CN1177812A - 用于磁盘驱动器的磁头定位控制***和磁盘驱动器 - Google Patents

Abstract

一种磁盘驱动器的磁头定位控制***,在外部将伺服控制信息写入各自的磁盘上以后,即使当在各组装的磁盘之中利用该信息相对于旋转中心限定的各磁道的偏心度不同时,也能快速寻址。除已知部分外,磁头定位控制***还包括:偏心信息存储器,用于存储与在磁盘记录表面上相对于旋转中心的伺服控制圆形轨迹的偏心度相关的偏心信息;以及最佳处理单元,当根据指令的目标地址变换目标磁盘记录表面时,根据偏心信息进行操作处理,只需最短时间就能对目标地址寻址。

Description

用于磁盘驱动器的磁头定位控制***和磁盘驱动器

本发明涉及一种磁盘驱动器和用于磁盘驱动器的磁头定位控制方法。更确切地说，本发明关于用于这样一种磁盘驱动器的磁头定位控制***和控制方法，其能够即使由在记录在磁盘表面上的伺服控制信息限定的伺服控制圆形轨迹由于磁盘偏心的影响不与旋转的圆形轨迹相一致时，也易于快速搜索定位和进行控制。

近些年来，为了增加磁盘驱动器的存储容量，一直致力于提高记录密度。加快寻访速度也是需要的。已经提出各种方法来增加磁盘驱动器的存储容量以及提高寻访速度。

一种磁盘驱动器利用磁头在磁盘上存储按照磁图案体现的数据，并通过检测在磁头中由所记录的磁化图案引起的电信号读出数据。为了确定数据存储的位置或读出的位置，利用每个磁盘的旋转中心作为中心同心地形成被称为磁道的磁导向部分。通过检测磁道来识别沿径向的位置。每个磁道沿圆周方向被分成多个被称为扇区的部分。指示扇区的圆周位置的扇区号码以磁方式记录在每个磁盘上。以扇区为单位进行数据的存储。

在磁盘驱动器中，多个磁盘装在同一旋转轴上，磁头位于磁盘的记录表面上，采用的控制方法被称为伺服控制表面伺服控制法。这种控制方法例如是这样的：各磁头是彼此连锁并移动的；其中一个磁盘表面作为一伺服控制表面，与各磁道和扇区相关的信息记录在伺服控制表面上；其它磁盘表面作为数据表面，其上只记录数据。然而，按照伺服控制表面伺服控制方法，在数据表面上的磁头相对于在伺服控制表面上的磁头的位移导致形成磁头相对于写入数据的位置的位置误差。由于磁头移动机构的温度变化或振动，使得位置误差不能大幅度降低。因此要使磁道宽度足够窄和提高记录密度是困难的。近些年来，数据已经记录在所有的磁盘表面上。与一磁道相关的信息和与扇区相关的信息记录在每个磁盘表面上的每个扇区的起始处，并被检测以便控制磁头的位置。此外，指示各扇区的信号按磁方式记录在磁盘上。与扇区相关的磁形式的信息被读出，以便识别扇区。

在已有的磁盘驱动器中，各磁盘装在主轴电动机的旋转轴上，磁头装在驱动装置上，然后将磁盘和磁头组装在一壳体内部。在此之后，将该壳体安装在一伺服磁道信息写入机(STW)中，使得伺服控制信息(包括磁道号码和扇区号码)可以写入，同时在内侧的驱动机构和磁盘驱动器利用在磁盘驱动器外侧安装的驱动机构动作，并受控以便高精度定位。在这种操作处理完成时，为了写读数据便可以动作驱动机构。因此，各磁道对于作为中心的旋转中心为同心的轨迹。这同样适用于数据表面伺服控制和伺服控制表面伺服控制。然而，实际上，由于磁头或主轴电动机振动，而数据是沿一磁道写入的，磁道并不是完全圆形的，而是相对于圆形的轨迹摆动。为了提高磁盘驱动器的记录密度，需要使磁道宽度变窄，并增加可以在一磁盘上形成的磁道的数目。然而，如果磁道摆动，则担心相邻的磁道可能彼此干扰。因此磁道宽度不能明显地变窄。这就妨碍了记录密度的提高。

本发明人已经实现，通过利用外部装置在磁盘上精确地形成磁道然后通过将它们装在旋转轴上将磁盘组装可以提高记录密度。只要磁道一旦形成，就不需要考虑寻址速度之类。利用一个专用的磁头可以更精确地形成磁道。因而，磁道宽度可以降低，记录密度可以提高。目前，为了写入伺服控制信息，将磁头装在一摆动式悬挂装置上用以进行写入。在一外部装置中，装到摆动式悬挂装置上的磁头被看作为一个磁头组件，其很难摆动并用于写入伺服控制信息。因此，在每个磁盘上磁道的数目增加了。所以，可以实现数据的高密度记录。然而，当将形成磁道的磁盘装到主轴电动机的旋转轴上时，即使装配精度提高了，这种情况是不可避免的，即磁道的中心不与旋转中心对准，磁道有某种程度的偏心。为了减少偏心，可以进行调节。然而需要精密地调节。要达到足够的精确度，进行调节是很困难的。产生的一个问题是，为了调节需要花费太多的人力并且这就导致成本的增加。

根据对于多个磁盘表面的数据表面的伺服控制法，仅与写读数据相关联的磁头要受控进行跟踪。实施反馈，以便使磁头受控可以跟踪磁道的中心。为了将受控磁头变换到另一个，维持备用状态，直到新的磁头跟踪目标磁道。在控制磁头跟踪目标磁道的中心之后，进行数据的读写。这样就造成一个问题，在磁头变换之后，产生了长的选址时间。

