KR100525144B1

KR100525144B1 - 자기 디스크 장치 및 기억 시스템

Info

Publication number: KR100525144B1
Application number: KR10-2003-0019777A
Authority: KR
Inventors: 아까기기요우; 우에후네고우끼; 사또우나오끼; 다까시데루미; 사이또우아쯔시
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다찌 글로벌 스토리지 테크놀로지 니뽄
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2005-11-02
Also published as: JP2004062928A; US6987635B2; KR20040010085A; US20040017630A1

Abstract

호스트 장치에 착탈 가능하며, 간헐적으로 액세스를 행하는 자기 디스크 장치에서, 그 소형화 및 저가격화와 자기 디스크의 간헐적 액세스에 의한 전력 절약 효과의 향상을 도모한다. 간헐적 액세스에 이용하는 버퍼 RAM의 일부 또는 전부로서, 호스트 장치측의 RAM을 이용함으로써 자기 디스크 장치의 소형화 및 저가격화를 실현한다. 또한, 자기 디스크의 회전 수를 가변 제어 가능하게 하고, 이용하는 버퍼 RAM의 용량과, 액세스가 기록 중인지 재생 중인지에 따라서 전체 소비 전력이 작아지는 회전 수에 의해 자기 디스크 장치를 동작시켜서 전력 절약의 효과를 향상시킨다.

Description

자기 디스크 장치 및 기억 시스템{MAGNETIC DISK DEVICE AND MEMORY SYSTEM}

본 발명은, 자기 디스크 장치와 그것을 탑재한 기억 시스템에 관한 것으로, 특히 휴대 정보 단말기 등의 모바일 용도에 적합한 자기 디스크 장치와 그것을 탑재한 기억 시스템에 관한 것이다.

인간의 기억을 보조하는 장치로서, 종래부터 카메라나 테이프 레코더, 영사기, 비디오 레코더, 음성 레코더, 나아가서는 각종 문서를 기록하고, 재생하는 시스템으로서의 퍼스널 컴퓨터(PC)나 휴대 정보 단말기(PDA 등) 등이 사용되고 있다. 이들 기기는, 사용자가 본 것, 들은 것을 기록 매체에 기록하고, 필요할 때에 재생함으로써, 최초에 얻은 정보를 있는 그대로 재현할 수 있는 것이다. 이들 기기는 전부, 사용자가 의식하여「기록」을 위한 조작을 함으로써, 기록이 개시되는 것이다. 또한, 기록 매체로서는 대부분의 경우 자기 테이프나 반도체 메모리가 사용되고 있다.

인간의 기억 보조를 담당하기 위해서는 필요할 때에 적확하게 재생되는 점도 중요한 요소이며, 그러한 의미에서는 랜덤 액세스성이 부족한 테이프 매체나, 기억 용량이 충분하지 않은 반도체 메모리로는, 그 목적을 달성할 수 없다. 이들을 만족시키는 기록 매체로서는 자기 디스크 장치가 가장 적합하며, 금후 이들의 기록 장치나 모바일 용도의 휴대 정보 단말기에, 인간의 기억 보조 용도로서 자기 디스크 장치가 탑재되어 가는 것이 예상된다.

그리고 이러한 용도에서는, 자기 디스크 장치를 기억 시스템에 대하여 착탈가능하게 하여, 자기 디스크 장치에 수집된 정보를 퍼스널 컴퓨터 등에서 직접 처리하여 이용하거나, 사용 목적과 비용에 맞는 성능의 자기 디스크 장치를 선택적으로 이용할 수 있도록 하거나, 혹은 고장 시의 교환을 용이하게 행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

자기 디스크 장치를 모바일 기기에 탑재하기 위해서는, 그 소비 전력의 저감이 큰 과제이다. 이 과제에 대해서는, 자기 디스크의 헤드와 디스크 매체 간의 데이터 전송 레이트가, 디스크 장치와 외부 장치 간의 인터페이스에서의 데이터 전송 레이트에 비하여 약간, 혹은 꽤 높은 특징을 이용하여, 자기 디스크의 정보 입출력 경로에 반도체 RAM을 개재시키고(이하 이것을 버퍼 RAM이라 함), 디스크 장치와 버퍼 RAM 사이의 정보의 전송을 간헐적으로 행함과 함께, 이 전송이 행해지고 있지 않은 동안에는 디스크 장치의 스핀들 모터의 정지나 신호 처리 회로에의 전원 오프 등에 의해 전력 소비를 억제하는 기술이, 일본 특허 공개평11-259979호, 일본 특허 공개평7-153182호, 일본 특허 공개평11-110917호, USP5,455,812, USP5,822,288 등에 기재되어 있다.

