KR100242761B1 - 데이터 저장 시스템 및 이를 포맷하기 위한 방법 - Google Patents

데이터 저장 시스템 및 이를 포맷하기 위한 방법 Download PDF

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포만 제프리 엘
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Abstract

데이터 저장 디스크 드라이브 시스템은 ID 없는 디스크 구조를 사용한다. 상기 디스크는 원하는 포맷으로 디스크를 맵핑하고, 결함 영역을 결함 섹터들에 할당함으로서 포맷된다. 그후, 결함 섹터들의 목록은 테이블 내에 저장된다. 사용자는 전체 디스크의 AC 상기 포맷 기능을 선택적으로 실행할 수 있다.

Description

데이터 저장 시스템 및 이를 포맷하기 위한 방법(DATA STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR FORMATTING THE SAME)
본 발명은 일반적으로 ID 없는 데이터 저장 디스크 드라이브 시스템들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 시스템들에서 데이터 섹터 포맷팅 동작에 관한 것이다.
자기 디스크 드라이브들과 같은 데이터 저장 시스템들에서, 디지털 정보는 자기 저장 디스크와 같은 자기 미디어의 표면 위에 트랙들이라 지칭되는 일련의 동심 원형 패턴들의 세트에 자기적으로 저장된다. 상기 디지털 정보는 선택적으로 디스크의 표면을 분극화함으로서 표현된다. 상기 정보가 디스크로부터 판독될 때, 미디어의 자기 분극이 감지되어 전기적 출력 신호로 변환된다. 판독 및 기록 동작은 회전 디스크의 표면 위를 부동하고 출력 신호를 제공하는 판독/기록 헤드와 결합된 판독/기록 전자회로부에 의해 실행된다.
일반적으로, 디스크 드라이브의 저장 디스크들은 단일 스핀들 위에서 함께 회전하도록 장착된 디스크 스택에 스택된다. 통상 디스크 스택내 각 디스크의 각 면은 정보를 저장하는데 사용되는 표면을 가지며, 상기 특정 표면에 정보를 판독하거나 기록하는 적어도 하나의 헤드와 대향하고 있다. 일반적으로 모든 자기 헤드들은 액튜에이터 위에 장착되어, 동시에 거의 동일한 디스크 반경에 있도록 세로로 일렬로 디스크의 표면들 위에서 움직인다.
자기 헤드를 원하는 트랙으로 정확히 이동시켜 이 헤드를 상기 트랙 위에 위치시키는데 서보 시스템이 이용된다. 상기 서보 시스템은 ″탐색(seek)″ 혹은 ″액세스(access)″ 기능과 ″트랙 추적(track following)″ 기능으로 알려진 두 가지 뚜렷한 기능들을 수행한다. 탐색 동작wnddp, 서보 시스템은 될 수 있는 한 빠르게 이전 트랙이나 혹은 파킹 위치에서 선택된 트랙으로 판독/기록 헤드를 이동시킨다. 상기 헤드가 원하는 트랙에 도달할 때, 서보 시스템은 상기 헤드를 선택된 트랙의 중심선 위에 정확하게 위치시키고 그 위치에 유지시켜 헤드가 트랙의 연속된 부분을 통과하도록 하는 트랙 추적 동작을 시작한다,
탐색 동작중에, 이 동작에 요구되는 시간을 최소화하기 위해 헤드가 장착된 액튜에이터 아암은 될 수 있는 대로 빨리 이동된다. 상기 탐색 시간은 디스크 드라이브의 전체 성능을 측정하는데 있어 고려되는 가장 중요한 요소들 중의 하나이기 때문에, 상기 탐색 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 최소화하는 것은 필수적이다.
상기 디스크 스택 내의 정확한 위치로부터 데이터를 판독하거나 기록하기 위해, 상기 디스크 스택 내의 데이터 섹터들은 실린더 주소, 헤드 주소 및 섹터 주소(Cylinder address, Head address, Sector address; CHS)에 의해 식별된다. 실린더는 디스크 스택 내의 디스크 표면들 위에 있는 한 세트의 특정 트랙들을 식별하는데, 이 트랙들은 동일한 반지름 상에 존재하고 있으며 일반적으로 헤드 집합체에 의해 동시에 액세스 가능하다. 헤드 주소는 어떤 헤드가 데이터를 판독할 수 있는지 식별하고, 그 결과 데이터가 위치된 디스크 표면을 식별한다. 실린더 내에 있는 각 트랙은 데이터 및 서보 정보를 저장하기 위한 섹터들로 더 세분된다.
최근의 많은 디스크 드라이브들은 Hetzler의 미국 특허 제 5,210,660 호에서 존 비트 기록(Zone Bit Recording; ZBR)으로 알려진 개념을 사용한다. 즉, 디스크 표면은 방사형의 존들로 분할하고, 데이터는 각 존에서 서로 다른 데이터율로 기록된다. 존들을 추가하기 위해서는 실린더, 헤드, 섹터(CHS) 체계를 구역, 실린더, 헤드, 섹터(ZCHS) 체계로 확장할 필요가 있다.
