KR100505584B1

KR100505584B1 - 데이터 필드가 확장된 하드 디스크 및 이를 이용한 드라이브의트랙 위치 제어장치

Info

Publication number: KR100505584B1
Application number: KR1019970082057A
Authority: KR
Inventors: 김재형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2005-09-26
Also published as: KR19990061767A

Abstract

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 사용되는 디스크 및 이를 이용한 서보 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 하드 디스크의 서보 필드의 크기를 줄여 포맷하여 데이터 필드를 확장시킨 디스크 및 이 디스크를 사용하는 드라이브에서의 트랙 위치 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크는 복수의 버스트 신호를 갖는 디스크에 있어서, 상기 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 상대적으로 데이터 필드의 길이를 확장시켜 하드 디스크의 사용할 수 있는 용량을 증대시키는 효과가 있다.

Description

데이터 필드가 확장된 하드 디스크 및 이를 이용한 드라이브의 트랙 위치 제어 장치{Hard disk having extended data field and apparatus for controlling track position using the hard disk}

하드 디스크 드라이브는 컴퓨터의 보조 기억 장치 중의 하나로서 자기 헤드에 의해 디스크에 기록된 소정 데이터를 재생하거나, 디스크에 새로운 데이터를 기록함으로써 컴퓨터 시스템 운용에 기여하게 된다. 이와 같은 하드 디스크 드라이브는 점차 고용량화, 고밀도화 및 소형화되면서 디스크의 회전 방향의 밀도인 BPI(Bit Per Inch)와 두께 방향의 밀도인 TPI(Tracks Per Inch)가 증대되고, 그에 따라 더욱 정밀하고 신속한 헤드의 위치 제어 방법 및 정교한 매커니즘이 요구되고 있다.

위의 하드 디스크의 트랙들에는 섹터번호 및 트랙번호 등과 같은 트랙에 관한 기록 정보 즉, 서보 정보에 관한 서보 신호가 기록되어 헤드가 이동하고자 하는 트랙 영역에 제대로 위치하고 있는지 확인함으로써, 하드 디스크 상에서의 헤드의 위치가 제어될 수 있다.

서보 신호를 기록하는 방법에는 엠베디드 서보(embedded servo)방식과 데디케이티드 서보(dedicated servo)방식이 있다.

엠베디드 서보 방식은 디스크의 모든 면에 일정한 간격으로 서보 정보를 기록하고 기타 부분에는 모두 데이터를 기록하도록 되어 있는 방법이며, 이 경우에는 데이터 용량을 많이 확보하기 위하여 서보 정보의 양이 충분치 않게 기록된다. 이에 따라 서보 제어 시스템에서 많은 연산을 필요로 하지만 대신에 각 디스크 면이 모두 고유의 서보 정보를 지니고 있으므로 열팽창 등에 의한 디스크 면의 변형에는 거의 영향을 받지 않는다.

데디케이티드 서보 방식은 여러 개의 디스크 면 중에서 특정한 한 면을 선택하여 디스크 전면에 서보 정보를 기록하는 방법으로 이 경우에는 서보 관련 정보가 충분히 있어 제어를 위한 연산을 최소화 할 수 있으나, 대신에 디스크 사용 용량의 낭비가 심하며 디스크의 열팽창에 의해 디스크 어셈블리의 구조에 변형이 생길 경우 서보 면에서 정확한 위치를 설정하였다고 해도 다른 디스크에서 헤드가 정확히 위치한다고 보기는 어렵다.

도 1은 임베디드 서보형 하드 디스크 상의 서보 필드 및 ID(헤더)와 데이터 필드의 배치도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 하드 디스크 상의 각 섹터는 서보 필드와 데이터 필드로 나뉘어진다. 여기서 서보 필드에는 하드 디스크를 회전 구동(SEEK) 및 트랙을 추종하는데 필요한 각종 정보가 기록되고, 데이터 필드에는 헤드가 데이터 필드의 필요한 정보를 정확히 읽거나 기록할 수 있도록 하는 정보인 ID 정보(cylinder, head, sector) 및 데이터, 즉 실제 필요한 정보가 기록된다.

