專利名稱：限制操作期間對硬盤驅(qū)動器的震動損害的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及硬盤驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
移動計算機中使用的硬盤驅(qū)動器必須設計為承受在移動環(huán)境中通?？梢姷拇拄斒褂?。這些驅(qū)動器的震動魯棒性已主要改善了非操作模式期間承受大震動的能力。不幸的是，這些驅(qū)動器在操作期間承受粗魯處理的能力還沒有取得類似進步。實際上，操作震動規(guī)范已典型地滯后非操作規(guī)范大約4倍。
結(jié)果，移動環(huán)境中的驅(qū)動器在使用中經(jīng)常很容易被損壞。損壞通常是非災難性的，但導致數(shù)據(jù)丟失。正如這里所認識到的一樣，由于震動力引起的氣墊(air bearing)干擾而產(chǎn)生滑塊與盤的接觸，從而在操作條件期間發(fā)生較小振幅震動事件帶來的這種損壞。這樣的事件通常不伴隨有不可逆的機械損壞。然而，對于較高振幅的震動事件，其它機械組件可能開始彼此接觸，并且這最終可能導致更加嚴重的損壞。
本發(fā)明認為來自震動事件的力將使得驅(qū)動器的機械組件搖擺并從而可能使得懸體(suspension)開始上下擺動。因為由于滑塊下隨著滑塊被迫靠近盤表面而指數(shù)增加的恢復氣墊壓力而使得滑塊能承受垂直作用于盤表面的較大的力，所以當懸體朝著盤向下移動時，滑塊起先不大可能接觸盤。然而，當懸體遠離盤移動時，其施加在滑塊上的預載將成比例減少。在某些移動程度上，預載將被克服，然后懸體將嘗試拖動滑塊遠離盤表面。有時可預料到氣墊將被擾亂而滑塊被抬起而離開盤。隨后當幾毫秒之后懸體朝著盤突然往回移動頭部時，并不可能最佳地定位滑塊方向以立即產(chǎn)生氣墊并從而避免滑塊的角接觸盤。這是將發(fā)生滑塊-盤接觸的時間。
正如將進一步認識到的，許多滑塊使用負壓力氣墊設計，其中氣墊表面的小袋產(chǎn)生真空，其朝著盤表面向下拖動滑塊。這些滑塊的穩(wěn)定飛翔高度是懸體預載的位置，并且由滑塊的氣墊部分下的向上作用的壓力平衡這種向下的真空拉力。進行了以上重要的觀察后提供了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
盤驅(qū)動器控制器執(zhí)行在與控制器關(guān)聯(lián)的盤驅(qū)動器中建立盤上的作用區(qū)的邏輯。作用區(qū)對應于盤上與盤上除作用區(qū)之外的其它區(qū)相比，減輕了讀和/或?qū)懖僮髌陂g的機械震動對盤驅(qū)動器的影響的區(qū)。
控制器最好基于數(shù)據(jù)存取的頻率和/或晚近程度(recency)而在作用區(qū)中存儲數(shù)據(jù)。如果期望，數(shù)據(jù)可基于以下至少之一從作用區(qū)移動到檔案區(qū)數(shù)據(jù)的最后一次存取的晚近程度、是否出現(xiàn)存檔時間以及是否已達到運動感測閾值。作用區(qū)可為盤的外部環(huán)形區(qū)域或盤的內(nèi)部環(huán)形區(qū)域。
在優(yōu)選非限制性實施例中，如果先前已在預定周期內(nèi)存取了數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)移動到作用區(qū)。作用區(qū)至少部分可由驅(qū)動器上的運動限制元件限定。
另一方面，一種硬盤驅(qū)動器包括用于在盤上建立作用區(qū)的部件。作用區(qū)對應于與盤驅(qū)動器的其它區(qū)相比保護盤驅(qū)動器免受機械震動的影響的區(qū)。還提供了用于將數(shù)據(jù)寫到作用區(qū)的部件。
另一方面，一種硬盤驅(qū)動器包括限定了作用區(qū)和檔案區(qū)的盤和控制對盤的讀和寫操作的控制器。運動限制元件限定作用區(qū)。


