KR20130007272A - 헤드 위치 제어 방법 및 이를 적용한 디스크 드라이브 - Google Patents

헤드 위치 제어 방법 및 이를 적용한 디스크 드라이브 Download PDF

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KR20130007272A
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Abstract

저장 장치에서의 버스트 프로파일을 변형하여 헤드 위치를 제어하는 방법 및 장치에 관하여 개시한다. 헤드 위치 제어 방법은 저장매체로부터 헤드에 의하여 버스트 신호를 읽어내는 단계, 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 상기 읽어낸 버스트 신호를 보정하는 단계, 상기 보정된 버스트 신호에 기초하여 위치 에러신호를 생성시키는 단계 및, 상기 위치 에러신호를 이용하여 상기 저장매체 상에서의 헤드의 위치를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

헤드 위치 제어 방법 및 이를 적용한 디스크 드라이브{Method for controlling position of head and disk drive applying the same}
본 발명은 저장 장치에 대한 서보 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 저장 장치에서의 버스트 프로파일을 변형하여 헤드 위치를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
저장 장치의 하나인 디스크 드라이브는 호스트 기기에서 발행되는 명령에 따라 저장 매체에 데이터를 라이트(write)하거나 또는 저장 매체로부터 데이터를 리드(read)함으로써 컴퓨터 시스템 운영에 기여하게 된다. 디스크 드라이브는 기록 밀도가 높아지면서 헤드 위치를 정밀하게 제어하는 기술이 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 저장 장치에서의 위치 에러신호의 선형성이 개선되도록 버스트 프로파일을 변경하여 헤드의 위치를 제어하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위치 에러신호의 선형성이 개선되도록 버스트 프로파일을 변경하여 헤드의 위치를 제어하는 디스크 드라이브를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일면에 따른 일실시 예에 의한 헤드 위치 제어 방법은 저장매체로부터 헤드에 의하여 버스트 신호를 읽어내는 단계, 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 상기 읽어낸 버스트 신호를 보정하는 단계, 상기 보정된 버스트 신호에 기초하여 위치 에러신호를 생성시키는 단계 및, 상기 위치 에러신호를 이용하여 상기 저장매체 상에서의 헤드의 위치를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 버스트 프로파일을 사인 함수가 포함된 모델링 함수로 근사화시키고, 상기 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 모델링 함수 y(t)는
Figure pat00001
을 포함하고, αslop는 버스트 프로파일의 슬로프 계수이고,
Figure pat00002
의 부호는 sin(t)가 양수일 때 (+) 이고, sin(t)가 음수일 때 (-)로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 슬로프 계수 αslop의 최적 값은 상기 슬로프 계수 값을 변경해 가면서 초기 설정된 주기에서 실제 버스트 프로파일과 상기 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 차의 절대값을 누적한 값이 최소가 되는 슬로프 계수 값으로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 모델링 함수의 역함수 ycomp(t)는
Figure pat00003
을 포함하고, y(t)는 버스트 신호를 나타내고, αslop는 버스트 프로파일의 슬로프 계수이고,
Figure pat00004
의 부호는 y(t)가 양수일 때 (-) 이고, y(t)가 음수일 때 (+)로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 버스트 프로파일의 일부 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 상기 버스트 신호를 신장시키는 방식으로 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 버스트 프로파일이 포화되는 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값을 상기 버스트 신호에 곱한 후에 초기 설정된 스케일 상수로 나누어 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 저장매체에 버스트 신호를 라이트하는 과정에서 발생된 버스트 신호에 영향을 준 변동 팩터들을 보정하는 서보 캘리브레이션 처리 전의 버스트 신호 또는 상기 서보 캘리브레이션 처리 후의 버스트 신호 중의 어느 하나의 버스트 신호를 선택하여 상기 보정하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 버스트 프로파일이 포화되는 일부 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값을 상기 버스트 신호에 곱한 후에 초기 설정된 스케일 상수로 나누어 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제1프로세스와 상기 버스트 프로파일을 사인 함수가 포함된 모델링 함수로 근사화시키고, 상기 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제2프로세스를 서보 캘리브레이션 처리 전 또는 후의 버스트 신호에 각각 선별적으로 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상의 다른 면에 따른 디스크 드라이브는 트랙의 서보 영역에 버스트 패턴이 라이트된 디스크, 상기 디스크에 정보를 라이트하거나 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드 및, 상기 디스크로부터 읽어낸 버스트 신호를 이용하여 생성된 위치 에러신호에 기초하여 상기 디스크 상에서의 헤드의 위치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 위치 에러신호는 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호에 기초하여 생성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 헤드는 리더 및 라이터를 포함하고, 상기 리더의 폭은 상기 디스크에 라이트된 버스트 패턴의 폭보다 작게 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 버스트 프로파일을 근사화시킨 사인 함수가 포함된 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 모델링 함수의 역함수 ycomp(t)는
Figure pat00005
를 포함하고, y(t)는 버스트 신호를 나타내고, αslop는 버스트 프로파일의 슬로프 계수이고,
Figure pat00006
의 부호는 y(t)가 양수일 때 (-) 이고, y(t)가 음수일 때 (+)로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 버스트 프로파일이 포화되는 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 상기 버스트 신호를 신장시키는 방식으로 상기 읽어낸 버스트 신호를 선형성이 보정된 버스트 신호로 변환시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 가공되지 않은 버스트 신호 또는 복수의 버스트 신호들 간의 연산에 의하여 가공된 버스트 신호를 상기 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 버스트 프로파일이 포화되는 영역에서의 선형성을 보정함으로써, 위치 에러신호의 선형성이 개선되는 효과가 발생된다. 위치 에러신호의 선형성 개선은 시크 세틀링(seek settling) 성능을 향상시키고, 데이터 라이트 동작에서의 오프 트랙 라이트 소거 현상을 방지할 수 있는 효과를 발생시킨다. 또한, 위치 에러신호의 선형성 개선은 라이트 동작 또는 리드 동작에서의 트랙 추정 제어 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발생시킨다.
그리고, 버스트 프로파일이 포화되는 영역에서의 선형성을 보정함으로써, 서보 패턴에 대한 TPI(Track Per Inch)를 줄일 수 있어 기록 밀도를 높일 수 있는 효과가 발생된다. 특히, 저장 매체에서의 버스트 패턴에 대한 리더의 폭을 줄임으로써 버스트 프로파일에서 포화 현상이 발생되는 경우에도 선형성이 향상된 위치 에러신호를 생성시킬 수 있는 효과가 발생된다.
도 1A는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
도 1B는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 저장 장치의 소프트웨어 운영 체계도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 디스크 드라이브의 헤드 디스크 어셈블리의 평면도이다.
도 4A는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 디스크 드라이브의 전기적인 구성도이다.
도 4B는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 디스크 드라이브의 전기적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 디스크 드라이브에 포함된 슬라이더의 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 슬라이더에 탑재된 헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 저장 매체인 디스크의 일 트랙에 대한 섹터 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 서보 정보 영역의 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 저장매체에 라이트된 버스트 패턴과 프로파일의 상관관계를 보여주는 도면이다.
도 10은 버스트 패턴 폭보다 큰 헤드의 리더 폭을 갖는 디스크 드라이브에서 생성된 버스트 프로파일을 도시한 것이다.
도 11은 버스트 패턴 폭보다 큰 헤드의 리더 폭을 갖는 디스크 드라이브에서 위치 에러신호 복조를 위한 버스트 신호들의 조합 연산 결과에 따른 프로파일을 도시한 것이다.
도 12는 버스트 패턴 폭에 비하여 상대적으로 작은 헤드의 리더 폭을 갖는 디스크 드라이브에서 생성된 하나의 버스트 프로파일의 예를 도시한 것이다.
도 13A는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정 전/후의 변화를 도시한 것이다.
도 13B는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정 전/후의 변화를 도시한 것이다.
도 14A는 버스트 패턴 폭에 비하여 상대적으로 작은 헤드의 리더 폭을 갖는 디스크 드라이브에서 본 발명을 적용하지 않은 경우의 위치 에러신호 복조를 위한 버스트 신호들의 조합 연산 결과에 따른 프로파일을 도시한 것이다.
도 14B는 버스트 패턴 폭에 비하여 상대적으로 작은 헤드의 리더 폭을 갖는 디스크 드라이브에서 본 발명에 따른 버스트 프로파일 보정 처리를 실행한 경우의 위치 에러신호 복조를 위한 버스트 신호들의 조합 연산 결과에 따른 프로파일을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 버스트 프로파일을 근사화시킨 모델링 함수에 포함된 슬로프 계수의 변화에 따른 모델링 함수의 프로파일을 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 헤드 위치 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 17A는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 16에 도시된 위치 에러신호 복조부의 세부 구성도이다.
도 17B는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 16에 도시된 위치 에러신호 복조부의 세부 구성도이다.
도 17C는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도 16에 도시된 위치 에러신호 복조부의 세부 구성도이다.
도 17D는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도 16에 도시된 위치 에러신호 복조부의 세부 구성도이다.
도 17E는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도 16에 도시된 위치 에러신호 복조부의 세부 구성도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정부의 세부 구성도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정부의 세부 구성도이다.
도 20은 본 발명의 일실시 예에 따른 헤드 위치 제어 방법의 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 헤드 위치 제어 방법의 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 헤드 위치 제어 방법의 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 헤드 위치 제어 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 네트워크를 통한 버스트 패턴 선형성 보정 방법을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 25는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 네트워크를 통한 버스트 패턴 선형성 보정 방법의 흐름도이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 첨부 도면들에서, 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 컴퓨터 시스템은 저장 장치(1000A), 호스트 기기(2000) 및 커넥터(CONNECTOR; 3000)를 구비한다.
