CN102207908B - 用于高效数据存储的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高效数据存储的系统和方法。本发明的各种实施例提供了用于制备和访问超扇区数据集的系统和方法。举例来说，公开了一种包括存储介质的数据存储系统。该存储介质包括由用户数据区分离的第一伺服数据区和第二伺服数据区。所述用户数据区至少包括一部分第一码字和一部分第二码字，其与共同的报头数据相关联在一起。

Description

用于高效数据存储的系统和方法
技术领域
本发明涉及存储数据，更具体地，涉及用于将数据存储到存储介质的格式、系统和方法。
背景技术
读通道集成电路是磁存储设备的部件。在操作中，读通道部件对数据进行转换和编码，以使得读/写头组件能够将数据写入到盘以及随后回读数据。例如，在硬盘驱动器中，盘典型地包括许多以径向图案绕着盘延伸的含编码的数据的轨道。每一轨道包括一个或更多个用户数据区以及居间的伺服数据区。伺服数据区的信息被用来相对于盘定位读/写头组件，以使得可以准确地取回(retrieve)用户数据区中存储的数据。
图1示出了具有以虚线表示的两个示例性轨道150、155的存储介质100。通过写入在楔形160/165中的伺服数据将轨道分隔。这些楔形包括用于读/写头组件在存储介质100的期望的位置上的控制和同步的数据和支持比特码型(bitpattern)110。尤其是，这些楔形通常包括前置码码型(preamblepattern)152，扇区地址标记154(SAM)在该前置码码型152之后。扇区地址标记154之后是格雷码(Graycode)156，格雷码156之后是猝发(burst)信息158。应当注意，尽管示出了两条轨道和两个楔形，然而在给定的存储介质上典型地对于每一都包括数百个。此外，应当注意，伺服数据集可以具有两个或更多个猝发信息字段。在比特码型110之间，提供用户数据区184。这种用户数据区184包括实质开销和浪费的区域，导致保持在用户数据区184中的数据的密度降低。
因此，至少出于上述理由，在本领域中存在对于先进的用于在存储介质上保持数据的系统和方法的需求。
发明内容
本发明涉及存储数据，更具体地，涉及用于将数据存储到存储介质的格式、系统和方法。
本发明的多种实施例提供了包括存储介质的数据存储系统。所述存储介质包括第一伺服数据区和第二伺服数据区，其由用户数据区分开。所述用户数据区至少包括与共同的报头数据(headerdata)相关联的一部分第一码字和一部分第二码字。在某些实例中，所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。在前述实施例的多种实例中，第一码字的所述部分是该第一码字的全部，而第二码字的所述部分小于该第二码字的全部。在这样的情况下，所述第二码字的其余部分被包括在另一用户数据区中。
在某些情况下，所述数据存储系统进一步包括编码器电路，其操作用于：接收写入数据；将所述写入数据编码成所述第一码字和所述第二码字；以及将第一码字的所述部分与第二码字的所述部分和共同的报头数据组合，以形成超扇区(supersector)数据集。在某些这样的情况中，所述编码器电路包括低密度奇偶校验编码器，并且所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。在一个或更多个这样的情况中，所述编码器电路进一步包括用户数据区匹配电路，其操作用于将第一码字的所述部分与第二码字的所述部分和所述共同的报头数据组合成超扇区数据集。在特定的情况下，所述超扇区数据集包括大于所述第一码字中的比特周期数的两倍且小于所述用户数据区的比特周期数。
在一个或更多个情况中，第一码字的所述部分、第二码字的所述部分、以及所述共同的报头数据被组装在超扇区数据集中。所述系统进一步包括解码器电路，其操作用于：接收所述超扇区数据集；利用所述共同的报头数据来与所述超扇区数据集同步；对所述超扇区数据集进行划分以产生第一码字的所述部分和第二码字的所述部分；以及将所述第一码字和所述第二码字解码以产生所述写入数据。在某些这样的情况中，所述解码器电路包括低密度奇偶校验解码器，并且所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。
本发明的其他实施例提供了数据解码器电路，其具有码字边界匹配电路和数据处理电路。所述码字边界匹配电路操作用于：接收具有第一码字、第二码字和共同的报头数据的超扇区数据集；以及对所述超扇区数据集进行划分以产生所述第一码字和所述第二码字。所述数据处理电路操作用于：对所述第一码字应用解码算法以产生第一数据集；以及对所述第二码字应用所述解码算法以产生第二数据集。在某些情况下，所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的数据，并且所述数据处理电路包括低密度奇偶校验解码器电路。
本发明内容部分仅提供了对本发明的某些实施例的概要描述。从下面的具体实施方式、所附的权利要求以及附图中，将更加全面地理解本发明的许多其他的目的、特征、优点、以及其他实施例。
