KR20060052596A - 하드 디스크 드라이브 내의 유연한 데이타 ｔｐｉ - Google Patents

Abstract

복수의 서보 섹션들과 복수의 데이타 섹션들을 포함하는 디스크를 가진 하드 디스크 드라이브에 있어서, 최소한 데이타 섹션의 일부가 서보 섹션들의 트랙 밀도와는 다른 트랙 밀도를 가진다. 디스크 드라이브는 서로 다른 밀도들을 보상하기 위하여 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환할 수 있는 제어기를 포함한다. 이 변환은 데이타 트랙 번호와 관련된 데이타 트랙에 액세스하기 위한 탐색 루틴(seek routine)의 수행을 필요로 한다.

Description

하드 디스크 드라이브 내의 유연한 데이타 ＴＰＩ{Flexible data TPI in hard disk drives.}

도 1은 하드 디스크 드라이브의 구현 예의 평면도이다.

도 2는 하드 디스크 드라이브에 대한 전기 회로의 개략도이다.

도 3은 디스크의 트랙을 도시한다.

도 4는 데이타 트랙 번호들 대 서보 트랙 번호들의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 5는 드라이브의 다른 헤드들에 대한 서보 트랙 번호 대 데이타트랙 번호 의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 6은 하드 디스크 드라이브의 탐색 루틴에 대한 흐름도이다.

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 하드 디스크 드라이브 내의 디스크의 데이타 트랙들이 다른 밀도를 가지는 경우 이를 보상하기 위한 방법및 장치에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브들은 회전하는 디스크들에 자기적으로 결합(coupled)되 는 복수의 자기 헤드들을 포함한다. 헤드들은 디스크 표면들을 자기화시키거나 자기장을 감지함으로써 정보를 쓰거나 읽는다. 각 헤드는 휘어진 암(flexure arm)에 부착(attached)되어 일반적으로 헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly, HGA)로 불리는 서브어셈블리(subassembly)를 구성한다. 위 HGA는 액츄에이터 암(actuator arm)으로부터 뻗어 나와 공중에 떠 있다. 액츄에이터 암은 디스크들의 표면들을 가로 질러 헤드들을 이동시킬 수 있는 보이스 코일 모터를 포함한다.

정보는 전형적으로 각 디스크 표면을 가로질러 확장된 방사상 형태(radial)의 트랙들에 저장된다. 각 트랙은 전형적으로 다수의 세그먼트들 또는 섹터들로 나뉘어진다. 각 섹터는 서보 섹션 및 데이타 섹션을 포함할 수 있다. 서보 섹션들은 헤드들을 트랙의 중심과 일치되게 정렬하는데 이용된다. 보이스 코일 모터와 액츄에이터 암은 다른 데이타 섹터들에 액세스(access)하기 위하여 디스크들의 다른 트랙으로 헤드들을 이동시킬 수 있다. 제어 회로로부터의 신호에 따라 보이스 코일 모터에 에너지가 공급된다. 헤드들을 트랙에서 트랙으로 이동시키는 프로세스는 일반적으로 탐색 루틴(seek routine:자리 찾기 루틴)으로 불리운다. 초기 디스크 드라이브의 조립과정에서 서보 섹션들은 디스크(들)에 기록(written)된다. 서보는 전형적으로 서보 라이터(servo writer)에 의하여 디스크(들)에 기록된다. 서보 라이터는 미리 정해진 트랙 밀도에 따라 서보를 기록한다. 예를 들면 라이터는 10,000 TPI(tracks per inch:인치당 트랙)로 서보를 기록한다. 결과적으로 디스크는 디스크(들)의 반지름을 가로질러 측정해 보면 10,000 SPI(sections per inch: 인치당 섹션)의 밀도의 서보 섹션들을 가진다.

