KR20100130006A - 서든 파워 오프 제어 장치 및 방법과 이를 이용한 데이터 저장 시스템 - Google Patents

서든 파워 오프 제어 장치 및 방법과 이를 이용한 데이터 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 저장 시스템에서의 서든 파워 오프 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 서든 파워 오프 제어 장치는 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부 및, 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

서든 파워 오프 제어 장치 및 방법과 이를 이용한 데이터 저장 시스템{Apparatus and method for controlling sudden power off and data storage system using the same}
본 발명은 데이터 저장 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 데이터 저장 시스템에서의 서든 파워 오프 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 데이터 저장 시스템은 단일의 저장 장치로 구성되어 호스트 장치에 접속되어 호스트 장치의 명령에 따라서 데이터를 저장하거나 데이터를 읽어낸다. 최근에는 저장 용량을 증가시키거나 또는 데이터 처리 속도를 향상시키기 위하여 복수의 저장 장치들로 구성된 복합 저장 장치가 개발되었다.
이와 같은 단일의 데이터 저장 장치 또는 복합 저장 장치가 동작하고 있는 도중에 공급 전원이 차단되는 경우에도 수행중인 동작을 정상적으로 마무리 할 수 있도록 제어하는 기술이 필요하게 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 데이터 저장 장치에서 공급 전원이 비정 상적으로 차단되는 경우에 수행중인 동작을 정상적으로 마무리 할 수 있도록 제어하는 서든 파워 오프 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 데이터 저장 장치에서 공급 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에 수행중인 동작을 정상적으로 마무리 할 수 있도록 제어하는 서든 파워 오프 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 공급 전원이 비정상적으로 차단되는 경우에 수행중인 동작을 정상적으로 마무리 하도록 제어하는 데이터 저장 시스템을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 서든 파워 오프 제어 장치는 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부 및, 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 예비 전원 충전부는 제1노드와 접지 사이에 연결된 커패시터, 일 단자에 상기 전원 공급 단자가 연결되고, 타 단자에 상기 제1노드가 연결되는 제1스위치 및, 일 단자에 상기 모터가 연결되고, 타 단자에 상기 제1노드가 연결되는 제2스위치를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제1스위치는 전원이 공급되는 상태에서 턴 온 되고, 상기 제2스위치는 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 상태에서 턴 온 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 데이터 저장 시스템은 기록 방식이 상이한 복수의 저장 장치들, 상기 복수의 저장 장치들에 전원을 공급하는 전원 공급부, 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부 및, 전원이 정상적으로 발생되는 상태에서는 상기 전원 공급부에서 출력되는 전원을 상기 복수의 저장 장치들에 공급하고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 상기 복수의 저장 장치들에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 복수의 저장 장치들은 적어도 하드 디스크 드라이브 및 솔리드 스테이트 드라이브를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 모터는 상기 복수의 저장 장치들에 포함된 하드 디스크 드라이브의 디스크를 회전시키는 스핀들 모터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 우선순위 조건은 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 시점에 상기 복수의 저장 장치들 중에서 리드 또는 라이트 동작을 수행 중이던 저장 장치에 우선적으로 공급하도록 설정되는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 시스템은 디스크를 회전시키는 스핀들 모터, 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 상기 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 상기 스핀들 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부 및, 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 데이터 저장 장치를 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 서든 파워 오프 제어 방법은 시스템에서 비정상적으로 공급 전원이 오프되는지를 판단하는 단계 및, 상기 판단 결과 비정상적으로 공급 전원이 오프된 경우에, 예비 충전 전력을 초기 설정된 우선순위에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 예비 충전 전력은 시스템에 전원이 공급되는 상태에서는 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 전력을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 공급 전원 또는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력을 이용하여 예비 전력을 충전하고, 충전된 예비 전력을 이용하여 단일의 데이터 저장 장치 또는 복합 저장 장치가 동작하고 있는 도중에 공급 전원이 차 단되는 경우에도 수행중인 동작을 정상적으로 마무리함으로써, 안정적인 셧-오프(shut-off)를 수행할 수 있는 효과가 발생된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 HDA(Head Disk Assembly; 100)의 구성을 보여준다. HDA(100)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 이상의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. HDA(100)는 디스크 표면에 인접되게 위치한 변환기(도면에 미도시)를 또한 포함하고 있다.
변환기는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 변환기는 각 디스크 표면에 결합되어 있다. 비록 단일의 변환기로 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 변환기(일명, writer)와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 변환기(일명, reader)로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 변환기는 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로부터 구성되어 진다.