附图说明
通过参考在本说明书的其余部分中描述的附图，可以实现对本发明的多种实施例的进一步理解。在附图中，贯穿若干附图使用相同的附图标记来表示类似的部件。在某些情况下，使由小写字母构成的下标与参考标记相关联，来表示多个类似部件中的一个。在提及附图标记而没有对存在下标的说明时，其意图是指所有这样的多个类似的部件。
图1示出了现有的包括伺服数据的存储介质；
图2示出了根据本发明一个或更多个实施例的包括能够读取和写入联接的用户数据集(concatenateduserdataset)的读通道的存储设备；
图3a示出了根据本发明多种实施例的操作用于读取和写入联接的用户数据集的读通道；
图3b示出了根据本发明其他实施例的操作用于读取和写入联接的用户数据集的另一读通道；
图4a是示出了根据本发明某些实施例的图3的读通道的示例性写入操作的时序图；
图4b是示出了根据本发明某些实施例的图3的读通道的示例性读取操作的时序图；以及
图5是示出了根据本发明某些实施例的访问利用联接的用户数据集的存储介质的方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及存储数据，更具体地，涉及用于将数据存储到存储介质的格式、系统和方法。
本发明的多种实施例为存储介质上保持的用户数据提供了改善的格式效率。这些实施例提供了将码字联接到超扇区数据集中，该超扇区数据集被存储到存储介质。如这里所使用的，在最广泛的意义上使用术语“超扇区数据集”，来表示包括与共同的报头数据组装在一起的多于一个的码字的数据集。除了其他因素以外，这种联接减少了与在存储介质上保持数据相关联的开销量。前述实施例的多种实例支持分裂码字，允许利用存储介质的孤区(orphanregions)。在前述实施例的一个特定实例中，在每一用户数据区中包括单个前置码字段和同步码型，以与用户数据区中保持的数据同步。如此，可以只使用单个前置码和同步码型来与用户数据区内的多个码字同步。从用户数据区接收的数据被重新组装成码字，以供读通道电路处理。
转到图2，示出了根据本发明多种实施例的存储系统200，其包括支持联接的用户数据的读通道210。存储系统200可以是例如硬盘驱动器。读通道210可以包括对与下面结合图3所讨论的相符的联接的用户数据(如，超数据集)的支持，和/或可以与图4-5中的一个或更多个相符地操作。另外，读通道210包括数据检测器，诸如，维特比(Viterbi)算法数据检测器。除读通道210以外，存储系统200还包括前置放大器270，其将从读/写头组件276接收的微小电信号放大。读/写头组件276相对于盘片278设置。存储系统200还包括接口控制器220、硬盘控制器266、马达控制器268、以及主轴马达(spindlemotor)272。接口控制器220控制来自盘片278的数据/到盘片278的数据的寻址和时序。盘片278上的数据由磁信号的群组构成，所述磁信号可以由读/写头组件276在该组件被正确地定位在盘片278之上时检测。在一个实施例中，盘片278包括根据垂直记录方案记录的磁信号。在本发明的其他实施例中，盘片278包括根据纵向记录方案记录的磁信号。
在典型的读取操作中，通过马达控制器268将读/写头组件276准确地定位在盘片278上的期望的数据轨道之上。马达控制器268通过在硬盘控制器266的指引下将读/写头组件移动到盘片278上的适当数据轨道，来相对于盘片278定位读/写头组件276和驱动主轴马达272。主轴马达272使盘片278以确定的旋转速度(RPM)旋转。一旦读/写头组件276被与适当的数据轨道相邻地定位，则在通过主轴马达272使盘片278旋转时通过读/写头组件276感测表示盘片278上的数据的磁信号。所感测到的磁信号被提供为表示盘片278上的磁数据的连续的、微小的模拟信号。该微小的模拟信号被从读/写头组件276经由前置放大器270传送到读通道210。前置放大器270操作用于将从盘片278访问所得的所述微小的模拟信号放大。反过来，读通道210将所接收的模拟信号解码并数字化，以重新生成原始写入到盘片278的信息。该数据被作为读取数据203提供到接收电路。写入操作基本上与前面的读取操作相反，其中写入数据201被提供到读通道模块210。然后该数据被编码并写入到盘片278。
转到图3a，示出了根据本发明多种实施例的读通道电路205，其可操作用于读取和写入联接的用户数据集(即，超扇区数据集)。读通道电路205包括编码器电路233和解码器电路273。编码器电路233包括数据编码电路213、编码数据缓存器219、和用户数据区匹配电路223。写入数据201被提供到数据编码电路213。写入数据201可以接收自本领域中已知的任何数据源，并且可以如本领域中已知地经由并行数据总线或者经由串行数据总线接收。在本发明的一个特定实施例中，写入数据201接收自上游处理器(未示出)。通过数据编码电路213将写入数据201组装成码字，所述码字被提供到编码数据缓存器219。在一个特定实施例中，数据编码电路213是如本领域中已知的低密度奇偶校验(LDPC)编码器电路。在这样的实施例中，数据编码电路213将一系列的LDPC码字提供到编码数据缓存器219。如本领域中已知的，所述LDPC码字包括部分的写入数据201以及多种编码信息。作为特定示例，码字每一可以是四千九十六用户比特加上一定数量的编码比特(例如，奇偶校验比特)。在某些情况下，编码比特的数目可以是在四十和四百之间，取决于执行的编码的鲁棒性。
