專(zhuān)利名稱(chēng)：用于硬盤(pán)缺陷區(qū)域檢測(cè)和分類(lèi)的基于頻率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，并且更具體地，涉及用于檢測(cè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的缺陷區(qū)域， 并且對(duì)缺陷區(qū)域相應(yīng)于熱粗糙(thermal asperity)缺陷還是介質(zhì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
本節(jié)介紹可以幫助便于更好地理解本發(fā)明的方面。因此，可以據(jù)此閱讀本節(jié)的敘述，并且不應(yīng)被理解為關(guān)于什么是現(xiàn)有技術(shù)以及什么不是現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的理想硬盤(pán)具有極其平整的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表面，并且具有極其均勻的材料組成。然而實(shí)際上硬盤(pán)不是極其平整的，并且具有變動(dòng)的材料組成。作為這種情況的結(jié)果， 以及出于制造原因，硬盤(pán)上可能存在不同類(lèi)型的缺陷?；謴?fù)從缺陷區(qū)域讀取的數(shù)據(jù)可能是困難的，并且困難程度取決于缺陷類(lèi)型。在下降(drop-out)類(lèi)型的缺陷區(qū)域中，模擬讀取頭輸出信號(hào)的振幅顯著低于相對(duì)平整并且具有相對(duì)均勻的材料組成的正常區(qū)域的讀取頭輸出信號(hào)振幅。如果由處理讀取頭輸出信號(hào)的電子設(shè)備適當(dāng)放大并且調(diào)節(jié)讀取頭輸出信號(hào)，則寫(xiě)在這種缺陷區(qū)域上的數(shù)據(jù)可能被恢復(fù)。在本文檔內(nèi)，將這種下降類(lèi)型的缺陷稱(chēng)為 “介質(zhì)缺陷”(MD)。希望確定硬盤(pán)上MD區(qū)域的位置，從而可以正確處理從這些MD區(qū)域讀取的信號(hào)，以便正確恢復(fù)數(shù)據(jù)。硬盤(pán)區(qū)域的表面狀況有時(shí)是如此不同，從而由于盤(pán)上存在的微觀粗糙度，當(dāng)讀取頭被放置在旋轉(zhuǎn)硬盤(pán)的一些區(qū)域上時(shí)，讀取頭與這些區(qū)域形成物理接觸。由于讀取頭和變動(dòng)的硬盤(pán)之間的物理接觸所產(chǎn)生的摩擦熱，這些區(qū)域被稱(chēng)為熱粗糙(TA)區(qū)域。希望確定硬盤(pán)上的TA區(qū)域的位置，從而在數(shù)據(jù)寫(xiě)和數(shù)據(jù)讀操作期間可以避開(kāi)這些區(qū)域，以便防止讀取頭的損壞。當(dāng)前和老式硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器使用MR(磁阻)讀取頭或GMR(巨磁阻)讀取頭。對(duì)于這些讀取頭，相應(yīng)于MD區(qū)域的讀取頭輸出信號(hào)具有顯著小于正常區(qū)域的信號(hào)振幅的振幅，而由于TA效應(yīng)導(dǎo)致的基線偏移，相應(yīng)于TA區(qū)域的讀取頭輸出信號(hào)具有顯著大于正常區(qū)域的信號(hào)振幅的振幅。由此，可以通過(guò)尋找低于正常信號(hào)振幅的區(qū)域，在采用MR/GMR讀取頭的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的硬盤(pán)上定位MD區(qū)域；而可以通過(guò)尋找與正常信號(hào)振幅相比信號(hào)基線顯著增加的區(qū)域，定位硬盤(pán)上的TA區(qū)域。較新的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器采用TMR(隧穿MR)讀取頭。對(duì)于TMR讀取頭，TA區(qū)域可能被誤認(rèn)為是MD區(qū)域，這是由于相應(yīng)于MD區(qū)域和TA區(qū)域兩者的讀取頭輸出信號(hào)具有顯著小于正常區(qū)域的信號(hào)振幅的振幅。由此，不能為采用TMR讀取頭的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器使用用于檢測(cè)和分類(lèi)采用MR/GMR讀取頭的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的MD區(qū)域和TA區(qū)域的傳統(tǒng)信號(hào)處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于檢測(cè)或分類(lèi)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域的以機(jī)器實(shí)現(xiàn)的方法。接收與存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的具有第一數(shù)據(jù)頻率的數(shù)據(jù)模式的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。產(chǎn)生與第一數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第一測(cè)量，并且產(chǎn)生與不同于第一數(shù)據(jù)頻率的第二數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第二測(cè)量?；诘谝粶y(cè)量和第二測(cè)量，檢測(cè)或分類(lèi)缺陷區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于硬盤(pán)的讀取通道。該讀取通道包括(1)被配置為產(chǎn)生相應(yīng)于存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)的模擬電路，( 被配置為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，和( 被配置為從數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生恢復(fù)數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。