頭陣列在數據存儲介質上的定位的制作方法

專利名稱：頭陣列在數據存儲介質上的定位的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及數據存儲裝置，尤其涉及但不局限于數據存儲裝置中頭陣列 在存儲介質上的定位。
背景技術：
，在數據存儲裝置中，數字數據被寫到數據存儲表面并從其讀取。 一類數據存 儲系統是盤驅動器，它沿在盤上形成的同心軌道讀取和寫入信息。讀取和寫入操作通過通常安裝在滑橇主體上的變換器(transducer)進行。滑橇和變換器有時統稱 為頭，且通常單個頭與各個數據存儲表面相關聯。為了定位盤上的特定軌道，盤驅 動器通常使用盤上的嵌入伺服區。這些嵌入區被伺服子系統用來在特定軌道上定位 頭。在盤驅動器中，伺服子系統包括附加于頭上以通過根據其輸入位置誤差信號 (PES)將其移動而控制它的空間位置的控制器。PES通過解調器塊或電路的幫助 從頭輸出信號或讀回信號中提取。如上所述，在盤驅動器中，單個頭通常與各個數據存儲表面相關聯。因此， 盤驅動器解調器只需要從單個讀回信號中提取PES。在不久的將來，所制造的數據 存儲裝置將包括由單臂支承的多個探頭(或尖端)，它從數據存儲表面讀取信息或 向其寫入信息。在任何給定時間，所有或部分尖端將被激活，從而得到一個以上讀 回信號。因此，需要能夠解析多個讀回信號的伺服解調系統。 發明內容本發明各實施方式涉及包括解決上述需要的伺服解調系統的數據存儲系統。 提供了一種其中多個讀回信號得到解析的數據存儲系統。該數據存儲系統包 括被配置成存儲伺服標記和數據標記的數據存儲介質。該數據存儲介質具有劃分成 扇區的軌道。頭陣列被配置成與數據存儲介質相互作用。解調電路接收由頭陣列中 至少部分頭獲取的伺服信號，并且計算用來調節頭陣列在存儲介質上的位置的結果
伺服信號。在閱讀以下詳細描述以及參照關聯附圖之后，表征本發明各實施方式的這些 和其它特性和優點將變得顯而易見。


圖1是根據本發明各實施方式之一的數據存儲系統的簡化框圖。 圖2是盤驅動器數據存儲系統的等軸測角圖。圖3是盤驅動器伺服回路的簡化框圖。圖4是示出一示例伺服扇區格式的簡化框圖。圖5是盤驅動器中使用的一示例伺服解調塊的簡化框圖。圖6、 7-1和7-2是多個示例探針存儲架構的簡化框圖，它們不依賴于絕對傳 感器并使用永久伺服標記。圖8、 9、 IO是探針存儲系統中的伺服解調器部件的簡化框圖。圖ll是一示例探針存儲架構的簡化框圖，它不依賴于絕對傳感器，且使用永 久伺服標記和擦除讀回數據標記。圖12-1和12-2是多個示例探針存儲架構的簡化框圖，它們依賴于絕對傳感器 并使用具有永久伺服標記的嵌入伺服扇區。圖13、 14-1和14-2是多個示例探針存儲架構的簡化框圖，它們使用由擦除讀 回標記寫入的伺服扇區。圖15和16是使用永久和擦除讀回伺服標記的組合的示例探針存儲架構的簡 化框圖。圖17是寫入圖15和16的探針存儲架構中永久標記的伺服扇區字段的簡化框圖。圖18-1和18-2是寫入圖15和16的探針存儲架構中擦除讀回標記的伺服扇區 字段的簡化框圖。圖19和20是寫入探針存儲系統中擦除讀回標記的伺服扇區字段的簡化框圖。
具體實施方式
在以下結合圖l-20描述的實施方式中，數據存儲系統包括被配置成存儲伺服 標記和數據標記的數據存儲介質。該數據存儲介質具有劃分成扇區的軌道。頭陣列 被配置成與該數據存儲介質相互作用。解調電路接收由頭陣列中的至少部分頭獲取
的伺服信號，并計算用于調節頭陣列在存儲介質上的位置的結果伺服信號。圖1是數據存儲系統100的簡化框圖，它包括具有根據本發明實施方式之一的計算結果伺服信號的解調電路的頭定位電路。系統100包括數據存儲介質102 和與數據存儲介質102數據通信的頭陣列104 (也稱為探針)。在圖1中，頭陣列 104的各個頭(或探針尖端)由尖端(1,1)、尖端(N,l)、尖端(l,N)等表示。系 統IOO也稱為探針存儲系統。在系統100中，頭陣列104例如由單臂105支承。系 統100的其它主要部件包括控制器106、讀/寫電路108、包括解調電路112的頭定 位電路IIO、以及致動器114。控制器106調整并控制部件108、 110和114的操作，并且也從主機系統116 接收數據并向其發送數據。主機系統106可包括諸如個人計算機或能進行一系列邏 輯操作的其它系統的基于微處理器的數據處理系統。讀/寫電路108幫助將從主機 系統116接收的數據轉換成適于在介質102上寫入的形式。