KR100268690B1 - 자기-저항 변환 헤드 장치를 구비한 다이렉트 억세스 기억 장치 - Google Patents

자기-저항 변환 헤드 장치를 구비한 다이렉트 억세스 기억 장치 Download PDF

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Abstract

직접 접근 기억 장치가 축 주위를 회전하도록 장착되고 데이터를 저장하기 위한 대향하는 디스크 표면들을 가진 하나 이상의 디스크를 포함한다. 디스크 표면에 데이터 신호들을 기록하고 디스크 표면으로부터 데이터 신호들을 판독하기 위하여 각각의 디스크 표면을 가로질러 이동하는 자기-저항(MR : magneto-resistive)변환기 헤드가 장착된다. 각 MR 변환기 헤드는 기록 소자 및 판독 소자를 포함한다. 전치 증폭기가 MR 변환기 헤드와 관련되어, 판독 소자 및 기록 소자의 판독 및 기록 신호들을 증폭시킨다. 플렉스 케이블이 전치 증폭기와 MR 변환기 헤드들 사이에서 판독 및 기록 신호들을 결합시킨다. 플렉스 케이블은 MR 변환기 헤드들의 각각의 연속되는 쌍에 대해 하나의 공통 판독 복귀 신호선을 포함한다.

Description

자기-저항 변환 헤드 장치를 구비한 다이렉트 억세스 기억 장치
다이렉트 억세스 기억장치(DASD)들과 같은 다양한 유형의 기억 유닛들이 공지의 데이터 처리 시스템을 위한 데이터를 저장하는 데 사용된다. 흔히 사용되는 DASD의 유형은 그 위에 데이터가 기록되고 자기 판독/기록 헤드(magneticread/write head)들에 의해 데이터가 판독되는 표면들을 가진 다수의 디스크들을 포함하는 자기 디스크 유닛이다. DASD의 다른 유형들에서는, 광학 또는 다른 데이터 기억 매체가 채용될 수 있다.
자기 디스크 유닛에서는, 디스크 표면 상에 섹터(sector)들과 트랙(track)들을 정의하도록 디스크들이 포맷된다. 트랙들은 보통 거기에 데이터가 기록될 수 있는 디스크 축과 동축인 원형 영역들이다. 섹터들은 디스크에 기록되는 데이터의 선정량을 저장할 수 있는 트랙의 단편들이다. DASD의 디스크를 상에 축 방향으로 정렬된 트랙들은 실린더(cylinder)로 불린다. 데이터의 블록들이 저장되는 DASD의 섹터들은 유일한 물리적 데이터 블록 주소(DBA : date block address)들을 가진다. DASD의 디스크들은 공통 축 주위를 일제히 회전하며, 각 표면에 보통 하나씩인 변환기 헤드(tranducet head)들은 디스크 표면들을 가로질러 일제히 방사상으로 이동된다. 물리적 DBA로부터 데이터가 판독되거나 거기에 데이터가 기록될 때, 헤드들은 해당 DBA가 발견되는 트랙을 포함하는 실린더와 정렬되게 이동되며, DBA의 섹터 또는 섹터들이 헤드 아래에서 회전하면서 데이터 변환이 발생한다.
자기-저항(MR) 변환기 헤드들은 DASD들을 위한 판독/기록 기술에 있어서 중대한 진보를 제공한다. MR 헤드들의 하나의 이점은 판독과 기록을 위해 별도의 소자들을 이용하는 것이다. 이에 따라 기록 소자(writing element)는 가령 거의 전 트랙 피치(full track pitch)의 폭으로 넓어질 수 있고, 판독 소자(reading element)는 좁아질 수 있다. 이 넓은 기록(write wide), 좁은 판독(read narrow) 능력에 따라 서보 시스템 상에서의 트랙 위치 오결정(TMR : track misregistration) 요건이 완화된다.
