KR100223633B1 - 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 측정을 이용한 안정 기록방법 - Google Patents

하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 측정을 이용한 안정 기록방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 : 본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 헤드의 속도측정을 이용한 안정 기록방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 : 종래의 트랙추종은 검출되는 PES신호의 온-트랙 옵셋량(ON_0±VL)을 두어 그 옵셋량이내에 존재할 시 헤드가 온트랙된 것으로 판단하여 디스크상에 데이터를 기록하였기 때문에 정작 도 3의 빗금친 (가)부분과 같이 이전의 섹터가 정(+)의 온-트랙 범위의 최대치인 ON_0+VL에서 데이터를 기록하고, 현 섹터에서 음(-)의 온-트랙 범위의 최대치인 ON_0-VL에서 테이타를 기록하였을 시 상기 기록된 정보가 서로 2배 VL만큼의 옵셋량을 가지게 되어 헤드의 움직임이 불안정 해졌던 문제점을 해결한다.
다. 발명의 해결방법의 요지 : 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도를 추종하여 안정된 데이터를 기록하는 방법을 제공한다.
라. 발명의 중요한 용도 : 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 측정을 이용한 안정 기록방법.

Description

하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 측정을 이용한 안정 기록방법
본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 헤드의 속도측정을 이용한 안정 기록방법에 관한 것이다.
통상적으로 하드 디스크 드라이브는 회전하는 자기 디스크상에 데이타를 자기적으로 기록/독출하는 장치로서 대량의 데이타를 고속으로 액세스할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로서 널리 사용된다. 이러한 하드 디스크 드라이브는 회전하는 자기 디스크상에 동심원 형태로 배열되는 트렉들에 저장된다. 이들 트렉들은 자기 디스크상에 데이타를 독출, 기록하기 위한 자기헤드에 의해 엑세스된다. 자기헤드는 트렉들 중 어느 하나의 선택된 트렉에 선택적으로 위치시킬 수 있는 헤드위치 서보 메카니즘의 제어에 의해 자기 디스크상에서 방사선방향으로 이동된다. 이와같이 자기헤드를 특정트렉에 선택적으로 위치시키기 위해서는 각 트렉들에 관련된 현재의 헤드 위치를 알아야한다. 상기와 같이 트렉들에 관련된 헤드의 위치를 알리는 서보(servo)정보는 헤드에 의해 자기 디스크상에서 독출되는 특정 서보패턴을 이용하는 것에 의해 제공된다. 이러한 서보패턴은 자기 디스크상에서 하드 디스크 디라이브를 조립할때 자기 디스크상에 미리 영구적으로 기록된다. 이 서보패턴은 자기 디스크상에 데이타를 액세스할때 헤드에 의해 검출됨으로서 트랙의 위치정보로 이용된다. 서보정보를 제공하기 위한 방식에 대한 하나의 예를 들면 엠베디드(embedded)서보방식이 있다. 엠베디드서보방식에 있어서 서보정보들은 자기 디스크상에서 데이타영역들간에 데이타영역들과 교호적으로 배치된다. 각각의 서보정보는 트렉위치정보, 트렉어드레스, 인덱스정보등을 포함한다. 이러한 서보정보를 이용하여 특정트렉에 위치시키는 것은 트렉탐색(track seek)과, 트렉추종(track following)으로 이루어지는 두 단계에 의해 수행된다. 