변환기는 자기 헤드(16)에 통합되어 질 수 있다. 자기 헤드(16)는 변환기와 디스크 표면사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 자 기 헤드(16)는 헤드 스택 어셈블리(HSA:22)에 통합되어 있다. 헤드 스택 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 특정하도록 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 표면을 가로질러 변환기를 이동시킬 것이다.
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 서보 필드(servo field)를 포함하고 있다. 서보 필드에는 프리앰블(Preamble), 서보 어드레스/인덱스 마크(SAM/SIM), 그레이 코드 및 버스트 신호가 기록된다. 변환기는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크 표면을 가로질러 이동된다.
그러면, 도 1과 같은 HDA(100)가 적용되는 본 발명의 일실시 예에 따른 데이터 저장 시스템에 대하여 설명하기로 한다. 아래에서, 본 발명에 따른 데이터 저장 시스템을 단일의 저장 장치로 구성된 경우와 복수의 저장 장치들로 구성된 경우로 나누어 설명하기로 한다.
우선, 도 2를 참조하여 단일의 저장 장치로 구성된 데이터 저장 시스템에 대하여 설명하기로 한다. 여기에서, 단일의 저장 장치는 일예로서 하드 디스크 드라이브가 될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 데이터 저장 시스템 은 프리 앰프(210, PRE-AMP), 리드/라이트 채널(220, R/W CHANNEL), HDD 컨트롤러(230), 보이스 코일 모터 구동부(240, VCM 구동부), 스핀들 모터 구동부(250, SPM 구동부) 및 서든 파워 오프 제어 장치(270)를 구비한다.
HDD 컨트롤러(230)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등이 될 수 있다. HDD 컨트롤러(230)는 호스트 인터페이스 회로(260)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도시)로부터 수신되는 커맨드(command)에 따라서 디스크(12)로부터 정보를 읽거나 또는 디스크(12)에 정보를 기록하기 위하여 리드/라이트 채널(220)을 제어한다.
HDD 컨트롤러(230)는 보이스 코일 모터(30, VCM)를 구동시키기 위한 구동 전류를 공급하는 VCM(Voice Coil Motor) 구동부(240)에 또한 결합되어 있다. HDD 컨트롤러(230)는 자기 헤드(16)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동부(240)로 제어신호를 공급한다.
그리고, HDD 컨트롤러(230)는 스핀들 모터(14, SPM)를 구동시키기 위한 구동 전류를 공급하는 SPM(Spindle Motor) 구동부(250)에 또한 결합되어 있다. HDD 컨트롤러(230)는 전원이 공급되면, 스핀들 모터(14)를 목표 속도로 회전시키기 위하여 SPM 구동부(250)에 제어신호를 공급한다.
또한, HDD 컨트롤러(230)는 서든 파워 오프 제어 장치(270)에 결합되어 있으며, 서든 파워 오프 제어 장치(270)는 전원 공급부(270-1), 예비 전원 충전부(270-2) 및 전원 분배부(270-3)를 구비한다.
전원 공급부(270-1)는 정상적인 상태에서 하드 디스크 드라이브에서 필요로 전원을 공급하는 수단이다. 예비 전원 충전부(270-2)는 전원 공급부(270-1)에서 공급되는 전원이 비정상적으로 오프 되는 상태에서 하드 디스크 드라이브에서 수행중인 동작을 정상적으로 마무리하는데 필요한 예비 전원을 공급하는 수단이다. 예비 전원 충전부(270-2)의 세부적인 동작에 대해서는 아래의 도 5에서 상세히 설명할 것이다. 그리고, 전원 분배부(270-3)는 전원 공급부(270-1) 또는 예비 전원 충전부(270-2)에서 생성되는 전원을 HDD 컨트롤러(230)의 제어에 따라 하드 디스크 드라이브에서 필요로 하는 회로로 분배하는 수단이다. 특히, 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 전원 분배부(270-3)는 HDD 컨트롤러(230)로부터 인가되는 제어신호에 따라 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 데이터 저장 장치를 구성하는 회로에 분배하는 역할을 한다. 참고적으로, 도 2에서 전원 라인은 점선으로 표시하였다.
HDD 컨트롤러(230)에는 메모리가 내장되어 있으며, 메모리에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 각종 제어 데이터들이 저장되어 있다. 물론 도 6에 도시된 본 발명에 따른 서든 파워 오프 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들을 저장되어 있다.
우선, 일반적인 디스크 드라이브의 동작을 설명하면 다음과 같다.
데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(12)로부터 자기 헤드(16)에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프(210)에서 증폭시킨다. 그리고 나서, 리드/라이트 채널(220)에서 신호의 크기에 따라 이득을 자동으로 가변시키는 자동 이득 제어 회로에 의하여 프리 앰프(220)로부터 출력되는 신호를 증폭시켜 디 지털 신호로 변환시킨 후에, 복호 처리하여 데이터를 검출한다. 검출된 데이터는 HDD 컨트롤러(230)에서 일 예로서 리드 솔로몬 코드를 이용한 에러 정정 처리를 실행한 후에, 스트림 데이터로 변환하여 호스트 인터페이스 회로(260)를 통하여 호스트 기기로 전송한다.