编码数据缓存器219可以是能够存储来自数据编码电路213的所产生的码字直到所述码字能够被处理并写入到存储介质的任何数据存储装置。举例来说，编码数据缓存器219可以是先进先出存储器，其在请求信号228的断言时经由码字接口227将部分所存储的码字提供到用户数据区匹配电路223。
用户数据区匹配电路223可操作用于将两个或更多个码字组装到超扇区数据集中，该超扇区数据集被作为编码的数据输出293提供到存储介质。对于要被写入到存储介质的报头数据388，在写入选通信号(writegatesignal)287已经被断言充分的时间之后，提供编码的数据输出293。报头数据插入电路241在直接在将编码的数据输出293写入到存储介质之前的报头周期期间，每次一比特地提供报头数据288。报头数据288可以是本领域中已知的任何报头数据。基于写入选通293的断言来控制直接在编码的数据输出293之前提供报头数据288。报头数据288成为写入到存储介质的超扇区数据集的一部分。在本发明的一个特定实施例中，报头数据288包括前置码和同步字段，其可以用来识别用户数据的开始以及在从存储介质回读(readback)时与超扇区数据集同步。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明不同实施例使用的多种报头数据.
组装到超扇区数据集中的码字和部分码字的数目可以与存储介质的用户数据区的大小匹配。下面的等式表示超扇区数据集中并入的数据的量：
举例来说，在超扇区数据集在用于最后的用户数据区的码字边界上结束，用户数据区的大小是一万七百五十比特，报头数据的大小是一百比特，而码字的大小是四千九十六比特的情况下，通过前面的公式计算的码字的数目是2.6。在这种情况下，后面的超扇区数据集以报头数据开始继之以下两个完整码字(其可以从编码数据缓存器219获得)，和来自编码数据缓存器219的下一个码字的一部分(相当于0.6个该码字)。该部分码字的剩余部分(即，最后的0.4个码字)在后面的超扇区数据集中的报头数据之后被写入。
用户数据区匹配电路223接收来自伺服数据处理电路(未示出)的伺服选通信号251，其指示与居间的伺服数据区相关的用户数据区的位置。一旦超扇区数据集被如上面讨论地组装并且伺服选通信号251指示用户数据区的开始，则用户数据区匹配电路223将写入选通信号287断言，并且经由编码的数据输出293串行地每次一比特地提供组装的超扇区数据集。该信息被提供到负责将数据写入到所并入的存储介质的写入电路(未示出)。
解码器电路273包括报头同步电路252、码字边界匹配电路253、解码数据缓存器256、和数据处理电路263。报头同步电路252接收从存储介质得到的读取数据输入296，并且利用与所接收的数据相关联的报头数据中包括的前置码和同步信息来与所接收的数据流的频率和相位同步。在伺服选通信号251指示伺服数据区已经结束并且用户数据区已经开始时开始该同步尝试。在与所接收的数据流同步时，报头同步电路252断言同步发现信号254，其指示经由读取数据输入296接收的数据是有效用户数据。报头同步电路252可以是本领域中已知的任何能够与从存储介质的用户数据区得到的数据集同步并断言数据可用指示符信号的电路。
码字边界匹配电路253接收读取选通输入254和读取数据输入296，并基于其将所接收的数据组装成完全码字。因此，例如，在用户数据区的末端包括码字的第一部分的情况下，码字边界匹配电路253在提供完整码字之前，从后面的用户数据区的开始起，等待接收该码字的第二部分。码字边界匹配电路253利用从码字联接表电路283经由指示符297提供的信息来识别经由读取数据输入296提供的数据内码字的位置。在某些实现方式中，使用一个或更多个与同步发现信号254同步的计数器来对从给定的用户数据区得到的码字和码字部分的比特进行计数。
码字边界匹配电路253将码字或部分码字连同码字边界信号258和数据有效信号257提供到解码数据缓存器256，所述码字边界信号258指示码字间的分离，所述数据有效信号257用来指示任何给定的时钟周期上的数据是有效的。这些信号的组合用来在解码数据缓存器中写入组装的码字。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以用来从码字边界匹配电路253传送数据的其它接口。解码数据缓存器256可以是能够存储来自码字边界匹配电路253的码字直到该码字可以由数据处理电路263处理的任何数据存储装置。举例来说，解码数据缓存器256可以是将码字从码字边界匹配电路253提供到数据处理电路263的先进先出存储器。数据处理电路263处理所接收的数据并提供读取数据203。在无处理误差发生的情况下，读取数据203对应于原始接收作为写入数据201的信息。
