DE69522318T2 - System und verfahren zum kodieren einer servoadresse - Google Patents

System und verfahren zum kodieren einer servoadresse

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Description

    Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet der Plattenlaufwerke oder Direktzugriffsspeicher (DASD - Direct Access Storage Device). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Kodieren einer Servo-Adresse, um mehr Informationen mit weniger Bits darzustellen.
    • Damit in Zusammenhang stehende Fachgebiete
  • Ein Direktzugriffsspeicher (DASD) speichert Informationen für späteren Abruf auf einem magnetischen oder elektro-optischen Medium, die in der Regel als "Platte" bezeichnet werden. Ein DASD kann eine oder mehrere Platten enthalten, von denen eine oder zwei Oberflächen zum Speichern von Informationen benutzt werden. Die Informationen, d.i. Daten, werden in konzentrischen Spuren auf die Platten geschrieben. Die Daten werden durch Lese/Schreibköpfe von den Spuren abgerufen bzw. auf sie abgespeichert. Einige der Lese/Schreibköpfe haben gesonderte Lese- und Schreibelemente. Andere benutzen das gleiche Element, um beide Operationen durchzuführen.
  • Um auf die Daten genau zugreifen zu können, werden Servoinformationen auf die Platten geschrieben, um Positionierungsinformationen für die Lese/Schreibköpfe zu liefern. Üblicherweise werden die Servoinformationen zusammen mit den Daten auf die gleiche Spur geschrieben. In einer Mehrfachplatten-Speicherumgebung kann auch eine ganze Oberfläche einer Speicherplatte ausschließlich für Servoinformationen vorgesehen werden. Diese eine Oberfläche wird dann als Servo-Oberfläche bezeichnet. Ein Lese/Schreibkopf, bekannt als Servokopf, greift auf die Servo-Oberfläche zu, um die dort gespeicherten Positionsinformationen zu lesen. Da der Servokopf in einem festen Verhältnis zu den anderen Lese/Schreibköpfen steht, kann die Position des Servokopfes dazu benutzt werden, die Position der Lese/Schreibköpfe anzuzeigen.
  • Eine Alternative zu einer für Servo-Informationen reservierten Oberfläche ist ein "Sektor"-Servo-Muster. In diesem Schema sind kreisdiagrammartig Keile mit Servo- Informationen zwischen die Datenabschnitte eingestreut. Die Servo-Informationen sind in die einzelnen Datenspuren auf den Datenoberflächen des Plattenlaufwerks durch Unterteilen der Datenspuren in eine Vielzahl kleinerer Felder, d.i. Sektoren, eingesetzt. Weil Platten in vielen Anwendungen als Speicher mit wahlfreiem Zugriff verwendet werden, wie z. B. bei Personalcomputern, kann es vorkommen, dass zugehörige Informationen nicht immer in aufeinanderfolgenden Sektoren auf die einzelnen Spuren geschrieben werden. Wenn dann zusätzlich alte Daten gelöscht und neue Daten hinzugefügt werden, ist es nicht immer möglich, die neuen Daten in nebeneinanderliegende Sektoren oder sogar auf nebeneinanderliegende Spuren zu schreiben. Weil nun zusammengehörige Informationen auf mehrere unterschiedliche Sektoren auf der Platte verstreut sein können, ist es für das Plattenlaufwerk wichtig, dass es schnell und genau auf einzelne Spuren und einzelne Sektoren jeder Spur zugreifen kann.
  • Ein Verfahren zum Vorsehen der Sektor-Positionierung benutzt einen Zähler, der die Sektorposition kontinuierlich überwacht, sobald eine Anfangsposition eingestellt ist. In diesem Schema wird der Zähler einmal je Umdrehung an einer vordefinierten Indexmarke auf jeder Servospur zurückgesetzt. Der Zähler wird inkrementiert, wenn Sektormarken, die den Anfang der einzelnen Datensektoren bezeichnen, unter dem Servokopf durchlaufen. Unabhängig vom Sektorzähler wird ein weiterer Zähler benutzt, um die Spurposition kontinuierlich zu überwachen. Dieser Spurzähler ist bidirektional. Er wird an einer vordefinierten Spur-Null-Position des Servokopfs zurückgesetzt und wird inkrementiert bzw. dekrementiert, wenn der Kopf die einzelnen Servospuren überkreuzt.
  • Der Sektorzähler und der Spurzähler gemeinsam sehen ein Verfahren zum genauen Identifizieren der einzelnen Punkte auf der Servo-Oberfläche vor. Wenn jedoch wegen Systemräuschen oder anderer Störungen die Sektorzählung oder Spurzählung verstümmelt wird, werden nachfolgende Speicherorte falsch identifiziert, bis die Platte neu synchronisiert wird. Aus diesem Grund ist dieses Verfahren (bekannt als "relatives Positionsfühlen") unzuverlässig, wenn es ohne ein unabhängiges Verfahren zur Speicherortüberprüfung benutzt wird.
  • Ein Verfahren zur unabhängigen Überprüfung der Speicherorte ist, vor jedem Datensektor auf jeder Datenspur ein Sektor- Identifizierungs-(ID)-Feld anzubringen, das Identifizierungsinformationen enthält, die für diesen Sektor im ganzen Laufwerk eindeutig sind. Eine typische Identifizierung enthält Felder für die Spurnummer, die Sektornummer und, für eine DASD mit multiplen Datenköpfen, die Kopfnummer. Die Sektor-ID kann auch weitere Informationen, die sich auf Mediumfehler beziehen, und Redundanz-Informationen für Fehlererfassung beinhalten.
