具有灵活逻辑磁道和半径无关的数据速率的数据存储设备的制作方法

背景技术：

1、数据存储设备诸如盘驱动器包括盘和连接到致动器臂的远侧端部的磁头，该致动器臂通过音圈电机(vcm)绕枢轴旋转，以将磁头径向地定位在盘上方。盘包括多个径向隔开的同心磁道，以用于记录用户数据扇区和伺服楔形区或伺服扇区。伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道地址)，该磁头定位信息由磁头读取并由伺服控制系统处理，以在致动器臂从磁道到磁道寻道时控制它。

2、图1将现有技术盘格式2示出为包括由围绕每个伺服磁道的圆周记录的伺服楔形区60-6n限定的多个径向隔开的同心伺服磁道4。相对于伺服磁道4限定了多个同心数据磁道，其中数据磁道可具有与伺服磁道4相同或不同的径向密度(例如，每英寸磁道数(tpi))。每个伺服楔形区6i包括用于存储周期性图案的前导码8(其允许读取信号的适当的增益调整和时序同步)以及用于存储用于符号同步到伺服数据字段12的特殊图案的同步标记10。伺服数据字段12存储用于在寻道操作期间将磁头定位在目标数据磁道之上的粗略磁头定位信息，诸如伺服磁道地址。每个伺服楔形区(例如，伺服楔形区64)进一步包括基于相位的伺服脉冲组14(例如，n伺服脉冲和q伺服脉冲)，该伺服脉冲组相对于彼此以及相对于伺服磁道中心线以预定相位被记录。

3、处理粗略磁头定位信息以在寻道操作期间将磁头定位在目标数据磁道之上，并且伺服脉冲14提供用于在写入/读取操作期间访问数据磁道时进行中心线跟踪的精细磁头定位信息。位置误差信号(pes)是通过读取伺服脉冲14来产生，其中pes表示磁头相对于目标伺服磁道的中心线的测量位置。伺服控制器处理pes以生成施加到一个或多个磁头致动器的控制信号，以便沿减小pes的方向在盘上方径向致动磁头。在一些示例中，一个或多个磁头致动器可包括音圈电机，以及一个或多个细致动器。

4、盘驱动器可通过在盘驱动器电路系统与盘表面之间的输入/输出(i/o)通道向盘表面上的磁道写入数据和从盘表面上的磁道读取数据。盘驱动器以基于磁道的格式将要写入到盘驱动器表面的数据格式化并传输，并且从被写入到盘表面的数据磁道读取数据并解码。

技术实现思路

1、本文公开的各种示例提供了数据存储设备，诸如具有控制电路系统的硬盘驱动器，其可在逻辑磁道或在逻辑上定义的磁道中向盘表面写入数据和从盘表面读取数据，该逻辑磁道或在逻辑上定义的磁道在逻辑上从物理磁道抽象出，并且在物理磁道的超出主物理磁道的额外分数上延伸。由此使用的额外分数物理磁道可在与主磁道相同的盘的相反盘表面上，或者在盘驱动器中的任何其他盘表面上。由此使用的额外分数物理磁道可被认为是施主磁道或辅助磁道，该额外分数物理磁道将它们的逻辑块(映射到它们的物理磁道上的块)的分数贡献给以主物理磁道为中心的逻辑磁道。控制电路系统可安排逻辑块寻址(lba)以支持将额外逻辑块从施主或辅助磁道抽取出并交错到与主物理磁道相同的逻辑磁道中。

2、在一些示例中，控制电路系统可与盘的递减的直径成反比地从施主磁道抽取出递增数量的额外逻辑块，作为随盘的外径和内径之间的递减的磁道直径递减的每磁道扇区数的补偿。因此，在各种示例中，实施选择的每逻辑磁道扇区数的该方案可独立于每物理磁道扇区数，并且在各种示例中，可跨磁道半径的各部分维持恒定的每转和每逻辑磁道扇区数，或者跨磁道半径的各部分以其他方式灵活地实现指派任何有利的每转和每逻辑磁道扇区数。

3、在常规的盘驱动器中，随递减的磁道直径递减的每磁道扇区数导致i/o数据速率与磁道直径成比例，使得每磁道每转扇区数和i/o数据速率在朝向盘的内径的更小的磁道直径处成比例地更小，并且成比例地留下更大比例的i/o通道带宽或容量未用。相比之下，根据本公开的一些示例的盘驱动器可用在递减的直径处施主磁道逻辑块的递增的参与补偿在递减的直径处递减的每磁道扇区数，使得数据速率变为仅受i/o通道带宽或容量约束，在各种示例中，这可保持在选择的扇区数处，在一些示例中，包括恒定的扇区数，而不考虑正在访问在哪些直径处的哪些磁道。因此，本公开的盘驱动器可充分地使用盘驱动器的数据i/o通道的数据速率能力，并且可以基于i/o通道能力的格式而不是以基于磁道的格式限定数据i/o。基于主和施主物理磁道限定和指派在逻辑上抽象的磁道的本公开的盘驱动器格式控制技术可被称为灵活逻辑磁道(flt)。控制电路系统的flt模块或部分可使逻辑磁道代替物理磁道与常规地被配置为与磁道交互的控制电路系统的其他部分介接，并且执行对灵活逻辑磁道的数据访问操作(例如，读取和写入)，由此获得本公开的逻辑磁道的优点，同时利用用于与被配置用于向常规的磁道写入和从常规的磁道读取的数据交互并进行处理的预先存在的架构和固件。