本发明的目的是实现一种磁盘驱动器和用于磁盘驱动器的磁头定位控制方法，即使由伺服控制信息限定的磁道相对旋转中心是偏心的也能快速寻址。

本发明的磁头定位控制***适用于这样一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器包含多个磁盘，每个磁盘的记录表面上记录有指示在磁盘表面上沿径向上的位置的伺服控制信息；多个磁头，与多个磁盘记录表面相关联，设计得能检测在多个磁盘记录表面上记录的信息。伺服信息包含在每个磁盘记录表面上沿径向的位置信息以及伺服控制圆形轨迹。本发明的磁头定位控制***包含已知的组成部分以及偏心信息存储装置，用于存储与在磁盘记录表面上的伺服控制圆形轨迹相对于旋转中心的偏心度有关的偏心信息；以及一最佳处理装置，当根据指令的目标地址变换目标磁盘记录表面时，根据偏心信息进行操作处理，只需要最短的时间进行对目标地址的寻址。

磁头变换最佳操作处理例如是这样一种处理，当指令目标地址时，在被跟踪的当前磁道退出之后，需最短的时间作为所需的搜索时间来跟踪与目标地址相对应的目标磁道。当指令目标地址时，判断被跟踪的当前磁道的旋转轨迹是否与相应于目标地址的目标磁道的旋转轨迹相交。如果二磁道彼此相交，则判断二磁道彼此相交是否在旋转等待时间之内，在该旋转等待时间地束的瞬时时间，与目标地址对应的磁道中的扇区第一次被寻址。如果二磁道没有彼此相交，判断在旋转等待时间内部是否可以找到目标磁道。如果可以找到目标磁道，可以按照最佳处理方式决定操作处理，搜索目标磁道。在另外的任一情况下，进行对当前磁道的跟踪直到两个磁道彼此相交，然后当两个磁道彼此相交时可以确定按照最佳处理方式跟踪目标磁道。

物理地址和逻辑地址的分配最好是这样的，即将多个磁盘记录表面中之一作为一基准表面，在另一磁盘记录表面上的与在基准表面上的磁道中的指定扇区相交的磁道设有与在基准表面上的对应磁道相同的物理磁道号码；以及将顺序的逻辑磁道号码分配到提供有相同物理磁道号码的磁道上。

根据本发明的用于磁盘驱动器的磁头定位控制***是这样一***，当目标磁头(磁盘表面)变换时，要考虑在各磁盘记录表面的偏心度之间的差。根据用于本发明的磁盘驱动器的磁头定位控制方法，并非首先实施检测偏心信息的步骤，该信息与在各磁盘记录表面上的伺服控制圆形轨迹相对于旋转中心的偏心度之间的差别以及各磁头位置之间的相应差别相关，以及实现将偏心信息存储的步骤。这些步骤可以在出厂之前的最后阶段实施，或者自动地周期性地实施。在此之后，顺序地实施如下的步骤：一个步骤是当指令目标地址时，判断是否根据目标地址变换了目标磁盘记录表面，其中，当目标磁盘记录表面变换时，输入偏心信息(磁头变换信息)；再一个步骤是根据考虑了偏心信息的分配的物理地址和逻辑地址之间的关系，计算寻找由目标地址指示的磁头所需的搜索时间；再一个步骤是计算旋转等待时间，在该旋转等待时间的结束的瞬时时间由目标地址指示的扇区出现；再一个步骤是在变换磁道之后根据旋转等待时间与搜索时间的总合按照最佳处理方式确定操作处理，仅需最短的时间进行对目标地址的寻址；以及通过确定的最佳处理进行对磁头位置的控制。

最佳处理方式的确定与上述方式相同。

磁盘驱动器包括多个磁盘记录表面。由记录在磁盘记录表面上的伺服控制信息限定的伺服控制圆形轨迹是偏心的。在各磁盘记录表面之中的偏心度的幅值和方向是不同的。当目标磁盘记录表面改变时，即当磁头变换时，必须计及各磁盘记录表面的偏心度之间的差别。

当磁头变换使对于在具有相同磁道号码的不同磁盘记录表面上的一个磁道或一个相邻磁道中的扇区可以进行寻址，如果在该时磁头位置所在的磁道和一指定磁道彼此相交，则在相交之时磁道进行变换。因此磁头可以不经搜索移动能够变换。然而，当在二磁道彼此相交之前目标扇区出现时，如果在目标扇区出现之前可以找到目标磁道的目标扇区，则应进行寻址不要等待二磁道相交。这样使寻址时间缩短。

通常，在磁盘驱动器中，将顺序的逻辑磁道号码分配到具有相同磁道号码的磁盘表面上的磁道上。然而，如果在磁盘表面上的伺服控制圆形轨迹成为偏心的，在各磁盘表面上的磁道彼此不是对准的。当将顺序的逻辑磁道号码，分配到具有相同磁道号码的磁盘表面上的各磁道上时，正像在现有技术中的情况一样，对于变换磁头的时间，搜索移动变得是不可缺少的。在根据本发明的用于磁盘驱动器的磁头定位控制单元中，将多个磁盘记录表面中之一作为一个基准表面。当沿旋转轴的方向看时，在另一磁盘记录表面上的与在基准表面上的磁道中的指定的扇区相交的磁道设有与在基准表面上对应的磁道相同的物理磁道号码。将顺序的逻辑磁道号码分配到具有相同物理磁道号码的磁道上。此外，当磁道变换时，当磁头处在该扇区时，进行变换操作。因此，在写或读连续的逻辑磁道的过程中，由于在各磁盘的偏心度间的差别所进行的搜索移动不再需要进行。因而，实现了快速寻址。

