具有加密加扰图案的图案化介质磁记录盘和盘驱动器

摘要

从母版模板制造图案化介质磁记录盘，所述母版模板具有包含一个或多个离散非数据岛和离散空隙的图案的非数据区，其中该图案表示已加扰的编号。从母版模板、或从按照该母版制造的复制模型制造的所有盘将具有相同的图案。当所述盘被直流磁化、使得以相同方向来磁化所有非数据岛时，这些图案将包括以伪随机方式加扰的离散磁化非数据岛和离散无磁空隙中的一个或多个。在盘驱动器操作期间，由读磁头检测所述图案，并使用伪随机加扰函数的知识来在盘驱动器内进行解译，使得数据的读和写可以以传统方式发生。如果拷贝盘以试图复制母版模板，则由于加扰而导致了所得到的盘将不能在盘驱动器中操作。

权利要求

1.一种图案化介质垂直磁记录盘，具有：

多个大体同心的圆形数据磁道，每个数据磁道具有多个数据扇区和多个非数据区域，所述多个数据扇区包含离散的能够磁化的多个数据岛，并且至少一个非数据区域包含一个或多个离散磁化非数据岛和/或一个或多个离散无磁空隙的图案，所述图案表示已加扰的编号；以及多个角度上间隔的同步标记，所述同步标记大体径向地延伸穿过所述磁道，每个同步标记与一数据扇区相关联，所述同步标记与所述数据磁道中相关联的数据扇区之间的间隔是无磁区域，而所述同步标记与所述数据磁道中的相关联数据扇区之间的每个间隔包含表示其磁道中相关联数据扇区的已加扰的相移的无磁空隙的图案。

2.根据权利要求1的盘，其中多个非数据区域是角度上间隔的伺服扇区，所述伺服扇区大体径向地延伸穿过所述磁道，其中每个伺服扇区包含离散磁化非数据岛和离散无磁空隙两者的图案，所述图案表示已加扰的磁道标识编号，并且其中以相同的方向来磁化所述图案中的所有非数据岛。

3.根据权利要求2的盘，其中每个已加扰的磁道标识编号是从具有秘密密钥的块密码中生成的伪随机数。

4.根据权利要求2的盘，其中每个磁道包括多个物理扇区编号，并且其中所述图案表示已加扰的磁道标识编号和已加扰的物理扇区编号两者。

5.根据权利要求1的盘，其中每个已加扰的相移表示从具有秘密密钥的散列函数中生成的伪随机数。

6.根据权利要求1的盘，其中所述多个磁道中的每一个包含多比特标识编号，并且其中用于磁道中的数据扇区的已加扰的相移表示从一组比特中生成的伪随机数，所述一组比特从所述磁道的磁道标识编号中取得。

7.一种图案化介质磁记录盘驱动器，具有磁记录盘、读磁头、写磁头、和连接到所述读磁头和写磁头的致动器，所述致动器用于移动所述读磁头和写磁头穿过该盘，该盘驱动器包括：图案化介质垂直磁记录盘，具有多个大体同心的圆形数据磁道，每个数据磁道包含：离散的能够磁化的多个数据岛，所述多个数据岛被分组为多个数据扇区；各数据扇区之间的多个磁化非数据同步标记，其在多个角度上间隔并且大体径向地延伸穿过所述数据磁道，用于同步数据扇区的数据岛中的数据的读和写，其中每个同步标记与一数据扇区相关联，所述同步标记与所述数据磁道中相关联的数据扇区之间的间隔是无磁区域，而所述同步标记与所述数据磁道中的相关联数据扇区之间的每个间隔包含表示其磁道中相关联数据扇区的已加扰的相移的无磁空隙的图案；和多个非数据区域，包含无磁空隙和磁化非数据岛的图案，所述图案表示已加扰的磁道标识编号，以相同的方向来磁化所述图案中的非数据岛；

数据控制器，用于选择其中将要读或写数据的数据磁道和数据扇区；

读磁头，用于检测同步标记，并且读取已加扰的磁道标识编号；以及

伺服电子装置，用于解扰由读磁头读取的已加扰的磁道标识编号，并且用于控制致动器将读磁头移动到所选择的数据磁道。

8.根据权利要求7的盘驱动器，还包括：

写磁头，用于当所述致动器已经将写磁头移动到由解扰的磁道标识编号所标识的所选择数据磁道时，通过生成写脉冲而磁化所选择数据扇区中的数据岛，来将数据写到所选择的数据扇区；以及写时钟，耦接到所述写磁头，并且响应于由读磁头检测到的同步标记，以用于控制到所选择数据扇区中的数据岛的写脉冲。