어떤 디스크 드라이브들은 디스크 스택에서 하나의 디스크 상의 전용 표면 위에서만 서보 정보를 갖는다. 그러나, 최근의 많은 디스크 드라이브는 헤츨러의 미국 특허 제 5,210,660 호에서 개시된 바와 같이 서보 정보가 각 디스크 표면 위에 저장된 데이터와 함께 산재되어 있는 섹터화된 서보(sectored servo) 혹은 섹터 서보(sector servo)로 알려진 서보 체계를 사용한다. 섹터화된 서보 체계에서 서보 섹터는 각 트래상의 위치 데이터를 포함하고 있어, 자기 헤드를 각 트랙에 머무르게 한다. 이러한 방법은 데이터를 저장하기 위해 필요로 하는 것이외에 추가 구성요소 없이 저가로 구현될 수 있으며 액세스되고 있는 데이터 표면에 서보 정보를 제공하여 트랙 부정합(Track Mis Registration; TMR)의 모든 열적 근원들(thermal sources)을 제거하기 때문에 바람직하다.
섹터화된 서보나 또는 전용 서보 표면 체계 중의 어느 하나를 사용하는 것과 구현하는 것은 본 기술분야에서 숙련된 사람에게는 잘 알려져 있다.
디스크 파일들을 포맷하기 위해 다수의 방법이 사용되고 있는 바, 그 중 하나는 전용 서보 디스크 파일 그리고 섹터화된 서보 디스크 파일 양자 모두에 사용되는 고정 블록 구조(Fixed Block Architecture; FBA)이다. FBA 포맷된 디스크 파일에 있어, 각 디스크 트랙은 다수의 동일한 크기의 세그먼트들로 분할되고, 각 세그먼트는 서보 정보, 식별(IDentification; ID) 정보 및 데이터를 포함하는 섹터들로 분할된다.
도 1은 섹터화된 서보 체계를 이용하는 FBA 포맷된 디스크 상의 트랙의 일반적인 세그먼트(9)를 나타낸다. 상기 세그먼트(9)는 연속하여 서보 섹터(10), ID 영역(11) 및 데이터 섹터(12)를 포함한다. 서보 섹터(10)는 기록/판독 및 속도 필드(15), 주소 마크(Address Mark; AM) 필드(16) 및 위치 에러 신호(Position Error Signal; PES) 필드(17)를 포함한다. 포맷 동작중에 디스크로 기록되는 ID 영역(11)은 연속하는 데이터 섹터(12)를 식별하기 위해 기록이나 또는 판독과 같은 정상 동작중에 사용될 수 있는 데이터 섹터(12)에 관한 특정 정보를 포함한다. 일반적으로, ID 영역(11)은 기록/판독 및 속도 필드(18)와, VCO 동기 필드(19)와, 인코더/디코더 플러쉬 필드(20)와, 동기 비트(21)와, ID 및 CRC 필드(22)를 포함한다. 일반적으로. 데이터 섹터(12)는 상기 ID 필드들(18 - 21)에 대응하는 필드들(23 - 26)과, 데이터 및 ECC 필드(27)를 포함한다. ID 영역을 갖는 디스크 파일에 있어, 논리적 블록 주소(Logical Block Address; LBA)라고도 알려진 CHS/ZCHS 정보는 일반적으로 상기 데이터 섹터에 바로 이어지는 데이터 ID 필드(22) 위에 기록된다.
최근에, 디스크 드라이브들의 용량을 증가시키기 위해 ID 없는 포맷으로 알려진 새로운 방법 및 시스템들이 개발되어 왔으며, 상기 ID 없는 포맷을 이용한 디스크 드라이브 시스템은 통상 ID없는 디스크 드라이브 시스템들로 불려진다. 상기 포맷은 본 발명에서 참조한 Best 등에 의한 미국 특허 제 5,438,559 호에 개시되어 있다. 섹터 서보 체계를 구현한 ID 없는 디스크 드라이브에 있어, 소정 트랙의 서보 섹터 내의 위치 필드에 있는 전체 트랙 번호 식별자는 요구된 데이터 섹터들을 고유하게 식별하여 ID 영역을 완전히 사용하지 않도록 결함 맵(defect map)과 함께 사용된다.
일단 디스크 드라이브가 식별된 실린더나 헤드 혹은 식별된 구역, 실린더, 헤드에 대해 요구된 탐색 동작을 완료하게 되면, 상기 기록 채널은 헤드의 아래쪽을 지나가는 각 데이터 섹터와 관련된 서보 섹터를 검사함으로써 요청된 데이터 섹터를 스캔한다. 적절한 데이터 섹터가 발견되면, 데이터는 판독되고 탐색 동작은 완료된다.
디스크 드라이브 시스템(ID 및 ID 없는 디스크 드라이브 시스템 모두)이 지닌 한 가지 문제점은 상기 데이터 섹터 포맷 동작이 시간 소모적이고, 고가이며 재 포맷이 쉽지 않다는 것이다. 상기 완전한 디스크 포맷 동작은 서보 섹터들, 데이터 섹터들 및 ID 섹터들(ID 드라이브의 경우)을 자기 기록 디스크의 동심 트랙들을 따라 기록하는 것으로 이루어진다. 일반적으로, 상기 전체 동작이 제조자에 의해 수행되지만, 사용자도 데이터 섹터 포맷 동작을 실시할 수 있다.
