專利名稱：用于高效數據存儲的系統和方法
技術領域：
本發明涉及存儲數據，更具體地，涉及用于將數據存儲到存儲介質的格式、系統和方法。
背景技術：
讀通道集成電路是磁存儲設備的部件。在操作中，讀通道部件對數據進行轉換和編碼，以使得讀/寫頭組件能夠將數據寫入到盤以及隨后回讀數據。例如，在硬盤驅動器中，盤典型地包括許多以徑向圖案繞著盤延伸的含編碼的數據的軌道。每一軌道包括一個或更多個用戶數據區以及居間的伺服數據區。伺服數據區的信息被用來相對于盤定位讀/ 寫頭組件，以使得可以準確地取回(retrieve)用戶數據區中存儲的數據。圖1示出了具有以虛線表示的兩個示例性軌道150、155的存儲介質100。通過寫入在楔形160/165中的伺服數據將軌道分隔。這些楔形包括用于讀/寫頭組件在存儲介質 100的期望的位置上的控制和同步的數據和支持比特碼型(bit pattern) IlO0尤其是，這些楔形通常包括前置碼碼型(preamble pattern) 152，扇區地址標記154 (SAM)在該前置碼碼型152之后。扇區地址標記巧4之后是格雷碼(GrayCOde)156，格雷碼156之后是猝發 (burst)信息158。應當注意，盡管示出了兩條軌道和兩個楔形，然而在給定的存儲介質上典型地對于每一都包括數百個。此外，應當注意，伺服數據集可以具有兩個或更多個猝發信息字段。在比特碼型110之間，提供用戶數據區184。這種用戶數據區184包括實質開銷和浪費的區域，導致保持在用戶數據區184中的數據的密度降低。因此，至少出于上述理由，在本領域中存在對于先進的用于在存儲介質上保持數據的系統和方法的需求。
發明內容
本發明涉及存儲數據，更具體地，涉及用于將數據存儲到存儲介質的格式、系統和方法。本發明的多種實施例提供了包括存儲介質的數據存儲系統。所述存儲介質包括第一伺服數據區和第二伺服數據區，其由用戶數據區分開。所述用戶數據區至少包括與共同的報頭數據(header data)相關聯的一部分第一碼字和一部分第二碼字。在某些實例中， 所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。在前述實施例的多種實例中，第一碼字的所述部分是該第一碼字的全部，而第二碼字的所述部分小于該第二碼字的全部。在這樣的情況下，所述第二碼字的其余部分被包括在另一用戶數據區中。在某些情況下，所述數據存儲系統進一步包括編碼器電路，其操作用于接收寫入數據；將所述寫入數據編碼成所述第一碼字和所述第二碼字；以及將第一碼字的所述部分與第二碼字的所述部分和共同的報頭數據組合，以形成超扇區(super sector)數據集。在某些這樣的情況中，所述編碼器電路包括低密度奇偶校驗編碼器，并且所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。在一個或更多個這樣的情況中，所述編碼器電路進一步包括用戶數據區匹配電路，其操作用于將第一碼字的所述部分與第二碼字的所述部分和所述共同的報頭數據組合成超扇區數據集。在特定的情況下，所述超扇區數據集包括大于所述第一碼字中的比特周期數的兩倍且小于所述用戶數據區的比特周期數。在一個或更多個情況中，第一碼字的所述部分、第二碼字的所述部分、以及所述共同的報頭數據被組裝在超扇區數據集中。所述系統進一步包括解碼器電路，其操作用于 接收所述超扇區數據集；利用所述共同的報頭數據來與所述超扇區數據集同步；對所述超扇區數據集進行劃分以產生第一碼字的所述部分和第二碼字的所述部分；以及將所述第一碼字和所述第二碼字解碼以產生所述寫入數據。在某些這樣的情況中，所述解碼器電路包括低密度奇偶校驗解碼器，并且所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。本發明的其他實施例提供了數據解碼器電路，其具有碼字邊界匹配電路和數據處理電路。所述碼字邊界匹配電路操作用于接收具有第一碼字、第二碼字和共同的報頭數據的超扇區數據集；以及對所述超扇區數據集進行劃分以產生所述第一碼字和所述第二碼字。所述數據處理電路操作用于對所述第一碼字應用解碼算法以產生第一數據集；以及對所述第二碼字應用所述解碼算法以產生第二數據集。在某些情況下，所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的數據，并且所述數據處理電路包括低密度奇偶校驗解碼器電路。本發明內容部分僅提供了對本發明的某些實施例的概要描述。從下面的具體實施方式
、所附的權利要求以及附圖中，將更加全面地理解本發明的許多其他的目的、特征、優點、以及其他實施例。