9.根据权利要求8的盘驱动器，其中每个数据磁道包括多个物理扇区编号，其中无磁空隙和磁化非数据岛的所述图案还表示已加扰的物理扇区编号，并且其中用于解扰已加扰的磁道标识编号的所述伺服电子装置包括用于解扰物理扇区编号的电子装置，由此写磁头写到由解扰的物理扇区编号所标识的所选择数据扇区。

10.根据权利要求7的盘驱动器，其中该伺服电子装置包括块密码和秘密密钥，并且其中解扰的磁道标识编号是响应于已加扰的磁道标识编号和秘密密钥的输入的块密码的输出。

11.一种图案化介质磁记录盘驱动器，具有磁记录盘、读磁头、写磁头、和连接到所述读磁头和写磁头的致动器，所述致动器用于移动所述读磁头和写磁头穿过该盘，该盘驱动器包括：图案化介质磁记录盘，具有多个大体同心的圆形数据磁道，每个数据磁道包含：磁道标识编号；多个离散的能够磁化的数据岛，所述多个数据岛被分组为多个数据扇区；和各数据扇区之间的多个磁化非数据同步标记，用于同步所述数据扇区中数据的写，每个同步标记与一数据扇区相关联，并且其中同步标记和磁道中其相关联数据扇区之间的间隔表示用于数据扇区的已加扰的相移数；

数据控制器，用于选择其中将要写数据的数据磁道和数据扇区；

读磁头，用于检测所述同步标记；

散列函数模块，具有秘密密钥，该散列函数模块响应于该秘密密钥和所选择数据磁道的磁道标识编号，而提供用于所选择数据磁道的数据扇区的伪随机相移数；

写磁头，用于生成写脉冲，以磁化数据扇区中的数据岛；

写时钟，耦接到写磁头，以用于控制到所述数据岛的写脉冲；以及

补偿器，用于响应于来自散列函数的伪随机相移数来生成到写时钟的相位调整信号。

12.根据权利要求11的盘驱动器，其中每个磁道标识编号是多比特编号，并且其中该散列函数模块响应于所选择数据磁道的磁道标识编号的比特的所选择的组。

13.根据权利要求11的盘驱动器，其中数据扇区中的数据岛具有周期T，并且其中该伪随机相移数是T的整数分解。

说明书

具有加密加扰图案的图案化介质磁记录盘和盘驱动器

技术领域

[0001] 本发明一般涉及图案化介质(patterned-media)磁记录盘，其中每个数据比特存储在该盘上的磁隔离的数据岛中，且更具体地，涉及具有加扰图案的图案化介质盘，所述加扰图案用于防止用来制造所述盘的盘母版(disk master)的复制。

背景技术

[0002] 已经提出了具有图案化磁记录介质的磁记录硬盘驱动器，以增加数据密度。在图案化介质中，将盘上的磁记录层图案化为以同心数据磁道(track)安排的小型隔离的数据岛。为了产生图案化数据岛所需要的磁隔离，必须破坏或充分地缩小各岛之间的空间磁矩(magnetic moment)，以使得这些空间本质上无磁。在一种类型的图案化介质中，数据岛是在“沟槽(trench)”上方延伸的抬高区域(elevated region)或柱(pillar)，并且磁性材料覆盖了柱和沟槽两者，其中典型地通过利用像硅(Si)一样的材料来“抑制(poisoning)”，而使得沟槽中的磁性材料无磁。图案化介质盘可以是纵向磁记录盘或垂直磁记录盘，在所述纵向磁记录盘中，磁化方向平行于记录层的平面或在记录层的平面中，在所述垂直磁记录盘中，磁化方向垂直于记录层的平面或者在记录层的平面外。

[0003] 一种已提出的用于构造图案化介质盘的方法是通过利用具有拓扑(topographic)表面图案的、有时也称作“压模(stamper)”的模板或模型来进行纳米压印(nanoimprint)。在该方法中，向着模型来挤压在磁记录盘衬底(substrate)表面上具有聚合物膜的磁记录盘衬底(substrate)。聚合物膜接纳模型图案的反模(reverse)图像，然后成为用于随后蚀刻盘衬底、以生成该盘上的柱的掩模(mask)。然后，将磁记录盘所需的磁性层和其他层沉积到所蚀刻的盘衬底和柱的顶端上，以形成图案化介质盘。模型可以是用于直接压印所述盘的母版模型。然而，更可能的方式在于，构造具有与所述盘期望的柱的图案对应的柱的图案的母版模型，并且使用该母版模型来构造复制模型。因而，复制模型将具有与母版模型上的柱的图案对应的孔(hole)的图案。然后复制模型用于直接压印盘。通过Bandic等人“Patterned magnetic media：impact of nanoscale patterning on hard disk drives(图案化磁性介质：纳米等级图案化对硬盘驱动器的影响)”，Solid State Technology S7+Suppl.S，SEP 2006、并通过Terris等人“TOPICAL REVIEW：Nanofabricated and self-assembledmagnetic structures as data storage media(主题评论：作为数据存储介质的纳米构造且自装配的磁性结构)”，J.Phys.D：Appl Phys.38(2005)R199-R222”描述了图案化介质的纳米压印。

