KR19980063207A - 하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩회로 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:고속, 고용량 하드 디스크 드라이브 구현을 위한 그레이코드 디코딩회로에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:시스템클럭과 서보패턴의 비동기에 기인하여 발생되는 타이밍 시프트와 스핀들모터의 지터에 의한 에러를 최소화하여 그레이코드가 정상적으로 디코딩될 수 있는 회로를 제공함에 있다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:하드 디스크 드라이브에 있어서, SAM검출시 발생되는 기준펄스 입력시에 그레이코드를 디코딩하기 위한 윈도우 인에이블신호를 발생하여 출력하는 윈도우 인에이블신호 발생부와, 상기 윈도우 인에이블신호 입력시 상기 그레이코드구간의 제1동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 출력하는 제1그레이동기 윈도우 발생부와, 동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호구간내에서 동기신호가 검출되는 경우 동기검출신호를 발생하고, 상기 동기검출신호에 의해 인에이블되는 그레이데이타 윈도우구간내에서 입력되는 상기 엔코디드 리드 데이타를 디코딩하여 그레이데이타를 추출하는 그레이코드 및 동기추출부와, 상기 동기검출신호 입력시 그레이데이타 비트를 순차적으로 검출하기 위한 그레이데이타 윈도우신호들을 발생하여 출력하는 그레이데이타 윈도우 발생부들과, 상기 동기검출신호 입력시 제2동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 상기 그레이코드 및 동기추출부로 출력하는 제2그레이동기 윈도우 발생부와, 상기 동기검출신호를 카운팅하여 그레이코드구간마다에 기록되어 있는 그레이동기비트가 모두 검출되는 경우 상기 윈도우 인에이블신호 발생부를 디스에이블시키는 그레이동기 카운터로 구성함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩에 사용할 수 있다.

Description

하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩회로.

본 발명은 하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩에 관한 것으로, 특히 고속, 고용량 하드 디스크 드라이브 구현을 위한 그레이코드 디코딩회로에 관한 것이다.

통상적으로 컴퓨터의 보조기억장치로 사용되는 하드 디스크 드라이브는 고속으로 회전하는 스핀들모터의 구동축에 장착되어 있는 디스크와, 상기 디스크의 트랙에 기록된 데이타를 기록 또는 독출하기 위한 자기헤드가 부착된 액츄에이터(actuator)를 구비하고 있다. 상기 액츄에이터는 피봇축을 중심으로 회전 가능케 설치하고 그 일단에 설치된 보빈(bobbin) 및 코일이 보이스코일모터(Voice Coil Motor)의 작동에 의해 이동함에 따라 타측선단에 설치된 자기헤드가 디스크 양단으로 이동하면서 디스크상의 트랙에 데이타를 기록하거나 독출하게 된다. 이때 디스크의 양단으로 이동하는 자기헤드는 디스크의 고속 회전으로 인해 발생되는 기류에 의해 상승되어 미세한 부상높이를 유지한체 이동한다. 이러한 자기헤드의 이동은 디스크상의 서보섹터에 기록된 서보정보의 재생에 기인하여 이루어진다.

도 1은 서보섹터의 일반적인 섹터포맷도를 도시한 것이다. 도 1에서, 프리앰블(preamble)은 서보섹터 앞의 갭(gap)을 제공하여 데이타 기록에서 재생동작으로 천이하는데 필요한 타이밍 마진을 제공한다. 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark:이하 SAM이라함)는 무신호영역으로서 서보의 시작을 알려 뒤이어지는 그레이코드를 재생하기 위한 동기를 제공한다. IDX(Index)는 디스크의 1회전 정보를 제공하기 위한 인덱스정보가 기록되는 구간을 나타내며, 그레이코드는 통상 12비트로 이루어지며 각 트랙의 ID정보를 제공한다. 각 트랙의 ID정보를 제공하기 위해 그레이코드를 사용한 이유는 자기헤드가 한 트랙씩 이동할 경우 그레이코드는 1비트씩 변환되기 때문에 2진 또는 10진 코드에 비해 쉽게 인식할 수 있기 때문이다. 그리고 그레이코드의 세부구성은 도 1에 도시된 바와 같이 그레이동기(Gray Sync:S라함)와 그레이데이타(D라함)로 구성되어진다. 만약 서보패턴의 주파수를 8MHz라고 하면 한 서보섹터내에서 그레이코드를 리드하기 위한 시간은 하기 수학식 1에 의해 6μs가 된다.