通過參考在本說明書的其余部分中描述的附圖，可以實現對本發明的多種實施例的進一步理解。在附圖中，貫穿若干附圖使用相同的附圖標記來表示類似的部件。在某些情況下，使由小寫字母構成的下標與參考標記相關聯，來表示多個類似部件中的一個。在提及附圖標記而沒有對存在下標的說明時，其意圖是指所有這樣的多個類似的部件。圖1示出了現有的包括伺服數據的存儲介質；圖2示出了根據本發明一個或更多個實施例的包括能夠讀取和寫入聯接的用戶數據集(concatenated user data set)的讀通道的存儲設備；圖3a示出了根據本發明多種實施例的操作用于讀取和寫入聯接的用戶數據集的讀通道；圖北示出了根據本發明其他實施例的操作用于讀取和寫入聯接的用戶數據集的
另一讀通道；圖如是示出了根據本發明某些實施例的圖3的讀通道的示例性寫入操作的時序圖；圖4b是示出了根據本發明某些實施例的圖3的讀通道的示例性讀取操作的時序圖；以及圖5是示出了根據本發明某些實施例的訪問利用聯接的用戶數據集的存儲介質的方法的流程圖。
具體實施例方式本發明涉及存儲數據，更具體地，涉及用于將數據存儲到存儲介質的格式、系統和方法。本發明的多種實施例為存儲介質上保持的用戶數據提供了改善的格式效率。這些實施例提供了將碼字聯接到超扇區數據集中，該超扇區數據集被存儲到存儲介質。如這里所使用的，在最廣泛的意義上使用術語“超扇區數據集”，來表示包括與共同的報頭數據組裝在一起的多于一個的碼字的數據集。除了其他因素以外，這種聯接減少了與在存儲介質上保持數據相關聯的開銷量。前述實施例的多種實例支持分裂碼字，允許利用存儲介質的孤區(orphan regions) 0在前述實施例的一個特定實例中，在每一用戶數據區中包括單個前置碼字段和同步碼型，以與用戶數據區中保持的數據同步。如此，可以只使用單個前置碼和同步碼型來與用戶數據區內的多個碼字同步。從用戶數據區接收的數據被重新組裝成碼字，以供讀通道電路處理。轉到圖2，示出了根據本發明多種實施例的存儲系統200，其包括支持聯接的用戶數據的讀通道210。存儲系統200可以是例如硬盤驅動器。讀通道210可以包括對與下面結合圖3所討論的相符的聯接的用戶數據(如，超數據集)的支持，和/或可以與圖4-5中的一個或更多個相符地操作。另外，讀通道210包括數據檢測器，諸如，維特比(Viterbi)算法數據檢測器。除讀通道210以外，存儲系統200還包括前置放大器270，其將從讀/寫頭組件276接收的微小電信號放大。讀/寫頭組件276相對于盤片278設置。存儲系統200還包括接口控制器220、硬盤控制器沈6、馬達控制器沈8、以及主軸馬達(Spindlem0t0r)272。 接口控制器220控制來自盤片278的數據/到盤片278的數據的尋址和時序。盤片278上的數據由磁信號的群組構成，所述磁信號可以由讀/寫頭組件276在該組件被正確地定位在盤片278之上時檢測。在一個實施例中，盤片278包括根據垂直記錄方案記錄的磁信號。 在本發明的其他實施例中，盤片278包括根據縱向記錄方案記錄的磁信號。在典型的讀取操作中，通過馬達控制器268將讀/寫頭組件276準確地定位在盤片278上的期望的數據軌道之上。馬達控制器268通過在硬盤控制器沈6的指引下將讀/ 寫頭組件移動到盤片278上的適當數據軌道，來相對于盤片278定位讀/寫頭組件276和驅動主軸馬達272。主軸馬達272使盤片278以確定的旋轉速度(RPM)旋轉。一旦讀/寫頭組件276被與適當的數據軌道相鄰地定位，則在通過主軸馬達272使盤片278旋轉時通過讀/寫頭組件276感測表示盤片278上的數據的磁信號。所感測到的磁信號被提供為表示盤片278上的磁數據的連續的、微小的模擬信號。該微小的模擬信號被從讀/寫頭組件 276經由前置放大器270傳送到讀通道210。前置放大器270操作用于將從盤片278訪問所得的所述微小的模擬信號放大。反過來，讀通道210將所接收的模擬信號解碼并數字化， 以重新生成原始寫入到盤片278的信息。該數據被作為讀取數據203提供到接收電路。寫入操作基本上與前面的讀取操作相反，其中寫入數據201被提供到讀通道模塊210。然后該數據被編碼并寫入到盤片278。轉到圖3a，示出了根據本發明多種實施例的讀通道電路205，其可操作用于讀取和寫入聯接的用戶數據集(即，超扇區數據集)。讀通道電路205包括編碼器電路233和解碼器電路273。編碼器電路233包括數據編碼電路213、編碼數據緩存器219、和用戶數據區匹配電路223。寫入數據201被提供到數據編碼電路213。寫入數據201可以接收自本領域中已知的任何數據源，并且可以如本領域中已知地經由并行數據總線或者經由串行數據總線接收。在本發明的一個特定實施例中，寫入數據201接收自上游處理器(未示出)。通過數據編碼電路213將寫入數據201組裝成碼字，所述碼字被提供到編碼數據緩存器219。 