도 4는 DASD 내의 두 MR 변환기 헤드들의 접속을 위한 종래의 배치를 도시하고 있다. 각 MR 변환기 헤드는 4 개의 신호 와이어(signal wire)들을 필요로 한다. 2개의 신호 와이어들은 MR 기록 소자에 기록 전류를 보내는 데 사용되고 다른 2 개의 신호 와이어들은 MR 판독 소자에 판독 전류를 보내는 데 사용된다.
MR 헤드들은 매우 낮은 진폭의 신호를 제공한다. 전기 신호 경로 내에 불필요한 잡음을 수신하게 되면 신호의 열화가 초래될 수 있다. MR 전치 증폭기(MR preamplifier)가 전기 신호 경로의 앞부분에 이용되어 판독 전류 및 기록 전류를 증폭시킨다. 몇몇 공지의 DASD들에서는, 유리하게는 MR 전치 증폭기가 액츄에이터와는 별도로 고정된 위치에 배치된다. MR 전치 증폭기를 액츄에이터와 별도로 배치함으로써 액츄에어터 질량(actuator mass)이 최소화되어 액세스 시간이 빨라진다. 도 4의 선행 기술 배치에 도시된 바와 같이, 고정된 MR 전치 증폭기(stationary MR preamplifier)를 제공하게 되면 MR 신호선들을 운반하는 플렉스 케이블(flex cable)이 필요하다.
디스크 드라이브 크기(disk drive dimensions)는 보통 외형 인자(form factor), 길이, 폭 및 높이에 대한 산업 표준에 의해 제한된다. 디스크 드라이브 외형 인자들이 점점 작아짐에 따라, 사용하는 시스템으로의 전기적인 접속은 디바이스 외형 인자들의 점점 더 큰 부분을 이용할 수 있다. 어떤 외형 인자들에 있어서는, MR 변환기 헤드에 사용하기 위해 필요한 신호선들의 수가 플렉스 케이블용으로 허용될 수 있는 공간을 초과할 수 있다.
판독 신호에 대해 적절한 잡음 제거를 유지하면서 MR 변환기 헤드들과의 신호 접속을 제공하기 위한 DASD의 개선된 배치를 제공하는 것이 필요하게 되었다.
본 발명은 일반적으로 다이렉트 억세스 기억 장치(DASD : direct access storage device)에 관한 것으로, 특히 DASD에 사용되는 자기-저항 변환 헤드 신호장치(magneto-resistive transducing head signal apparatus)에 관한 것이다.
제1도는 본 발명을 구현하는 데이터 기억 디스크 파일의 개략적인 블록도.
제2도는 제1도의 데이터 기억 디스크 파일의 데이터 디스크 표면의 트랙들과 섹터들을 도시하는 도면.
제3도는 제1도의 데이터 기억 디스크 파일에서 본 발명에 따른 자기-저항 변환기 헤드 신호 장치를 도시하는 블록도 표현.
제4도는 자기-저항 변환기 헤드들을 위한 선행 기술 접속 배치를 도시하는 블록도 표현.
본 발명의 주목적은 선행 기술 배치들의 많은 단점들을 극복하면서 직접 적근 기억 장치의 MR 변환기 헤드들과의 신호 접속을 제공하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
요약하면, 본 발명의 목적들 및 이점들은 축 주위를 회전하도록 장착되고 데이터를 저장하기 위한 대향하는 디스크 표면들을 가진 하나 이상의 디스크를 포함하는 직접 접근 기억 장치에 의해 달성될 수 있다. 각각의 디스크 표면을 가로질러 이동하여 디스크 표면에 데이터 신호들을 기록하고 거기서 데이터 신호들을 판독하기 위한 자기-저항(MR) 변환기 헤드가 장착된다. 각 MR 변환기 헤드는 기록 소자 및 판독 소자를 포함한다. MR 변환기 헤드들과 결합된 전치 증폭기가 판독 소자 및 기록 소자의 판독 및 기록 신호들을 증폭시킨다. 플렉스 케이블이 전치 증폭기와 MR 변환기 사이에서 판독 및 기록 신호들을 결합시킨다. 플렉스 케이블은 MR 변환기 헤드들의 각각의 연속되는 쌍에 대해 하나의 공통 판독 복귀 신호선(common read return signal line)을 포함한다.
