KR100660853B1 - 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를포함하는 하드디스크 드라이브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 데이터 기록 부분에 데이터가 변질되는 영역이 표출되지 않도록 관리하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 하드디스크 내부에 위치하며, 데이터가 기록되어 저장되며, 복수의 영역으로 분리되어 데이터가 관리되는 미디어를 포함하고, 미디어의 영역들은, 정상의 데이터가 기록되는 단위인 섹터들을 포함하는 트랙들을 포함하는 복수의 정상 실린더 및 섹터들에 디펙트가 발생한 경우 그 디펙트 섹터 대신에 억세스 되도록 재지정되는 여분의 섹터들을 포함하는 디펙트 프리용의 여분 실린더를 포함하며, 여분 실린더는 정상 실린더들 중의 첫 번째 실린더와 마지막 실린더의 중간 영역에 위치하여, 하드디스크 드라이브 장치 내부의 기록 미디어에 발생될 수 있는 디펙트를 처리하기 위한 대체 섹터에 억세스할 때에 발생할 수 있는 지연 시간을 더 줄일 수 있으며, 그 결과 하드디스크 드라이브의 성능은 물론이며, 그 하드디스크 드라이브를 장착한 컴퓨터 시스템의 성능을 향상시킬 수 있게 한다.

Description

재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치{Hard disk drive with position-changed spare cylinder including reassign sector}

도 1은 이와 같이 종래의 디펙트 프리의 문제점을 설명하기 위한 도면이다

도 2는 디펙트 프리 방법에 대한 설명을 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따라 여분 실린더의 위치가 조정된 일예를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 하나의 영역에 2개의 여분 실린더를 위치하게 한 것을 도시한 것이다.

본 발명은 기록 및 저장 장치에 관한 것으로서, 하드디스크 드라이브와 같이 기록 및 저장하는 장치에서 기록을 할 수 없도록 손상된 영역이 표시되지 않도록 디펙트 프리를 하면서도 지연 시간을 최소로 할 수 있는 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치에 관한 것이다.

하드디스크 드라이브(이하 HDD)의 경우 내부에 데이터가 기록되는 미디어 표면에 어떤 이유로 데이터가 기록되지 않는 혹은 기록되더라도 그 내용이 고정되지 않은 영역인 디펙트(defect)가 생길 수 있다. 이와 같은 디펙트 부분은 사용자의 입장에서는 바로 오류가 발생되는 직접적인 원인이 되므로 이와 같은 디펙트는 가능하면 사용자에게는 노출되지 않아야 한다. 이와 같이 HDD에 디펙트가 있더라도 사용자에게는 지장이 없도록 디펙트가 사용자에게 노출되지 않도록 하는 것을 디펙트 프리(defect free)라고 한다.

HDD와 같이 데이터를 기록하고 저장하는 장치는 일반 사용자가 장치를 사용하는 조건에서 기록 영역에 손상이 된 부분이 없는(defect free) 상태로 사용할 수 있게 하기 위하여 드라이브 제조 공정에서 미리 디펙트 스캔(defect scan)을 하여 디펙트 부분을 처리하는 디펙트 관리 절차를 실행한다.

디펙트 프리 방법은 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 몇 가지 예는 다음과 같다.

제조 공정 중의 검사 과정에서 한 영역에서 디펙트를 찾으면 그 디펙트 바로 뒤의 섹터부터 그 영역의 끝에 있는 여분의 실린더(spare cylinder)까지 주소를 하나씩 슬립(slip)시켜서 디펙트가 억세스 되지 않도록 한다.

혹은 일반 사용자의 사용 환경에서 추가적으로 새로운 디펙트가 발견될 경우에는 디펙트가 발생된 해당 섹터 대신에 미리 준비한 스페어 영역을 참조하도록 하여 디펙트 영역을 억세스하지 않도록 한다.

