KR100412344B1 - 헤드비행고도에 따른 데이타 라이트 제어방법 - Google Patents

헤드비행고도에 따른 데이타 라이트 제어방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:하드 디스크 드라이브에 있어서 비정상적인 헤드의 비행고도를 감지하여 데이타 라이트동작을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:하드 디스크 드라이브에 있어서 데이타 라이트시 헤드의 비정상적인 비행고도를 감지하여 데이타의 유실을 방지할 수 있는 데이타 라이트 제어방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:헤드의 온-트랙 위치제어를 위한 제1 및 제2서보버스트신호가 기록되어 있는 기록매체를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 데이타 라이트 제어방법에 있어서, 상기 헤드를 통해 독출된 제1 및 제2서보버스트신호의 진폭레벨을 가산하여 기 설정치와 비교하는 과정과, 비교결과 상기 진폭레벨의 가산치가 기 설정치 이하인 경우 라이트 디스에이블 플래그를 세트시켜 데이타 라이트동작을 유보시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브와 같은 자기 디스크 구동장치에 사용할 수 있다.

Description

헤드비행고도에 따른 데이타 라이트 제어방법
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 데이타 라이트 제어방법에 관한 것으로, 특히 비정상적인 헤드의 비행고도(Head Flying Height)를 감지하여 데이타 라이트동작을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
통상적으로 컴퓨터의 보조기억장치로 사용되는 하드 디스크 드라이브는 고속으로 회전하는 스핀들모터의 구동축에 장착되어 있는 디스크와, 상기 디스크의 트랙에 기록된 데이타를 기록 또는 독출하기 위한 자기헤드가 부착된 액츄에이터(actuator)를 구비하고 있다. 상기 액츄에이터는 피봇축을 중심으로 회전 가능케 설치되고 그 일단에 설치된 보빈(bobbin) 및 코일이 보이스코일모터(Voice Coil Motor)의 작동에 의해 이동함에 따라 상기 액츄에이터의 타측선단에 설치된 자기헤드가 디스크 양단으로 이동하면서 디스크상의 트랙에 데이타를 기록하거나 독출하게 된다. 이때 디스크의 양단으로 이동하는 자기헤드는 디스크의 고속 회전으로 인해 발생되는 기류에 의해 상승되어 미세한 부상높이를 유지한체 이동한다. 이러한 자기헤드의 이동은 디스크상의 서보섹터에 기록된 서보정보의 재생에 기인하여 이루어진다.
도 1은 서보섹터의 일반적인 섹터포맷도를 도시한 것이다. 도 1에서, 프리앰블(preamble)은 서보섹터 앞의 갭(gap)을 제공하여 데이타 기록에서 재생동작으로 천이하는데 필요한 타이밍 마진을 제공한다. 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark:이하 SAM이라함)는 무신호영역으로서 서보의 시작을 알려 뒤이어지는 그레이코드를 재생하기 위한 동기를 제공한다. IDX(Index)는 디스크의 1회전 정보를 제공하기 위한 인덱스정보가 기록되는 구간을 나타내며, 그레이코드는 통상 12비트로 이루어지며 각 트랙의 ID정보를 제공한다. 한편 서보버스트구간에는 헤드의 위치제어를 위한 버스트신호(A,B,C,D)가 기록되며, 포스트앰블(postamble)은 서보정보 독출후에 필요로 하는 타이밍 마진을 제공한다. 이하 헤드의 위치제어에 이용되는 서보버스트신호의 기록패턴을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1중 헤드의 위치제어에 이용되는 서보버스트신호 A,B의 상세 기록패턴도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 서보버스트신호A와 B는 각각 인접트랙간에 하프(half)값으로 기록되어 트랙추종(track following)시 헤드의 온-트랙(on-track) 제어에 이용된다. 