다음으로 쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스 회로(260)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도시)로부터 데이터를 입력받아, HDD 컨트롤러(230)에서 리드 솔로몬 코드에 의한 에러 정정용 패리티 심볼을 부가하고, 리드/라이트 채널 회로(220)에 의하여 기록 채널에 적합하도록 부호화 처리한 후에 프리 앰프(210)에 의하여 증폭된 기록 전류로 자기 헤드(16)를 통하여 디스크(12)에 기록시킨다.
그러면, 도 5를 참조하여 서든 파워 오프 제어 장치(270)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예비 전원 충전부(270-2)는 제1,2스위치(SW1, SW2) 및 커패시터(C1)를 구비한다.
커패시터(C1)는 제1노드(Node 1)와 접지 사이에 연결된다. 제1스위치(SW1)의 일 단자는 전원 공급 단자(Vd)에 연결되고, 타 단자는 제1노드(Node1)에 연결된다. 그리고, 제2스위치(SW2)의 일 단자는 스핀들 모터(SPM) 구동 신호가 인가되는 스핀들 모터(14)에 연결되고, 타 단자에 제1노드(Node1)에 연결된다.
전원 분배부(270-3)의 하나의 입력 단자에는 전원 공급 단자(Vd)가 연결되고, 다른 입력 단자에는 예비 전원 충전부(270-2)의 제1노드(Node1)에 연결된 출력 단자(Vds)가 연결된다.
제1,2스위치(SW1, SW2)에는 제어신호 CTL1, CTL2가 각각 인가되며, 전원 분배부(270-3)에는 제어신호 CTL3이 인가된다. 제어신호 CTL1, CTL2 및 CTL3은 도 2와 같은 데이터 저장 시스템에서는 HDD 컨트롤러(230)에서 생성될 수 있으며, 도 3과 같은 데이터 저장 시스템에서는 시스템 컨트롤러(310)에서 생성될 수 있다. 물론, 데이터 저장 시스템을 구성하는 다른 회로 구성 수단에서 발생되도록 설계할 수도 있다.
시스템에 공급 전원이 정상적으로 인가되는 상태에서는 제1스위치(SW1)를 턴 온(turn on)시키고, 제2스위치(SW2)를 턴 오프(turn off)시키기 위한 제어신호 CTL1, CTL2가 발생된다. 이에 따라서, 커패시터(C1)는 전원 공급 단자(Vd)의 전압에 의하여 충전된다. 여기에서, 커패시터(C1)의 전압이 전원 공급 단자(Vd)의 전압과 동일해진 후에 제1스위치(SW1)를 턴 오프시키기 위한 논리 값을 갖는 제어신호 CTL1을 발생시킨다. 경우에 따라서는 커패시터(C1)의 전압이 전원 공급 단자(Vd)의 전압과 동일해진 후에도 제1스위치(SW1)의 턴 온 상태를 계속 유지하고, 전원 공급부(270-1)에서 전원이 비정상적으로 오프되는 상태가 발생될 때 제1스위치(SW1)를 턴 오프시키기 위한 논리 값을 제어신호 CTL1을 발생시키도록 설계할 수도 있다.
공급 전원이 정상적으로 인가되는 상태에서는 제어신호 CTL3에 따라서 전원 분배부(270-3)가 전원 공급 단자(Vd)로부터 입력되는 전원을 출력 단자(Vo)를 통하여 데이터 저장 시스템을 구성하는 회로에 배분한다.
다음으로, 공급 전원이 비정상적으로 오프되는 상태가 발생되는 경우에는, 제1스위치(SW1)를 턴 오프 시키기 위한 논리 값을 갖는 제어신호 CTL1이 발생된다. 물론, 위에서 언급한 바와 같이 커패시터(C1)의 전압이 전원 공급 단자(Vd)의 전압과 동일해진 후에 제1스위치(SW1)를 턴 오프되도록 설계한 경우에는, 제어신호 CTL1의 논리 상태는 제1스위치(SW1)를 턴 오프 시키기 위한 논리 값을 그대로 유지한다.
그리고, 전원 분배부(270-3)는 제어신호 CTL3에 따라 예비 전원 충전부(270-2)의 제1노드(Node1)에 연결된 출력 단자(Vds)에서 발생되는 충전 전원을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급한다.