[0004] 母版模板或模型需要大量的时间和努力来设计。另外，通过使用昂贵设备的昂贵且耗时的处理(例如，通过电子束(e束(e-beam))平版印刷术)，来构造母版模板或模型。母版模板(或从该母版模板制造的复制模型)用于制造无数的盘，其每一个是昂贵母版的精确复制。可能的是，母版模板或复制模型可能被盗，这将使得潜在的竞争者或介质制造者能够在很少时间或成本投资的情况下创造出新的母版。同样，可以从一个盘拷贝母版模板或复制模型。

[0005] 所需要的是，如果被拷贝则将不能在盘驱动器中操作的图案化介质盘。

发明内容

[0006] 本发明涉及从母版模板制造的图案化介质盘。母版模板包含按照伪随机方式加扰、使得其在没有加扰的精确知识的情况下不能使用的图案。从秘密密钥推导加扰函数，并且使用标准加密技术来生成加扰函数。从母版模板、或从按照该母版制造的复制模型制造的所有盘将具有相同的加扰图案。授权用户将能够使用秘密密钥来计算加扰图案中的微扰(perturbation)，纠正它们，然后按照传统方式来使用盘。在不知道秘密密钥情况下，未授权用户将不能使用盘，或将只能按照降级或受限方式来使用盘。

[0007] 在一个实施例中，例如通过使用块密码和秘密密钥，来将磁道标识(TID)编号加扰为伪随机数，并且将已加扰的TID图案化在母版模板上。由块密码来置换TID。当在盘驱动器中使用从母版模板制造的盘时，磁头读取置换后的TID，并且盘驱动器例如通过应用逆块密码、产生实际的TID来执行逆置换。然后可以按照传统方式而发生读和写。在另一实施例中，图案化母版模板，以便加扰来自其数据同步标记的数据扇区的物理间隔，导致了伪随机相移，其中不同磁道中的数据扇区具有不同相移。可以使用加扰函数(诸如，使用秘密密钥来生成伪随机数的键控散列函数)而从TID中计算伪随机相移。在制造期间，加扰函数输出代表用于磁道中数据扇区的相移的伪随机数，然后将其用于构造母版模板。当将从母版模板制造的盘用在盘驱动器中时，相同的加扰函数将TID取为输入，以确定用于其中要读或写数据的所选择磁道中的数据扇区的相移。

附图说明

[0008] 图1是像本发明涉及的图案化介质盘驱动器一样的图案化介质盘驱动器的俯视图。

[0009] 图2是示出了现有技术所提出的图案化介质磁记录盘的一部分的示意图。

[0010] 图3是与像本发明涉及的图案化介质盘驱动器一样的图案化介质盘驱动器相关联的电子装置的框图，并且还示出了图案化介质磁记录盘的剖视图。

[0011] 图4是具有加扰磁道标识(TID)编号的、根据本发明第一实施例的图案化介质盘的一部分。

[0012] 图5是使用根据本发明的具有加扰TID的图案化介质盘的、根据本发明的盘驱动器中的伺服电子装置的框图。

[0013] 图6是示出了具有加扰编号的根据本发明另一实施例的图案化介质盘的一部分的示意图，所述加扰编号代表了不同磁道中各数据扇区之间的相移。

[0014] 图7是用于根据本发明第二实施例的具有加扰相移数(phase shiftnumber)的图案化介质盘的、与根据本发明的图案化介质盘驱动器相关联的电子装置的框图。

具体实施方式

[0015] 图1是像本发明涉及的图案化介质盘驱动器一样的图案化介质盘驱动器100的俯视图。驱动器100具有支撑致动器130和主轴电机(未示出)的外壳或基座101，所述主轴电机用于关于图案化磁记录盘10的中心来旋转它。致动器130可以是音圈电机(VCM)旋转致动器，其具有刚性臂134，并且如箭头124所示关于枢轴132旋转。磁头悬挂组件包括：一端附着到致动器臂134末端的悬架121、和附着到悬架121的另一端的磁头托架(head carrier)(诸如空气轴承滑动器122)。悬架121容许将磁头托架122保持得非常接近于盘
10的表面。滑动器122支撑读/写或记录磁头109。记录磁头109(也称作读/写磁头)典型地是电感式写磁头109b(图3所示)与磁阻式读磁头109a(图3所示)的组合，并且位于滑动器122的后端或端面上。虽然在图1中仅示出了具有相关联的滑动器和记录磁头的一个盘表面，但是典型地存在在由主轴电机旋转的轮毂(hub)上堆叠的多个盘，其中单独的滑动器和记录磁头与每个盘的每个表面相关联。