제조 시에 상기 완전한 디스크 포맷팅 공정은 디스크 드라이브 시스템에서 블랭크(blank) 자기 디스크를 이용하여 시작한다. 이어, 서보 섹터들은 서보 기록기(servo writer)로 알려진 특별한 기계장치를 사용하여 기록된다. 서보 기록기는 서보 섹터들을 기록하는 동안 자기 헤드를 정확하게 위치시켜 준다. 서보 섹터들이 정확하게 위치된다는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면 이들 섹터들은 디스크 드라이브의 동작중에 헤드를 트랙을 따라 위치시키는 데 사용되기 때문이다. 서보 섹터들은 일반적으로 서보 섹터들이 인접 트랙들 상의 대응하는 섹터들과 방사형으로 정렬하도록 동일 트랙을 따라 서로에 대해 소정의 특정한 각거리(angular distance)로 기록된다.
서보 섹터들이 기록된 후, 결함 영역을 찾기 위해 디스크 표면은 전체적으로 검사된다. 이는 디스크 드라이브의 변환기 헤드를 사용하여 표면 분석 검사(Surface Analysis Test; SAT) 패턴으로 디스크의 전체 영역을 기록함으로써 이루어진다. 그후, 헤드를 사용하여 방금 기록한 전체 영역을 판독한다. 헤드들이 디스크의 특정 영역으로부터 판독할 수 없을 경우, 상기 영역은 결함 영역으로 지정된다. 상기 결함 영역들은 이들 트랙 위치와 디스크 위의 참조 인덱스 마크(reference index mark)로부터의 원주상의 거리를 참조로 하여 맵핑된다. 일반적으로, 상기 참조 인덱스 마크는 방사형으로 정렬된 서보 마크들 중의 하나에 포함된다. 그후, 드라이브가 필요로 하는 다른 동작 정보와 마찬가지로 결함 영역들의 위치에 대한 정보는 디스크 드라이브의 특별한 지정 영역에 기록된다. 일반적으로, 상기 지정 영역은 디스크의 최외곽 실린더에 있다. 이 시점에서, 상기 지정 영역은 전체 트랙들이 완전히 포맷되어진 디스크의 유일한 부분이다. 일반적으로, 상기 지정 영역은 사용자 데이터를 기록하거나 판독하기 위한 목적으로는 사용자가 액세스할 수 없다.
상기 포맷 동작의 다음 동작은 데이터 섹터 포맷팅 공정으로 알려져 있으며, 사용자 데이터를 위해 주어진 디스크의 부분에만 관련된다. 다시 말해서, 상기 지정 영역은 영향받지 않는다는 것이다.
다음으로, 드라이브는 변환기 헤드를 사용하여 각 데이터 트랙을 따라 AC 삭제(erase)를 한다. 상기 AC 삭제는 회로부가 일반적인 데이터를 기록하거나 판독하기 위해 이용하는 대역폭 외부에 존재하는 주파수를 이용하여 수행된다. 상기 AC 삭제는 일반적으로 10 Hz 보다는 적고 50 MHz 보다는 큰 주파수에서 행해진다. AC 삭제의 목적은 소정의 국부적인 예외를 제거하고 자기 디스크를 완전히 지움에 따라 디스크에 좀더 균일한 분포를 갖는 자기 도메인을 제공함에 있다.
AC 삭제 이후, ID 드라이브의 경우에 있어서 다음 단계는 ID 섹터들과 데이터 섹터들을 기록하는 것이다. 전술한 바와 같이, ID 필드들은 이어지는 데이터 섹터들의 주소들에 관한 정보를 담고 있다. 초기 포맷 동작 동안, 데이터 섹터들에는 일반적으로 고정 패턴들(즉, 통상 이진의 영들)이 기록된다. 정상적인 변환기 헤드를 갖는 디스크 드라이브에 있어, 각 트랙에 대한 ID 및 데이터 섹터들은 디스크의 동일 회전으로 기록된다. 다시 말해, 단일 트랙의 ID 및 데이터 섹터들 전부를 기록하기 위해서 디스크는 1회전하면 된다.
MR 헤드를 사용하는 ID 드라이브의 경우에 있어, 상기 ID 및 데이터 섹터들은 개별적으로 기록되어야만 한다. 이는 MR 헤드의 판독 및 기록 요소들은 상호 방사 방향으로 소폭의 간격을 가지며 이격되어 있기 때문이며, 그로 인해 ID 섹터들은 판독 및 기록 요소들 사이에 데이터 트랙 폭의 1/2 지점을 따라 방사 방향으로 (간격을 가지며) 이격되는 것이 바람직하다. ID 섹터들을 이격시키기기 위해서, ID 섹터들과 데이터 섹터들은 디스크의 별개의 회전으로 기록된다. 다시 말해, 단일 트랙의 ID 및 데이터 섹터들 전부를 기록하기 위해서 2회전이 필요하다.
ID 없는 드라이브의 경우, AC 삭제단계 이후 데이터 섹터들만 고정 패턴들 (즉, 통상 이진의 영들)로 기록된다. ID 섹터들은 기록되지 않는다.
