KR100465106B1 - 하드디스크드라이브에서디지털신호처리방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 : 본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 호스트 컴퓨터와의 통신을 수행하여 디지털 신호처리 기능을 제공하는 방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 : 종래에는 입력되는 영상, 음성신호를 호스트컴퓨터의 CPU만으로 모든 연산을 처리하게 되므로 CPU의 성능이 신호 처리에 필요한 모든 연산을 처리하지 못할 경우 신호 처리 및 출력의 속도가 느려지게 되는 문제점이 있었다.

다. 발명의 해결 방법의 요지 : 상기와 같은 문제점을 달성하기 위한 본 발명은 디지털 신호 처리 연산장치를 구비한 하드 디스크 드라이브에서 호스트컴퓨터와의 상호 통신에 의해 디지털 신호 처리하는 방법에 있어서; 상기 하드 디스크 드라이브의 디지털 신호 처리 연산장치를 초기화한 이후에, 상기 호스트컴퓨터로부터 디지털 신호 처리 요구명령을 수신하고, 상기 호스트컴퓨터로부터 전송되는 신호처리용 데이터를 연산처리하여 다시 상기 호스트컴퓨터에 전송함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도 : 디지털 신호 처리 기능을 제공하는 보조 기억 장치.

Description

하드 디스크 드라이브에서 디지털 신호 처리 방법

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 호스트 컴퓨터와의 통신을 수행하여 디지털 신호처리 기능을 제공하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 개인용 컴퓨터 혹은 다른 각종 범용컴퓨터등에서 대용량의 데이터를 기록, 보존, 독취하기 위하여 사용되는 보조 기억 장치의 예로는 하드 디스크 드라이브, CD-ROM 드라이브, 테이프 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 등등이 있다. 이러한 보조 기억장치의 응용예는 컴퓨터에서 데이터를 전송하여 보조기억장치의 특정 위치에 기록(WRITE)하거나, 보조기억 장치에서 특정 위치의 데이터를 독취(READ)하여 컴퓨터로 전송받는 작업을 주로 수행하며 그 외의 작업으로는 보조 기억 장치와 컴퓨터 사이의 전송방법을 정의하거나 보조 기억 장치의 사양을 보고하는 등의 간단한 명령만을 수행하는 것이 일반적이다. 이러한 작업을 위해서 컴퓨터 내부에서는 연산 및 제어기능을 담당하는 중앙 처리 장치(CENTRAL PROCESSING UNIT, 이하 CPU)가 상기의 일반적인 보조 기억 장치에서 독취, 전송하는 데이터를 읽어서 컴퓨터의 주 기억장치인 메모리(MEMORY)로 저장하거나 메모리에서 데이터를 읽어서 보조 기억 장치로 전송하여 보조 기억 장치가 데이터를 기록하도록 한다.

한편, 컴퓨터에서 영상 및 음성등의 신호를 처리를 하고자 하는 경우, 그러한 영상 또는 음성 등의 정보는 디지털 신호의 일종이므로 디지털 신호 처리가 필수적이다. 그러므로, 상기의 디지털 신호처리의 연산을 위하여 CPU혹은 CPU와 보조 수치 연산 장치(이하 CPU로 통칭)가 연산 작업을 수행하거나 별도의 부가적인 연산 장치를 부착하여 작업을 수행한다. 이때, 상기 부가적인 연산 장치는 범용의 신호 처리에 적합한 디지털 신호 처리 연산 장치( DSP : Digital Signal Processor) 혹은 특정 신호 처리 알고리듬을 하드웨어로 구현한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)등을 주축으로 하여 메모리와 부가 논리 회로등을 추가하여 구성하는 것이 일반적 이었다.

그 중 전자의 CPU만으로 영상 혹은 음성등의 디지털 신호 처리 연산을 하는 경우의 일반적인 실시예를 보면, 5단계의 과정을 거쳐 데이터를 연산처리 한다.

