KR100543657B1 - 하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이 기록 방지 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이 기록 방지 기술

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

하드디스크 드라이브의 헤드의 하이플라이에서의 데이터 기록을 방지하고, 나아가 하드디스크 드라이브의 데이터 기록시 에러를 방지한다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지

데이터 독출 동작시 헤드에서 인가되는 섹터정보 독출 신호의 레벨에 반비례하게 자동이득제어를 하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 자동이득제어시 발생되는 자동이득제어신호의 레벨을 측정하여 측정된 자동이득제어신호의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상이면, 해당섹터의 데이터 기록 동작을 수행을 하지 않는 데이터기록방지신호를 출력한다.

라. 발명의 중요한 용도:

하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이 기록 방지에 적용될 수 있다.

Description

하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이 기록 방지 장치 및 방법

본 발명은 하드디스크 드라이브(hard disk drive: 이하 드라이브라고도 함)에 관한 것으로, 특히 정보 기록용 자기 디스크에 정보를 기록하는 헤드의 하이플라이 기록을 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브는 정보의 저장을 위한 자기 디스크(이하 디스크라 함)에 정보를 자기 형태로 저장하며, 높은 정보 저장율로 인해 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있다. 또한 최근 들어 개인용 컴퓨터의 보급이 급격히 증가됨에 따라 그 용도가 더욱 증가하고 있다.

상기 하드 디스크 드라이브는 외부 호스트(호스트 컴퓨터)로부터 전송되는 데이터를 마그네틱층이 형성되어 있는 디스크 상의 상기 데이터가 기록되는 위치를 헤드를 이용하여 상기 데이터에 따른 전기신호로 자화시켜 데이터를 기록하며, 상기 디스크 상의 자화 형태를 헤드를 통해 전기적 신호로 변환하여 자화 형태로 기록된 데이터를 독출한다. 이때 헤드는 디스크 상에서 부상하여 이동한다. 도 1을 참조하여 이를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이(high-fly)를 설명하기 위한 도면이다. 통상적으로 하드 디스크 드라이브는 도 1에 도시한 바와 같이 내부의 스핀들모터(spindle motor) 22에 의해 고속으로 회전하는 디스크 18과, 상기 디스크 18의 트랙에 기록된 데이터를 기록 또는 독출하기 위한 자기헤드(이하 헤드라 함) 16이 부착된 액츄에이터(actuator) 암 17을 구비하고 있다. 상기 액츄에이터 암 17은 피봇축 19를 중심으로 회전 가능케 설치하고 그 일단에 설치된 보빈(bobbin) 8 및 코일이 보이스코일모터(Voice Coil Motor) 6의 작동에 의해 이동함에 따라 타측선단의 서스팬션 15 선단에 부착된 헤드 16이 디스크 18 양단으로 이동하면서 디스크 18상의 트랙에 데이터를 기록하거나 독출하게 된다.

이때 스핀들모터 22에 의한 디스크 18의 고속 회전에 의해 디스크 18 표면에서 발생하는 공기의 흐름에 의해 디스크 18의 양단으로 이동하는 서스팬션 15의 선단에 부착된 헤드 16은 상승되어 약 0.15∼0.2 미크론 정도의 미세한 부상높이를 유지하게 된다.

이러한 부상 높이를 유지하면서 헤드 16은 디스크 18의 데이터 기록면을 자화시키므로 데이터를 기록하거나, 디스크 18면의 자화상태를 감지하므로 기록된 데이터를 독출하게 되며, 헤드 16의 부상높이는 디스크 18의 정보기록 용량이 고용량(고밀도)화 되어 감에 따라 트랙밀도 및 비트밀도를 증가시키기 위한 기록면의 자화 동작을 위해 점차 낮아지고 있는 추세이다.

그런데, 디스크 18의 데이터 기록면은 완벽한 수평면이 아니라 제조공정 중의 여러 요인에 의해 미세한 불규칙 면을 가질 수 있다. 그럴 경우 헤드 16의 부상은 디스크 18 표면의 공기 흐름에 의해 이루어지는 것이므로 도 1의 A로 도시된 바와 같이 디스크 18면이 평탄하지 않고 솟아오른 부위에서는 헤드 16은 디스크 18의 표면에서 좀더 높게 부상할 수 있다. 이를 헤드의 하이플라이(high-fly)라 한다.