  • Während des Betriebs zum Lesen oder Schreiben von Daten liest der Platten-Controller die Sektor-ID-Identifizierung jedes Datensektors, wenn sie erfasst wird, und führt verschiedene Tests mit den darin enthaltenen Informationen durch, einschließlich des Vergleichs zwischen der gelesenen und der erwarteten Identifizierung. Wenn die verschiedenen Tests erfolgreich abgeschlossen sind und die gelesene Identifizierung mit der erwarteten übereinstimmt, liest der Platten-Controller den nachfolgenden Datenteil des Sektors bzw. schreibt auf diesen. Weil jeder Datensektor eindeutig und unabhängig identifiziert wurde, berührt eine unkorrekte Identifizierung eines Datensektors die korrekte Identifizierung eines nachfolgenden Datensektors nicht. Dieses Verfahren zur Speicherortüberprüfung ist zuverlässig.
  • EP-A-0522750 beschreibt ein weiteres Verfahren zur unabhängigen Nachprüfung des Sektororts, das im Setzen der Identifizierung aus der Sektor-ID in den Informationsbereich besteht. Dieses Verfahren wird in Systemen wie No Sector Format von IBM benutzt. In einem solchen System wird die Sektor-ID vor dem Datensektor von der Platte gelöscht. Statt dessen werden Teile der Sektor-ID in Halbleiterspeicher oder in andere Felder im Sektor gespeichert. Damit der Servo- Controller den Ort der Sektoren richtig feststellt, wird der Identifizierungsteil in ein Servoadressenfeld des Servoinformationsbereichs gelegt, das vorher nur die Spur-, d.i. die Zylindernummer enthielt, die als Gray-Code gespeichert war.
  • Ein Problem, das bei beiden Systemen auftritt, ist, dass die Identifizierung, auch als Servo-Adresse bezeichnet, Speicherplatz besetzt, der ansonsten zum Aufzeichnen von Daten zur Verfügung stehen würde. Das wird besonders unangenehm, weil die Spurdichte immer mehr zunimmt und die Plattengröße immer mehr abnimmt. Mit der Zunahme der Spurdichte werden immer mehr Spurnummern, die eine höhere Datenfeldlänge auf der Platte erfordern, zur eindeutigen Kennzeichnung jeder Spur benötigt werden. Kleinere Platten benötigen unbedingt Plattenraum, der für Daten zur Verfügung steht. Was benötigt wird ist eine Positionsüberprüfmethode, die die Größe des Plattenraums reduziert, der zum Abspeichern der Servoadresse erforderlich ist.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Aufnehmerkopfs auf einer Oberfläche einer Platte gemäß Definition in Ansprüch 1, und ein Plattenlaufwerk gemäß Definition in Anspruch 10.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die kodierte Servo-Adresse in weniger Bits gespeichert wird als herkömmliche Servoadressen. Herkömmliche Servoadressen beinhalten eine in Gray-Code gespeicherte Spurnummer und ein gesondertes Identifizierungsfeld. Durch Kodieren der Servoadresse wird mehr Platz auf der Plattenoberfläche zum Abspeichern von Daten frei. Das Kodieren beschafft diesen Speicherplatz auf Kosten einer Zweideutigkeit in der absoluten Plattenposition. Diese Zweideutigkeit wird gelöst durch Überwachen einer Position des Kopfes in bezug auf die Platte.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie benutzt werden kann, um die Indexmarke zu ersetzen, die benutzt wird, um den ersten Sektor auf einer Spur zu identifizieren. Das wird erreicht durch Erfassen eines ungleichförmigen Übergangs in der kodierten Servoadresse von einem Sektor zu anderen auf einer gegebenen Spur. Zum Beispiel kann die kodierte Servoadresse durch einen gleichmäßigen Betrag von einem Sektor zum nächsten auf einer gegebenen Spur erhöht werden. Jedoch geht die Servoadresse vom letzten Sektor auf den ersten Sektor in einer Spur um einen unterschiedlichen Betrag über. Dieser ungleichmäßige Übergang wird leicht erfasst und kann benutzt werden, um den Ort des ersten Sektors auf einer Spur anzuzeigen, unter Ersatz der Indexmarke, die in früheren Systemen benutzt wurde.
  • Die vorstehenden und noch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich in der nachstehenden, in weitere Einzelheiten gehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • In den Zeichnungen bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils identische oder funktional ähnliche Elemente. Zusätzlich bezeichnen die am weitesten links stehenden Stellen einer Bezugszahl die Zeichnung, in der die Bezugsnummer zum ersten Mal auftritt.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Plattenlaufwerks, das die vorliegende Erfindung implementiert.
  • Fig. 2 demonstriert eine Ausführungsform der allgemeinen Organisation der auf einer Platte stehenden Informationen.
  • Fig. 3 demonstriert eine Ausführungsform der allgemeinen Organisation der auf einer Platte stehenden Informationen für ein Plattenlaufwerk, das ein Sektorformat mit einem Datensektor-ID-Feld implementiert.
  • Fig. 4 illustriert die Organisation der Informationen auf einer Platte für eine Plattenlaufwerk-Ausführungsform, die ein "NoID"-Sektorformat implementiert.
  • Fig. 5 enthält einen Vergleich einer typischen Servoadresse und einer kodierten Servoadresse gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm der Kodierung, die gemäß der vorliegende Erfindung ausgeführt wird.
    • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachstehend wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Einzelheiten diskutiert. Zwar werden spezifische Komponenten und Konfigurationen diskutiert, jedoch muss dabei berücksichtigt werden, dass das nur zur Veranschaulichung geschieht. Der Fachmann auf dem betreffenden Gebiet erkennt, dass auch andere Komponenten und Konfigurationen benutzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den anhängigen Ansprüchen definiert wird.
