[发明专利]磁盘驱动器断电时数据节流的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统的磁盘驱动器和数据存储系统。更具体地，本发明涉及旋转降速模式（spin down mode）中加强电力调节的系统和方法，在该模式中电力是从磁盘主轴提取的。

背景技术

磁盘驱动器通常包括磁盘和连接致动器臂远端的磁头，致动器臂通过音圈电机围绕枢轴旋转，从而在磁盘上径向地定位磁头。磁盘包括多个径向排列的隔开的、用于记录用户数据的同心磁轨，以及嵌入式伺服扇区。嵌入式伺服扇区包括磁头定位信息（例如，磁轨地址），该信息由磁头读取并由伺服控制器处理，从而控制致动器臂在磁轨与磁轨之间搜索的转速。

当磁盘旋转降速时，例如，因为电力中断，在空气轴承消散前停放磁头时重要的，以防止磁头和/或磁盘损坏。在磁盘驱动器中，其中磁头停放在磁盘的磁头停放区，尽快制动主轴电机来最小化磁头磨损也是很重要的。按照惯例，停电时，磁头使用电机线圈中由主轴和磁盘组合的角动量产生的反电动势来停放。反电动势的感应电流对电容器充电，因而产生内部电源电压，音圈电机使用该电压停放磁头。一旦磁头停放，向主轴电机施加制动力矩使其尽快停转，从而最小化磁头磨损。需要仔细管理内部电源电压来实现上述磁头停放功能，以及在这种情况下磁盘需要执行的任何其他操作。

附图说明

下面参照下列附图说明实施本发明各种特征的系统和方法，其中：

图1示出依照本发明一些实施例的磁盘驱动器/数据存储系统。

图2A示出依照本发明一些实施例的另外的磁盘驱动器/数据存储系统。

图2B示出依照本发明一些实施例的伺服扇区的格式。

图3示出依照本发明一些实施例的断电序列。

图4示出依照本发明一些实施例的旋转降速电路。

图5示出依照本发明一些实施例的需求调节电路。

图6示出依照本发明一些实施例的带有优先级的需求调节电路。

图7A-7D示出依照本发明一些实施例的逻辑负载的各种分布。

图8A-8C示出依照本发明一些实施例的负载交错。

图9A-9C示出依照本发明一些实施例的负载交错的作用。

图10示出依照本发明一些实施例的电力分配的改进。

具体实施方式

虽然描述了本发明的一些实施例，但这些实施例仅以例子的形式给出，而不是为了限制本发明的保护范围。实际上，这里描述的新颖的方法和系统可以用多种其他形式来实施。而且，可不偏离本发明的精神，对这里所述方法和系统做出各种省略，替换及改变。

概述

这里提供的数据存储系统的实施例配置为，当断电、掉电、失电或者电源故障时，执行经改进的能源或电力分配机制。尽管本说公开中使用单个的“磁盘”和“磁头”，但是本领域的技术人员应理解，在一些实施例中可以使用多个磁盘（或底板）和磁头。各种数据存储系统/磁盘驱动器包括非易失性存储器（NVM）（例如，固态内存），用于在电力中断的情况下存储数据。在电源故障的情况下，通过非易失性存储器存储数据可以提高整体性能（例如，可以使用更大的写高速缓存）和/或在电源故障时防止数据丢失是必须的。另外，混合驱动器包括用于实现性能提高的固态非易失性存储器，其中频繁存取的数据存储在固态非易失性存储器，而非存储在硬盘或除了存储在硬盘之外，来提高性能。

包括驱动器和非易失性存储器的数据存储系统/磁盘驱动器在电源故障时，至少需要完成两项任务：停放磁头及将数据编码到非易失性存储器（例如用户数据，系统数据或两者皆有）。非易失性存储器（例如固态内存）编码通常不允许电力中断，因为数据可能会毁坏。编码需要1-2毫秒，这段时间内电力不能中断。然而，反电动势产生的电压也用于停放磁头，因而必须管理该电压，确保磁头停放及编码功能能以有效的方式完成。本发明的一些实施例更有效地使用反电动势产生电力，为在电力故障期间停放磁头及编码尽可能多的数据到非易失性存储器而提供足够的电力。