包括用以提供延迟的重置信号的延迟电路的磁盘驱动器 背景技术
【0001】针对大规模销售的计算设备诸如台式计算机和膝上型计算机的磁盘驱动器和用于移动计算设备(例如，个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、数字照相机等)的小外形因子(SFF)磁盘驱动器都具有巨大的市场。为了具有竞争力，磁盘驱动器应当相对便宜并且提供大容量、对数据的快速存取以及可靠的性能。
【0002】磁盘驱动器通常使用可移动的磁头致动器来频繁存取存储在磁盘上的大量数据。磁盘驱动器的一个示例是硬盘驱动器。传统的硬盘驱动器具有包括至少一个磁性盘(“磁盘”)的磁头磁盘组合件(“HDA”)、使磁盘快速旋转的主轴马达和包括磁头悬架组合件(HGA)的磁头组组合件(“HSA”)，磁头悬架组合件(HGA)具有用于读写数据的可移动转换器磁头。HSA构成伺服控制系统的一部分，伺服控制系统将可移动的转换器磁头置于磁盘上特定磁道的上方以分别从该磁道读取信息或向该磁道写入信息。
【0003】通常，传统的硬盘驱动器包括具有多个同心磁道的磁盘。每个磁盘的每个表面常规包含多个同心数据磁道，这些数据磁道以一定角度分成多个数据扇区。此外，可在每个磁盘上提供特殊的伺服信息以确定可移动的转换器磁头的位置。
【0004】伺服的最普遍形式被称为“嵌入式伺服”，其中伺服信息被写入多个伺服扇区中，这些伺服扇区彼此以一定角度分隔开并且散布在围绕每个磁盘的每个磁道的数据扇区之间。
【0005】可能在硬盘驱动器中发生的重要问题涉及可能由主机计算机提供的功率信号中的中断引起的数据丢失。例如，功率损耗可能发生，导致写数据扇区操作持久性地终止，从而导致已命令的写数据未实际写入到磁盘的数据扇区。
【0006】硬盘控制器通常具有异常终止机构，该异常终止机构在检测到由于主机计算机的功率损耗导致的重置信号时引起当前有效的磁盘写操作停止。在该异常终止机构中，写门(write-gate)信号被立即去除，并且被命令写入到数据扇区的额外数据不被写入，引起磁盘上写门被去除的点处的“写拼接(write-splice)”。写拼接导致具有写拼接的数据扇区的任何后续读操作都向主机计算机返回不可修复的误差校正码(ECC)错误。
【0007】因此，数据可能永久丢失并且可能出现ECC错误。此外，这可能导致一些类型的软件应用程序遭到破坏。在一些情况下，当写拼接发生在磁盘中涉及操作系统的部分时，主机计算机可能变得无法启动并且不可用。
【0008】因此，对于磁盘驱动器来说需要通过消除由于功率损耗而发生在磁盘上的写拼接的可能性来克服这些限制。
【附图说明】
【0009】图1示出其中实践了本发明的实施例的磁盘驱动器的简化框图。
【0010】图2是显示具有多个同心磁道的磁盘驱动器的磁盘的图，并且更具体地，图示说明了根据本发明的一个实施例的伺服扇区和数据区。
【0011】图3示出磁道的简化图，并且更具体地，图示说明了根据本发明的一个实施例由伺服扇区分开的数据区的数据扇区。
【0012】图4是根据本发明一个实施例的生成未延迟的重置信号和延迟的重置信号的重置电路地框图。
【0013】图5是根据本发明一个实施例的生成未延迟的重置信号和延迟的重置信号的重置电路的框图。
【0014】图6是根据本发明一个实施例的生成未延迟的重置信号和延迟的重置信号的重置电路的框图。
【0015】图7是根据本发明一个实施例的生成未延迟的重置信号和延迟的重置信号的重置电路的框图。
【具体实施方式】