    • Systemübersicht
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Kodieren einer Kopfnummer, eine Spurnummer und einer Sektornummer, die einen Sektor in einem Laufwerkssystem eindeutig identifizieren, in eine einzige kodierte Servoadresse, die weniger Plattenspeicherraum erfordert als das Speichern jeder Nummer einzeln. Für Illustrationszwecke wird die Erfindung als Magnetplattenlaufwerkssystem beschrieben. Das geschieht nur zur Veranschaulichung. Der Fachmann erkennt, dass die Erfindung auch für andere Anwendungen, wie z. B. bei Optikplattenlaufwerken einsetzbar ist.
  • Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das ein Plattenlaufwerk 100 zum Speichern von Daten zeigt. Das Plattenlaufwerk 100 enthält eine oder mehrerer Platten 102, die rotierbar auf eine Plattenspindel 104 montiert sind. Ein Plattenspindelmotor (nicht dargestellt) rotiert mit Hilfe der Plattenspindel 104 alle Platten 102 gleichzeitig.
  • Jede Oberfläche der Platten 102 kann zum Speichern von Informationen benutzt werden. Jeder Informations- Speicherplattenfläche 102 zugeordnet ist ein Lese/Schreibkopf 106, der an einem Arm 108 montiert ist. Der Lese/Schreibkopf 106 kann einen einzigen Aufnehmer haben, der Informationen schreiben und lesen kann. Alternativ kann der Lese/Schreibkopf 106 auch gesonderte Aufnehmer für jede dieser Operationen aufweisen. Jeder Arm 108 ist an einem Schwingspulenmotor 110 befestigt. Der Schwingspulenmotor 110 erhält Signale über das Treibersignal-Übertragungsmedium 124 von einem Schwingspulenmotortreiber 122. Der Schwingspulenmotor 110 reagiert auf die Signale durch Rotieren und bewirkt damit, dass die Arme 108 ihre Position verändern, was seinerseits ermöglicht, dass die Lese/Schreibköpfe 106 an der gewünschten Stelle auf der Platte 102 lesen bzw. schreiben.
  • Jeder Lese/Schreibkopf 106 wird benutzt zum Lesen von der Platte 102 bzw. zum Schreiben auf diese. Jeder Lese/Schreibkopf 106 wird durch einen entsprechenden Arm 108 eng an die entsprechende Oberfläche der Platte 102 gehalten. Jeder Lese/Schreibkopf 106 sendet Signale auf der Grundlage von Daten, die auf der Oberfläche der Platte 102 gespeichert sind, zu einem elektronischen Armmodul 114 über ein Kopfsignalübertragungsmedium 112. Das elektronische Armmodul 114 nimmt die Signale vom Lese/Schreibkopf 106 auf, verstärkt und filtert die Signale, und sendet sie an einen Positionsfehlersignalgenerator 116.
  • Der Positionsfehlersignalgenerator 116 empfängt das gefilterte und verstärkte Signal vom elektronischen Armmodul 114 her und entwickelt ein Positioniersignal, das von der Platte 102 her gelesen wird. Positionsfehlersignalgenerator 116 gibt dieses Positionsfehlersignal an ein Zugriffsarm- Such-und-Positioniersteuermodul 118 aus.
  • Das Zugriffsarm-Such-und-Positioniersteuermodul 118 ist ein Mehrzweck-Mikroprozessor, der in der bevorzugten Ausführungsform zusätzlich zu anderen Verarbeitungen Geschwindigkeiten berechnet, die mit dem steuernden Plattenlaufwerk 100 zu tun haben. Das Zugriffsarm-Such-und- Positioniersteuermodul 118 empfängt das Positionsfehlersignal vom Positionsfehlersignalgenerator 116 und vergleicht es mit einer gewünschten Position. Aufgrund dieses Vergleichs gibt das Zugriffsarm-Such-und-Positioniersteuermodul 118 ein Signal aus an ein Halteglied 0-ter Ordnung (ZOH - Zero Order Hold) 120, so dass die Position, die von den Lese/Schreibköpfen gelesen wird, bei der nächsten Stichprobe näher an der gewünschten Position oder Geschwindigkeit liegt.
  • Das Halteglied 0-ter Ordnung (ZOH) 120 empfängt ein Eingangssignal vom Stellglied-Such-und-Positioniersteuermodul 118 und gibt ein Signal an den Schwingspulenmotortreiber 122 aus. Der Ausgang des ZOH 120 wird auf der bestimmten Höhe gehalten, bis ein nächster Eingang empfangen wird, ähnlich einem Digital/Analog-Wandler mit Haltefähigkeit. Der Schwingspulenmotortreiber 122 gibt dann einen Strom an den Schwingspulenmotor 110 als Reaktion auf das Ausgangssignal vom ZOH 120 aus. Wie bereits erwähnt ermöglicht das, dass der Lese/Schreibkopf 106 radial auf die gewünschten Stellen auf der Oberfläche der Platte 102 positioniert wird.
  • In der bevorzugten Ausführungsform umschließt ein Gehäuse 126 die Platten 102 und die den Lese/Schreibköpfen 106 zugeordneten Komponenten, einschließlich der Arme 108 und des Schwingspulenmotors 110, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Alternative Ausführungsformen können zusätzliche Komponenten vom Plattenantriebssystem 100 im Gehäuse 126 mit aufnehmen.