이와 같은 경우 디펙트 대신의 영역을 억세스하는 과정에서 시간의 지연이라는 문제가 생길 수 있다. 도 1은 이와 같이 종래의 디펙트 프리의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

HDD의 미디어(100)에 디펙트가 발견된 경우 디펙트가 발생된 섹터를 대체할 섹터를 그 영역의 마지막 2개의 실린더에 포함된 섹터로 대체한다. 즉 디펙트가 발생한 섹터를 읽을 경우(혹은 쓸 경우) 그 섹터를 읽는 것(혹은 쓰는 것)이 아니라 그 섹터로 대체된 섹터를 읽게 하여(혹은 쓰게 하여) 디펙트가 발생하더라도 사용자에게는 오류가 발생하지 않도록 한다.

그런데 이런 과정에서 대체 섹터를 포함하는 실린더와 가깝게 위치한 부분에서 디펙트가 발생한 경우에는 큰 문제가 없겠지만 만일 해당 존의 첫 번째 실린더에 포함된 섹터에서 디펙트가 발생하는 경우에는 대체 섹터를 억세스하기 위해서는 HDD의 탐색 시간(seek time)으로 인한 지연 시간이 커질 수 있다. 데이터를 읽거나 쓸 때에 지연 시간이 커진다는 것은 대용량의 데이터를 저장하고 인출하는 용도의 HDD의 성능을 저하시키는 주요 요인이 된다.

예를 들어 도 1의 영역에서 첫 번째 실린더에 디팩트가 발생하여 그 부분에서 1000개의 실린더만큼 떨어진 마지막 실린더에 있는 대체 섹터로 그 디펙트 섹터를 옮긴 경우를 가정한다. 연속된 데이터를 읽는 중에 디펙트 섹터가 그 중에 포함되어 있다면 데이터를 읽은 HDD의 헤드는 디펙트가 발생한 지점에서 대체 섹터까지 1000개의 실린더만큼 이동해서 대체 섹터에 기록된 데이터를 읽은 후에 다시 디펙트가 발생한 섹터의 다음 섹터로 다시 1000개의 실린더만큼 이동해야 한다.

이와 같은 과정에서 많은 지연 시간이 발생되는 것을 알 수 있다. 만일 디펙트가 한 영역에서 여러 개 발생하는 경우에는 지연 시간이 더 크게 확장되어 결과적으로는 HDD를 사용하는 컴퓨터 시스템과 같은 시스템의 성능 저하를 초래하는 문 제가 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 하드디스크 드라이브와 같은 기록, 저장 장치에 디펙트가 발생하여 이를 사용자에게 노출시키지 않은 디펙트 프리 처리를 한 경우에도 이로 인해 성능 저하의 문제를 최소화할 수 있는 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치는, 데이터 기록 부분에 데이터가 변질되는 영역이 표출되지 않도록 관리하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 상기 하드디스크 내부에 위치하며, 데이터가 기록되어 저장되며, 복수의 영역으로 분리되어 데이터가 관리되는 미디어를 포함하고, 상기 미디어의 영역은, 정상의 데이터가 기록되는 단위인 섹터들을 포함하는 트랙들을 포함하는 복수의 정상 실린더; 및 상기 섹터들에 디펙트가 발생한 경우 그 디펙트 섹터 대신에 억세스 되도록 재지정되는 여분의 섹터들을 포함하는 디펙트 프리용의 여분 실린더;를 포함하며, 상기 여분 실린더는 상기 정상 실린더들 중의 첫 번째 실린더와 마지막 실린더의 중간 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.

이때에 상기 여분 실린더가 위치한 중간 영역은 상기 첫 번째 실린더의 위치값과 마지막 실린더의 위치값의 평균에 가장 가까운 위치값을 가지는 것이 바람직 하다.

또한 상기 여분 실린더는 2개이며, 첫 번째 여분 실린더는 상기 첫 번째 실린더의 위치값과 마지막 실린더의 위치값의 평균에 가장 가까운 위치값을 가지며, 두 번째 여분 실린더는 상기 마지막 정상 실린더의 위치값의 다음 위치값을 가지는 것이 바람직하다.