서보 필드는 도 2에 도시된 바와 같이, AGC & SYNC, SAM(Servo Address Mark), IDX, GRAY, BURST(P, Q, A, B)의 순으로 구성된 포맷으로 기록되어 있다.

이중에서 버스트(BURST) 신호는 헤드의 위치가 1트랙의 중심에서 얼마나 오프 트랙되어 있는가를 검출하기 위한 서보 정보 신호이다.

종래의 기술에 있어서는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 트랙의 서로 다른 위치에 시차를 두고 디스크의 서보 필드에 기록하고, 트랙 위치 제어 시에는 도 3의 (b)와 같은 버스트 캡춰 윈도우(BURST capture window)를 이용하여 버스트 P, Q, A, B 값을 구하여 트랙 위치 제어에 이용하였다. 이와 같이, 4개의 버스트 신호를 시차를 두고 기록하기 때문에 디스크에서 버스트 신호를 기록하기 위한 총 길이가 길어져 테이터 처리에 사용되는 디스크 용량을 낭비하는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 제1기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 버스트 신호들을 시차를 두고 기록하지 하지 않고, 동일 시점에 4개의 버스트 신호를 동시에 기록한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 제2기술적 과제는 본 발명에 의한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 이용한 하드 디스크 드라이브의 트랙 위치 제어 장치를 제공하는데 있다.

상기 제1기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크는 복수의 버스트 신호를 갖는 디스크에 있어서, 상기 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록함을 특징으로 한다.

상기 제2기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 트랙 위치 제어 장치는 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록되어 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 구동시키는 드라이브의 트랙 위치 제어 장치에 있어서, 디스크에 기록된 신호를 읽어내는 헤드, 상기 헤드에 의하여 읽어낸 신호의 크기를 증폭시키는 증폭 수단, 상기 증폭 수단에 의해 증폭된 신호 중에서 상기 복수의 버스트 신호들을 추출하기 위한 윈도우 캡춰 수단, 상기 윈도우 캡춰 수단에 의해 추출된 복수의 버스트 신호들을 각 버스트 신호들을 분리 통과시키기 위한 필터링 수단, 상기 필터링 수단에 의해 분리된 각 버스트 신호들의 레벨에 대응하는 디지털 값을 발생시키는 A/D변환 수단, 상기 A/D변환 수단에 의해 변환된 디지털 값을 이용하여 트랙킹 제어를 실행시키는 위한 트랙킹 에러 신호를 발생시키는 제어 수단 및 상기 트랙킹 에러 신호에 의하여 상기 헤드의 위치를 이동시키는 서보 구동 수단을 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 상기 제1기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 데이터 필드가 확장된 하드 디스크의 서보 필드에 기록되는 버스트 신호의 기록 포맷을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면 종래의 기술과는 달리 4개의 버스트 신호를 주파수를 달리하여 한 위치에 중첩하여 기록함으로써 버스트 신호를 기록하기 위한 총 길이가 줄어 상대적으로 데이터를 기록하는 데이터 필드가 확장되는 결과를 얻는다.

이와 같이, 버스트 신호의 기록을 중첩하여 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 장착한 하드 디스크 드라이브에서의 트랙 위치 제어 장치를 설명하기로 한다.

도 5는 상기 제2기술적 과제를 달성하기 위한 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록되어 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 구동시키는 드라이브의 트랙 위치 제어 장치의 구성도이다.

하드 디스크 드라이브는 일 예로서 2장의 자기 디스크(500)를 가지며, 이들 자기 디스크(500)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록되는 포맷을 갖는다. 그리고 각 자기 디스크(500)의 상,하면에는 자기 헤드(501)가 각각 대응되도록 총 4개의 자기 헤드가 마련된다. 이와 같은 자기 헤드(501)는 E-블럭 어셈블리(503)에 결합되어 아암부재(502)들의 단부에 각각 설치된다.