세부적으로, 저장 장치(1000A)는 프로세서(PROCESSOR; 110), ROM(120), RAM(130), 저장매체 인터페이스(저장매체 I/F; 140), 저장매체(150), 호스트 인터페이스(HOST I/F; 160) 및 버스(BUS; 170)를 구비한다.
호스트 기기(2000)는 저장 장치(1000A)를 동작시키기 위한 커맨드를 발행하여 커넥터(3000)를 통하여 접속된 저장 장치(1000A)로 전송하고, 발행된 커맨드에 따라서 저장 장치(1000)와 데이터를 전송하거 또는 수신하는 프로세스를 수행한다.
커넥터(3000)는 호스트 기기(2000)의 인터페이스 포트와 저장 장치(1000A)의 인터페이스 포트를 전기적으로 연결하는 수단으로서, 데이터 커넥터와 전원 커넥터가 포함될 수 있다. 일예로서, SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스를 이용하는 경우에, 커넥터(3000)는 7핀의 SATA 데이터 커넥터와 15핀의 SATA 전원 커넥터로 구성될 수 있다.
우선, 저장 장치(1000A)의 구성 수단들에 대하여 설명하기로 한다.
프로세서(110)는 명령어를 해석하고, 해석된 결과에 따라 데이터 저장 장치의 구성 수단들을 제어하는 역할을 한다. 프로세서(110)는 코드 오브젝트 관리 유닛을 포함하고 있으며, 코드 오브젝트 관리 유닛을 이용하여 저장매체(150)에 저장되어 있는 코드 오브젝트를 RAM(130)에 로딩시킨다. 프로세서(110)는 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 코드 오브젝트들을 RAM(130)에 로딩시킨다.
그러면, 프로세서(110)는 RAM(130)에 로딩된 코드 오브젝트들을 이용하여 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법에 대한 태스크(task)를 실행할 수 있다. 프로세서(110)에 의하여 실행되는 헤드 위치 제어 방법 및 네트워크를 통한 버스트 프로파일 선형성 보정 방법에 대해서는 아래의 도 20 ~ 도 23 및 도 25에 대한 설명에서 상세하게 다루어질 것이다.
ROM(Read Only Memory; 120)에는 데이터 저장 장치를 동작시키는데 필요한 프로그램 코드 및 데이터들이 저장되어 있다.
RAM(Random Access Memory; 130)에는 프로세서(110)의 제어에 따라 ROM(120) 또는 저장매체(150)에 저장된 프로그램 코드 및 데이터들이 로딩된다.
저장매체(150)는 저장 장치의 주 저장매체로서 디스크 또는 비휘발성 반도체 메모리 소자가 포함할 수 있다. 저장 장치는 일예로서 디스크 드라이브를 포함할 수 있으며, 디스크 드라이브에서의 디스크 및 헤드가 포함된 헤드 디스크 어셈블리(100)의 세부 구성을 도 3에 도시하였다.
도 3을 참조하면, 헤드 디스크 어셈블리(100)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 디스크(12)를 포함하고 있다. 디스크 드라이브는 디스크(12) 표면에 인접되게 위치한 헤드(16)를 또한 포함하고 있다.
헤드(16)는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 헤드(16)는 각 디스크(12) 표면에 결합되어 있다. 비록 단일의 헤드(16)로 도시되어 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 헤드와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 헤드로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 헤드는 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로부터 구성되어 진다. 헤드(16)는 자기 헤드(Magnetic Head) 또는 변환기(transducer)라 칭해지기도 한다.
헤드(16)는 슬라이더(20)에 통합되어 질 수 있다. 슬라이더(20)는 헤드(16)와 디스크(12) 표면사이에 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 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(12) 표면을 가로질러 헤드(16)를 이동시키게 된다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 슬라이더(20)의 세부적인 구조를 도 5에 도시하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이더(20) 표면에는 디스크(12) 표면 사이에서 공기 베어링(air bearing)을 생성시키기 위한 패턴(20-1)들이 형성되어 있다. 그리고, 슬라이더(20)는 헤드(16)를 탑재하는 구조를 갖는다.
도 6은 도 5의 A-A'를 따라 절개하여 도시한 헤드(16)의 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 헤드(16)는 리더(reader; 16-1)와 라이터(writer; 16-2)를 포함한다. 세부적으로, 리더(reader; 16-1)는 한 쌍의 쉴드(shield; 6C, 6E)와 한 쌍의 쉴드(shield; 6C, 6E) 사이에 탑재된 MR(Magneto-Resistive) 소자(6D)를 포함하고, 라이터(writer; 16-2)는 디스크(12)에 자기장을 가하는 메인 폴(main pole; 6F), 메인 폴(6F)과 함께 자로를 형성하는 리턴 요크(6G), 메인 폴(6F)에 자기장을 유도하는 코일(6H)을 포함한다. 그리고, 헤드(16)는 AlTiC 로 이루어진 슬라이더 몸체(6A)에 탑재되고, 알루미나(Al2O3)로 이루어진 보호층(134)에 둘러싸이는 구조를 갖는다. 여기에서, 리더(16-1)의 폭은 MR 소자(6D)의 디스크(12)에 대향되는 면의 폭에 해당된다.
다시 도 3을 참조하면, 정보는 전형적으로 디스크(12)의 환상 트랙 내에 저장된다. 각 트랙(34)은 복수의 섹터들을 포함하고 있다. 일 트랙에 대한 섹터 구성을 도 7에 도시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 트랙은 서보 정보가 기록된 서보 정보 영역(S)들과 데이터가 저장되는 데이터 섹터(D)들로 구성되어 있다. 하나의 서보 섹터 구간(T)에는 복수 개의 데이터 섹터(D)들이 포함될 수 있다. 물론, 하나의 서보 섹터 구간(T)에 단일의 데이터 섹터(D)가 포함되도록 설계할 수도 있다. 데이터 섹터(D)를 섹터라고 칭해지기도 한다.
그리고, 각각의 서보 정보 영역(S)에는 세부적으로 도 8과 같은 신호들이 기록되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 서보 정보 영역(S)에는 프리앰블(Preamble; 101), 서보 동기 표시 신호(102), 그레이 코드(Gray Code; 103) 및 버스트 신호(Burst; 104)들이 기록된다.
프리앰블(101)은 서보 정보 독출 시에 클럭 동기를 제공하고, 또한 서보 섹터 앞의 갭(gap)을 두어 일정한 타이밍 마진을 제공한다. 그리고, 자동이득제어(AGC) 회로의 이득(도면에 미도시)을 결정하는데 이용된다.
서보 동기 표시 신호(102)는 서보 어드레스 마크(Servo Address Mark; SAM) 및 서보 인덱스 마크(Servo Index Mark; SIM)로 구성된다. 서보 어드레스 마크는 서보 섹터의 시작을 나타내는 신호이고, 서보 인덱스 마크는 트랙에서의 첫 번째 서보 섹터의 시작을 나타내는 신호이다.
그레이 코드(103)는 트랙 정보를 제공하고, 버스트 신호(104)는 헤드(16)가 트랙(34)의 중앙을 추종하도록 제어하는데 이용되는 신호이다. 일 예로서, 버스트 신호(104)는 2개 이상의 패턴으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 4개의 패턴 또는 2개의 패턴으로 구성될 수 있다. 그리고, 버스트 패턴들을 조합하여 트랙 추종 제어 시에 사용되는 위치 에러신호를 생성시킨다.
다시 도 3을 참조하면, 디스크(12)는 사용자가 접근할 수 없는 메인터넌스 실린더(maintenance cylinder) 영역과 사용자가 접근할 수 있는 사용자 데이터 영역으로 구분된다. 메인터넌스 실린더 영역을 시스템 영역이라 칭하기도 한다. 메인터넌스 실린더 영역에는 디스크 드라이브 제어에 필요한 각종 정보들이 저장되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 버스트 패턴 선형화 보정 방법 및 헤드 위치 제어 방법을 수행하는데 필요한 정보들도 메인터넌스 실린더 영역에 저장되어 있다.
헤드(16)는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크(12) 표면을 가로질러 이동된다. 디스크(12)에는 디스크 드라이브로 다양한 기능을 구현시키기 위한 복수개의 코드 오브젝트들이 저장될 수 있다. 일예로서, MP3 플레이어 기능을 수행하기 위한 코드 오브젝트, 네비게이션 기능을 수행하기 위한 코드 오브젝트, 다양한 비디오 게임을 수행하기 위한 코드 오브젝트 등이 디스크(12)에 저장될 수 있다.
다시 도 1A를 참조하면, 저장 매체 인터페이스(140)는 프로세서(110)가 저장 매체(150)를 액세스하여 정보를 라이트 또는 리드할 수 있도록 처리하는 구성 수단이다. 디스크 드라이브로 구현되는 저장 장치에서의 저장 매체 인터페이스(140)는 세부적으로 헤드 디스크 어셈블리(100)를 제어하는 서보 회로 및 데이터 리드/라이트를 위한 신호 처리를 수행하는 리드/라이트 채널 회로를 포함한다.
호스트 인터페이스(160)는 퍼스널 컴퓨터, 모바일 기기 등과 같은 호스트 기기(2000)와의 데이터 송/수신 처리를 실행하는 수단으로서, 예를 들어 SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스, PATA(Parallel Advanced Technology Attachment) 인터페이스, USB(Universal Serial Bus) 인터페이스 등과 같은 다양한 규격의 인터페이스를 이용할 수 있다.