根据参照附图下面进行的介绍将会更清楚地理解本发明，其中：

图1是表示已知磁头定位控制***结构的控制方块图；

图2是表示总的磁盘驱动器结构的平面图；

图3是描述利用单磁盘伺服磁道信息写入机(STW)操作的各磁盘和各磁头之间位置关系的简化的平面图；

图4是表示根据本发明的原理的磁头定位控制***的结构的方块图；

图5是用于解释根据本发明的原理的磁头定位控制方法的流程图；

图6是表示本发明的实施例的磁盘驱动器的基本结构的示意图；

图7是表示本发明的实施例的磁盘驱动器控制***的基本结构的示意图；

图8是表示相同磁盘表面上各磁道的轨迹和在另一磁盘表面上各磁道的轨迹的示意图，当磁道相对于旋转中心是偏心的以及磁头跟踪磁道时，这些磁道被跟踪；

图9是描述搜索距离和搜索时间之间关系的曲线图；

图10是描述由于偏心使搜索距离变化的曲线图；

图11是描述当现时的磁道和目标磁道彼此相交时由于产生偏心使搜索距离变化的曲线图；

图12是描述旋转等待时间和搜索时间增加之间关系的曲线图；

图13是描述由于偏心使搜索距离变化以及在搜索时间加上旋转等待时间变化的曲线图；

图14是描述由于偏心使搜索距离变化、搜索时间加上旋转等待时间的变化、以及寻址时间加上旋转等待时间的变化的曲线图，在旋转等待时间结束的瞬时时间目标扇区出现；

图15是用于解释当现时磁道和目标磁道彼此相交时，形成的搜移动的示意图；

图16是表示当现时磁道和目标磁道彼此相交时所进行的搜索的流程图；以及

图17是用于解释在一实施例中的物理地址和逻辑地址的分配的示意图。

在详细介绍本发明的优先实施例之前，为了清楚地理解现有技术和本发明之间的差别，将参照相关的附图介绍现行技术的磁盘驱动器。

图1是表示已知的磁盘驱动器结构的控制方块图，图2是表示总的磁盘驱动器结构的平面图。

如图1和图2所示，在磁盘驱动器中，该磁盘(通常是多个磁盘)14安装在一在磁盘盒体12内部旋转的主轴电动机15的转轴上。磁头13固定在一弹性支臂17的末端。当磁盘14旋转时，磁头13由于空气流动而飞越在磁盘14的表面。弹性支臂17由滑架18携带，使得弹性支臂17可以自由地摆动。当弹性支臂17摆动时，磁头13的位置沿磁盘14的径向变化。沿着以每个磁盘14的表面的旋转中心作为中心的同心的磁道进行数据记录。当在这样一种状态即利用驱动机构10控制磁头13定位在目标磁道上，一个目标扇区对位磁头13时，开始数据写入读出。

磁道是通过磁化处理形成的。每个磁头13读出指示一个磁道的磁形式的数据。然后进行跟踪使得磁头13能受控定位在目标磁道上。指示各扇区的信号以磁化方式记录在磁盘14上。每个磁头13读出与扇区相关的磁形式的数据，因此识别一特定的扇区。有各种控制方法：伺服一控制表面伺服控制法，其中伺服控制信息记录在专用的磁盘表面上；以及数据表面伺服控制法，其中伺服控制信息与数据一起记录。本发明与数据表面伺服控制法相关。

按照数据表面伺服控制法，伺服控制信息记录在每条磁道的每个扇区的起始处。一磁头位置信号检测电路20由利用磁头13检测的信号取得伺服控制信息，产生一与磁头13相对于磁道的位置误差成比例的信号，并向控制操作计算单元60输入一反变换信号。该控制操作计算单元60产生一用于校正误差的信号，并经过一放大器70将该信号作为驱动信号Sdr输入到装在驱动机构10内作为驱动机构的一个元件的音圈电动机80。响应于该信号，音圈电动机80将磁头13移动到磁道的中心。因此，为了将磁头13定位在目标磁道上实现反馈。图1仅表示用于使磁头13定位在磁道上的控制组件。该控制组件还用于利用伺服控制信息识别磁道号数和根据该信息通过转动支臂改变磁道，或者用于利用伺服控制信息识别扇区号数。对于这些控制操作的介绍省略。

在一种已有的磁盘驱动器中，磁盘装在主轴电动机15的转轴上，磁头固定在驱动机构上，然后将磁盘和磁头组装在一个壳体内。在此之后，每个磁盘安装在一伺服磁道信息写入器(STW)，以便伺服控制信息(包括磁道号码和扇区号码)可以写入同时利用装在磁盘驱动器外侧的驱动机构移动在磁盘驱动器内侧的驱动机构并且非常精确地定位。因此，这种方法存在的缺点在于磁道宽度不能降低很多。本发明人已经确认通过利用外部装置在磁盘上精确地形成磁道以及然后将磁盘装到一旋转轴上并将它们组装起来可以提高记录密度。当对磁道进行记录时，需要考虑搜索速度之类。利用专用磁头可以精确地形成磁道。此外，磁道宽度可以降低，记录密度可以提高。换句话说，为了写入伺服控制信息，采用一种固定到摆动式悬挂装置上的磁头。在外部装置中，固定到一摆动式悬挂装置上的磁头用作很难摆动以便形成磁道的磁道组件。因此，在每个磁道上的磁道的数目增加了。这样就能高密度地记录数据。