參考附圖將最好地理解本發(fā)明有關(guān)其結(jié)構(gòu)和操作的細節(jié)，其中相同附圖標記表示相同部件，并且其中圖1示出了具有運動限制元件的本發(fā)明盤驅(qū)動器的一個實施例的側(cè)視圖、示出弓形凹痕(indent)的封套的平面圖以及示出弓形凸紋(rib)的底座的平面圖；圖2是示出了與裝載/卸載斜坡并置的運動限制元件的另一個實施例的詳細透視圖；圖3是與盤結(jié)合的圖2中示出的運動限制元件的透視圖；以及圖4是用于最大化滑塊在保護(“作用”)區(qū)中的操作時間的邏輯的流程圖。
具體實施例方式
首先參考圖1，示出了硬盤驅(qū)動器，一般地標以10，其包括由剛硬封套14覆蓋的剛性金屬或塑料底座12。如圖所示，底座12限定了底面16，而封套14限定了與底座12限定的底面16平行的頂面18。
硬盤驅(qū)動器10可包括由馬達22旋轉(zhuǎn)的多個盤20。在底座12內(nèi)可移動地安裝的致動器24與在盤20上延伸的多個懸體26相連，并由處理器如控制器30控制致動器24。在每一懸體26的端部是相應滑塊28，其包括被稱為“頭”的一個或多個用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的原理執(zhí)行與盤相關(guān)的讀/寫功能的作用元件。同時，滑塊28和懸體26建立滑塊/懸體組件。
仍然參考圖1，提供了運動限制元件，以在操作期間發(fā)生硬盤驅(qū)動器10的機械震動的情況下，限制懸體26的移動。在一個說明性實施例中，可由封套14內(nèi)形成的凹痕32建立運動限制元件。而且，底板12可具有凸紋34。如圖所示，凹痕32從封套14的面18向下懸垂，而凸紋34從底座12的面16向上延伸。凹痕32和凸紋34都設計為如果發(fā)生抬起懸體(并因此而抬起關(guān)聯(lián)的滑塊28)遠離盤20的機械震動，則接觸最近的懸體26，從而機械地限制這樣的移動。
凹痕32和凸紋34與最近的相應懸體26隔開一距離或空隙AC@36。內(nèi)盤20的懸體和滑塊不需要單獨、分立的運動限制元件。取而代之，通過將相鄰盤的距離保持為滑塊加懸體的高度的兩倍加上空隙C，而提供對這些滑塊和懸體的運動限制。
如本發(fā)明所期望，當硬盤驅(qū)動器在操作期間發(fā)生震動時，通過運動限制元件和懸體26之間的接觸而建立距離AC@以機械地限制懸體26遠離關(guān)聯(lián)盤20的運動。如果發(fā)生震動，則距離AC@最好足夠小，懸體26保持與關(guān)聯(lián)盤20足夠近以避免擾亂滑塊28和盤20之間的氣墊。換句話說，如果由本發(fā)明的運動限制元件約束懸體26相對于盤移動不超過距離“C”，則滑塊28將不會從盤脫落。取而代之，在距離“C”內(nèi)，滑塊28和盤20之間的操作真空將保持足夠強以維持滑塊28和盤20之間的操作上的充足的吸引力。
圖1的平面圖38和40分別示出了凹痕32和凸紋34。如圖所示，凹痕和凸紋呈弓形穿過相應盤20的面，并且在相應盤的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域上都基本上始終沿徑向延伸。
如果使用接觸起停(CSS)技術(shù)，則圖1所示實施例對于單盤裝載-卸載驅(qū)動器和具有多盤的驅(qū)動器特別有用。最好封套14為相對剛硬的，并且如果需要可加固，使得其(及其凹痕18)在發(fā)生震動時不過分振動?；蛘撸馓?4可附著到馬達軸(對于固定軸馬達設計)，這將在任何情況下至少在徑向內(nèi)區(qū)加固封套14。
考慮到以上情況，圖2和3示出了替換優(yōu)選實施例。可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的原理提供裝載/卸載結(jié)構(gòu)42，其包括用于裝載和卸載相應懸體26/滑塊28的裝載/卸載斜坡44。根據(jù)前述原理，運動限制元件46(圖2和3中稱為A操作震動限制器@)從裝載/卸載結(jié)構(gòu)42朝向盤20向下懸垂，并與懸體26相隔距離AC@。運動限制元件46相對于盤20從所示斜坡44徑向向內(nèi)，但僅在盤20的外部(具體說，下述作用區(qū)50)仍然是廣延(extensive)的。在替換實施例中，運動限制元件46可位于盤的徑向內(nèi)環(huán)上，在這種情況下，下述作用區(qū)將是運動限制元件46覆蓋的徑向內(nèi)部。對于不具有裝載/卸載斜坡的CSS驅(qū)動器，運動限制元件仍可以與圖2所示類似的方式位于作用區(qū)50上。
