KR100273750B1 - 하드디스크드라이브의헤드위치검출방법 - Google Patents

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야: 하드 디스크 드라이브의 헤드위치 검출방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제: 하드 디스크 드라이브에 있어서 헤드의 현재 위치를 계산하기 위해 필요한 정보를 단일 오프셋 지점에서 검출함으로서 캘리브레이션 수행시간을 단축시킬 수 있는 헤드위치 검출방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지: 단일 서보섹터내에 다수의 서보 버스트신호가 기록되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 다수의 서보 버스트신호들중 임의의 트랙에 대해 하프값으로 기록되어 있는 어느 하나의 서보 버스트신호와 임의의 트랙중심에 대해 대칭적으로 기록되어 있는 신호가 교차되는 지점에서 얻어진 A/D변환값을 헤드의 현재위치 계산식에 대입하여 현재 헤드의 위치를 검출함을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브의 서보제어에 사용될 수 있다.

Description

하드 디스크 드라이브의 헤드위치 검출방법{METHOD FOR DETECTING A POSITION OF HEAD IN HARD DISK DRIVE}
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 서보제어에 관한 것으로, 특히 단일 오프셋(offset)지점에서 교차되는 서보 버스트신호의 A/D(Analog/Digital)변환값을 검출하여 현재 헤드의 위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.
디스크 구동 기록장치인 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 대량의 데이타를 고속으로 액세스할 수 있는 장점을 가지고 있어 컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있다. 디스크 구동 기록장치의 일예인 하드 디스크 드라이브에 있어서 이전에 널리 채용되었던 기록형태는 콘스턴트-트랙-용량(Constant-Track-Capacity) 기록을 기초로 하였었다. 이러한 기록형태에 있어서 하드 디스크 드라이브의 스핀들모터는 일정한 속도로 회전하며 자기 디스크상의 내주트랙들과 외주트랙들간에 트랙당 정보용량이 서로 동일하게 되어 있다. 그러나 이러한 기록형태에 있어서 정보의 기록밀도는 외주트랙들에서보다 낮아짐으로서 자기 디스크의 저장 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 콘스턴트 덴서티(Constant Density) 또는 존-비트 레코딩 형태의 기록방식이 제안되었다. 상기 콘스턴트 덴서티 기록형태는 특히 소형 디스크 구동 기록장치에 있어서 자기 디스크의 정보 용량을 개선하기 위해 내주트랙들과 외주트랙들을 포함하는 모든 트랙들이 실질적으로 동일한 정보밀도를 가지도록 한다. 콘스턴트 덴서티 기록형태에 있어서 자기 디스크상의 정보기록영역은 자기 디스크상의 원심으로부터 방사방향으로 기록밀도가 일정하게 되는 다수의 존(Zone)들로 분할되어진다. 분할된 각 존의 트랙들에 있어서 데이타섹터의 수는 서로 다르게 할당되는데 즉, 외주구역의 트랙들은 내주구역의 트랙들에 비해 보다 많은 수의 데이타섹터를 가지게 된다. 데이타섹터는 하드 디스크 드라이브가 자기 디스크상에 데이타를 액세스하기 위한 단위영역을 말하는 것으로 자기 디스크상의 위치에 관계없이 동일한 크기, 예들들어 512바이트(Byte)의 크기를 가진다. 그리고 서보방식에 있어 엠베디드 섹터 서보방식을 채용할 경우 하나의 데이타섹터는 자기 디스크상의 각 구역에 따라 2개의 세그먼트(segment)로 분할될 수도 있다. 엠베디드 섹터 서보방식은 디스크 구동 기록장치에서 헤드의 위치정보를 제공하기 위한 방식중 하나로서 엠베디드 섹터 서보방식에 있어서 각 트랙은 원주방향으로 교호적으로 제공되는 서보정보영역과 데이타정보영역으로 구분된다. 서보정보영역은 엠베디드 서보정보가 기록되는 영역으로 서보섹터를 제공하며, 데이타정보영역은 실제 데이타정보가 기록되는 영역으로 데이타섹터를 제공한다.
