KR19980078302A - 하드 디스크 드라이브의 실행시간 판독인자 최적화 방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:하드 디스크 드라이브에 있어서 리드/라이트 채널의 판독인자 최적화방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:하드 디스크 드라이브의 실행시간에 최적화된 판독인자를 선택하여 신뢰성 있고 효율적으로 데이타판독을 수행할 수 있도록 하기 위한 실행시간 판독인자 최적화방법을 제공함에 있다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:판독에러복구에 유효한 판독인자 함수들의 집합인 판독인자 변경함수 집합과, 판독에러 발생시 상기 판독인자 변경함수를 수행함으로서 에러가 복구된 빈도수를 지시하는 에러복구 빈도수의 두가지 데이타를 가지고 있는 항목들의 집합인 에러복구 빈도 리스트를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 실행시간 판독인자 최적화방법에 있어서, 데이타 판독에러 발생시 상기 에러복구 빈도 리스트를 구성하는 항목들이 각각 가리키는 판독인자 변경함수를 판독에러 복구시까지 순차적으로 변경하면서 판독인자 변경함수를 수행하고 데이타 재판독을 시도하는 과정과, 데이타 재판독시 에러가 복구되면 그 항목의 에러복구 빈도수를 증가시킨후 해당 에러복구 빈도수가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 그 항목의 판독인자 변경함수가 변경시킨 판독인자의 값을 새로운 기준판독인자로 설정하여 비휘발성 메모리에 저장하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브의 리드/라이트 채널 판독인자 최적화에 사용할 수 있다.

Description

하드 디스크 드라이브의 실행시간 판독인자 최적화방법

본 발명은 하드 디스크 드라이브 리드/라이트 채널회로의 판독인자 최적화방법에 관한 것으로, 특히 드라이브의 실행시간중에 판독인자를 최적화시키기 위한 방법에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브는 헤드와 미디어를 이용하여 디지탈정보를 기록하고 판독하는 컴퓨터시스템의 보조기억장치로서 헤드/미디어의 특성상 기록 및 판독시 비교적 작은 확률이지만 기록/판독 에러가 발생하는 것이 일반적이다. 이러한 에러의 원인으로는 열잡음, 외부로부터의 전기적 잡음, 외부진동이나 충격으로 인한 기계적 외란과 같은 외부적 원인과, 디스크 미디어상의 자화물질의 도포상태가 불균일하게 되어 있어서 그 위치에 기록된 디지탈정보신호의 왜곡이 일어나는 경우와 같은 내부적 원인이 있다. 상기와 같은 에러의 원인이 발생하는 경우에도 그 잡음/외란의 크기가 작거나 원래 판독신호의 크기가 큰 경우에는 통상적으로 에러가 발생하지 않게 된다. 즉, S/N비(Signal to Noise Ratio)가 높을 경우에는 에러발생원인에 대해 높은 내성을 가지게 된다. 한편, 하드 디스크 드라이브에서 디지탈정보신호는 기록시 리드/라이트 채널을 통해 헤드/미디어로 기록되며, 판독시 헤드/미디어에서 입력된 신호는 전치증폭기에서 증폭되어 리드/라이트 채널회로에서 디지탈정보신호로 복원된다. 이때 헤드/미디어의 기록/판독 특성에 맞추어 리드/라이트 채널회로에서는 신호복원을 위한 최적의 기준 기록/판독 인자(parameter)를 설정한다. 하드 디스크 드라이브의 경우 각 세트마다 사용하고 있는 헤드/미디어의 특성 편차로 인해 기록/판독 특성이 약간씩 상이함을 보이는 것이 일반적이다. 따라서 이를 보상하기 위하여 하드 디스크 드라이브 제조시에 각 세트마다 최적의 기록/판독인자를 실험적으로 구해서 사용할 수 있다. 이하 제조시에 수행하는 최적의 기록/판독인자를 구하는 종래의 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