图3是表示这样一种磁盘14和磁头13之间的位置关系的简化侧视图，在每个磁盘上利用单磁盘STW写入各磁道。

在每个磁盘14的两侧对磁道写入数据。在此之后，将磁盘14装到主轴电动机15上，因此实现组装。各磁头位于每个磁盘14的两侧。为了将其上形成磁道的磁盘装到主轴电动机的转轴上，尽管装配的精确度已改进，磁道的中心不与旋转中心对准这种状况是不可避免的，肯定有一定程度的偏心。为了减轻偏心，可能进行调节。在这种情况下，需要十分精密地调节。要通过调节达到足够的精确度是很困难的。即使可能，也还存在一个问题，为了调节需要太多的人的精力，这将会导致成本增加。

按照操作多个磁盘表面的数据表面伺服控制法，为了跟踪只有与写入和读出数据相关联的磁头应处于受控状态。实现反馈，使得受控的磁头能跟踪磁道的中心。为了从一个受控磁头转换到另一个，维持备用状态，直到新的磁头可以跟踪目标磁道。在使磁头受控跟踪目标磁道中心之后，进行数据的进入或读出。然而这种方法存在一个问题，在磁头转换之后，需要保证较长的寻址时间。本发明的磁盘驱动器解决了这一问题。

图4是表示根据本发明的原理的用于磁盘驱动器的磁头定位控制***结构的方块图。

本发明的磁头定位控制***适用于这样一种磁盘驱动器，该磁盘驱动器包含：多个磁盘，每个磁盘其上具有的记录表面记录有指示在磁盘上径向上的位置的伺服控制信息；以及与多个磁盘记录表面相关的多个磁头，其设计使得能检测记录在多个磁盘记录表面上的信息。伺服控制信息是一种包含在每个磁盘记录表面上沿径向的位置信息并限定伺服控制圆形的轨迹。如图4所示，本发明的磁头定位控制***包含：磁头位置检测装置2，用于利用从装入磁头中的磁头放大器1输出的检测信号来识别磁头位置；以及磁头移动控制装置，产生用于移动磁头的信号。该磁头移动控制装置包括：一加法一减法器，用于计算磁头位置信号和指示目标磁道的信号之间的差值，以便产生位置误差信号PES；控制操作计算装置6，用于利用该位置误差信号PES产生一用于控制磁头的驱动信号，使得磁头可以定位在目标磁道的中心；一个放大电路7，用于放大该驱动信号；以及一个根据驱动信号移动磁头的驱动器8。磁头移动控制装置产生用于移动磁头的信号，从而改变磁头在磁盘上的位置距旋转中心的距离。真实地址/逻辑地址分配装置4包括：一真实地址/逻辑地址表，在该表中指示在记录数据的多个磁盘记录表面上的位置的真实地址与用于从外部输入数据到磁盘驱动器或由磁盘驱动器向外部输出数据的逻辑地址相关联，并根据指令的目标地址输出一目标磁道/扇区信号。除了这些已知的部分以外，本发明的磁头定位控制***包括：偏心信息存储装置3，用于存储与在磁盘记录表面上的各伺服控制圆形轨迹之间的偏心度相关的偏心信息；以及一最佳处理装置，当根据指令的目标地址改变目标磁盘记录表面时，根据偏心信息进行处理，保证以最短的时间对一目标地址寻址。

图5是介绍由根据本发明的原理的磁头定位控制***沿用的程序的流程图。

按照用于本发明的磁盘驱动器的磁头定位控制方法，当改变目标磁头(磁盘表面)时，考虑了各磁盘记录表面的偏心度之间的差别。换句话说，根据用于本发明的磁盘驱动器的磁头定位控制方法，并非最初实施检测与在磁盘记录表面上各伺服控制圆形轨迹之间的中心的偏心度有关的偏心信息以及各磁头位置之间相应差别的步骤，以及存储该偏心的信息的步骤。这些步骤可以在由工厂交货之前的最后阶段实施或周期性地实施。在此之后，实施如下的步骤；在步骤(S1)，当指定一个目标地址时，根据该目标地址判断，目标磁盘记录表面是否改变，并且在其中当磁头改变时，输入偏心信息(磁头改变信息)；在步骤(S2)，计算搜索时间，在这个时间阶段内，根据分配的物理地址和逻辑地址之间的关系考虑到偏心信息搜索由目标地址指示的磁道；在步骤(S3)，计算旋转等待时间，在由目标地址指示的扇区出现的瞬时，该等待时间终止；以及在步骤(S4)，确定处理方式，根据旋转等待时间和搜索时间的总和按照最佳处理方式在改变磁头之后保证使对目标地址进行寻址的时间最短；以及在一个步骤，利用所确定的最佳处理方式控制磁头的定位。

一磁盘驱动器包含多个磁盘记录表面。利用记录在磁盘记录表面上记录的伺服控制信息限定的伺服控制圆形轨迹是偏心的。在各磁盘记录表面之间偏心的幅值和方向是不同的。当目标磁盘记录表面改变时，即当磁头改变时，必须计及所改变的磁盘记录表面的偏心度之间的差别。

当磁头改变时，可以对具有相同磁道号码的不同磁盘记录表面上的一个磁道进行寻址，或者对相邻磁道的扇区可以进行寻址，在这时磁头所在的磁道和一指定的磁道可能彼此相交。在这样情况下，当磁道彼此相交时，改变磁头。因此，磁头没经搜索移动就能改变。然而，在磁道彼此相交之前目标扇区来临时，如果在目标扇区出现之前，可以搜索目标磁道的目标扇区，可以进行搜索，无需等待磁道的相交。这样就使寻址时间缩短。

