KR20100093964A - 데이터 저장장치 및 그 동작방법 - Google Patents

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김종완
최현호
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Abstract

데이터 저장장치 및 그 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 데이터 저장장치는 실제 데이터 및 더미 데이터가 저장된 자성트랙과, 상기 더미 데이터의 위치를 찾기 위한 위치검출수단을 포함할 수 있다. 상기 더미 데이터는 상기 실제 데이터의 위치를 찾는데 사용될 수 있다.

Description

데이터 저장장치 및 그 동작방법{Data storage device and method of operating the same}
본 개시는 데이터 저장장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
전원이 차단되더라도 기록된 정보가 유지되는 비휘발성 저장장치는 HDD(hard disk drive)와 비휘발성 RAM(ramdom access memory) 등이 있다.
일반적으로, HDD는 회전하는 부분을 갖는 저장장치로 마모되는 경향이 있고, 동작시 페일(fail)이 발생할 가능성이 크기 때문에 신뢰성이 떨어진다. 한편, 비휘발성 RAM의 대표적인 예로 플래시 메모리를 들 수 있는데, 플래시 메모리는 회전하는 기계 장치를 사용하지 않지만, 읽기/쓰기 동작 속도가 느리고 수명이 짧으며, HDD에 비해 저장용량이 작은 단점이 있다. 또한 플래시 메모리의 생산 비용은 상대적으로 높은 편이다.
이에, 최근에는 종래의 비휘발성 저장장치의 문제점을 극복하기 위한 방안으로서, 자구벽(magnetic domain wall) 이동 원리를 이용하는 새로운 데이터 저장장치에 관한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 자구(magnetic domain)는 강자성체 내에서 자기 모멘트가 일정 방향으로 정돈된 자기적인 미소영역이고, 자구벽은 서로 다른 자화 방향을 갖는 자구들의 경계부이다. 자구 및 자구벽은 자성체에 인가되는 전류에 의해 이동될 수 있다. 자구 및 자구벽의 이동 원리를 이용하면, 회전하는 기계 장치를 사용하지 않으면서 저장용량이 큰 데이터 저장장치를 구현할 수 있을 것이라 예상된다.
자구 및 자구벽이 이동되는 원리를 이용하는 데이터 저장장치 및 그 동작방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 다수의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖고, 상기 다수의 자구에 실제 데이터 및 더미 데이터가 저장된 자성트랙; 및 상기 더미 데이터의 위치를 찾기 위한 위치검출수단;을 포함하고, 상기 더미 데이터는 상기 실제 데이터의 위치를 찾는데 사용되는 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장장치를 제공한다.
상기 더미 데이터는 상기 실제 데이터의 첫번째 데이터 바로 앞에 위치할 수 있다.
상기 더미 데이터는 연속된 적어도 두 개의 데이터군을 포함할 수 있다.
상기 적어도 두 개의 데이터군 중 적어도 두 개는 서로 같거나 다른 데이터 배열을 가질 수 있다.
상기 더미 데이터(이하, 제1 더미 데이터)와 이격된 적어도 하나의 다른 더미 데이터가 더 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 다른 더미 데이터는 상기 실제 데이터 사이에 구비될 수 있다.
상기 다른 더미 데이터는 복수 개 구비될 수 있고, 이 경우, 상기 복수의 다 른 더미 데이터는 등간격으로 구비될 수 있다.
상기 제1 더미 데이터는 상기 다른 더미 데이터와 다른 데이터 배열을 가질 수 있다.
상기 제1 더미 데이터는 연속된 적어도 두 개의 데이터군을 포함할 수 있고, 상기 적어도 두 개의 데이터군 중 적어도 하나와 상기 다른 더미 데이터는 동일한 데이터 배열을 가질 수 있다.
상기 위치검출수단은 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 저장하기 위한 제1 레지스터(register); 레퍼런스(reference) 데이터가 저장된 제2 레지스터; 및 상기 제1 레지스터의 데이터와 상기 제2 레지스터의 데이터를 비교하기 위한 논리회로;를 포함할 수 있다.
상기 더미 데이터는 상기 레퍼런스 데이터와 동일한 데이터 배열을 갖거나, 상기 레퍼런스 데이터가 적어도 2회 반복된 데이터 배열을 가질 수 있다.
상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 임시로 저장하기 위한 임시저장소자를 더 포함할 수 있다.
상기 임시저장소자를 제어하기 위한 컨트롤러가 더 구비될 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 임시저장소자 및 상기 위치검출수단에 연결될 수 있다.
상기 자성트랙은 버퍼영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 다수의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖고 상기 다수의 자구에 실제 데이터 및 더미 데이터가 저장된 자성트랙을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장장치의 동작방법에 있어서, 상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계;를 포함하고, 상기 더미 데이터의 위치로부터 상기 실제 데이터의 위치를 찾는 데이터 저장장치의 동작방법을 제공한다.
