KR100586764B1 - 데이터 기억 장치에서 위치 오류의 고유의 주파수를 자체 모니터링하고 자체 복구하는 방법 및 장치 - Google Patents

데이터 기억 장치에서 위치 오류의 고유의 주파수를 자체 모니터링하고 자체 복구하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 데이터 기억 장치 컨트롤러에 의해 발생된 액츄에이터 제어 신호에 있어서 협대역 기계적 여기와 관련된 교란 주파수를 검출 및/또는 차단함으로써 스핀들 베어링 결함에 의한 것과 같은 협대역 기계적 여기를 검출 및/또는 보정하도록 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 데이터 기억 장치 컨트롤러에 의해 발생된 액츄에이터 제어 신호로부터 데이터 기억 장치의 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수를 차단하기 위하여 협대역 필터를 사용할 수 있으며, 이 교란 주파수는 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수에 근사하게 배치된다. 또한, 데이터 기억 장치 컨트롤러의 제어 루프에 배치된 피크 필터는 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수에 근사한, 제어 루프에서의 제어 신호의 진폭을 검출함으로써 데이터 기억 장치의 스핀들 베어링 결함을 검출하도록 구성되어 있다.

Description

데이터 기억 장치에서 위치 오류의 고유의 주파수를 자체 모니터링하고 자체 복구하는 방법 및 장치{SELF-MONITORING AND SELF-HEALING OF FREQUENCY SPECIFIC POSITION ERRORS IN A DATA STORAGE DEVICE}
도 1은 예시적인 데이터 기억 장치에서 서보 컨트롤러와 스핀들 NRRO의 상호 작용을 도시하는 블록도이고,
도 2a는 도 1의 A 지점에서 취한, 시간에 따른 힘을 나타내는 그래프이고,
도 2b는 도 1의 B 지점에서의 스핀들 기계의 주파수와, 힘 대 이동과의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 2c는 도 1의 C 지점에서 취한, 시간에 따른 이동 입력(motion input)을 나타내는 그래프이고,
도 2d는 도 1의 D 지점에서 취한, 도 1의 데이터 기억 장치에서의 서보 컨트롤러의 주파수 반응을 나타내는 그래프이고,
도 3은 본 발명에 따른 방식으로 기계적 여기를 차단하는 협대역 필터의 추가 전후에 데이터 기억 장치의 서보 컨트롤러에 대한 전달 함수(transfer function)를 나타내는 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 자체 모니터링 및 자체 복구 컨트롤러를 채용하는 데이터 기억 장치의 평면도이고,
도 5는 도 4의 컨트롤러의 블록도이고,
도 6은 도 5의 컨트롤러를 이용하는 예시적인 실행에서의 위치 오류 대 결함 레벨을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 하드디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브 등과 같은 데이터 기억 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 데이터 기억 장치에서의 결함을 검출하여, 보정하고 보고하는 것에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브 등과 같은 데이터 기억 장치는 통상적으로 회전 가능한 기억 매체를 활용하는데, 이 저장 매체로부터 데이터가 판독되거나 및/또는 이 저장 매체에 데이터가 기록된다. 예컨대, 하드디스크 드라이브는 하나 이상의 베어링에 의해 지지된 회전 가능한 스핀들에 결합되는 자기 기억 매체의 하나 이상의 디스크를 이용하여 구성될 수 있다. 스핀들에 결합되는 모터의 전기자(armature)가 디스크를 회전시키는 데 사용되며, 단부에 판독/기록 헤드가 배치된 하나 이상의 액츄에이터는 디스크로부터 데이터를 판독하거나 및/또는 디스크에 데이터를 기록하도록 디스크의 반경을 가로질러 전후로 이동된다. 마찬가지로, CD-ROM 또는 DVD 드라이브와 같은 광 디스크 드라이브는 스피닝 광 디스크 및 반경 방향으로 이동 가능한 판독/기록 헤드에 의존한다.
사용된 기억 매체에 상관없이, 데이터는 통상적으로 매체 상의 동심 트랙 내 로 탑재되며, 기억 매체 상의 정확한 트랙 위에서 판독/기록 헤드가 위치 결정되는 것을 보장하도록, 통상적으로 서보 시스템에 의하여 액츄에이터와, 그에 따른 기록/판독 헤드를 정확하게 위치 결정할 필요가 있다.
오늘날에는 데이터 기억 용량 및 접근 속도(access speed)에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 이들 요구는, 점점 빠르게 동작하여 초당 보다 많은 명령을 실행하는 새로운 프로세서의 개발로 인해 더 강해지고 있다. 또한, 이들 명령을 수신하는 프로그램은, 이들 프로그램이 접근하는 데이터와 함께 보다 방대하게 되었다. 결과적으로, 데이터 기억 장치는 추가의 기억 용량과 함께 감소된 접근 시간을 또한 제공해야 한다.