데이타 트랙 밀도는 서보 섹션들의 방사상 형태의 밀도(radial density)와는 다른 것이 바람직하다. 예를 들면, 헤드의 삐뚤어짐(head skew) 때문에 데이타 트랙 밀도는 디스크(들)의 안쪽 및 바깥쪽 직경 부분(inner and outer diameter areas)에서 더 낮은 것이 바람직하다. 디스크 내에 조립된 헤드들이 서보 섹션들의 트랙 밀도와는 다른 트랙 밀도들에서 최적으로 동작한다. 디스크 드라이브는 데이타 트랙 밀도와는 다른 서보 트랙 밀도를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술적 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고, 데이타 트랙 밀도의 차이를 극복할 수 있도록 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은,

임의의 트랙 밀도를 가지는 복수의 서보 트랙들과 복수의 데이타 트랙들을 포함하는 디스크;

상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

상기 헤드들에 연결된 제어기를 포함하며

상기 데이타 트랙들 중 최소한 일부가 상기 서보 트랙 밀도와는 다른 데이타 트랙 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브를 제공하고,

상기한 다른 기술적 과제를 이루기 위하여,

디스크;

상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

상기 헤드들에 연결된 제어기를 포함하며

상기 제어기는 탐색 루틴 동안 상기 헤드들을 상기 디스크를 가로질러 이동시키기 위해 상기 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브를 제공하고,

상기한 다른 기술적 과제를 이루기 위하여,

디스크;

상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

상기 헤드들을 이동시키고 데이타 트랙에 액세스하기 위해 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이를 제공하고, 그리고

상기한 다른 기술적 과제를 이루기 위하여,

데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하는 단계;

상기 서보 트랙 번호를 가지는 서보 트랙으로 헤드를 이동시키는 단계; 및

상기 데이타 트랙 번호에 대응하는 데이타 트랙의 데이타를 읽는 단계를 포함하는 하드 디스크 드라이브의 디스크상의 데이타를 읽기 위한 방법를 제공한다.

본 발명은 복수의 서보 섹션들과 복수의 데이타 섹션들을 포함하는 디스크를 가진 하드 디스크 드라이브이다. 최소한 데이타 섹션의 일부가 서보 섹션들의 트랙 밀도와는 다른 트랙 밀도를 가진다. 디스크 드라이브는 서로 다른 밀도들을 보상하기 위하여 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환할 수 있는 제어기를 포함한다. 이 변환은 데이타 트랙 번호와 관련된 데이타 트랙에 액세스하기 위한 탐색 루틴(seek routine)의 수행을 필요로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 등을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 하드 디스크드라이브(10)의 구현 예를 보여준다. 디스크 드라이브(10)는 스핀들 모터(spindle motor)(14)에 의하여 회전되는 하나 이상의 자기 디스크(12)들을 포함한다. 스핀들 모터(14)는 베이스 플레이트(base plate)(16)에 장착될 수도 있다. 디스크 드라이브(10)는 디스크(12)를 감싸는 커버(18)를 더 포함할 수도 있다.

디스크 드라이브(10)는 디스크(12)에 근접(adjacent)하게 위치한 복수의 헤드(head)(20)들을 포함할 수도 있다. 각 헤드(20)는 분리된 쓰기 및 읽기 수단 (element)(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 헤드(20)은 헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly, HGA)의 일부분으로서 휘어진 암(flexure arm)(26)에 짐벌 장착(gimbal mounted)된다. 액츄에이터 암(28)은 베어링 어셈블리(bearing assembly)(30)에 의하여 베이스 플레이트(16)에 회전 가능하도록(pivotally) 장착되며, 휘어진 암(26)은 액츄에이터 암에 연결된다. 보이스 코일(32)은 액츄에이터 암(28)에 결합된다. 보이스 코일(32)은 자석 어셈블리(magnet assembly)(34)와 결합하여 보이스 코일 모터(VCM)(36)를 구성한다(coupled). 보이스 코일(32)에 전류를 공급하면 토크(torque)가 발생되어 액츄에이터 암(28)를 회전시키고 헤드(20)를 디스크(12)를 가로질러 이동시킨다.

