自動、容錯、區域扇區標記產生方法
2023-10-10 22:50:09
專利名稱：自動、容錯、區域扇區標記產生方法
技術領域：
本發明涉及磁碟驅動控制。特別是，本發明涉及採用容錯方法確定軟扇區的過程以及採用該方法的介質的格式。
廣泛用於計算機工業的磁碟具有一個表面，數據在該表面上被編碼。該磁碟表面分成許多被稱為磁軌的同心圓。每條磁軌分成被稱作硬或伺服扇區的尺寸相等的區段。在每個硬扇區的始端寫入伺服信息。該信息從每個磁碟表面的內徑至外徑是連貫的。一個規定的數據碼形被直接寫在磁碟上，表明每個硬扇區的開始。讀取磁碟的磁碟驅動控制硬體包括邏輯線路，以便對該硬扇區信息解碼並產生用於對數據扇區格式化的硬扇區標記。用戶信息存儲在被稱為軟或數據扇區的實體中。由於數據扇區標記不是從被寫在磁碟中的信息直接解碼的，故此經常稱其為軟扇區。因此，用於定義數據區的軟扇區標記可以出現在磁軌上的任何地方。
為滿足數據密度和驅動容量增加的需求，通過一種被稱為區域密度記錄的記錄技術採用一種扇區分配方法提高驅動容量。由於每條磁軌的尺寸隨半徑的增加而增加。可以將更多信息存儲在一條磁軌上。因此，將磁碟表面分成數個環形區域。在給定區域內的所有磁軌包含相等數量的扇區。在不同區域中，每條磁軌數據扇區的數量不同。最外圈區域所包含的數據扇區的數量最大，最裡圈區域所包含的數據扇區的數量最少。由於區域與區域之間軟扇區數量的變化，有時也將數據扇區稱為區域扇區。
圖1a說明術語區域和磁軌的使用法。圖1a的磁碟表面包含四個區域，每個區域中包含三條磁軌。每個區域中磁軌的數量取決於驅動配置和控制機構的複雜程度。圖1b提供一個表示硬和軟扇區之間關係的圖解格式。每個硬扇區由一個後面跟隨伺服信息和用戶數據的間隙表示。間隙將每個硬扇區分開。軟扇區位於硬扇區的用戶數據區內。H扇區信號標明硬扇區邊界，並可以從直接記錄在該磁碟上的信息解碼。因此，在製造過程完成後不能移動H扇區標記的位置。另一方面，軟扇區標記被用來表示數據扇區的範圍，並且由於每個區域中軟扇區密度隨磁軌周長的增加而改變，區域與區域之間的軟扇區標記的位置也會改變。
為補償被遺漏的H扇區標記(例如210)，起動一個偽軟扇區計數305。該偽軟扇區計數是用於估計下一個軟扇區標記近似位置所需的持續時間。然而，當未檢測到H扇區標記時仍會出現問題。雖然有向硬扇區中裝入更多數據(軟)扇區的能力，但數據扇區在硬扇區之間被隔開的可能性是常有的。因此，如果硬扇區標記遺漏，可能檢測不到軟扇區的ID區，用於描繪軟扇區的軟扇區計數將會截止並出現錯誤的數據記錄和讀取。
已經採用了許多種技術識別軟扇區的位置。例如，在一種現有方法中，在進入每個區域中時，由固件對多至十個計數值編程。在每幀對磁碟驅動同步一次；一幀定義為一組具有相同Z-扇區(軟扇區)排列的硬扇區。雖然此方法有利於被限定實時的固件插入，但需要在格式中加入數據容差以抵消整個幀過程中自旋速度的變化。另外，如果遺漏硬扇區標記，磁碟驅動失去與磁碟的同步，並在錯誤位置中產生軟扇區信號，從而造成可能的數據損失。直到檢測到變址標記(每轉出現一次)才能使磁碟驅動同步。
如圖2所示，在另一種現有方法中，在該磁碟驅動時，固件在每個硬扇區位置被加載計數值。該磁碟驅動根據H扇區脈衝和在先的軟扇區脈衝使用這些計數規定軟扇區脈衝的位置，如圖2所示，當檢測到一個H扇區標記時，起動預定號碼的軟扇區計數293、295、300。雖然該技術降低了與第一種方法有關的容差問題，但仍需要實時進行固件插入，增加了磁碟驅動操作的複雜程度和整理操作。此外，如果硬扇區標記被遺漏仍會出現錯誤。本發明消除了第一種方法中的固有問題，不需要第二種方法中所需的固件插入。
