在基于探针的数据存储器中的数据重写的方法和装置制造方法及图纸

提供用于在基于探针的数据存储器（１）中重写数据的方法和装置，其中在该数据存储器中通过经由所述存储器的探针在存储表面（４）中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据。首先编码输入的数据，以使得在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的给定值ｘ的连续比特被补码值＊的至少ｄ个比特隔离，其中ｄ是预定数量≥２。然后通过编码所述被编码的输入数据比特（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）来产生重写数据比特（ｖ↓［０］、ｖ↓［１］、ｖ↓［２］、…）。在整个编码处理中，假定一个凹坑在数据存储器（１）中表示值ｐ的一个比特，则满足下列条件。首先，在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值ｘ的任何比特被编码为值ｐ的重写数据比特。第二，在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值＊的Ｌ≤２ｄ比特的任何有界游程被编码为值＊的Ｌ个重写数据比特的游程。第三，在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值＊的Ｌ＞２ｄ个比特的任何有界游程被编码为由值ｐ的ｎ个比特和值＊的（Ｌ－ｎ）个比特组成的Ｌ个重写数据比特的游程，其中ｎ＝ＣＥＩＬ［（Ｌ－２ｄ）／ｄ］，并且ｎ个比特被定位在游程中，以使得在所述游程的末尾的ｄ个比特内存在值ｐ的一个比特；在所述游程的开始的２ｄ＋１个比特内存在值ｐ的一个比特；对于ｎ＞１，ｎ个比特的每个在另一个所述ｎ个比特的ｄ个比特内。然后可以以一个比特间距使用重写数据比特（ｖ↓［０］、ｖ↓［１］、ｖ↓［２］、…）来在存储表面（４）上重写旧数据，以使得写入值ｐ的一个重写数据比特可以擦除在那个重写数据比特的ｄ个比特内的值ｐ的一个现有比特。重写操作的结果是依赖于ｘ和ｐ的值来记录编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）或其补码（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）。这个结果独立于被重写的旧数据的比特值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及基于探针的数据存储器，具体涉及在这样的器件中的数据重写。本专利技术的实施例提供了用于使得数据能够被存储在这样的器件中而不首先擦除先前写入的数据的方法和装置。
技术介绍
基于探针的数据存储长期以来被作为超高密度数据存储的可能基础。在基于探针的数据存储器中，通过经由所述存储器的探针来在所述表面上形成的凹痕或“凹坑”的存在与否来在存储表面上表示所存储的数据。例如，在基于AFM(原子力显微镜)的存储器中，所述探针是被安装在微型制造的悬臂的端部的纳米级的尖头。这个尖头可以在聚合物基底形式的存储介质的表面上移动。一种机构被提供来加热所述尖头，因此加热在与尖头接触的点的聚合物基底，使得尖头刺入表面以产生一个凹坑。这样的凹坑通常表示值“1”的比特，通过在存储表面上的比特位置没有凹坑来表示值“0”的比特。在读取扫描模式中，可以使用热探针结构来当尖头移动通过比特凹痕的图案时通过检测悬臂的偏转而读回数据。基于AFM的数据存储被详细地描述在IBMJournal of Research & Development，Volume 44，No.3，May 2000，pp323-340，“The‘Millipede’-More Than One Thousand Tips for Future AFM Data Storage”，Vettiger等(IBM研发期刊，第44卷，第3期，2000年5月，323-340页，“用于未来的AFM数据存储的多于1000个尖头的Millipede(千足虫)”，Vettiger等人)和其中引用的参考文件。如在这个文件中所述，当可以使用单悬臂探针来实现基本的读取/写入操作时，实际上，使用可独立寻址的悬臂的集成阵列以便提高数据率。在这些基于探针的数据存储器中的基本写入操作因此涉及通过微型机械探针机构在存储表面上产生凹坑。当产生凹坑时，材料被探针位移并且沉积在凹痕周围的区域中。在例如如上所述基于AFM的器件中，融化的聚合物被沉积在凹坑周围，产生“环形壁”或“环”，它们具有比聚合物背景更大的拓扑轮廓。