트랙탐색은 현재의 트랙으로부터 원하는 트랙으로 헤드를 이동하는 단계이다. 트랙추종은 탐색된 트랙을 정확하게 추종하는 단계로서, 헤드가 일단 하나의 트랙에 위치할 경우 정확한 독출 및 기록동작을 위해 헤드를 트랙의 중심선에 추종하도록 유지시킨다. 예를들면, 엠베디드 서보방식의 자기 디스크 구동장치에 있어서 트렉추종을 위해 자기 디스크상에 도 1과 같이 하나의 트렉에 대하여 2개의 버스트신호가 서보정보의 일부로서 미리 기록되어 있다. 도 1을 참조하면, A버스트신호와 B버스트신호는 각 각의 트렉센터라인을 중심으로하여 교호적으로 기록되어 있는데, 하나의 트랙에서 보면 트랙의 중심선의 양측에 하나씩 배치되고 트랙의 원주방향으로 연속되게 서로 겹침없이 배치된다. 만일 헤드가 트랙의 중심에 위치하지 않고 도 2A와 같이 A버스트쪽으로 치우치게 되면 A버스트의 검출레벨이 B버스트의 검출레벨 보다 더 커지게 되며, 이와 반대로 헤드가 도 2B와 같이 B버스트쪽으로 치우치면 A버스트 검출레벨은 B버스트검출레벨 보다 작아지게 된다. 이와 달리 헤드가 도 2C와 같이 트랙중심에 정확하게 위치한 경우 헤드에 의해 검출되는 각 버스트의 진폭은 서로 동일하게 최대검출레벨의 1/2이 되며, A버스트 검출레벨과 B버스트검출레벨의 차는 0이 된다. 그러므로, A버스트 검출레벨과 B버스트검출레벨의 차에 의해 트랙중심에 대한 헤드의 편이량 및 편이상태를 알 수 있게 되며, 이를 나타내는 신호를 일반적으로 PES(Position Error Signal)라 한다. PES는 하기의 수학식1로 정의되며, PES값은 헤드의 편이량을 나타내고 PES값의 부호는 편이상태를 나타낸다.
PES = A버스트검출레벨 - B버스트검출레벨
또한, PES값의 부호가 정(+)일 경우에는 헤드가 A버스트쪽으로 편이된 상태를 나타내고, 부(-)일 경우에는 헤드가 B버스트쪽으로 편이된 상태를 나타내며, 0일경우에는 트랙중심에 정확하게 위치한 상태를 나타낸다. 하드 디스크 드라이브는 이와같이 트랙중심에 대한 헤드의 위치변화에 대응하는 값을 가지는 PES를 이용하여 헤드를 트랙중심에 추종하도록 제어한다.
헤드가 트랙중심에 정확하게 위치하였을 때 즉, PES값이 0일 때 헤드가 온-트랙 되었다고하며, 이때, 비로서 해당트랙에 데이터정보영역에 데이터를 독출/기록 할 수 있게 된다. 그러나 이와 같은 상태는 이상적인 것으로, 실제에 있어서 자기디스크또는 헤드등의 진동이나 기구 및 회로의 특성으로 인해 PES값이 0이 된다는 것은 거의 불가능하다. 이에따라 헤드의 위치변화에 대응하여 변하는 PES값을 도 3과 같이 최소값부터 최대값까지 다수의 단계로 균등 분할하여 어떤 제한값 이내가 될 경우를 온-트랙으로 정의 한다. 그리고 온-트랙구간을 벗어날 경우를 오프트랙으로 정의한다. 도 3은 각 트랙의 PES에 따른 라이트게이트(Write Gate : 이하 WG라 함)의 타이밍도로서, 먼저 ON_0은 온-트랙 옵셋값을 나타낸 것이고, ON_0+VL은 온-트랙 옵셋값 ON_0보다 VL만큼 큰값으로 온-트랙 상한값을 나타낸 것이며, ON_0-VL은 온-트랙 옵셋값 ON_0보다 VL만큼 작은으로 온-트랙 상한값을 나타낸 것이다. 통상적으로 온-트랙 옵셋값 ON_0은 O으로 설정되며 VL은 하드 디스크 드라이브의 종류에 따라 적합한 시험을 통해 산출한 적절한 값으로 설정된다. 이러한 온-트랙 옵셋값 ON_O은 하드 디스크 드라이브를 조립할 때 미리 고정된다. 이에따라 온-트랙 상한값 ON_0+VL은 정(+)의 부호를 가지게 되고, 온-트랙 하한값 ON_0-VL은 음(-)의 부호를 가진다. 그러므로, 온-트랙 구간은 ON_0±VL로 정의되고, 디스크상에 데이터를 기록하기 위한 WG신호는 상기 온-트랙 구간 내에서 인에이블되고, 상기 기록도중에 온-트랙 구간을 벗어날 시 트랙탐색을 재시도하게 된다.
