專利名稱：使用模糊邏輯的預(yù)測(cè)型讀寫禁止判定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的讀定磁頭的定位控制，具體地講涉及在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤操作期間減小硬和軟錯(cuò)誤率的定位方法和裝置。
旋轉(zhuǎn)磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備目前廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，提供讀和寫的快速數(shù)據(jù)文件存取。這些旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括使用伺服致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的磁頭部件以對(duì)旋轉(zhuǎn)磁盤的磁盤存儲(chǔ)器進(jìn)行存取。它們還包括使用激光讀寫頭部件存取一次定入(write-once)或主要是讀出旋轉(zhuǎn)光盤的較新的光盤存儲(chǔ)器。例如，參見于1988年紐約的McGrawHillBook公司出版的“磁記錄(MagneticRecording)第2卷計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(Mee等人編輯)的Comstock等人的文章“在硬磁盤上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(DataStorageonRigidDisk)”(第2章)可以知道磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤文件的技術(shù)現(xiàn)狀。
用于將信息讀出和寫入旋轉(zhuǎn)的磁盤文件中的同心數(shù)據(jù)磁道的方法易發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，這些數(shù)據(jù)錯(cuò)誤是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到該文件期間和在從該文件檢索數(shù)據(jù)期間產(chǎn)生的磁頭跟蹤誤差引起的。在寫入和從一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備讀出期間用于減少硬(寫)或軟(讀)錯(cuò)誤的本技術(shù)領(lǐng)域公知的方法是規(guī)定磁道中心線和建立有關(guān)在該磁盤上每條磁道中心線的有限的偏移磁道區(qū)。使用寫偏移磁道極限(WOL)和讀偏移磁道極限(ROL)在磁的和光的機(jī)電存儲(chǔ)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域中是公知的。原則上，偏移磁道方法提供了用于禁止磁頭組件的讀和寫功能的閾值測(cè)量。即，當(dāng)磁頭位置在WOL內(nèi)部或外部時(shí)寫功能被禁止(停用)。通過在重疊期間防止由于大的位置誤差引起的記錄磁頭將信息寫入一條相鄰的磁道，這個(gè)極限避免了“硬的”或不能恢復(fù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。WOL規(guī)定磁道的“寫極限寬度”。磁頭位置誤差大于這個(gè)寫極限寬度的一半將迫使進(jìn)入肯定的寫禁止判定。
類似地，當(dāng)磁頭位置在以兩個(gè)預(yù)定的ROL定界的讀極限區(qū)時(shí)，則磁頭的讀功能被禁止，以防止在讀操作期間的“軟錯(cuò)誤”。
該技術(shù)的問題是這些偏移磁道極限是靜態(tài)極限，它不能適應(yīng)在讀和寫操作期間磁頭磁盤動(dòng)態(tài)的變化。例如，在讀寫禁止判定中不考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道和磁頭組件之間的相對(duì)速度。由于在某些情況下以本技術(shù)領(lǐng)域公知的方法的磁道跟蹤操作期間磁頭組件傾向于跨越極限來回?cái)[動(dòng)，固定的偏移磁道極限可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳送效率的降低。需要較正軟錯(cuò)誤的重復(fù)讀操作可以大大地變慢數(shù)據(jù)傳送的速率。
本技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)踐已研制了許多有用的技術(shù)，用于改善旋轉(zhuǎn)磁盤存儲(chǔ)設(shè)備中穩(wěn)態(tài)磁道跟蹤操作。例如，在美國專利第4554652號(hào)中Maeda等人公開一個(gè)光信息處理器，使用傳統(tǒng)的分離閾值方法確定光的讀寫點(diǎn)對(duì)于磁道中心線的徑向移動(dòng)。Meada等人提供了用于響應(yīng)光頭位置誤差超過確定的寫偏移磁道極限時(shí)禁止光的寫操作的裝置。