오늘날의 디스크 드라이브들은 디스크 면당 6,000 개의 트랙에 근접하고 있다. 상기 드라이브들은 적어도 두 개의 표면들 그리고 어떤 경우에는 더 많은 표면들을 갖는다. 하나의 데이터 표면의 단일 트랙을 데이터 포맷하는데 1회전과 대로는 2회전이 필요하다면, 데이터 섹터 포맷 동작은 상당한 양의 시간이 걸린다는 것을 쉽게 알 수 있다. 현재 드라이브들은 데이터 섹터 포맷팅에 대해서 30분에서 1시간 30분이 필요하다.
따라서 저가이면서도 고속으로 데이터 섹터의 포맷이 가능한 디스크 드라이브가 요구된다.
간단히 말하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 요청되는 바에 따라 디스크의 데이터 섹터 포맷팅을 수행할 수 있는 ID 없는 디스크 드라이브 시스템을 제공한다. 디스크 드라이브는 제조 시에 기록된 자신만의 서보 섹터들을 갖고 있다. 이 시점에 추가의 포맷팅은 행해지지 않는다. 디스크에는 사전 기록된 데이터 트랙은 없으며, 단지 기록된 서보 섹터들을 갖고 있다.
도 1은 ID 섹터들을 사용하여 포맷한 디스크 파일 상의 트랙의 세그먼트인 섹터들을 개략적으로 나타낸 다이어그램,
도 2는 ID 없는 아키텍쳐로 포맷된 디스크 파일 상의 트랙의 세그먼트를 개략적으로 나타낸 다이어그램,
도 3은 본 발명의 디스크 드라이브를 개략적으로 나타낸 다이어그램,
도 4는 도 3의 디스크 드라이브의 포맷 동작을 나타낸 플로우 차트이다.
디스크를 포맷 혹은 재 포맷 하고자 할 때, 드라이브는 데이터 섹터 주소 테이블들을 만든다. 그후, 사용자는 포맷 동작중에 선택적으로 전체 디스크에 걸쳐 AC 삭제를 할 것인지 안 할 것인지를 판단한다. 또한 사용자는 포맷 동작중에 선택적으로 데이터 섹터들의 전부를 기록할 것인지 안 할 것인지를 판단한다. 사용자가 포맷 동작 동안 데이터 섹터들의 전부를 기록하지 않는다고 결정했다면, 드라이브는 정상 기록 동작을 수행하는 동안 요청되는 바에 따라 데이터 섹터들을 기록할 것이다. 이와 같이, 포맷 동작은 디스크 상에 단일 데이터 섹터를 기록해야 할 필요 없이 수행될 수 있다. 이것은 데이터 섹터 포맷 동작중에 디스크 상의 모든 데이터 섹터는에 기록되기를 요구하던 종래 방법과 대조적이다.
본 발명의 특성 및 장점들에 대해 전반적인 이해를 위해, 아래에서 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명은 본 양수인에게 양도된, 1995년 8월 1일에 발행된 미국 특허 제 5,438,559 호, ″고정 블록에서 물리적 섹터들을 위치하기 위한 방법(Method for Locating Physical Sectors in a Fixed block)″; 1993년 5월 11일에 공고된 미국 특허 제 5,210,660 호, ″데이터 구조에 독립한 섹터화된 서보(Sectored Servo independent of Data Architecture)″; 1993년 12월 23일에 출원된 미국 출원번호 제 08/173,541 호, ″고정 블록 디스크 드라이브를 위한 섹터 구조(Sector Architecture for Fixed Block Disk Drive)″; 1993년 12월 23일에 출원된 미국 출원번호 제 08/173,588 호, ″데이터 기록 디스크 드라이브에서 스킵-섹터 맵핑을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Skip-Sector Mapping in a Data Recording Disk Drive)″; 1994년 12월 22일에 제출된 미국 출원번호 제 08/363,455 호, ″데이터 저장 디스크 드라이브에서 목표 트랙을 결정하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Target Track Determination in a Data Storage Disk Drive)″; 1994년 12월 22일에 출원된 미국 출원번호 제 08/361,624 호, ″트랙의 다수 서보 섹터들에서 실린더 주소 저장장치(Cylinder Address Storage in Multiple Servo Sectors of a Track)″; 1994년 10월 11일에 출원된 미국 출원번호 제 08/321,142 호, ″디스크 드라이브의 스핀들 동기를 위한 적응형 휨(Adaptive Skew for Spindle Synchronization of a Disk Drive″)와 관련된 바, 여기에 참고자료로써 인용된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용하는 디스크 상의 트랙의 ID 없는 세그먼트(29)를 개략적으로 나타낸다. 상기 세그먼트(29)는 서보 섹터(30)와 데이터 섹터(31)를 포함한다. 상기 서보 섹터(30)는 판독/기록 복구 및 속도 보상 필드(32)와, 주소 마크 필드(34)와, 위치 필드(36)와, 서보 패드 필드(38)를 포함한다. 데이터 섹터(31)는 일반적으로 VCO 동기 필드(42)와, 데이터 및 ECC 필드(44)와, 서보 패드 필드(46)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 디스크 드라이브를 나타낸 것이다. 상기 디스크 드라이브는 섹터 서보와 존 비트 기록을 갖는 고정 블록 아키텍쳐를 사용하여 포맷된다. 상기 디스크 드라이브(202)는 데이터 기록 디스크(204)와, 액튜에이터 아암(206)과, 기록 헤드라고도 지칭되는 데이터 기록 변환기(208)와, 보이스 코일 모터(210)와, 서보 전자회로부(212)와, 판독/기록 전자회로부(213)와, 인터페이스 전자회로부(214)와, 포맷터 전자회로부(215)와, 마이크로프로세서(216) 및 램(217)을 포함한다.