광 디스크 장치나 자기 디스크 장치에는, 자기 매체에 기록하는 정보의 압축 처리, 판독한 정보의 신장(伸張) 처리 등의 신호 처리, 스핀들 모터의 회전 제어나 헤드의 이동 제어 등을 행하는 처리 회로가 내장되어 있다. 상기한 종래 기술에서는, 이들 처리 회로 외에, 정보 입출력 경로에 개재시키는 버퍼 RAM과, 이 버퍼 RAM을 이용한 간헐적 액세스의 제어 및 간헐적 액세스에 수반되는 스핀들 모터의 정지/기동이나 신호 처리 회로의 전원 온/오프 등의 제어를 행하는 처리를 디스크 장치 내에 내장하도록 구성되어 있다.

한편, 전력 절약의 효과를 고려하면, 대부분의 경우, 버퍼 RAM의 용량을 크게 하는 만큼, 자기 디스크의 판독 및 기록을 하고 있지 않는 시간, 즉 스핀들 모터 정지 등의 시간 비율이 커져서 전력 절약 효과가 커지는 경향이 있다. 그러나, 이것은 스핀들 모터 등이 정지하고 있는 상태에서의 대기 시 소비 전력이 스핀들 모터의 기동 시 소비 전력이나 정보 기록 및 재생을 행할 때의 기록 및 재생 시 소비 전력에 비하여 충분히 작은 디스크 장치인 경우이다. 휴대형의 소형 자기 디스크 장치에서는, 디스크 질량이나 회전 시의 풍손(風損)의 감소, 스핀들 모터 축손(軸損)의 감소 등으로 인해, 기동 시 소비 전력이나 기록 및 재생 시 소비 전력이 소형화에 수반하여 작아져서 버퍼 RAM 용량의 증대에 의한 전력 절약의 효과가 작아지는 경우가 있다.

따라서 전력 절약의 효과를 크게 실현하기 위해 용량이 큰 버퍼 RAM을 필요로 하는 경우에는, 그와 같은 용량이 큰 RAM을 착탈 가능한 자기 디스크 장치마다 탑재하게 되지만, 이것은 자기 디스크 장치의 비용 상승을 초래한다. 또한, 특히 소형화한 자기 디스크에 대하여, 단순히 버퍼 RAM의 용량을 크게 하여도 충분한 전력 절약의 효과가 얻어지지 않는 경우에서도, 어떤 방법에 의해 전력 절약화를 도모하는 것이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, 버퍼 RAM을 이용하여 자기 디스크에 대한 판독 및 기록을 간헐적으로 행하도록 한, 착탈 가능한 자기 디스크 장치와 그 자기 디스크 장치를 탑재한 기억 시스템에서, 버퍼 RAM의 이용에 의해 확실하게, 또한 보다 큰 전력 절약화를 도모할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 버퍼 RAM의 비용을 될 수 있는 한 저감시키도록 한 자기 디스크 장치와, 그 자기 디스크 장치를 탑재한 기억 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 자기 디스크에 대한 기록 및 재생 액세스를 버퍼 RAM을 이용하여 간헐적으로 행하는 제어 기구를 구비한, 호스트 장치에 착탈 가능한 자기 디스크 장치로서, 상기 제어 기구는, 호스트 장치에 제공된 RAM에 액세스하는 기능을 갖음과 함께, 그 기능을 이용하여 상기 호스트 장치에 제공된 RAM을 상기 버퍼 RAM의 일부 또는 전부로서 이용함으로써 상기 간헐적인 기록 및 재생 액세스를 실행하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치를 개시한다.

또한 본 발명은, 상기에 기재한 자기 디스크 장치에서, 상기 제어 기구에 의해 이용되는 버퍼 RAM의 용량 및 자기 디스크에 대한 액세스가 기록인지 재생인지 적어도 어느 한쪽에 따라서 이 자기 디스크 장치의 전체 소비 전력이 작아지도록 한 자기 디스크의 회전 수를 결정하는 회전 수 결정 수단과, 자기 디스크의 회전 수가 상기 회전 수 결정 수단에 의해 결정된 값이 되도록 자기 디스크의 회전 구동을 제어하는 구동 제어 수단과, 이 수단에 의해 구동된 자기 디스크의 회전 수에 따른 서보 클럭을 추출하는 서보 클럭 추출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치를 개시한다.

