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JP3834446B2 - データ記憶ディスク及びこれの製造方法 - Google Patents

データ記憶ディスク及びこれの製造方法 Download PDF

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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ記憶装置、たとえばディスク駆動装置に関し、より具体的には、ディスク上で位置誤差信号に符号化されたサーボ系データの誤り検出および訂正に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディスク駆動装置は通常、1個以上のディスクと、回転するディスク上のトラックの選択された1個の上に配置することができるアクチュエータに取り付けられたヘッド(ディスク面ごとにある)とを含む。ヘッドを含むスライダが取り付けられているアクチュエータを配置するためには一般にボイス・コイル・モータ(VCM)が使用される。スライダは、目標トラックを見つける、または「シーク」しながら、半径方向または弓形に動いて、回転するディスクのスピンドル中心に近づいたり、それから離れたりする。選択されたいずれのトラックでも、システム中の「書き込み経路」を介してトラック上にデータが記録される。あるいはまた、「読み取り経路」を介してトラックからデータが読み取られる。
【0003】
スライダの位置決めは通常、閉ループサーボ系によって制御される。サーボは、まず読み書き変換器(ヘッド)を目標トラックの上に配置し(シーク)、データが読み書きされる間に適切な変換器がトラックを追従していることを保証する(トラック追従)両方に機能する。サーボ系が各回転中に数回そのヘッド位置を更新することができるよう、各ディスク・トラックの一部が、少なくとも1個の、通常はいくつかのサーボ・フィールドを含むようにフォーマットされている。各サーボ・フィールドはさらに、位置誤差信号(PES)を含むサーボ・データを含むようにフォーマットされている。PESフィールドは従来、長さが等しく、固定間隔で離間している定振幅正弦信号のバーストである。これらのフィールドは、読み取りヘッドの位置とともに変化し、トラック上でのヘッドの正確な位置決めを可能にするアナログ信号を生成するために使用される。PESは通常、3または4個の反転の互い違いのバースト、たとえばA、B、CおよびDバーストからなる。測定されたバーストの振幅がヘッドが所定位置にないことを示すならば、制御信号をVCMに発して位置を調節する。サーボ系は通常、VCMを制御し、ディスクから読み取られているサーボ・データをモニタするサーボ・プロセッサを含む。
【0004】
ディスク記憶トラックを編成する一つの方法は、トラックをデータ・セクタに分割する方法である。データ・セクタとは、トラックに沿って記録された固定数のビットである。サーボ・データおよびPES情報は通常、半径方向に湾曲する線に沿って位置するが、一般に使用される「ゾーン・ビット記録」(ZBR)法では、データ・セクタの数および位置がトラックとディスクの中心との距離に応じて変化する(たとえばHetzlerらの米国特許第5,210,660号明細書を参照)。普通、トラック1個あたりいくつかのサーボ・セクタがある。その結果、サーボ・セクタの少なくともいくつかがデータ・セクタの中に位置して、いわゆる「分割データ・フィールド」を形成する。サーボ・セクタは、PESならびにトラック識別名(TID)および他の制御情報をはじめとするサーボ・データを含む。
【0005】
従来、各トラックは、サーボ・データ中に磁気的に記録されたその一意トラック識別名(TID)、すなわちトラック・アドレスを有している。シークの間、サーボ系は、半径方向に内または外に移動しながら、トラック上のサーボ・セクタからTIDを読み取る。TIDはヘッドがその瞬間どこにあるのかをサーボ系に教え、システムが目標トラックに到達するためにその速度などを調節することを可能にする。
【0006】
サーボ・セクタに使用される典型的な従来技術のフォーマットは以下のフィールドを含む。
--||Rd/Wr|AGC|SID|TID|Hd|Cyl|PES||--
【0007】
このフォーマットでは、SID(サーボID)文字は、タイミング・ラインまたはマークからなり、サーボ・セクタ位置情報の始端をトラック上に位置づける。TID(トラック識別名)文字は通常、交番2進符号の符号語(「グレイ・コード」ともいう)として表現される。グレイ・コードの利点は、TID番号がトラックからトラックで1数字しか異ならないことである。これが、急速なシークの際に起こるようなオフトラックの場合でも、TIDの耐障害性読み取りを支援する。HD(ヘッド)およびCYL(シリンダ)フィールドは、他の情報を提供することができる。
【0008】
従来技術では、PES記憶情報を豊富にするための発案がある。Cunninghamの「Quad Burst Servo Needing No Sync ID and Having Added Information」(IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 33, No. 3B, pp. 198-200, August 1990)は、サーボ系によって使用される根本的な正弦周波数の位相操作によって約8ビットの情報をPESバースト中に符号化することができる4倍長バースト・サーボ・パターンを記載している。しかし、この位相方法は、通常のサーボ検出のための振幅の損失をもたらす。情報は、たとえば2ビットを使用することによって各バーストをA、B、CまたはDとして識別する、各バーストに一意的なデータならびにトラックまたはセクタ番号の低位ビットのいくつかを含むことができる。
【0009】
同様に、1980年3月25日に発行されたAndresenの米国特許第4,195,320号「Record Track Identification and Following」は、スライディング・モジュロ符号を使用してサーボ・バースト中にデジタル符号化されたトラック・アドレス情報を使用し、信号を積分してトラックに対する読み出された変換器の位置のアナログ測定値を得る、フロッピー・ディスク用のサーボ系を開示している。
【0010】