버스(170)는 저장 장치의 구성 수단들 간의 정보를 전달하는 역할을 한다.
다음으로, 저장 장치의 일예인 하드 디스크 드라이브의 소프트웨어 운영 체계에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하드 디스크 드라이브(HDD)의 저장 매체인 디스크(150A)에는 복수의 코드 오브젝트(Code Object 1 ~ N)들이 저장되어 있다.
ROM(120)에는 부트 이미지(Boot Image) 및 압축된 RTOS 이미지(packed RTOS Image)가 저장되어 있다.
디스크(150A)에는 복수의 코드 오브젝트(CODE OBJECT 1~N)들이 저장되어 있다. 디스크에 저장된 코드 오브젝트들은 디스크 드라이브의 동작에 필요한 코드 오브젝트들뿐만 아니라, 디스크 드라이브로 확장할 수 있는 다양한 기능에 관련된 코드 오브젝트들도 포함될 수 있다. 특히, 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 코드 오브젝트들이 디스크(150A)에 저장되어 있다. 물론, 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 코드 오브젝트들을 디스크(150A) 대신에 ROM(120)에 저장할 수도 있다. 그리고, MP3 플레이어 기능, 네비게이션 기능, 비디오 게임 기능 등의 다양한 기능을 수행하는 코드 오브젝트들도 디스크(150A)에 저장될 수 있다.
RAM(130)에는 부팅 과정에서 ROM(120)으로부터 부트 이미지(Boot Image)를 읽어내어 압축 해제된 RTOS 이미지(Unpacked RTOS Image)가 로딩된다. 그리고, 디스크(150A)에 저장되어 있는 호스트 인터페이스 수행에 필요한 코드 오브젝트들이 RAM(130)에 로딩된다. 물론, RAM(130)에는 데이터를 저장하기 위한 영역(DATA AREA)도 할당되어 있다.
채널(CHANNEL) 회로(200)에는 데이터 리드/라이트를 위한 신호 처리를 수행하는데 필요한 회로들이 내장되어 있으며, 서보(SERVO) 회로(210)에는 데이터 리드/라이트 동작을 수행하기 위하여 헤드 디스크 어셈블리(100)를 제어하는데 필요한 회로들이 내장되어 있다.
RTOS(Real Time Operating System; 110A)는 실시간 운영 체계 프로그램으로서, 디스크를 이용한 다중 프로그램 운영 체계이다. 태스크(task)에 따라서 우선순위가 높은 전위(foreground)에서는 실시간 다중 처리를 하며, 우선순위가 낮은 후위(background)에서는 일괄 처리를 한다. 그리고, 디스크로부터의 코드 오브젝트의 로딩과 디스크로의 코드 오브젝트의 언로딩을 수행한다.
RTOS(Real Time Operating System; 110A)는 코드 오브젝트 관리 유닛(Code Object Management Unit; COMU, 110-1), 코드 오브젝트 로더(Code Object Loader; COL, 110-2), 메모리 핸들러(Memory Handler; MH, 110-3), 채널 제어 모듈(Channel Control Module; CCM, 110-4) 및 서보 제어 모듈(Servo Control Module; SCM, 110-5)들을 관리하여 요청된 명령에 따른 태스크를 실행한다. RTOS(110A)는 또한 어플리케이션(Application) 프로그램(220)들을 관리한다.
세부적으로, RTOS(110A)는 디스크 드라이브의 부팅 과정에서 디스크 드라이브 제어에 필요한 코드 오브젝트들을 RAM(130)에 로딩시킨다. 따라서, 부팅 과정을 실행하고 나면 RAM(130)에 로딩된 코드 오브젝트들을 이용하여 디스크 드라이브를 동작시킬 수 있게 된다.
COMU(110-1)은 코드 오브젝트들이 기록되어 있는 위치 정보를 저장하고, 버스를 중재하는 처리를 수행한다. 또한, 실행되고 있는 태스크들의 우선순위에 대한 정보도 저장되어 있다. 그리고, 코드 오브젝트에 대한 태스크 수행에 필요한 태스크 제어 블록(Task Control Block; TCB) 정보 및 스택 정보도 관리한다.
COL(110-2)는 COMU(110-1)을 이용하여 디스크(150A)에 저장되어 있는 코드 오브젝트들을 RAM(130)에 로딩시키거나, RAM(130)에 저장되어 있는 코드 오브젝트들을 디스크(150A)로 언로딩시키는 처리를 수행한다. 이에 따라서, COL(110-2)는 디스크(150A)에 저장되어 있는 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 코드 오브젝트들을 RAM(130)에 로딩시킬 수 있다.
RTOS(110A)는 RAM(130)에 로딩된 코드 오브젝트들을 이용하여 아래에서 설명되어질 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시킬 수 있게 된다.
MH(110-3)는 ROM(120) 및 RAM(130)에 데이터를 라이트하거나 리드하는 처리를 수행한다.
CCM(110-4)은 데이터 리드/라이트를 위한 신호 처리를 수행하는데 필요한 채널 제어를 수행하고, SCM(110-5)는 데이터 리드/라이트를 수행하기 위하여 헤드 디스크 어셈블리를 포함하는 서보 제어를 수행한다.
다음으로, 도 1B는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 컴퓨터 시스템의 구성도를 보여준다.
도 1B에 도시된 바와 같은 컴퓨터 시스템의 저장 장치(1000B)는 도 1A에 도시된 저장 장치(1000A)에 비휘발성 메모리 장치(180)가 추가된다. 도 1B에서 저장 매체(150)는 디스크로 구현될 수 있다.
비휘발성 메모리 장치(180)는 비휘발성 반도체 메모리 장치로 구현될 수 있으며, 일 예로서 플래시 메모리, PRAM(Phase change RAM), FRAM(Ferroelectric RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등으로 구현될 수 있다.
비휘발성 메모리 장치(180)에는 저장 장치(1000B)에 저장하고자 하는 데이터의 일부 또는 전부가 저장될 수 있다. 일 예로서, 저장 장치(1000B) 제어에 필요한 각종 정보들이 비휘발성 메모리 장치(180)에 저장될 수 있다.
그리고, 비휘발성 메모리 장치(180)에는 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들이 저장될 수 있다. 구체적으로, 버스트 패턴의 선형성을 보정하기 위한 처리를 수행하는데 필요한 프로그램 코드 및 정보들을 비휘발성 메모리 장치(180)에 저장할 수 있다. 또한 저장 장치의 다양한 기능을 구현시키기 위한 코드 오브젝트들도 비휘발성 메모리 장치(180)에 저장할 수 있다.
도 1A의 컴퓨터 시스템에서 이미 설명한 동일한 구성 수단들에 대한 중복된 설명은 피하기로 한다.
참고적으로, 비휘발성 메모리 장치(180)가 포함된 하드 디스크 드라이브에 대한 소프트웨어 운영 체계는 도 2에서 메모리 핸들러(110-3)에 비휘발성 메모리 장치(180)가 추가적으로 접속되는 구조를 갖는다. 이 경우에, 메모리 핸들러(110-3)는 비휘발성 메모리 장치(180)에 데이터를 라이트하거나 리드하는 처리를 수행하게 된다.
다음으로, 도 1A에 도시된 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 저장 장치의 일예인 디스크 드라이브(1000A')의 전기적인 회로 구성을 도 4A에 도시하였다.
도 4A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 디스크 드라이브(1000A')는 프리 앰프(410), 리드/라이트 채널(420, R/W CHANNEL), 프로세서(430), 보이스 코일 모터 구동부(440, VCM 구동부), 스핀들 모터 구동부(450, SPM 구동부), ROM(460), RAM(470) 및, 호스트 인터페이스(480)를 구비한다.
프로세서(430)는 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 등이 될 수 있다. 프로세서(430)는 호스트 인터페이스(480)를 통하여 호스트 기기(2000)로부터 수신되는 커맨드(command)에 따라서 디스크(12)로부터 정보를 읽거나 또는 디스크(12)에 정보를 기록하기 위하여 리드/라이트 채널(420)을 제어한다.
프로세서(430)는 보이스 코일 모터(30, VCM)를 구동시키기 위한 구동 전류를 공급하는 VCM(Voice Coil Motor) 구동부(440)에 결합되어 있다. 프로세서(430)는 헤드(16)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동부(440)로 제어신호를 공급한다.
프로세서(430)는 스핀들 모터(14, SPM)를 구동시키기 위한 구동 전류를 공급하는 SPM(Spindle Motor) 구동부(450)에 또한 결합되어 있다. 프로세서(430)는 전원이 공급되면, 스핀들 모터(14)를 목표 속도로 회전시키기 위하여 SPM 구동부(450)에 제어신호를 공급한다.
프로세서(430)는 ROM(460) 및 RAM(470)과 각각 결합되어 있다. ROM(460)에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 제어 데이터들이 저장되어 있다. 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들이 ROM(460)에 저장될 수 있다. 물론, 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들은 ROM(460) 대신에 디스크(12)의 메인터넌스 실린더 영역에 저장될 수도 있다.
RAM(470)에는 프로세서(430)의 제어에 따라 ROM(460) 또는 디스크(12)에 저장된 프로그램 코드들이 초기화 모드에서 로딩되고, 호스트 인터페이스(480)를 통하여 수신되는 데이터 또는 디스크(12)에서 읽어낸 데이터는 캐시 버퍼 영역에 임시적으로 저장된다. 물론, 캐시 버퍼 영역은 저장 장치에서 RAM(470) 이외의 다른 메모리 장치에 할당할 수도 있다.