換言之，圖2和3中的盤20可徑向劃分為3個區(qū)，標記為圖3中的A帶@，數(shù)據(jù)區(qū)48包括這些區(qū)中的兩個，即徑向外部環(huán)形作用區(qū)50和徑向上在作用區(qū)50之內(nèi)的檔案區(qū)52。盤20的最外面的環(huán)是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知原理提供的起落區(qū)(landing region)54，用于裝載和卸載盤驅(qū)動器的滑塊。如上所述，在一些實施例中，運動限制元件46位于盤20的最里面的數(shù)據(jù)承載部分上，在這種情況下，作用區(qū)是運動限制元件46下最里面的環(huán)。
如下所述，作用區(qū)50包括最頻繁存取的數(shù)據(jù)，并且當在作用區(qū)50中操作時，保護滑塊28免受機械震動，因為運動限制元件46在作用區(qū)50上并因此限制懸體26遠離盤的移動。相反，檔案區(qū)52包括不經(jīng)?；虿灰?guī)則使用的數(shù)據(jù)。當在檔案區(qū)52中操作時，運動限制元件46不保護滑塊28免受震動。
圖4示出了可以由盤控制器執(zhí)行的用于優(yōu)化對作用區(qū)50和檔案區(qū)52的使用的算法。將理解，盡管在非限制性實施例中示出的本發(fā)明的運動限制元件將作用區(qū)50限定為“安全”帶，與檔案區(qū)52相比，作用區(qū)50在操作期間較不易受到機械震動的影響，除非明確說明，這里使用的術(shù)語“作用”區(qū)或“安全帶”更一般地表示與盤上的其它區(qū)相比在以任何方式操作期間較不易受到機械震動的影響的區(qū)。例如，圖4的算法可用于由薄保護性涂層制成這樣的“作用區(qū)”。
在判斷菱形56開始，判定讀/寫功能是否尚未處理。如果功能確實尚未處理，則在菱形58邏輯判定是否已請求從檔案區(qū)讀取數(shù)據(jù)。如果菱形58的測試為否，則在方框60指定的作用區(qū)中執(zhí)行所請求的讀/寫功能，然后程序回送到判斷菱形56。因此，在作用區(qū)50中開始執(zhí)行所有操作系統(tǒng)發(fā)起的寫。
返回參考判斷菱形58，如果從檔案區(qū)讀取，則在方框62執(zhí)行從檔案區(qū)的讀取。進入判斷菱形64，判定是否先前已在預定(“X”)周期中存取了所請求的數(shù)據(jù)，預定周期可以是操作者預先確定的時間長度。如果先前已在指定周期中存取了數(shù)據(jù)，則在方框66將數(shù)據(jù)移動到作用區(qū)，并且程序返回到菱形56。然而，如果先前在給定時間周期內(nèi)沒有存取文件，則在方框68將滑塊向回移動到作用區(qū)，并且程序返回到初始菱形56。
向回參考判斷菱形56，如果讀/寫操作并非尚未處理，則邏輯流到判斷菱形70，其中判定是否已經(jīng)過了用于存檔的時間周期，并且如果是這樣，則邏輯移到判斷菱形72，以判定驅(qū)動器的傳統(tǒng)震動傳感器(或在期望的情況下另一傳感器)是否表示正感測運動。如果程序斷定正感測運動，則將判斷延遲到菱形74和判斷菱形72之間的循環(huán)以等待超時周期的過去。如果在運動停止前超時周期已過去，則整個操作返回到菱形56。然而，如果在超時周期過去前運動已停止，則邏輯從判斷菱形72流到方框76，其指向讀/寫列表上的下一文件，然后將操作引入判斷菱形78。
在判斷菱形78，判定是否已在預定周期內(nèi)存取了在方框76指向的文件。如果在預定周期內(nèi)還沒有存取文件，則在方框80將文件移動到檔案區(qū)，并且在方框82滑塊返回到作用區(qū)，其中震動限制器可保護免受可能引起數(shù)據(jù)丟失的震動導致的滑塊對盤的接觸。以這種方式，在感測運動時，為了將數(shù)據(jù)移動到檔案區(qū)，保護滑塊免受所保護作用區(qū)外部的侵襲。如果期望，盡管從作用區(qū)移動到檔案區(qū)時數(shù)據(jù)的物理位置改變，但是其邏輯地址可保持相同，從而對于操作系統(tǒng)來說該存檔是透明的。
