通过相对频率排序的远场干扰减轻制造技术

公开一种用于例如硬盘驱动的数据存储设备的改进的操作的方法，其中通过聚合接近具有类似写入频率的其它区的逻辑区，减少或消除用于数据重写的开销。因此，在数据存储表面上的多重域内，在其它冷区附近写入冷区，在其它热区附近写入热区。相较于先前的FTI减轻算法，可实现大大减少FTI写入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储设备，并且特别涉及具有紧邻的物理数据存储位置的数据存储设备，物理数据存储位置可具有大为不同的写入频率。
技术介绍
数据存储设备运用例如硬盘驱动的旋转数据存储介质。在硬盘驱动中，使用在两个方向之一产生校准磁盘内的磁域的高度本地化磁场的写入头，将数据写入到磁盘介质。在某些情况下，磁化方向相对于磁盘平面为上或下(垂直磁记录，或PMR)。在其它情况下，磁化方向在磁盘平面内。在所有情况下，此数据接着可以由读取头读出。写入及读取头典型地被集成在单个组件内。为了实现稳定地增加数据存储密度(典型地按比特/英寸2测量)，该数据存储密度现在正在实现接近1012比特/英寸2的级别，已经将存储个体比特的磁区域的大小缩至nm级别。为了实现这些增加的数据存储密度，正在稳定地减小数据轨的尺寸(宽度)，并且相应地缩小轨到轨间隔，结果相邻轨之间的磁干扰效应(邻轨干扰，ATI)以及附近轨之间的磁干扰效应(远轨干扰，FTI)对于维护数据完整性正成为日益严重的问题。此问题的一个当前解决方案是监控在任意指定轨上的总写入数，并且在空闲时间(即，在期间主计算机不传送读取或写入命令给HDD的时段中)，执行背景介质扫描。在此背景介质扫描期间，使用低级纠正(即，较少的纠错代码比特)——如果轨仍能被读取但受损，刷新它(即，将相同数据重写入到磁盘介质上的相同物理位置中)。对这些数据读出及重写操作所需的时间可能影响HDD的整体性能，并且是不希望的。因此，提供一种方法，用于在HDD操作时具有减少的开销的远轨干扰(FTI)及邻轨干扰(ATI)效应的改进的控制，从而提高HDD的整体性能，这在数据存储系统中将是有利的。提供一种用于重写更靠近具有类似写入频率的其它区的区的方法也将是有利的：其它冷区附近的冷区，以及其它热区附近的热区，从而减少在冷和
热区二者中对FTI重写的需求。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例提供一种用于硬盘驱动或其它数据存储设备中改进的数据存储(读取和写入)的方法，其它数据存储设备具有互相紧邻的数据存储位置并具有大为不同的数据写入速率。这些存储位置的紧邻可能诱发磁干扰效应(邻轨干扰，ATI，或远轨干扰，FTI)，导致数据比特的磁化减少，并且从而在数据读出期间需要使用更多的纠错码比特。当需要增加错误比特的数目时，数据解码算法将更慢，导致HDD读出性能的降低。某些实施例的目标是提供一种用于在HDD操作时具有减少的开销的远轨干扰(FTI)和邻轨干扰(ATI)效应的改进的控制的方法，从而提高HDD的整体性能。某些实施例的进一步的目标是提供一种用于重写更靠近具有类似写入速率的其它区的区的方法。因此，将在其它“冷”区附近重写“冷”区，并且将在其它“热”区附近重写“热”区。附图说明图1为数据存储系统的实施例的示意图；图2为磁盘存储介质的表面的示意图，示出径向分割成域；图3为包含具有变化的重写频率的相邻物理区域的域的一部分的示意图；图4为RFO数组和频率相邻数组的示意图；图5为RFO数组和逆相对频率排序数组的示意图。图6为根据RFO数组写入逻辑区的过程的示意图；图7为根据逆RFO数组写入逻辑区的过程的示意图；图8为在写入逻辑区之后RFO数组和频率相邻数组的示意图；图9为显示使用RFO数组来在域内移动区写入的示意图；图10为RFO算法的流程图；图11为用于各种FTI减轻算法的FTI重写的百分比的图。具体实施方式相比先前的用于减少由于远轨干扰(FTI)的数据损失的方法，实施例能够提供一个或多个优点。还可以使用减少邻轨干扰(ATI)效应的益处。不是所有的实施例可以提供所有的益处。将关于这些益处描述实施例，但这些实施例不旨在限定。各种更改、替换方式和等同物落入本文实施例和如在权利要求中定义的精神及范畴内。数据存储系统图1为数据存储系统100的实施例的示意图。系统100包括主机计算机102、例如硬盘驱动(HDD)的存储设备104、以及主机计算机102和存储设备104之间的接口106。主机计算机102包括处理器108、主机操作系统(OS)110和控制代码112。存储设备或HDD 104包括耦接到数据信道116的控制器114。存储设备104包括携带包括读取元件120和写入元件122的读取/写入头的臂118。操作时，主机计算机102中的主机操作系统110发送命令给存储设备104。响应于这些命令，存储设备104执行请求的功能，例如在磁盘表面124上读取、写入及擦除数据。控制器114使写入元件122在轨128中磁盘124的可写表面上记录数据的磁图案。通过将伺服回路锁定到预定的伺服定位突发模式，典型地位于伺服轭或区内，控制器114在磁盘126的可记录或可写表面124上方定位读取头120和写入头122。预定的伺服定位模式可以包括前同步字段、伺服同步标记(SSM)字段、轨/扇区标识(ID)字段、多个位置错误信号(PES)字段、以及突发字段之后的多个可重复完成(RRO)字段。根据专利技术的某些实施例，系统100包括高速缓存存储器130，例如，用以下的一个或多个实现：闪存、动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。以足以理解的简化形式显示包括主机计算机102和存储设备或HDD 104的系统100。所示的主机计算机102以及存储设备或硬盘驱动104不旨在暗示结构或功能限制。此版本可与各种硬件实施方式及系统和各种其它内部硬件设备一起被使用。磁盘存储介质分割成域图2为磁盘存储介质的表面124的示意图200，示出分割成域。磁盘介质具有内直径204和外直径202。在内外直径之间，一系列同心圆在表面124上限定多重域，范围从内域206至外域208。每个域具有径向尺寸210，其中
