KR100292293B1 - 서보버스트내에디지털서보정보를인코딩하기위한방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저장 장치의 저장 매체 상에 포함된 서보 버스트(servo burst) 내에 이진 서보 데이터(binary servo data)를 기록하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 이진 서보 정보는 트랙 번호, 실린더 번호, 헤드 번호, 섹터 번호, 인덱스(index) 및 SID와 같은 트랙 식별 정보를 포함할 수 있다. 버스트는 각각이 서보 버스트 프리퀀시(servo burst frequency)의 하나의 싸이클(cycle)을 구성하는 T개의 타임 슬롯(time slot)을 포함하고, 또 기록될 서보 데이터는 X 비트의 이진 데이터를 포함한다. 서보 데이터의 각각의 1-비트(one-bit)는 전이(transition)를 포함하는 슬롯으로 표현되며, 각각의 0-비트(zero-bit)는 엠프티 또는 널(empty or null) 슬롯(slot)으로 표현된다. 본 발명은 이러한 방법을 사용하여 디지털 서보 데이터를 표시하는데 있어서, 비트-효율이 높은 방식을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 정확한 피크-홀드 검출(peak-hold detection)을 보장하기 위해 요구되는 임계 개수(threshold number)의 버스트당 전이(transitions per burst)를 보장하는 방식으로 이진 서보 정보를 기록함으로써 높은 품질의 PES 신호가 보장된다. 다른 실시예에서, 정확한 적분 검출(integration detection)이 가능하도록 하기 위해 버스트당 일정하거나 또는 거의 일정한 개수의 정(positive) 전이를 제공하도록 데이터가 인코딩(encoding) 된다. 만일 서보 영역에 의해 소모된(consumed) 영역(real estate)이 이진 데이터의 신뢰성보다 덜 중요(less critical)하다면, 데이터를 표시하기 위하여 단일 전이(single transition)보다는 쌍비트(dibit)를 사용함으로써 강도(robustness)가 개선될 수 있다.

Description

서보 버스트 내에 디지털 서보 정보를 인코딩하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 자기 디스크 드라이브와 같은 데이터 저장 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 서보 정보를 서보 버스트 내에 인코딩하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
데이터 저장 장치는 잘 알려져 있는데, 이에는 예를 들어 광 및 자기 디스크 드라이브, 그리고 자기 테이프 드라이브가 포함된다. 데이터는 통상 디스크 또는테이프와 같은 움직이는 저장 매체 상에 형성된 다수의 트랙으로 구성된다. 디스크 드라이브에서는 이러한 트랙들은 나선형(spiral)이거나 또는 동심원의 배열(concentric arrangement)을 가진다. 자기 테이프 드라이브인 경우, 트랙들은 평행하며 자기 테이프의 길이 방향(longitudinal direction)으로 진행한다. 변환기 어셈블리에 의해 트랙에 근접되도록 지지되는 변환기를 사용하여 데이터가 데이터 트랙에 기록되고 또 데이터 트랙으로부터 판독된다. 변환기 어셈블리는 서보 시스템의 제어에 따라 트랙에 대해 상대적으로 위치될 수 있으며, 또 변환기는 데이터 채널에 전기적으로 결합되고, 이는 그 다음으로 인터페이스를 통하여 호스트(host)에 결합된다. 데이터 채널은 호스트로부터 정보를 수신하고 처리하여 매체에 기록한다. 또한, 상기 채널은 변환기 어셈블리에 의해 데이터 저장 표면으로부터 감지된 정보를 수신하고 이를 처리하여 호스트에 전달한다. 서보 제어, 데이터 저장 매체의 이동 및 데이터 액세스와 같은 데이터 저장 장치의 기능은 마이크로컨트롤러(microcontroller)에 의해 제어된다.
디스크 드라이브 설계 분야에서의 현재의 과제(ongoing challenge)는 저장 매체의 데이터의 용량을 증가시키는 것이다. 이는 각 트랙 내에서의 더 조밀한 비트 밀도뿐만 아니라 트랙-대-트랙 간격의 감소를 필요로 한다. 더 작은 트랙 간격은 소망 트랙 및 데이터 섹터를 위치시키기 위해 더 정확한 서보 시스템을 필요로 하게 한다. 종래의 저장 장치에서, 서보 시스템은 헤드를 데이터 트랙에 대하여 정확하게 위치시키기 위하여 데이터 저장 표면 상에 기록된 서보 정보를 사용한다(rely upon). 이러한 정보는 통상 데이터 트랙들을 횡단하여 트랙들 사이에 분산되어(interspersed) 3가지 유형의 정보, 즉 섹터 식별자(sector identifier) 또는 SID, 이진 위치 정보, 및 아날로그 위치 에러 감지(position error sensing: PES) 버스트 패턴을 포함하는 서보 영역 또는 섹터(sector)들을 구성한다. 또한, 상기 서보 정보는 인덱스(index)를 포함할 수 있다.
SID는 예를 들어 비트(bit) 또는 쌍비트(dibit)로 구성된 특정 패턴이며, 또 서보 섹터의 개시(start)를 나타낸다. 이에 앞서 자동 이득 제어(automatic gain control: AGC) 필드가 반복되며, 이러한 필드들은 모두 상기 필드 다음에 있는(upcoming) 서보 정보에 대한 판독/기록 채널의 동기 및 이득 조정을 하기 위해 사용된다. SID는 통상 마이크로컨트롤러에 결합된 패턴 검출기(pattern detector)를 사용하여 변환기 신호로부터 추출된다.
이진 위치 정보(binary position information)는 탐색 동작 동안 변환기의 대략의 방사상 위치 설정(coarse radial positioning)을 위해 사용된다. 이는 방사상 위치 설정용으로 사용되는 실린더 번호, 각각의 데이터 저장 표면을 특정하게 식별하기 위한 헤드 번호 및 헤드의 원주상 위치(circumferential position)를 인증(verifying)하기 위한 섹터 번호를 포함할 수 있다. 이러한 데이터의 몇몇 또는 모두가 인코딩될 수 있다. 예를 들어, 한 트랙으로부터 다른 트랙으로 바뀌어도 단지 하나의 비트만 변하는 그레이 코드 패턴(gray code pattern)을 사용하여 실린더 번호가 인코딩된다. 또한, 서보 필드의 영역 요구(real estate requirement)를 감소시키도록 정보가 동일 트랙 상의 몇몇의 인접 서보 섹터들 사이에서 분할될 수 있다. 예를 들어, 현재 사용되고 있는 구현예(implementation)에서는 트랙 식별자들은 최상위, 중간 순위 및 최하위 비트들을 포함한다. 각각의 서보 섹터는 최하위 비트를 가진다. 또한, 모든 홀수 섹터(odd sector)는 중간 순위 비트를 가지며, 모든 짝수 섹터(even sector)는 최상위 비트를 가진다. 마찬가지 방식으로, 헤드 및 섹터 번호를 표시하는 비트들은 헤드 번호의 하나의 비트 또는 섹터 번호의 하나 또는 그 이상의 비트들이 n개의 인접 서보 섹터 각각에 기록될 수 있도록 몇몇 섹터들에 걸쳐 분산될 수 있다. 헤드 및 섹터 번호들이 방사상 방향으로는 변경되지 않고 그 크기가 작기 때문에, 이들은 인코딩 없이 디스크에 기록될 수 있다.
이진 서보 정보(binary servo information)는 디지털 복조 회로(demodulation circuitry) 및 필요한 경우에는 디코드 로직(decode logic)을 사용하여 아날로그 변환기 판독 신호로부터 추출된다. 복조 회로는 통상 피크 검출 회로 또는 부분-응답 최대 가능(partial-response maximum likelihood: PRML) 채널을 포함한다.
PES 필드는 데이터 트랙에 대하여 소정(所定)의 방식으로 배열된 다수의 방사상 반복 버스트 패턴(repeating burst pattern)을 포함한다. 각각의 버스트는 감지된 변환기 신호에 영향을 미치는(contribute) 소정의 프리퀀시(frequency)를 가지는 다수의 방사상으로 배향된 전이(transition)를 포함한다. 변환기 신호가 복조된 때, PES 신호는 그 진폭이 트랙 중앙으로부터의 변환기 이동(transducer displacement)에 따라 비례하여 변하도록 발생된다. PES는 일반적으로 피크-홀드 회로(peak-hold circuit) 또는 면적 적분 회로(area integration circuit)를 사용하여 발생된다. 피크-홀드 회로는 신호 진폭의 정확한 측정값을 얻기 위해 각각의버스트 필드 내에서 최소 개수의 전이(minimum number of transitions)를 필요로 한다. 면적 적분 회로는 각각의 버스트 필드 내에 동일한 개수의 전이들이 제공될 때 가장 잘 작동한다.
