KR100564618B1 - 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법 - Google Patents

디스크 드라이브의 층간 탐색 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 기록층들을 가지는 다층 디스크를 구동하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법에 관한 것으로서 특히 다층 RAM 디스크에 적합한 층간 탐색 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법은 디스크 기록 동작에서 먼저 기록되는 선순위 레이어로부터 나중에 기록되는 후순위 레이어로의 탐색인지를 판단하는 과정; 선순위 레이어로부터 후순위 레이어로의 탐색인 경우 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하고, 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치가 탐색되면 해당 위치에서 후순위 레이어로 포커스 점프를 수행하는 과정; 및 후순위 레이어로부터 선순위 레이어로의 탐색인 경우 선순위 레이어로 포커스 점프를 수행하고 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법은 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역을 포함하는 레이어에의 탐색인 경우 사용자 데이터가 기록된 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색한 후에 해당 레이어로 레이어 점프하게 함으로써 액세스 타임이 저하되지 않게 하는 효과를 가진다.

Description

디스크 드라이브의 층간 탐색 방법{Method for searching between layers in a disc drive}
도 1은 다층 구조를 가지는 디스크의 예를 보이는 것이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 다층 디스크의 기록 상태를 보이는 것들이다.
도 3은 종래의 층간 탐색 방법을 보이는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 층간 탐색 방법을 보이는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 층간 탐색 방법을 수행하는 디스크 드라이브의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
도 6a 및 도 6b들은 레이어 점프를 위해 포커스 액튜에이터에 인가되는 포커스 점프 펄스를 보이는 파형도들이다.
본 발명은 복수개의 기록층들을 가지는 다층 디스크를 구동하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법에 관한 것으로서 특히 다층 RAM 디스크에 적합한 층간 탐색 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 기록 저장 매체로서 CD를 비롯하여 CD에 비하여 대용량의 정보가 저장되는 DVD(Digital Versatile Disc) 등의 광디스크(optical disc)들이 보급되고 있다.
이러한 광디스크들은 기록이 불가능한 재생 전용과 기록이 가능한 기록용으로 대별되며, 전자의 경우 CD-ROM, DVD-ROM 등이 있으며, 후자의 경우 재기록 가능 횟수에 따라 한 번 기록 가능한 CD-R, DVD-R 등의 WORM(Write Once Read Many) 타입, 반복 기록 가능한 CD-RW, DVD-RAM 등의 RAM(Random Access Memory) 타입으로 나누어진다.
한편, 디스크의 저장 용량을 높이기 위한 방법으로 디스크의 한 면에 복수 개의 기록층을 형성한 다층 디스크(multi-layer disc)가 사용되고 있다. DVD의 경우 DVD-RAM Single-sided/Single-layer가 4.7G Byte의 저장 용량을 제공하는 반면에 DVD-RAM Single-sided/Double-layer가 9.4G Byte의 저장용량을 제공한다.
도 1은 다층 구조를 가지는 디스크의 예를 보이는 것으로서, 예컨대 하측 레이어 및 상측 레이어(100)(102)의 두 레이어들로 이루어진 디스크 구조를 개략적으로 보인 것이다. 이들 각 레이어들(100, 102)에 기록된 정보는 레이저 다이오드(미도시)에서 방출된 레이저 빔에 의해 재생된다. 하측 레이어(100) 및 상측 레이어(102)에 기록된 정보를 정확히 읽어내기 위해서는 각 레이어에 조사되는 레이저 빔이 대물렌즈(110)에 의해 포커스가 정확히 맞아야 한다.
도 1에 도시된 바와 같은 다층 디스크의 경우에 데이터가 여러 레이어들에 분산되어 기록되어 있으므로 어떤 레이어에 기록된 정보를 재생한 후 이어서 다른 레이어의 정보를 재생하여야 할 경우가 발생한다. 이와 같은 경우에는 대물렌즈(110)를 광축 방향으로 이동시켜 레이저 빔의 초점을 한 레이어에서 다른 레이어로 옮기게 되는데 이 과정을 레이어 점프(layer jump)라고 한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 다층 디스크의 기록 상태를 보이는 것들로서, 도 2a는 ROM인 경우를 보이는 것이고, 도 2 b는 RAM인 경우를 보이는 것이다.