RAM(470)은 DRAM 또는 SRAM으로 구현할 수 있다. 또한, RAM(470)은 SDR(Single Data Rate) 방식 또는 DDR(Double Data Rate) 방식으로 구동되게 설계할 수 있다.
그리고, 프로세서(430)는 ROM(460) 또는 디스크(12)의 메인터넌스 실린더 영역에 저장된 프로그램 코드 및 정보들을 이용하여 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행하도록 디스크 드라이브를 제어할 수 있게 된다.
다음으로, 도 1B에 도시된 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 저장 장치의 일예인 디스크 드라이브(1000B')의 전기적인 회로 구성을 도 4B에 도시하였다.
도 4B에 도시된 바와 같은 디스크 드라이브(1000B')는 도 4A에 도시된 디스크 드라이브(1000A')에 비하여 비휘발성 메모리 장치(490)가 추가된다. 비휘발성 메모리 장치(490)에는 디스크 드라이브(1000B')에 저장하고자 하는 데이터의 일부가 저장될 수 있다. 일 예로서, 디스크 드라이브(1000B') 제어에 필요한 각종 정보들이 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장될 수 있다.
그리고, 비휘발성 메모리 장치(490)에는 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들이 저장될 수 있다. 구체적으로, 버스트 프로파일 선형화 보정 방법 및 헤드 위치 제어 방법을 수행하는데 필용한 프로그램 코드 및 정보들이 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장할 수 있다. 또한 저장 장치의 다양한 기능을 구현시키기 위한 코드 오브젝트들도 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장할 수 있다.
프로세서(430)는 ROM(460), RAM(470) 및 비휘발성 메모리 장치(490)와 각각 결합되어 있다. ROM(460)에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 제어 데이터들이 저장되어 있다. 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들이 ROM(460)에 저장될 수 있다. 물론, 도 20 ~ 도 23 및 도 25의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드 및 정보들은 ROM(460) 대신에 디스크(12)의 메인터넌스 실린더 영역 또는 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장될 수도 있다.
RAM(470)에는 프로세서(430)의 제어에 따라 ROM(460), 디스크(12) 또는 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장된 프로그램 코드 및 정보들이 초기화 모드에서 로딩된다.
도 4A의 디스크 드라이브(1000A')에서 이미 설명한 동일한 구성 수단들에 대한 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 도 4A 또는 도 4B를 참조하여 리드 커맨드 또는 라이트 커맨드에서 지정하는 논리적 블록 어드레스에 대응되는 디스크의 물리적 어드레스를 탐색한 후에 실행되는 데이터 리드 동작 및 데이터 라이트 동작을 설명하기로 한다.
데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(12)로부터 헤드(16)에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프(410)에서 증폭시킨다. 그리고 나서, 리드/라이트 채널(420)에서 신호의 크기에 따라 이득을 자동으로 가변시키는 자동 이득 제어 회로(도면에 미도시)에 의하여 프리 앰프(410)로부터 출력되는 신호를 증폭시키고, 이를 디지털 신호로 변환시킨 후에, 복호 처리하여 데이터를 검출한다. 검출된 데이터는 프로세서(430)에서 일예로서 에러 정정 코드인 리드 솔로몬 코드를 이용한 에러 정정 처리를 실행한 후에, 스트림 데이터로 변환하여 호스트 인터페이스(500)를 통하여 호스트 기기(2000)로 전송한다.
데이터 쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스(480)를 통하여 호스트 기기로부터 데이터를 입력받아, 프로세서(430)에서 리드 솔로몬 코드에 의한 에러 정정용 심볼을 부가하고, 리드/라이트 채널(420)에 의하여 기록 채널에 적합하도록 부호화 처리한 후에 프리 앰프(410)에 의하여 증폭된 기록 전류로 헤드(16)를 통하여 디스크(12)에 기록시킨다.
그러면, RAM(470)에 로딩된 프로그램 코드 및 정보들을 이용하여 프로세서(430)에서 도 20 ~ 도 23의 흐름도에 따른 방법을 실행시키기 동작에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 본 발명에서 제안하는 위치 에러신호의 선형성을 개선하기 위하여 버스트 프로파일을 정현파로 근사화시키는 원리에 대하여 설명하기로 한다.
도 9는 디스크의 라이트된 버스트 패턴과 버스트 프로파일의 상관관계를 보여준다. 도 9는 디스크에 4개의 버스트 패턴(A,B,C,D)이 라이트된 경우의 예를 보여준다. 물론, 디스크에 2개의 버스트 패턴을 라이트할 수도 있다.
만일 버스트 패턴의 폭(W_BURST)과 헤드의 리더 폭이 동일하다면, 이론적으로 버스트 프로파일은 도 9와 같이 삼각파가 되어야 한다. 그러나, 실제로 디스크 드라이브에서는 헤드의 전기적 특성 및 자기적 특성 등에 의하여 오프 트랙 스캔 시에 도 10에 도시된 바와 같이 정현파 형태의 프로파일로 나타난다.
위치 에러신호를 생성시키기 위하여 버스트 신호들을 조합하여 수학식 1과 같은 2개의 신호를 생성시킨다.
[수학식 1]
N = (A-B) - (C-D)
P = (A-B) + (C-D)
도 11에 (A-B), (C-D), N, P 신호들의 프로파일을 도시하였다.
그러면, N 신호 및 P 신호를 이용하여 최종적으로 오프 트랙 0%를 중심으로 -50% ~ 50% 구간에서 선형적인 프로파일을 갖는 위치 에러신호를 생성시킨다.
그런데, 버스트 패턴의 폭에 비하여 헤드의 리더 폭이 작아질수록 버스트 프로파일은 정현파 형태를 벗어나 포화된 형태로 나타난다. 일 예로서, 헤드의 리더 폭이 버스트 패턴의 폭의 80% 미만으로 설정된 경우의 하나의 버스트 신호에 대한 오프 트랙에 따른 프로파일의 예를 도 12에 도시하였다.
도 12를 참조하면, 버스트 프로파일의 최대치 및 최소치 부근에서 포화된다. 즉, 구간 T1 및 T2에서 포화 현상이 발생된다. 버스트 프로파일이 포화되면, 도 14A에 도시된 바와 같이 위치 에러신호를 생성시키는데 직접적으로 이용하는 N, P 신호의 프로파일의 선형성 영역에서 왜곡이 발생된다. 이로 인하여 위치 에러신호의 선형성이 왜곡되어 헤드 위치 제어 성능을 저하시키는 결과를 초래한다.
참고적으로, 디스크 드라이브에서 기록 밀도를 향상시키기 위하여 헤드의 리더 폭은 버스트 패턴 폭에 비하여 작게 설정하는 추세이다. 본 발명에서는 위치 에러신호의 선형성 왜곡을 방지하기 위하여 포화된 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환시키는 2가지 방안을 다음과 같이 제안한다.
[본 발명에서 제안하는 첫 번째 방안]
우선, 버스트 프로파일을 사인 함수가 포함된 수학식으로 근사화시킨 모델링 함수를 결정한다.
일 예로서, 모델링 함수 y(t)는 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00007
여기에서, αslop는 버스트 프로파일의 슬로프 계수이고,
Figure pat00008
의 부호는 sin(t)가 양수일 때 (+) 이고 sin(t)가 음수일 때 (-)로 결정된다.
슬로프 계수 αslop 값에 따른 모델링 함수 y(t)의 파형을 도 15에 도시하였다. 도 15에서 αslop 값이 0일 때 모델링 함수 y(t)의 파형은 P1이 된다. 파형 P1은 이상적인 사인 파형을 나타낸다. 도 15에서 αslop 값이 10일 때 모델링 함수 y(t)의 파형은 P2가 된다. 도 15를 참조하면, αslop 값이 증가할수록 포화 영역이 증가된다는 것을 알 수 있다.
수학식 2와 같이 표현된 모델링 함수에서 슬로프 계수 αslop 값을 변경시키면서 실제 버스트 프로파일과 가장 유사한 파형을 갖는 모델링 함수를 찾아낸다.
일 예로서, 슬로프 계수 αslop 값을 변경해 가면서 초기 설정된 주기에서 실제 버스트 프로파일과 수학식 2에 표현된 모델링 함수 y(t)에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 차의 절대값을 누적한 값이 최소가 되는 슬로프 계수 값을 최적의 슬로프 계수 값으로 결정할 수 있다. 여기에서, 초기 설정된 주기는 오프 트랙 -50% ~ 50%의 구간으로 설정할 수 있으며, 또한 이보다 좁은 구간으로 설정할 수도 있다.
수학식 2의 모델링 함수에 대한 역함수 ycomp(t)는 수학식 3과 같이 표현된다.
[수학식 3]
Figure pat00009
여기에서,
Figure pat00010
의 부호는 y(t)가 양수일 때 (-)이고 y(t)가 음수일 때 (+)로 결정된다.
수학식 3의 y(t)에 버스트 신호 값을 대입하여 ycomp(t)를 연산하면, 연산된 ycomp(t)는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호 값이 된다.
참고적으로, 버스트 신호를 -1 ~ +1 범위에 포함되도록 정규화시킨 후에 정규화된 버스트 신호 값을 수학식 3의 y(t)에 대입하여 ycomp(t)를 연산할 수 있다. 즉, 버스트 신호의 최대값을 구한 후에, 구해낸 최대값으로 버스트 신호를 나눈 버스트 신호 값을 수학식 3의 y(t)에 대입하여 ycomp(t)를 연산할 수 있다.