상술한 콘스턴트 덴서티 기록형태는 모든 트랙들이 실질적으로 동일한 정보 밀도를 가지도록 함으로서 종래의 콘스턴트-트랙-용량 기록형태에 비해 자기 디스크상에 단위 트랙당 보다 많은 양의 정보를 기록할 수 있음에 따라 하드 디스크 드라이브에 널리 채용되어 왔다.
이와 같은 콘스턴트 덴서티 기록형태에 있어서 자기 디스크상의 섹터 포맷 및 각 섹터에 대한 상세 포맷에 대한 예를 보이면 도 1과 같다. 도 1은 자기 디스크상에서 서보섹터간에 두개의 완전한 데이타섹터 즉, 인접한 데이타정보영역에 분할되어 있지 않은 데이타섹터들을 가지는 구역에 있는 하나의 섹터 포맷을 예를 들어 보인 것으로 정확한 스케일(scale)은 아니다. 도 1의 (a)에서 두개의 데이타섹터1,2는 각각 ID(Identification)필드와 데이타필드로 구분된다. ID필드는 해당 데이타섹터를 식별하기 위한 헤더(Header)정보가 기록되는 영역이고, ID필드에 뒤 이어지는 데이타필드는 실제 디지탈정보가 기록되는 영역이다.
한편 상기 ID필드는 (b)와 같이 연속적으로 연결되는 ID 프리앰블(preamble)과 ID 어드레스마크와 ID와 CRC(Cyclic Redundancy Code)와 ID 포스트앰블(postamble)로 이루어진다. ID 프리앰블은 ID필드에 대한 독출시의 클럭동기를 제공하는 동시에 ID필드 앞의 갭(gap)을 제공한다. ID 어드레스 마크는 ID의 시작을 알려 뒤 이어지는 ID를 읽기 위한 동기를 제공한다. ID는 현재 헤드가 위치하고 있는 섹터에 대한 섹터번호, 헤드번호, 실린더번호등 섹터를 식별하기 위한 헤더정보이다. CRC는 ID어드레스 마크와 ID에 대한 에러검출 및 정정을 위한 에러검출코드로서, 일반적으로 CRC-CCITT생성다항식(generating polynominal)을 이용하여 생성된다. ID 포스트앰블은 ID를 독출한 후에 필요로 하는 타이밍 마진(timing margin)을 제공한다.
한편 데이타필드는 (c)와 같이 연속적으로 연결되는 데이타 프리앰블과 데이타 어드레스 마크와 데이타와 ECC(Error Correction Code)와 데이타 포스트앰블로 이루어진다. 그리고 헤더리스(Headerless) 서보기록방식을 채용한 자기 디스크상의 데이터필드의 경우에는 (d)와 같이 구성된다. 데이타 프리앰블은 ID 포스트앰블과 데이타 동기 사이에 위치하며 데이타필드에 대한 독출시의 클럭동기를 제공하는 동시에 ID필드와 데이타필드간에 갭을 제공한다. 데이타 어드레스 마크는 데이타의 시작을 알려 디스크 구동 기록장치가 데이타를 독출할때 필요한 동기를 제공한다. 데이타는 자기 디스크상에 실제로 저장되는 디지탈 정보이다. ECC는 데이타 어드레스 마크와 데이타에 대한 에러검출 및 정정을 위한 에러검출코드이다. 데이타 포스트앰블은 데이타 독출후 필요로 하는 타이밍 마진을 제공한다. 일반적으로 ID포스트앰블과 데이타 프리앰블, 데이타 포스트앰블과 ID프리앰블은 인접해 있으므로 혼용되어 사용되기도 한다.
한편 헤드의 서보제어를 위한 서보정보가 기록되는 서보섹터는 (e)와 같이 시스템 클럭과 동기를 맞추기 위한 프리앰블(Preamble)과, 각종 서보타이밍 생성의 기준패턴이 기록되는 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark:이하 SAM이라함)와, 디스크 1회전정보를 제공하기 위한 인덱스(Index:IDX)비트와, 트랙정보가 기록되는 그레이코드(Gray Code)구간과, 헤드의 온-트랙(On-Track)제어를 위한 서보 버스트(A,B,C,D)구간으로 이루어진다.
