KR100260409B1 - 자기디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드 전환시간 최소화를 위한 방법과 그 장치 - Google Patents

자기디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드 전환시간 최소화를 위한 방법과 그 장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
자기디스크 드라이브
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
자기 디스크 드라이브에서 아이들모드시의 전력소모와 액티브모드로의 전환시간이 최소로 유지하게 한다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명의 자기디스크드라이브의 전력절감방법은, 액티브모드시 메인클럭에 응답하여 상기 스핀들모터를 정속회전시키고 상기 독취 및 기록채널수단을 항상 동작시키는 제1과정과, 아이들모드시 상기 메인클럭을 소정 분주하여 상기 스핀들모터를 감속회전시키고 상기 독취 및 기록채널수단을 상기 디스크의 서보신호구간 동안에만 동작시키는 제2과정으로 이루어 진다.
4. 발명의 중요한 용도
자기디스크드라이브에서의 전력절감

Description

자기디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드 전환시간 최소화를 위한 방법과 그 장치
제1도는 본 발명에 적용되는 통상적인 자기 디스크 드라이브의 개략 블럭 구성도.
제2도는 본 발명을 구현하기 위해 메인클럭을 분주하는 장치를 보여주는 도면.
제3도는 아이들모드시 서보신호를 읽기 위한 제어신호를 보여주는 도면.
제4도는 제3도의 서보신호의 구체적인 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 메인클럭발생기 42 : 제1분주기
44 : 멀티플랙서 46 : 제2분주기
26 : 마이크로 콘트롤러
본 발명은 디지탈정보의 자기 기록/독출을 위한 자기디스크 기록/독출장치(이하 “자기디스크 드라이브” 또는 “디스크 드라이브”라 칭함)에 관한 것으로, 특히 자기 디스크 드라이브의 전력을 절감하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
자기디스크 드라이브에서 전력관리는 전력절감을 위해 반드시 필요한 기술이다. 특히 베터리에 의해 동작되는 휴대용 퍼스널컴퓨터에서의 보조기억장치로 널리 사용되고 있는 자기디스크 드라이브에 대한 전력관리는 베터리의 수명에 아주 큰 영향을 미친다.
자기디스크 드라이브에서 전력관리는 통상 액티브모드(active mode), 슬립모드(sleep mode) 및 아이들모드(idle mode)로 나누어진다. 액티브모드는 자기디스크 드라이브가 정상 동작상태 예를 들면, 탐색하고(seek), 읽고(read), 기록(write)할 때의 상태를 말한다. 그리고 슬립모드는 리셋에 의해서만 액티브모드로 전환될수 있는 상태를 말한다. 이때에는 호스트의 명령을 받을 수 있도록 DDC(Disk Data Controller)의 일부 로직만 파워-온 상태를 유지하고 있고, 나머지 스핀들모터와 VCM(Voice Coil Motor), 리드/라이트 채널 및 마이크로콘트롤러 등은 션트-다운(Sunt down)상태이다. 아이들모드는 호스트의 어떠한 명령에 대해서도 바로 기능을 수행할 수 있는 상태를 말한다. 이때에는 최소한의 전력이 소비되도록 자기디스크 드라이브를 제어하는데, 제어하는 방법은 디스크 드라이브에 따라 여러 가지가 있다.
최소한의 전력이 소비되도록 자기디스크 드라이브를 제어하는 방법의 일예를 2가지로 들면 아래와 같다.
첫번째의 일예는, 아이들 모드시 스핀들모터를 정속으로 회전하게 하고 트랙의 중심선을 유지하기 위하여 헤드가 서보신호만을 읽도록 제어하는 것이다. 즉 리드/라이트 채널 제어신호가 “로우”상태일때에는 리드/라이트 채널의 전력을 온하여 헤드가 읽어들이는 서보신호를 받아들이고, “하이”상태일때 즉 데이타 구간에서는 전력을 오프한다. 이러한 제어는 전력을 절감시킨다.
그러나 첫번째의 전력절감 일예는 호스트의 명령에 대해서는 액티브모드로 전환하는 시간이 매우 짧으나 아이들모드 자체에서의 전력절감은 별로 크지않다는 단점이 있다.