서보 위치 설정 시스템의 정확도는 제공된 서보 정보의 프리퀀시에 따라 증가한다. 그러나, 제공된 각각의 서보 섹터는 사용자 데이터용으로 사용 가능한 저장 영역(storage space)을 감소시킨다. 따라서, 각각의 서보 섹터에 의해 점유되는 원주상의 영역을 감소시키는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 달성하기 위한 한 방법은 이진 서보 정보를 버스트 패턴과 결합시켜 단일 필드로 만드는 것이다. 데이터는 PES 신호의 발생에 부 영향을 주지(adversely affect) 않는 방식으로, 즉 피크-홀드 검출을 위해 버스트 필드 내에서 최소 개수의 전이를 제공하고 또 적분 검출을 위해 비교적 일정한 개수의 버스트당 전이를 제공하는 방식으로 표시되어야 한다.
1990년 발간된 "Quad Burst Servo Needing No Sync ID and Having Added Information"이라는 제목의 IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 33, No. 3B에는 버스트 전이의 위치를 변조시키기 위해 정보를 PES 필드로 인코딩하기 위한 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 동일한 제로-크로싱 지점(zero-crossing point)을 유지시키므로써 버스트 패턴의 기본 프리퀀시가 변경되지 않는 것을 보장한다. 1 및 0들은 제로-크로싱 지점 근처에서 폭(width) 또는 사인 성분(sine component)을 변경시킴으로써 구별되는데, 120 도인 폭은 1을 표시하며 또 60 도인 폭은 0을 표시한다. 이러한 방법은 서보 버스트 내에서 낮은 프리퀀시를 가지는 플럭스전이(flux transition)를 사용할 것을 요구하는데, 이는 높은 프리퀀시의 패턴보다 보다 더 많은 영역을 소모한다. 또한, 현대의 디스크 드라이브 내에서의 사용자 데이터는 높은 프리퀀시로 기록되며 또 서보 데이터 검출에 사용되는 데이터 채널 내의 구성소자, 예를 들면 필터(filter)와 같은 몇몇 구성소자를 통하여 전달된다. 따라서, 데이터와 서보 프리퀀시 사이의 상이(disparity)를 감소시켜야 하고, 이로 인하여 상기 방법이 실용적이지 못하게 된다.
Andresen에게 허여된 미국 특허 제 4,195,320호에는 십진(decimal) 트랙 어드레스를 고정 길이를 갖는 A 및 B 서보 버스트 영역 내에 인코딩하기 위한 방법이 개시되어 있다. Andresen의 방법에서는 PES 버스트를 복조하기 위하여 적분 회로를 사용하므로, 각각의 버스트 필드 내에 동일한 개수의 "1" 및 "0"을 유지하는 것이 중요하다. 트랙 어드레스의 십진 디지트(decimal digit)는 플래그(flag)들 사이의 시간으로서 표시된다. 즉, 각각의 디지트는 상기 디지트와 동일한 개수인 다수의 데이터 클럭 전이("0101…")에 의해 표시되며, 또 버스트 필드 내에서 짝수개의 "1" 및 "0"들을 유지하도록 선택된 2개의 상보성 구획 필드(complementary delimiting field)("1100" 및 "10011") 가운데 하나에 의해 인코딩된 다른 디지트로부터 분리된다. 예를 들어, 145인 십진 어드레스는 십진 디지트 "1"을 표시하는 단일 클럭 전이 "1", 구별 필드 "1100", 십진 디지트 "4"를 표시하는 4개의 클럭 전이 "1010", 구별 필드 "10011", 십진 디지트 "5"를 표시하는 5개의 클럭 전이, 및 구별 필드 "10011"에 의해 표시된다. 가변 "에너지 밸런스(energy balance)" 필드가 고정 버스트 크기를 유지하고 또 버스트 필드 내에서 동일한 개수의 "1" 및"0"들을 보장하도록 인코딩된 데이터 다음에 제공된다. 전체 인코딩된 시퀀스는 특정의 상보형 개시(start) 및 종단(end) 플래그("11000" 및 "111")에 의해 추가적으로 구별된다. Andresen의 인코딩 방식이 공간 사용 면에서 비효율적이라는 것은 명백할 것인데, 이러한 문제는 또한 구획 필드에 대한 요구로 인하여 더욱 악화된다.
서보 버스트 내에 n-비트 실린더 어드레스 코드를 인코딩하기 위한 보다 효율적인 방법이 Yatake 등에 의한 일본 특허 출원 JA4-302864에 개시되어 있다. 실린더 어드레스의 각각의 n 비트들은 3개의 타임 슬롯에 의해 표시되는데, "0"은 "110"에 의해 표시되고, "1"은 "101"에 의해 표시된다. 제 1 타임 슬롯은 항상 규칙적인 데이터 클럭을 제공하는 정방향 진행 펄스(positive going pulse)를 가지는데, 이는 피크-홀드 검출 회로에 의해 버스트로부터 PES 신호를 발생하기 위해 사용된다. 이러한 위상 변조 방법(phase-modulation approach)이 비록 Andresen의 방법보다는 공간 측면에서 효율적이라 할지라도, Yatake의 방법은 디지털 서보 데이터의 하나의 비트를 표시하기 위하여 3개의 전이를 요구한다는 상당한 오버헤드(overhead)를 여전히 가진다.
따라서, PES 신호 발생에 부 영향을 주지 않으면서 서보 버스트 필드 내에서 디지털 서보 데이터를 표시하기 위한 보다 효율적인 방식이 요구된다.
따라서, 본 발명은 저장 장치의 저장 매체 상에 포함된 서보 버스트(servo burst) 내에 이진 서보 데이터(binary servo data)를 기록하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 이진 서보 정보는 트랙 번호, 실린더 번호, 헤드 번호, 섹터 번호,인덱스(index) 및 SID와 같은 트랙 식별 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 부분적으로 인코딩(encoding)되거나 또는 전체가 인코딩된 버스트로서 표시될 수 있다. 버스트는 각각이 서보 버스트 프리퀀시(servo burst frequency)의 하나의 싸이클 또는 1/2 싸이클을 포함하는 T개의 타임 슬롯(time slot)을 포함하고, 또 기록될 서보 데이터는 X 비트의 이진 데이터를 포함한다. 서보 데이터의 각각의 1-비트(one-bit)는 전이(transition)를 포함하는 슬롯으로서 표현되며, 각각의 0-비트(zero-bit)는 엠프티 또는 널(empty or null) 슬롯(slot)으로 표현된다. 본 발명은 이러한 방법을 사용하여 디지털 서보 데이터를 표시하는데 있어서 비트-효율이 높은 방식을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 정확한 피크-홀드 검출(peak-hold detection)을 보장하기 위해 요구되는 임계 개수(threshold number)의 버스트당 전이(transitions per burst)를 보장하는 방식으로 이진 서보 정보를 기록함으로써 높은 품질의 PES 신호가 보장된다. 이는 예를 들어 임계 개수의 버스트당 전이를 제공하도록 선택된 인코딩 방식을 사용하여 기록하기 전에 이진 데이터를 인코딩함으로써 달성된다. 경우에 따라서, 만일 차이 T-X(버스트 타임 슬롯의 수에서 이진 서보 데이터의 비트수를 뺀 값)가 임계 개수보다 작다면, 이진 데이터는 각각의 부분이 동일 데이터 트랙을 따라 다른 서보 섹터에 기입되는 작은 부분들로 분할될 수 있다. 이진 데이터는 버스트 타임 슬롯의 개수에서 이진 서보 데이터 부분의 비트수를 뺀 값이 임계 개수 미만이 되지 않도록 분할되므로써, 최소한의 임계 개수만큼의 버스트당 전이를 보장하게 된다.
다른 실시예에서, 정확한 적분 검출(integration detection)이 가능하도록 하기 위해 버스트당 일정하거나 또는 거의 일정한 개수의 정(positive) 전이를 제공하도록 데이터가 인코딩된다. 예를 들어, 인코딩될 디지털 서보 정보가 다수의 가능한 값을 갖는 이진 워드를 포함한다고 가정하자. 이러한 실시예에 따르면, 각각의 워드는 N개의 1 및 M개의 0인 특정 패턴으로서 인코딩된다. 이러한 1들은 버스트 내에서 전이-포함 슬롯(transition-containing slot)으로 표시되며, 0들은 엠프티 슬롯으로 표시된다. 이러한 방법은 버스트당 고정된 개수의 전이를 보장한다. 또한, 상기 방법은 데이터를 표시하도록 할당(forfeit)되어야 하는 타임 슬롯의 개수를 최소화시키기 위해 요구되는 워드의 개수가 특정될 수 있도록 하는데, 이는 상기 방법에 따라 특정적으로 표시될 수 있는 워드의 개수가 (N+M)!/N!M!이고 N개의 전이가 보장되기 때문이다. 경우에 따라서, 데이터는 일관성(consistency)을 보장하도록 자신의 1의 보수(one's complement)와 함께 기록될 수 있다.