도 1에는, 일반적으로 12로 표시된 데이터 기억 매체 및 일반적으로 14로 표시된 제어 유닛을 포함하는 데이터 기억 디스크 파일(10)의 부품에 대한 일부 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 데이터 기억 매체(12)는 단단한 자기 디스크 드라이브 유닛(rigid magnetic disk drive unit, 12)에 의해 구현되지만, 다른 기계적으로 움직이는 메모리 구성들이 사용될 수도 있다. 유닛(12)은 본 발명의 이해를 위해 충분히 단순화된 모양으로 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 이용이 어떤 특정한 디바이스 유닛 구조의 세부에 한정되지 않기 때문이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스크 드라이브 유닛(12)은 자기 표면을 가진 디스크들(18)의 스택(stack, 16)을 포함한다. 데이터 디스크들(18)은 대향으로 디스크 표면들(26) 상에 자기 물질의 층을 포함한다. 유닛(12)은 도 1 에 표면 0에서 표면 N까지 번호가 매겨져 표시된 것처럼 선정한 기억 용량을 제공하기 위해 선정한 수의 양면 데이터 디스크들(18)을 포함한다. 데이터 디스크들(18)의 각 디스크 표면(26)의 자기 매체 내에는 다수의 데이터 정보 트랙들 또는 실린더들(28)이 동심의 패턴으로 배열된다. 데이터 정보 트랙들(28)은 도 2에 도시된 R0와 같은 서보 기준 트랙(servo reference track)들에 대하여 상대적으로 선정한 위치들에 배치된다. 데이터 실린더는 데이터 표면 0 내지 데이터 표면 N에 대하여 일련의 대응하는 데이터 정보 트랙들(28)을 포함한다. 예를 들면, 도 2에 표시된 것처럼 0에서 950까지 번호가 매겨진 951 개의 데이터 실린더들이 디스크 표면들(26) 내에 포함될 수 있다. 각 데이터 정보 트랙(28)은 실린더 주위를 돌아 동등한 간격을 둔 다수의 데이터 섹터들(30)-예를 들면, 0에서 95까지 번호가 매겨진 96 개의 데이터 섹터들-을 포함한다.
디스크들(18)은 통합된 축과 모터 어셈블리(integrated spindle and motorassembly, 32)에 의해 그것을 중심으로 동시 회전하도록 평행하게 장착된다. 각 디스크(18) 상의 데이터 정보 트랙들(28)은 디스크 표면을 가로질러 이동 가능한 대응하는 데이터 변환기 헤드(34)에 의해 판독 및/또는 기록된다. 변환기 헤드들(34)은 지지축(40) 주위를 동시에 회전 이동(simultaneous pivotal movement)하도록 함께 세트로 된 암(arm, 38)들에 의해 운반된다. 암들(38) 중의 하나는 헤드 구동 모터(44)에 의한 회전 운동(pivotal motion)으로 구동되는 익스텐션(extension, 42)을 포함한다. 몇 개의 구동 장치들이 일반적으로 이용되지만, 모터(44)는 추적할 실린더와 일치되게 헤드들을 위치시키기 위하여 방사상의 방향으로 동시에 변환기 헤드들(34)을 이동시키도록 동작 제어되는 자석과 코어 어셈블리(도시되지 않음)와 협력하는 코일(46)을 포함할 수 있다.