하지만, 상술한 방법과 같이 온-트랙 옵셋량(ON_0±VL)을 두어 그 옵셋량만큼은 온-트랙 된 것으로 볼 때, 도 3의 빗금친 (가)부분과 같이 이전의 섹터가 정(+)의 온-트랙 범위의 최대치인 ON_0+VL에서 데이터를 기록하고, 현 섹터에서 음(-)의 온-트랙 범위의 최대치인 ON_0-VL에서 테이타를 기록하였을 시 상기 기록된 정보가 서로 2배 VL만큼의 옵셋량을 가지게 되어 결국 헤드의 움직임이 불안정해 진다. 그러므로, 상기와 같은 조건하에서 기록된 데이터는 서로다른 방향으로 기록되어 있거나, 동일 섹터내에서도 특성이 다른 기록정보를 가지게 되어 데이터의 에러를 유발할 수 있는 문제점이 발생 하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도를 추종하여 안정된 데이터를 기록하는 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하드 디스크 드라이브에서 자기디스크상의 특정트랙을 탐색하여 탐색된 트랙에 데이터를 기록하기 위해 해당트랙을 추종하는 방법에 있어서,
상기 특정트랙을 탐색하여 소정의 횟수 연속되는 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내일 시 온-트랙모드를 수행하는 온-트랙모드 수행단계와, 상기 헤드가 특정트랙에 온-트랙 되었을 시 기록모드를 수행하는 기록모드 수행단계와, 상기 기록모드를 수행하던 중 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내인가를 검출하는 제1검출단계와, 상기 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내일 시 헤드속도가 설정된 범위내인가를 검출하는 제2검출단계와, 상기 제1검출단계와 제2검출단계를 모두 만족할 시 해당 서보구간에 데이터를 기록하는 기록단계와, 상기 제1검출단계와 제2검출단계중 어느 하나라도 만족하지 못할 시 상기 온-트랙모드 수행단계를 다시 수행하는 온-트랙모드 재수행단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 통상적인 하드 디스크 드라이브에서 트랙추종을 위해 자기디스크상에 기록되는 버스트신호의 기록 형태도.
도 2A와 도 2B 및 도 2C는 트랙 추종 시 헤드의 위치변화 예시도.
도 3은 종래에 각 트랙의 PES에 따른 라이트게이트(Write Gate : 이하 WG라 함)의 타이밍도.
도 4는 본 발명에 적용되는 일반적인 하드디스크드라이브의 블록구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 트랙의 PES에 따른 라이트게이트(Write Gate : 이하 WG라 함)의 타이밍도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트랙추종 시 연속되는 PES값에 의한 온-트랙옵셋범위 및 헤드속도를 추종하여 데이터를 기록하기 위한 제어흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 변수,플레그들 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다 할 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 생략한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 일반적인 하드디스크드라이브의 블록구성도이다. 도4를 참조하면, 자기디스크(10)은 스핀들(spindle)모터(40)에 의해 회전한다. 헤드(12)는 자기디스크(10)의 표면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터(actuator)(34)의 암 어셈블리(arm assembly)의 수직으로 신장된 암(14)에 설치된다. 전치증폭기(16)은 독출시에는 헤드에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 기록시에는 헤드(12)를 구동시켜 ENDEC(Encoder/Decoder)(22)으로부터 인가되는 부호화된 기록데이타 EWD(encord write data)를 자기디스크(10)상에 기록토록 한다. 