그리고 이때에 첫 번째 위치값을 가지는 정상 실린더부터 상기 첫 번째 여분 실린더 사이에 위치한 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 상기 첫 번째 여분 실린더에 포함되어 있으며, 상기 첫 번째 여분 실린더 다음의 영역부터 상기 두 번째 여분 실린더 이전의 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 상기 두 번째 여분 실린더에 포함되어 있는 것이 바람직하다.

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

먼저 디펙트 프리 방법에 대해서 설명한다.

1. Slip Sector

이 기술은 공정에서 사용되는 것으로 미디어 표면에 산재해 있는 디펙트를 찾아내어 디펙트 바로 뒤에 있는 섹터부터 각 영역 마지막에 있는 여분의 실린더(spare cylinder)에까지 주소를 하나씩 슬립(slip)하여 디펙트를 억세스하지 않게 한다.

도 2는 디펙트 프리 방법에 대한 설명을 위한 도면이다.

I의 상태는 디팩트가 발생한 것을 도시한 것이다. 참조번호 200의 D2 번지의 섹터에 디펙트가 발생한 모습이다. 이 상태에서 상기의 설명과 같이 디팩트 프리를 한 결과가 II의 상태이다.

I에서 디펙트가 발생한 섹터는 II에서는 200-1로 표시되어 있으며, 이 디펙트가 발생한 섹터는 비워두고 그 다음의 이전의 I의 상태에서는 D3번지였던 섹터의 주소를 D2 번지로 변경하고 그 이하의 섹터들도 마찬가지로 주소를 변경한다. 결국 디펙트가 발생한 섹터 뒤의 섹터들은 주소를 하나씩 뒤로 민 것과 같은 결과가 된다. I의 상태의 제일 마지막의 섹터는 II 상태에서는 D799로 주소가 변경되며, 하나의 섹터(210)가 더 추가되어 D800으로 주소가 부여된다. 이와 같은 디펙트 프리의 경우에는 대체 영역을 억세스하기 위한 추가적인 탐색이나 미디어의 추가적인 회전을 필요로 하지 않는다. 이때에 참조번호 210의 섹터를 가상 섹터(virtual sector)라고도 한다.

2. 자동 재지정(auto reassign)

HDD 제조 공정에서는 검출되지 않았으나 사용자가 사용하는 환경에서 사용하면서 추가적으로 새로운 디펙트가 발견될 수 있는데, 이러한 경우 디펙트가 발견된 해당 섹터 대신에 미리 준비된 여분(spare) 영역을 참조하도록 하여 디펙트를 억세스하지 않도록 한다. 여분 영역을 설정하는 위치에 따라 다음의 두 가지 방법이 있다.

1) Spare Cylinder / Zone

HDD 내부의 데이터가 기록되는 미디어 전체는 여러 개의 영역(zone)으로 나뉘어져 관리가 되는데, 각 영역의 마지막 2개의 실린더를 spare cylinder로 설정한 다. 이 경우 원본 섹터로부터 대체 섹터까지의 거리에 따라 검색 시간에 의한 지연이 커질 수 있다.

2) Spare Sector / Cylinder

매 트랙에 2개의 섹터를 spare sector로 설정한다. spare cylinder를 억세스하기 위한 탐색 시간은 별도로 필요 없지만, 트랙의 마지막에 있는 섹터를 억세스하기 위해 3번의 미디어 회전이 필요하다.

3. 본 발명에서 사용하는 방법의 부분적인 설명

상기와 같이 재지정 발생 시 해당 섹터를 슬립시킨다. 그 결과가 도 2의 III의 상태이다. 그 결과는 II의 슬립된 결과와 유사하다. 다만 해당 트랙의 마지막 섹터를 스큐(skew)를 고려하여 spare cylinder에 재지정하여, 재지정 섹터로의 억세스 시간을 최소화하도록 한다.

본 발명은 이와 같은 방법을 사용한다. 이때에 미디어의 공전 또는 회전으로 인한 지연은 최소화하였으나, 스큐를 적용함에 따라 탐색 시간으로 인한 지연은 존재한다. 이를 더 줄이기 위해 본 발명은 이와 같은 구성에 대해 더 개량한다.