【0016】在接下来的描述中，将详细描述本发明的各实施例。但是，包括这样的细节是为了便于理解本发明以及描述实施本发明的示例性实施例。这样的细节不应用于将本发明限于所描述的特定实施例，因为在本发明范围内的其它变化和实施例是可能的。而且，即便为了彻底理解本发明而记载了很多细节，但是对于本领域的技术人员来说，显而易见的是这些具体细节不是实践本发明必须的。在其它实例细节中，诸如众所周知的电结构、电路、方法、过程和组件并未详细描述或者以块图的形式显示，目的在于避免使本发明难理解。而且，本发明将在特定实施例中描述但是可以以其它类型的硬件、软件、固件等或者以上部件的组合来实现。
【0017】图1示出磁盘驱动器30的简化框图，其中可实践本发明的实施例。磁盘驱动器30包括磁头/磁盘组合件(HDA)34和控制器印刷电路板组合件(PCBA)32。主机36可以是计算设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、服务器计算机、移动计算设备(例如，PDA、照相机、蜂窝电话等)或任何类型的计算设备。可替代地，主机36可以是测试计算机，其执行校准和测试功能，作为磁盘驱动器制造过程的一部分。磁盘驱动器30可以具有对于计算机或小型移动设备合适的外形因子和容量(例如，小外形因子(SFF)磁盘驱动器)。
【0018】HDA 34包括：用于数据存储的一个或多于一个磁盘46；用于快速地使每个磁盘46(显示了四个)在主轴48上旋转的主轴马达50；以及用于在每个磁盘46上方移动多个磁头64的致动器组合件40。致动器组合件40包括多个致动器臂41，致动器臂41分别将磁头64连接到其远端以便致动器臂41和磁头64围绕枢轴点旋转从而使得磁头分别在径向方向扫过磁盘46。磁头64通过用于在磁盘46上读写数据的电缆组合件65连接到前置放大器42。前置放大器42通过读数据线92和写数据线90连接到控制器PCBA 32中的通道电路(channel circuitry)。
【0019】控制器PCBA 32可包括读/写通道68、伺服控制器98、主机接口和磁盘控制器(HIDC)74、音圈马达(VCM)驱动器102、主轴马达驱动器(SMD)103、微处理器84和多个存储器阵列缓冲器或高速缓冲存储器82、RAM(随机存取存储器)108和非易失性存储器106。
【0020】主机启动的在磁盘驱动器30中读和写数据的操作可以在微处理器84的控制下执行，微处理器84通过总线86连接到控制器和存储器阵列。微处理器84执行的程序代码可以存储在非易失性存储器106和随机存取存储器RAM 108中。在需要执行时，存储在磁盘46的保留磁道上的程序覆盖代码(overlay code)也可以载入到RAM 108中。
【0021】在磁盘读写操作过程中，前置放大器42传递的数据可以被读/写通道68编码和解码。在读操作过程中，读/写通道68可以将数据解码成在NRZ总线96上传输至HIDC 74的数字比特。在写操作过程中，HIDC可以在NRZ总线上向读/写通道68提供数字数据，读/写通道68在将数据传输到前置放大器42之前将数据编码。例如，尽管也可以使用其它编码处理，但是读/写通道68可以使用PRML(局部响应最大似然)编码技术。
【0022】HIDC 74可以包括磁盘控制器80、响应来自主机36的命令的主机接口控制器76和存储在磁盘46和主机36之间传输的数据的缓冲控制器78，其中磁盘控制器80包括用于格式化磁盘数据、提供错误检测和磁盘数据校正的磁盘格式器75。HIDC 74中的控制器共同提供有助于微处理器84控制磁盘操作的自动化功能。
【0023】伺服控制器98提供微处理器84和致动器组合件40以及主轴马达50之间的接口。微处理器84控制伺服控制器98中的逻辑以利用VCM驱动器102定位致动器组合件40以及使用主轴马达驱动器103准确控制主轴马达50的旋转。例如，磁盘驱动器30可以使用已采样的伺服系统，其中等距间隔的伺服扇区被记载在每个磁盘46的每个磁道上。数据扇区记载在每个磁道的伺服扇区之间的间隔中。伺服扇区被伺服控制器98以有规律的间隔采样以向微处理器84提供伺服定位信息。伺服扇区被读/写通道68接收，并且被伺服控制器98处理以通过总线86向微处理器84提供定位信息。