도 2a 및 도 2b에 있어서 검은 색으로 도시되는 부분은 사용자 데이터가 기록된 부분이고, 해칭으로 도시되는 부분은 더미 데이터(dummy data)가 기록된 부분이고, 흰색으로 도시된 부분은 사용자 데이터나 더미 데이터가 기록되지 않은 부분이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 ROM 디스크의 경우에는 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역에는 더미데이터를 기록하게 되어 있으나, RAM의 경우에는 추가적인 기록에 대비하여 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역을 그대로 남겨둔다.
도 3은 종래의 층간 탐색 방법을 보이는 흐름도이다.
층간 탐색이 있을 경우 먼저 레이어 점프를 수행한다.(s302)
레이어 점프는 포커스 액튜에이터에 포커스 점프 펄스를 인가하여 대물렌즈를 대상 레이어 쪽으로 이동시키고, 포커스 에러 신호에 의해 이동된 레이어에서 포커스를 맞추도록 함에 의해 수행된다.
이동된 레이어에서 포커스가 맞추어지면, 목표 어드레스를 탐색한다.(s304)
도 3에 도시된 바와 같은 종래의 층간 탐색 방법은 ROM 디스크에 있어서는 상당히 유효한 방법이 될 수 있지만 RAM 디스크에 있어서는 사용자 데이터가 기록 되지 않은 영역 때문에 탐색 시간이 길게 될 수 있는 문제점이 있다.
일반적으로 대부분의 디스크 드라이브들이 액세스 타임의 개선을 위하여 특히, 재생 동작에서 헤더의 ID(IDentification)에 의해 어드레스를 판독하도록 하고 있으나 RAM 디스크는 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역을 포함할 수 있으며, 레이어 점프에 의해 픽업이 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역에 인입될 경우에는 헤더의 ID에 의해 어드레스를 판독하는 것이 불가능하게 된다.
이에 따라 워블(wobble) 신호에 의해 어드레스를 판독하게 되지만 이를 위하여 스핀들 서보 동작의 전환, 이득 제어, 스핀들 모터의 속도 설정 등을 위한 시간이 소요되게 되어 전체적으로 액세스 타임이 길어지게 된다.
이는 제품의 경쟁력을 저하시키는 요인이 되므로 다층 RAM 디스크를 구동하는 디스크 드라이브에 있어서 액세스 타임을 개선할 수 있는 층간 탐색 방법이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 다층 RAM 디스크를 구동하는 디스크 드라이브에 있어서 액세스 타임을 개선할 수 있고 안정된 서보 동작을 보장하는 층간 탐색 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법은
다층 레이어를 가지는 광디스크를 구동하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방 법에 있어서,
디스크 기록 동작에서 먼저 기록되는 선순위 레이어로부터 나중에 기록되는 후순위 레이어로의 탐색인지를 판단하는 과정;
선순위 레이어로부터 후순위 레이어로의 탐색인 경우 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하는 과정; 및
선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치가 탐색되면 해당 위치에서 후순위 레이어로 포커스 점프를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
먼저, RAM 디스크에 있어서 픽업이 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역에 위치할 경우에 액세스 타임이 늦어지는 이유를 상세히 설명하기로 한다.
주지하는 바와 같이 RAM 디스크는 워블을 가진다. 워블은 랜드 트랙(land track)과 그루브 트랙(groove track)을 구별하기 위한 구불구불한 형상의 격벽을 말한다. 워블의 형상은 일정한 주기를 가지고 반복되며, 이 워블에 의해 발생되는 워블 신호는 디스크의 회전 속도 정보와 동기 정보를 얻기 위하여 사용된다. 특히, RAM 디스크에 있어서는 워블의 진폭/주파수/위상 등을 변조함에 의해 어드레스 정보를 기록하는 ADIP(Address-in Pre groove) 방식이 사용된다.
여기서, 워블의 주파수/위상/진폭 등을 변조하여 어드레스 정보를 기록하는 방식은 단일 주파수를 가지는 워블 신호에 일정 주기의 주파수, 위상 또는 진폭 변화를 부가하여 어드레스 정보를 기록하는 방법이다. 예를 들어 위상 변조의 경우 워블의 위상이 0° 인 경우를 이진수 "0"에 대응시키고, 워블의 위상이 180°뒤집어진 경우를 이진수 "1"에 대응시킨다면 각기 다른 위상의 워블들을 조합시킴에 의해 디지털 정보를 표현할 수 있게 된다.
