專利名稱：基于量值的檢測并對硬盤缺陷區(qū)域進(jìn)行分類的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬盤驅(qū)動器，并且，更具體地，涉及用于檢測硬盤驅(qū)動器的硬盤上的缺陷區(qū)域，并區(qū)分缺陷區(qū)域是對應(yīng)于熱粗糙(thermal asperity)或是對應(yīng)于介質(zhì)缺陷。
背景技術(shù)：
這一部分介紹了的多個方面，其可能有助于更好地理解本發(fā)明。因此，應(yīng)依照這一點(diǎn)來閱讀這一部分的說明，并且這一部分的說明不應(yīng)被理解為對什么是現(xiàn)有技術(shù)或什么不是現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。理想的硬盤驅(qū)動器的硬盤具有完美地平的數(shù)據(jù)存儲表面并且具有完美地均勻的材料組成。然而，實際上，硬盤并不是完美地平坦的，并且具有變化的材料組成。由此原因， 以及出于制造上的原因，在硬盤上能夠存在不同類型的缺陷。可能難以恢復(fù)從缺陷區(qū)域讀取的數(shù)據(jù)，并且難度取決于缺陷的類型。在漏失型(drop-out type)缺陷區(qū)域中，模擬的讀取頭輸出信號的幅度顯著低于對于相對平的且具有相對均勻的材料組成的正常區(qū)域的讀取頭輸出信號幅度。如果通過處理讀取頭輸出信號的電子設(shè)備將讀取頭輸出信號適當(dāng)?shù)胤糯蟛⒄{(diào)節(jié)，則可能恢復(fù)這種缺陷區(qū)域上寫入的數(shù)據(jù)。在本文獻(xiàn)中，將這種漏失型缺陷稱作 “介質(zhì)缺陷”(MD)。期望確定硬盤上MD區(qū)域的位置以使得能夠適當(dāng)?shù)靥幚韽倪@些MD區(qū)域讀取的信號來正確地恢復(fù)數(shù)據(jù)。有時，硬盤區(qū)域的形貌(topography)如此大地變化以致當(dāng)將讀取頭放置在旋轉(zhuǎn)的硬盤的某些區(qū)域之上時，由于盤上存在的粗糙，讀取頭將與這些區(qū)域物理接觸。由于從讀取頭和變化的硬盤之間的物理接觸產(chǎn)生的摩擦熱，這樣的區(qū)域被稱作熱粗糙(TA)區(qū)域。期望確定硬盤上的TA區(qū)域的位置以使得能夠在數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)讀取操作期間避開這些區(qū)域以防止損壞讀取頭。當(dāng)前的或更老舊的硬盤驅(qū)動器采用MR (磁電阻)讀取頭或GMR (巨(giant) MR)讀取頭。對于這些讀取頭，與MD區(qū)域?qū)?yīng)的讀取頭輸出信號的幅度顯著小于正常區(qū)域的信號幅度，同時由于由TA效應(yīng)導(dǎo)致的基線(baseline)的偏移，與TA區(qū)域?qū)?yīng)的讀取頭輸出信號的幅度顯著大于正常區(qū)域信號幅度。如此，通過尋找比正常情況低的信號幅度區(qū)域，可以在采用MR/GMR讀取頭的硬盤驅(qū)動器的硬盤上定位MD區(qū)域，同時，通過尋找與正常信號幅度區(qū)域相比信號基線中的顯著增加，可以在硬盤上定位TA區(qū)域。更加新的硬盤驅(qū)動器采用TMR(隧穿MR)讀取頭。對于TMR讀取頭，由于與MD區(qū)域和TA區(qū)域兩者對應(yīng)的讀取頭輸出信號的幅度都顯著小于正常區(qū)域的信號幅度，因此可能誤把TA區(qū)域當(dāng)作MD區(qū)域。如此，用于采用MR/GMR讀取頭的硬盤驅(qū)動器的檢測和分類MD和TA區(qū)域的常規(guī)的信號處理技術(shù)不能用于為采用TMR讀取頭的硬盤驅(qū)動器檢測和分類MD 和TA區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明是一種機(jī)器實現(xiàn)的用于對硬盤上的與熱粗糙(TA)或介質(zhì)缺陷(MD)相關(guān)聯(lián)的缺陷區(qū)域進(jìn)行分類的方法。該機(jī)器基于(i)與缺陷區(qū)域?qū)?yīng)的信號值和對應(yīng)的期望信號值中的一方或兩方的量值；以及(ii)所述信號值和所述對應(yīng)的期望信號值中的一方或兩方的符號產(chǎn)生第一量度。該機(jī)器基于所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的量值，但不基于所述信號值和所述期望信號值中任一方的符號，產(chǎn)生第二量度。該機(jī)器比較所述第一量度和第二量度，并基于該比較確定所述缺陷區(qū)域是與TA相關(guān)聯(lián)還是與MD相關(guān)聯(lián)。