시스템클럭=32MHz=31.25ns= 1T, 1셀(cell)= 4T=125ns, 1di-pulse= 2셀 = 250ns,

그레이코드의 길이 = 12비트의 그레이동기(S) + 12비트의 그레이데이타(D) = 24di-pulse = 48셀 = 6μs

한편 서보버스트구간에는 자기헤드의 위치제어를 위한 버스트신호(A,B,C,D)가 기록되며, 포스트앰블(postamble)은 서보정보 독출후에 필요로 하는 타이밍 마진을 제공한다. 이하 상술한 포맷을 갖는 서보섹터로부터 독ㅊ된 서보정보중 그레이코드가 디코딩되는 과정을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서 그레이코드 디코딩에 관련된 개략적인 블럭구성도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, HDA(Head Disk Assembly)는 기록매체로 사용되는 디스크(2)와, 상기 디스크(2)상에 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 자기형태로 기록 및 재생하기 위한 헤드(4)로 구성되며 MPU(16)에 의해 제어되는 서보구동부(도시하지 않았음)에 의해 구동한다. 한편 하기 설명에서 상기 HDA는 헤드(4)를 디스크(2)상의 원주방향으로 수평이동시키는 액츄에이터를 포함하는 것으로 가정한다. HDA와 리드/라이트 채널회로(8)사이에 연결된 전치증폭기(6)는 데이타 리드모드시 헤드에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하고 데이타 라이트모드시에는 헤드를 구동시켜 리드/라이트 채널회로(8)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타를 디스크상에 기록한다. 리드/라이트 채널회로(Read/Write Channel Circuit)(8)는 전치증폭기(6)로부터 입력된 신호를 파형정형하여 디지탈 서보 시그널(통상 Encoded Read Data:ERD라함)로 출력한다. SAM검출기(10)는 상기 리드/라이트 채널회로(8)로부터 입력되는 디지탈 서보 시그널로부터 SAM검출시 시스템클럭과 서보패턴을 동기화시키기 위한 기준펄스(Reference Pulse:RP라함)를 발생하여 출력한다. 그레이코드 복호화기(10)는 상기 SAM검출기(10)로부터 입력되는 RP를 기준으로 상기 디지탈 서보 시그널로부터 그레이코드를 디코딩하여 출력한다. 이후 그레이코드 복호화기(12)에서 디코딩 출력되는 그레이코드(GC)는 그레이 코드 2진 변환기(14)를 거쳐 MPU(Micro Processor Unit)(16)로 입력되어 각 트랙의 ID정보를 제공하게 된다.

도 3은 종래 그레이코드 디코딩에 관련된 신호들의 타이밍도를 도시한 것이다. 도 3에서 픽업신호는 헤드(4)를 통해 픽업된 서보신호를 나타낸다. 이때 A와 B는 각각 SAM구간 및 그레이코드구간에서 픽업된 아나로그 서보신호를 나타내고 있다. 한편 ERD는 리드/라이트 채널회로(8)에서 파형정형된 디지탈 서보시그널을 나타내며, 기준펄스는 SAM검출기(10)에서 생성출력되는 RP를 나타낸다. 또한 GSW(Gray code Sync Window)와 GDW(Gray code Data Window)는 각각 그레이 동기(GS)와 그레이데이타(GD)를 검출하기 위한 윈도우 신호들을 나타내며 , GC는 그레이코드 복화화기(12)에서 디코딩되어 출력되는 그레이코드를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 종래 그레이코드 디코딩회로에서는 기준펄스 RP를 기준으로 그레이코드의 디코딩이 시작된다. 그러나 시스템의 클럭타이밍과 스핀들모터의 지터(jitter)등으로 ERD의 비트 시프트가 증가되는 경우에는 각 윈도우신호들(GSW와 GDW)의 시프트(shift)로 그레이코드가 정상적으로 디코딩될 수 없다. 또한 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서는 그레이코드 기록패턴이 길기 때문에 트랙탐색시 트랙정보 디코딩시간이 지연되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 고속, 고용량 하드 디스크 드라이브 구현을 위해 그레이코드 패턴의 길이를 단축함은 물론, 시스템클럭과 서보패턴의 비동기에 기인하여 발생되는 타이밍 시프트와 스핀들모터의 지터에 의한 에러를 최소화하여 그레이코드가 정상적으로 디코딩될 수 있는 회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 그레이데이타의 비트수 보다 적은 수의 그레이동기비트가 그레이코드구간마다 기록되어 있는 디스크와, 디스크로부터 픽업된 신호를 디지탈화된 엔코디드 리드 데이타로 변환 출력하는 리드채널회로와, 상기 엔코디드 리드 데이타로부터 서보 어드레스 마크 검출시 기준펄스를 발생하는 서보 어드레스 마크 검출기를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩 회로에 있어서,

