DE69937366T2 - Gerät zur entwicklung eines dynamischen servosignals aus daten in einem magnetischen plattenlaufwerk und verfahren - Google Patents

Gerät zur entwicklung eines dynamischen servosignals aus daten in einem magnetischen plattenlaufwerk und verfahren Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf den Einsatz von Information über Fehler zur Verbesserung extrahierter Daten, die von gespeicherten Daten abgetastet wurden, und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Einsatz von Information über das Ausmaß der Fehler, wobei ein Wandler zum Abtasten der gespeicherten Daten dient, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf vorherbestimmte Speicherorte aufweisen. Der Wandler erzeugt ein Signal, das mindestens eine Einschränkung sowie alle Fehler aufweist, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Ein Eingabegerät, welches in der bevorzugten Ausführungsform ein Detektor ist, spricht auf das Signal vom Sensor an, um ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält, und extrahiert ein Datensignal. Ein Ausgabegerät spricht auf das Steuersignal an, um eine Steuerfunktion durchzuführen, mit der das extrahierte Datensignal wirkungsvoll als Funktion des Ausmaßes der Fehler in den abgetasteten Daten verbessert wird. Zusätzlich könnte der Wandler mindestens zwei Sensoren aufweisen, oder es können zwei Wandler verwendet werden, um ein erstes Signal und ein zweites Signal zu erzeugen, welches an das Eingabegerät angelegt wird, um ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal zu extrahieren, wobei das Ausgabegerät auf das Steuersignal und auf das erste und das zweite Datensignal anspricht, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten.
  • Die Vorrichtung bewirkt diese Steuerfunktion durch: (i) den Einsatz des Steuersignals zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals, welches in der bevorzugten Ausführungsform die Form eines weitgehend kontinuierlichen Servosignals aufweist, um eine Position des oder der Wandler anzupassen, um die Ausrichtung des ersten Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern, welches in der bevorzugten Ausführungsform eine Spur ist; (ii) Ableiten eines Datensignals aus Datensignalen, die aus Signalen extrahiert wurden, die von zwei oder mehr Wandlern oder Sensoren abgetastet wurden, welches Datensignal die geringste Anzahl von Fehlern aufweist; oder (iii) eine Kombination aus Erzeugung eines dynamischen Servosignals und Ableiten eines Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt das Eingabegerät oder der Detektor ein Positionsfehlersignal aus dem vom Wandler empfangenen Signal, und dieses Positionsfehlersignal wird nun als Servosignal zum Anpassen der Wandlerposition benutzt, um die Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf das Feld des Lesens oder Wiederherstellens von Daten auf Massenpeichergeräten, bzw. des Schreiben von Daten auf dieselben, wie zum Beispiel Magnetplatten.
  • Ferner werden in der bevorzugten Ausführungsform die extrahierten Daten, die gelesen oder wiederhergestellt wurden, durch die Vorrichtung und das Verfahren verbessert, indem aus zwei oder mehr Datensignalen das Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abgeleitet wird, oder indem die Ableitung aus einer Kombination derselben erfolgt. Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Prinzip, dass bei mindestens einer zu den Daten hinzugefügten Einschränkung dies in Abwesenheit von Geräuschen oder anderer abträglicher Faktoren eine Vorkenntnis des erwarteten Datensignals darstellt. Eine derartige Kenntnis kann ausgenutzt werden, indem zum Beispiel eine Berechnung oder ein Vergleich zwischen dem die mindestens eine Einschränkung beinhaltenden erwarteten Datensignal und dem die mindestens eine Einschränkung beinhaltenden beobachteten Datensignal vorgenommen wird, um ein Steuersignal zu entwickeln, welches das Ausmaß der Fehler darstellt, die in das aus den vorherbestimmten Speicherorten durch den oder die Wandler oder Sensoren abgetastete Signal eingeführt wurden. Das so entwickelte Steuersignal kann dazu verwendet werden, ein dynamisches Servosignal in Form eines weitgehend kontinuierlichen Positionsfehlersignals zu entwickeln, welches dazu verwendet wird, die Kopf-/Spur-Ausrichtung mit Hilfe einer konventionellen Vorrichtung und eines konventionellen Verfahrens zu verbessern.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch Lesen und Berechnen des Positionsfehlersignals auf einer weitgehend kontinuierlichen Basis eine wirkungsvolle Servo-Abtastrate erzielt, die sehr viel höher als die Abtastraten der Vorrichtung und des Verfahrens nach dem Stand der Technik ist.
  • Im Schreibmodus, unter Einsatz eines Magnetkopfes, werden die aufgezeichneten Daten gelesen, und das Servosystem wird bis zu dem Augenblick, in dem der Kopf zu schreiben beginnt, zum Anpassen der Kopfposition verwendet, wodurch die Qualität der geschriebenen Daten auf einer Spur verbessert wird.
  • In einer wiederum weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform könnte der Magnetkopf oder der Wandler mehr als einen Lese-Sensor enthalten. Unter Einsatz der Lehre der vorliegenden Erfindung könnte das das Ausmaß der Fehler darstellende Signal dazu benutzt werden, ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern aus mehr als einem Datensignal abzuleiten.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform könnten das Ableiten des Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern in Kombination mit dem Anpassen der Kopfposition zur Verbesserung der Ausrichtung mit den vorherbestimmten Speicherorten in Reaktion auf ein das Ausmaß von Information über Fehler darstellende Steuersignal zur Verbesserung des extrahierten Datensignals verwendet werden.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • In der Technik ist gut bekannt, dass Magnetplatten dadurch funktionieren, dass sie eine magnetisierbare Oberfläche an individualisierten Speicherorten oder an vorherbestimmten Speicherorten bereitstellen. Ein oder mehrere Lese-/Schreibköpfe wirken mit den vorherbestimmten Speicherorten zusammen bzw. auf sie ein, um den Datenspeicher an den vorherbestimmten Speicherorten abzutasten. Die magnetisierte Fläche wird mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht und präsentiert somit den Lese-/Schreibköpfen oder Wandlern jeden vorherbestimmten Speicherort auf der Oberfläche. Der Einsatz und Betrieb von Wandlern zum Aufzeichnen und Wiederherstellen von Daten aus vorherbestimmten Speicherorten auf Massenspeichergeräten, wie zum Beispiel einem drehenden Magnetplattenspeichersystem, einem optischen Speicher, einem Magnetband und dergleichen, ist in der Technik gut bekannt.
  • In der Technik ist ferner bekannt, an vorherbestimmten Speicherorten Daten oder Information auf drehenden Flächen, wie zum Beispiel Magnetplatten und optischen Platten aufzuzeichnen und zu speichern. Der hier benutzte Ausdruck „vorherbestimmte Speicherorte" bedeutet den individualisierten Bereich auf einer Fläche, wie zum Beispiel einem vorherbestimmten oder adressierbaren Ort auf einem behandelten Oberflächenbereich in einem drehenden Speichergerät, der Daten oder Information enthält oder speichert.
  • In einem drehenden Speichergerät, welches magnetische Medien als magnetische Aufzeichnungsflächen nutzt, werden die Daten oder die Information als eine Reihe von Magnetfeldübergängen auf der magnetischen Aufzeichnungsfläche gespeichert. Der Ausdruck „vorherbestimmte Speicherorte" beinhaltet eine derartige Reihe von magnetischen Übergängen. Die vorherbestimmten Speicherorte sind allgemein in Spuren auf magnetischen Medien aufgezeichnet oder gespeichert.
  • Die Daten werden mit einem Wandler, der mit den Aufzeichnungsmedien so zusammenwirkt, wie ein Schreibwandler mit den magnetischen Medien zusammenwirkte, als die Daten oder die Information aufgezeichnet oder gespeichert wurde, aus den vorherbestimmten Speicherorten auf den magnetischen Medien gelesen. Beim Lesen oder Abtasten früher geschriebener Daten auf einem diskreten Speicherort muss der Wandler, der als Lese-Sensor fungiert, über den Spuren der Aufzeichnungsfläche, auf der der Schreibwandler die Daten geschrieben oder gespeichert hat, positioniert oder auf diese ausgerichtet werden. Typisch ist die einer Spur von aufgezeichneten oder gespeicherten Daten zugewiesene Breite breiter als die Breite der tatsächlich aufgezeichneten vorherbestimmten Speicherorte. Ferner ist die Breite des zum Lesen oder Abtasten der gespeicherten Daten benutzten Sensors eine Breite, die kleiner als die Breite der Spur und des diskreten Speicherorts ist.
  • Bei Magnetplatten werden die Daten im allgemeinen auf allgemein kreisförmigen Spuren, jeweils auf der Oberfläche der Platte, angeordnet und so ausgerichtet, dass der Mittelpunkt koaxial zur physikalischen Platte ausgerichtet ist. Die Lese-/Schreibköpfe, manchmal als Lese-/Schreib-Wandler bezeichnet, sind derart an einer Kopf-/Armeinheit angeordnet, dass sie unter Steuerung eines Platten Servo-Controllers zu einer ausgewählten Spur bewegt werden können.
  • Die drehenden Speichersysteme nach dem Stand der Technik speichern soviel Daten wie möglich auf der Magnetplatte. Dies setzt wiederum voraus, dass die individuellen Orte oder vorherbestimmten Speicherorte für Daten oder Information so klein wie möglich sind. Ferner setzt es voraus, dass die Spuren auf den magnetischen Medien so dicht wie möglich nebeneinander liegen.
  • Der Sensor oder Wandler zum Abtasten oder Lesen der gespeicherten Daten von vorherbestimmten Speicherorten auf magnetischen Medien muss so positioniert werden, dass er während des Abtast- oder Leseprozesses auf die Spur ausgerichtet ist. Die Sensoren oder Wandler sind betrieblich an Armeinheiten angeschlossen, die in drehenden Magnetplatten Speichersystemen manchmal Kopf-/Armeinheiten genannt werden, und die verstellt werden können, damit der Sensor oder Wandler innerhalb der Breite der vorherbestimmten Speicherorte, die die gespeicherten oder geschriebenen Daten enthalten, positioniert werden kann. Wenn der Wandler innerhalb der Breite des diskreten Speicherorts positioniert wird, ist der Wandler exakt auf die vorherbestimmten Speicherorte ausgerichtet und tastet die gespeicherten Daten ab oder liest sie, um anhand des Sensors ein Signal mit optimalem Rauschabstand und wenig Datenfehlern zu erzeugen.
  • Aus der Technik ist bekannt, dass es mit zunehmender Spurdichte immer schwieriger wird, die Lese-/Schreibköpfe präzise auf die Spuren auszurichten. Derartige Fehlausrichtungen oder Ausrichtungsveränderungen können beim Lesen und Schreiben von Daten aufgrund von Veränderungen in den Betriebsverhältnissen auftreten. Die Lese-/Schreibköpfe oder Sensoren können von der präzisen Ausrichtung auf die Spuren aus einem der folgenden Gründe abweichen: (i) horizontale Verschiebung aus der tatsächlichen Spur, (ii) winklige Ausrichtung oder Schräglaufen relativ zur tatsächlichen Spur oder (iii) vertikale Verschiebung aus der tatsächlichen Spur, weil sich die Lese-/Schreibköpfe oder der Sensor von der Platte abheben. Infolge einer der oben genannten Veränderungen in den Betriebsverhältnissen sind die Lese-/Schreibköpfe oder die Sensoren nicht präzise auf die Spur ausgerichtet, wobei sich diese Fehlausrichtungen oder Veränderungen in der Ausrichtung im Laufe der Zeit ändern.
  • Diese Fehlausrichtung führt dazu, dass sich die Umwandlungsoperation des Lese-/Schreibkopfes oder der Sensoren beim Lesen oder Wiederherstellen von Daten aus den vorherbestimmten Speicherorten verschlechtert. Zusätzlich enthalten die abgetasteten Daten Fehler oder die vom Sensor abgetasteten Daten sind verzerrt, was zu Fehlern in dem die Daten oder die Information darstellenden elektrischen Signal führt.
  • Die Wandler wurden typisch über den drehenden magnetischen Medien positioniert. Anfänglich wurden Schrittmotoren als Aktuatoren verwendet, um die Sensoren zu einer bestimmten Position zu bewegen, und die Sensoren verblieben in dieser Position währen des Lesens und Schreibens von Daten. Dies wird in dieser Schrift als „Schrittmotorverfahren" bezeichnet.
  • Im US-Patent 4816938 ist ein Plattenlaufwerksystem offenbart, welches einen Prozess zur Bestimmung des Mittelpunkts der Datenplattenspuren benutzt. In diesem Patent wird ein Wandlerkopf auf einer Seite der Spur positioniert. Der Wandlerkopf liest wiederholt die Spur und wird in Mikroschritten über die Spur geführt. Die Anzahl der Mikroschritte, die an der Position auf jeder Seite des Mittelpunkts der Spur vorgenommen werden, an der eine bestimmte Anzahl von Fehlerkorrekturen eintritt, sind die sogenannten Grenzen dieser Spur. Der Mittelpunkt der Spur wird daraufhin als halber Weg zwischen den Grenzen berechnet. Durch Einsatz der Mikroschritt-Versätze als Mittelpunkte von zwei Spuren kann ein Korrekturfaktor berechnet werden, um die Wärmeausdehnung der Platte auszugleichen.
  • Ein weiteres aus der Technik bekanntes Verfahren zum Steuern der Wandlerkopf-/Spurausrichtung ist der Einsatz eines geschlossenen Servosystems mit einer dedizierten Servooberfläche (Servo Surface). Bei diesem Verfahren werden kontinuierliche Folgen spezieller Positioniersignale auf der Servooberfläche in jeder Spur auf der Servooberfläche aufgezeichnet. Abweichungssignale wurden mit Hilfe der vorher aufgezeichneten Folgen entwickelt und solche Abweichungssignale wurden in einer Rückkopplungstechnik eingesetzt, um die Position aller anderen Lese-/Schreibwandlerköpfe anzupassen. Dies wird in dieser Schrift als „Servo Surface Verfahren" bezeichnet.
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren beinhaltet die Aufzeichnung von „Servo Bursts" um jede Spur herum, um die Ausrichtung des Datenkopfes auf die Datenspur zu verbessern. Ein „Servo Burst" ist ein kurzes spezielles Positionssignal, das heißt, es entspricht der Länge einiger weniger Bits, die vorher in jeder Spur aufgezeichnet wurden, und die in einem Servosystem zur Einhaltung der Kopf-/Spurausrichtung zum Einsatz kommen.
  • Das vorher aufgezeichnete „Servo Burst" Muster wird zur Zeit zur Erzeugung eines Signals eingesetzt, das die Größe der Fehlausrichtung zwischen dem Datenkopf und der Spur sowie die Richtung anzeigt, in der der Kopf aus der Spurmitte heraus verschoben wurde. In speziellen Fällen erfolgt eine Aufzeichnung eines „Servo Burst" in jedem Sektor der Platte. Das so erzeugte Signal dient zur präziseren Feststellung der Spurposition im Sinne von vordefinierten Aktuatorpositionen und bewirkt die Ausrichtung des Kopfes auf die Spur.
  • Die aufgezeichneten „Servo Bursts" dienen zur Bereitstellung eines offenen Servosystems, um einen Kopf genauer und schneller mit Bezug auf eine Spur zu positionieren, bevor die Daten auf der Spur gelesen bzw. auf sie geschrieben werden, und um die Kopfposition während des Lese- und Schreibprozesses der Daten anzupassen oder zu korrigieren. Dies wird in dieser Schrift mit "Servo Burst Verfahren" bezeichnet.
  • Das US Patent 5233487 offenbart ein drehendes Speichersystem, das an der Position des Datendetektors oder Lesekopfes mit Bezug auf die geschriebenen Daten thermische und mechanische Fehler ausgleicht. Der Ausgleich wird dadurch erzielt, dass die Fehlerrate der geschriebenen Daten als Funktion des Leseversatzes des Detektors gemessen wird, da die Fehlerraten mit zunehmendem abgetasteten Rauschabstand immer größer werden. Wenn durch den Kopfversatz die Ausrichtung auf die Spur nicht mehr stimmt, erhöht sich der abgetastete Rauschabstand. Wenn das Datenspeichersystem das erste Mal aktiviert wird, zählt der Detektor die Anzahl der detektierten Fehler, indem er geschriebene Daten für verschiedene Leseversätze liest. Wenn die Anzahl der Fehler eine Zielrate erreicht, wird der der Zielrate entsprechende Leseversatz gespeichert. Das Verfahren wird auf jeder Seite der Datenspur durchgeführt. Während des Betriebs des Speichersystems treten thermische und mechanische Betriebsfehler im System auf, und für diese Betriebsbedingungen werden ähnliche Fehlerratendaten und Versatzdaten entwickelt. Die so entwickelten Fehler- und Zielfehlerraten werden dazu benutzt den Detektor mit Bezug auf die Wandlerposition zwischen den neuen Versätzen auf jeder Seite der Spuren erneut zu zentrieren.