이를 구체적으로 설명하면, 헤드를 통해 독출된 서보버스트신호 A와 B의 진폭레벨 차가 제로가 되도록 헤드의 위치를 제어함으로서 헤드를 정확히 소정 트랙상의 트랙센터라인상에 위치시키는 것이다. 이하 헤드의 위치에 따라 변화되는 서보버스트신호의 진폭레벨을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 헤드의 위치에 따라 변화되는 서보버스트신호의 진폭레벨 변화 특성도를 도시한 것이다. 도 3에서 A,B는 헤드를 통해 독출된 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 나타낸 것이다. 우선 도 3에서 (a)는 헤드가 도 2에 도시된 트랙 N의 센터라인(A)에 위치했을 경우의 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 나타낸 것이다. 그리고 (b)는 헤드가 도 2에 도시된 트랙 N의 센터라인(A)으로부터 10% 오프트랙된 곳(B)에 위치했을 경우의 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 나타낸 것이다. 이때 헤드를 통해 독출된 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 비교해 보면 도시된 바와 같이 서보버스트신호 A의 진폭레벨이 큰 것으로 나타나 있다. 그 이유는 헤드가 N+1트랙으로 10% 오프트랙되어 있기 때문에 서보버스트신호 A의 독출값이 크게 나타나는 것이다. 한편 (c)는 헤드가 상기 트랙 N의 센터라인(A)으로부터 -10% 오프트랙된 곳(C)에 위치했을 경우의 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 나타낸 것이다. 이때에는 서보버스트신호 B의 진폭레벨이 큰 것으로 나타난다. 그리고 (d)는 헤드가 상기 트랙 N의 센터라인(A)상에서 비정상적인 비행고도를 갖는 경우의 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 나타낸 것이다. 즉, 헤드를 통해 독출되는 서보버스트신호의 진폭레벨은 헤드의 오프트랙 위치와 비행고도에 따라 변화될 수 있다. 그러나 헤드가 온-트랙 윈도우구간내에서 오프트랙될지라도 헤드를 통해 독출되는 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨합은 항상 일정한 반면, 헤드의 비행고도가 비정상적으로 높아진 상태에서 독출된 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨합은 헤드의 오프트랙상태에서 독출된 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨보다 작은 값을 갖게 된다.
만약 외부충격 혹은 디스크 표면처리의 불균형으로 헤드가 정상비행고도보다 높은 비행고도를 유지한다면 원활한 데이타 리드/라이트 동작을 기대할 수 없다. 특히 데이타 라이트시에 헤드가 정상비행고도 보다 높은 비행고도를 유지한채 데이타 라이트동작을 수행하게 되면 데이타의 유실이 발생함은 물론 비정상적인 데이타가 디스크상에 기록되는 문제가 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브에 있어서 데이타 라이트시 헤드의 비정상적인 비행고도를 감지하여 데이타의 유실을 방지할 수 있는 데이타 라이트 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 헤드의 온-트랙 위치제어를 위한 제1 및 제2서보버스트신호가 기록되어 있는 기록매체를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 데이타 라이트 제어방법에 있어서, 상기 헤드를 통해 독출된 제1 및 제2서보버스트신호의 진폭레벨을 가산하여 기 설정치와 비교하는 과정과, 비교결과 상기 진폭레벨의 가산치가 기 설정치 이하인 경우 라이트 디스에이블 플래그를 세트시켜 데이타 라이트동작을 유보시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 서보섹터의 일반적인 섹터포맷도.
도 2는 도 1중 헤드의 위치제어에 이용되는 서보버스트신호 A,B의 상세 기록패턴도.
도 3은 헤드의 위치에 따라 변화되는 서보버스트신호 진폭변화 특성예시도.