기억 용량 및 접근 속도 모두를 증가시키는 한 가지 주요 방법은 통상적으로 인치당 트랙(TPI)과 관련하여 트래킹되는 트랙 밀도를 증가시키는 것이다. 트랙 밀도가 증가되면, 주어진 디스크 사이즈에 보다 많은 데이터가 기억될 수 있다. 더욱이, 데이터를 판독하거나 기록하기 위하여 판독/기록 헤드가 트랙 사이에서 멀리 이동할 필요가 없으므로 접근 시간이 또한 감소된다.
그러나, 트랙 밀도가 증가함에 따라, 마찬가지로 액츄에이터를 보다 정확하게 위치 결정할 필요가 있게 된다. 더욱이, 기계적 진동 등과 같은 진동 효과는 디스크 상의 인접 트랙 사이의 공간이 감소됨으로 인하여 판독/기록의 정렬에 대하여 비교적 큰 영향을 끼치게 된다. 그 결과로서, 판독/기록 헤드의 정합(registration)을 제어하는 데이터 기억 장치의 서보 시스템을 개선하기 위하여 상당한 개발 노력이 투여되었다.
한 가지 특별한 관심 영역은 하드디스크 드라이브에 있어서 액츄에이터의 협대역 기계적 여기(narrowband mechanical excitation)에 관한 것으로, 이는 종종 비반복적인 트랙 비정합(TMR)을 증가시키고, 결과적으로 디스크 드라이브의 성능을 저하시킨다. 그러한 한 가지 협대역 기계적 여기 스템은, 드라이브 스핀들을 회전 가능하게 지지하도록 사용되는 베어링에 있어서의 결함, 예컨대 베어링 궤도면에서의 오목부(dent)로 인한 베어링의 브리넬링에 의한 비반복적 런아웃(NRRO) 효과에 관한 것이다. 이러한 결함은 고정 주파수의 스핀들 여기를 발생시키는 경향이 있지만, 비반복적인 위상으로 인해 여전히 비반복적이다.
디스크 드라이브 내에서의 기계적 결합으로 인하여, NRRO 여기는 궁극적으로 드라이브의 액츄에이터 서보 컨트롤러에 의해 검출되는데, 이것은 스퓨리어스(spurious) 주파수 성분을 컨트롤러의 제어 루프에 부가하고, 적절한 트랙 정합을 위하여 액츄에이터를 정확하게 위치 결정하는 컨트롤러의 능력을 저하시킨다. 그 결과, 통상적으로 위치 오류 신호(PES) 형태의, 컨트롤러로의 피드백은 커지게 되고, 그 결과 오판독 및 기록 방지(write inhibit)를 야기할 수 있고, 궁극적으로 드라이브 성능을 저하시킨다.
또한, 일부 드라이브 구조에서, NRRO 기계적 여기로 인해 발생되는 교란 주파수(disturbance frequency)는 서보 컨트롤러의 개방 루프 제로 크로스오버 주파수의 근처에 있다. 그 결과, 여기는 실제적으로 서보 컨트롤러에 의해 증폭되며, 이로 인해 PES가 더욱 커지고, 드라이브 성능이 저하된다.
NRRO 및 다른 기계적 여기에 의해 초래되는 다른 문제는, 종래의 데이터 장 치로는 그러한 여기가 드라이브 성능에 악영향을 끼치기 전에 그러한 여기를 검출할 수 없다는 것이다. 예컨대, 많은 하드디스크 드라이브는 드라이브의 고장 이전에 드라이브에서의 잠재적 결함을 검출하는 사전 장애 분석(PFA) 기능을 가지며, 이로 인해 사용자는 적시에 결함을 통보 받아서, 임의의 중요한 데이터를 다른 데이터 기억 장치로 전달하고, 고장난 드라이브를 대체할 수 있다. 사실, 많은 하드 디스크 드라이브 제조업자는 자체 모니터링, 분석 및 보고 기술(S.M.A.R.T)로서 지칭되는 공통 보고 표준을 지원하고 있다. 이러한 기능으로 인해 종종 많은 수의 잠재적 결함을 검출할 수 있기는 하지만, 이러한 기능은 NRRO 및 관련 기계적 여기를 야기하는 결함을 검출할 수 없다. 그 결과, 고도화되는 NRRO 및 기타 관련 기계적 여기는 궁극적으로 예상치 못한 드라이브 고장의 원인일 수 있고, 결과적으로 드라이브 데이터 손실의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 NRRO 및 기타 기계적 여기로 인해 발생되는 데이터 기억 장치에서의 결함을 검출하거나 및/또는 보정하는 방법을 제공하여 당업계에서 절실히 요구되는 필요를 만족시키고 있다.
