KR20050091424A - 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법 및 이를이용한 디스크 드라이브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 저장 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 디스크 드라이브의 디스크 편심이 발생된 경우에도 최소한의 리트라이에 의하여 데이터를 읽어내기 위한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브에 관한 것이다.

본 발명에 의한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법은 데이터 저장 시스템의 제어 방법에 있어서, (a) 데이터 리드(read) 리트라이 프로세스에서 변경될 리드 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는지를 판단하는 단계, (b) 상기 단계(a)의 판단 결과 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하는 단계, (c) 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값을 분석하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되는 경우에, 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값으로부터 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값을 추출하는 단계 및 (d) 상기 단계(c)에서 추출된 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값에 의하여 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

Description

데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브{Method for controlling retry process in data storage system and disc drive using the same}

본 발명은 데이터 저장 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 디스크 드라이브의 디스크 편심이 발생된 경우에도 최소한의 리트라이에 의하여 데이터를 읽어내기 위한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브에 관한 것이다.

일반적으로, 데이터 저장 장치의 하나인 하드 디스크 드라이브는 자기 헤드에 의해 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나, 디스크에 사용자 데이터를 기록함으로써 컴퓨터 시스템 운영에 기여하게 된다. 이와 같은 하드 디스크 드라이브는 점차 고용량화, 고밀도화 및 소형화되면서 디스크 회전 방향의 밀도인 BPI(Bit Per Inch)와 회전 축 방향의 밀도인 TPI(Track Per Inch)가 증대되는 추세에 있으므로 그에 따라 더욱 정교한 메커니즘이 요구된다.

따라서 하드 디스크 드라이브가 고용량화, 소형화되면서 메커니즘의 특성 및 회로 특성이 변화하게 되면 데이터 읽기(READ) 동작 실행 중에 에러가 발생하기도 한다. 이를 개선하기 위하여 데이터의 리드 실행 도중에 에러가 발생되면 리트라이 프로세스(Retry Process)를 실행한다.

즉, 리드 동작 실행 중에 에러가 발생하게 되면, 오프-트랙 리드(Off-track Read) 또는 데이터 읽기 관련 파라미터 값들을 변경시키면서 데이터 읽기를 최대 정해진 횟수만큼 반복하여 실행한다.

일반적으로, 하드 디스크 드라이브에 외부로부터 충격이 가해지면 디스크 슬립(slip)이 발생된다. 그런데, 디스크 슬립이 발생된 상태에서 데이터 리드(read)를 실행할 경우 리드 타이밍 문제로 인하여 과도한 리트라이가 발생되거나 심한 경우에는 데이터를 읽기에 실패하는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 디스크 편심이 발생된 디스크 드라이브에서 리드 리트라이 발생 시에 측정된 스핀 지터 값을 고려하여 리트라이 회수를 최소화시키기 위한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법은 데이터 저장 시스템의 제어 방법에 있어서, (a) 데이터 리드(read) 리트라이 프로세스에서 변경될 리드 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는지를 판단하는 단계, (b) 상기 단계(a)의 판단 결과 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하는 단계, (c) 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값을 분석하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되는 경우에, 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값으로부터 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값을 추출하는 단계 및 (d) 상기 단계(c)에서 추출된 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값에 의하여 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디스크 드라이브는 데이터 저장 장치에 있어서, 호스트 기기와의 데이터 송/수신 처리를 실행하는 호스트 인터페이스, 스핀 지터 값들에 대응되는 채널 세팅 파라미터 값들을 저장하는 메모리, 데이터 리드 리트라이 발생에 따라 변경할 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되는 경우에, 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값에 의하여 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하도록 리트라이 프로세스를 제어하는 콘트롤러 및 상기 호스트 기기로부터 수신되는 데이터를 디스크에 기록하거나, 또는 상기 디스크로부터 읽어낸 데이터를 복원하기 위한 데이터 쓰기 및 읽기 처리를 실행하는 기록/판독 회로를 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브(10)의 구성을 보여준다. 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. 디스크 드라이브(10)는 디스크 표면(18)에 인접되게 위치한 변환기(16)를 또한 포함하고 있다.