도 4는 일반적인 하드 디스크 드라이브이 블럭구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 데이타 라이트 제어흐름도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부도면에서 제어출력값 U(k), 설정치 및 구체적인 처리흐름 등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도를 도시한 것으로 두장의 디스크(10)와 그에 대응하는 4개의 헤드(12)를 구비한 하드 디스크 드라이브의 예를 보인 것이다. 도 4를 참조하면, 디스크(10)들은 통상 스택(stack)형태로서 스핀들모터(34) 구동축에 장착되어 회전하며 각각의 디스크면은 하나의 헤드(12)에 대응되어 있다. 통상 디스크(10)는 동심원상으로 배열되어 있는 복수개의 트랙들로 구성되어지며 드라이브 비사용시(전원 '오프'상태) 헤드(12)가 위치할 수 있는 파킹 존(Parking Zone)을 포함한다. 헤드(12)는 디스크(10)의 표면상에 위치하며 환상 보이스 코일 모터(Rotary Voice Coil Motor;VCM)(28) 암 어셈블리(Arm Assembly)의 수직으로 신장된 암(14)에 설치된다. 전치증폭기(16)는 데이타 리드시 헤드들(12)중 하나의 헤드에 의해 픽업된 리드신호를 전치증폭하여 리드/라이트 채널회로(read/write channel circuit)(18)에 인가하며 데이타 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(Encoded Write Data)를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크(10)상에 기록되도록 한다. 이때 전치증폭기(16)는 디스크 데이타 콘트롤러(Disk Data Controller:DDC)(36)의 제어에 의해 헤드들(12)중 하나를 선택한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호를 디코딩하여 리드데이타 RDATA를 발생하며 DDC(36)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 인코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 또한 디스크(10)상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(Demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(18)로부터 발생된 PES는 A/D 컨버터(20)에 인가되고, A/D컨버터(20)는 인가되는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(22)에 제공한다. DDC(36)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크(10)상에 기록하거나 디스크(10)로부터 재생된 데이타를 호스트컴퓨터로 전송한다. 또한 DDC(36)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(22)간의 통신을 인터페이싱한다.
한편 마이크로 콘트롤러(22)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타 리드/라이트 명령에 응답하여 DDC(36)를 제어하며 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. 그리고 마이크로 콘트롤러(22)는 A/D컨버터(20)로부터 입력되는 서보버스트신호A,B의 디지탈변환값을 가산하여 헤드(12)의 비행고도를 감지하고 이에 응답하여 본 발명의 일실시예에 따른 데이타 라이트동작을 제어한다. 또한 마이크로 콘트롤러(22)는 게이트어레이(Gate Array:도시하지 않았음)로부터 출력되는 각종 서보제어관련 신호에 응답하여 서보제어를 수행한다. D/A컨버터(24)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 헤드들(12)의 위치제어를 위한 제어출력값U(k)를 아나로그신호로 변환하여 출력한다. VCM구동부(26)는 D/A컨버터(24)로부터 인가되는 아나로그신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 전류 I(t)를 발생하여 VCM(28)에 인가한다. 일측에 헤드들(12)이 부착된 액츄에이터의 타측에 위치하는 VCM(28)은 VCM구동부(26)로부터 입력되는 전류방향 및 전류레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크(10)상에서 수평이동시킨다. 모터제어부(30)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전제어를 위한 제어출력값에 따라 스핀들모터 구동부(32)를 제어한다. 스핀들모터 구동부(32)는 모터제어부(30)의 제어에 따라 스핀들모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다. DDC(36)에 연결되어 있는 버퍼 메모리(38)는 상기 DDC(36)의 제어하에 디스크(10)와 호스트컴퓨터사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 그리고 상기 마이크로 콘트롤러(22)에 연결되어 있는 메모리(40)는 본 발명의 일실시예에 따른 제어프로그램이 저장된 롬(ROM)과 드라이브 제어시 발생되는 각종 데이타를 저장하기 위한 램(RAM)을 포함한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 데이타 라이트 제어흐름도를 도시한 것으로, 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 헤드의 비행고도가 비정상적인 경우의 데이타 라이트 제어과정을 설명하기로 한다.