サーボ・セクタ中のPESフィールドなどの豊富化は、デバイス・アクセス性能の強化をもたらすことができるが、サーボ・セクタ情報が誤りまたは消去による崩壊を受けやすい場合に目標トラック上でのヘッド/変換器の正確な位置決めを狂いやすくする。崩壊は、ランダムに起こることもあるし、間欠的に起こることもある。ソースは、誘発されたノイズ、位相ジッタなどであることができる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
改良されたサーボ系および改良されたディスクを有するデータ記憶システムならびに誤りに対する保護を有する、サーボ情報を記録し、検索する方法が本明細書に開示される。本発明の方法は、所定のデータ、たとえばサーボ・データを、たとえば誤り訂正符号(ECC)にある冗長情報とともに符号語にマッピングし、これらの符号語をPESフィールドに記録することを含む。PESフィールドは通常、製造時にディスクに記録され、後で変更されることはない。PESに記憶されるデータにかかわらずアナログ信号特性を維持するのに好ましいECC符号化方法が選択され、その結果、従来技術におけるようなPESバーストならびにデジタル・データのソースを使用するための従来のサーボ検出回路における変更は、必要であるとしても最小限である。したがって、ECCの符号語は、許される重み、たとえば各符号語中の「1」(もしくは磁束反転)の数およびランレングス制限(RLL)属性において制約される。
【0012】
好ましい実施態様では、ECC符号語にマッピングされたサーボ・データは、固定数のビットの情報によって表すことができるトラック識別名(TID)を含む。ビットは、1個以上のECC符号語に変換される。TIDを含むデータを限定セットのビット・パターン(ビット・ベクトル)にマッピングすることにより、等しい重みのようなさらなる制約が符号に配される。禁止されたビット・パターンが読み出されるならば、ECCシンドローム計算プロセスから独立して誤りが検出される。場合によっては、本発明の耐障害性の方法を使用してTID情報をPESフィールドに配置すると、サーボ・データ中の従来のTIDフィールドをサイズで縮小させる、またはなくすことができ、その結果、記録容量が増大する。様々なタイプのECCアルゴリズムを使用することができるが、リード−ソロモン型ECCまたはハミング型ECCが好ましい。
【0013】
本発明の一つの態様では、トラックIDは、トラックごとのトラックIDが二つ以上のPESフィールド群の中の2個以上のPESフィールドに記録される選択されたパターンで、PESフィールドに書き込まれる。一つのPESフィールド群は、選択されたトラックの中心に位置するが、他方のPESフィールド群は、隣接するトラックおよび選択されたトラックと部分的に重なり合うようにずらされている。駆動装置が作動しているとき、1個以上のPES中に先に記録されているECC符号語を読み取り、条件付き記号およびECC符号語を使用して誤りの存在を確認する。誤りが見つかるならば、選択された符号の限界まで訂正を実施することができる。訂正は、ECC従来技術におけるようにシンドロームを計算することによって実施される。これが、TIDを含むサーボ・データの推定値を与える。TIDは、PESによって読み取りヘッドに誘発される波形とともに使用されると、ディスク上のヘッドの位置の正確な測定値を与える。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に記載する実施態様は、例を示すに過ぎず、限定的であることを意図するものではない。限定は、請求の範囲によって課されるものである。
【0015】
まず図1を参照すると、従来技術のディスク駆動装置における主要部品、データフローおよび制御フローを示す簡略化ブロック図が示されている。最新のディスク駆動装置は、種々の機能を制御する1個以上のマイクロプロセッサを有することができる。図1は、1個のマイクロプロセッサ116を有する設計を示す。マイクロプロセッサのプログラムは一般にファームウェアと呼ばれる。駆動装置へのコマンドおよびデータは、ホスト装置(図示せず)から経路162を介してインタフェース電子系114に入り、そこで、ホスト・レベルのコマンドが装置レベルのコマンドおよび動作に変換される。制御電子系115が活動およびデータフローを読み書き(R/W)電子系113との間で調和させる。サーボ電子系112(通常はサーボ・プロセッサを含む)が、PESバーストによって誘発される信号およびTIDに対応する信号をはじめとする未加工の位置情報を読み取りヘッド108から受け、ボイス・コイル・モータ(VCM)10に送られる電子信号を介してアクチュエータ106の動きを制御する。ヘッド108がアクチュエータ106の端部に取り付けられている。ディスク104は、スピンドル・モータ(図示せず)によってスピンドル111を中心に回転する。わずかに弓形のサーボ・セクタ120A、120Bがサーボ・データおよびPESバーストを含む。データは、平坦な表面のディスク上の円形のトラック118に書き込まれる。トラックは、ユーザまたは顧客データが記憶されるデータ・セクタ154A、154Bに分割されている。
【0016】
R/W電子系は、読み取りヘッドからの未加工データ信号に対して基本的な復調および検出決定を実行し、これらの信号を2進データ(「1」と「0」のストリーム)に変換する。ディスクに書き込まれた未加工データ信号は、システムがデータを正確に読み出す能力を高める方式、たとえばランレングス制限(RLL)符号化にしたがって制約されている。変換された2進データはバッファ(図示せず)に記憶される。この段階で、バッファ中のデータは、通常はECC検査バイトまたは記号と呼ばれる冗長情報を含む。ECC検査バイトが真のデータ(通常はホストまたは顧客データと呼ばれる)バイトとともにECC符号語を形成する。ECC検出・訂正ハードウェアおよび/またはファームウェアは一般に制御機能とみなされる。誤りが見つからないとき、または誤りが訂正されているとき、顧客データはECCバイトなしでホストに送られる。サーボ関連情報、すなわちTIDおよびバースト信号は通常、ホストに送られないことに留意すること。
【0017】