图6是表示下述实施例中的磁盘驱动器结构的方块图。

如图6所示，磁盘驱动器11的机械部分是这样的，即磁盘(通常是多个磁盘)14装在在磁盘盒体12内侧旋转的主轴电动机15的转轴上。当磁盘旋转时，由于空气气流的作用磁头13行。磁头13固定在可以自由摆动的支臂末端。多个磁盘14全部装在该主轴电动机15的转轴上并同时旋转，虽然它们没有全部表示。数据记录在每个磁盘的两侧。所有的磁头13由一个公用的移动机构(驱动机构)80携带并同时移动。此外，如在图4和5中所示的伺服控制信息在外部提前记录在每个磁盘14的两侧上。然后将各磁盘安装在主轴电动机15的转轴上。由控制单元2对机械部分进行控制。

控制单元2包含：微处理器(微处理机)22、读/写通道24、伺服控制电路26、偏心度补偿表42、硬盘控制器(HDC)52以及用作数据缓冲器的RAM54。HDC52包含真实地址一逻辑地址变换表44。一多路转换器用作读/写通道24的信号输入部分，因此，由磁头输出的任一检测信号可以被选择作为一个输入量。通过利用多路转换器选择一个由特定磁头输出的信号可以确定多个磁盘表面中的哪一个被选中作为目标磁盘表面，在其上写入数据或由其上读出数据。这些组成部分与已知的磁盘驱动器是相同的。差别仅在于，偏心度补偿表42。对与已知的磁盘驱动器相同的组成部分不再介绍。单就差别下面进行介绍。

偏心度数据存储器42存储在磁盘14上相对旋转中心形成的伺服控制圆形轨迹的偏心幅值和方向。在起始化的过程中暂时存储的偏心度的幅值和方向必须保存直到下一次实行起始化，即使在电源被切断时，因此，最好采用非易失性存储器例如EPROM或EEPROM。另外，偏心度的幅值和方向可以存储在磁盘14上的伺服控制信息区。在工作时，存储在磁盘14上的偏心度的幅值和方向可以读出并存储在RAM中。

图7是表示这一实施例中的控制单元结构的方块图。

如图7中所示，磁头放大器10对记录在磁盘14上和由磁头13检测的磁形式的数据放大并输出该数据作为检测信号。磁头位置检测单元20根据检测信号识别记录在伺服控制信息记录区中的伺服控制信息，检测磁头在哪一个磁道上并输出磁头位置信号。扇区号码检测电路21利用由磁头放大器10输出的检测信号识别伺服控制信息并输出一个指示将要立即通过的扇区号码的信号。扇区号码检测单元21利用由磁头放大器10输出的检测信号来识别扇区号码。磁头位置信号输入到加法减法器，根据指示目标磁道的信号计算一个差值。代表该差值的信号是位置误差信号PES。该位置误差信号PES输入到控制操作计算单元60。控制操作计算单元60利用该磁头位置信号来产生用于控制磁头13的驱动信号Sdr，以便使磁头13可以定位在目标磁道的中心，并向放大器70输出该驱动信号。利用放大器70放大驱动信号Sdr，然后提供到音圈电动机(VCM)80。这样就使磁头13运动。真实地址-逻辑地址变换表40是一真实地址/逻辑地址表，在其中指示数据在磁盘记录表面的位置的真实地址与用于从外面向磁盘驱动器或从磁盘驱动器向外部输出数据的逻辑地址是相关联的。当逻辑地址在外部指定时，由真实地址-逻辑地址表40限定该真实地址。然后将真实地址作为目标磁道/扇区信号输出到加法减法器。上面程序与已知的控制单元所沿用的是相同的。

通常，在将磁盘装到主轴电动机上以及因此完成组装之后，在磁盘记录表面上的磁道同时进行写操作。当目标磁盘记录表面改变时，如果对具有相同磁道号码的磁道进行寻址，要求磁道号码不要改变。当目标磁道改变时，无论目标记录表面是否改变，都应输出相同目标磁道号码。然而，如上所述，在这一实施例中，在磁盘记录表面上形成的磁道相对旋转中心是偏心的。此外，在各磁盘表面之间的偏心度的幅值和方向是不同的。因此，当按常规方式控制磁头定位时，在改变磁头时计起的寻址时间会增加。

这一实施例还包含偏心信息存储装置30和磁头转换最佳控制计算单元50。

该偏心信息存储单元30是利用图6中的MRU22实现的。由于每个磁头13受控置于一种指定状态，用以测量偏心数据，偏心信息存储单元30检测磁头位置信号以及一指示扇区号码的信号，测量磁道相对于旋转中心的偏心度的幅值和角度方向以及磁头13在每个磁盘表面上的位置与在另一磁盘表面上的位置的差别，并且将测量结果存储。磁头变换最佳控制计算单元50根据在该有效地址-逻辑地址变换表40包含有效地址和逻辑地址之间对应关系，以及磁盘表面的偏心度的幅值和角度方向以及在偏心信息存储单元30中存储的磁头13的位置与其它位置的差别，确定变换磁头13的最佳处理方式。该磁头变换最佳控制计算单元50然后输出一目标磁道信号。

接着将介绍测量磁道相对于旋转中心的偏心度的幅值和角度方向的过程。

可以有各种方法适合测量在每个磁盘记录表面上相对于一旋转的圆形轨迹的伺服控制圆形轨迹的偏心度，以及检测各磁盘记录表面的偏心度的幅值和方向之间的差别。例如，磁盘14旋转，而磁头13贴靠一稳定的限位装置例如滑架式限位器。然后利用该用于测量的磁头13检测在磁盘14上的伺服控制信息。另外，磁盘14在这样一种条件下旋转，即伺服控制信号的频带限定到一个等于或小于磁盘14的旋转频率。利用磁头13然后检测在磁盘14上的伺服控制信息，因此测量了伺服控制圆形轨迹相对于旋转圆周轨迹的偏心度。否则，当控制磁头13跟踪-伺服控制圆形轨迹时得到的伺服控制信号的平均值被用于测量偏心度。将由于各磁盘记录表面相对于旋转中心的偏心度所产生的各伺服控制圆形轨迹之间的差按照每个扇区号码存储起来。

