KR20070010652A - 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법 및 이에 적합한하드디스크 드라이브 - Google Patents

하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법 및 이에 적합한하드디스크 드라이브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 관한 것으로서 특히 헤드 갭에 의한 영향을 배제하기 위한 기록 개시 위치 보상 방법 및 이에 적합한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 기록 제어 방법은 기록 헤드와 독출 헤드가 소정의 간격을 두고 트랙 방향으로 이격되어 있는 헤드를 가지는 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 있어서, 기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 디스크의 선속도에 상응하는 헤드 갭 시간을 가지는 테이블을 읽어들이는 과정; 및 기록 동작에 있어서 데이터 섹터 펄스로부터 상기 헤드 갭 시간만큼 지연시켜 기록 동작을 개시시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 의하면 헤드 갭 시간 만큼 서보 섹터와 데이터 섹터 및 데이터 섹터들 사이의 간격을 감소시킬 수 있기 때문에 데이터 영역의 사용 효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.

Description

하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법 및 이에 적합한 하드디스크 드라이브{Recording method of hard disk drive and hard disk drive for the same}
도 1은 하드디스크 드라이브의 트랙에 기록되는 데이터 포맷을 보이는 것이다.
도 2a 및 도 2b는 서로 다른 자기기록 헤드를 각각 보이는 것이다.
도 3은 하드디스크 드라이브의 기록 동작에 있어서 헤드 갭 및 선속도에 의한 영향을 도식적으로 보이기 위한 것이다.
도 4는 종래의 기록 제어 방법을 도식적으로 보이기 위한 파형도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기록 제어 방법을 도식적으로 보이기 위한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기록 제어 방법에 있어서 존 맵 작성 방법을 보이는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 기록 제어 방법을 보이는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 기록 제어 방법에 의한 데이터 포맷을 보이는 것이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브(10)의 구성을 보이는 것이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브의 전기적인 회로를 보이는 것이다.
본 발명은 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 관한 것으로서 특히 헤드 갭에 의한 영향을 배제하기 위한 기록 개시 위치 보상 방법 및 이에 적합한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브는 회전하는 디스크들과 결합되는 복수의 자기 헤드들을 포함한다. 헤드는 디스크 표면을 자화시키고 자계를 감지함으로써 정보를 기록하고 독출한다. 디스크를 자화시키기 위한 기록 소자와 디스크의 자계를 감지하기 위한 분리된 독출 소자를 갖는 자기 헤드는 발전되어 왔다. 독출 소자는 전형적으로 자기 저항(magneto-resistive) 재료로 구성된다. 자기 저항 재료는 디스크의 자계에 따라서 저항이 변화되는 특성이 있다. 자기 저항 독출 소자를 갖는 헤드를 일반적으로 자기 저항(MR: Magneto-Resistive) 헤드라 칭한다.
각 헤드는 일반적으로 헤드 짐벌 어셈블리(HGA: Head Gimbal Assembly)라 불리는 서브 어셈블리에 만들어진 휘어진 암에 부착되어 있다. 헤드 짐벌 어셈블리는 엑츄에이터 암(Actuator arm)에 부착되어 있다. 엑츄에이터 암은 디스크 표면을 가로질러 헤드를 이동시킬 수 있는 보이스 코일(voice coil) 모터를 갖고 있다.
정보는 전형적으로 각 디스크의 표면을 가로질러 그어진 방사선 트랙에 저장된 다. 각 트랙은 전형적으로 세그먼트들로 분할된다. 보이스 코일 모터 및 액츄에이터 암은 디스크의 다른 트랙으로 헤드를 이동시킬 수 있게 한다.
데이터를 정확하게 기록 및 독출하기 위해서는 헤드를 트랙의 중심에 유지하는 것이 바람직하다. 헤드의 위치를 제어할 수 있도록, 트랙 내의 서보 섹터들은 트랙의 중심선에 대해 대향되어 위치하는 서보 버스트들을 포함한다. 서보 버스트들에 의해 발생되는 신호들은 통상적으로 트랙의 중심선에 대한 헤드의 위치를 결정하는데 이용되는 PES(position error signal)를 발생한다.