또한 본 발명은, 상기에 기재한 자기 디스크 장치와, 이 자기 디스크 장치를 착탈 가능하게 하는 인터페이스를 구비한 호스트 장치로 이루어지는 기억 시스템을 개시한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 자기 디스크 장치의 하드웨어 구성을 도시한 사시도이다. 이 자기 디스크 장치는, 본 발명의 기억 시스템에 내장 혹은 착탈 가능한 구조로 되어 있으며, 자기 디스크(201), 기록 헤드 및 재생 헤드가 일체로 된 자기 헤드(202), 자기 디스크(201)를 고정하여 회전하는 수단인 스핀들(203), 자기 헤드(202)를 자기 디스크(201) 상의 반경 방향으로 이동시키는 수단인 액튜에이터(204), 이들을 탑재하기 위한 베이스(205)와 커버(206), 정보의 기록 및 재생이나 액튜에이터를 통한 헤드의 이동, 스핀들 모터의 회전, 외부와의 데이터의 입출력 등을 행하는 회로(207), 그리고 외부와의 데이터의 출입구가 되는 인터페이스(208)로 구성된다. 또한, 자기 디스크의 디스크 직경은 2.5인치 직경 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.0인치 이하이면 된다.

도 1은 본 발명의 기억 시스템의 구성예를 도시한 블록도로서, 호스트 장치(1)와 자기 디스크 장치(2)로 이루어진다. 호스트 장치(1)는 호스트 CPU(11)와, 버스 컨트롤러(12)와, 호스트 RAM(13)과, 호스트 인터페이스 컨트롤러(14)로 구성되어 있다. 또, 그 이외의 구성 요소, 예를 들면 표시 제어를 행하는 그래픽스 컨트롤러나, 다른 정보 처리 기기와의 정보의 교환을 행하는 네트워크 컨트롤러 등을 구비하며, 그 정보를 판독하거나 기록하기 위한 입출력 장치가 있어도 된다. 호스트 CPU(11)는 미리 설정된 프로그램에 따라 명령을 실행한다. 일반적으로 자기 디스크에 기억하는 정보는, 예를 들면 MPEG이나 JPEG 등에 의해 압축된 정보이며, 자기 디스크로부터 이들을 판독할 때에는 그 반대의 신장 처리가 행해지지만, 이들 정보의 압축/신장 처리는 이 호스트 CPU(11)에 의해 행하도록 한다. 버스 컨트롤러(12)는 호스트 CPU(11)나, 호스트 RAM(13)과 ROM(도시 생략), 호스트 인터페이스 컨트롤러(14) 사이의 데이터 전송을 제어한다. 호스트 인터페이스 컨트롤러(14)는 자기 디스크 장치(2) 측의 디스크 인터페이스 컨트롤러(22)와 호스트 RAM(13) 사이의 데이터 전송을 제어한다.

한편, 자기 디스크 장치(2)는 디스크 CPU(21)와, 디스크 인터페이스 컨트롤러(22)와, 디스크 버스 컨트롤러(23)와, 디스크 RAM(24)과, 신호 처리부(25)와, 서보 컨트롤러(26)와, HDA부(27)와, SPM 컨트롤러(28)를 구비하고 있다. 디스크 CPU(21)는 자기 디스크 장치(2) 전체의 데이터 처리를 제어한다. 디스크 버스 컨트롤러(23)는 디스크 인터페이스 컨트롤러(22)와, 디스크 RAM(24)과, 신호 처리부(25)와 디스크 CPU(21) 사이의 데이터 전송을 제어한다. 신호 처리부(25)는 에러 검출 및 정정을 위한 부호화/복호화의 처리 등을 행한다. 디스크 RAM(24)은 자기 디스크의 간헐 액세스를 행하기 위한 버퍼 RAM으로서 동작한다. 또, 디스크 CPU(21)의 작업용 RAM 등은 도시를 생략한다. HDA부(27)는 데이터를 저장하는 자기 디스크(271)와, 자기 디스크(271)를 회전 구동하는 스핀들 모터(272)와, 기록 및 재생을 위한 자기 헤드(273)와, 자기 헤드를 지지하는 액튜에이터(274) 등으로 구성되어 있다. 서보 컨트롤러(26)는 자기 헤드(273)로부터 판독된 서보 신호 SB를 복조하고, 복조한 서보 정보를 이용하여 음성 코일 모터(274)의 위치 결정 제어를 행한다. SPM 컨트롤러(28)는 스핀들 모터(272)의 회전 제어를 행한다.