【0024】图2示出图1中磁盘驱动器30的磁盘46，其具有多个同心磁道，并且更具体地，图示说明了根据本发明的一个实施例包括多个伺服扇区14和数据区15的磁盘46。所述多个伺服扇区14沿圆周围绕磁盘46被伺服写入以限定圆周磁道12并且用于寻道和磁道跟踪。具体地，嵌入的伺服扇区14a、14b等包括在寻道和磁道跟踪中使用的伺服信息，并且散布在磁盘46的数据区15之间。常规地，数据被写入多个离散数据扇区中的数据区15中。每个数据区15之前通常有一个伺服扇区14。
【0025】每个伺服扇区14可包括：锁相环路(PLL)字段20、伺服同步标记(SSM)字段22、磁道标识(TKID)字段24、扇区标识符(ID)字段26和一组伺服脉冲(例如，ABCD)28(例如，磁转换的交替模式)，伺服控制系统采样该组伺服脉冲以将可移动的转换器磁头和特定磁道对齐并且相对于特定磁道对齐。典型地，伺服控制器98在“寻道”模式期间利用TKID字段24作为控制输入向期望的磁道移动转换器磁头64。
【0026】然而，在处理信息时，确保构成比特块的比特的检测中的一致性是必要的。为了确保这样的一致性，锁相环路(PLL)字段20首先被读取以便于比特同步。接下来，伺服同步标记22被读取以便于块同步。SSM 22通过充当特殊标记以便于块同步，特殊标记被检测从而使数据“成帧”，即识别块的边界。有效的伺服同步信号导致磁盘驱动器30的读/写通道68为读取伺服数据和读/写操作建立准确的定时参考点。众所周知的是通过SSM 22提供伺服数据的成帧。楔形ID 26是标识楔形的二进制编码的楔形ID号码。
【0027】一旦磁头64基本位于期望的磁道12上方，则伺服控制器98使用伺服脉冲(例如，ABCD)28以在“磁道跟踪(或循迹)”模式中保持磁头64位于磁道上方。在磁道跟踪模式期间，磁头64重复读取每个连续伺服扇区的扇区ID 26以获得对磁道的每个扇区进行标识的二进制编码的扇区ID号。基于TKID和扇区ID，伺服控制器98不断地获知磁头64相对于磁盘46的位置并且将该信息传递至微处理器84。通过这种方式，微处理器84不断地获知磁头64相对于磁盘的位置并且能够通过伺服控制系统命令磁头64的移动，从而实施磁盘驱动操作，诸如寻道、跟踪、读/写操作等。
【0028】图3示出图2的磁道12的简化图300，并且更具体地，图示说明了根据本发明一个实施例的被伺服扇区14分开的数据区15的数据扇区。具体地，每个数据区15包括多个数据扇区。例如，第一数据区15A包括多个数据扇区(DS)302、304、306、308和310。第二数据区15B同样包括多个数据扇区(DS)322、324、326、328和330。
【0029】如图3所示，第一数据区15A和第二数据区15B的数据扇区被伺服扇区14分开。在此示例中，在伺服扇区14将每个数据区15A和15B与后续的数据区分开之前，每个数据区15A和15B包括五个数据扇区。然而，应当理解，取决于磁盘的类型和/或磁盘的径向位置，可存在被伺服扇区分开的任意个数据扇区，这取决于设计考虑。因此，图3仅仅是一个示例。
【0030】正如将要描述的，在一个实施例中，重置电路可用于磁盘驱动器30中以提供功率损耗逼近的早期警告从而允许有效的写操作在数据扇区之一的边界末端(例如，在数据扇区DS302...330之一的末端)停止，以便写拼接(write-splice)不会在数据扇区本身内发生。如之前所述，当数据只是部分被写到数据扇区时可能导致写拼接，这导致接下来的读操作返回无法校正的错误。不利的是，数据可能永久丢失。