도 1은 하드디스크 드라이브의 트랙에 기록되는 데이터 포맷을 보이는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 각 트랙은 서보 섹터(102) 및 데이터 섹터(104)들을 구비한다. 서보 섹터(102)들은 디스크의 반경 방향으로 일직선상에 존재하며, 디스크 상에서 등각도만큼 떨어져 있다. 서보 섹터(102)들 사이에는 하나 이상의 데이터 섹터(104)들이 존재한다. 데이터 섹터(104)는 일정한 비트수를 가지며, 경우에 따라서 서보 섹터(102)가 데이터 섹터(104)를 분할하는 위치에 있을 수도 있다.
한편, 서보 섹터(102)와 데이터 섹터(104) 및 데이터 섹터(104)들은 소정의 거리(가이드 갭, 106)만큼 떨어져 있다. 가이드 갭(106)은 기록 헤드에 의해 서보 섹터 및 데이터 섹터가 지워지지 않도록 하기 위한 것이며, 헤드와 독출 헤드의 간격 및 디스크 상의 최소 선속도를 고려하여 설정된다.
서보 섹터의 시작 여부는 서보 섹터에 기록된 서보 어드레스 마크에 의해 검출된다. 한편, 데이터 섹터의 시작 위치를 알리기 위하여 데이터 섹터 펄스라는 것을 사용한다. 이 데이터 섹터 펄스는 리드/라이트 채널 회로(통상 채널 칩이라 함) 에서 발생되며, 도 1에 도시된 바와 같이 서보 어드레스 마크를 기준으로 일정한 시간 간격 즉, 서보 섹터 의 종료 위치로부터 가이드 갭만큼 지연된 위치에서부터 데이터 섹터 간격으로 발생한다. 데이터 섹터 펄스를 발생하기 위한 데이터 섹터 펄스 타이밍은 존별로 다르며, 존 맵 테이블에 수록되어 있다.
따라서, 하드디스크 드라이브는 이 데이터 섹터 펄스를 기준으로 데이터 섹터에의 기록 및 독출 동작을 수행하게 된다.
하드디스크 드라이브에 있어서 유도성 기록 헤드 및 자기저항(MR)물질로 구성되는 독출 헤드를 구비하는, 일반적으로 자기저항 헤드라고 일컬어지는 헤드가 사용된다. 기록 헤드와 독출 헤드는 디스크의 트랙 방향으로 소정의 갭만큼 떨어져 있으며 경우에 따라서는 디스크의 반경 방향으로도 어긋나있기도 하다.
도 2a 및 도 2b는 서로 다른 자기기록 헤드를 각각 보이는 것이다. 도 2a에 도시된 것은 기록 헤드와 독출 헤드가 디스크의 트랙 방향으로 갭(L)을 가지고 떨어져 있으며 또한 반경 방향으로 오프셋이 있는 경우를 보이는 것이고, 도 2b에 도시된 것은 기록 헤드와 독출 헤드가 디스크의 트랙 방향으로 갭(L)을 가지고 떨어져 있는 경우를 보이는 것이다.
한편, 하드디스크 드라이브에 있어서 디스크는 스핀들 모터에 의해 일정 각속도 예를 들어, 7,200 rpm으로 회전한다. 디스크가 일정 각속도로 회전하기 때문에 디스크 상에서의 위치에 따라 선속도는 달라진다.
이에 따라 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 갭이 미치는 영향은 디스크 상에서의 위치에 따라 달라진다. 즉, 디스크의 내주보다는 외주에서 선속도가 빠르기 때 문에 디스크의 내주보다는 외주에서 헤드 갭 시간이 작다. 여기서, 헤드 갭 시간이란 헤드 갭 만큼 이동하는 데 소요되는 시간을 말한다.
도 3은 하드디스크 드라이브의 기록 동작에 있어서 헤드 갭 및 선속도에 의한 영향을 도식적으로 보이기 위한 것이다. 도 3을 참조하면, 디스크의 내주보다는 외주에서 선속도가 빠르고, 이에 따라 내주보다는 외주에서 헤드 갭 시간이 작은 것(T_od < T_id )을 알 수 있다.
