KR100268054B1 - 비터비검출기 임계치를 최적화하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PRML(Partial Response, Maximum Likelihood)검출방식을 채용한 자기 디스크 구동장치에서 리드/라이트채널을 최적화하는 기술에 관한 것이다. 본 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제는 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화하는 방법을 구현하는 것으로, 이를 위해 본 발명에서는 다수헤드, 다수 존에서 해당 헤드에 따른 상기 비터비검출기 임계치 평균치범위내 비터비검출기 임계치들을 이용한 테스트데이타 라이트 및 리드를 해당 헤드 각 존에서 수행하여 해당 헤드의 각 존에 따른 최소의 에러율을 구하고, 구해진 최소의 에러율에 대응하는 비터비검출기 임계치를 해당 헤드의 해당 존 최적 비터비검출기 임계치로 정한다.

Description

비터비검출기 임계치를 최적화하는 방법
본 발명은 PRML(Partial Response, Maximum Likelihood)검출방식을 채용한 자기 디스크 구동장치에 관한 것으로, 특히 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화하는 방법에 관한 것이다.
요즈음 데이타 저장 및 독취 장치는 그 용량이 급속도로 커져 가며, 또한 데이타의 고속 액세스 가능하도록 발전되고 있다. 이러한 데이타 저장 및 독취장치들의 한 일예는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 자기 디스크 구동장치로 들 수 있다. 상기 자기 디스크 구동장치는 고용량 및 고속 액세스 가능하다는 장점 덕택에 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로서 널리 사용되고 있다.
자기 디스크 구동장치가 고용량 및 고속 액세스 가능토록 구현되기까지는 헤드/매체의 설계 및 그 제조 기술의 진보, 서보기술의 향상, 리드 및 라이트 채널에 있어서의 신호처리 기술 진보 등이 그 요인으로 작용하였다. 이러한 요인들 중 자기 디스크 구동장치의 리드/라이트채널회로에서의 신호처리를 PRML(Partial Response, Maximum Likelihood)검출방식으로의 채용은 자기 디스크 구동장치의 고용량 및 고속 액세스 구현에 획기적인 영향을 끼쳤다.
도 1은 통상적인 자기 디스크 구동장치의 블럭 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 PRML검출방식을 채용한 도 1과 같은 자기 디스크 구동장치의 리드/라이트 채널회로(18)의 구체 블럭 구성을 보여주는 도면이다.
우선 PRML검출방식 기술이 적용된 자기 디스크 구동장치에 대한 전반적인 이해 돕기 위해 도 1과 도 2를 참조한다. 도 1은 통상적인 자기 디스크 구동장치의 블럭 구성을 보여주고 있고, 도 2는 PRML검출방식에 따른 리드/라이트 채널회로(18)의 블럭 구성을 보여주고 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 디스크들(10)은 스핀들(spindle) 모터(34)에 의해 회전한다. 헤드들(12)은 디스크들(10)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터(30)와 결합된 E-블럭 어셈블리(14)로부터 디스크들(10)쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(16)는 리드시에는 헤드들(12)중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 리드신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(18)에 인가하며, 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 라이트데이타를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크 상에 라이트되도록 한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller)(20)에 인가하며, DDC(20)로부터 인가되는 라이트데이타를 디코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. DDC(20)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크 상에 라이트 하거나 디스크상으로부터 데이타를 리드하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(20)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼 램(22)은 호스트 컴퓨터와, 마이크로 콘트롤러(24)와, 리드/라이트 채널회로(18) 사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 마이크로 콘트롤러(26)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 롬(26)은 마이크로 콘트롤러(24)의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다. 서보구동부(28)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 헤드들(12)의 위치 제어를 위한 신호에 의해 액츄에이터(30)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(30)의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터(30)는 서보구동부(28)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크들(10)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(32)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다.