在美國專利第4730290中，Takasago等人公開了一個(gè)跟蹤誤差檢測(cè)電路，用于檢測(cè)激光束離開光讀寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的中心線的位置誤差。在位置誤差閾值首先超過第一預(yù)定的時(shí)間接著偏移磁道情況繼續(xù)了比第一預(yù)定時(shí)間長的第二預(yù)定時(shí)間之后，Takasago等人的專利禁止光寫入。
在美國專利第4839751中，Revels公開一種細(xì)定位方案，用于磁盤文件中的磁道跟蹤伺服致動(dòng)器。Revels教導(dǎo)一個(gè)兩閾值跟蹤方法，違反幾個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔之一的近邊界或遠(yuǎn)邊界的磁頭位置誤差被翻譯為指示磁頭組件是否是“在中心”和邏輯地除去噪聲及影響“在中心”指示的其它的誤差條件。Revels提供閾值定時(shí)間隔中的變化以適應(yīng)噪聲的變化，但是不考慮響應(yīng)磁頭位置誤差或速度變化的禁止判定的修改。
在美國專利第4954907號(hào)中，Takita公一了一個(gè)改進(jìn)的磁頭定位控制系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)記錄的磁盤文件的磁道跟蹤。Takita教導(dǎo)使用磁頭速度檢測(cè)器來確定相對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道中心線的磁頭速度。然后他根據(jù)增加的磁頭位置與速度和前面的伺服致動(dòng)器輸入電流的變化計(jì)算新的伺服致動(dòng)器輸入電流信號(hào)。Takita的教導(dǎo)假定，不反映驅(qū)動(dòng)電流變化的磁頭加速度的任何變化必須完全是沖擊或振動(dòng)的結(jié)果。他的系統(tǒng)工作以減弱這種不需要的加速的影響。Takita不考慮在他的新穎的磁道跟蹤過程期間減少硬或軟錯(cuò)誤的任何新穎的讀寫禁止判定。
由于在旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件中使用硬閾值讀寫禁止技術(shù)是很通行的做法，極需要在讀和寫操作期間減少軟錯(cuò)誤率和改進(jìn)數(shù)據(jù)傳送效率的改進(jìn)的磁道跟蹤方法。相關(guān)的未解決問題和缺陷利用本發(fā)明以下面敘述的方法可以解決。
本發(fā)明通過將模糊邏輯技術(shù)應(yīng)用于讀寫禁止策略而改善了軟錯(cuò)誤率。本發(fā)明的禁止控制器的基本部分是有關(guān)模糊隱含式和組合的推理規(guī)則兩個(gè)概念的詞匯或語言控制規(guī)則。即，禁止控制器提供一個(gè)模糊邏輯過程，該過程將由專門知識(shí)產(chǎn)生的詞匯控制規(guī)則變換為自動(dòng)控制策略。一組的詞匯或語言控制規(guī)則通過使用“如果…則”型邏輯語句被變換為自動(dòng)控制策略。
本發(fā)明部分地是基于這樣的認(rèn)識(shí)本發(fā)明的改進(jìn)的讀定禁止策略可以作為一組詞匯控制規(guī)則來描述。然后這些規(guī)則被變換為自動(dòng)控制或判定策略，因而以模糊邏輯實(shí)現(xiàn)禁止控制器?？梢园ǘ鄠€(gè)輸入和輸出的結(jié)果模糊控制器過程可看作是一個(gè)多維查找表。
本發(fā)明的改進(jìn)的讀寫禁止策略是基于這樣的認(rèn)識(shí)從一段時(shí)間內(nèi)監(jiān)視的磁頭位置誤差信息的磁頭速度估計(jì)對(duì)于改善數(shù)據(jù)傳送效率是意想不到地有用的。本發(fā)明的讀寫禁止判定是響應(yīng)磁頭位置誤差信息和磁頭速度信息而進(jìn)行的。用于從磁頭位置誤差信息和磁頭速度信息導(dǎo)出禁止判定的本發(fā)明的方法最好使用一個(gè)模糊邏輯方法將詞匯規(guī)則變換為自動(dòng)控制表，但也可用傳統(tǒng)的雙電平邏輯技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是在讀操作期間通過改進(jìn)讀禁止判定過程來減小軟錯(cuò)誤率，因而改善了數(shù)據(jù)傳送效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的是在寫操作期間通過改進(jìn)讀禁止判定過程而不降低數(shù)據(jù)傳送效率來避免所有的硬錯(cuò)誤。本發(fā)明的一個(gè)特性是通過使用含有作為輸入的磁頭位置誤差和磁頭速度信息的簡要的禁止控制技術(shù)改善軟和硬錯(cuò)誤率。
當(dāng)參閱下面的實(shí)施例和附圖時(shí)，本發(fā)明的前述的特點(diǎn)及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更清楚了。
為了更完整地了解本發(fā)明，現(xiàn)在參見下面對(duì)在附圖所示的實(shí)施例所作的詳細(xì)的敘述，其中

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的內(nèi)和外偏移磁道極限;
圖2提供磁頭位置誤差和磁頭速度的兩個(gè)說明性的模糊集隸屬函數(shù);