수학식 3에 의하여 연산된 ycomp(t) 값에 스케일 상수 K1을 곱하여 최종적으로 보정된 버스트 신호를 산출할 수 있다. 여기에서, 스케일 상수 K1은 정규화시키기 전의 버스트 신호의 최대값으로 결정할 수 있다. 또한, 스케일 상수 K1은 실제 버스트 프로파일과 수학식 2의 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 비율로 결정할 수 있다. 즉, 일부 구간에서 실제 버스트 신호 값을 수학식 2의 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 신호 y(t) 값으로 나눈 값을 구한 후에, 이들 값들의 평균값으로 결정할 수 있다.
도 13A에 실제 버스트 신호의 프로파일(1)과 수학식 3을 이용하여 보정된 버스트 신호의 프로파일(2)을 도시하였다. 도 13A를 참조하면, 실제 버스트 신호의 프로파일(1)은 최대 값 영역과 최소 값 영역 부근에서 각각 포화되어 있다. 이에 비하여, 수학식 3에 의하여 보정된 버스트 신호의 프로파일(2)은 정현파 형태로 근사화되어 있다는 것을 보여준다.
따라서, 수학식 3과 같은 모델링 함수의 역함수 ycomp(t)를 이용하여 포화된 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환됨으로써, 버스트 프로파일의 선형성이 개선된다.
[본 발명에서 제안하는 두 번째 방안]
본 발명에서 제안하는 두 번째 방안은 버스트 프로파일이 포화되는 구간에서 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 버스트 신호를 신장시키는 방식으로 포화된 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환시킨다.
수학식 4와 같은 함수를 이용하여 정현파 형태의 프로파일을 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00011
여기에서, K2는 스케일 상수이다.
수학식 4에서 y(t)는 실제 버스트 신호이고, ycomp(t)는 정현파 형태의 프로파일로 보정된 버스트 신호를 의미한다. 그리고, α는 0보다 크고 버스트 신호의 최대값보다 작은 값으로 결정되며, 일 예로서, 실제 버스트 프로파일에서 포화가 시작되는 버스트 신호 값으로 결정할 수 있다. 그리고, 스케일 상수 K2는 0보다 크고 α 값보다 작게 설정하는 것이 효과적이다.
수학식 4를 참조하면, 버스트 신호의 절대 값이 α보다 작거나 같은 영역에서는 버스트 신호를 보정하지 않고, 버스트 신호의 절대 값이 α보다 큰 영역에서만 신장 처리가 된다는 사실을 알 수 있다.
도 13B에 실제 버스트 신호의 프로파일(1)과 수학식 4에 의하여 보정된 버스트 신호의 프로파일(2')을 도시하였다. 도 13B를 참조하면, 실제 버스트 신호의 프로파일(1)은 α보다 크거나, -α보다 작은 구간 부근에서 포화되어 있다. 이에 비하여, 수학식 4에 의하여 보정된 버스트 신호의 프로파일(2')은 포화 영역에서 신장되어 정현파 형태로 근사화되어 있다는 것을 보여준다.
따라서, 수학식 4와 같은 함수 ycomp(t)를 이용하여 포화된 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환됨으로써, 버스트 프로파일의 선형성이 개선된다.
도 13A 및 도 13B의 포화된 실제 버스트 프로파일(1)을 이용하여 산출된 N, P 신호의 프로파일은 도 14A와 같다. 이에 비하여, 위에서 설명한 본 발명에서 제안하는 2가지 방안을 적용하여 도 13A 및 도 13B의 보정된 버스트 프로파일(2) 또는 (2')를 이용하여 산출된 N, P 신호의 프로파일은 도 14B와 같다.
도 14A 및 도 14B를 비교하면, 도 14B에 도시된 N, P 신호의 프로파일이 도 14A에 도시된 N, P 신호의 프로파일에 비하여 선형성이 개선되었다는 사실을 알 수 있다.
그러면, 위에서 설명한 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환시키는 원리를 적용하여 헤드의 위치를 제어하는 동작을 설명하기로 한다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 헤드 위치 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 헤드 위치 제어 장치는 아날로그/디지털(A/D) 변환부(510), 위치 에러신호(PES) 복조부(520) 및, 서보 제어부(530)를 포함한다. 도 16에 따른 헤드 위치 제어 장치는 도 1A 및 도 1B의 프로세서(110)에 포함될 수 있고, 또한 도 4A 및 도 4B의 프로세서(430)에 포함될 수도 있다. 물론, 저장 장치 및 디스크 드라이브의 다른 구성 수단들에 포함되도록 설계할 수도 있다.
아날로그/디지털(A/D) 변환부(510)는 아날로그 버스트 신호를 입력하여 디지털 신호로 변환하여 위치 에러신호 복조부(520)로 출력한다. 아날로그/디지털(A/D) 변환부(510)로 입력되는 아날로그 버스트 신호는 프리앰프(410)에서 증폭된 아날로그 버스트 신호가 될 수 있다. 또한, 아날로그/디지털(A/D) 변환부(510)로 입력되는 아날로그 버스트 신호는 프리앰프(410)에서 증폭된 아날로그 버스트 신호를 자동이득 제어회로(AGC회로: 도면에 미도시)에서 추가적으로 증폭한 신호가 될 수도 있다.
위치 에러신호 복조부(520)는 입력되는 디지털 버스트 신호를 이용하여 위치 에러신호를 생성시키는 수단이며, 위치 에러신호 복조부(520)에 대한 다양한 실시 예들을 도 17A~17E에 도시하였다.
도 17A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 위치 에러신호 복조부(520A)는 버스트 프로파일 보정부(520-1) 및 위치 에러신호 생성부(520-2)를 포함한다.
버스트 프로파일 보정부(520-1)는 버스트 신호를 입력하여, 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시켜 출력한다.
버스트 프로파일 보정부(520-1)는 일 예로서, 버스트 신호 y(t)를 수학식 3에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시킬 수 있다. 버스트 프로파일 보정부(520-1)는 다른 예로서, 버스트 신호 y(t)를 수학식 4에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시킬 수 있다.
버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 보정처리를 하는 버스트 신호는 4개의 버스트 패턴이 디스크에 라이트된 디스크 드라이브에서는 각각의 버스트 신호 A, B, C, D가 될 수 있고, 2개의 버스트 패턴이 디스크에 라이트된 디스크 드라이브에서는 2개의 버스트 신호가 될 수 있다.
또한, 위치 에러신호를 생성시키기 위한 과정에서 버스트 신호들의 조합에 생성되는 신호들도 버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 보정처리를 하는 버스트 신호에 포함될 수 있다. 일 예로서, 수학식 1의 N 신호 및 P 신호를 생성시키는데 이용되는 (A-B)신호 및 (C-D)신호를 각각 버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 수학식 3 또는 수학식 4를 적용하여 (A-B)신호 및 (C-D)신호의 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정처리 할 수 있다.
버스트 프로파일 보정부(520-1)의 세부적인 구성 예를 도 18 및 도 19에 도시하였다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정부(520-1A)는 최적 슬로프 결정부(610), 스케일 상수 결정부(620), 버스트 프로파일 보정 연산부(630), 보정 버스트 신호 산출부(640) 및, 버스(650)를 포함한다.
버스(650)는 버스트 프로파일 보정부(520-1A)에서의 구성 수단들 간의 정보를 전달하는 신호 라인이다.
최적 슬로프 결정부(610)는 수학식 2의 모델링 함수에서 슬로프 계수 αslop 값을 변경시키면서 실제 버스트 프로파일과 가장 유사한 파형을 갖는 모델링 함수의 슬로프 계수 αslop 값을 최적 슬로프 값으로 결정한다. 일 예로서, 슬로프 계수 αslop 값을 변경해 가면서 초기 설정된 주기에서 실제 버스트 프로파일과 수학식 2에 표현된 모델링 함수 y(t)에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 차의 절대값을 누적한 값이 최소가 되는 슬로프 계수 값을 최적의 슬로프 계수 값으로 결정할 수 있다. 여기에서, 초기 설정된 주기는 오프 트랙 -50% ~ 50%의 구간으로 설정할 수 있으며, 또한 이보다 좁은 구간으로 설정할 수도 있다. 최적 슬로프 결정부(610)에서 산출된 최적 슬로프 값은 RAM(470)에 저장된다.
스케일 상수 결정부(620)는 오프 트랙 스캔 시에 검출된 실제 버스트 신호의 최대값을 스케일 상수(K1)로 결정할 수 있다. 즉, -50% ~ 50% 오프 트랙 구간에서 버스트 신호의 최대값을 검출하여, 검출된 최대값을 스케일 상수(K1)로 결정할 수 있다. 또한, 스케일 상수 결정부(620)는 오프 트랙 스캔에 따른 실제 버스트 프로파일과 수학식 2의 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 비율로 스케일 상수 K1을 결정할 수 있다. 즉, 오프 트랙 스캔의 일부 구간에서 실제 버스트 신호 값을 수학식 2의 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 신호 y(t) 값으로 나눈 값을 구한 후에, 이들 값들의 평균값으로 스케일 상수 K1을 결정할 수 있다. 스케일 상수 결정부(620)에서 산출된 스케일 상수 K1 값은 RAM(470)에 저장된다.