該數(shù)字電路包括處理器，被配置為(a)接收與存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的具有第一數(shù)據(jù)頻率的數(shù)據(jù)模式的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值，(b)產(chǎn)生與第一數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第一測(cè)量，(c)產(chǎn)生與不同于第一數(shù)據(jù)頻率的第二數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第二測(cè)量，和(d)基于第一測(cè)量和第二測(cè)量， 檢測(cè)或分類(lèi)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域。


根據(jù)下面的詳細(xì)描述、所附的權(quán)利要求和附圖，可以更全面地明了本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示類(lèi)似或相同的元件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采用隧穿磁阻(TMR)讀取頭的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀取通道的高階方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可能實(shí)現(xiàn)的圖1的MD/TA檢測(cè)和分類(lèi)(D&C)子系統(tǒng)的高階方框圖；圖3示出了圖1和2的MD/TA D&C子系統(tǒng)的更詳細(xì)的方框圖；禾口圖4示出了圖3的DFT塊的一種可能硬件實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采用隧穿磁阻(TMR)讀取頭的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀取通道100的高階方框圖。讀取通道100的(常規(guī))主信號(hào)處理路徑從TMR讀取頭 (未示出)接收模擬讀取頭輸出信號(hào)105，并且輸出二值(硬判決)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)145。如圖1所示，讀取通道100包括前置放大器110、模擬前端(AFE) 120、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 130和數(shù)字后端(DBE) 140。前置放大器110放大并且調(diào)節(jié)讀取頭輸出信號(hào)105，以便確保信號(hào)振幅和頻率分量在AFE 120的指定處理范圍內(nèi)，AFE 120進(jìn)一步放大和調(diào)節(jié)來(lái)自前置放大器110的預(yù)放大信號(hào)115。ADC 130數(shù)字化AFE輸出信號(hào)129，以便產(chǎn)生多比特?cái)?shù)字信號(hào)X (由ADC輸出樣本χ [η]構(gòu)成)，來(lái)由產(chǎn)生二進(jìn)制輸出數(shù)據(jù)信號(hào)145的DBE 140進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。如圖1所示，AFE 120包括高通濾波器122、可變?cè)鲆娣糯笃?24、磁阻不對(duì)稱(chēng) (MRA)補(bǔ)償模塊126和連續(xù)時(shí)間低通濾波器128，而DBE 140包括部分響應(yīng)(PR)均衡器142 和軟(例如，維特比(Viterbi))檢測(cè)器144。本發(fā)明特別關(guān)注，I3R均衡器142從ADC130接收數(shù)字化ADC輸出信號(hào)X，并且產(chǎn)生多比特均衡信號(hào)Y (由均衡器輸出樣本y [η]構(gòu)成)，軟檢測(cè)器144處理該信號(hào)以便產(chǎn)生二進(jìn)制輸出數(shù)據(jù)信號(hào)145。I3R均衡器142可以但不必需被實(shí)現(xiàn)為數(shù)字有限脈沖響應(yīng)(DFIR)濾波器。另外，TMR讀取通道100包括介質(zhì)缺陷(MD)/熱粗糙(TA)檢測(cè)和分類(lèi)子系統(tǒng)150， 其接收和處理來(lái)自DBE140的信號(hào)147，以便檢測(cè)硬盤(pán)上缺陷區(qū)域的位置，并且將每個(gè)檢測(cè)到的缺陷區(qū)域分類(lèi)為MD區(qū)域或TA區(qū)域，在信號(hào)155中表示這種信息。在一種實(shí)現(xiàn)中，信號(hào) 147是由ADC130產(chǎn)生的ADC輸出信號(hào)X。在另一種實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)147是由I3R均衡器142產(chǎn)生的均衡信號(hào)Y。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可能實(shí)現(xiàn)的圖1的MD/TA檢測(cè)和分類(lèi)(D&C)子系統(tǒng) 150的高階方框圖。在這種特定實(shí)現(xiàn)中，D&C子系統(tǒng)150處理圖1的信號(hào)X的ADC輸出樣本 χ [η]，以便檢測(cè)和分類(lèi)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域。具體地，D&C子系統(tǒng)150包括缺陷檢測(cè)器202和缺陷分類(lèi)器204，缺陷檢測(cè)器202處理ADC輸出樣本χ [η]，以便檢測(cè)缺陷區(qū)域的位置和持續(xù)時(shí)間(duration)，缺陷分類(lèi)器204處理由缺陷檢測(cè)器202產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)信息，以便將每個(gè)檢測(cè)到的缺陷區(qū)域分類(lèi)為MD區(qū)域或TA區(qū)域。