본 발명은, 스핀들 베어링 결함에 기인한 NRRO 교란과 같은 협대역 기계적 여기를 데이터 기억 장치 컨트롤러에 의해 발생된 액츄에이터 제어 신호에서의 그러한 협대역 기계적 여기와 관련된 교란 주파수를 감지하거나 및/또는 차단함으로써 검출하거나 보정하는, 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 장치 및 방법 을 제공함으로써 종래 기술과 관련된 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하고 있다.
예컨대, 본 발명의 일 양태에 따르면, 데이터 기억 장치 컨트롤러에 의해 발생된 액츄에이터 제어 신호로부터 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수를 차단하기 위하여 필터를 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 데이터 기억 장치 컨트롤러의 제어 루프에 배치된 협대역 필터는 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수에 근사한 제어 루프의 제어 신호로부터 교란 주파수를 차단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 데이터 기억 장치 컨트롤러의 제어 루프에 배치된 피크 필터(peak filter)는 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수에 근사한 제어 루프의 제어 신호의 진폭을 검출함으로써 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함을 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 특징으로 하는 이들 및 그 외의 장점과 특징은 본 명세서에 첨부되어 명세서의 일부를 이루는 청구범위에 기재되어 있다. 그러나, 본 발명과, 본 발명을 사용함으로써 얻어지는 장점 및 목적을 보다 잘 이해할 수 있도록, 본 발명의 예시적인 실시예가 기재되어 있는 이하의 설명과 도면을 참고로 한다.
이하에서 설명하는 실시예는 데이터 기억 장치에서의 비반복적 런아웃(NRRO) 및 기타 협대역 기계적 여기와 관련된 결함을 검출하거나 및/또는 보정하기 위하여 액츄에이터 서보 컨트롤러의 제어 루프 내에 협대역 필터를 활용하고 있다. 검출 및 보정이 이하에서 설명하는 실시예에서 실행되지만, 그러한 결함의 검출 및 보정 은 경우에 따라서는 서로 독립적으로 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 결함을 보정하려는 어떠한 시도도 없이 시스템 또는 사용자에게 그러한 결함을 알리도록 검출을 간단하게 이용할 수도 있고, 어떠한 런타임 모니터링 없이 보정을 실행할 수도 있다. 또한, 이하에서 설명하는 실시예는 하드디스크 드라이브로서 실시될 수 있지만, 본 발명의 원리가 예컨대 광 디스크 드라이브를 비롯한 회전 가능한 기억 매체를 활용하는 다른 데이터 기억 장치에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에 설명하는 특정의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 특정의 실시예를 설명하기 전에, NRRO 결함을 요약해서 설명하기로 한다. 예컨대, 전체에 걸쳐 동일 부호가 동일 부품을 지시하고 있는 도면을 참고하면, 도 1은 예시적인 데이터 기억 장치(10)를 통한 기계적 여기의 전달을 보여주고 있다.
특히, 도 1은 궤도면(16)에 머무르는 복수의 볼 베어링(14)을 구비하는 예시적인 스핀들 베어링(12)을 도시하고 있다. 스핀들 베어링(12)과 같은 기계적 베어링은, 예컨대 볼 베어링에 의한 브리넬링에 기인하여 궤도면에서 결함 또는 변형이 형성되기 쉽다. 이러한 결함 중 하나가 도 1에 18로 개략적으로 도시되어 있다.
브리넬링된 베어링은 비교적 안정적인 교란 주파수로 있는 기계적 여기를 발생시키는데, 즉 여기(excitation)는 비교적 분명한 정현파(clean sinusoidal signal)지만, 여기의 진폭 및 위상은 변경될 수 있고, 실제로 시간에 따라 증가될 수 있는 것으로 판명되었다. 예컨대, 도 1의 화살표 A는 그러한 여기에 기인한 베 어링과 허브 사이의 힘의 인가를 나타내고, 도 2a는 도 1의 A 지점에서 취한 시간에 따른 지지력의 그래프를 통하여 여기의 주기적 성질을 보여주고 있다.
예컨대, (상업적으로 판매되는) 폼 팩터가 3.5 인치인 10,000 RPM 서버 클래스용 디스크 드라이브에 있어서, 베어링에 의해 유도된 NRRO 오류의 교란 주파수는 대략 2978 Hz인 것으로 알려졌다. 다른 디스크 드라이브와 다른 베어링 구조는 일반적으로 상이한 교란 주파수를 갖지만, 통상적으로 베어링에서의 결함의 크기, 위치 및/또는 타입과는 관계없이 베어링의 구조(예컨대, 볼의 반경 및 베어링의 직경) 및 디스크 드라이브의 속도 또는 각속도가 교란 주파수를 표시한다.