버스트 프로파일 보정 연산부(630)는 수학식 3과 같은 모델링 함수의 역함수 ycomp(t)를 이용하여 정현파에 근사화된 버스트 프로파일에 따른 버스트 신호 ycomp(t)를 산출한다. 수학식 3에서 슬로프 계수 αslop 는 RAM(470)에 저장된 최적의 슬로프 계수 값으로 설정된다. 즉, 수학식 3의 y(t)에 버스트 신호 값을 대입하여 ycomp(t)를 연산할 수 있다. 그리고, 버스트 신호를 -1 ~ +1 범위에 포함되도록 정규화시킨 후에 정규화된 버스트 신호 값을 수학식 3의 y(t)에 대입하여 ycomp(t)를 연산할 수도 있다. 즉, 버스트 신호의 최대값을 구한 후에, 구해낸 최대값으로 버스트 신호를 나눈 버스트 신호 값을 수학식 3의 y(t)에 대입하여 ycomp(t)를 연산할 수 있다.
보정 버스트 신호 산출부(640)는 버스트 프로파일 보정 연산부(630)에서 연산된 ycomp(t)에 RAM(470)에 저장된 스케일 상수 K1 값을 곱하여 최종적으로 보정된 버스트 신호를 산출한다.
RAM(470)에 저장된 최적 슬로프 값 및 스케일 상수 K1 값은 디스크 드라이브 파워 오프 전에 디스크(12)의 메인터넌스 실린더 영역 또는 비휘발성 메모리 장치(490)에 저장된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 버스트 프로파일 보정부(520-1B)는 신장 처리부(710), 절대값 연산부(720), 비교부(730) 및, 멀티플렉서(740)를 포함한다.
신장 처리부(710)는 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 입력되는 버스트 신호를 신장시켜 멀티플렉서(740)의 제1입력 단자(P1)로 출력한다. 일 예로서, 입력되는 버스트 신호의 절대값을 입력된 버스트 신호에 곱한 후에 스케일 상수 K2로 나누어 버스트 신호를 신장시킬 수 있다. 여기에서, 스케일 상수 K2는 0보다 크고 포화되기 시작되는 버스트 신호의 임계값(α)보다 작게 설정할 수 있다.
절대값 연산부(720) 입력되는 버스트 신호의 절대값을 연산하여 비교부(730)로 출력한다.
비교부(730)는 절대값 연산부(720)에서 연산된 절대값과 임계값(α)을 비교하여 비교 결과에 상응하는 논리값을 갖는 신호를 멀티플렉서(740)의 제어 단자(P3)로 출력한다. 여기에서, 임계값(α)은 버스트 신호가 포화되기 시작되는 버스트 신호의 값으로 결정할 수 있다.
멀티플렉서(740)의 제2입력 단자(P2)에는 버스트 신호가 입력되고, 제1입력 단자(P1)에는 신장 처리부(710)에서 출력되는 신장 처리된 버스트 신호가 입력된다.
멀티플렉서(740)는 제어 단자(P3)의 논리값에 따라서 제1입력 단자(P1) 또는 제2입력 단자(P2)로 입력되는 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력 단자(P4)로 출력한다. 구체적으로, 멀티플렉서(740)는 제어 단자(P3)의 논리값이 절대값 연산부(720)에서 연산된 절대값이 임계값(α)보다 작거나 같은 상태를 나타내는 제1논리값인 경우에 제2입력 단자(P2)로 입력되는 신호를 선택하여 출력 단자(P4)로 출력한다. 그리고, 멀티플렉서(740)는 제어 단자(P3)의 논리값이 절대값 연산부(720)에서 연산된 절대값이 임계값(α)보다 큰 상태를 나타내는 제2논리값인 경우에 제1입력 단자(P1)로 입력되는 신호를 선택하여 출력 단자(P4)로 출력한다.
이와 같은 동작에 의하여 수학식 4와 같이 버스트 프로파일이 포화되는 구간에서 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 버스트 신호를 신장시킬 수 있게 된다.
다시 도 17A를 참조하면, 위치 에러신호 생성부(520-2)는 버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 보정 처리된 버스트 신호들을 이용하여 위치 에러신호를 생성시키기 위한 신호 처리를 수행한다. 즉, 보정 처리된 버스트 신호들을 이용하여 수학식 1과 같은 연산을 수행하여 N 신호 및 P 신호를 생성시킨다. 그리고 나서, N 신호 및 P 신호를 이용하여 최종적으로 오프 트랙 0%를 중심으로 -50% ~ 50% 구간에서 선형적인 프로파일을 갖는 위치 에러신호를 생성시킨다. 일 예로서, 오프 트랙 0%에서 0이고, 오프 트랙 -50%에서 최소 값이 되고, 오프 트랙 +50%에서 최대값이 되도록 N 신호 프로파일의 선형 구간과 P 신호 프로파일의 선형 구간을 쉬프트(shift)하여 합성하면 하나의 선형적인 위치 에러신호 프로파일을 생성시킬 수 있다. 이와 같이 생성된 위치 에러신호 프로파일에 기초하여 버스트 신호들로부터 위치 에러신호를 생성시킬 수 있게 된다.
다음으로, 도 17B에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위치 에러신호 복조부(520B)는 서보 캘리브레이션 처리부(520-3), 버스트 프로파일 보정부(520-1) 및, 위치 에러신호 생성부(520-2)를 포함한다.
서보 캘리브레이션 처리부(520-3)는 디스크에 버스트 신호를 라이트하는 과정에서 발생된 버스트 신호에 영향을 준 변동 팩터들을 보정 처리하는 수단이다. 일 예로서, 서보 캘리브레이션 처리부(520-3)는 트랙의 직진성이나 외란 등에 의하여 디스크에 버스트 패턴이 균일하게 라이트되지 못한 경우에 발생되는 버스트 신호들의 오프셋을 보상해주는 처리를 수행할 수 있다. 또한, 서보 캘리브레이션 처리부(520-3)는 버스트 (A-B)신호의 슬로프의 평균값을 연산하여 (A-B)신호의 변화를 표준화시키는 처리를 수행할 수도 있다. 일 예로서, 오프 트랙 10% 및 -10%에서 각각 버스트 (A-B)의 절대 값을 측정하여 평균값을 계산하여 버스트 (A-B)신호의 슬로프를 표준화할 수 있다.
도 17B에 도시된 버스트 프로파일 보정부(520-1) 및 위치 에러신호 생성부(520-2)는 도 17A에 도시된 버스트 프로파일 보정부(520-1) 및 위치 에러신호 생성부(520-2)와 동일하므로 중복 설명은 피하기로 한다.
도 17B에 도시된 위치 에러신호 복조부(520B)는 도 17A에 도시된 위치 에러신호 복조부(520A)에 비하여 서보 캘리브레이션 처리부(520-3)가 버스트 프로파일 보정부(520-1) 앞단에 구성되어 있다는 점에서 상이하고, 나머지 구성은 동일하다.
다음으로, 도 17C에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위치 에러신호 복조부(520C)는 버스트 프로파일 보정부(520-1), 서보 캘리브레이션 처리부(520-3) 및, 위치 에러신호 생성부(520-2)를 포함한다.
도 17C에 도시된 위치 에러신호 복조부(520C)는 버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 처리된 보정된 버스트 신호를 서보 캘리브레이션 처리부(520-3)에서 서보 캘리브레이션 처리를 수행한다. 이에 비하여, 도 17B에 도시된 위치 에러신호 복조부(520B)는 서보 캘리브레이션 처리부(520-3)에서 캘리브레이션 처리된 버스트 신호를 버스트 프로파일 보정부(520-1)에서 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시킨다는 점에서 상이하다. 즉, 도 17B에서는 서보 캘리브레이션 처리를 한 후에 버스트 프로파일 보정 처리를 실행하는데 비하여, 도 도 17C에서는 버스트 프로파일 보정 처리를 실행하고 나서 서보 캘리브레이션 처리를 실행한다는 점에서 차이가 있다.
그리고, 도 17C의 구성 수단들은 도 17B에 도시된 구성 수단들의 동작과 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 도 17D에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위치 에러신호 복조부(520D)는 버스트 프로파일 보정부1(520-1A), 서보 캘리브레이션 처리부(520-3), 버스트 프로파일 보정부2(520-1B) 및, 위치 에러신호 생성부(520-2)를 포함한다.
버스트 프로파일 보정부1(520-1A)은 도 18에 도시된 버스트 프로파일 보정부로 구현될 수 있으며, 버스트 프로파일 보정부2(520-1B)는 도 19에 버스트 프로파일 보정부로 구현될 수 있다. 버스트 프로파일 보정부1(520-1A) 및 버스트 프로파일 보정부2(520-1B)는 도 18 및 도 19에서 상세히 설명하였으므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
도 17D를 참조하면, 버스트 프로파일 보정부1(520-1A)에 의하여 버스트 프로파일을 1차적으로 보정 처리한 후에 서보 캘리브레이션 처리를 수행하고 나서, 2차적으로 버스트 프로파일 보정부2(520-1B)에 의하여 버스트 프로파일을 보정 처리한 후에 위치 에러신호를 생성시킨다는 사실을 알 수 있다.
그리고, 서보 캘리브레이션 처리부(520-3) 및 위치 에러신호 생성부(520-2)도 17A ~ 도 17C에서 상세히 설명하였으므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 도 17E에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위치 에러신호 복조부(520E)는 버스트 프로파일 보정부2(520-1B), 서보 캘리브레이션 처리부(520-3), 버스트 프로파일 보정부1(520-1A) 및, 위치 에러신호 생성부(520-2)를 포함한다.
도 17E를 참조하면, 버스트 프로파일 보정부2(520-1B)에 의하여 버스트 프로파일을 1차적으로 보정 처리한 후에 서보 캘리브레이션 처리를 수행하고 나서, 2차적으로 버스트 프로파일 보정부1(520-1A)에 의하여 버스트 프로파일을 보정 처리한 후에 위치 에러신호를 생성시킨다는 사실을 알 수 있다.