상기 기준펄스 입력시 상기 그레이코드를 디코딩하기 위한 윈도우 인에이블신호를 발생하여 출력하는 윈도우 인에이블신호 발생부와,

상기 윈도우 인에이블신호 입력시 상기 그레이코드구간의 제1동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 출력하는 제1그레이동기 윈도우 발생부와,

동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호구간내에서 동기신호가 검출되는 경우 동기검출신호를 발생하고, 상기 동기검출신호에 의해 인에이블되는 그레이데이타 윈도우구간내에서 입력되는 상기 엔코디드 리드 데이타를 디코딩하여 그레이데이타를 추출하는 그레이코드 및 동기추출부와,

상기 동기검출신호 입력시 상기 그레이데이타 비트를 순차적으로 검출하기 위한 그레이데이타 윈도우신호들을 발생하여 출력하는 그레이데이타 윈도우 발생부들과,

상기 동기검출신호 입력시 제2동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 상기 그레이코드 및 동기추출부로 출력하는 제2그레이동기 윈도우 발생부와,

상기 동기검출신호를 카운팅하여 상기 그레이코드구간마다에 기록되어 있는 그레이동기비트가 모두 검출되는 경우 상기 윈도우 인에이블신호 발생부를 디스에이블시키는 그레이동기 카운터로 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 서보섹터의 일반적인 섹터포맷도.

도 2는 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서 그레이코드 디코딩에 관련된 개략적인 블럭구성도.

도 3은 종래 그레이코드 디코딩에 관련된 신호들의 타이밍도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그레이코드 디코딩회로도.

도 5는 도 4의 상세회로도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 그레이코드 디코딩에 관련된 신호들의 타이밍도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다.

우선 본 발명의 일실시예에 따른 그레이코드의 세부구성은 도 6에 도시된 바와 같이 3비트의 동기신호(S)와 12비트의 그레이데이타(D)로 구성하고 다음과 같은 기록패턴을 갖는다.

이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 그레이코드의 길이는 하기 수학식 2에 의해 2.812μs가 된다.