本發明包括一種方法，以及實施該方法的裝置和磁碟格式，為數據扇區提供容錯ID區檢測，以便消除由未對準和未檢測到硬扇區標記所引起的錯誤。提供邏輯線路以便當檢測到硬扇區之間的間隙時起動超時計數。該超時計數被規定為應該檢測到一個硬扇區標記的時間間隔。當檢測到一個間隙並且該超時計數開始倒計數而未檢測到硬扇區標記時，則出現可能的錯誤情況，並開始進行容錯處理以針對缺少硬扇區標記的檢測進行補償。因此，在該超時計數結束時，開始一個小脈衝串計數。該小脈衝串計數是一段比所使用的原始脈衝串計數短的持續時間，但該持續時間的長度足以在該用戶數據的開始將該磁頭組件帶到扇區中的位置，在此時起動該H扇區計數為該硬扇區倒計數用戶數據位置，因此，總是能夠確定用戶數據區的始端並避免由於未檢測到一個H扇區標記引起的不定用戶數據區所造成錯誤。另外，正如在現有技術中發現的，由於形成的容差被最小化到如同與一滿幀相對的兩個扇區，因此提高了效率。
在另一實施例中，對被隔開在兩個硬扇區之間的數據扇區進行寫和讀所需的時間提供補償。特別是，如果在一個H扇區計數結束時，軟扇區計數仍未完成倒計數，則表明數據扇區仍未結束，軟扇區計數在下一個硬扇區的用戶數據區的始端將重新開始。然而，已經確定需要一時間間隔以繼續進行數據操作，並由此而進行軟扇區計數。在這方面，提供一分隔(split)計數以給出該時間裕度。
對本技術領域的技術人員來說，通過下面的詳細描述本發明的目的、特徵和優點將變得明顯。
圖1a和1b示出現有技術的磁碟驅動表面和描繪在該表面上的磁軌和區域。
圖2示出現有技術的硬扇區和用於檢測和確定用戶數據區的軟扇區的軟扇區計數的示意圖。
圖3示出確定軟扇區ID區的容錯方法的示意圖。
圖4a和4b示出所採用的定時和計數值的實例。
圖5示出在本發明中採用容錯方法確定軟扇區ID區的系統的實例。
圖6a和6b提供一個狀態圖，該狀態圖說明用於提供容錯檢測軟扇區ID區的過程的狀態。
下面的描述對許多細節做了說明，以便完全理解本發明。然而，很明顯，對本領域技術人員來說，為實施本發明，這些規定的細節並不是必需的。在其它例子中，公知的電氣結構和電路以方框圖的形式表示，以便不使本發明出現不必要的難以理解的情況。
圖3示出在本方法中為準確確定軟扇區所使用的格式和計數值。本實施例使用六個計數值以正確跟蹤磁碟上的硬扇區和軟扇區。在用戶數據305(與間隙307對應)的末端起動超時計數300，並將在遇到一個硬扇區標記，例如310期間延續。如果檢測到硬扇區標記310，繼續進行正常處理以使一個脈衝串計數320起動，此後起動硬扇區計數330。在硬扇區計數進行倒計數期間，特別是在由軟扇區標記340、345描繪軟扇區期間，用戶數據335被編碼到磁碟上。根據所檢測的硬扇區標記310使用被起動的軟扇區計數產生軟扇區標記。
如果在超時計數300的倒計數時未檢測到一個硬扇區標記，一個小脈衝串計數350則開始取代脈衝串計數。如果正確地檢測到一個硬扇區標記，該小脈衝串計數提供一個足夠的計數，以表明硬扇區計數應該在哪裡開始。如圖3中指出的，小脈衝串計數350和脈衝串計數320在近似相同的位置結束，以使硬扇區計數330能夠被一致地起動。從而可以準確地使用軟扇區標記340、345和軟扇區計數360，並且不會丟失用戶數據。
驅動操作最好由檢測到的一個硬扇區標記起動。一旦檢測到一個硬扇區標記，則起動脈衝串計數，並且一旦進行倒計數，則起動硬扇區計數。在硬扇區計數的結束時，隨著超時計數的起動開始進行容錯處理。
在另一個實施例中，當需要給出一個附加時間間隔以使驅動正確判明軟扇區340的始端時，提供一個分隔計數370。該分隔計數370考慮到在兩個硬扇區之間分開一個軟扇區所需的額外時間。因此，如果到一個硬扇區計數已經開始倒計數時，一個軟扇區計數仍未開始倒計數，則在下一個硬扇區中的下一個軟扇區標記的始端重新開始軟扇區倒計數。然而，在軟扇區計數重新開始之前，一個分隔計數370開始倒計數。這樣為分隔計數提供了足夠的裕度。