도 1의 구성에서, 먼저 버퍼 RAM을 이용한 자기 디스크의 간헐적 액세스에 대하여 설명한다. 지금, 호스트 장치(1)가 MPEG4 방식으로 오디오 신호(스트리밍 데이터)를 압축하여 자기 디스크에 기록하는 경우를 생각하면, 이 신호는 기껏해야 64Kbits/sec의 스트리밍 데이터에 불과하다. 한편, 1인치 직경 자기 디스크 장치의 면 기록 밀도가 133Gbits/inch², 디스크 회전 수가 3600rpm일 때, 선 기록 밀도는 1,050Kbits/inch, 디스크 최외주에서의 헤드/디스크 간 전송 레이트는 약 145Mbits/sec로 된다. 따라서 이 경우, MPEG4의 압축 레이트에 비하여 약 2000배의 빠른 속도로 자기 디스크에 데이터를 기입하는 것이 가능하다.

도 3은 이러한 성질을 이용한 자기 디스크 장치의 간헐적 액세스(기록 및 재생)를 모식적으로 도시한 것으로, 시각 t1에서 스핀들의 기동이 개시되고, 시각 t2∼t3의 사이에서 자기 디스크의 액세스가 행해지며, 그 후 스핀들이 시각 t4에서 정지된다. 이러한 동작을 반복하지만, 액세스하고 있지 않은 동안의 대기 전력 Wi는 대기 방법에 의해 결정된다. 즉, 대기 중에는 자기 디스크 장치의 인터페이스와 디스크 RAM, 디스크 버스 컨트롤러 이외의 회로계 및 스핀들이 전부 오프 상태로 되어 있는지, 스핀들은 회전하지 않고 회로계만 통전되어 있는지, 등에 따라서 결정된다. 스핀들 기동 시에는, 소정의 회전 수까지 스핀들이 회전 기동할 때에 기동 시 소비 전력 Ws가 소비된다. 또한 액세스 중에는 스핀들의 일정 속도로의 회전이나 처리 회로 등에 의해 기록 재생 시 소비 전력 Wa가 소비된다. 또 기동 시 소비 전력 Ws 및 기록 재생 시 소비 전력 Wa는 대기 시에 소비되는 대기 시 소비 전력 Wi로부터의 증가분이며, 전체 소비 전력 W는 기동 시 Ws+Wi, 기록 및 재생 시 Wa+Wi이다. 상기한 스트리밍 데이터인 경우, 간헐적 액세스의 주기 (=t5-t1) 중, 액세스 시간 (t3-t2)는 약 1/2000로 할 수 있어, 대폭적인 전력 절약이 가능하다. 그리고 버퍼 RAM의 용량이 클 수록 상기 액세스의 주기는 길게 할 수 있다.

도 4 및 도 5는, 시뮬레이션에 의해 자기 디스크 장치의 전체 소비 전력 W를, 스핀들의 회전 수 N과 버퍼 RAM의 용량 Rb를 바꾸었을 때 구한 것이다. 이 시뮬레이션에 이용한 자기 디스크의 조건은, 도 4 및 도 5 모두 소형 휴대형의 모델이며, 면 기록 밀도 133Gbits/inch², 선 기록 밀도 1050Kbits/inch, 디스크 외주 데이터 존 반경 11㎜, 영상 압축 형식 MPEG2에서 변환 레이트는 20Mbits/sec이며, 도 3에 도시한 대기 전력 Wi가 0.05W이다. 또한 스핀들 기동 전력 Ws는, 도 4의 기록 동작에 대해서는 0.8W, 도 5의 재생 동작에 대해서는 0.7W로 하였다.

도 4 및 도 5로부터 알 수 있듯이, 이 자기 디스크의 모델에서는, 일반적으로 회전 수 N을 일정하게 하면 버퍼 RAM의 용량 Rb를 크게 할 수록 전체 소비 전력 W는 작아지지만, 용량 Rb가 어느 정도 이상 크면 전체 소비 전력의 저감 효과는 작아지는 것을 알 수 있다. 한편, 버퍼 용량 Rb를 일정하게 하면, 전체 소비 전력 W를 최소로 하는 회전 수가 존재하며, 특히 용량 Rb가 작을 때, 예를 들면 10MB에서는, 회전 수 N이 W를 최소로 하는 회전 수에서 벗어나면 급속하게 전체 소비 전력 W가 커지는 것을 알 수 있다. 또한 도 4 및 도 5의 비교로부터 알 수 있듯이, 이 전체 소비 전력 W를 최소로 하는 회전 수는 기록 시와 재생 시에서 다르다.