변환기(16)는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 변환기(16)는 각 디스크 표면(18)에 결합되어 있다. 비록 단일의 변환기(16)로 도시되어 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 변환기와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 변환기로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 변환기는 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로부터 구성되어 진다. 변환기(16)는 통상적으로 헤드(Head)라 칭해지기도 한다.

변환기(16)는 슬라이더(20)에 통합되어 질 수 있다. 슬라이더(20)는 변환기(16)와 디스크 표면(18)사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 슬라이더(20)는 헤드 짐벌 어셈블리(22)에 결합되어 있다. 헤드 짐벌 어셈블리(22)는 보이스 코일(26)을 갖는 엑츄에이터 암(24)에 부착되어 있다. 보이스 코일(26)은 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor 30)를 특정하는 마그네틱 어셈블리(28)에 인접되게 위치하고 있다. 보이스 코일(26)에 공급되는 전류는 베어링 어셈블리(32)에 대하여 엑츄에이터 암(24)을 회전시키는 토오크를 발생시킨다. 엑츄에이터 암(24)의 회전은 디스크 표면(18)을 가로질러 변환기(16)를 이동시킨다.

정보는 전형적으로 디스크(12)의 환상 트랙 내에 저장된다. 각 트랙(34)은 일반적으로 복수의 섹터를 포함하고 있다. 각 섹터는 데이터 필드(data field)와 식별 필드(identification field)를 포함하고 있다. 식별 필드는 섹터 및 트랙(실린더)을 식별하는 그레이 코드(Gray code)로 구성되어 있다. 변환기(16)는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크 표면(18)을 가로질러 이동된다.

도 2는 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브의 전기적인 회로를 보여준다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 디스크 드라이브는 디스크(12), 변환기(16), 프리 앰프(210), 기록/판독 채널(220), 버퍼(230), 콘트롤러(240), 메모리(250) 및 호스트 인터페이스(260)를 구비한다.

위의 프리 앰프(210) 및 기록/판독 채널(220)을 포함하는 회로 구성을 기록/판독 회로라 칭하기로 한다.

메모리(250)에는 디스크 드라이브를 제어하기 위한 각종 프로그램 및 데이터들이 저장되어 있으며, 특히 본 발명의 실시 예에 의한 리트라이 제어 방법에 관한 프로세스인 도 3의 흐름도를 실행시키기 위한 프로그램 및 도 6에 도시된 바와 같은 스핀 지터 값들에 대응되는 채널 세트 값들이 저장되어 있다.

우선, 일반적인 디스크 드라이브의 동작을 설명하면 다음과 같다.

데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(12)로부터 변환기(16 ; 일명 헤드라 칭함)에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프(210)에서 신호 처리에 용이하도록 증폭시킨다. 그리고 나서, 기록/판독 채널(220)에서는 증폭된 아날로그 신호를 호스트 기기(도면에 미도시)가 판독할 수 있는 디지털 신호로 부호화시키고, 스트림 데이터로 변환하여 버퍼(230)에 일시 저장시킨 후에 호스트 인터페이스(260)를 통하여 호스트 기기로 전송한다.

반대로 데이터 쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스(260)를 통하여 호스트 기기로부터 데이터를 입력받아 버퍼(230)에 일시 저장시킨 후에, 버퍼(230)에 저장된 데이터를 순차적으로 출력하여 기록/판독 채널(220)에 의하여 기록 채널에 적합한 바이너리 데이터 스트림으로 변환시킨 후에 프리 앰프(210)에 의하여 증폭된 기록 전류를 변환기(16)를 통하여 디스크(12)에 기록시킨다.

콘트롤러(240)는 디스크 드라이브를 총괄적으로 제어하며, 특히 데이터 리드 리트라이 발생에 따라 변경할 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되면 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값을 메모리(250)로부터 읽어내어 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하도록 리트라이 프로세스를 제어한다.

콘트롤러(240)는 또한 보이스 코일(26)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동 부(270)에 또한 결합되어 있으며, 변환기(16)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동부(270)로 구동 제어신호를 공급한다. 그러면, VCM 구동부(270)는 콘트롤러(240)로부터 인가되는 구동 제어신호에 상응하는 전류를 보이스 코일(26)에 공급하여 변환기(16)를 이동시킨다.

그러면, 도 3의 흐름도를 참조하여 본 발명에 의한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

디스크 드라이브의 콘트롤러(240)는 호스트 기기로부터 호스트 인터페이스(260)를 경유하여 데이터 읽기(READ) 명령이 입력되는지를 판단한다(S301).