4、在本公开的各种示例中，flt盘驱动器格式控制模块可与被配置用于向磁道写入和从磁道读取的其他常规控制电路系统介接，并且可在与常规的控制电路系统(诸如单i/o通道片上系统(soc))的i/o交互中使flt逻辑磁道表面化(surface)，从而有利地利用现有硬件和嵌入式软件及其用于向盘表面磁道写入数据和从盘表面磁道读取数据的能力，而不使结合多个物理磁道的flt逻辑磁道的任何效果表面化到常规的控制电路系统。由于仅施主磁道的分数用于与任何一个主磁道配对，因此单个施主磁道可用作多个主磁道的施主磁道，使得单个施主磁道将扇区贡献给对应的主磁道中的每个对应的主磁道。flt盘驱动器可通过磁头来切换主和施主磁道，这可保持主和施主磁道物理地对准成在细致动器(诸如毫致动器和/或微致动器)的范围内。flt盘驱动器还可使用作主磁头和磁道以及辅助或施主磁头和磁道的磁头和磁道交替以用于各种目的(其中施主磁头是在施主磁道上执行数据访问操作(例如，读取操作和/或写入操作)的磁头)，诸如以平衡磁头和磁道的随时间推移的使用，以及平衡任何长期使用效果。

5、在本公开的一些示例中，flt盘驱动器可控制毫致动器、微致动器和/或除主致动器之外的其他辅助致动器，以有助于维持施主磁道磁头与物理磁头的对准。在本公开的一些示例中，flt盘驱动器可将多于一个主物理磁道和/或多于一个分数施主物理磁道组合成单个逻辑磁道，而不是仅一个主物理磁道和仅一个施主物理磁道。在本公开的一些示例中，flt盘驱动器可与将数据存取缓冲器(或读取/写入缓冲器)扩展成闪存存储器或任何类型的固态非易失性存储器部件结合使用灵活逻辑磁道格式化，并且将其用作“超级高速缓存”以增加内部队列深度，将小主机i/o数据传递的队列打包成长顺序盘传递，并且减少平均寻道和时延，具有来自与灵活逻辑磁道格式化结合使用超级高速缓存的协同优点。

6、各个例示性方面涉及一种数据存储设备，包括：一个或多个盘；至少一个致动器机构，该至少一个致动器机构被配置为至少使第一磁头接近该一个或多个盘中的第一盘表面定位并使第二磁头接近该一个或多个盘中的第二盘表面定位，该第二盘表面与该第一盘表面不同；以及一个或多个处理设备。该一个或多个处理设备被配置为：将一个或多个逻辑磁道指派给盘表面中的两个或更多个盘表面的物理磁道，使得该逻辑磁道中的相应的逻辑磁道包括：该物理磁道中的主物理磁道的扇区的至少一部分，该主物理磁道在该第一盘表面上；以及该物理磁道中的施主物理磁道的扇区的至少一部分，该施主物理磁道在该第二盘表面上。该一个或多个处理设备被配置为使用接近该第一盘表面的该第一磁头和接近该第二盘表面的该第二磁头来执行对该逻辑磁道中的至少一个逻辑磁道的数据访问操作。

7、各个例示性方面涉及一种方法，该方法包括：由一个或多个处理设备将一个或多个逻辑磁道指派给两个或更多个盘表面的物理磁道，使得该逻辑磁道中的相应的逻辑磁道包括：该物理磁道中的主物理磁道的扇区的至少一部分，该主物理磁道在该盘表面中的第一盘表面上；以及该物理磁道中的施主物理磁道的扇区的至少一部分，该施主物理磁道在该盘表面中与该第一盘表面不同的第二盘表面上。该方法还包括由该一个或多个处理设备使用接近该第一盘表面的第一磁头和接近该第二盘表面的第二磁头来执行对该逻辑磁道中的至少一个逻辑磁道的数据访问操作。

8、各种例示性方面涉及一种或多种处理设备，该一种或多种处理设备包括：用于将一个或多个逻辑磁道指派给一个或多个盘表面的物理磁道的构件，使得该逻辑磁道中的相应的逻辑磁道被指派为包括：至少主物理磁道的扇区的至少一部分；以及该物理磁道中的至少施主物理磁道的扇区的至少一部分或非易失性存储器存储装置的扇区。该一种或多种处理设备还包括用于执行对该逻辑磁道中的至少一个逻辑磁道的数据访问操作的构件。

9、各个另外的方面在附图中进行描绘并在下文进行描述，并且基于这些将进一步显而易见。