  • Der Einsatz eines Dual-Stripe Magneto-Widerstandskopfes in einem konventionellen Servosystem wurde in einem Artikel offenbart, der betitelt ist mit: "Estimation of Track Misregistration by V Using Dual-Stripe Magnetoresistive Heads" von Lian Na Zhi Gang Wang, Desmond J. Mapps, P. Robinson, Warwick W. Clegg, D. T. Wilton and Yoshihisa Nakamura, erschienen auf Seite 2348 bis 2355 von IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Heft 34, Nr. 4, Juli 1988 („Wang et al reference” genannt). Die „Wang et al Reference" verwendet das Prinzip, dass wenn ein Dual-Stripe, nicht abgeschirmtes magnetoresistives Element („MR") dem gleichen Streufeld ab einem Medienübergang ausgesetzt ist, ein MR Element eine Zunahme im Widerstand und das andere MR Element eine Abnahme im Widerstand aufweist. Die Differenz zwischen den ,Output Envelopes' der MR Elemente wurde von einer Spitzenwert Detektionsschaltung demoduliert und die Summe der Signale der beiden Elemente wurde als Positionsfehlersignal betrachtet. Das Positionsfehlersignal wurde in Verbindung mit einem konventionellen Servosystem eingesetzt, und die geschätzte Schräglauf-Störung wurde dazu benutzt, den viel gebrauchten „Sector Servo" (Sektor Servosystem) zu ergänzen. Dieses System benutzte keine Einschränkung innerhalb der Daten oder des darin enthaltenen Fehlerausmaßes.
  • US-Patent 4404676 offenbart ein Verfahren, bei dem ein datenabhängiges Codewort, bestehend aus redundanten Bits, zum Einsatz kommt, welches eine Grenze einer Mehrbitzelle markiert. Das datenabhängige Codewort enthält den Code für die „Abbildungsbeziehung” auf einem Datenblock innerhalb der Zelle. Die Ausführungsformen, die das datenabhängige Codewort benutzen, stellen verschiedene Synchronisierungstypen bereit. Die Decodierer stellen Block- und Bit-Synchronisierung für entweder ein bitserielles oder ein byteserielles Datensignal bereit. US-Patent 4404676 offenbart ferner, dass die bevorzugte Ausführungsform in einem Aufzeichnungs-/Abspielsystem zur Speicherung auf einem Speichermedium und anschließendem Ableiten der gespeicherten Information aus dem Speichermedium zum Einsatz kommt. In dem in US-Patent 4404676 offenbarten System werden Codier- und Decodiermittel eingesetzt, von denen jedes ein datenabhängiges grenzenmarkierendes Codewort benutzt, das eine vorherbestimmte Abbildungsbeziehung auf einem Datenblock einer Zelle enthält und ansonsten nicht unterscheidbar ist von willkürlich ausgewählten Gruppen von Datenbits. Das Ziel von US-Patent 4404676 besteht darin, Synchronisierungsprobleme zu lösen, und nicht zum Anpassen der Kopf- oder Wandlerposition oder zum Ableiten eines Datensignals mit der geringsten Menge von Fehlern aus zwei oder mehr die abgetasteten Daten darstellenden Datensignalen.
  • Wie in der Technik gut bekannt, dient ein Servosystem in drehenden Speichersystemen zum Steuern des Positionieren des Sensors relativ zu den Spuren vorherbestimmter, die gespeicherten Daten enthaltenden Speicherorte. Zu Servosystemen, die in der Technik gut bekannt sind, gehören Sektor-Servosysteme, dedizierte Servosysteme oder andere gut bekannte Servosysteme. Die Funktion des Servosystems besteht darin, bestimmte abgetastete Signale mit einem vorherbestimmten Muster von Signalen zu vergleichen und die Ergebnisse dieses Vergleichs dazu zu verwenden, die Position des Sensors oder Wandlers mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte zu wechseln, um die genaueste Lesung der gespeicherten Daten aus den vorherbestimmten Speicherorten zu erzeugen.
  • Die bekannten Systeme zum Abtasten und Bereitstellen von effizienten und schnellen Anpassungen des Abtastkopfes nach dem Stand der Technik weisen viele Nachteile auf.
  • Im Schrittmotorverfahren werden keine Rückkopplungssignale zum Anpassen der Kopfposition benutzt.
  • In dem in US Patent 4816938 offenbarten System und Verfahren muss das Lesen der Daten oder Scheiben der neuen Daten in einem offenen System erfolgen, zum Beispiel werden während des Lesens und Schreibens der Daten keine Servoschleifen benutzt. Fehlerkorrekturcodes werden nur benutzt, um das Auswählen der Wandlerkopfposition zu unterstützen, bevor die Daten gelesen oder geschrieben werden.
  • Mit Bezug auf das oben beschriebene Servo Surface Verfahren gibt es auch hier, obwohl dieses Verfahren das Ziel des Ausrichten des Lese-/Schreibkopfes auf die Datenspur erreicht, folgende Nachteile. Erstens benutzt dieses Verfahren beträchtlichen Platz auf der Platte für die Servo-Folgen, welches den Bereich der Platte verringert, der sonst für Daten benutzt werden könnte. Zweiten führt das Servo Surface Verfahen zur Fehlausrichtung zwischen dem Servokopf und dem Datenkopf und ist unpraktisch für den Einsatz auf Magnetplattenlaufwerken mit höheren Aufzeichnungsdichten. Während das Servo Surface Verfahren in Verbindung mit US-Patent 5233487 eine Korrektur für Veränderungen in der Beziehung zwischen dem Servooberflächenkopf und dem Datenkopf bereitstellt, die auf Wärmeausdehnung und andere Faktoren zurückzuführen sind, ist die Servoinformation während das Lesens und Schreibens von Daten auf die Servooberfläche beschränkt.
  • Das oben beschriebene Servo Burst Verfahren ist ein intermittierendes Servosystem, das eine offene Schleife zwischen Servo Bursts, und eine geschlossene Schleife nach dem Abtasten des aufgezeichneten Servo Burst verwendet, um Servosignale zum Anpassen der Kopfposition relativ zur Datenspur zu erzeugen. Das Servo Burst Verfahen ist in der Industrie allgemein als „Open Loop" Technologie bekannt und ist heutzutage der Standard der Industrie für Magnetspeichersysteme. Dieses Verfahren, selbst in Verbindung mit dem US-Patent 5233487 und der „Wang et al Reference", hat mindestens folgende Nachteile.
  • Erstens, wenn gewünscht wird, die Abtastgenauigkeit zu verbessern, ist zusätzlicher Platz auf der Platte für die Servo Bursts erforderlich. Zweitens muss die Genauigkeit dieses Verfahrens signifikant verbessert werden, um in den neuesten Speichersystemen mit hoher Aufzeichnungsdichte eingesetzt werden zu können.
  • Das in US-Patent 5233487 offenbarte Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass das Abtasten von Signalen außerhalb der Schreibbreite als Schräglauflesen betrachtet wird, und wenn eine genügende Menge von Lesebreiten außerhalb der Schreibbreite liegt, wird dies als Eintreten eines Fehlers beim Lesen der Daten betrachtet. Ein ECC Detektions-/Korrekturmittel tastet den Fehler in Blöcken von Daten ab, und ein Zähler zählt die Anzahl der Fehler. Wenn die Fehler eine vorherbestimmte Fehlerrate erreichen, wird die Datendetektorposition angepasst, um die Lese-Performance des Detektors zu optimieren. Als solches findet das Anpassen des Lesekopfes relativ zur Datenspur erst dann statt, nachdem die Anzahl der gezählten Fehler eine vorherbestimmte Anzahl von Fehlern überschreitet und nicht gleichzeitig mit Datenleseoperationen eintritt. Ein ähnliches auf digitale Videobandsysteme angewendetes Verfahren ist in der deutschen Patentschrift DE 19712568 beschrieben.
  • Der Einsatz eines Dual Stripe MR Kopfes, wie in der Wang et al Reference offenbart, basiert auf dem Prinzip, dass sich die Wellenform des Signals nur mit Bezug auf die Amplitude ändert, wenn der Kopf die Spur verlässt, und nicht davon abhängt, dass das Datensignal irgendwelche Einschränkungen aufweist.
  • Das in US-Patent 4404676 offenbarte System und Verfahren weist mehrere Begrenzungen auf, wenn es auf Magnetdatenspeichersysteme angewendet wird. Während der Reproduktion der Daten in einem solchen System ist es notwendig, eine Mehrzahl von individuell identifizierbaren Taktsignalen zu erzeugen, und jedes Taktsignal weist wiederkehrende Taktimpulse auf, wobei die Taktimpulse jedes Taktsignals sich von jedem zweiten Taktimpuls mit Bezug auf den Zeitpunkt ihres Eintreten unterscheiden. Die Taktimpulse werden zum Abtasten eines Datensignals und zum Ableiten einer Mehrzahl von Abtastbits benötigt, die zusammengestellt und geprüft werden. Das System beinhaltet Mittel zum Erzeugen eines kandidat-gültigen Signals für jede Kandidatenzelle, die durch diese Prüfung als gültige Zelle bestimmt wird. Während des Prüfens der Kandidatenzellen bestimmt die Prüfung, ob der Codewort-Abschnitt der Kandidatenzelle die vorbestimmte Abbildungsbeziehung auf seinem Blocklängen-Abschnitt trägt, wie es charakteristisch für eine gültige Zelle ist. Da dieses System auf einem bitseriellen Datensignal oder einem byteseriellen Datensignalverfahren basiert, ist das System nicht dafür ausgelegt – und ist unfähig – ein Positionsfehlersignal zu erzeugen, oder ein Signal aus mehreren Eingangssignalen abzuleiten.
  • Seit mehreren Jahren ist die neueste Performance Benchmark für magnetische Festplattenlaufwerke die Zunahme in der Aufzeichnungsdichte. Aufzeichnungsdichte wird definiert als die Anzahl der Bits pro Quadratzoll, die auf einer magnetischen Plattenoberfläche gespeichert und erfolgreich wieder abgerufen werden können. Die Aufzeichnungsdichte wird mathematisch durch "BPI" (Bits per Inch), multipliziert mit "TPI" (Tracks per Inch) (BPI × TPI), bestimmt. Mit zunehmender Aufzeichnungsdichte müssen aufgrund der Begrenzungen der oben beschriebenen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik verbesserte Kopfpositioniervorrichtungen, Verfahren und Systeme erstellt werden.
  • Die Aufzeichnungsdichte für magnetische Festplattenlaufwerke nimmt laufend zu, 60% ist die aktuelle jährliche Gesamtwachstumsrate, und es ist zu erwarten, dass sich dies über mindestens die nächsten mehreren Jahre fortsetzen wird. Zum Beispiel war 1995 die Aufzeichnungsdichte für magnetische Festplattenlaufwerke 1 Gigabit pro Quadratzoll („Gb/sq. in."), und 1998 war dies auf 4,1 Gb/sq. in. gestiegen.
  • Außerdem sind die Erwartungen vernünftig, dass an einem bestimmten Aufzeichnungsdichte Punkt, der zur Zeit auf ca. 40 Gb/sq. in. geschätzt wird, das Problem der thermischen Verschlechterrung der gespeicherten Daten auf den magnetischen Medien angesprochen werden muss. Es wird die vernünftige Schlußfolgerung gezogen, dass andere Speichermedien, wie zum Beispiel chemische und molekulare Medien, zur Speicherung von Daten an vorherbestimmten Speicherorten entwickelt werden könnten.
  • Erhöhungen im TPI werden sich wahrscheinlich nach der Fähigkeit des Lesekopfes oder des Lesewandlers richten, sowohl die Daten nachzuführen als auch mechanisch auf nicht-wiederholbare Spindelmotorprobleme und andere Spur-Fehlregistrierprobleme zu reagieren.
  • 1998 war das BPI typisch 256000 und das TPI war 16000, die eine Aufzeichnungsdichte von ungefähr 4,1 Gb/sq. in. darstellen. Für das Jahr 2000 ist die Prognose der Aufzeichnungsdichte 10 Gb/sq. in., was einem BPI von 334000 und einem TPI von 30000 entspricht.
  • Es ist vernünftig die Schlußfolgerung zu ziehen, dass die Spurdichte 86000 TPI überschreiten könnte, und wenn dieser Fall eintritt, müsste der Lesekopf oder Lesewandler einer geschriebenen Spurbreite von 10 Mikroinch folgen; dies alles erfordert fortgeschrittene Servosysteme und Datenspur-Nachführungstechnologien, in denen die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen.
  • Die US-A 5724205 und JP-A 61104358 offenbaren ein Datenerfassungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein Datenerfassungssystem nach den Ansprüchen 1 oder 9.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung zur Erzeugung des Steuersignals dazu verwendet werden kann, eine im wesentlichen kontinuierliche Rückkopplung von Signalen, die Information über das Ausmaß von Fehlern in nahezu Echtzeit enthalten, zu erzeugen und 1 diese Signale an einen Aktuator zum Positionieren der Lese-/Schreibköpfe anzulegen, um, wie oben beschrieben, die Kopf-/Spurausrichtung in Kombination mit dem Servo Burst Verfahren aufrechtzuerhalten, so dass die Positionsfehlersignale der Vorrichtung während der Intervalle zwischen den Servo Bursts eingesetzt werden und so dass das Servo Burst Signal zum Zeitpunkt des Abtastens eines aufgezeichneten Servo Burst dazu verwendet wird, Servosignale zu erzeugen, mit denen die Kopfposition relativ zur Datenspur angepasst wird.
  • Ein wiederum weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung zur Erzeugung des die Information über das Ausmaß der Fehler enthaltende Steuersignals, welches dazu verwendet werden kann, ein dynamisches Servosignal in Form eines weitgehend kontinuierlichen Positionsfehlersignals mit einer weitgehend höheren Abtastrate als der der Servosignale zu erzeugen, mit dem Servo Burst Verfahren gemäß der obigen Beschreibung erzeugt werden kann.
  • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die vorbeschriebenen und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wenn diese im Zusammenhang mit den Darstellungen und beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wozu folgende Figuren gehören:
  • 1 ist eine bildliche Darstellung einer behandelten Oberfläche eines Speichermediums mit vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten, welches ein teilweises Blockdiagramm eines Wandlers, eines Eingabegeräts, eines Geräst zur Erzeugung eines Steuersignals und einer ein Anpasselement enthaltenden Vorrichtung zum Einsatz von Information über das Ausmaß der von einem Wandler abgetasteten Fehler an den vorherbestimmten Speicherorten umfasst;
  • 2A ist ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem oder mehreren Wandlern einschließlich eines Lesewandlers, einem Eingabegerät und einem Ausgabegerät zur Erzeugung von Steuersignalen und zur Extrahierung von Datensignalen zusammenwirkt, um die extrahierten Daten unter Einsatz der Lehren der vorliegenden Erfindung zu verbessern;
  • 2B ist ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem Lesewandler, einem Detektor, einem Anpasselement und einem Steuergerät zusammenwirkt, um die Position eines Wandlers mit einem Aktuator in Reaktion auf ein dynamisches, als Positionsfehlersignal benutztes Servosignal anzupassen, wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen;
  • 2C ist ein Blockdiagramm eines Aufzeichnungsmediums, welches mit einem zwei oder mehr Sensoren aufweisenden Lesewandler, einem Eingabegerät, einem Gerät zur Ableitung, das heißt Auswahl, eines Datensignals zur Verbesserung extrahierter Datensignale, einem Anpasselement und Aktuator zum Anpassen der Position eines Wandlers zusammenwirkt, um die Ausrichtung auf einen vorherbestimmten Speicherort zu verbessern, oder um die Betriebsdaten des Wandlers in Reaktion auf ein dynamisches Servosignal elektrisch zu verschieben, wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen;
  • 3A ist eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend die Breite einer Spur auf der Oberfläche, die Breite einer Spur mit gespeicherten Daten und die Breite eines Wandlers mit einem Schreibwandler und zwei magnetoresistiven Elementen zum Lesen, um die gespeicherten Daten innerhalb der durch die Spur definierten vorherbestimmten Speicherorte abzutasten, wobei der Wandler so positioniert ist, dass er auf die Spur mit den gespeicherten Daten ausgerichtet ist;
  • 3B ist eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend die einer Spur auf der Oberfläche zugewiesene Breite, die Breite einer Spur, enthaltend gespeicherte Daten, und die Breite eines Wandlers, der einen Schreibwandler und zwei magnetoresistive Lese-Elemente enthält, um die gespeicherten Daten innerhalb der durch die Spur definierten vorherbestimmten Speicherorte 5 abzutasten, wobei der Wandler falsch auf die linke Seite einer Spur ausgerichtet ist;
  • 3C ist eine bildliche Darstellung einer Oberfläche eines Speichermediums darstellend die Breite einer Spur auf der Oberfläche, die Breite einer Spur mit gespeicherten Daten und die Breite eines Wandlers, der einen Schreibwandler und zwei magnetoresistive Lese-Elemente enthält, um die gespeicherten Daten innerhalb der durch die Spur definierten vorherbestimmten Speicherorte abzutasten, wobei der Wandler falsch auf die rechte Seite einer Spur ausgerichtet ist;
  • 3D ist eine bildliche Darstellung eines Wandlers mit einem Schreibwandler und zwei magnetoresistiven Elementen als Lesewandler mit einer dazwischenliegenden isolierenden Abschirmung;
  • 3E ist eine bildliche Darstellung eines Wandlers mit einem Schreibwandler und zwei magnetoresistiven Elementen mit einer dazwischenliegenden leitenden Abschirmung, die auf eine Vorspannung anspricht, um die magnetischen Betriebsdaten der magnetoresistiven Sensoren zu verschieben;
  • 4 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer drehenden Aufzeichnungsfläche mit vorherbestimmten Daten enthaltenden Speicherorten und mit einem Schiebe-/Ladearm zum Laden und Anpassen eines Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten und anderen Elementen zur Verbesserung der extrahierten Datensignale, wobei die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen;
  • 5 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer drehenden, aus einem magnetischen Medium bestehenden Aufzeichnungsfläche mit vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten und mit einem Schiebe-/Ladearm zum Laden und Anpassen eines magnetoresistiven Wandlers mit zwei magnetoresistiven Elementen relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten und anderen Elementen einschließlich einer Mehrzahl von Verstärkern zum Empfangen der von jedem magnetoresistiven Wandler erzeugten Signale, um die extrahierten Daten unter Einsatz von Information über das Ausmaß von Fehlern zu verbessern;
  • 6 ist ein Blockdiagramm der verschiedenen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Benutzung von Information über das Ausmaß von Fehlern einschließlich der verschiedenen Schritte des Verfahrens;
  • 7 zeigt Ansprechkurven mit Information über die Bitfehlerrate („BER"), die als Funktion der Spurbreite und des Ausmaßes von Fehlern aufgetragen wurden;
  • 8 zeigt Ansprechkurven der Datensignale, die von zwei innerhalb eines Wandlers nach 3A positionierten magnetoresistiven Elementen abgetastet und als Funktion der Spurposition und der Auswirkungen des Einsatzes eines Anpassungssignals aufgetragen wurden, um die Betriebsdaten eines der beiden magnetoresistiven Elemente zu verschieben;
  • 9 ist eine Wellenform eines erwarteten codierten PRML Signals und eine Wellenform eines beobachteten codierten PRML Signals, welches dazu dient, ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das Fehlerausmaß der abgetasteten Daten enthält;
  • 10 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausrichten eines Wandlers auf vorherbestimmte Speicherorte, wobei Information über das Ausmaß von Fehlern in einem Steuersignal zum Einsatz kommt und wobei verbesserte Datensignale aus den abgetasteten, mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten erzeugt werden;
  • 11 ist ein schematischs Diagramm einer wiederum weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer drehenden, aus einem magnetischen Medium bestehenden Aufzeichnungsfläche mit vorherbestimmten, Daten enthaltenden Speicherorten und einem Aktuator zum Anpassen eines Schiebe-/Ladearms mit einem magnetoresistiven Wandler mit zwei magnetoresistiven Elementen relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten und einer Mehrzahl von Verstärkern zum Empfangen der von jedem der magnetoresistiven Wandler erzeugten Signale und zum Erzeugen von drei Signalen, die als Eingänge zu individuellen Datenextrahierungs- und Fehlerdetektierungsschaltungen benutzt werden, wobei die Steuersignale und das extrahierte Datensignal dazu dienen, die extrahierten Daten unter Einsatz von Information über das Fehlerausmaß zu verbessern;
  • 12 ist eine Spannungskurve jedes MR Elements und die Summe der Spannungen von beiden MR Elementen, die als Funktion der aus der Spur verschobenen Speicherorte aufgetragen sind und die Ansprechkurven zeigen, die repräsentativ für die Eingänge zu den in 11 dargestellten individuellen Datenextrahierungs- und Fehlerdetektierungsschaltungen sind, und
  • 13 ist eine diagrammatische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Mehrplatten-Speichersystems mit einem ersten Wandler und einem zweiten Wandler zum Erzeugen erster Signale von verschiedenen Plattenoberflächen als Eingänge zu einem Eingabegerät zum Erzeugen einer Mehrzahl von Steuersignalen, die jeweils andere Information über das Ausmaß von Fehlern enthalten.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Um ein besseres Verständnis der Lehren der vorliegenden Erfindung zu vermitteln und um bestimmte Definitionen festzulegen, die für die hier angegebene Offenbarung und die angegebenen Ansprüche gelten und um weitere technische Informationen und Daten bereitzustellen, werden die folgenden Ausführungen als Hintergrund zu der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt.
  • HINTERGRUND
  • Das Wort „ableiten", wie hier benutzt, bedeutet die Durchführung einer oder mehrerer logischen Verarbeitungsoperationen auf einem oder mehreren ursprünglichen elektrischen Signalen, woraus sich ein verwandtes sekundäres Signal ergibt, das auf einem oder mehreren der ursprünglichen elektrischen Signale basiert oder diesen entnommen wurde, vorbehaltlich einer logischen Verarbeitungsoperation, die zu einer Ableitung eines oder mehrerer der ursprünglichen elektrischen Signale führt. Zum Beispiel könnte eine Ableitung eines Ausgangssignals aus einem ersten Datensignal und einem zweiten Datensignal mit einem Steuersignal auf verschiedene Weisen erzielt werden. Die einfachste Ableitung, bekannt als „Auswahl", ist das Auswählen desjenigen Datensignals, mittels eines Steuersignals, zwischen dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal, das der durchschnittlichen geringsten Anzahl von Fehlern entspricht, berechnet als logische Operation über ein angemessenes Intervall. Ein weiteres Beispiel einer Ableitung ist ein aus einem ersten Datensignal und einem zweiten Datensignal abgeleitetes Ausgangssignal, das als logische Operation durch Bilden eines gewichteten Durchschnitts des ersten Datensignals und des zweiten Datensignals erzeugt wurde, wobei die Gewichtungen mittels eines Steuersignals bestimmt wurden, um ein Ausgangssignal der geringsten Anzahl von Fehlern zu erzeugen. Andere Ableitungen sind einem in der Technik bewanderten Fachmann gut bekannt als das Ableiten eines verbesserten Datenausgangssignals aus mehreren abgetasteten Signalen der gleichen gespeicherten Daten.
  • Ein „Flexure" (Feder) ist eine flexible Ladevorrichtung, welche eine „Head/Slider Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit) abstützt und betrieblich an das Ende eines Ladearms in einer „Head Stack Assembly" montiert ist.
  • Ein „Head" (Kopf) ist ein Fertigungsprodukt, typisch in Form eines Mikrochips, welches einen oder mehrere Wandler oder Sensoren oder Wandler mit Elementen enthält, die als Lese- und/oder Schreibelemente fungieren.
  • Ein „Head/Slider" (Kopf/Schieber) ist ein Fertigungselement umfassend einen Kopf und Schieber, der an eine Feder zum Laden auf eine drehende Oberfläche montiert ist.
  • Eine „Head/Slider Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit) ist ein Federn enthaltender Arm und eine an seinem Ende angebrachte „Head/Slider Assembly" (Kopf-/Schiebereinheit). Das Ende des Ladearms, der die Kopf/Schiebereinheit abstützt, könnte artikuliert sein.
  • Ein holografischer Speicher ist ein Speicher, in dem Information oder Daten in Form holografischer Bilder in einer fotografischen Emulsion oder in anderen Aufzeichnungsmedien gespeichert werden.
  • Ein „Positionsfehlersignal" ist ein Signal, welches den Schräglauf eines Plattenkopfes sowie dessen Ausmaß und Richtung repräsentiert; und die Verarbeitung dieses Signals führt zu einem Anpassen oder Neupositionieren des Kopfes relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten durch einen Aktuator.
  • Ein „PRML" ist ein Akronym für „Partial Response Maximum Likelihood", welches ein Verfahren zur Erzeugung und Decodierung des analogen Signals ist, welches Daten an vorherbestimmten Speicherorten wie zum Beispiel entlang einer Datenspur speichert.
  • Ein „Sensor" ist eine Vorrichtung zum Lesen oder Wiederherstellen der auf einem Aufzeichnungsmedium gespeicherten Information wie einem induktiven Magneten, einem magnetoresistiven („MR") Element, einem optischen Detektor, zum Beispiel einem CCD (Charged Coupled Device), um auf die auf einem optischen Speichermedium gespeicherte Information anzusprechen.
  • Ein „Slider" (Schieber) ist eine Vorrichtung, die den Kopf abstützt, und ein Luftlager zwischen dem Kopf und der drehenden Oberfläche bildet, um den Kopf beim Fliegen über die drehende Oberfläche – typisch eine magnetische Platte – auf der korrekten Höhe zu halten, und der die elektrischen Leitungen vom Kopf zur Feder trägt.
  • Ein Speichermedium ist eine Speichervorrichtung, die ein zweidimensionales Medium wie ein magnetisches Band, ein drehender magnetischer Speicher, eine optische Platte oder ein dreidimensionales Medium wie ein holografischer Speicher sein könnte.
  • Ein „Wandler” ist eine Vorrichtung, die mit einer behandelten Oberfläche zum Aufzeichnen und Wiederherstellen von Information auf der behandelten Oberfläche zusammenwirkt. Der hier benutzte Ausdruck „Wandler" deckt eine Reihe von Ausdrücken ab wie induktiver Kopf, Schreibwandler, magnetoresistive Elemente, Lesewandler, Laser, optische Sensoren, Mikrofone, CCD Vorrichtungen und dergleichen. Manchmal wird der Ausdruck „Sensor" austauschbar mit dem Ausdruck „Wandler" benutzt, und im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor ein Leseelement oder Lesewandler.
  • Im Folgenden ist eine Tabelle dargestellt, die eine Auflistung der tatsächlichen Kopf- und Plattenlaufwerkparameter für die Jahre 1997 und 1998 und die vorhergesagten Parameter für die Zukunft enthält und die die Kopftechnologie und Plattenlaufwerke zeigt, von denen die vorliegende Erfindung Gebrauch macht:
    Jahr Aufzeichnungsdichte (Gb/sq. in) KTPI KBPI Lesebreite (Mikroinch) Kopf-Technologie
    1997 2,64 12,5 201 54 MR
    1998 4,10 16,0 256 42 MR, GMR
    2000 10,00 30,0 334 22 GMR
    2003 40,00 61,00 659 17 GMRT
    2005 80,00 86,00 926 8 GMRT
    TABELLE I
  • Hinweis: MR ist ein magnetoresistiver Kopf.
  • GMR ist ein „gigantischer" magnetoresistiver Kopf, wobei der Sensor aus einem Material geformt ist, welches spin-abhängige Streuung von Elektronen zum Abtasten von Daten benutzt, die auf vorherbestimmten Speicherorten gespeichert sind; ein Beispiel ist im IBM RESEARCH BULLETIN vom 21. August 1998 auf der IBM Website www.resarch.ibm.com zu finden.
  • GMRT ist ein fortgeschrittener „gigantischer" magnetoresistiver Kopf, wobei der Sensor auf Lesespurbreiten von kleiner als 20 Mikroinch anspricht.
  • Tabelle II unten enthält eine Auflistung der Aufzeichnungsdichte, des KBPI × TPI für diese Aufzeichnungsdichte und die magnetischen Bitgrößen für die anwendbare Aufzeichnungsdichte, von der die vorliegende Erfindung Gebrauch macht.
    Bits pro Inch × Spuren per Inch Magnetische Bitgröße (Länge) (Mikrometer) Magnetische Bitgröße (Breite) (Mikrometer)
    48 kbpi × 2100 tpi 10,000 0,710
    150 kbpi × 6600 tpi 3,100 0,150
    400 kbpi × 25 ktpi 0,800 0,064
    800 kbpi × 50 ktpi 0,400 0,032
    1000 kbpi × 100 ktpi 0,300 0,015
    TABELLE II
  • Information über Datenfehler ist an sich ein wertvolles Signal und kann in Reaktion auf Signale bestimmt werden, die vom Kopf, Wandler oder Sensor erzeugt werden. Die Information über Datenfehler kann dazu verwendet werden, dynamisch und schnell den Zustand des Sensors (wie zum Beispiel seine Position relativ zur Datenspur) anzupassen, um die Operation des Informationsspeichersystems zu verbessern.
  • Die erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, einen Wandler zum Abtasten gespeicherter Daten mit mindestens einer Einschränkung von vorherbestimmten Speicherorten bereitzustellen. Die mindestens eine Einschränkung in den Daten kann vielerlei Formen aufweisen. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine Einschränkung ein Aspekt von Daten oder eine Codierung der Daten oder des aus den Daten erzeugten Signals, so dass das, was vom Wandler empfangen wird, gewissermaßen mit dem, was erwartet wird, verglichen werden kann, um ein Ausmaß der Differenz zu erzielen. Häufig können die Differenzen auf einen externen Einfluss, der sich auf das Daten-tragende Signal auswirkt, zurückgeführt werden. Die Einschränkung könnte eine analoge Einschränkung, wie eine Begrenzung der Frequenzen, die im Signal erscheinen können, oder der Eigenschaften der Wellenform des Signals sein. Die Einschränkungen könnten digital, wie einem Codierungsprozess entstammend, sein, zum Beispiel ein Paritätsprüfungscode („ECC") oder ein Fehlerkorekturcode (ECC).
  • Im allgemeinen weisen Codierungen, die Einschränkungen in die Signale einführen oder diesen auferlegen, die Eigenschaft auf, dass die aus der Codierung resultierende Bitzeichenkette ein Teilsatz aller möglichen Bitzeichenketten der gleichen Länge ist. Das Auftreten einer unzulässigen Bitzeichenkette, das heißt einer Kette, die nicht von der Codierung erzeugt würde, im Prozess des Empfangens des die Daten enthaltenden Signals zeigt, dass die wiederhergestellten Daten die Einschränkung verletzen.
  • Wenn dementsprechend die Art und Weise, in der die Einschränkung verletzt wurde, bestimmt wird, wie zum Beispiel durch ein ECC, können in das Signal eingeführte Fehler und das Ausmaß dieser Fehler bestimmt und diese Information entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
  • Ein Beispiel hierfür ist eine Reed Solomon-artige ECC Codierung einer Bitfolge. Die ECC Codierung würde sowohl die Daten als auch das aus den Daten (der Bitfolge) berechnete „Syndrom" enthalten. Diese weist die Eigenschaft auf, dass nur ein Teilsatz der Bitfolge, deren Länge die Länge der Daten plus des Syndroms ist, möglich ist. Wenn ein Signal, das die ECC codierten Daten enthält, empfangen wird, zeigt die Decodierung an, ob eine korrekte Folge von Datenbits und Syndrom Bits empfangen wurde oder nicht. Wenn nicht, kann das Ausmaß der Fehler im Signal bestimmt werden und zwar bis zu Anzahlen von Fehlern, die sich nach den Details des ECC Verfahrens richten.
  • Somit kann sofort, unter Einsatz der Kenntnisse betreffend die mindestens eine dem ersten Signal auferlegte Einchränkung, ein Steuersignal mit Information über das Ausmaß der Fehler erzeugt und dazu verwendet werden, eine Steuerfunktion gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
  • Sensoren, die auf digitale Daten ansprechen, die zur Speicherung in einem Informationspeichersystem aufgezeichnet wurden, können Signale erzeugen, die sowohl auf tatsächliche Daten als auch auf Fehler beim Lesen der Daten ansprechen. Das System kann dynamisch in Reaktion auf vom Kopf, Wandler oder Sensor erzeugte Signale die tatsächlichen Daten und die Information über diese Fehler bestimmen.
  • Analoge Techniken, die zum Codieren individueller Bits und Folgen von Bits dienen, wie zum Beispiel PRML Codiertechniken zum Speichern und Abrufen von Daten, können dazu verwendet werden, sowohl die wahrscheinlichen tatsächlichen Daten als auch eine oder mehrere Ableitungmaßnahmen aus der fehlerfreien Wiederherstellung dieser tatsächlichen Daten zu bestimmen.