圖3說明本發(fā)明優(yōu)選的磁頭位置模糊集隸屬函數(shù);
圖4說明本發(fā)明優(yōu)選的磁頭速度模糊集隸屬函數(shù);
圖5表示從僅僅根據(jù)磁頭位置的詞匯規(guī)則得到的讀寫禁止判定策略;
圖6表示從用于圖3和4的模糊集隸屬函數(shù)的本發(fā)明的詞匯規(guī)則得到的讀寫禁止判定策略;
圖7提供本發(fā)明的裝置的說明性實(shí)施例;和圖8表示從本發(fā)明的讀寫禁止策略產(chǎn)生的軟錯(cuò)誤率(SER)的改善。
模糊邏輯原理本發(fā)明涉及將模糊邏輯技術(shù)應(yīng)用在讀寫禁止判定過程。雖然模糊邏輯方法是公知的，但是直到現(xiàn)在它們還沒有應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)磁盤存儲(chǔ)文件技術(shù)領(lǐng)域。模糊邏輯是傳統(tǒng)的雙電平邏輯的延伸。雖然雙電平邏輯要求完全直或完全假的語句或條件，但是模糊邏輯允許部分真和部分假。模糊邏輯是從模糊集的更通用的理論得到的。在模糊集中的變量值的隸屬程度可以在0到1的范圍內(nèi)，0表示在該集中無隸屬，而1表示在該集中完全隸屬。這個(gè)函數(shù)在圖2中被舉例說明了，所有錯(cuò)誤或速度的“禁止”集中的磁頭位置誤差和磁頭速度隸屬，對(duì)此必須進(jìn)行禁止判定。
模糊集的數(shù)學(xué)精確度從將輸入值精確地變換為隸屬程度得到。模糊邏輯的語言能力在于它的規(guī)定和控制集的能力，該集包含變化的隸屬程度而沒有考慮所有可能的值的組合的負(fù)擔(dān)。關(guān)于模糊邏輯唯一未明確的情況是一個(gè)問題和它的解法的語言表示式，不是數(shù)字表示法。問題的未明確或通用的語言表示式允許使用者導(dǎo)出和確定數(shù)字表示式而不要求考慮或了解詳細(xì)的數(shù)字模型。模糊邏輯可應(yīng)用在復(fù)雜的邏輯和組合的問題，由于有極大量的可能組合，所以數(shù)字模型對(duì)這些問題是不能用的。
模糊邏輯系統(tǒng)與傳統(tǒng)的專門系統(tǒng)的差別在于它具有少得多的求值規(guī)則。模糊邏輯系統(tǒng)應(yīng)起著保持這樣錯(cuò)覺的作用在它的規(guī)則庫中的全部規(guī)則是同時(shí)求值的。這意味著具有大量的隨機(jī)中斷的復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)是不適用于模糊邏輯解法的。僅僅具有平滑變化的輸入或輸出的系統(tǒng)一般是適用于模糊邏輯解法的。
幾個(gè)變量的模糊邏輯隸屬函數(shù)可以使用類似于雙電平邏輯運(yùn)算公知的那些運(yùn)算符進(jìn)行組合，形成新的隸屬函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的模糊運(yùn)算是與、或和非，它們分別相應(yīng)于模糊集的交集(INTERSECTION)、并集(UNION)和補(bǔ)碼(COMPLEMENT)運(yùn)算。這三種模糊運(yùn)算提供新的隸屬函數(shù)，函數(shù)值的確定按照最小隸屬程度為與，最大隸屬程度為或，而1減該隸屬程度為非函數(shù)。即，在一個(gè)模糊集中A和B的隸屬程度在相同集的二個(gè)單獨(dú)的程度值中是較小的，等等。參見1988年4月的IEEEComputer第83-93頁Zadeh的文章“模糊邏輯”，作為模糊邏輯技術(shù)的一般討論并作為附加的參考材料。
模糊邏輯系統(tǒng)通常使用這三種模糊邏輯運(yùn)算符來描述由設(shè)計(jì)者建立的一個(gè)或多個(gè)詞匯規(guī)則而實(shí)現(xiàn)的。詞匯規(guī)則的一個(gè)例子是“‘如果’位移是正的小的‘與’位移變化率是0，‘那么’驅(qū)動(dòng)力是負(fù)的小的”。(引自1991年3月計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)第93頁MaskiTogai的文章“模糊邏輯控制實(shí)例”)在美國專利4930084號(hào)中，Osaka等人公開了基于實(shí)現(xiàn)模糊邏輯自動(dòng)巡航控制裝置的車輛控制系統(tǒng)。Osaka等人提供了將模糊邏輯技術(shù)應(yīng)用于電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有用的背景討論，但不考慮旋轉(zhuǎn)的磁盤文件技術(shù)。
磁頭跟蹤問題圖1說明現(xiàn)有技術(shù)的同心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的幾何圖象。磁道通常是位于磁道中心線10并具有用于讀和寫操作由偏移磁道極限定界的一個(gè)有限的寬度。讀偏移磁道極限(ROL)以位于趨向磁盤中心(未畫出)的內(nèi)ROL12和位于趨向磁盤邊緣(未畫出)的外ROL14示出。ROL12和14規(guī)定了對(duì)于磁道中心線10的寫極限寬度。類似地，內(nèi)寫偏移磁道極限(WOL)16和外WOL18規(guī)定了對(duì)于磁道中心線10的寫極限寬度。寫極限寬度通常比讀極限寬度更窄，因?yàn)閷懖僮鞒銎拼诺罉O限可產(chǎn)生不可恢復(fù)的或“硬的”錯(cuò)誤，而讀操作超出這種極限是“軟的”錯(cuò)誤而且可在該磁盤的下一圈期間通過讀該數(shù)據(jù)被恢復(fù)。這些軟錯(cuò)誤僅僅減慢數(shù)據(jù)傳送速率而不引起數(shù)據(jù)的丟失。