종래에 있어서 헤드 갭에 의한 영향을 고려하기 위하여 서보 섹터와 데이터 섹터 및 데이터 섹터들 사이를 내주에서의 헤드 갭 시간에 상당하는 간격 즉, 최소 선속도를 고려한 간격(가이드 갭; guide gap)만큼 띄워주도록 하고 있다.
그렇지만, 이러한 가이드 갭에 의해 데이터 영역의 이용 효율이 감소하고, 또한, 서보 섹터와 데이터 섹터 사이에서도 불필요하게 기록 동작이 수행되어 데이터 프리앰블의 길이가 길어지는 등의 문제점이 있었다.
도 4는 종래의 기록 제어 방법을 보이기 위한 파형도이다. 도 4의 (a)는 서보 게이트 신호를 보이는 것이다. 서보 게이트 신호는 서보 섹터 구간을 나타내는 신호이다. 도 4의 (b)는 외주에서의 헤드 갭 시간(Td_WR_od)을 보이는 것이고, (c)는 데이터 섹터 펄스를 보이는 것이며, (d)는 외주에서의 라이트 게이트 타이밍 (write gate timing)을 보이는 것이고, (e)는 외주에서의 데이터 기록 영역을 보이는 것이고, (f)는 외주에서의 리드 게이트 타이밍을 보이는 것이다. 한편, 도 4의 (f)는 내주에서의 헤드 갭 시간(TD_WR_id)을 보이는 것이고, (g)는 내주에서의 데이터 섹터 펄스를 보이는 것이며, (h)는 내주에서의 라이트 게이트 타이밍(write gate timing)을 보이는 것이고, (i)는 내주에서의 데이터 기록 영역을 보이는 것이며, 그리고 (j)는 내주에서의 리드 게이트 타이밍(read gate timing)을 보이는 것이다.
도 4를 참조하면 데이터 섹터 펄스는 내주 및 외주에서 서보 게이트 신호로부터 일정한 간격을 가지고 발생하며, 데이터 섹터 펄스에 동기하여 리드 동작 및 라이트 동작이 수행되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 데이터 섹터 펄스에 동기하여 이루어지는 기록 동작에 의해 서보 섹터가 지워지는 것을 방지하도록 데이터 섹터 펄스는 서보 게이트 신호로부터 a만큼의 시간 간격을 두고 발생시켜야 한다. 그 결과 디스크 상에서 서보 섹터와 데이터 섹터 및 데이터 섹터들 사이에는 a의 시간 간격에 상당하는 만큼의 간격 즉, 가이드 갭이 마련되어야 한다.
한편, 도 4의 (e)와 (j)에 도시되는 바와 같이 서보 섹터와 데이터 섹터와 사이에서도 기록 동작이 불필요하게 수행됨을 알 수 있다. 다시 말해서 가이드 갭 내에서도 불필요한 기록 동작이 수행되고 있다. 기록 동작에 있어서 데이터 섹터 어드레스 마크가 발생하기 전까지 데이터 프리앰블이 기록된다. 이에 따라 도 4에 도시된 종래의 기록 제어 방법에 의하면 가이드 갭 내에서 불필요하게 데이터 프리앰블이 기록되고 있는 것을 알 수 있다.
대한민국 공개 특허 공보 2004-86132호(2004. 10. 8 공개), 일본국 공개특허공보 평 6-176486호(1994 6. 24 공개), 평 7-326032호(1995. 12. 12 공개), 2003-151101(2003. 5. 23 공개) 등에서는 헤드 갭 시간을 측정하고 이를 이용하여 기록 동작이 데이터 섹터의 선단에서 개시되도록 제어하는 기술들이 개시되고 있다. 그렇지만, 이러한 방법들은 디스크 상에 소정의 타이밍 보상용 패턴을 기록하고 독출 헤드를 통하여 이 패턴을 읽어들여서 헤드 갭 시간을 측정 및 보상하거나(평 6-176486호, 2004-86132호, 2003-151101), 오프셋 및 스큐각을 측정하여 보상하거나(평7-326032호) 하기 때문에 별도의 헤드 갭 시간 측정 장치를 필요로 하거나 혹은 공정 소요 시간이 많이 걸리는 등의 문제점들이 있었다.