而且，電路108幫助將 由頭陣列104讀取的數據轉化成適于傳送給主機116的形式。致動器(多個致動器) 114通過例如沿x-軸和/或y-軸移動介質102而幫助提供數據存儲介質102與頭陣 列104之間的相對掃描運動。為了幫助定位頭陣列104并幫助提供用戶數據的有組 織存儲，數據存儲介質102包括由圖1中水平虛線118表示的多個軌道。軌道118 被劃分成更小的單元或扇區。在圖1中，扇區之間的邊界由虛線120表示。應該理 解，沿其寬度121，各個尖端可跨越一個扇區長度(任兩條相鄰虛線120之間的距 離)以上。在一些實施方式中，各個分段/字段122 (尖端沿尖端寬度121所跨越的 介質102的區域)可包括位置信息(伺服標記)和用戶數據(數據標記)兩者。在 一些實施方式中，使用只讀和/或只寫伺服標記(產生專用伺服扇區)的專用尖端 和只讀/寫數據標記(產生專用數據扇區)的專用數據尖端。伺服和/或數據標記可 以是永久的或在讀回時擦除的(如果介質102為例如鐵電的)。由于在任何給定時間伺服信息都由頭陣列104中一個以上的頭或探針尖端讀 取，因此多個伺服信號必須被解析成電路108的單個信號以在介質102上的目標位 置(例如(多條)目標軌道)適當定位頭陣列104。根據本發明各實施方式，多個 信號的解析由解調電路112進行，該電路在下文中進一步詳細描述。而且，從以下 進一步描述中將顯而易見的是解調技術根據用于介質102的材料、介質102上伺服 標記和數據標記排列的類型等而不同。通常，伺服回路中的解調應當容易實現(且有效地)在數據軌道的寫入或讀 取過程中將頭定位在軌道中央。這通常通過設計伺服解調架構的功能/部件及其輸
入模式(即伺服扇區格式)而得以實現。以下進一步描述的部分本發明實施方式使用與盤驅動器中使用的相似的伺服 模式。因此，首先結合圖2至5描述適于盤驅動器的盤驅動器數據存儲系統和伺服系統，然后結合圖6-20描述不同實施方式。圖2是盤驅動器200的等軸測角圖。盤驅動器200包括具有基座202和頂蓋 (未示出)的外殼。盤驅動器200還包括通過盤片夾208安裝在主軸馬達(未示出) 上的盤組件206。盤組件206包括安裝成圍繞中心軸209共同轉動的多個單獨盤。 各個盤表面具有安裝到盤驅動器200來與該盤表面通信的關聯盤頭滑橇210。在圖 2所示的示例中，滑橇210由附在致動器216的軌道訪問臂214上的懸架(suspension) 212支承。圖2所示的致動器是稱為旋轉運動巻片致動器的類型， 并且包括通常在218示出的音圈馬達(VCM)。音圈馬達218使致動器216及其附 加頭210圍繞樞軸220旋轉，以沿盤內徑224和盤外徑226之間的弓形路徑222 在期望數據軌道上定位頭210。音圈馬達218由伺服電子器件230根據由頭210和 主計算機(未示出)產生的信號驅動。以下結合圖3-5提供關于諸如200的盤驅動 器中的伺服控制的細節。圖3是適于在盤驅動器中使用的伺服回路300的簡化框圖。通常，伺服回路 300包括控制器(C) 302、裝置(P) 304和伺服解調塊306。控制器塊(C)控制 裝置(P)減小參考信號t (在圖3中由參考標號308表示)與其估值f (在圖3 中由參考標號310表示)之間的差。伺服解調塊306解調輸出v(t)(在圖3中由參 考標號312表示)中的位置信息以提取參考位置信號T的估值。在諸如200 (圖2) 的盤驅動器中，控制器(C)附于頭(諸如210 (圖2))上以通過根據其輸入位置 誤差信號(PES)將其移動來控制它的空間位置。裝置(P)表示記錄系統，它的 輸出v(t)是與伺服具體位置信息對應的讀回信號。參考信號T通常對軌道中央設定 為零，但是如果需要偏置則為非零。解調塊306提取v(t)內的PES信息，以及輸出 f作為t的估值。以下結合圖4和5提供關于盤驅動器伺服回路中解調的細節。在盤驅動器數據存儲系統(諸如200 (圖2))中，假設扇區伺服(或嵌入伺 服)架構具有如圖4所示的伺服扇區格式400。圖4所示格式的與各個伺服扇區字 段對應的讀回信號由圖5所示的具有頂級架構的伺服解調器500處理。為了提供對盤驅動器伺服解調器功能的理解， 一起描述圖4和5。在圖4中的 數據扇區402和空白(PAD1) 404之后，伺服扇區400從相位鎖定回路/自適應增 益控制(PLL/AGC)字段406開始。在該字段內的寫入數據沿橫跨軌道方向相同。