다시 도 1을 참고하면, 하나 이상의 베어링(12)이 샤프트(20) 및 허브(22)의 중간에 장착되어 있으며, 상기 허브에는 복수의 자기 디스크(24)가 장착되어 있다. 스핀들 모터(도시 생략)는 샤프트(20) 둘레의 허브(22)를 포함한 스핀들 기계를 회전시키는 데 사용되고, 상기 샤프트는 디스크 드라이브용의 프레임 또는 하우징(26)에 고정 장착되어 있다. 따라서, 결함이 있는 베어링(12)에 의해 발생된 여기는 궁극적으로 허브(22) 및 디스크(24)로 전달된다. 예컨대 도 2b는 지지력과, 도 1의 B 지점에 도시된 스핀들 기계를 위한 주파수 대 트랙 이동에 대한 지지력(bearing force)을 나타내는 예시적인 그래프이다. 이 그래프에서는, 2.9 kHz의 교란 주파수가 스핀들 기계의 통상의 주파수 위에 중첩되는 것으로 도시되어 있다.
여기가 스핀들 기계로 전달되는 결과는, 도 1의 C 지점에서 취한 시간에 따른 지지력에 의한 트랙 이동을 나타내는 예시적인 그래프인 도 2c에 도시된 바와 같이, 액츄에이터 서보 시스템의 위치 오류 신호(PES)에 의해 검출되는 주기적인(즉, 고정 주파수의) 교란이다. 이 교란은 서보 시스템의 제어 루프에서의 PES 피드백 신호와 28에서 효율적으로 합쳐져서, 트랙 추종 컨트롤러(30)에 대한 입력으로 전달되며, 이것은 드라이브용의 판독/기록 헤드가 배치되어 있는 액츄에이터(32)를 구동하는 제어 신호를 발생시키는 데 사용된다.
그에 따라, NRRO 기계적 여기로부터 발생되는 교란은 컨트롤러(30)에 의해 반드시 보정되어야 하는 추가의 오류 성분으로 된다. 그렇지 않으면, 드라이브의 성능을 저하시킬 수 있는 오판독 및/또는 기록 방지가 초래될 수 있다.
그러나, 브리넬링된 베어링으로 인해 발생되는 NRRO 기계적 여기는 종종, 액츄에이터 서보 시스템에서 트랙 추종 컨트롤러에 대한 제로 크로스오버 주파수에 근사한 교란 주파수를 갖는 것으로 또한 확인되었다. 전술한 디스크 드라이브에서, 제로 크로스오버 주파수는 통상적으로 2 kHz 이하, 예컨대 약 1.5 kHz이므로, 2.9 kHz의 교란 주파수는 제로 크로스오버 주파수 바로 위에 있으며, 따라서 컨트롤러의 전달 함수에 대한 차단 "버블(bubble)" 내에 있다. 그 결과, 기계적 여기에 의해 PES에 부가된 주파수 성분은 실제로 컨트롤러에 의해 증폭되고, 따라서 여기의 효과를 가중시킨다. 예컨대, 전술한 디스크 드라이브가 NRRO 오류의 효과를 2.5배 이상 증대시킬 수 있는 것으로 판명되었다. 그 결과, PES가 커지게 되는데, 이는 드라이브의 성능을 현저히 저하시킬 수 있는 추가의 오판독 및/또는 기록 방지를 유도할 수 있다.
예컨대, 도 2d는 도 1의 지점 D에서 취한 전술한 트랙 추종 컨트롤러의 주파 수 반응의 그래프이며, 컨트롤러의 전달 함수에 대한 차단 버블 내에 2.9 kHz 교란 주파수가 있음을 보여주고 있다.
본 발명에 따르면, 브리넬링된 스핀들 베어링에 기인한 것과 같은 NRRO 기계적 여기의 효과는 협대역 차단 필터를 이용하여 데이터 기억 장치의 서보 컨트롤러로부터 차단될 수 있다. 구체적으로, NRRO 기계적 여기와 관련된 교란 주파수를 차단하도록 구성된 노치 필터와 같은 협대역 차단 필터를 트랙 추종 컨트롤러와 직렬로 삽입하는 것이 차단 버블을 제거하는 데 유리할 수 있으며, 그에 의하여 NRRO 기계적 여기의 효과를 효과적으로 차단할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 통상적으로 협대역 필터의 사용에 기인하여 단지 최소의 위상 손실(예컨대, 제로 크로스오버 주파수에서 약 2도 미만)이 발생되는 것으로 확인되었다.