펄스 및 서보검출기(18)는 전치증폭기(16)에서 전치증폭된 신호의 진폭피크치를 검출하여 데이타펄스를 발생하며, 도 1에서와 같은 A,B버스트의 진폭을 검출하여 PES를 발생한다. 펄스 및 서보검출기(18)에서 발생한 데이타 펄스는 데이타분리기(20)에 인가되고, PES는ADC(analog-to-digital)(26)에 인가된다. ADC(26)은 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로콘트롤러(28)에 제공한다. 데이타분리기(20)는 펄스 및 서보검출기(18)에서 발생된 데이타펄스로부터 일정클럭에 동기된 부호화 독출데이타(encoded read data) ERD를 분리하여 ENDEC(22)에 인가한다. ENDEC(22)은 데이타분리기(20)에서 분리된 부호화 독출데이타 ERD를 복호화하여 독출데이타 RDATA로서 DDC(Disk Data Controller)(24)에 인가하거나 DDC(24)로부터 인가되는 기록데이터 WDATA를 부호화하여 전치증폭기(16)에 인가한다. DDC(24)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 독출/기록 명령에 응답하여 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 ENDEC(22)를 통해 자기 디스크상에 기록하거나 자기디스크상에 기록되어 있는 데이타를 독출하여 호스트컴퓨터로 송신한다. 또한, DDC(24)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 독출/기록 명령에 응답하며 마이크로 콘트롤러(28)는 ADC(26)로부터 인가되는 PES값을 이용하여 전술한 바와 같은 트렉검색을 수행한다. DAC(digital-to-analog)(30)는 마이크로 콘트롤러(28)로부터 발생되는 헤드(12)의 위치제어를 위한 제어값을 아날로그신호로 변환한다. 서보구동부(32)는 DAC(30)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터(34)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(30)의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터(34)는 서보구동부(32)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드(12)를 자기디스크(10)상에서 이동시킨다. 모터제어부(36)는 마이크로 콘트롤러(28)로부터 발생되는 자기디스크(10)의 회전제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터구동부(38)는 모터제어부(36)의 제어에 따라 스핀들 모터(40)를 구동하여 자기 디스크(10)을 회전시킨다.
상기한 바와 같은 하드 디스크 드라이브에 있어서 전술한 바와 같이 헤드(12)의 소정의 횟수만큼 연속되는 PES가 온-트랙 옵셋값의 범위내에 있을 시 온-트랙으로 보고 데이터를 기록하였을 경우 데이터의 에러를 유발할 수 있기 때문에 현트랙의 PES와 이전트랙의 PES의 차(즉, 헤드속도)를 측정하여 허용범위내에 있는가를 추가 검출함으로서, 데이터의 기록에러를 줄일수 있다.
도 5는 각 트랙의 PES에 따른 라이트게이트(Write Gate : 이하 WG라 함)의 타이밍도로서, 전술한 도3의 타이밍도와 유사하며, 디스크상에 데이터를 기록하기 위한 WG신호는 온-트랙 옵셋범위(ON_0±VL)와 헤드속도를 측정하기 위한 트랙이동거리(ㅿTS )의 옵셋값의 두가지의 조건하에 비교되어 인에이블(enable)혹은, 디스에이블(disable) 된다. 따라서, 상기 WG신호가 인에이블(enable)될 시 기록하고, 디스에이블(disable) 될 시 트랙탐색을 재시도하게 된다.
도 6는 이와 같이 트랙추종 시 연속되는 PES값에 의한 온-트랙옵셋범위 및 헤드속도를 추종하여 데이터를 기록하기 위한 마이크로 콘트롤러(28)의 동작흐름도를 보인것이다.
이하 도 4 ,도 5, 도 6를 참조하여 본 발명에 따른 헤드속도 추종을 이용한 데이터 안정 기록하는 동작예를 상세히 설명한다.