전치증폭기(504)는 자기 헤드(501)에 의해 상기 디스크(500)로부터 독출한 소정 신호를 증폭하여 독출/기록채널회로(505)로 전송하는 한편, 독출/기록채널회로(505)로부터 전송받은 부호화된 기록 데이터를 상기 헤드들 중의 소정 헤드에 인가하여 디스크(500)에 기록되도록 한다. 이 때, 전치증폭기(504)는 마이크로콘트롤러(509)에 의해 제어되는 DDC(Disk Data Controller :508)의 제어에 의해 헤드들 중의 하나를 선택한다.

독출/기록채널회로(505)는 전치증폭기(504)로부터 입력된 신호로부터 데이터 펄스를 검출하고 디코딩하여 독출데이터(RDATA)를 발생하며, DDC(508)로부터 전송받은 기록데이터(WDATA)를 디코딩하여 전치증폭기(504)로 전송한다. 또한, 독출/기록채널회로(505)는 서보 필드에 기록된 신호들을 복조하여 출력한다.

BCW(Burst Capture Window :516)는 복조된 서보 필드의 신호 중에서 캡춰 윈도우를 이용하여 버스트 신호만을 출력시킨다.

대역 통과 필터(517)는 각기 다른 주파수를 갖고 혼합된 복수의 버스트 신호를 각각 분리하기 위하여 버스트 신호의 개수만큼의 각각 다른 대역 통과 특성을 갖게 설계된다.

각각 다른 대역 통과 필터에서 출력되는 버스트 신호들은 ADC(Analog to Digital Converter :506)에 의하여 레벨에 상응하는 디지털 신호로 변환되어 마이크로콘트롤러(509)로 전송된다.

트랙정보검출부(507)는 독출데이터(RDATA)로부터 현재 헤드가 위치하고 있는 트랙 번호 등을 검출하여 마이크로콘트롤러(509)에 제공한다.

DDC(508)는 마이크로콘트롤러(509)에 의하여 제어되며 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이터를 독출/기록채널회로(505)와 전치증폭기(504)를 통해 디스크에 기록하거나, 디스크로부터 독출한 데이터를 호스트 컴퓨터에 전송한다.

마이크로콘트롤러(509)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 소정의 명령에 의해 DDC(508)를 제어하는 한편, 디스크의 트랙 탐색 및 트랙 위치를 추종 제어한다.

모터 제어부(513)는 마이크로콘트롤러(509)로부터 발생되는 디스크의 회전 제어를 위한 소정 명령에 따라 스핀들 모터 구동부(514)를 제어한다. 스핀들 모터 구동부(514)는 모터 제어부(513)의 제어에 따라 스핀들 모터(515)를 구동하며, 그에 따라 디스크(500)가 회전된다.

그러면, 마이크로콘트롤러(509)에서 입력되는 버스트 레벨 데이터를 이용하여 트랙 위치를 추종 제어하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 버스트 P는 홀수 트랙에만 기록되어 있고, 버스트 Q는 짝수 트랙에만 기록되어 있으며, 버스트 A와 버스트 B는 각각 트랙에 1/2 씩 기록되어 있다.

따라서, 짝수 트랙을 헤드(501)가 온 트랙의 위치에서 데이터를 독출하고 있을 경우에, 버스트 P는 검출되지 않고, 버스트 Q는 최대 진폭으로 읽혀지고, 버스트 A 및 버스트 B는 최대 진폭의 반 정도로 읽혀진다. 반대로, 홀수 트랙일 경우에는 버스트 P는 최대 진폭으로 읽혀지고 버스트 Q는 검출되지 않고, 버스트 A 및 버스트 B는 짝수 트랙에서와 마찬가지로 최대 진폭의 반정도로 읽혀진다.

그러나, 헤드(501)가 오프 되는 경우에, 버스트 P 및 버스트 Q의 절반 정도로 동일하게 나눈 값에서 오프 트랙의 방향 및 정도에 따라서 버스트 P 및 버스트 Q와 버스트 A 및 버스트 B가 상대적으로 커지거나, 작아진다.