우선 제1단계로서 최적화하고자 하는 판독인자들을 결정한다. 판독인자의 예로는 컷-오프(cut-off)주파수, 데이타 임계치(threshold), 부스트 레벨(boost level)등의 값이 있다. 이후 제2단계로서 판독인자들을 다양한 값으로 설정하고 판독실험을 한다. 판독실험은 적절한 외란을 부가하여 해당 판독인자를 사용할 때의 판독에러빈도를 조사하는 것이다. 제3단계로서 상기 판독실험을 통해 가장 작은 에러빈도를 나타내는 판독인자를 선택한다. 이때 선택하는 방법은 여러가지의 방법이 있으나, 구체적인 선택방법은 본 발명의 요지와 깊은 연관이 없으므로 생략하기로 한다. 이후 제4단계로서 선택된 판독인자는 하드 디스크 드라이브의 비휘발성 메모리에 저장된다. 이후 상기 메모리에 저장된 판독인자는 전원 인가시마다 독출되어 하드 디스크 드라이브의 판독인자로 사용된다.

상술한 종래 방법의 경우 하드 디스크 드라이브 각 세트의 최적 판독인자를 제조시에 결정하게 되므로 사용환경에 따른 적응성이 없다. 또한 제조시에 적용하게 되는 최적 인자 선택과정은 비교적 짧은 시간안에 수행되므로 테스트 당시의 상황에 따라 최적이 아닌 값이 판독인자로 설정되는 경우도 있을 수 있다. 따라서 최적화된 판독인자를 동작시키는 경우보다 높은 에러율을 얻게 될 수 있다. 이는 에러발생시 데이타 판독을 수행하지 못함에 따라서 발생하는 데이타전송의 지연과 같은 문제가 발생할 확률을 높이게 되며, 하드 디스크 드라이브의 신뢰성 및 성능을 저하시키는 요소로 작용할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브의 실행시간에 최적화된 판독인자를 선택하여 신뢰성 있고 효율적으로 데이타판독을 수행할 수 있도록 하기 위한 실행시간 판독인자 최적화방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 판독에러복구에 유효한 판독인자 함수들의 집합인 판독인자 변경함수 집합과, 판독에러 발생시 상기 판독인자 변경함수를 수행함으로서 에러가 복구된 빈도수를 지시하는 에러복구 빈도수의 두가지 데이타를 가지고 있는 항목들의 집합인 에러복구 빈도 리스트를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 실행시간 판독인자 최적화방법에 있어서, 데이타 판독에러 발생시 상기 에러복구 빈도 리스트를 구성하는 항목들이 각각 가리키는 판독인자 변경함수를 판독에러 복구시까지 순차적으로 변경하면서 판독인자 변경함수를 수행하고 데이타 재판독을 시도하는 과정과, 데이타 재판독시 에러가 복구되면 그 항목의 에러복구 빈도수를 증가시킨후 해당 에러복구 빈도수가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 그 항목의 판독인자 변경함수가 변경시킨 판독인자의 값을 새로운 기준판독인자로 설정하여 비휘발성 메모리에 저장하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 판독인자 최적화 처리흐름도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명한다. 하기 설명 및 도면에서 판독인자항목, 판독인자 변경함수 및 구체적인 처리흐름등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도를 도시한 것으로 두장의 디스크(10)와 그에 대응하는 4개의 헤드(12)를 구비한 하드 디스크 드라이브의 예를 보인 것이다. 도 1을 참조하면, 디스크(10)들은 통상 스택(stack)형태로서 스핀들모터(34) 구동축에 장착되어 회전하며 각각의 디스크면은 하나의 헤드(12)에 대응되어 있다. 통상 디스크(10)는 동심원상으로 배열되어 있는 복수개의 트랙들로 구성되어 지며 드라이브 비사용시(전원 '오프'상태) 헤드(12)가 위치할 수 있는 파킹 존(Parking Zone)과 데이타 존을 포함한다. 헤드(12)는 환상 보이스 코일 모터(Rotary Voice Coil Motor;VCM)(28)의 구동에 의해 디스크(10)상에서 수평이동하며 디스크(10)면에 데이타를 라이트하거나 리드한다. 전치증폭기(16)는 데이타 판독시 헤드들(12)중 하나의 헤드에 의해 픽업된 리드신호를 전치증폭하여 리드/라이트 채널회로(read/write channel circuit)(18)에 인가하며 데이타 기록시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(Encoded Write Data)를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크(10)상에 기록되도록 한다. 이때 전치증폭기(16)는 디스크 데이타 콘트롤러(Disk Data Controller:DDC)(36)의 제어에 의해 헤드들(12)중 하나를 선택한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호를 디코딩하여 리드데이타 RDATA를 발생하며 DDC(36)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 인코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 또한 디스크(10)상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(Demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(18)로부터 발생된 PES는 A/D 컨버터(20)에 인가되고, A/D컨버터(20)는 인가되는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(22)에 제공한다. DDC(36)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크(10)상에 기록하거나 디스크(10)로부터 재생된 데이타를 호스트컴퓨터로 전송한다. 또한 DDC(36)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(22)간의 통신을 인터페이싱한다.