数据处理电路263可以是本领域中已知的可操作用于在恢复被编码并写入到存储介质的原始数据集的尝试中处理从存储介质得到的编码的数据的任何电路。举例来说，数据处理电路263可以被实现为包括如本领域中已知的可操作用于逆转数据编码电路213所施加的编码的解码器电路。该数据解码器电路可以是(但是不限于)LDPC解码器电路。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明不同实施例使用的无数数据处理电路.
转到图3b，其示出了根据本发明多种实施例的可操作用于读取和写入联接的用户数据集(即，超扇区数据集)的读通道电路306。读通道电路306包括编码器电路334和解码器电路374。编码器电路334包括用户数据匹配电路324、数据编码电路314、和数据写入电路304。写入数据301被提供到用户数据区匹配电路324。写入数据301可以接收自本领域中已知的任何数据源，并且如本领域中已知的，可以经由并行数据总线或者经由串行数据总线接收。在本发明的一个特定实施例中，写入数据301接收自上游处理器(未示出)。由用户数据区匹配电路324组装写入数据301以包括足以填充存储介质上的整个用户数据区的数据。组装的用户数据的量大体等于用户数据区的大小减去被应用到该数据的编码比特的数目和存储介质上的将先于该数据的报头数据的量。另外，在某些情况下，由用户数据匹配电路324将组装的数据交织(即，加混(shuffled))，以降低任何局部化的噪声对后来恢复的数据集的影响。所组装并交织的用户数据被提供到数据编码电路314，其对所接收的用户数据执行数据编码。数据编码可以是例如LDPC编码，如本领域中已知的。数据编码电路314将编码的数据作为超扇区数据集提供到数据写入电路304。数据写入电路304接收来自伺服数据处理电路(未示出)的伺服选通251，其指示与居间的伺服数据区有关的用户数据区的位置。一旦伺服选通251被断言，则数据写入电路304断言写入选通信号387。
基于写入选通信号387的断言，报头数据插入电路341开始卷绕出(spoolingout)报头数据388，其将成为存储介质上的超扇区数据集的一部分。一旦报头数据是完整的，则数据写入电路304开始将编码的数据作为编码的数据输出394写出到存储介质。报头数据388和编码的数据输出394被提供到下游的写入电路(未示出)，该写入电路负责将数据写入到所并入的存储介质。
解码器电路374包括报头同步电路352、检测/解码电路353、和用户数据分离电路356。报头同步电路353接收从存储介质得到的读取数据输入396，并利用与所接收的数据相关联的报头数据中包括的前置码和同步信息与所接收的数据流的频率和相位同步。在伺服选通信号251指示伺服数据区已经结束并且用户数据区已经开始时开始该同步尝试。在与所接收的数据流同步时，报头同步电路352断言同步发现信号354，其指示经由读取数据输入396接收的数据是有效用户数据。报头同步电路352可以是本领域中已知的能够与从存储介质的用户数据区得到的数据集同步并断言数据可用指示符信号的任何电路。
数据处理电路353可以是本领域中已知的可操作用于在尝试恢复被编码并写入到存储介质的原始数据集中处理从存储介质得到的编码的数据的任何电路。举例来说，数据处理电路353可以被实现为包括数据检测器电路和数据解码器电路，如本领域中已知的。该数据检测器电路可以是(但是不限于)维特比(Viterbi)算法检测器电路。解码器电路可以是(但是不限于)LDPC解码器电路。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明的不同实施例使用的无数的数据处理电路。举例来说，数据处理电路353可以是由Yang等人于2008年5月8日提交的、申请号为No.12/114,462、名称为“SystemsandMethodsforQueueBasedDataDetectionandDecoding”的美国专利申请中公开的数据处理电路之一。通过引用将前述文献整体并入在此以用于所有目的。作为另一示例，数据处理电路263可以是由Zhong等人于2009年4月28日提交的、申请号为No.12/430,927、名称为“SystemsandMethodsforHardDecisionAssistedDecoding”的美国专利申请中公开的数据处理电路之一。通过引用将前述文献整体并入在此以用于所有目的。作为又一示例，数据处理电路263可以是由Song等人于2006年1月26日提交的、申请号为No.11/341,963、名称为“SystemsandMethodsforErrorReductionAssociatedwithInformationTransfer”的美国专利申请中公开的数据处理电路之一。通过引用将前述文献整体并入在此以用于所有目的。