시스템클럭=32MHz=31.25ns= 1T, 1셀(cell)= 3T=93.75ns, 1di-pulse= 2셀 = 6T,

그레이코드의 길이 = 3비트의 그레이동기(S) + 12비트의 그레이데이타(D) = 15di-pulse = 30셀 = 2.812μs

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 그레이코드 디코딩회로 구성도를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 우선 헤드(4)를 통해 픽업된 신호는 전치증폭기(도시하지 않았음)에서 전치증폭된후 리드/라이트 채널회로(8)에 입력된다. 리드/라이트 채널회로(8)에 입력된 픽업신호는 피크검출부와 히스테리시스 비교기 및 원-쇼트(one-short)회로를 거쳐 디지탈화된 ERD데이타로 출력되며 이러한 ERD데이타는 각각 SAM검출기(10)와 윈도우 인에이블신호 발생부(18)로 입력된다. SAM검출기(10)는 상기 리드/라이트 채널회로(8)로부터 입력되는 ERD로부터 SAM이 검출될 경우 시스템클럭과 서보패턴을 동기화시킨 기준펄스 RP를 발생하여 윈도우 인에이블신호 발생부(18)로 출력한다. 윈도우 인에이블신호 발생부(18)는 상기 기준펄스 RP에 의해 그레이코드구간에서만 인에이블되는 신호(ena)를 발생하여 제1그레이동기 윈도우발생부(22)로 출력하고 그레이동기 카운터(20)로부터 입력되는 신호(dis)에 의해 디스에이블된다. 제1그레이동기 윈도우 발생부(22)는 상기 윈도우 인에이블신호 발생부(18)로부터 입력되는 인에이블신호 ena에 응답하여 그레이코드구간의 첫번째 동기신호()를 검출하기 위한 윈도우신호 1SYNC-W를 발생하여 출력한다. 그레이코드 및 동기추출부(24)는 윈도우 인에이블신호 발생부(18)로부터 그레이데이타(GD)를 입력받아 상기 윈도우신호 1SYNC-W구간내에서 첫번째 동기신호() 검출시 SYNC신호를 발생하여 출력한다. 그리고 데이타 윈도우 발생부(26,28,30,32) 및 제2그레이동기 윈도우 발생부(34)는 상기 SYNC신호 입력후 소정시간 경과후에 다섯개의 윈도우신호를 순차적으로 발생시킨다. 그리고 그레이코드 및 동기추출부(24)는 제2그레이동기 윈도우 발생부(34)로부터 입력되는 2SYNC-W 윈도우구간에서 두번째 동기신호()검출시 SYNC신호를 발생하여 출력함으로서 다시 5개의 윈도우신호가 순차적으로 발생된다. 즉 그레이코드 및 동기추출부(24)는 상술한 시퀀스를 반복함으로서 그레이코드(GC)를 디코딩하여 출력한다. 한편 그레이동기 카운터(20)는 상기 그레이코드 및 동기추출부(24)로부터 3개의 그레이동기신호 입력시 상기 윈도우 인에이블신호 발생부(18)를 디스에이블시키기 위한 신호 dis를 발생하여 출력한다. 한편 데이타 윈도우 발생부(26,28,30,32)로부터 발생된 윈도우신호는 오아게이트(A1,A2)를 통해 그레이 2진 변환기(14)로 입력된다.

이하 상술한 그레이코드 디코딩회로의 상세회로도를 도시한 도 5와 그레이코드 디코딩에 관련된 신호들의 타이밍도를 도시한 도 6을 참조하여 그레이코드 디코딩과정을 설명하면 다음과 같다.

우선 SAM검출기(10)로부터 윈도우 인에이블신호 발생부(18)로 기준펄스 RP가 입력되면 시스템클럭 CLK를 일정시간 딜레이시키는 카운터(36)가 리셋됨에 따라플립플롭(FF)의 출력단 Q에 세트단자가 접속되어 있는플립플롭은 세트된다. 그리고 상기 카운터(36)는 일정시간 지연후 Q출력을 내보내고 다음 기준펄스 RP가 입력될때까지 정지되어 있는다. 한편플립플롭의 Q출력에 의해플립플롭은 리셋되고,플립플롭이 세트상태에서 해제됨에 따라 리셋상태인플립플롭이 리셋해제된다. 한편 리드/라이트 채널회로(8)로부터 출력되는 ERD는플립플롭의 클럭단 CK로 입력됨에 따라 그레이데이타(GD)가 출력단를 통해플립플롭의 클럭단 CK로 전송된다. 그리고 제1그레이동기 윈도우 발생부(22)는플립플롭의 출력단 Q를 통해 도 6에 도시된 바와 같은 인에이블신호 ena를 입력받는다. 제1그레이동기 윈도우 발생부(22)는 상기 인에이블신호 ena 입력시 카운팅을 시작하여 도 6에 도시된 바와 같은 윈도우신호 1SYNC-W를 발생하여 출력한다. 상기 윈도우신호 1SYNC-W는 익스클루시브 노아게이트(C1)를 통해플립플롭의 리셋단자 R로 입력된다. 따라서 상기 윈도우신호 1SYNC-W의 세트구간에서플립플롭은 그레이데이타(GD)의 라이징 에지(rising edge)시에 하이레벨의 SYNC를 발생하여 출력한다. 그리고 상기 SYNC신호는 낸드게이트(B2,B4)를 통해 그레이 동기 카운터(20)로 입력되는 동시에 데이타 윈도우 발생부(26,28,30,32)와 제2그레이 동기 윈도우 발생부(34)로 입력된다.