데이터 기록 디스크(204)는 스핀들 모터(211)에 회전 중심이 있으며, 헤드 가 위치하는 방사형으로 간격진 일련의 트랙들로 분할된다. 이들 트랙들 중 하나를 218로 나타내었다. 상기 트랙들은 방사형으로 다수의 존(zone)으로 그룹 지워진다. 이들 중 세 개를 251, 252, 253으로 나타내었다. 상기 디스크는 일반적으로 방사형 방향으로 트랙들을 가로질러 확장되는 다수의 서보 섹터들(220)을 포함한다. 각 트랙은 방사형으로 정렬된 참조 인덱스 마크(221)를 갖는다.
각 구역 내에서, 상기 트랙들은 또한 원주로 된 다수의 데이터 섹터들(254)로 분할된다. 상기 데이터 섹터들은 섹터 ID 필드들은 포함하지 않는다. ″고정 블록 구조″의 일반적인 의미를 따르면, 모든 데이터 섹터들은 실질상 동일한 크기를 가지며, 데이터는 바이트로 표현된다. 그러나, 본 발명은 데이터 섹터 크기가 섹터당 512 바이트∼ 520 바이트와 같이 소정의 구간을 가지면서 가변되더라도, 이에 대응하여 이를 용이하게 수용할 수 있음에 주목할 만 하다. 이와 같은 구성은 특정 목적을 동반하는 실시예를 구현하고자 할 때, 바람직한 구성이라 할 수 있다. 트랙당 데이터 섹터들의 수는 존에 따라 가변적이고, 데이터 섹터들중에서 일부는 서보 섹터에 바로 이어서 시작하지 않는다. 더욱이, 어떤 데이터 섹터들은 서보 섹터들에 의해 분리된다. 상기 디스크 드라이브가 다수의 헤드들을 갖고 있을 경우에 있어서, 모든 표면 위에서 동일한 반경상에 존재하는 한 세트의 트랙들을 ″실린더″라 부른다.
한편, 판독/기록 전자회로부(213)는 변환기(208)로부터 신호들을 수신하여, 서보 정보를 서보 전자회로부(212)로 넘겨주고, 데이터 신호들을 포맷터(215)로 넘겨준다. 서보 전자회로부(212)는 서보 정보를 사용하여 240 지점에 전류를 발생함에 따라 기록용 변환기(208)를 위치시키는 보이스 코일 모터(210)를 구동한다. 인터페이스 전자회로부(214)는 인터페이스(262)를 통해 호스트 시스템(미도시)과 통신을 수행함으로써, 데이터 및 명령 정보를 전달한다. 인터페이스 전자회로부(214)는 또한 인터페이스(264)를 통해 포맷터(215)와 통신한다. 마이크로프로세서(216)는 인터페이스(270)를 통해 각종 다른 전자회로부와 통신한다.
디스크 드라이브(202)의 동작에 있어, 인터페이스 전자회로부(214)는 인터페이스(262)를 통해 데이터 섹터들을 판독하거나 또는 기록하기 위한 요청신호를 수신한다. 포맷터 전자회로부(215)는 논리적 블록 주소(Logical Block Address; LBA) 형태로 인터페이스 전자회로부(214)로부터 요청된 데이터 섹터들의 목록을 수신하고, 원하는 데이터 섹터들의 위치를 고유하게 식별하는 존, 실린더, 헤드 및 데이터 섹터 번호의 물리적 블록 주소(Physical Block Address; PBA) 형태로 이들 목록을 변환한다. 상기 헤드 및 실린더 정보가 서보 전자회로부(212)에 제공됨에 따라 상기 서보 전자회로부(212)는 기록용 헤드(208)를 적절한 실린더 상의 적합한 데이터 섹터 위로 위치시켜 주는 역할을 수핸한다. 만일 서보 전자회로부(212)에 제공된 상기 실린더 번호가 기록용 헤드(208)가 현재 위치한 트랙 번호와 같지 않다면, 서보 전자회로부(212)는 먼저 적절한 실린더 위로 기록용 헤드(208)를 다시 위치시키기 위해 탐색 동작을 실행한다.
