KR100604924B1

KR100604924B1 - 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적안정성 측정 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100604924B1
Application number: KR1020050001125A
Authority: KR
Inventors: 윤정민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-28
Also published as: KR20060080713A

Abstract

본 발명은 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법 및 그 장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성을 측정하는 방법에 있어서, 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰고, 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻으며, 시간의 경과에 따른 게인값들을 이용하여 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 얻어, 소정의 시간이 지난 후의 추정되는 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 데이터 저장 시스템의 게인 변동 비율을 서멀 디캐이 방정식으로부터 얻어, 하드 디스크와 같은 장치에 기록된 신호가 서멀 디캐이 즉 열화되는 정도를 측정할 수 있어 신뢰성있는 저장 매체의 기준을 판정할 수 있는 수단을 제공하며, 그 결과 데이터를 신뢰성있게 유지할 수 있는 수단을 제공한다.

Description

자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법 및 그 장치{Method for measuring the thermal stability of data storing magnetic system and apparatus thereof}

도 1은 기록된 내용이 시간에 따라 변질되는 서멀 스캐터링의 결과를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 하드디스크 시스템의 열적 안정성 측정 방법의 흐름의 일예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따라 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성을 측정하는 장치의 구성을 블록으로 도시한 것이다.

도 4a는 상기와 같은 과정을 통해 얻은 수치를 바탕으로 생성된 서멀 디캐이 방정식의 시간과 AGC 게인값의 관계를 그래프로 도시한 것이다.

도 4b는 도 4a의 그래프의 시간을 초로 변경하고, 초 단위의 시간축에 로그를 적용하여 다시 도시한 것이다.

본 발명은 기록이 가능한 저장 장치에 관한 것으로서, 자기를 이용해서 기록 되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 시스템에서 사용되는 하드디스크 드라이브가 고용량화되는 시대적 흐름에 따라 기록 밀도가 증가하게 되고 하드디스크에 사용되는 자기 디스크(Magnetic Disk)에 쓰여진 신호가 어떤 환경조건에서 시간이 지남에 따라 신호 파형의 일부 비트(bit)가 깨져서 신호의 크기(amplitude)가 감소하게 되고, 심할 경우에는 읽기 에러가 발생하는 문제가 생긴다. 하지만 이는 다시 쓰기(write)시 복구되는 현상을 보인다. 결국 이와 같은 현상이 계속되면 한번 쓰기를 하여 신호 혹은 데이터를 기록한 후에 오랜 시간동안 후에 그 써진 내용을 읽으려고 할 경우에는 제대로 된 결과를 얻을 수 없는 경우가 발생할 수 있다.

이와 같은 서멀 디캐이(thermal decay) 혹은 열화는 기록된 결과 정렬되었던 마그네틱의 스핀 방향이 서멀 스캐터링(thermal scattering)에 의해 신호의 크기(amplitude)가 감소하는 것을 말한다.

도 1은 기록된 내용이 시간에 따라 변질되는 서멀 스캐터링의 결과를 도시한 것이다. 참조번호 100의 상태는 한번 쓰기의 결과로 기록된 각 비트들이 제대로 정렬된 상태를 나타낸다. 이와 같은 상태는 서멀 스캐터링의 결과 미세하게 정렬이 흐트러진 상태(110)로 변화되어 기록된 신호의 크기가 줄어들게 된다. 이런 상태가 방치되면 최종 기록된 결과의 상태(120)는 완전히 분산되어 제대로 된 값으로 읽히지 않는 상태가 된 것이다.

종래 서멀 디캐이 혹은 열화로 인한 문제를 읽기 시에 바이어스 전류(read bias current)를 높여 주거나 혹은 대체 디스크를 사용하여 해결/개선 하고자 하였 다. 읽기 시의 바이어스 전류를 높여주는 방법은 헤드의 EM(electo-migration)에 영향을 주어 근본적으로 문제를 해결하기에는 한계가 있었다.

이와 같이 하드디스크와 같이 자기를 이용해서 기록하는 데이터 저장 시스템의 자기 디스크에 기록된 내용들이 시간이 지남에 따라 그 기록된 결과가 유지되는 열적인 안정성(thermal stability)의 문제는 계속되고 있다. 그러나 이와 같은 열적 안정성을 측정하기 위한 방법이 종래에는 없었다.