예컨대, 도 3은 본 발명에 따른 방식으로 기계적 여기를 차단하는 3 dB의 협대역 필터의 추가 전(라인 B) 및 추가 후(라인 A) 모두의 경우에 데이터 기억 장치의 서보 컨트롤러에 대한 예시적인 전달 함수를 전술한 디스크 드라이브에 대하여 도시하고 있다. 그러한 필터의 추가로 인하여, 일부 실시예에서는 기록 방지 오류의 수가 4-5배 감소될 수 있다는 것을 경험을 통해서 알았다.
데이터 기억 장치에 있어서 다른 기계적 여기, 특히 액츄에이터 컨트롤러에 대한 제로 크로스오버 지점에 근사하게 놓이며 종래의 트랙 추종 알고리즘을 사용하여 차단하기 어려울 수 있는 유형의 교란 주파수를 발생시키는 다른 기계적 여기의 다른 소스(source)의 효과가 나타나는 다른 환경에 본 발명의 원리를 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 타입의 기계적 여기의 예로는 서스펜션 및/또는 하나 이상의 디스크의 공기 역학적 플러터(flutter), 스핀들 드라이버 유도 고조파(harmonics) 등을 포함한다.
또한 본 발명에 따르면, NRRO 기계적 여기에 기인하여 생기는 교란 주파수 성분은 PES에서의 그러한 성분의 크기를 모니터하고 그 성분을 격리시키는 피크 필터와 같은 보충적인 대역통과 필터(bandpass filter)를 이용하여 데이터 기억 장치에서 또한 검출될 수 있다. 따라서, NRRO 기계적 여기의 악영향을 검출하는 전자 메커니즘이 제공될 수 있다.
이하의 설명으로부터 보다 명백한 바와 같이, 브리넬링된 스핀들 베어링에 의한 것과 같은 NRRO 기계적 여기로 인한 교란 주파수 성분의 검출은 본 발명에 따른 많은 방법에 사용될 수 있다. 예컨대, 이러한 검출은 잠재적인 드라이브 고장을 예측하도록 사전 장애 분석(PFA) 알고리즘에 사용될 수도 있고, 및/또는 자체 모니터링, 분석 및 보고 기술(S.M.A.R.T.)과 관련한 것과 같은 보고 메커니즘으로서 사용될 수도 있다. 그러한 장애 분석 및 보고에 추가로, 또는 그것의 대안으로서, 그러한 검출은 데이터 기억 장치의 서보 제어 루프 내로 협대역 필터를 삽입하는 것을 선택적으로 제어함으로써 그러한 성분을 동적으로 차단하는 데 또한 사용될 수도 있다.
이제 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 자체 모니터링 및 자체 복구 데이터 기억 장치(50)의 하나의 특정의 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같은 데이터 기억 장치(50)는 프레임 또는 하우징(52)을 포함하며, 이 하우징 내부에는 피벗점(64)을 중심으로 회전하는 하나 이상의 액츄에이터 아암(62)을 포함한 액츄에이 터 조립체(60)와 함께, 회전 허브 또는 스핀들(58)에 장착된 하나 이상의 자기 디스크(56)를 포함한 로터리 디스크 드라이브 타입의 메커니즘과 같은 데이터 전송 메커니즘(54)이 장착되어 있으며, 상기 조립체는 아암(62)의 양단에 배치된 하나 이상의 판독/기록 헤드(66)를 구비한다. 그러나, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서, 예컨대 광, 광자기 등과 같은 다른 타입의 회전 가능한 데이터 전송 메커니즘을 사용할 수 있다.
당업계에 잘 알려진 바와 같이, 액츄에이터 조립체(60)는 디스크 상의 원하는 트랙(68)과 각 판독/기록 헤드(66)를 정렬시키도록 피벗점(64)을 중심으로 각 디스크(56)의 표면을 가로질러 액츄에이터 아암(62)을 이동시키도록 구성되어 있다(도 4에는 예시적인 목적으로 크기가 상당히 확대되어 있음). 서보 제어 루프(도 4에는 도시 생략)를 포함한 데이터 기억 컨트롤러 또는 드라이브 컨트롤러(70)는 각 디스크 상의 원하는 트랙 위에 각 판독/기록 헤드를 정확하게 정렬시키도록 액츄에이터 조립체를 제어하는 데 사용된다.