當信息從該字段讀取時，圖5中的自適應增益控制器(AGC) 502調節可變增益分 析器(VGA) 504的增益，且定時恢復(TR)塊506恢復模數(A/D)轉換器508 的相位和頻率偏移以在適當采樣實例下對模擬信號進行采樣。然后，信息從圖4 中的SAM/SIM字段408讀取，該字段在橫跨軌道方向對伺服尋址標記(SAM)或 伺服索引標記(SIM)存儲相同的數據。通過其已調節VGA和已恢復采樣實例、 以及其固定連續時間濾波器(CTF) 510和數字有限脈沖響應(DFIR)均衡濾波器 512，圖5中的伺服解調器架構500準備處理與SAM/SIM字段408對應的讀回信 號的樣本，以便于確保VGA和TR塊(504和506)被正確調節。一旦使用SAM/GRAY 塊514檢測到SAM/SIM信息，伺服解調器500也使用與圖4中軌道ID字段410 對應的讀回信號通過同一塊檢測到軌道標識(ID)。 一旦檢測到感興趣軌道的軌道 ID，則伺服系統知道頭在特定軌道中央的附近。在伺服格式的空白(PAD2) 412 之后，存在位置信號(PS)位組，即由另一空白(PAD3) 415分隔的位置信號1 (PS1)和位置信號2 (PS2)字段414和416。伺服解調塊500處理圖5中PES提 取塊516的PS1和PS2中的數據，以提取位置誤差信號(PES)。使用該信號，圖 3中的伺服系統將頭向感興趣軌道的中央移動。在PS2字段之后是由寫入拼接418 表示的另一空白，之后是重復用盡(RRO)地址標記(AM)420。一旦通過SAM/GRAY 塊514的幫助檢測到該地址標記，伺服解調器500使用圖5中的RRO塊518來檢 測寫入過程中RRO (W-RRO)的量。W-RRO由參考標號422表示。類似地，伺 服解調器500在成功檢測到RRO AM 424和R-RRO字段426之后，也得到在讀取 過程中RRO (R-RRO)的信息。然后，W-RRO和R-RRO信息分別在寫入或讀取 過程中使用，以在頭開始寫入或讀取數據扇區之前針對RRO作用對盤存儲系統中 的頭位置做出最終調節。如上所述，在盤驅動器(諸如圖2的200)中，單個頭通常與各個數據存儲表 面相關聯。因此，盤驅動器解調器(諸如500 (圖5))只需要從單個讀回信號中提 取PES。然而，在圖1的數據存儲裝置中，由單臂支承的頭陣列用于從數據存儲介 質讀取信息或向其寫入信息。在任何給定時間，頭陣列的全部或部分尖端或頭被激 活，從而得到一個以上的讀回信號。如上所述，本發明各實施方式通常提供能解析 多個讀回信號以產生用于調節頭陣列位置的結果伺服信號的伺服解調系統。而且， 如上所述，解調技術根據用于介質102 (圖l)的材料、介質102上伺服標記和數 據標記排列的類型而不同。以下描述不同的伺服解調方案及其相關聯的伺服扇區格 式化。在以下提供的不同解決方案的附圖中，伺服字段涂有陰影，而數據字段不包
括陰影。解決方案1:對不依賴于絕對傳感器的具有永久伺服標記的探針存儲的伺服解調如上述小標題中所述，解決方案1提出具有永久伺服標記(即在從介質中讀 回時，寫入的伺服信息不被擦除)的探針存儲架構。此外，不使用來自絕對傳感器 (測量頭與存儲介質之間的相對位移的任何位置傳感器(例如電容式傳感器))的信息(即絕對傳感器(諸如125 (圖l))在頭陣列中不存在，或者其分辨率或可靠 性不足)。在圖6和7中示出具有永久伺服標記的一些示例探針架構。圖7的架構700-1、 700-2對應于使用介質專用部分和探針尖端寫入和讀取的伺服標記702-1、 702-2， 而圖6中的架構600對應于可由所有激活探針尖端寫入和讀回的嵌入伺服標記 602。參考標號604表示由單個頭/尖端(諸如尖端(l,l))沿尖端長度123 (圖l) 跨越的軌道數目。圖7-1和7-2之間的不同之處在于圖7-1對應于具有永久數據和 伺服標記的均勻介質，而圖7-2只具有永久伺服標記和擦除讀回數據標記。在圖6 和7-1中，示例數據標記字段分別由參考標號603和703表示。圖6和7所示的示例架構以及未示出的許多其它架構具有其自身優點和缺點。 然而，無論哪個選為期望架構，假設伺服數據通過一個以上探針尖端從永久標記讀 取，且不使用絕對傳感器功能。這樣的實施方式中的伺服解調可如下進行.-1) 圖4所示的伺服扇區格式被寫入到為伺服標記保留的探針介質部分中(即 圖6和7中的陰影字段)。2) 根據預定調度算法放棄、排列以及選擇探針尖端。然后，所選擇并排列 的探針尖端用于所有隨后的伺服操作。任何適當技術可用于進行該步驟。3) 首先處理PLL/AGC字段(諸如圖4中的406)。假設對各個探針尖端存 在一個VGA和AGC對，且VGA的增益分別對各個尖端調節。然后，使用定時恢 復回路調節采樣時間。4) 如上所述，盤驅動器中需要SAM和SIM兩者，因為介質旋轉，從而需 要使用SIM尋找參考位置，且之后需要獲得在達到所需伺服楔之前多少SAM通過 的計數。然而，在探針掃描系統(諸如圖l的系統)中，不需要SAM和SIM，且 只有SAM就足夠了。使用所有激活探針伺服尖端檢測到SAM位，然后對檢測到 的SAM位進行擇多解碼。期望架構800在圖8中示出。在圖8中，各個SAM/GRAY