한번 서보 전자회로부(212)가 기록용 헤드(208)를 적절한 실린더 위에 위치시키게 되면, 서보 전자회로부(212)는 원하는 데이터 섹터를 위치시키고 식별하기 위해 섹터 계산의 실행을 시작한다. 서보 섹터들(220)은 기록용 헤드(208)의 아래에서 움직이므로, 미국 특허 제 5,438,559 호에 설명된 ID 없는 방식이 각 서보 섹터를 식별하기 위해 사용된다. 간단히 말하면, 참조 인덱스 마크는 제 1 서보 섹터를 식별하고, 주소 마크는 이어지는 서보 섹터들을 위치시키고, 주소 마크들의 횟수는 각 서보 섹터들을 고유하게 식별한다. 추가적인 정보는 서보 전자회로부(214) 및 포맷터 전자회로부(215)와 관련되어 유지되고, 현재 서보 섹터가 데이터 섹터를 분리할 것인지 아닌지 혹은 새로운 데이터 섹터는 현재 서보 섹터에 바로 이어서 시작하는지를 판단하기 위해 사용된다. 이 이상의 정보는 서보 전자회로부(214) 및 포맷터 전자회로부(215)에서 유지되고, 현재의 서보 섹터로부터 다음 데이터 섹터의 시작 위치 혹은 거리를 식별하는데 사용된다. 여기에 더해 더 이상의 정보는 다음의 이어지는 서보 섹터 이전에 시작된 추가적인 데이터 섹터들의 시작 위치 혹은 거리를 식별하는데 사용된다. 여기에 더해 더 이상의 정보는 참조 인덱스 마크로부터 데이터 섹터들의 번호를 식별한다. 이 정보를 이용함으로써 포맷터 전자회로부(215)가 기록용 헤드의 아래에서 움직이는 데이터 섹터 번호를 인터페이스 전자회로부(214)로부터 수신된 섹터들의 목록과 비교하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 데이터 섹터 포맷 동작을 나타낸 플로우 차트이다. 상기 데이터 섹터 포맷 동작은 제조시점에서 실행되거나 혹은 드라이브가 사용되고 난 후 수행되는 재 포맷팅 동작일 수 있다. 다음에 기술되는 논의를 위해 서보 섹터들이 이미 기록되었고 중복 기록되지 않도록 쓰기 방지가 되었다고 가정한다. 또한 디스크들의 결함 영역들은 맵핑되어 있고, 상기 정보는 지정영역에 저장되었다고 가정한다. 상기 공정들은 공지의 기술이며 제조 시에 수행된다.
드라이브(202)가 초기 기동을 하게 되면, 마이크로프로세서(216)는 디스크(204)의 지정영역으로부터 정보를 판독하고 램(RAM; 217)에 정보를 저장한다. 선택적으로 상기 정보는 롬(ROM)과 같은 비휘발성 메모리에 저장된다. 상기 지정영역의 정보는 초기 포맷 섹터 크기를 포함하는 디스크 드라이브의 초기 설정 상의 정보를 포함하고 있다. 더욱이, 상기 지정영역의 정보는 도 4를 참조한 다음의 단계들로 설명되는 본 발명의 데이터 섹터 포맷 동작을 수행하기 위해 필요한 명령들을 포함한다.
먼저 단계 300에서 포맷 동작이 시작된다. 이는 호스트로부터 인터페이스 전자회로부(214)로 포맷 초기화 정보를 전송함으로써 이루어진다. 마이크로프로세서(216)는 인터페이스 전자회로부(214)로부터 포맷 초기화 정보를 수신한다.
단계 302에서, 마이크로프로세서는 램(217)에 포맷 초기화 정보를 저장한다. 상기 포맷 초기화 정보는 상기 데이터 포맷 동작을 요구하도록 마이크로프로세서를 인지시키는 정보를 포함한다. 상기 정보는 또한 블록 크기(트랙당 데이터 섹터 수에 영향을 미치는)와 상기 데이터 섹터 포맷 동작 동안 모든 데이터 섹터들의 AC 삭제 혹은 기록이 요구되는지 아닌지에 관한 정보도 포함한다. 단계 304에서, 마이크로프로세서는 램(217)으로부터 결함 영역 정보를 복구한다. 상기 정보는 결함을 포함한 디스크의 물리적 영역을 식별한다. 상기 정보는 제조 공정중에 미리 얻어진다. 더욱이, 사용자가 결함 목록에 추가하기를 원한다면 디스크의 다른 영역을 보다 명확히 지정할 수 있다.
단계 306에서, 마이크로프로세서는 트랙 배치 맵을 준비하기 위해 사용자가 지정한 데이터 섹터 블록 크기를 사용한다. 상기 마이크로프로세서는 데이터 섹터의 경계들은 소정의 사용자가 지정한 데이터 섹터 길이를 발생하는 곳을 결정한다. 인덱스 참조 마크에서 시작하여 이어지는 각 데이터 섹터의 길이를 수용하기에 충분한 길이를 할당함으로써 연속되는 섹터 경계들까지의 상기 길이들을 결정한다. 이때, 중간 삽입된 서보 섹터들의 길이를 고려한다.
단계 310에서, 마이크로프로세서는 물리적 블록 주소(Physical Block Address; PBA) 테이블을 준비하기 위해 트랙 배치 맵을 사용한다. 각 데이터 섹터는 디스크 상의 정확한 물리적 위치를 나타내는 존, 실린더, 헤드 및 섹터 번호에 할당된다. 마이크로프로세서는 지정 영역에 저장된 포맷 정보를 사용하여 기동할 때마다 PBA를 재구성해야 하기 때문에 PBA 테이블을 기록할 필요는 없다.