우선 본 발명의 일실시예에 따른 데이타 라이트 제어과정은 트랙탐색모드에서 수행된다. 즉, 마이크로 콘트롤러(22)는 50단계에서 서보인터럽트가 발생되면 서보섹터임을 인지하여 52단계로 진행한다. 52단계에서 마이크로 콘트롤러(22)는 A/D컨버터(20)를 통해 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨을 리드한다. 이때 전치증폭기(16)내 AGC(Auto Gain Control)의 값을 홀드(hold) 하거나 슬로우(slow)하게 동작하도록 하여 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨 변화량을 마이크로 콘트롤러(22)가 충분히 감지할 수 있도록 한다. 이후 마이크로 콘트롤러(22)는 54단계에서 리드된 서보버스트신호 A,B의 진폭레벨 가산치가 미리 설정된 설정치보다 작은가를 비교한다. 상기 설정치는 데이타 라이트시 비정상적인 헤드(12)의 비행고도로 인해 데이타가 유실될 수 있는 최소값을 의미한다. 만약 54단계의 비교결과 상기 진폭레벨 가산치가 상기 설정치보다 크면 마이크로 콘트롤러(22)는 58단계로 진행하여 PES를 계산한다. 그리고 60단계에서 마이크로 콘트롤러(22)는 계산된 PES에 대응되는 제어출력값 U(k)를 D/A컨버터(24)로 출력한후 62단계로 진행하여 라이트 레디(ready)상태인가를 검사한다. 검사결과 라이트 레디상태이면 66단계에서 목표데이타섹터에 데이타를 라이트하기 위한 라이트게이트신호를 인에이블시킨후 50단계로 되돌아간다. 그리고 62단계의 검사결과 라이트 레디상태가 아니면 마이크로 콘트롤러(22)는 64단계로 진행하여 라이트 디스에이블 플래그(flag)를 세트시킨후 50단계로 되돌아가 상술한 데이타 라이트과정을 반복 수행한다. 한편 54단계의 비교결과 상기 진폭레벨 가산치가 상기 설정치보다 작으면 마이크로 콘트롤러(22)는 헤드가 비정상적인 비행고도로 비행하고 있다는 것으로 인지하여 56단계로 진행한다. 그리고 56단계에서 마이크로 콘트롤러(22)는 라이트 디스에이블 플래그를 세트시켜 드라이브를 라이트 논(non)-레디상태로 전환시키고 58,60단계를 수행한다. 그리고 마이크로 콘트롤러(22)는 현재 드라이브가 라이트 논-레디상태이므로 62,64단계를 통해 다시 50단계로 되돌아가 상술한 데이타 라이트 제어과정을 반복수행한다. 반복수행시 외부충격 혹은 기타 장애요인의 제거로 상기 진폭레벨 가산치가 상기 설정치보다 크게 되면 마이크로 콘트롤러(22)는 66단계에서 라이트게이트신호를 인에이블시켜 목표 데이타섹터상에 소정의 데이타가 라이트되도록 한다. 따라서 본 발명의 일실시예에서는 데이타 라이트시 헤드(12)의 비정상적인 비행고도에 의해 발생될 수 있는 데이타의 유실을 막을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 헤드의 비행고도가 데이타 라이트에 적합하지 않을 경우 정상적인 비행고도를 유지할때까지 데이타 라이트과정을 유보함으로서 라이트 데이타의 유실을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (6)

  1. 기록매체상에 서보정보가 기록되어 있는 하드 디스크 드라이브의 데이타 라이트 제어방법에 있어서,
    상기 기록매체로부터 독출된 서보정보의 진폭레벨이 설정치보다 작은 값을 가지는 경우 라이트 디스에이블 플래그를 세트시켜 데이타 라이트동작을 제어함을 특징으로 데이타 라이트 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서보정보는 헤드의 온-트랙제어를 위해 사용되는 서보버스트신호임을 특징으로 하는 데이타 라이트 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 설정치는 데이타 라이트시에 데이타가 유실될 수 있는 최저치의 비행고도로 상기 헤드가 비행하는 경우에 상기 기록매체로부터 독출되는 서보정보의 진폭레벨로 설정됨을 특징으로 하는 데이타 라이트 제어방법.
  4. 헤드의 온-트랙 위치제어를 위한 제1 및 제2서보버스트신호가 기록되어 있는 기록매체를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 데이타 라이트 제어방법에 있어서,
    상기 헤드를 통해 독출된 제1 및 제2서보버스트신호의 진폭레벨을 가산하여 기 설정치와 비교하는 과정과,
    비교결과 상기 진폭레벨의 가산치가 기 설정치 이하인 경우 라이트 디스에이블 플래그를 세트시켜 데이타 라이트동작을 유보시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 데이타 라이트 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비교과정과 데이타 라이트동작 유보과정을 서보 인터럽트 발생시마다 반복 수행하여 상기 진폭레벨의 가산치가 기 설정치 이상일 경우 라이트 인에이블시키는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이타 라이트 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기 설정치는 데이타 라이트시에 데이타가 유실될 수 있는 최저치의 비행고도로 상기 헤드가 비행하는 경우에 상기 기록매체로부터 독출되는 제1 및 제2서보버스트신호의 진폭레벨 가산치로 설정됨을 특징으로 하는 데이타 라이트 제어방법.
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