塊514-1至514-K對應于具有與其對應盤驅動器記錄(圖5所示)相同功能的獨特探針尖端。擇多解碼塊802得到各個尖端/的估值A并進行擇多解碼以找到總估值^。擇多解碼器802的功能可通過以下公式描述s = {l，如果I^,"/2 公式i -0，其它5) 接下來，將探針尖端組件置于靠近距期望軌道中央約土半個軌道處。為 此，再次使用圖8所示的架構處理軌道ID字段(諸如圖4中的410)。6) 在處理軌道ID字段之后，處理PS位組字段(諸如圖4的414和416) 以將頭組件定位成更靠近感興趣軌道的中央。為此，對于各個探針尖端/，首先處 理PS1 (諸如414)以獲得尸ES:(f)，然后處理PS2 (諸如416)以獲得i^《(s)。然 后，將信號尸￡《(》和戶￡《(》對z'進行平均以獲得一組i^&(^和i^S"刁。期望架 構900在圖9中示出。在圖9中，如果頭組件正在處理PS1位組，則各個尖端/ 的信號。對應于由參考標號516-1至516-K表示的/^s:&);類似地，如果是PS2 位組，它們對應于Pi:《G)。然后，加權平均塊902用于增加最終i^&(^和P^S"》 信號的可靠性。任何適當方法可用于得到圖9中的權重。7) 最后，可使用圖10中的架構100處理RRO字段。圖10中的RRO塊518-1 至518-K執行與圖5所示的塊518相同的功能，即檢測寫在介質上的RRO字段信 息。除了使用多個RRO塊之外，該架構與圖8所示的基本相似，同樣使用擇多解 碼器。圖10中的擇多解碼器由參考標號1002表示。圖7-2中的探針存儲架構具有對數據扇區的擦除讀回標記，因此該標記必須在 讀取之后寫回。在寫到這些數據扇區之前，提煉伺服信息有助于系統可靠性。因此， 在以下實施方式中，伺服扇區可在掃描結束處重復，如圖ll所示。在圖11中，探 針架構由參考標號1100表示，且伺服標記由參考標號1102表示。這些伺服標記可 呈現為位于掃描起始處的標記的鏡像。一旦通過上述方法的幫助使用結束處的額外 伺服標記檢索了伺服信息，用戶數據就在相對于讀取方向反向移動時寫入。在掃描 結束處的伺服標記幫助恢復寫入前系統的任何伺服定位變化，包括在將擦除讀回標 記寫回到介質之前的旋轉變化。然而，這將伴隨著格式效率的降低，從而減小用戶 數據的可用區域。解決方案2:對也利用絕對傳感器的具有永久伺服標記的探針存儲的伺服解調 與以上解決方案1描述的期望探針存儲架構相比，本小節中所描述的架構中
的唯一不同之處在于使用存儲系統中的絕對傳感器以獲得附加伺服信息。附加伺服信息的出現使得除了圖6和7所示的那些之外圖12中的探針架構1200-1和1200-2 的出現也有了可能。根據從絕對傳感器獲得的精度，探針尖端組件可置于距感興趣 軌道中央的幾個軌道內(如圖12-2所示)，或者距軌道中央半個軌道內(如圖12-1 所示)。絕對傳感器的角色可被視為等同于伺服操作中的査尋階段，這可通過盤驅 動器架構中和以上探針存儲的解決方案l中的軌道ID字段而實現。絕對傳感器的 精度不僅幫助減少將要寫到介質上的所需伺服標記1202-1、 1202-2 (從而增加格式 效率)，而且還完全消除或減少在伺服解調中檢測軌道ID字段所需的必要功能(即 它降低伺服解調塊的復雜性)。對也利用絕對傳感器、具有永久伺服標記的探針存 儲系統的伺服解調可如下進行1) 絕對傳感器可用于將尖端組件靠近感興趣軌道的中央定位。2) 如果絕對傳感器的精度足以將尖端組件定位在僅若干軌道內，則短軌道 ID字段可用于何服扇區格式以進一步將尖端組件從距期望軌道中央幾個軌道遠移 到半個軌道遠。3) 如果絕對傳感器的精度己經足以將尖端組件定位在距期望軌道中央半個 軌道遠處，則軌道ID字段不用于伺服扇區格式。4) 然后，按照以上解決方案1的步驟1至7。如果在伺服扇區不存在軌道ID 字段，則跳過說明如何處理軌道ID字段的解決方案1的步驟5。解決方案3:對也利用絕對傳感器的具有擦除讀回伺服標記的探針存儲的伺服解調當伺服標記被寫在擦除讀回介質上時，在沒有絕對傳感器幫助的情況下伺服 操作的査尋階段(即嘗試將頭(多個頭)定位在期望軌道中央的邊界內)將被禁止。 