그 첫단계로서, 데이터 연산처리 전의 디지털 신호 데이터가 보조 기억 장치에 저장되어 있는 경우 이를 독취하여 메모리에 저장하거나, 직접 신호의 입력 장치(예: 마이크와 음성 입력 장치, 비디오 카메라와 영상 입력 장치)로 부터 디지털 신호 데이터를 받아들여 메모리에 저장한다.

그런후, 두 번째 단계에서 메모리에 저장된 디지털 신호 데이터에 대해 전처리 과정(PRE-PROCESSING)을 수행한다. 이때, 상기와 같은 처리 과정은 CPU로 처리한다.

세 번째단계로서 상기 메모리에 저장된 디지털 신호에 대해서 상황에 따라 필요한 주 알고리듬-압축(encoding), 압축 복구(decoding), 변조(modulation), 변환(transform)등의 신호처리 알고리듬을 적용한다. 이때, 상기와 같은 처리 과정은 CPU로 처리한다.

네 번째로서 상기 메모리에 저장된 디지털 신호 데이터에 대해 후 처리 과정(POST-PROCESSING)을 수행한다. 이때, 상기와 같은 처리 과정은 CPU로 처리한다.

다섯 번째로서 상기 처리가 끝난 디지털 신호 데이터를 메모리로부터 신호의 출력 장치(예: 영상출력 장치와 모니터 디스플레이, 음성 출력 장치와 스피커)에 출력하거나 보조 기억장치에 전송하여 기록한다.

또한, 후자의 부가적인 연산 장치를 부착하여 영상 혹은 음성등의 디지털 신호 처리 연산을 하는 경우의 실시예를 보면, 5단계의 과정을 거쳐 데이터를 연산처리 한다.

그 첫단계로서 데이터 연산처리하기 전의 디지털 신호 데이터가 보조 기억 장치에 저장되어 있는 경우 이를 독취하여 메모리에 저장하거나, 직접 신호의 입력 장치(예: 마이크와 음성 입력 장치, 비디오 카메라와 영상 입력장치)로부터 디지털 신호 데이터를 받아들여 메모리에 저장한다.

두 번째로서 상기 메모리에 저장된 디지털 신호 데이터에 대해 전처리 과정9PRE-PROCESSING)을 수행한다. 이때, 상기 처리과정은 CPU에서 처리할 수도 있고, 부가적인 연산 장치로 처리할 수도 있다.

세 번째로서 상기 메모리에 저장된 디지털 신호에 대해서 상황에 따라 필요한 주 알고리듬 압축(encoding), 압축복구 (decoding), 변조(modulation), 변환(transform)등의 신호처리 알고리듬을 적용한다. 이때, 상기 처리과정은 CPU에서 처리할 수도 있고, 부가적인 연산 장치로 처리할수도 있다.

네 번째로서 상기 메모리에 저장된 디지털 신호 데이터에 대해 후처리 과정(POST-PROCESSING)을 수행한다. 이때, 상기 처리과정은 CPU에서 처리할 수도 있고, 부가적인 연산 장치로 처리할 수도 있다.

다섯 번째로서 상기 처리가 끝난 디지털 신호 데이터를 신호의 출력 장치(예: 영상 출력 장치와 모니터 디스플레이, 음성 출력 장치와 스피커)에 출력하거나 보조 기억장치에 전송하여 기록한다.

따라서, 상기 부가적인 연산장치를 사용하는 경우에 신호 처리는 일부 연산 처리 과정은 CPU를 사용하여 수행하고 그외의 연산 처리 과정은 부가적인 연산 장치를 사용하여 수행하게 되며, 각 단계를 마친 후에 처리된 데이터를 다음단계를 처리하는 장치로 전송해주면 된다. 일례로 CPU에서 프리-프로세싱(pre-processing)과 포스트-프로세싱(post-processing)을 처리하고 부가적인 연산 장치로 주 알고리듬을 처리하는 경우에, 프리-프로세싱을 수행한 뒤에 신호 데이터를 부가적인 연산 장치로 전송해주고 또는 부가적인 연산 장치에서 주 알고리듬을 수행한 뒤의 신호 데이터를 다시 CPU가 포스트-프로세싱을 수행할 수 있도록 CPU의 메모리로 전송해주는 것이 필요하다.