만일 서보 영역에 의해 소모된(consumed) 영역(real estate)이 이진 데이터의 신뢰성보다 덜 중요(less critical)하다면, 데이터를 표시하기 위하여 단일 전이(single transition)보다는 쌍비트(dibit)를 사용함으로써 강도(robustness)가 개선될 수 있다. 즉, 각각의 서보 데이터 비트는 서보 버스트의 2개의 타임 슬롯을 사용하여 표시되는데, 1-비트는 쌍비트로 표시되고, 또 0-비트는 하나 또는 2개의 엠프티 타임 슬롯으로 표시된다.
도 1은 본 발명을 실시하기에 적합한 고정 블록 아키텍쳐 디스크 드라이브(fixed block architecture disk drive)를 도시하기 위한 개략도.
도 2는 종래 기술의 서보 섹터를 도시하기 위한 개략도.
도 3a는 종래 기술의 서보 버스트 필드(servo burst field)에 대한 개략도.
도 3b는 클럭 신호에 대비된 도 3a의 버스트 패턴으로부터 얻어진 변환기 신호(transducer signal) 표시도.
도 3c는 도 3b의 변환기 신호로부터 PES 신호를 얻기 위한 면적 적분(area integration) 방법을 도시하는 그래프.
도 3d는 면적 적분 검출 회로의 예시적인 블록도.
도 3e는 도 3b의 변환기 신호로부터 PES 신호를 얻기 위한 피크-홀드(peak-hold) 방법을 도시하는 그래프.
도 4a는 본 발명에 따른 디지털 서보 정보를 사용하여 인코딩된 서보 버스트 필드의 개략도.
도 4b는 클럭 신호에 대비된 본 발명에 따른 도 4a의 버스트 패턴으로부터 얻어진 변환기 신호 표시도.
도 4c는 도 4b의 변환기 신호로부터 PES 신호를 얻기 위한 피크-홀드 방법을도시하는 그래프.
도 4d는 본 발명에 따라 도 4b의 변환기 신호로부터 추출된 디지털 데이터 표시도.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따라 디지털 서보 데이터를 버스트 신호로 표시하기 위한 방법을 도시하는 표.
도 6a는 본 발명에 따라 도 5에 도시된 표의 인코딩된 데이터를 가지는 서보 버스트 필드의 개략도.
도 6b는 클럭 신호에 대비된 본 발명에 따른 도 6a의 버스트 패턴으로부터 얻어진 변환기 신호 표시도.
도 6c는 도 6b의 변환기 신호로부터 PES 신호를 얻기 위한 면적 적분 방법을 도시하는 그래프.
도 6d는 본 발명에 따라 도 6b의 변환기 신호로부터 추출된 디지털 데이터 표시도.
도 7은 PES 및 디지털 서보 데이터 양자 모두를 검출하기 위한 서보 전자 장치(servo electronics) 내의 검출 회로의 블록도.
도 8a는 본 발명의 대안적인 실시예에 따라 서보 버스트 필드에 기록된 이진 서보 데이터의 개략도.
도 8b는 도 8a의 버스트 패턴으로부터 얻어진 변환기 신호 표시도.
도 8c는 도 8b의 변환기 신호로부터 추출된 디지털 데이터 표시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102 : 디스크 드라이브
104 : 데이터 저장 매체
106 : 액츄에이터 암
108 : 데이터 레코딩 변환기
110 : 음성 코일 모터
112 : 서보 전자 장치
113 : 판독/기록 전자 장치
114 : 인터페이스 전자 장치
115 : 포맷터 전자 장치
116 : 마이크로프로세서
117 : RAM
122 : ROM
도 1은 본 발명을 실시하기에 적합한 저장 장치를 도시한다. 상기 장치는 섹터 서보 및 존-비트 레코딩(zone-bit recording)을 가지는 고정 블록 아키텍쳐(fixed block architecture)를 사용하여 포맷팅된 디스크 드라이브이다. 통상 참조번호 (102)로서 참조된 상기 디스크 드라이브는 데이터 저장 매체 또는 디스크 (104), 액츄에이터 암 (106), 데이터 레코딩 변환기 (108)(또는 레코딩 헤드라고도 함), 음성 코일 모터 (110), 서보 전자 장치 (112), 판독/기록 전자 장치(R/W 전자 장치) (113), 인터페이스 전자 장치 (114), 포맷터 전자 장치 (115), 마이크로프로세서 (116) 및 관련 비휘발성 저장 장치(nonvolatile storage) 또는 ROM (122) 및 휘발성 저장 장치(volatile storage) 또는 RAM (117)을 포함한다. 마이크로프로세서 (116)은 바람직하게는 사용자가 사용할 수 없는 데이터(non-user data)용으로 마련되는 디스크 (104)의 영역 (155) 상에 그리고 ROM (122) 내에 저장된 제어 마이크로코드(control microcode)를 실행시킴으로써 디스크 드라이브 전자 장치를 제어한다. 동작시, 제어 마이크로코드는 ROM (122) 및 디스크 영역 (155)로부터 RAM (117)과 같은 일시적 저장 장치 내로 로딩(loading)되어 마이크로프로세서 (116)에 의해 실행된다. 또한, 저장 디스크 (104)는 회전 중심 (111)을 포함하며, 또 헤드 위치를 설정하기 위해 방사상으로 위치된 트랙들의 집합으로 분할되는데, 상기 트랙들 가운데 하나가 참조번호 (118)로 도시된다. 트랙들은 방사상으로 그룹 지어져 다수의 존(zone)을 이루는데, 상기 존들 가운데 3개가 참조번호 (151), (152) 및 (153)으로 도시된다. 데이터는 디스크를 가로질러(across) 비트 밀도를 최대화시키도록 각각의 존 내에서 다른 데이터 비율(data rate)로 기록된다. 디스크는 다수의 서보 섹터 (120)을 가지는데, 이들은 통상 방사상 방향으로트랙을 가로질러 연장된다. 이는 이하에서 더 상세하게 설명된다. 각각의 트랙은 참조 인덱스(reference index) (121)을 가진다. 각각의 존 내에서, 트랙들은 원주상에서 다수의 데이터 섹터 (154)로 분할된다. 바람직하게는 데이터 섹터들이 Hetzler 등에 의한 미국 특허 제 5,523,903호에 설명된 바와 같이 데이터 용량을 증가시키도록 어떠한 섹터 ID도 가지지 않는다. "고정 블록 아키텍쳐"라는 통상적인 의미(normal meaning)에 따르면, 모든 데이터 섹터들은 거의 동일한 크기, 예를 들어 512 바이트 크기의 데이터이다. 그러나, 본 발명은 가변 길이 아키텍쳐로 용이하게 변형될 수 있다는 사실에 주목해야 한다. 트랙당 데이터 섹터의 개수는 존마다 변한다. 결과적으로, 몇몇 데이터 섹터들은 서보 섹터에 의해 분할된다. 만일 디스크 드라이브가 다수의 헤드를 가진다면, 모든 표면 상에서 동일한 반경에 위치된 트랙의 집합은 "실린더(cylinder)"라고 불리운다.
판독/기록 전자 장치 (113)는 변환기 (108)로부터 신호를 수신하며, 서보 정보를 서보 전자 장치 (112)로 전달하고, 또 데이터 신호를 포맷터 전자 장치 (115)로 전달한다. 서보 전자 장치 (112)는 레코딩 변환기 (108)의 위치를 설정하도록 음성 코일 모터 (110)을 구동시키는 라인 (140)의 전류를 발생시키기 위해 서보 정보를 사용한다. 또한, 서보 전자 장치 (112)는 다음에서 설명되는 바와 같이 패턴으로부터 디지털 정보를 추출하기 위한 검출 회로를 포함한다. 인터페이스 전자 장치 (114)는 데이터 및 커맨드 정보(command information)를 전달함으로써 인터페이스 (162)를 통하여 호스트 시스템(도시되지 않음)과 통신한다. 또한, 인터페이스 전자 장치 (114)는 인터페이스 (164)를 통하여 포맷터 (115)와도 통신한다. 마이크로프로세서 (116)은 인터페이스 (170)을 통하여 다양한 다른 전자 장치들과 통신한다.