数据处理电路353将解码的数据集提供到用户数据分离电路356。用户数据分离电路356可操作用于接收解码的数据和执行以原始提供的形式将数据组装为写入数据301可能需要的任何去交织(de-interleaving)。在某些情况下，由数据编码电路314应用该交织来通过交织或混合用户数据来限制数据中任何局部化的噪声的影响。然后通过用户数据分离电路356将去交织的数据提供作为读取数据303。
转到图4a，时序图400描述了根据本发明某些实施例的图3的读通道电路205的示例性的写入操作。如所示的，编码的数据输出293是要写入到存储介质的与不同区域对应的一系列的数据比特。尤其是，对于与放置在存储介质上作为用于读/写头组件相对于存储介质的存在位置的参考的伺服数据区403对应的时段，编码的数据输出293为空(null)。在伺服数据区403期间，伺服选通信号251被断言在电平(level)425，其向用户数据区匹配电路223指示没有数据可以写入到存储介质。一旦伺服数据区403完成，则伺服选通信号251去断言。
在伺服选通信号251的去断言时，用户数据区匹配电路223将写入选通信号287断言在电平437，同时提供与用户数据区405对应的一系列的数据比特。尤其是，用户数据区匹配电路223提供与报头415对应的比特。报头415可以用来与用户数据区405中写入的数据同步。如本领域中已知的，该报头可以包括例如前置码继之以同步码型。一旦用户数据区匹配电路223完成写入报头415，则用户数据区匹配电路223写入可从编码数据缓存器219获得的下一码字。在例如伺服数据403之前的用户数据结束在码字边界上的情况下，用户数据区匹配电路223开始写入下一个码字。替代地，在伺服数据403前面的用户数据结束在码字中间的情况下，用户数据区匹配电路223开始在同一码字的中间点处开始写入。一旦当前的码字(即，码字A)完成，则用户数据区匹配电路223从编码数据缓存器219访问下一个码字(码字B)，并将其串行提供作为编码的数据输出293。一旦该码字(即，码字B)完成，则用户数据区匹配电路223开始从编码数据缓存器219访问下一个码字(即，码字C)，并将该码字的一部分提供作为编码的数据输出293。在用户数据区405的结束之前的某些时间，用户数据区匹配电路223切断码字的写入并随后写入后置码码型(post-amblepattern)491。该后置码码型指示被写入到用户数据区405的码字的结束。一旦后置码码型491被写入，则用户数据区匹配电路223将写入选通信号287去断言。
在用户数据区405的结束之后，与放置在存储介质上的作为对于读/写头组件相对于存储介质存在的位置的参考的伺服数据区407对应地，伺服选通信号251被再次断言。伺服选通信号251断言在电平427处向用户数据区匹配电路223指示没有数据可以写入到存储介质。一旦伺服数据区407完成，则伺服选通信号251去断言。
在伺服选通信号251的去断言时，用户数据区匹配电路223将写入选通信号287断言在电平439，同时提供与用户数据区409对应的一系列的数据比特。尤其是，用户数据区匹配电路223提供与报头417对应的比特。报头417可以用来与用户数据区409中写入的数据同步。如本领域中已知的，该报头可以包括例如前置码继之以同步码型。一旦用户数据区匹配电路223完成写入报头417，则用户数据区匹配电路223将从编码数据缓存器219访问获得的码字C的剩余部分写入作为编码的数据输出293。用户数据区匹配电路223继续写入该码字直到其完成。一旦完成，则用户数据区匹配电路223从编码数据缓存器219访问下一个码字(即，码字D)，并将其提供作为要写入到存储介质的编码的数据输出293。该处理继续直到接近用户数据区409的结束，在这里写入另一后置码码型并且用户数据区409完成。注意，该方法将一个或更多个码字组装到被写入到存储介质的用户数据区的超扇区数据集中。注意，用于与超扇区数据集同步的共同报头的使用增加了用户数据区的可用比特密度。
转到图4b，时序图401描述了根据本发明某些实施例的图3的读通道电路205的示例性的读取操作。如所示的，读取数据输入296是与图4a的示例中写入到存储介质的相同系列的数据比特。尤其是，读取输入296包括从存储介质读取的并用于确定读/写头组件相对于存储介质的位置的伺服数据403。在伺服数据区403期间，伺服选通信号251被断言在电平425，其向报头同步电路252指示很快跟着来自用户数据区405的报头。在伺服选通信号251去断言时，报头同步电路252开始识别报头415的前置码码型和同步码型的处理。一旦报头415被识别，则报头同步电路252将同步发现信号254断言在电平457。
一旦已经接收了与报头415相关联的比特，则码字边界匹配电路253断言数据有效信号257。随着数据有效信号257被断言，被提供作为码字输出259的数据比特被存储到解码数据缓存器256。码字边界匹配电路253维持已经接收的码字比特的数目的计数。该计数持续直到已经接收了根据下面的公式的该数目的剩余比特：
剩余比特的数目＝码字中比特的数目-所接收的码字比特的数目