다층 디스크에 있어서 사용자 데이터는 하측 레이어 즉, 디스크 기판에 가까운 레이어(본 발명의 요약에 있어서의 선순위 레이어)에 먼저 기록되고 이후 상측 레이어 즉, 디스크 표면에 가까운 레이어(본 발명의 요약에 있어서의 후순위 레이어)에 기록된다. 또한, 액세스의 편리함을 도모하기 위하여 하측 레이어에서는 내주에서 외주 방향으로 기록하고, 상측 레이어에서는 반대로 외주에서 내주 방향으로 기록하는 방식으로 사용자 데이터가 최소한의 픽업 이동을 수반하여 기록 및 재생될 수 있도록 하고 있다. 사용자 데이터는 섹터 단위로 기록되며, 섹터 헤더의 ID에는 어드레스 정보가 포함된다.
일반적으로 퍼포먼스의 향상을 위하여 RAM 디스크이건 ROM 디스크이건 간에 재생 동작에 있어서 디스크 드라이브는 섹터 헤더에 포함된 ID로부터 어드레스를 추출하는 방식을 사용한다.
이는 CLV(Constant Linear Velocity) 방식에 비해 CAV(Constant Angular Velocity) 방식이 퍼포먼스 개선을 위해 유리하기 때문이다.
즉, 워블 신호를 사용하기 위해서는 일정한 주파수의 워블 신호를 얻기 위해 CLV 제어가 수행되어야 하지만, 이를 위하여 스핀들 모터의 회전 속도가 기준 속도를 전후로 계속 조정되기 때문에 퍼포먼스 측면에서 불리하게 된다.
그렇지만, 서보 헤더의 ID로부터 어드레스 정보를 추출한 경우에는 CAV를 이용할 수 있기 때문에 워블 신호를 이용하는 것보다 퍼포먼스가 개선된다.
또한, ROM 디스크는 워블 신호가 없으므로 ROM 및 RAM 디스크들을 지원하는 디스크 드라이브에 있어서 재생 동작에 있어서 섹터 헤더의 ID에 의해 어드레스 정보를 추출하도록 하고 있다.
이와 같이 섹터 헤더의 ID를 이용하여 어드레스 정보를 추출하는 경우 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 RAM 디스크에서 레이어 점프 동작에 의해 헤드가 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역에 위치되면 섹터 헤더가 기록되어 있지 않으므로, 워블 신호를 이용하여 어드레스 정보를 추출하도록 서보계의 전환이 이루어져야 하며 이로 인하여 액세스 타임이 늦어지게 된다.
사용자 데이터가 기록되지 않은 영역에서는 충분한 크기를 가지는 RF 신호가 발생하지 않으므로 이를 이용하여 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역임을 판별할 수 있고, 사용자 데이터가 기록되지 않는 영역일 경우에는 워블 신호에 의해 어드레스 정보를 추출하도록 서보 동작을 전환한다.
이 경우 일정한 주파수의 워블 신호가 발생되도록 스핀들 제어를 CLV 방식으로 제어하도록 하고, 워블 신호로부터 어드레스 정보를 추출하기 위한 회로 블록들의 이득, 주파수 특성 등을 세팅하는 등의 시간이 추가로 소요되며, 이로 인하여 액세스 타임이 늦어지게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 층간 탐색 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, 층간 탐색이 있을 경우 하측 레이어로부터 상측 레이어으로의 탐색인지를 판단한다.(s402)
하측 레이어로부터 상측 레이어로의 탐색인 경우 먼저, 하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색한다. (s404)
하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치가 탐색되면, 비로소 레이어 점프를 수행하여 목표 어드레스를 탐색한다.(s406)
여기서, 어드레스가 레이어 어드레스 및 레이어 내의 어드레스로 구성된다고 가정하면, 디스크 상의 어떤 위치에 있어서 두 레이어의 어드레스들은 레이어 어드레스만 다를 뿐 대동소이하다. 따라서 다른 레이어에 있는 목표 어드레스를 탐색할 경우 현재의 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치 즉, 현재의 레이어에서 목표 어드레스와 레이어 내의 어드레스가 동일한 위치를 탐색한 이후에 레이어 점프를 수행하면 목표 어드레스에 도달하게 된다.
다층 디스크의 경우 하측 레이어가 모두 기록된 후에 상측 레이어가 기록되며, 재생 동작에 있어서는 사용자 데이터가 기록되지 않은 미기록 영역으로의 탐색은 발생하지 않는다. 따라서 상측 레이어로의 탐색에 있어서 하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 먼저 탐색한 후에 레이어 점프를 수행하는 것이 언제나 가능하다.