디스크 드라이브 (102)의 동작시, 인터페이스 전자 장치 (114)는 인터페이스 (162)를 통하여 데이터 섹터를 판독 또는 기록하기 위한 요구를 수신한다. 포맷터 전자 장치 (115)는 인터페이스 전자 장치 (114)로부터 요구된 데이터 섹터의 목록을 논리 블록 어드레스(logical block address) 형태로 수신하여 이들을 물리적 어드레스(physical address), 즉 소망 데이터 섹터의 위치(location)를 특정하게(uniquely) 식별하는 존, 실린더, 헤드 및 섹터 번호로 변환시킨다. 존, 헤드 및 실린더 정보들은 서보 전자 장치 (112)로 전달되는데, 이는 레코딩 헤드 (108)의 위치를 적절한 실린더 상의 적절한 데이터 섹터 상부에 설정시키는 역할을 맡는다. 만일 서보 전자 장치 (112)에 제공된 실린더 번호가 현재 레코딩 헤드가 위치된 트랙 번호와 동일하지 않다면, 서보 전자 장치 (112)는 먼저 적절한 실린더 상부에 레코딩 헤드 (108)의 위치를 설정시키기 위하여 탐색 동작을 수행한다. 탐색 동작은 소망 트랙을 식별하기 위하여 실린더 및 헤드 번호와 같은 서보 섹터 내에 있는 대략적인 디지털 위치 정보를 사용한다.
일단 서보 전자 장치 (112)가 레코딩 헤드 (108)을 적절한 실린더 상에 위치 설정시켰다면, 변환기는 버스트 패턴에 의해 제공된 미세 위치 설정 서보 정보(fine positioning servo information)를 사용하여 실린더 상에서 트랙 추적 모드(track following mode)로 유지된다. 소망 데이터 섹터들은 그들의 ID 필드를 판독함으로써 위치된다. 경우에 따라서, 헤더가 없는(headerless) 또는 NoID(TM)아키텍쳐를 채택한 디스크 드라이브에서는 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 구성하는 미국 특허 제 5,500,848호에 각각의 서보 섹터를 식별하는데 사용되는 것으로 설명되어 있는 바와 같이 서보 전자 장치 (112)가 소망 데이터 섹터를 위치시키고 식별하기 위하여 섹터 계산(sector computation)을 수행하기 시작한다. 간단히 말하면, 개시 데이터 섹터(starting data sector)는 인덱스 마크(index mark)로부터의 자신의 옵셋(offset)에 의해 식별된다. 트랙 포맷은 아마 알 수 있기 때문에, 인덱스 이후 통과된 데이터 섹터의 개수가 서보 섹터 카운트(servo sector count)로부터 결정되며, 또 적절한 데이터 영역으로의 정확한 옵셋이 결정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 종래 기술의 서보 섹터가 도시된다. 서보 섹터는 원주 방향으로 AGC 필드 (202), SID (204), 실린더 번호를 표시하는 그레이 코드 (206), 헤드 및 섹터 번호 (208), 및 쿼드러쳐 서보 버스트 패턴(quadrature servo burst pattern) A-D (210), (212), (214) 및 (216)을 포함한다. 방사상 방향으로, 서보 섹터는 2개의 데이터 트랙 Trk n 및 Trk n+1이 전개(spanning)되는 것으로 도시된다. 또한, 중간 트랙 위치(half-track position) Trk n+0.5가 표시된다. 종래의 쿼드러쳐 버스트 패턴에 따르면, A 및 C 버스트들은 각각의 트랙 중앙을 따라 공통 경계(common boundary)를 공유하는 반면에, B 및 D 버스트들은 각각의 중간-트랙(half-track)에서 공통 경계를 공유한다.
도 3a는 도 2의 A 버스트 (210)의 확대도이다. 버스트 B-D (212), (214) 및 (216)을 표시할 수도 있는 버스트 (210)은 각각이 전이를 포함하는 다수의 타임 슬롯 t0-tn을 포함한다. 비록 8개의 타임 슬롯들이 설명 목적상 도시되었지만, 실제 슬롯의 개수는 버스트 필드의 원주상 길이 및 버스트 전이가 레코딩된 프리퀀시에 의해 결정된다. 비록 전이들이 일반적으로 "1"로서 표시되었지만, 이들의 실제 형식은 사용된 저장 매체에 따라 변할 것이다. 예를 들어, 자기 저장 장치에서는 각각의 전이들은 플럭스 반전(反轉)(flux reversal)을 포함한다.
또한, 도 3a에는 A 버스트 (210)과 방사상으로 정렬된 변환기 (302)가 도시된다. 변환기 (302)가 버스트 패턴 (210) 상부를 통과할 때, 도 3b의 감지 신호 (304)가 발생된다. 버스트 패턴 (210)의 각각의 전이는 변환기 신호 (304) 내에 대응하는 피크 (306) 및 (308)을 발생시킨다. 이러한 피크들의 타이밍(timing)은 버스트 전이와 동일한 프리퀀시를 가지는 기준 클럭 (305)에 대비되어 도시된다. 상기 클럭 (305)는 AGC 필드 및 SID를 사용하여 서보 정보의 프리퀀시 및 위상을 매칭(matching)시키도록 가변 프리퀀시 발진기(variable frequency oscillator)를 조정함으로써 획득될 수 있다. 경우에 따라서, 높은 프리퀀시를 가지는 클럭이 AGC 필드의 유도(guidance)와 위상이 매칭되도록 하향 분할(divided down)된다. 만일 헤드가 도시된 바와 같이 버스트 (210)과 방사상으로 정렬되고, 또 최대 진폭을 1 V라고 가정하면, 감지된 신호의 각각의 피크 (306) 및 (308)은 약 +/- 1 V인 최대 진폭을 가진다. 피크 진폭은 방사상 변환기 (302)의 위치에 따라 변한다. 예를 들어, 변환기 (302)가 트랙 n과 방사상으로 정렬될 때, 변환기는 버스트 패턴의 1/2의 상부만을 통과하며, 그 결과 A 버스트 (210)으로부터의 변환기 신호 (304)는 약 +/- 0.5 V인 최대 피크 진폭을 가진다.
도 3c는 PES 신호를 얻기 위한 면적 적분 방법을 도시하는 그래프이며, 또 도 3d는 면적 적분 회로의 예시적인 블록도이다. 도 3a의 버스트 패턴으로부터 유도된 변환기 신호 S(t) (304)는 정현파 형태이다(도 3b 참조). 종래의 방법에 따르면, 변환기 신호 S(t) (304)는 먼저 전파(全波) 정류기(full-wave rectifier) (322)에 의해 정류된 다음 적분 회로 (324)에 입력되는데, 여기서 전이들이 PES 신호의 세그먼트(segment) (314)를 발생하도록 합산(summing)되어 최대 진폭 이득(maximum amplitude gain)에 접근하게 된다. 이러한 이득은 아날로그/디지털 변환기 (326)에 인가되는데, 이러한 아날로그/디지털 변환기는 상기 이득을 예를 들어 '7FF'(16진수)와 같은 소정의 디지털 표시로 변환시킨다. 그 다음으로 상기 디지털 값은 마이크로프로세서에 입력되는데, 마이크로프로세서에서는 서보 마이크로코드가 상기 디지털 값을 트랙 값으로 변환시킨다. 만일 변환기 (302)가 버스트와 완전하게 정렬되었다면, 이러한 값은 최대 값을 가지는데, 이는 도 2에 도시된 버스트 패턴인 경우 소정의 트랙과 정렬되었음을 의미한다. 마이크로프로세서는 쿼드 버스트 패턴들 가운데 B, C 및 D 버스트로부터 얻어진 유사한 신호 및 종래의 방법에 따른 그레이 코드와 버스트 정보를 결합 또는 "스티치(stitch)"시킴으로써 연속한 위치 신호를 발생시킨다. PES 신호 발생에 대한 보다 상세한 설명은 미국 특허 출원 제 08/628,217호를 참조하면 된다. 각 버스트의 방사상 위치가 다르기 때문에, 각각의 버스트에 대한 변환기 정렬도 다르며, 이에 따라 그들의 대응하는 이득의 진폭도 다르다.
면적 적분 방법은 자체에서 디지털 데이터가 인코딩될 때에 나타나는 버스트당 전이 개수의 어떠한 감소에도 민감하다는 것이 앞의 설명으로부터 명백하다. 전이가 더 적을수록 그에 대응하는 감소가 PES 세그먼트의 이득 내에 유발된다. 각각의 버스트의 진폭 감소가 알려진 경우 유효 위치 신호도 역시 얻어질 수 있는데, 이는 PES 신호가 미국 특허 출원 제 08/628,217호에 개시된 방법에 따라 정규화(normalized)될 수 있기 때문이다. 정규화 프로세스는 각 버스트의 이득이 동일한 양만큼 감소된 경우 간단해 진다. 일정한 감소(consistent reduction)는 버스트 필드당 동일 또는 거의 동일한 개수의 전이를 보장하는 인코딩 방식을 선택함으로써 달성될 수 있다.