例如，在每码字的比特总数为四千九十六比特并且从在前的用户数据区接收了一千比特的情况下，剩余比特的数目为三千九十六比特。替代地，在在前的用户数据区结束在码字边界上的情况下，接收的码字比特的数目为零，并且剩余比特的数目为四千九十六比特。一旦已经接收了该数目的码字A的剩余比特，则码字边界匹配电路253断言码字边界信号258(表示为463)，其指示码字A的结束，以及下一个码字(即，码字B)的开始。然后码字B被作为码字输出259提供到解码数据缓存器256。这持续直到接收了该数目的剩余比特，在这时，码字边界信号258(表示为465)被断言，指示该码字的结束，以及下一个码字(即，码字C)的开始。然后码字C被作为码字输出259提供到解码数据缓存器256，直到后置码491被识别并且数据有效信号257被码字边界匹配电路253去断言。在该时刻，接收的码字比特的数目(码字C第一部分中比特的数目)小于码字中比特的数目。因此，在后面的用户数据区409中该计数将被维持并且持续。
读取输入296包括从存储介质读取的并用于确定读/写头组件相对于存储介质的位置的伺服数据407。在伺服数据区407期间，伺服选通信号251被断言在电平427，其向报头同步电路252指示很快跟着来自用户数据区409的报头。在伺服选通信号251去断言时，报头同步电路252开始识别报头417的前置码码型和同步码型的处理。一旦报头417被识别，则报头同步电路252将同步发现信号254断言在电平459。
一旦已经接收了与报头417相关联的比特，则码字边界匹配电路253断言数据有效信号257。随着数据有效信号257被断言，被提供作为码字输出259的数据比特被存储到解码数据缓存器256。码字边界匹配电路253对码字C的剩余部分(即，码字C第二部分)计数，在这一点处码字边界匹配电路253断言码字边界信号258(表示为467)，其指示码字C的结束，以及下一个码字(即，码字D)的开始。该处理持续，直到从存储介质获得了期望的读取数据。
转到图5，流程图500示出了根据本发明某些实施例的利用联接的用户数据集访问存储介质的方法。遵照流程图500，确定是否接收了读取请求(块505)或是否接收了写入请求(块510)。请求设备或系统可以是(但是不限于)处理器。读取请求可以包括存储介质上的请求设备或系统要从其读取数据的地址和/或数据范围。写入请求可以指示地址并包括要写入到存储介质的数据集。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明不同实施例使用的多种请求设备或系统，和/或可以用来在识别存储介质上的要读取或写入数据的位置的多种地址和/或数据范围。
在接收了读取请求(块505)的情况下，访问存储介质上的其中存储所请求的数据的一个或更多个扇区(块515)，并且从该扇区取回相应数据(块520)。该访问和取回处理可以是本领域中已知的任何访问和取回处理。所接收的数据包括一个或更多个超扇区数据集，其被接收并划分成单独的码字(块525)。所述划分成单独的码字包括利用报头数据进行同步以及对在该报头数据的结束之后接收的比特计数。维持计数器，其对每码字的比特数目进行总计。在码字扩展跨扇区边界的情况下，计数器继续直到用户数据区的结束，并且一旦与该码字对应的比特开始被接收在随后的用户数据区中，则该计数器继续。在计数器达到每码字的比特数目时，码字间的分离的指示被断言，并开始从所接收的数据组装下一个码字。该处理继续直到来自所取回的数据的所有码字被分离成单独的码字。
这些单独的码字被提供到数据处理电路，在这里码字被解码以恢复被原始编码来产生码字的数据(块530)。该处理可以包括，但是不限于，通过如本领域中已知的数据检测器电路和数据解码器电路的一个或更多个迭代。在一特定情况中，前述数据检测器电路是维特比算法数据检测器电路，并且数据解码器电路是LDPC解码器电路。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明的不同实施例使用的多种数据处理电路。然后解码的码字被提供到请求设备或系统(块535)。
替代地，在接收到写入请求的情况下(块510)，确定该写入请求是否是先前写入的数据(即，已经读取并修改了的来自存储介质的数据)(块540)。在数据先前未写入(块540)的情况下，选择新的扇区来接收写入数据(即，未使用的扇区)(块575)。将写入数据编码成单独的码字(块580)。例如，在码字为四千九十六比特(包括六十增加的编码比特)的情况下，四千三十比特的写入数据被编码以产生四千九十六比特的码字。在本发明的某些实施例中，如本领域中已知的，所应用的编码为LDPC编码，并且增加的编码比特是奇偶校验比特，其被计算且并入在码字中。
制备报头数据(块585)。报头数据可以包括前置码码型和同步码型。在回读时使用该报头数据以与写入到存储介质的数据同步。基于此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以结合本发明的不同实施例使用的多种报头数据.