도 5는 드라이브 컨트롤러(70)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 단순화할 목적으로, 액츄에이터 제어 및 NRRO 결함의 모니터링/보고와 관련된 성분들만이 도면에 도시되어 있다. 디스크 드라이브의 전자 제어와 관련된 다른 기능도 일반적으로 컨트롤러(70) 내에 채용될 수 있고, 및/또는 컨트롤러(70)에 결합된 하나 이상의 추가의 전자 컨트롤러 내에 채용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
컨트롤러(70)는 액츄에이터(60)를 구동하는 트랙 추종 컨트롤러(74)를 구비한 서보 제어 루프(72)를 부분적으로 포함한다. 액츄에이터(60)로부터의 PES 신호 는 76에서 도시된 바와 같이 컨트롤러(74)로 피드백되고, 이 컨트롤러는 그에 반응하여 액츄에이터 제어 신호(78)를 발생시킨다.
차단 필터(80)는 한 쌍의 스위치(82, 84)에 의해 제어 루프(72) 내로 선택적으로 삽입될 수 있으며, 그에 따라 컨트롤러(74)에 의해 액츄에이터(60)로 출력된 액츄에이터 제어 신호에 필터링이 선택적으로 적용될 수 있게 된다. 일부 실시예에서는 스위치(82, 84)에 대한 개별 스위칭 장치와 함께 아날로그 또는 하이브리드 필터를 차단 필터(80)로서 사용할 수 있지만, 예시된 실시예에서는 필터(80)가 디지털 필터로서 실시되고, 이로써 스위치(82, 84)는 디지털로 표현된 액츄에이터 제어 신호에 대한 디지털 필터링을 선택적으로 적용하는 것을 나타내도록 단지 개략적으로 구성되어 있다.
스위치(82, 84)에 대한 제어와, 그에 따라 제어 루프 내로 필터(80)를 삽입하는 것에 대한 제어는 결함 모니터(86)에 의해 제공되며, 이는 90으로 지시된 바와 같은 PES 신호를 수신하는 피크 필터(88)의 출력을 입력으로서 수신한다. 차단 필터(80)와 마찬가지로, 피크 필터(88)는 아날로그 또는 하이브리드 필터로서 실시될 수 있지만, 도시된 실시예에서는 피크 필터(88)에 대하여 디지털 필터가 활용된다.
차단 필터(80)와 피크 필터(88)는 모두 통상적으로 특정의 NRRO 기계적 여기와 관련된 특정의 교란 주파수를 (필터 80의 경우) 차단하거나 (필터 88의 경우) 격리시키도록 구성된 협대역 필터로서 실시된다. 예컨대, 브리넬링된 스핀들 베어링으로 인한 NRRO 기계적 여기가 약 2978 Hz의 교란 주파수를 갖는 것인 전술한 디 스크 드라이브와 관련하여 사용될 때, 양 필터(80, 88)는, 약 2978 Hz로 센터링되고, 약 50 내지 약 100 Hz의 대역폭을 갖는 것이 유리하다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상이한 센터의 주파수 및/또는 상이한 대역폭이 다른 NRRO 기계적 여기에 대해서는 유리할 수도 있다.
일부 실시예에서는, 컨트롤러(70)에 대한 트랙 추종 모드 중에만 활성화되도록 피크 필터(88)를 구성하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 탐색 작업 중에, 피크 필터(88)는 동작 정지되거나 기능이 억제될 수 있다.
결함 모니터(86)는 관심 대상 교란 주파수의 상대 크기를 측정하도록 분석될 수 있는 피크 필터(88)로부터의 피크 필터링 신호를 수신한다. 이 크기에 반응하여, 결함 모니터(86)는 많은 동작을 실행할 수 있다.
예컨대, 교란 주파수 성분을 감쇠시키거나 차단하도록 제어 루프(72)에 차단 필터(80)를 선택적이고 동적으로 삽입하는 것이 유리할 수 있다. 필터(80)의 감쇠 레벨을 동적으로 제어하는 것이 또한 유리할 수 있다. 또한, 사전 분석을 실행하거나 및/또는, 예컨대 92로 도시된 바와 같이 S.M.A.R.T. 경보를 발생시킴으로써 잠재적 장애 경보를 발생시키는 것이 유리할 수 있다.
예로서, 이하의 표 1에 도시된 바와 같이, PES의 교란 주파수 성분의 크기를 기초로 하여 결함 모니터(86)가 다섯 레벨의 반응 동작을 규정하는 것이 유리할 수 있다.
결함 모니터 반응 동작
레벨 동작 S.M.A.R.T. 경보
1 없음 브리넬링된 스핀들 베어링 검출- 레벨 1
2 없음 브리넬링된 스핀들 베어링 검출- 레벨 2
3 6 dB 필터 삽입 브리넬링된 스핀들 베어링 검출 및 6 dB 필터 삽입
4 20 dB 필터 삽입 브리넬링된 스핀들 베어링 검출 및 20 dB 필터 삽입, 드라이브 대체 제안
5 20 dB 필터 삽입 과도한 NRRO 발생, 즉각적인 드라이브 대체 제안
S.M.A.R.T. 경보를 적절히 등록함으로써, 시스템은 임의의 드라이브 고장 훨씬 이전에 드라이브 대체와 같은 적절한 보정 동작을 할 충분한 기회를 가질 수 있게 된다.
