KR0182979B1 - 데이타영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법 - Google Patents

데이타영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 : 디스크 구동 기록장치의 서보제어에 관한 것으로 특히 데이타영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 : 데이타 영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법을 제공함에 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지 : 복수개의 서보섹터와 데이타섹터가 단일 트랙상에 교호적으로 배치되어 있는 디스크와, 상기 데이타섹터로부터 소정 데이타를 리드 혹은 상기 데이타섹터상에 소정 데이타를 라이트하기 위한 트랜스듀서를 구비하는 디스크 구동 기록장치의 서보정보 구성방법에 있어서, 상기 트랜스듀서를 소정 데이타섹터상에 위치시키기 위한 일군의 서보정보를 복수개의 서보정보로 분활하고, 분할된 상기 복수개의 서보정보수와 동수의 서보섹터상에 상기 분할된 서보정보를 기록함을 특징으로 한다.
4. 발명의 중요한 용도 : 디스크 구동 기록 장치의 기록 매체 및 서보 제어에 사용될 수 있다.

Description

데이타영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법
제1도는 하드 디스크 드라이브의 개략적인 블럭구성도.
제2도는 서보섹터와 데이타섹터가 교호적으로 배치되어 있는 섹터포멧도.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 서보정보 구성을 설명하기 위한 섹터 포멧도.
제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙탐색모드시의 서보제어흐름도.
제5도는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙탐색모드시의 서보제어흐름도.
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 서보제어에 관한 것으로, 특히 데이타영역 확장을 위한 서보정보 구성방법 및 그에 따른 서보제어방법에 관한 것이다.
컴퓨터 시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 통상 제1도에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다.
제1도는 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도를 도시한 것이다. 제1도에서는 마이크로 프로세서(10)는 상기 마이크로 프로세서(10)의 소정 제어 프로그램 및 서보제어 알고리즘등을 저장하고 있는 프로그래머블 롬(Programable Read Only Memory : 이하 PROM이라함)(12)과, 스태틱 램(Static Random Access Memory : 이하 SRAM이라함)(14)에 접속된다. 헤드(16)는 기록매체인 디스크(18)상에서 수평이동하며 상기 디스크(18)상에 데이타를 리드/라이트한다. VCM(Voice Coil Motor)(20)은 액츄에이터(actuator)로서 상기 헤드(16)와 연결되며 상기 헤드(16)를 상기 디스크(18)상에서 수평방향으로 구동시킨다. 스핀들모터(22)는 회전운동 액츄에이터로서 구동축에 디스크(18)를 회전시킨다. VCM 구동부(24)는 상기 VCM(20)에 연결되며 상기 VCM(20)의 구동을 제어한다. DAC(Dagital/Analog Converter)(26)는 상기 마이크로프로세서(10)로부터 디지탈 제어입력신호(U)를 입력받아 이를 아나로그신호로 변환하여 상기 VCM(24)로 출력한다. 모터구동기(28)는 상기 스핀들모터(22)와 마이크로프로세서(10)에 연결되며 마이크로프로세서(10)의 제어하에 스핀들모터(22)의 구동을 제어한다. 증폭기(30)는 헤드(16)에 연결되어 리드된 신호를 증폭하여 출력하고 라이트될 데이타신호를 증폭하여 상기 헤드(16)로 출력한다. 인터페이스 제어부(38)는 상기 호스트컴퓨터와 같은 외부장치(도시되지 않음)와 데이타를 송수신한다. 리드/라이트 채널회로(Read/Write Channel Circuit)(32)는 상기 마이크로프로세서(10), 증폭기(30) 및 인터페이스 제어부(38)에 연결되며 마이크로프로세서(10)의 제어하에 인터페이스 제어부(38)로부터 라이트데이타를 입력받아 이를 소정의 코드(code)변화신호로 엔코딩하여 상기 증폭기(30)로 출력한다. 또한 리트/라이트 채널회로(32)는 상기 증폭기(30)로부터 입력되는 아날로그 리딩신호를 디지탈 변환하여 엔코디드 리드 데이타(Encoded Read Data : 이하 ERD신호라 함)로 출력한다. ADC(Analog/Digital Converter)(34)는 상기 리드/라이트 채널회로(32)에 연결되어 아날로그 서보리딩신호를 입력받으며 상기 입력신호를 PES로 디지탈 변환하여 상기 마이크로프로세서(10)로 출력한다. 게이트 어레이(Gate Array(36)는 상기 리드/라이트 채널회로(32)에 연결되어 상기 ERD신호를 입력받으며 상기 ERD신호로부터 상기 디스크(18)의 서보영역내 그레이코드등의 각 서보정보를 검출하여 출력한다.