  • PRML Codiertechniken dienen dazu Daten zu codieren, die auf einem Plattenlaufwerk gespeichert sind, wie in der Technik gut bekannt ist. Während des Lesens eines Segments von Daten, die unter Einsatz der neuen Vorrichtung in PRML Form gespeichert sind, wird das von dem Kopf, Wandler oder Sensor, wie zum Beispiel einem MR Kopf, gelesene Signal in periodischen Intervallen abgetastet. Die Abtastungspunkte werden so gewählt, dass sie synchron mit dem Signal sind, wobei das Abtasten an Punkten erfolgt, an denen das Signal erwartungsgemäß spezifische Werte aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung residiert in einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Einsatz von Information über das Ausmaß von Fehlern in abgetasteten Daten zur Durchführung einer Steuerfunktion zum Anpassen mindestens der Position eines Wandlers, wie eines Magnetkopfes, um die Ausrichtung relativ zu einer Spur zu verbessern, und zum Ableiten, aus zwei oder mehr Datensignalen, eines Datensignals, das die geringste Anzahl von Fehlern aufweist. Die Vorrichtung verwendet die Information über das Ausmaß von Fehlern, um eine Steuerfunktion zur Wiederherstellung der Daten durchzuführen, die an vorherbestimmten Speicherorten auf einem Speichermedium gespeichert sind.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Abtasten aufgezeichneter Information oder Daten auf einem Speichermedium. Die abgetasteten oder wiederhergestellten Daten enthalten Fehler, die während des Abtastens der Information oder Daten in das erste Signal eingeführt wurden, weil der Wandler oder Sensor relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten, wie einer Spur, verschoben wurde.
  • Wenn die aufgezeichnete oder gespeicherte Information oder die Daten einen Fehler enthalten, enthalten auch die abgetasteten Daten diese Fehler in den Daten. Solche Fehler in den aufgezeichneten Daten unterscheiden sich von den Fehlern, die in die abgetasteten Daten während ihrer Abtastung eingeführt wurden, welches die Offenbarung und die Lehre der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Bezugnehmend auf 1 bis 10, die mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben, sind die Vorrichtung, die Verfahren, Detektionssysteme und Detektionsvorrichtungen zur Wiederherstellung der Daten unter Einsatz der Information betreffend das Ausmaß der Fehler im Folgenden beschrieben.
  • In der bildlichen Darstellung von 1 ist die Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler allgemein mit Pfeil 20 bezeichnet. Eine behandelte Oberfläche 22 eines Speichermediums speichert die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten an den vorherbestimmten Speicherorten 24. Die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten werden auf der Oberfläche an den vorherbestimmten Speicherorten 24 während einer Schreiboperation gespeichert.
  • Die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten können aus einer Anzahl von Datencodierungstechniken bestehen, die eine bekannte Beziehung zu den mit der Einschränkung verknüpften Daten aufweisen. Der Einsatz von Fehlercodierungstechniken ermöglicht es, die echten Daten mit einer größeren Wahrscheinlichkeit als fehlerhafte Daten zu bestimmen, ungeachtet der Fehler wie Clutter oder Geräusche, die das korrekte Lesen der Daten in einem Informationsspeichersystem stören können.
  • Ein Wandler 26 ist zum Abtasten der vorherbestimmten Speicherorte 24 positioniert und erzeugt ein erstes Signal, das repräsentativ für die Daten ist, die mindestens eine an den vorherbestimmten Speicherorten 24 gespeicherte Einschränkung und irgendwelche Fehler enthalten, die während der Abtastung in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das erste Signal ist durch Leitung 30 dargestellt.
  • Ein Eingabegerät, hier manchmal als Detektor 34 bezeichnet, reagiert auf das erste Signal 30, um das durch Leitung 38 dargestellte abgetastete Datensignal an ein ein Steuersignal erzeugendes Gerät, allgemein durch Box 42 dargestellt, anzulegen, um ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält. Das Steuersignal dient zur Durchführung einer Steuerfunktion, wie im Folgenden beschrieben. Das Eingabegerät 34 extrahiert ein Datensignal, bezeichnet mit 56 als wiederhergestellte Daten.
  • Das das Steuersignal erzeugende Gerät 42 erzeugt ein Steuersignal, welches die Information betreffend das Ausmaß der Fehler enthält, die dazu verwendet werden können, die Steuerfunktion der Steuerung eines Anpasselements 48 durchzuführen. Das Anpasselement 48 ist betrieblich durch eine betätigbare Einheit, dargestellt durch die gestrichelte Linie 52, an den Wandler 26 gekoppelt. Das Anpasselement 48 sorgt, über die als gestrichelte Linie 52 dargestellte betätigbare Einheit, für das Anpassen oder Neupositionieren des Wandlers 26, um den Wandler 26 in eine Richtung zu positionieren, in der die Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 verbessert ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Anpasselement 48 einen Aktuator, wie zum Beispiel Aktuator 104 in 2B. Der Aktuator reagiert auf das vom Erzeugungsmittel des Steuersignals daran angelegte Steuersignal, um den Wandler 26 zu verschieben oder physikalisch neu auszurichten. Der Wandler 26 ist ein Plattenkopf in der bevorzugten Ausführungsform und wird so positioniert, dass er in der bevorzugten Ausführungsform die Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 oder zur Datenspur verbessert. Diese Verschiebung oder Neuausrichtung erfolgt in einer Richtung, in der eine Fehlpositionierung oder Fehlausrichtung beseitigt wird, die der Wandler 26 mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorten 24 oder die Spur aufweisen könnte. Wenn somit eine Fehlpositionierung oder Fehlausrichtung des Wandlers 26 mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorten 24 festgestellt wird, wird der Wandler 26 physikalisch nach rechts oder links verschoben, um ihn in eine Position zu bringen, in der die Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 24 verbessert ist.
  • Der Wandler 26 nach 1 könnte ein erster Wandler sein, der relativ zu einem zweiten Wandler positioniert ist, wie durch Box 62 in 2A dargestellt. Der erste Wandler und der zweite Wandler tasten die vorherbestimmten Speicherorte ab und erzeugen ein erstes Signal und ein zweites Signal, das repräsentativ für die Daten ist, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte und Fehler aufweisen, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Ein Eingabegerät erzeugt das Steuersignal entweder aus dem ersten oder aus dem zweiten Signal und extrahiert ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal. Ein Ausgabegerät reagiert auf das Steuersignal und auf mindestens ein der ersten und zweiten Signale, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten.
  • Ferner könnte der Wandler 26 ein erster Wandler mit mindestens zwei Sensoren sein, die gleichzeitig die vorherbestimmten Speicherorte abtasten und ein erstes Signal und ein zweites Signal erzeugen, die jeweils repräsentativ für die Daten sind, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte sowie irgendwelche Fehler aufweisen, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. In einem solchen Fall extrahiert das Eingabegerät 34 ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal, das die wiederhergestellten Daten darstellt. Ferner legt das Eingabegerät 34 das erste Signal und das zweite Signal an das das Steuersignal erzeugende Gerät 42 an, um ein Steuersignal zu erzeugen. In dieser Ausführungsform reagiert die Steuerfunktion auf das Steuersignal und auf mindestens ein der ersten und zweiten Datensignale, um mindestens entweder ein dynamisches Servosignal zu erzeugen oder aus den ersten und zweiten Datensignalen ein Datensignal abzuleiten, welches die geringste Anzahl von Fehlern enthält.
  • Das Blockdiagramm von 2A veranschaulicht eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler. Die die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten werden auf Speichermedien wie einem Speichermedium 60 gespeichert, welches aufgrund der durch den Pfeil 66 angedeuteten relativen dazwischenliegenden Verschiebung mit einem Lesewandler 62 zusammenwirkt. Das Aufzeichnungsmedium 60 speichert die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten an vorherbestimmten Speicherorten, dargestellt durch Speicherorte 24 in 1. Der Lesewandler 62 ist so positioniert, dass er die vorherbestimmten Speicherorte auf dem Aufzeichnungsmedium 60 abtastet, und erzeugt ein erstes Signal 70, welches repräsentativ für die die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten und irgendwelche Fehler ist, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das erste Signal 70 wird an ein Eingabegerät oder einen Detektor 72 angelegt, welcher auf das erste Signal 70 reagiert, um ein Steuersignal mit Information betreffend das Ausmaß der Fehler in den abgetasteten Daten zu erzeugen und um die Datensignale zu extrahieren. Das Steuersignal wird an ein Ausgabegerät 76 angelegt. Das Steuersignal dient zur Durchführung der folgenden Steuerfunktion in dieser Ausführungsform.
  • Das Ausgabegerät 76 reproduziert das extrahierte Datensignal aus den abgetasteten Daten, wie durch die Leitung 80 veranschaulicht. Gleichzeitig werden das Steuersignal und das extrahierte Datensignal an das Ausgabegerät 76 angelegt, wie durch Leitung 74 angedeutet. Ferner dient das Steuersignal, wie durch Leitung 82 veranschaulicht, zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals, welches zur Verbesserung der Ausrichtung des Wandlers 62 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten auf dem Aufzeichnungsmedium 60 dient. In dieser Ausführungsform erscheint das dynamische Servosignal in Form von weitgehend kontinuierlichen Servosignalen oder von an eine Servosteuerung angelegten Positionsfehlersignalen, die sämtlich durch die gestrichelte Linie 82 veranschaulicht sind, um die Ausrichtung des Wandlers 26 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten auf dem Aufzeichnungsmedium 60 zu verbessern.
  • Im Blockdiagramm von 2B ist die Vorrichtung von 2A in größerem Detail dargestellt; veranschaulicht ist das Aufzeichnungsmedium 60, das mit einem Lese-/Schreibwandler 90, einem Detektor 92 und einem Steuergerät 100, welches ein Anpasselement ist, zusammenwirkt, um einen Aktuator 104 zu steuern, um die Position von Wandler 90 über Elemente, die durch Leitung 108 dargestellt sind, in ähnlicher Weise wie in Verbindung mit 2A oben beschrieben, anzupassen. Der Detektor 92 erzeugt die reproduzierten Daten, wie durch Ausgang 96 dargestellt. Das Steuergerät 100 reagiert auf das Steuersignal von Detektor 92, um Positionsfehlersignale in Form eines dynamischen Servosignals auf Leitung 106 zu erzeugen, wobei das dynamische Servosignal über Leitung 106 an einen Aktuator angelegt wird. Der Aktuator 104 passt die Position des Wandlers 90 an über Elemente, die durch Leitung 108 dargestellt sind.
  • Die in 2B dargestellte Vorrichtung kann auch als Servosteuerung während der Schreibfolge oder der Operation des Wandlers als Lese-/Schreibwandler verwendet werden. Wenn die Struktur des Wandlers das Lesen und Schreiben zur gleichen Zeit ermöglicht, wird ein dynamisches Servosignal kontinuierlich an das Servosystem angelegt, um die Kopf-/Spurausrichtung zu steuern.
  • Wenn die Struktur des Wandlers nicht das Lesen und Schreiben zur gleichen Zeit ermöglicht, ist das dynamische Servosignal für einen Zeitraum deaktiviert, der ungefähr gleich einer Schreibperiode ist. Schaltungen zur Durchführen dieser Funktionen sind in der Technik bewanderten Fachleuten gut bekannt.
  • Das Blockdiagramm von 2C ist eine wiederum andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Einsatz von Information betreffend das Ausmaß der Fehler. 2C veranschaulicht das Aufzeichnungsmedium 60 in Zusammenwirkung mit einem Lesewandler, der zwei oder mehr mit Ziffer 110 bezeichnete Elemente aufweist. Der Wandler 110 erzeugt ein erstes Signal 114 und ein separates zweites Signal 116, eins für jedes Element. Die ersten und zweiten Signale 114 und 116 werden an ein Eingabegerät 130 angelegt, welches ein Steuersignal, wie oben beschrieben, erzeugt und ferner ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal extrahiert. Das Steuersignal wird zusammen mit dem extrahierten ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal, dargestellt durch die Leitungen 130 und 132, an die Leitung 134 angelegt, die zu einem Datensignal Auswahlgerät 126 führt. In diesem Fall ist die Ableitung ein als Multiplexor bekannter einfacher Auswahlmechanismus. Das Datensignal Auswahlgerät 126 reagiert auf das Steuersignal 134, wobei das erste Datensignal 130 das erste Signal auf Leitung 114 und das zweite Datensignal 132 das zweite Signal auf Leitung 116 darstellt, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten.
  • Gleichzeitig legt das Eingabegerät das Steuersignal über Leitung 142 an ein Anpasselement 144 an. In dieser Ausführungsform erzeugt das Anpasselement ein dynamisches Servosignal, welches über Leitung 146 an einen Aktuator 150 angelegt wird, um die Position von Wandler 110 mechanisch anzupassen und dadurch die Ausrichtung zwischen dem Wandler 110 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern. In der Alternative kann das Anpasselement 144 ein Anpassungssignal erzeugen, welches dazu verwendet werden kann, einen oder beide der zwei oder mehr Sensoren elektrisch zu verschieben, um durch die Betriebsdaten eines der zwei oder mehr Sensoren das Ausmaß der in die abgetasteten Daten eingeführten Fehler zu reduzieren. Ein Beispiel eines solchen Wandlers und der damit verbundenen Struktur wird im Folgenden in Verbindung mit 3E besprochen.
  • Die Vorrichtung nach 2C ermöglicht einem Ausgabegerät auf das Steuersignal zu reagieren, um ein dynamisches Servosignal zur Verbesserung der Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten gleichzeitig mit der Ableitung eines Datensignals, enthaltend die geringste Anzahl von Fehlern, aus dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal zu erzeugen, die aus den zwei oder mehr Lesesensoren entwickelt wurden.
  • 3A, 3B und 3C sind bildliche Darstellungen einer behandelten Oberfläche 22 eines Speichermediums, darstellend die Breite 160, die einem vorherbestimmten Speicherort oder einer Spur auf der Oberfläche 22 zugewiesen ist. Die tatsächliche Breite der vorherbestimmten Speicherspur, auf der die Daten mit mindestens einer Einschränkung gespeichert sind, ist durch gestrichelte Linien 164 dargestellt. Die Lenge eines Wandlers 26 ist durch die Länge der Seite 170 dargestellt. Die Länge 170 des Wandlers 26 ist geringer als die Breite der tatsächlichen vorherbestimmten Speicherorte 164 und der Fläche, die der Spur zugewiesen ist.
  • Bezugnehmend auf 3A ist der Wandler 26 in der Darstellung weitgehend räumlich auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Spur 164 ausgerichtet, auf der die Daten gespeichert sind, die die mindestens eine Einschränkung enthalten. In dieser Position liest der Wandler 26 die gespeicherten Daten mit einer minimalen Anzahl von Fehlern.
  • In 3B ist der Wandler 26 auf einer Seite, der linken Seite in 3B, falsch auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Datenspur 160 ausgerichtet. In dieser Position weist der Wandler 26 eine Fehlausrichtung auf, insofern als ein Teil des Abtastelements relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Spur 164 aus der Spur und über den der Spur zugewiesenen Flächenbereich hinaus verschoben ist, wie durch Linie 160 dargestellt.
  • In 3C ist der Wandler 26 auf der anderen Seite, der rechten Seite in 3C, falsch auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Datenspur 160 ausgerichtet. In dieser Position weist der Wandler 26 eine Fehlausrichtung auf, insofern als ein Teil des Abtastelements relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Spur 164 aus der Spur und über den der Spur zugewiesenen Flächenbereich hinaus verschoben ist, wie durch Linie 160 dargestellt.
  • 3D und 3E sind bildliche Darstellungen von zwei Ausführungsformen von Wandlern, die einen Schreibwandler und zwei magnetoresistive Sensoren als Lesewandler aufweisen, die in der Vorrichtung, dem System und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
  • In der bildlichen Darstellung von 3D weist der Wandler 26 einen Schreibwandler 174 mit zwei Lesewandlern auf, die in dieser Ausführungsform zwei magnetoresistive Elemente 176 und 178 sind, die zwischen sich eine isolierende Abschirmung aufweisen. Die magnetoresistiven Elemente 176 und 178 bestehen mindestens aus zwei Sensoren, die in einer festen beabstandeten Beziehung zueinander abgestützt sind.
  • In der bildlichen Darstellung von 3E ist der Wandler 26 ebenfalls ein Schreibwandler 174 mit zwei Lesewandlern, die in dieser Ausführungsform zwei magnetoresistive Elemente 176 und 178 sind, die zwischen sich eine leitende Abschirmung aufweisen, die auf eine Anpassungsspannung reagiert, um die magnetischen Betriebsdaten der magnetoresistiven Elemente zu verschieben. Dadurch, dass die magnetischen Betriebsdaten zusätzlich zu oder anstatt der physikalischen Verschiebung oder Anpassung der Position des Wandlers in Reaktion auf Positionsfehlersignale elektrisch mit einem Servosystem verschoben werden, ist das Ausmaß der Fehler in mindestens dem ersten Signal oder dem zweiten Signal reduziert. In dieser Wandlerstruktur sind die magnetoresistiven Sensoren 176 und 178 mindestens zwei Sensoren, die in einer festen beabstandeten Beziehung zueinander abgestützt sind.
  • Wenn der Wandler 26 von 3A und 3B in der Vorrichtung, dem System oder dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, beinhaltet der Wandler mindestens zwei Sensoren zum gleichzeitigen Abtasten der vorherbestimmten Speicherorte und Erzeugen eines ersten Signals und eines zweiten Signals, die jeweils repräsentativ für die Daten sind, die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte und irgendwelche Fehler enthalten, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung, des Systems und Verfahrens reagiert ein Ausgabegerät auf mindestens das erste Signal oder das zweite Signal, um ein Steuersignal zu erzeugen, das an ein Datensignal angelegt und/oder zum Ableiten eines solchen Datensignals, enthaltend die geringste Anzahl von Fehlern, aus dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal, die aus den Signalen der beiden Sensoren extrahiert wurden, verwendet wird.