從下面的詳細(xì)說明、所附權(quán)利要求、以及附圖，本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明了。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識類似或相同的元件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、采用隧穿磁電阻(TMR)讀取頭的硬盤驅(qū)動器的讀通道的高層級框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個可能實現(xiàn)方式的、圖1的MD/TA檢測和分類(D&C)子系統(tǒng)的高層級框圖；以及圖3圖示地示出了用于將區(qū)域分類為對應(yīng)于MD或TA的一種可能的實現(xiàn)方式。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、用于采用隧穿磁電阻(TMR)讀取頭的硬盤驅(qū)動器的讀通道100的高層級框圖。讀通道100的(常規(guī)的)主要信號處理路徑從TMR讀取頭(未示出)接收模擬的讀取頭輸出信號105，并輸出二進(jìn)制(硬判決)輸出數(shù)據(jù)信號 145。如圖1中所示，讀通道100包括前置放大器110、模擬前端(AFE) 120、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 130、以及數(shù)字后端(DBE) 140。前置放大器110放大并調(diào)節(jié)讀取頭輸出信號 105，以確保信號量值和頻率分量在用于AFE 120的處理的規(guī)定的范圍內(nèi)，AFE 120又進(jìn)一步對來自前置放大器110的預(yù)放大的信號115進(jìn)行放大和調(diào)節(jié)。ADC 130將AFE輸出信號 129數(shù)字化，以產(chǎn)生多比特數(shù)字信號X (包括ADC輸出采樣χ [n])，以供DBE 140進(jìn)行數(shù)字信號處理，DBE 140產(chǎn)生二進(jìn)制輸出數(shù)據(jù)信號145。如圖1中所示的，AFE 120包括高通濾波器122、可變增益放大器124、磁電阻非對稱(MRA)補(bǔ)償模塊126、以及連續(xù)時間低通濾波器128，而DBE 140包括部分響應(yīng)(PR)均衡器142和軟(例如，維特比)檢測器144。本發(fā)明特別關(guān)注于I3R均衡器142從ADC 130接收數(shù)字化的ADC輸出信號X，并產(chǎn)生多比特的均衡化的信號Y (包括均衡器輸出采樣y [n])， 軟檢測器144對其進(jìn)行處理以產(chǎn)生二進(jìn)制輸出數(shù)據(jù)信號145。冊均衡器142可以(但是并非必須)實現(xiàn)為數(shù)字有限脈沖響應(yīng)(DFIR)濾波器。另外，TMR讀通道100包括介質(zhì)缺陷(MD)/熱粗糙(TA)檢測和分類子系統(tǒng)150，其接收并處理來自DBE 140的信號147，以檢測硬盤上缺陷區(qū)域的位置，并將每一檢測到的缺陷區(qū)域分類為是MD區(qū)域或TA區(qū)域，該信息被表示在信號155中。在一種實現(xiàn)方式中，信號 147包括ADC 130所產(chǎn)生的ADC輸出信號X。在另一實現(xiàn)方式中，信號147包括冊均衡器 142所產(chǎn)生的均衡化的信號Y。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種可能的實現(xiàn)方式的圖1的MD/TA檢測和分類(D&C) 子系統(tǒng)150的高層級框圖。在該特定實現(xiàn)方式中，D&C子系統(tǒng)150處理圖1的信號Y的均衡器輸出采樣y [η]，以檢測硬盤上的缺陷區(qū)域并對其進(jìn)行分類。尤其是，D&C子系統(tǒng)150包括缺陷檢測器202，其對均衡器輸出采樣y [η]進(jìn)行處理，以檢測缺陷區(qū)域的位置和持續(xù)時間；以及缺陷分類器204，其對缺陷檢測器202所產(chǎn)生的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以將每一所檢測到的缺陷區(qū)域分類為是MD區(qū)域或TA區(qū)域。。D&C子系統(tǒng)150分別根據(jù)如下的式(1)和(2)產(chǎn)生兩個表征均衡器輸出采樣y [η] 的統(tǒng)計量度α丨和α 2 (k) = E\y[n]y[n]/E\y[n]y[n]] ^ E\y[n]sign{y[n])]/E\y[n]\\( 1 ) ⑷=(2)其中訶《]是多比特均衡器輸出采樣y[n]的期望值，函數(shù)E[.]表示期望函數(shù)，而函數(shù)signC)返回操作數(shù)的符號。取決于具體的實現(xiàn)方式，可以以許多不同的方式產(chǎn)生期望采樣值j)[ ]。一種方式是通過將軟檢測器144所產(chǎn)生的輸出信號145的硬判決比特(由1和-1表示)與適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)多項式卷積來構(gòu)建另一種方式是對于不同短期(short-term)比特碼型(bit pattern)產(chǎn)生均衡器輸出采樣y[n]的長期(long-term)平均值。例如，如果寫入到硬盤的測試數(shù)據(jù)在2T序列 (例如，11001100...)