하지만, 상술한 전자와 같이 디지털 신호 처리 기능을 CPU에서 처리할 경우 컴퓨터에 추가의 하드웨어를 장착하기 않고 소프트웨어 만으로 연산 처리 기능을 수행하므로 융통성있는 신호 처리 알고리듬을 구현하는 것이 가능하나, CPU만으로 모든 연산을 처리하게 되므로 CPU의 성능이 신호 처리에 필요한 모든 연산을 처리하지 못할 경우 신호 처리 및 출력의 속도가 느려지게 되는 문제점이 있었다.

다른 문제점으로서, 상술한 후자와 같이 부가적인 연산 장치를 사용하는 경우에는 융통성있는 신호 처리 알고리듬을 구현하는 것은 어려우나, 부가적인 연산 장치가 CPU의 연산 부담을 덜어주게 되어 신호 처리 및 출력 속도를 고속화할 수 있었다. 하지만, 추가의 하드웨어를 장착해야 하는 비용 상승의 문제점이 있엇다.

따라서, 본 발명의 목적은 추가의 하드웨어를 별도로 구성하지 않고도 영상, 음성등의 신호를 고속화하기 위해 모든 컴퓨터에 필수적으로 장착되는 보조 기억 장치에서 디지털 신호 처리 기능을 대신 수행하도록 하는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디지털 신호 처리 연산장치를 구비한 하드 디스크 드라이브에서 호스트컴퓨터와의 상호 통신에 의해 디지털 신호 처리하는 방법에 있어서; 상기 하드 디스크 드라이브의 디지털 신호 처리 연산장치를 초기화한 이후에, 상기 호스트컴퓨터로부터 디지털 신호 처리 요구명령을 수신하고, 상기 호스트컴퓨터로부터 전송되는 신호처리용 데이터를 연산처리하여 다시 상기 호스트컴퓨터에 전송함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도이다. 도 1을 참조하면, 디스크들(110)은 스핀들(spindle) 모터(134)에 의해 회전한다. 자기헤드들(112)은 디스크들(110)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환형 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터(130)와 결합된 E-블럭 어셈블리(114)로 부터 디스크들(110)쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(116)는 리드시에는 헤드들(112) 중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 리드신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(118)에 인가하며, 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(118)로부터 인가되는 부호화된 라이트데이타를 헤드들(112)중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크 상에 라이트되도록 한다. 리드/라이트 채널회로(118)는 전치증폭기(116)로부터 인가되는 리드신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller)(120)에 인가하며, DDC(120)로부터 인가되는 라이트데이타를 디코딩하여 전치증폭기(116)에 인가한다. DDC(120)은 서보라이터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(118)와 전치증폭기(116)를 통해 디스크상에 라이트 한다. 또한 DDC(120)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(124)간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼 램(122)은 호스트컴퓨터와, 마이크로 콘트롤러(124)와, 리드/라이트 채널회로(118) 사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 마이크로 콘트롤러(126)는 호스트컴퓨터로 부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 DDC(120)를 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어하고, 상기 호스트 컴퓨터로부터 디지털 신호 처리 기능에 대한 요구신호가 있을 시 내부의 디지털 신호 처리 연산 장치(DSP)를 사용하여 상기 호스트컴퓨터로부터 전송되는 데이터를 연산처리 한다. PROM(126)은 마이크로 콘트롤러(124)의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다. 서보구동부(128)는 마이크로 콘트롤러(124)로부터 발생되는 헤드들(112)의 위치 제어를 위한 신호에 의해 액츄에이터(130)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(130)의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터(130)는 서보구동부(128)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(112)을 디스크들(110)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(132)는 마이크로 콘트롤러(124)로부터 발생되는 디스크들(110)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(134)를 구동하여 디스크들(110)을 회전시킨다. 디스크신호 제어부(236)는 마이크로 콘트롤러(124)의 제어에 의거하여 리드/라이트에 필요한 각종 타이밍신호들을 발생하며 서보정보를 디코딩하여 마이크로 콘트롤러(124)에 인가한다.