[0016] 图案化磁记录盘10包括：盘衬底11和该衬底11上的可磁化材料的离散数据块或岛30。数据岛30用作存储数据的离散磁比特。每个离散数据岛30是与其他岛分隔了无磁空间的磁化岛。术语“无磁”意味着，各数据岛之间的空间由非铁磁性材料(诸如，电介质)、或在不存在施加的磁场的情况下没有实质的剩余矩(remanent moment)的材料、或者凹进所述岛下足够深以免不利地影响读或写的凹槽(groove)或沟槽中的磁性材料形成。各数据岛之间的无磁空间还可以是不存在磁性材料，诸如磁记录层或盘衬底中的凹槽或槽。

[0017] 按照径向间隔的圆形磁道来安排数据岛30，其中将所述磁道分组为环形带(band)或区(zone)151、152、153。在每个磁道内，典型地按照固定字节长度数据扇区(例如，512字节或4096字节加上用于纠错编码(ECC)的附加字节和数据扇区首标)来安排数据岛30。每个区中的数据扇区的编号不同。将数据磁道分组为环形区容许了带状记录(banded recording)，其中每个区中的数据岛的角间距不同，并因而数据速率不同。在图1中，示出了三个区151、152、153，其中对于每个相应区仅示出了代表性同心数据磁道的部分161、162、163。尽管在图1中仅描绘了三个区，但是新式的盘驱动器典型地具有大约20个区。在每个区中，还存在大体径向定向的同步(sync)标记，像区153中的典型标记173那样。每个sync标记173可以是多个圆周间隔的标记，其中每个区中间隔不同，其由读磁头来检测以使得写磁头能够与那个区中的数据岛的特定间隔同步。sync标记可以位于数据扇区的扇区首标中。通过磁道编号(当存在多个盘时，也称作“磁柱(cylinder)”编号)、头编号(当在盘驱动器中存在多个盘时，其标识盘表面)、和数据扇区编号，来标识其中将要写或读数据的物理位置(有时称作物理块地址或PBA)。该地址有时被称为磁柱头扇区(cylinder-head-sector)或CHS地址。

[0018] 由于盘10按照箭头20的方向关于其中心13旋转，所以致动器130的移动允许磁头托架122的后端上的读/写磁头109存取盘10上的不同数据磁道和区。因为致动器130是关于枢轴132转动的旋转致动器，所以穿过盘10的读/写磁头109的路径不是完美的径向射线，而是弓形线135。

[0019] 每个数据磁道还包括多个圆周或角度间隔的伺服扇区120，所述伺服扇区120包含由读磁头可检测到的定位(positioning)信息，用于将磁头109移动到期望的数据磁道并将磁头109保持在所述数据磁道上。将每个磁道中的伺服扇区与其他磁道中的伺服扇区圆周地对准，使得它们按照大体径向方向而延伸穿过磁道，如径向定向的伺服扇区120所表示的那样。伺服扇区120具有大体复制磁头109的弓形路径135的弓形形状。伺服扇区120是典型地在制造或格式化盘期间磁化一次、并且在盘驱动器的正常操作期间不意欲被擦除的该盘上的非数据区域。尽管sync标记(像sync标记173)可以位于数据扇区的扇区首标中，但是作为替换方案，它们也可以位于伺服扇区120中。

[0020] 图2是示出了现有技术所提出的、具有图案化sync标记173和跨越几个数据磁道的图案化伺服扇区120的图案化介质盘10的一部分的示意图。描绘了四个数据磁道：308、309、310和半磁道311，其每一个具有相应的磁道中心线328、329、330和331。将读磁头109a示出为位于数据磁道308中，并且将检测sync标记173，并且当盘按照箭头20的方向旋转时，读取在sync标记173之后的数据扇区185中的数据岛。利用四个sync标记来将sync标记173描绘为通过无磁空间200分离的磁化非数据岛173a-173d。将sync标记
173a-173d表示为按照径向方向而延伸穿过数据磁道的条纹(stripe)，导致了适合于在读或写数据扇区中的数据比特之前锁定锁相环数据时钟的单频图案。sync标记173在数据扇区185之前，所述数据扇区185示出了表示为实线的几个数据岛。