본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 예시하고, 실시예를 상당히 상세하게 설명하였지만, 출원인의 의도는 그러한 상세한 설명으로 첨부된 청구범위의 영역을 제한하거나 임의의 방식으로 한정하고자 하는 것은 아니다. 당업자는 추가의 장점 및 변형을 명백하게 알 것이다. 따라서, 본 발명의 광범위한 양태는 특정의 상세부, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 예시되고 설명된 예로서 한정되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 상세한 부분에 대한 변경이 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, NRRO 및 기타 기계적 여기로 인해 발생되는 데이터 기억 장치에서의 결함을 검출하거나 및/또는 보정하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (58)

  1. 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하기 위한 데이터 기억 장치 컨트롤러와,
    상기 데이터 기억 장치 컨트롤러에 의해 발생된 액츄에이터 제어 신호로부터 상기 데이터 기억 장치의 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수(disturbance frequency)를 차단하는 필터
    를 포함하는 데이터 기억 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교란 주파수는 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수(zero crossover frequency) 위에 배치되는 차단 버블(rejection bubble) 내에 있는 것인 데이터 기억 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필터는 디지털 노치 필터, 아날로그 필터 및 하이브리드 필터로 이루어지는 군에서 선택되는 협대역 필터인 것인 데이터 기억 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 제어 루프에 배치된 제2 협대역 필터를 더 구비하고, 이 제2 협대역 필터는 데이터 기억 장치의 베어링 케이지(cage)와 관련된 제2 교란 주파수를 차단하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 교란 주파수에 근사한 액츄에이터 제어 신호의 진폭을 검출하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 필터를 선택적으로 동작시키도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 필터에 대하여 복수의 감쇠량(attenuation) 중에서 선택하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류(potential error)를 보고하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는 교란 주파수를 동적으로 측정하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  10. 데이터 기억 장치를 제어하는 데이터 기억 장치 제어 방법으로서,
    (a) 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는 단계와,
    (b) 상기 액츄에이터 제어 신호로부터 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수를 차단하는 단계
    를 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 교란 주파수는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수 위에 배치되는 차단 버블 내에 있는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 교란 주파수를 차단하는 것은 디지털 노치 필터, 아날로그 필터 및 하이브리드 필터로 이루어지는 군에서 선택되는 협대역 필터에 의해 실행되는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 액츄에이터 제어 신호로부터 데이터 기억 장치에서의 베어링 케이지와 관련된 제2 교란 주파수를 차단하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 교란 주파수와 근사한 액츄에이터 제어 신호의 진폭을 검출하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 교란 주 파수를 선택적으로 차단하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 필터에 대하여 복수의 감쇠량 중에서 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 교란 주파수의 차단은 필터에 의해 실행되는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 액츄에이터 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류를 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 교란 주파수를 동적으로 측정하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  19. (a) 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하도록 구성된 제어 루프를 구비하는 데이터 기억 장치 컨트롤러와,
    (b) 상기 제어 루프에 배치되어, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수에 근사한, 제어 루프에서의 제어 신호로부터 교란 주파수를 차단하도록 구성되는 협대역 필터
    를 포함하는 데이터 기억 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 교란 주파수는 데이터 기억 장치의 스핀들 베어링에서의 결함과 관련된 것인 데이터 기억 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 교란 주파수는 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수 위에 있는 것인 데이터 기억 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 교란 주파수는 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 차단 버블 내에 있는 것인 데이터 기억 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 협대역 필터는 디지털 노치 필터를 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  24. 제19항에 있어서, 상기 협대역 필터는 아날로그 필터를 포함하는 것인 게이터 기억 장치.
  25. 제19항에 있어서, 상기 협대역 필터는 하이브리드 필터를 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  26. 제19항에 있어서, 상기 협대역 필터는 복수의 감쇠량 사이에서 선택될 수 있는 것인 데이터 기억 장치.
  27. 제19항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치되어 제로 크로스오버 주파수에 근사한 제2 교란 주파수를 차단하도록 구성되는 제2 협대역 필터를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2 교란 주파수는 상기 데이터 기억 장치에서의 베어링 케이지와 관련된 것인 데이터 기억 장치.