도 2는 서보 버스트 구간에 기록되어지는 서보 버스트신호(이하 버스트신호라함)의 기록패턴 및 각 버스트신호의 A/D변환값의 변화특성도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 버스트신호 A,B는 도 2에 도시된 바와 같이 인접트랙간에 하프(half)값으로 기록되어 트랙추종시 헤드의 위치에러신호 검출에 이용되며, 버스트신호 C,D는 각각 우수트랙 및 기수트랙에 기록되어 기,우수트랙판별에 이용된다.
한편 하드 디스크 드라이브에서는 각 트랙에 존재하는 서보기록패턴을 A/D변환하여 헤드의 위치정보를 얻는다. 이때 정확한 헤드의 위치정보를 얻기 위해서는 A/D변환된 값을 그때의 헤드 위치와 대응되도록 처리해 주어야 한다. 이를 위해 종래 하드 디스크 드라이브에서는 하기 수학식 1과 같은 방법에 의해 현재 헤드의 위치를 계산하였다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 버스트A와 B는 각각 독출된 버스트신호 A,B의 A/D 변환값을 나타내며, Tmax는 1트랙을 위치정보로 표시할때의 카운트값을, P1 및 P2는 버스트 신호 B와 버스트 신호 C가 교차하는 지점에서 버스트 신호 A 및 버스트 신호 B 각각의 A/D 변환값 중 "하이(high)"값 및 "로우(low)"값을 각각 나타내며, 상기 P1,P2는 통상 트랙 중심으로부터 25% 오프셋된 지점(상기 버스트 신호 B와 버스트 신호 C가 교차하는 지점)에 상응한다. 한편, 상기 수학식 1과 같은 방법으로 헤드의 위치를 계산하기 위해서는 버스트 신호 B와 C가 교차하는 지점에서의 A/D변환값이 필요하게 된다. 이를 위해 종래 하드 디스크 드라이브에서는 파워 "온(on)"시 수행되는 캘리브레이션(calibration)과정을 통해 상기 교차지점에서의 A/D변환값을 얻는다.
이를 구체적으로 설명하면, 우선 서보제어수단(통상 마이크로 콘트롤러가 수행함)이 헤드를 첫번째 버스트 신호 B와 버스트 신호 C가 교차하는 지점인 트랙 중심에서 25% 오프셋 지점으로 이동시킨후 여러 회전동안 버스트구간에 기록된 버스트신호를 반복 독출한다. 그리고 디스크가 규정된 횟수까지 회전하는 동안 검출된 버스트신호 A/D변환값의 평균치를 산출하여 이를 저장한후 다시 두번째 25% 오프셋된 지점으로 위치로 헤드를 이동시킨다. 그리고 상기 두번째 25% 오프셋된 지점에서 상술한 동작을 반복함으로서 A/D변환값을 얻고, 상기 첫번째 및 두번째 25% 오프셋된 지점에서 얻어진 P1 및 P2 값을 상기 수학식 1에 대입함으로서 헤드의 위치를 계산한다. 따라서 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서는 헤드의 위치정보를 얻기 위해 버스트신호 B와 C가 교차하는 두 지점에서의 A/D변환값을 얻어야 하기 때문에 결국 캘리브레이션 수행과정이 지연되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브에 있어서 헤드의 현재 위치를 계산하기 위해 필요한 정보를 단일 오프셋 지점에서 검출함으로서 캘리브레이션 수행시간을 단축시킬 수 있는 헤드위치 검출방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 하나의 서보섹터를 가지며, 상기 서보섹터는 서보버스트신호가 기록된 다수의 트랙을 가지는 하드 디스크에서 하나의 선택된 트랙으로부터 헤드의 위치를 검출하는 방법에 있어서, 상기 선택된 트랙의 중심에 하프값으로 기록된 서보 버스트신호(A,B)와, 상기 선택된 트랙의 중심에 대칭으로 기록된 서보 버스트신호(C)와, 상기 서보 버스트 신호 (A)와 (B)중 어느 하나와 서보버스트 신호(C)가 교차하는 지점의 교차 신호를 검출하는 과정과, 상기 검출된 신호들로부터 하기 수학식 2에의하여 상기 헤드의 위치를 검출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
Figure pat00002
Figure pat00003
: 1트랙을 위치정보로 표시할때의 카운트값
도 1은 콘스턴트-덴서티 기록형태를 갖는 자기 디스크상의 섹터 포맷도 및 각 섹터의 상세 포맷도.