상술한 구성을 갖는 하드 디스크 드라이브에서는 데이타 리드/라이트 동작을 위해 헤드(16)를 목표트랙으로 이동시키고 일정 범위내에서 목표트랙의 센터라인을 추종하게 하는 서보제어가 요구된다. 이러한 서보제어를 위한 서보정보는 통상 하드 디스크 드라이브의 제조공정시 서보라이터(Servo Writer)에 의해 디스크(16)상에 기록된다. 이때 디스크 한면 전체를 사용하여 서보정보를 기록하는 방식을 통상 서보면 서보방식(Dedicated Servo Method)이라 칭하고, 데이타와 서보정보를 동일 디스크면상에 기록하는 방식을 데이타면 서보방식(Embeded Servo Method)이라 칭한다. 상기 서보면 서보방식은 적층한 디스크의 수가 4장 이상인 경우에 주로 사용되며 그 이하인 경우에는 데이타면 서보방식이 주로 사용된다. 이하 상기 데이타면 서보방식으로 기록된 서보정보의 포맷을 제2도를 참조하여 설명하기로 한다.
제2도는 상술한 데이타면 서보방식으로 서보정보를 기록하여 놓은 서보섹터와 데이타섹터가 교호적으로 배치되어 있는 트랙의 섹터포맷도를 도시한 것이다. 제2도를 참조하면, 상기 서보섹터는 헤드(16)가 데이타 라이트동작상태에서 서보정보를 리드하기 위한 동작상태로 전환하는데 필요한 시간 및 헤드(16)로부터 리드된 위치신호의 크기를 전 디스크(18)영역에서 일정하게 유지시키기 위한 리드/라이트 리카버리(recovery) 및 AGC(Auto Gain Control : 이하 AGC구간이라함)구간과, 각종 서보타이밍 생성의 기준패턴이 기록되는 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark : 이하 SAM이라 함)구간과, 디스크 1회전정보를 제공하기 위한 인덱스 (Index : IDX)구간과, 서보섹터, 헤드, 실린더넘버와 같은 어드레스정보가 기록되는 그레이 코드(Gray Code)구간과, 헤드의 온-트랙(On-Track) 위치제어를 위한 서보 버스트구간과 PAD구간으로 이루어진다.
상술한 서보정보는 드라이브 사용자 입장에서 보면 디스크에 기록되는 데이타용량을 감소시키는 것으로 서보정보를 줄이는 만큼 기록할 수 있는 데이타용량은 상대적으로 늘어나게 된다. 현재 서보정보가 디스크상에서 차지하는 영역은 전체 디스크영역의 10∼15[%]정도이다. 즉 서보정보가 기록되는 서보영역을 줄일 수 있으면 더 많은 데이타를 기록할 수 있게 됨으로서 동일한 성능의 부품으로 용량을 늘리거나 혹은 생산수율을 증대시킬 수 있고, 정해진 용량의 하드 디스크 드라이브를 만들기 위한 부품사양이 낮아도 됨으로 원가를 절감시킬 수도 있다. 그러나 통상의 서보정보에서 줄일 수 있는 부분은 AGC구간과 그레이코드 구간 및 서보 버스트구간으로 제한되는데, 상기 AGC구간은 헤드의 성능과 리드채널의 성능에 의해 결정됨으로 일정 이하로는 줄일 수 가 없다. 또한 서보 버스트 구간도 리드채널의 서보신호부 필터 특성 및 이를 재생하는 회로부에 의해 제약을 받기 때문에 일정 이하로는 줄일 수 없다. 또한 제2도에 도시된 바와 같은 헤더리스 서보기록패턴(Headerless Servo Writing Pattern)에서는 각 그레이코드 구간에 트랙어드레스(즉 실린더 넘버)뿐만 아니라 서보섹터, 헤드넘버가 함께 기록됨으로서 결국 그레이코드 구간이 확장되는 결과를 초래하여 데이타영역을 확장시킬 수 없는 문제점이 있었다.