  • Wie oben im Abschnitt „Hintergrund" besprochen, werden zukünftige Plattenlaufwerksysteme Spurbreiten mit kleinerer Breite aufweisen. Die Lesespurbreiten sind kleiner als 50 Mikroinch und weniger, und die magnetischen Bitgrößen auf der Speicherfläche 22 zur magnetischen Aufzeichnung von Daten werden ebenfalls kleiner. Dies führt dazu, dass eine präzise Kopf-/Spurausrichtung sehr wichtig für die Reduzierung von Fehlern in den abgetasteten Daten ist, die von den vorherbestimmten Speicherorten oder der die gespeicherten Daten enthaltenden Spur, die die mindestens eine Einschränkung enthält, gelesen werden, wobei die in 1, 2A, 2B und 2C beschriebenen Vorrichtungen für solche Anwendungen geeignet sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche 22 eine magnetische Aufzeichnungsfläche einer Magnetplatte, und die Spur 160 beinhaltet ein Material, das auf elektromagnetische Felder anspricht, um die Datenbits auf denselben zu lesen oder sie mit Datenbits zu beschreiben, wobei solche Magnetplatten und Techniken zum Lesen und Beschreiben von Magnetplatten in der Technik gut bekannt sind.
  • Obwohl Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Speicherung und den Abruf von digitalen Daten unter Einsatz von Magnetplatten beschrieben sind, lässt sich die Erfindung weitverbreitet auf andere Formen der Datenspeicherung anwenden, wie zum Beispiel auf optische Platten, Laserplatten, digitale Videoplatten, holografische Speicher und dergleichen. Im allgemeinen beinhaltet die Erfindung alle Ausführungsformen, in denen das Lesen und Schreiben von Daten auf einen neuartigen Sensor mit Bezug auf ein Informationsspeichermedium reagiert.
  • In 4 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, welches eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit drehendem Plattenspeicher zeigt. Die allgemein mit 184 bezeichnete Vorrichtung hat eine drehende Aufzeichnungsfläche 186 mit einer durch Linie 188 dargestellten kreisförmigen Spur und vorherbestimmten Speicherorten 190, auf denen Daten mit mindestens einer Einschränkung gespeichert sind. Ein Kopf 194 ist an das Ende eines Kopf-/Ladearms 198 montiert, um den Kopfes 194 relativ zu einer Spur 188 und in einer Richtung zur Verbesserung der Ausrichtung auf die Spur 188 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten 190 zu laden und anzupassen.
  • In 4 werden die vom Kopf 194 abgetasteten Daten über die Leitung 200 an einen Wandler-Verstärker 202 angelegt. Der Ausgang des Wandler-Verstärkers 202 ist das erste Signal. Das erste Signal besteht aus den abgetasteten Daten, die die mindestens eine Einschränkung und irgendwelche Fehler enthalten, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das erste Signal wird an einen Detektor 204 angelegt. Der Detektor 204 erzeugt ein Steuersignal, enthaltend Information über das Ausmaß der Fehler, welches als Positionsfehlersignal verwendet wird und das Steuersignal an ein Anpasselement 206 anlegt. Das Anpasselement 206 erzeugt daraufhin Positionsfehlersignale, die dazu verwendet werden, den Kopf-/Ladearm 198 über Leitung 208 zu betätigen, um den Kopf 194, wie erforderlich, in Reaktion auf die Positionsfehlersignale neu zu positionieren. Der Detektor 204 erzeugt ein Ausgangssignal, dargestellt durch Leitung 210, welches das extrahierte Datensignal für die wiederhergestellten Daten ist.
  • In 4 könnte die Spur 188 Servo Burst Signale, dargestellt durch Linie 192, enthalten. Die Vorrichtung von 4 kann in Verbindung mit den Servo Burst Signalen, die aus früher aufgezeichneten Servo Bursts erzeugt wurden, zum Einsatz von Information über das Ausmaß der Fehler verwendet werden. Ein neuartiges Verfahren, in dem das früher aufgezeichnete Servo Burst in Verbindung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, ist weiter unten beschrieben.
  • Das schematische Diagramm von 5 zeigt eine wiederum andere Ausführungsform einer allgemein mit 228 bezeichneten Vorrichtung mit einer aus einem magnetischen Medium bestehenden drehenden Oberfläche 22 mit einer Datenspur 164, auf der aufgezeichnete Daten mit mindestens einer Einschränkung an vorherbestimmten Speicherorten oder in der Datenspur 164 gespeichert sind. Eine allgemein mit 230 bezeichnete Kopf-/Armeinheit umfasst einen Arm 232, eine Feder 234 und einen Schieber 236 mit einem Wandler 26 mit zwei MR Elementen 176 und 178, die Teil des Schiebers 236 bilden, der als Kopf-/Schiebereinheit bekannt ist. Der Kopf-/Ladearm 230 dient zum Laden und Anpassen des Wandlers 26 relativ zur Mittellinie 240 von Spur 160 und den vorherbestimmten Speicherorten wie Datenspur 164. Der Wandler 26 hat zwei MR Elemente oder Lesesensoren 176 und 178, wobei die MR Elemente 176 und 178 relativ zueinander und zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Datenspur 164 versetzt sind. Eine Isolierschicht oder Abschirmung 180 trennt und schützt die MR Elemente 176 und 178, um Cross-Talk und Signalstörungen zwischen den MR Elementen 176 und 178 zu reduzieren. Jedes der MR Elemente 176 und 178 erzeugt ein Ausgangssignal, das auf den Leitungen 248 erscheint, umfassend die abgetasteten Daten mit der mindestens einen Einschränkung und irgendwelchen Fehlern, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Jedes Signal jedes MR Elements 176 und 178 wird an die Leseverstärker 250 bzw. 252 angelegt. Ferner könnte bei bestimmten Wandlern, bei denen die Summe des Ausgangssignals in die Erzeugung eines Steuersignals eingehen soll oder als Teil des Steuersignal gewünscht wird, jeder Ausgang von jedem der MR Elemente 176 und 178 an einen Summierverstärker als Verstärker 254 angelegt werden.
  • Der Wandler 26 in dieser Ausführungsform wurde als zwei abgeschirmte MR Elemente ausgebildet. Ein Beispiel eines solchen Wandlers ist ein MR Element, welches als Dual-Stripe MR Kopf bekannt ist und von Headway Technologies Inc, Milpitas, Kalifornien, zum Verkauf angeboten wird.
  • In der Alternative könnte der Wandler 26 als zwei MR Elemente mit einer leitenden Abschirmung ausgebildet sein (siehe 3E).
  • Wenn ein solcher Wandler in der Vorrichtung nach 5 zum Einsatz kommt, könnten die Betriebsdaten des MR Elements elektrisch durch den Einsatz eines Vorspannungssignals verschoben werden, wobei eine derartige elektrische Verschiebung entweder anstelle des Anpassen oder gleichzeitig mit dem Anpassen des Wandlers durch ein Servosystem in Reaktion auf Positionsfehlersignale stattfinden würde.
  • Das MR Element könnte ein einzelner Wandler 174 sein. Es ist aber auch denkbar, dass in alternativen Ausführungsformen der Wandler drei (oder mehr) Lesesensoren und/oder zwei oder mehr Schreibwandler umfassen könnte. Eine solche Struktur würde das Überwachen und/oder das Ableiten von abgetasteten Daten mit der mindestens einen Einschränkung von allen Elementen erlauben.
  • Der Detektor in dieser Ausführungsform ist fähig, auf ein Steuersignal, das die mindestens eine Einschränkung enthält, und auf das extrahierte erste Datensignal und das aus den mindestens zwei Wandlern entwickelte, zweite Datensignal zu reagieren, um ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten. Auf diese Weise verkörpern die wiederhergestellten Daten das extrahierte Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern. Ferner kann das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler dazu verwendet werden, Positionsfehlersignale für ein Servosystem, wie hier beschrieben, zu entwickeln.
  • Es ist nicht erforderlich, dass der Wandler 26, der in dieser Ausführungsform ein Plattenkopf ist, eine bestimmte Anzahl von Lesesensoren aufweist, wie zum Beispiel zusätzliche MR Elemente ähnlich den MR Elementen 176 und 178.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar, wenn nur ein MR Kopf verwendet wird, wie zum Beispiel MR Element 176, wie in Verbindung mit 7 besprochen.
  • Das Ausgangssignal jedes MR Elements 176 und 178 stellt die abgetasteten Daten bereit, die die mindestens eine Einschränkung und irgendwelche Fehler enthalten, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Diese Signale werden über ihre jeweiligen Leseverstärker 250 und 252 angelegt, und die Ausgänge der Leseverstärker 250 und 252 sind das erste und das zweite Signal. In der bevorzugten Ausführungsform erscheinen das erste Signal und das zweite Signal an dem als Element 248 dargestellten Ausgang in der Form eines zeitvariierenden elektromagnetischen Signals, zum Beispiel eines Spannungssignals, das auf Positionen der entsprechenden MR Elemente 176 undf 178 relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Datenspur 164 reagiert.
  • Jeder Leseverstärker 250 und 252 empfängt das erste Signal und das zweite Signal, die repräsentativ für die von den zugehörigen MR Elementen 176 und 178 abgetasteten Daten mit der mindestens einen Einschränkung sind. Die Leseverstärker 250 und 252 verstärken jeweils das Signal und führen jede andere benötigte Signalverarbeitung durch. Eine derartige Signalverarbeitung könnte beispielsweise das Konditionieren des Signals, das Umwandeln des Signals in ein anderes Format, zum Beispiel in ein quantifiziertes digitales Format oder ein ummoduliertes Format wie PCM, umfassen.
  • Die Ausgänge 256 der Leseverstärker 250 und 252 (einschließlich des Ausgangs des Summierverstärkers 254, falls erforderlich) werden an einen Detektor 260 angelegt, der seinerseits ein Steuersignal erzeugt, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält. In dieser Ausführungsform legt der Detektor 260 das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler an eine Anpassungsschaltung 270 an, die aus dem Steuersignal entwickelte Positionsfehlersignale erzeugt.
  • In der Ausführungsform von 5 reagiert der Detektor 260 auf das erste Signal und zweite Signal und, falls erforderlich, auf das Summensignal, die sämtlich durch Leitungen 256 dargestellt sind. Der Detektor 260 verarbeitet das erste Signal und zweite Signal, um die mindestens eine Einschränkung im Datensignal bestimmen, indem er die Fehler berechnet oder die Fehler durch Vergleichen des beobachteten Signals mit dem erwarteten Signal entwickelt. Beispielsweise könnte der Detektor 260 eine oder mehrere der folgenden Verarbeitungstechniken durchführen, um das Datensignal zu extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler zu erzeugen.
    • (1) Hinzufügen der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des verstärkten zweiten Signals, um ein vereinheitlichtes erstes Signal zu bestimmen, aus dem der Detektor das Datensignal extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler erzeugen kann;
    • (2) Subtrahieren der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des verstärkten zweiten Signals, um ein Differential zwischen diesen zu bestimmen, welches als erstes Signal benutzt wird, aus dem der Detektor die Daten extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler erzeugen kann;
    • (3) Benutzen einer oder mehrerer der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des verstärkten zweiten Signals, um ein vereinheitlichtes oder integriertes erstes Signal zu bestimmen, wie zum Beispiel, indem das erste Signal mit einem ersten Wert und das zweite Signal mit einem zweiten Wert gewichtet wird, zum Beispiel 25% bzw. 75%, und Auswählen – im Sinne von Ableiten – dieser Komponenten des ersten Signals und des zweiten Signals zur weiteren Verarbeitung, um ein Datensignal zu extrahieren und ein Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler zu erzeugen;
    • (4) Separates Verarbeiten der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des verstärkten zweiten Signals, um das extrahierte Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten und ein Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler zu erzeugen; und
    • (5) Separates Verarbeiten der Komponenten des verstärkten ersten Signals und des verstärkten zweiten Signals, um ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal zu extrahieren und um ein Steuersignal zu erzeugen, das dazu dient, ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten, um separate Signale, wie zum Beispiel Positionsfehlersignale zur horizontalen Verschiebung, Winkelausrichtung oder vertikalen Verschiebung eines Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten, wie einer Spur, zu erzeugen.
  • In dieser Ausführungsform erzeugt der Fehlerdetektor 260 ein vereinheitlichtes Steuersignal, welches an das Anpasselement 230 angelegt wird, um separate Signale für horizontale Verschiebung, Winkelausrichtung und vertikale Verschiebung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten, wie einer Spur, zu bestimmen.
  • In 5 erscheint das Steuersignal an den Ausgängen 262 und wird an eine Anpassungsschaltung 270 angelegt, die auf das Steuersignal anspricht, um Zwei-Position-Fehlersignale zu erzeugen, die an die Servoverstärker 272 und 274 angelegt werden. Der Servoverstärker 274 erzeugt eine Komponente des Steuersignals, die Information über das Ausmaß der Fehler enthält, und die über Leitung 276 an einen groben Aktuator 280 zum Verschieben oder Betätigen der Kopf-/Armeinheit angelegt wird, um diesen in eine Richtung zu positionieren, in der die Ausrichtung auf die vorherbestimmten Speicherorte, wie die Datenspur 164, verbessert ist.
  • Das andere Positionfehlersignal vom Servoverstärker 272 wird über Leitung 284 an einen feinen Mikropositionierer 286 angelegt, welcher ein artikuliertes Ende eines Arms 232 zur Mikroverschiebung oder Mikrobetätigung der Kopf/-Armeinheit sein könnte, um diese derart zu positionieren, dass die Ausrichtung des Kopfes auf die vorherbestimmten Speicherorte oder die Datenspur 164 verbessert oder eine weitgehende Ausrichtung auf dieselben erzielt wird.
  • Das Blockdiagramm von 6 veranschaulicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Einsatz von Information über das Ausmaß der Fehler. Das Verfahren in 6 umfasst Schritt 300, bei dem ein Wandler so positioniert wird, dass er auf die vorherbestimmten Speicherorte auf einem Speichermedium ausgerichtet ist. Bei Schritt 302 werden vom Wandler die abgetasteten Daten erzeugt, die mindestens eine Einschränkung enthalten. Bei Schritt 304 wird vom Wandler ein erstes Signal mit den abgetasteten, die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Daten und den während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführten Fehlern erzeugt. Bei Schritt 306 wird in Reaktion auf das erste Signal ein Steuersignal erzeugt, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält. Bei Schritt 308 wird in Reaktion auf das Steuersignal und die abgetasteten Daten, die die mindestens eine Einschränkung enthalten, eine Steuerfunktion durchgeführt. Die Steuerfunktion könnte Schritt 310 für elektrisches Ableiten, wie zum Beispiel Auswählen sein, dies in Reaktion auf das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler und aus einer Mehrzahl von Datensignalen, wenn ein erstes und ein zweites Signal erzeugt werden, wenn mehr als ein Wandler oder ein Wandler mit mindestens zwei Sensoren zum Abtasten der gespeicherten Daten oder der Kombination von abgetasteten Datensignalen, die die geringste Anzahl von Fehlern enthalten, benutzt werden, wobei die wiederhergestellten Daten in Form eines extrahierten Datensignals aus Schritt 310 sind durch Pfeil 314 dargestellt sind. Die wiederhergestellten Daten könnten direkt als Ausgang, wie durch Linie 316 dargestellt, benutzt werden.
  • Eine weitere Steuerfunktion ist in Schritt 318 dargestellt, umfassend den Einsatz des Steuersignals mit der Information über das Ausmaß der Fehler zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals, wie durch Leitung 318 dargestellt, und das Anlegen desselben an das Anpasselement zur Positionierung des Wandlers mit dem vom Steuersignal abgeleiteten Positionfehlersignal, um die Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu verbessern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren das Anpassen eines mindestens zwei Lesewandler oder Leseelemente enthaltenden magnetischen Wandlers, der betrieblich an ein Servosystem zum Empfang des dynamischen Servosignals gekoppelt ist, das von dem Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler abgeleitet ist. Der magnetische Wandler wird in einer Richtung angepasst, in der seine Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten verbessert wird.
  • In der bevorzugten Ausführungsform erzeugen die mindestens zwei Lesewandler ein erstes Signal und ein zweites Signal, und bei Schritt 310 zum Ableiten des abgetasteten Datensignals mit der geringsten Anzahl von Fehlern wird der Ableitungsschritt unter Einsatz der abgetasteten Daten durchgeführt.
  • Es ist beabsichtigt, die Variationen dieses Verfahrens zum Anpassen der Position eines eine Mehrzahl von Wandlern enthaltenden Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten einzusetzen, die vom Wandler abgetastete Daten enthalten.