한편, 하측 레이어로부터 상측 레이어로의 층간 탐색일 경우 하측 레이어에는 이미 사용자 데이터가 기록되어 있으며, 이는 하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하는 도중에 서보 헤더의 ID에 의해 어드레스 정보를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 워블 신호에 의해 어드레스 정보를 얻을 필요가 없기 때문에 하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 먼저 탐색하고, 레 이어 점프를 수행하면 액세스 타임이 늦어지지 않게 된다.
한편, s402과정에서 상측 레이어로부터 하측 레이어로의 탐색인 경우에는 종래와 같이 레이어 점프를 수행한 후(s408), 점프한 레이어에서 목표 어드레스를 탐색한다.(s410)
상측 레이어로부터 하측 레이어로의 층간 탐색일 경우 하측 레이어에는 이미 사용자 데이터가 기록되어 있으므로 종래와 같이 레이어 점프를 수행한 후에 목표 어드레스를 탐색하더라도 액세스 타임이 늦어지는 문제는 발생하지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 층간 탐색 방법을 수행하는 디스크 드라이브의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
도 5에 도시된 디스크 드라이브는 픽업 유닛(pick-up unit)(500), 적응 레이저 전력 제어부(Adaptive Laser Power Controller ; ALPC)(501), 고주파 증폭기(RF-AMP)(502), 데이터 프로세서(503), 호스트 인터페이스부(504), 서보 제어부(505), 그리고 모터 구동부(506)를 포함한다.
픽업 유닛(500)은 다층 광디스크(10) 상에 신호를 기록하거나 광디스크(10)로부터 기록된 신호를 독출한다. 여기서, 다층 광디스크(10)는 RAM 디스크이거나 ROM 디스크이다.
적응 레이저 전력 제어부(501)는 픽업 유닛(500)에 포함된 레이저 다이오드의 출력을 검출하고, 출력의 변화량에 따라 적응적으로 레이저 다이오드의 출력을 제어한다. 또한, 적응 레이저 전력 제어부(501)는 기록, 재생, 소거 등의 동작 모드에 따라 레이저 다이오드의 출력을 제어한다.
고주파 증폭기(502)는 픽업 유닛(500)으로부터 출력되는 전기적 신호를 증폭한다. 증폭된 전기적 신호로부터 재생 신호를 검출하여 데이터 프로세서(503)에 제공하는 한편 포커스 에러 신호, 트랙킹 에러 신호, 워블 신호 등을 검출하여 서보 제어부(505)에 제공한다.
데이터 프로세서(503)는 재생 시 고주파 증폭기(502)로부터 제공되는 재생 신호로부터 동기 신호의 검출, 복조, 에러 검출/정정을 수행한다. 또한 고주파 증폭기(502)의 각종 컨트롤 신호를 생성하고 서보와 관련된 신호를 서보 제어부(505)에 제공한다.
데이터 프로세서(503)는 기록 시, 호스트 인터페이스부(504)를 통해 호스트(11)로부터 제공되는 데이터의 변조, 에러 정정 부호화 등을 수행하고 그에 따른 기록 펄스 신호를 생성해서 적응 레이저 전력 제어부(501)에 제공한다.
호스트 인터페이스(504)는 광 기록/재생 장치의 데이터 프로세서(503)와 호스트(11)와의 인터페이스를 담당한다.
서보 제어부(505)는 데이터 프로세서(503)로부터 제공되는 서보와 관련된 신호를 제공받아 광디스크(10)의 회전 속도 제어에 관련된 모터 제어와 트래킹, 포커스 등 서보 제어를 담당한다.
픽업 유닛(500)은 포커스 액튜에이터 및 트랙킹 액튜에이터를 포함하며, 이들은 각각 서보 제어부(505)에서 제공되는 포커스 제어 신호 및 트랙킹 제어 신호에 따라 제어된다.
모터 구동부(506)는 광디스크(10)의 회전과 관련된 스핀들 모터(spindle motor, 미도시)와 그 드라이브(drive, 미도시)를 포함하며, 서보 제어부(505)에서 제공된 모터 구동 신호에 따라 스핀들 모터와 그 드라이브를 제어한다.
도 5에 도시된 장치에 있어서, 상술한 각 구성 블록들 및 그 사이의 신호 흐름 등을 총괄 제어하는 마이콤(507)을 더 포함할 수 있다.
데이터 프로세서(503)는 탐색 동작을 제어하며 특히 본 발명과 관련하여 층간 탐색 동작을 제어한다.