헤드 16이 높게 부상하게 되면, 헤드 16과 디스크 18의 데이터 기록면과의 거리가 멀어지므로, 헤드 16의 디스크 18의 데이터 기록면을 자화시키는 자화력이 떨어져서 데이터가 올바로 기록되지 않거나, 기록된 데이터의 독출이 어려워진다. 특히 데이터의 기록이 올바르게 이루어지지 않음으로 해서 유효한 데이터의 잘못된 기록에 의한 데이터 유실이 발생할 수 있는 문제가 있었다. 이러한 문제를 일으킬 수 있는 헤드의 하이플라이는 섹터단위로 기록되는 데이터의 수십섹터에 걸쳐 영향을 줄 수도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 하드디스크 드라이브의 헤드의 하이플라이에서의 데이터 기록을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하드디스크 드라이브의 데이터 기록시 에러를 방지하여 유효 데이터의 유실을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 데이터 독출 동작시 헤드에서 인가되는 섹터정보 독출 신호의 레벨에 반비례하게 자동이득제어를 하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 자동이득제어시 발생되는 자동이득제어신호의 레벨을 측정하여 측정된 자동이득제어신호의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상이면, 데이터 기록 동작을 수행을 하지 않도록 하는 데이터기록방지신호를 출력함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

먼저 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 개략적인 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 마이크로프로세서 10은 상기 마이크로프로세서 10의 소정 제어 프로그램 및 데이터를 저장하고 있는 프로그래머블 롬(Programmable Read Only Memory: 이하 PROM이라 함) 12와, 스태틱 램(Static Random Access Memory: 이하 SRAM이라 함) 14에 접속되어 드라이브의 전반적인 동작을 제어한다.

헤드 16은 액츄에이터의 일단에 부착되어 기록매체인 회전하는 디스크 18상에서 소정 높이로 부상하여 상기 디스크 18의 내측과 외측으로 구동되어 상기 디스크 18 면에 데이터를 기록하거나 디스크 18 면으로부터 데이터를 독출한다. 일단에 헤드 16이 부착된 액츄에이터의 타단에 위치하는 VCM(Voice Coil Motor) 20은 인가되는 전류 레벨 및 방향에 대응하여 상기 헤드 16을 구동한다.

스핀들모터 22는 모터구동기 24로부터 입력되는 제어신호에 따라 구동축에 장착된 디스크 18을 통상 회전시킨다. VCM구동기 26은 상기 VCM 20에 연결되어 상기 VCM 20의 구동을 제어한다. DAC(Digital-To-Analog Converter) 28은 상기 마이크로프로세서 10과 상기 VCM구동기 26에 연결되어 마이크로프로세서 10으로부터 디지털 제어신호를 입력받아 이를 아날로그신호로 변환하여 VCM구동기 26으로 출력한다.

한편 모터구동기 24는 스핀들모터 22와 마이크로프로세서 10에 연결되며 상기 마이크로프로세서 10의 제어를 받아 스핀들모터 22의 구동을 제어한다. 전치증폭기(Pre-Amplifier) 30은 헤드 16에 연결되어 재생된 신호를 증폭하여 출력하고 기록할 신호를 상기 헤드 16으로 출력한다.

리드/라이트채널회로 32는 마이크로프로세서 10, 전치증폭기 30 및 DDC(Disk Data Controller) 34에 연결되며 상기 마이크로프로세서 10의 제어하에 상기 DDC 34로부터 기록할 데이터를 입력받아 이를 인코딩하여 전치증폭기 30으로 출력한다. 또한 리드/라이트채널회로 32는 전치증폭기 30으로부터 입력되는 아날로그 재생신호를 디지털 변환하여 엔코디드 리드 데이터(Encoded Read Data: ERD)로 출력한다.

ADC(Analog-To-Digital Converter) 36은 상기 리드/라이트채널회로 32에 연결되어 아날로그 서보재생신호를 입력받으며 이를 PES로 디지털 변환하여 상기 마이크로프로세서 10으로 출력한다. 게이트어레이(Gate Array)38은 상기 리드/라이트채널회로 32에 연결되어 ERD신호를 입력받으며 상기 디스크 18의 서보영역 내 그레이코드 등의 각 서보 정보를 검출하여 출력한다.

DDC 34는 마이크로프로세서 10으로부터 다운로드 되는 마이크로프로그램에 따른 동작을 수행하는 시퀀서를 구비하며 외부 데이터 입력장치(예를 들면 호스트컴퓨터)로부터 수신되는 데이터를 리드/라이트채널회로 32와 전치증폭기 30을 통해 디스크 18 상에 기록하거나 디스크 18 상으로부터 데이터를 독출하여 외부 데이터 입력장치로 송신한다. 또한 DDC 34는 호스트컴퓨터와 마이크로프로세서 10간 통신을 인터페이스 한다. 또한 DDC 34는 호스트컴퓨터와, 마이크로프로세서 10과, 리드/라이트채널회로 32 사이에 전송되는 데이터를 버퍼램 35에 일시 저장한다.

드라이브의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서 10은 호스트컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 DDC 34를 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. PROM 12는 마이크로프로세서 10의 상기한 동작 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다.