  • In dem in 6 veranschaulichten Verfahren enthalten die gespeicherten Daten an den vorherbestimmten Speicherorten mindestens eine Einschränkung. Es ist ferner beabsichtigt PRML Codierung als die mindestens eine Einschränkung zu benutzen.
  • In der aktuellen Praxis nach dem Stand den Technik wird ein von einem Wandler empfangenes Signal, wie zum Beispiel in einem drehenden Magnetspeichersystem, unter Einsatz einer Technik verarbeitet, die als „PRML" (Partial Response Maximum Likelihood) bekannt ist. Es gibt mehrere bekannte PRML Codierungsverfahren. Die als PR4 und EPR4 benutzten Verfahren sind die allgemein benutzten Verfahren. Das im Folgenden beschriebene Beispiel bezieht sich auf den Einsatz mit dem PR4 Verfahren. Der Einsatz anderer PRML Codierungsverfahren ist ähnlich.
  • Bei der PR4 Verarbeitung wird das Signal in regelmäßigen Zeitabständen von einem „ADC" (Analog zu Digital Wandler) abgetastet. Das Abtasten erfolgt synchron mit dem Signal. Da ein PR4 Codierungsverfahren benutzt wird, werden nur 3 Werte erwartet, die zum Zwecke dieses Beispiels 1, 0 und –1 sind, wenn auf das Signal keine den Rauschabstand vermindernden Geräusche oder andere Effekte einwirken, wie zum Beispiel nicht lineare Übergangsverschiebungen (im Folgenden kollektiv bezeichnet mit „Signalverschlechterungseffekte"), die störend auf das Signal einwirken. Diese Werte entsprechen spezifischen Ausgängen des ADC, die Spannungen in den Signalen entsprechen, und diese würden als die beobachteten Werte des Signals betrachtet. Aufgrund der Signalverschlechterungseffekte würden sich die aus der Abtastung ergebenden beobachteten Werte von den drei oben beschriebenen erwarteten Werten unterscheiden. Zum Beispiel könnte anstatt einer der 1 entsprechenden Spannung eine Spannung, die 0,9 mal dieser Betrag ist, als erwarteter Wert beobachtet werden. Die Tatsache, dass nur Spannungen, die den 3 erwarteten Werten 1, 0 und –1 entsprechen, unter idealen Bedingungen eintreten würden, stellt ein Beispiel einer Einschränkung dar, die zur Erzeugung von Information über das Ausmaß der Abweichung des Wandlers von der Spurmitte dient.
  • Im Laufe von wiederholten Beobachtungen entspricht der Beitrag der Signalverschlechterungseffekte zu den Signalfehlern ungefähr der gleichen Fehlermenge, unabhängig vom Grad der Kopf-/Spurfehlausrichtung. Andere Effekte, wie zum Beispiel Abheben des Kopfes treten nur selten auf und sind meistens von kurzer Dauer. Folglich sind im Laufe von wiederholten Beobachtungen die auf Kopf-/Spurfehlausrichtung zurückzuführenden Fehler beobachtbar.
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wäre ein solches Signal ein Steuersignal, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält, und das zur Durchführung der hier beschriebenen Steuerfunktion verwendet werden könnte.
  • Ein mit dem Einsatz von PRML Codierung verbundenes Merkmal besteht darin, dass nur bestimmte Folgen von Werten innerhalb des codierten Signals oder des die mindestens eine Einschränkung enthaltenden Signals vorkommen können. Zum Beispiel kommen beim PR4 Verfahren nicht alle Folgen der erwarteten 3 Werte 1, 0 und –1 vor. Der „maximale Wahrscheinlichkeitsanteil" der PRML Codierung dient dazu, eine beste Schätzung der theoretischen Werte zu verwenden, basierend auf den möglichen Folgen dieser Werte, die die beobachteten Werte darstellen könnten. Die Tatsache, dass nur bestimmte Folgen von Symbolen und nicht andere vorkommen, ist eine weitere mindestens eine Einschränkung, die zum Schätzen des Fehlerausmaßes verwendet wird.
  • Wie in der Technik der PRML Codierung gut bekannt, werden Folgen möglicher decodierter Datenfolgen abwechselnd so lange gespeichert, bis die Folge mit dem geringsten Ausmaß von Fehlern bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann diejenige Folge, die die geringste Anzahl von Fehlern aufweist, als die Folge gewählt werden, bei der am wahrscheinlichsten ist, dass sie die ursprünglich aufgezeichnete Datenfolge war. Ein Maß für das Fehlerausmaß für die gewählte Folge steht somit zum Einsatz in der Erfindung als mindestens eine Komponente des erfindungsgemäßen Steuersignals zur Verfügung.
  • Im Hinblick auf diese Einschränkungen werden die beobachteten Werte mit bekannten oder erwarteten Werten verglichen. Wie oben besprochen, könnten die beobachteten Werte aufgrund der Signalverschlechterungseffekte von den erwarten Werten abweichen. Zum Beispiel könnte ein solcher Effekt darauf zurückzuführen sein, dass sich der Wandler vorübergehend mehr als normal von der Plattenoberfläche abhebt, weil er eine „Aspersion" angetroffen hat, und dann wieder zur normalen Wandler-Flughöhe zurückkehrt, die manchmal mit „Kopf-Flughöhe" bezeichnet wird. Durch Berechnen oder Vergleichen der Differenzen zwischen den beobachteten Werten und den erwarteten Werten können die Differenzen dazu verwendet werden, ein Steuersignal zu erzeugen, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält.
  • Beim Überfliegen einer Spur durch den Wandler oder Kopf kann jede Beobachtung mit einer spezifischen Anzahl von vorhergehenden Beobachtungen kombiniert werden, wobei die älteste Beobachtung fallengelassen werden kann, so dass der Fehlergrad oder das Fehlerausmaß diese spezifische Anzahl der neuesten Beobachtungen darstellt. Auf diese Weise kann ein dynamisches oder fast kontinuierliches Signal entsprechend des Fehlausrichtungsgrades erzeugt werden, und dieses Signal stellt ein Steuersignal dar, das Information über das Ausmaß der Fehler enthält.
  • In diesem Verfahren wird das Steuersignal von aktuellen Daten abgeleitet, die als Daten definiert werden, die eine Leseanforderung für ein Plattenlaufwerk oder für Daten auf der gleichen Spur zufriedenstellen, welche Leseanforderung einer Schreibfolge auf eine Platte oder eine Spur auf der Platte vorausgeht.
  • Schritt 306 – Erzeugung eines Steuersignals – beinhaltet auch den Schritt des Extrahieren der PRML Codierung aus dem ersten Signal und vergleicht die beobachtete PRML Codierung mit einer erwarteten PRML Codierung und erzeugt das Steuersignal aus der Differenz zwischen der beobachteten PRML Codierung und der erwarteten PRML Codierung.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Einsatz von Information über das Ausmaß der Fehler in Verbindung mit Servo Burst Signalen, die aus früher aufgezeichneten Servo Bursts erzeugt wurden. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Positionieren eines ersten Wandlers zum Abtasten früher aufgezeichneter Servo Bursts und vorherbestimmter Speicherorte, die Daten mit mindestens einer Einschränkung enthalten, und Erzeugen von Servo Burst Signalen in Reaktion auf die früher aufgezeichneten Servo Bursts und in Reaktion auf die gespeicherten Daten eines ersten Signals, das repräsentativ für die Daten mit mindestens einer Einschränkung aus den vorherbestimmten Speicherorten und für irgendwelche während der Abtastung in die abgetasteten Daten eingeführten Fehler ist; (b) Erzeugen eines Positionfehlersignals in Reaktion auf die Servo Burst Signale; (c) Erzeugen eines Steuersignals in Reaktion auf das erste Signal, wobei das Steuersignal Information über das Ausmaß der Fehler in den abgetasteten Daten enthält, und Extrahieren eines Datensignals; und (d) Empfangen der Positionsfehlersignale und des Steuersignals und Anpassen des Wandlers unter Einsatz eines Anpasselements in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen in Reaktion auf die Positionsfehlersignale, um den Wandler in eine designierte Ausrichtung relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten zu positionieren, und Durchführen einer Steuerfunktion in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen und in Reaktion auf das Steuersignal, welches Information über das Ausmaß der Fehler enthält, um das extrahierte Datensignal als Funktion des Ausmaßes der Fehler zu verbessern.
  • Der Positionierschritt des Verfahren kann ferner beinhalten: einen Wandler mit zwei Leseelementen, die die Servo Burst Signale und ein erstes Signal und ein zweites Signal erzeugen, die jeweils repräsentativ für die abgetasteten Daten sowie irgendwelche Fehler sind, die während des Abtastens in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Der Schritt des Empfangens reagiert auf das erste Signal und das zweite Signal, um das Steuersignal zu erzeugen, und um ein erstes Datensignal und ein zweites Datensignal zu extrahieren. Die Steuerfunktion zwischen den Servo Burst Signalen führt mit einem Ausgabegerät mindestens das Empfangen des Steuersignals zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals zur Verbesserung der Ausrichtung des Wandlers relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten auf der Oberfläche durch oder reagiert auf das Steuersignal und mindestens das erste Datensignal oder das zweite Datenisgnal, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Fehlermenge abzuleiten. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass im Positionierschritt der Wandler ein magnetoresistives Element sein kann.
  • 7 zeigt eine gestrichelte Kurve 330, die eine Darstellung der Bitfehlerrate („BER") als Funktion der Position des Wandlers relativ zur Mittellinie einer Spur ist, die gespeicherte Daten mit mindestens einer Einschränkung enthält, die sich auf das Lesen der gespeicherten Daten von einem vorherbestimmten Speicherort, wie einem Sektor einer Spur bezieht. Die BER wird nach der PRML Verarbeitung berechnet. Die Kurve 330 beinhaltet eine erste Achse, die „X" Achse 332, die die horizontale Position des Wandlers – in der bevorzugten Ausführungsform ein Plattenkopf – relativ zur Breite der Spur zeigt, wie die Datenspur 164 in 5. Die Kurve 330 weist eine zweite Achse – die „Y” Achse – auf, die die BER darstellt.
  • Die Ansprechkurve 330 zeigt, dass die BER Kurve im Bereich von 42 Mikroinch (–300 Nanometer) bis ca. +12 Mikroinch (+300 Nanometer) ab der Spurmittellinie einer Spur mit einer Breite von ca. 50 Mikroinch (1,3 Mikrons) weitgehend flach ist. Die Kurve 330 beinhaltet zwei Minimumpunkte 342 und 344, die den rechten bzw. linken Grenzen der Spur entsprechen. Zwischen den Minimumpunkten 342 und 344 und quer zur Spurbreite erzeugt die Kopf-/Spurfehlausrichtung keine signifikante Anzahl ovn Fehlern.
  • Der Abschnitt der Kurve 330, der sich jenseits Minimumpunkte 342 und 344 erstreckt, geht schnell nach oben, je mehr die relative horizontale Verschiebung des Wandlers aus der Mittellinie der Spur zunimmt. An diesen Punkten der Kurve 330 erzeugt eine geringfügige Änderung der Fehlausrichtung eine signifikante Änderung im Ausmaß der Fehler.
  • Die durchgezogene Kurve 338 ist eine Darstellung des durchschnittlichen Ausmaßes der Fehler als Funktion der Wandlerposition relativ zur Mittellinie der Spur in ähnlicher Weise wie die BER Kurve 330. Die durchgezogene Kurve 338 ist eine idealisierte Kurve für das Ausmaß der Fehler und folgt der BER Kurve 330, nachdem sie jenseits der Minimumpunkte 342 und 344 ist. Jedoch zeigt die Kurve 318 im Bereich von –12 Mikroinch (–300 Nanometer) bis ca. +12 Mikroinch (+300 Nanometer) ab der mit 340 bezeichneten Mittellinie, dass eine geringfügige Änderung in der Ausrichtung einen signifikanten Anstieg im durchschnittlichen Ausmaß der Fehler erzeugt. Diese Information über das Ausmaß der Fehler wird als Steuersignal und zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals benutzt.
  • Bei magnetischen Aufzeichnungssystemen nach dem Stand der Technik erzeugt das Servo Burst Servosignale mit eine Rate von ca. 8000 bis 10000 Servosignalen pro Sekunde. In der vorliegenden Erfindung ergibt das dynamische Servosignal, das unter Einsatz der Lehre der vorliegenden Erfindung aus dem Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler erzeugt wird, eine Abtastrate, die signifikant höher als die Abtastrate der Servosysteme nach dem Stand der Technik ist.
  • Als Ergebnis des oben Gesagten kann die Vorrichtung zur Erzeugung des Steuersignals mit der Information über das Ausmaß der Fehler in Verbindung mit dem bekannten Servo Burst Verfahren verwendet werden. In einer solchen Kombination dient das Steuersignal zur Erzeugung weitgehend kontinuierlicher Rückkopplungssignale mit Information über das Ausmaß der Fehler und zur Anlegung desselben an einen Aktuator zum Positionieren der Lese-/Schreibköpfe, um die Kopf-/Spurausrichtung aufrechtzuerhalten, so dass die Positionsfehlersignale der Vorrichtung während der intermittierenden offenen Servo-Operation zwischen den oder in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen des Servo Burst Verfahrens eingesetzt werden. Bei dem Servo Burst Verfahren wird das Abtasten eines aufgezeichneten Servo Burst dazu benutzt, ein Servosignal zum Anpassen der Kopfposition relativ zu der Datenspur zu erzeugen.
  • Wie an früherer Stelle besprochen, kann ein einzelnes MR Element als Lesewandler beim Praktizieren der Erfindung verwendet werden. In diesem Fall, in dem ein einzelnes MR Element als Wandler benutzt wird, können die Daten, die die mindestens eine Einschränkung und Information über Fehler enthalten, dazu benutzt werden, das vom Anpasselement benötigte Ausmaß der Anpassung zu bestimmen. Es ist jedoch schwierig, die Richtung der Anpassung aus den Daten, die die mindestens eine Einschränkung und Information über Fehler enthalten, abzuleiten. In dem Servo Burst Verfahren nach dem Stand der Technik können mit Hilfe des Servo Burst Signals Positionsfehlersignale entwickelt werden, die Information über Ausmaß und Richtung der Anpassung enthalten.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann das Steuersignal die Information enthalten, die zur Vornahme einer solchen Anpassung eines MR Elements benötigt wird, indem das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler für die Vorrichtung mit einem einzelnen MR Element als Lesewandler eingesetzt wird.
  • Wenn das MR Element in einer Position gehalten wird, die etwas seitlich zur Mittellinie versetzt ist, erzeugt diese geringfügige Fehlausrichtung ein hohes durchschnittliches Fehlerausmaß. Bezugnehmend auf die Kurve 338 von 7 erzeugt ein Versatz von ca. 8 Mikroinch eine signifikante Änderungsrate im durchschnittlichen Fehlerausmaß, wie durch Linie 346 in Kurve 338 dargestellt. Diese signifikante Änderung im durchschnittlichen Fehlerausmaß kann als Versatz-Referenz für den vorherbestimmten Kopfversatz benutzt werden.
  • Mit der hier offenbarten Vorrichtung, die als Wandler einen magnetoresistiven Sensor in einem System verwendet, in dem die vorherbestimmten Speicherorte durch eine Spur mit einer Mittellinie verkörpert sind und in dem das Anpasselement so verstellt wird, dass der Sensor mit einem leichten Versatz zur Mittellinie der Spur in einer bekannten Richtung positioniert ist, wird eine vorherbestimmte Sensorposition eingerichtet. In einer solchen Vorrichtung reagiert das Ausgabegerät auf das Steuersignal mit der Information über das Ausmaß der Fehler, um ein Positionsfehlersignal, kompensiert durch die vorherbestimmte Sensorposition, zu erzeugen, welches das Ausmaß und die Richtung darstellt, in der das Anpasselement den Sensor verschieben soll, um die Sensor-/Spurausrichtung zu verbessern.
  • Somit besteht ein Servosteuerungsverfahren für ein einzelnes MR Element oder einen einzelnen Sensor darin, den Kopf zwischen den Servo Bursts geringfügig auf einer Seite der Spur zu halten. Ein kleiner Versatz würde wiederhergestellte Daten bereitstellen, die im wesentlichen die gleiche Anzahl von Fehler nach der PRML Verarbeitung im Vergleich zu einer idealen Ausrichtung des Kopfes auf die Spur aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die BER am Ausgang der PRML Verarbeitung nicht signifikant verändert, wie an der Kurve 330 in 7 zu sehen ist. Wenn sich die vorherbestimmte Sensorposition der Spurmitte nähert, wird das MR Element oder die einzelne Sensorposition korrigiert, so dass seine/ihre Verschiebung aus der Spurmitte leicht zunimmt. Wenn die Verschiebung einen bestimmten Betrag überschreitet, wird die Kopfposition angepasst, um den Versatz zu verringern. Mit diesem Verfahren wird die Ausrichtung des MR Elements oder des einzelnen Sensors zwischen einer oberen und einer unteren Grenze gehalten.