전형적으로 데이터 이용 장치(data utilization device, 14)는 차후에 액세스하고 이용하기 위하여 디스크들(18)의 데이터 섹터들(30) 내에 저장될 데이터의 이송을 제어하는 인터페이스 또는 파일 프로세서(50)를 포함한다. 인터페이스 프로세서(50)와, 모터들(32, 44) 및 데이터 변환기 헤드들(34) 사이에 서보 프로세서(52)가 결합된다. 서보 프로세서(52)는 인터페이스 프로세서(50)의 제어 하에 목표 또는 선택된 데이터 LBA와 일치되게 헤드들(34)을 이동시키는 연산 및 데이터를 이송하는 연산을 제어한다.
디스크 액세스는 서보 프로세서(52)에 의해 동작 제어된다. 모터(32)는 디스크 스택(16)을 회전시키도록 작동된다. 서보 프로세서(52)는 서보 제어 연산을 이용하여 헤드 구동 모터(44)에 의하여 데이터 헤드들(34)을 회전하는 디스크들(18)에 대하여 방사상으로 이동시켜 데이터 변환기 헤드들 각각을 데이터가 판독되거나 기록될 실린더(28)의 특정한 방사상의 위치에 선택적으로 일치시킨다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 배열된 신호 장치와 함께 디스크 파일(10)의 변환기 헤드들(34)의 연속되는 쌍이 도시되어 있다. 변환기 헤드들(34)은 MR 헤드 1 및 MR 헤드 2 로 표기된 자기-저항(MR) 헤드들이다. 각 MR 헤드(34)는 MR 판독 소자와 MR 기록 소자를 포함한다. MR 전치 증폭기(60)로부터의 신호접속은 플렉스 케이블(62)이 각각의 꼬인 헤드 서스펜션 와이어(head suspension wire)들의 쌍을 경유하여 각각의 MR 판독 소자와 MR 기록 소자에 제공한다. MR 헤드들(340의 각 기록 소자에 대하여 플렉스 케이블(62) 내에 한 쌍의 기록 신호선 헤드들(34)의 각각의 연속되는 쌍에 이용되는 공통-판독-복귀(COMMON-READ-RETURN)으로 표기된 단일의 판독 복귀 신호 도선 또는 라인(single read return signal conductor or line)을 포함한다. 공통-판독-복귀는 판독헤드 서스펜션 와이어들이 플렉스 케이블(62)에 부착하여 지점으로부터 연장된다.
MR 판독 소자로부터의 판독 복귀 신호선이 기준 전위에, 전형적으로는 그라운드 전위에 있도록 하는 MR 전치 증폭기(60)로서는 싱글 엔드형 MR 전치 증폭기(single-ended MR preamplifier)가 사용될 수 있다. MR 전치 증폭시(60)로의 공통 판독 복귀 신호선 접속에 대한 기준 전위는 I/O 입력측에 음의 - 라벨에 의해 도시되어 있다. MR 전치 증폭기(60)로의 판독 신호선 접속은 I/O 입력측에 양의 + 라벨에 의해 도시되어 있다. 디스크 파일(10)에서, 공통 판독 복귀 신호선은 판독 신호에 대해 적절한 잡음 제거를 유지하기 위해 필요하다. 플렉스 케이블(62) 내에서 MR 판독 신호선과 MR 공통 판독 복귀 신호선을 가까이 있게 하면 상호 인덕턴스가 증가된다. 도시된 바와 같이, 공통 판독 복귀 신호는 MR 헤드 1과 MR 헤드 2에 대한 각각의 판독 신호선들 사이에 배치되어 공통 모드 잡음 제거(common mode noise rejection)를 위한 적절한 상호 인덕턴스를 유지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 플렉스 케이블(62)의 입/출력(I/O) 접속의 수는 2 개의 MR 헤드(34)와 MR 전치 증폭기(60)를 포함하는 디스크 파일에 대해 1 개가 감소된다. 플렉스 케이블(62) 상의 신호선들의 수가 감소되면 플렉스 케이블 폭의 축소 및/또는 전치 증폭기 I/O의 감소 또는 플레스 케이블(62) 상에 넓은 라인 폭이 허용되는 등의 이점들을 포함하되 거기에만 국한되지 않는 다수의 이점들이 생긴다.