[0021] 伺服扇区120是通常用在扇区伺服系统中的类型的传统伺服图案，并且为了清楚而示出了非常简化的图案。伺服图案包括：包含非数据岛的几个字段，其中三个字段被示出为伺服定时标记(STM)字段302、磁道标识(TID)字段304和位置误差信号(PES)字段305，将所述位置误差信号(PES)字段305描绘为PES岛A-D的公知正交图案。PES岛A-D用于确定磁头的径向位置的小数部分。当磁头处于磁道中心处时，来自A岛和B岛的回读(read-back)信号幅度相等。当磁头处于半磁道位置处时，来自C岛和D岛的幅度相等。当磁头移动离开磁道时，来自所有岛的幅度将增大或减少。通过读磁头109a来检测PES岛的幅度，并且所述幅度用于对磁头进行重新定位。

[0022] 在图2中，sync标记173和伺服扇区120中的所有岛是磁性材料的离散岛，并且按照相同方向被磁化，对于垂直记录介质，所述方向垂直于记录层(进入或离开图2中的纸张)，或者对于水平记录介质，在记录层的平面中(朝向沿着图2中的磁道方向中的右边或左边)。在制造期间，典型地通过大磁铁来DC磁化所述岛。每个离散岛是通过无磁空间(表示为200)与其他岛分离的磁化岛。术语“无磁”意味着，所述各岛之间的空间200由非铁磁性材料(诸如，电介质)、或在不存在施加的磁场的情况下没有实质的剩余矩的材料、或者凹进所述岛下足够深以免不利地影响读或写的凹槽或沟槽中的磁性材料形成。无磁空间200还可以是没有磁性材料，诸如磁记录层或盘衬底中的凹槽或槽。

[0023] 如图2所示意性示出的，非数据岛(sync标记173和伺服扇区120)具有比数据岛(数据扇区185)充分低的频率，典型地，低3到5倍。这是因为对于读磁头109a的给定分辨率，盘驱动器中的新式部分响应(PR)读信道可以利用比读磁头的分辨率大几倍的周期(period)来处理线性比特密度。然而，为了清楚地分辨来自非数据岛图案的各个脉冲(这非常有益于数据同步和PES解码)，sync标记173和伺服扇区120中的非数据岛的周期应该接近于读磁头的分辨率。

[0024] 没有按比例绘制的图3是与盘驱动器相关联的电子装置的框图，并且还示出了磁记录盘10的剖视图，所述磁记录盘10具有采用离散可磁化数据岛1-9形式的图案化介质的磁记录层。图2还示出了具有读/写磁头109的滑动器122的一部分，所述读/写磁头109包括：读元件或磁头109a和写元件或磁头109b。在滑动器122的后端上形成读磁头
109a和写磁头109b。在岛1-9中描绘的箭头表示岛中的磁矩或磁化方向，并且对于垂直或离开平面的磁记录而描绘了所述箭头。通过电感线圈写磁头109b而发生数据的记录或写，所述电感线圈写磁头109b具有写磁极，其根据通过写磁头的线圈的电流方向来生成磁场从而以两个磁化方向之一来磁化岛。因为在岛1-9之间在空隙1a-9a中不存在磁性材料，所以必须对写脉冲进行准确地定时，以磁化合适的岛。尽管图3图示了垂直图案化介质(其中利用朝向离开记录层平面的它们的矩来描绘岛1-9)，但是本发明完全可应用于水平或纵向图案化介质(其中岛1-9将使得其矩朝向磁记录层的平面中)。

[0025] 盘驱动器电子装置包括：读/写(R/W)电子装置113、伺服电子装置112、数据控制器电子装置115和接口电子装置114。伺服扇区120中的伺服定位信息由读磁头109a来检测，将所述信息发送到读/写电子装置113，并输入到伺服电子装置112。通过读时钟来控制读磁头109a。伺服电子装置112包括数字伺服控制处理器117。伺服控制处理器117向用于控制到VCM致动器130的电流的VCM驱动器198提供控制信号196，以定位磁头109。

[0026] 在伺服电子装置112内，STM解码器160从时控数据流中检测STM 302(图2)。一旦已经检测到STM，就生成STM发现信号。STM发现信号用于调整定时电路170，所述定时电路170控制伺服扇区120的剩余者的操作次序。在检测到STM之后，磁道标识(TID)解码器180从定时电路170接收定时信息，读取典型地被格雷码编码的TID，然后向伺服控制处理器117传递解码后的TID信息。随后，通过伺服电子装置112中的数字转换器184将读磁头检测伺服决的PES图案时来自读磁头109a的模拟伺服信号183转换为数字伺服信号，并且作为数字伺服信号187传递到伺服控制处理器117。

[0027] 伺服控制处理器117典型地是具有相关联的存储器190的可编程控制器或微处理器。处理器117包括：存储的解调器程序192，用于根据数字化的伺服信号187来计算PES；和存储的控制器程序194，用于使用PES来计算发送到VCM驱动器198的致动器控制信号
196。控制器程序194基于正被控制的“设备(plant)”(即，VCM致动器130)的静态和动态特性，从存储器中检索(recall)参数集合。控制器程序194是公知的，并且本质上是矩阵乘法算法，并且控制器参数是用在乘法中并存储在处理器117的存储器190中的系数。