在一個特定實施例中，數據編碼電路213是如本領域中已知的低密度奇偶校驗(LDPC)編碼器電路。在這樣的實施例中，數據編碼電路213將一系列的LDPC碼字提供到編碼數據緩存器219。如本領域中已知的，所述LDPC碼字包括部分的寫入數據201以及多種編碼信息。 作為特定示例，碼字每一可以是四千九十六用戶比特加上一定數量的編碼比特(例如，奇偶校驗比特)。在某些情況下，編碼比特的數目可以是在四十和四百之間，取決于執行的編碼的魯棒性。編碼數據緩存器219可以是能夠存儲來自數據編碼電路213的所產生的碼字直到所述碼字能夠被處理并寫入到存儲介質的任何數據存儲裝置。舉例來說，編碼數據緩存器 219可以是先進先出存儲器，其在請求信號2 的斷言時經由碼字接口 227將部分所存儲的碼字提供到用戶數據區匹配電路223。用戶數據區匹配電路223可操作用于將兩個或更多個碼字組裝到超扇區數據集中，該超扇區數據集被作為編碼的數據輸出293提供到存儲介質。對于要被寫入到存儲介質的報頭數據388，在寫入選通信號(write gate signal) 287已經被斷言充分的時間之后， 提供編碼的數據輸出四3。報頭數據插入電路241在直接在將編碼的數據輸出293寫入到存儲介質之前的報頭周期期間，每次一比特地提供報頭數據觀8。報頭數據288可以是本領域中已知的任何報頭數據。基于寫入選通四3的斷言來控制直接在編碼的數據輸出293之前提供報頭數據觀8。報頭數據288成為寫入到存儲介質的超扇區數據集的一部分。在本發明的一個特定實施例中，報頭數據288包括前置碼和同步字段，其可以用來識別用戶數據的開始以及在從存儲介質回讀(read back)時與超扇區數據集同步。基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明不同實施例使用的多種報頭數據.組裝到超扇區數據集中的碼字和部分碼字的數目可以與存儲介質的用戶數據區的大小匹配。下面的等式表示超扇區數據集中并入的數據的量
^tf戶數據區的大小-報頭數據的大小
一、里_碼字的大小。舉例來說，在超扇區數據集在用于最后的用戶數據區的碼字邊界上結束，用戶數據區的大小是一萬七百五十比特，報頭數據的大小是一百比特，而碼字的大小是四千九十六比特的情況下，通過前面的公式計算的碼字的數目是2. 6。在這種情況下，后面的超扇區數據集以報頭數據開始繼之以下兩個完整碼字(其可以從編碼數據緩存器219獲得)，和來自編碼數據緩存器219的下一個碼字的一部分(相當于0.6個該碼字)。該部分碼字的剩余部分(即，最后的0.4個碼字)在后面的超扇區數據集中的報頭數據之后被寫入。用戶數據區匹配電路223接收來自伺服數據處理電路(未示出)的伺服選通信號 251，其指示與居間的伺服數據區相關的用戶數據區的位置。一旦超扇區數據集被如上面討論地組裝并且伺服選通信號251指示用戶數據區的開始，則用戶數據區匹配電路223將寫入選通信號287斷言，并且經由編碼的數據輸出四3串行地每次一比特地提供組裝的超扇區數據集。該信息被提供到負責將數據寫入到所并入的存儲介質的寫入電路(未示出)。
解碼器電路273包括報頭同步電路252、碼字邊界匹配電路253、解碼數據緩存器 256、和數據處理電路沈3。報頭同步電路252接收從存儲介質得到的讀取數據輸入四6，并且利用與所接收的數據相關聯的報頭數據中包括的前置碼和同步信息來與所接收的數據流的頻率和相位同步。在伺服選通信號251指示伺服數據區已經結束并且用戶數據區已經開始時開始該同步嘗試。在與所接收的數據流同步時，報頭同步電路252斷言同步發現信號254，其指示經由讀取數據輸入296接收的數據是有效用戶數據。報頭同步電路252可以是本領域中已知的任何能夠與從存儲介質的用戶數據區得到的數據集同步并斷言數據可用指示符信號的電路。 碼字邊界匹配電路253接收讀取選通輸入2M和讀取數據輸入四6，并基于其將所接收的數據組裝成完全碼字。因此，例如，在用戶數據區的末端包括碼字的第一部分的情況下，碼字邊界匹配電路253在提供完整碼字之前，從后面的用戶數據區的開始起，等待接收該碼字的第二部分。碼字邊界匹配電路253利用從碼字聯接表電路283經由指示符297提供的信息來識別經由讀取數據輸入296提供的數據內碼字的位置。在某些實現方式中，使用一個或更多個與同步發現信號254同步的計數器來對從給定的用戶數據區得到的碼字和碼字部分的比特進行計數。碼字邊界匹配電路253將碼字或部分碼字連同碼字邊界信號258和數據有效信號 257提供到解碼數據緩存器256，所述碼字邊界信號258指示碼字間的分離，所述數據有效信號257用來指示任何給定的時鐘周期上的數據是有效的。這些信號的組合用來在解碼數據緩存器中寫入組裝的碼字。