KR19980066677A - 서보동기신호 미검출시의 헤드충돌 방지방법 - Google Patents

서보동기신호 미검출시의 헤드충돌 방지방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:자기기억장치의 서보동기신호 미검출시의 헤드충돌 방지방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:자기기억장치에 있어서 서보동기신호가 연속하여 일정 수 이상 미검출될때 주변기구물과 헤드와의 충돌을 방지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:헤드의 서보제어를 수행하기 위한 추정기 알고리즘을 구비하는 자기기억장치에 있어서, 트랙탐색시 서보동기신호 검출에러가 발생되면 상기 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 상기 헤드를 서보제어하고, 서보제어 수행중 상기 헤드의 이동속도가 정착모드로 천이되면 상기 헤드를 파킹시킴을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 등과 같은 자기기억장치의 헤드파킹에 사용될 수 있다.

Description

서보동기신호 미검출시의 헤드충돌 방지방법
본 발명은 자기기억장치의 헤드충돌 방지방법에 관한 것으로, 특히 서보동기신호가 일정 수 이상 미검출될때 주변기구물과 헤드와의 충돌을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive), 플로피 디스크 드라이브(Floppy Disk Drive)등과 같은 자기기억장치는 오늘날 컴퓨터시스템의 보조기억장치로서 널리 사용되고 있다. 그중에서도 특히 하드 디스크 드라이브는 대량의 데이타를 안정되게 저장할 수 있을 뿐만아니라 고속으로 데이타를 액세스(access)할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 통상적으로 하드 디스크 드라이브는 도 1에 도시한 바와 같이 내부의 스핀들모터(spindle motor)(22)에 의해 고속으로 회전하는 디스크(2)와, 상기 디스크(2)의 트랙에 기록된 데이타를 기록 또는 독출하기 위한 자기헤드(이하 헤드라함)(4)가 부착된 액츄에이터(actuator) 아암(20)을 구비하고 있다. 상기 액츄에이터 아암(20)은 피봇축(10)을 중심으로 회전 가능케 설치하고 그 일단에 설치된 보빈(bobbin)(12) 및 코일이 보이스코일모터(Voice Coil Motor)(18)의 작동에 의해 이동함에 따라 타측선단의 서스팬션(6) 선단에 부착된 헤드(4)가 디스크(2) 양단으로 이동하면서 디스크(2)상의 트랙에 데이타를 기록하거나 독출하게 된다. 이때 디스크(2)의 양단으로 이동하는 서스팬션(6)의 선단에 부착된 헤드(4)는 디스크(2)의 고속회전으로 인해 발생되는 기류에 의해 상승되어 미세한 부상높이를 유지한체 이동한다.
하드 디스크 드라이브에서는 데이타 리드/라이트 동작을 위해 헤드(4)를 목표트랙으로 이동시키고 일정 범위내에서 목표트랙의 센터라인을 추종하게 하는 서보제어가 요구된다. 이러한 서보제어를 위한 서보정보는 통상 하드 디스크 드라이브의 제조공정시 서보라이터(Servo Writer)에 의해 디스크(2)상에 기록된다. 이때 디스크(2) 한 면 전체를 사용하여 서보정보를 기록하는 방식을 통상 서보면 서보방식(Dedicated Servo Method)이라 칭하고, 데이타와 서보정보를 동일 디스크면상에 기록하는 방식을 데이타면 서보방식(Embeded Servo Method)이라 칭한다. 상기 서보면 서보방식은 적층한 디스크의 수가 4장 이상인 경우에 주로 사용되며 그 이하인 경우에는 데이타면 서보방식이 주로 사용된다. 이하 상기 데이타면 서보방식으로 기록된 서보정보의 포맷을 보인 도 2를 참조하여 서보정보의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 디스크(2)상에 동심원상으로 배열되어 있는 트랙들중 소정 트랙에 대한 섹터 포맷도를 도시한 것이다. 데이타면 서보방식으로 서보정보가 기록되어 있는 디스크(2)는 도 2의 (A)와 같이 서보섹터와 데이타섹터가 서로 교호적으로 배열되어 있으며, 상기 데이타섹터는 다시 ID정보가 기록되는 ID구간(헤더리스 포맷인 경우는 제외)과 사용자 데이타가 기록되는 데이타구간으로 분할된다. 그리고 서보섹터는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 헤드(4)가 데이타 라이트동작상태에서 서보정보를 리드하기 위한 동작상태로 전환하는데 필요한 시간 및 헤드(4)로부터 리드된 위치신호의 크기를 전 디스크영역에서 일정하게 유지시키기 위한 AGC(Auto Gain Control:이하 AGC구간이라함)구간과, 서보신호 검출의 동기를 제공하는 서보동기신호구간(SYNC라함)과, 각종 서보타이밍 생성의 기준패턴이 기록되는 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark:이하 SAM이라함)구간과, 디스크 1회전정보를 제공하기 위한 인덱스(Index:IDX)구간과, 서보섹터, 헤드, 실린더넘버와 같은 어드레스정보가 기록되는 그레이코드(Gray Code)구간과, 헤드의 온-트랙(On-Track) 위치제어를 위한 서보 버스트(A,B,C,D)구간 및 PAD구간으로 이루어진다.