  • Fig. 2 demonstriert die Organisation der Informationen auf einer Oberfläche der Platte 102. Die Platte 102 ist unterteilt in eine Vielzahl konzentrischer Spuren 202. Die Platte 202 kann viele hundert bis einige tausend Spuren 202 umfassen, in Abhängigkeit von Plattengröße, Spurdichte, Kopfempfindlichkeit und Kopfpositioniergenauigkeit. Spur 202 wird gelegentlich als Zylinder bezeichnet, weil in einem Plattenlaufwerkssystem 100 mit mehreren Platten 102 eine "Spur" auf der Oberfläche einer Platte 102 einen "Zylinder" bildet, wenn man sie im Hinblick auf alle Platten 102 auf einer Spindel 124 betrachtet. Somit wird "Spur" gesagt, wenn man sich auf eine Spur auf einer einzelnen Platte 102 bezieht, jedoch "Zylinder", wenn man sich auf eine Spur auf mehreren Platten 102 auf einer Plattenspindel bezieht. Beide Ausdrücke beziehen sich auf eine konzentrische Struktur zum Abspeichern von Daten, die in einem bestimmen Radius auf einer Oberfläche einer Platte 102 liegen. Die Ausdrücke "Spur" und "Zylinder" werden jedoch im Fachgebiet etwas locker benutzt. In der nachfolgenden Diskussion wird der Ausdruck "Spur" zwecks Klarheit benutzt, um diese Struktur zu beschreiben, ungeachtet dessen, ob er sich auf eine oder auf mehrere Platten 102 bezieht.
  • Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung 206 einer Sektion mehrerer Spuren 202 auf der Oberfläche der Platte 102. Die auseinandergezogene Darstellung 206 zeigt Abschnitte der Spuren 202 als gerade Abschnitte zwecks leichterer Darstellung. In Wirklichkeit sind die Spuren 202 gekrümmt. Die auseinandergezogene Darstellung 206 beinhaltet drei Spuren 202, nachstehend entsprechend genannt Spurn-1, Spurn, Spurn+1. In dieser Darstellung sind jede Spurn-1, Spurn, Spurn+1 weiter unterteilt in M + 1 Sektoren 204, nachstehend genannt Sektor&sub0;, Sektor&sub1;, Sektor&sub2;, ..., SektorM-1 und SektorM. (Nur SektorM-1, SektorM, Sektor&sub0; und Sektor&sub1; sind dargestellt).
  • Jeder Sektor ist ferner unterteilt in Felder, gekennzeichnet durch die in ihnen gespeicherten Informationen. Zum Beispiel sind in Spurn-1, SektorM drei Felder: Ein Füllfeld 208, ein Servoinformationsfeld 210 und ein Datenfeld 212.
  • Das Füllfeld 208, im Fachgebiet auch bekannt als Schreib- Erholungsfeld, ist ein Bereich auf der Platte, der es dem Lese/Schreibkopf 106 ermöglicht, nach einer Schreiboperation das nächste Servoinformationsfeld 210 zu lesen. Wenn z. B. in SektorM-1, Spurn-1 eine Schreiboperation durchgeführt wurde, muss der Lese/Schreibkopf 106 (gezeigt in Fig. 1) während des Füllfelds 208 dazu übergehen, das Servoinformationsfeld 210 in SektorM, Spurn-1 zu lesen.
  • Fig. 3 illustriert im allgemeinen eine gewöhnliche Ausführungsform des Sektorformatierens. Wie hier gezeigt wird, enthält das Servoinformationsfeld 210 im wesentlichen zwei Informationstypen: Ein Servoadressenfeld 302 und einen Servodatenblock 304. Das Servoadressenfeld 302 enthält eine grobe Kopfpositionsinformation zum Finden der Spur 202 auf Platte 102. In der Regel ist das Servoadressenfeld 302 eine Spurnummer 312, die einer Spur 202 zugeordnet wird. Zum Beispiel würde eine Platte 102, die diese Methode des Sektorformatierens anwendet, in jedem Servoadressenfeld 302 jedes Sektors&sub0; bis Sektorts in Spurn-1 den Wert n-1 haben. Auf ähnliche Weise wäre der Wert n in jedem Servoadressenfeld 302 jedes Sektors&sub0; bis SektorM in Spurn. Mit anderen Worten, das Servoadressenfeld 302 hat den gleichen Wert für alle Sektoren 204 auf einer gegebenen Spur 202. Das Servoadressenfeld 302 enthält in der Regel eine Indexmarke 310, die ein zusätzliches Bit zur Identifizierung des Sektors&sub0; ist. Zum Beispiel wird. Indexmarke 310 für Sektor&sub0; auf 1, und für alle anderen Sektoren 204 auf Spur 202 auf 0 gesetzt. Die Indexmarke 310, ermöglicht es dem Plattenlaufwerk 100 beim Rotieren der Platte 102 die Sektoren 204 auf Spur 202 zu zählen.
  • Der Servodatenblock 304 enthält die Feinpositionsinformation zum Finden der Spuren 202 auf Platte 102. Im Fachbereich sind verschiedene Methoden zum Implementieren der Feinpositionierung einschließlich Amplitudenservodatenblöcke oder phasenkodierte Servodatenblöcke in Abhängigkeit vom Demodulationssystem wohlbekannt. Sowohl Servoadressenfeld 302 als auch Servodatenblock 304 ermöglichen es dem Lese/Schreibkopf. 106, eine richtige Position über einer spezifischen Spur 202 einzuhalten, um von der Platte 102 genau zu lesen bzw. darauf zu schreiben.
  • Dem Servoinformationsfeld 210 folgt das Datenfeld 212. Datenfeld 212 enthält zwei Informationstypen: Eine Sektoridentifikation (ID) 306 und Daten 308. Sektor-ID 306 enthält eine Spurnummer 312, eine Sektornummer 314, eine Kopfnummer 316 und ein weiteres Feld 318. Die Spurnummer 312, die Sektornummer 314 und die Kopfnummer 316 identifizieren eindeutig den Sektor 204 auf der Platte 102 zur Überprüfung, dass die nachfolgenden Daten 308 wirklich das Ziel einer Lese- oder Schreiboperation sind Das weitere Feld 318 enthält Flags für logische Sektoren und Fehlerberichtigungscodes, die im Fachbereich wohlbekannt sind und nicht unter die vorliegende Erfindung fallen. Wegen aller dieser Informationen, die in der Sektor-ID 306 enthalten sind, kann der erforderliche Raum sehr ausgedehnt sein. In vielen populären Plattenlaufwerken kann die Sektor-ID 306 bis zu 10% des gesamten nutzbaren Plattenspeicherraums einnehmen. Hier ist anzumerken, dass die Spurnummer 312 sowohl in der Sektor-ID 306 als auch im Sektoradressenfeld 102 vorkommt und daher redundant ist.
  • Fig. 4 illustriert eine weitere Ausführungsform der Sektorformatierung, die viel der in der Sektor-ID 306 enthaltenen Informationen von Platte 102 auslagert und sie statt dessen in einem Halbleiterspeicher speichert. Dieser Typ des Sektorformatierens ist bekannt als "No-ID". In diesem Format beinhaltet ein Sektor 204 ein Füllfeld 208, ein Servoinformationsfeld 210 und ein Datenfeld 212 wie im oben beschriebenen Formatierungsschema. Das Servoinformationsfeld 210 beinhaltet ein anderes Servoadressenfeld 402 im Vergleich zum Servoadressenfeld 302, sowie einen Servodatenblock 304. Das Servoadressenfeld 402 beinhaltet eine Indexmarke 310, eine Spurnummer 312, eine Sektornummer 314 und eine Kopfnummer 316. Das Servoinformationsfeld 210 wird gefolgt von Servodatenblöcken 304, wie bereits oben diskutiert. Dem Servoinformationsfeld 210 folgt das Datenfeld 212. Das Datenfeld 212 in einem No-ID-Format beinhaltet keine Sektor- ID 306. Vielmehr besteht das gesamte Datenfeld 212 aus Daten 308.
  • In den zwei obigen Sektorformatierungsmethoden werden Spurnummer 312, Sektornummer 314 und Kopfnummer 316 als unabhängige Größen entweder in der Sektor-ID 306 oder im Servoadressenfeld 402 gespeichert. Wie bereits gesagt, viele dieser Informationen sind redundant, entweder weil die gleiche Information an anderer Stelle der Platte 102 enthalten ist, wie im Falle der Spurnummer 312 im Servoadressenfeld 302 und in der Sektor-ID 306; oder sie Wird wiederholt, wie im Fälle der Kopfnummer 316, die wiederholt in jedem Sektor 204 auf Platte 102 gespeichert wird, und der Spurnummer 312, die wiederholt in jedem Sektor 204 auf der gleichen Spur gespeichert wird.
  • Die vorliegende Erfindung eliminiert, redundante Informationen durch Kodieren der Spurnummer 312, der Sektornummer 314 und der Kopfnummer 316 in eine kodierte Servoadresse 504, wie in Fig. 5 illustriert wird. Zwecks Erleichterung der Diskussion werden Spurnummer 312, Sektornummer 314 und Kopfnummer 316 kollektiv als "Servoadresse" bezeichnet, unabhängig davon, ob sie in der Sektor-ID 306 oder im Servoadressenfeld 402 gespeichert sind. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine kodierte Servoadresse computerberechnet aus einer Servoadresse, die die folgende Kodiergleichung benutzt:
  • Kodierte Servoadresse = Spurnummer + ((Kopfnummer + 1)·(Sektornummer + 1)
  • Kopfnummer und Sektornummer in der Kodierungsgleichung werden aus zwei Gründen um Eins erhöht. Erstens, irgendeine Ganzzahl muss zu diesen zwei Nummern addiert werden, um ein Nicht- Null-Ergebns nach der Multiplikation zu bewirken. Ansonsten wäre für Kopf&sub0; oder Sektor&sub0; die kodierte Servoadresse gleich der Spurnummer, was zur Unmöglichkeit führen würde, zwischen den Sektoren zu unterscheiden. Zum Beispiel hätten auf Kopf&sub0; alle Sektoren eine kodierte Servoadresse der Spurnummer, ungeachtet der Sektornummer. Zweitens generiert das Addieren einer Ganzzahl außer Eins einen höheren Wert für die sich ergebende kodierte Servoadresse. Höhere Werte erfordern jedoch mehr Bits Speicherplatz auf der Platte. Somit ergibt das Addieren von Eins des Optimum im Hinblick auf den Speicherraum auf der Platte und ermöglicht doch die Unterscheidung zwischen den Sektoren.
  • Ein Beispiel zeigt am besten die Nützlichkeit der vorliegenden Erfindung. Tabelle I illustriert ein typisches Servoadressenfeld 302 für ein Plattenlaufwerkssystem 100 mit 2 Köpfen, 7 Spuren und 6 Sektoren. Wie bereits früher gesagt, enthält das Servoadressenfeld 302 die Indexmarke 310 und die Spurnummer 312. Die Tabelle I zeigt spezifisch die Spurnummer 312, beim Durchlaufen der Sektoren 204 und Köpfe 106. Aus Tabelle 1 ersieht man leicht, dass sich das Servoadressenfeld 302 nur dann ändert, wenn sich die Spurnummer ändert. Für die gleiche Spurnummer enthält jedes Servoadressenfeld 302 auf einer Spur 202 die gleiche Information, ungeachtet der Änderungen der Kopf- oder Sektornummern. Als weitere Redundanz ist die Spurnummer mit der Sektornummer und der Kopfnummer in der Sektor-ID 306 enthalten.