도 17E에 도시된 위치 에러신호 복조부(520E)의 구성 수단들은 도 17A ~ 도 17D에서 상세히 설명하였으므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다시 도 16을 참조하면, 위에서 설명한 도 17A ~ 도 17E에 도시된 회로 구성에 의하여 위치 에러신호 복조부(520)에서 위치 에러신호를 생성시킨다.
다음으로, 서보 제어부(530)는 위치 에러신호를 이용하여 헤드 위치를 제어하기 위한 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호를 생성시킨다. 즉, 트랙 추종 모드에서 위치 에러신호에 상응하여 헤드(16)가 디스크(12)의 트랙 중앙에 위치하도록 헤드를 이동시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호를 생성시킨다.
그러면, 보이스 코일 모터(VCM) 구동부(440)는 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호에 상응하는 구동 신호를 보이스 코일 모터(30)에 공급한다. 이에 따라서, 보이스 코일 모터(30)가 구동되어 헤드(16)는 디스크(12) 상에서 목표 위치로 이동하게 된다.
다음으로, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110) 또는 도 4A 및 도 4B에 도시된 프로세서(430)의 펌웨어에 의하여 실행되는 본 발명의 기술적 사상에 의한 헤드 위치 제어 방법의 일실시 예에 대하여 도 20을 참조하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여 도 4A 및 도 4B에 도시된 디스크 드라이브의 프로세서(430)에 의하여 실행하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 물론, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110)에 의하여 실행될 수도 있다.
프로세서(430)는 데이터 리드 모드 또는 데이터 라이트 모드에서 디스크(12)의 서보 영역으로부터 헤드(16)에 의하여 버스트 신호를 읽어내도록 디스크 드라이브를 제어한다(S110).
다음으로, 프로세서(430)는 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 버스트 신호를 보정 처리한다(S120).
보정 처리하는 버스트 신호는 4개의 버스트 패턴이 디스크(12)에 라이트된 디스크 드라이브에서는 각각의 버스트 신호 A, B, C, D가 될 수 있고, 2개의 버스트 패턴이 디스크(12)에 라이트된 디스크 드라이브에서는 2개의 버스트 신호가 될 수 있다. 또한, 위치 에러신호를 생성시키기 위한 과정에서 버스트 신호들의 조합에 생성되는 신호들도 보정 처리하는 버스트 신호에 포함될 수 있다. 일 예로서, 수학식 1의 N 신호 및 P 신호를 생성시키는데 이용되는 (A-B)신호 및 (C-D)신호들도 보정 처리하는 버스트 신호에 포함될 수 있다.
그리고, 버스트 신호의 보정 처리에 대한 일 예로서, 버스트 신호 y(t)를 수학식 3에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호 를 생성시킬 수 있다. 또한 다른 예로서, 버스트 신호 y(t)를 수학식 4에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시킬 수 있다. 참고적으로, 도 18 또는 도 19와 같은 회로를 이용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 버스트 신호를 보정 처리할 수 있다.
다음으로, 프로세서(430)는 단계120(S120)에서 보정된 버스트 신호를 이용하여 위치 에러신호를 생성시키는 신호처리를 실행한다(S130). 구체적으로, 프로세서(430)는 보정 처리된 버스트 신호들을 이용하여 수학식 1과 같은 연산을 수행하여 N 신호 및 P 신호를 생성시킨다. 그리고 나서, N 신호 및 P 신호를 이용하여 최종적으로 오프 트랙 0%를 중심으로 -50% ~ 50% 구간에서 선형적인 프로파일을 갖는 위치 에러신호를 생성시킨다. 일 예로서, 오프 트랙 0%에서 0이고, 오프 트랙 -50%에서 최소 값이 되고, 오프 트랙 +50%에서 최대값이 되도록 N 신호 프로파일의 선형 구간과 P 신호 프로파일의 선형 구간을 쉬프트하여 합성하면 하나의 선형적인 위치 에러신호 프로파일을 생성시킬 수 있다. 이와 같이 생성된 위치 에러신호 프로파일에 기초하여 버스트 신호들로부터 위치 에러신호를 생성시킬 수 있다.
다음으로, 프로세서(430)는 단계130(S130)에서 생성된 위치 에러신호를 이용하여 헤드 위치 제어 프로세스를 수행한다(S140). 세부적으로, 프로세서(430)는 위치 에러신호를 이용하여 헤드 위치를 제어하기 위한 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호를 생성시킨다. 즉, 트랙 추종 모드에서 위치 에러신호에 상응하여 헤드(16)가 디스크(12)의 트랙 중앙에 위치하도록 헤드를 이동시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호를 생성시킨다. 그러면, 보이스 코일 모터(VCM) 구동부(440)는 보이스 코일 모터(VCM) 구동 제어신호에 상응하는 구동 신호를 보이스 코일 모터(30)에 공급한다. 이에 따라서, 보이스 코일 모터(30)가 구동되어 헤드(16)는 디스크(12) 상에서 목표 위치로 이동하게 된다.
다음으로, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110) 또는 도 4A 및 도 4B에 도시된 프로세서(430)의 펌웨어에 의하여 실행되는 본 발명의 기술적 사상에 의한 헤드 위치 제어 방법의 다른 실시 예에 대하여 도 21을 참조하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여 도 4A 및 도 4B에 도시된 디스크 드라이브의 프로세서(430)에 의하여 실행하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 물론, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110)에 의하여 실행될 수도 있다.
프로세서(430)는 데이터 리드 모드 또는 데이터 라이트 모드에서 디스크(12)의 서보 영역으로부터 헤드(16)에 의하여 버스트 신호를 읽어내도록 디스크 드라이브를 제어한다(S110).
다음으로, 프로세서(430)는 서보 캘리브레이션 처리를 실행한다(S115). 서보 캘리브레이션 처리는 디스크(12)에 버스트 신호를 라이트하는 과정에서 발생된 버스트 신호에 영향을 준 변동 팩터들을 보정 처리하는 것이다. 일 예로서, 서보 캘리브레이션 처리에는 트랙의 직진성이나 외란 등에 의하여 디스크에 버스트 패턴이 균일하게 라이트되지 못한 경우에 발생되는 버스트 신호들의 오프셋을 보상해주는 처리가 포함될 수 있다. 또한, 서보 캘리브레이션 처리에는 버스트 (A-B)신호의 슬로프의 평균값을 연산하여 (A-B)신호의 변화를 표준화시키는 처리도 포함될 수 있다. 세부적으로, 오프 트랙 10% 및 -10%에서 각각 버스트 (A-B)의 절대 값을 측정하여 평균값을 계산하여 버스트 (A-B)신호의 슬로프를 표준화하는 서보 캘리브레이션 처리를 수행할 수 있다.
단계115(S115)에 따른 서보 캘리브레이션 처리 후에 수행되는 단계120(S120), 단계130(S130) 및 단계140(S140)은 도 20에서 설명한 프로세스와 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110) 또는 도 4A 및 도 4B에 도시된 프로세서(430)의 펌웨어에 의하여 실행되는 본 발명의 기술적 사상에 의한 헤드 위치 제어 방법의 또 다른 실시 예에 대하여 도 22를 참조하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여 도 4A 및 도 4B에 도시된 디스크 드라이브의 프로세서(430)에 의하여 실행하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 물론, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110)에 의하여 실행될 수도 있다.
도 22에 도시된 단계110(S110) 및 단계120(S120)은 도 20에 도시된 단계110(S110) 및 단계120(S120)과 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
단계120(S120)에 의한 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 버스트 신호 보정 처리를 수행한 후에, 프로세서(430)는 서보 캘리브레이션 처리를 실행한다(S125). 서보 캘리브레이션 처리를 실행하는 프로세스는 도 21에 도시된 단계115(S115)에서 설명된 서보 캘리브레이션 처리와 실질적으로 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
단계125(S125)에 따른 서보 캘리브레이션 처리 후에, 단계130(S130) 및 단계140(S140)을 수행한다. 즉, 서보 캘리브레이션 처리된 버스트 신호에 기초하여 위치 에러신호를 생성시키고, 위치 에러신호에 따라서 헤드 위치 제어 동작을 수행한다. 도 22에 도시된 단계130(S130) 및 단계140(S140)은 도 20에 도시된 단계130(S130) 및 단계140(S140)과 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110) 또는 도 4A 및 도 4B에 도시된 프로세서(430)의 펌웨어에 의하여 실행되는 본 발명의 기술적 사상에 의한 헤드 위치 제어 방법의 또 다른 실시 예에 대하여 도 23을 참조하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여 도 4A 및 도 4B에 도시된 디스크 드라이브의 프로세서(430)에 의하여 실행하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다. 물론, 도 1A 및 도 1B에 도시된 프로세서(110)에 의하여 실행될 수도 있다.
프로세서(430)는 데이터 리드 모드 또는 데이터 라이트 모드에서 디스크(12)의 서보 영역으로부터 헤드(16)에 의하여 버스트 신호를 읽어내도록 디스크 드라이브를 제어한다(S110).
다음으로, 프로세서(430)는 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 버스트 신호를 보정 처리한다(S120A). 단계120A(S120A)는 본 발명에서 제안하는 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환시키는 2가지 방안 중에서 하나의 방안을 선택하여 수행한다. 즉, 버스트 신호 y(t)를 수학식 3에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제1보정 프로세스 또는 버스트 신호 y(t)를 수학식 4에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제2보정 프로세스 중에서 하나의 보정 프로세스를 선택하여 단계120A(S120A)를 수행한다.
