青岛香农数据恢复中心-完美修复数据

恢复不能恢复的数据-不依赖硬盘的数据恢复 - 2.2.2定位数据

作者：香农青岛数据恢复中心 2007-12-11 00:58

• 2.2.2 定位数据

为了取得最好的性能，伺服系统需要精确的测量磁头与磁道的相对位置。硬盘的面被划分为扇区和伺服内嵌（servo wedges）。伺服内嵌为从ID扩展到OD得弧形区域。它们是一些唯一得磁性图样，用于指示磁道的中心位置。

伺服内嵌的bpi通常比数据的bpi低的多，它的频率在整个磁盘上是恒定的。它不包括在zone中。这意味着OD（外圈）的bpi要低于ID（内圈）。换句话说，ID的伺服内嵌比较短，而OD的伺服内嵌比较长。通常每圈均匀的有50到200个伺服内嵌。这种伺服内嵌信息在磁盘的每个面都有。

下面的图中显示了三个数据磁道（高bpi部分，中间有导带）和一个内嵌伺服区。内嵌伺服区以单一的频率图样开始，以建立定时和放大参考。同步图样指示了经过编码的柱面号（或磁道ID）。随后是三个或六个单频的磁脉冲（为了清晰，图中只给出了两个）。这些脉冲提供了精确的位置信息，以使磁头定位到磁道中部。

?头两个脉冲一般称为A 脉冲和B 脉冲，在中心之外。当磁头准确的定位于磁道中间的时候，它会从A脉冲和B脉冲得到两个大小相等的信号。两个脉冲信号的相关大小提供了磁头位置与磁道中心的精确信息。由于伺服信息位于磁道上的数据之前，伺服脉冲实际上决定了磁道的中心位置。磁道ID指示了磁道的编号。

伺服系统还定义了扇区。它通过在每一圈第一个伺服内嵌的同步和定时信息来指示磁道上每个扇区的起始和终止位置。zone与zone的定时信号是不同的，而伺服嵌入与伺服嵌入的定时是恒定的。

• 2.2.3 检测数据

每个扇区都是由一系列的二进制数字1和0组成（由磁性的转变表示）。磁性转变是指由北极转变为南极或相反。这也被称为北－北转变或南－南转变。GMR（巨阻）磁头在读取时会产生相应电压脉冲。电压脉冲的极性就指示了磁性转变的极性。

下图中显示了回读扇区数据的示波器波形的截屏。下部的轨迹是读门。这是由伺服系统根据时间偏移产生的。前面已经提到，zone与zone的时间偏移是不同的。

检测数据的过程实际上就是检测脉冲有无和脉冲的极性的过程。不过，检测是在噪声环境中进行的，所以会产生错误。甚至，回读信号会被各种因素扭曲，包括磁头稍微偏离磁道。在bpi较高的时候，就会发生重叠，引起符号间干扰（ISI）。这使的识别数据序列特别的困难。今天的硬盘使用变异的和扩展的部分响应最大相似（PRML）序列检测以纠正数据错误。在未来可能会使用更复杂的方法，如反复检测方法（interative detection）。

为了取得最好的误码率性能，需要对每个扇区都设定适当的增益，将检测的回读波形锁定在精确的频率和相位上。为了达到这一目的，在存储数据时要满足三个要求：

1）每个扇区必须以一个单一的频率序列开始。这通常称为前置序列（preamble，预增益），约为10到15字节长。预放大可以更容易的建立扇区的增益和定时同步。同理，每个伺服字段也以一个单频的前置序列开始。

2）有可能用户数据的起始部分与前置序列的图样相似。为了精确的定位前置序列的结尾，在前置序列和用户数据之间插入了同步标记或帧同步。同步标记通常为2到6字节长，而且写到了两个位置以防备第一个同步标记损坏的情况。

3）在磁头找到同步标记后，必须对随后的用户数据保持正确的增益和时间锁定。所以必须至少每隔两到三字节就要有一个脉冲，以调整增益和时间锁定。例如，如果用户数据为全零，在传输数据时就不会产生脉冲，就不会保持同步。因此，必须在写到硬盘之前对用户数据进行连零（连一）抑制（run-length limited,RLL）编码。这会使最终写到硬盘的数据增多12.5％（与RLL编码方式有关）。http://www.shannon.net.cn

PRML检测技术要求被检测脉冲的形状符合一定的要求，并且知道脉冲之间的关联性。要达到这一目的，必须对回读信号进行使用固定的和自适用的滤波。为了达到最好的性能，所有的信道参数都应该针对每个驱动器的每个磁头的每个区（zone）进行优化（调整或调谐）。ChannelScience的读信道模拟软件包PRMLpro（见下图），建立了大多数从磁碟，磁道和光驱回读波形中检测二进制序列的信号处理的模型。

即使进行了以上的工作，检测后的原始误码率也只有10e-5到10e-8。为了取得规定的10e-13到10e-15的误码率，必须使用纠错编码。