또한, 도 4를 통하여 도시되고 설명한 바와 같이 최소의 선속도를 고려한 가이드 갭을 설정하고 있기 때문에 데이터 이용 효율이 낮다는 문제점도 있다.
본 발명은 하드디스크 드라이브에 있어서 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 갭에 의한 영향을 배제하여 고밀도 기록을 실현하는 기록 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 상기의 방법에 적합한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 갭에 의한 영향을 배제하여 데이터 영역의 사용 효율을 향상시키기 위한 기록 제어 방법은
기록 헤드와 독출 헤드가 소정의 간격을 두고 트랙 방향으로 이격되어 있는 헤드를 가지는 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 있어서,
기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 디스크의 선속도에 상응하는 헤드 갭 시간 을 가지는 테이블을 읽어들이는 과정; 및
기록 동작에 있어서 데이터 섹터 펄스로부터 상기 헤드 갭 시간만큼 지연시켜 기록 동작을 개시시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 테이블은 하드디스크 드라이브의 존 맵 테이블인 것이 바람직하다.
또한, 데이터 섹터의 종단과 서보 섹터의 사이를 상기 헤드 갭 시간만큼 띄우는 것이 바람직하다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브는
소정의 정보를 저장하는 디스크;
상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
상기 디스크에 정보를 기록하고 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드;
상기 헤드를 상기 디스크의 표면을 가로질러 이동시키는 보이스 코일 모터를 구동하는 VCM 드라이버; 및
상기 VCM 드라이버를 제어하여 상기 헤드를 통하여 데이터를 목표 서보 섹터에 기록하도록 제어하는 콘트롤러를 포함하며,
상기 콘트롤러는
상기 기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 상기 디스크의 선속도에 상응하는 헤드 갭 시간을 가지는 테이블을 읽어들이고, 기록 동작에 있어서 데이터 섹터 펄스로부터 상기 헤드 갭 시간만큼 지연시켜 기록 동작을 개시시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하드디스크 드라이브의 존 맵에 서보 게이트 신호 다음에 발생하는 데이터 섹터 펄스의 위치를 디스크 상에서의 위치에 따라 다르게 설정하도록 함에 의해 데이터 섹터를 효율적으로 구성할 수 있게 한다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들에 도시되는 본 발명의 예시적인 실시 예들을 구체적으로 설명함에 의해 명백해질 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 여기서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 설명을 간략하게 하기 위하여 본 발명에 있어서 신규하지 않거나 당업자에게 잘 알려진 것은 생략하기로 한다.
하드디스크 드라이브에서 사용하는 헤드는 기록 헤드와 독출 헤드가 일정한 간격으로 분리되어 있다. 독출 헤드를 이용하여 서보 섹터의 서보 정보를 읽으면서 서보 섹터로부터 일정 시간만큼 지연된 위치를 기준으로 기록 헤드로 데이터를 기록할 경우, 데이터가 기록되기 시작하는 위치는 헤드 갭 시간에 따라서 다르게 된다. 이 헤드 갭 시간은 디스크의 회전 속도가 낮을수록, 디스크의 내주 쪽일수록 더 커지게 된다.
본 발명에 있어서 디스크 상의 위치에 따른 헤드 갭 시간은 설계된 기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 디스크 상의 위치를 고려한 수학식에 따라 산출되어 테이블에 수록된다. 이 테이블을 이용하여 헤드 갭 시간을 고려한 데이터 섹터 펄스 타이밍 및 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 가지는 존 맵 테이블이 작성된다.
각 데이터 존에 있어서 데이터 섹터 펄스로부터 해당되는 헤드의 라이트 데 이터 섹터 펄스 타이밍만큼 지연된 라이트 데이터 섹터 펄스를 발생하고, 이 라이트 데이터 섹터 펄스를 기준으로 기록 동작이 수행된다. 독출 동작에 있어서는 데이터 섹터 펄스를 기준으로 독출 동작이 수행된다.