그러면, 상기와 같은 하디 디스크 드라이브를 이용하여 디지털 연산처리를 대신 수행하도록 동작하는 제어흐름을 도 2를 통해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트와 연계하여 상기 호스트로부터 입력되는 디지털 신호처리 데이터를 연산처리하는 제어흐름도이다. 도 2를 참조하면,

먼저 ①단계에서 호스트컴퓨터의 프로그램에서 응용 동작에 필요한 데이터의 입/출력등을 수행하기 위하여 컴퓨터의 인터페이스를 통하여 하드 디스크 드라이브에 요구명령을 전송한다. 그런후, ②단계에서 호스트컴퓨터의 인터페이스와 연결되어 있는 하드 디스크 드라이브 내부의 인터페이스 콘트롤러(DDC)(120)는 명령의 전송을 인지하여 마이크로 콘트롤러(124)에 이를 통지한다. 이러한 통지를 위하여 통상적으로 사용되는 방법은 마이크로 콘트롤러의 인터럽트 입력단에 인터럽트 신호를 활성화하여 통지하는 방법과 마이크로 콘트롤러가 인터페이스 콘트롤러의 내부 상태를 기록한 레지스터를 읽어 갈때까지 기다리는 방법등이 있다.

그런후, 마이크로 콘트롤러(124)의 펌 웨어(F/W)는 인터페이스 콘트롤러로부터 명령을 읽어서 이를 디코드하고 각 명령에 필요한 작업을 수행한다. 이때, 필요한 작업들은 자기헤드등의 물리적인 위치를 제어하여 자기디스크상의 원하는 위치로 이동하는 SEEK작업, 컴퓨터로부터의 데이터를 입력받는 작업, 컴퓨터로 데이터를 출력하는 작업, 자기디스크 상의 원하는 위치로부터 데이터를 읽는 작업, 자기디스크상의 위치에 데이터를 쓰는 작업 등이 있다. 그런후, 상기와 같이 명령 수행 작업을 완료한 후에 하드 디스크 드라이브의 상태를 호스트컴퓨터로 전송하고 다음 명령을 받을 준비를 한다.

이때, 상기 동작예에서 컴퓨터와 보조 기억 장치 사이의 구체적인 데이터 전송 방법이나, 명령 전송방법, 상태 전송 방법 등은 보조 기억 장치와 컴퓨터가 채택하고 있는 인터페이스 규격에 따라 판이하게 다르므로, 그 구체적이고 상세한 방법의 서술은 생략하도록 한다.