基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以用來從碼字邊界匹配電路253傳送數據的其它接口。解碼數據緩存器256可以是能夠存儲來自碼字邊界匹配電路253的碼字直到該碼字可以由數據處理電路263處理的任何數據存儲裝置。舉例來說，解碼數據緩存器256可以是將碼字從碼字邊界匹配電路253提供到數據處理電路263的先進先出存儲器。數據處理電路263處理所接收的數據并提供讀取數據203。 在無處理誤差發生的情況下，讀取數據203對應于原始接收作為寫入數據201的信息。數據處理電路263可以是本領域中已知的可操作用于在恢復被編碼并寫入到存儲介質的原始數據集的嘗試中處理從存儲介質得到的編碼的數據的任何電路。舉例來說， 數據處理電路263可以被實現為包括如本領域中已知的可操作用于逆轉數據編碼電路213 所施加的編碼的解碼器電路。該數據解碼器電路可以是(但是不限于)LDPC解碼器電路。 基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明不同實施例使用的無數數據處理電路.轉到圖北，其示出了根據本發明多種實施例的可操作用于讀取和寫入聯接的用戶數據集(即，超扇區數據集)的讀通道電路306。讀通道電路306包括編碼器電路334和解碼器電路374。編碼器電路334包括用戶數據匹配電路324、數據編碼電路314、和數據寫入電路304。寫入數據301被提供到用戶數據區匹配電路324。寫入數據301可以接收自本領域中已知的任何數據源，并且如本領域中已知的，可以經由并行數據總線或者經由串行數據總線接收。在本發明的一個特定實施例中，寫入數據301接收自上游處理器(未示出)。由用戶數據區匹配電路3M組裝寫入數據301以包括足以填充存儲介質上的整個用戶數據區的數據。組裝的用戶數據的量大體等于用戶數據區的大小減去被應用到該數據的編碼比特的數目和存儲介質上的將先于該數據的報頭數據的量。另外，在某些情況下，由用戶數據匹配電路3M將組裝的數據交織(即，加混(shuffled))，以降低任何局部化的噪聲對后來恢復的數據集的影響。所組裝并交織的用戶數據被提供到數據編碼電路314，其對所接收的用戶數據執行數據編碼。數據編碼可以是例如LDPC編碼，如本領域中已知的。數據編碼電路314將編碼的數據作為超扇區數據集提供到數據寫入電路304。數據寫入電路 304接收來自伺服數據處理電路(未示出)的伺服選通251，其指示與居間的伺服數據區有關的用戶數據區的位置。一旦伺服選通251被斷言，則數據寫入電路304斷言寫入選通信號 387。基于寫入選通信號387的斷言，報頭數據插入電路341開始卷繞出(spooling out)報頭數據388，其將成為存儲介質上的超扇區數據集的一部分。一旦報頭數據是完整的，則數據寫入電路304開始將編碼的數據作為編碼的數據輸出394寫出到存儲介質。報頭數據388和編碼的數據輸出394被提供到下游的寫入電路(未示出)，該寫入電路負責將數據寫入到所并入的存儲介質。解碼器電路374包括報頭同步電路352、檢測/解碼電路353、和用戶數據分離電路356。報頭同步電路353接收從存儲介質得到的讀取數據輸入396，并利用與所接收的數據相關聯的報頭數據中包括的前置碼和同步信息與所接收的數據流的頻率和相位同步。在伺服選通信號251指示伺服數據區已經結束并且用戶數據區已經開始時開始該同步嘗試。 在與所接收的數據流同步時，報頭同步電路352斷言同步發現信號354，其指示經由讀取數據輸入396接收的數據是有效用戶數據。報頭同步電路352可以是本領域中已知的能夠與從存儲介質的用戶數據區得到的數據集同步并斷言數據可用指示符信號的任何電路。數據處理電路353可以是本領域中已知的可操作用于在嘗試恢復被編碼并寫入到存儲介質的原始數據集中處理從存儲介質得到的編碼的數據的任何電路。舉例來說， 數據處理電路353可以被實現為包括數據檢測器電路和數據解碼器電路，如本領域中已知的。該數據檢測器電路可以是(但是不限于)維特比(Viterbi)算法檢測器電路。解碼器電路可以是(但是不限于)LDPC解碼器電路。基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明的不同實施例使用的無數的數據處理電路。舉例來說，數據處理電路353可以是由Yang等人于2008年5月8日提交的、申請號為No. 12/114，462、名稱 % "Systems and Methods for Queue Based Data Detection andDecoding，，白勺美 15專禾申請中公開的數據處理電路之一。通過引用將前述文獻整體并入在此以用于所有目的。