단계301(S301)의 판단 결과 입력되는 명령이 읽기 명령인 경우에, 목표 실린더 및 섹터 위치로 시크(SEEK)하고 나서 디스크(12)로부터 데이터를 읽어들이도록 제어한다(S302).

콘트롤러(240)는 단계302(S302)의 데이터 읽기를 실행하는 과정에서 에러가 발생되는지를 판단한다(S303).

단계303(S303)의 판단 결과 에러가 발생되는 경우에는 리트라이 최대 한도(limit)까지 리드 관련 파라미터들을 변경시키면서 데이터 리드에 성공할 때까지 리트라이를 반복하여 실행하는데, 실행될 리트라이 횟수가 리트라이 리미트 값을 초과하는지 판단한다(S304).

단계304(S304)의 판단 결과 리트라이 리미트 값을 초과하지 않는 경우에는 리트라이 순서에 대응하여 리드 파라미터(read parameter)를 변경시킨다(S305).

그러면, 단계305에서 리트라이에 따라 변경될 리드 파라미터가 리드 타이밍(read timing)에 관련된 파라미터에 해당되는지를 판단한다(S306).

단계306(S306)의 판단 결과 리트라이에 따라 변경될 리드 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 리트라이를 실행할 섹터를 포함하는 트랙을 1회전하면서 스핀 지터(spin jitter) 값을 측정하여 저장한다(S307).

스핀 지터는 디스크가 일정한 속도로 회전할 때 동일 트랙 내에서의 선속도의 변화량으로 정의된다. 스핀 지터 값은 트랙을 회전하면서 서보 동기신호가 발생되는 구간별로 시간을 측정하고, 측정된 시간을 근거로 하여 선속도의 변화량을 계산하여 산출한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 편심이 발생되지 않은 중심축 위치에 디스크가 정확히 놓여져 있는 경우에는(도 4의 1), 동일한 트랙에서 선속도가 일정하여 스핀 지터 값은 거의 0에 근접된 값을 갖게 된다. 그러나, 디스크 드라이브 외부의 충격 등으로 인한 원인으로 중심축에서 벗어난 위치에 디스크가 놓여진 경우에는(도 4의 2), 동일한 트랙에서도 위치에 따라서 선속도가 변화되어 도 5에 도시된 바와 같은 사인 파형 형태의 스핀 지터를 발생시킨다.

단계307(S307)에서 산출된 스핀 지터 값으로부터 디스크 편심이 발생되었는지를 판단한다(S308). 디스크 편심 발생 여부는 동일 트랙 내에서 측정된 스핀 지터의 최대 값이 설정된 임계값을 초과하는 경우에 디스크 편심이 발생된 것으로 판정하는데, 본 발명의 일 실시 예에서는 스핀 지터의 임계값을 '1'로 설정하였다.

만일 스핀 지터가 도 5에 도시된 바와 같이 산출되었다면, 스핀 지터의 최대 값은 D 포인트에서 '4'가 되므로 임계값('1')을 초과하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판정한다.

단계308(S308)의 판단 결과 디스크 편심이 발생된 것으로 판정되는 경우에, 리트라이 하고자 하는 섹터에서의 스핀 지터 값을 구한다(S309). 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 리트라이 할 트랙을 1회전하면서 측정된 스핀 지터 값 중에서 세부적으로 리트라이 할 섹터의 위치에서의 스핀 지터 값을 추출한다.

단계309(S309)에서 구해낸 리트라이 할 섹터의 위치에서의 스핀 지터 값에 대응되는 채널 세트 값을 메모리(250)에서 읽어낸다(S310).

그리고 나서, 단계310(S310)에서 읽어낸 채널 세트 값으로 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 다시 실행한다(S311).

이와 같이, 리드 리트라이에서 변경되는 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터이고 디스크 편심이 발생된 경우에, 리트라이 할 섹터에서의 스핀 지터 값에 대응되는 채널 세트 값으로 리드 타이밍을 결정하여 빠른 시간 내에 데이터 리드 리트라이에 성공할 수 있게 되었다.