圖3示出了圖1和2的MD/TA D&C子系統(tǒng)150的更詳細(xì)的方框圖。如圖3所示， 圖2的缺陷檢測(cè)器202包括離散傅立葉變換(DFT)塊302、移動(dòng)平均(MA)濾波器304、均值產(chǎn)生器308和310、標(biāo)量乘法器312和314、以及檢測(cè)塊306，而圖2的缺陷分類(lèi)器204包括均值產(chǎn)生器316、標(biāo)量乘法器318和分類(lèi)塊320。為了執(zhí)行MD/TA檢測(cè)和分類(lèi)，使用具有2MT周期的固定MT數(shù)據(jù)模式將數(shù)據(jù)寫(xiě)至硬盤(pán)，其中M是整數(shù)，并且T是1比特的持續(xù)時(shí)間。例如，在一種實(shí)現(xiàn)中，M = 2并且具有4T 周期的相應(yīng)2T數(shù)據(jù)模式(例如，[11001100...])被寫(xiě)到硬盤(pán)。在其它實(shí)現(xiàn)中，M可以是2 之外的值。DFT塊302對(duì)ADC輸出樣本χ [η]并行執(zhí)行兩個(gè)不同DFT函數(shù)，以便產(chǎn)生兩個(gè)不同的DFT輸出樣本W(wǎng)[η]和Z [η]，其中DFT輸出樣本W(wǎng)[η]相應(yīng)于MT數(shù)據(jù)頻率，并且DFT輸出樣本Ζ[η]相應(yīng)于不同于MT數(shù)據(jù)頻率的數(shù)據(jù)頻率。例如，在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)具有2Τ數(shù)據(jù)模式的一種可能實(shí)現(xiàn)中，如下面等式(1)和( 給出的，DFT輸出樣本W(wǎng)[n]基于2T數(shù)據(jù)頻率，并且DFT輸出樣本Z[η]基于DC(即，0)數(shù)據(jù)頻率。W[n] = sqrt{|x[n-4]-x[n-2]+x[n]_x[n+2] I ~2+|χ[η-3]-χ[η-1]+χ[η+1]_χ[ η+3]|"2} (1)Z [η] = |χ[η-4]+χ[η-3]+χ[η-2]+χ[η-1]+χ[η]+χ[η+1]+χ[η+2]+χ[η+3] (2)為了簡(jiǎn)化硬件實(shí)現(xiàn)，在一種可能實(shí)現(xiàn)中，2Τ頻率的DFT樣本W(wǎng)[n]的計(jì)算可被簡(jiǎn)化為以下面的等式(3)給出的形式W[η] = |χ[η-4]-χ[η-2]+χ[η]-χ[η+2] | + |χ[η-3]-χ[η-1]+χ[η+1]-χ[η+3] (3)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以替換地使用等式(1)和( 所示的8個(gè)樣本集合之外的ADC輸出樣本x[n]集合產(chǎn)生DFT輸出樣本W(wǎng)[n]和Z[n]，并且可以使用少于或多于 8個(gè)樣本計(jì)算這些DFT樣本。另外，DFT輸出樣本Z[n]可以基于DC數(shù)據(jù)頻率之外的數(shù)據(jù)頻率。圖4示出了圖3的DFT塊302的一種可能硬件實(shí)現(xiàn)。注意，由于等式(1)和(2) 使用樣本x[n]之前和之后的ADC輸出樣本x[i]，相應(yīng)于輸入樣本x[n]的圖4所示的DFT 輸出樣本是W[n-3]和Z[n-3]。
再次參考圖3，移動(dòng)平均(MA)濾波器304分別根據(jù)下面的等式(4)和(5)產(chǎn)生DFT 輸出樣本W(wǎng)[n]和Z[n]的局部平均Wm[n] ^P Zm[η]
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)或分類(lèi)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域的以機(jī)器實(shí)現(xiàn)的方法，該方法包括(a)接收與存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的具有第一數(shù)據(jù)頻率的數(shù)據(jù)模式的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值(例如，x[n], y[n])；(b)產(chǎn)生與所述第一數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第一測(cè)量(例如W[n])；(c)產(chǎn)生與不同于所述第一數(shù)據(jù)頻率的第二數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第二測(cè)量(例如Z[n])；和(d)基于所述第一測(cè)量和所述第二測(cè)量，檢測(cè)或分類(lèi)缺陷區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中所述信號(hào)值是(1)由與所述硬盤(pán)相關(guān)聯(lián)的讀取通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸出信號(hào)值，或O)由與所述硬盤(pán)相關(guān)聯(lián)的讀取通道的均衡器產(chǎn)生的均衡器輸出信號(hào)值。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中所述第一測(cè)量是所述第一數(shù)據(jù)頻率的第一離散傅立葉變換(DFT)測(cè)量；和所述第二測(cè)量是所述第二數(shù)據(jù)頻率的第二 DFT測(cè)量；