도 3e는 PES 신호를 얻기 위한 피크-홀드 방법을 도시하는 그래프이다. 변환기 신호 S(t) (304)는 정류기에 입력되며, 또 정류된 변환기 신호는 커패시터 회로(capacitor circuit)에 인가된다. 커패시터는 제 1 전이 펄스를 수신하여 펄스의 지속 기간 동안 충전한다. 그 다음으로, 그 충전된 값을 다음 피크가 발생될 때까지 유지한 다음, 신호 (316)으로 도시된 바와 같이 펄스의 최대 진폭에 도달할 때까지 후속한 각각의 피크의 지속기간 동안 계속 충전한다. 반복적인 충전 프로세스로 인하여, 피크-홀드 회로가 최대 피크 진폭을 얻도록 최소한 버스트당 임계 개수의 펄스를 제공하는 것이 요구된다.
본 발명이 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명된다. 서보 섹터 내에서 버스트 패턴에 앞서 선행하는 디지털 서보 데이터가 각각의 PES 버스트 내로 인코딩된다. 종래 기술을 개선하는 본 발명의 제 1 특징은 이진 서보 정보의 각각의 비트가 버스트 패턴의 단일 타임 슬롯 내에서 표시된다는 점이다. 종래 기술과는 달리, 각각의 비트를 표시하기 위하여 다수의 타임 슬롯을 사용할 필요가 없으며, 플래그를 사용하여 서보 데이터를 구별할 필요도 없다. 그 대신에, 이진 데이터는 비트별로(bit-by-bit basis) 효과적으로 "진폭 복조(amplitude demodulated)"된다. 디지털 정보는 다음 가운데 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이에는 SID, 인덱스 마크, 및 실린더 번호, 트랙 번호, 헤드 번호 및섹터 번호와 같은 트랙 식별 정보가 포함된다. 또한, 이는 전체적으로 인코딩될 수 있거나, 또는 부분적으로 인코딩될 수 있으며, 또 다수의 인접 서보 섹터들 사이에서 분할될 수 있다. 본 발명의 제 2 특징으로, 디지털 서보 데이터는 버스트 내에서 임계 개수의 전이가 존재하는 것을 보장하는 방식으로 버스트 내에 기록되는데, 이에 따라 버스트 패턴의 정확한 피크-홀드 검출이 가능해 진다. 경우에 따라서, 이진 데이터는 정확한 면적 적분 검출을 위하여 버스트당 동일 또는 거의 일정한 개수의 전이를 보장하는 방식으로 기록된다.
도 4a를 먼저 참조하면, 디지털 서보 정보를 포함하는 서보 버스트 필드 (410)에 대한 개략도가 도시된다. 바람직하게는 서보 섹터의 각각의 버스트, 예를 들어 쿼드러쳐 패턴 내의 각각의 버스트가 동일한 디지털 정보를 가진다. 버스트 필드의 타임 슬롯 t0-tn 가운데 몇몇만이 전이를 포함하며, 나머지는 0을 가진다. 본 발명의 예시 목적상, 버스트는 PES 버스트의 피크-홀드 검출이 가능하도록 충분한 전이 또는 임계 개수의 전이를 가지는 것으로 가정된다. 버스트당 임계 개수의 전이를 보장하기 위한 구체적인 방법은 다음에 설명된다. 임계 개수는 피크-홀드 회로 내의 커패시터의 특정 충전 특성에 의해 결정된다.
변환기 (302)가 인코딩된 버스트 필드 (410) 상부를 통과할 때, 도 4b에 도시된 변환기 신호 (408)이 발생된다. 이는 전이를 가지는 타임 슬롯에 시간상으로 대응하는 피크 (402) 및 (406) 및 널 슬롯(null slot)에 시간상으로 대응하는 평탄부(flat portion) (404)를 포함한다. AGC 필드 및 SID를 통한 서보 버스트 프리퀀시에 동기된 기준 클럭 신호 (305)가 기준 설정용으로 제공된다. 이러한 기준 클럭은 이진 데이터를 추출하여 디지탈화(digitizing)하는데 사용된다.
도 4c는 변환기 신호 (408)의 피크-홀드 검출을 도시하는 그래프이다. 또한, 디지털 서보 데이터를 인코딩하기 위한 방법이 저장 매체의 각각의 버스트 내에서 동일 또는 거의 동일한 개수의 전이를 제공한다는 가정 하에 면적 적분이 사용될 수 있다. 커패시터 출력 신호 (412)의 진행 파형(progression)에 의해 도시된 바와 같이, 감지되고 있는 버스트 필드 내에 최소 개수의 피크가 존재하기 때문에 피크-홀드 커패시터는 최대 이득에 도달할 때까지 계속 충전된다.
PES 신호 발생과 동시에, 디지털 서보 데이터가 도 4d에 도시된 바와 같은 디지털 표시 (416)을 발생하도록 추출된다. 바람직하게는 데이터가 종래의 피크 검출 회로를 사용하여 추출된다. 즉, 만일 PES 패턴의 특정 타임 슬롯에 대응하는 변환기 신호가 최소 임계값을 초과한다면, 타임 슬롯은 1-비트를 가지는 것으로 간주되며, 디지털 펄스 (418)이 발생된다. 그렇지 않은 경우라면, 타임 슬롯은 널(null) 상태로 간주되어 어떠한 펄스도 발생되지 않는다(420 참조).
서보 섹터의 PES 버스트가 서로에 대하여 방사상 옵셋을 가지기 때문에, 변환기 신호의 진폭의 변화는 앞서 설명된 바와 같이 감지되고 있는 버스트에 좌우된다. 예를 들어, 만일 변환기가 도 2의 트랙 n과 정렬되었다면, A 버스트 (210)의 1/2만이 감지되고, 그 결과 약 0.5 V인 피크 진폭을 가지는 변환기 신호가 된다. 마찬가지로, C 버스트 (214)의 1/2만이 감지되어 그 결과 0.5 V인 변환기 신호 피크가 된다. B 버스트 (212)는 변환기와 완전히 정렬되며, 이에 따라 1 V인 피크를 가지는 변환기 신호가 되며, 또 D 버스트 (216)은 변환기의 범위 밖에 있게 되므로, 거의 평탄한 신호를 발생하게 된다. 그 다음으로, 헤드가 트랙과 정렬될 때, 피크 검출을 위한 최소 임계 전압은 디지털 정보가 A, B 및 C 버스트로부터 추출될 수 있도록 약 0.3 V인 값으로 설정될 수 있다. 그 다음으로, 가장 큰 진폭을 가지는 신호가 디코딩(decoding)을 위해 선택되지만, 다른 신호들도 역시 검증을 위해 체크될 수 있다. 따라서, 더 큰 리드백 신뢰도(readback reliability)를 달성할 수 있도록 검출 방식이 리던던시(redundancy)를 가지게 된다.
검출 회로는 기준 클럭을 사용하여 디지털 서보 데이터를 추출하는데, 상기 기준 클럭은 PES 버스트의 타임 슬롯과 동기된 클럭이다. 각각의 클럭 싸이클은 알려진 방법에 따라 변환기 신호 내에 펄스의 존재 여부를 검출하기 위한 타이밍 윈도우(timing window) 역할을 한다.
본 발명에서는 버스트당 임계 개수의 전이를 보장하기 위하여 2가지 방법이 제안된다. 도 5a의 데이터는 제 1 방법을 도시하는 표(table)이다. 본 발명의 예에 따라서, 각각의 PES 패턴은 10개의 타임 슬롯을 가지는 것으로 가정된다. 2 비트인 헤드 번호가 버스트 필드 내로 인코딩되는 것으로 가정된다. 나머지 디지털 서보 데이터는 종래 기술의 방식에 따라 버스트 필드에 선행한다. 만일 헤드 번호가 단일 서보 버스트에 기록되었다면, 10개의 타임 슬롯 가운데 2개를 점유했을 것이다. 헤드 번호가 '00'인 값을 가질 수 있기 때문에, 버스트당 단지 8개의 전이만이 버스트 필드 내에 나타나는 것이 보장될 수 있다. 만일 피크-홀드 검출을 위해 요구되는 임계 개수의 전이가 8 이하라면, 이는 큰 문제가 아니다. 그러나, 만일 임계 개수가 9라면, 이러한 표시 방식은 요구되는 임계값을 보장할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 헤드 번호는 도 5a의 표에서 도시된 바와 같이 2개의 섹터 Sn 및 Sn+1 상에서 분할되며, 이에 따라 각각의 섹터의 버스트가 헤드 번호에 관계없이 최소 개수의 전이를 가지게 된다. 짝수 개수의 서보 섹터들이 트랙 상에 존재하는 것으로 가정한 상기 예에 따라서, 헤드 번호의 상위 비트가 섹터 Sn 내의 각각의 버스트의 소정의 타임 슬롯에 기록되며, 또 하위 비트는 섹터 Sn+1 내의 각각의 버스트의 소정의 타임 슬롯에 기록된다. 타임 슬롯 t2는 본 발명의 예에서는 임의로 선택된다.