한편 마이크로 콘트롤러(22)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타 기록/판독 명령에 응답하여 DDC(36)를 제어하며 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. 이때 마이크로 콘트롤러(22)는 A/D컨버터(20)로부터 입력되는 PES값을 이용하여 트랙추종을 제어하며 게이트어레이(Gate Array:도시하지 않았음)로부터 출력되는 각종 서보제어관련 신호에 대응하여 서보제어를 수행한다. D/A컨버터(24)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 헤드들(12)의 위치제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환하여 출력한다. VCM구동부(26)는 D/A컨버터(24)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 전류 I(t)를 발생하여 VCM(28)에 인가한다. 일측에 헤드들(12)이 부착된 액츄에이터의 타측에 위치하는 VCM(28)은 VCM구동부(26)로부터 입력되는 전류방향 및 전류레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크(10)상에서 수평이동시킨다. 모터제어부(30)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전제어를 위한 제어값에 따라 스핀들모터 구동부(32)를 제어한다. 스핀들모터 구동부(32)는 모터제어부(30)의 제어에 따라 스핀들모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다. DDC(36)에 연결되어 있는 버퍼 메모리(38)는 상기 DDC(36)의 제어하에 디스크(10)와 호스트컴퓨터사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 그리고 상기 마이크로 콘트롤러(22)에 연결되어 있는 비휘발성 메모리(40)는 본 발명의 일실시예에 따른 제어프로그램 및 에러복구 빈도 리스트를 저장하고 있으며, 상기 에러복구 빈도 리스트는 하기 표 1에 도시된 바와 같이 각 항목에 순차적으로 하나씩 판독인자 변경함수를 할당하되, 일반적으로 가장 효과적인 판독인자 변경함수를 가장 먼저 할당한다.

한편 본 발명의 일실시예에 따른 판독인자 최적화과정을 설명하기에 앞서 몇가지의 용어를 정의하면, 우선 기준판독인자는 하드 디스크 드라이브의 판독인자 기준값으로서 변경 가능하며 이는 드라이브의 비휘발성 메모리(40)에 저장된다. 즉, 기준판독인자는 드라이브에 전원이 인가될때마다 비휘발성 메모리로부터 독출되어 판독인자로 사용된다. 한편 판독인자 변경함수 집합은 에러복구에 유효한 판독인자 변경방법을 수행하는 함수들의 집합을 나타낸다. 그리고 에러복구빈도 리스트는 판독인자 변경함수 집합의 원소수와 같은 갯수의 항목을 가지고 있으며, 각 항목은 다음의 두가지 데이타를 가지고 있다. 그 하나는 해당 항목 고유의 판독인자 변경함수 번지를 나타내는 판독인자 변경함수이며, 다른 하나는 판독에러 발생시 상기 판독인자 변경함수를 수행함으로서 에러가 복구된 빈도수를 나타내는 에러복구 빈도수이다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 실행시간 판독인자 최적화과정을 설명하기로 한다.