作為另一示例，數據處理電路263可以是由Zhong等人于2009年4月觀日提交的、申請號為 No. 12/430, 927>^^^"Systems and Methods for Hard Decision AssistedDecoding”白勺美國專利申請中公開的數據處理電路之一。通過引用將前述文獻整體并入在此以用于所有目的。作為又一示例，數據處理電路263可以是由Song等人于2006年1月沈日提交的、申 i青 1 No. 11/341，963、名禾爾力 “Systems and Methods for Error ReductionAssociated with Information Transfer”的美國專利申請中公開的數據處理電路之一。通過引用將前述文獻整體并入在此以用于所有目的。數據處理電路353將解碼的數據集提供到用戶數據分離電路356。用戶數據分離電路356可操作用于接收解碼的數據和執行以原始提供的形式將數據組裝為寫入數據301
9可能需要的任何去交織(de-interleaving)。在某些情況下，由數據編碼電路314應用該交織來通過交織或混合用戶數據來限制數據中任何局部化的噪聲的影響。然后通過用戶數據分離電路356將去交織的數據提供作為讀取數據303。轉到圖4a，時序圖400描述了根據本發明某些實施例的圖3的讀通道電路205的示例性的寫入操作。如所示的，編碼的數據輸出293是要寫入到存儲介質的與不同區域對應的一系列的數據比特。尤其是，對于與放置在存儲介質上作為用于讀/寫頭組件相對于存儲介質的存在位置的參考的伺服數據區403對應的時段，編碼的數據輸出293為空 (null)。在伺服數據區403期間，伺服選通信號251被斷言在電平(level) 425，其向用戶數據區匹配電路223指示沒有數據可以寫入到存儲介質。一旦伺服數據區403完成，則伺服選通信號251去斷言。在伺服選通信號251的去斷言時，用戶數據區匹配電路223將寫入選通信號287 斷言在電平437，同時提供與用戶數據區405對應的一系列的數據比特。尤其是，用戶數據區匹配電路223提供與報頭415對應的比特。報頭415可以用來與用戶數據區405中寫入的數據同步。如本領域中已知的，該報頭可以包括例如前置碼繼之以同步碼型。一旦用戶數據區匹配電路223完成寫入報頭415，則用戶數據區匹配電路223寫入可從編碼數據緩存器219獲得的下一碼字。在例如伺服數據403之前的用戶數據結束在碼字邊界上的情況下，用戶數據區匹配電路223開始寫入下一個碼字。替代地，在伺服數據403前面的用戶數據結束在碼字中間的情況下，用戶數據區匹配電路223開始在同一碼字的中間點處開始寫入。一旦當前的碼字(即，碼字A)完成，則用戶數據區匹配電路223從編碼數據緩存器219訪問下一個碼字(碼字B)，并將其串行提供作為編碼的數據輸出四3。一旦該碼字(即，碼字B)完成，則用戶數據區匹配電路223開始從編碼數據緩存器219訪問下一個碼字(即，碼字C)，并將該碼字的一部分提供作為編碼的數據輸出四3。在用戶數據區405 的結束之前的某些時間，用戶數據區匹配電路223切斷碼字的寫入并隨后寫入后置碼碼型 (post-amblepattern)4910該后置碼碼型指示被寫入到用戶數據區405的碼字的結束。一旦后置碼碼型491被寫入，則用戶數據區匹配電路223將寫入選通信號287去斷言。在用戶數據區405的結束之后，與放置在存儲介質上的作為對于讀/寫頭組件相對于存儲介質存在的位置的參考的伺服數據區407對應地，伺服選通信號251被再次斷言。 伺服選通信號251斷言在電平427處向用戶數據區匹配電路223指示沒有數據可以寫入到存儲介質。一旦伺服數據區407完成，則伺服選通信號251去斷言。在伺服選通信號251的去斷言時，用戶數據區匹配電路223將寫入選通信號287 斷言在電平439，同時提供與用戶數據區409對應的一系列的數據比特。尤其是，用戶數據區匹配電路223提供與報頭417對應的比特。報頭417可以用來與用戶數據區409中寫入的數據同步。如本領域中已知的，該報頭可以包括例如前置碼繼之以同步碼型。一旦用戶數據區匹配電路223完成寫入報頭417，則用戶數據區匹配電路223將從編碼數據緩存器 219訪問獲得的碼字C的剩余部分寫入作為編碼的數據輸出四3。用戶數據區匹配電路223 繼續寫入該碼字直到其完成。一旦完成，則用戶數據區匹配電路223從編碼數據緩存器219 訪問下一個碼字(即，碼字D)，并將其提供作為要寫入到存儲介質的編碼的數據輸出四3。 該處理繼續直到接近用戶數據區409的結束，在這里寫入另一后置碼碼型并且用戶數據區 409完成。注意，該方法將一個或更多個碼字組裝到被寫入到存儲介質的用戶數據區的超扇區數據集中。注意，用于與超扇區數據集同步的共同報頭的使用增加了用戶數據區的可用比特密度。