[0028] 重新参考图3，接口电子装置114经由用于传递数据和命令信息的接口116来与主机系统通信。接口电子装置114还经由接口118与数据控制器电子装置115通信。接口电子装置114从主机系统(诸如，个人计算机(PC))接收请求，用于经由接口116而从数据扇区读取或写入数据扇区。控制器电子装置115包括微处理器和相关联的存储器115a。控制器电子装置115从接口电子装置114接收所请求的数据扇区的列表，并将每个数据扇区请求转换为其中要读取或写入数据的CHS编号。经由线路188来将CHS编号传递到伺服电子装置112，以使得致动器130能够将读/写磁头109定位到合适的数据扇区。

[0029] 图3还示意性地示出了主机系统与盘驱动器之间的数据传输。由读磁头109a检测要从盘10读取的数据，作为来自数据扇区中的已记录数据岛的回读信号，由读/写电子装置113进行放大并解码，然后经由线路189发送到控制器电子装置115。数据控制器电子装置115然后经由接口116将经过接口电子装置114的数据发送到主机。将待写入盘10的数据从主机发送到接口电子装置114和控制器电子装置115、然后作为数据队列发送到图案发生器144、然后发送到写驱动器145。写驱动器145向写磁头109b的线圈生成高频电流脉冲，这导致用于磁化数据岛1-9的磁写场。能够以与不同数据区对应的不同频率操作的写时钟140在线路146上输出时钟信号，以控制图案发生器144和写驱动器145的定时。当读磁头109a检测到sync标记173时，经过读/写电子装置113来向sync标记检测器141发送信号。sync标记检测器141然后在线路143上输出信号，以控制写时钟140的定时。sync标记检测器141从R/W电子装置113检测sync标记(像图1和图2中的sync标记)。由于每个区中各sync标记之间的间隔不同，所以sync标记检测器141使得写时钟140能够与每个不同的区中的数据岛的间隔同步。图3还示出了读磁头109a与写磁头109b之间的圆周方向或沿着磁道方向中的物理间隔D。

[0030] 如前所述，从母版模板或模型构造图案化介质盘，像具有预先图案化(pre-patterned)的非数据区域的盘10，其包括sync标记173和伺服扇区120(图2)。sync标记173和伺服扇区120中的非数据岛典型地是升高到盘表面上的无磁空间200之上的柱。可以直接从母版模型压印盘。然而，更可能的方式在于，构造具有与盘所期望的岛的图案对应的柱的图案的母版模型，并且使用该母版模型以构造复制模型。因而，复制模型将具有与母版模型上的柱的图案对应的孔的图案。复制模型然后用于直接压印盘。

[0031] 母版模板或模型需要大量的时间和努力来设计。另外，通过使用昂贵设备的昂贵且耗时的处理(例如，通过电子束(e束(e-beam))平版印刷术)，来构造该母版模板或模型。母版模板(或从该母版模板制造的复制模型)用于制造无数的盘，其每一个是昂贵母版的精确复制。可能的是，母版模板或复制模型可能被盗，这将使得潜在的竞争者或介质制造者能够在很少时间或成本投资的情况下、创造出新的母版。同样，可以从盘(例如，通过从盘驱动器中移除盘、从该盘中剥除(strip)它的磁性和平面化材料、然后将图案化衬底用作替代母版模板)来拷贝母版模板或复制模型。

[0032] 在本发明中，母版模板具有包含一个或多个离散非数据岛和离散空隙的图案的非数据区域，其中该图案表示已加扰的编号。使用加密算法来加扰图案，这意味着，已经使用秘密代码或密钥更改或修改了该图案，从而对于没有秘密代码或密钥的未授权用户来说它是无法理解的。加密算法可以是具有秘密密钥的块密码(block cipher)或具有秘密密钥的加密散列(hash)函数，所述两者都生成伪随机数。从母版模板、或从按照该母版制造的复制模型制造的所有盘将具有这些相同的加扰图案。当盘被DC磁化、使得以相同方向来磁化所有非数据岛时，这些图案将包括表示加扰编号的离散磁化非数据岛和离散无磁空隙中一个或多个。在盘驱动器操作期间，由读磁头检测图案，并在盘驱动器内进行解扰，使得数据的读和写可以按照传统方式而发生。