N 개의 MR 헤드들(34)을 포함하는 디스크 파일(10)에 있어서, 필요한 판독 신호선들의 수는, 도 4의 선행 기술 배치와 비교할 경우, N이 짝수인 MR 헤드들인 경우에는 N/2만큼 감소되며, N이 홀수인 MR 헤드들인 경우에는 (N-1)/2만큼 감소된다. 마찬가지로, MR 전치 증폭기(60)의 필요한 I/O 접속수가 감소될 수 있다.

Claims (10)

  1. 직접 접근 기억 장치(direct access storage device)에 있어서,
    A) 축 주위를 회전하도록 장착되고 데이터를 저장하기 위한 대향하는 디스크 표면들을 가진 하나 이상의 디스크;
    B) 각각의 디스크 표면에 데이터 신호들을 기록하고 각각의 디스크 표면으로부터 데이터 신호들을 판독하기 위하여 각각의 디스크 표면들을 가로질러 이동하도록 장착된 자기-저항(MR : magneto-resistive) 변환기 수단(MR transducer means)-상기 각각의 MR 변환기 수단은 기록 소자 및 판독 소자를 포함함-;
    C) 상기 MR 변환기 수단과 관련되어, 판독 및 기록 신호들을 증폭시키기 위한 전치 증폭기 수단(preamplifier means); 및
    D) 상기 전치 증폭기 수단과 상기 MR 변환기 수단 사이에서 상기 판독 및 기록 신호들을 결합시키기 위한 플렉스 케이블 수단(flex cable means)을 포함하되, 상기 플렉스 케이블 수단은 상기 MR 변환기 수단의 각각의 연속되는 쌍에 대해 하나의 공통 판독 복귀 신호선(common read return signal line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 접근 기억 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플렉스 케이블 수단은 각 기록 소자에 결합된 2 개의 기록 신호선, 및 상기 MR 변환기 수단의 상기 연속되는 쌍의 상기 MR 변환기 수단의 각각에 대해 하나의 판독 신호선 및 상기 공통 판독 복귀 신호선을 포함하는 직접 접근 기억 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공통 판독 복귀 신호선은 상기 연속되는 쌍의 상기 MR 변환기 수단의 각각에 대한 상기 판독 신호선 사이에 배치되는 직접 접근 기억 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 신호선들은 상기 플렉스 케이블 수단을 따라 실질적으로 평행하게 연장되는 직접 접근 기억 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전치 증폭기 수단은 싱글 엔드형 전치 증폭기(single ended preamplifier)이며, 상기 공통 판독 복귀 신호선은 기준 전위에 있는 직접 접근 기억 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, N 개의 연속되는 MR 변환수단을 포함하되, 상기 플렉스 케이블 수단은 N 이 짝수인 경우에는 N/2 개의 공통 판독 복귀선들을 포함하고, N이 홀수인 경우에는 (N-1)/2 개의 공통 판독 복귀선들을 포함하는 직접 접근 기억 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 플렉스 케이블 수단은 제2 판독 신호선들을 더 포함하고, 상기 공통 판독 복귀 신호선은 상기 판독 신호선들의 쌍과 일반적으로 평행하게 그 사이에 연장되는 직접 접근 기억 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 공통 판독 복귀 신호선은 기준 전위에 접속되는 직접 접근 기억 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 플렉스 케이블 수단은 상기 공통 판독 복귀선들의 총수에 비례하게 폭이 축소되는 직접 접근 기억 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 플렉스 케이블 수단은 상기 공통 판독 복귀선들의 총수에 비례하게 폭이 증가되고, 상기 전치 증폭기 수단은 상기 공통 판독 복귀선들이 총수에 비례하게 입/출력(I/O)이 감소되는 직접 접근 기억 장치.
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