正如參見上面引用的Comstock等人的參考資料可以知道的，在磁盤的一圈期間，迫使讀寫頭(未畫出)盡可能好的跟蹤磁道中心線10。圖1表示在三個(gè)不同的磁頭位置的三個(gè)可能的運(yùn)動(dòng)矢量來說明可能的磁頭磁道位置和速度關(guān)系。
例如，考慮在磁頭位置20的三個(gè)磁頭磁道速度矢量。矢量22代表磁頭相對(duì)于磁道中心線10的負(fù)或向內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。矢量24代表磁頭相對(duì)于磁道中心線10的正或向外的運(yùn)動(dòng)，而矢量26代表磁頭和磁道中心線10之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。類似地，所示的矢量用于兩個(gè)其它的磁頭位置28和30。
在磁頭位置20，磁頭正好在ROL12和14以及WOL16和18內(nèi)。如果磁頭按照矢量22運(yùn)動(dòng)，那么它運(yùn)動(dòng)接近負(fù)WOL16，但是除非它正在快速運(yùn)動(dòng)外，不立即要求禁止動(dòng)作。在矢量24的運(yùn)動(dòng)改善了在下一取樣或扇面的磁頭位置誤差而在矢量26的運(yùn)動(dòng)保持狀態(tài)quo。因此，在磁頭位置20，除在矢量22的高速度外不要求禁止判定。
磁頭位置28接近內(nèi)ROL12并且在內(nèi)WOL16的外面。因此，在磁頭位置誤差超出內(nèi)WOL16之前而不是等待直到磁頭位置28被檢測(cè)就應(yīng)已進(jìn)行了寫禁止判定。還有，如果矢量32是高速度，則讀禁止判定是可預(yù)測(cè)的。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)任何這類的預(yù)測(cè)式禁止判定沒有作出規(guī)定。類似地，在磁頭位置28的矢量34意味著沒有預(yù)測(cè)讀禁止判定，但是必須小心地處理。最后，向外矢量26實(shí)際上改善了邊緣位置的情況并不要禁止判定。
在磁頭位置30的三個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量的例子根據(jù)這個(gè)理由得到類似的結(jié)論。注意，向外矢量改善在磁頭位置28的情況而向內(nèi)矢量改善在磁頭位置30的情況，在使用磁頭速度作為輸入的任何邏輯判定策略中要求額外的改進(jìn)。
在結(jié)合圖1進(jìn)行的這些觀察結(jié)果證明絕對(duì)磁頭位置誤差值對(duì)于禁止判定過程并沒有磁頭位置誤差和相對(duì)磁頭速度(位置誤差的時(shí)間導(dǎo)數(shù))的組合有用。在產(chǎn)生軟(或硬)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤之前通過允許預(yù)測(cè)位置誤差閾值跨越，這種第二組合能改善禁止判定策略。
本發(fā)明本發(fā)明的方法將讀和寫策略表示為一個(gè)或多個(gè)語言控制規(guī)則。然后適當(dāng)規(guī)定的策略被變換為自動(dòng)控制或判定方案并以模糊邏輯控制器(FLC)實(shí)現(xiàn)。這樣的FLC過程可以有多個(gè)輸入和輸出，它可以表示為一個(gè)多維查找表。
敘述本發(fā)明的必要的詞匯規(guī)則的第一步是建立對(duì)上面討論的磁頭位置誤差和磁頭速度的模糊集隸屬函數(shù)。圖3提供用于磁頭位置誤差的說明性的模糊集隸屬函數(shù)，而圖4提供用于磁頭速度的說明性的模糊集隸屬函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)對(duì)這個(gè)實(shí)施例是最好的，但是可以很容易以類似的有用效果的形式進(jìn)行修改。圖2提供了位置和速度與“禁止”判定有關(guān)的兩個(gè)這樣函數(shù)的另一個(gè)例子。
在圖3中，水平軸代表相對(duì)于磁道中心線的磁頭位置并向內(nèi)延伸到左邊和向外延伸到右邊。RL軸標(biāo)記代表讀偏移磁道極限而WL軸標(biāo)記代表寫偏移磁道極限。WL在所示的磁道中心線的兩側(cè)被分為三等分。例如，WL/3的距離38代表±WL之間的寬度的六分之一。RL和WL之間的距離不必與±WL之間的區(qū)域?qū)挾扔嘘P(guān)。
圖3中的縱軸以一系列的兩個(gè)字母符號(hào)標(biāo)記，這些符號(hào)代表分配給所示的相應(yīng)的磁頭位置誤差值的模糊區(qū)域。例如，“接近零”的區(qū)域標(biāo)記為ZE并代表±WL之間寬度的內(nèi)三分之一。PS和NS標(biāo)記代表±WL之間寬度的第一個(gè)三分之一之外和最后三分之一之內(nèi)的正和負(fù)“小誤差”區(qū)域。PS區(qū)域位于磁道中心線外而NS區(qū)域位于磁道中心線內(nèi)。