보통은 하드디스크의 자기 디스크에 한번 기록된 내용에 대해서는 최소 5년 동안 그 기록된 내용을 제대로 읽어낼 수 있도록 그 품질을 보장해야 하는데, 상기와 같이 그 기록된 결과의 안정성이 깨지는 것을 평가하기 위한 근본적인 방법이 종래에는 제공되지 않는다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 하드디스크와 같은 데이터 저장 시스템에 내장된 자기 디스크에 한번 기록된 내용이 시간에 따라 변화되는 정도인 안정성을 측정할 수 있는 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법은, (a) 상기 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰는 단계; (b) 상기 쓰여진 값을 읽어서 자동 게 인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻는 단계; (c) 상기 시간의 경과에 따른 게인값들을 이용하여 상기 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 얻는 단계; 및 (d) 소정의 시간이 지난 후의 추정되는 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 데이터 저장 시스템의 게인 변동 비율을 상기 서멀 디캐이 방정식으로부터 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때에 상기 (a) 단계 전에 데이터 저장 시스템의 작동 온도 대역의 범위 내에 속하는 측정 온도를 설정하여 상기 (a) 내지 (d) 단계 동안 상기 측정 온도를 유지하게 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 (a) 단계에서 쓰여진 값을 소정의 횟수 읽어서 게인의 평균값을 구하는 단계; 및 (b2) 소정의 시간동안 상기 데이터 저장 시스템이 동작하지 않는 아이들링(idling) 상태로 유지한 후에 다시 (b1) 단계를 실행하는 단계;를 포함하여, 상기 (b1) 및 (b2) 단계를 소정의 회수 반복하여 시간 대비 게인값들을 구하는 것이 바람직하다.

이때에 상기 (b) 단계에서 복수의 게인값들을 얻는 시간의 경과는 최소 9시간 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 (a) 단계에서 상기 임의의 영역의 이전 영역과 다음 영역에도 소정의 값을 쓰고, 상기 (b) 단계에서는 상기 임의의 영역과 그 이전 및 그 다음 영역에 쓰인 값도 읽어서 게인값을 얻는 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 장치는, 상기 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰는 기록부; 상기 기록부에 의해 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻는 게인값취득부; 상기 게인값취득부에서 얻은 시간대별 게인값들을 이용하여 상기 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 구하는 수식결정부; 및 상기 수식결정부에서 구해진 방정식에 소정의 시간을 대입하여 소정의 시간이 지난 후의 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 데이터 저장 시스템의 추정되는 게인의 변동 비율을 결정하는 추정게인값결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 자기로 기록되는 데이터 저장 시스템에 적용될 수 있는 것이다. 이하 자기로 기록되는 데이터 저장 시스템으로 하드디스크 시스템으로 예를 들어 설명한다.

측정 대상인 하드디스크가 작동할 온도를 미리 결정한다(200 단계). 이때에 결정된 온도를 이하의 단계들동안 계속해서 유지한다.

하드디스크가 동작하는 보통의 온도는 섭씨 0도에서 60도이다. 200 단계에서의 온도는 이 범위에서의 온도로 결정하는 것이 바람직하다. 이때 하한선인 0도, 상한선인 60도 혹은 그 중간값인 30도로 온도를 결정할 수 있다.

혹은 하드디스크가 동작해야 할 온도가 섭씨 0도에서 60도의 범위를 벗어나도록 변경되는 경우에는 그 변경된 온도 대역의 온도들도 선택할 수 있는 것은 물론이다.

하드디스크 내의 트랙에 소정의 값을 쓴다(210 단계). 쓰여지는 트랙값은 하드디스크 내의 임의의 트랙값이 될 수 있다. 쓰여지는 값은 어떤 특정한 값일 필요는 없으며, 시험용 데이터를 기록하면 된다. 이때에 하나의 트랙만에 값을 쓰는 경우 혹시 이 트랙이 손상된 영역을 포함할 경우를 대비해서 그 트랙과 그 이전 트랙 및 다음 트랙에도 기록한다. 다음 단계에서 읽을 경우 이 3개의 트랙에 쓰여진 값을 읽게 된다.

하드디스크를 개발 혹은 생산하면서, 온도에 따라 하드디스크의 자성체에 값을 기록할 때에 예를 들면 하드디스크의 특성을 결정하는 파라메타의 하나인 사용되는 전류값이 차이가 날 수 있으며, 기타 다른 파라메타들이 달라질 수 있다. 이와 같이 달라지는 온도별로 달라질 수 있는 파라메타들을 고려한 하드디스크의 쓰기/읽기용 헤더의 최적화된 기록 채널 값을 이용하여 210 단계에서 쓰기를 하는 것이 바람직하다.