단계 312에서, 마이크로프로세서는 결함 및 예비 데이터 섹터들을 지정한다. 이는 트랙 배치 맵을 결함들의 물리적 위치와 비교함으로써 이루어진다. 일부분의 결함 영역이라도 포함한 데이터 섹터들은 결함 섹터들로 지정된다. 한번 결함 섹터 번호가 식별되면, 마이크로프로세서는 추가의 데이터 섹터들을 예비 데이터 섹터(spare data sectors)들로 지정한다. 이들 예비 데이터 섹터들은 일반적으로 데이터 트랙들에 걸쳐서 균일한 방식으로 할당된다. 이들 예비 데이터 섹터들은 이전의 양호한 데이터 섹터가 불량으로 될 때는 언제라도 사용된다. 그후, 상기 불량 섹터에서 기록된 정보는 가장 가까운 예비 섹터에 할당된다. 그후, 상기 예비 섹터는 결함 및 예비 목록으로부터 삭제되고, 그에 따라 정상 데이터 섹터로 간주된다. 상기 불량 섹터는 결함 섹터 목록에 추가되고, 그에 따라 결함 섹터가 되었다고 간주된다.
단계 314에서, 마이크로프로세서는 결함 테이블들을 준비한다. 상기 테이블들은 결함 및 예비 섹터들의 목록을 포함한다. 판독/기록 동작 동안, 디스크 파일은 논리적 섹터 위치 식별자의 요청보다 작거나 같은 값을 갖는 내부요소에 대한 결함 맵을 탐색함으로써, 논리적 블록 주소(고객 혹은 시스템 어드레싱 가능한 블록)로부터 물리적 블록 주소(디스크 드라이브 상에서 사용 가능한 섹터들의 총 수)로 변환을 수행한다. 만일 내부요소가 전혀 발견되지 않았다면, 상기 물리적 블록 주소는 논리적 블록 주소와 동일하다. 만일 내부요소가 발견되었다면, 결함 혹은 예비 섹터들의 수를 나타내는 대응되는 오프셋(offset)을 결함 테이블로부터 구하고, 상기 해당 섹터의 물리적 블록 주소를 생성하는 요청된 섹터의 물리적 블록 주소에 더해진다. 상기 물리적 블록 주소는 물리적 디스크 위치를 액세스하기 위해 번갈아 가면서 CHS(구역 기록이 없는 경우) 혹은 ZCHS(구역 기록이 있는 경우) 중의 하나로 변형된다. 이리하여, 마이크로프로세서(216)는 요청된 논리적 블록 주소 및 결함 테이블들을 사용하여 원하는 섹터의 물리적 위치를 계산할 수 있다.
단계 316에서, 마이크로프로세서는 예비 영역(reserved area)에 결함 테이블들을 기록한다. 결함 테이블들의 구성 및 동작에 대한 상세한 설명은 위에서 참조한 특허들 및 특허의 응용예에서 이루어졌다.
단계 318에서, 마이크로프로세서(318)는 사용자가 AC 삭제를 요청하는지 아닌지를 판단한다. 원래부터 RAM에 저장되어 있는 포맷 초기화 정보는 AC 삭제가 요청되는지 아닌지에 관한 정보를 포함한다. 만일 AC 삭제가 요청된다면, 그후 상기 과정은 단계 320으로 옮겨지고, 만일 AC 삭제가 요청되지 않는다면, 그후 상기 과정은 단계 322로 옮겨진다.
단계 320에서, 모든 트랙들의 AC 삭제가 실행된다. AC 삭제는 드라이브의 변환기 헤드들이 드라이브의 판독/기록 전자회로부에 의해 사용되는 일반적인 데이터의 대역폭 외부에 존재하는 주파수를 기록함으로써 수행된다. 통상 10 Hz 보다 적고 50 Mhz 보다 큰 주파수들이 사용된다. 상기 AC 삭제 과정은 디스크의 데이터 영역인 모든 표면들 위에 있는 모든 트랙들의 처음부터 끝까지 연속하여 실행된다.
단계 322에서, 마이크로프로세서(216)는 사용자가 모든 데이터 섹터에 대해 기록을 요청했는지를 판단한다. 만약 요청했다면, 상기 과정은 단계 324를 진행하고, 그리고 요청하지 않았다면, 단계 326으로 옮겨진다. 다시 말하면, 모든 데이터 섹터들에 대한 기록이 요청되었는지 아닌지에 관한 정보는 램에 저장된 초기화 포맷 정보에 포함되어 있다.
단계 324에서, 드라이브는 모든 데이터 섹터들에 대한 기록을 실행한다. 드라이브는 데이터 헤드로 명령을 보내 디스크 데이터 영역의 모든 표면들 위의 모든 트랙들에 걸쳐서 순서적으로 기록된다. 일반적으로 기록된 데이터는 고정 패턴의 형태, 즉 통상 이진의 영으로 되어 있다.