예비 전원 충전부(270-2)에서 충전된 전원을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 과정의 특정 타이밍에 제2스위치(SW2)를 턴 온 시키기 위한 논리 값을 갖는 제어신호 CTL2를 발생시킨다. 이에 따라서, 공급 전원이 오프된 후에 관성에 의하여 회전하는 스핀들 모터(14)에서 발생되는 역기전력(BEMF)에 의하여 커패시터(C1)는 재충전 된다. 여기에서 특정 타이밍은 일 예로서, 예비 전원 충전부(270-2)에 의하여 공급되는 전력을 이용하여 리드/라이트 잔여 동작을 마무리하는 시점으로 설정할 수 있다.
그러면, 다시 도 2를 참조하여 서든 파워 오프 제어 장치(270)의 동작을 설명하기로 한다.
시스템이 파워 온(POWER ON) 상태에 있으면, 전원 공급부(270-1)에서 발생되는 전원이 전원 분배부(270-3)를 통하여 시스템을 구성하는 회로에는 공급되어 정상적인 동작을 수행하게 된다. 그리고, 예비 전원 충전부(270-2)는 전원 공급 부(270-1)에서 발생되는 전원에 의하여 충전된다.
시스템이 파워 ON 상태를 유지하는 동안에 비정상적으로 전원 공급이 오프되면, HDD 컨트롤러(230)의 제어에 따라 전원 분배부(270-3)는 예비 전원 충전부(270-2)에 충전되어 있는 전원을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급한다. 여기에서, 시스템이 파워 ON 상태를 유지하는 동안에 비정상적으로 전원 공급이 오프(OFF)되는 상태는 파워 온(ON) 상태에서 전원 전압이 임계 레벨 이하로 낮아지는지를 모니터링하여 판정할 수 있다. 그리고, 초기 설정된 우선순위 조건은 시스템이 파워 ON 상태를 유지하는 동안에 비정상적으로 전원 공급이 오프되는 시점에 리드/라이트 동작을 수행 중이었으면, 수행 중이던 리드/라이트 동작을 마무리하기 위한 회로에 최우선적으로 예비 전원 충전부(270-2)에 충전되어 있는 전원을 공급한다. 일 예로서, 이 경우에 예비 전원을 HDD 컨트롤러(230) 및 리드/라이트 채널(220)에만 공급하도록 설계할 수 있으며, 경우에 따라서는 프리 앰프(210), 리드/라이트 채널(220), HDD 컨트롤러(230) 및 리드/라이트 채널(220)에 공급하도록 설계할 수도 있다. 예비 전원의 충전 용량에 따라서 공급할 회로의 범위를 다르게 결정할 수도 있음은 당연한 사실이다.
그리고, HDD 컨트롤러(230)는 수행 중이던 리드/라이트 동작을 마무리하도록 제어한다.
리드/라이트 동작을 마무리한 후에는, HDD 컨트롤러(230)는 스핀들 모터(14)에서 관성에 의한 회전에 발생되는 역기전력을 이용하여 예비 전원 충전부(270-2)를 다시 충전시키면서, 예비 전원 충전부(270-2)에서 발생되는 전력을 보이스 코일 모터(30)에 인가하여 자기 헤드(16)가 탑재된 헤드 스택 어셈블리(22)를 파킹시키도록 제어한다. 물론, 이 경우에 예비 전원을 보이스 코일 모터(30)에만 공급하고, 다른 회로에는 공급하지 않도록 설계하는 것이 효과적이다.
다음으로, 도 3을 참조하여 복수의 저장 장치로 구성된 데이터 저장 시스템에 대하여 설명하기로 한다. 일 예로서, 2개의 저장 장치로 구성되는 데이터 저장 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 시스템은 호스트 장치(1000) 및 복합 저장 장치(2000)로 구성된다.
세부적으로, 복합 저장 장치(2000)는 호스트 인터페이스(260), 시스템 컨트롤러(310), 제1저장 장치(320), 제2저장 장치(330) 및 서든 파워 오프 제어 장치(270)를 구비한다.
여기에서, 시스템 컨트롤러(310)는 중앙처리장치(CPU; 310-1)와 메모리(310-2)로 구성된다. 중앙처리장치(310-1)는 복수의 저장 장치가 포함된 데이터 저장 시스템을 총괄적으로 제어하는 수단으로서 명령어의 해석과 자료의 연산, 비교 등의 일련의 처리를 제어하는 수단이다. 메모리(310-2)에는 데이터 저장 시스템을 제어하는데 필요한 프로그램들 및 데이터들이 저장되어 있으며, 특히 도 6의 흐름도를 실행시키기 위한 프로그램들 및 데이터들도 저장되어 있다.