트랙탐색시 상술한 구성을 갖는 서보섹터로부터 서보정보를 정확히 독출하기 위해서는 우선적으로 서보섹터의 전위에 위치한 서보동기신호(SYNC)를 검출하여야 한다. 그러나 트랙탐색시 디스크상에 디펙(Defect), 서보동기신호(SYNC)패턴 자체의 손상 혹은 노이즈등에 기인하여 서보동기신호(SYNC)가 정상적으로 검출되지 않는다면 헤드(4)의 위치정보를 정확히 얻을 수 없는 관계로 정상적인 서보제어가 수행될 수 없다. 이러한 경우 종래 하드 디스크 드라이브에서는 서보동기신호(SYNC)의 미검출 수를 카운트하고 일정 수 이상(즉 설정치를 벗어나는 경우) 서보동기신호(SYNC)가 미검출되면 헤드(4)를 파킹 존(parking zone)으로 파킹시킨다. 이를 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서 서보동기신호(SYNC)가 일정 수 이상 미검출되는 경우의 헤드파킹과정을 설명하기 위한 제어흐름도를 도시한 것이며, 도 4는 도 3에 도시된 제어흐름도에 따른 타이밍도를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 우선 서보제어를 수행하는 마이크로 프로세서는 트랙탐색모드시 30단계에서 서보동기신호(SYNC)가 검출되면 32단계로 진행하여 헤드(4)를 통해 독출된 트랙정보 및 서보버스트신호를 이용하여 PES(Position Error Signal) 및 상태변수를 계산한다. 그리고 계산치에 따라 헤드(4)를 서보제어하기 위한 제어출력값 U(k)를 34단계에서 VCM구동부(도시하지 않았음)로 출력한후 36단계 및 38단계로 진행한다. 36단계 및 38단계에서 마이크로 프로세서는 현재의 서보제어모드가 정착모드 및 온-트랙모드인가를 순차적으로 판별하고 온-트랙모드이면 현재까지 카운팅된 서보동기신호(SYNC)의 미검출수를 40단계에서 클리어시킨다. 한편 36단계 및 38단계의 판별결과 현재 서보제어모드가 정착모드 및 온-트랙모드가 아닐 경우, 마이크로 프로세서는 30단계로 되돌아가 서보섹터에 기록된 서보동기신호(SYNC)의 검출여부를 트랙탐색모드에서 계속적으로 검사한다. 만약 30단계에서 서보동기신호(SYNC)가 미검출되면, 마이크로 프로세서는 이를 카운팅하고 42단계에서 카운팅된 서보동기신호(SYNC)의 미검출수가 설정치를 초과하는가를 검사한다. 만약 트랙탐색모드에서 서보동기신호(SYNC)가 연속하여 미검출된다면 마이크로 프로세서는 서보제어가 불가능한 것으로 판단하여 44단계에서 서보동기신호(SYNC)의 검출에러 비트(이하 F-SYNC(Fail-SYNC) 비트라 정의한다)를 세트시킨후 헤드(4)를 파킹존으로 이동시킨다. 이하 서보동기신호(SYNC)가 일정 수 이상 미검출될때 종래 헤드파킹 제어에 관련된 타이밍도를 참조하여 상술한 헤드파킹제어과정을 설명하면 다음과 같다.
우선 도 4에서 실선부분은 서보섹터에서 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되는 경우의 예를 보인 것이며, 파선부분은 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되어야 하는 시점에서 디스크(2)상의 디펙에 의해 서보동기신호(SYNC)가 미검출되는 경우를 보인 것이다. 즉 종래 하드 디스크 드라이브에서는 도 4에서와 같이 트랙탐색시(A구간) 서보동기신호(SYNC)가 연속하여 미검출되는 경우 이를 카운트하고, 카운트 수가 미리 설정된 설정치를 초과하는 경우 F-SYNC 비트를 세트(t1시점)한후 트랙탐색 중단(t2시점) 및 헤드(4)를 파킹 제어한다.