210 단계에서 기록한 값을 읽어 자동 게인 제어(automatic gain control; AGC)의 게인값을 구한다(220 단계). 이때에 여러 번, 예를 들어 5회 읽어서 각 게인값의 평균을 구한다. 이는 한번만 읽을 때에 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위한 것이다. 시간의 제한이 없다면 읽는 회수를 더 늘릴 수도 있다.

AGC 혹은 AGC의 게인값을 구하는 것은 다양한 방법을 통해 실행할 수 있다. 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 이를 용이하게 채택할 수 있으므로 AGC를 구하는 것에 대해서는 별도의 설명을 하지 않을 것이다. 다만 하드디스크 시스템에서 AGC는 하드디스크 시스템의 헤더와 디스크에 최적화하기 위해 필요한 채널 필터의 일정 목표값을 보상하기 위해 프리앰플리파이어(preamplifier)에서 나온 신호를 증폭해주는 역할을 한다.

그리고 일정 시간 동안 하드디스크를 동작시키지 않는 아이들링(idling) 상태를 유지한다(230 단계). 예를 들어 5분 혹은 10분 동안 이 상태를 유지한다. 이는 시간이 변함에 따라 AGC의 게인값이 변화되는 것을 측정하기 위한 것이다.

이와 같이 반복되는 횟수 혹은 본 발명에 따라 측정되는 총 시간을 고려하여 반복회수가 목표값보다 클 때까지(240 단계) 혹은 미리 정한 반복 회수가 될 때까지 220 단계 및 230 단계를 계속한다.

이때에 220 및 230 단계를 통해 일정 이상의 시간 경과를 두고 게인값을 측정해야 신뢰성있는 결과를 얻을 수 있다. 이를 위해 최소 9시간 이상은 게인값을 측정한다. 본 발명을 실행하기 위한 시간상의 제약이 없다면 9시간 보다 더 오랜 시간동안 게인값을 측정하는 것이 더 신뢰성있는 결과를 얻을 것이다.

이와 같이 시간대별로 얻어진 AGC 게인값으로 하드디스크의 안정성을 판단할 수 있는 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 얻을 수 있다(250 단계).

이 장치는 상기 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰는 기록부, 상기 기록부에 의해 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻는 게인값취득부, 게인값취득부에서 얻은 시간대별 게인값들을 이용하여 상기 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 구하는 수식결정부 및 수식결정부에서 구해진 방정식에 소정의 시간을 대입하여 소정의 시간이 지난 후의 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 데이터 저장 시스템의 추정되는 게인의 변동 비율을 결정하는 추정게인값결정부를 포함한다.

데이터 저장 시스템으로 하드디스크(HDD)가 사용되는 경우 소정의 값을 쓰는 영역은 하드디스크의 트랙이 된다.

도 3의 장치는 도 2의 방법을 실행하기 위한 구성으로, 이 구성의 동작은 도 2의 방법에 대한 설명에서 이미 설명되었다. 따라서 중복을 피하기 위해 별도의 설명은 생략한다.

도 4a는 상기와 같은 과정을 통해 얻은 수치를 바탕으로 생성된 서멀 디캐이 방정식의 시간과 AGC 게인값의 관계를 그래프로 도시한 것이다. 이때에 AGC 증가는 곧 쓰여진 신호의 크기(amplitude)의 감소를 의미한다. 즉, 기록된 신호가 시간의 흐름에 따라 열화(thermal decay)된 것을 나타낸다.

도 4b는 도 4a의 그래프의 시간을 초로 변경하고, 초 단위의 시간축에 로그를 적용하여 다시 도시한 것이다. 이와 같은 과정을 통해 도 4a의 그래프는 도 4b 에서 AGC 값의 변동률 y= 3.7166x + 159.41로 표시된다. 이때에 x는 시간의 변수이다.

이 방정식을 이용해서 소정의 시간이 지난 후의 추정되는 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 하드디스크의 게인값을 얻는다(260 단계).

상기와 같이 측정된 결과인 이 그래프와 방정식을 이용해서 5년 후의 증가된 AGC의 크기는 다음과 같다.

log(5년의 초)=8.198

5년후의 AGC = 3.7166 * 8.198 + 159.41 = 190

따라서 상기의 측정 결과는 5년 후 하드디스크에 기록된 신호는 19%의 AGC가 변할 것으로 판단된다. 변동되는 비율이 상대적으로 작다면 열적 안정성의 면에서 더 안정된 것이며, 변동되는 비율이 크다면 상대적으로 열적 안정성이 더 작은 즉 불안정한 것이다.