상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계는, 상기 자성트랙의 자구벽을 1비트 단위로 이동시키면서 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 제1 레지스터에 저장하는 단계; 및 상기 제1 레지스터에 저장된 데이터와 레퍼런스(reference) 데이터를 비교하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 데이터 저장장치는 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 임시로 저장하기 위한 임시저장소자를 더 포함할 수 있다.
상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계에서, 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 상기 임시저장소자에 저장할 수 있다. 이 경우, 본 실시예의 동작방법은 상기 임시저장소자에 저장된 데이터 중 상기 실제 데이터에 대응하는 데이터의 위치를 찾는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버린 경우, 상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계를 수행할 수 있고, 상기 더미 데이터의 위치를 찾은 후, 상기 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버리기 전 상태로 상기 자성트랙의 데이터를 정렬시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 실제 데이터 사이에 적어도 하나의 다른 더미 데이터가 더 구비될 수 있고, 이 경우, 본 실시예의 동작방법은 상기 적어도 하나의 다른 더미 데이터의 위치를 찾는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 트랙에 저장된 데이터의 위치를 확인할 수 있기 때문에, 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치 및 그 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 저장장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 데이터가 저장될 수 있는 다수의 자구영역(D) 및 그들 사이의 자구벽영역(DW)을 갖는 자성트랙(100)이 구비되어 있다. 자성트랙(100)은 라인 형태를 가질 수 있지만, 그 모양은 다양하게 변화될 수 있다. 자성트랙(100)은, 예컨대, Co, Ni 및 Fe 중 적어도 하나를 포함하는 강자성 물질로 형성될 수 있다. 상기 강자성 물질은 Co, Ni 및 Fe 이외에 다른 물질을 더 포함할 수도 있다.
자성트랙(100)의 일부에 실제 데이터(복수)(RD1)가 저장될 수 있고, 다른 일부에 더미 데이터(복수)(DD1)가 저장될 수 있다. 더미 데이터(DD1)는 실제 데이터(RD1)의 위치를 찾는데 사용될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세하게 설명한다.
더미 데이터(DD1)는 연속된 적어도 두 개의 데이터군, 예컨대, 세 개의 데이터군(이하, 제1 내재 제3 데이터군)(D11∼D13)을 포함할 수 있다. 제1 데이터군(D11)의 확대도에, 그의 데이터 배열이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서는, 제 1 데이터군(D11)이 '10101010'의 8비트 데이터를 갖는 경우를 도시하였지만, 이는 일례에 불과하다. 제1 데이터군(D11)을 구성하는 비트(자구영역)의 수와 그의 데이터 배열을 다양하게 변화될 수 있다. 제2 및 제3 데이터군(D12, D13)은 제1 데이터군(D11)과 동일한 데이터 배열을 가질 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있다. 제1 내재 제3 데이터군(D11∼D13) 중 두 개는 동일한 데이터 배열을 갖고, 나머지 하나는 다른 데이터 배열을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 및 제3 데이터군(D11, D13)은 '10101010'의 데이터 배열을 갖고, 제2 데이터군(D12)은 '01010101'의 데이터 배열을 가질 수 있다. 혹은, 제1 및 제3 데이터군(D11, D13)이 '01010101'의 데이터 배열을 갖고, 제2 데이터군(D12)이 '10101010'의 데이터 배열을 가질 수도 있다. 제1 내재 제3 데이터군(D11∼D13) 모두 서로 다른 데이터 배열을 가질 수도 있다.
실제 데이터(RD1)(확대도의 d1, d2, d3...)는 더미 데이터(DD1) 일측(도면 오른쪽)에 배열될 수 있다. 실제 데이터(RD1) 중 더미 데이터(DD1) 바로 옆에 있는 데이터(단수)(d1)를 첫번째 실제 데이터(d1)라 할 수 있다. 더미 데이터(DD1) 타측(도면 왼쪽)의 자성트랙(100) 영역은 유효한 데이터가 저장되지 않는 버퍼영역(buffer region)일 수 있다. 상기 버퍼영역의 길이는 자성트랙(100)의 절반 정도일 수 있다. 도시하지는 않았지만, 자성트랙(100)의 양단 중 적어도 하나에 연결된 자구벽 이동수단이 구비될 수 있다. 상기 자구벽 이동수단은 펄스 전류 발생기를 포함할 수 있다.