ディスク104は、サーボ情報および未加工データを磁束反転として記憶することを可能にする薄膜磁気コーティングを有している。サーボ・セクタ・データ120A−Bは通常、ディスクの周囲の規則的な半径方向(角度)位置で弓形の半径方向の線に書き込まれる。本発明の目的の場合のセクタとは、トラック沿いの固定された記録長として定義される。たとえば、典型的なデータ・セクタは、長さ512バイトであるかもしれない。データ・セクタ154A、154Bはサーボ・セクタからいくらか独立して配置されて、2個のサーボ・セクタの間に多数のデータ・セクタが存在し、サーボ・セクタがデータ・セクタの中央に位置して、いわゆる分割データ・フィールド、たとえば154Bを形成することができるようになっている。ディスクのトラックがHetzlerの米国特許第5,210,660号特許で述べられたようにZBRの下でフォーマットされているならば、外寄り区域151、152のトラックは、内寄りの区域153のトラックよりも多くのデータ・セクタをサーボ・セクタの間に有することになろう。図1には三つの区域しか示されていないが、区域の数には随意の限界はない。
【0018】
図8は、本発明を具現化するディスク駆動装置における高レベルでの信号およびデータフローを示す、アナログサーボ処理回路およびサーボ・プロセッサに対してPESデータ検出器およびPESデータ・プロセッサを示すブロック図である。PESバーストによって誘発された読み取りヘッドからの波形が二つの並行経路で処理される。波形は、従来技術と同様、バーストによって誘発される相対的なアナログ信号強度を使用して、トラックに対するヘッドの位置に関する情報をサーボ・プロセッサ34に提供するアナログサーボ処理回路35によって処理することができる。波形は、アナログ処理されることに加えて、PESデータ検出器31によって未加工2進データに変換される。この2進データがさらに処理されて、トラックID(およびPESフィールド中に符号化された他の情報)がPESデータ・プロセッサ33によって回収される。そして、トラックID情報などは、ヘッド位置の制御および調節、たとえばシークおよびトラック追従に使用できるよう、サーボ・プロセッサ34に提供される。
【0019】
本発明は、サーボ・データのアーキテクチャから独立しているが、本発明をより理解できるよう、ただし限定を加えるためでなく、従来技術のサーボ・セクタのフォーマットを本発明の実施態様と比較する。図2には、フィールド指定および等しいビット長を有する典型的な従来技術のサーボ・セクタのフォーマットが示されている。サーボ・セクタの全長は134ビットであり、7個のフィールドに分割されている。W/Rフィールドは位置決め情報に関連しないため、有効長は124ビットである。SID(サーボID)フィールドは、一意のビット・パターンからなり、サーボ・セクタ記号列の始点をマークする。次の3個のフィールド、すなわちHD(ヘッド)、TID(トラック識別名)およびSECTORのうち、TIDが、トラックを識別するため、もっとも重要である。SECTORおよびHDは補助的な位置決めデータを提供する。実施される方法は、TIDフィールドだけを交番2進符号に符号化することであった。交番2進符号またはグレイ・コードの利点は、トラック識別名がトラックからトラックで1ビットしか変わらないことである。これがTIDフィールドのオフトラック読み取りを可能にする。グレイ・コードを使用するときトラック間で1ビットしか変わらないという属性が、本発明の以前には、TIDおよびサーボ・フィールド中の他の情報をECCで保護することを不可能にしていた。
【0020】
図6は、本発明の実施態様における、「バースト」と呼ばれることが多いPESフィールドの、互いおよびトラックの中心線に対する相対的位置を示す。「フィールド」、「信号」および「バースト」は、PES単位を指すために同じ意味で使用する。トラック1〜5は、それらの対応するPESバーストとともに、図面を水平方向に横断するように示されている。ヘッドは、図6に描く左から右に移動するものと仮定する。PESバーストは、トラックとほぼ同じ幅に示されているが、本発明を実施する際に厳密な幅および位置決めは重要ではない。バーストのいくつかはトラックの中心線上に配置されている。これらを第一のバースト群と呼び、中心線からずれたバーストを第二のバースト群と呼ぶ。PESバースト51はトラック1の中心線上に位置している。PESバースト52は、トラック1の中心線からずれ、すなわち、中心線よりも上にあり、バースト52の幅の半分に満たない部分だけがトラック1にかかっている。PESバースト53は、トラック1の中心線よりも下にずれ、バースト53の幅の一部だけがトラック1にかかっている。PESバースト54はトラック2の中心線上に位置している。また、PESバースト51〜54はトラック沿いの異なる位置に配されており、トラック1を追従するヘッドが各バーストを異なる時点で通過するようになっている。最初にPESバースト53を通過し、次にPESバースト52を通過し、三番目にPESバースト54を通過し、最後にPESバースト51を通過する。したがって、ディスクがヘッドの下で回転しているとき、図5のPESバーストは、四つの別個の時間位置に配される。同じ意味として、四つPES群は四つの半径方向位置に当たると説明できる。4個のPESバーストの群は、従来技術におけるように、図1に示すようなディスクの周囲で何回も繰り返され、同心円トラックの各対ごとに繰り返される。バーストの順序は本発明にとって決定的ではない。たとえば、中心線バースト51、54など(A群)が、ずれたバースト52、53、55など(B群)よりも前に配置されていてもよい。システムは、4個のバーストそれぞれによって読み取りヘッドに誘発される波形の相対的な信号強度を使用して、従来技術と同様にヘッドが中心線に対してどこにあるのかを判断することができる。理由は、以下に記載するように、バーストが、その中に符号化された情報を有するにもかかわらず、そのアナログ特性が実質的に一定に維持されるからである。
【0021】
本明細書に記載する発明は、トラックID情報をはじめとする情報をPESフィールドに記憶することを可能にする。図6を続けて参照すると、図示する本発明の実施態様では、トラック1のトラックIDがPESバースト52および51の両方に記録されている。同様に、トラック2のトラックIDがPESバースト53および54の両方に記録されている。ヘッドがシーク中またはトラック追従中であるとき、ヘッドにおけるバーストからの相対的な信号強度が異なる。ヘッドにおける信号強度が低下するにつれ、バースト中に記録された情報を読み取ることがより困難になると予想される。バーストは重なり合うパターンに並べられているため、ヘッドは、トラックIDフィールドの少なくとも1個、おそらくは2個以上を読み取ることができるであろう。