如果与一个现有凹坑足够近地形成一个凹坑，则被位移的材料可以部分地填充所述现有凹坑，有效地将一个“1”改变为“0”，因此擦除了那个“1”。对于基于探针的数据存储器开发的物理机构因此对于在数据写入操作期间所产生的凹坑之间的最小距离施加了一个限制。这个最小的距离Tmin是在写入操作期间所产生的相邻凹坑之间的最小距离，对于它，写入第二个凹坑将不由于材料的位移而擦除第一个凹坑。对于基本数据写入操作，这个限制Tmin转换为在所存储的数据凹坑之间的最小可允许距离。当在基于探针的数据存储器中考虑旧数据的重写时，作为用于数据存储的机构的后果产生某些困难。例如，因为零对应于在比特位置“无凹坑”，因此在比特位置写入零对应于无动作。因此，在比特位置的先前写入的“1”上写入“零”将使得所述“1”不变，使得新写入的数据不正确。因为这样的问题，在2002年5月13日提交的我们的同族待审的欧洲专利申请第02020648.0号之前，基于探针的数据存储依赖于在“清洁的”存储表面(即其中还未写入数据或从其已经擦除了旧数据的表面)写入数据。例如，在上述的Millipede器件的情况下，可以通过加热存储表面以引起聚合物的融化或“重新流动”来擦除旧数据。但是，擦除旧数据显然是功率和时间密集的过程。在上述的我们的欧洲专利申请中，公开了一种系统，它使得可以在基于探针的数据存储器中以新的数据直接重写旧数据。这种系统有效地涉及两阶段的编码处理。在第一阶段，输入数据被编码以防止在编码的输入数据中出现给定值“x”的两个连续比特。如果例如x＝1，则所述编码保证在编码的输入数据中的连续的“1”通过至少“d”个零分隔，其中d是预定的数量≥1。这种编码的效果保证在写入操作后在存储表面中剩余的连续比特总是被至少一个“无凹坑”隔离。因此，这种编码使得可以在未编码情况下提高所存储的比特密度，其中如上所述最小比特间距被限制为Tmin。在第二编码阶段中，使用一种算法来从编码的输入比特序列产生重写比特序列。简言之，在此使用的算法是基于这样的前提由于如上所述的材料的位移，写入一个凹坑可以擦除在新凹坑任何一侧上的现有的相邻凹坑。当结果产生的重写比特序列被写入在存储表面上时，效果是依赖于特定的操作参数而记录原始编码的输入比特序列或这个比特序列的补码。这个结果独立于被重写的旧数据的比特值，因此不需要擦除旧数据。在基于探针的存储器中的任何数据写入操作的功率花费与在存储表面中形成的凹坑的数量直接相关。根据上述的重写系统下的原理，遵循写入从给定的编码输入比特序列产生的重写序列必然涉及写入比直接写入编码的输入比特序列更多的凹坑(虽然后者的操作不是非得允许重写旧数据)。因此，重写操作比在清洁的存储表面上的传统写入操作需要更多的用于给定的输入数据的功率。因此，功耗--总是作为重要的考虑因素--是提供直接重写能力的更突出的因素。本专利技术使得能够使用与在上述引用的我们的欧洲专利申请中公开的方法相比较降低的功耗来实现直接重写。
技术实现思路
按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于在基于探针的存储器中重写数据的方法，其中通过经由所述存储器的探针在存储表面中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据。所述方法包括编码输入的数据，以使得在编码的输入数据中的值x的连续比特被值x的至少d个比特隔离，其中d是预定数量≥2；通过编码所述被编码的输入数据比特来产生重写数据比特，以使得如果一个凹坑在数据存储器中表示值p的一个比特，则(a)在编码的输入数据中的值x的任何比特被编码为值p的重写数据比特，(b)在编码的输入数据中的值x的L≤2d比特的任何有界游程(boundedrun)被编码为值p的L个重写数据比特的游程，和(c)在编码的输入数据中的值x的L＞2d个比特的任何有界游程被编码为由值p的n个比特和值p的(L-n)个比特组成的L个重写数据比特的游程，其中n＝CEIL[(L-2d)/d]，并且n个比特被定位在游程中，以使得(c1)在所述游程的末尾的d个比特内存在值p的一个比特，(c2)在所述游程的开始的2d+1个比特内存在值p的一个比特，和(c3)对于n＞1，n个比特的每个在另一个所述n个比特的d个比特内；和在存储表面上使用以一个比特间距的重写数据比特来重写数据，以使得写入值p的一个重写数据比特可以擦除在那个重写数据比特的d个比特内的值p的一个现有比特。因此，在体现本专利技术的重写方法中，要存储在所述存储器中的输入数据首先被编码以保证，在所述编码的输入数据中，特定值x(它在不同的实施例中可以是0或1)的连续比特被补码值x(其中在此和在全文中的符号-表示比特求反)的至少d个比特隔离。