  • Tabelle II illustriert eine gemäß der vorliegenden Erfindung kodierte. Servoadresse für das gleiche Plattenlaufwerkssystem 100 mit 2 Köpfen, 7 Spuren und 6 Sektoren. Mehrere wichtige Aspekte der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf Tabelle II dargestellt. Erstens, die kodierte Servoadresse Verändert sich für jeden Sektor auf einer Spur. Zum Beispiel, für Spur&sub2;, Kopf&sub0;, hat die kodierte Servoadresse eine Größe 3 für Sektor&sub0;, und eine Größe 8 für Sektors. Daher kann, wenn man die kodierte Servoadresse, die Sektornummer 314 und die Kopfnummer 316 kennt, die Spurnummer 314 unter Verwendung der obigen Kodierungsgleichung bestimmt werden. TABELLE I - Typische Servoadresse
  • Zweitens verändert sich die kodierte Servoadresse um eine unterschiedliche Größe für jeden anliegenden Sektor je nach Kopf, auf dem der Sektor sitzt. Zum Beispiel, für Spur&sub2;, Kopf&sub0; ändert sich die kodierte Servoadresse zwischen Sektor&sub0; und Sektor&sub1; um 1, während sich für Spur&sub2;, Kopf&sub1; die kodierte Servoadresse zwischen Sektor&sub0; und Sektor&sub1; um 2 ändert. Also kann durch Kennen der Größe der Änderung des Werts der kodierten Servoadressen zwischen nebeneinanderliegenden Sektoren das Plattenlaufwerkssystem 100 überprüfen, dass der richtige Kopf gelesen wird. TABELLE II - Kodierte Servoadresse
  • Drittens kann die kodierte Servoadresse auch benutzt werden, um eine Indexmarke 310 zu kodieren. Wie bereits diskutiert, ist die Indexmarke 310 ein Bit, das benutzt wird, um den Sektor&sub0; in einer gegebenen Spur anzuzeigen, das heißt, die Indexmarke 310 wird im Servoadressenfeld 302 oder Servoadressenfeld 402 für den Sektor&sub0; in Spur&sub0; auf 1 gesetzt, und die Indexmarke 310 wird für alle anderen Sektoren in Spur&sub0; auf 0 gesetzt. In der vorliegenden Erfindung kann Sektor&sub0; durch Suchen nach der ungleichförmigen Änderung des Werts der kodierten Servoadresse zwischen SektorM und Sektor&sub0; in einer gegebenen Spur identifiziert werden. Zum Beispiel, für Spur&sub2;, Kopf&sub1; ändert sich die kodierte Servoadresse um 2 zwischen allen nebeneinanderliegenden Sektoren außer zwischen SektorM und Sektor&sub0;, wo sich die kodierte Servoadresse um -10 ändert. Diese ungleichförmige Änderung wird leicht gefunden und wird in der bevorzugten Ausführungsform benutzt, um die Notwendigkeit für eine Indexmarke 310 zu eliminieren. Sektor 204 kann von der ungleichförmigen Änderung aus gezählt werden, um die Sektornummer zu überprüfen.
  • Schließlich reduziert die vorliegende Erfindung die Größe des zum Speichern einer Servoadresse benötigten Plattenspeicherplatzes. Fig. 5 illustriert die Reduktion der Datenfeldlängen, die durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Für die Zwecke dieser Illustration wird ein typisches Plattenlaufwerk mit 2000 Spuren, 128 · Sektoren und 4 Köpfen angenommen. Fig. 5 zeigt eine herkömmliche Servoadresse 502, die zum Identifizieren von Sektoren für das beispielhafte Plattenlaufwerk benutzt wird, und eine kodierte Servoadresse 504 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Servoadresse 502 beinhaltet Index-Bit 310, Spurnummer 312, Sektornummer 314 und Kopfnummer 316. Index- Bits 310 erfordern 1 Bit. Spurnummer 312 erfordert 11 Bits zum Speichern der Spurnummern im Bereich von 0 bis 1999 (d.i. 2000 Spuren < 2¹¹ = 2048). Sektornummer 314 erfordert 7 Bits zum Speichern von Sektornummern im Bereich von 0 bis 127 (d.i. 128 Sektoren = 2&sup7; = 128). Kopfnummer 316 erfordert 2 Bits zum Speichern von Kopfnummern im Bereich 0 bis 3 (d.i. 4 Köpfe = 2² = 4). Alles in allem sind 21 Bits erforderlich, um eine nicht-kodierte Servoadresse 502 zu speichern.
  • Im Gegensatz dazu beträgt die Anzahl der Bits, die zum Speichern einer kodierten Servoadresse 504 erforderlich sind, nur 12. Auf diese Zahl kommt man durch Bestimmen der Anzahl Bits, die erforderlich sind zum Speichern des Ergebnisses der folgenden Gleichung:
  • Maximale Größe = Anzahl Spuren + (Anzahl Köpfe·Anzahl Sektoren)
  • Durch Einsetzen der Zahlen für das beispielhafte Plattenlaufwerk ergibt sich ein maximaler Wert 2512, der in 12 Bits gespeichert werden kann (d.i. 2512 < 2¹² = 4096). Somit kann die kodierte Servoadresse benutzt werden, um eine bedeutsame Größe Plattenspeicherplatz einzusparen durch Reduzieren der Bitzahl, die zum Speichern, der gleichen Information erforderlich sind.