본 발명의 예는 헤드 번호를 다루고 있는데, 피크-홀드 검출을 위해 버스트당 최소 개수의 전이가 허용되는 방식으로 이진 데이터가 다수의 섹터들 사이에서 분할될 수 있다고 가정한다면, 기본적으로 상기 헤드 번호와 관련한 방법과 동일한 방법이 다른 유형의 이진 서보 정보에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 슬롯이 10인 버스트(ten slot burst), 6개 전이(transition)인 임계값 및 12 비트인 이진 서보 데이터인 경우를 가정하면, 12-비트 데이터는 부분들로 분할되어 다수의 인접 서보 섹터에 기록될 수 있다. 각 버스트의 6개의 슬롯들은 전이를 가져야 하기 때문에, 각각의 데이터 부분은 4 비트(10 슬롯 - 6 슬롯)보다 많은 정보를 점유할 수없다. 명백하게, 이러한 것을 행하는 방법은 여러 가지가 있다. 예를 들어, 데이터는 트랙 상의 서보 섹터의 전체 개수에 따라 3개의 4 비트 부분, 4개의 3 비트 부분 등의 특정 포맷으로 분할될 수 있다. 즉, 만일 서보 섹터의 전체 개수가 3으로 나누어질 수 있다면, 4 비트로 된 3개의 부분이 선택될 수 있다. 만일 그 개수가 4로 나누어질 수 있다면, 3 비트로 된 4개 부분이 선택될 수 있다. 그러나, 리드백 신뢰도는 데이터를 가능한 한 적은 수의 서보 섹터들 상에 분산시킴으로써 최대가 된다는 사실을 명심해야 한다.
서보 섹터의 전체 개수가 3으로 분할 가능하다고 가정하면, 3개의 4 비트 부분들이 인접 서보 섹터 그룹 상에서 분산된다. 데이터의 제 1 부분은 섹터 Sn, Sn+3, Sn+6 등등에 기입된다. 마찬가지 방식으로, 제 2 부분은 섹터 Sn+1, Sn+4, Sn+7 등에 기록되며, 또 제 3 부분은 섹터 Sn+2, Sn+5, Sn+8 등에 기록된다. 이러한 방식으로, 서보 섹터 내의 각각의 버스트의 4개의 타임 슬롯은 이진 정보를 가지게 되며, 또 나머지 6개의 타임 슬롯은 전이를 가지게 되므로써, 최소 임계 요구가 만족된다.
상기 제 1 예에서는 헤드 번호가 저장 표면 상의 모든 버스트에 대해 동일하다는 것에 주목해야 한다. 결과적으로, 동일한 개수의 비트들이 동일 데이터 표면의 모든 버스트 내에 나타난다. 따라서, 이러한 특정 구현은 피크-홀드 검출에 대한 대안으로서의 면적 적분에 적합할 수 있다.
저장 매체가 고속으로 이동할 때, 여러 서보 섹터 상에서 분할된 이진 서보 정보의 모든 부분을 정확하게 판독하는 것과 관련한 문제가 발생할 수 있다. 데이터의 임의의 부분에 대한 판독이 실패하면 다음의 서보 섹터 집합에서 재시도(retry)가 요구된다. 본 발명은 이러한 문제점을 크게 감소시킨다. 구체적으로 말하면, 서보 섹터의 크기가 감소되므로써, 데이터 용량을 감소시키지 않으면서도 보다 많은 서보 섹터들이 트랙마다 제공될 수 있도록 한다. 보다 많은 서보 섹터들은 보다 많은 데이터를 일관되게(coherently) 판독할 수 있도록 한다.
도 5b는 버스트 필드당 최소 개수의 전이를 보장하기 위한 제 2 방법을 도시하는데, 여기서, 5-비트 이진 트랙 번호가 버스트 내에 표시된다. 상기 예에서, 버스트는 10개의 타임 슬롯을 가지며 또 정확한 피크-홀드 검출을 위해 요구되는 전이의 임계 개수는 8인 것으로 가정된다. 만일 트랙 번호가 직접 버스트 필드에 기록된다면, 이는 5개의 타임 슬롯을 차지할 것이므로, 전이-포함(transition-containing)을 보장하는 남아 있는 슬롯은 단지 5개이다. 그 대신에, 트랙 번호는 각각이 2개 이하의 0만을 가지는 10-비트 패턴 집합을 가지도록 먼저 인코딩되는데, 이에 따라 최소한 8개의 타임 슬롯들은 임의의 버스트 패턴으로 1들을 가질 수 있게 된다. 데이터는 모든 트랙 번호 및 그에 해당하는 표시를 가지는 룩-업 테이블과 같은 수단을 사용하여 인코딩 및 디코딩된다. 경우에 따라서, 상기 목적으로 특정 알고리즘 또는 전용 하드웨어가 사용될 수 있다. 또한, 전이 개수의 변화가 작기 때문에, 특히 위치 에러 신호가 정규화된 경우, 이러한 방법이 면적 적분 검출을 사용하는 저장 장치에 대해 적합할 수 있다.
또한, 버스트당 최소 개수의 비트를 보장하기 위한 다른 방법은 도 5c에 도시된 바와 같이 디지털 서보 데이터 또는 그에 대한 1의 보수(1's complement)를선택적으로 기록하는 것이다. 이러한 선택은 어떤 형식(version)이 버스트 내에서 보다 많은 전이를 제공하는지의 여부에 따라 행해진다. 버스트 내의 특별한 필드(special field)는 어떤 형식의 데이터가 기록되었는지를 나타낸다. 예를 들어, 도 5c에서는 칼럼(column) (502)가 후속한(ensuing) 이진 데이터의 상태를 나타낸다. 칼럼 (502) 내의 "1"은 칼럼 (504) 내에서 1의 보수가 뒤따른다는 것을 나타내는 반면에, "0"은 칼럼 (504) 내의 데이터가 변경되지 않았음을 나타낸다. 버스트의 나머지 타임 슬롯들은 칼럼 (506)에 도시된 바와 같이 전이로 채워진다. 이러한 방식에 따르면, 기록된 데이터의 1/2 이상(본 발명의 상기 예에서는 3개)이 1이다. 이러한 개수를 칼럼 (506) 내의 전이 개수에 더하면, 보장된 전이의 총 개수(본 발명의 예에서는 3+3=6개의 보장된 전이)를 얻을 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에서는 이진 서보 데이터가 버스트당 고정된 개수의 전이를 보장하는 방식으로 버스트에 기록된다. 도 5d는 버스트당 동일한 개수의 비트들을 보장하고 그에 따라 면적 적분 검출 방식에 적합한(compatible with) 디지털 서보 데이터를 표시하기 위한 방법을 도시한다. 설명 목적상 3 비트로된 헤드 번호가 도시되나, 다른 서보 정보도 마찬가지로 표시된다. 이러한 방법에 따르면, M개의 0 비트들이 10개의 타임 슬롯을 포함하는 버스트 상에 위치되며, 나머지 N개의 타임 슬롯은 전이로 채워진다. 여기서, M=2이고, N=8이다. 따라서, 8개의 전이들이 각각의 버스트 내에서 보장된다. 또한, 전체 (N+M)!/N!M!=45개의 워드들이 이러한 방식으로 표시될 수 있다. 3 비트로 된 헤드 번호인 경우 8개의 헤드 값들만이 가능하기 때문에, 이러한 방식은 본 발명의 실시예에 대해 충분한 특정 패턴보다 많은 패턴을 제공한다. 이러한 인코딩 방식의 다른 예로서, 만일 버스트 슬롯의 개수가 24개의 타임 슬롯, N=16 및 M=8로 증가되었다면, 735,471개의 워드들이 표시될 수 있다. 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 이는 표시될 수 있는 워드의 개수를 고려할 경우 매우 효율적인 비트 인코딩 방식(bit-efficient encoding scheme)이다.