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中 所述第一數(shù)據(jù)頻率是2T數(shù)據(jù)頻率；和所述第二數(shù)據(jù)頻率是DC數(shù)據(jù)頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中步驟(b)包括產(chǎn)生(i)與所述缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)值的第一數(shù)據(jù)頻率分量的第一平均強(qiáng)度值(例如，Xm[n])，和(ii)與所述硬盤(pán)上的一個(gè)或更多個(gè)無(wú)缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的第二平均強(qiáng)度值(例如，Xffl,d)，步驟(c)包括產(chǎn)生(i)與缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)值的第二數(shù)據(jù)頻率分量的第一平均強(qiáng)度值(例如，Zm[n])，和(ii)與硬盤(pán)上的一個(gè)或更多個(gè)無(wú)缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的第二平均強(qiáng)度值(例如，Zm,d)；和步驟(d)包括(dl)對(duì)所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的所述第一平均強(qiáng)度值和所述第二平均強(qiáng)度值進(jìn)行比較；(d2)對(duì)所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的所述第一平均強(qiáng)度值和所述第二平均強(qiáng)度值進(jìn)行比較；和(d3)基于步驟(dl)和(業(yè))的比較，檢測(cè)所述硬盤(pán)上的所述缺陷區(qū)域的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)明，其中步驟(d3)包括如果步驟(dl)的比較或步驟(d2) 的比較為真，則檢測(cè)到所述硬盤(pán)上的所述缺陷區(qū)域的位置。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)明，其中步驟(dl)包括確定所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的所述第一平均強(qiáng)度值是否小于所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的所述第二平均強(qiáng)度值的第一指定小數(shù)部分(例如，h)，其中所述第一指定小數(shù)部分小于1 ；和步驟(業(yè))包括確定所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的所述第一平均強(qiáng)度值是否大于所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的所述第二平均強(qiáng)度值的第二指定小數(shù)部分(例如，α 3)，其中所述第二指定小數(shù)部分小于1。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中步驟(b)包括產(chǎn)生與所述缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)值的第一數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值(例如，xm,。)；步驟(C)包括產(chǎn)生與所述缺陷區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)值的第二數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值(例如，Zm,。)；和步驟(d)包括(dl)對(duì)所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值和所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值進(jìn)行比較；和(d2)基于步驟(dl)的比較，將所述硬盤(pán)上的所述缺陷區(qū)域分類(lèi)為與熱粗糙(TA)或下降介質(zhì)缺陷(MD)相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)明，其中步驟(dl)包括確定所述第一數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值是否小于所述第二數(shù)據(jù)頻率分量的平均強(qiáng)度值的指定小數(shù)部分(例如，α 2)，其中所述指定小數(shù)部分小于1。
10.一種用于檢測(cè)或分類(lèi)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域的裝置，該裝置包括用于接收與存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的具有第一數(shù)據(jù)頻率的數(shù)據(jù)模式的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)值 (例如，X[n]，y[n])的裝置；(b)用于產(chǎn)生與所述第一數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第一測(cè)量的裝置；(c)用于產(chǎn)生與不同于所述第一數(shù)據(jù)頻率的第二數(shù)據(jù)頻率相對(duì)應(yīng)的第二測(cè)量的裝置；和(d)用于基于所述第一測(cè)量和所述第二測(cè)量，檢測(cè)或分類(lèi)所述缺陷區(qū)域的裝置。
全文摘要
本公開(kāi)涉及用于硬盤(pán)缺陷區(qū)域檢測(cè)和分類(lèi)的基于頻率的方法。在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器讀取通道中，通過(guò)對(duì)相應(yīng)于例如存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的2T數(shù)據(jù)模式的信號(hào)值(諸如ADC或均衡器輸出值)應(yīng)用變換，諸如離散傅立葉變換(DFT)，產(chǎn)生兩個(gè)不同數(shù)據(jù)頻率(例如，2T和DC)的基于頻率的測(cè)量。使用基于頻率的測(cè)量檢測(cè)硬盤(pán)上的缺陷區(qū)域和/或?qū)⑷毕輩^(qū)域分類(lèi)為是由熱粗糙(TA)或下降介質(zhì)缺陷(MD)產(chǎn)生的。
文檔編號(hào)G11C29/08GK102163460SQ20111004091
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者G·馬修, 李元興, 李宗旺, 楊少華, 韓洋 申請(qǐng)人:Lsi公司