尺寸210典型地可以从ID至OD变化以维持近似相等的写入速率。在其它实施例中，径向尺寸210对于从ID至OD的所有域可以是常数。其中域的数目可能典型地约为20。在典型的磁盘存储设备中，可能有多个大盘，并且每个域包括在每个大盘上半径近似相同的环中的所有轨。实施例所需的数据结构对于某些实施例，可以使用许多数组或数据结构，如下面的图3-9中所示。这些数组中的每一个以及间接系统映射应用在个体域内——可以在单个域内进行方法的所有数组定义和区写入RFO操作，因此为每个域存在独立的RFO数组、逆RFO数组、频率相邻数组、间接系统映射和空闲区数组。相对频率排序(RFO)数组——此数组具有对应于域内每个区的数字标签的元素，典型地2000区/域，从最小的写入频率直至最大写入频率排序的对应的索引数字，其中可能典型地是如图2中所示的20个域。此数组中的每个元素表示域内的逻辑区——可以分配两个字节来存储每个区地址，潜在地使得能够使用高达216-1＝65535个区。图4中的数组400为RFO数组的实例。逆RFO数组——此数组具有对应于域内每个区的数字标签的元素，典型地2000区/域，其中可能典型地是如图2中所示的20个域。此数组在按逻辑区地址(即，非写入频率)序列的排序准则方面不同于频率队列数组，使得能够由RFO算法快速确定特定区的频率。此数组中的每个元素表示域内的逻辑区——可以分配两个字节来存储每个区地址，潜在地使得能够使用高达216-1＝65535个区。图5中的数组500为逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减轻数据存储系统中远场干扰效应的方法，包括步骤：将数据存储系统配置为具有：硬盘驱动数据存储设备，包括多重数据存储表面，每个包括多重域，其中每个域包括多个区域，并且每个区域包括多重数据轨；写入头，用于在多重数据轨内的轨上存储数据；读取头，用于从由写入头写入的轨读取数据；用于相对频率排序(RFO)数组的存储；执行用于相对频率排序(RFO)的算法，包括步骤：启动区写入过程；确定写入过程是否为FTI重写；如果写入过程为FTI重写，用将在RFO数组中写入的区的相邻中的最低优先权的区交换将写入的区；或者如果写入过程不是FTI重写，用将在RFO数组中写入的区的相邻中的最高优先权的区交换将写入的区；以及基于先前步骤中更新的RFO数组中元素的排序，将要写入的区移动至通过预定的优化准则的应用确定的位置。

【技术特征摘要】
2015.01.21 US 14/601,5881.一种用于减轻数据存储系统中远场干扰效应的方法，包括步骤：将数据存储系统配置为具有：硬盘驱动数据存储设备，包括多重数据存储表面，每个包括多重域，其中每个域包括多个区域，并且每个区域包括多重数据轨；写入头，用于在多重数据轨内的轨上存储数据；读取头，用于从由写入头写入的轨读取数据；用于相对频率排序(RFO)数组的存储；执行用于相对频率排序(RFO)的算法，包括步骤：启动区写入过程；确定写入过程是否为FTI重写；如果写入过程为FTI重写，用将在RFO数组中写入的区的相邻中的最低优先权的区交换将写入的区；或者如果写入过程不是FTI重写，用将在RFO数组中写入的区的相邻中的最高优先权的区交换将写入的区；以及基于先前步骤中更新的RFO数组中元素的排序，将要写入的区移动至通过预定的优化准则的应用确定的位置。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：在移动将写入的区的步骤之前，如果写入过程为FTI重写并且如果将写入的区的相邻不是域中的最低频率相邻，则将相邻的左边界右移一个索引元素。3.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：在移动将写入的区的步骤之前，如果写入过程不是FTI重写并且如果将写入的区的相邻不是域中的最高频率的相邻，则将相邻的左边界右移一个索引元素。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括步骤：在移动将写入的区的步骤之前，如果写入过程不是FTI重写并且如果将写入的区的相邻不是域中的最高频率的相邻，则将相邻的右边界左移一个索引元素。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：在移动将写入的区的步骤之前，如果写入过程不是FTI重写并且如果将写入的区不在两个最低频率的相邻的任一个中，则将相邻的左边界右移一个索引元素。6.如权利要求1所述的方法，其中预定的优化准则包括步骤：确定两个相邻区至将写入的区的相邻索引；计算两个相邻区至将写入的区的相邻索引与将写入的区的相邻索引之间的差的绝对值，并且求和这两个值以形成第一总和；确定两个相邻区至将写入的区的相邻中的空闲区的相邻索引；计算空闲区的两个相邻区的邻近索引与将写入的区的相邻索引之间的差的绝对值，并且求和这两个值以形成第二总和；以及比较第一总和与第二总和，并且如果第一总和大于第二总和，则将要写入的区移动至将写入的区的相邻中的空闲位置。7.如权利要求1所述的方法，其中RFO数组的元...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·霍尔，A·S·卡利利，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL