CN101243515B - 对纵向位置数据提供纠错能力的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于对纵向位置数据提供纠错能力的方法和装置。首先，通过一组偶LPOS字和一组奇LPOS字对数据进行编码。然后编码后的数据通过为每个LPOS字生成一组症状比特而被译码。然后基于其相应的症状比特来判断一个LPOS字中是否存在错误。

Description

对纵向位置数据提供纠错能力的方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及一种磁带存储系统。具体来说，本发明涉及一种用于在磁带存储系统中提供纵向位置数据(LPOS)的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一种用于在磁带存储系统中对LPOS字提供纠错能力的方法和装置。

背景技术

磁带存储系统一直是用于提供数据备份的最为有效、最为廉价的手段，因为其它存储技术都不能提供同样低的成本和与高容量相关的优点。此外，磁带存储系统已经被证明是非常可靠的。

通过把线性多信道双向磁带格式的优势结合到普通用途中，已经开发出线性磁带开放(LTO)技术，以使磁带存储系统的容量和性能最大化。伺服磁轨提供了基于时序的磁轨跟随位置错误方案。伺服磁轨包含了在5、5、4和4转换的分组后的二进制位组(burst)中发生的、所记录的磁通转换的重复图样。五个二进制位组构成的组之间和四个二进制位组构成的组之间的时序提供了用于磁轨跟随的位置信息。另外，五个二进制位组内的各个转换发生相移，从而将纵向位置信息(LPOS)编码到伺服磁轨中。

LPOS信息被用来对写入到磁带或从磁带读取的数据记录的纵向位置保持跟踪，并用来当读取或写入过程临时停止时对这些数据记录进行定位。通过检验经过相位编码的LPOS信息，磁带存储系统能够确定相对于沿磁带纵向下去的位置标记的磁带位置。磁带上数据文件的LPOS位置还被存储在卷标控制数据中，以用来在后续加载磁带盘盒期间对数据文件进行定位，用于读取新文件或者把新文件的写搜索路径设置在写入磁带的最后一个文件的末尾。LPOS数据用作最初位置信息，使磁带存储伺服控制系统能够确定磁带的开始和停止，并能够倒带，从而以所需的速度和允许开始新的数据传递操作的磁轨位置把读写磁头定位在数据记录的起始处。

LPOS数据通常不能容许任何错误。但如果由于其它伺服磁头已经被弄脏或被短路从而使磁带驱动器减到单一信道上，在该信道上的一个比特的错误就可能导致停止写入(Stop Write)的状况。因此，LPOS数据必须能够容许一定水平的错误，使得在发生错误后好的伺服磁头能够继续工作。

对上述问题的一种已知解决方案是把Reed-Solomon奇偶码元添加到LPOS字中，但这会增加LPOS字的长度，并且在与LPOS字进行同步时会出现问题，因为Reed-Solomon字不是像LPOS格式对于允许同步所要求的那样是基于14比特的。另一种解决方案是增加一个基于14比特的校验和，但它也会增加LPOS字的长度，并且它只能提供错误检验而不能进行错误纠正。

因此，希望提供一种改进的方法和装置，用来对LPOS字提供纠错能力。

发明内容

根据本发明的一个优选实施例，首先通过一组偶LPOS字和一组奇LPOS字对数据进行编码。然后编码后的数据通过为每个LPOS字生成一组症状比特(syndrome bits)而被译码。然后基于其相应的症状比特来判断一个LPOS字中是否存在错误。

在下面的详细描述中本发明的所有特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

通过参考下面与附图结合详细描述的示例性实施例，将更好地理解本发明本身以及优选的使用方式、其它目标及其优点，其中：

图1是一个磁带库系统的框图，其中可以结合本发明的一个优选实施例；

图2是一个磁带驱动器的框图，其中可以结合本发明的一个优选实施例；

图3示出了磁带上的一种根据本发明的一个优选实施例的记录格式；以及

图4是根据本发明的一个优选实施例的用于在磁带存储系统内对纵向位置字提供纠错能力的方法的高层次逻辑流程图。

具体实施方式

现在参照附图，尤其是参照图1，其中示出了一个可以结合本发明的一个优选实施例的磁带库系统。如图所示，一个磁带库系统10包括磁带驱动器11-12、加载装置15、以及磁带盒(或盘盒)的库14。加载装置15可以拿取任何一个磁带盒14，并把它装载到磁带驱动器11-12之一中。

现在参考图2，其中示出了一个可以结合本发明的一个优选实施例的磁带驱动器，如图1所示的磁带驱动器11。如图所示，磁带驱动器11包括磁带读/写磁头23、拾取卷轴24-25、以及拾取卷轴电机26-27。磁带22被卷绕在拾取卷轴24-25上，并被输送通过磁带读/写磁头23。磁带读/写磁头23从磁带22读取数据，并把数据写入到磁带22。拾取卷轴电机26-27分别通过拾取卷轴24-25来控制磁带22在磁带读/写磁头23上的定位。

另外，一个控制器30向电机驱动器28-29提供控制信号。电机驱动器28-29又分别向拾取卷轴电机26-27提供驱动信号。位置编码器31-32分别使拾取卷轴电机26-27换向。纵向位置(LPOS)信息被用来使控制器30在磁带22的整个长度上移动磁带22，以便从磁带22的末端重新卷绕到磁带22的起始端，以及打开缠绕、退带等等。

现在参考图3，其中示出了磁带(如图2所示的磁带22)上的一种根据本发明的一个优选实施例的记录格式。如图所示，磁带22包括伺服带0-4，其能够使磁带读/写磁头在一条数据磁轨上精确定位，并保证了磁带读/写磁头不会偏离到邻近的数据磁轨上。伺服带0-4在制造时被写入到磁带22上。每个伺服带0-4与磁带参考边缘33之间都有一段特定的距离。在每个伺服带0-4内是伺服条纹，这些伺服条纹的组构成了伺服二进制位组。四个伺服二进制位组构成一个伺服帧。例如，在伺服带0内，一个伺服帧包括伺服二进制位组34-35。头两个伺服二进制位组34包含五个磁通转换，后两个伺服二进制位组35包含四个磁通转换。

在现有技术中，一个LPOS字包括一个同步标记和七个14元(14-ary)码元(在磁带前向移动方向上被写入)，如下所示：

Sy，L0，L1，L2，L3，L4，L5，Tx

其中Sy是同步标记字，

L0是纵向位置上的最低有效码元，

L1是纵向位置上的高一级有效码元，

L2是纵向位置上的高一级有效码元，

L3是纵向位置上的高一级有效码元，

L4是纵向位置上的高一级有效码元，

L5是纵向位置上的高一级有效码元，

Tx是表示磁带制造商信息的码元。

LPOS字的码元是由表I中列出的一组比特序列构成的。每个LPOS字码元中的最高有效位首先被编码为一个伺服子帧。一个LPOS字包含36位，并具有36个伺服帧的长度。

表I

码元              比特序列

Sy                10000000

D                 0001

C                 0010

B                 0011

A                 0100

9                 0101

8                 0110

7                    0111

6                    1001

5                    1010

4                    1011

3                    1100

2                    1101

1                    1110

0                    1111

根据本发明的一个优选实施例，LPOS信息最初通过一个偶LPOS字和一个奇LPOS字来表示(或者相反)，后面跟着一组由偶或奇LPOS字的组合所构成的LPOS字。每个偶或奇LPOS字均包括一个同步标记和七个14元码元(在磁带前向移动方向上被写入)，如下所示：

偶LPOS字：Sy，L0，L1，L2，L3，X，Y，Tx

奇LPOS字：Sy，L0，L1，L4，L5，X，Y，Tx

其中Sy是同步标记字，

L0是纵向位置上的最低有效码元，

L1是纵向位置上的高一级有效码元，

L2是纵向位置上的高一级有效码元，

L3是纵向位置上的高一级有效码元，

L4是纵向位置上的高一级有效码元，

L5是纵向位置上的高一级有效码元，

Tx是表示磁带制造商信息的码元，

X、Y是8比特的(d＝0，k＝3)游程长度受限(RLL)的约束纠错码，其被编码为下列的8比特：a，b，c，1，d，e，f，1，其中a，b，c，d，e，f是与短扩展汉明码(生成的汉明码距为4，其能够纠正任何1比特错误，并能检验出任何2比特错误)相关的六个奇偶校验位，其是在下述LPOS字上的编码：