도 5는 본 발명에 따른 기록 제어 방법을 도식적으로 보이기 위한 타이밍도이다. 도 5에 도시된 것은 서보 섹터와 데이터 섹터 그리고 데이터 섹터들 사이에 최소의 헤드 갭 시간에 상응하는 만큼의 갭이 있는 예를 도시한 것이다.
도 5의 (a)는 서보 게이트 신호를 보이는 것이고, (b)는 외주에서의 헤드 갭 시간(Td_WR_od)을 보이는 것이고, (c)는 외주에서의 데이터 섹터 펄스를 보이는 것이며, (d)는 외주에서의 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(write date sector pulse timing)을 보이는 것이고, (e)는 외주에서의 라이트 게이트 타이밍(write gate timing)을 보이는 것이고, (f)는 외주에서의 데이터 기록 영역을 보이는 것이고, (g)는 외주에서의 리드 게이트 타이밍을 보이는 것이다. 한편, 도 5의 (h)는 내주에서의 헤드 갭 시간(TD_WR_id)을 보이는 것이고, (i)는 내주에서의 데이터 섹터 펄스를 보이는 것이며, (j)는 내주에서의 라이트 데이터 섹터 펄스를 보이는 것이며, (k)는 내주에서의 라이트 게이트 타이밍(write gate timing)을 보이는 것이고, (l)는 내주에서의 데이터 기록 영역을 보이는 것이며, 그리고 (m)는 내주에서의 리드 게이트 타이밍(read gate timing)을 보이는 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기록 제어 방법에 있어서, 독출 동작은 데이터 섹터 펄스에 동기하여 수행되고, 기록 동작은 라이트 데이터 섹터 펄스에 동기하여 수행되는 것을 알 수 있다.
라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍은 하드디스크 드라이브의 제조 공정에서 존 맵 테이블에 수록된다. 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(T_WP)은 헤드 갭 시간(Td_WR)에 상당하며, 헤드 갭 시간(Td_WR)은 디스크의 선속도 및 헤드 갭을 고려하여 다음의 수학식에 의해 산출된다.
TD_WR = T_rev X L_gap / L_rev
여기서, TD_WR는 헤드 갭 시간을 나타내고, T_rev는 디스크의 1회전 시간을 나타내며, L_gap은 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 갭, 그리고 L_rev는 1회전 길이를 나타낸다. T_rev는 디스크의 규정 회전 속도에 의해 결정되며, L_rev는 디스크 상의 위치 즉, 디스크 중심으로부터의 거리에 의해 결정된다. L_rev는 데이터 존에 따라 다르게 적용된다. 한편, L_gap는 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 설계된 간격을 적용하며, 측정 값을 사용하는 것도 바람직하다.
도 5를 참조하면, 기록 헤드에 의해 서보 섹터가 지워지는 것을 방지하도록, 존별 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(T_WP)은 리드 게이트 신호가 끝나는 시점에서 서보 게이트 신호가 시작되는 시점까지의 시간 간격이 된다. 바람직하게는 도 5에 도시되는 바와 같이 라이트 게이트 신호의 종단과 서보 게이트 신호가 서로 겹치지 않도록 즉, 데이터 섹터와 서보 섹터가 서로 겹쳐지지 않도록 한다. 이를 위하여 데이터 섹터의 종단으로부터 섹터 서보의 선단 사이가 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(T_WP) 및 타이밍 마진(margin_a)을 가지도록 데이터 섹터 포맷을 결정하여야 한다.
도 6은 본 발명에 따른 기록 제어 방법에 있어서 존 맵 작성 방법을 보이는 흐름도이다. 도 6에 도시된 과정들은 하드디스크 드라이브의 제조 공정 구체적으로는 존 맵 설정 공정에서 수행된다.