두번째 일예는, 아이들모드시 스핀들모터의 회전을 멈추고 헤드를 파킹(parking)하고 독출/기록채널의 전력을 오프하는 제어방법이다. 이때 디스크 드라이브자체의 전력절감 효과는 매우 크다.
그러나 두번째의 전력절감의 일예는 호스트로부터의 어떤 명령을 수행하기 위한 시간이 많이 소요된다. 즉 아이들모드에서 액티브모드로 전환하는 시간이 3∼5초 정도 소요된다. 그것은 상기 아이들모드일때 회전을 멈추고 있던 스핀들모터를 액티브모드시 요구되는 정속회전토록 하기 위한 시간이다. 또한 두번째의 전력 절감의 일예는 스핀들모터의 파워-온시에서는 최대전류를 필요로 한다.
상술한 바와 같은 일예들을 살펴보면 아이들모드시의 전력소모와 액티브모드로의 전환시간이 최소로 유지되는 방법이 강구되어야 함을 알수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 자기디스크 드라이브에서 아이들모드시의 전력소모와 액티브모드로의 전환시간이 최소로 유지하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 메인클럭을 제어하여 자기디스크 드라이브의 전력을 절감하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부한 도면을 참조되어 상세히 설명되어질 것이다. 도면들중 동일한 부품 또는 동일한 구성요소는 가능한 한 어느곳에든지 동일한 참조번호 또는 동일한 부호를 사용하고 있음을 유의하여야 한다. 그리고 본 명세서에는 개시된 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기위해 나타내어져 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 자명하여 질것이다.
제1도는 본 발명의 실시예에 적용되는 통상적인 자기 디스크 드라이브의 개략 블럭 구성도이다. 상기 제1도를 참조하여 본 발명을 이해하는데 유용한 통상적인 디스크 드라이브에 대하여 살펴본다. 디스크들(10)은 스핀들(spindle) 모터(38)에 의해 회전한다. 헤드(12)는 디스크들(10)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 모터(32)와 결합된 E-블럭 어셈블리(14)로부터 디스크들(10)쪽으로 신장된 서스펜션들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(16)는 독출시에는 헤드(12)중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 독출신호를 독출/기록 채널(read/write channel)회로(18)에 인가하며, 기록시에는 독출/기록 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(encoded write data)를 헤드(12)중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크상에 기록되도록 한다. 이때 전치증폭기(16)는 DDC(Disk Data Controller)(24)의 제어에 의해 헤드(12)중 하나를 선택하는 스위칭수단을 구비한다. 이러한 전치증폭기(16)의 일예를 들면 silicon systems사에서 제조 및 판매하고 있는 IC(Integrated Circuit)인 독출/기록 장치 SSI 32R2026R이 있다. 독출/기록 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 독출신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 독출데이타 RDATA를 발생하며, DDC(24)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 디코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. 독출/기록 채널회로(18)는 또한 디스크상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 이러한 독출/기록 채널회로의 예를들면 silicon system사에서 제조 및 판매되고 있는 IC인 1,7ENDEC, 4-burst Servo를 가지는 독출채널 SSI 32P4742/4742A/4746/4746A가 있다. 독출/기록 채널회로(18)로부터 발생된 PES는 ADC(Analog-to-Digital Converter)(20)에 인가되고 독출데이타 RDATA는 트랙정보 검출부(22)와 DDC(24)에 인가된다. ADC(20)는 PED를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(26)에 제공하고, 트랙정보 검출부(22)는 독출데이타 RDATA로부터 현재 헤드가 위치하고 있는 트랙번호등을 검출하여 마이크로 콘트롤러(26)에 제공한다. DDC(24)는 마이크로 콘트롤러(26)를 제어하며 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 독출/기록 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크(10)에 기록하거나 상기 디스크(10)로부터 데이타를 독출하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(24)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(26)간의 통신을 인터페이스한다. 마이크로 콘트롤러(26)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 독출 또는 기록 명령에 응답하여 시스템을 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 이때 마이크로 콘트롤러(26)는 트랙정보 검출부(22)로부터 인가되는 트랙번호와 ADC(20)로부터 인가되는 PES값을 이용하여 전술한 바와 같은 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. DAC(Digital-to-Analog Converter)(28)는 마이크로 콘트롤러(26)로부터 발생되는 헤드(12)의 위치 제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환한다. 서보구동부(30)는 DAC(28)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터(15)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(15)의 보이스 코일모터(32)에 인가한다. 액츄에이터(15)는 서보구동부(30)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드(12)를 디스크들(10)상에서 이동시킨다. 모터제어부(34)는 마이크로 콘트롤러(26)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터 구동부(36)를 제어한다. 스핀들 모터 구동부(36)는 모터제어부(34)의 제어에 따라 스핀들 모터(38)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다. 그리고, 타이밍 제어부(54)는 마이크로콘트롤러(26)에 제어하에 자기디스크 드라이브의 각부에 타이밍 신호를 발생한다.