만약 헤드(4)의 속도가 고속으로 가속된 구간에서 도 4에 도시된 바와 같이 F-SYNC 비트가 세트된다면, 헤드(4)의 이동속도가 충분히 감속되지 않은 상태에서 헤드파킹이 이루어지기 때문에 헤드와 주변기구물(크래쉬 스토퍼(crash stopper))이 충돌하는 현상이 발생하게 된다. 즉, 종래 하드 디스크 드라이브에서는 트랙탐색시 서보동기신호(SYNC)의 연속 미검출로 인해 헤드(4)와 주변기구물이 충돌하는 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 자기기억장치에 있어서 서보동기신호가 연속하여 일정 수 이상 미검출되는 경우 주변기구물과 헤드와의 충돌을 방지할 수 있는 헤드충돌 방지방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 헤드의 서보제어를 수행하기 위한 추정기 알고리즘을 구비하는 자기기억장치에 있어서,
트랙탐색시 서보동기신호 검출에러가 발생되면 상기 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 상기 헤드를 서보제어하고, 서보제어 수행중 상기 헤드의 이동속도가 정착모드로 천이되면 상기 헤드를 파킹시킴을 특징으로 한다.
도 1은 자기기억장치인 하드 디스크 드라이브의 사시도.
도 2는 디스크(2)상에 동심원상으로 배열되어 있는 트랙들중 소정 트랙에 대한 섹터 포맷도.
도 3은 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서 서보동기신호가 일정 수 이상으로 미검출되는 경우의 헤드파킹과정을 설명하기 위한 제어흐름도.
도 4는 도 3에 도시된 제어흐름도에 따른 타이밍도.
도 5는 자기기억장치인 하드 디스크 드라이브의 일반적인 블럭구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헤드충돌 방지과정을 설명하기 위한 제어흐름도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 타이밍도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명 및 첨부도면에서 서보동기신호의 미검출 수, 트랙탐색구간 및 구체적인 처리흐름등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명하다 할 것이다. 그리고 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 자기기억장치인 하드 디스크 드라이브의 일반적인 블럭구성도를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 마이크로 프로세서(50)는 상기 마이크로 프로세서(50)의 소정 제어 프로그램 및 추정기 알고리즘을 저장하고 있는 프로그래머블 롬(Programable Read Only Memory:이하 PROM이라함)(52)과, 스태틱 램(Static Random Access Memory:이하 sram이라함)(54)에 접속된다. 따라서 마이크로 프로세서(50)는 서보제어 및 드라이브의 전반적인 제어동작을 수행하며 서보동기신호(SYNC)의 미검출시 헤드(4)의 위치를 추정하여 서보제어를 수행한다. 헤드(4)는 액츄에이터의 일단에 부착되어 기록매체인 디스크(2)상에서 수평운동을 수행하고 상기 디스크(2)상에 데이타를 리딩 및 라이팅한다. 일단에 헤드(4)가 부착된 액츄에이터의 타단에 위치하는 VCM(Voice Coil Motor)(18)은 인가되는 전류레벨 및 방향에 대응하여 디스크(2)상에서 수평구동한다. 스핀들모터(22)는 모터구동기(62)로부터 입력되는 제어신호에 따라 구동축에 장착된 디스크(2)를 회전시킨다. VCM구동기(58)는 상기 VCM(18)에 연결되어 상기 VCM(18)의 구동을 제어한다. DAC(Digital-To-Analog Converter)(60)는 상기 마이크로 프로세서(50)와 상기 VCM구동기(58)에 연결되어 마이크로 프로세서(50)로부터 디지탈 제어입력신호 U(k)를 입력받아 이를 아나로그신호로 변환하여 상기 VCM구동기(58)로 출력한다.