따라서 본 발명에서는, 간헐적 액세스에 이용하는 버퍼 RAM으로서, 도 1의 디스크 RAM(24) 뿐만 아니라, 호스트 RAM(13)의 빈 스페이스도 이용한다. 혹은 도 1과는 구성이 다르지만, 간헐적 액세스를 위한 버퍼 RAM의 일부 또는 전부를 호스트 장치에 버퍼 전용으로서 제공하거나, 혹은 호스트 장치에서 이용되고 있는 호스트 RAM의 빈 용량을 버퍼 RAM의 전부로서 이용하도록 하여도 된다. 이것에 의해 자기 디스크 장치를 될 수 있는 한 소형화 및 경제화한다. 그리고, 기록 동작 및 재생 동작 중 어느 동작 모드인지에 따라서, 또한 이용 가능한 버퍼 RAM의 용량에 따라서, 스핀들 회전 수를 가변으로 하는 제어 기구를 설치하여, 될 수 있는 한 전체 소비 전력 W를 저감하도록 한다. 이와 같이, 호스트 RAM(13), 혹은 호스트 측에 제공된 전용 RAM의 이용을 행하기 위해서는, 자기 디스크의 간헐적 액세스를 제어하는 디스크 CPU(21)가 호스트 측의 RAM에 액세스할 수 있도록 하는 것이 필요해진다. 또한 스핀들의 회전 수 가변 제어 기구의 설치와 함께, 회전 수 변화에 의해 디스크로부터 판독되는 서보 정보 등의 클럭 속도가 변화하기 때문에, 그 변화에 대응하는 서보 복조계의 구성이 요구된다.

따라서 먼저, 버퍼 RAM으로서 자기 디스크 장치의 디스크 RAM(24)과, 호스트 장치 측의 RAM을 병용하기 위해서, 버퍼 RAM을 이용한 간헐적 액세스를 제어하는 디스크 CPU(21)의 버퍼 RAM에 대한 어드레스 공간을, 디스크 RAM(24) 및 이용하는 호스트 RAM의 실제 공간에 대응시켜 어드레스 맵핑을 행한다. 여기서 호스트 RAM(13)에 액세스할 때에는 디스크 인터페이스 컨트롤러(22) 및 호스트 인터페이스 컨트롤러(14) 경유로의 데이터 전송을 수반하는 액세스가 되지만, 이러한 제어는 종래 기술로 용이하게 실현 가능하다. 또한 이 호스트 장치와 자기 디스크 장치 사이의 데이터 전송 속도는, 인터페이스로 무엇을 이용하는지에 따라 다르지만, 예를 들면 모바일용의 ATA6 이후나 직렬 ATA 등이면 100MB/sec 이상으로, 압축된 스트리밍 데이터의 속도에 비하여 매우 고속이고, 자기 디스크에 대한 기록 및 재생 속도에 필적하기 때문에, 여기서 중대한 애로가 생기는 일은 없다. 또한, 스트리밍 데이터는 끊임없이 호스트 장치와 외부 사이를 흐른다. 즉 자기 디스크 장치의 기록 시의 버퍼 RAM의 (압축) 데이터 기록은 연속적이며, 자기 디스크 장치로부터의 재생 시의 버퍼 RAM으로부터의 (압축) 데이터 판독도 연속적이다. 한편, 버퍼 RAM과 자기 디스크 사이의 데이터 전송은 간헐적이며, 기록 및 재생 어느 쪽의 경우에도 이 전송이 행해지고 있을 때에는 버퍼 RAM은 판독 및 기록이 동시에 행해질 필요가 있다. 이 대처법으로서는, 예를 들면 버퍼 RAM 공간을 링형상으로 관리하기 위한 판독 포인터와 기록 포인터를 준비하여, 판독 동작이 고속이고 기록 동작이 저속인 경우(기록 시)에는 기록 포인터에 판독 포인터가 추종하지 않도록 판독을 간헐적으로 행하고, 반대의 경우(재생 시)에는 판독 포인터에 기록 포인터가 추종하지 않도록 기록을 간헐적으로 행하면 된다. 이러한 기술도 이미 알려져 있다.