도 2는 도 1중 서보 버스트 구간에 기록되어지는 서보 버스트신호의 기록패턴 및 각 서보 버스트신호의 A/D변환값의 변화특성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 오프셋 지점에서의 A/D 변환값 검출과정 흐름도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도를 도시한 것으로 두장의 디스크(30)와 그에 대응하는 4개의 헤드(32)를 구비한 다중플래터(Multi Platter)방식의 하드 디스크 드라이브 예를 도시한 것이다. 다중플래터방식을 채용하는 하드 디스크 드라이브의 디스크(30)들은 통상적으로 스택(stack)형태로서 하나의 스핀들모터(54)에 설치되며, 각각의 디스크면은 하나의 헤드(32)에 대응된다. 헤드(32)는 디스크(30)의 표면상에 위치하며 환상 보이스 코일(Rotary Voice Motor:VCM)(48)의 암 어셈블리(Arm Assembly)의 수직으로 신장된 암(34)에 설치된다. 전치증폭기(36)는 데이타리드시 헤드들(32)중 하나의 헤드에 의해 픽업된 리드신호를 전치증폭하여 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(38)에 인가하며, 데이타라이트시에는 리드/라이트 채널회로(38)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(encoded write data)를 헤드들(32)중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크(30)상에 라이트되도록 한다. 이때 전치증폭기(36)는 디스크 데이타 콘트롤러(Disk Data Controller:이하 DDC라함)(56)의 제어에 의해 헤드들(32)중 하나를 선택한다.
리드/라이트 채널회로(38)는 전치증폭기(36)로부터 인가되는 리드신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 이를 디코딩하여 리드데이타 RDATA를 발생하며 DDC(56)로부터 인가되는 라이트데이타 WDATA를 인코딩하여 전치증폭기(36)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(38)는 또한 디스크(30)상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(38)로부터 발생된 PES는 A/D컨버터(Analog-to-Digital Converter)(40)에 인가되고, A/D컨버터(40)는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(42)에 제공한다. DDC(56)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(38)와 전치증폭기(36)를 통해 디스크(30)상에 라이트하거나 디스크(30)상으로부터 데이타를 리드하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(56)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(42)간의 통신을 인터페이싱한다.
한편 마이크로 콘트롤러(42)는 본 발명의 일실시예에 따른 제어프로그램이 저장된 메모리를 구비하여 호스트컴퓨터로부터 수신되는 리드/라이트 명령에 응답하여 하드 디스크 드라이브의 전반적인 제어동작을 수행한다. D/A컨버터(Digital-to-Analog Converter)(44)는 마이크로 콘트롤러(42)로부터 발생되는 헤드들(32)의 위치 제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환하여 출력한다. VCM구동부(46)는 D/A컨버터(44)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 구동전류 I(t)를 발생하여 VCM(48)에 인가한다. VCM(48)은 VCM구동부(46)로부터 입력되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(32)을 디스크(30)상에서 수평 이동시킨다. 모터제어부(50)는 마이크로 콘트롤러(42)로부터 발생되는 디스크들(30)의 회전제어를 위한 제어값에 따라 스핀들모터구동부(52)를 제어한다. 스핀들모터구동부(52)는 모터제어부(50)의 제어에 따라 스핀들모터(54)를 구동하여 디스크들(30)을 회전시킨다. DDC(56)에 연결되어 있는 버퍼 메모리(58)는 상기 DDC(56)의 제어하에 디스크(30)와 호스트컴퓨터사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 오프셋 지점에서의 A/D 변환값 검출과정 흐름도를 도시한 것이다. 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 단일 오프셋 지점에서 검출된 A/D변환값을 이용하여 헤드(32)의 현재 위치를 계산하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