-偶LPOS字：L0，L1，L2，L3，Tx，其中L0为0，2，...，12，

-奇LPOS字：L0，L1，L4，L5，Tx，其中L0为1，3，...，13。

这两个1RLL约束了X、Y比特序列，因此看不到错误的Sy。

将14元码元映射成偶LPOS字(即L0，L1，L2，L3，X，Y，Tx)以及将14元码元映射成奇LPOS字(即L0，L1，L4，L5，X，Y，Tx)如下：

L0比特：    u₁  u₂  u₃  u₄

L1比特：    u₅  u₆  u₇  u₈

L2或L4比特：u₉  u₁₀ u₁₁ u₁₂

L3或L5比特：u₁₃ u₁₄ u₁₅ u₁₆

X比特：     a   b   c   1

Y比特：     d   e   f   1

Tx比特：    u₁₇ u₁₈ u₁₉ u₂₀

LPOS字码元由表I所示的比特序列构成，并且对于L0-L5及Tx比特中的每一个，u_i...u_j中的每一个均对应于表I中比特序列中的一个比特。例如，如果L0＝5，则根据表I，对于L0的比特序列应当为1010，其表示u₁＝1，u₂＝0，u₃＝1，u₄＝0。又如，如果L2＝8，则根据表I，对于L1的比特序列应当为0110，其表示u₉＝1，u₁₀＝0，u₁₁＝1，u₁₂＝0。

使用了一个编码器来计算奇偶校验位a，b，c，d，e，f，作为u₁...u₂₀的函数。在编码器内执行下列计算：

a＝u₁

u₅

u₆

u₉

u₁₁

u₁₄

u₁₅

u₁₆

u₁₈

u₂₀

b＝u₁ u₂ u₇

u₁₀ u₁₁

u₁₂

u₁₅

u₁₆

u₁₇

u₁₉

c＝u₂

u₃ u₆ u₈

u₁₁

u₁₂

u₁₃

u₁₇

u₁₈

u₂₀

d＝u₃

u₄

u₇

u₉

u₁₂ u₁₃

u₁₄

u₁₆

u₁₈

u₁₉

e＝u₄

u₅

u₈

u₁₀

u₁₃

u₁₄ u₁₅

u₁₇

u₁₉

u₂₀

f＝u₁

u₂ u₃

u₄

u₅

u₆

u₇ u₈ u₉

u₁₀

其中

表示异或运算(即模2加法)。优选地，总共需要54个异或逻辑门来实现所述编码器，并总共使用九个异或门来计算每个奇偶校验位a-f。

用于形成奇偶校验位a-f的u₁...u₂₀值是基于6×26的奇偶校验矩阵H＝[h₁ h₂ h₃...h₂₀ h₂₁ h₂₂ h₂₃ h₂₄ h₂₅ h₂₆]，其中hi是矩阵H的第i个列向量，矩阵H为

$H=\left[\begin{array}{c}10001100101001110101100000\\ 11000010011100111010010000\\ 01100101001110001101001000\\ 00110010100111010110000100\\ 00011001010011101011000010\\ 11111111110000000000000001\end{array}\right]$