圖4a和4b提供了可以使用的定時和對應的計數值的實例，在該實例中，機構的頻率為10 MHz，磁軌被格式化成每條磁軌包括24幀，每幀被格式化成每幀包括兩個硬扇區和三個軟扇區。
圖5示出本發明中用容錯方法確定軟扇區ID區的系統的實例。通過信道405將數據傳送到磁頭組件410，磁頭組件410將用戶數據寫到磁碟上，或從磁碟讀出數據。同樣，信道405將從磁頭接收的模擬信號轉換成數字數據脈衝，並將一個時鐘與該數據同步。由格式定序器415對寫入磁碟的數據安排格式。該信道將讀出的數據提供給格式定序器415，讀取操作過程中，該格式定序器415根據軟扇區標記從數據格式中提取出用戶數據並將該數據提供給主系統420。原始數據也提供給H或硬扇區檢測機構425，該硬扇區檢測機構425對從信道405接收的數據進行解譯並確定硬扇區標記的位置。將該信息提供給控制磁碟驅動裝置430操作的微處理器和格式定序器415以及軟扇區發生器機構435。微處理器將根據硬扇區標記的位置控制軟扇區發生部件，尤其是對正確識別軟扇區的ID區的計數的編程，以及磁碟驅動格式。特別是，軟扇區發生器機構435根據硬扇區標記的位置和由處理器430編程設計的計數器規定軟扇區標記的位置。
圖6a和6b示出軟扇區發生器(圖5中的435)操作狀態圖。變址、復位和啟動輸入表示輸入到軟扇區發生器的信號。在本實施例中，該軟扇區發生器是一個狀態機(state machine)。這些信號的確立使軟扇區發生器異步地進入有關的規定狀態。每個矩形框表示針對每個狀態機的時鐘周期被執行一次的步驟。每個計數器中的值在每個時鐘周期被減1。菱形框反映出實現向下一個狀態過渡的硬體狀態。例如，當確立復位信號和啟動信號時，進入狀態510。在狀態510中的每個時鐘周期期間，進行一次測試，在菱形框520，確定是否檢測到一個硬扇區標記。如果在當前時鐘周期期間檢測到一個硬扇區標記，狀態機的狀態改變到狀態525。然而，如果在當前時鐘周期期間未檢測到硬扇區標記，該狀態機繼續處在狀態510中，並因此重新加載脈衝串、超時和H扇區計數器並使分隔計數器復位。
同樣，如果檢測到變址信號，該狀態機進入狀態500，並加載脈衝串計數器、超時計數器、幀計數器、H扇區計數器，並將軟扇區計數器和分隔計數器復位。在下一個時鐘周期，狀態機進入狀態525並使脈衝串計數器開始倒計數。如圖6a和6b所示，進入其它的狀態繼續進行處理。
至此已經結合優選實施例對本發明進行了描述。很顯然，鑑於上面所做的描述，對於本領域技術人員來說，許多替換、改進、變化和使用是顯而易見的。
權利要求
1.在磁碟中一種用於在硬扇區內檢測軟扇區的方法，所述磁碟包括許多磁軌，每條磁軌分成多個硬扇區。每個硬扇區由一個間隙分開，並且每個硬扇區的始端通過一個硬扇區標記識別，所述方法包含下列步驟對第一個被檢測到的硬扇區標記進行初始同步；起動一個硬扇區計數；在該硬扇區計數終止時起動一個超時計數；為後續硬扇區標記監測該磁軌；如果在檢測到一個硬扇區標記之前一個超時計數已經結束，開始容錯處理以確定一個軟扇區始端的位置，容錯處理過程包含步驟起動一個小脈衝串計數，所述小脈衝串計數是計算到該硬扇區始端的近似位置的持續時間，和在小脈衝串計數結束時起動一個硬扇區計數和一個軟扇區計數，所述硬扇區計數算出到該硬扇區末端的距離，所述軟扇區計數算出執行用戶數據操作期間軟扇區的持續時間；其中如果未檢測到硬扇區標記，則確定軟扇區始端。