제2도는 본 발명을 구현하기 위해 메인클럭을 분주하는 장치를 보여주는 도면이다. 제2도에서 메인클럭발생기(40), 제1분주기(42), 제2분주기(46) 및 멀티플랙서(44)는 제1도에 도시된 타이밍제어부(54)에 포함된다.
상기 메인클럭발생기(40)는 메인클럭 ACLK를 발생한다. 제1분주기(42)는 상기 메인클럭 ACLK를 제1분주하여 제1분주클럭 BCLK를 출력한다. 멀티플랙서(44)는 상기 메인클럭 ACLK를 입력단0으로, 상기 제1분주클럭 BCLK를 입력단1로 입력받는다. 그리고 마이크로 콘트롤러(26)의 제어에 의하여 상기 메인클럭 ACLK와 제1분주 클럭 BCLK중 하나를 선택하여 출력한다. 제2분주기(46)는 멀티플랙서(44)가 선택한 클럭을 각 회로에 알맞게 각각 분주하고 출력한다. 즉 DDC(24)에는 클럭 CCLK를, 독출/기록채널계(50)에는 클럭 DCLK를, 서보구동계(50)에는 ECLK를, 마이크로콘트롤러(26)에는 FCLK를, 그리고 스핀들모터구동계(52)에는 GCLK를 출력한다. 상기 DDC(24), 마이크로콘트롤러(26)는 제1도에 바로 도시하고 있고, 독출/기록채널계(48), 서보구동계(50) 및 스핀들모터계(52)들의 구성요소들은 제1도에서 점선으로 표시하고 있다.
본 발명에서 마이크로 콘트롤러(26)는 제2분주기(46)로부터 출력되는 클럭 FCLK를 받으며, 아이들모드시 멀티플랙서(44)가 입력단1로 인가되는 제1분주클럭 BCLK를 선택하도록 제어하고 액티브모드시 상기 멀티플랙서(44)가 입력단0으로 인가되는 메인클럭 ACLK를 선택하도록 제어한다.
제2도의 구성에서는 자기 디스크 드라이브의 전력절감을 위해 메인클럭 분주에 관련된 회로 및 입출력 신호들만을 표시하고 있음을 유의하여야 한다. 자기 디스크 드라이브의 보다 전반적인 동작 설명은 제1도를 참조하면 보다 명확히 이해할 수 있을 것이다.
지금 제1도 및 제2도의 구성을 참조하여 본 발명의 동작을 더욱 상세히 설명한다.