자기디스크(10)상에 데이터를 기록할 시 마이크로 콘트롤러(28)는 자기디스크(10)상의 트랙들 중 데이터를 기록해야 할 특정실린더를 탐색하여 해당실린더에 헤드(12)를 이동시킨 후, 다음과 같은 트랙추종을 한다. 먼저 마이크로 콘트롤러(28)는 600∼602단계에서 헤드를 온-트랙 시키기 위한 PES의 옵셋값(ON_0)의 상/하한(ON_0±VL)을 설정하고, 헤드의 속도를 측정하기 위한 트랙이동거리(ㅿTS )의 옵셋값을 설정한다. 이때, 상기 트랙 이동거리는 도 5와 같이 이전트랙의 PES값(a)과 현트랙의 PES값(b)의 차로서 측정된다. 그런후, 604단계에서 상기와 같이 설정된 온-트랙옵셋값(ON_0)과 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )을 기준으로 디스크(10)상의 해당트랙에 대해 통상적인 트랙추종을 수행한다. 트랙추중 중에 606단계에서 상기 마이크로 콘트롤러(28)는 ADC(26)으로부터 인가되는 현재트랙(n)의 PES값을 전술한 도 5과 같은 온-트랙 옵셋값(ON_0±VL)과 비교하여 상기 옵셋값 범위내의 값인가를 검출한다. 이때, 상기 옵셋값 범위를 벗어났을 시 트랙탐색을 재시도 하는 과정을 수행하지만, 상기 현재트랙(n)의 PES값이 옵셋값 범위내의 값일 시 608단계에서 상기 마이크로 콘트롤러(28)는 ADC(26)으로부터 인가되는 현재트랙(n)의 PES값에서 바로 이전트랙(n-1)의 PES값을 뺀 값이 상기 설정된 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )보다 큰가를 검출한다. 이때, 상기 설정된 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )보다 클 시 트랙탐색을 재시도 하는 과정을 수행하지만, 상기 현재트랙(n)의 PES값에서 바로 이전트랙(n-1)의 PES값을 뺀 값이 상기 설정된 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )보다 작을 시 610단계에서 마이크로 콘트롤러(28)는 해당부를 제어하여 기록모드를 수행한다. 상기와 같이 기록모드를 수행하여 디스크(10)상에 데이터를 기록하던중 612∼614단계를 수행하여 계속해서 상기 606∼608단계와 동일하게 PES 온/트랙 옵셋값과 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )을 비교하여 그 중 어느 하나라도 옵셋값 범위를 벗어날 시 데이터 기록을 중지하고, 604단계를 다시 수행하여 트랙추종하는 과정을 수행한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기존에 PES옵셋값만을 비교하여 헤드를 온/트랙시켜 디스크(10)상에 데이터를 기록하는 방법에 헤드속도를 측정하기 위한 트랙이동거리의 옵셋값(ㅿTS )을 추가로 비교하여 안정된 데이터 기록을 할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 하드 디스크 드라이브에서 자기디스크상의 특정트랙을 탐색하여 탐색된 트랙에 데이터를 기록하기 위해 해당트랙을 추종하는 방법에 있어서,
    상기 특정트랙을 탐색하여 소정 횟수로 연속되는 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내일 시 온-트랙모드를 수행하는 온-트랙모드 수행단계와,
    상기 헤드가 특정트랙에 온-트랙 되었을 시 기록모드를 수행하는 기록모드 수행단계와,
    상기 기록모드를 수행하던 중 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내인가를 검출하는 제1검출단계와,
    상기 헤드의 위치에러신호가 설정된 온-트랙 옵셋값 범위내일 시 헤드속도가 설정된 범위내인가를 검출하는 제2검출단계와,
    상기 제1검출단계와 제2검출단계를 모두 만족할 시 해당 서보구간에 데이터를 기록하는 기록단계와,
    상기 제1검출단계와 제2검출단계중 어느 하나라도 만족하지 못할 시 상기 온-트랙모드 수행단계를 다시 수행하는 온-트랙모드 재수행단계로 이루어짐을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 추종을 이용한 안정 기록방법.
  2. 제1항에 있어서, 제2검출단계는,
    현재 트랙의 위치에러신호와 이전트랙의 위치에러신호의 차인 헤드의 트랙이동거리를 산출하는 제1산출단계와,
    상기 산출된 트랙이동거리를 시간으로 환산하여 헤드속도를 산출하는 제2산출단계와,
    상기 산출된 헤드속도가 미리 설정된 온트랙 범위내인가를 검출하는 단계를 수행함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 추종을 이용한 안정 기록방법.
KR1019960082659A 1996-12-31 1996-12-31 하드 디스크 드라이브에서 헤드속도 측정을 이용한 안정 기록방법 KR100223633B1 (ko)

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