제1저장 장치(320) 및 제2저장 장치(330)는 전원이 차단되더라도 기록매체에 저장된 데이터를 잃지 않는 비휘발성 저장 장치들이며, 제1,2저장 장치의 기록 방식은 상이하다. 본 발명의 일실시 예에서는 제1저장 장치(320)를 하드 디스크 드라 이브로 구현하였으며, 제2저장 장치(330)를 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD)로 구현하였다. 본 발명의 일실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 복합 저장 장치(2000)에 2개의 저장 장치가 포함되는 것으로 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 3개 이상의 복수의 저장 장치들을 포함하도록 설계할 수도 있음은 당연한 사실이다.
제2저장 장치(330)는 일예로서 반도체 비휘발성 메모리인 플래시 메모리, PRAM(Phase change RAM), FRAM(Ferroelectric RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등으로 구현될 수 있다.
호스트 인터페이스(260)는 일예로서 IDE(Integrated Drive Electronics) 인터페이스 규격에 따라서 호스트 장치(1000)와의 데이터 송/수신 처리를 실행한다. 본 발명에서는 단일의 호스트 인터페이스(260)를 통하여 복합 저장 장치(2000)에 포함된 복수의 저장 장치들과 데이터 송/수신을 실행한다.
시스템 컨트롤러(310)의 중앙처리장치(310-1)는 복합 저장 장치(2000)에 포함된 제1저장 장치(320)와 제2저장 장치(330)를 단일의 저장 장치로 통합하여 논리 블록 어드레스(Logical Block Address)를 할당하고, 할당된 논리 블록 어드레스에 근거하여 저장 장치들을 액세스하도록 제어할 수 있다. 또한, 호스트 장치(1000)에 제1저장 장치(320)와 제2저장 장치(330)를 단일의 저장 장치로 리포트할 수 있다. 물론, 독립된 별개의 저장 장치로 논리 블록 어드레스를 할당하고 복수의 저장 장치로 리포트할 수도 있다.
서든 파워 오프 제어 장치(270)는 전원 공급부(270-1), 예비 전원 충전 부(270-2) 및 전원 분배부(270-3)로 구성된다.
전원 공급부(270-1)는 복합 저장 장치(2000)에서 필요로 전원을 공급하는 수단이다. 예비 전원 충전부(270-2)는 전원 공급부(270-1)에서 공급되는 전원이 비정상적으로 오프될 때 복합 저장 장치(2000)에서 수행중인 동작을 정상적으로 마무리하는데 필요한 전력을 공급하는 수단이다. 예비 전원 충전부(270-2)는 도 5에서 이미 상세히 설명하였으므로 중복된 설명을 생략하기로 한다.
전원 분배부(270-3)는 전원 공급부(270-1) 또는 예비 전원 충전부(270-2)에서 생성되는 전력을 시스템 컨트롤러(310)의 제어에 따라 복합 저장 장치(2000)에서 필요로 하는 회로로 분배하는 수단이다. 특히, 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 전원 분배부(270-3)는 시스템 컨트롤러(310)로부터 인가되는 제어신호에 따라 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 제1저장 장치(320) 또는 제2저장 장치(330)를 구성하는 회로에 분배하는 역할을 한다. 참고적으로, 도 3에서 전원 라인은 점선으로 표시하였다.
도 4는 도 3에 도시된 데이터 저장 시스템에서 제1저장 장치(320) 및 제2저장 장치(330)를 각각 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)로 설정한 경우의 세부 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1저장 장치(320)는 버퍼1(320-1), HDD 컨트롤러(320-2), 리드/라이트(R/W) 채널 회로(320-3), 보이스 코일 모터(VCM) 구동부(240), 스핀들 모터(SPM) 구동부(250) 및, 헤드 디스크 어셈블리(HDA; 100)로 구성되고, 제2저장 장치(330)는 버퍼2(330-1), SSD 컨트롤러(330-2) 및 비휘발성(NV) 메모리(330-3)로 구성된다. 참고적으로, 도 4에서 전원 라인은 점선으로 표시하였다. 여기에서, 리드/라이트(R/W) 채널 회로(320-3)에는 프리 앰프가 포함된다.
위의 헤드 디스크 어셈블리(230-5)의 세부 구성은 도 1에서 상세히 설명하였으므로 중복된 설명을 피하기로 한다. 그러면, 시스템 컨트롤러(310)의 제어에 따라서 데이터 저장 시스템에서의 데이터 리드 및 데이터 라이트 동작에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 리드 모드 동작에 대하여 설명하기로 한다.
호스트 인터페이스(260)를 통하여 리드 커맨드가 수신되면, 시스템 컨트롤러(310)는 복합 저장 장치에 저장되어 있는 LBA 할당 정보를 참조하여 수신된 리드 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 복합 저장 장치에 포함된 저장 장치들 중에서 어느 저장 장치에 할당되어 있는지를 판단한다.