상기한 바와 같은 구성을 가진 하드디스크 드라이브는 헤드 16에서 인가되는 섹터정보 독출 신호를 레벨에 반비례하게 자동이득제어를 하는데, 이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 디스크의 일 트랙 섹터 포맷의 예시도이다. 도 3은 디스크 18의 데이터 기록면의 동심원상으로 배열되는 데이터 기록 트랙들 중 임의의 트랙에 대한 섹터 포맷도의 일 예를 도시한 것이다. 도 3의 (a)를 참조하면 한 트랙은 다수의 섹터들로 구성되어 있으며, 상기 섹터들은 서보필드와 데이터필드로 구분될 수 있다.

상기 서보필드내에는 서보정보가 기록되며, 서보필드는 도 3의 (b)에 세부적으로 도시되어 있다. 도 3의 (b)를 참조하면 서보필드는 헤드가 이후 사용자환경시 데이터 기록 동작 상태에서 서보정보를 독출하기 위한 동작상태로 전환하는데 필요한 시간 및 헤드 16으로부터 독출된 위치 신호의 크기를 전 디스크 18의 데이터 기록 영역에서 일정하게 유지시키기 위한 자동이득제어(Auto Gain Control: 이하 AGC라고도 함)구간과, 서보신호 검출의 동기를 제공하는 서보동기신호구간(SYNC)과, 각종 서보타이밍 생성의 기준신호로서 기록되는 서보어드레스마크(Servo Address Mark: SAM)구간과, 디스크 1회전정보를 제공하기 위한 인덱스(Index: IDX)구간과, 그레이코드(Gray Code)구간과, 헤드의 온-트랙(On-Track) 위치제어를 위한 서보 버스트(A,B,C,D)구간 및 PAD구간으로 이루어진다.

그리고 상기 그레이코드 구간은 섹터번호, 헤더번호, 실린더번호와 같은 어드레스정보가 기록된다. 또한 상기 인덱스구간은 섹터의 기준이 되는 첫 번째 섹터를 나타내는 신호로서 한 트랙에서 첫 번째 섹터에만 다른 섹터와는 구별되는 정보를 기록하여 표시된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 서보필드는 각 섹터의 데이터필드에 데이터를 기록하거나, 기록된 데이터를 독출하는데 유용한 정보 및 구성을 제공한다. 헤드 16을 통해 한 섹터에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독출하기 위해서는 먼저 상기한 바와 같은 서보필드의 정보를 독출하는 작업이 필요하다. 이하 상기 서보필드에서 헤드 16을 통해 독출되어 출력되는 헤드신호와 자동이득제어신호를 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 이용되는 자동이득제어신호의 헤드신호와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 헤드 16으로부터 출력되는 독출신호는 고주파 형태로 출력되며, 자동이득제어회로는 이러한 고주파 독출신호의 진폭에 반비례하게 이득을 설정하여 주파수의 이득을 조정한다. 자동이득제어회로는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 전치증폭기 30이나 리드/라이트채널회로 32에 구성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 헤드신호가 ①로 표시된 부분에서 진폭이 작아지는 것으로 도시되어 있다. 헤드신호의 진폭이 작아진다는 것은, 데이터의 독출 동작시, 헤드 16이 디스크 18 면의 자화 상태를 감지 정도가 약하다는 의미이거나, 또는 디스크 18 면의 자화 상태가 좋지 않다는 의미이다. 이러한 헤드신호의 진폭이 작아지면 그에 반비례하여 자동이득제어신호의 레벨은 증가한다.

한편 헤드신호의 진폭이 작아지는 주요 요인은 상기 도 1을 참조하여 언급한 헤드 16의 하이플라이가 될 수 있다. 헤드 16의 하이플라이에 의해 헤드신호의 진폭이 상당히 작아지면, 자동이득제어신호의 레벨은 그에 따라 높게 된다. 헤드신호의 진폭이 작을수록 독출한 신호에 신뢰성이 없다는 의미이므로, 아주 작은 헤드신호의 이득을 높게 하는 것은 의미가 없다.

따라서 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같은 자동이득제어신호의 레벨이 정상적인 자동이득제어신호의 레벨과 마진레벨을 합한 레벨로 미리 설정된 기준전압레벨(Vref) 이상이 되면, 헤드 16이 하이플라이 상태인 것으로 판단하여, 해당 섹터에 데이터의 기록 동작 수행을 하지 않게 된다.

이하 이러한 동작을 수행하는 장치의 일 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 하이플라이 기록을 방지 장치 및 관련부의 주요부분 회로도이다. 도 5에 도시된 바와 같은 게이트어레이 38은 도 2에 도시된 바와 같은 게이트어레이 38과 동일하며, 이러한 게이트어레이 38에는 도 3에 도시된 바와 같은 해당 섹터의 서보필드의 독출된 정보에서 해당 섹터에 데이터의 기록이 가능한지의 여부를 확인하여 해당 섹터에 데이터의 기록이 불가능하면 해당 섹터에 데이터의 기록을 못하게 하기 위한 데이터 기록방지신호를 출력한다.