轉(zhuǎn)回到判斷菱形78，如果判定已在預定時間周期內(nèi)存取了文件，則邏輯流到判斷菱形84，其中判定當前文件是否是列表中的最后一個文件。如果回答為否定，則將操作向回發(fā)送到方框76，其指向列表中的下一個文件。如果判斷菱形84的回答為肯定，則將操作發(fā)送到方框86，其停止存檔，并且整個操作再一次發(fā)送到最初的判斷菱形56。
利用以上算法，現(xiàn)在可理解作用區(qū)50(即限制器46下的帶)不應經(jīng)歷任何滑塊-盤接觸，并因此不需要缺乏數(shù)據(jù)。由于滑塊將它們的大部分時間花費在這一帶的盤上，所以在操作期間發(fā)生震動的情況下，使得保持這一帶中頻繁存取的數(shù)據(jù)以改善驅(qū)動性能最有意義。
盡管這里詳細示出和描述的“限制操作期間對硬盤驅(qū)動器的震動損害的方法和設備”完全能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的上述目的，但是應理解這是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并因此代表本發(fā)明廣泛預期的主題，本發(fā)明的范圍完全包括對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的其它實施例，并且因此本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而非其它限定，其中單數(shù)的元件除非明確說明，都不意欲表示“一個且僅一個”，而表示“一個或多個”。裝置或方法不必解決本發(fā)明所要解決的每一和所有問題，也不必都由所附權(quán)利要求包括。而且本公開中的元件、組件、或方法步驟都不意欲獻給公眾，不管元件、組件、或方法步驟是否直接在權(quán)利要求中陳述。這里所要求保護的元件不以35 U.S.C.‘112第六段的規(guī)定解釋，除非元件利用“用于...部件”短語特別陳述，或者在方法權(quán)利要求中，用“步驟”而不是“動作”陳述該元件。這里如果沒有特殊限定，則權(quán)利要求中的術(shù)語給出不與本說明書和文件歷史矛盾的所有普通和習慣含義。
權(quán)利要求
1.一種盤驅(qū)動器控制器，執(zhí)行以下邏輯，包括在與該控制器關(guān)聯(lián)的盤驅(qū)動器中的盤上建立作用區(qū)，作用區(qū)對應于盤上與盤上除作用區(qū)之外的區(qū)相比，減輕讀和/或?qū)懖僮髌陂g機械震動對盤驅(qū)動器的影響的區(qū)；和在作用區(qū)中存儲數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中該邏輯還包括基于最后一次存取數(shù)據(jù)的晚近程度、是否出現(xiàn)存檔時間以及是否已達到運動感測閾值中至少之一而將數(shù)據(jù)從作用區(qū)移動到檔案區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中作用區(qū)是盤的外部環(huán)形區(qū)域和盤的內(nèi)部環(huán)形區(qū)域中至少之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的控制器，其中如果先前已在預定周期內(nèi)存取了數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)移動到作用區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其中作用區(qū)至少部分由驅(qū)動器上的運動限制元件限定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的控制器，其中僅在盤驅(qū)動器不存在小于閾值的運動時，將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)移動到作用區(qū)。