之后，則可以對于處在不同局部比特碼型的中心處的比特值產(chǎn)生不同的長期平均值。尤其是，可以對于處在局部3比特碼型“110”的中心處的比特產(chǎn)生一個長期平均值，對于“100”產(chǎn)生另一個，對于“001”產(chǎn)生另一個，以及對于“011”又產(chǎn)生一個。然后可以將例如存儲在查找表中的適當(dāng)?shù)拈L期平均用于式(1)和O)中的期望采樣值Λ ]。 注意，對于正常區(qū)域(即，不是與MD或TA相關(guān)聯(lián)的那些區(qū)域)中存儲的數(shù)據(jù)產(chǎn)生期望采樣值。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以有其它的方式產(chǎn)生期望采樣值。對于正常(S卩，無缺陷)區(qū)域并且如術(shù)語“預(yù)期”所暗示的，均衡器輸出采樣y[n] 基本上等于(在信號和量值兩者上)期望采樣值。然而，如早前所述的，在缺陷區(qū)域(與 MD或TA相關(guān)聯(lián))中，均衡器輸出采樣y [η]的量值顯著小于期望采樣值的量值。另外，在MD缺陷區(qū)域中，其中讀取頭輸出信號105基本上是在無缺陷區(qū)域的情況下的該信號的縮減版本，均衡器輸出采樣y[n]的符號典型地將與期望采樣值的符號匹配。然而，在TA缺陷區(qū)域中，其中讀取頭輸出信號105是噪聲極多的，均衡器輸出采樣y[n] 的符號基本是隨機(jī)的，并且將不是與期望采樣值的符號良好相關(guān)的。在設(shè)計用于產(chǎn)生統(tǒng)計量度α工和α 2的公式時，利用了缺陷區(qū)域相對于無缺陷區(qū)域以及MD缺陷區(qū)域相對于TA缺陷區(qū)域的不同的特性。尤其是，式(1)的統(tǒng)計量度Ci1是均衡器輸出采樣y[n]和期望采樣值兩者的符號和量值兩者的函數(shù)，而式O)的統(tǒng)計量度 α 2是這兩值的量度(而不是符號)的函數(shù)。如果均衡器輸出采樣y[n]和期望采樣值夕[ ]的符號不是良好相關(guān)的，則統(tǒng)計量度α ！的量值將小于統(tǒng)計量度α 2的量值。圖2的缺陷檢測器202可以通過將統(tǒng)計量度α ！與小于1并且優(yōu)選接近于0的指定的閾值T相比較來檢測缺陷區(qū)域。如果(a i<T)，則缺陷檢測器202確定已經(jīng)檢測到缺陷區(qū)域；否則，未檢測到缺陷區(qū)域。在替代實現(xiàn)方案中，可以用統(tǒng)計量度α2代替統(tǒng)計量度 α 并利用相同閾值T或者不同的閾值。在缺陷檢測器202檢測到缺陷區(qū)域時，缺陷分類器204將兩個統(tǒng)計量度α工和α 2 相互比較，以將缺陷區(qū)域分類為是MD區(qū)域或TA區(qū)域。尤其是，如果(、<< α2)，則確定檢測到的缺陷區(qū)域是TA區(qū)域。否則，(Q1^ α 2)，并且確定檢測到的缺陷區(qū)域是MD區(qū)域。 一種實現(xiàn)、和α 2的比較的方式是，將、與α 2的指定的分?jǐn)?shù)相比較，其中所述指定的分?jǐn)?shù)是小于1的適當(dāng)值。如果h小于Ci2的該指定的分?jǐn)?shù)，則檢測到的缺陷區(qū)域是TA區(qū)域； 否者，是MD區(qū)域。實現(xiàn)該比較的另一方式是將、對α 2的比率與例如等于同一指定的分?jǐn)?shù)的閾值相比較。如果該比率小于閾值，則檢測到的缺陷區(qū)域是TA區(qū)域；否則，是MD區(qū)域。在一種實現(xiàn)方式中，通過對式(1)和( 進(jìn)行處理，可以利用如下的式C3)來進(jìn)行缺陷分類器204的比較
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器實現(xiàn)的對硬盤上的與熱粗糙(TA)或介質(zhì)缺陷(MD)相關(guān)聯(lián)的缺陷區(qū)域進(jìn)行分類的方法，所述方法包括(a)該機(jī)器基于(i)與所述缺陷區(qū)域?qū)?yīng)的信號值(x[n]或y[n])和相應(yīng)的期望信號值(對《]或中的一方或兩方的量值以及(ii)所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的符號產(chǎn)生第一量度；(b)該機(jī)器基于所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的量值而不基于所述信號值或所述期望信號值中任一方的符號來產(chǎn)生第二量度；(c)該機(jī)器比較所述第一量度和所述第二量度；以及(d)該機(jī)器基于步驟(c)的比較確定所述缺陷區(qū)域是與熱粗糙相關(guān)聯(lián)還是與介質(zhì)缺陷相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述信號值是(i)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)輸出值 (x[n]), (ii)均衡器輸入值(x[n])，或(iii)均衡器輸出值(y[n])0