【0022】
以下の実施例では、トラックを追従するヘッドが通常は3個のもっとも近いバースト中の情報を読み取ることができるものと仮定するが、これは、理解されるように、本発明をうまく利用するために必要なわけではない。図6のトラック1を追従するヘッドは、バースト53を通り過ぎ、トラックID2を読み取り、次にバースト52を通り過ぎ、トラックID1を読み取り、さらにバースト51の上を通過し、トラックID1を読み取る。これらのIDは、連結されるならば「211」となる。トラック2を追従するヘッドは、バースト53を通り過ぎ、トラックID2を読み取り、次にバースト55を通り過ぎ、トラックID3を読み取り、さらにバースト54の上を通過し、トラックID2を読み取る。これらのIDは、連結されるならば「232」となる。このパターンをトラック対ごとに繰り返して、奇偶トラック区別を実施する。たとえば、トラック1のID列は「n+1、n、n」であり、トラック2の列は「n、n+1、n」である。いずれの場合にも、サーボ系は、二つの異なるトラックIDを読み取ったにもかかわらず、それがどちらのトラックを追従しているのかを判断することができる。
【0023】
システムが1個以上のバースト中のトラックIDを読み取ることができないとしても、バーストのタイミングおよびバースト中に符号化されたIDを知ることによって位置情報を収集することができる。たとえば、ヘッドが最後のタイム・スロットでバースト51からトラックIDしか読み取ることができないとしても、サーボ系は、それがトラック1の中心線バーストを読み取ったということを知る。バースト52だけしか読み取れなかったとしても、駆動装置は、トラックIDが1であり、トラック1の左にあるバーストを読み取ったということを知るであろう。バースト53だけしか読み取れなかったとしても、サーボ系は、トラックIDが2であり、トラック1とトラック2とに重なるバーストを読み取ったということを知るであろう。このように、トラックIDと、バーストが読み取られたタイム・スロットの知識とを合わせると、トラックIDそのものが得られるだけでなく、さらなる位置情報もまた得られる。
【0024】
次に、本発明の具体的な実施態様を記載することにより、トラックIDおよび他の情報をPESバースト中に記録する技術を説明する。図2では、64ビットのPES(位置誤差信号)フィールドが最大である。図6に示すように、一部分、すなわち1個のバーストしかトラックとは整合せず、残りは、トラック中心線にかかっていない、すなわちトラック中心線からずれているため、この64ビットのフィールドは、PESバーストのために使用されるスペースとみなされるべきである。2個、3個または4個ある従来技術のバーストは、本質的には、記録された「1」の列とみなすことができる均一に離間した磁束反転の群である。これら2個、3個または4個のバーストは、それらの位置を除いて同一である。この従来技術のサーボ・セクタのフォーマットは通常、トラック間で位相整合した状態で、公称20MHzのレートで書き込まれることが注目される。
【0025】
図3は、本発明のフィールド指定およびビット長でフォーマットされたサーボ・セクタの実施態様を示す。サーボ・セクタは大きめで、長さ212ビットからなることに注目すべきである。しかし、改良された誤り許容公差が情報をより高いビット密度で記録することを可能にし、したがって、全体としてより少ないディスク・スペースしか使用しない。また、いくつかの実質的な変更がある。以下に記載するPESのECCは、顧客データに使用される標準的なECCと混同されない。顧客データECCは、本発明のPES ECCを使用する駆動装置では、どのようにしても実施されない。
【0026】
はじめに、PES中の最低レベルの磁束反転を2進データ・ビットに変換する。図8では、読み取りヘッドからの波形をとり、この機能を実行する装置がPESデータ検出器31として示されている。情報のビットは、いくつかの方法でPESに符号化することができ、選択される方法は、顧客データに使用される方式とは必ずしも関係はない。以下は、ビットを記録するための従来技術の方法の例であるが、これがすべてのリストであることは意図しない。ビットは、1個の「データ」ビットとして1個の磁束反転にマッピングすることができ、その場合、ある特定の時点での磁束反転の存在が1であり、その不在が0である。これがもっとも簡潔な符号化方式を提供する。たとえば、「+」を正の磁束反転とし、「−」を負の反転とし、「0」を反転なしとするならば、「1101」は「+−0+」となる。ビットは、1個の「データ」ビットとして1対の磁束反転(双ビット)にマッピングすることができ、ここでもまた、双ビットの存在が1であり、その不在が0である。これは簡潔さに劣るが、双ビットは、チャネルフィルタ機能のため、しばしば単一ビットよりも検出しやすい。この場合、「1101」は「+−+−00+−」となり、第一の例の2倍の長さである。「データ」ビットは、三つの刻時期間を使用して符号化することができ、その第一の期間が磁束反転を有し(刻時/ランレングス制限のため)、「データ」が1であるか0であるかに依存して第二または第三の期間が第二の磁束反転を含む。この場合、「1101」は「+−0+−0+0−+−0」となる。この特定の方式は、ランレングス制限を提供する符号で使用するには特に有利とはいえない。
【0027】
また、先に引用した出版物の中でCunninghamによって提案されている方式を使用することも可能である。上記と同じ表記法を使用してデータを位相符号化するならば、「1」は「0+00」または「0−00」となり、「0」は「00+0」または「00−0」となる。これは、ビット周波数が復調器のクロックよりも実質的に低い場合に有用である。
【0028】
PES中で2進データを記録し、復号するための方式があるならば、実際の情報内容およびPESのECCを設計することができる。前記実施態様では、m*nビット列をTIDに割り当て、m*nビット列をそれぞれ長さnビットのバイトm個に分割することにより、所与のトラックについてサーボ・データをECC符号語にマッピングする。次に、m*nビット列にわたってそれぞれnビットのr冗長バイトをECC符号化方法の剰余として形成する。r冗長バイトを決定したのち、所与の(m*n+r*n)ビット列について各nビット・バイトを重みjの(n+q)ビット・ベクトルにマッピングする。ECC中の符号語は、2n個のベクトルを所定の順序で連結することによって形成する。最後に、各符号語を「1」および「0」からなる信号バーストとしてフォーマットされたサーボ・フィールドのPES位置に書き込む。