  • Wenn das MR Element oder der einzelne Sensor näher an der Mittellinie der Spur als eine minimale Verschiebung liegt, ist die Richtung des Versatzes nicht mehr bekannt. In einem solchen Fall wird eine Anpassung vorgenommen, um den Kopf geringfügig nach links zu verschieben. Wenn bemerkt wird, dass die Verschiebung zunimmt, bedeutet das, dass das MR Element oder der einzelne Sensor nach links verschoben war, andernfalls war das MR Element nach rechts verschoben. In diesem Fall könnte die Anpassung den beobachteten Versatz zu Null reduziert haben. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, sobald der Versatz bemerkt wird, wie in der Kurve 338 von 7 dargestellt.
  • In 7 zeigt die BER Kurve 330, dass sich mit einer weitgehenden Verschiebung des MR Elements oder des einzelnen Sensors aus der Spur der Rauschabstand dermaßen verschlechtert, dass die Rate, mit der die Fehler nach der PRML Verarbeitung beobachtet werden, wesentlich zunimmt. Jede Seite der Kurve 330 stellt eine monotonisch zunehmende Funktion der Entfernung von der Spurmitte dar. Wenn die Rate bemerkbar wäre, das heißt, wenn häufig genug Fehler auftreten würden, wenn das MR Element oder der einzelne Sensor nahe der Spurmitte liegen, könnte diese Information als Steuersignal gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Für gegenwärtige Plattenlaufwerke, bei denen die BER die meiste Zeit eins in 10 oder weniger ist, treten nützliche Beobachtungen zu selten auf, um nützlich zu sein.
  • Die Kurve 338, die das idealisierte Ausmaß von Fehlern darstellt, zeigt die Form des durchschnittlichen Fehlerausmaßes für einen Satz von Abtastungen während der PRML Verarbeitung. Wie hier beschrieben, kann mit jedem Erhalt einer neuen Abtastung ein neuer Wert erhalten werden, der im Bereich von 10000 bis 15000 Abtastungen zwischen jedem Paar von Servo Bursts liegt. Dies reicht aus, um ein nahezu kontinuierliches Servosignal zu erzeugen, und ist das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • Somit können geringfügige Änderungen an der MR Elementposition, die den Spurversatz erhöhen oder verringern, benutzt werden um Information über die Richtung des Spurversatzes zu erzeugen.
  • 8 ist ein Diagramm des Fehlerausmaßes als Funktion der Kopflage in einer Spur für einen Wandler mit zwei Lesewandlern oder Lesesensoren, wie zum Beispiel dem in 5 dargestellten Wandler. Das Kurvendiagramm ist allgemein mit 400 bezeichnet. Diagramm 400 beinhaltet eine erste Achse, die „X" Achse 602, die die horizontale Position eines Lesewandlers darstellt, und eine zweite Achse 404, die „Y" Achse, die das während der Verarbeitung beobachtete Ausmaß von Fehlern darstellt.
  • Die erste Kurve 410 zeigt die Beziehung zwischen der BER und der Kopfposition für einen ersten Lesewandler, und die zweite Kurve 412 zeigt die Beziehung zwischen der BER und der horizontalen Kopfposition für einen zweiten Lesewandler.
  • Die Ansprechkurven 410 und 412 sind typisch für die Ansprechkurven, die unter Einsatz des Wandlers 26 mit zwei isolierten MR Elementen 176 und 178 in 5 erzeugt werden. Diese Information kann dazu verwendet werden, ein Positionsfehlersignal zur Praktizierung dieser Erfindung zu erzeugen.
  • Wenn ein Wandler 26 mit zwei nicht abgeschirmten MR Elementen, wie in 3E dargestellt, verwendet wird, wird durch Anlegen eines Anpassungssignals an die leitende Abschirmung 182 von 3E eine Verschiebung in den magnetischen Werten der magnetischen Betriebsdaten eines der MR Elemente verursacht. In 8 ist diese Verschiebung durch die gestrichelte Kurve 410' dargestellt.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer PRML Ansprech-Wellenform und einer Fehlerausmaß Wellenform, allgemein bezeichnet mit 500. Das Diagramm beinhaltet eine erste Achse 502, die „X" Achse, die die Zeit darstellt, und eine zweite Achse 504, die „Y" Achse, die die Sensorspannung darstellt. Die Ansprech-Wellenform ist durch eine durchgezogene Kurve 506 dargestellt und ist ein Diagramm einer tatsächlichen Ansprechkurve. Die zweite durch eine gestrichelte Linie dargestellte Kurve 512 wird abgeleitet, indem ein Satz von Punkten eines Diagramms einer bekannten oder erwarteten idealen Wellenform, wie beispielsweise Punkt 520, benutzt wird.
  • Die tatsächliche Wellenform 506 zeigt Veränderungen im zeitvariierenden elektromagnetischen Wert auf der zweiten Achse 504 im Zeitverlauf auf der ersten Achse 502, die tatsächlichen Messungen des Wandlers entsprechen. Die tatsächliche Ansprech-Wellenform beinhaltet eine Mehrzahl von Abtastpunkten 520, die tatsächliche Abtastwerte des zeit-variierenden elektromagnetischen Werts darstellen, der durch die PRML Technik bestimmt wurde.
  • Die ideale Wellenform 512 zeigt Veränderungen im zeitvariierenden elektromagnetischen Wert auf der zweiten Achse 504 im Zeitverlauf auf der ersten Achse 502, wie diese von einem Sensor für den Idealfall der Bit-Codierung und Bit-Decodierung gemessen würden. Die ideale Ansprech-Wellenform 512 beinhaltet eine Mehrzahl von Abtastpunkten 520, die ideale Abtastwerte des zeitvariierenden elektromagnetischen Werts darstellen, der durch die PRML Technik bestimmt wurde.
  • Im allgemeinen unterscheidet sich die tatsächliche Ansprech-Wellenform 506 von der idealen Ansprech-Wellenform 512. Der Wandler empfängt die tatsächlichen Werte für die tatsächlichen Abtastpunkte 520, und ein Komparator vergleicht diese Werte mit den idealen Abtastwerten und bestimmt einen Satz von Folgen von Datenbits, bei denen die Wahrscheinlichkeit am größten ist, dass sie die tatsächlichen Werte für die tatsächlichen Abtastpunkte 520 erzeugt haben.
  • Für eine Ausführungsform ist beabsichtigt, die PRML Codiertechnik als Einschränkung für das Datensignal auszuwählen, um die Erfindung in folgender Weise zu praktizieren. Das Signal von den Sensoren, zum Beispiel den MR Elementen, kann mit zweimal der normalen Abtastrate oder höher abgetastet werden. Nach der PRML Decodierung unter Einsatz von Abtastpunkten gemäß der vorstehenden Beschreibung wird die Differenz zwischen der beobachteten PRML Codier-Wellenform vom Sensor, zum Beispiel dem MR Kopf, und der erwarteten PRML Codierung berechnet, wie sie von den fehlerberichtigten Ausgangsdaten abgeleitet wurde. Diese Berechnung stellt Information über das Ausmaß der Fehler im abgetasteten Datensignal bereit und kann für das Steuersignal benutzt werden. Für eine derartige Berechnung kann die Rechenkapazität von Mikroprozessoren und digitalen Signalprozessoren nach dem Stand der Technik verwendet werden.
  • Im Folgenden einige Beispiele zur Bestimmung der Fehlerraten unter Verwendung von PRML Verarbeitung: (a) der für eine Reihe von Abtastungen berechnete Durchschnittsbetrag, um den die beobachteten Werte der Abtastungen von den erwarteten Werten dieser Abtastungen abweichen, wobei die Abtastungen einen Bereich umspannen könnten, der von wenigen zehn oder zwanzig Abtastungen bis zu tausend und mehr Abtastungen umfasst; (b) der Durchschnittsbetrag der Quadrate der obigen Differenz für den gleichen Bereich von Abtastgrößen; (c) der Durchschnittsbetrag der ins Quadrat erhobenen Differenzen zwischen dem aus dem fehlerberichtigten Datenausgang der Erfindung erneut codierten PRML Signal und den abgetasteten zeitlich korrekt ausgerichteten Signalen, die an jedes der ersten und zweiten Datensignale angelegt wurden, die in die PRML Decodierer eingegeben wurden, um ein Maß für das Fehlerausmaß bereitzustellen, das dem von jedem PRML Decodierer erzeugten Datenstrom entspricht, und aus dem das Steuersignal zusammengesetzt ist. Dies hat den Vorteil, dass die beste Schätzung des erwarteten PRML Signals dasjenige Ausgangssignal ist, das von dem ersten Datensignal und dem zweiten Datensignal abgeleitet und anschließend PRML decodiert und möglicherweise unter Vornahme einer weiteren Fehlerberichtigung als bestes Datendatenausgangssignal der Erfindung bestimmt wurde: und (d) andere Funktionen dieser Differenzen für diese Abtastgrößen.
  • Wenn zwei MR Elemente verwendet werden, wird für jedes Element ein Steuersignal in der oben beschriebenen Weise erzeugt. Dann werden alle individuellen Steuersignale durch eine Funktion zu einem Ausgangssteuersignal kombiniert. Es gibt viele Möglichkeiten, die Signale zu kombinieren. Das Einfachste ist, das erste Steuersignal vom zweiten Steuersignal zu subtrahieren und das Ergebnis als Steuersignal zu verwenden.
  • 10 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einsatz von Information über das Ausmaß von Fehlern.
  • Das Verfahren gilt für den Positionierschritt, wobei ein oder mehrere Wandler einschließlich Wandlern zum Einsatz kommen, die zwei oder mehr Leseelemente aufweisen, um die vorherbestimmten Speicherorte abzutasten, die gespeicherte Daten mit einer Einschränkung enthalten. Das Verfahren verwendet die vorbeschriebene Vorrichtung und geht davon aus, dass die vorherbestimmten Speicherorte Daten enthalten, die bereits auf oder in die Speichermedien geschrieben wurden.
  • Am Verfahrenspunkt 600 wird der Sensor in der Nähe der vorherbestimmten Speicherorte oder der Datenspur positioniert und ist bereit, eine Folge von Datenbits zu lesen. Am Verfahrenspunkt 602 reagiert der Wandler auf die Folge von Datenbits und erzeugt ein erstes Signal. Bei Verfahrenspunkt 604 verarbeitet der Detektor oder das Eingabegerät das erste Signal, indem er das erste Signal mit mindestens einer Einschränkung mit dem erwarteten Signal vergleicht, welches die mindestens eine Einschränkung enthält, um das Steuersignal zu erzeugen, das die Information über das Ausmaß der Fehler enthält. Der Verfahrenspunkt 606 extrahiert ferner das Datensignal aus dem ersten Signal.
  • Bei Verfahrenspunkt 606 können das extrahierte Datensignal und das Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß, wie bei Verfahrenspunkt 610 gezeigt, dazu verwendet werden, ein Datensignal, das die geringste Anzahl von Fehlern enthält, elektrisch aus mehreren Datensignalen abzuleiten und das so abgeleitete Datensignal als die wiederherstellten Daten 614 zu erzeugen. Die extrahierten Daten können wie durch Leitung 612 angegeben, als die wiederhergestellten Daten eingesetzt werden.
  • Bei Verfahrenspunkt 620 reagiert ein Anpasselement auf das Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß, um Positionsfehlersignale zu erzeugen, die zum Anpassen der Position des Kopfes verwendet werden, derart, dass die Ausrichtung des Kopfes relativ zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Datenspur verbessert wird, so dass der Leseprozess fortgesetzt wird, wie bei Verfahrenspunkt 640 und weiter zurück bis zu Verfahrenspunkt 600 dargestellt.
  • In dem schematischen Diagramm von 11 ist die Ausführungsform der Vorrichtung eine Variation der Vorrichtung von 5. In 11 weist die allgemein mit 650 bezeichnete Vorrichtung eine aus einem magnetischen Medium bestehende Oberfläche 22 mit einer Datenspur 160 auf, welche aufgezeichnete Daten 164 mit mindestens einer Einschränkung an vorherbestimmten Speicherorten oder in Datenspuren 160 enthält. Eine allgemein mit 652 bezeichnete Kopf-/Armeinheit beinhaltet einen Arm, eine Feder und einen Schieber ähnlich der Darstellung in 5, um einen Wandler 26 mit zwei MR Elementen 176 und 178 abzustützen, die zwischen sich eine Isolierschicht oder Abschirmung 180 abweisen, die mit Bezug zueinander und zu den vorherbestimmten Speicherorten oder der Datenspur 164 versetzt sind, in ähnlicher Weise wie bei dem Wandler von 5.
  • Jedes der MR Elemente 176 und 178 erzeugt ein Ausgangssignal an den Leitungen 248 mit den abgetasteten Daten mit der mindestens einen Einschränkung und irgendwelchen Fehlern, die während der Abtastung in die abgetasteten Daten eingeführt wurden. Das Signal von MR Element 176 wird als Eingang an die Leseverstärker 250 und 254 angelegt, während das Signal für das MR Element 178 and die Leseverstärker 252 und 254 angelegt wird. Der Ausgang des Leseverstärkers 254 stellt die Summe der von den MR Elementen 176 und 178 erzeugten Signale dar. Der Ausgang der Leseverstärker 250 und 252 stellt entsprechend das von den MR Elementen 176 und 178 erzeugte Signal dar.
  • Die Ausgangssignale der Leseverstärker 250, 252 und 254 liefern jeweils separat die abgetasteten Daten, die die mindestens eine Einschränkung und irgendwelche während des Abtastens der abgetasteten Daten eingeführten Fehler enthalten. Jeder der Leseverstärker 250, 252 und 254 verstärkt das Signal und führt jegliche andere benötigte Signalverarbeitung durch und erzeugt ein erstes Signal, das die Daten darstellt, die die mindestens eine Einschränkung mit Bezug auf die vorherbestimmten Speicherorte und irgendwelche während des Abtastens der abgetasteten Daten eingeführten Fehler enthalten. Jeder der Leseverstärker 250, 252 und 254 legt seinen jeweiligen Ausgang als erstes Signal an parallele Detektoren an.
  • Im Einzelnen wird das erste Signal des Leseverstärkers 254, welches die Summe der beiden von MR Elementen abgetasteten Signale ist, als Eingang an eine Summen Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 700 angelegt, die ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 710 erzeugt, darstellend die Summe der beiden von den MR Elementen 176 und 178 abgetasteten Signale und ein Steuersignal mit Information über das am Ausgang 720 erscheinende Fehlerausmaß.
  • Desgleichen wird das erste Signal der Leseverstärker 250 und 252, welches die von den MR Elementen 176 bzw. 178 abgetasteten Signale sind, als Eingang an eine linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 für das abgetastete Signal von MR Element 176 bzw. an eine rechte Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 704 für das abgetastete Signal von MR Element 178 angelegt. Die linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 erzeugt ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 712, das dem ersten Signal von MR Element 176 entnommen wurde, und ein Steuersignal mit Information über das Fehlerausmaß, das an Ausgang 722 erscheint.
  • Die rechte Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 704 erzeugt ein extrahiertes Datensignal an Ausgang 714, das dem ersten Signal von MR Element 178 entnommen wurde, und ein Steuersignal mit Information über das Fehlerausmaß, das an Ausgang 724 erscheint.
  • In dieser Ausführungsform erzeugt die Summen Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 700 ein vereinheitlichtes Signal, während die linke Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 702 und die rechte Datenextraktion- und Fehler-Schaltung 704 jeweils ein Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß in jedem empfangenen Signal erzeugen.
  • In der Ausführungsform von 11 werden die beiden Steuerfunktionen mit Bezug auf die extrahierten Datensignale 710, 712 und 714 und die Steuersignale 720, 722 und 724 durchgeführt. Die extrahierten Datensignale 710, 712 und 714 werden als Eingang an einen Daten-Multiplexer 732 angelegt, der in Reaktion auf ein über Leitung 736 von einem Auswahl-Controller 734 empfangenes Prozesssteuersignal eine Ableitungsoperation durchführt, die auf das Prozesssteuersignal 736 und mindestens auf entweder das extrahierte Summendatensignal 710, das extrahierte linke Datensignal 712 oder das rechte extrahierte Datensignal 714 reagiert, um daraus ein Datensignal mit der geringsten Anzahl von Fehlern abzuleiten.
  • Die Steuersignale 720, 722 und 724 werden gleichzeitig an den Auswahl-Controller 724 und an einen Servo-Controller 723 angelegt. Der Auswahl-Controller erzeugt in Reaktion auf die Steuersignale das Prozesssteuersignal 736 für den Daten-Multiplexer 732, wie oben beschrieben.
  • Der Servo-Controller 723 erzeugt Positionsfehlersignale aus den Steuersignalen und legt diese über Leitung 726 an einen Servo-Verstärker 728 an. Der Servo-Verstärker 728 verwendet die das Ausmaß und die Richtung der benötigten Ausrichtung darstellenden Signale zur Verbesserung der Ausrichtung zwischen den MR Elementen und der Datenspur 160.