자성트랙(100)의 소정 영역, 예컨대, 중앙부에 기록/재생유닛(150)이 구비될 수 있다. 기록/재생유닛(150) 일측(도면 오른쪽)에 더미 데이터(DD1) 및 실제 데이 터(RD1)가 위치할 수 있다. 기록/재생유닛(150)은 TMR(tunnel magneto resistance) 또는 GMR(giant magneto resistance) 효과를 이용하여 데이터를 재생하고, 스핀 전이 토크(spin transfer torque)를 이용해서 데이터를 기록하는 소자일 수 있다. 기록/재생유닛(150)의 원리 및 구성은 다양하게 변화될 수 있다. 기록/재생유닛(150)은 자구영역(D1) 하나에 대응하는 길이를 가질 수 있지만, 경우에 따라서는, 그렇지 않을 수도 있다. 기록/재생유닛(150)은 재생유닛으로 대체될 수 있고, 이 경우, 상기 재생유닛과 분리된 기록유닛이 구비될 수 있다. 즉, 기록 및 재생 기능을 모두 갖는 일체형의 기록/재생유닛(150)을 구비시키는 대신에 기록유닛과 재생유닛을 개별적으로 구비시킬 수 있다.
기록/재생유닛(150)과 연결된 것으로, 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾기 위한 위치검출수단(300)이 구비될 수 있다. 위치검출수단(300)의 자세한 구성에 대해서는 추후에 설명한다. 위치검출수단(300)과 더미 데이터(DD1) 사이에는 감지증폭기(sense amplifier)(200)가 구비될 수 있다.
도 1의 더미 데이터(DD1) 및 실제 데이터(RD1)를 기록/재생유닛(150)의 타측(도면 왼쪽) 방향, 즉, 제1 방향(MD1)으로 1비트씩 이동시키면서, 기록/재생유닛(150)을 이용해서 더미 데이터(DD1)와 실제 데이터(RD1)를 재생할 수 있다. 더미 데이터(DD1) 및 실제 데이터(RD1)를 제1 방향(MD1)으로 1비트씩 이동시킨다는 것은, 곧, 자성트랙(100)의 자구 및 자구벽을 제1 방향(MD1)으로 1비트씩 이동시킨다는 것이다. 자구벽 이동은, 곧, 자구의 이동을 의미할 수 있으므로, 자구 및 자구벽의 이동은 간략히 자구벽 이동이라 할 수 있다. 이러한 자구벽 이동은 자성트 랙(100)의 양단 사이에 소정의 펄스 전류를 인가함으로써 가능할 수 있다. 전류와 전자의 방향은 반대이므로, 자구벽은 상기 펄스 전류의 방향과 반대 방향으로 이동될 수 있다. 기록/재생유닛(150) 타측(도면 왼쪽)으로 이동시킨 더미 데이터(DD1)와 실제 데이터(RD1)를 다시 기록/재생유닛(150) 일측(도면 오른쪽)으로 이동시킬 수 있다. 한편, 자성트랙(100)에 새로운 데이터를 기록하고자 할 때는, 기록/재생유닛(150) 일측(도면 오른쪽)의 자구벽을 제1 방향(MD1)으로 1비트씩 이동시키면서, 기록/재생유닛(150)으로 자구영역(D)에 소정의 데이터를 기록할 수 있다. 이때, 더미 데이터(DD1)는 그대로 통과시키고, 더미 데이터(DD1) 이후의 실제 데이터(RD1)만 새로운 데이터로 바꿀 수 있다.
이렇게 데이터 저장장치의 동작시, 더미 데이터(DD1)와 실제 데이터(RD1)는 자성트랙(100) 내에서 이동되는데, 실제 데이터(RD1)의 위치를 잃어버리는 상황이 발생할 수 있다. 예컨대, 데이터 저장장치의 동작 중 갑작스럽게 전원이 꺼지는 경우(sudden power off), 어디서부터 실제 데이터(RD1)가 시작되는지, 즉, 첫번째 실제 데이터(d1)가 어디에 있는지 알 수 없는 상황에 처할 수 있다. 이 경우, 위치검출수단(300)을 이용해서 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾음으로써, 실제 데이터(RD1)의 위치를 확인할 수 있다. 갑작스럽게 전원이 꺼지는 경우가 아니라 하더라도, 더미 데이터(DD1) 및 위치검출수단(300)을 사용해서 실제 데이터(RD1)의 위치를 확인할 수 있다. 위치검출수단(300)을 이용해서 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾는 방법, 곧, 실제 데이터(RD1)의 위치를 찾는 방법에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 기록/재생유닛(150)으로 읽은 정보를 임시로 저장하기 위한 임시저장소자(400)가 더 구비될 수 있다. 임시저장소자(400)는 감지증폭기(200)를 통해 기록/재생유닛(150)에 연결될 수 있다. 임시저장소자(400)는 일반적인 비휘발성 메모리소자의 구성을 갖는 일종의 캐시메모리(cache memory)일 수 있다. 예컨대, 임시저장소자(400)는 SRAM(static RAM) 또는 플래시 메모리(NAND 또는 NOR)일 수 있으나, 그 밖의 다른 형태의 메모리일 수도 있다. 이러한 임시저장소자(400)는 부피가 작고, 종래의 반도체 공정을 이용해서 용이하게 형성할 수 있다. 또한 임시저장소자(400)는 복수의 자성트랙(100)에 공통으로 연결될 수 있고, 주변회로 영역에 존재할 수 있다. 따라서, 임시저장소자(400)는 데이터 저장장치 전체의 기록 밀도에는 거의 영향을 미치지 않으며, 제조공정적 어려움도 유발하지 않을 수 있다. 임시저장소자(400)를 제어하기 위한 컨트롤러(500)가 더 구비될 수 있다. 컨트롤러(500)는 위치검출수단(300)으로부터 출력되는 정보를 받아 임시저장소자(400)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 컨트롤러(500)는 임시저장소자(400) 및 위치검출수단(300)에 연결될 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 위치검출수단(300)의 구성을 예시적으로 보여준다.