  29. 제19항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치되어, 교란 주파수에 근사한 제어 신호의 진폭을 검출하도록 구성되는 피크 필터를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 협대역 필터를 선택적으로 동작시키도록 구성되는 모니터링 회로를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 모니터링 회로는 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 협대역 필터에 대하여 복수의 감쇠량 중에서 선택하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  32. 제29항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류를 보고하도록 구성되는 모니터링 회로를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  33. 제19항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는, 교란 주파수를 동적으로 측정하고, 그 교란 주파수에 반응하여 협대역 필터를 구성하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  34. 제19항에 있어서, 하드디스크 드라이브, 플로피디스크 드라이브 및 광 디스크 드라이브로 이루어지는 군에서 선택된 데이터 기억 장치를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  35. 제19항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 협대역 필터가 내부에 배치되어 있는 집적 회로를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  36. (a) 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는 기능과,
    (b) 상기 액츄에이터 제어 신호로부터 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수를 차단하는 기능
    을 수행하는 프로그램 명령어들을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  37. 데이터 기억 장치를 제어하는 데이터 기억 장치 제어 방법으로서,
    (a) 데이터 기억 장치 컨트롤러의 제어 루프에서, 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 제어 신호를 발생시키는 단계와,
    (b) 제어 루프에 배치된 협대역 필터를 이용하여 상기 제어 신호로부터 교란 주파수를 차단하는 단계
    를 포함하고, 상기 교란 주파수는 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수에 근사한 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 교란 주파수는 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함과 관련되어 있는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 교란 주파수는 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 제로 크로스오버 주파수의 위에 배치되는 차단 버블 내에 있는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  40. 제37항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치된 제2 협대역 필터를 이용하여 제어 신호로부터 제2의 교란 주파수를 차단하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2의 교란 주파수는 데이터 기억 장치에서의 베어링 케이지와 관련되어 있는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  41. 제37항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치된 피크 필터를 이용하여 교란 주파수에 근사한 제어 신호의 진폭을 검출하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 상기 협대역 필터를 선택적으로 동작시키는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 상기 협대역 필터에 대하여 복수의 감쇠량 중에서 선택하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류를 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  45. 제37항에 있어서, 상기 교란 주파수를 동적으로 측정하고, 이 교란 주파수에 따라 협대역 필터를 구성하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  46. (a) 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하도록 구성된 제어 루프를 포함하는 데이터 기억 장치 컨트롤러와,
    (b) 상기 제어 루프에 배치되어, 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수에 근사한, 제어 루프에서의 제어 신호의 진폭을 검출함으로써 상기 데이터 기억 장치의 스핀들 베어링 결함을 검출하도록 구성되는 피크 필터
    를 포함하는 데이터 기억 장치.
  47. 제46항에 있어서, 상기 교란 주파수는 제로 크로스오버 주파수 위에 있고, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러와 관련된 차단 버블 내에 배치되는 것인 데이터 기억 장치.
  48. 제46항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치되어, 상기 제어 루프에서의 제어 신호로부터 교란 주파수를 차단하도록 구성되는 협대역 필터를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  49. 제48항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 협대역 필터를 선택적으로 동작시키도록 구성되는 모니터링 회로를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 모니터링 회로는 협대역 필터에 대하여 복수의 감쇠량 중에서 선택하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  51. 제47항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류를 보고하도록 구성되는 모니터링 회로를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치.
  52. 제47항에 있어서, 상기 데이터 기억 장치 컨트롤러는, 교란 주파수를 동력학적으로 측정하고 그 교란 주파수에 따라 피크 필터를 구성하도록 구성되는 것인 데이터 기억 장치.
  53. 제47항에 있어서, 상기 피크 필터는 컨트롤러의 트랙 추종 모드(track following mode) 중에 선택적으로 동작되고, 탐색 작업(seek operation)의 실행 중에 선택적으로 동작 중지되는 것인 데이터 기억 장치.
  54. 데이터 기억 장치를 제어하는 데이터 기억 장치 제어 방법으로서,
    (a) 데이터 기억 장치 컨트롤러의 제어 루프에서, 데이터 기억 장치의 액츄에이터를 제어하는 제어 신호를 발생시키는 단계와,
    (b) 제어 루프에 배치된 피크 필터를 이용하여 스핀들 베어링 결함과 관련된 교란 주파수와 근사한, 제어 루프에서의 제어 신호의 진폭을 검출함으로써 데이터 기억 장치에서의 스핀들 베어링 결함을 검출하는 단계
    를 포함하는 데이터 기억 장치 제어 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 제어 루프에 배치된 협대역 필터를 이용하여 제어 신호로부터 교란 주파수를 차단하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  56. 제55항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 상기 협대역 필터를 선택적으로 동작시키는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  57. 제56항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 상기 협대역 필터에 대하여 복수의 감쇠량 중에서 선택하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
  58. 제54항에 있어서, 상기 제어 신호의 검출된 진폭에 따라 잠재적 오류를 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 기억 장치 제어 방법.
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