디펙트 섹터에서 대체되는 섹터로 찾아가는데 걸리는 탐색 시간은 해당 섹터를 포함하는 실린더들간의 사이의 거리에 비례한다. 최악의 경우 특정 영역의 첫 번째 실린더에 디펙트가 발생했을 경우, 해당 영역의 끝에 있는 여분 실린더를 찾아가기 위해서 영역 내의 전체 실린더에 해당하는 거리를 탐색해서 가야한다.

본 발명에서는 이러한 탐색 시간을 최소화하기 위해 여분 실린더를 해당 영역의 중앙에 위치시킨다.

도 3은 본 발명에 따라 여분 실린더의 위치가 조정된 일예를 도시한 것이다.

미디어는 여러 개의 영역으로 구분되어 있으며, 도 1과 마찬가지로 그 중에 한 영역이 다른 영역과는 구분되도록 표시된다.

이 미디어의 한 영역은 정상의 데이터가 기록되는 단위인 섹터들을 포함하는 트랙들을 포함하는 복수의 정상 실린더를 포함한다. 도 3에서는 한 영역에 1000개의 정상 실린더를 포함한 예를 든다.

상기 영역에 포함된 섹터들에 디펙트가 발생한 경우 그 디펙트 섹터 대신에 억세스 되도록 재지정되는 여분의 섹터들을 포함하는 디펙트 프리용의 여분 실린더가 같이 표시되어 있다. 이때에 여분 실린더는 정상 실린더들 중의 첫 번째 실린더와 마지막 실린더의 중간 영역에 위치한다.

여분 실린더가 위치한 중간 영역에 대해 더 자세하게 설명하면 상기 첫 번째 실린더의 위치값과 마지막 실린더의 위치값의 평균에 가장 가까운 위치값을 가진다. 도 3에서의 예를 보면 첫 번째 실린더의 위치값 1과 마지막 실린더의 위치값 1000의 평균과 가장 가까운 값인 500 혹은 501의 위치에 여분의 실린더가 위치하도록 재지정된 것이다.

HDD는 탐색 동작을 실행할 때에는 제조 공정에서 작성된 디펙트에 대한 정보가 기재된 슬립 리스트를 참조하여 해당 트랙에 디펙트가 있는지를 항상 확인한다. 슬립 리스트는 HDD 내부에 내장된 RAM과 같은 수단에 로드되어 저장되어 있는데, 이후 로드되는 재지정 리스트를 참조하여 로드된 슬립 리스트를 수정하여 디펙트 프리된 섹터처럼 읽기/쓰기 시에 디펙트 섹터를 더 이상 억세스하지 않고 재지정된 대체 섹터로 찾아간다.

이때에 종래의 경우 예를 들어 영역당 실린더 수가 1000 이라면 도 1과 같이 디펙트가 발생하여 재지정이 이루어지게 되면 이후에 해당 섹터를 억세스하기 위해서는 1000 섹터 탐색 시간이라는 지연이 발생하게 된다.

그러나 도 3과 같이 재할되는 여분 실린더가 영역의 중심 실린더에 위치하도록 한다. 이를 통해 최악의 경우 500 실린더 즉 도 1의 경우에 비해 1/2로 탐색 시간을 감소시켜, 재지정된 섹터를 억세스하기 위한 시간을 최소화하도록 한다.

그런데 만일 도 3의 경우에 위치 변경된 여분 실린더의 전 후에 위치한 트랙 혹은 섹터들에 기록된 데이터를 연속적으로 읽는 중에 여분 실린더가 위치한 부분을 지나서 디펙트가 있는 경우에는 데이터를 읽는 헤더가 읽기 위한 진행 방향을 거꾸로 바꿔서 여분 실린더로 와서 필요한 데이터를 읽고 다시 원래의 방향으로 진행하여 그 다음 섹터에 기록된 내용을 읽어야 한다. 이와 같은 경우가 반복되는 경우에는 헤더의 진행 방향을 변경하는데 따른 무리가 발생할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 하나의 영역에 2개의 여분 실린더를 위치하게 한 것을 도시한 것이다. 첫 번째의 여분 실린더는 도 3의 경우와 마찬가지로 위치하게 하며, 두 번째의 여분 실린더는 영역의 마지막 실린더 위치에 두는 것이다. 두 번째의 여분 실린더는 정상 실린더를 기준으로 하면 영역의 마지막 정상 실린더의 다음 실린더 위치가 된다.

