[发明专利]用于磁盘驱动调节器控制的自适应H型无限硬件控制器

说明书

(1)技术领域

本发明涉及磁性数据存储设备，特别是，但不是受限于，一种H型无限控制器，用于提供控制输入给磁盘驱动调节器来保持磁头在旋转磁盘上邻近所选的磁道。

(2)背景技术

磁盘驱动器在现代的计算机系统和网络中被作为主要的存储设备。一种典型的磁盘驱动器包括磁头磁盘组件(HDA)，用于安放驱动器的机械部分；和印刷电路板(PCB)，放置在HAD外表面上，用来支撑控制HAD的电子电路。

一种典型的HAD包括一个或更多的固定磁性存储盘片，该盘片被安装在主轴电机的旋转轴颈上，形成旋转磁盘组件；并且有一调节器组件，用来支持邻近磁盘表面所定义磁道的磁头阵列。一种调节电机，例如音圈电机，旋转致动器组件，从而使磁头跨越磁盘表面。PCB板上的控制电路包括读/写通道，该通道与磁头接口，从而可以在磁道和主机间传送数据；以及一个驱动VCM以提供磁头位置控制的伺服控制系统。

持续增长的对磁盘驱动器的需求伴随着数据存储容量水平的增加都使得磁盘驱动器厂商努力寻求能增加每张磁盘表面数据位密度的途径。最近一代的高性能磁盘驱动器通常可以达到每平方厘米有数十亿的位密度，Gbits/cm.更高的记录密度可以通过增加每一磁道上所存储的位的数目来实现，并且/或通过增加横跨每一磁盘上的每单位宽度上的磁道数目来实现。在每个磁道上存储更多位数据通常需要对读/写通道的电子技术进行改进，以便能在相应的更高频率下写(和顺序读)数据。提供更高的磁道密度通常相需要对伺服控制系统进行改进，以便能在磁盘上更精确的定位磁头。

在努力达到更高的磁道密度的过程中，磁盘驱动器厂商加快转向所谓的“微调节器”，即悬浮在调节器组件上的辅助电机，来提供精确(辅助)的定位调节给经过VCM粗(主)定位调节的磁头。不同的微调节器结构最近在本领域得到了发展，包括如美国专利号5,657,188(授权给Jurgenson et al.)中使用感应转子/定子的配置；如美国专利号6,002,549(授权给Berman et al.)中使用的压电式传感器；以及如美国专利号5,711,063(授权给Budde et al.)中所讨论的微电子机械(MEM)。

同时使用主和辅助电机的调节器组件(也被称为“双级”调节器)的基本操作原理是相对简明的；主电机用来将所选中的磁头带到给定的磁道范围中，接着辅助电机将磁头从给定的磁道范围中带到特别选中的磁道。伺服控制电子技术的实施，提供了对主和辅助电机的必要控制信号，但，这种技术现在还不令人满意。

最近，一种改进的解决方法是使用具有扩展程序运算法则的高性能可编程器件(例如数字信号处理器，或DSP)，从而对所需的双级伺服进行控制。这样的方法也已经探讨过，例如授予Morris的美国专利号为5,978,752的专利。除了可操作性，还需要一种加强的和经济的控制器方案可以用经济的方式在高性能的单级和双级调节器中实行，该方案也能简单适用于不同的设计配置和不同的头/媒体组合。

(3)发明内容

本发明提供了一种改进的磁盘驱动调节器的设备和方法。

根据较佳实施例，一种旋转调节器提供给了磁盘驱动器，支持在旋转磁盘堆中邻近相应编号的记录表面的读/写磁头阵列。一种伺服引擎，具有高速硬件电路特性，产生控制输出给调节器，以执行磁道跟踪操作，使所选磁头跟随对应的磁道。

调节器可以作为具有单个调节电机(例如音圈电机VCM)特性的单级调节器，或具有主调节电机(VCM)和能控制移动每个磁头的辅助微调节器排列特性的双级调节器。电机的控制输入由与磁头的实际位置信号相关决定，如期望的磁头位置信号和唯一的系数组，或查表值，它们被分别决定，并且对每个磁头加载。

系数通过获得每个磁头的输出响应而被选中，选择系数与每个磁头的输出响应相关，并且将系数存储到磁盘驱动器的非易失性存储器中。当每个磁头在普通驱动操作时轮流被选中时，适当的系数组随后被调至硬件控制器中。

每一系数组包括用来决定控制输出值的状态方程式中间计算结果。这样，硬件控制器通过将输入信号串行化，并且使用例如地址来访问适合的系数的方法，能有效地获得在对应于多位输入(实际位置和期望位置)字的长度的一个时钟周期中主和辅助电机控制输出的结果。硬件控制器进一步的优势是允许磁道跟随操作从磁盘驱动器的可编程处理器中卸载，这样能够使磁盘驱动器设计成利用单个处理器用于高级别的数据传输操作和控速寻道操作。