다른 방법이 도 5e에 도시된다. 이러한 방법에 따르면, X 비트의 이진 서보 데이터가 버스트에 기록되며, 이들의 1의 보수가 뒤따라 기록된다. 만일 디지털 서보 데이터가 PES 버스트 길이의 1/2보다 더 긴 길이를 가진다면, 즉 예를 들어 만일 X가 10개의 타임 슬롯인 버스트 길이인 경우 5 비트보다 더 큰 비트라면, 디지털 서보 데이터는 도시된 바와 같이 다수의 섹터들 상에 분할되며, 이러한 각각의 부분 다음에는 그들의 1의 보수가 기록된다. 예를 들어, 트랙 번호 "1"은 X=6 비트를 가진다. X>5이기 때문에, 트랙 번호는 2개의 부분, "0" 및 "1"로 분할되는데, 각각의 부분은 버스트 길이의 1/2보다 크지 않다. 제 1 부분 "0"은 칼럼 (508) 내에 표시된 바와 같이 섹터 Sn의 각각의 버스트에 대해 기록된다. 이러한 비트들 다음에는 칼럼 (512)에 표시된 바와 같이 그에 대한 1의 보수 "111"이 뒤따른다. 각각의 버스트의 나머지 타임 슬롯들은 칼럼 (516)에 표시된 바와 같이 Y개의 전이로 채워진다. 마찬가지로, 제 2 부분 "1"은 칼럼 (510)에 표시된 바와 같이 섹터 Sn+1의 각각의 버스트에 기록되며, 칼럼 (514)에 도시된 바와 같이 그에 대한 1의 보수 "110"이 뒤따라 기록된다. 역시, 각 버스트의 나머지 타임 슬롯들은 칼럼 (518)에 표시된 바와 같이 Y개의 전이로 채워진다. 이러한 방식으로, 각각의 버스트는 고정된 개수 X/2 + Y개의 전이들을 가진다.
도 6a는 도 5d의 표에 도시된 바와 같이 표시된 디지털 서보 데이터를 가지는 서보 버스트 필드 (610)의 개략도이다. 동일한 서보 섹터의 각각의 버스트는 바람직하게는 리던던시를 위하여 동일한 방식으로 기록된다. 변환기 (302)가 버스트 (610) 상부를 통과할 때, 도 6b의 신호 (608)이 얻어진다. 앞에서와 마찬가지로, 이는 전이를 포함하는 타임 슬롯에 시간상으로 대응하는 피크 (602) 및 (604), 및 0인 타임 슬롯에 시간상으로 대응하는 평탄부 (606)을 가진다. 신호 (608)은 버스트 전이의 프리퀀시의 1/2로 진행하는 클럭 신호 (305)에 대비되어 도시된다.
도 6c는 도 6b의 변환기 신호의 면적 적분을 도시한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 이득은 버스트 패턴의 0인 타임 슬롯에 의해 영향을 받는다. 그러나, 버스트당 전이의 개수가 일정하고 또 데이터 표면 전체에 걸쳐서 알 수 있기 때문에, 이득은 부족 부분을 보상하도록 부스팅(boosting)될 수 있으며, 그 결과 1 V인 최대값을 가진다. 또한, 이득 곡선 (612)는 앞서 설명된 바와 같이 스티칭(stitching)된 후 보다 완만한 위치 신호로 정규화될 수 있다.
도 6d는 본 발명에 따라 도 6b의 변환기 신호로부터 동시에 추출된 디지털 데이터를 표시한다. 역시, 펄스는 버스트 패턴의 타임 슬롯이 전이를 가지는 때에만 표시된다.
도 7은 본 발명에 따라 버스트 필드로부터 PES 및 디지털 서보 데이터 양자 모두를 검출하기 위한 서보 전자 장치 내의 예시적인 검출 회로의 블록도이다. 아날로그 변환기 신호는 증폭기(amplifier) (704)에 의해 수신되어 PES 검출 회로 및디지털 검출 회로 양자 모두에 제공된다. PES 검출 회로는 복조기 (706)을 포함하는데, 상기 복조기는 예를 들어 피크-홀드 회로 또는 면적 적분 회로를 포함할 수 있다. 그 다음으로, 복조기 (706)의 출력은 아날로그/디지털 변환기(ADC) (708)에 의해 디지털화 된다. 그 다음으로, 디지털화된 PES 신호는 마이크로프로세서 (712)에 제공되는데, 상기 마이크로프로세서에서는 변환기의 위치 설정을 나타내는 위치 신호를 발생하도록 디지털 서보 정보를 사용하여 디지털화된 PES 신호가 스티칭(stitching)된다.
디지털 검출 회로는 예를 들어 피크 검출 회로를 포함하는 디지털 복조기 (710)을 포함한다. 디지털 복조기 (710)은 소정의 최소 임계 진폭(minimum threshold amplitude)을 사용하여 인입 아날로그 신호(incoming analog signal)로부터 디지털 펄스 스트림(digital pulse stream)을 발생시킨다. 디지털 스트림은 4개의 버스트들 가운데 하나로부터 디지털 정보를 선택하고 이러한 정보를 사용하여 위치 신호를 발생시키는 마이크로프로세서 (712)에 제공된다. 또한, 마이크로프로세서 (712)는 리던던시 체킹(redundancy checking)을 위해 선택된 버스트로부터 추출된 디지털 데이터를 검출된 다른 버스트로부터 추출된 디지털 데이터와 비교한다.
마지막으로, 도 8a는 리드백 신뢰도가 더 커지도록 하기 위해 단일 전이 대신에 전이쌍 또는 "쌍비트(dibit)"가 버스트 (802) 내에 이진 서보 데이터의 각 비트를 표시하도록 사용되는 대안적인 표시 방식을 나타낸다. 바꾸어 말하면, 이진 데이터의 1-비트는 2개의 연속한 전이-포함 타임 슬롯 (804)에 의해 표시되며, 또0-비트는 각각 2개의 연속한 엠프티 타임 슬롯 (806)에 의해 표시된다. 도 8a에 표시된 이진 데이터는 도 6a의 버스트 내에서 표시되었던 정보와 동일한 정보이다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 이러한 표시 방식은 앞서 제시된 방법의 소모 영역(real estate)보다 2배인 소모 영역을 요구하며, 따라서 서보 정보의 리드백 신뢰도가 스페이스 요건(space requirement)보다 더 중요한 경우에 바람직하다.
버스트 (802)로부터 발생된 변환기 신호 (808)이 도 8b에 도시된다. 버스트의 각각의 전이쌍은 쌍비트 (810)을 발생시키는데, 여기서 널 슬롯 쌍(a pair of null slots)은 평탄 신호부 (812)를 발생시킨다. 디지털 복조 회로는 상기 표시 방식에 맞게 변형되어, 쌍비트의 존재가 2개의 클럭 싸이클에 의해 정해지는 타임 윈도우(window of time) 내에서 검출될 때에 펄스 (816)만이 디지털 펄스 스트림 (814) 내에서 발생될 수 있도록 된다. 이러한 시간 동안 쌍비트(전이쌍)가 없으면(lack) 평탄 신호부 (818)인 결과가 된다.
본 발명의 방법 및 장치를 사용하면, 디지털 서보 데이터를 표시하는데 있어서 비트-효율이 높은 방식이 제공될 수 있으며, 높은 품질의 PES 신호가 보장된다. 또한, 만일 서보 영역에 의해 소모된 영역(estate)의 실제량이 이진 데이터의 신뢰성보다 덜 중요(critical)하다면, 데이터를 표시하기 위하여 단일 전이(single transition)보다는 쌍비트(dibit)를 사용함으로써 강도(robustness)가 개선될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 특정하게 설명되고 도시되었지만, 본기술 분야의 당업자들은 상기 설명 및 도시가 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 형식 및 상세한 사항에 관하여 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 다음의 특허청구 범위에 의해 정해지는 범위 내에서 행해지는 모든 변형 및 변경을 포함하도록 고려된다.

Claims (24)

  1. 저장 표면(storage surface)을 가지는 데이터 저장 매체(data storage medium)에 있어서,
    a) 트랙 중앙(track center)에 대하여 상대적으로 변환기(transducer)의 위치를 설정시키기 위한 아날로그 위치 정보를 제공하기 위해 상부에 기록된 서보 버스트(servo burst)―여기서 서보 버스트는 T개의 타임 슬롯(time slot)을 가짐―를 포함하는 데이터 저장 트랙(data storage track); 및
    b) 서보 버스트 내에 표시된 이진 서보 데이터(binary servo data)―여기서 이진 데이터의 각각의 비트는 버스트 타임 슬롯의 하나 내에 하나씩만 표시되고, 각각의 1-비트(one-bit)인 이진 데이터는 전이(transition)로 표시되며, 또 각각의 0-비트(zero-bit)는 널 상태(null)로 표시됨 ―를 포함하고,
    이진 서보 데이터 및 아날로그 위치 정보가 상기 T개의 타임 슬롯을 포함하는 동일한 버스트로부터 복구(retrieve)될 수 있는
    데이터 저장 매체.