우선 마이크로 콘트롤러(42)는 파워 "온"시 다음과 같은 캘리브레이션과정을 통해 서보제어시 헤드(32)위치 계산을 위해 필요한 A/D변환값을 검출한다. 상기 캘리브레이션 과정을 설명하면, 마이크로 콘트롤러(42)는 60단계에서 헤드를 설정트랙으로 이동시킨다. 상기 설정트랙이라함은 도 2에 도시된 바와 같이 버스트 B와 C가 교차하는 지점(트랙 중심에서 25% 오프셋된 지점)이 위치하는 트랙으로서 본 발명의 일 실시예에서는 n+1트랙을 설정트랙으로 규정하기로 한다. 한편 상기 n+1트랙의 25% 오프셋 지점으로 헤드(32)를 이동시킨 마이크로 콘트롤러(42)는 62단계 및 64단계를 통해 디스크(30)가 기 설정된 횟수(R)까지 회전하는 동안 상기 25% 오프셋 지점에서 검출된 A/D변환값을 반복하여 내부메모리상에 저장한다. 여기서, 상기 25% 오프셋 지점에서 검출되는 A/D 변환값은 버스트 신호 A에 대한 A/D 변환값과, 버스트 신호 B에 대한 A/D 변환값 각각이 검출되는데, 상기 버스트 신호 A에 대한 A/D 변환값과 버스트 신호 B에 대한 A/D 변환값 중 로우값이 P2가 되는 것이다. 만약 디스크(30)가 기 설정된 횟수(R)까지 회전하였다면 마이크로 콘트롤러(42)는 66단계로 진행하여 내부메모리상에 저장된 A/D변환값의 평균치를 산출하고 이를 다시 내부메모리상에 저장한후 캘리브레이션 과정을 종료한다.
이후 마이크로 콘트롤러(42)는 서보제어시 상술한 캘리브레이션 과정에서 검출된 단일 오프셋 지점에서의 A/D변환값을 하기 수학식 3에 대입함으로서 헤드의 현재 위치를 계산할 수 있게 된다.
Figure pat00004
여기서, 상기
Figure pat00005
는 트랙 센터를 위치 정보로 표시할 때의 레벨 카운트 값을 나타내며, P2는 서보버스트 신호 B와 서보버스트 신호 C가 교차하는 지점, 즉 트랙 중심에서 25% 오프셋 지점에서 파워온시 캘리브레이션을 수행하여 검출되는 서보버스트 신호 A 및 서보버스트 신호 B 각각의 A/D 변환값 중 로우 값을 나타낸다.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 캘리브레이션 수행시 단일 오프셋 지점에서 검출된 A/D 변환값만을 상기 수학식 3에 대입하여 헤드의 현재 위치를 계산함으로서 캘리브레이션 수행시간을 단축시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 두개의 오프셋 지점에서 검출된 A/D변환값을 이용하여 헤드의 현재 위치를 계산하던 종래의 방법과는 달리 단일 오프셋 지점에서 검출된 A/D변환값만을 이용하여 헤드의 현재 위치를 계산함으로서 캘리브레이션 수행시간은 물론, 헤드의 현재위치계산 소요시간을 단축시킬 수 있는 이점을 가진다.

Claims (1)

  1. 적어도 하나의 서보섹터를 가지며, 상기 서보섹터는 서보버스트신호가 기록된 다수의 트랙을 가지는 하드 디스크에서 하나의 선택된 트랙으로부터 헤드의 위치를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 선택된 트랙의 중심에 하프값으로 기록된 서보 버스트신호(A,B)와, 상기 선택된 트랙의 중심에 대칭으로 기록된 서보 버스트신호(C)와, 상기 서보 버스트 신호 (A)와 (B)중 어느 하나와 서보버스트 신호(C)가 교차하는 지점의 교차 신호를 검출하는 과정과,
    상기 검출된 신호들로부터 하기 수학식 4에 의하여 상기 헤드의 위치를 검출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드위치 검출방법.
    Figure pat00006
    Figure pat00007
    : 1트랙을 위치정보로 표시할때의 카운트값
KR1019970003945A 1997-02-11 1997-02-11 하드디스크드라이브의헤드위치검출방법 KR100273750B1 (ko)

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