【0029】
たとえば、パラメータm、n、r、qおよびjが、m=6バイト、n=バイトあたり3ビット、r=2冗長バイト、(n+q)=5ビット、j=3の値であるとするならば、符号語あたりm(n+q)+r(n+q)=40ビットであり、符号語重み=(m+r)j=24である。TIDがm*n=18ビットの記号列であるならば、まず、その記号列をバイトあたりn=3ビットのm=6バイトにブロックする。次に、m*n=18ビット列にわたってそれぞれn=3ビットのr=2冗長バイトをリード−ソロモンまたはハミングECC符号化演算の剰余として導出する。第三に、(m*n+r*n)=24ビット=8バイトの所与の記号列のそれぞれn=3ビット・バイトを重みj=3の(n+q)=5ビット・ベクトルにマッピングする。マッピングは、「1」を導く、または「1」に続くjの連、たとえば11100および00111を有するベクトルを除外する。本発明で使用されるECC中の符号語は、それぞれ5ビットのベクトル2n=8個を連結したものである。これがECC中に40ビット符号語を構成する。この符号語を1個以上のPESフィールドに書き込む。したがって、各符号語は、所定の最小重みおよびランレングス制限属性を示す。
【0030】
40ビット符号語の場合の本発明の本実施態様では、選択する符号は[40,18,6]定重み24符号である。TIDフィールドの長さ、望みの保護の程度などに依存して、他の符号が等しく可能である。例の符号は、長さ40、次元18、最小距離6、定重み24および「0」の最大連2を有している。次元18は、符号化されるデータのビット長である。長さ40は、各符号語中のビット数である。重み24は、各符号語中の「1」の数である。各バーストが、「1」である24ビットおよび異なる位置で「0」である16ビットを有するため、符号の定重みは、ヘッドによって検出されるバースト信号を積分し、従来技術のように使用することを可能にする。
【0031】
先に述べたように、本実施態様のトラック識別名TIDは、18ビットの記号列によって表される。このTID記号列は3ビット記号6個に分割される。各記号は、原始的多項式、たとえば(1+x2+x3)によって生成されるガロア体GF(8)の元である。6個の情報記号に対し、パリティ検査行列を使用して2個の冗長記号が加えられる。
【0032】
Figure 0003834446
【0033】
1+x2+x3によって定義される有限体GF(8)は、以下の表1にしたがって書くことができる。
【0034】
【表1】
Figure 0003834446
【0035】
次に、以下の表2にしたがって各3ビット記号を5ビット記号(ビット・ベクトル)または重み3の符号語に変換する。
【0036】
【表2】
Figure 0003834446
【0037】
6個の3ビット・バイトの形態にある18ビット列uを符号化することを望むと仮定し、
u=011 000 100 010 010 110とする。
【0038】
表1にしたがってuにおけるバイトを「a」のベキとして書くならば、次のようになる。
u=(a6、0、1、a、a、a5
【0039】
パリティ検査行列Hを使用してuを符号化し、次のように、2個の冗長バイトをuに加える。
Figure 0003834446
【0040】
最後に、表2にしたがって「v」の8個の3ビット記号それぞれを重み3の5ビット・ベクトルにマッピングして最終の条件付きRS符号語「w」を得る。
w=10101 10110 10011 11001 11001 01101 11010 01101
【0041】
本発明による復号の態様
符号化に使用される実施例を使用して、本発明によるデータ復号を説明する。2進符号語をPESフィールドから読み出したのち、最初のステップで符号語を5ビット・ベクトルYに分割し、それらのベクトルを表2にしたがって3ビット記号Xにマッピングする。したがって、f-1(Y)=Xがこのマッピングを指定する。しかし、特定の5ビット・ベクトルにおける誤りのため、対応する3ビット記号が存在しないことが起こりうる。この場合、Yが表にないならば、値「000」をf-1(Y)に割り当て、同時に、誤りであるとしてその記号にフラグを立てる、すなわち、対応する誤りフラグをセットする。
【0042】
長さ40の語Wを特定のトラックのサーボ・セクタのPESフィールドから読み出すと仮定する。上記表記法では、これらは(Y01234567)となる(各Yiは5ビット・ベクトルである)。復号における次のステップは、各ベクトルYを表の中で探索し、誤りフラグの数をカウントすることである。これを、各ベクトルYiの値R(i)の推定と呼び、範囲(0≦i≦7)にあるR(i)=f-1(Yi)によって指定する。
【0043】
この実施態様の符号語は、互いから6の最小距離を有するため、これは、符号が二つまでの誤りを訂正し、三つまでの誤りを検出することができることを意味する。3個以上のフラグがカウントまたはセットされたならば、少なくとも三つの誤りが生じており、ベクトルは訂正不可能である。しかし、3個未満のフラグしかカウントされていないならば、誤りは、あるとしても、訂正することができる。0個のフラグがカウントされているとしても、誤りが存在する可能性はある。2個以下のフラグがあるならば、次のステップは、パリティ検査行列Hを使用して8個の記号R(i)からシンドロームSを導出することである。
【0044】
0=R(0) +(1) +(2) +(3) +(4) +(5) +(6)
1=R(0) +aR(1) +2(2) +3(3) +4(4) +5(5) +(7)
【0045】
解析の残り部分は、3モード、すなわち、フラグなし、フラグ1個またはフラグ2個におけるRS符号語の標準シンドローム解釈である。
【0046】