  • Die Ausführungsform von 11 kann eine oder beide Ableitungen der Datenfunktionen über den Multiplexer 732 durchführen und die Steuersignale zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals in Form von weitgehend kontinuierlichen Servosignalen benutzen.
  • 12 stellt die Spannung des von jedem MR Element 176 und 178 abgetasteten Signals und die Summe der Spannungen von beiden MR Elementen 176 und 178 dar, die als Funktion der aus der Spur verschobenen Speicherorte aufgetragen wurden. Die Ansprechkurve 742 repräsentiert das MR Element 176 und die Ansprechkurve 744 repräsentiert das MR Element 178. Die Ansprechkurve 746 repräsentiert die Summe der von den MR Elementen 176 und 178 abgetasteten Signale. Diese Signale repräsentieren das erste Signal, das an das entsprechen Eingabegerät oder die Datenextraktion- und Fehlerschaltungen in 11 angelegt wurde.
  • Das Mehrplatten Speichersystem der diagrammatischen Darstellung von 13 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung eines dynamischen Servosignals in Form eines weitgehend kontinuierlichen Servosignals, welches unter Einsatz des Servo Burst Verfahrens zur Entwicklung von Positionsfehlersignalen mit einer höheren Rate als das Speichersystem nach dem Stand der Technik verwendet werden kann.
  • Wie in 13 dargestellt, werden gegenwärtig Plattenlaufwerke 750 gebaut, die eine Mehrzahl von Speicherplatten – Platte 1 bis N – aufweisen, wie durch die Platten 752 und 754 dargestellt. Die Platten sind an eine Spindel 760 angeschlossen und darauf eingerichtet von dieser gedreht zu werden. Eine Mehrzahl von Wandlern 764, 766, 768 und 770 werden von einer Stütze 800 abgestützt, und die durch die gestrichelte Linie 774 dargestellten Ladearme stehen in betrieblicher Beziehung zu den jeweiligen Plattenoberflächen 752 und 754.
  • In 11 könnten die Plattenoberflächen eine obere und eine untere Fläche auf der gleichen Platte wie zum Beispiel Platte 752 sein, oder sie könnten Plattenoberflächen auf verschiedenen Platten sein, wie zum Beispiel die obere Fläche auf Platte 752 und die obere Fläche auf Platte 754.
  • Wenn die Plattenoberflächen auf der gleichen Platte sind, wirken sich physikalische Bedingungen, die Fehler in das abgetastete Signal einführen, wie Wärmeausdehnung, Biegungen oder dergleichen, in mehr oder weniger gleichem Maße auf beide Oberflächen aus, wodurch die Fehler zwischen den Wandlern, die Daten von den Oberflächen auf der gleichen drehenden Platte abtasten, reduziert sind. Wenn sich die Plattenoberflächen auf verschiedenen Platten befinden, die von einer gemeinsamen Spindel getrieben werden, wirken sich physikalische Bedingungen, wie Spindelschwankungen, auf beide Platten in mehr oder weniger gleichem Maße aus, wodurch manche Fehler zwischen den Wandlern, die Daten auf den Oberflächen auf verschiedenen drehenden Platten abtasten, reduziert sind.
  • Die Wandler 764, 766, 768 und 770 tasten die gespeicherten Daten ab und legen die abgetasteten Signale an ihre entsprechenden Leseverstärker 782, 784, 786 bzw. 788 an.
  • Die Ausgänge jedes der Leseverstärker 782, 784, 786 bzw. 788 werden parallel zu einem Eingabegerät 794 angelegt, welches daraus ein einzelnes extrahiertes Datensignal ableitet, welches an Ausgang 798 erscheint. Das Eingabegerät 794 erzeugt ein Steuersignal mit Information über das Fehlerausmaß in einer Mehrzahl von ersten Signalen und erzeugt ein dynamisches Servosignal, welches auf Leitung 806 erscheint. Das Steuersignal auf Leitung 806 wird an einen Aktuator 804 angelegt, um die Position eines oder mehrerer der Wandler 764, 766, 768 und 770 zur Verbesserung der Wandlerausrichtung relativ zu einer Spur auf der Plattenoberfläche anzupassen. Das durch Pfeil 808 dargestellte Steuersignal kann in ähnlicher Weise wie in 12 verwendet werden, das heißt, es wird über einen Auswahl-Controller an einen Daten-Multiplexer angelegt.
  • Wie in 13 veranschaulicht, bewegen sich die Wandler, die auf alle Plattenoberflächen einwirken oder in betrieblicher Beziehung zu diesen stehen, zusammen als eine einzige Wandlerstapeleinheit, allgemein bekannt als Kopfstapeleinheit. Wenn einer der Wandler auf einer ersten Plattenoberfläche gut auf eine Spur ausgerichtet ist und Daten von dieser Spur liest oder abtastet, sind auch die Wandler aller anderen Plattenoberflächen annähernd auf die Spuren dieser anderen Plattenoberflächen ausgerichtet.
  • Infolge der hohen Herstellungstoleranzen, die zur Erzielung der gegenwärtigen Spurdichten erforderlich sind, und der betrieblichen Umweltbedingungen, die thermische und andere Effekte einführen, wodurch Schwankungen in der Ausrichtung von Wandler zu Wandler verursacht werden, reicht die Information über die Position eines Wandler auf einer zweiten Plattenoberfläche nicht aus, die Position des Wandlers auf der ersten Plattenoberfläche exakt zu steuern, um diesen Wandler mit der benötigten Genauigkeit auf eine Spur auf der ersten Plattenoberfläche auszurichten.
  • Die Vorrichtung von 13 kann auf die Lieferung von Information über das Fehlerausmaß eingerichtet werden, indem sie Signale, die von einer oder mehreren der anderen Plattenoberflächen abgetastet wurden, in gleicher Weise wie bereits für ein erstes Signal beschrieben, von einem Wandler, der Daten von einer ersten Oberfläche abtastet oder liest, verarbeitet. Diese Information wird zum Detektieren der relativen Bewegung zwischen dem Kopf der die Daten speichernden Platte und zum Übertragen derselben auf das Eingabegerät benutzt. Das Eingabegerät 794 benutzt diese Information in Verbindung mit der Information, die von dem Steuersignal mit der Information über das Fehlerausmaß im ersten Signal empfangen wurde, um die Ausrichtung des ersten Wandlers relativ zu seiner Datenspur zu verbessern.
  • Diese zusätzliche Information kann von einer oder mehreren der anderen Plattenoberflächen erhalten werden, die Daten auf dem Plattenlaufwerk speichern. Wenn sich die Plattenoberflächen auf der gleichen Platte befinden, sind die abgetasteten Daten aus der Lesung des ersten Wandlers besonders nützlich, das heißt, sie können zum Erzeugen eines einzelnen Steuersignals verwendet werden, um beide Wandler zur Verbesserung der Ausrichtung beider Wandler relativ zu ihrer jeweiligen Spur anzupassen. Während der Herstellung eines Plattenlaufwerks wird ein Herstellungsschritt genannt „Servowriting" verwendet, bei dem Servo Bursts für jede Spur und jede Oberfläche geschrieben werden. Im Rahmen dieser Erfindung ist beabsichtigt, Spuren auf gegenüberliegenden Oberflächen auf den gleichen Platten auszurichten, so dass die Spurmitten auf der ersten Oberfläche während „Servowriting" geringfügig von den Spurmitten auf der zweiten Oberfläche versetzt sind. Wenn somit ein Wandler auf einer Oberfläche gut auf eine Spur auf der ersten Oberfläche ausgerichtet ist, weist der Wandler auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine gewisse Fehlausrichtung auf eine Spur der gegenüberliegenden Oberfläche auf. Wenn dies eintritt, ist die Beziehung zwischen dem Wandler und der Spur auf der gegenüberliegenden Oberfläche derart, dass das Fehlerausmaß groß ist.
  • Wie in 7 und 8 dargestellt, ändert sich das Fehlerausmaß (die während der PRML Verarbeitung gemessene BER) um große Beträge mit der Veränderung in der Ausrichtung des Wandlers auf die Datenspur. Folglich wäre der zweite Wandler im Betrieb derart auf die zweite Spur ausgerichtet, dass das Fehlerausmaß ein sehr empfindliches Maß der Veränderung in der Ausrichtung zwischen Wandler und Spur darstellt, das an Nützlichkeit zunimmt, wenn es als zweites Steuersignal an das Steuergerät 794 angelegt wird.
  • Es ist ferner beabsichtigt, das Servo Burst auf gegenüberliegende Oberflächen einer Platte zu schreiben, so dass die Servo Bursts auf einer Oberfläche auf halben Wege zwischen Servo Burst Paaren auf der anderen Oberfläche liegen, was während des Servowriting leicht bewerkstelligt werden kann. Daraus ergibt sich, dass die Information aus dem Servo Burst auf der zweiten Oberfläche während der Intervalle zwischen der Erzeugung von Information aus dem Servo Burst auf der ersten Oberfläche am Steuergerät 794 bereitgestellt werden kann. Diese Steuersignale können fast kontinuierlich in den Intervallen zwischen den Servo Burst Signalen zum Anpassen der Wandlerposition relativ zu einer Spur eingesetzt werden.

Claims (14)

  1. Datenerfassungssystem (20) einschließlich eines Servoregelsystems (42) zum Aufrechterhalten einer Nachführungsbeziehung zwischen einem Detektor (26) des Datenerfassungssystems und einer Signalquelle (24), die vom Datenerfassungssystem wiederherzustellende Daten verkörpert, welches Servoregelsystem (42) Servoinformation über die Nachführungsbeziehung empfängt und die Nachführungsbeziehung in Reaktion auf die Servoinformation anpasst, und welches Datenerfassungssystem eine Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten umfasst, die zum Empfang von durch die Signalquelle detektierten Signalen gekoppelt ist, wobei die Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten (204) Daten aus den detektierten Signalen wiederherstellt, welche Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten (204) eine Qualitätsmaßnahme der detektierten Signale aus einem Einschränkungsmerkmal der detektierten Signale erzeugt, wobei die Maßnahme auf eine Genauigkeit der Nachführungsbeziehung zwischen dem Detektor und der Signalquelle anspricht, welches Servoregelsystem (42) die Maßnahme empfängt und die Nachführungsbeziehung zwischen dem Detektor (26) und der Signalquelle (24) in Reaktion auf die erhaltenen Maßnahme-Bestimmungen anpasst, während das Datenerfassungssystem Daten von der Signalquelle abruft, welches Datenerfassungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Signalquelle (24) mehrere Servo-Datenstrukturen beinhaltet, die mit den Daten verkörpernden Signalen durchsetzt sind, wobei die Servo-Datenstrukturen für Servooperationen dediziert sind und keine Daten enthalten, wobei die Servo-Datenstrukturen vom Detektor lesbar sind und die Servoinformation über die Nachführungsbeziehung bereitstellen, und das Servoregelsystem (42) die Servoinformation empfängt und die Nachführungsbeziehung zwischen dem Detektor (26) und der Signalquelle (24) in Reaktion auf die Servoinformation zu vorherbestimmten Intervallen während des Datenabrufs anpasst, so dass die Servoregeloperationen sowohl in Reaktion auf die Maßnahme als auch auf die aus den Servo-Datenstrukturen abgeleitete Servoinformation durchgeführt werden.
  2. System nach Anspruch 1, wobei eine Größe der Maßnahme für genügend große positive und negative Fehler in der Nachführungsbeziehung zunimmt, und die Maßnahme das gleiche Vorzeichen für sowohl die positiven als auch die negativen Fehler in der Nachführungsbeziehung aufweist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maßnahme ein Ausmaß der Fehler in den detektierten Signalen darstellt, die aus den detektierten Signalen und aus einem Codiermerkmal der Daten abgeleitet wurden.
  4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten (204) die detektierten Signale verarbeitet, um die wiederhergestellten Daten und die in den detektierten Signalen dargestellten Fehler abzuleiten, wobei die Maßnahme aus den Fehlern abgeleitet wird.
  5. System nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei der Detektor erste und zweite, jeweils Signale detektierende Detektorelemente (176, 178), umfasst, entsprechende Abschnitte der Datenwiederherstellungs-Schaltung (250, 252) erste und zweite Datensignale und erste und zweite Qualitätsmaßnahmen zwischen den ersten und zweiten wiederhergestellten bzw. detektierten Signalen erzeugen, das Regelsystem eine Richtung für eine Anpassung zwischen dem Detektor und der Signalquelle in Reaktion auf die ersten und zweiten Maßnahmen bestimmt
  6. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maßnahme Schwankungen in den detektierten Signalen aufgrund der durch die Einschränkung definierten gültigen Signalpegel darstellt.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die gültigen Signalpegel durch die Daten definiert werden, und wobei die Einschränkung eine Codierung der Daten beinhaltet.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die gültigen Signalpegel durch PRML Codierung definiert werden.
  9. Datenerfassungssystem innerhalb eines Magnetplattenspeicher-Systems (184), welches Datenerfassungssystem ein Servoregelsystem (204, 206) zur Aufrechterhaltung einer relativen positionellen Beziehung zwischen einem Wandler (194) des Datenerfassungssystems und Datenspeicherorten (190) beinhaltet, die Daten darstellende Signale sind, und die auf einer Datenspeicherfläche (186) innerhalb des Magnetplattenspeicher-Systems (184) bereitgestellt werden, welches Regelsystem (204, 206) Servoinformation über Fehlausrichtungen in der relativen positionellen Beziehung zwischen dem Wandler (194) und den Datenspeicherorten (190) empfängt und die Wandler (194) Position in Reaktion auf die Servoinformation anpasst, und welches Datenerfassungssystem zum Empfang der von den Datenspeicherorten detektierten Signale gekoppelte Datenverarbeitungsschaltungen (202, 204) umfasst, wobei die Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten Daten aus den detektierten Signalen wiederherstellt, wobei das Datenerfassungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Datenwiederherstellung (202, 204) eine Fehlermaßnahme zwischen den wiederhergestellten Daten und den detektierten Signalen erzeugt, wobei die Maßnahme entsprechend der Fehlausrichtungen in der relativen positionellen Beziehung zwischen dem Wandler (194) und den Datenspeicherorten (190) in einer vorherbestimmten Weise variiert; das Regelsystem (204, 206) die Maßnahme empfängt und in Reaktion auf die Maßnahmebestimmungen eine Regelfunktion durchführt, während das Datenerfassungssystem Daten aus der Datenspeicherstruktur abruft; die Datenspeicherorte (190) mehrere Servo-Datenstrukturen enthalten, die mit den Daten verkörpernden Signalen durchsetzt sind, welche Servo-Datenstrukturen in erster Linie für die Servooperationen dediziert sind, wobei die Servo-Datenstrukturen vom Wandler (194) lesbar sind und die Servoinformation über die relative positionelle Beziehung zwischen dem Wandler (194) und den Datenspeicherorten (190) bereitstellen, und das Regelsystem (204, 206) die Servoinformation empfängt und die Regelfunktion des Anpassens der relativen positionellen Beziehung zwischen dem Wandler (194) und den Datenspeicherorten (190) in Reaktion auf die Servoinformation zu vorherbestimmten Intervallen während des Datenabrufs durchführt, so dass das Regelsystem (204, 206) die Regelfunktion des Anpassens der relativen positionellen Beziehung zwischen dem Wandler (194) und den Datenspeicherorten (190) in Reaktion sowohl auf die Maßnahme als auch die aus den Servo-Datenstrukturen abgeleitete Servoinformation durchführt.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Regelfunktion das Anpassen einer Position eines Wandlers (194) mit Bezug auf die Datenspeicherorte (190) beinhaltet.
  11. System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die detektierten Signale eingeschränkt sind, und die Maßnahme aus den detektierten Signalen gemäß der Einschränkung abgeleitet wird.
  12. System nach den Ansprüchen 9–11, wobei die Schaltungsanordnung zur Wiederherstellung von Daten (204) die detektierten Signale gemäß der PRML Datenverarbeitung (PRML = Partial Response Maximum Likelihood) verarbeitet, um sowohl die wiederhergestellten Daten als auch die Fehler zwischen den detektierten Signalen und den wiederhergestellten Daten abzuleiten, wobei die Maßnahme von den berechneten Fehlern abgeleitet wird.
  13. System nach den Ansprüchen 9–12, wobei die Maßnahme von einem ersten Wandler (764, 766, 768, 779) abgeleitet wird, der Signale eines ersten Satzes von Datenspeicherorten auf einer ersten Datenfläche (752, 754) detektiert, und die Regelfunktion das Anpassen einer Position eines zweiten Wandlers (764, 766, 768, 779) mit Bezug auf einen zweiten Satz von Datenspeicherorten beinhaltet.
  14. System nach Anspruch 13, wobei sich der zweite Satz von Datenspeicherorten auf einer zweiten Datenspeicherfläche (752, 754) auf der Seite einer Platte befindet, die gegenüber der ersten Datenspeicherfläche (752, 754) liegt.
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