한편 모터구동기(62)는 스핀들모터(22)와 마이크로 프로세서(50)에 연결되며 상기 마이크로 프로세서(50)의 제어를 받아 스핀들모터(22)의 구동을 제어한다. 전치증폭기(Pre-Ampflier)(64)는 헤드(4)에 연결되어 리딩된 신호를 증폭하여 출력하고 라이팅될 입력신호를 상기 헤드(4)로 출력한다. 리드/라이트 채널회로(66)는 마이크로 프로세서(50), 전치증폭기(64) 및 인터페이스 제어부(72)에 연결되며 상기 마이크로 프로세서(50)의 제어하에 상기 인터페이스 제어부(72)로부터 라이팅데이타를 입력받아 이를 인코딩하여 전치증폭기(64)로 출력한다. 또한 리드/라이트 채널회로(66)는 전치증폭기(64)로부터 입력되는 아나로그 리딩신호를 디지탈 변환하여 엔코디드 리드 데이타(Encoded Read Data:ERD)로 출력한다. ADC(Analog-To-Digital Converter)(70)는 상기 리드/라이트 채널회로(66)에 연결되어 아나로그 서보리딩신호를 입력받으며 이를 PES로 디지탈 변환하여 상기 마이크로 프로세서(50)로 출력한다. 게이트 어레이(Gate Array)(68)는 상기 리드/라이트 채널회로(66)에 연결되어 ERD신호를 입력받으며 상기 ERD신호로부터 상기 디스크(2)의 서보영역내 그레이코드등의 각 서보정보를 검출하여 출력한다. 인터페이스 제어부(72)는 외부데이타 입력장치(예를들면 호스트컴퓨터)와 디스크(2)사이에 데이타를 송수신한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헤드충돌방지과정을 설명하기 위한 제어흐름도를 도시한 것이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 타이밍도를 도시한 것이다. 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 트랙탐색구간에서 서보동기신호(SYNC)가 일정 수 이상 미검출될때의 헤드파킹과정을 설명하면 다음과 같다.
우선 서보제어를 수행하는 마이크로 프로세서(50)는 트랙탐색모드시 80단계에서 F-SYNC 비트가 세트(set)되어 있는가를 검사한다. 검사결과 F-SYNC 비트가 세트되어 있지 않으면 마이크로 프로세서(50)는 82단계로 진행하여 서보동기신호(SYNC)가 검출되는가를 검사하여 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되면 84단계로 진행하여 헤드(4)를 통해 독출된 트랙정보 및 서보버스트신호를 이용하여 PES(Position Error Signal) 및 추정오차를 계산한다. 그리고 마이크로 프로세서(50)는 86단계에서 상기 84단계에서 산출된 계산치에 따라 상태변수(state variable)를 갱신(update)하고 헤드(4)를 서보제어하기 위한 제어출력값 U(k)를 출력한후 88단계에서 예측변수(prediction variable)를 계산한후 90단계로 진행한다. 90단계에서 마이크로 프로세서(50)는 현재 서보제어의 모드가 정착모드인가를 검사하여 정착모드가 아니면 다시 80단계로 되돌아간다. 한편 90단계의 검사결과 현재 서보제어의 모드가 정착모드라면 마이크로 프로세서(50)는 92단계로 진행하여 F-SYNC가 세트되어 있는가를 검사한다. 검사결과 F-SYNC가 세트되어 있지 않으면 마이크로 프로세서(50)는 94단계로 진행하여 현재 서보제어모드가 온-트랙모드일 경우 96단계로 진행하여 서보동기신호(SYNC)의 미검출 카운트수를 클리어한후 헤드(4)를 온-트랙 제어한다. 만약 94단계의 검사결과 현재 서보제어모드가 온-트랙 모드가 아니라면 마이크로 프로세서(50)는 80단계로 진행하여 상술한 80단계 내지 94단계를 반복 수행한다. 즉 마이크로 프로세서(50)는 트랙탐색모드에서 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되는 경우 상술한 80단계 내지 96단계를 수행하여 헤드(4)를 온-트랙 제어한후 소정 데이타섹터상에 데이타를 라이트 혹은 리드한다.