먼저, 층간 탐색이 있을 경우 데이터 프로세서(503)는 하측 레이어로부터 상측 레이어로의 탐색인지를 판단한다.
하측 레이어로부터 상측 레이어로의 탐색인 경우 먼저, 하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색한다. 픽업 유닛(500)이 광디스크(10) 상에서 이동하는 동안 데이터 프로세서(503)는 고주파 증폭부(502)에 제공되는 재생 신호 즉, RF 신호로부터 서보 헤더의 ID를 추출하고, 이로부터 픽업 유닛(500)의 위치를 나타내는 어드레스 정보를 얻는다. 얻어진 어드레스 정보를 참조하여 픽업 유닛(500)이 목표 어드레스에 해당하는 위치에 도달했는지를 판단할 수 있다.
하측 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치가 탐색되면, 데이터 프로세서(503)는 서보 제어부(505)를 제어하여 레이어 점프를 수행한다.
서보 제어부(505)는 포커스 점프 펄스를 발생하여 픽업 유닛(500)에 제공하고, 픽업 유닛(500)의 포커스 액튜에이터가 포커스 점프 펄스에 응답하여 대물렌즈(110)를 상측 레이어 쪽으로 이동시킨다. 이후 서보 제어부(505)는 고주파 증폭부(502)에서 제공되는 포커스 에러 신호를 참조하여 정확한 포커스를 잡게 된다.
도 6a 및 도 6b들은 레이어 점프를 위해 포커스 액튜에이터에 인가되는 포커스 점프 펄스를 보이는 파형도들로서, 도 6a는 하측 레이어(100)에서 상측 레이어(102)로의 정방향 점프 동작을 보인 것이고, 도 6b는 그 반대 방향으로의 점프로서 역방향 점프 동작을 보인 것이다.
정방향 포커스 점프를 하기 위해서는 포커스 액튜에이터에 도 6a에 도시된 바와 같이 처음에 하측 레이어(100)로부터 출발시키기 위한 킥펄스(kp)와 상측 레이어(102)에 정지시키기 위한 브레이크펄스(bp)를 차례로 인가하면 된다.
포커스 점프 동작의 초반에서는 킥펄스(kp)를 포커스 액튜에이터(미도시)에 인가하여 대물렌즈(110)를 가속시킨다. 킥펄스(kp)가 포커스 액튜에이터에 인가되면 대물렌즈(110)는 서서히 가속되고 t1지점에서의 속도는 αt1이 된다. 여기서, α는 킥펄스에 의한 가속도의 크기이고 t1은 가속 구간의 크기이다. 그 다음 브레이크펄스(bp)가 t1 시간동안 포커스 액튜에이터에 인가되면 초점이 상측 레이어(102)에 맺히게 된다. 이상과 같이 하여 대물렌즈(110)에 의한 초점은 하측 레이어(100)에서 상측 레이어(102)까지의 거리 d만큼 이동하게 된다.
또한, 도 6b에 도시된 역방향 포커스 점프도 위에서 설명한 정방향 포커스 점프와 동일하게 동작되므로 이에 대해서는 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법은 사용자 데이터가 기록되지 않은 영역을 포함하는 레이어에의 탐색인 경우 사용자 데이터가 기록된 레이어에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색한 후에 해당 레이 어로 레이어 점프하게 함으로써 액세스 타임이 저하되지 않게 하는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 다층 레이어를 가지는 RAM(Random Access Memory) 디스크를 구동하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법에 있어서,
    디스크 기록 동작에서 먼저 기록되는 선순위 레이어로부터 나중에 기록되는 후순위 레이어로의 탐색인지를 판단하는 과정;
    선순위 레이어로부터 후순위 레이어로의 탐색인 경우 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하고, 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치가 탐색되면 해당 위치에서 후순위 레이어로 포커스 점프를 수행하는 과정; 및
    후순위 레이어로부터 선순위 레이어로의 탐색인 경우 선순위 레이어로 포커스 점프를 수행하고 선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하는 과정을 포함하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    선순위 레이어 상에서 목표 어드레스에 해당하는 위치를 탐색하는 과정은 픽업 유닛이 선순위 레이어 상에서 이동하는 동안 RF 신호로부터 얻어지는 섹터 헤더 의 ID로부터 어드레스를 추출하고, 이 어드레스를 목표 어드레스와 비교함에 의해 목표 어드레스에 해당하는 위치에의 도달 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 층간 탐색 방법.
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