도 3을 참조하면, 위치검출수단(300)은 재생 데이터 레지스터(R1)와 레퍼런스 레지스터(R2) 및 이들에 연결된 논리회로(L1)를 포함할 수 있다. 재생 데이터 레지스터(R1)는 도 1의 자성트랙(100)에서 재생한 데이터를 저장하기 위한 저장요소일 수 있다. 재생 데이터 레지스터(R1)는 복수의 메모리셀, 예컨대, 여덟 개의 메모리셀(제1 내지 제8 메모리셀)(c1∼c8)을 가질 수 있다. 이는 도 1의 제1 데이 터군(D11)의 데이터 수에 대응할 수 있다. 자성트랙(100)에서 재생한 데이터(단수)는 제1 메모리셀(c1)에 저장될 수 있고, 이때, 원래 제1 내지 제7 메모리셀(c1∼c7)에 저장되어 있던 데이터는 각각 제2 내지 제8 메모리셀(c2∼c8)로 이동될 수 있다. 즉, 재생 데이터 레지스터(R1)는 새로운 데이터가 제1 메모리셀(c1)로 들어올 때마다 기존 데이터가 다음 메모리셀로 이동되는 쉬프트 레지스터(shift register)일 수 있다. 레퍼런스 레지스터(R2)는 소정의 레퍼런스 데이터가 저장된 레지스터로서, 재생 데이터 레지스터(R1)의 메모리셀(c1∼c8)과 동일한 수의 메모리셀(c1'∼c8')을 가질 수 있다. 예컨대, 레퍼런스 레지스터(R2)는 도 1의 제1 데이터군(D11)의 데이터 배열과 동일한 배열의 레퍼런스 데이터를 가질 수 있다. 따라서 만약 도 1의 제1 데이터군(D11)의 데이터가 순차로 재생되어 재생 데이터 레지스터(R1)에 저장된 경우, 재생 데이터 레지스터(R1)의 데이터 배열과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터 배열은 일치할 수 있다. 논리회로(L1)는 재생 데이터 레지스터(R1)의 데이터 배열과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터 배열이 일치하는지 여부를 확인하는 역할을 할 수 있다. 도 1의 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)의 데이터 배열이 같은 경우, 도 3의 재생 데이터 레지스터(R1)의 데이터 배열과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터 배열이 소정의 간격을 두고 세 번 연속해서 일치할 수 있고, 이때, 논리회로(L1)는 더미 데이터(DD1)가 모두 재생되었다고 인식할 수 있다. 이는 곧 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾은 것이라 할 수 있다. 더미 데이터(DD1) 바로 다음에 첫번째 실제 데이터(d1)가 있으므로, 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾은 것은 곧 첫번째 실제 데이터(d1)의 위치를 찾은 것이라 할 수 있다. 따 라서 실제 데이터(RD1)의 위치를 잃어버렸을 경우, 위와 같은 방법으로 실제 데이터(RD1)의 위치를 찾아 그에 대한 실질적인 동작(재생 또는 기록)을 수행할 수 있다. 도 3의 위치검출수단(300)은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 재생 데이터 레지스터(R1)의 메모리셀의 개수는 달라질 수 있고, 재생 데이터 레지스터(R1)가 복수 개 구비될 수도 있다. 레퍼런스 레지스터(R2)에 저장된 레퍼런스 데이터의 수 및 배열 또한 달라질 수 있다. 경우에 따라, 상기 레퍼런스 데이터는 더미 데이터(DD1)와 동일한 데이터 배열을 가질 수도 있다. 또한 레퍼런스 레지스터(R2)는 복수 개 구비될 수 있다. 논리회로(L1) 또한 복수 개 구비될 수 있다.