[0033] 图4是根据本发明第一实施例的图案化介质盘的一部分。将盘示出有典型的伺服扇区520的一部分，所述伺服扇区520跨越了具有磁道中心线528-531的四个数据磁道。伺服扇区包括：STM字段502，具有延伸穿过磁道的两个条纹502a、502b；TID字段502，仅描绘了其一部分；和PES字段506，仅描绘了其一部分。每个TID字段典型地包括18比特数字，但是仅示出了四个比特，例如，四个最低有效位(LSB)。在传统的图案化介质盘中，将按照径向方向来顺序地编号TID。因而，例如，如果在图4中编号是从顶部到底部的、并且TID的最后的数字为0到4，则磁道528-531中的四个LSB将为0000、0001、0011和0100。然而，在本发明中，因为对TID进行加扰，所以图4中的LSB呈现为“随机”值。图4中的TID的LSB中的每个比特是非数据岛504a或无磁空隙504b。以相同的方向来磁化所有非数据岛504a，使得将LSB中的“比特”表示为磁化非数据岛504a(例如，“一(ones)”)或不存在磁化岛(无磁空隙504b或“零(zeros)”)。将无磁空隙504b表示为虚线圆圈，以指明它们仅仅是不存在非数据岛。非数据岛504a与无磁空隙504b之间、以及STM标记502a、502b之间的盘的部分是盘上的无磁空间200。

[0034] 通过将具有秘密密钥的块密码应用到实际的TID来生成已加扰的TID。块密码是通过不变的变换对固定长度的比特组(术语上称为块)进行操作的对称密钥密码。当进行加密时，块密钥将明文块取作输入，并且输出对应的密文块。由于映射应该看起来随机，所以这是优选的加扰方法，但是如果已知相对短的加密密钥，则应易于执行映射及其逆映射。例如，定义关于18比特TID的任意置换将占用多于4M比特，但是可以使用块密码、利用128比特密钥来执行伪随机映射。将秘密密钥用作输入，来将实际的TID输入到块密码，并且块密码输出已加扰的TID。例如，典型的图案化介质盘可以包括500K个磁道，并因而包括500K个唯一的TID。块密码将这些TID转换为500K个已加扰的TID。然后，将已加扰的TID用于创建母版模板上的图案，其中每个磁道具有非数据岛和已加扰的TID所对应的空隙的图案。在图4中，仅描绘了已加扰的TID的四个LSB。然而，优选地，由于使用TID的所有比特，所以对整个TID进行加扰。同样，尽管图4描绘了具有加扰TID的每个磁道，但是本发明还可应用于其中少于所有磁道(例如，每个第10磁道)使得其TID被加扰的情况。

[0035] 返回参考图2，图案化介质盘可以可选地包括定位为sync字段173部分的、或紧接在sync字段173之前或紧接在sync字段173之后的物理扇区编号(PSN)。例如，如果在所述数据区之一中存在N个伺服扇区，则在该特定区中将存在0与N-1之间的PSN。因而，在本发明的修改中，将PSN和TID进行组合并一起加扰。例如，可以将18比特TID和7比特PSN组合为统一的25比特数字，并且使用适合的块密码来联合地进行加扰。由于伺服扇区在读磁头下部穿过，所以盘驱动器电子装置接收与已加扰的TID和PSN对应的信号，并且使用决和秘密密钥来对其进行解扰，以恢复TID和PSN。当TID和PSN已知时，盘驱动器按照传统方式来进行读取操作。

[0036] 图5是使用了根据本发明第一实施例的具有已加扰的TID的图案化介质盘的盘驱动器中的伺服电子装置612的框图，并且示出了图3中的伺服电子装置的修改。在检测到STM之后，磁道标识(TID)解码器180从定时电路170接收定时信息，从R/W电子装置113中读取已加扰的TID，然后向块密码620传递解码后的加扰TID信息。块密码620将已加扰的TID和加密密钥取作输入，并且输出已解扰的TID。然后将已解扰的TID输入到伺服控制处理器117。块密码620可以是作为处理器117的存储器190中的可执行计算机程序而存储的算法。

[0037] 图6是根据本发明第二实施例的图案化介质盘的部分。将盘示出有具有磁道中心线528-531的四个数据磁道、延伸穿过数据磁道的sync标记173、数据扇区185的开始、和sync标记173与数据扇区185之间的间隔字段550。在该实施例中，在不同数据磁道中的sync标记173与数据扇区之间不存在固定的间隔。相反地，对数据扇区中的岛的开始的位置进行加扰，并且每个磁道中的sync标记173与数据扇区的开始之间的间隔可以与其他磁道中不同。这分别通过具有中心线528-531的磁道的间隔550a-550d而在图6中示出。每个磁道间隔是数量X加上无磁空隙的数字“n”。无磁空隙的数字是分别用于间隔550a-550d的n0、n1、n2和0。因而，如从图6中可以明白的，基于磁道中的无磁空隙的数字“n”而从其他磁道中的数据扇区来相移一个磁道中的数据扇区并因而相移数据岛。相移的数量对应于间隔550a-550d的大小，并且表示已加扰的数字。每个磁道中的无磁空隙的数字(例如，n0、n1、n2、0)是伪随机数，所述伪随机数已通过将适合的加扰函数(诸如，具有秘密密钥的加密散列函数)应用到TID而生成。因而，当盘以箭头20的方向旋转时，读磁头检测sync标志173，但是如果对于每个磁道来说已加扰相移的数量已知，则可以仅对于读或写而同步随后数据扇区的数据岛。