또한 그레이코드 구간이 확장되면 데이타영역이 감축되지만 디스크의 결함(Defect)에도 민감하게 되어 결함이 없는 디스크를 새로이 사용해야 하거나 결함을 보상하기 위한 특별한 결함처리방법(Defect Management Method)을 사용해야 한다. 즉 전자는 하드 디스크 드라이브의 생산원가를 상승시키는 결과를 초래하며, 후자는 하드 디스크 드라이브의 신뢰성 및 안정성을 저하시키는 결과를 초래해야 된다.
따라서 본 발명의 목적은 서보정보가 기록되는 서보영역을 감축하여 데이타영역을 확장시킬 수 있는 서보정보 구성방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 데이타영역의 확장을 위한 서보정보 구성방법에 따른 서보제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 서보섹터와 데이타섹터가 단일 트랙상에 교호적으로 배치되어 있는 디시크와, 상기 데이타섹터로부터 소정 데이타를 리드 혹은 상기 데이타섹터상에 소정 데이타를 라이트하기 위한 트랜스듀서(transducer)를 구비하는 디스크 구동 기록장치의 서보정보 구성방법에 있어서, 상기 트랜스듀서를 소정 데이타섹터상에 위치시키기 위한 일군의 서보정보를 복수개의 서보정보로 분할하고, 분할된 상기 복수개의 서보정보수와 동수의 서보섹터상에 상기 분할된 서보정보를 기록함으로 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 또한 첨부된 도면에 기재된 하나의 서보정보를 구성하는 서보섹터의 갯수, 비트수 및 구체적인 처리흐름등과 같은 많은 특정(特定)사항들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 서보정보 구성을 설명하기 위한 섹터 포맷도를 도시한 것이다. 우선 본 발명의 이해를 돕기 위해 어드레스정보를 실린더넘버, 서보섹터넘버 및 헤드넘버로 구성하는 것으로 가정하는 한편 우수(even) 서보섹터(즉 서보섹터 N)의 그레이코드 구간에는 어드레스정보로서 서보섹터넘버 및 헤드넘버를 기록하고, 기수(odd) 서보섹터(즉 서부섹터 N+1)의 그레이코드 구간에는 실린더넘버를 기록하는 것으로 가정한다. 한편 본 발명의 일실시예에서는 어드레스정보를 2개로 분리하여 기,우수 서보섹터의 그레이코드 구간 각각에 기록하여 하나의 완전한 어드레스정보를 구성한다. 이는 곧 동일 트랙상에 서보섹터의 수가 2의 N배수로 존재해야 함을 나타낸다. 만약 어드레스정보를 N개로 분리하였다면, 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수는 N의 배수로 존재해야 한다. 이때 상기 실린더넘버, 서보섹터넘버 및 헤드넘버를 지시하기 위한 비트(bit)수는 시스템에 따라 달라질 수 있으며 본 발명의 일실시예에서는 각각 13비트, 7비트 및 3비트로 구성하는 것으로 가정한다. 또한 디스크(18)의 매 회전마다 기준이 되는 인덱스비트는 1비트로 구성하는 것으로 가정한다. 이러한 경우 우수 서버섹터의 구성은 제3도에 도시된 바와 같이 AGC구간, SAM구간, IDX구간, 그레이코드(섹터넘버, 헤드넘버)구간, 서보버스트 구간, PAD구간으로 구성되며, 기수 서보섹터는 AGC구간, SAM구간, 그레이코드(실린더넘버)구간, 서보버스트 구간, PAD구간으로 구성된다.
이하 제3도의 섹터포맷을 갖는 디스크(18)를 기록매체로 사용하는 경우의 서보제어과정을 첨부한 제4도 및 제5도를 참조하여 설명하기로 한다.