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，該機(jī)器通過如下來比較所述第一量度和所述第二量度(i)確定所述第一量度是否小于所述第二量度的指定的分?jǐn)?shù)，其中所述指定的分?jǐn)?shù)小于1;或者(ii)將所述第一量度和所述第二量度的比率與指定的閾值進(jìn)行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述期望信號值是所述信號值的平均值，其中所述平均值是與所述信號以及一個或更多個相鄰的信號值相關(guān)聯(lián)的比特碼型的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述期望信號值是從與所述信號值對應(yīng)的硬判決值重新構(gòu)建的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述期望信號值是通過將所述硬判決值與目標(biāo)多項式卷積而重新構(gòu)建的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(I)所述第一量度(Ci1)是基于⑴信號值及其對應(yīng)的期望信號值的積的期望 (E\y[n]y[n]\ )和(ii)所述對應(yīng)的期望信號值的平方的期望(E\y[n]y[n]\ )的比率的；或者(II)所述第一量度(ai)是基于(i)信號值及其對應(yīng)的期望信號值的符號的積的期望 (E\y[n-\sign{y[n-\)])和(ii)所述對應(yīng)的期望信號值的量值的期望(五|夕[ ]|])的比率的；或者(III)所述第二量度(α2)是基于⑴信號值的量值的期望(E[|y[n]|])和(ii)其對應(yīng)的期望信號值的量值的期望(五1列《]|1)的比率的；或者(IV)(a)所述第一量度是信號值及其對應(yīng)的期望信號值的積的期望()和 (ii)所述對應(yīng)的期望信號值的量值的期望()的積；并且(b)所述第二量度是所述對應(yīng)的期望信號值的平方的期望()和(ii)所述信號值的量值的期望(E[|y[n] I]) ( 4yi4 )的積；或者(V)(a)所述第一量度是信號值及其對應(yīng)的期望信號值的符號的積的期望 (E\y[n\sign{y[n^[)；并且(b)所述第二量度是所述信號值的絕對值的期望(E[|y[n] I])。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括通過將所述第一量度和所述第二量度中的一方與指定的閾值進(jìn)行比較來檢測所述缺陷區(qū)域的位置。
9.一種用于對硬盤上的與熱粗糙(TA)或介質(zhì)缺陷(MD)相關(guān)聯(lián)的缺陷區(qū)域進(jìn)行分類的機(jī)器，該機(jī)器包括(a)用于基于(i)與所述缺陷區(qū)域?qū)?yīng)的信號值(x[n]或y[n])和相應(yīng)的期望信號值 (對《]或j)[ ])中的一方或兩方的量值以及(ii)所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的符號產(chǎn)生第一量度的裝置；(b)用于基于所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的量值但不基于所述信號值或所述期望信號值中任一方的符號來產(chǎn)生第二量度的裝置；(c)用于比較所述第一量度和所述第二量度的裝置；以及(d)用于基于裝置(c)的比較確定所述缺陷區(qū)域是與熱粗糙相關(guān)聯(lián)還是與介質(zhì)缺陷相關(guān)聯(lián)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的機(jī)器，其中所述機(jī)器是(i)數(shù)字信號處理器或(ii)硬盤驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于量值的檢測和對硬盤缺陷區(qū)域進(jìn)行分類的方法。在硬盤驅(qū)動器中，通過產(chǎn)生兩個統(tǒng)計量度來講硬盤上的缺陷區(qū)域分類為對應(yīng)于熱粗糙(TA)或介質(zhì)缺陷(MD)。所述第一量度(例如，α1)是基于(i)信號值(例如，均衡器輸入或輸出信號值)及這些信號值的對應(yīng)的期望信號值中的一方或兩方的量值和(ii)所述信號值和期望信號值中的一方或兩方的符號的。所述第二量度(例如，α2)是基于所述信號值和所述期望信號值中的一方或兩方的量度而不基于所述信號或所述期望信號值中的任一方的符號的。然后比較這兩個量度來確定缺陷區(qū)域是對應(yīng)于TA還是MD。
文檔編號G11C29/08GK102201264SQ20111006818
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者G·馬修, 李元興, 李宗旺, 楊少華, 韓洋 申請人:Lsi公司