因此，擦除讀回標記應與絕對傳感器一起考慮。該情形的可能探針架構與圖6、 7和12中的相應部分很相似，唯一區別是伺 服標記的類型是擦除讀回的而不是永久的。使用擦除讀回伺服標記，伺服信息在讀 取后被擦除且所擦除的標記必須寫回到介質。在一示例配置中，期望寫入過程在與 讀入方向相反的方向上(即，如果寫入通過從左到右地掃描探針介質進行，則寫回 從右到左地進行)。然后，在讀回數據結束時，需要另一伺服字段來在開始寫回數 據之前調節尖端組件的位置。因此，如圖13所示的具有伺服標記1302的探針架構 示例1300也可被視為替換方案。取決于絕對傳感器的精度，這可變成以下圖14
中之一。圖14-1中的架構1400-1需要高精度，而圖14-2的架構1400-2需要來自 系統中絕對傳感器的較低精度。圖14中的伺服標記由參考標號1402-1和1402-2表示。本情形的伺服解調功能與以上解決方案2中列出的那些很相似。唯一的區別 是此處的伺服標記是擦除讀回，而在解決方案2中它們是永久的。因此，必須將用 于將探針尖端組件定位在期望位置的伺服軌道寫回去。這種實施方式中的伺服解調 可如下進行1) 按照以上解決方案2中的步驟來檢索伺服信息，且使用該信息讀取用戶 數據。2) 在讀取過程結束時，使用各個尖端范圍結束處的伺服標記再次檢索伺服 信息。結束處的伺服標記可能不是必要的，因此如果系統未丟失范圍結束處的伺服 信息，則本步驟也是不必要的。然而，相信該步驟使該系統更加穩健，從而從伺服 觀點看增加了系統的可靠性。3) 用戶數據和伺服信息在相對于讀取方向反向移動時與特定數據軌道對齊 地寫入。4) 在寫入過程結束時再次檢索伺服信息，頭組件移動半個軌道且被擦除的 伺服信息被寫在距原始數據軌道半個軌道處。5) 重復步驟4直到所有被擦除的伺服標記被寫回。寫入所有被擦除的伺服標記的遍數直接取決于絕對傳感器的精度。因此，絕 對傳感器越精確，則所需的遍數越少，從而導致越低的系統成本。解決方案4:對也利用絕對傳感器的具有永久和擦除讀回伺服標記兩者的探針 存儲的伺服解調對于使用永久和擦除讀回標記的探針存儲，期望軌道ID信息置于永久標記上。 因此，是否具有絕對傳感器僅影響軌道ID字段的長度。因此，在本小節中，考慮 包括絕對傳感器的情形。然而，在系統中不存在絕對傳感器的情形中，以上結合圖 2描述的軌道ID字段可用于代替絕對傳感器的功能。使用擦除讀回和永久標記的 可能性提供了對于將伺服扇區字段安排在擦除讀回和永久標記之間的許多選擇。在 一實施方式中，大多數伺服扇區字段可置于永久標記上，而在其它實施方式中，可 選擇使用更多伺服字段作為擦除讀回標記。該區別也影響伺服解調架構，且存在對 本小節之后描述的實施方式的更多伺服調節塊。然而，所有這些實施方式是上述解
決方案l、 2和3的組合。然而，為了示出上述解決方案與本節中提出的其它架構 之一的相似和區別，提供一個具體示例且以下描述與該具體示例相關聯的伺服解調 功能。在該示例中，假設探針架構1500如圖15所示。在該架構中，提出伺服字段 可寫入永久標記1502以及寫入擦除讀回標記1504。伺服字段不需要寫到從擦除讀 回標記讀取的各個探針尖端開始處，而伺服字段可每隔M個尖端寫入，其中M取 決于數據存儲系統中諸如熱膨脹的雜質量。除此之外，假設各個擦除讀回伺服扇區 跨越三個軌道，如圖15所示。如果關于擦除讀回標記系統需要更穩健，則可增加 擦除讀回伺服標記，如示出探針架構1600的圖16所示。對于該示例每個操作需要 每尖端三個軌道，但是如果出于任何原因這些擦除讀回標記被擦除，則圖6中會出 現更多的冗余以完成伺服操作、并重新寫入被擦除的伺服標記1602。然而，增加 的穩健性伴隨著伺服格式效率的損失。假設在系統不出現諸如熱膨脹的相對彼此改變尖端位置的畸變時從永久標記 獲得的伺服位置誤差信號將足夠的情況下進行伺服扇區字段的分布。然后，擦除讀 回標記的補丁將校正因諸如熱膨脹的畸變導致的偏差。對于該具體示例，提出了如圖17所示的字段1700可寫入永久標記。也提出 了附加PS位組可寫入圖17的永久標記。如果需要，可包括附加位組字段1702和 1704以更新絕對傳感器査找表。這在以下討論對應于這些具體伺服標記的伺服解 調算法時變得更加清楚。將要寫在擦除寫回標記上的伺服字段可根據圖18所示的 兩種選擇的任一個寫入。第一選擇(圖18-1所示的1800-1)與寫在永久標記上的 那些相似，因此使用用于永久標記的類似簡單PES提取功能。然而， 一旦被讀取和擦除，該模式需要4遍來將其完全寫回。