한편 상기 데이타 윈도우 발생부(26,28,30,32) 및 제2그레이 동기 윈도우 발생부(34)는 상기 SYNC신호 입력시 동작하여 도 6에 도시된 바와 같은 제1 내지 제4데이타 윈도우신호를 발생시키고, 제2그레이동기 윈도우 발생부(34)는 도 6에 도시된 바와 같은 2SYNC-W를 발생하여플립플롭으로 출력한다. 만약 제1그레이동기 윈도우 발생부(22)와 제2그레이동기 윈도우 발생부(34)에서 동기신호가 검출되지 않을 경우 상기 제1,제2그레이동기 윈도우 발생부(22,34)에서는 윈도우 인에이블 신호 발생부(18)를 디스에이블시키기 위한 GCLK1,GCLK2가 발생되어 낸드게이트B2,B3 및 앤드게이트 B4를 통해 그레이동기 카운터(20)로 전송된다. 한편 제1데이타 윈도우 발생부(26)에서 발생된 제1데이타 윈도우신호는플립플롭을 리셋시킴에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 제1그레이데이타이 디코딩되며, 제2데이타 윈도우 발생부(28)에서 발생된 제2데이타 윈도우신호에 의해플립플롭이 리셋되면서 제2그레이데이타이 디코딩된다. 그리고 제3 및 제4데이타 윈도우 발생부(30,32)에서 발생된 윈도우신호들에 의해 순차적으로 제3,제4그레이데이타이 디코딩된다. 이후 디코딩된 트랙정보 데이타들(GC)은 오아게이트(A6,A7,A8)를 통해 그레이 2진 변환기(14)를 통해 MPU(16)로 입력됨으로서 트랙정보를 제공하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 그레이코드 기록패턴의 길이를 단축시킴으로서 트랙탐색시간을 결과적으로 단축시킬 수 있으며, 시스템클럭과 서보기록패턴의 비동기에 기인하여 발생되는 타이밍시프트와, 스핀들모터의 지터에 의해 발생되는 엔코디드 리드 데이타의 비트 시프트에 의한 에러를 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 그레이데이타의 비트수 보다 적은 수의 그레이동기비트가 그레이코드구간마다 기록되어 있는 디스크와, 디스크로부터 픽업된 신호를 디지탈화된 엔코디드 리드 데이타로 변환 출력하는 리드채널회로와, 상기 엔코디드 리드 데이타로부터 서보 어드레스 마크 검출시 기준펄스를 발생하는 서보 어드레스 마크 검출기를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 그레이코드 디코딩 회로에 있어서,

   상기 기준펄스 입력시 상기 그레이코드를 디코딩하기 위한 윈도우 인에이블신호를 발생하여 출력하는 윈도우 인에이블신호 발생부와,

   상기 윈도우 인에이블신호 입력시 상기 그레이코드구간의 제1동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 출력하는 제1그레이동기 윈도우 발생부와,

   동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호구간내에서 동기신호가 검출되는 경우 동기검출신호를 발생하고, 상기 동기검출신호에 의해 인에이블되는 그레이데이타 윈도우구간내에서 입력되는 상기 엔코디드 리드 데이타를 디코딩하여 그레이데이타를 추출하는 그레이코드 및 동기추출부와,

   상기 동기검출신호 입력시 상기 그레이데이타 비트를 순차적으로 검출하기 위한 그레이데이타 윈도우신호들을 발생하여 출력하는 그레이데이타 윈도우 발생부들과,

   상기 동기검출신호 입력시 제2동기신호를 검출하기 위한 윈도우신호를 발생하여 상기 그레이코드 및 동기추출부로 출력하는 제2그레이동기 윈도우 발생부와,

   상기 동기검출신호를 카운팅하여 상기 그레이코드구간마다에 기록되어 있는 그레이동기비트가 모두 검출되는 경우 상기 윈도우 인에이블신호 발생부를 디스에이블시키는 그레이동기 카운터로 구성함을 특징으로 하는 그레이코드 디코딩 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 그레이코드구간에는 그레이동기비트가 최상위 비트로 기록되고, 그레이코드 4비트 주기마다 그레이동기비트가 주기적으로 기록됨을 특징으로 하는 그레이코드 디코딩 회로.