一个或更多个单独的码字被联接到报头数据以产生超扇区数据集(块590)。在要写入数据的量大于单个扇区中可以存储的量的情况下，生成另一报头数据并且要写入的数据的剩余部分被联接到该下一个报头数据以产生另一超扇区数据集。组装到超扇区集中的码字和报头数据的数目基于作为接收的写入请求的一部分的要写入的数据的量而定。
所制备的一个或更多个超扇区数据集被写入到选择的一个或更多个扇区(块595)。这可以利用本领域中已知的任何写入处理来进行。在一特定情况中，这通过如下来实现：在与存储介质的用户数据区对应时断言写入选通，这时读/写头组件在存储介质附近产生写入场，导致磁信息被存储到存储介质。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到可以用来将数据存储到存储介质的多种方法。在每一超扇区数据集的结束处，将后置码码型写入到存储介质(块597)。该后置码码型用在回读上来识别用户数据的结束。
替代地，在待写入数据先前被存储到存储介质(即，该写入处理是读取/修改处理的一部分)(块540)的情况下，访问其中数据原始写入的一个或更多个扇区，并取回来自所述扇区的数据(块550)。所接收的数据包括一个或更多个超扇区数据集，其被接收并划分成单独的码字(块555)。所述划分成单独的码字包括利用报头数据进行同步以及对在该报头数据的结束之后接收的比特进行计数。维持计数器，其对每码字的比特数目进行总计。在码字扩展跨扇区边界的情况下，计数器继续直到用户数据区的结束，并且一旦与该码字对应的比特开始被接收在随后的用户数据区中，则该计数器继续。在计数器达到每码字的比特数目时，码字间的分离的指示被断言，并开始从所接收的数据组装下一个码字。该处理继续直到来自所取回的数据的所有码字被分离成单独的码字。这些单独的码字被提供到数据处理电路，在这里码字被解码以恢复被原始编码来产生码字的数据(块560)。该处理可以包括，但是不限于，通过如本领域中已知的数据检测器电路和数据解码器电路的一个或更多个迭代。
然后覆写原始数据以匹配与写入请求相关联的写入数据(块565)。这可以包括，例如，修改被回读的数据的一些部分以匹配被提供作为写入请求的一部分的数据。选择一个或更多个先前写入的扇区或一个或更多个新的扇区来接收制备的数据集(块570)。一旦待写入的一个或更多个扇区被选择(块570)，则执行上面讨论的块580至597的处理以将修改的数据写回到存储介质。
总之，本发明提供了新颖的用于数据存储的系统、设备、方法、格式和布置。尽管上面已经给出本发明的一个或更多个实施例的详细描述，但是各种替代、修改和等价物对于本领域技术人员将是明显的，且未脱离本发明的精神。因此，上面的描述不应当被认为是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种数据存储系统，该系统包括：
存储介质，其包括由用户数据区分离的第一伺服数据区和第二伺服数据区，其中所述用户数据区至少包括一个超扇区数据集，所述超扇区数据集包括第一码字的一部分和第二码字的一部分，并且其中所述第一码字和所述第二码字与共同的报头数据相关联。
2.如权利要求1所述的数据存储系统，其中所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。
3.如权利要求1所述的数据存储系统，其中所述第一码字的所述部分是所述第一码字的全部，而所述第二码字的所述部分小于所述第二码字的全部。
4.如权利要求1所述的数据存储系统，其中所述数据存储系统进一步包括：
编码器电路，其操作用于：接收写入数据；将所述写入数据编码成所述第一码字和所述第二码字；以及将第一码字的所述部分与第二码字的所述部分和所述共同的报头数据组合以形成超扇区数据集。
5.如权利要求4所述的数据存储系统，其中所述编码器电路包括低密度奇偶校验编码器，并且其中所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。