리드 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 제1저장 장치(320)인 하드 디스크 드라이브에 할당되어 있는 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 하드 디스크 드라이브를 선택하여 데이터 리드 모드를 실행시킨다.
즉, HDD 컨트롤러(320-2)는 LBA 할당 정보를 참조하여 리드 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스에 대응되는 CHS 값을 산출하고, 산출된 CHS 값에 대응되는 디스크(12)의 목표 트랙으로 자기 헤드(16)를 이동시키기 위한 제어신호들을 VCM 구동부(240)로 출력한다.
그리고, SPM 구동부(250)는 HDD 컨트롤러(320-2)로부터 입력되는 제어신호들에 근거하여 디스크(12)를 회전시키는 스핀들 모터(14)에 인가되는 구동 전류를 생 성시킨다.
자기 헤드(16)가 목표 트랙에 도달되면, 산출된 CHS 값에 근거하여 선택된 자기 헤드(16)에 의하여 디스크(12)의 목표 트랙의 섹터 위치로부터 읽어낸 전기적인 신호를 리드/라이트 채널 회로(320-3)에서 증폭하고, 디지털 신호로 부호화시킨 후에, 스트림 데이터로 변환하여 버퍼1(320-1)에 저장한다. 그리고 나서, 시스템 컨트롤러(310)는 버퍼1(320-1)에 저장된 데이터를 순차적으로 읽어내어 호스트 인터페이스(260)를 통하여 호스트 장치로 전송하도록 제어한다.
만일, 리드 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 제2저장 장치(330)인 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)에 할당되어 있는 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 SSD를 선택하여 데이터 리드 모드를 실행시킨다.
즉, SSD 컨트롤러(330-2)는 LBA 할당 정보를 참조하여 리드 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스에 매핑되는 물리적 메모리 블록 번호(PBN)를 산출하고, 산출된 물리적 메모리 블록 번호에 대응되는 NV 메모리(330-3)의 저장 위치에 저장된 데이터를 읽어내어 버퍼2(330-1)에 저장하도록 제어한다. 그리고 나서, 시스템 컨트롤러(310)는 버퍼2(330-1)에 저장되어 있는 데이터를 순차적으로 읽어내어 호스트 인터페이스(260)를 통하여 호스트 장치로 전송하도록 제어한다.
다음으로, 라이트 모드 동작에 대하여 설명하기로 한다.
호스트 인터페이스(260)를 통하여 라이트 커맨드가 수신되면, 시스템 컨트롤러(310)는 복합 저장 장치에 저장되어 있는 LBA 할당 정보를 참조하여 수신된 라이트 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 복합 저장 장치에 포함된 저장 장 치들 중에서 어느 저장 장치에 할당되어 있는지를 판단한다.
라이트 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 제1저장 장치(320)인 하드 디스크 드라이브에 할당되어 있는 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 하드 디스크 드라이브를 선택하여 데이터 라이트 모드를 실행시킨다.
이에 따라서, HDD 컨트롤러(320-2)는 LBA 할당 정보를 참조하여 라이트 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스에 대응되는 CHS 값을 산출하고, 산출된 CHS 값에 대응되는 디스크(12)의 목표 트랙으로 자기 헤드(16)를 이동시키도록 제어한다.
그리고 나서, 호스트 인터페이스(260)를 통하여 수신되는 데이터를 버퍼1(320-1)에 일시적으로 저장한 후에, HDD 컨트롤러(320-2)의 제어에 따라 버퍼1(320-1)로부터 순차적으로 데이터를 읽어내어 리드/라이트 채널 회로(320-3)로 출력한다. 그러면, 리드/라이트 채널 회로(320-3)에서 디스크(12)의 기록 채널에 적합한 바이너리 데이터 스트림으로 변환시키고, 이를 기록 전류로 변환하여 자기 헤드(16)를 통하여 디스크(12)에 기록한다.
만일, 라이트 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스들이 제2저장 장치(330)인 SSD에 할당되어 있는 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 SSD를 선택하여 데이터 라이트 모드를 실행시킨다.
즉, SSD 컨트롤러(330-2)는 LBA 할당 정보를 참조하여 라이트 커맨드에서 지정하는 논리 블록 어드레스에 매핑되는 물리적 메모리 블록 번호(PBN)를 산출한다.
호스트 인터페이스(260)를 통하여 수신되는 데이터는 버퍼2(330-1)에 일시적 으로 저장된다. 그리고 나서, SSD 컨트롤러(330-2)의 제어에 따라 버퍼2(330-1)로부터 순차적으로 데이터를 읽어내어, 읽어낸 데이터는 위에서 산출된 물리적 메모리 블록 번호에 대응되는 NV 메모리(330-3)의 저장 위치에 기록한다.