  • Jedoch führt die vorliegende Erfindung eine Zweideutigkeit hinsichtlich einer absoluten Position des Kopfes gegenüber der Oberfläche der Platte ein. Insbesondere können verschiedene Sektoren, die nicht auf der gleichen Spur liegen, die gleiche kodierte Servoadresse aufweisen. Zum Beispiel ersieht man aus Tabelle II, dass die kodierte Servoadresse für Kopf&sub0;, Spur&sub2;, Sektor&sub0; gleich '3' ist. Das ist das gleiche wie die kodierten Servoadressen für Kopf&sub0;, Spur&sub1;, Sektor&sub1; und Kopf&sub0;, Spur&sub0; Sektor&sub2; sowie Kopf&sub1;, Spur&sub1;, Sektor&sub0;. Somit wird die kodierte Servoadresse allein eine Position auf der Oberfläche einer Platte im Plattenlaufwerkssystem nicht absolut bestimmen. Jedoch ermöglicht die kodierte Servoadresse zusammen mit einer relativen Position des Kopfs gegenüber der Platte die Lösung dieser Zweideutigkeit. Zum Beispiel ermöglicht die kodierte Servoadresse zusammen mit einer Sektornummer und einer Kopfnummer die Bestimmung einer Spurnummer, die der Spur zugeordnet ist, aus der die kodierte Servoadresse gelesen wurde.
  • Um das zu tun, muss die vorliegende Erfindung die relative Position des Kopfs gegenüber der Platte beibehalten sowie identifizieren, welcher Kopf benutzt wird. Das wird erreicht durch Bestimmen einer Sektornummer. Die vorliegende Erfindung bestimmt die Sektornummer durch Zählen der Sektoren auf einer Spur. Die Sektornummer wird innerhalb einer Spur jedesmal dann inkrementiert, wenn ein einzelner Sektor unter dem Kopf durchläuft, und wird jeweils einmal per Umdrehung an der Indexmarke rückgestellt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Indexmarke als ein ungleichförmiger Übergang in der kodierten Servoadresse identifiziert.
  • Sobald die Sektornummer und die Kopfnummer, die dem gelesenen Kopf zugeordnet ist, bestimmt sind, kann die kodierte Servoadresse benutzt werden, um die. Spurnummer zu bestimmen. Spezifisch wird die Spurnummer mit Hilfe der folgenden Gleichung bestimmt:
  • Spurnummer = kodierte Servoadresse - (Kofnummer + 1)·(Sektornummer + 1).
  • Sobald die Spurnummer bestimmt ist, ist die Zweideutigkeit in der absoluten Position des Kopfs gegenüber der Oberfläche der Platte gelöst. Das ermöglicht das Finden eines bestimmten Sektors innerhalb einer Spur auf einer Oberfläche der Platte vor dem Ausführen der Lese- und Schreiboperationen an den Daten.
  • Fig. 6 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens, das zum Kodieren einer Spurnummer 312, einer Sektornummer 314 und einer Kopfnummer 316 zu einer kodierten Servoadresse 504 benutzt wird. In einem Schritt 602 werden Spurnummer 312, Sektornummer 314 und Kopfnummer 316 für den besonderen zu identifizierenden Sektor 204 bestimmt. In einem Schritt 604 wird Eins zur Kopfnummer 316 zu einem ersten Ergebnis addiert. In einem Schritt 606 wird Eins zur Sektornummer 314 zu einem zweiten Ergebnis addiert. In einem Schritt 608 wird das erste Ergebnis, erhalten in Schritt 604, und das zweite Ergebnis, erhalten in Schritt 606, miteinander multipliziert zu einem dritten Ergebnis. In einem Schritt 610 wird das dritte Ergebnis, das in Schritt 608 erhalten wurde, zur Spurnummer 312 addiert, um die kodierte Servoadresse 504 zu erhalten. In einem Schritt 612 wird die kodierte Servoadresse 504 zu einem Gray-Code konvertiert mit Hilfe von Techniken, die im Fachbereich wohlbekannt sind. In einem Schritt 614 wird die als Gray-Code dargestellte kodierte Servoadresse. 504 auf die Platte 102 in den bestimmten, zu identifizierenden Sektor 204 geschrieben.

Claims (14)

1. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Aufnehmerkopfs (106) auf der Oberfläche (10&supmin;&sup4;) einer Festplatte, wobei die Festplattenoberfläche eine Vielzahl konzentrischer Spuren aufweist, jede Spur eine Vielzahl von Sektoren hat, und das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:
Lesen einer kodierten Servoadresse (504), die in jedem Sektor über den Aufnehmerkopf aus einer Spurnummer, einer Sektornummer, einer Kopfnummer von der Oberfläche der Festplatte kodiert ist, wobei die kodierte Servoadresse so kodiert wird, dass ihre Größe reduziert wird, die Kodierung eine Zweideutigkeit im Hinblick auf eine absolute Position des Aufnehmerkopfs auf der Oberfläche der Festplatte einführt; und
Lösen dieser Zweideutigkeit der kodierten Servoadresse auf der Grundlage einer relativen Position des Aufnehmerkopfs im Hinblick auf die Oberfläche der Festplatte.
2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem der Schritt des Lösens beinhaltet:
Überwachen einer Positionsveränderung im Aufnehmerkopf im Hinblick auf die Oberfläche der Festplatte;
Bestimmen der relativen Position des Aufnehmerkopfs auf der Grundlage dieser Positionsveränderung und einer vorbekannten Position des Aufnehmerkopfs; und
Benutzen dieser relativen Position und der kodierten Servoadresse zum Bestimmen der Position auf der Oberfläche der Festplatte.
3. Das Verfahren gemäß Anspruch 2, in dem der Schritt des Überwachens das Bestimmen einer Winkelposition beinhaltet, wenn sich der Aufnehmerkopf aus einer ersten Winkelposition entfernt:
4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, in dem das Bestimmen der Winkelposition beinhaltet das Zählen der Sektoren, wenn sich der Aufnehmerkopf aus einem ersten Winkelsektor in den benachbarten Sektor bewegt.