전력관리를 위한 명령들(즉, 액티브모드, 아이들모드, 슬립모드)은 호스트인 컴퓨터에서 인가된다. 이 명령들은 DDC(24)를 통하여 마이크로 콘트롤러(26)에 제공된다. 본 발명에 따라 마이크로콘트롤러(26)는 액티브모드시에는 메인클럭 ACLK로서 자기 디스크 드라이브를 동작시키고, 아이들모드시에는 메인클럭 ACLK를 M분 주한(M은 자연수) 제1분주클럭 BCLK로서 자기 디스크 드라이브를 동작시킨다. 따라서 상기 마이크로 콘트롤러(26)는 액티브모드시에는 멀티플랙서(44)가 입력단0을 선택하게 제어하고 아이들모드시에는 멀티플랙서(44)가 입력단1을 선택하도록 제어한다. 상기 입력단0이 선택될 경우에는 메인클럭발생기(40)로부터 발생하는 ACLK가 멀티플랙서(44)로부터 출력되고, 상기 입력단1이 선택될 경우에는 제1분주기(42)에 의해서 M분주된 클럭 BCLK이 멀티플랙서(44)로부터 출력된다. 멀티플랙서(44)로부터 출력되는 클럭은 제2분주기(46)로 인가된다. 제2분주기(46)는 멀티플랙서(44)로부터 출력되는 선택된 클럭을 각 회로에 알맞게 각각 분주하고 출력한다. 즉 DDC(24)에는 클럭 CCLK를, 독출/기록채널계(50)에는 클럭 DCLK를, 서보구동계(50)에는 ECLK를, 마이크로콘트롤러(26)에는 FCLK를, 그리고 스핀들모터구동계(52)에는 GCLK를 출력한다. 만약 멀티플랙서(44)의 출력이 M분주된 분주클럭 BCLK이면 상기 DDC(24), 독출/기록 채널계(50), 서보구동계(50), 마이크로 콘트롤러(26) 및 스핀들모터구동계(52)에 인가되는 클럭들은 원래의 클럭에서 모두 M분주된 값이 된다.
따라서 스핀들모터 구동계(52)의 스핀들모터(제1도의 38)는 아이들모드시 M분주된 GCKL 클럭을 인가받으므로 액티브모드의 정속회전속도 보다 낮게 회전한다. 정속회전시(즉 액티브모드시)의 스핀들모터(38)의 속도를 N0라 할 때 아이들모드시의 회전속도 N1은 아래와 같이 계산된다.
스핀들모터(38)가 아이들모드시 상기와 같이 회전속도 N1으로 감속되면 전력은 액티브모드보다 훨씬 절감된다.
아이들모드시 상기한 스핀들모터구동계(52) 뿐만 아니라 독출/기록채널계(48), DDC(24), 서보구동계(50) 등도 클럭이 M분주된 만큼 타이밍이 M배로 늘어나게 된다. 즉 스핀들모터(32)의 회전수가 줄어든 것과 동일한 비율로 타이밍이 늘어난다. 따라서 액티브모드시의 디스크 드라이브가 스핀들모터의 정속회전에 대응해 타이밍을 맞추는 것과 같이 아이들모드시에서도 스핀들모터의 감속회전에 대응해 타이밍을 맞추게 된다.
본 발명에 따라 독출/기록채널계(48)에서도 상기 아이들모드시의 전력절감을 위하여 전력을 온오프한다. 트랙의 SERVO신호구간에서는 전력을 온하고 DATA신호 구간에서는 전력을 오프한다. 아이들모드시 마이크로 콘트롤러(26)는 제1도의 타이밍제어부(54)를 제어하여 독출/기록 채널 제어신호를 상기 독출/기록채널계(48)로 인가되도록 한다.
제3도는 아이들모드시 SERVO신호를 읽기위한 독출/기록 채널 제어신호를 보여주는 도면이다. 상기 독출/기록 채널 제어신호가 로우상태일때 상기 독출/기록채널계(48)의 전력을 온하여 헤드(12)가 디스크(10)로부터 SERVO신호를 받아들이게 된다. 그러나 독출/기록 채널 제어신호가 하이상태일때에는 독출/기록채널계(48)의 전력은 오프된다. 마이크로콘트롤러(26)가 아이들모드시 SERVO신호를 읽어야 하는 것은 헤드(12)가 트랙의 중심선을 유지하도록 하기 위함이다.
아이들모드시 제3도에 도시된 바와 같은 트랙의 SERVO신호 구간과 DATA신호 구간은 액티브모드시의 구간보다 M배의 비율로 늘어나게 된다. 또한 독출/기록채널 제어신호도 상기와 동일한 비율로 늘어나게 되므로 SERVO정보 구간에만 로우상태를 유지하게 된다.