類似地，PM和NM代表位于WOL區(qū)域的外三分之一的磁頭位置誤差的“中等誤差”區(qū)域。最后，“大誤差”標(biāo)記為PL和NL，代表超出WOL而仍在ROL內(nèi)的磁頭位置誤差。隸屬也可定義為對(duì)特定設(shè)計(jì)考慮超出ROL的磁頭位置誤差。
參見圖4，對(duì)磁頭位置誤差、磁頭速度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)了提供了類似的模糊集。磁頭速度與磁道跟蹤速度極限VL有關(guān)。VL被分為三等分，每個(gè)區(qū)域使用如上面結(jié)合圖3討論的相同術(shù)語來標(biāo)記。即，“幾乎是0”標(biāo)記為ZE并代表VL區(qū)域的內(nèi)三分之一，“小速度”標(biāo)記為NS和PS，代表VL區(qū)域的中間三分之一，而“中等速度”標(biāo)記為NM和PM，代表VL區(qū)域的外三分之一。還有，相對(duì)磁道中心線的正號(hào)指定給向外速度，而負(fù)號(hào)指定給向內(nèi)速度。
如果磁頭速度落入PL或NL(“大速度”)的范圍內(nèi)，由于磁道跟蹤伺服控制機(jī)制通常移動(dòng)磁頭不比VL更快，其原因很可能是外部機(jī)械沖擊或震動(dòng)。因此，在磁頭速度“大”且在這種環(huán)境下可以進(jìn)行讀和寫禁止判定時(shí)，關(guān)于操作條件有一些不確定性。在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)此沒有規(guī)定。
圖5說明基于圖3和4的集隸屬函數(shù)的使用模糊邏輯詞匯規(guī)則的二維判定表，該模糊邏輯詞匯規(guī)則只使用磁頭位置控制該讀寫禁止判定。水平座標(biāo)包括標(biāo)記為“I”、代表磁頭位置誤差超出ROL的兩末端的兩個(gè)位置。這兩個(gè)磁頭位置導(dǎo)致自動(dòng)禁止寫和讀操作，如圖5所示。類似地，RL和NL列代表在WOL之外的磁頭位置誤差，對(duì)該磁頭位置誤差經(jīng)常在這個(gè)表中進(jìn)行寫禁止判定。這樣，PL和NL列一致地填寫代表寫禁止的符號(hào)“W”。
圖6表示具有禁止判定的圖5的二維表，該禁止判定是從本發(fā)明優(yōu)選的詞匯規(guī)則得到的。注意，在標(biāo)記“I”的欄中的禁止判定與現(xiàn)有技術(shù)中的禁止判定是相同的，因?yàn)樗鼈儜?yīng)該是這樣的。注意，使用禁止判定過程中的磁頭速度使得在標(biāo)記PL和NL的行中的所有“大速度”的讀和寫功能都被禁止。這個(gè)特性是在禁止判定過程中磁頭位置誤差的時(shí)間導(dǎo)數(shù)與磁頭位置誤差結(jié)合的本發(fā)明的方法的結(jié)果。最后注意，在其它欄中的禁止判定是根據(jù)復(fù)模式而變化，該復(fù)模式是從作為禁止判定策略的基礎(chǔ)的詞匯規(guī)則得到的。
回顧結(jié)合圖1的上面的討論，注意，當(dāng)磁頭速度是面向磁道中心線時(shí)，“大的磁頭位置誤差”(PL和NL欄)不要求禁止判定。即，在磁頭位置誤差和磁頭速度的符號(hào)相反時(shí)，不預(yù)測(cè)或不需要禁止判定。由于在現(xiàn)有技術(shù)中不考慮磁頭的速度，所以這種明確表達(dá)(refinement)是不可能得到的。
在磁頭速度和磁頭位置誤差是相同的符號(hào)時(shí)，讀和寫的禁止判定是很快地進(jìn)行的，因而預(yù)測(cè)了在最近的將來增加的問題。所以，如果速度和位置是同方向的，對(duì)于大和小或中等與中等的位置誤差和速度的組合，讀和寫禁止判定都進(jìn)行。這代表用于定義必要的禁止控制器邏輯的另一個(gè)詞匯規(guī)定。
最后，對(duì)于相同方向的中等和小的位置誤差和速度的組合，不進(jìn)行讀禁止判定，但是由于清楚預(yù)測(cè)到了在WOL之外過記錄的可能發(fā)生的危險(xiǎn)，進(jìn)行寫禁止判定。
在圖6中的表，圖4和5中的集隸屬函數(shù)和上面相關(guān)的討論是作為使用本發(fā)明優(yōu)選的模糊邏輯隸屬函數(shù)和詞匯規(guī)則的效果的說明性例子。將位置誤差和速度區(qū)域分為三等份是方便的但是也是任意的，這些方法完全適合于四等分或十等分。
圖8中說明了軟錯(cuò)誤率(SER)特性曲線，實(shí)線(SER1)代表現(xiàn)有技術(shù)的SER，而虛線(SER2)代表本發(fā)明的改善的錯(cuò)誤率。圖8表示作為磁頭位置誤差的函數(shù)的SER。SER1可在較寬的ROL區(qū)域(3δ2)內(nèi)保持著或可以在ROL區(qū)域(3δ1)內(nèi)被改善為SER2。
圖7表示本發(fā)明的預(yù)測(cè)型讀寫禁止判定裝置的概念實(shí)施情況。在圖7中，示出了通過懸臂(Suspension)44接到磁頭組合件42的常規(guī)磁頭定位伺服致動(dòng)器40。磁頭42與磁盤46緊密接觸，并且由響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器48的輸出的伺服致動(dòng)器40的動(dòng)作進(jìn)行定位。