5. Ein Verfahren zum Orten einer gewünschten Spur auf einer Festplattenoberfläche (104), einschließlich Bestimmen der augenblicklichen Position eines Aufnehmerkopfs (106) auf der Festplattenoberfläche durch das Verfahren eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, in dem die Ortungsmethode die folgenden Schritte umfasst:
a) Beim Lösungsschritt Bestimmen einer Sektornummer eines Sektors innerhalb einer Spur, auf der der Aufnehmerkopf positioniert ist; und
b) Beim Lösungsschritt Benutzen der kodierten Servoadresse zusammen mit der Sektornummer zum Bestimmen der Position des Aufnehmerkopfs und dabei Orten der gewünschten Spur.
6. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, in dem der Schritt b) umfasst:
1) Addieren einer ersten Ganzzahl zur Sektornummer, um ein erstes Ergebnis zu erhalten;
2) Subtrahieren des ersten Ergebnisses von der kodierten Servoadresse, um eine Spurnummer zu erhalten; und
3) Benutzen der Spurnummer zum Orten der gewünschten Spur.
7. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, ferner enthaltend, vor dem Leseschritt, den folgenden Schritt:
c) Bestimmen einer Kopfnummer, die der Festplattenfläche zugeordnet ist, die die gewünschte Spur enthält.
8. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, in dem Schritt b) enthält:
1) Addieren einer ersten Ganzzahl zur Kopfnummer, um ein erstes Ergebnis zu erhalten;
2) Addieren einer zweiten Ganzzahl zur Sektornummer, um ein zweites Ergebnis zu erhalten;
3) Multiplizieren des ersten Ergebnisses und des zweiten Ergebnisses, um ein drittes Ergebnis zu erhalten;
4) Subtrahieren des dritten Ergebnisses von der kodierten Servoadresse, um eine Spurnummer zu erhalten; und
5) Benutzen der Spurnummer, um die gewünschte Spur zu orten.
9. Das Verfahren eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, in dem die kodierte Servoadresse durch einen vorgegebenen Wert für jeden Sektor in einer Spur vom ersten Sektor bis zum letzten Sektor modifiziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Lesen der kodierten Servoadresse für jeden Sektor vom ersten Sektor bis zum letzten Sektor; und
Erfassen einer nicht-einheitlichen Veränderung in der Servoadresse zwischen dem letzten Sektor und dem ersten Sektor, wobei die nicht-einheitliche Änderung einmal per Spur vorkommt, und als eine Indexmarkierung wirkt.
10. Ein Plattenlaufwerk zum Abspeichern von Daten, enthaltend:
a) ein Gehäuse;
b) mindestens eine Platte, die rotierbar in dem Gehäuse montiert ist, wobei die Platte aufweist
1) eine Oberfläche zum Speichern von Daten,
2) eine Vielzahl von konzentrischen Spuren, die auf der Oberfläche angeordnet sind, und
3) eine Vielzahl von Sektoren, die in jeder Spur angeordnet sind;
c) einen Aufnehmerkopf, der in Beziehung zur Oberfläche der Festplatte positioniert ist; und
d) Mittel zum Bewegen des Kopfes relativ zur Oberfläche der Festplatte,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sektor eine kodierte Servoadresse beinhaltet, die aus einer Sektornummer, einer Spurnummer und einer Kopfnummer kodiert ist, so dass die Größe der kodierten Servoadresse verkleinert wird, wobei die Sektornummer, die Spurnummer und die Kopfnummer den Sektor im Festplattenlaufwerks eindeutig orten, und das Festplattenlaufwerk ferner beinhaltet:
e) Mittel zum Lesen der kodierten Servoadresse mit dem Aufnehmerkopf, und
f) Mittel zum Lösen einer Zweideutigkeit, die durch die kodierte Servoadresse im Hinblick auf die absolute Position des Aufnehmerkopfs auf der Plattenoberfläche eingeführt wurde, auf der Grundlage einer relativen Position des Aufnehmerkopfs gegenüber der Festplattenoberfläche.
11. Das Plattenlaufwerk gemäß Anspruch 10, in dem die kodierte Servoadresse kodiert wird durch:
1) Addieren einer ersten Ganzzahl zur Kopfnummer, um ein erstes Ergebnis zu erhalten;
2) Addieren einer zweiten Ganzzahl zur Sektornummer, um ein zweites Ergebnis zu erhalten;
3) Multiplizieren des ersten Ergebnisses und des zweiten Ergebnisses, um ein drittes Ergebnis zu erhalten; und
4) Addieren des dritten Ergebnisses zur Spurnummer, um die kodierte Servoadresse zu erhalten.
12. Das Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 10, in dem die erste und die zweite Ganzzahl gleich Eins sind.
13. Das Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 10, in dem die Servoadresse kodiert wird durch:
1) Addieren einer ersten Ganzzahl zur Sektornummer, um ein erstes Ergebnis zu erhalten; und
2) Addieren des ersten Ergebnisses zur Spurnummer, um die kodierte Servoadresse zu erhalten.
14. Das Festplattenlaufwerk gemäß Anspruch 10, das ferner umfasst Identifikationsmittel zum Identifizieren eines ersten Sektors aus den Servoadressen innerhalb der Spur, wobei dieses Identifikationsmittel Erfassungsmittel zum Erfassen einer nicht-einheitlichen Veränderung im Wert der Servoadresse zwischen sich aneinanderreihenden Sektoren auf jeder der Spuren beinhaltet, wobei die nicht-einheitliche Änderung einen Übergang zwischen einem letzten Sektor und einem ersten Sektor der Spur anzeigt, und dieser Übergang einmal je Spur erfolgt.
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