在这一实施例中，偏心信息存储单元30用于测量在磁盘驱动器内的磁盘记录表面的偏心度。利用外部装置可以测量偏心度，测量结果可以存储在偏心信息存储单元30中。

下面将介绍当在各磁盘表面上的伺服控制圆形轨迹的偏心度不同时，变换磁头的最佳处理方式。

利用STW对在磁盘表面上的磁道进行写操作。由于起原于写入形成的偏心度或起源于磁盘安装形成的偏心度，使磁头在磁道上的位置按正弦波形式随着旋转发生变化。当第一磁头受控跟踪一磁道时，在与第一磁头相关的第一磁盘表面上的磁道(1-9、1-10、1-11)看起来处于彼此平行的状态，如图8中所示。相反，在另一磁盘表面上的磁头在磁道上的位置例如在相关的第二磁盘表面上的第二磁头在磁道(2-9、2-10、2-11，等2-20)上的位置看起来以均衡形成峰值的正弦波的形式发生变化。当第一磁头变换到第二磁头以便在第一磁盘表面上的磁道(1-10)变换到第二磁盘表面上的一磁道(2-20)，如图5所示，搜索距离可以是12个磁道或9个磁道。如果增加记录密度，利用STW从外部对磁道进行写操作，然后将磁盘组装起来，搜索距离可能的数值为几十个磁道或几百个磁道相互之间的差。由各个偏心度之间的差所形成的搜索距离的差不能忽略。在这种情况下，在变换磁头和进行搜索移动的过程中，一定要计及各偏心度之间的差。

在讨论偏心度的影响之前，讨论搜索时间。搜索时间通常取决于搜索距离如按图9中所示变化。搜索时间是一移动时间与一基本调节时间之和，该移动时间是在速度控制之后使驱动机构起动移动一长的距离的所需时间，而基本调节时间是为了验证驱动机构位于精确的目标位置的允许误差范围内所需的时间。搜索距离的绝对值越大，移动时间就越长。可以说搜索时间随搜索距离的增加而增加。

如在图8中所示，当存在各种偏心度时，搜索距离根据磁头变换的瞬时时间发生变化。图10和11是用于解释距离变化导致搜索时间变化的示意图。图10与这样一种状况相关，即其中-指定磁道位置离开现时的磁道。在这种状况下，基本上类似正弦波绘出的搜索距离的变化导致搜索时间按正弦波变化。图11与这样一种状况相关，即其中的一指定磁道与现时的磁道相交。在这种状况下，搜索距离沿正反两个方向变化。所绘出的搜索时间的变化类似于正弦波，它的一部分被折压。

通过将先于搜索时间的旋转等待时间加到在变换磁头后跟踪目标磁道所需的搜索时间，来计算变换磁头然后将一新的磁头移动到一目标磁道所需的实际的搜索时间。必须使包含旋转等待时间的搜索时间降至最短。由于旋转等待引起搜索时间的增加如图12所示，与旋转等待时间长度成比例。就是说，当旋转等待时间为Ta时，搜索时间增加时间Ta。

综合参阅图10和11，寻址时间对比旋转等待时间的曲线、由各种偏心度之间差别引起的搜索时间的差如图13所绘曲线所示。这一曲线图表示总的搜索时间，这一时间是控制现时磁头，即，使现时磁头可以跟踪-磁道持续某一规定的时间、然后这一规定时间已经经过时由于变换磁头进行搜索所需要的时间。例如，直接在瞬时时间之后，即在指令搜索以及变换磁头的一个搜索指令接收之后，当通过变换磁头开始搜索时，需要搜索时间Tc。然而，在现时磁头保持持续时间Tb之后，当通过将从该磁头变换到另一磁头开始搜索时，仅需时间Td。在一短于时间Tc的时间阶段中可以实现选址。

如上所述，当要考虑与各磁头相关的偏心度间的差别，搜索距离和搜索时间之间的关系以及旋转等待时间时，应确定在什么时间瞬时变换磁头，以便按最短的时间实现搜索。

在上述情况下，搜索距离总是正的(或是负的)。当有一种可能性，即搜索距离可以有正和负的数值时，图11中所示的关系可以用于确定实现按最短时间搜索的各种条件。

在前述情况下，磁头仅从一个磁道移动到另一个磁道。下面将介绍另一种情况，其中按最短的时间对与目标地址相对应的目标磁道的目标扇区进行寻址。通过将在完成搜索之后对目标扇区进行选址所需的旋转等待时间加到在变换磁头之后跟踪一目标磁道所需搜索时间，来计算变换磁头和将一新的磁头移动到目标地址所需的选址时间。实际上，需计时的是选址时间，应使其最短。