驅(qū)動(dòng)器48提供正比于數(shù)模(D/A)變換器50的輸出的電流或電壓輸出。D/A變換器50的輸入是一個(gè)狀態(tài)控制輸出信號(hào)52。
在磁盤46上的磁道位置信息由磁頭42檢測(cè)并通過臂式電子組件(armelectronics)54傳送到解調(diào)器56。解調(diào)器56產(chǎn)生磁頭位置誤差信號(hào)，并提供給磁頭速度估算器60和狀態(tài)控制器62，它完成了一個(gè)伺服反鎖環(huán)路。估算器60和控制器62可以用單片微處理器來實(shí)現(xiàn)。
估算器60從磁頭位置誤差信號(hào)58的時(shí)間變化率產(chǎn)生一個(gè)估算的磁頭速度信號(hào)64。磁頭速度信號(hào)64被發(fā)送到狀態(tài)控制器62用于產(chǎn)生狀態(tài)控制輸出信號(hào)52。
模糊邏輯控制器(FLC)66以所示的方法接到這個(gè)伺服環(huán)路中。FLC66起著禁止控制器的功能，它也可以以本技術(shù)領(lǐng)域公知的雙極性邏輯為基礎(chǔ)。
響應(yīng)磁頭速度信號(hào)64和磁頭位置誤差信號(hào)58輸入，F(xiàn)LC66產(chǎn)生兩個(gè)讀和寫禁止判定信號(hào)68和70。FLC66由數(shù)據(jù)線74從R-W信道72進(jìn)行控制。讀禁止信號(hào)68和寫禁止信號(hào)70可以從圖6的檢查來確定。
本發(fā)明代表在直接存取存儲(chǔ)設(shè)備(DASD)中模糊邏輯控制方法的第一個(gè)已知的應(yīng)用。在這里模糊邏輯控制方案限制于讀寫禁止判定邏輯。其它的DASD控制邏輯也可以修改為模糊邏輯技術(shù)。
由于改善了偏移磁道檢測(cè)和預(yù)測(cè)能力，本發(fā)明的方法改善了SER。它還減少了磁道間擠壓引起的潛在的硬錯(cuò)誤條件。改善SER是在它出現(xiàn)之前預(yù)測(cè)偏移磁道磁頭定位的能力得到的。本發(fā)明的方法還防止在極端的外部沖擊或震動(dòng)期間的讀或?qū)憜栴}，可用于在出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失之前給主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)通知信號(hào)。
FLC66的動(dòng)能可以與狀態(tài)控制器62的功能一起組合到具有用于FLC功能的必須的存儲(chǔ)器的單片微處理器中。
顯然，考慮到這些教導(dǎo)，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施例和修改。因此，本發(fā)明僅僅由以下的權(quán)利要求書限定，在結(jié)合上面的說時(shí)書和附圖考慮時(shí)，權(quán)利要求書包括所有的這些顯而易見的實(shí)施例和修改。
本發(fā)明通過將模糊邏輯技術(shù)應(yīng)用到讀寫禁止控制策略而改善了軟錯(cuò)誤率。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)具有讀寫磁頭裝置和多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道類型的記錄磁盤文件中控制讀寫錯(cuò)誤率的一種方法，每個(gè)上述磁道是由ROL寬度分開的內(nèi)和外讀偏移磁道極限(ROLs)以及由WOL寬度分開的內(nèi)和外寫偏移磁道極限(WOLs)來定界，所述的極限約在磁道的中心線，其中所述的磁頭裝置相對(duì)于所述的中心線有一個(gè)磁頭位置誤差，而且連接到一個(gè)伺服致動(dòng)器裝置用于使所述的磁頭裝置在具有上限磁頭速度極限(VML)的磁道跟蹤速度范圍內(nèi)相對(duì)于每個(gè)所述的磁道向內(nèi)或向外移動(dòng)，所述的方法的特征在于下列步驟建立規(guī)定第一模糊集中所述磁頭位置誤差的隸屬程度的第一模糊集隸屬函數(shù)；建立規(guī)定第二模糊集中所述磁頭速度的隸屬程度的第二模糊集隸屬函數(shù)；根據(jù)第一詞匯規(guī)則組合所述第一和第二模糊集隸屬函數(shù)以形成一個(gè)讀禁止判定函數(shù)；根據(jù)第二詞匯規(guī)則組合所述第一和第二模糊集隸屬函數(shù)以形成一個(gè)寫禁止判定函數(shù)；響應(yīng)大于第一閾值的所述讀禁止判定函數(shù)的值產(chǎn)生一個(gè)讀禁止信號(hào)；響應(yīng)大于第二閾值的所述寫禁止判定函數(shù)的值產(chǎn)生一個(gè)寫禁止信號(hào)；和響應(yīng)相應(yīng)的所述的讀和寫禁止信號(hào)，禁止所述磁頭裝置的讀和寫功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于如果在相同的向外或向外方向上任一個(gè)所述磁頭位置誤差或所述的磁頭速度至少是中等的而另一個(gè)至少是小的，那么所述的第一詞匯規(guī)則是禁止所述的寫功能;和如果所述的磁頭速度是大的，或者如果在相同的向內(nèi)或向外方向上所述的磁頭速度至少是小的而所述的磁頭位置誤差是大的，或者如果在相同的向內(nèi)或向外方向