使用一个译码器来计算六个症状比特s₁...s₆。然后该译码器基于所计算出的症状比特的值来判断一个LPOS字中是否存在错误。在所述译码器内执行下列计算：

s₁＝a′

u′₁

u′₅ u′₆

u′₉

u′₁₁

u′₁₄

u′₁₅

u′₁₆

u′₁₈

u′₂₀

s₂＝b′

u′₁

u′₂

u′₇

u′₁₀ u′₁₁

u′₁₂ u′₁₅

u′₁₆

u′₁₇

u′₁₉

s₃＝c′

u′₂

u′₃ u′₆

u′₈ u′₁₁ u′₁₂

u′₁₃

u′₁₇

u′₁₈

u′₂₀

s₄＝d′

u′₃

u′₄

u′₇

u′₉ u′₁₂

u′₁₃

u′₁₄

u′₁₆ u′₁₈

u′₁₉

s₅＝e′

u′₄

u′₅

u′₈

u′₁₀ u′₁₃

u′₁₄

u′₁₅

u′₁₇

u′₁₉

u′₂₀

s₆＝f′

u′₁ u′₂ u′₃

u′₄

u′₅

u′₆

u′₇

u′₈ u′₉

u′₁₀

其中

表示异或运算。优选地，总共需要60个异或逻辑门来计算症状比特，并总共使用10个异或逻辑门来计算每个症状比特。开头的符号表示一个接收到的比特(例如，a’表示接收到的比特a，b’表示接收到的比特b，u’₁表示接收到的比特u₁，u’₂表示接收到的比特u₂，等等)，其可能潜在地出错。所述译码器考虑到三种不同的情况，并如下所述对三种情况中每种情况进行判别。

情况1：s₁+s₂+s₃+s₄+s₅+s₆＝0或1

在第一种情况下，如果所有接收到的4比特数据元组都是有效的14元元组，则不采取任何动作(即在比特u’₁...u’₂₀中不进行纠错)。在本例中，由译码器声明u₁＝u’₁，...，u₂₀＝u’₂₀，其中u’₁...u’₂₀是译码器的数据估计。然而，如果接收到的4比特数据元组中至少有一个并非有效，则设置一个错误检验标志。

情况2：s₁+s₂+s₃+s₄+s₅+s₆＝2或4或5或6

在第二种情况下，设置一个错误检验标志。

情况3：s₁+s₂+s₃+s₄+s₅+s₆＝3

在第三种情况下，根据症状比特的值，使比特u’₁...u’₂₀中的一个特定比特发生“翻转”。具体来说，如果列形式的症状向量等于奇偶校验矩阵H的第i个列向量，其中i＝1，2，...，20，则第i个比特u’_i“翻转”。换句话说，如果[s₁ s₂ s₃ s₄ s₅ s₆]^t＝h_i，其中i＝1，2，...，20，则第i个比特u’_i“翻转”，其中t表示转置运算。然后译码器断定当j不等于i时u_i＝u’_i~1且u_j＝u’_j。

如果在纠错u_i(其中i＝1，2，...，20)之后所有具有数据估计值的数据元组都是有效的14元元组，则译码过程结束。然而，如果纠错后数据元组之一仍不是有效14元元组，则设置一个错误检验标志。

对于每个新的LPOS字序列，磁带驱动器首先需要连续读取两个LPOS字，以便完全定位搜索位置，因为L0，L1，L2，L3，L4和L5都是需要的。但在已经知道了头两个LPOS字(即L2至L5)并可对其进行更新之后，则对于后续的更新只需要一个LPOS字。

现在参考图4，其中示出了根据本发明的一个优选实施例，用于在磁带存储系统中对纵向位置字提供纠错能力的方法的高层次逻辑流程图。从方框40开始，数据最初通过一组偶LPOS字和一组奇LPOS字被编码，如方框41中所示。可通过为每个LPOS字生成一组症状比特来对编码后的数据进行译码，如方框42中所示。然后，根据其相应症状比特来判断在一个LPOS字中是否存在错误。如果症状比特之和等于0或1，则表明在该LPOS字中没有错误，如方框43中所示。如果症状比特之和等于3，则说明在该LPOS字中有一个比特发生错误，如方框44中所示。如果症状比特之和等于2、4、5或6，则说明在该LPOS字的比特中有不止一个的错误，如方框45中所示。