도 2는 PRML방식을 채용한 리드/라이트 채널회로(18)의 블럭구성도로서, 헤드 및 기록매체 즉, 자기 디스크를 포함하는 물리적 레코딩 채널(38)과, 상기 자기 디스크에 데이타를 라이트하기 위한 라이트 채널회로(40)와, 상기 자기 디스크로부터 데이타를 리드하기 위한 리드 채널회로(42)로 이루어진다. 상기 라이트 채널회로(40)는 인코더(44)와, 프리코더(precoder)(46)와, 및 라이트 보상부(48)로 구성된다. 그리고 리드 채널회로(42)는 자동이득조절증폭기(Automatic Gain Control Amplifier: AGC Amp.)(50)와, 저역통과여파기(Low Pass Filter: LPF)(52)와, 아나로그/디지탈 변환기(Analog to Digital Convertor: ADC)(54)와, 적응등화기(56)와, 비터비 검출기(58)와, 이득제어회로(60)와, 타이밍 제어회로(62)와, 및 디코더(64)로 구성된다.
도 2의 구성을 참조하여 데이타 라이트 및 리드되는 동작을 설명한다. 자기디스크상에 라이트할 라이트데이타는 인코더(44)에 입력되어 설정된 코드로 인코딩된다. 이때 주로 사용되는 코드는 인접하는 0의 최대 갯수와 최소 갯수를 제약하는 RLL 코드를 사용한다. 근래에는 (0,4/4) GCR 코드를 많이 사용하는데 이것도 크게 보면 RLL 코드의 한 종류라 할 수 있다. 프리코더(46)는 에러 전파(error propagation)을 방지할 목적으로 사용되며 입,출력관계가 PR4 시스템인 경우 전송다항식(transfer polynomial)은(여기서 D는 지연 연산자로서임)가 된다. 라이트 보상부(48)는 헤드의 비선형 영향을 줄이기 위해 사용된다. 물리적 레코딩채널(38)은 PR4인 경우로 기술된다. 그러나 실제적인 채널은 위와 같은 전송다항식과 정확하게 일치하지 않기 때문에 등화(equalization)를 해야 한다.
또한 디스크상으로부터 리드된 아나로그 리드신호는 자동이득조절 증폭기(50)를 거치면서 증폭되고 이 증폭된 신호는 저역통과필터(52)에 의해 고주파잡음이 제거되며 어느 정도의 펄스 정형이 된다. 상기 저역통과필터(52)를 통과한 신호는 아날로그/디지탈변환기(54)에서 이산적인 디지탈신호로 변환된다. 상기 디지탈신호가 적응등화기(56)의 입력이 된다. 적응등화기(56)는 도 3과 같이 구성되며 전술한 바와 같이 심볼간의 간섭을 적절하게 제어하여 원하는 파형을 만들어 낸다. 적응등화기(56)의 출력신호는 등화된 신호이고, 이 신호는 비터비검출기(58)에 입력되어 부호화된 데이타가 출력된다. 부호화된 데이타는 디코더(64)를 거쳐 디코딩됨으로써 최종적인 리드데이타가 얻어진다. 한편 적절한 신호 엔벨로프(envelop)와 정확한 샘플링(sampling) 시점을 보정하기 위해, 자동이득조절증폭기(50)의 이득이 이득제어회로(60)에 의하여 제어되고 아날로그/디지탈변환기(54)의 샘플링 타이밍이 타이밍 제어회로(62)에 의해 제어된다.
도 1 및 도 2에 도시된 리드/라이트 채널회로(18)에는 각종 파라미터가 존재하며 상기 파라미터는 제조공정시 리드 채널최적화를 위해 조정되어진다. 조정가능한 파라미터로는 데이타필드 차단주파수(data field cutoff frequency), 부스트(Boost), 서보모드 차단주파수(servo mode cutoff frequency), 라이트보상치(write compansation), 비터비검출기의 임계치(vitebi detector threshold value) 등이 그 일예가 된다.