在这个编码过程中的预定数量d是≥2。然后通过满足所述三个条件(a)、(b)和(c)的编码过程来从编码的输入比特序列产生重写比特序列。条件(a)要求在编码的输入数据中的值x的任何比特被编码为值p的重写数据比特，其中p是由在数据存储器中的凹坑表示的比特值。即，p是在数据存储器中被写入为凹坑的比特值，比特值p因此对应于“无凹坑”，其中p可以当然在不同的实施例中是0或1。条件(b)指定对于在编码的输入数据中长度L≤2d比特--值x的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基于探针的存储器（１）中重写数据的方法，其中通过经由所述存储器的探针在存储表面（４）中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据，所述方法包括：编码输入的数据，以使得在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值ｘ的连续比特被值＊的至少ｄ个比特隔离，其中ｄ是预定数量≥２；通过编码所述被编码的输入数据比特（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）来产生重写数据比特（ｖ↓［０］、ｖ↓［１］、ｖ↓［２］、…），以使得如果一个凹坑表示在数据存储器（１）中的值ｐ的一个比特，则（ａ）在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值ｘ的任何比特被编码为值ｐ的重写数据比特，（ｂ）在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值＊的Ｌ≤２ｄ比特的任何有界游程被编码为值＊的Ｌ个重写数据比特的游程，和（ｃ）在编码的输入数据（ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２］、…）中的值＊的Ｌ＞２ｄ个比特的任何有界游程被编码为由值ｐ的ｎ个比特和值＊的（Ｌ－ｎ）个比特组成的Ｌ个重写数据比特的游程，其中ｎ＝ＣＥＩＬ［（Ｌ－２ｄ）／ｄ］，并且ｎ个比特被定位在游程中，以使得（ｃ１）在所述游程的末尾的ｄ个比特内存在值ｐ的一个比特，（ｃ２）在所述游程的开始的２ｄ＋１个比特内存在值ｐ的一个比特，和（ｃ３）对于ｎ＞１，ｎ个比特的每个在另一个所述ｎ个比特的ｄ个比特内；和在存储表面（４）上使用以一个比特间距的重写数据比特（ｖ↓［０］、ｖ↓［１］、ｖ↓［２］、…）来重写数据，以使得写入值ｐ的一个重写数据比特可以擦除在那个重写数据比特的ｄ个比特内的值ｐ的一个现有比特。...

【技术特征摘要】
EP 2002-6-27 02405541.01.一种用于在基于探针的存储器(1)中重写数据的方法，其中通过经由所述存储器的探针在存储表面(4)中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据，所述方法包括编码输入的数据，以使得在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的连续比特被值x的至少d个比特隔离，其中d是预定数量≥2；通过编码所述被编码的输入数据比特(b0、b1、b2、...)来产生重写数据比特(v0、v1、v2、...)，以使得如果一个凹坑表示在数据存储器(1)中的值p的一个比特，则(a)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的任何比特被编码为值p的重写数据比特，(b)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的L≤2d比特的任何有界游程被编码为值p的L个重写数据比特的游程，和(c)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的L＞2d个比特的任何有界游程被编码为由值p的n个比特和值p的(L-n)个比特组成的L个重写数据比特的游程，其中n＝CEIL[(L-2d)/d]，并且n个比特被定位在游程中，以使得(c1)在所述游程的末尾的d个比特内存在值p的一个比特，(c2)在所述游程的开始的2d+1个比特内存在值p的一个比特，和(c3)对于n＞1，n个比特的每个在另一个所述n个比特的d个比特内；和在存储表面(4)上使用以一个比特间距的重写数据比特(v0、v1、v2、...)来重写数据，以使得写入值p的一个重写数据比特可以擦除在那个重写数据比特的d个比特内的值p的一个现有比特。2.按照权利要求1的方法，对于在用于重写操作的编码的输入数据(b0、b1、b2、...)