次に図4を参照すると、条件付きRS誤り訂正符号を使用してTIDを符号化し、符号語をPESフィールドに書き込む本発明による実施例が示されている。したがって、符号語は、トラック識別および位置誤差信号の両方の目的に利用され、その意味で、組み合わされた機能を果たす。この例では、トラック10のTIDが18ビット列によって表されている。他方、この18ビット列を解析して6個の3ビット記号を形成する。パリティ検査行列Hによって定義される拡張[8,6]リード−ソロモン符号を使用して2個の冗長3ビット記号を加える。他方、6個の記号および2個の冗長記号それぞれを[8,6]条件付きリード−ソロモン符号の対応する5ビット・ベクトルにマッピングする。先に述べたように、8個のベクトルの所定の順序における連結が、PESフィールドに記録するのに適した符号語を形成する。
【0047】
次に図5を参照すると、PESデータ・プロセッサの実施態様が示されている。図5に示す装置は、概念的にはサーボ電子系(図1、112)の一部である。この装置は、4個のパターン・レジスタ156、158、160、162ならびに標準のSID102、SELECT106およびCLOCK104信号に応答するタイミング154およびセレクタ回路150の構造を含む。PESデータ検出器31がPESフィールド中の磁束反転をデータ・ビットに変換し、このデータ・ビットがデータ経路100に載ってシフト・レジスタ152に流れ込む。シフト・レジスタは、クロック104および選択ライン110を使用して、データ経路100で受けた経路114上のRS符号化パターンを複数のパターン・レジスタ156、158、160、162の選択された1個に同期的に伝送する。セレクタ150からパターン・レジスタまでの選択ライン110は、4個のパターン・レジスタのいずれか1個の選択を可能にするために少なくとも2ビットを含む。記号プロセッサ164が、パターン・レジスタの1個から接続経路118を介して選択された出力を受け、ビット・ベクトルから記号へのマッピングならびに符号語に対して選択したパターンでRS検出および訂正を実行する。さらには、記号プロセッサ164は、信号116を使用して制御レジスタ154の出力によって決まる時間で、パターンにおける誤りを符号の能力まで訂正し、訂正したTIDを経路120を介してレジスタ166に書き込み、誤りフラグ124(または誤りの数)を経路124を介してレジスタ168に書き込む。すると、TIDレジスタ166および誤りレジスタ168は、それぞれ経路122および126を介してサーボ系によって使用できるようになる。
【0048】
トラックID復号プロセスは、タイミング制御回路154を初期化する、経路102上のサーボID(SID)タイミング信号で始まる。タイミング回路154から経路112を介して送られるゲート信号が、経路104上の刻時信号によって調整されながら経路100を介してシフト・レジスタに入るRS符号語の流れを制御する。そして、RS符号語は、タイミング回路154から経路110を介して送られるタイミング信号によって刻時されながらパターン・レジスタ156、158、160、162に記憶される。四つの異なるPESバースト群は、ディスク上でのSIDに対するそれらの半径方向位置によって区別することができるため、それらのバーストはまた、ディスクが回転するときに読み取りヘッドを通過する時間によって区別することもできる。
【0049】
サーボ電子系は、RS符号語を捕捉し、レジスタに記憶したのち、四つのRS符号語パターンのうち、四つのPESバースト群の一つに対応する一つを選択する。2ビットPESパターン選択信号が経路106を介して回路150に供給される。逆に、回路150は、四つの選択ライン108の一つを起動して、パターン・レジスタ156、158、160、162の1個の出力を動作可能にする。パターン・レジスタRS符号語内容が経路118を介して記号プロセッサ164に印加され、そこで、そのシンドロームが導出され、そのシンドロームから誤りが判定される。符号のベキの中の誤りが訂正され、誤りレジスタ168で報告される。これは、誤りの数の表示を伴う。そうでなければ、TIDがレジスタ166に記憶される。
【0050】
図7は、記載した本発明の実施態様の記号プロセッサ164のブロック図である。PESパターン・レジスタの選択された1個からの未加工データがビット・ベクトル抽出器61に入り、この抽出器がビットをビット・ベクトルに分割する、たとえば40個の未加工ビットをそれぞれ5ビットのベクトル8個に分割する。ビット・ベクトルはマッパ62に送られ、このマッパが、誤りを含まないすべての5ビット・ベクトルについてベクトル:記号表63を使用して5ビット・ベクトルを対応する3ビット記号にマッピングする(誤りを有するベクトルには記号「000」を使用する)。ベクトル:記号表63中に見つからない5ビット・ベクトルがあるごとに誤りフラグ64の1個がセットされるか、カウンタが増分される。3ビット記号はシンドローム計算器65に送られる。シンドロームはデコーダ/コレクタ67に送られ、このデコーダ/コレクタがそのシンドロームを使用して符号の能力まで誤りを検出し、訂正し、訂正した記号をトラックIDレジスタ166に配置する。デコーダ/コレクタ67は、フラグ64にアクセスを有している。フラグがなく(すなわち、誤りカウントが0に等しい)、シンドロームが0であるならば、3ビット記号は変更のないままトラックIDレジスタ166に配置される。最終的な誤り状態は、先に示したように誤りレジスタ168の中で更新される。
【0051】
本発明の第二の実施態様は、図9に示すように、図5に示す実施態様の1個の誤りレジスタおよび1個のトラックIDレジスタに代わる4個の誤りレジスタ(A〜D)および4個のトラックIDレジスタ(A〜D)を使用する。十分に速い回路および/または処理速度を与えられ、記号プロセッサは、すべての四つのPESバースト群におけるトラックIDおよび他の情報を解決し、各結果を対応するトラックIDレジスタに記憶することができる。図5のタイミング制御回路154の出力116を選択回路出力108(図9には示さず)とともに使用して、4個のPESバースト(A、B、C、D)それぞれからの情報を処理し、対応するトラックIDレジスタ(A〜D)に記憶することができる。この実施態様でも同様に、4個のバーストそれぞれの誤り状態を記憶するために選択される4個の対応する誤りレジスタ(A〜D)がある。特定の位置について4個のPESバーストすべてを正常に読み取る必要はないことが注目される。好ましくは、トラックIDレジスタおよび誤りレジスタそれぞれが、サーボ・プロセッサによる読み取りに利用できるようになるであろう。図6に示すPESフィールドにトラックIDを記録する方法を与えられると、多数のトラックIDレジスタは、各フィールドからのIDどうしの容易な比較を可能にして、位置に関する最大限の情報がサーボ・プロセッサに送られるようになるであろう。
【0052】
本発明をその例示的な実施態様に関して記載したが、本発明の範囲および教示を逸することなく、本明細書に記載した方法および手段に種々の変更を加えうることが理解されよう。したがって、記載した実施態様は単なる例とみなされるべきであり、本発明は、請求の範囲によって指定される以外には限定されない。
【0053】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
(1)基板と、
前記基板上に被着された磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体上に記録された複数の位置誤り信号バースト(PESバースト)とを含み、
奇数番目のトラックの中心線上に第1PESバーストが配置され、前記中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち前記奇数番目のトラックの次にある偶数トラックから遠い位置に第2PESバーストが配置され、
前記奇数番目のトラックの次にある前記偶数トラックの中心線上に第3PESバーストが配置され、前記偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち前記奇数番目のトラックに近い位置に第4PESバーストが配置され、
前記第1,第2,第3及び第4PESバーストは前記トラックに沿って予定の順序で並べられており、
前記第1,第2,第3及び第4PESバーストはそれぞれ2進データを表す複数の磁束反転からなり、
前記第1及び第2PESバーストの2進データは、前記奇数番目のトラックのトラック番号を表し、
前記第3及び第4PESバーストの2進データは、前記偶数番目のトラックのトラック番号を表し、
前記2進データは複数のビット・ベクトルからなり、該複数のビット・ベクトルは、前記トラックの番号を表すm*nビット(mはバイト数、nはビット数)に、ECC符号化法の剰余であるそれぞれnビットのr個の冗長バイトを付け加えたm*n+r*nビット列をそれぞれnビットの複数記号に分け、該nビットの複数記号のそれぞれをnビットより多いビット数にマッピングすることにより形成されることを特徴とするデータ記録ディスク。
(2)前記複数のビット・ベクトルは、誤り訂正符号における符号語を構成することを特徴とする前記(1)に記載のデータ記録ディスク。
(3)重みj(整数)が導入され、前記nビットの複数記号を、前記重みjのn+2ビットの前記ビット・ベクトルに変換することを特徴とする前記(1)に記載のデータ記録ディスク。
(4)磁気記録媒体を有するデータ記録ディスクを製造する方法であって、
(イ)トラックの番号を表すm*nビット(mはバイト数、nはビット数)に、ECC符号化法の剰余であるそれぞれnビットのr個の冗長バイトを付け加えたm*n+r*nビット列を形成するステップと、
(ロ)前記m*n+r*nビット列をそれぞれnビットの複数記号に分けるステップと、
(ハ)前記nビットの複数記号のそれぞれをnビットより多いビット数にマッピングして、トラック毎の複数のビット・ベクトルからなる符号語を形成するステップと、
(ニ)奇数番目のトラックの中心線上に、該奇数番目のトラックの前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第1PESバーストとして書き込み、前記中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち前記奇数番目のトラックの次にある偶数トラックから遠い位置に、前記奇数番目のトラックの前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第2PESバーストとして書き込むステップと、
(ホ)前記奇数番目のトラックの次にある前記偶数トラックの中心線上に、該偶数番目のトラックの前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第3PESバーストとして書き込み、前記偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち前記奇数番目のトラックに近い位置に、前記偶数番目のトラックの前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第4PESバーッピングするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
(5)前記第1,第2,第3及び第4PESバーストは前記トラックに沿って予定の順序で並べられていることを特徴とする前記(4)に記載の方法。
(6)前記第1,第2,第3及び第4PESバーストはそれぞれ2進データを表す複数の磁束反転からなることを特徴とする前記(4)又は(6)に記載の方法。
(7)前記複数のビット・ベクトルは、誤り訂正符号における符号語を構成することを特徴とする前記(4)に記載の方法。
(8)重みj(整数)が導入され、前記nビットの複数記号を、前記重みjのn+2ビットの前記ビット・ベクトルに変換することを特徴とする前記(4)に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術のディスク駆動装置における主要なデータフローおよび制御フローを表すブロック図である。
【図2】 フィールド指定およびビット長を有する典型的な従来技術のサーボ・セクタのフォーマットを示す図である。
【図3】 本発明にしたがってフォーマットし直された、フィールド指定およびビット長を有するサーボ・セクタを示す図である。
【図4】 本発明の条件付きリード−ソロモン誤り訂正符号を使用してTID値とPES値とを組み合わせて符号化する本発明の例を示す図である。
【図5】 本発明の実施態様のPESデータ・プロセッサにおける論理処理ブロックを示す図である。
【図6】 本発明の実施態様におけるデータ・トラック中心線に対するPESバーストの位置およびディスク上の各バーストのトラックID内容を示す図である。
【図7】 本発明の実施態様のPESデータ・プロセッサのブロック図である。
【図8】 PESデータ検出器およびPESデータ・プロセッサを他のサーボ系部品に対して示すブロック図である。
【図9】 本発明の第二の実施態様における誤りレジスタおよびトラックIDレジスタを示す図である。