이러한 데이터 기록방지신호는 도 5에 도시된 바와 같이 헤드 16의 신호 회선의 단선 등과 같은 경우에 발생되는 WUS(Write UnSafe)신호와, SAM을 검출하지 못하였을 경우에 발생되는 FSAM신호와, 그레이코드를 검출하지 못하였을 경우에 발생되는 FGRAY신호 및 PES에서 헤드 16의 위치 제어가 불가능하다는 의미를 나타내는 상태의 PES(Position Error Signal)가 인가될 때 게이트어레이 38에서 출력된다.

상기 기록방지신호를 출력하는 경우들에 본 발명의 특징에 따라 헤드 16의 하이플라이의 경우를 추가로 더 구성한다. 헤드 16의 하이플라이를 검출하기 위해 본 발명의 특징에 따라 이용되는 자동이득신호는 도 5에 도시된 바와 같이 하이플라이검출부 40으로 인가된다.

하이플라이검출부 40은 비교기로 구성되어 상기 자동이득신호를 비반전입력단으로 인가 받고 상기 도 4에 도시된 바와 같은 미리 설정된 기준전압(Vref)을 반전입력단으로 인가 받게 구성될 수 있다. 이러한 구성으로 자동이득신호의 레벨이 기준전압 레벨보다 높은 경우에는 비교기의 출력은 "하이(high)" 상태가 되며, 이러한 비교기의 출력이 "하이" 상태일 때 게이트어레이 38에서는 이를 감지하여 데이터 기록방지신호를 출력할 수 있다.

상기와 같이 데이터 기록방지신호가 출력되면 마이크로프로세서 10은 이를 감지하여 해당 섹터에 데이터 기록 동작을 수행하지 않는다.

상기한 바와 같이 본 발명은 데이터 독출 동작시 헤드에서 인가되는 섹터정보 독출 신호의 레벨에 반비례하게 자동이득제어를 하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 자동이득제어시 발생되는 자동이득제어신호의 레벨을 측정하여 측정된 자동이득제어신호의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상이면, 해당섹터의 데이터 기록 동작을 수행을 하지 않는 데이터기록방지신호를 출력함으로, 하드디스크 드라이브의 헤드의 하이플라이에서의 데이터 기록을 방지할 수 있고, 나아가 하드디스크 드라이브의 데이터 기록시 에러를 방지하여 유효 데이터의 유실을 줄일 수 있다.

도 1은 하드디스크 드라이브의 헤드 하이플라이(high-fly)를 설명하기 위한 도면

도 2는 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브의 개략적인 블록 구성도

도 3은 디스크의 일 트랙 섹터 포맷의 예시도

도 4는 본 발명에 이용되는 자동이득제어신호의 헤드신호와의 관계를 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 하이플라이 기록을 방지 장치 및 관련부의 주요부분 회로도

Claims (3)

1. 헤드로부터 출력된 독출 신호에서 해당 섹터의 데이터 기록 동작의 신뢰성을 확인하는 하드디스크 드라이브에서의 기록 방지방법에 있어서,

   상기 독출 신호의 레벨에 반비례하게 자동이득제어를 수행하는 과정과,

   상기 자동이득제어를 위한 자동이득제어신호(AGC)의 레벨과 미리 설정된 기준전압 레벨을 비교하여 상기 자동이득제어신호의 레벨이 상기 기준전압 레벨 이상일 경우에 상기 신뢰성이 낮은 것으로 간주하여 데이터 기록방지 신호를 출력하는 과정과,

   상기 데이터 기록방지 신호에 따라 해당 섹터에 데이터 기록을 중지하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 기록 방법.
2. 제 2항에 있어서, 상기 하드디스크 드라이브의 상기 기록 동작의 신뢰성이 낮을 경우는 상기 헤드의 하이플라이인 경우임을 특징으로 하는 기록 방법.
3. 헤드로부터 인가되는 섹터정보 독출신호의 레벨에 반비례하게 자동이득제어 를 수행하는 하드디스크 드라이브에서의 기록 방지장치에 있어서,

   상기 자동이득제어를 위한 자동이득제어신호의 레벨과 미리 설정된 기준전압 레벨을 비교하여 그 비교결과를 출력하는 비교부와,

   상기 비교부의 출력이 상기 자동이득제어신호의 레벨이 상기 기준전압 레벨 이상일 경우에 기록방지신호를 출력하는 게이트어레이와,

   상기 데이터 기록방지신호를 감지하면 해당 섹터에 대한 데이터 기록 동작을 중지하는 마이크로프로세서로 구성됨을 특징으로 하는 기록장치.