图14是用于解释有助于使寻址时间最短的搜索移动情况的曲线图。在图14中，假设在瞬时时间O，(即一予指令搜索以及变换磁头的搜索指令被接收到的瞬时时间)和一瞬时时间(目标扇区出现的瞬时)之间的时间是Tn，该目标扇区下一次在时间Tn+Tr或经与一周旋转相对应的等待时间出现，以及在时间Tn+2Tr或经与两周旋转相对应的等待时间再次出现。在图14中所示的实例中，在瞬时时间Tn之前不会完成搜索。在某种情况下，需要与一周旋转相对应的等待时间。当在瞬时时间Te即等待时间结束变换磁头时，到瞬时时间Tf完成搜索。由于时间Tf短于时间Tn+Tr，选址时间是Tn+Tr。然而，当在瞬时时间0开始搜索时，要完成搜索需要一段等于或长于Tn+Tr的时间。需要等待直到目标扇区再次出现或经过两周旋转。选址时间变为Tn+2Tr。在所示实例中，最好在瞬时时间Te开始。

实际上，使寻址时间最短的条件包括这样的一些条件在这些条件下可以改变搜索开始瞬时时间。只要能使寻址时间最短，就不会产生特别的难题。在这些条件下，可以在某一瞬时时间开始搜索。然而，最好通过控制，使搜索开始瞬时时间是确定的，以便使搜索时间最短。

还有各种变换磁头的最佳处理方式。特别是当现时磁道和目标磁道相交时，可以不经搜索移动变换磁头。下面将介绍当现时磁道和目标磁道彼此相交时，实现最佳处理的一个实例。

图15是用于解释当现时磁道和目标磁道彼此相交时，进行磁头变换移动的示意图。图15表示在伴随在各偏心的磁盘上变换磁头的搜索移动过程中要跟踪的目标轨迹的一种模式。

假设现时磁头H1的轨迹与目标磁头H2的轨迹如图所示彼此相交。当磁头H1位于图15中所示的一个磁道的扇区号码为N的一个扇区时，指令磁头H2要对具有相同磁道号码的磁道的扇区号码为N+n的目标位置进行寻址。计算当指令搜索时产生的两个轨迹之间的距离Pk。需要搜索时间Tk，以便搜索该磁道和在距离Pk的范围内移动，并在搜索时间期间磁盘旋转K个扇区。在这些情况下，如果立即开始搜索，将在扇区号码为N+k的位置处完成搜索。如果目标扇区的扇区号码N+n大于N+k，即如果n的数值大于K的数值，在磁头H2搜索磁道后，维持备用状态，同时，磁头H2从扇区N+k到扇区N+n跟踪该磁道。因此经过旋转等待时间完成对目标位置的寻址。在这一等待时间内完成与n个扇区相对应的旋转。如果N+n小于N+k，当磁头H2搜索磁道时，目标扇区已经通过。因此，需要维持备用状态，直到完成旋转恢复到目标扇区。因此在这种情况下，在所计算的时间内完成对目标位置的寻址，该所计算的时间是通过将一圈旋转所需时间加到旋转等待时间得到的，而在旋转等待时间期间完成与n个扇区相对应的旋转。

如由图15所示，在为恢复到目标位置所完成的旋转的过程中，现时磁道和目标磁道可能彼此相交。在这种情况下，在相交的位置处，磁头变换。然后磁头几乎立即跟踪目标磁道，不经搜索移动过程。此外，在磁头变换之后，旋转进行，以便恢复到目标扇区。因此寻址时间没有延长。

图16是表示对于该实施例中的搜索移动所需控制程序的流程图。

假设在步骤S10接收用于指令搜索以及变换目标磁头的搜索指令。在步骤S11，确定在这时的磁头位置所在的磁道和扇区的磁道号码和扇区号码，以及用作搜索指定标志的目标磁道和扇区的磁道号码和扇区号码。在步骤S12，计算现时扇区和目标扇区之间的差n。在步骤S13，根据现时磁道和目标磁道之间的差，以及与两个磁头相关的偏心信息即现时和目标磁盘记录表面的偏心信息例如相对于处于0°的第一扇区的方向的偏心度δθ的方向和偏心度Er的幅值，来确定现时磁道和目标磁道之间的相对位置误差Pk。在步骤S14，利用物理地址一逻辑地址变换表42确定在等于相对位置误差Pk的距离范围内搜索目标磁道所需的时间。在步骤S15，确定在时间Tk内磁头移动结合磁盘旋转所经过的扇区数K。在步骤S16，判断经过与n个扇形相等的旋转等待时间是否现时磁道是否与目标磁道相交。术语“相交”意指当沿主轴电动机的转轴方向看时两个磁道彼此相交。当两个磁道彼此相交时，在步骤S17，将相对位置误差Pk设为零。维持备用状态，直到两个磁道彼此相交。当二磁道彼此相交时，在步骤S18，实现变换磁头的搜索移动。在这种情况下，在搜索移动过程中，因为新的磁头已经位于在目标磁道上只进行变换磁头。当没有磁道彼此相交时，控制过程进行到步骤S18。实现搜索移动，以便消除所计算的相对位置误差Pk。在磁头受控跟踪目标磁道这后，维持备用状态，直到目标扇区出现。