하드 디스크 드라이브(10)는 인쇄 회로 기판(PCB)(42)에 결합된 복수의 집적회로들(40)을 포함하는 인쇄 회로 기판 어셈블리(38)를 포함한다. 상기 인쇄 회로 기판(42)은 전선(wire)(도시 되지 않음.)에 의해 보이스 코일(32), 헤드들(20) 및 스핀들 모터(14)에 결합되어진다.

도 2는 디스크(12)에 데이타를 읽거나 쓰기 위한 전기 회로(50)를 보여준다. 회로(50)는 헤드(20)에 결합된 프리-앰프(pre-amplifier) 회로(52)를 포함한다. 프리-앰프 회로(52)는 읽기/쓰기 채널 회로(58)에 연결된 읽기 데이타 채널(54)과 쓰기 데이타 채널(56)을 포함한다. 프리-앰프 회로(52)는 또한 제어기(controller)(64)에 연결된 읽기/쓰기 인에이블 게이트(read/write enable gate)(60)를 포함한다. 데이타는 읽기/쓰기 인에이블 게이트(60)를 인에이블(enable) 시킴으로써 디스크들(12) 상에 쓰여지거나 디스크들로부터 읽혀진다.

읽기/쓰기 채널 회로(58)는 각각 읽기 및 쓰기 채널들(66 및 68)을 통하여, 그리고 각각 읽기 게이트(RG) 및 쓰기 게이트(WG)들(70 및 72)을 통하여 제어기(64)에 연결된다. 읽기 게이트(70)는 디스크로부터 데이타를 읽고자 하는 경우 인에블된다. 쓰기 게이트(72)는 디스크에 데이타를 쓰고자 하는 경우 인에블된다. 제어기(62)는 펌웨어 및/또는 소프트웨어 루틴(firmware and/or software routine)에 따라 동작하는 디지탈 신호 프로세서로 구현될 수도 있다. 위 루틴은 디스크로부터 데이타를 읽거나 쓰는데 필요한 루틴(들)을 포함한다. 읽기/쓰기 채널 회로(58)와 제어기(64)는 디스크 드라이브의 보이스 코일 모터 및 스핀들 모터를 제어하는 모터 제어 회로(74)에 연결될 수도 있다. 제어기(64)는 비휘발성 메모리 장치(76)에 연결될 수도 있다. 예를 들면, 장치(76)는 읽기 전용 메모리(ROM)일 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 각 디스크 표면은 복수의 트랙들을 포함한다. 각 트랙은 다수의 섹터들(103)로 나뉘어져 있다. 각 섹터(102)는 자동 이득 제어 필드(automatic gain control, AGC field)(104)와 동기 필드(sync field)(106)를 포함할 수 있다. 이 AGC 필드는 헤드들(20)에 의해 읽혀지는 신호의 레벨(level)를 제어하는데 이용되며 동기 필드는 읽기 신호를 동기화시키는데 이용된다.

섹터(102)는 그레이 코드 필드(gray code field)(108)와 I.D. 필드(110)을 포함할 수 있다. 그레이 코드 필드는 트랙을 식별하는데 쓰이는 ID 정보를 포함한다. 예를 들면, 그레이 코드 필드는 트랙 번호를 포함할 수도 있다. I.D. 필드(110)는 트랙 내의 특정한 섹터들을 식별한다. 섹터(102)는 서보 필드(112)와 데이타 필드(114)를 포함한다. 서보 필드(112)는 전형적으로 헤드(20)를 데이타 필 드(114)의 중심에 위치시키기 위하여 이용되는 다수의 서보 비트들(servo bits) A, B, C 및 D를 포함한다. 섹터(102)는 데이타의 오류들을 검출하고 수정하는데 이용되는 오류 수정 코드(Error Correction Code, ECC) 필드(116)를 포함할 수도 있다. 또한 서보 및 데이타 필드들은 각각 '서보' 및 '데이타 섹션'들로 불리운다. 비록 내장형 서보 구성(embedded servo scheme)이 나타나 있지만 서보 비트들(servo bits)은 전용 서보 구성(dedicated servo scheme)의 전용 디스크 표면상에 위치될 수도 있다.