的开始的值x的L个比特的游程，包括如果L≤d，则将所述游程编码为值p的L个重写数据比特的游程；如果L＞d，则将所述游程编码为由值p的m个比特和值p的(L-m)个比特组成的L个重写数据比特的游程，其中m＝CEIL[(L-d)/d]，并且在所述游程中定位所述m个比特，以使得(1)在所述游程的末尾的d个比特内有值p的一个比特，(2)在所述游程的开始的d+1比特内有值p的一个比特，以及(3)对于m＞1，所述m个比特的每个在另一个所述m个比特的d个比特内。3.按照权利要求1或权利要求2的方法，对于在用于重写操作的编码的输入数据(b0、b1、b2、...)的末尾的值x的L个比特的游程，包括如果L≤d，则将所述游程编码为值p的L个重写数据比特的游程；如果d＜L≤2d，则将所述游程编码为包括由值p的一个比特终止的值p的L个比特的(L+1)个重写数据比特的游程；以及如果L＞2d，则将所述游程编码为(L+1)个重写数据比特的游程，所述(L+1)个重写数据比特的游程包括由值p的一个比特终止的、按照权利要求1的条件(c)中的L个重写数据比特的游程。4.按照任何前述权利要求所述的方法，其中p＝1。5.按照任何前述权利要求所述的方法，其中x＝1。6.按照任何前述权利要求所述的方法，其中d＝2。7.按照任何前述权利要求所述的方法，其中输入数据被编码以便在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的连续比特被值x的至少“d”个和至多“k”个比特隔离，其中k是预定数量＞d。8.按照权利要求7的方法，其中d＝2并且k＝10。9.一种用于在基于探针的数据存储器(1)中存储和恢复数据的方法，其中通过所述存储器的探针在存储表面(4)中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据，所述方法包括通过在任何前述权利要求中所述的方法来在存储表面(4)上存储数据，并且通过下列方式来解码从存储表面(4)读取的数据-如果在所述存储器(1)中所述值x等于所述值p，则执行被应用到输入数据以产生所述编码的输入数据(b0、b1、b2、...)的编码的逆变换；以及-如果在数据存储器中所述值x等于所述值p，则获取从存储表面读取的数据的补码，然后执行被应用到输入数据以产生所述编码的输入数据(b0、b1、b2、...)的编码的逆变换；由此恢复所述输入数据。10.一种用于编码数据以存储在基于探针的数据存储器(1)中的编码装置，其中通过由所述存储器的探针在存储表面(4)中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据，所述装置包括编码器(6)，用于编码要存储在所述存储器中的输入数据，以使得在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中值x的连续比特被值x的至少d个比特隔离，其中d是预定数量≥2；重写模式产生器(7)，用于通过编码所述编码的输入数据(b0、b1、b2、...)来产生重写数据比特(v0、v1、v2、...)，以使得(a)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的任何比特被编码为值x的重写数据比特，(b)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的L≤2d个比特的任何有界游程被编码为值x的L个重写数据比特的游程，和(c)在编码的输入数据(b0、b1、b2、...)中的值x的L＞2d比特的任何有界游程被编码为L个重写数据比特的游程，所述L个重写数据比特由值x的n个比特和值x的(L-n)个比特组成，其中n＝CEIL[(L-2d)/d]，并且在所述游程中定位所述n个比特，以使得(c1)在所述游程的末尾的d个比特内存在值x的一个比特，(c2)在所述游程的开始的2d+1个比特内存在值x的一个比特，和(c3)对于n＞1，n个比特的每个在另一个所述n个比特的d个比特内。11.一种用于编码数据以存储在基于探针的数据存储器(1)中的编码装置，其中通过由所述存储器的探针在存储表面(4)中形成的凹坑的存在与不存在来表示数据，所述装置包括编码器(6)，用于编码要存储在所述存储器(1)中的输入数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多安东纳科波罗斯，埃文盖洛斯S伊莱夫塞里奥，哈里斯伯奇第斯，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]