6.如权利要求4所述的数据存储系统，其中所述编码器电路进一步包括用户数据区匹配电路，并且其中所述用户数据匹配电路操作用于将第一码字的所述部分与第二码字的所述部分和所述共同的报头数据组合成所述超扇区数据集。
7.如权利要求4所述的数据存储系统，其中所述超扇区数据集包括的数据量大于所述第一码字中比特周期数目的两倍且小于所述用户数据区的比特周期的数目。
8.如权利要求1所述的数据存储系统，其中第一码字的所述部分、第二码字的所述部分、以及所述共同的报头数据被组装在超扇区数据集中，并且其中所述数据存储系统进一步包括：
解码器电路，其操作用于：接收所述超扇区数据集；利用所述共同的报头数据与所述超扇区数据集同步；划分所述超扇区数据集以产生第一码字的所述部分和第二码字的所述部分；以及解码所述第一码字和所述第二码字以产生原始写入的数据集。
9.如权利要求8所述的数据存储系统，其中所述解码器电路包括低密度奇偶校验解码器，并且其中所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的码字。
10.如权利要求1所述的数据存储系统，其中所述用户数据区是第一用户数据区，其中所述存储介质进一步包括通过第二用户数据区与所述第二伺服数据区分离的第三伺服数据区，其中第二码字的所述部分是所述第二码字的第一部分，并且其中所述第二码字的第二部分被包括在所述第二用户数据区中。
11.一种数据解码器电路，所述电路包括：
码字边界匹配电路，其操作用于接收具有第一码字、第二码字的一部分以及共同的报头数据的第一超扇区数据集以及包含所述第二码字的其余部分的第二超扇区数据集，其中所述第一码字和所述第二码字与所述共同的报头数据相关联；以及划分所述第一和第二超扇区数据集以产生所述第一码字和所述第二码字；以及
数据处理电路，其操作用于对所述第一码字应用解码算法以产生第一数据集，以及对所述第二码字应用所述解码算法以产生第二数据集。
12.如权利要求11所述的数据解码器电路，其中所述第一数据集和所述第二数据集对应于原始写入到存储介质的数据。
13.如权利要求11所述的数据解码器电路，其中所述第一码字和所述第二码字是低密度奇偶校验编码的数据，并且其中所述数据处理电路包括低密度奇偶校验解码器电路。
14.如权利要求11所述的数据解码器电路，其中所述码字边界匹配电路包括计数器，其操作用于对所述第一超扇区数据集中的比特周期的数目计数以及指示完整的码字的接收。
15.如权利要求11所述的数据解码器电路，其进一步包括：
报头同步电路，其操作用于：接收所述第一超扇区数据集；以及利用所述共同的报头数据与所述第一超扇区数据集同步。
16.一种数据编码器电路，所述电路包括：
数据编码电路，其操作用于接收写入数据以及将所述写入数据编码成第一码字和第二码字，其中所述第一码字和所述第二码字与共同的报头数据相关联；以及
用户数据电路，其操作用于将所述第一码字、所述第二码字的一部分和所述共同的报头数据组装成超扇区数据集。
17.如权利要求16所述的数据编码器电路，其中所述数据编码电路是低密度奇偶校验编码电路，其中所述第一码字是第一低密度奇偶校验编码的码字，并且其中所述第二码字是第二低密度奇偶校验编码的码字。
18.如权利要求16所述的数据编码器电路，其中所述报头数据包括前置码字段和同步字段。
19.如权利要求16所述的数据编码器电路，其中所述超扇区数据集是第一超扇区数据集，其中所述数据编码电路进一步操作用于将所述写入数据编码成第三码字，其中所述用户数据电路进一步操作用于至少将所述第三码字的第一部分包括在所述第一超扇区数据集中，以及其中所述用户数据电路进一步操作用于将所述第三码字的第二部分包括到第二超扇区数据集中。
20.如权利要求16所述的数据编码器电路，其中所述超扇区数据集包括的数据量大于所述第一码字中比特周期数目的两倍且小于存储介质的用户数据区的比特周期数目。
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