도 4는 도 3의 구성을 보다 자세히 보여준다. 도 4의 제1 논리회로(L11)는 도 3의 논리회로(L1)에 포함된 요소일 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 논리회로(L11)는 재생 데이터 레지스터(R1) 및 레퍼런스 레지스터(R2)에 연결된 복수의 XOR(exclusive-OR) 게이트, 예컨대, 여덟 개의 XOR 게이트(제1 내지 제8 XOR 게이트)(X1∼X8)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제8 XOR 게이트(X1∼X8) 각각의 두 입력단 중 하나는 재생 데이터 레지스터(R1)의 제1 내지 제8 메모리셀(c1∼c8)에 연결될 수 있다. 편의상 단순하게 도시하였지만, 제1 내지 제8 XOR 게이트(X1∼X8) 각각의 두 입력단 중 다른 하나는 레퍼런스 레지스터(R2)의 제1 내지 제8 메모리셀(c1'∼c8')에 연결될 수 있다. 제1 논리회로(L11)는 제1 내지 제8 XOR 게이트(X1∼X8)의 출력단에 공통으로 연결된 NAND 게이트(N1)를 더 포함할 수 있다. 재생 데이터 레지스터(R1)의 데이터 배열과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터 배열이 일치하는 경우, 제1 내지 제8 XOR 게이트(X1∼X8)는 두 입력단을 통해 동일한 신호를 인가받아 '1'을 출력할 수 있다. 모든 XOR 게이트(X1∼X8)로부터 NAND 게이트(N1)로 '1'이 입력되는 경우, NAND 게이트(N1)는 '1'을 출력할 수 있다. 만약, XOR 게이트(X1∼X8) 중 하나라도 '1'을 출력하지 않으면, NAND 게이트(N1)는 '0'을 출력할 것이다. 따라서, 이러한 구성을 갖는 제1 논리회로(L11)를 이용하면, 재생 데이터 레지스터(R1)의 데이터 배열과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터 배열이 일치하는지 여부를 확인할 수 있다.
도 1 및 도 2는 자성트랙(100)의 절반 정도가 버퍼영역인 경우이지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 버퍼영역이 없는 구성도 가능하다. 그 일례가 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 자성트랙(100')의 일단(E1) 및 타단(E2)에 각각 재생유닛(150a) 및 기록유닛(150b)이 구비될 수 있다. 재생유닛(150a) 및 기록유닛(150b)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 재생유닛(150a)에 감지증폭기(200)가 연결될 수 있고, 감지증폭기(200)에 위치검출수단(300)이 연결될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 재생유닛(150a) 및 기록유닛(150b)에 연결된 전류제어소자가 더 구비될 수 있다. 상기 전류제어소자는 재생유닛(150a)으로 재생한 정보를 기록유닛(150b)에 전달하는 역할을 할 수 있다. 이러한 저장장치를 이용하면, 자성트랙(100')의 타단(E2)에서 일단(E1)으로 자구벽을 1비트씩 이동시키면서, 자성트랙(100')의 일단(E1)에서 재생한 데이터를 타단(E2)에 전사(transfer)할 수 있다. 즉, 재생유닛(150a)으로 자성트랙(100') 일단(E1)의 데이터를 재생한 후, 자성트랙(100')의 자구벽을 일단(E1) 방향으로 1비트 만큼 이동시킨 다음, 기록유닛(150b)을 이용해 서 상기 재생한 데이터를 자성트랙(100')의 타단(E2)에 기록할 수 있다. 이러한 과정을 반복하면, 모든 데이터(DD1, RD1)에 대한 재생동작을 완료한 후의 데이터(DD1, RD1)의 위치는 재생동작 전과 동일할 수 있다. 그러므로 본 실시예의 데이터 저장장치는 자성트랙(100')에 버퍼영역이 필요 없는 버퍼-프리(buffer-free)한 장치일 수 있다. 이러한 데이터 저장장치에서도 더미 데이터(DD1) 및 위치검출수단(300)을 이용해서 실제 데이터(RD1)의 위치를 찾을 수 있다.
도 5에 임시저장소자(400) 및 이를 제어하기 위한 컨트롤러(500)가 부가된 구조가 도 6에 도시되어 있다.
도 2 및 도 6과 같이 임시저장소자(400)가 구비된 경우, 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾는 동작을 수행하면서, 더미 데이터(DD1)와 실제 데이터(RD1)를 임시저장소자(400)에 저장할 수 있다. 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾은 후, 임시저장소자(400)에 저장된 데이터 중 실제 데이터(RD1)에 대응하는 데이터를 찾아 그것을 외부로 출력할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에서는 첫번째 실제 데이터(d1) 바로 앞에 하나의 더미 데이터(DD1)를 구비시킨 경우에 대해 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 실제 데이터(RD1) 중간에 적어도 하나의 다른 더미 데이터를 더 구비시킬 수 있다. 그 일례가 도 7에 도시되어 있다. 편의상, 도 7에서는 자성트랙(100")만 도시하였다.