스핀들 회전 수, 따라서 디스크 회전 수가 가변이면, 판독되는 서보 정보의 클럭 속도가 변화한다. 이 클럭 속도는 서보 정보나 자기 디스크로 판독하거나, 혹은 기록하는 데이터의 클럭이 되기 때문에, 이 클럭 추출을 회전 수 변화에 따라서 행할 수 있도록 하는 대책이 필요하다. 자기 디스크 상에 기록된 서보 패턴에는, 상기한 클럭을 얻기 위한 클럭 패턴이 마커나 (트랙) 위치 정보 등과 함께 기록되어 있으며, 이 클럭 패턴이 판독될 때의 클럭 주파수는 자기 디스크의 회전 수에 비례하기 때문에, 회전 수를 바꾸더라도 클럭 패턴은 다른 서보 패턴 내의 정보와 마찬가지로 바꿀는 필요는 없다. 따라서 판독된 서보 패턴으로부터 클럭 정보를 추출하기 위한 PLL(위상 동기 회로)이 판독된 서보 패턴에 동기할 수 있도록 하면된다. 이를 위해서는, 회전 수 N이 N1, N2, …, NP의 P개 중 어느 하나로 전환된다고 하면, P개의 PLL을 준비하여 전환하여 이용하여도 되고, PLL의 기준 입력, VCO의 입력측 또는 출력측 등에 체배/분주 회로를 설치하고, 회전 수에 따라서, 즉 클럭 주파수에 따라서 체배/분주의 비율을 전환하여 대응하도록 하여도 된다. 이러한 PLL 기구나 서보 복조 회로는 서보 컨트롤러(26)에 설치되고, 서보 복조 회로는 상기한 바와 같이 하여 추출된 클럭을 이용하여 위치 정보를 추출하여, 트랙 위치로 자기 헤드를 이동시키기 위한 서보 제어를 가능하게 한다.

다음에, 이상에 설명한 본 발명의 기억 시스템의 기록 동작 및 재생 동작을 설명한다. 도 6은 기록 동작 및 재생 동작의 전체 흐름을 설명하는 흐름도로서, 자기 디스크 장치의 디스크 CPU(21)에 의해 실행된다. 먼저, 자기 디스크의 액세스가 개시되면, 간헐 액세스를 위한 버퍼 RAM으로서 이용하는 RAM을 결정한다(단계 601). 여기서는 디스크 RAM(24)의 용량이 Rb₁(MB), 호스트 장치에서 이용할 수 있는 RAM 용량을 Rb₂(MB)로 한다. 호스트 측에 간헐 액세스용으로서의 RAM을 호스트 RAM(13)과는 별도로 제공하여도 되며, 이 경우에 Rb₂는 일정하다. 또한 호스트 RAM(13)의 일부를 이용할 때에는, 이것은 액세스마다 용량 가변이어도 되고 일정 용량으로 정해 두어도 된다. 어쨋든 일반적으로는 이용 가능한 범위에서 될 수 있는 한 큰 용량을 확보하는 것이 바람직하지만, 매우 크게 하여도 소비 전력 절감 효과를 기대할 수 없는 경우에는 일정 한계 이상 크게 하지 않는다. 이들 판단은 이 자기 디스크 장치의 특성에 따라서 미리 정해진 방법에 따르도록 한다. 그리고 호스트 측에서 이용하는 RAM의 어드레스가 결정되면, 디스크 CPU의 어드레스 공간과 이 호스트 측 RAM 어드레스와의 맵핑이 가능하게 되어, 디스크 CPU(21)는 자기 디스크 장치측과 호스트측에 걸친 버퍼 RAM을 1개의 메모리 공간이라고 간주하여 액세스할 수 있어, 그 용량 Rb는 (Rb₁+Rb₂)MB로 된다.

버퍼 RAM이 결정되면, 그 용량 Rb와 액세스가 기록인지 재생인지에 따라서, 바람직한 스핀들의 회전 수 N을 결정한다(단계 602). 그것을 위해서는, 도 4 및 도 5에 예시한 바와 같은 자기 디스크 장치의 소비 전력 특성을 시뮬레이션 혹은 측정에 의해 정해 놓고, 전체 소비 전력 W가 되도록 작아지도록 회전 수 N을 결정함으로써, 이용하는 버퍼 RAM의 용량 Rb의 값에 대응하여, 이용 가능한 회전 수 중의 전체 소비 전력 W를 최소로 하는 것을 미리 테이블화해 두면 된다.

버퍼 RAM과 회전 수가 결정되면, 지금의 액세스 모드가 기록 동작인지 재생동작인지에 따라서(단계 603), 간헐적인 기록 동작(단계 604)이나, 간헐적인 재생 동작(단계 605)을 행하고, 액세스를 종료한다.