【符号の説明】
31 PESデータ検出器
33 PESデータ・プロセッサ
34 サーボ・プロセッサ
35 アナログサーボ処理回路
61 ビット・ベクトル抽出器
62 マッパ
63 ベクトル:記号表
64 フラグ
65 シンドローム計算器
67 デコーダ/コレクタ
150 選択回路
152 シフト・レジスタ
154 タイミング制御回路
156、158、160、162 パターン・レジスタ
164 記号プロセッサ
166 トラックIDレジスタ
168 誤りレジスタ

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板上に被着された磁気記録媒体と、
    前記磁気記録媒体上に記録された複数の位置誤り信号バースト(PESバースト)とを含み、
    奇数番目のトラックの中心線上に第1PESバーストが配置され、前記中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該奇数番目のトラックの次にある偶数番目のトラックから遠い位置と当該奇数番目のトラックの前の偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該奇数番目のトラックに近い位置とに亘って第2PESバーストが配置され、
    前記奇数番目のトラックの次にある前記偶数番目のトラックの中心線上に第3PESバーストが配置され、当該偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該偶数番目のトラックの前の奇数番目のトラックに近い位置と当該偶数番目のトラックの前の奇数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた前記2つの位置のうち当該偶数番目のトラックに近い位置とに亘って第4PESバーストが配置され、
    前記第1,第2,第3及び第4PESバーストは前記トラックに沿って、第4,第2,第3及び第1PESバーストの順序で並べられており、
    前記第1,第2,第3及び第4PESバーストはそれぞれ2進データを表す複数の磁束反転からなり、
    前記第1及び第2PESバーストの2進データは、前記奇数番目のトラックのトラック番号を表し、
    前記第3及び第4PESバーストの2進データは、前記偶数番目のトラックのトラック番号を表し、
    前記2進データは複数のビット・ベクトルからなり、該複数のビット・ベクトルは、前記トラックの番号を表すm*nビット(mはバイト数、nはビット数)に、ECC符号化法の剰余であるそれぞれnビットのr個の冗長バイトを付け加えたm*n+r*nビット列をそれぞれnビットの複数記号に分け、該nビットの複数記号のそれぞれをnビットより多いビット数にマッピングすることにより形成されることを特徴とするデータ記録ディスク。
  2. 前記複数のビット・ベクトルは、誤り訂正符号における符号語を構成することを特徴とする請求項1に記載のデータ記録ディスク。
  3. 重みj(整数)が導入され、前記nビットの複数記号を、前記重みjのn+2ビットの前記ビット・ベクトルに変換することを特徴とする請求項1に記載のデータ記録ディスク。
  4. 磁気記録媒体を有するデータ記録ディスクを製造する方法であって、
    (イ)トラックの番号を表すm*nビット(mはバイト数、nはビット数)に、ECC符号化法の剰余であるそれぞれnビットのr個の冗長バイトを付け加えたm*n+r*nビット列を形成するステップと、
    (ロ)前記m*n+r*nビット列をそれぞれnビットの複数記号に分けるステップと、
    (ハ)前記nビットの複数記号のそれぞれをnビットより多いビット数にマッピングして、トラック毎の複数のビット・ベクトルからなる符号語を形成するステップと、
    (ニ)奇数番目のトラックの中心線上に、該奇数番目のトラックの番号を表す前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第1PESバーストとして書き込み、前記中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該奇数番目のトラックの次にある偶数番目のトラックから遠い位置と当該奇数番目のトラックの前の偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該奇数番目のトラックに近い位置とに亘って、当該奇数番目のトラックの番号を表す前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第2PESバーストとして書き込むステップと、
    (ホ)前記奇数番目のトラックの次にある前記偶数番目のトラックの中心線上に、当該偶数番目のトラックの番号を表す前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第3PESバーストとして書き込み、当該偶数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた2つの位置のうち当該偶数番目のトラックの前の奇数番目のトラックに近い位置と当該偶数番目のトラックの前の奇数番目のトラックの中心線を挟んで且つ該中心線からずれた前記2つの位置のうち当該偶数番目のトラックに近い位置とに亘って、当該偶数番目のトラックの番号を表す前記複数のビット・ベクトルからなる符号語を第4PESバーストとして書き込むステップと、
    を含み、
    (ヘ)前記第1,第2,第3及び第4PESバーストは前記トラックに沿って、第4,第2,第3及び第1PESバーストの順序で並べられていることを特徴とする方法。
  5. 前記第1,第2,第3及び第4PESバーストはそれぞれ2進データを表す複数の磁束反転からなることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記複数のビット・ベクトルは、誤り訂正符号における符号語を構成することを特徴とする請求項4に記載の方法。
  7. 重みj(整数)が導入され、前記nビットの複数記号を、前記重みjのn+2ビットの前記ビット・ベクトルに変換することを特徴とする請求項4に記載の方法。
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