도 7을 참조하면, 서로 이격된 복수의 더미 데이터, 예컨대, 세 개의 더미 데이터(제1 내지 제3 더미 데이터)(DD1∼DD3)가 구비될 수 있고, 이들(DD1∼DD3)과 교대로 배치되는 복수의 실제 데이터(제1 내지 제3 실제 데이터)(RD1∼RD3)가 구비될 수 있다. 복수의 더미 데이터(DD1∼DD3)는 등간격으로 구비될 수 있고, 이들(RD1∼RD3)의 길이는 서로 같을 수 있다. 첫번째 실제 데이터(단수)(d1) 바로 앞에 구비된 제1 더미 데이터(DD1)는 도 1을 참조하여 설명한 더미 데이터(DD1)와 동일할 수 있다. 제1 더미 데이터(DD1)와 그를 제외한 나머지 더미 데이터(제2 및 제3 더미 데이터)(DD2, DD3)는 서로 다른 데이터 배열을 가질 수 있다. 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3) 중 적어도 어느 하나는 제1 더미 데이터(DD1)를 구성하는 복수의 데이터군(D11∼D13) 중 하나와 동일한 데이터 배열을 가질 수 있다. 예컨대, 복수의 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)는 모두 동일한 데이터 배열을 가질 수 있다. 그러나 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)는 복수의 데이터군(D11∼D13)과 다른 데이터 배열을 가질 수도 있다. 또한, 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)는 서로 다른 데이터 배열을 가질 수 있다. 도 7의 구조에서 자성트랙(100")은 도 1 및 도 2와 유사하게 제1 더미 데이터(DD1) 앞에 버퍼영역(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 7과 같이 복수의 더미 데이터(DD1∼DD3)가 구비된 경우, 이들을 이용한 실제 데이터(RD1∼RD3)의 위치 확인이 보다 정확하고 용이할 수 있다. 예컨대, 제1 실제 데이터(RD1)를 읽은 후, 제2 더미 데이터(DD2)로 제2 실제 데이터(RD2)의 위치를 확인할 수 있고, 이와 유사하게, 제2 실제 데이터(RD2)를 읽은 후, 제3 더미 데이터(DD3)로 제3 실제 데이터(RD3)의 위치를 확인할 수 있다. 또한, 복수의 더미 데이터(DD1∼DD3) 중 적어도 두 개의 위치를 동시에 확인함으로써, 첫번째 실제 데 이터(d1)의 위치를 찾을 수도 있다. 이를 위해 복수의 재생유닛을 사용할 수 있다. 이 경우, 위치검출수단도 복수 개 구비시킬 수 있다. 경우에 따라서는, 복수의 재생유닛을 하나의 위치검출수단에 연결할 수도 있다.
도 8은 도 7의 자성트랙(100")을 포함하는 데이터 저장장치의 전체적인 구성을 예시적으로 보여준다.
도 8을 참조하면, 더미 데이터(DD1∼DD3)의 위치를 찾기 위한 위치검출수단(300')이 구비될 수 있다. 위치검출수단(300')은 제1 더미 데이터(DD1)의 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13), 그리고, 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)에 각각 대응하는 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)를 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 자성트랙(100")에 복수의 재생유닛(혹은 기록/재생유닛)이 구비될 수 있고, 상기 복수의 재생유닛(혹은 기록/재생유닛)에 각각 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)가 연결될 수 있다. 상기 복수의 재생유닛(혹은 기록/재생유닛)과 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5) 사이에 감지증폭기(미도시)가 구비될 수 있다. 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5) 각각은 도 4의 재생 데이터 레지스터(R1) 및 XOR 게이트(X1∼X8)를 포함할 수 있다. 위치검출수단(300')은 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)에 연결된 레퍼런스 레지스터(R2)를 더 포함할 수 있다. 레퍼런스 레지스터(R2)는 도 4의 레퍼런스 레지스터(R2)와 동일할 수 있다. 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)가 동일한 데이터 배열을 갖는 경우, 도시된 바와 같이 하나의 레퍼런스 레지스터(R2)를 사용할 수 있다. 그러나 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)가 서로 다른 데이터 배열을 갖 는 경우, 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)에 서로 다른 레퍼런스 레지스터가 연결될 수 있다.