먼저, 수학식 1을 이용하여 디스크 상의 위치에 따른 헤드 갭 시간(Td_WR)들을 산출한다. (s602) 헤드 갭 시간(Td_WR)들은 데이터 존들의 개수만큼 산출된다. s602과정의 결과 산출된 헤드 갭 시간들을 가지는 테이블을 구성한다.
s602과정에서 산출된 테이블을 이용하여 디스크 상의 위치에 따른 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 산출한다. (s604) 외주의 경우에는 디스크의 선속도가 내주에 비해 빠르기 때문에 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 시간 간격이 내주에 비해 짧다. 따라서, 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 도 5에 도시된 바와 같이 T_WP_od로 설정한다. 한편, 내주의 경우에는 디스크의 선속도가 외주에 비해 느리기 때문에 기록 헤드와 독출 헤드 사이의 시간 간격이 내주에 비해 길다. 따라서, 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 도 5에 도시된 바와 같이 T_WP_id로 설정한다.
s604과정에서 산출된 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(T_WP)들을 포함하는 존 맵 테이블을 구성한다. (s606) 존 맵 테이블에는 주지하는 바와 같은 데이터 존의 개수, 각 존의 트랙 밀도, 트랙별 섹터 개수, 데이터 전송률, 데이터 섹터 펄스 타이밍 등 이외에도 본 발명에 따른 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍(T_WP)들이 수록된다.
s606과정에서 작성된 존 맵 테이블을 디스크의 시스템 영역 즉, 메인티넌스 실린더 혹은 불활성 메모리에 저장한다. (s608)
도 7은 본 발명에 따른 기록 제어 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, 디스크 상의 실린더 영역에 기록된 존 맵 테이블을 읽어들인다. (s702)
기록 동작인지 혹은 독출 동작인지를 판단한다. (s704)
독출 동작이라면, 존 맵 테이블에 수록된 데이터 섹터 펄스 타이밍을 참조하여 데이터 섹터 펄스를 발생한다. (s706)
데이터 섹터 펄스에 동기하여 리드 게이트 신호를 발생하여 독출 동작을 개시한다. (s708) 채널 칩은 리드 게이트 신호에 응답하여 독출된 신호의 복호화 동작을 개시한다.
기록 동작이라면, 존 맵 테이블에 수록된 데이터 섹터 펄스 타이밍 및 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 참조하여 라이트 데이터 섹터 펄스를 발생한다. (s710)
라이트 데이터 섹터 펄스에 동기하여 라이트 게이트 신호를 발생하여 기록 동작을 개시한다. (s712) 채널 칩은 라이트 게이트 신호에 응답하여 기록 데이터의 부호화동작을 개시한다.
본 발명에 따르면 기록 동작에서는 데이터 섹터 펄스를 기준으로 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍 즉, 헤드 갭 시간에 상당하는 시간만큼 지연시켜 라이트 데이터 섹터 펄스를 발생시킨다. 이에 따라, 데이터 섹터의 선단과 기록 동작의 개시 타이밍을 일치시킬 수 있기 때문에 가이드 갭의 길이를 최적화할 수 있다. 이에 따라 데이터 영역의 사용 효율이 증가된다.
도 8은 본 발명에 따른 기록 제어 방법에 의한 데이터 포맷을 보이는 것이 다. 도 1과 비교하면 가이드 갭(208)의 길이가 최적화되어 있는 것을 알 수 있다. 그 이유는 도 1에 도시된 종래의 기록 제어 방법에 있어서는 서보 섹터(102)와 데이터 섹터(104) 및 데이터 섹터(104)들 사이를 최대의 헤드 갭 시간에 상응하는 길이만큼 띄우는 것에 비해, 본 발명에서는 서보 섹터(202)와 데이터 섹터(204) 및 데이터 섹터(204)들 사이를 최대의 헤드 갭 시간에 상응하는 길이만큼 줄일 수 있기 때문이다. 도 8에 도시된 것은 서보 섹터(202)와 데이터 섹터(204) 및 데이터 섹터(204)들 사이를 최소의 헤드 갭 시간에 상응하는 길이만큼 줄인 예를 도시한 것이다.
또한, 본 발명에 있어서는 데이터 섹터 펄스의 위치와 기록된 데이터 영역의 선단을 일치시킬 수 있기 때문에 데이터 영역의 프리앰블 구간을 작게 설정할 수 있다.
종래의 헤드 갭 보상은 번인 테스트 공정에서 디스크 상에 특정 패턴을 기록한 후 기록 시작점과 독출 동작시 판독된 위치와의 시간 간격을 판단하여 헤드 갭 정보로 사용하였다. 또한, 디스크의 내주, 중간, 그리고 외주의 일부 트랙들에서 헤드 갭을 측정한 결과로 모든 트랙의 헤드 갭들을 추정하였다.