본 발명은 방법, 장치, 시스템 등으로서 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필연적으로 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되어 질 수 있으며 또는 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 프로세서 판독 가능 매체는 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 어떠한 매체도 포함한다. 프로세서 판독 가능 매체의 예로는 전자 회로, 반도체 메모리 소자, ROM, 플레쉬 메모리, 이레이져블 ROM(EROM : Erasable ROM), 플로피 디스크, 광 디스크, 하드 디스크, 광 섬유 매체, 무선 주파수(RF) 망, 등이 있다. 컴퓨터 데이터 신호는 전자 망 채널, 광 섬유, 공기, 전자계, RF 망, 등과 같은 전송 매체 위로 전파될 수 있는 어떠한 신호도 포함된다.

첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다. 즉, 본 발명은 하드 디스크 드라이브를 포함하는 각종 디스크 드라이브에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 종류의 데이터 저장 장치에 적용될 수 있음은 당연한 사실이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 디스크 편심이 발생된 디스크 드라이브에서 리드 타이밍이 변경되는 리트라이 발생 시에 리트라이 할 섹터에서 산출된 스핀 지터 값에 적합하게 리드 타이밍 값을 가변시키도록 제어함으로써, 최소의 리트라이로 데이터를 읽어낼 수 있는 효과가 발생되며, 특히 디스크 편심이 심하게 발생된 경우에도 데이터 읽기에 성공할 수 있는 효과가 발생된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브의 구성의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법이 적용되는 디스크 드라이브의 전기적인 회로 구성도이다.

도 3은 본 발명에 의한 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법의 흐름도이다.

도 4는 디스크 드라이브에서의 디스크 편심을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 디스크 편심이 발생된 경우에 산출된 스핀 지터 값을 도시한 그래프이다.

도 6은 스핀 지터 값에 따른 채널 세트 값의 테이블을 도시한 것이다.

Claims (6)

1. 데이터 저장 시스템의 제어 방법에 있어서,

   (a) 데이터 리드(read) 리트라이 프로세스에서 변경될 리드 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는지를 판단하는 단계;

   (b) 상기 단계(a)의 판단 결과 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하는 단계;

   (c) 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값을 분석하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되는 경우에, 상기 단계(b)에서 측정된 스핀 지터 값으로부터 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값을 추출하는 단계; 및

   (d) 상기 단계(c)에서 추출된 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값에 의하여 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스핀 지터 값은 리트라이 하고자 하는 섹터가 포함된 트랙을 회전하면서 서보 동기신호가 발생되는 구간별로 시간을 측정하고, 측정된 시간을 근거로 하여 선속도의 변화량을 계산하여 산출함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 디스크의 편심 발생 여부는 상기 측정된 스핀 지터의 최대 값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 디스크 편심이 발생된 것으로 판정함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템에서의 리트라이 제어 방법.
4. 데이터 저장 장치에 있어서,

   호스트 기기와의 데이터 송/수신 처리를 실행하는 호스트 인터페이스;

   스핀 지터 값들에 대응되는 채널 세팅 파라미터 값들을 저장하는 메모리;

   데이터 리드 리트라이 발생에 따라 변경할 파라미터가 리드 타이밍에 관련된 파라미터에 해당되는 경우에, 스핀 지터 값을 측정하여 디스크 편심이 발생된 것으로 판단되는 경우에, 리트라이 하고자 하는 섹터 위치에서의 스핀 지터 값에 상응하는 채널 세트 값에 의하여 리드 타이밍을 변경하여 데이터 리드를 실행하도록 리트라이 프로세스를 제어하는 콘트롤러; 및

   상기 호스트 기기로부터 수신되는 데이터를 디스크에 기록하거나, 또는 상기 디스크로부터 읽어낸 데이터를 복원하기 위한 데이터 쓰기 및 읽기 처리를 실행하는 기록/판독 회로를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
5. 제4항에 있어서, 상기 스핀 지터 값은 리트라이 하고자 하는 섹터가 포함된 트랙을 회전하면서 서보 동기신호가 발생되는 구간별로 시간을 측정하고, 측정된 시간을 근거로 하여 선속도의 변화량을 계산하여 산출함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
6. 제4항에 있어서, 상기 디스크의 편심 발생 여부는 상기 측정된 스핀 지터의 최대 값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 디스크 편심이 발생된 것으로 판정함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.