제4도는 제3도의 SERVO정보를 구체적으로 표시한 것으로, 헤드(제1도의 14)가 해당 트랙을 찾거나(seek) 트랙의 중심선에 유지할 수 있도록 해주는 정보이다. 제4도를 참조하면, 독출/기록 채널 제어신호가 로우상태일때 독출/기록채널계(48)는 액티브되어 ENDS(END of Sector)신호가 하이가 되는 부분에서 SAM(Servo Addrdss Mark)를 찾기 위한 윈도우를 만든다. 그후 상기 SAM을 찾으면 Gray Code와 버스트 A, B, C, D를 읽고 헤드(12)를 트랙의 중심선에 연속적으로 유지하게 한다. 여기서, 상기 Gray Code는 디스크내 각 트랙의 순서를 나타내는 것이며, 상기 버스트 A, B, C, D는 트랙내 헤드(12)의 위치를 제어하기 위한 신호이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 아이들모드시에도 정상상태(즉 액티브모드시)일 때와 같은 비율의 타이밍을 유지하므로 호스트의 명령이 인가시 스핀들 모터가 빨리 정속으로 됨과 동시에 그 명령을 바로 수행할 수 있게 된다. 또한 아이들모드시에는 스핀들모터의 회전속도를 낮추고, 독출/기록채널계의 전력을 데이타신호구간동안 오프하므로 전력이 절감되는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 디스크를 회전시키는 스핀들모터를 구동 제어하는 스핀들모터 구동수단과 상기 디스크로부터 데이타를 독취 및 기록하는 독취 및 기록채널수단을 포함하고 있는 자기 디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 방법에 있어서, 액티브모드시 메인클럭을 이용해 상기 스핀들모터를 정속 회전시키고 상기 독취 및 기록채널수단을 항상 동작하는 제1과정과, 아이들모드시 상기 메인클럭을 소정 분주한 분주클럭을 이용해 상기 스핀들모터를 감속 회전시키고 상기 독취 및 기록채널수단을 상기 디스크의 서보신호구간 동안에만 동작시키는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 방법.
  2. 자기 디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 장치에 있어서, 메인클럭을 발생하는 메인클럭발생수단과, 상기 메인클럭을 제1분주하여 제1분주클럭으로 출력하는 제1분주수단과, 상기 메인클럭과 상기 제1분주클럭을 소정 모드 제어에 의거해 선택적으로 출력하는 선택수단과, 상기 선택수단에서 선택된 클럭을 상기 자기 디스크 드라이브의 각 회로 및 구동부에 알맞게 각 분주한 제2분주클럭으로 출력하는 제2분주수단과, 아이들모드시 상기 제1분주클럭을 선택하고 액티브모드시 상기 메인클럭을 선택하도록 상기 선택수단을 제어하는 제어수단으로 구성함을 특징으로 하는 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 장치.
  3. 자기 디스크 드라이브에서 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 장치에 있어서, 메인클럭을 발생하는 메인클럭 발생기와, 상기 메인클럭을 제1분주하여 제1분주클럭으로 출력하는 제1분주기와, 상기 메인클럭과 상기 제1분주클럭을 소정 모드 제어에 의거하여 선택적으로 출력하는 멀티플랙서와, 상기 멀티플랙서에서 선택된 클럭을 상기 자기디스크 드라이브의 각 회로 및 구동부에 알맞게 각각 분주한 제2분주클럭으로 출력하는 제2분주기와, 아이들모드시 상기 제1분주클럭을 선택하고 액티브모드시 상기 메인클럭을 선택하도록 상기 멀티플랙서를 제어하는 마이크로 콘트롤러와, 상기 액티브모드시 메인클럭 선택에 따른 제2분주클럭을 이용해 디스크를 회전시키는 스핀들모터를 정속 회전시키고 상기 아이들모드시 제1분주클럭 선택에 따른 제2분주클럭을 이용해 상기 스핀들모터를 감속 회전시키는 스핀들모터 구동계와, 상기 액티브모드시 메인클럭 선택에 따른 제2분주클럭을 이용하여 항상 동작하며, 상기 아이들모드시 제1분주클럭 선택에 따른 제2분주클럭을 이용하여 디스크의 서보신호구간 동안에만 독취 및 기록채널계로 구성함을 특징으로 하는 전력절감 및 모드전환 시간 최소화를 위한 장치.
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