다음으로, 서든 파워 오프 제어 장치(270)의 동작에 대하여 설명하기로 한다.
데이터 저장 시스템이 파워 온(POWER ON) 상태에 있는 경우에, 전원 분배부(270-3)는 전원 공급부(270-1)에서 발생되는 전원을 제1저장 장치(320) 및 제2저장 장치(330)에 공급한다. 그리고, 예비 전원 충전부(270-2)는 전원 공급부(270-1)에서 발생되는 전원을 이용하여 충전된다. 예비 전원 충전부(270-2)의 세부적인 회로 구성은 이미 설명한 도 5에 도시되어 있다.
만일, 데이터 저장 시스템이 파워 온 되어 있는 상태에서 전원 공급부(270-1)에서 발생되는 전원이 비정상적으로 오프되는 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 전원 분배부(270-3)를 제어하여 전원 공급부(270-1)에서 발생되는 전원 대신에 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전원을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 복합 저장 장치를 구성하는 회로에 다음과 같이 선택적으로 공급한다.
첫 번째로, 전원이 비정상적으로 오프되는 시점에 복합 저장 장치 중에서 제1저장 장치(320)인 HDD만 동작 중인 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)의 제어에 의하여 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 제1저장 장치(320)인 HDD에만 공급한다. 그리고, 시스템 컨트롤러(310)는 실행 중인 동작을 마무리하는 명령을 HDD 컨트롤러(320-2)로 전송하여 HDD에서 수행 중인 리드 또는 라이트 동작을 마무리 하도록 제어한다. 그리고, 수행 중인 리드 또는 라이트 동작이 마무리된 경우에는, 시스템 컨트롤러(310)는 헤드 디스크 어셈블리(100)에 포함된 스핀들 모터에서 관성에 의하여 발생되는 역기전력을 이용하여 예비 전원 충전부(270-2)를 재충전되도록 제어한다. 이와 함께 HDD 컨트롤러(320-2)는 예비 전원 충전부(270-2)에서 재충전된 전력으로 헤드 스택 어셈블리를 파킹시키도록 제어한다.
두 번째로, 전원이 비정상적으로 오프되는 시점에 복합 저장 장치 중에서 제2저장 장치(330)인 SSD만이 동작 중인 경우에는, 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 SSD에만 공급한다. 그리고, 시스템 컨트롤러(310)는 실행 중인 동작을 마무리하는 명령을 SSD 컨트롤러(330-2)로 전송하여 SSD(330)에서 수행 중인 리드 또는 라이트 동작을 마무리 하도록 제어한다. 일 예로서, 라이트 동작을 실행 중인 경우에는 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 이용하여 데이터에 관한 구조를 나타내는 메타 데이터(meta data)를 NV 메모리(330-3)에 저장하고, 라이트 동작을 마무리한다.
세 번째로, 전원이 비정상적으로 오프되는 시점에 제1저장 장치(320)인 HDD와 제2저장 장치(330)인 SSD가 동시에 동작 중인 경우에는 다음과 같이 제어한다.
우선, 시스템 컨트롤러(310)는 SSD를 제어하여 예비 전원 충전부(270-2)에 충전된 전력을 이용하여 메타 데이터(meta data)를 NV 메모리(330-3)에 저장하고, 라이트 동작을 마무리한다.
다음으로, 시스템 컨트롤러(310)는 HDD의 헤드 디스크 어셈블리(100)에 포함된 스핀들 모터에서 관성에 의하여 발생되는 역기전력을 이용하여 예비 전원 충전 부(270-2)를 재충전되도록 제어한다. 이와 함께 HDD 컨트롤러(320-2)는 예비 전원 충전부(270-2)에서 재충전된 전력으로 헤드 스택 어셈블리를 파킹시키도록 제어한다.
다음으로, 본 발명의 일실시 예에 따른 서든 파워 오프 제어 방법을 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 시스템을 파워 온(POWER ON)시켜 데이터 저장 시스템에 전원을 공급한다(S601). 데이터 저장 시스템은 일 예로서, 하드 디스크 드라이브를 포함한다. 물론, 하드 디스크 드라이브 및 기록 방식이 상이한 복수의 저장 장치들을 포함할 수도 있다.
시스템에 전원이 공급되면, 공급 전원을 충전 소자에 연결하여 예비 전원을 충전한다(S602).
다음으로, 시스템이 파워 온 되어 있는 상태에서 공급 전원이 비정상적으로 오프되는지를 판단한다(S603). 시스템이 파워 온 상태를 유지하는 동안에 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 상태는 파워 온 상태에서 전원 전압이 임계 레벨 이하로 낮아지는지를 모니터링하여 판정할 수 있다.