[0038] 可以通过使用TID来加扰表示间隔550a-550d的每个磁道中的加扰图案。将实际的TID输入到适合的函数，诸如键控(keyed)散列函数连同加密密钥。键控散列函数的输出例如是表示相移的6比特数字。例如，典型的图案化介质盘可以包括500K个磁道，并因而包括5000K个唯一的TID。密钥散列后的(key-hashed)TID是用作磁道的已加扰相移的值的数字“n”。6比特字将使能相移的64个不同值和数字“n”的64个不同值。这些已加扰的数字然后用于创建母版模板上的间隔，诸如将创建从母版模板制造的盘上的间隔550a-550d的间隔。例如，每个已加扰的数字“n”将具有1和64之间的值，并且然后将该值添加到数量X。相移数优选地是T的整数分解(integerfraction)，其中T是比特周期(bit period)，即两个数据岛之间的间隔。在图6的示例中，每个无磁空隙对应于比特周期T的第1/64(1/64th)。例如，将磁道529的数据扇区描绘为从磁道531的数据扇区相移T/2，所以磁道529中的“n”是32，并且间隔550b是X+32/64。

[0039] 没有按比例绘制的图7是使用根据本发明第二实施例的具有伪随机数的图案化介质盘的盘驱动器电子装置的框图，所述伪随机数表示相移值。将对于其中要将数据写入到盘上的特定数据扇区的示例来解释本发明。如盘10’上所示，sync标记173与第一数据岛1之间的间隔是距离X+n/64，其中数字“n”是通过某些适合的加扰函数而从TID中生成的伪随机数，并且表示添加到X的无磁空隙的数字。控制器电子装置115从接口电子装置114接收所请求数据扇区的列表，并且将每个数据扇区请求转化为其中要写入数据的CHS编号。在线路188上将CHS编号传递到伺服电子装置112，以使得致动器130能够将读/写磁头109定位到合适的数据扇区。控制器电子装置115还将实际的TID(磁柱或CHS编号的“C”部分)发送到加扰函数，如键控散列函数720。键控散列函数720的输出是相移数“n”。因而，与其中从盘中读取并且通过块密码来解扰已加扰的TID的第一实施例不同，在本实施例中，不读取并解扰盘上的伪随机数“n”。相反地，散列函数720使用已知的TID和加密密钥来“生成”值“n”。将待写入盘10’的数据从主机发送到接口电子装置114和控制器电子装置115、然后作为数据队列发送到图案发生器144、然后发送到写驱动器145。
写驱动器145向写磁头109b的线圈生成高频电流脉冲，这导致了用于磁化数据岛1-9的磁写场。写时钟140在线路146上输出时钟信号，以控制图案发生器144和写驱动器145的定时。当读磁头109a检测到sync标记173时，经过读/写电子装置113向sync标记检测器141发送信号。sync标记检测器141然后向补偿器730输出线路143上的信号。补偿器
730还接收作为伪随机数“n”的散列函数720的输出。补偿器730然后通过与包含所选择的数据扇区的磁道的相移对应的第1/64的数字“n”的增量，来调整写时钟的相位。因而，正确地同步写时钟140，以控制图案发生器144和写驱动器145的定时，使得将写脉冲发送到所选择数据扇区中的数据岛，以根据所期望的数据图案来磁化数据岛。在图7中，取得实际的TID和秘密密钥、以生成伪随机数“n”的散列函数720可以是作为控制器电子装置115的存储器115a中的可执行计算机程序指令而存储的算法。

[0040] 可以按照传统的模拟或数字硬件组件或按照软件，来实现上面所描述的且利用各种框图所图示的系统和方法。伺服控制处理器、控制器电子装置中的处理器、或盘驱动器中的其他微处理器可以使用按照在处理器可访问的存储器中存储的计算机程序中实现的算法，来执行该方法、或该方法的部分。

[0041] 尽管已经参考优选实施例而具体地示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以做出形式和细节上的各种改变，而不脱离本发明的精神和范围。相应地，所公开的发明是要仅仅被认为是图示性的，并且限于仅仅在所附权利要求中指定的范围。