도 8의 실제 데이터(Real Data)의 위치 정보를 잃어버린 경우, 더미 데이터(DD1∼DD3)와 위치검출수단(300')을 이용해서 실제 데이터(Real Data)의 위치를 찾을 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 데이터 저장장치를 이용해서 실제 데이터(Real Data)의 위치를 찾는 방법을 보여주는 개략적인 회로도이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 더미 데이터(DD1∼DD3)와 실제 데이터(Real Data)를 이동시키는 중에 이들의 위치 정보를 잃어버린 경우, 자성트랙(100")의 자구벽을 제1 방향(MD1)으로 1비트씩 이동시키면서, 위치검출수단(300')을 이용해서 더미 데이터(DD1∼DD3)를 찾는 동작을 수행할 수 있다. 도 9a에서와 같이, 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)의 위치가 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)에 대응하지 않는 경우, 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)의 재생 데이터 레지스터들에 저장된 데이터와 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터가 일치하지 않을 것이다. 자구벽을 1비트씩 이동시키면서 더미 데이터(DD1∼DD3)를 찾는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)의 위치가 각각 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)의 위치에 대응할 경우, 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)가 각각 제1 내지 제5 논리요소(RX1∼RX5)의 재생 데이터 레지스터들에 저장될 수 있다. 이때, 상기 재생 데이터 레지스터들과 레퍼런스 레지스터(R2)의 데이터가 일치할 수 있다. 그 결과, NAND 게이트(N10)는 '1'을 출력할 수 있다. 이는 곧 제1 내지 제3 데이터군(D11∼D13)과 제2 및 제3 더미 데이터(DD2, DD3)의 위치를 찾은 것이라 할 수 있다. 이 경우, 더미 데이터(DD1∼DD3)를 찾는 동작을 멈추고, 정상 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 더미 데이터(DD1) 바로 다음에 있는 첫번째 실제 데이터에 대한 재생동작을 수행할 수 있다.
도 8 내지 도 9b에서는 복수의 논리요소(RX1∼RX5)를 사용한 경우에 대해 도시하였지만, 경우에 따라서는 하나의 논리요소만 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 하나의 논리요소의 재생 데이터 레지스터와 레퍼런스 레지스터의 데이터가 세 번 연속해서 일치할 때, 제1 더미 데이터(DD1)의 위치를 찾은 것이라 할 수 있다.
부가해서, 도 8의 장치는 도 2 및 도 6과 유사하게, 임시저장소자와 컨트롤러를 더 구비할 수 있는데, 이 경우, 더미 데이터(DD1∼DD3)의 위치를 찾은 후, 상기 임시저장소자에 저장된 데이터 중 실제 데이터에 대응하는 데이터를 찾아 그것을 외부로 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치를 이용해서 실제 데이터의 위치를 찾는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 재생 또는 기록동작시 갑작스런 전원 오프 등으로 인해 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버린 경우, 실제 데이터의 위치를 찾기 위한 '데이터 정렬(Data Align)' 동작을 시작할 수 있다(S1). 자성트랙의 데이터를 소정 방향으로 1비트 만큼 이동시킨 후(S2), 재생유닛을 이용해서 데이터를 재생할 수 있 다(S3). 상기 재생 데이터는 위치검출수단의 재생 데이터 레지스터에 저장될 수 있고, 상기 재생 데이터 레지스터에 저장된 데이터와 레퍼런스 레지스터의 데이터가 비교될 수 있다(S4). 만약, 상기 재생 데이터 레지스터에 저장된 데이터와 상기 레퍼런스 레지스터의 데이터가 일치하지 않는 경우, S2∼S4 단계를 반복 수행할 수 있다. 만약, 상기 재생 데이터 레지스터에 저장된 데이터와 상기 레퍼런스 레지스터의 데이터가 일치한 경우(혹은, 이러한 데이터 일치가 주어진 횟수 만큼 반복된 경우), 더미 데이터의 위치, 즉, 첫번째 실제 데이터의 위치를 찾았으므로, '데이터 정렬(Data Align)' 동작을 완료할 수 있다(S6). 이후, 도시하지는 않았지만, 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버리기 전 상태로 데이터의 위치를 되돌리는 동작을 수행할 수 있다. 그런 다음, 재생 또는 기록 동작을 재개할 수 있다. 또는, 상기 '데이터 정렬(Data Align)' 동작을 완료한 후, 즉, S6 단계 후, 첫번째 실제 데이터에 대한 재생이나 새로운 데이터를 기록하는 동작을 수행할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치 및 그 동작방법은 다양하게 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치에 구비되는 위치검출수단의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 저장장치를 보여주는 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 데이터 저장장치를 이용해서 실제 데이터의 위치를 찾는 방법을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장장치를 이용해서 실제 데이터의 위치를 찾는 방법을 보여주는 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
100∼100" : 자성트랙 150 : 기록/재생유닛
150a : 재생유닛 150b : 기록유닛
200 : 감지증폭기 300, 300' : 위치검출수단
400 : 임시저장소자 500 : 컨트롤러
c1∼c8' : 메모리셀 D : 자구영역
DW : 자구벽영역 D11∼D13 : 더미 데이터군