또한 첫 번째 위치값을 가지는 정상 실린더부터 상기 첫 번째 여분 실린더 사이에 위치한 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 첫 번째 여분 실린 더에 포함되어 있으며, 첫 번째 여분 실린더 다음의 영역부터 두 번째 여분 실린더 이전의 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 두 번째 여분 실린더에 포함되어 있도록 하면 헤드의 이동을 더 최소화할 수 있다.

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.

본 발명에 의하면, 데이터 기록 부분에 데이터가 변질되는 영역이 표출되지 않도록 관리하는 하드디스크 드라이브에 있어서, 하드디스크 내부에 위치하며, 데이터가 기록되어 저장되며, 복수의 영역으로 분리되어 데이터가 관리되는 미디어를 포함하고, 미디어의 영역들은, 정상의 데이터가 기록되는 단위인 섹터들을 포함하는 트랙들을 포함하는 복수의 정상 실린더 및 섹터들에 디펙트가 발생한 경우 그 디펙트 섹터 대신에 억세스 되도록 재지정되는 여분의 섹터들을 포함하는 디펙트 프리용의 여분 실린더를 포함하며, 여분 실린더는 정상 실린더들 중의 첫 번째 실 린더와 마지막 실린더의 중간 영역에 위치하여, 하드디스크 드라이브 장치 내부의 기록 미디어에 발생될 수 있는 디펙트를 처리하기 위한 대체 섹터에 억세스할 때에 발생할 수 있는 지연 시간을 더 줄일 수 있으며, 그 결과 하드디스크 드라이브의 성능은 물론이며, 그 하드디스크 드라이브를 장착한 컴퓨터 시스템의 성능을 향상시킬 수 있게 한다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 데이터 기록 부분에 데이터가 변질되는 영역이 표출되지 않도록 관리하는 하드디스크 드라이브에 있어서,

   상기 하드디스크 내부에 위치하며, 데이터가 기록되어 저장되며, 복수의 영역으로 분리되어 데이터가 관리되는 미디어를 포함하고,

   상기 미디어의 영역들은,

   정상의 데이터가 기록되는 단위인 섹터들을 포함하는 트랙들을 포함하는 복수의 정상 실린더; 및

   상기 섹터들에 디펙트가 발생한 경우 그 디펙트 섹터 대신에 억세스 되도록 재지정되는 여분의 섹터들을 포함하는 디펙트 프리용의 여분 실린더;를 포함하며,

   상기 여분 실린더는 상기 영역별로 정상 실린더들 중의 첫 번째 실린더의 위치값과 마지막 실린더의 위치값의 평균에 가장 가까운 위치값을 가지는 것을 특징으로 하는 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 여분 실린더는 2개이며,

   첫 번째 여분 실린더는 상기 첫 번째 실린더의 위치값과 마지막 실린더의 위치값의 평균에 가장 가까운 위치값을 가지며,

   두 번째 여분 실린더는 상기 마지막 정상 실린더의 위치값의 다음 위치값을 가지는 것을 특징으로 하는 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치.
4. 제3항에 있어서,

   첫 번째 위치값을 가지는 정상 실린더부터 상기 첫 번째 여분 실린더 사이에 위치한 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 상기 첫 번째 여분 실린더에 포함되어 있으며,

   상기 첫 번째 여분 실린더 다음의 영역부터 상기 두 번째 여분 실린더 이전의 영역에서 발생되는 디펙트에 대한 여분의 섹터는 상기 두 번째 여분 실린더에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 재지정된 섹터를 포함하는 변경된 위치의 여분 실린더를 포함하는 하드디스크 드라이브 장치.

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