단계 326에서, 포맷 동작은 종료되며, 이때 드라이브는 정상 동작으로 복귀한다. 정상 동작은 사용자 데이터를 디스크의 데이터 부분에 기록하며 판독하는 루틴을 포함한다. 정상 동작 동안, 요청되는 바에 따라, 드라이브는 사용자 데이터를 데이터 섹터들에 기록하게 된다. 그러므로, 모든 데이터 섹터들에 대한 기록 동작인 단계 324가 생략된다면, 드라이브는 작용할 수 있는 상태를 계속 유지한다. 드라이브는 디스크의 데이터 부분중 어떤 부분이 물리적으로 포맷되어야 하는가(자기적으로 기록된 데이터 섹터들)를 요구하지 않는다. 대신, 드라이브는 데이터 섹터들의 가상 주소들을 구성하게 된다. 실제 이들 데이터 섹터들의 물리적 기록 동작은 드라이브가 실제적으로 사용자 데이터를 특별한 데이터 섹터에 기록할 필요가 있을 때까지 보류된다. 이때, 디스크상의 물리적인 위치가 정해지고 사용자 데이터를 갖는 디스크상에 데이터 섹터가 물리적으로 기록된다. 그러므로, 드라이브는 디스크 상의 모든 데이터 섹터들에 물리적으로 미리 기록함 없이 정상 동작을 시작한다.
본 발명의 포맷 동작에서, 주요한 목적은 결함 테이블들을 만드는 것이다. 드라이브는 전체 디스크의 섹터 경계면에서 효과적으로 다시 맵핑되고 그리고 상기 맵핑 결과로 생기는 정보를 저장한다. 실제로 이 시점에서 섹터 경계면을 물리적으로 변경할 필요는 없다. 이와 같이, 사용자는 모든 데이터 트랙들을 AC 삭제하는 것 또는 모든 데이터 트랙들 상의 모든 데이터 섹터들을 기록하는 것을 선택적으로 생략할 수 있다. 종래의 데이터 포맷 동작에서 시간이 많이 걸리는 것이 상기 두 가지 단계이다. 데이터 포맷팅 시간은 보통 30분에서 1시간반 이상인 것이 보통이다. 사용자가 AC 삭제와 데이터 섹터 기록 단계들을 선택적으로 생략하는 본 발명의 새로운 포맷 동작으로 전체 데이터 포맷 동작은 단지 새로운 섹터 테이블들의 형성을 포함하고, 상기 포맷 동작의 결과로서 3초 정도의 적은 시간 내에 실행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 하여 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
따라서, 개시된 상기 발명은 단순히 예시적으로 고려되어져야 하고, 후술되는 청구범위에서 구체화한 범위 내로 제한되어야 한다.

Claims (7)

  1. 기록 서보 섹터들을 갖는 자기 기록 디스크와;
    데이터를 상기 디스크에 기록하거나 상기 디스크로부터 판독하기 위해 상기 자기 디스크에 근접하여 위치한 변환기 헤드와;
    상기 디스크를 회전시키기 위한 디스크 이동 장치와;
    상기 헤드를 상기 디스크와 관련하여 이동시키기 위한 헤드 이동 장치와;
    상기 헤드로부터 데이터 신호들을 송신 및 수신하기 위해 상기 헤드에 연결된 판독/기록 전자회로들과;
    상기 헤드 이동 장치의 이동을 제어하기 위해 상기 헤드 및 상기 헤드 이동 장치에 연결된 서보 전자회로부와;
    데이터 섹터 주소들의 테이블을 저장하기 위한 메모리 장치와;
    데이터 섹터 주소들의 테이블을 구성함으로서 상기 디스크를 포맷하며, 데이터 포맷 동작중에 어떤 데이터 섹터들에도 기록하지 않는 것을 사용자가 선택적으로 고를 수 있도록 하는 장치를 구비하는 데이터 포맷팅 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 포맷팅 장치는 데이터 포맷 동작중에 사용자가 모든 트랙들을 AC 삭제하는 것을 선택적으로 고를 수 있도록 하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 섹터 주소들의 테이블은 결함 데이터 섹터들의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 섹터 주소들의 테이블은 소정의 예비 데이터 섹터들의 위치에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 포맷팅 장치는 데이터 포맷 동작중에 상기 데이터 섹터 주소들의 테이블을 변경함으로써 상기 데이터 섹터들의 크기를 변화시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  6. 데이터 저장 시스템을 포맷하는 방법에 있어서,
    원하는 데이터 섹터 포맷으로 데이터 저장 디스크의 데이터 부분을 맵핑하는 단계와;
    결함 영역 부분을 포함하는 특정 데이터 섹터들을 결함 데이터 섹터들로 식별하는 단계와;
    논리적 블록 주소들을 물리적 블록 주소들로 변환하는데 사용하기 위해 결함 섹터들의 목록을 구성하는 단계와;
    상기 디스크 상에 모든 데이터 섹터들을 물리적으로 미리 기록하지 않으면서, 사용자 데이터를 상기 데이터 섹터들에 기록하고 판독하는 정상 동작을 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템을 포맷하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 섹터들의 일부를 예비 섹터들로서 식별하고, 상기 예비 섹터들을 상기 결함 목록에 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템을 포맷하는 방법.
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