第二選擇(圖 18-2所示的1800-2)僅需要兩遍來將其完全寫回到擦除讀回介質，然而，這需要 更多的電路(對相鄰軌道處的各個伺服頻率以及各個尖端的另外兩個帶通濾波器)。 兩者之一可根據給定探測系統的成本-性能權衡來選擇。這種實施方式中的伺服解調可如下進行1)調節AGC增益和采樣實例，并檢測到SAM和軌道ID字段。a) 絕對傳感器用于將探針尖端組件定位到期望位置。此時將絕對傳感器 值存儲到存儲器。b) 處理永久和擦除讀回標記兩者中的PLL/AGC字段以獲得對各個尖端 的AGC增益和采樣實例的估值。C)將與擦除讀回標記相關聯的各個尖端的采樣實例估值和與永久標記相 關聯的作比較。相對于永久標記估計熱膨脹量，且對每個采樣實例估值補償 熱膨脹效應。d) 對單獨估值取平均值以得到AGC增益和采樣實例的結果估值。e) 寫在永久和擦除讀回標記上的SAM被檢測到。f) 如果所有SAM字段被檢測到，則在永久標記中處理軌道ID字段，以 將探針尖端組件定位在期望軌道中央的土半個軌道范圍內。然后，進行處理 PS位組的下一步驟。g) 如果沒有檢測到所有SAM字段，則將該信息發送到控制器。然后， 停止伺服解調操作。2) 處理PS位組。a) PS1和PS2字段在永久標記位置被處理以獲得與永久伺服標記相關聯 的各個尖端/的P^"-'W和PMf"^ 。b) 如果PfiSf^'(f)(以及類似地P五Sf^的變化大于預定給定閾值， 則該信息被發送到控制器，且停止伺服解調操作。否則，該操作繼續。這兩 個數在各尖端上取平均值，得到對應于永久標記的一個P^5f^》和PESfH^ 對。任何適當方法可用于獲得各個尖端的置信級以幫助平均。c) 處理尸￡對久(￡)和尸￡《久(e)以獲得永久標記的一個尸五S永久&)數。d) 重復擦除讀回標記的以上項以得到一個i^S^^^(f)數，這次是對于擦 除讀回標記。e) 比較尸M永久(e)和尸fiS擦,(s)信號。如果差值大于閾值，則該信息被發送到控制器，并停止伺服解調操作。如果差值小于閾值，則兩個信號被平均以獲得表示系統的最終頭組 件位置的尸^Sfe)。3) 提取RRO信息。a) 假設所有必要和充分的RRO信息被預計算且僅寫入到永久標記。b) 對于對應于永久標記的各個激活尖端，基于是執行寫入操作還是讀取 操作來提取W-RRO或R-RRO信息。可使用與盤驅動器伺服解調架構中所實 現的類似的方法。c) 通過前述方式對各個尖端的RRO信息進行平均。d)將RRO信息結合到整個探針尖端組件的位置。4) 更新絕對傳感器査找表。a) 在RRO字段的結束處，伺服操作結束，且探針尖端開始處理寫在擦 除讀回標記處的用戶數據。在此期間，繼續處理寫在永久標記處的額外PS位 組。b) 將從各個PS位組獲得的i^Sf^s)和i^5f^(f)進行平均直到各個探針 尖端在其范圍內處理數據。c) 使用PES信號的最終平均來估計最終頭位置。d) 將RRO效應結合到該平均數中以得到精度增加的整體探針尖端組件 的位置。e) 將最終估值與從絕對傳感器查找表獲得的頭組件位置進行比較。如果這兩個數的差不在閾值內，則對絕對査找表值進行更新。 如果該差值在相對較大的邊界外，則將該信息發送到控制器并停止 操作。5) 將擦除讀回標記寫回到介質。a) 使用圖15中寫在各個尖端范圍結束處的擦除讀回標記提取 尸五S擦除RB(s)信號。b) 將所提取的/^S,HB(S)信號與用于更新絕對傳感器査找表的高精度位置估值進行比較。如果這兩個數的差不在閾值內，則將用戶數據和伺服字段寫回到介 質。這些伺服字段可能需要一遍以上的寫回。如果該差值在相對較大的邊界外，則將該信息發送到控制器并停止操作。這結束了該示例的伺服解調功能的明細說明。如以上結合圖18所述，若干擦除讀回存儲方案需要兩遍或多遍在每個讀取操 作之后重寫伺服模式。然而，數據速率要求和熱漂移限制了可用于在讀取操作之后 重寫伺服標記的頭移動遍數。因此，寫在介質表面上的伺服標記需要以在每次讀取操作之后僅通過頭的一遍寫入來重新寫入的方式來模式化并使用。如上所述，頭與介質晶圓之間的絕對傳感器可提供準確的反饋。然而，絕對 傳感器遭受直流(DC)漂移，因此作為唯一感測源并不可靠。此外，它們不捕捉 探針陣列中由于粘滑摩擦或不均勻熱膨脹而發生在頭之間的相對移動。
