[发明专利]硬盘驱动器和读取记录介质上的伺服数据的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例总地涉及确定读/写头在旋转的记录介质上的径向位置。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)是非易失性存储装置，其容置在保护机壳中，在具有磁表面的一个或多个圆盘(盘(disk)也称为碟(platter))上存储数字编码的数据。当HDD运行时，每个磁记录盘通过心轴系统快速旋转。利用通过致动器定位于盘的特定位置之上的读/写头从磁记录盘读出以及向其写入数据。

读/写头利用磁场从磁记录盘表面读出以及向其写入数据。由于磁偶极场随着与磁极的距离增加而快速下降，因此读/写头与磁记录盘表面之间的空间必须严格控制。为了在读/写头与磁记录盘表面之间提供一致的距离，在磁记录盘旋转时，致动器依赖硬盘驱动器机壳内的气压来支承读/写头以合适的距离离开磁记录盘的表面。读/写头因此称为“飞行”在磁记录盘表面之上。即，由旋转的磁记录盘拉动的空气迫使头离开磁记录盘表面。当磁记录盘停止旋转时，读/写头必须“着陆”或者离开磁记录盘。

HDD的写头以一系列同心道的形式将数据记录到磁记录盘表面。在磁记录盘的每个道中可记录参考标记(reference marker)。这些参考标记被称为伺服信息。为了在写数据时帮助适当地定位写头，HDD采用伺服机械控制环(servo mechanical control loop)利用存储在磁记录盘上的伺服信息将写头保持在正确位置。当读头读取伺服信息时(被读取的伺服信息可称为位置误差信号，或PES)，可由伺服处理器确定头的相对位置，从而使得能够根据需要连续调整头相对于预期道的位置。

有一些场合，特别是启动期间或某些失效模式期间，伺服系统没有“被锁定”，这意味着伺服信息没有被正确地识别并与写在盘上的数据或其它信息区别开。这些情况下，不能读取伺服信息并且不能确定头在盘上的径向位置。这期间致动器未被控制。在硬盘驱动器中建立或再次建立“伺服锁定(servo-lock)”是最高系统优先级之一。一旦伺服信息被正确识别，就能对其解调以及解码从而提供下至单个道的一小部分的精确径向位置。

通常，伺服信息以恒定的已知频率写入磁记录盘并因而从其读回。使用单个固定频率非常便于不同于数据的伺服信息的快速识别。然而，由于磁记录盘的旋转速度在盘的外边缘(表示为“OD”，用于外径)比在盘的内边缘(表示为“ID”，用于内径)大，所以磁记录盘上用于存储伺服信息的物理空间的量随着接近OD而增加。

发明内容

在恒定密度伺服方案中，伺服信息以一致密度或近似一致密度记录，其中频率不是恒定的，而是通常从盘的ID到OD增加。根据实施恒定密度伺服方案的一种方法，在磁记录盘的每个道中使用相同量的物理空间记录伺服信息，不论道多靠近ID或OD。根据实现恒定密度伺服方案的一不同方法，近似地在磁记录盘的每个道中使用相同量的物理空间来记录伺服信息。在这样的方法中，以多个同心区将伺服信息记录到磁记录盘上。在磁记录盘上的每个同心区中，伺服信息以相同频率记录。然而，记录伺服信息的频率在特定同心区稍微不同于相邻同心区。这样，在记录两个或更多道的伺服信息被记录之后，可调整记录伺服信息的频率，从而伺服信息总体上以近似恒定的密度记录在磁记录介质上。有利地，以恒定密度伺服方案在磁记录盘上记录伺服信息与以恒定频率记录伺服信息相比节约了物理空间，以恒定频率记录伺服信息随着接近OD而需要增加的物理空间。

通过读记载在磁记录介质上的伺服信息，伺服处理器可确定读/写头的相对位置。然而，会难以读取使用恒定密度伺服方案记录的伺服信息，除非读出伺服信息应该使用的时钟频率是已知的。在恒定密度伺服方案中，伺服信息以不同频率记录从而实现以恒定或近似恒定密度记录。对于在磁记录盘上记录伺服信息所用的每个频率而言，读取伺服信息应该使用的时钟频率是不同的。由于可能不知道读头相对于磁记录盘的位置，所以记录读头之下经过的伺服信息的被记录的频率也可能是未知的。

根据用于读取利用恒定密度伺服方案记录的伺服信息的现有方法，伺服控制环被设计成容纳写入伺服信息的整个频率范围。然而，为了伺服解调和检测电路起作用，伺服字段的频率必须在相当确定的程度上已知，例如在实际值的若干百分比内。如果存在大的频率偏差，则常规伺服解调和检测电路将根本不工作。不幸地，由于这些限制，以恒定密度方案记录伺服信息所节省的物理空间的量是有限的，因为记录伺服信息的频率的变化不能超出很小的量。