각 트랙은 그 트랙에 액세스(access)하는데 이용되는 번호가 할당된다. 제어기(64)는 데이타를 읽거나 기록하기 위해 액세스 되어야 할 트랙이 어느 것인지 결정한다. 예를 들면, 헤드들은 일단 트랙 번호(2000)에 위치되어 있다. 제어기(64)는 데이타가 트랙(2050)에 기록되어야 한다고 결정한다. 제어기는 보이스 코일 모터를 여자(excite)하고 헤드들을 트랙(2050)으로 이동시키기 위한 명령(들)을 보낸다.

서보 섹션들(112)은 디스크 표면의 반지름 방향으로 트랙 밀도(track density along a radial direction of a disk surface)를 가진다. 데이타 섹션들(114)은 반지름 방향으로 측정된 트랙 밀도를 가질 수 있다. 데이타 섹션들의 트랙 밀도는 서보 섹션들(112)의 트랙 밀도와는 다를 수 있다. 이 서로 다른 밀도를 극복하기 위해 제어기(64)는 데이타 트랙 번호들을 서보 트랙 번호들로 변환한다. 이 변환은 다음의 방정식에 의해 수행될 수 있다.

y = f(x,h) (1)

여기서,

y = 서보 트랙 번호,

f = 변환 함수,

x = 데이타 트랙 번호,

h = 헤드 트랙 번호.

예를 들면, 디스크는 세 개의 다른 영역 으로 분할되어진다(segmented). 이영역들은 외부 직경(outer diameter, OD), 중간 직경(middle diameter, MD) 및 내부 직경(inner diameter, ID)으로 지칭된다. 서보 라이터(servo writer)는 서보 섹션들을 트랙 밀도, 10,000 TPI(tracks per inch, 인치 당 트랙수)로 기록한다. OD 영역의 데이타 섹션들은 5,000 TPI의 트랙 밀도를 가진다. MD 영역은 10,000 TPI의 트랙 밀도를 가지며, ID 영역은 7,500 TPI의 트랙 밀도를 가진다. 디스크의 OD와 ID 영역에서 서로 다른 드라이브 성능(performances)을 보상하기 위하여 가변적인 트랙 밀도들을 가지는 것이 바람직하다. 변환 함수는 다음과 같은 구분적 선형 함수(piecewise linear function)이다:

f(x,h) = 2x (x≤3,000)

= x + 3,000 (3,000＜x≤7,000) (2)

= 4/3(x - 7,000) + 10,000 (x＞7,000)

예를 들면, 이러한 함수를 이용하여 제어기는 데이타 트랙 번호(2,000)을 서보 트랙 번호(4,000)으로 변환하거나 트랙 번호(4,000)을 7,000으로 변환한다. 변환 함수(2)는 도 4에 그래프로써 묘사되어 있다.

각 헤드의 다른 특성들 때문에 헤드에 따라 데이타 트랙 밀도를 변동시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 4 헤드 드라이브와 10,000 TPI의 서보 트랙 밀도를 가정해 보자. 제 1 헤드는 10,000의 데이타 트랙 밀도를, 제 2 헤드는 9,000 TPI의 데이타 트랙 밀도를, 제 3 헤드는 11,000 TPI의 데이타 트랙 밀도를, 그리고 제 4 헤드는 12,000 TPI의 데이타 트랙 밀도를 가진다. 변환 함수는 다음과 같다:

f(x,h) = x (h = 0)

= 0.9x (h = 1)

= 1.1x (h = 2) (3)

= 1.2x (h = 3)

위 함수는 도 5에 그래프로써 묘사되어 있다.

도 6를 보면, 논리 블록(logic block)(150)에선 동작 중에 헤드에게 데이타 트랙 x을 읽거나 기록하도록 명령한다. 블록(152)에서는 제어기(64)는 변환 함수에 따라 데이타 트랙 번호 x를 서보 트랙 번호 y 로 변환한다. 블록(154)에서는 헤드들은 탐색 루틴(seek routine)에 따라 서보 트랙 번호 y와 관련되는 서보 트랙으로 이동한다.