本發明各實施方式的一部分祖過使用足夠長度(兩次離散、準確的讀取可在 各個軌道的單個字段內進行)的軌道上伺服位組來減少頭移動遍數。然后，通過在 傳感器在定位位組上移動的過程中提供小的定位激勵，方向定位信號可在不使用軌 道外位組的情況下提取。然后，已知伺服位組和數據在軌道上，它們都可以通過傳 感器的單遍經過而被重新寫入。該方案假設已經將頭定位在目標軌道內。如果傳感 器漂移足夠小則可使用絕對傳感器反饋完成定位，或者可用寫入軌道內的識別信息 完成定位。以下結合圖19和20提供的描述涉及可用于結合絕對頭/介質傳感器提供伺服 定位反饋的伺服模式。該模式被構建成最小化由于重新寫入模式或數據的等待時間。圖19示出用于單個讀/寫頭的模式的總體方案1900。該模式被置于數據軌道的 起始處以在讀取或寫入數據之前校準絕對傳感器。然后，該模式可按需另外嵌入到 數據內。所嵌入的伺服標記由參考標號1902表示。圖20示出僅使用一條軌道2002 的跟蹤過程2000。挑戰在于能夠在僅使用偽軌道上信號時感測伺服信號的極性。 該解決方案通過在其經過伺服字段時向傳感器提供小的激勵來實現。即使位組A (204)和位組B (206)在軌道上，通過比較在各個字段中產生的相對值，方向誤 差信號可根據與常規分割位組算法相似的以下算法生成。PES =(位組B -位組A)/(位組B +位組A) 等式2當傳感器穿過中點處的中線時，PES值等于零。當傳感器朝負軌道方向穿過一點的 中線時，得到與偏移成比例的負PES值。最后，當傳感器朝正軌道方向穿過一點 的中線時，得到與偏移成比例的正PES值。使用選通讀回、連同用于粗略定位的絕對傳感器或在+/-半個軌道內的寫入軌 道內識別，可在不擦除其相鄰伺服位組集的情況下讀取各個伺服位組集。然后，初 始伺服位組集連同數據可單遍地重新寫入。如果假設探針讀回傳感器的SNR與磁性讀回在同一數量級上，則伺服位組的 長度可根據常規技術估計。激勵信號可以是在不激發高頻致動器模式的同時提供沿 位組的改進線性的平滑斜坡信號。通常，假設探針存儲信號不會與從磁記錄系統獲得的那些極為不同，探針存 儲的伺服解調塊的唯一額外成本來源于結合來自多個探針尖端的多個信號。然而， 假設在實現成本中加入較小差異，即使就性能和可靠性而言存在來自探針存儲的多 信令特性的益處。例如，將來自各個尖端的位置誤差信號進行平均可減小系統中隨 機誤差的影響，并且導致噪聲存在時系統性能的提高。另一方面，使用服務探測器
的質量或各個尖端的位置誤差信號的置信級來實現權重平均將提高系統可靠性。因 此，就伺服解調器的成本、性能和可靠性而言， 一個以上信號的出現是優點。成本、性能和可靠性的最大差異受到以下因素的影響除了期望用于探針數據存儲的擦除讀回鐵電介質之外，制造具有永久標記的介質的成本。除了設計用于擦除讀回標記的探針尖端矩陣之外，制造可從永久標記讀 取數據的另一探針尖端陣列的成本。 系統中絕對傳感器的精度。 從擦除讀回標記讀取或向其寫入的可靠性。 然而，對于給定應用無論選擇哪個系統，伺服解調架構可在以上介紹的、向整個系 統提供良好性能、成本和可靠性權衡的架構中選擇。總之，前面列出的盤驅動器與探針存儲架構之間的區別導致探針存儲的以下 新伺服解調替換方案在探針尖端范圍結束處的額外伺服字段(即雙向伺服字段)有助于提取 伺服信息以在與讀取相反方向移動時寫入擦除讀回數據或伺服標記。使掃描 沿直線而非旋轉地進行也有助于消除伺服扇區中的SIM，從而由于SAM與SIM之間不必存在區別，在減少解調功能的同時改進格式效率。在一些實施方式中，絕對傳感器的存在幫助減弱査尋功能或完全消除它。更具體地，需要更小的或不需要軌道ID字段(這幫助改進格式效率)以及需 要更少的或不需要用于檢測軌道ID字段的處理(這降低實現成本)。來自多個探針尖端的多個信號允許進行平均，這降低了系統中的噪聲效 應，使得整個設計更可靠。具有擦除讀回信號的選擇增加了對可靠性的需要。具體地，在這種實施 方式中，有必要在檢測到矛盾時停止伺服解調操作，以便于降低破壞寫入信 息的可能性，從而增加系統可靠性。應該理解，即使各個實施方式的許多特征和優點、以及各個實施方式的結構 和功能的細節已在以上描述中闡述，但是本公開僅為說明性的，且可在由所附權利 要求借以表達的術語的廣泛一般意義所指示的全部范圍，在本發明實施方式的原理 內對細節尤其是對各部分的結構和排列進行改變。例如，在不背離本發明各實施方 式的范圍和精神的情況下，特定元件可在保持基本相同功能的同時依賴于數據存儲 系統的特定應用進行改變。此外，雖然本文描述的較佳實施方式涉及數據存儲系統
中頭陣列的位置，但本領域技術人員應該理解，在不背離本發明各實施方式的范圍 和精神的情況下，本發明各實施方式的示教可用于使用頭定位的其它系統。
權利要求
