁盘，所述磁盘驱动器还包括至少一个可从所述磁盘读写数据的读/写磁头，所述读/写磁头安装在一个可转动的具有固定长度的致动器末端；格式化所述磁盘，径向设置若干同心的伺服磁道，所述伺服磁道具有可在磁盘盘面变化的宽度和磁道间距，每一伺服磁道具有一伺服磁道位置(STL)；在具有数据磁道数(DTN)的数据磁道中写入数据，其中，所述伺服磁道位置(STL)是数据磁道数(DTN)的光滑、连续函数，通过所述光滑、连续函数建立可变的数据磁道间距和伺服磁道之间的关系。

其中，由所述数据磁道数(DTN)指明的数据磁道位置是通过以下方法确定的：向所述光滑、连续函数导入需要用来读写数据的数据磁道数(DTN)的值；由所述光滑、连续函数得出根据伺服磁道位置(STL)估测的数据磁道位置。

优选的，所述读/写磁头包括具有纵向和横向偏移量的读写元件，其中，所述光滑、连续函数被修改以校正伺服磁道的宽度和间距以及数据磁道的宽度和间距的变化，所述变化是在致动器的悬臂划过所述磁盘表面时因为所述偏移量的投影变化而引起的。

所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：STL(DTN)＝C₀+C₁*DTN+C₂*DTN²+...+C_n*DTNⁿ，其中C₀、C₁、C₂到C_n是可调整的常量。

优选的，所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：STL(DTN)＝C₁*(DTN-C₂)³+C₃*(DTN)+C₄；其中C₁、C₂、C₃和C₄是可调整的常量。

所述平稳的数据磁道间距变化使得该数据磁道的数据存储密度是可变化，其中，在由伺服磁道确定的数据磁道的磁道间距较小的区域，该区域具有较高的数据存储密度。

所述数据磁道间距的变化使得整个磁盘的数据存储容量是可变化的。

本发明采用上述技术方案，其有益的技术效果在于：1)本发明的优化磁盘存储容量的方法，通过平稳连续地改变数据磁道间距和伺服磁道间距，从而使得磁盘盘面的数据存储密度是可变化的；2)本发明的优化磁盘存储容量的方法通过合理变换每一磁盘盘面的数据磁道间距和伺服磁道间距，合理分布数据密度，从整体上提高了磁盘驱动器的数据存储容量；3)本发明的优化磁盘存储容量的方法，不与磁盘格式化操作相冲突，允许磁盘格式化操作改变从而提高了磁盘驱动器的制作效率。

【具体实施方式】

本发明涉及一种优化磁盘存储容量的方法，该方法也称“软翘曲”，亦即在磁道和磁道之间，连续、平滑、独立地变换数据磁道间距和伺服磁道间距，甚至在磁盘格式化以后也可进行相应的变换，从而对整个磁盘盘面的数据磁道间距进行优化，提高磁盘的存储容量。为了实现“软翘曲”需要一个有效的运算去确定和控制每个数据磁道相对于伺服磁道的位置，通过该运算实现磁道和磁道之间，连续、平滑、独立的变换。

标记说明：

Servo Track Location＝STL；

Data Track Number＝DTN；

其中C₀、C₁、C₂一直到C_n是可调整的常量。

本发明的优化磁盘存储容量的方法在数据被写入磁盘时，平稳改变磁盘的伺服磁道间距对数据磁道间距比例，具体包括以下步骤：

提供一磁盘驱动器，所述磁盘驱动器上旋转装设至少一个磁盘，所述磁盘驱动器还包括至少一个可从所述磁盘读写数据的读/写磁头，所述读/写磁头安装在一个可转动的具有固定长度的致动器末端。

格式化所述磁盘，径向设置若干同心的伺服磁道，所述伺服磁道具有可在磁盘盘面变化的宽度和磁道间距，每一伺服磁道具有一伺服磁道位置(STL)。

在具有数据磁道数(DTN)的数据磁道中写入数据，其中，所述伺服磁道位置(STL)是数据磁道数(DTN)的光滑、连续函数，通过所述光滑、连续函数建立可变的数据磁道间距和伺服磁道之间的关系。