  2. 제 1항에 있어서, 저장 표면이 다수의 버스트를 각각 포함하는 최소한 하나의 서보 영역(servo region)을 추가적으로 포함하는 데이터 저장 매체.
  3. 제 2항에 있어서, 동일한 이진 데이터(identical binary data)가 동일한 서보 영역의 각각의 버스트에 기록되는 데이터 저장 매체.
  4. 제 1항에 있어서, 이진 서보 데이터의 최소한 한 부분이 버스트에 기록되기 전에 인코딩(encoding)되는 데이터 저장 매체.
  5. 제 1항에 있어서, 저장 매체는 다수의 데이터 저장 트랙을 가지는 데이터 저장 디스크(data storage disk)를 포함하며, 이진 서보 데이터는 트랙 번호(track number)를 포함하는 데이터 저장 매체.
  6. 제 1항에 있어서, 저장 매체는 최소한 하나의 데이터 저장 디스크 및 자신들간에 다수의 데이터 실린더(data cylinder)를 형성하는 최소한 2개의 데이터 저장 표면을 포함하며, 이진 서보 데이터는 실린더 번호(cylinder number)를 포함하는 데이터 저장 매체.
  7. 제 1항에 있어서, 저장 매체는 다수의 데이터 저장 표면을 포함하며, 이진 서보 데이터는 데이터 저장 표면들 가운데 하나를 특정하게 식별하는 헤드 번호(head number)를 포함하는 데이터 저장 매체.
  8. 제 1항에 있어서, 저장 표면은 다수의 데이터 트랙 및 데이터 트랙들 사이에 분산된(intersperse) 다수의 서보 영역을 포함하며, 이진 서보 데이터는 섹터번호(sector number)를 포함하는 데이터 저장 매체.
  9. 제 1항에 있어서, 이진 서보 데이터가 SID를 포함하는 데이터 저장 매체.
  10. 제 1항에 있어서, 이진 서보 데이터가 인덱스 마크(index mark)를 포함하는 데이터 저장 매체.
  11. 제 1항에 있어서, 저장 표면은 다수의 버스트를 포함하고, 임계 개수(threshold number)의 전이가 각각의 버스트 내에 제공되어 정확한 피크-홀드 복조(peak-hold demodulation)를 촉진시킬 수 있도록 이진 서보 데이터가 버스트 내에 표시되는 데이터 저장 매체.
  12. 제 11항에 있어서, 저장 표면은 버스트를 각각 포함하는 다수의 서보 영역을 포함하고, 이진 서보 데이터는 다수의 비트를 각각 포함하는 다수의 부분들로 분할되며―여기서 (상기 버스트 타임 슬롯 개수 T-상기 분할 이진 서보 데이터 부분의 비트 개수)는 임계 개수보다 작지 않음―, 분할된 각 부분들은 다수의 서보 영역들 가운데 다른 한 영역의 버스트 내에 표시되는 데이터 저장 매체.
  13. 제 11항에 있어서, 이진 서보 데이터는 다수의 가능한 값을 가지는 이진 워드(binary word)를 포함하고, 버스트 내에 표시된 각각의 이진 워드 값은 워드가버스트에 기록되는 때에 버스트가 최소한 임계 개수의 전이를 가질 수 있도록 최소한 임계 개수의 1-비트를 가지는 특정 T-비트 패턴(tn-bit pattern)으로서 인코딩되는 데이터 저장 매체.
  14. 제 1항에 있어서, 이진 데이터가 자신의 1의 보수(one's complement)보다 많은 1-비트를 가지는 경우에는 이진 데이터가 버스트에 기록되도록 하는 패턴에 따라 이진 데이터가 버스트에 기록되며, 이진 데이터가 자신의 1의 보수보다 적은 1-비트를 가지는 경우에는 이진 데이터의 1의 보수가 버스트에 기록되도록 하는 패턴에 따라 이진 데이터의 1의 보수가 버스트에 기록되는 데이터 저장 매체.
  15. 제 1항에 있어서,
    데이터 저장 표면 상의 정보를 판독하기 위하여 데이터 저장 표면에 근접되게 위치된 변환기; 및
    변환기에 의해 판독된 정보로부터 아날로그 위치 정보를 검출하기 위하여 변환기에 결합된 피크-홀드 검출 회로(peak-hold detection circuit)
    를 추가적으로 포함하는 데이터 저장 매체.
  16. 제 1항에 있어서, 저장 표면이 다수의 버스트를 포함하고, 정확한 면적 적분 검출(area integration detection)을 촉진시키기 위해 고정된 개수의 전이들이 각각의 버스트 내에 제공될 수 있는 형식으로 이진 서보 데이터가 버스트에 기록되는데이터 저장 매체.
  17. 제 16항에 있어서, 이진 서보 정보가 다수의 가능한 값을 가지는 이진 워드이며, 버스트 내에 기록된 각각의 워드 값은 N개의 전이-포함(transition-including) 슬롯 및 M개의 엠프티 슬롯(empty slot)으로 된 특정 패턴으로서 표시되는 데이터 저장 매체.
  18. 제 16항에 있어서, 이진 서보 데이터는 X 비트―여기서 2X는 T 이하임―를 포함하고, 이진 서보 데이터 및 그의 1의 보수는 각각의 버스트에 기록되며, 버스트 타임 슬롯의 임의의 나머지 슬롯들은 전이로 기록되는 데이터 저장 매체.
  19. 제 1항에 있어서,
    데이터 저장 표면 상의 정보를 판독하기 위하여 데이터 저장 표면에 근접되게 위치된 변환기; 및
    변환기에 의해 판독된 정보로부터 아날로그 위치 정보를 검출하기 위하여 변환기에 결합된 면적 적분 검출 회로
    를 추가적으로 포함하는 데이터 저장 매체.
  20. 제 19항에 있어서, 저장 표면은 다수의 버스트를 추가적으로 포함하며, 면적 적분 검출 회로는 각각의 버스트 내에서의 전이 개수의 변화를 보상하기 위하여 면적 적분 회로의 출력을 정규화(normalizing)시키기 위한 수단을 추가적으로 포함하는 데이터 저장 매체.
  21. 제 20항에 있어서, 버스트로부터 이진 서보 데이터 및 아날로그 위치 정보를 동시에 검출하기 위한 검출 회로를 추가적으로 포함하는 데이터 저장 매체.
  22. 데이터 저장 장치(data storage device)에 있어서,
    a) 변환기
    b) 변환기에 결합된 검출 회로; 및
    c) ⅰ) 트랙 중앙(track center)에 대하여 상대적으로 변환기(transducer) 의 위치를 설정시키기 위한 아날로그 위치 정보를 제공하기 위해 상부에 기록된 서보 버스트(servo burst)―여기서 서보 버스트는 T개의 타임 슬롯(time slot)을 가짐―를 포함하는 데이터 저장 트랙(data storage track); 및
    ⅱ) 서보 버스트 내에 표시된 이진 서보 데이터(binary servo data)― 여기서 이진 데이터의 각각의 비트는 버스트 타임 슬롯의 하나 내에 하나씩만 표시되고, 각각의 1-비트(one-bit)인 이진 데이터는 전이(transition)로 표시되며, 또 각각의 0-비트(zero-bit)는 널 상태(null)로 표시됨―
    를 포함하며,
    ⅲ) 이진 서보 데이터 및 아날로그 위치 정보가 변환기에 의해 동일 한 버스트로부터 판독되어 검출 회로에 의해 검출될 수 있는 저장 표면을 가지며 변환기에근접되게 위치되는 데이터 저장 매체
    를 포함하는 데이터 저장 장치.
  23. 저장 매체 상에 있는 서보 버스트 내에 이진 서보 데이터를 표시하기 위한 방법에 있어서,
    이진 데이터―여기서 각각의 1-비트(one-bit)인 이진 데이터는 전이(transition)로 표시되며, 또 각각의 0-비트(zero-bit)인 이진 데이터는 널(null) 상태로서 표시됨―의 각각의 비트를 버스트 타임 슬롯의 하나 내에 하나씩 표시하는 단계를 포함하고,
    이진 서보 데이터 및 아날로그 위치 정보가 동일한 버스트로부터 복구될 수 있는
    이진 서보 데이터 표시 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 이진 데이터의 각각의 1-비트가 쌍비트(dibit)로서 표시되며, 각각의 0-비트는 널 쌍(a pair of nulls)으로 표시되는 데이터 저장 매체.
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