轉到圖4b，時序圖401描述了根據本發明某些實施例的圖3的讀通道電路205的示例性的讀取操作。如所示的，讀取數據輸入296是與圖如的示例中寫入到存儲介質的相同系列的數據比特。尤其是，讀取輸入296包括從存儲介質讀取的并用于確定讀/寫頭組件相對于存儲介質的位置的伺服數據403。在伺服數據區403期間，伺服選通信號251被斷言在電平425，其向報頭同步電路252指示很快跟著來自用戶數據區405的報頭。在伺服選通信號251去斷言時，報頭同步電路252開始識別報頭415的前置碼碼型和同步碼型的處理。一旦報頭415被識別，則報頭同步電路252將同步發現信號254斷言在電平457。一旦已經接收了與報頭415相關聯的比特，則碼字邊界匹配電路253斷言數據有效信號257。隨著數據有效信號257被斷言，被提供作為碼字輸出259的數據比特被存儲到解碼數據緩存器256。碼字邊界匹配電路253維持已經接收的碼字比特的數目的計數。該計數持續直到已經接收了根據下面的公式的該數目的剩余比特剩余比特的數目=碼字中比特的數目-所接收的碼字比特的數目例如，在每碼字的比特總數為四千九十六比特并且從在前的用戶數據區接收了一千比特的情況下，剩余比特的數目為三千九十六比特。替代地，在在前的用戶數據區結束在碼字邊界上的情況下，接收的碼字比特的數目為零，并且剩余比特的數目為四千九十六比特。一旦已經接收了該數目的碼字A的剩余比特，則碼字邊界匹配電路253斷言碼字邊界信號258(表示為46 ，其指示碼字A的結束，以及下一個碼字(即，碼字B)的開始。然后碼字B被作為碼字輸出259提供到解碼數據緩存器256。這持續直到接收了該數目的剩余比特，在這時，碼字邊界信號258 (表示為46 被斷言，指示該碼字的結束，以及下一個碼字(即，碼字C)的開始。然后碼字C被作為碼字輸出259提供到解碼數據緩存器256，直到后置碼491被識別并且數據有效信號257被碼字邊界匹配電路253去斷言。在該時刻，接收的碼字比特的數目(碼字C第一部分中比特的數目)小于碼字中比特的數目。因此，在后面的用戶數據區409中該計數將被維持并且持續。讀取輸入296包括從存儲介質讀取的并用于確定讀/寫頭組件相對于存儲介質的位置的伺服數據407。在伺服數據區407期間，伺服選通信號251被斷言在電平427，其向報頭同步電路252指示很快跟著來自用戶數據區409的報頭。在伺服選通信號251去斷言時，報頭同步電路252開始識別報頭417的前置碼碼型和同步碼型的處理。一旦報頭417 被識別，則報頭同步電路252將同步發現信號254斷言在電平459。一旦已經接收了與報頭417相關聯的比特，則碼字邊界匹配電路253斷言數據有效信號257。隨著數據有效信號257被斷言，被提供作為碼字輸出259的數據比特被存儲到解碼數據緩存器256。碼字邊界匹配電路253對碼字C的剩余部分(即，碼字C第二部分) 計數，在這一點處碼字邊界匹配電路253斷言碼字邊界信號258(表示為467)，其指示碼字 C的結束，以及下一個碼字(即，碼字D)的開始。該處理持續，直到從存儲介質獲得了期望的讀取數據。轉到圖5，流程圖500示出了根據本發明某些實施例的利用聯接的用戶數據集訪問存儲介質的方法。遵照流程圖500，確定是否接收了讀取請求(塊50 或是否接收了寫入請求(塊510)。請求設備或系統可以是(但是不限于)處理器。讀取請求可以包括存儲介質上的請求設備或系統要從其讀取數據的地址和/或數據范圍。寫入請求可以指示地址并包括要寫入到存儲介質的數據集。基于在此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明不同實施例使用的多種請求設備或系統，和/或可以用來在識別存儲介質上的要讀取或寫入數據的位置的多種地址和/或數據范圍。在接收了讀取請求(塊50 的情況下，訪問存儲介質上的其中存儲所請求的數據的一個或更多個扇區(塊515)，并且從該扇區取回相應數據(塊520)。該訪問和取回處理可以是本領域中已知的任何訪問和取回處理。所接收的數據包括一個或更多個超扇區數據集，其被接收并劃分成單獨的碼字(塊52幻。所述劃分成單獨的碼字包括利用報頭數據進行同步以及對在該報頭數據的結束之后接收的比特計數。維持計數器，其對每碼字的比特數目進行總計。在碼字擴展跨扇區邊界的情況下，計數器繼續直到用戶數據區的結束，并且一旦與該碼字對應的比特開始被接收在隨后的用戶數據區中，則該計數器繼續。在計數器達到每碼字的比特數目時，碼字間的分離的指示被斷言，并開始從所接收的數據組裝下一個碼字。該處理繼續直到來自所取回的數據的所有碼字被分離成單獨的碼字。這些單獨的碼字被提供到數據處理電路，在這里碼字被解碼以恢復被原始編碼來產生碼字的數據(塊530)。該處理可以包括，但是不限于，通過如本領域中已知的數據檢測器電路和數據解碼器電路的一個或更多個迭代。