上所述的磁頭位置誤差和所述的磁頭速度是中等的，那么所述的第二詞匯規(guī)則是禁止所述的讀功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述第一模糊隸屬函數(shù)值對(duì)所述的磁頭位置在中心線的WOL寬度的六分之一之內(nèi)時(shí)大約為0，對(duì)所述磁頭位置從中心線向外的WOL寬度的六分之一到三分之一時(shí)為正的小值，對(duì)所述的磁頭位置從中心線向內(nèi)的WOL寬度的六分之一到三分之一時(shí)為負(fù)的小值，對(duì)所述磁頭位置誤差從中心線向外的WOL寬度的三分之一到一半時(shí)為正的中等值，對(duì)所述磁頭位置誤差從中心線向內(nèi)的WOL寬度的三分之一到一半時(shí)為負(fù)的中等值，對(duì)所述磁頭位置從WOL之外到ROL之外時(shí)為正的大值，而對(duì)所述磁頭位置從WOL之內(nèi)到ROL之內(nèi)時(shí)為負(fù)的大值;和所述第二模糊隸屬函數(shù)值對(duì)磁頭速度小于所述的VML的三分之一時(shí)大約為0，在向外磁頭速度在所述的VML的三分之一與三分之二之間時(shí)為正的小值，在向內(nèi)磁頭速度在VML的三分之一與三分之二之間時(shí)為負(fù)的小值，在向外磁頭速度在所述VML的三分之二與三分之三之間時(shí)為正的中等值，在向內(nèi)磁頭速度在所述的VML的三分之二與三分之三之間時(shí)為負(fù)的中等值，在向外磁頭速度大于所述VML時(shí)為正的大值，而在向內(nèi)磁頭速度大于所述VML時(shí)為負(fù)的大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道是用于存儲(chǔ)磁數(shù)據(jù)的，而所述磁頭裝置是用于在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道讀出和寫入磁數(shù)據(jù)。
5.一種這樣類型的數(shù)據(jù)記錄磁盤文件，至少有一個(gè)具有基本同心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的旋轉(zhuǎn)磁盤，在磁盤旋轉(zhuǎn)期間用于在所述的磁道讀出和寫入數(shù)據(jù)在磁頭裝置，一個(gè)連接到所述磁頭裝置的伺服致動(dòng)裝置，用于使所述磁頭裝置響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)去跟蹤特定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道，一個(gè)信號(hào)調(diào)節(jié)器與驅(qū)動(dòng)器裝置，用于響應(yīng)狀態(tài)控制器輸出信號(hào)提供所述的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，和解調(diào)器裝置，用于取得和產(chǎn)生一個(gè)磁頭位置誤差信號(hào)，所述磁盤文件的特征在于響應(yīng)所述狀態(tài)控制器輸出信號(hào)和所述磁頭位置誤差信號(hào)，用于產(chǎn)生磁頭速度信號(hào)的估算器裝置;響應(yīng)所述的磁頭速度信號(hào)和所述的磁頭位置誤差信號(hào)，用于產(chǎn)生所述狀態(tài)控制器輸出信號(hào)的狀態(tài)控制裝置;響應(yīng)所述磁頭速度信號(hào)和所述磁頭位置誤差信號(hào)，用于產(chǎn)生一個(gè)讀禁止信號(hào)和一個(gè)寫禁止信號(hào)的禁止控制器裝置;和響應(yīng)所述讀和寫禁止信號(hào)，用于禁止所述磁頭裝置的所述讀和寫功能的讀寫信道裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的磁盤文件，其特征在于所述禁止控制器裝置包括模糊邏輯裝置，根據(jù)第一詞匯規(guī)則將所述磁頭速度信號(hào)和所述磁頭位置誤差信號(hào)變換為所述寫禁止信號(hào);和模糊邏輯裝置，根據(jù)第二詞匯規(guī)則將所述磁頭速度信號(hào)和所述磁頭位置誤差信號(hào)變換為所述讀禁止信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁盤文件，其特征在于在向內(nèi)或向外相同的方向任一個(gè)所述磁頭位置誤差或所述磁頭速度信號(hào)至少是中等值，而另一個(gè)至少是小值的時(shí)候，所述第一詞匯規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)寫禁止信號(hào)輸出;和在所述磁頭速度是大的時(shí)候，在向內(nèi)和向外相同的方向上所述磁頭速度信號(hào)至少是小值而所述磁頭位置誤差信號(hào)是大的時(shí)候，和在向內(nèi)或向外相同方向上所述磁頭位置誤差信號(hào)和所述磁頭速度都是中等的時(shí)候，所述的第二詞匯規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)讀禁止信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的磁盤文件，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道是用于存儲(chǔ)磁數(shù)據(jù)，而所述磁頭裝置用于在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道讀出和寫入磁數(shù)據(jù)。