리드/라이트 채널회로(18)의 파라미터는 몇 대의 표본 드라이브에 대한 실험을 통해서 구해진다. 즉 몇 대의 표본 드라이브의 실험을 통해 최소의 에러율을 만족하는 파라미터값을 알아낸다. 그후 이 파라미터값을 하드디스크 어셈블리에 있는 다수 헤드들의 특성이나 한 디스크상에서 나누어진 존들의 특성에 관계없이 일률적으로 적용한다. 이러한 방법을 통해 리드/라이트 채널회로(18)의 파라미터를 결정하는 경우 표본 드라이브에 준하는 드라이브의 경우에는 리드채널최적화에 관한 수율이 평균치로 확보될 수 있지만, 만약 헤드특성, 디스크 특성, 및 헤드/디스크 특성의 상호 변동에 의한 디스크 특성이 변할 경우에는 그 수율은 평균치보다 훨씬 더 떨어지게 된다. 리드채널최적화에 관한 수율 저하는 궁극적으로 제품의 생산수율 저하를 불러오고 또한 제품의 수명이 짧아지게 하는 원인이 된다.
따라서 본 발명의 목적은 PRML(Partial Response, Maximum Likelihood) 검출방식을 채용한 자기 디스크 구동장치에서 리드채널최적화를 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화하는 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 통상적인 자기 디스크 구동장치의 블럭 구성도
도 2는 PRML검출방식에 따른 리드/라이트 채널회로(18)의 블럭 구성도
도 3은 본 발명에 실시예에 따라 비터비검출기 임계치를 최적화하는 제어 흐름도
도 4a 내지 도 4b는 도 3의 106단계에서 수행되는 존별 비터비검출기 임계치 최적화 수행루틴 흐름도
도 5는 에러율과 비터비검출기 임계치간의 관계 특성도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명에서는 PRML검출방식의 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화하는 방법의 일예로 설명하고자 한다. 그리고 본 발명의 실시예는 자기 디스크 구동장치의 제조공정중 드라이브 번-인테스트(drive burn-in test) 공정에서 수행되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 실시예에 따라 비터비검출기 임계치를 최적화하는 제어 흐름도이고, 도 4는 도 3의 106단계에서 수행되는 존별 비터비검출기 임계치 최적화 수행루틴 흐름도이다. 그리고, 도 5는 에러율과 비터비검출기 임계치간의 관계를 보여주는 특성도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 마이크로 콘트롤러(24)는 도 3의 100단계에서 헤드/존 수에 따른 레지스터 설정 및 각 레지스터를 초기화한다. 도 1에 도시된 2장의 디스크를 일예로 한다면 헤드는 4개가 될 것이다. 상기 레지스터의 갯수는 그 디스크 구동장치에 있는 헤드/존 수에 따라 달라진다. 그후 마이크로 콘트롤러(24)는 102단계로 진행하여 다수의 헤드중 첫번째 헤드를 선택한다. 그후 선택된 첫번째 헤드특성에 따른 비터비검출기 임계치(Vitebi Detector Threshold value; 이하 VDT라 칭함) 평균치 범위를 미리 저장하고 있는 VDT평균치저장부에서 읽어와 설정한다. 상기 VDT평균치 범위는 여러가지 헤드들이 가장 적은 에러율(데이타 라이트 대비 리드의 오류율)을 나타낼 때의 VDT를 평균했을 때 구해지는 값의 유효 범위이다. 도 5에서는 VDT평균치범위를 보여주고 있다.
도 3의 104단계 후 마이크로 콘트롤러(24)는 존별 VDT최적화 루틴을 수행한다. 존별 VDT최적화 루틴에 관한 동작 설명을 도 4를 참조하여 설명한다.