따라서, 마이크로콘트롤러(509)에서는 디지털 신호로 변환되어 입력되는 버스트 P, Q, A, B의 값들을 연산하여 트랙킹 에러 신호를 발생시킨다. 즉, 데이터를 읽고자 하는 트랙 정보를 참조하여 예를 들어, 짝수 트랙의 정보의 독출/기록하고자 하는 경우에는 버스트 Q의 값이 최대가 되고, 버스트 A와 버스트 B 값의 차가 "0"이 되도록 헤드(501)를 제어하기 위한 트랙킹 에러 신호를 발생시킨다.

DAC(Digital to Analog Converter :510)는 마이크로콘트롤러(509)로부터 발생되는 헤드(501)의 위치 제어 신호인 트랙킹 에러 신호를 아날로그 신호로 변환한다. VCM 구동부(511)는 DAC(510)로부터 입력되는 신호에 의해 액츄에이터(512)를 구동하여 헤드(501)의 위치를 디스크 상에서 이동시킨다.

즉, VCM 구동부(511)는 데이터의 독출/기록 시에 디지털화된 트랙킹 에러 신호에 의하여 헤드(501)가 독출/기록하고자 하는 트랙에 정확히 온 트랙될 수 있게 헤드(501)를 이동시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 디스크의 서보 필드에 기록하고, 이를 이용하여 트랙 위치를 제어함으로써, 상대적으로 데이터 필드의 길이를 확장시켜 하드 디스크의 사용할 수 있는 용량을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브에 채용되는 디스크의 구조를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1의 서보 필드를 구성하는 서보 정보 신호를 도시한 것이다.

도 3의 (a)는 종래의 하드 디스크의 서보 필드에 기록되는 버스트 신호의 포맷을 도시한 것이다.

도 3의 (b)는 종래의 하드 디스크의 서보 필드에 기록되는 버스트 신호를 추출하기 위한 버스트 캡춰 윈도우 신호를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크의 서보 필드에 기록되는 버스트 신호의 포맷을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 구동시키는 하드 디스크 드라이브의 트랙 위치 제어 장치의 구성도이다.

Claims

복수의 버스트 신호(P,Q,A,B)를 갖는 디스크에 있어서,

버스트 신호 P는 홀수 트랙에만 기록되고, 버스트 신호 Q는 짝수 트랙에만 기록되며, 버스트 신호 A와 버스트 신호 B는 각각 트랙에 1/2 씩 기록되며, 상기 버스트 신호 P,Q,A,B는 주파수를 각각 달리하여 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 중첩하여 기록됨을 특징으로 하는 데이터 필드가 확장된 하드 디스크.
복수의 버스트 신호들을 각기 다른 주파수 성분으로 시차를 두지 않고 동시에 서보 필드에 기록되어 데이터 필드가 확장된 하드 디스크를 구동시키는 드라이브의 트랙 위치 제어 장치에 있어서,

디스크에 기록된 신호를 읽어내는 헤드;

상기 헤드에 의하여 읽어낸 신호의 크기를 증폭시키는 증폭 수단;

상기 증폭 수단에 의해 증폭된 신호 중에서 상기 복수의 버스트 신호들을 추출하기 위한 윈도우 캡춰 수단;

상기 윈도우 캡춰 수단에 의해 추출된 복수의 버스트 신호들을 각 버스트 신호들을 분리 통과시키기 위한 필터링 수단;

상기 필터링 수단에 의해 분리된 각 버스트 신호들의 레벨에 대응하는 디지털 값을 발생시키는 A/D변환 수단;

상기 A/D변환 수단에 의해 변환된 디지털 값을 이용하여 트랙킹 제어를 실행시키는 위한 트랙킹 에러 신호를 발생시키는 제어 수단; 및

상기 트랙킹 에러 신호에 의하여 상기 헤드의 위치를 이동시키는 서보 구동 수단을 포함함을 특징으로 하는 드라이브의 트랙 위치 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어 수단은 홀수 트랙에만 존재하는 버스트 P, 짝수 트랙에만 존재하는 버스트 Q, 각각 트랙에 1/2 씩 기록된 버스트 A와 버스트 B의 레벨값을 이용하여 버스트 A와 버스트 B의 레벨 차가 "0"이 되도록 제어하는 트랙킹 에러 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 드라이브의 트랙 위치 제어 장치.