이에 비해 본 발명에서는 디스크 상에 특정 패턴을 기록 및 독출하지 않고 디스크의 선속도 및 설계된 헤드 갭을 고려하여 각각의 데이터 존에 맞게 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍을 계산하여 존 맵 테이블에 수록되는 파라메터들 중의 하나로 수록한다. 따라서, 하드디스크 드라이브의 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브(10)의 구성을 보이는 것이 다. 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. 하드디스크 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 각각의 변환기(16)는 각각의 디스크 표면(18)과 연관되어 있다. 한편, 도 1에서는 단일의 변환기(16)로 도시되어 있지만, 실질적으로 이것은 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 변환기와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 변환기로 이루어져 있는 것으로 이해되어야 한다. 전형적으로, 쓰기용 변환기는 공극(gap)을 가지는 자기 회로로 구성되고, 읽기용 변환기는 자기 저항(MR: Magneto-Resistive) 소자로 구성된다. 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 액튜에이터 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 액튜에이터 암(24)을 회전시키는 토오크를 발생시킨다. 액튜에이터 암(24)의 회전은 디스크 표면(18)을 가로질러 변환기(16)를 이동시킬 것이다.
정보는 전형적으로 디스크(12) 상의 동심원형 트랙들에 저장된다. 각 트랙(34)은 일반적으로 복수의 섹터를 포함하고 있다. 각 섹터는 데이터 필드(data field)와 식별 필드(identification field, 서보 필드라고도 함)를 포함하고 있다. 식별 필드는 섹터 및 트랙(실린더)을 식별하는 그레이 코드(Gray code), 변환기(16)가 트랙 중심으로부터 벗어나는 정도를 검출하기 위한 버스트 신호들로 구성되어 있다. 변환기(16)는 액튜에이터 아암의 운동에 의해 디스크 표면(18)을 가로질러 이동된다.
도 10은 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브의 전기적인 회로를 보이는 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하드디스크 드라이브는 디스크(12), 변환기(16), 프리 앰프(210), 기록/판독 채널(220), 호스트 인터페이스(230), 컨트롤러(240), 메모리(250), 온도 센서(260) 및 보이스 코일 모터(VCM) 구동부(270)를 구비한다.
위의 프리 앰프(210) 및 기록/판독 채널(220)을 포함하는 회로 구성을 기록/판독 회로라 칭하기로 한다.
메모리(250)에는 하드디스크 드라이브를 제어하기 위한 각종 프로그램 및 데이터들이 저장되어 있으며, 특히 본 발명의 실시 예에 의한 존맵 테이블이 저장된다. 이때 메모리(250)는 비휘발성 메모리로 설계한다.
컨트롤러(240)는 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등이 된다. 컨트롤러(240)는 디스크(12)로부터 읽거나 또는 디스크(12)에 정보를 기록하기 위하여 기록/판독 채널(220)로 제어신 호를 공급한다. 정보는 전형적으로 R/W 채널로부터 호스트 인터페이스 회로(2320)로 전송된다. 호스트 인터페이스 회로(230)는 퍼스널 컴퓨터와 같은 시스템에 인터페이스하기 위하여 하드디스크 드라이브를 허용하는 버퍼 메모리 및 제어 회로를 포함하고 있다.
컨트롤러(240)는 보이스 코일(26)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동 회로(270)에 또한 결합되어 있다. 컨트롤러(240)는 VCM의 여기 및 변환기(16)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동 회로(270)로 제어신호를 공급한다.
컨트롤러(240)는 플래쉬 메모리 소자와 같은 비휘발성 메모리 소자(250)에 결합되어 있다. 메모리 소자(250)는 소프트웨어 루틴을 실행시키기 위하여 컨트롤러(240)에 의하여 사용되는 명령어 및 데이터가 저장되어 있다. 소프트웨어 루틴의 하나로서 한 트랙에서 다른 트랙으로 변환기(16)를 이동시키는 시크 루틴이 있다. 시크 루틴은 변환기(16)를 정확한 트랙으로 이동시키는 것을 보증하기 위한 서버 제어 루틴을 포함하고 있다.