본 발명을 사용하여 신호 처리 기능을 보조 기억 장치에서 제공하는 경우, 신호 처리 명령 수행시의 동작예를 들어보면, ③∼⑤단계에서 먼저 컴퓨터의 소프트웨어에서 신호 처리에 필요한 기능을 나타내는 명령 코드와 데이터를 하드 디스크 드라이브에 전송한다. 그런후, 호스트컴퓨터의 인터페이스와 연결되어 있는 하드 디스크 드라이브내부의 인터페이스 콘트롤러(120)는 명령의 전송을 인지하여 마이크로 콘트롤러(124)에 이를 통지한다. 그런후, 마이크로 콘트롤러(124)의 펌웨어(F/W)는 인터페이스 콘트롤러(120)로부터 명령을 읽어서 이를 디코드하고 각 명령에 필요한 작업을 수행한다. 이때, 상기 마이크로 콘트롤러(120)에서 읽은 명령이 나타내는 신호 처리 기능을 전송받은 데이터에 연산 처리한다. 그런후, 상기 연산 처리된 데이터는 호스트컴퓨터로 전송하기 전까지는 상기 하드 디스크 드라이브의 내부에 보존한다. 이때, 상기 호스트컴퓨터의 소프트웨어에서는 이미 연산 처리된 데이터에 추가적인 신호처리를 수행하기 위해 다른 명령을 전송하고 위의 과정을 되풀이 할 수도 있다. 그런후, ⑥단계에서 신호 처리 명령 수행 작업을 완료한 후에 마이크로콘트롤러(124)는 자체의 상태를 상기 호스트컴퓨터로 전송하고 다음 명령을 받을 준비를 한다. 그런후, ⑦단계에서 상기 호스트컴퓨터의 소프트웨어에서 신호 처리가 완료된 데이터를 전송 받기 위한 명령 코드를 하드 디스크 드라이브로 전송한다. 그런후, 상기 호스트컴퓨터의 인터페이스와 연결되어 있는 하드 디스크 드라이브 내부의 인터페이스 콘트롤러(120)는 명령의 전송을 인지하여 마이크로 콘트롤러(124)에 이를 통지한다. 이때, ⑧단계에서 상기 마이크로 콘트롤러(124)의 펌 웨어(F/W)는 인터페이스 콘트롤로(124)부터 명령을 읽고 신호 처리가 완료된 데이터를 호스트컴퓨터에 전송하고 하드 디스크 드라이브의 상태를 전송한 뒤 다음 명령을 받을 준비를 한 후 프로그램을 종료한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 추가의 하드웨어를 별도로 구성하지 않고도 영상,음성등의 신호를 고속화하기 위해 모든 컴퓨터에 필수적으로 장착되는 보조 기억 장치에서 디지털 신호 처리 기능을 대신 수행하도록 하는 방법을 제공함으로서, 복잡한 연산 혹은 음성 등의 신호를 고속 처리 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트와 연계하여 상기 호스트로부터 입력되는 디지털 신호처리 데이터를 연산처리하는 제어흐름도이다.

Claims (2)

1. 디지털 신호 처리 연산장치를 구비한 하드 디스크 드라이브에서 호스트컴퓨터와의 상호 통신에 의해 디지털 신호 처리하는 방법에 있어서,

   상기 하드 디스크 드라이브의 디지털 신호 처리 연산장치를 초기화한 이후에, 상기 호스트컴퓨터로부터 디지털 신호 처리 요구명령을 수신하고, 상기 호스트컴퓨터로부터 전송되는 신호처리용 데이터를 연산처리하여 다시 상기 호스트컴퓨터에 전송함을 특징으로 하는 디지털 신호 처리하는 방법.
2. 디지털 신호 처리 연산장치를 구비한 하드 디스크 드라이브에서 호스트컴퓨터와의 상호 통신에 의해 디지털 신호 처리하는 방법에 있어서,

   초기에 상기 호스트컴퓨터가 상기 하드 디스크 드라이브에 시스템 초기화 명령을 전송하여 상기 하드 디스크 드라이브를 초기화 시키는 제1과정과,

   상기 하드 디스크 드라이브는 상기 초기화 명령을 수신하여 시스템을 초기화 시킨 후 상기 호스트컴퓨터에 초기화 응답신호를 전송하는 제2과정과,

   상기 호스트컴퓨터가 초기화 응답신호를 수신한 후 디지털 신호 처리 요구명령 코드를 상기 하드 디스크 드라이브에 전송하는 제3과정과,

   상기 하드 디스크 드라이브가 디지털 신호 처리 요구명령 코드를 수신한 후 상기 호스트컴퓨터에 디지털 신호 처리 응답신호를 전송하는 제4과정과,

   상기 호스트컴퓨터가 디지털 신호 처리 응답신호를 수신한 후 상기 하드 디스크 드라이브에 데이터를 전송하는 제5과정과,

   상기 하드 디스크 드라이브가 상기 데이터를 수신한 후 내부의 디지털 신호 처리 연산장치를 통해 연산처리하여 상기 호스트컴퓨터에 전송하는 제6과정을 수행함을 특징으로 하는 디지털 신호 처리하는 방법.

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