在一特定情況中，前述數據檢測器電路是維特比算法數據檢測器電路，并且數據解碼器電路是LDPC解碼器電路。基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明的不同實施例使用的多種數據處理電路。然后解碼的碼字被提供到請求設備或系統(塊535)。替代地，在接收到寫入請求的情況下(塊510)，確定該寫入請求是否是先前寫入的數據(即，已經讀取并修改了的來自存儲介質的數據)(塊M0)。在數據先前未寫入(塊 540)的情況下，選擇新的扇區來接收寫入數據(即，未使用的扇區)(塊575)。將寫入數據編碼成單獨的碼字(塊580)。例如，在碼字為四千九十六比特(包括六十增加的編碼比特) 的情況下，四千三十比特的寫入數據被編碼以產生四千九十六比特的碼字。在本發明的某些實施例中，如本領域中已知的，所應用的編碼為LDPC編碼，并且增加的編碼比特是奇偶校驗比特，其被計算且并入在碼字中。制備報頭數據(塊58 。報頭數據可以包括前置碼碼型和同步碼型。在回讀時使用該報頭數據以與寫入到存儲介質的數據同步。基于此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以結合本發明的不同實施例使用的多種報頭數據.一個或更多個單獨的碼字被聯接到報頭數據以產生超扇區數據集(塊590)。在要寫入數據的量大于單個扇區中可以存儲的量的情況下，生成另一報頭數據并且要寫入的數據的剩余部分被聯接到該下一個報頭數據以產生另一超扇區數據集。組裝到超扇區集中的碼字和報頭數據的數目基于作為接收的寫入請求的一部分的要寫入的數據的量而定。所制備的一個或更多個超扇區數據集被寫入到選擇的一個或更多個扇區(塊 595)。這可以利用本領域中已知的任何寫入處理來進行。在一特定情況中，這通過如下來實現在與存儲介質的用戶數據區對應時斷言寫入選通，這時讀/寫頭組件在存儲介質附近產生寫入場，導致磁信息被存儲到存儲介質。基于在此處提供的公開，本領域普通技術人員將認識到可以用來將數據存儲到存儲介質的多種方法。在每一超扇區數據集的結束處， 將后置碼碼型寫入到存儲介質(塊597)。該后置碼碼型用在回讀上來識別用戶數據的結束。替代地，在待寫入數據先前被存儲到存儲介質(即，該寫入處理是讀取/修改處理的一部分)(塊M0)的情況下，訪問其中數據原始寫入的一個或更多個扇區，并取回來自所述扇區的數據(塊550)。所接收的數據包括一個或更多個超扇區數據集，其被接收并劃分成單獨的碼字(塊55幻。所述劃分成單獨的碼字包括利用報頭數據進行同步以及對在該報頭數據的結束之后接收的比特進行計數。維持計數器，其對每碼字的比特數目進行總計。 在碼字擴展跨扇區邊界的情況下，計數器繼續直到用戶數據區的結束，并且一旦與該碼字對應的比特開始被接收在隨后的用戶數據區中，則該計數器繼續。在計數器達到每碼字的比特數目時，碼字間的分離的指示被斷言，并開始從所接收的數據組裝下一個碼字。該處理繼續直到來自所取回的數據的所有碼字被分離成單獨的碼字。這些單獨的碼字被提供到數據處理電路，在這里碼字被解碼以恢復被原始編碼來產生碼字的數據(塊560)。該處理可以包括，但是不限于，通過如本領域中已知的數據檢測器電路和數據解碼器電路的一個或更多個迭代。然后覆寫原始數據以匹配與寫入請求相關聯的寫入數據(塊56幻。這可以包括， 例如，修改被回讀的數據的一些部分以匹配被提供作為寫入請求的一部分的數據。選擇一個或更多個先前寫入的扇區或一個或更多個新的扇區來接收制備的數據集(塊570)。一旦待寫入的一個或更多個扇區被選擇(塊570)，則執行上面討論的塊580至597的處理以將修改的數據寫回到存儲介質。總之，本發明提供了新穎的用于數據存儲的系統、設備、方法、格式和布置。盡管上面已經給出本發明的一個或更多個實施例的詳細描述，但是各種替代、修改和等價物對于本領域技術人員將是明顯的，且未脫離本發明的精神。因此，上面的描述不應當被認為是對本發明的范圍的限制，本發明的范圍由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種數據存儲系統，該系統包括存儲介質，其包括由用戶數據區分離的第一伺服數據區和第二伺服數據區，其中所述用戶數據區至少包括第一碼字的一部分和第二碼字的一部分，并且其中所述第一碼字和所述第二碼字與共同的報頭數據相關聯。
2.如權利要求1所述的數據存儲系統，其中所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。
3.如權利要求1所述的數據存儲系統，其中所述第一碼字的所述部分是所述第一碼字的全部，而所述第二碼字的所述部分小于所述第二碼字的全部。