이상에서 비록 몇몇의 예시적인 구현 예들만이 설명되고 도시되었지만, 이러한 구현예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위함이 아니다. 또한 본 발명은 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능하므로 본 발명은 이상에서 설명되고 도시된 특정한 구성 및 배열들에 한정되지 않는다.

본 발명은 종래의 하드 디스크 드라이브 내의 디스크의 데이타 트랙들이 서보 트랙의 밀도와는 다른 밀도를 가짐으로써 발생하는 읽기/쓰기의 오류를 방지하기 위하여 데이타 트랙의 번호를 서보 트랙의 번호로 변환함으로써 헤드들이 적절한 서보 트랙에 액세스할 수 있도록 한다. 따라서 위와 같은 읽기/쓰기 오류를 방지할 수 있다.

Claims (21)

1. 임의의 트랙 밀도를 가지는 복수의 서보 트랙들과 복수의 데이타 트랙들을 포함하는 디스크;

   상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

   상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

   상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

   상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

   상기 헤드들에 연결된 제어기를 포함하며

   상기 데이타 트랙들 중 적어도 일부가 상기 서보 트랙 밀도와는 다른 데이타 트랙 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어기는 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 데이타 트랙 번호를 변환 함수에 따라 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
4. 제 3항에 있어서, 상기 변환 함수는 선형 함수인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
5. 제 3항에 있어서, 상기 변환 함수는 상기 디스크의 영역의 함수에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
6. 제 3항에 있어서, 상기 변환 함수는 헤드 번호에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
7. 디스크;

   상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

   상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

   상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

   상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

   상기 헤드들에 연결된 제어기를 포함하며

   상기 제어기는 탐색 루틴 동안 상기 헤드들을 상기 디스크를 가로질러 이동시키기 위해 상기 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제어기는 상기 데이타 트랙 번호를 변환 함수에 따라 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
9. 제 8항에 있어서, 상기 변환 함수는 선형 함수인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
10. 제 8항에 있어서, 상기 변환 함수는 상기 디스크의 영역의 함수에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
11. 제 8항에 있어서, 상기 변환 함수는 헤드 번호에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
12. 디스크;

    상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;

    상기 디스크에 결합된 복수의 헤드들;

    상기 헤드에 결합된 액츄에이터 암;

    상기 액츄에이터 암에 결합된 보이스 코일 모터; 및

    상기 헤드들을 이동시키고 데이타 트랙에 액세스하기 위해 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
13. 제 12항에 있어서, 상기 변환 수단은 상기 데이타 트랙 번호를 변환 함수에 따라 변환하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
14. 제 13항에 있어서, 상기 변환 함수는 선형 함수인 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
15. 제 13항에 있어서, 상기 변환 함수는 상기 디스크의 영역의 함수에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
16. 제 13항에 있어서, 상기 변환 함수는 헤드 번호에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
17. 데이타 트랙 번호를 서보 트랙 번호로 변환하는 단계;

    상기 서보 트랙 번호를 가지는 서보 트랙으로 헤드를 이동시키는 단계; 및

    상기 데이타 트랙 번호에 대응하는 데이타 트랙의 데이타를 읽는 단계를 포함하는 하드 디스크 드라이브의 디스크상의 데이타를 읽기 위한 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기 변환 단계는 상기 데이타 트랙 번호를 변환 함수에 따라 변환하는 것을 특징으로 하는 데이타를 읽기 위한 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 변환 단계는 상기 변환 함수는 선형 함수인 것을 특징으로 하는 데이타를 읽기 위한 방법.
20. 제 18항에 있어서, 상기 변환 함수는 상기 디스크의 영역의 함수에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 데이타를 읽기 위한 방법.
21. 제 18항에 있어서, 상기 변환 함수는 헤드 번호에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 데이타를 읽기 위한 방법.

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