한편 도 7에 도시된 바와 같은 트랙탐색구간(B)에서 디스크(2)상의 디펙으로 서보동기신호(SYNC)가 연속하여 미검출되는 경우의 헤드파킹과정을 설명하면, 우선 도 7에서 SYNC는 서보동기신호의 검출타이밍도를 도시한 것으로 실선부분은 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되는 경우의 예를 보인 것이며, 파선부분은 정상적으로 서보동기신호(SYNC)가 검출되어야 하는 시점에서 디스크(2)상의 디펙에 의해 서보동기신호(SYNC)가 미검출되는 경우를 보인 것이다. 만약 도 7에 도시된 바와 같은 트랙탐색구간(B)에서 서보동기신호(SYNC)가 미검출되었다면, 마이크로 프로세서(50)는 서보동기신호(SYNC)의 미검출수를 카운팅하고 카운팅된 미검출수가 미리 설정된 설정치를 초과하는가를 98단계에서 검사한다. 상기 설정치는 서보동기신호(SYNC)가 연속적으로 미검출되는 경우 F-SYNC 비트를 세트시키기 위해 미리 설정된 값이다. 상기 98단계의 검사결과 서보동기신호(SYNC)의 미검출수가 설정치를 초과하지 않았으면 마이크로 프로세서(50)는 102단계로 진행하여 추정오차를 0으로 세트시킨다. 상기 추정오차의 의미는 추정기 알고리즘에 의해 계산된 헤드(4)의 현재위치 추정치와 외부(즉 ADC(70))로부터 입력된 헤드(4)의 실제 위치값의 차이를 나타낸다. 즉, 서보동기신호(SYNC)가 미검출되면 마이크로 프로세서(50)는 102단계에서 추정오차를 0으로 세트시킨후 86단계로 되돌아가 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 상태변수를 갱신하고 헤드(4)를 서보제어하기 위한 제어출력값 U(k)를 출력한다.
만약 98단계의 검사결과 도 7에 도시된 바와 같이 t3시점에서 미검출되는 서보동기신호(SYNC)에 의해 서보동기신호(SYNC)의 미검출 카운팅수가 설정치를 초과(이를 서보동기신호 검출에러상태로 정의한다)하였다면, 마이크로 프로세서(50)는 100단계로 진행하여 t4시점에서 F-SYNC 비트(bit)를 세트시킨후 102단계로 진행한다. 이후 102단계에서 마이크로 프로세서(50)는 추정오차를 트랙탐색 종료구간까지 0으로 세트시키고 86단계로 진행한다. 이러한 경우 마이크로 프로세서(50)는 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 트랙탐색을 계속 수행해 나간다. 따라서 상기 추정치에 의해 헤드(4)는 실제 목표트랙에 근접하게 접근할 수 있게 되고, 이때의 헤드(4) 속도는 정착(settling)을 하기 위해 충분히 적은 속도로 감소된 상태에 놓여지게 된다.
한편 마이크로 프로세서(50)는 90단계의 검사결과 서보제어모드가 정착모드로 천이(transition)되면 92단계로 진행하여 F-SYNC 비트가 세트되어 있는가를 검사한다. 검사결과 F-SYNC 비트가 세트되어 있으면 마이크로 프로세서(50)는 트랙탐색을 중단하고 서보동기신호(SYNC) 미검출 카운팅수를 클리어시킨후 헤드(4)를 파킹제어한다. 즉, 헤드(4)의 이동속도가 충분히 적은 속도로 감속된 상태에서 헤드(4)가 파킹제어됨으로서 헤드(4)와 주변기구물과의 충돌없이 헤드(16)를 안전하게 파킹시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 서보동기신호(SYNC)가 기 설정치를 초과하여 연속적으로 미검출될때 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 헤드의 서보제어를 수행하고, 서보제어 수행중 헤드의 이동속도가 감속된 상태에서 헤드를 파킹존으로 이동시킴으로서 헤드와 주변기구물과의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (4)

  1. 헤드의 서보제어를 수행하기 위한 추정기 알고리즘을 구비하는 자기기억장치에 있어서,
    트랙탐색시 서보동기신호 검출에러가 발생되면 상기 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 상기 헤드를 서보제어하고, 서보제어 수행중 상기 헤드의 이동속도가 정착모드로 천이되면 상기 헤드를 파킹시킴을 특징으로 하는 서보동기신호 미검출시의 헤드충돌 방지방법.
  2. 추정기 알고리즘을 구비하는 하드 디스크 드라이브에 있어서,
    트랙탐색시 서보동기신호가 기 설정치를 초과하여 연속적으로 미검출될때 서보동기신호 검출에러비트를 세트한후 상기 추정기 알고리즘에 의해 계산된 추정치를 이용하여 헤드를 서보제어하는 과정과,
    서보제어 수행중 상기 헤드가 정착모드로 천이되면 상기 헤드를 파킹시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 헤드충돌 방지방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서보동기신호 검출에러비트가 세트된 후에 추정오차는 제로로 세트됨을 특징으로 하는 헤드충돌 방지방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 헤드가 파킹된후 상기 서보동기신호 검출에러비트를 리셋시키는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 헤드충돌 방지방법.
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