마이크로 콘트롤러(24)는 도 4a의 200단계에서 지금 선택헤드 즉, 첫번째 헤드의 최외주 존을 선택한다. 그리고 202단계에서 해당 존(최외주 존)의 최내주 트랙으로 헤드를 이동시킨다. 그후 204단계로 진행하여 상기 최내주 트랙에 테스트데이타를 기록한다. 바람직하게는 상기 테스트 데이타를 1회만 기록한다. 그후 206단계로 진행하여 에러율 산출을 위한 각종 조건을 설명한다. 에러율 산출을 위한 조건으로는 오프트랙을 0%로 설정, 에러정정 않음, 재시도를 실행 않음으로 설정하는 것이다. 상기 오프트랙을 0%로 설정하는 것은 외란에 의한 효과를 고려치 않겠다는 것이다. 그후 208단계에서 VDT평균치범위내에 있는 첫단계(STEP 1)의 VDT초기값을 VDT평균치저장부에서 읽어와 리드/라이트채널회로(18)의 비터비 검출기(58)로 로드한다. 도 5를 참조하면 상기 VDT초기값은 VDT1이다. 그후 마이크로 콘트롤러(24)는 210단계로 진행하여 해당 헤드의 최내주에 기록된 테스트데이타를 미리 정해진 횟수만큼 리드를 반복한다. 그후 212단계에서 테스트데이타 리드에 따른 제1에러율 ERR을 계산하고, 214단계에서 계산된 제1에러율 ERR을 에러율임시저장부에 저장한다.
마이크로 콘트롤러(24)는 그후 216단계로 진행하여 한 단계(STEP)를 증가시켜고 그 단계(STEP)에 따른 VDT를 VDT평균치저장부에서 읽어와 리드/라이트채널회로(18)의 비터비 검출기(58)로 로드한다. 그후 217단계로 진행하여 해당 헤드의 최내주에 기록된 테스트데이타를 미리 정해진 횟수만큼 리드를 반복한다. 그후 도 4b의 218단계에서 테스트데이타 리드에 따른 제2에러율 ERRN을 계산하고, 220단계에서 이전에 구해진 제1에러율 ERR과 새롭게 제2에러율 ERRN의 크기를 비교한다. 그후 222단계의 판단에서 새롭게 구해진 제2에러율 ERRN이 이전에 구해진 제1에러율 ERR보다 적으면 상기 제2에러율 ERRN을 에러율임시저장부에 저장한다. 제1에러율 ERRM은 제2에러율 ERRN이 저장과 동시에 에러율임시저장부에서 삭제된다. 그러나 222단계의 판단에서 만약 새롭게 구해진 제2에러율 ERRN이 이전에 구해진 제1에러율 ERR보다 크면 226단계에서 이전에 구해진 제1에러율 ERR이 상기 에러율임시저장부에 다시 저장된다. 전기 도 4b의 222, 224, 226단계에서의 수행은 비교되는 두 에러율 중 낮은 에러율만을 에러율 임시저장부에 저장하게 한다.
그후 마이크로 콘트롤러(24)는 도 4b의 228단계로 진행하여 마지막 단계(STEPn)의 VDT최종값의 로드가 완료되었는가를 판단한다. 도 5를 참조하면, VDTn는 마지막 단계(STEPn)의 VDT임을 알수 있다. 만약 VDT최종값의 로드가 완료되지 않았다면 그 다음 단계(STEP)가 있는 것이므로, 전술한 도 4a의 216단계로 되돌아 가서 거기서부터의 단계를 다시 수행한다. 그러한 방법으로 VDT평균치범위내의 있는 모든 단계(STEP)를 모두 수행하면, 마이크로 콘트롤러(24)는 도 4b의 230단계로 진행한다. 상기 VDT평균치범위내의 있는 모든 단계(STEP)가 모두 수행되면, 에러율임시저장부에는 가장 낮은 에러율(최소 에러율)이 저장될 것이다. 그에 따라 마이크로 콘트롤러(24)는 230단계에서 상기 최소에러율에 대응된 VDT를 해당 헤드의 해당 존(예를 들면, 첫번째 헤드의 최외주 존) 레지스터에 저장한다. 도 5를 보면, 상기 최소에러율에 대응된 VDT는 VDTx임을 알 수 있다. 상기 VDTx은 그 존의 최적 VDT이다.