下面将介绍利用有效地址-逻辑地址变换表40d分配地址的实例。图17是用于解释在这一实施例中的地址分配的示意图。

当利用STW在外部已在其上形成伺服控制圆形轨迹的磁盘被组装时，用在本实施例中时它们也有偏心现象发生。因此，如果按常规方式将顺序的逻辑地址分配到在磁盘表面上具有相同的磁道号码的磁道上，像在现有技术中所进行的一样，则搜索移动在变换磁头时就变成不可缺少的。在这一实施例中，如图17所示，将多个磁盘记录表面中的一个例如第一磁盘表面看作为一个基准表面。用于在第一磁盘表面上写入数据或由其读出数据的磁头是磁头H1。例如取在第一磁盘表面上的第N个磁道#N中的某一扇区19作为第0个扇区。其它的磁盘表面与第一磁盘表面以不同的方式都是偏心的。当沿旋转轴的方向观察磁盘表面时，与在第一磁盘表面上的#N磁道上作为第0号扇区19处在相同位置的任一其它磁盘表面上的磁道并不是第N个磁道。然而，偏心度并不很大。有一个磁道的扇形位置处在与第一磁盘表面上的#N磁道上的作为第0扇区19的相同位置上。对于磁盘组装的精度而言，沿圆周方向的角位置的精度远低于沿扇区宽度方向的精度。为此，可以将该扇区作为第0扇区。这意指有一个磁道它的第0扇区的位置与在第一磁盘表面上的#N磁道中的第0扇区19的位置相同。在图中，第二磁盘表面上的第N+n磁道和在第三磁盘表面上的第N+n磁道通过在第一磁盘表面上的#N磁道中第0扇区19的位置。在这一实施例中，按这样一种方式即将修改的号码N分别指定到第二磁盘上的第N+n磁道和第三磁盘表面上的第N+n’磁道，将各修改的磁道号码指定到各磁道上。在此之后，将顺序的各逻辑地址按常规方式分配到在各磁盘平面上具有相同磁道号码的磁道上，与在现有技术中所进行的方式相同。因此，当将磁头变换到一指定的扇区(第0扇区)时，由于在变换磁头时的各偏心度之间的差所需要的新磁头的搜索移动，在按顺序的逻辑地址的磁道写入数据或由其读出数据的过程中就不需要再进行了。因而，实现了快速寻址。

如前所述，根据本发明提供了一种用于磁盘驱动器的磁头定位控制***和控制方法。即使根据伺服控制信息确定的磁道相对旋转中心是偏心的，也能实现快速寻址。即使当由于一个磁头的安装位置与其它磁头存在偏差使旋转轨迹变成偏心的时候，根据本发明也能实现快速寻址。

Claims (6)

1.一种用于磁盘驱动器的磁头定位控制***，包括：检测器(2)，用于从存储在磁盘(14)表面上的和利用磁头(13)读出的伺服控制信息产生磁头位置数值，以及控制器(6)，用于产生一用于移动磁头的磁头位置控制信号，以及控制磁头，使得该相应磁头可以跟踪在磁盘记录表面上的指定的磁道，以及能够定位在与指令的目标地址相对应的磁道位置上。

其中所述伺服控制信息包括在每个磁盘记录表面上沿径向方向的位置信息并限定伺服控制圆形轨迹，其特征在于，

所述磁头定位控制***还包括：

一个存储器(3)，用于存储与在磁盘记录表面上的所述伺服控制圆形轨迹相对于旋转中心的偏心度有关的偏心信息；以及

最佳处理装置(5)，即当根据指令的目标地址变换目标磁盘记录表面时，根据所述的偏心信息进行以最短时间寻址目标地址的处理。

2.根据权利要求1所述的磁头定位控制***，其中所述的最佳处理装置(5)；以最短的时间进行对于目标地址寻址操作，以及做为最佳处理还提供最短的时间作为当目标地址被指定时，退出被跟踪的当前磁道之后，对应目标地址寻址目标磁道所需的搜索时间。

3.根据权利要求1所述的磁头定位控制***，其中所述的最佳处理装置(5)，判断当指令目标地址时被跟踪的当前磁道的旋转轨迹是否与对应于目标地址的目标磁道的旋转轨迹相交；当二磁道彼此相交时，所述最佳处理装置判断二轨迹彼此相交是否在为了对与目标地址对应的磁道中的扇区第一次寻址所需的旋转等待时间之内；如果二磁道没有彼此相交，所述最佳处理装置判断在该旋转等待时间之内是否可以找到目标磁道；如果可以找到目标磁道，所述最佳处理装置立即决定进行目标磁道的搜索处理做为最佳处理；在其它任一情况下，所述最佳操作处理装置决定进行操作处理，使磁头保持跟踪当前的磁道直到两个磁道彼此相交，以及当二磁道彼此相交时，使磁头跟踪目标磁道，以此为最佳处理。

4.根据权利要求1到3中之一所述的磁头定位控制***，还包括磁头变换信息检测装置，用于检测与在多个磁盘记录表面上的旋转轨迹相关的偏心信息。

5.根据权利要求1到4中之一所述的磁头定位控制***，还包括：一装置，用于输出与目标地址对应的目标磁道号码和扇区号码，其中所述装置包括：物理地址/逻辑地址表(4)，在其中多个磁盘记录表面的其中之一被定作为一个基准表面，在另一个磁盘记录表面上的与基准表面上磁道指定的扇区相交的磁道设有与在基准表面上的对应磁道相同的物理磁道号码，并将顺序的逻辑磁道号码分配到具有相同物理磁道号码的磁道。

6.一种磁盘驱动器，包括：

多个磁盘(14)，每个磁盘的记录表面上记录有指示在磁盘上沿径向方向的位置的伺服控制信息；

磁头(13)，与所述多个磁盘记录表面相关联，其设计成能检测在所述多个磁盘记录表面上记录的所述伺服控制信息；

磁头定位机构(80)，用于将所述磁头相对所述多个磁盘(14)定位；

检测器(2)，用于由利用磁头检测的伺服控制信息产生磁头位置数值；

偏心信息存储装置(3)，用于存储与在磁盘记录表面上的各伺服控制圆形轨迹的偏心度相关的偏心信息，该轨迹是利用所述伺服控制信息相对旋转中心限定的；以及

最佳处理装置(5)，当根据指令的目标地址变换目标磁盘记录表面时，根据所述偏心信息进行操作处理，提供最短时间对目标地址进行寻址。

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