4.如權利要求1所述的數據存儲系統，其中所述數據存儲系統進一步包括編碼器電路，其操作用于接收寫入數據；將所述寫入數據編碼成所述第一碼字和所述第二碼字；以及將第一碼字的所述部分與第二碼字的所述部分和所述共同的報頭數據組合以形成超扇區數據集。
5.如權利要求4所述的數據存儲系統，其中所述編碼器電路包括低密度奇偶校驗編碼器，并且其中所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。
6.如權利要求4所述的數據存儲系統，其中所述編碼器電路進一步包括用戶數據區匹配電路，并且其中所述用戶數據匹配電路操作用于將第一碼字的所述部分與第二碼字的所述部分和所述共同的報頭數據組合成所述超扇區數據集。
7.如權利要求4所述的數據存儲系統，其中所述超扇區數據集包括大于所述第一碼字中比特周期數目的兩倍且小于所述用戶數據區的比特周期的數目。
8.如權利要求1所述的數據存儲系統，其中第一碼字的所述部分、第二碼字的所述部分、以及所述共同的報頭數據被組裝在超扇區數據集中，并且其中所述數據存儲系統進一步包括解碼器電路，其操作用于接收所述超扇區數據集；利用所述共同的報頭數據與所述超扇區數據集同步；劃分所述超扇區數據集以產生第一碼字的所述部分和第二碼字的所述部分；以及解碼所述第一碼字和所述第二碼字以產生原始寫入的數據集。
9.如權利要求8所述的數據存儲系統，其中所述解碼器電路包括低密度奇偶校驗解碼器，并且其中所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的碼字。
10.如權利要求1所述的數據存儲系統，其中所述用戶數據區是第一用戶數據區，其中所述存儲介質進一步包括通過第二用戶數據區與所述第二伺服數據區分離的第三伺服數據區，其中第二碼字的所述部分是所述第二碼字的第一部分，并且其中所述第二碼字的第二部分被包括在所述第二用戶數據區中。
11.一種數據解碼器電路，所述電路包括碼字邊界匹配電路，其操作用于接收具有第一碼字、第二碼字以及共同的報頭數據的超扇區數據集，以及劃分所述超扇區數據集以產生所述第一碼字和所述第二碼字；以及數據處理電路，其操作用于對所述第一碼字應用解碼算法以產生第一數據集，以及對所述第二碼字應用所述解碼算法以產生第二數據集。
12.如權利要求11所述的數據解碼器電路，其中所述第一數據集和所述第二數據集對應于原始寫入到存儲介質的數據。
13.如權利要求11所述的數據解碼器電路，其中所述第一碼字和所述第二碼字是低密度奇偶校驗編碼的數據，并且其中所述數據處理電路包括低密度奇偶校驗解碼器電路。
14.如權利要求11所述的數據解碼器電路，其中所述碼字邊界匹配電路包括計數器， 其操作用于對所述超扇區數據集中的比特周期的數目計數以及指示完整的碼字的接收。
15.如權利要求11所述的數據解碼器電路，其中所述電路進一步包括報頭同步電路，其操作用于接收所述超扇區數據集；以及利用所述共同報頭數據與所述超扇區數據集同步。
16.一種數據編碼器電路，所述電路包括數據編碼電路，其操作用于接收寫入數據以及將所述寫入數據編碼成第一碼字和第二碼字；以及用戶數據電路，其操作用于將所述第一碼字、所述第二碼字和報頭數據組裝成超扇區數據集。
17.如權利要求16所述的數據編碼器電路，其中所述數據編碼電路是低密度奇偶校驗編碼電路，其中所述第一碼字是第一低密度奇偶校驗編碼的碼字，并且其中所述第二碼字是第二低密度奇偶校驗編碼的碼字。
18.如權利要求16所述的數據編碼器電路，其中所述報頭數據包括前置碼字段和同步字段。
19.如權利要求16所述的數據編碼器電路，其中所述超扇區數據集是第一超扇區數據集，其中所述數據編碼電路進一步操作用于將所述寫入數據編碼成第三碼字，其中所述用戶數據電路進一步操作用于至少將所述第三碼字的第一部分包括在所述第一超扇區數據集中，以及其中所述用戶數據電路進一步操作用于將所述第三碼字的第二部分包括到第二超扇區數據集中。
20.如權利要求16所述的數據編碼器電路，其中所述超扇區數據集包括大于所述第一碼字中比特周期數目的兩倍且小于存儲介質的用戶數據區的比特周期數目。
全文摘要
本發明涉及用于高效數據存儲的系統和方法。本發明的各種實施例提供了用于制備和訪問超扇區數據集的系統和方法。舉例來說，公開了一種包括存儲介質的數據存儲系統。該存儲介質包括由用戶數據區分離的第一伺服數據區和第二伺服數據區。所述用戶數據區至少包括一部分第一碼字和一部分第二碼字，其與共同的報頭數據相關聯在一起。
文檔編號G06F12/06GK102207908SQ20101059952
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年3月30日
發明者楊少華, 金明 申請人:Lsi公司