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包含步驟如果在超時計數結束之前檢測到一個硬扇區標記；起動一個脈衝串計數；起動該硬扇區計數；和在執行用戶數據操作期間，在該脈衝串計數結束時起動該軟扇區計數。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包含步驟如果當該硬扇區計數結束時該軟扇區計數未結束，則表明所述軟扇區在相鄰硬扇區之間被隔開，該方法則包括步驟在該小脈衝串計數結束時，如果在該相鄰硬扇區未檢測到一個硬扇區標記，則起動該硬扇區計數並起動一個分隔計數，所述分隔計數為被排成順序的軟扇區信息提供足夠時間，在分隔計數結束時，起動該軟扇區計數和用戶數據操作。
4.根據權利要求2所述的方法，進一步包含步驟如果當該硬扇區計數結束時該軟扇區計數未結束，則表明所述軟扇區在相鄰硬扇區之間被隔開，該方法則包括步驟在該脈衝串計數結束時，如果在該相鄰硬扇區檢測到該硬扇區標記，則起動該硬扇區計數並起動一個分隔計數，所述分隔計數為被排成順序的軟扇區信息提供足夠時間，在分隔計數結束時，起動該軟扇區計數和用戶數據操作。
5.根據權利要求1所述的方法，其中對一個硬扇區標記進行初始同步的步驟包含檢測一個硬扇區標記和起動一個脈衝串計數的步驟。
6.一種容錯盤驅動組件，其中一個磁碟包含許多磁軌，每條磁軌分成許多硬扇區，每個硬扇區的始端通過一個硬扇區標記識別，所述磁碟驅動組件檢測硬扇區內的軟扇區，該組件包含同步裝置，用於將該磁碟驅動組件與第一個被檢測到的硬扇區標記進行同步；一個第一計數裝置，用於執行一個硬扇區計數的倒計數；一個第二計數裝置，用於執行一個超時計數的倒計數，當該硬扇區計數結束時，所述第二計數裝置被起動；檢測硬扇區標計的裝置；一個第三計數裝置，如果在該超時計數結束前未檢測到一個硬扇區標記，用於執行一個小脈衝串計數的倒計數，所述小脈衝串計數是計算到該軟扇區始端的近似位置的持續時間；所述第一計數裝置在該小脈衝串計數結束時執行被起動的一個硬扇區計數的倒計數，所述硬扇區計數算出到該硬扇區末端的距離；和一個第四計數裝置，在該小脈衝串計數結束時用於執行被起動的一個軟扇區計數倒計數，所述軟扇區計數算出執行用戶數據操作期間軟扇區的持續時間；其中如果未檢測到硬扇區標記，則確定軟扇區的始端。
7.根據權利要求6所述的容錯磁碟驅動組件，進一步包含一個第五計數裝置，如果在該超時計數結束前檢測到一個硬扇區標記，用於執行被起動的一個脈衝串計數的倒計數；在該脈衝串計數結束時，該第一計數裝置執行被起動的一個硬扇區計數的倒計數，和該第四計數裝置執行該軟扇區計數的倒計數，所述計數在該脈衝串計數結束時被起動，其中在該軟扇區計數期間執行用戶數據操作。
8.根據權利要求6所述的容錯磁碟驅動組件，進一步包含，如果當該硬扇區計數結束時該軟扇區計數仍未結束，用於將該軟扇區在兩個相鄰硬扇區之間隔開的裝置，該裝置包含一個第五計數裝置，如果在該相鄰硬扇區未檢測到一個硬扇區標記，在該小脈衝串計數結束時用於執行被起動的一個分隔計數的倒的計數，所述分隔計數為被排成順序的軟扇區信息提供足夠時間，所述第四計數裝置在該分隔計數結束時起動該軟扇區計數。
9.根據權利要求7所述的容錯磁碟驅動組件，進一步包含，如果當該硬扇區計數結束時該軟扇區計數仍未結束，用於將該軟扇區在兩個相鄰硬扇區之間隔開的裝置，該裝置包含一個第六計數裝置，如果在該相鄰硬扇區檢測到該硬扇區標記，在該脈衝串計數結束時用於執行被起動的一個分隔計數的倒計數，所述分隔計數為被排成順序的軟扇區信息提供足夠時間，所述第四計數裝置在該分隔計數結束時起動軟扇區計數。