7.一種硬盤驅(qū)動器，包括用于在盤上建立作用區(qū)的部件，所述作用區(qū)對應于與盤驅(qū)動器的其它區(qū)相比，保護盤驅(qū)動器免受機械震動的影響的區(qū)；以及用于將數(shù)據(jù)寫到作用區(qū)的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的硬盤驅(qū)動器，其中用于寫的部件基于數(shù)據(jù)存取的頻率和/或晚近而將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)寫到作用區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的硬盤驅(qū)動器，還包括用于基于最后一次存取數(shù)據(jù)的晚近程度、是否出現(xiàn)存檔時間以及是否已達到運動感測閾值中至少之一而將數(shù)據(jù)從作用區(qū)移動到檔案區(qū)的部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的硬盤驅(qū)動器，其中作用區(qū)是盤的外部環(huán)形區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的硬盤驅(qū)動器，其中如果先前已在預定周期內(nèi)存取了數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)移動到作用區(qū)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動器，其中作用區(qū)至少部分由驅(qū)動器上的運動限制元件限定。
13.一種硬盤驅(qū)動器，包括至少一個限定了作用區(qū)和檔案區(qū)的盤；至少一個控制器，控制對盤的讀和寫操作；以及至少一個運動限制元件，限定作用區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的硬盤驅(qū)動器，其中作用區(qū)對應于盤上與檔案區(qū)相比，減輕讀和/或?qū)懖僮髌陂g的機械震動對盤驅(qū)動器的影響的區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的硬盤驅(qū)動器，其中控制器基于數(shù)據(jù)存取的頻率和/或晚近程度而在作用區(qū)中存儲數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的硬盤驅(qū)動器，其中控制器基于數(shù)據(jù)最后一次存取的晚近程度、是否出現(xiàn)存檔時間以及是否已達到運動感測閾值中至少之一而將數(shù)據(jù)從作用區(qū)移動到檔案區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的硬盤驅(qū)動器，其中作用區(qū)是盤的外部環(huán)形區(qū)域和盤的內(nèi)部環(huán)形區(qū)域中至少之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的硬盤驅(qū)動器，其中如果先前已在預定周期內(nèi)存取了數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)從檔案區(qū)移動到作用區(qū)。
全文摘要
一種盤驅(qū)動器控制器在盤上建立作用區(qū)，該作用區(qū)對應于盤上由運動限制元件減輕讀和/或?qū)懖僮髌陂g機械震動對盤驅(qū)動器的影響的區(qū)。該控制器基于數(shù)據(jù)存取的頻率 和/或晚近程度而在作用區(qū)中存儲數(shù)據(jù)。
文檔編號G11B21/02GK1624786SQ200410075248
公開日2005年6月8日 申請日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者維杰埃什沃·D·卡納, 斯里·M·斯里-杰安撒 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司