一般来说，所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：

STL(DTN)＝C₀+C₁*DTN+C₂*DTN²+...+C_n*DTNⁿ (1)；

其中C₀、C₁、C₂和C_n是可调整的常量。

通过所述多项式函数，所述数据磁道间距和伺服磁道间距之间的关系可以被控制从而优化信息存储量。

所述一般性的方法可以大致归纳为以下两个步骤：

1、格式化空盘形成若干伺服磁道。所述伺服磁道包含有磁道数和其它常规伺服磁道信息。伺服磁道的间距可以是一致的或者变化的。

2、当在格式化的磁盘上读写数据的时候，计算数据磁道位置，寻找伺服磁道位置然后读/写用户数据。在读/写用户数据的时候，由所述数据磁道数(DTN)指明的数据磁道位置是通过以下方法确定的：向所述光滑、连续函数导入需要用来读写数据的数据磁道数(DTN)的值；由所述光滑、连续函数得出根据伺服磁道位置(STL)估测的数据磁道位置。

磁头在磁盘上的任何位置都可以由伺服磁道信息确认。比如，当磁头在磁道10043和磁道10044之间的大概28％位置处时，磁头的位于磁道位置10043.28。

优选的，所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：

STL(DTN)＝C₁*(DTN-C₂)³+C₃*(DTN)+C₄(2)；

其中其中C₁、C₂、C₃和C₄是可调整的常量。

以优选的多项式函数简单举例：

四个非零参数分别是：

C₁＝0.00001

C₂＝50.0

C₃＝1.475

C₄＝1.25

在本例子当中，需要150个等距间隔的伺服磁道，同时数据磁道间距有大约5％的变动幅度分布在磁盘的高轨道密度区域。在本特定例子当中所述数据磁道数DTN＝25；数据会写在伺服磁道位置STL＝37.97；如果数据磁道数DTN＝26；数据会写在伺服磁道位置STL＝39.46。

所述读/写磁头包括具有纵向和横向偏移量的读写元件，其中，所述光滑、连续函数需要被修改以校正伺服磁道的宽度和间距以及数据磁道的宽度和间距的变化。所述变化是在致动器的悬臂划过所述磁盘表面时因为所述偏移量的投影变化而引起的。

所以，所述平稳的数据磁道间距变化使得该数据磁道的数据存储密度是可变化，其中，在由伺服磁道确定的数据磁道的磁道间距较小的区域，该区域具有较高的数据存储密度。

尽管上面详细的描述了本发明的优选实施例，但是应该明白，对于本领域技术人员来说很明显的、这里讲述的基本发明构思的许多变形和修饰都落在所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内。

Claims

1.一种优化磁盘存储容量的方法，在数据被写入磁盘时，平稳改变磁盘的伺服磁道间距对数据磁道间距比例，其特征在于，包括以下步骤：

提供一磁盘驱动器，所述磁盘驱动器上旋转装设至少一个磁盘，所述磁盘驱动器还包括至少一个可从所述磁盘读写数据的读/写磁头，所述读/写磁头安装在一个可转动的具有固定长度的致动器末端；

格式化所述磁盘，径向设置若干同心的伺服磁道，所述伺服磁道具有可在磁盘盘面变化的宽度和磁道间距，每一伺服磁道具有一伺服磁道位置(STL)；

2.根据权利要求1所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：由所述数据磁道数(DTN)指明的数据磁道位置是通过以下方法确定的：

向所述光滑、连续函数导入需要用来读写数据的数据磁道数(DTN)的值；

由所述光滑、连续函数得出根据伺服磁道位置(STL)估测的数据磁道位置。

3.根据权利要求1所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：所述读/写磁头包括具有纵向和横向偏移量的读写元件，其中，所述光滑、连续函数被修改以校正伺服磁道的宽度和间距以及数据磁道的宽度和间距的变化，所述变化是在致动器的悬臂划过所述磁盘表面时因为所述偏移量的投影变化而引起的。

4.根据权利要求1所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：STL(DTN)＝C₀+C₁*DTN+C₂*DTN²+...+C_n*DTNⁿ，其中C₀、C₁、C₂到C_n是可调整的常量。

5.根据权利要求3所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：所述光滑、连续函数是如下的多项式函数：STL(DTN)＝C₁*(DTN-C₂)³+C₃*(DTN)+C₄，其中C₁、C₂、C₃和C₄是可调整的常量。

6.根据权利要求4所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：所述平稳的数据磁道间距变化使得该数据磁道的数据存储密度是可变化，其中，在由伺服磁道确定的数据磁道的磁道间距较小的区域，该区域具有较高的数据存储密度。

7.根据权利要求1所述的优化磁盘存储容量的方法，其特征在于：所述数据磁道间距的变化使得整个磁盘的数据存储容量是可变化的。