1.一種數據存儲系統，包括數據存儲介質，被配置成存儲伺服標記和數據標記，所述數據存儲介質具有劃分成扇區的軌道；頭陣列，被配置成與所述數據存儲介質相互作用；以及解調電路，接收由所述頭陣列中至少一些頭獲得的伺服信號并計算結果伺服信號，所述結果伺服信號用于調節所述頭陣列在所述存儲介質上的位置。
2. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述伺服標記包括由所 述頭陣列中至少一些頭寫入所述數據存儲介質的永久伺服標記。
3. 如權利要求2所述的數據存儲系統，其特征在于，至少一部分所述扇區是包括所述永久伺服標記的專用伺服扇區。
4. 如權利要求2所述的數據存儲系統，其特征在于，至少一部分所述扇區是包括所述永久伺服標記和所述數據標記的嵌入伺服扇區。
5. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述數據標記是永久數 據標記。
6. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述數據標記是擦除讀 回數據標記。
7. 如權利要求6所述的數據存儲系統，其特征在于，至少一些所述擦除讀回 數據標記被寫入第一伺服標記集與第二伺服標記集之間，所述第二伺服標記集是所 述第一伺服標記集的鏡像。
8. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述頭陣列包括絕對傳 感器。
9. 如權利要求8所述的數據存儲系統，其特征在于，所述伺服標記包括永久 伺服標記而所述數據標記包括永久數據標記，其中至少一部分所述扇區是包括所述 永久伺服標記和所述永久數據標記的嵌入伺服扇區。
10. 如權利要求9所述的數據存儲系統，其特征在于，所述永久伺服標記跨越 由所述多個頭的各個頭跨越的軌道的子集。
11. 如權利要求10所述的數據存儲系統，其特征在于，由所述永久伺服標記 所跨越的各個頭跨越的軌道子集中的軌道數是所述絕對傳感器的精度級的函數。
12. 如權利要求8所述的數據存儲系統，其特征在于，所述伺服標記包括擦除讀回伺服標記而所述數據標記包括擦除讀回數據標記，其中至少一部分所述扇區是 包括所述擦除讀回伺服標記和所述擦除讀回數據標記的嵌入伺服扇區。
13. 如權利要求12所述的數據存儲系統，其特征在于，至少一部分所述擦除 讀回數據標記被寫入到第一伺服標記集與第二伺服標記集之間，所述第二伺服標記 集是所述第一伺服標記集的鏡像。
14. 如權利要求13所述的數據存儲系統，其特征在于，所述第一伺服標記集 和所述第二伺服標記集跨越由所述多個頭的各個頭所跨越的軌道的子集。
15. 如權利要求IO所述的數據存儲系統，其特征在于，所述第一伺服標記集 和所述第二伺服標記集合跨越的由各個頭所跨越的軌道的子集中的軌道數是所述 絕對傳感器的精度級的函數。
16. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述第一伺服標記集包 括永久伺服標記而所述第二伺服標記集包括擦除讀回伺服標記。
17. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述解調電路包括用于 扇區尋址標記和GRAY編碼軌道識別的擇多解碼器。
18. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述解調電路包括用于 提取單個重復用盡值的擇多解碼器。
19. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述解調電路包括用于 提取結果位置誤差信號的加權平均模塊。
20. 如權利要求1所述的數據存儲系統，其特征在于，所述伺服標記與所述數 據標記一起單遍寫回。
全文摘要
提供一種數據存儲系統，其中多個讀回信號被解析。該數據存儲系統包括配置成存儲伺服標記和數據標記的數據存儲介質。該數據存儲介質具有劃分成扇區的軌道。頭陣列被配置成與該數據存儲介質相互作用。解調電路接收由頭陣列的至少一些頭獲得的伺服信號并計算結果伺服信號，該結果伺服信號用于調節頭陣列在存儲介質上的位置。
文檔編號G11B9/00GK101149942SQ200710126438
公開日2008年3月26日 申請日期2007年6月8日 優先權日2006年6月9日
發明者D·W·卡倫斯, E·M·柯塔斯, M·D·貝德林頓, M·F·厄頓, 楊學士 申請人:希捷科技有限公司