DD1∼DD3 : 더미 데이터 E1, E2 : 자성트랙의 양단
L1, L11 : 논리회로 N1 : NAND 게이트
R1 : 재생 데이터 레지스터 R2 : 레퍼런스 레지스터
RD1∼RD3, d1∼d9 : 실제데이터 RX1∼RX5 : 논리요소
X1∼X8 : XOR 게이트

Claims (21)

  1. 다수의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖고, 상기 다수의 자구에 실제 데이터 및 더미 데이터가 저장된 자성트랙; 및
    상기 더미 데이터의 위치를 찾기 위한 위치검출수단;을 포함하고,
    상기 더미 데이터는 상기 실제 데이터의 위치를 찾는데 사용되는 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 데이터는 상기 실제 데이터의 첫번째 데이터 바로 앞에 위치하는 데이터 저장장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 데이터는 연속된 적어도 두 개의 데이터군을 포함하는 데이터 저장장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 데이터군 중 적어도 두 개는 서로 같거나 다른 데이터 배열을 갖는 데이터 저장장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 더미 데이터(이하, 제1 더미 데이터)와 이격된 적어도 하나의 다른 더미 데이터가 더 구비된 데이터 저장장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 더미 데이터는 상기 실제 데이터 사이에 구비된 데이터 저장장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다른 더미 데이터는 복수 개 구비되고,
    상기 복수의 다른 더미 데이터는 등간격으로 구비된 데이터 저장장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 더미 데이터는 상기 다른 더미 데이터와 다른 데이터 배열을 갖는 데이터 저장장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 더미 데이터는 연속된 적어도 두 개의 데이터군을 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 데이터군 중 적어도 하나와 상기 다른 더미 데이터는 동일한 데이터 배열을 갖는 데이터 저장장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 위치검출수단은,
    상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 저장하기 위한 제1 레지스터(register);
    레퍼런스(reference) 데이터가 저장된 제2 레지스터; 및
    상기 제1 레지스터의 데이터와 상기 제2 레지스터의 데이터를 비교하기 위한 논리회로;를 포함하는 데이터 저장장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 더미 데이터는 상기 레퍼런스 데이터와 동일한 데이터 배열을 갖거나, 상기 레퍼런스 데이터가 적어도 2회 반복된 데이터 배열을 갖는 데이터 저장장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 임시로 저장하기 위한 임시저장소자를 더 포함하는 데이터 저장장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 임시저장소자를 제어하기 위한 컨트롤러가 더 구비되고,
    상기 컨트롤러는 상기 임시저장소자 및 상기 위치검출수단에 연결된 데이터 저장장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성트랙은 버퍼영역을 포함하는 데이터 저장장치.
  15. 다수의 자구 및 그들 사이에 자구벽을 갖고 상기 다수의 자구에 실제 데이터 및 더미 데이터가 저장된 자성트랙을 포함하는 자구벽 이동을 이용한 데이터 저장장치의 동작방법에 있어서,
    상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계;를 포함하고,
    상기 더미 데이터의 위치로부터 상기 실제 데이터의 위치를 찾는 데이터 저장장치의 동작방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계는,
    상기 자성트랙의 자구벽을 1비트 단위로 이동시키면서 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 제1 레지스터에 저장하는 단계; 및
    상기 제1 레지스터에 저장된 데이터와 레퍼런스(reference) 데이터를 비교하는 단계;를 포함하는 데이터 저장장치의 동작방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 저장장치는 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 임시로 저장하기 위한 임시저장소자를 더 포함하는 데이터 저장장치의 동작방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계에서, 상기 자성트랙에서 재생한 데이터를 상기 임시저장소자에 저장하는 데이터 저장장치의 동작방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 임시저장소자에 저장된 데이터 중 상기 실제 데이터에 대응하는 데이터의 위치를 찾는 단계를 더 포함하는 데이터 저장장치의 동작방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버린 경우, 상기 더미 데이터의 위치를 찾는 단계를 수행하고,
    상기 더미 데이터의 위치를 찾은 후, 상기 실제 데이터의 위치 정보를 잃어버리기 전 상태로 상기 자성트랙의 데이터를 정렬시키는 단계;를 더 포함하는 데이터 저장장치의 동작방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 실제 데이터 사이에 적어도 하나의 다른 더미 데이터가 더 구비되고,
    상기 적어도 하나의 다른 더미 데이터의 위치를 찾는 단계;를 더 포함하는 데이터 저장장치의 동작방법.
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