단계120A(S120A)를 수행한 후에, 프로세서(430)는 서보 캘리브레이션 처리를 수행한다(S125). 서보 캘리브레이션 처리를 위에서 이미 설명하였으므로 중복 설명을 피하기로 한다.
단계125(S125)를 수행한 후에, 프로세서(430)는 본 발명에서 제안하는 버스트 프로파일을 정현파 형태로 변환시키는 2가지 방안 중에서 단계120A(S120A)에서 선택되지 않은 하나의 방안에 따라 버스트 신호를 보정하는 처리를 수행한다(S120B). 즉, 버스트 신호 y(t)를 수학식 3에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제1보정 프로세스를 단계120A(S120A)에서 선택하여 실행하였다면, 단계120B(S120B)에서는 버스트 신호 y(t)를 수학식 4에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제2보정 프로세스를 수행한다. 또한, 버스트 신호 y(t)를 수학식 4에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제2보정 프로세스를 단계120A(S120A)에서 선택하여 실행하였다면, 단계120B(S120B)에서는 버스트 신호 y(t)를 수학식 3에 적용하여 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제1보정 프로세스를 수행한다.
단계120B(S120B)를 수행한 후에, 수행되는 단계130(S130) 및 단계140(S140)은 위의 도 20~ 도 22에서 이미 상세한 설명한 단계130(S130) 및 단계140(S140)과 동일하므로 중복된 설명은 피하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 네트워크를 통하여 위치 에러신호 선형성 보정 방법을 설명하기로 한다.
우선, 네트워크를 통하여 저장 장치에 대한 주소 사상 정보 관리 방법이 수행되는 네트워크 시스템에 대하여 도 24를 참조하여 설명하기로 한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 네트워크 시스템은 프로그램 제공 단말기(810), 네트워크(820), 호스트 PC(830) 및 저장 장치(840)를 구비한다.
네트워크(820)는 인터넷 등과 같은 통신망으로 구현될 수 있다. 물론, 유선 통신망뿐만 아니라 무선 통신망으로 구현될 수도 있다.
프로그램 제공 단말기(820)에는 도 20 ~ 도 23에 도시된 본 발명의 기술적 사상의 일실시 예에 따른 헤드 위치 제어에 이용되는 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램이 저장되어 있다.
프로그램 제공 단말기(810)는 네트워크(820)를 통하여 접속된 호스트 PC(830)에서의 프로그램 전송 요청에 따라서 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램을 호스트 PC(830)로 전송하는 프로세스를 수행한다.
호스트 PC(830)는 네트워크(820)를 통하여 프로그램 제공 단말기(810)에 접속한 후에 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램의 전송을 요청하고, 요청한 위치 에러신호 선형성 보정 처리용 프로그램을 프로그램 제공 단말기(810)로부터 다운로드 받는 동작을 수행할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어를 구비하고 있다.
그리고, 호스트 PC(830)는 프로그램 제공 단말기(810)로부터 다운로드 받은 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램에 의하여 도 20 ~ 도 23에 도시된 흐름도에 기초하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 헤드 위치 제어 방법을 저장 장치(840)에서 실행시킬 수 있게 한다.
그러면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일실시 예에 따른 네트워크를 통하여 버스트 프로파일 선형성 보정 처리하는 방법을 도 25의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 디스크 드라이브 등과 같은 저장 장치(840)를 이용하는 호스트 PC(830)에서 네트워크(820)를 통하여 프로그램 제공 단말기(810)에 접속한다(S210).
프로그램 제공 단말기(810)에 접속한 후에, 호스트 PC(830)는 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램의 전송을 요청하는 정보를 프로그램 제공 단말기(810)로 전송한다(S220).
그러면, 프로그램 제공 단말기(810)는 호스트 PC(830) 측으로 요청된 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램을 전송함으로써, 호스트 PC(830)는 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램을 다운로드 한다(S230).
그리고 나서, 호스트 PC(830)는 다운로드 된 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램을 저장 장치에서 실행시키도록 처리한다(S240). 저장 장치에서 버스트 프로파일 선형성 보정용 프로그램을 실행함으로써, 저장 장치에서 위치 에러신호의 선형성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 헤드의 리더 폭이 저장 매체에 라이트된 버스트 패턴의 폭(서보 트랙 피치)보다 좁은 경우에 오프 트랙에 따른 버스트 프로파일에서 포화 현상이 발생된다. 특히, 헤드의 리더 폭이 버스트 패턴 폭의 약 80% 미만인 경우에 버스트 프로파일에서 포화 현상이 뚜렷하게 발생된다. 이와 같이 포화 현상이 발생되는 경우에 본 발명에서 제안한 바와 같은 버스트 파일 선형화 처리를 수행하지 않으면 위치 에러신호의 선형성이 심하게 왜곡되어 서보 제어 성능이 악화된다. 따라서, 헤드의 리더 폭이 버스트 패턴 폭보다 좁은 경우에는 버스트 파일 선형화 처리가 불가피하다. 참고적으로, 저장 매체에 라이트된 버스트 패턴의 폭은 마그네틱 이미지를 분석하여 확인할 수 있으며, 헤드의 리더 폭도 실측하여 확인할 수 있다. 물론, 오프 트랙 스캔을 통하여 간접적으로 버스트 패턴의 폭을 측정할 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. 프로세서 판독 가능 매체의 예로는 전자 회로, 반도체 메모리 소자, ROM, 플레쉬 메모리, 이레이져블 ROM(EROM: Erasable ROM), 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 등이 있다.
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.
1000A, 1000B; 저장 장치, 2000; 호스트 기기, 3000; 커넥터, 110; 프로세서, 120; ROM, 130; RAM, 140; 저장매체 인터페이스, 150; 저장매체, 160; 호스트 인터페이스, 170; 버스, 410; 프리 앰프, 420; 리드/라이트 채널, 430; 프로세서, 440; 보이스 코일 모터 구동부, 450; 스핀들 모터 구동부, 460; ROM, 470; RAM, 480; 호스트 인터페이스, 490; 비휘발성 메모리 장치, 510; A/D 변환부, 520; PES 복조부, 530; 서보 제어부, 520-1, 520-1A, 520-1B; 버스트 프로파일 보정부, 520-2; PES 생성부, 520-3; 서보 캘리브레이션 처리부, 610; 최적 슬로프 결정부, 620; 스케일 상수 결정부, 630; 버스트 프로파일 보정 연산부, 640; 보정 버스트 신호 산출부, 650; 버스, 710; 신장 처리부, 720; 절대값 연산부, 730; 비교부, 740; 멀티플렉서, 810; 프로그램 제공 단말기, 820; 네트워크, 830; 호스트 PC, 840; 저장 장치

Claims (10)

  1. 저장매체로부터 헤드에 의하여 버스트 신호를 읽어내는 단계;
    오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 상기 읽어낸 버스트 신호를 보정하는 단계;
    상기 보정된 버스트 신호에 기초하여 위치 에러신호를 생성시키는 단계; 및
    상기 위치 에러신호를 이용하여 상기 저장매체 상에서의 헤드의 위치를 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버스트 프로파일을 사인 함수가 포함된 모델링 함수로 근사화시키고, 상기 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모델링 함수 y(t)는
    Figure pat00012

    [여기에서, αslop는 버스트 프로파일의 슬로프 계수이고,
    Figure pat00013
    의 부호는 sin(t)가 양수일 때 (+) 이고, sin(t)가 음수일 때 (-) 임]
    를 포함함을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 슬로프 계수 αslop의 최적 값은 상기 슬로프 계수 값을 변경해 가면서 초기 설정된 주기에서 실제 버스트 프로파일과 상기 모델링 함수에 의하여 연산된 버스트 프로파일의 차의 절대값을 누적한 값이 최소가 되는 슬로프 계수 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 버스트 프로파일의 일부 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 상기 버스트 신호를 신장시키는 방식으로 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버스트 프로파일이 포화되는 일부 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값을 상기 버스트 신호에 곱한 후에 초기 설정된 스케일 상수로 나누어 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제1프로세스와 상기 버스트 프로파일을 사인 함수가 포함된 모델링 함수로 근사화시키고, 상기 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 제2프로세스를 서보 캘리브레이션 처리 전 또는 후의 버스트 신호에 각각 선별적으로 적용함을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 방법.
  7. 트랙의 서보 영역에 버스트 패턴이 라이트된 디스크;
    상기 디스크에 정보를 라이트하거나 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드; 및
    상기 디스크로부터 읽어낸 버스트 신호를 이용하여 생성된 위치 에러신호에 기초하여 상기 디스크 상에서의 헤드의 위치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 위치 에러신호는 오프 트랙 변화에 따른 버스트 신호의 크기를 나타내는 버스트 프로파일이 정현파에 근사화되도록 보정된 버스트 신호에 기초하여 생성됨을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 헤드는 리더 및 라이터를 포함하고, 상기 리더의 폭은 상기 디스크에 라이트된 버스트 패턴의 폭보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  9. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 버스트 프로파일을 근사화시킨 사인 함수가 포함된 모델링 함수의 역함수를 이용하여 상기 읽어낸 버스트 신호로부터 보정된 버스트 신호를 생성시키는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  10. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 버스트 프로파일이 포화되는 구간에서 상기 버스트 신호의 절대값 크기에 비례하여 상기 버스트 신호를 신장시키는 방식으로 상기 읽어낸 버스트 신호를 선형성이 보정된 버스트 신호로 변환시키는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
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