9.在一個(gè)這樣類型的記錄磁盤文件中控制磁盤文件的讀寫錯(cuò)誤率的方法，該記錄磁盤文件至少有一個(gè)讀寫磁頭裝置;至少一個(gè)包括多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的記錄磁盤，每個(gè)所述存儲(chǔ)磁道是由以ROL寬度分開的內(nèi)和外讀偏移磁道極限(ROLs)以及以WOL寬度分開的內(nèi)和外寫偏移磁道極限(WOLs)定界的，所述極限大約在磁道中心線;用于測(cè)量相對(duì)于中心線的磁頭位置誤差的磁頭位置誤差裝置;一個(gè)伺服致動(dòng)裝置，響應(yīng)所述磁頭位置誤差使所述磁頭裝置在具有上限磁頭速度值極限(VML)的磁道跟蹤速度范圍內(nèi)相對(duì)于所述的多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的每個(gè)磁道向內(nèi)或向外移動(dòng)，該方法使用了，一個(gè)基于規(guī)則的控制器裝置，響應(yīng)所述磁頭裝置相對(duì)于磁道中心線的速度和所述磁頭裝置相對(duì)于所述磁道中心線的位置，用于時(shí)行讀和寫禁止判定;該方法的特征在于步驟為產(chǎn)生代表所述磁頭裝置位置相對(duì)于磁盤存儲(chǔ)磁道中心線的時(shí)間變化率的磁頭速度信號(hào);將所述磁頭速度信號(hào)提供給基于規(guī)則的控制器裝置;在所述的基于規(guī)則的控制器裝置，響應(yīng)表示面向離開所述中心線的磁頭速度的磁頭速度信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)寫禁止信號(hào);和響應(yīng)所述寫禁止信號(hào)，防止所述的磁頭裝置在所述磁道上寫入。
10.在這樣類型的記錄磁盤文件中控制該磁盤文件的讀寫錯(cuò)誤率的方法，該記錄磁盤文件至少有一個(gè)讀寫磁頭裝置;至少一個(gè)包括多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的記錄磁盤，每個(gè)所述的存儲(chǔ)磁道是由以ROL寬度分開的內(nèi)和外讀偏移磁道極限(ROLs)以及以WOL寬度分開的內(nèi)和外寫偏移磁道極限(WOLs)定界的，所述極限大約在磁道中心線;用于測(cè)量相對(duì)于中心線的磁頭位置誤差的磁頭位置誤差裝置;一個(gè)伺服啟動(dòng)裝置，響應(yīng)所述的磁頭位置誤差使所述磁頭裝置在具有上限磁頭速度大小的極限(VML)的磁道跟蹤速度范圍內(nèi)相對(duì)于所述的多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁道的每個(gè)磁道向內(nèi)或向外移動(dòng)，該方法使用，一個(gè)基于規(guī)則的控制器裝置，響應(yīng)所述磁頭裝置相對(duì)于磁道中心線的速度和所述磁頭裝置相對(duì)于所述磁道中心線的位置，用于進(jìn)行讀和寫禁止判定;該方法的特征在于下列步驟產(chǎn)生代表所述磁頭裝置位置相對(duì)于磁盤存儲(chǔ)磁道中心線的時(shí)間變化率的磁頭速度信號(hào);將所述磁頭速度信號(hào)提供給所述的基于規(guī)則的控制器裝置;在所述的基于規(guī)則的控制器裝置，響應(yīng)表示面向離開所述中心線的磁頭速度的磁頭速度信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)讀禁止信號(hào);和響應(yīng)所述讀禁止信號(hào)防止所述磁頭裝置從所述磁道讀出。
全文摘要
本發(fā)明為響應(yīng)包括磁頭位置誤差和相對(duì)磁道中心線的速度的至少兩個(gè)參數(shù)預(yù)測(cè)磁盤驅(qū)動(dòng)讀寫禁止從而預(yù)測(cè)和避免數(shù)據(jù)差錯(cuò)的方法。響應(yīng)選擇的這些參數(shù)的組合使由于磁道不對(duì)準(zhǔn)而產(chǎn)生的軟讀錯(cuò)誤減到最小并避免從記錄在相鄰磁道的過記錄數(shù)據(jù)產(chǎn)生的硬錯(cuò)誤，產(chǎn)生一個(gè)寫或讀禁止信號(hào)。讀和寫禁止策略被敘述為適合于模糊邏輯控制器實(shí)現(xiàn)的一對(duì)語言控制規(guī)則。
文檔編號(hào)G11B21/10GK1082236SQ9310408
公開日1994年2月16日 申請(qǐng)日期1993年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月10日
發(fā)明者?！す敗W特森, 阿潤·莎瑪, 瑪胡撒姆必·斯瑞-扎亞薩 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司