제4도는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙탐색모드시의 서버제어흐름도를 도시한 것이다. 제4도를 참조하면, 마이크로프로세서(10)는 호스트컴퓨터와 같은 외부장치로부터 데이타 리드/라이트 명령이 수신되면 이에 응답하여 트랙탐색이 필요한가를 검사한다. 검사결과 트랙탐색이 필요하면, 마이크로프로세서(10)는 탐색모드로 전환한 후 40단계에서 서보섹터 카운트를 0으로 설정한 후 42단계로 진행한다. 42단계에서 마이크로프로세서(10)는 인덱스(IDX)펄스가 발생하는가를 검사하여 인덱스(IDX)펄스가 발생하면 44단계로 진행하고 인덱스(IDX)펄스가 발생하지 않으면 50단계로 진행한다. 이후 44단계에서 마이크로프로세서(10)는 현재 서보섹터의 카운트값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일한가를 검사한다. 44단계의 검사결과 서보섹터의 카운트값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일하면, 마이크로프로세서((10)는 46단계로 진행하여 서보섹터 카운트값을 다시 0으로 설정한 후 52단계로 진행한다. 반면 44단계의 검사결과 서보섹터 카운트값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일하지 않으면, 마이크로프로세서(10)는 48단계로 진행하여 서보섹터의 카운트값을 0으로 설정한 후 50단계로 진행하여 서보섹터 카운트를 1 증가시킨후 52단계로 진행한다. 52단계에서 마이크로프로세서(10)는 서보섹터 카운트값을 검사하여 짝수번째, 즉 우수서보섹터인 경우 54단계로 진행하는 반면 기수 서보섹터인 경우에는 56단계로 진행한다. 56단계에서 마이크로프로세서(10)는 서보섹터넘버를 1 증가시킨후 58단계에서 기수 서보섹터의 그레이코드 구간에 기록되어 있는 실린더넘버를 리드하고 60단계로 진행한다. 한편 54단계에서 마이크로프로세서(10)는 우수 서버섹터의 그레이코드 구간에 기록되어 있는 인덱스(IDX), 서보섹터넘버, 헤드넘버를 리드한후 60단계로 진행하여 서보버스트 신호를 리드한 후 62단계로 진행한다. 62단계에서 마이크로프로세서(10)는 속도테이블에 근거하여 가속 혹은 감속등의 속도제어를 수행한 후 상술한 42단계로 되돌아 간다. 본 발명의 일실시예에서는 VCM(20)을 모델링하여 상태 추정기(State Estimator)로 구현함으로서 서보 복조기(Demodulator)로부터 출력되는 위치에러신호를 이용하여 헤드(16)의 속도 및 위치를 계산할 수 있다. 즉 실린더넘버를 리드할 수 없는 우수 서보섹터에서는 헤드의 속도 및 위치를 전적으로 상태 추정기(State Estimator)에서 예측된 값에 의존하고, 기수 서보섹터에서는 에러를 보상하는 방법을 사용한다. 이는 시스템에 정확히 모델링이 되었을 때에 상태 추정기에서 예측된 값과 실제값에 큰 차이가 없기 때문에 가능하다.
제5도는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙추종모드시의 서보제어흐름도를 도시한 것으로서 상술한 트랙탐색 제어의 결과 헤드(16)가 목표트랙상에 위치한후 목표트랙의 센터라인을 추종하는 경우의 제어과정을 나타낸 것이다. 제5도를 참조하면, 마이크로프로세서(10)는 추종모드시 70단계에서 서보섹터 카운트를 0으로 설정한 후 72단계로 진행한다. 72단계에서 마이크로프로세서(10)는 인덱스(IDX)펄스가 발생하는가를 검사하여 인덱스(IDX)펄스가 발생하면 74단계로 진행하고 인덱스(IDX)펄스가 발생하지 않으면 80단계로 진행한다. 이후 74단계에서 마이크로프로세서(10)는 현재 서보섹터의 카운터값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일한가를 검사한다. 74단계의 검사결과 서보섹터의 카운트값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일한면, 마이크로프로세서(10)는 76단계로 진행하여 서보섹터 카운트값을 다시 0으로 설정한 후 82단계로 진행한다. 반면 74단계의 검사결과 서보섹터 카운트값이 동일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 수(N)와 동일하지 않으면, 마이크로프로세서(10)는 78단계로 진행하여 서보섹터의 카운트값을 0으로 설정한 후 80단계에서 서보섹터 카운트를 1증가시킨후 82단계로 진행한다. 82단계에서 마이크로프로세서(10)는 서보섹터 카운트값을 검사하여 짝수번째, 즉 우수 서보섹터인 경우 84단계로 진행하는 반면 기수 서보섹터인 경우에는 86단계로 진행한다. 86단계에서 마이크로프로세서(10)는 기수 서보섹터의 그레이코드 구간에 기록되어 있는 트랙넘버, 즉 실린더넘버를 리드한 후 88단계로 진행하여 서보섹터넘버를 1 증가시킨 후 90단계로 진행한다. 한편 82단계의 검사결과 현재 서버섹터가 우수 서보섹터인 경우 마이크로프로세서(10)는 84단계에서 우수 서보섹터의 그레이코드 구간에 기록되어 있는 인덱스(IDX), 서보섹터넘버, 헤드넘버를 리드한후 90단계로 진행한다. 이후 마이크로프로세서(10)는 90,92단계에서 순차적으로 서보버스트 구간에 기록되어 있는 버스트신호를 리드하여 헤드(18)을 온-트랙 위치제어한후 상술한 72단계로 되돌아가 72 내지 92단계를 반복 수행한다. 이하 상술한 서보제어과정(트랙탐색 및 추종모드)을 정리하면, 우선 매 인덱스마다 서보섹터의 카운트값을 서보섹터의 갯수와 비교하여 동기를 유지하고, 우수 서보섹터에서는 인덱스, 서보섹터넘버, 헤드넘버를 리도하여 해당 변수를 변경하고 기수 서보섹터에서는 실린더넘버를 리드하여 해당 변수를 변경함으로서 정상적인 서보제어를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 각 그레이코드 구간에 일군의 비트정보로 기록되는 어드레스정보를 적어도 2개 이상의 비트정보로 분할하여 그레이코드 구간에 기록함으로서 데이타영역을 확장시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 그레이코드 구간을 감축시킴으로서 서보제어의 성능을 안정화시켜 드라이브의 신뢰성을 확보할 수 있는 잇점도 있다.