正如已经描述的，本发明提供了一种用于为LPOS字提供纠错能力的改进的方法和装置。本发明所述方法能够对单个比特的错误进行纠正，并能检验出双比特的错误，而不会增加LPOS字的长度。所设计的特定的(n，k)＝(26，20)扩展短汉明码可以纠正所有单个错误，并能检验出所有双倍错误。另外，本发明所述方法能够检验出所有可能的三倍错误(在任意位置出现三个错误)中20.77％的错误，并能检验出所有四倍错误(在任意位置出现四个错误)中96.55％的错误。

重要的是还应该注意到，尽管已经针对硬件描述了本发明，本领域技术人员将认识到，本发明的机制能够作为多种形式的软件产品来发布，并且本发明可以等效地应用，而不必考虑用于实际执行发布的信号承载介质的特定类型。信号承载介质的例子包括但不限于可记录类型的介质，如软盘或压缩盘，以及传输类型的介质，如模拟或数字通信链接。

尽管参照优选的实施例具体示出和描述了本发明，但本领域技术人员能够理解，可以在形式和细节方面做出多种改变，而不会背离本发明的主旨和保护范围。

Claims (10)

1.一种用于在磁带存储系统中对纵向位置LPOS字提供纠错能力的方法，所述方法包括：

通过多个偶LPOS字和多个奇LPOS字对数据进行编码；

通过以下方式对所述编码后的数据进行译码：

为每个所述LPOS字生成多个症状比特；并且

基于其相应的症状比特来判断在所述LPOS字中的一个LPOS字内是否存在错误。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述偶LPOS字中的一个包括Sy，L0，L1，L2，L3，X，Y，Tx，而所述奇LPOS字中的一个包括Sy，L0，L1，L4，L5，X，Y，Tx，

其中Sy是同步标记字，

L0是纵向位置上的最低有效码元，

L1是纵向位置上的高一级有效码元，

L2是纵向位置上的高一级有效码元，

L3是纵向位置上的高一级有效码元，

L4是纵向位置上的高一级有效码元，

L5是纵向位置上的高一级有效码元，

Tx是表示磁带制造商信息的码元，

X、Y是游程长度受限的约束纠错码，其被编码为下列的8比特：a，b，c，1，d，e，f，1，其中a，b，c，d，e，f是与一个短扩展汉明码相关的六个奇偶校验位。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于0或1，则判定在该LPOS字中没有错误。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于3，则判定在该LPOS字中有1比特的错误。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于2、4、5或6，则判定在该LPOS字中有不止1比特的错误。

6.一种对于纵向位置LPOS字具有纠错能力的磁带存储系统，所述磁带存储系统包括：

用于通过多个偶LPOS字和多个奇LPOS字对数据进行编码的装置；

用于对所述编码后的数据进行译码的装置，其中所述译码装置包括：

用于为每个所述LPOS字生成多个症状比特的装置；以及

用于基于其相应的症状比特来判断在所述LPOS字中的一个LPOS字内是否存在错误的装置。

7.根据权利要求6所述的磁带存储系统，其中所述偶LPOS字中的一个包括Sy，L0，L1，L2，L3，X，Y，Tx，而所述奇LPOS字中的一个包括Sy，L0，L1，L4，L5，X，Y，Tx，

其中Sy是同步标记字，

L0是纵向位置上的最低有效码元，

L1是纵向位置上的高一级有效码元，

L2是纵向位置上的高一级有效码元，

L3是纵向位置上的高一级有效码元，

L4是纵向位置上的高一级有效码元，

L5是纵向位置上的高一级有效码元，

Tx是表示磁带制造商信息的码元，

X、Y是游程长度受限的约束纠错码，其被编码为下列的8比特：a，b，c，1，d，e，f，1，其中a，b，c，d，e，f是与一个短扩展汉明码相关的六个奇偶校验位。

8.根据权利要求6所述的磁带存储系统，所述磁带存储系统还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于0或1，则判定在该LPOS字中没有错误的装置。

9.根据权利要求6所述的磁带存储系统，所述磁带存储系统还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于3，则判定在该LPOS字中有1比特的错误的装置。

10.根据权利要求6所述的磁带存储系统，所述磁带存储系统还包括：如果所述一个LPOS字的症状比特之和等于2、4、5或6，则判定在该LPOS字中有不止1比特的错误的装置。

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