【0031】在一个实施例中，未延迟的重置信号被提供给磁盘格式器75以提供功率损耗逼近的早期警告。之后，磁盘格式器75可以在下一数据扇区边界终止任何有效的写操作，从而避免写拼接被写入磁盘。例如，在图3中的DS 304的写期间，有效的写操作将继续直至DS 306开始之前的DS 304的末尾(线455所示)。其后，延迟的重置信号可以提供给磁盘格式器75以在功率损耗时允许磁盘控制器80输入正常的重置条件。延迟的重置信号的时间设定值可以设定在最小值以允许磁盘格式器75为一个DS完成有效的写操作或者设定在最大值以完成多个DS同时确保写操作在致动器组合件40由于功率损耗的原因开始移动以停止磁头64之前终止。
【0032】图4是根据本发明一个实施例的产生未延迟的重置信号412和延迟的重置信号414的重置电路400的框图。重置电路400包括从主机计算机接收主机功率401的磁盘驱动功率控制器402。磁盘驱动功率控制器402向磁盘驱动器30的各个部分诸如HDA 34和PCBA 32提供功率。例如，磁盘驱动功率控制器402提供VCM驱动器功率406，主轴马达驱动器功率407和本领域熟知的其它功率管理408。
【0033】磁盘驱动功率控制器402还包括功率损耗检测电路404，功率损耗检测电路404检测主机功率401的功率损耗，并响应功率损耗而沿着重置功率线410产生重置信号。
【0034】重置功率线410被耦连到延迟电路420和包括磁盘格式器450的磁盘控制器440。而且，磁盘控制器440被耦连到读/写通道68和磁头64，如之前所述。延迟电路420也可以耦连到调整电路430。
【0035】重置功率线410被耦连到磁盘控制器440以提供未延迟的重置信号412。而且，延迟电路420延迟重置功率线410的重置信号以向磁盘控制器440提供延迟的重置信号414。
【0036】磁盘控制器440响应未延迟的重置信号412，终止由磁头64在数据扇区边界执行的有效写操作。在一个特定实施例中，数据扇区边界可以位于在未延迟的重置信号被接收之后发生的有效写操作的下一数据扇区边界。
【0037】例如，再次参见图3，如果DS 304正被写入，则有效的写操作将在未延迟的重置信号被接收之后继续，直至DS 304被完全写入并且磁头到达边界455处的下一DS 306。这样，通过终止由磁头在DS边界执行的有效写操作，避免了DS 304中的写拼接。
【0038】之后，响应之后接收的延迟的重置信号414，磁盘控制器440可进入重置状态和受控的停机状态。
【0039】在一个实施例中，延迟电路420可包括延迟线421。例如，延迟电路420可包括适当的长延迟线421(如图4所示)或者可以包括适当的硬件计数器或RC计数器。此外，在一个实施例中，调整电路430可以被耦连到延迟电路420来向延迟电路420提供延迟时间以调整延迟电路420的延迟时间。
【0040】在一个实施例中，延迟电路420可以被设置为最小延迟值以允许磁盘控制器440为一个完整的数据扇区结束有效写操作，如之前所述。此外，在一个实施例中，延迟电路420可以由最大延迟值来限制，以便写操作在磁头64被移回从而停止之前终止，磁头64被移回的原因在于磁盘驱动器实施的针对功率损耗的受控停机。例如，调整电路430可以基于最大延迟值、最小延迟值或磁头在当前数据扇区上的位置来选择延迟值。
【0041】现在将描述本发明的其它实施例中的多种其它类型的重置电路。为了简明，将不重复图4中记载的之前描述的电路的各部分。
【0042】例如，图5是根据本发明的一个实施例的重置电路500的框图，重置电路500用于产生未延迟的重置信号512和延迟的重置信号514。在此实施例中，功率损耗检测电路504包括耦连到延迟电路520的重置功率线510和耦连到延迟电路520的调整电路530。