상기의 과정들을 끝낸 후 다른 온도에 대해서도 측정하려면(270 단계) 200 단계부터 다시 측정을 시작할 수 있다.

상기에는 하드디스크의 예를 들어 본 발명에 대한 설명을 진행하였으나, 이외에도 자기 디스크를 포함한 혹은 자기를 이용해서 기록하는 데이터 저장 시스템은 종류를 막론하고 본원 발명이 적용될 수 있다는 것은 당연한 것이다.

종래에 하드디스크와 같은 데이터 저장 장치는 BER(bit error rate) 등과 같은 개념으로 신뢰성을 판단할 수 있었으며, 이제는 본원 발명에서 개시한 방법을 통해 열화의 정도를 추정하여 데이터 저장장치의 신뢰성을 측정하기 위한 또 하나 의 다른 수단을 사용할 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성을 측정하는 방법에 있어서, 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰고, 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻으며, 시간의 경과에 따른 게인값들을 이용하여 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 얻어, 소정의 시간이 지난 후의 추정 되는 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 데이터 저장 시스템의 게인 변동 비율을 서멀 디캐이 방정식으로부터 얻어, 하드 디스크와 같은 장치에 기록된 신호가 서멀 디캐이 즉 열화되는 정도를 측정할 수 있어 신뢰성있는 저장 매체의 기준을 판정할 수 있는 수단을 제공하며, 그 결과 데이터를 신뢰성있게 유지할 수 있는 수단을 제공한다.

Claims

자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성을 측정하는 방법에 있어서,

(a) 상기 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰는 단계;

(b) 상기 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻는 단계;

(c) 상기 시간의 경과에 따른 게인값들을 이용하여 상기 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 얻는 단계; 및

(d) 소정의 시간이 지난 후의 추정되는 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 데이터 저장 시스템의 게인 변동 비율을 상기 서멀 디캐이 방정식으로부터 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록되는 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법.
제1항에 있어서,

상기 (a) 단계 전에 데이터 저장 시스템의 작동 온도 대역의 범위 내에 속하는 측정 온도를 설정하여 상기 (a) 내지 (d) 단계 동안 상기 측정 온도를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

(b1) 상기 (a) 단계에서 쓰여진 값을 소정의 횟수 읽어서 게인의 평균값을 구하는 단계; 및

(b2) 소정의 시간동안 상기 데이터 저장 시스템이 동작하지 않는 아이들링(idling) 상태로 유지한 후에 다시 (b1) 단계를 실행하는 단계;를 포함하여,

상기 (b1) 및 (b2) 단계를 소정의 회수 반복하여 시간 대비 게인값들을 구하는 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 (b) 단계에서 복수의 게인값들을 얻는 시간의 경과는 최소 9시간 이상인 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법.
제1항 내지 제3항 중의 한 항에 있어서,

상기 (a) 단계에서 상기 임의의 영역의 이전 영역과 다음 영역에도 소정의 값을 쓰고,

상기 (b) 단계에서는 상기 임의의 영역과 그 이전 및 그 다음 영역에 쓰인 값도 읽어서 게인값을 얻는 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 방법.
자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성을 측정하는 장치에 있어서,

상기 데이터 저장 시스템 내의 임의의 영역에 소정의 값을 쓰는 기록부;

상기 기록부에 의해 쓰여진 값을 읽어서 자동 게인 제어(automatic gain control)의 게인(gain)값을 얻고, 일정한 시간 간격으로 이를 계속 반복하여 시간의 경과에 따른 복수의 게인값을 얻는 게인값취득부;

상기 게인값취득부에서 얻은 시간대별 게인값들을 이용하여 상기 데이터 저장 시스템의 서멀 디캐이(thermal decay) 방정식을 구하는 수식결정부; 및

상기 수식결정부에서 구해진 방정식에 소정의 시간을 대입하여 소정의 시간이 지난 후의 서멀 디캐이(thermal decay)의 결과인 상기 데이터 저장 시스템의 추정되는 게인의 변동 비율을 결정하는 추정게인값결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기를 이용해서 기록된 데이터 저장 시스템의 열적 안정성 측정 장치.