도 7은 간헐적 기록 동작(단계 604)의 상세를 설명하는 흐름도로서, 먼저 호스트 장치(1)에서 압축된 데이터의 버퍼 RAM으로의 기록을 개시한다(단계 701). 이 기록 동작은, 스트리밍 데이터가 연속적으로 입력되기 때문에, 기록 동작이 종료할 때까지 기록 포인터를 이용하여 연속적으로 행해진다. 계속해서 자기 디스크의 간헐적인 데이터 전송 타이밍인지를 조사한다(단계 702). 이 타이밍은 버퍼 RAM이 기록된 데이터로 가득차게 되기 전의 타이밍이며, 이것은 압축된 스트리밍 데이터의 레이트와 버퍼 RAM의 용량 Rb로부터 용이하게 결정할 수 있다. 디스크의 간헐적 전송 타이밍으로 되면(단계 702에서 '예'), 디스크의 기동이나 논리 회로의 전원 공급 등의 기동 처리를 행한다(단계 703). 이 때의 회전 수는 도 6의 단계 602에서 결정한 값이 되도록 디스크 CPU(21)는 SPM 컨트롤러(28)로 지시한다. 이렇게 하여 자기 디스크가 회전 기동하지만, 이 회전이 안정적으로 자기 디스크의 액세스가 가능하게 될 때까지 버퍼 RAM의 기록 데이터가 그 용량 Rb 이상이 되지 않도록, 상기한 전송 타이밍을 결정할 필요가 있다.

자기 디스크가 소정의 회전 수에 도달하여 안정되면, 버퍼 RAM에 기록된 데이터가 판독 포인터를 이용하여 버스트적으로 자기 디스크로 고속 전송되고(단계 704), 이 전송이 종료되면 디스크 회전의 정지, 논리 회로의 급전 정지 등이 행해지며(단계 705), 계속해서 기록 액세스가 종료되었는지가 조사된다(단계 706). 기록 액세스가 종료되어 있지 않으면 단계 702 내지 단계 706을 반복하고, 종료하면 버퍼 RAM의 데이터 기록을 정지하여 간헐적 기록 동작을 종료한다(단계 707).

도 8은 간헐적 재생 동작(도 6의 단계 605)의 상세를 설명하는 흐름도로서, 먼저 자기 디스크로부터 버퍼 RAM으로 그 용량분의 기록된 압축 데이터를 버스트적으로 고속 전송하고(단계 801), 그 후 버퍼 RAM으로부터 호스트 장치(1)로의 데이터 판독을 개시한다(단계 802). 이 판독 동작은, 스트리밍 데이터가 호스트 장치로부터 연속적으로 출력될 정도로 천천히 행한 것으로, 재생 동작이 종료될 때까지 판독 포인터를 이용하여 연속적으로 행해진다. 계속해서 자기 디스크로부터 버퍼 RAM으로의 간헐적 데이터 전송을 행하는 타이밍인지를 조사한다(단계 803). 이 타이밍은 버퍼 RAM이 상기한 판독 동작에 의해 기록된 데이터가 비게 되기 전의 타이밍으로서, 기록의 경우와 마찬가지로 압축된 상태에서의 스트리밍 데이터의 레이트와 버퍼 RAM의 용량으로부터 결정된다. 버퍼 RAM으로의 간헐적 전송 타이밍으로 되면(단계 803에서 '예'), 디스크 기동이나 논리 회로 전원 공급 등의 기동 처리를 행하지만(단계 804), 이 때의 회전 수는 도 6의 단계 602에서 결정된 값이 되도록 디스크 CPU(21)가 SPM 컨트롤러(28)로 지시한다. 이렇게 해서 자기 디스크가 기동하지만, 이 회전이 안정적으로 자기 디스크의 액세스가 가능하게 될 때까지 버퍼 RAM이 비게 되지 않도록, 상기 전송 타이밍을 정해 놓는다.

자기 디스크가 소정의 회전 수에 도달하여 안정되면, 자기 디스크에 기록되어 있던 데이터가 기록 포인터를 이용하여 버스트적으로 버퍼 RAM으로 고속 전송되고(단계 805), 이 전송이 종료되면 디스크 회전 정지, 논리 회로 등으로의 급전 정지 등이 행해지며(단계 806), 계속해서 재생 액세스가 종료되었는지가 조사된다(단계 807). 재생 액세스가 종료되어 있지 않으면 단계 803 내지 단계 807을 반복하고, 종료되면 버퍼 RAM으로부터 호스트 장치로의 데이터 판독을 정지하여(단계 808), 간헐적 재생 동작을 종료한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 간헐적 액세스용의 버퍼 RAM의 일부 또는 전부를 호스트측의 RAM으로 실현함으로써, 착탈 가능한 자기 디스크 장치의 소형화,경량화 및 저가격화가 도모된다. 또한, 버퍼 RAM의 용량과 액세스 모드에 따라서 스핀들을 가변 제어함으로써, 기억 시스템의 소비 전력을 저감할 수 있다.