10.根據權利要求6所述的容錯磁碟驅動組件，其中所述同步裝置包含用於檢測一個第一硬扇區標記的裝置和一個用於執行一個脈衝串計數的倒計數的第七計數裝置。
11.一個系統，包含一個處理器和一個用於對耦合到該處理器的磁碟介質進行讀和寫的磁碟驅動組件，用於提供對包含用戶數據的軟扇區的容錯檢測，所述系統進一步包含一個磁頭組件，用於將表示數據的模擬信號讀出和寫入該磁碟介質；一個耦合到該磁頭組件的信道，用於將從該介質讀出的模擬信號轉換成數字數據，和將被寫入該磁碟介質的數字數據轉換成模擬信號；一個耦合到該信道的硬扇區檢測器，用於檢測該介質上的硬扇區標記；一個軟扇區發生器，用於檢測一個硬扇區內的軟扇區，所述軟扇區發生器包含一個第一計數裝置，用於執行一個硬扇區計數的倒計數；一個第二計數裝置，用於執行一個超時計數的倒計數，當該硬扇區計數結束時，起動所述第二計數裝置；用於檢測一個硬扇區標記的裝置；一個第三計數裝置，如果在該超時計數結束前未檢測到一個硬扇區標記，用於執行一個小脈衝串計數的倒計數，所述小脈衝串計數是計算到該軟扇區始端的近似位置的持續時間；所述第一計數裝置用於執行一個在該小脈衝串計數結束時被起動的硬扇區計數的倒計數，所述硬扇區計數算出到該硬扇區末端的距離；和一個第四計數裝置，用於執行一個在該小脈衝串計數結束時被起動的軟扇區計數的倒計數，所述軟扇區計數算出執行用戶數據操作期間軟扇區的持續時間；一個與所述信道、軟扇區發生器和處理器耦合連接的格式定序器，用於根據軟扇區檢測提取從該信道接收的數據和將被寫入的數據送到該信道。
12.根據權利要求11所述的系統，所述軟扇區發生器進一步包含一個第五計數裝置，如果在該超時計數結束前檢測到一個硬扇區標記，用於執行被起動的一個脈衝串計數的倒計數；在該脈衝串計數結束時，該第一計數裝置執行被起動的一個硬扇區計數的倒計數，和該第四計數裝置執行該軟扇區計數的倒計數，所述計數在該脈衝串計數結束時被起動，其中在該軟扇區計數期間執行用戶數據操作。
13.根據權利要求12所述的系統，所述軟扇區發生器進一步包含如果當該硬扇區計數結束時該軟扇區計數仍未結束，用於將該軟扇區在兩個相鄰硬扇區之間隔開的裝置，該裝置包含一個第六計數裝置，如果在該相鄰硬扇區檢測到該硬扇區標記，用於執行一個在該脈衝串計數結束時被起動的分隔計數的倒計數，所述分隔計數為被排成順序的軟扇區信息提供足夠時間，所述第四計數裝置在該分隔計數結束時起動該軟扇區計數。
14.根據權利要求11所述的系統，其中所述同步裝置包含用於檢測一個第一硬扇區標記的裝置和一個用於執行一個脈衝串計數的倒計數的第七計數裝置。
15.根據權利要求11所述的系統，其中該計數裝置由該處理器控制。
全文摘要
本發明包括一種方法，以及實施該方法的裝置和磁碟格式，為數據扇區提供容錯ID區檢測，以便消除由未對準和未檢測到硬扇區標記所引起的錯誤。提供邏輯線路以便在硬扇區計數結束時起動超時計數。該超時計數被規定為應該檢測到一個硬扇區標記的時間間隔。如果該超時計數開始倒計數而未檢測到硬扇區標記時，則出現可能的錯誤情況，並開始進行容錯處理以針對缺少硬扇區標記的檢測進行補償。因此，在該超時計數結束時，開始一個小脈衝串計數。該小脈衝串計數是一段比所使用的原始脈衝串計數短的持續時間，但該持續時間的長度足以在該用戶數據的開始將該磁頭組件帶到該扇區中的位置，在此時起動該H扇區計數為該硬扇區倒計數用戶數據位置。因此，總是能夠確定用戶數據區的始端並避免由於未檢測到一個H扇區標記引起的不定用戶數據區所造成錯誤。
文檔編號G11B20/10GK1129487SQ94193089
公開日1996年8月21日 申請日期1994年8月3日 優先權日1993年8月17日
發明者馬丁·L·卡利, 馬文·德福雷斯特 申請人:麥克斯特公司