그후 마이크로 콘트롤러(24)는 도 4b의 232단계로 진행하여 최내주존 선택완료되었는가를 판단하고, 만약 그렇지 않으면 234단계로 진행하여 그 다음의 내주 존을 선택한다. 그후 전술한 도 4a의 202단계로부터의 단계를 다시 수행한다. 이렇게 루틴을 반복하여 최내주 존까지 수행을 완료하면 해당 헤드의 각 존들에 대한 최적 VDT를 구할 수 있다. 도 4b의 232단계에서 최내주 존까지 선택이 완료되었으면, 마이크로 콘트롤러(24)는 도 3의 108단계로 진행한다.
도 3을 다시 참조하면, 도 3의 108단계에서 지금 VDT최적화가 마지막 헤드까지 수행완료되었는가를 판단한다. 만약 그렇지 않으면 110단계로 진행하여 다음 헤드를 선택하고 도 3의 104단계부터 다시 수행한다. 만약 마지막 헤드까지 수행완료되었으면 112단계로 진행하여 헤드별 존별로 각각 구해져 해당헤드 해당 존 레지스터에 각각 저장된 최적 VDT를 디스크의 메인터넌스 실린더에 저장한다.
본 발명의 실시예에서는 PRML검출방식의 리드채널최적화를 비터비검출기 임계치 최적화의 예로서 설명하였지만, 리드/라이트채널의 다른 파라미터들 즉, 데이타필드 차단주파수, 부스트, 서보모드 차단주파수, 라이트보상치 등의 최적화에도 적용할 수 있다. 이는 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하여 질것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 PRML(Partial Response, Maximum Likelihood)검출방식을 채용한 자기 디스크 구동장치에서 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화를 수행하는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 피알엠얼검출방식을 채용한 자기 디스크 구동장치의 리드/라이트채널 파라미터 중 비터비검출기의 임계치를 최적화하는 방법에 있어서,
    다수 개의 헤드 각각에 대한 비터비검출기 임계치 평균치범위를 각각 설정하여 저장하는 제1과정과,
    해당 헤드에 따른 상기 비터비검출기 임계치 평균치범위내 비터비검출기 임계치들을 이용한 테스트데이타 라이트 및 리드를 해당 헤드 각 존에서 수행하여 해당 헤드의 각 존에 따른 최소의 에러율을 구하는 제2과정과,
    해당 헤드의 각 존에 따라 각각 구해진 최소의 에러율에 대응하는 비터비검출기 임계치를 해당 존의 최적 비터비검출기 임계치로 정하고 소정 저장부에 저장하는 제3과정과,
    상기 헤드별 및 존별에 대응하여 상기 저장부에 각각 저장된 최적 비터비검출기 임계치를 디스크의 메인터넌스영역에 기록하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2과정은
    상기 비터비검출기 임계치 평균치범위를 다수의 단계로 정하는 제1단계와,
    제1단계에 응답하여 현 단계의 비터비검출기 임계치를 이용하여 테스트데이타 라이트 및 리드를 수행하여 제1에러율을 구하는 제2단계와,
    상기 현 단계의 다음단계 비터비검출기 임계치를 이용하여 테스트데이타 라이트 및 리드를 수행하여 제2에러율을 구하는 제3단계와,
    상기 제1에러율과 제2에러율을 비교하여 낮은 에러율을 에러율임시저장부에 업데이트하는 제4단계와,
    상기 정해진 모든 단계에 대해 상기 제3단계와 제4단계를 반복 수행한 후 상기 에러율임시저장부에 최종적으로 저장된 에러율을 각 존의 최소 에러율로 설정하는 제5단계로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 테스트데이타 라이트는 1회 수행함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 테스데이타 리드는 미리 정해진 횟수만큼 수행함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 테스트 데이타 라이트는 해당 존의 최내주 트랙에 기록함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 테스트 데이타 라이트 후 에러율 산출을 위한 조건을 설정하는 과정를 더 가짐을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에러율 산출을 위한 조건으로 오프트랙 고려, 에러정정, 재시도 실행을 하지 않음으로 설정함을 특징으로 방법.
KR1019960032024A 1996-07-31 1996-07-31 비터비검출기 임계치를 최적화하는 방법 KR100268054B1 (ko)

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