또, 이상의 설명에서는, 기억 시스템과 외부 사이의 데이터 전송을 연속적인 스트리밍 데이터로 하여 설명하였지만, 외부와의 사이의 데이터 전송이 버스트적으로 행해지는 경우에서도, 그 전송 정보량이 자기 디스크의 액세스 속도에 대응하는 정보량과 비교하고 충분히 작으면, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 분명하다.

본 발명에 따르면, 착탈 가능한 자기 디스크 장치의 소형화, 경량화 및 저가격화가 도모될 뿐만 아니라, 기억 시스템의 소비 전력 저감에 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 기억 시스템의 구성예를 도시한 블록도.

도 2는 자기 디스크 장치의 사시도.

도 3은 자기 디스크의 간헐적 액세스의 설명도.

도 4는 자기 디스크에 간헐적 기록을 행했을 때의 소비 전력 특성예.

도 5는 자기 디스크에 간헐적 재생을 행했을 때의 소비 전력 특성예.

도 6은 본 발명의 자기 디스크 장치에서의 기록 및 재생 동작의 전체 흐름을 설명하는 흐름도.

도 7은 도 6의 간헐적 기록 동작의 상세를 설명하는 흐름도.

도 8은 도 6의 간헐적 재생 동작의 상세를 설명하는 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 호스트 장치

2 : 자기 디스크 장치

11 : 호스트 CPU

13 : 호스트 RAM

14 : 호스트 인터페이스 컨트롤러

21 : 디스크 CPU

22 : 디스크 인터페이스 컨트롤러

24 : 디스크 RAM

26 : 서보 컨트롤러

27 : HDA

28 : SPM 컨트롤러

Claims

자기 디스크,

상기 자기 디스크에 대하여 정보의 기록 및 재생을 행하는 자기 헤드,

상기 자기 헤드를 상기 자기 디스크 상의 반경 방향으로 이동시키는 액튜에이터,

상기 자기 디스크를 회전 구동하는 스핀들 모터,

본 장치의 데이터 처리를 제어하는 CPU,

외부 호스트 장치 측에 전기적으로 접속되어 데이터 전송을 행하기 위한 인터페이스 수단,

상기 자기 디스크로의 기록 및 재생 액세스를 버퍼 RAM을 이용하여 간헐적으로 행하는 제어 수단

을 구비하는 자기 디스크 제어 장치에 있어서,

상기 제어 수단에, 상기 CPU의 상기 버퍼 RAM에 대한 어드레스 공간을 외부 호스트 장치 측에 설치된 RAM의 실공간에 대응하도록 어드레스 맵핑을 행하는 어드레스 맵핑 수단을 구비하고, 외부 호스트 장치 측에 설치된 RAM에 상기 인터페이스 수단을 통하여 액세스 가능하도록 하면서, 외부 호스트 장치 측에 설치된 RAM을 상기 버퍼 RAM의 일부 또는 전부로서 이용함으로써 간헐적인 기록 및 재생 액세스를 실행하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 기구에 의해 이용되는 버퍼 RAM의 용량 및 자기 디스크의 액세스가 기록 동작인지 재생 동작인지의 적어도 어느 한쪽에 따라서 이 자기 디스크 장치의 전체 소비 전력이 작아지도록 자기 디스크의 회전 수를 결정하는 회전 수 결정 수단과, 자기 디스크의 회전 수가 상기 회전 수 결정 수단에 의해 결정된 값이 되도록 자기 디스크의 회전 구동을 제어하는 구동 제어 수단과, 이 수단에 의해 구동된 자기 디스크의 회전 수에 따른 서보 클럭을 추출하는 서보 클럭 추출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 자기 디스크 장치와, 상기 자기 디스크 장치를 착탈 가능하게 하는 인터페이스를 구비한 호스트 장치를 포함하는 기억 시스템.
제1항에 있어서, 상기 자기 디스크 장치 내에 RAM을 구비하고, 상기 어드레스 맵핑 수단은, 상기 버퍼 RAM에 대한 어드레스 공간을, 상기 자기 디스크 장치 내의 RAM과 외부 호스트 장치 측에 설치된 RAM의 실공간에 대응하도록 어드레스 맵핑을 행하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.