단계603(S603)의 판단 결과 시스템이 파워 온 되어 있는 상태에서 공급 전원이 비정상적으로 오프된 경우에, 초기 설정된 우선순위에 근거하여 단계602(S602)에서 충전된 예비 전원을 시스템을 구성하는 회로에 배분하고 예비 전원을 이용하여 잔여 명령을 실행시킨다(S604). 일 예로서, 시스템에서 리드 또는 라이트 동작을 실행하고 있는 경우에는, 실행 중인 리드 또는 라이트 동작을 마무리하는데 필 요한 회로에 예비 전원을 최우선적으로 공급하도록 우선순위를 설정할 수 있다. 이에 따라서, 복수의 저장 장치로 구비하는 데이터 저장 시스템에서는 비정상적으로 오프된 시점에 리드 또는 라이트 동작을 수행 중이던 저장 장치에 예비 전원을 우선적으로 공급하고, 예비 전원을 이용하여 수행 중이던 리드 또는 라이트 동작을 마무리한다.
다음으로, 충전된 예비 전원을 이용한 리드 또는 라이트 잔여 동작이 마무리 되었는지를 판단한다(S605).
단계605(S605)의 판단 결과 리드 또는 라이트 잔여 동작이 마무리된 경우에는 데이터 저장 시스템에서 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력을 이용하여 예비 전원을 재충전 한다(S606). 여기에서, 관성에 의하여 역기전력을 발생시키는 모터는 하드 디스크 드라이브의 스핀들 모터를 포함한다.
그리고 나서, 재충전된 예비 전원을 이용하여 하드 디스크 드라이브의 헤드 스택 어셈블리를 파킹시킨다(S607).
본 발명에서 예비 전원 재충전을 리드 또는 라이트 잔여 동작이 수행되는 도중에서 시작되도록 설계할 수도 있다.
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 있다.
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.
도 1은 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브의 헤드 디스크 어셈블리의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 데이터 저장 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서든 파워 오프 제어 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 서든 파워 오프 제어 방법의 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부; 및
    비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 하는 서든 파워 오프 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비 전원 충전부는
    제1노드와 접지 사이에 연결된 커패시터;
    일 단자에 상기 전원 공급 단자가 연결되고, 타 단자에 상기 제1노드가 연결되는 제1스위치; 및
    일 단자에 상기 모터가 연결되고, 타 단자에 상기 제1노드가 연결되는 제2스위치를 포함함을 특징으로 하는 서든 파워 오프 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1스위치는 전원이 공급되는 상태에서 턴 온 되고, 상기 제2스위치는 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 상태에서 턴 온 됨을 특징으로 하는 서든 파워 오프 제어 장치.
  4. 기록 방식이 상이한 복수의 저장 장치들;
    상기 복수의 저장 장치들에 전원을 공급하는 전원 공급부;
    전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 상기 전원 공급부에서 공급되는 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부; 및
    전원이 정상적으로 발생되는 상태에서는 상기 전원 공급부에서 출력되는 전원을 상기 복수의 저장 장치들에 공급하고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 상기 복수의 저장 장치들에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 저장 장치들은 적어도 하드 디스크 드라이브 및 솔리드 스테이트 드라이브를 포함함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 모터는 상기 복수의 저장 장치들에 포함된 하드 디스크 드라이브의 디스크를 회전시키는 스핀들 모터를 포함함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 우선순위 조건은 비정상적으로 공급 전원이 오프되는 시점에 상기 복수의 저장 장치들 중에서 리드 또는 라이트 동작을 수행 중이던 저장 장치에 우선적으로 공급하도록 설정됨을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  8. 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
    전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 상기 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 상기 스핀들 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 예비 전원 충전부; 및
    비정상적으로 공급 전원이 오프되는 경우에, 상기 예비 전원 충전부에 충전된 전력을 초기 설정된 우선순위 조건에 근거하여 데이터 저장 장치를 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 전원 분배부를 포함함을 특징으로 하는 데이터 저장 시스템.
  9. 시스템에서 비정상적으로 공급 전원이 오프되는지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 비정상적으로 공급 전원이 오프된 경우에, 예비 충전 전력을 초기 설정된 우선순위에 근거하여 시스템을 구성하는 회로에 선택적으로 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 서든 파워 오프 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 예비 충전 전력은 시스템에 전원이 공급되는 상태에서는 공급 전원에 의하여 충전되고, 비정상적으로 공급 전원이 오프된 상태에서는 관성에 의하여 회전하는 모터에서 발생되는 역기전력에 의하여 충전되는 전력을 포함 함을 특징으로 하는 서든 파워 오프 제어 방법.
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