데이터 읽기(Read) 모드에서, 하드디스크 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 호스트 인터페이스(230)를 통하여 호스트 기기로 전송한다. 이때, 컨트롤러(240)는 존 맵 테이블을 참조하여 데이터 섹터 펄스 및 리드 게이트 신호를 발생하며, 기록 판독 채널(220)은 리드 게이트 신 호에 응답하여 독출된 데이터를 복호화한다.
반대로 데이터 쓰기(Write) 모드에서, 하드디스크 드라이브는 호스트 기기로부터 데이터를 입력받아 호스트 인터페이스(230)에 내장된 버퍼(도면에 미도시)에 일시 저장시킨 후에, 버퍼에 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. 이때, 컨트롤러(240)는 존 맵 테이블을 참조하여 라이트 데이터 섹터 펄스 및 라이트 게이트 신호를 발생하며, 기록 판독 채널(220)은 라이트 게이트 신호에 응답하여 독출된 데이터를 부호화하여 기록 헤드에 제공한다.
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, 플래쉬 메모리, 이레이져블 ROM(EROM: Erasable ROM), 플로피 디스크, 광 디스크, 하드디스크, 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 하드디스크 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 따른 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 의하면 헤드 갭 시간만큼 서보 섹터와 데이터 섹터 및 데이터 섹터들 사이의 간격을 감소시킬 수 있기 때문에 데이터 영역의 사용 효율을 높일 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 따르면 데이터 섹터 펄스와 데이터 기록 시작 위치를 일치시킬 수 있기 때문에 데이터 섹터의 데이터 프리앰블 구간을 감소시킬 수 있는 효과도 가진다.

Claims (7)

  1. 기록 헤드와 독출 헤드가 소정의 간격을 두고 트랙 방향으로 이격되어 있는 헤드를 가지는 하드디스크 드라이브의 기록 제어 방법에 있어서,
    상기 기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 상기 디스크의 선속도에 상응하는 헤드 갭 시간을 가지는 테이블을 읽어들이는 과정; 및
    기록 동작에 있어서 데이터 섹터 펄스로부터 상기 헤드 갭 시간만큼 지연시켜 기록 동작을 개시시키는 과정을 포함하는 기록 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이블은 하드디스크 드라이브의 존 맵 테이블인 것을 특징으로 하는 기록 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    데이터 섹터의 종단과 서보 섹터의 사이를 상기 헤드 갭 시간만큼 띄우는 것을 특징으로 하는 기록 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 존 맵 테이블은
    상기 헤드 갭 및 디스크의 선속도를 고려하여 헤드 갭 시간을 산출하는 과정;
    상기 헤드 갭 시간에 상응하여 데이터 섹터 펄스로부터 기록 개시 시간까지의 타이밍을 나타내는 라이트 데이터 섹터 타이밍을 산출하는 과정; 및
    상기 라이트 데이터 섹터 타이밍을 존 맵 테이블에 수록하는 과정을 통하여 작성된 것임을 특징으로 하는 기록 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 헤드 갭 시간 산출 과정 및 라이트 데이터 섹터 펄스 타이밍은 하드디스크 드라이브의 존 맵 설정 공정에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기록 제어 방법.
  6. 소정의 정보를 저장하는 디스크;
    상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
    상기 디스크에 정보를 기록하고 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드;
    상기 헤드를 상기 디스크의 표면을 가로질러 이동시키는 보이스 코일 모터를 구동하는 VCM 드라이버; 및
    상기 VCM 드라이버를 제어하여 상기 헤드를 통하여 데이터를 목표 서보 섹터에 기록하도록 제어하는 콘트롤러를 포함하며,
    상기 콘트롤러는
    상기 기록 헤드와 독출 헤드의 간격 및 상기 디스크의 선속도에 상응하는 헤드 갭 시간을 가지는 테이블을 읽어들이고, 기록 동작에 있어서 데이터 섹터 펄스 로부터 상기 헤드 갭 시간만큼 지연시켜 기록 동작을 개시시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테이블은 존 맵 테이블인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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