Claims (8)

  1. 복수개의 서보섹터와 데이타섹터가 단일 트랙상에 교호적으로 배치되어 있는 디스크와, 상기 데이타섹터로부터 소정 데이타를 리드 혹은 상기 데이타섹터상에 소정 데이타를 라이트하기 위한 트랜스듀서를 구비하는 디스크 구동 기록장치의 서보정보 구성방법에 있어서, 상기 트랜스듀서를 소정 데이타섹터상에 위치시키기 위한 일군의 서보정보를 복수개의 서보정보로 분할하고, 분할된 상기 복수개의 서보정보수와 동수의 서보섹터상에 상기 분할된 서보정보를 기록함을 특징으로 하는 서보정보 구성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단일 트랙상에 존재하는 서보섹터의 총 수는 상기 분할된 서보정보 수의 배수로 존재함을 특징을 하는 서보정보 구성방법.
  3. 복수개의 서보섹터와 데이타섹터가 단일 트랙상에 교호적으로 베치되어 있는 디스크와, 상기 데이타섹터로부터 소정 데이타를 리드 혹은 상기 데이타섹터상에 소정 데이타를 라이트하기 위한 트랜스듀서를 구비하는 디스크 구동 기록장치의 서보정보 구성방법에 있어서, 상기 트랜스듀서를 소정 데이타섹터상에 위치시키기 위한 일군의 서보정보를 2개의 서보정보로 분할하고, 분할된 상기 2개의 서보정보중 하나의 서보정보를 기수 서보섹터에 기록하고 나머지 서보정보를 우수 서보섹터에 기록함을 특징으로 하는 서보정보 구성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 일군의 서보정보는 서보섹터넘버, 헤드넘버 및 트랙넘버로 구성되며 그 중 2개의 넘버를 하나의 서보정보로 조합하여 2개의 서보정보를 구성함으로 특징으로 하는 서보정보 구성방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 서보섹터넘버 및 헤드넘버를 하나의 서보정보로 구성하여 우수 서보섹터에 기록하고, 상기 트랜넘버는 기수 서보섹터에 기록함으로 특징으로 하는 서보정보 구성방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 서보섹터넘버를 우수 서보섹터에 기록하고, 상기 헤드넘버 및 트랙넘버를 기수 서보섹터에 기록함을 특징으로 하는 서보정보 구성방법.
  7. 기수 서보섹터에만 트랙넘버가 기록되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 디스크 구동 기록장치의 서보제어방법에 있어서, 매 인덱스마다 서보섹터의 카운트값을 단일 트랙상에 존재하는 서보섹터 수와 비교하여 동기를 유지하고, 상기 기수 서보섹터에 기록되어 있는 트랙넘버를 리드하여 트랙탐색을 수행함을 특징으로 하는 서보제어방법.
  8. 우수 서보섹터에만 트랙넘버가 기록되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 디스크 구동 기록장치의 서보제어방법에 있어서, 매 인덱스마다 서보섹터의 카운트값을 단일 트랙상에 존재하는 서보섹터 수와 비교하여 동기를 유지하고, 상기 우수 서보섹터에 기록되어 있는 트랙넘버를 리드하여 트랙탐색을 수행함을 특징으로 하는 서보제어방법
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