【0043】功率损耗检测电路504检测主机的功率损耗。重置功率线510被耦连到磁盘控制器540和延迟电路520。功率损耗检测电路504沿着重置功率线510向磁盘控制器540和磁盘格式器550提供未延迟的重置信号512。此外，延迟电路520被耦连到重置功率线510并且延迟重置信号以向磁盘控制器540和磁盘格式器550提供延迟的重置信号514。
【0044】图6是根据本发明的一个实施例的重置电路600的框图，重置电路600用于生成未延迟的重置信号612和延迟的重置信号614。在此示例中，磁盘控制器640包括延迟电路620。如图6所示，功率损耗检测电路604被包括在磁盘驱动功率控制器602中，并且向磁盘控制器640提供重置功率线610。
【0045】磁盘控制器640在位于磁盘控制器640内的延迟电路620和磁盘格式器650两处接收未延迟的重置信号612。此外，调整电路630还包括在磁盘控制器640中，并且被耦连到延迟电路620和磁盘格式器650。
【0046】在此实施例中，延迟的重置信号614和未延迟的重置信号612都由磁盘格式器650接收。具体地，磁盘格式器650基于磁头在完成写数据扇区时的当前位置向调整电路630提供调整值617。
【0047】在此示例中，如磁盘格式器650本身确定的，基于磁头在写数据扇区时的当前位置，调整电路630向延迟电路620提供调整值以控制延迟的重置信号614从延迟电路620传递到磁盘格式器650之前的时间量。例如，调整电路630可以利用计数器计算调整值。可替代地，调整电路630可以包括连接到一组反相器的多路转换器，多路转换器选择性地增加或减少反相器的数量，这将为延迟电路620调整延迟。
【0048】图7是根据本发明的一个实施例的重置电路700的框图，重置电路700用于生成未延迟的重置信号712和延迟的重置信号714。在此实施例中，磁盘控制器740包括包含与(AND)门725的延迟电路。
【0049】磁盘驱动功率控制器702包括功率损耗检测电路704。功率损耗检测电路704检测功率损耗，并响应功率损耗而沿着重置功率线710生成重置信号。重置功率线710被耦连到功率损耗检测电路704和磁盘控制器740。重置功率线710向磁盘控制器740提供未延迟的重置信号712。
【0050】具体地，在此实施例中，延迟电路包括与门725。与门725接收未延迟的重置信号712。磁盘格式器720也接收未延迟的重置信号712。磁盘格式器720产生发送到与门725的空闲(Not Busy)信号715。
【0051】在此实施例中，根据接收的未延迟的重置信号712标识的功率损耗，磁盘格式器720监视磁头在完成写数据扇区时的当前位置，并且在当前数据扇区或多个数据扇区被完全写入时，磁盘格式器720然后传递空闲信号715至与门725。当与门725既从磁盘格式器720接收空闲信号715，又接收未延迟的重置信号712时，与门725生成延迟的重置信号714，该信号被传递给磁盘格式器720以向磁盘格式器720表明将开始正常的受控停机。可替代地，当重置信号被接收时，运行在磁盘驱动器上的固件可以基于磁头的位置提供调整值。
【0052】之前描述的方法和过程可以用于具有包括嵌入式伺服扇区和数据扇区的嵌入式伺服系统的磁盘驱动器。但是，本领域技术人员可以利用磁盘驱动器的多个替代或具有相似或其它介质格式特性的其它类型的存储设备，以通过具有同样优势的本发明实现这些技术。而且，尽管已经在具有嵌入式伺服扇区和数据扇区的磁盘驱动器的背景下描述了实施例，但是本发明可以用在很多不同类型的磁盘驱动器或具有扫过介质的磁头的其它存储设备中。