우선 본 발명의 일실시예에 따른 판독인자 최적화과정은 크게 초기화과정과 도 2에 도시된 바와 같은 실행시간동작으로 구분할 수 있다. 상기 초기화과정을 설명하면, 에러복구빈도 리스트는 각 항목에 순차적으로 하나씩 판독인자 변경함수를 할당하되, 일반적으로 가장 효과적인 판독인자 변경함수를 가장 먼저 할당한다. 그리고 각 항목의 에러복구빈도 리스트는 0으로 초기화한다. 이때 초기화된 기준판독인자와 에러복구빈도 리스트는 비휘발성 메모리(40)에 저장되며 하드 디스크 드라이브의 디스크(2), 즉 메인터넌스영역에 저장할 수도 있다. 그리고 상술한 초기화동작은 하드 디스크 드라이브 제조시에 한번만 수행하면 된다. 기준판독인자는 하드 디스크 드라이브에 전원이 인가되어 초기화 될 때마다 비휘발성 메모리(40)에서 마이크로 콘트롤러(22) 내부 메모리로 읽혀진다. 이후의 기록/판독 동작은 내부메모리에 저장되어 있는 판독인자를 사용해서 수행된다. 이하 하드 디스크 드라이브의 실행시간중 판독인자 최적화과정을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 실행시간동작중의 판독인자 최적화 처리흐름도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 우선 마이크로 콘트롤러(22)는 도 2의 50단계에서 데이타 판독에러가 발생하면 52단계로 진행하여 에러복구 빈도 리스트의 첫 항목이 가리키는 판독인자 변경함수를 수행한후 재판독을 수행한다. 데이타 재판독시 마이크로 콘트롤러(22)는 54단계로 진행하여 동일 위치에서 판독에러가 복구되었는가를 검사한다. 검사결과 에러가 복구되지 않아 다시 데이타 판독에러가 발생하면, 마이크로 콘트롤러(22)는 56단계로 진행하여 수행중인 항목이 에러복구 빈도 리스트의 마지막 항목인가를 검사한다. 검사결과 마지막 항목이 아니라면 마이크로 콘트롤러(22)는 58단계로 진행하여 에러복구 빈도 리스트중 두번째 항목이 가리키는 판독인자 변경함수를 수행한후 데이타 재판독을 시도하고 다시 54단계로 진행하여 판독에러가 복구되었는가를 검사한다. 이와 같은 방법으로 마이크로 콘트롤러(22)는 판독에러가 복구되기까지 순차적으로 판독인자 변경함수를 변경해 가면서 재판독을 수행한다. 만약 54단계에서 판독에러가 복구되면, 마이크로 콘트롤러(22)는 60단계로 진행하여 해당 항목의 에러복구 빈도수를 증가시킨 후에 62단계로 진행하여 에러복구 빈도수가 임계치 이상인가를 검사한다. 만약 에러복구 빈도수가 임계치 이상이라면 마이크로 콘트롤러(22)는 64단계로 진행하여 해당 항목의 판독인자 변경함수가 변경시킨 판독인자의 값을 기준판독인자로 새로이 설정하고 이를 비휘발성 메모리(40)에 저장한다. 그리고 66단계로 진행하여 에러복구 빈도수를 초기화한다. 한편 56단계에서 에러복구 빈도 리스트상에 있는 전 항목이 가리키는 판독인자 변경함수가 실행된후에도 에러가 복구되지 않으면 마이크로 콘트롤러(22)는 호스트컴퓨터에 복구 불가능 에러를 보고한후 본 발명의 일실시예에 따른 판독인자 자동변경방법을 종료한다.

상술한 바와 같은 실행시간 판독인자 최적화과정을 구체화하기 위하여 하기 표 1의 판독인자 변경방법 테이블을 참조하여 하나의 실시예를 설명하면,

판독인자항목	판독인자 변경함수
1	리드 오프트랙을 5%로 설정
2	리드 오프트랙을 -5%로 설정
3	리드 오프트랙을 10%로 설정
4	리드 오프트랙을 -10%로 설정
5	리드 오프트랙을 15%로 설정
6	리드 오프트랙을 -15%로 설정
7	데이타 컷-오프 주파수를 5%상향조정
8	데이타 컷-오프 주파수를 5%하향조정
9	데이타 컷-오프 주파수를 10%상향조정
10	데이타 컷-오프 주파수를 10%하향조정
11	데이타 임계치를 5% 상향조정
12	데이타 임계치를 5% 하향조정
13	데이타 임계치를 10% 상향조정
14	데이타 임계치를 10% 하향조정
15	부스트 레벨을 3% 상향조정
16	부스트 레벨을 3% 하향조정

우선 주어진 위치에서 기준판독인자값이 아래와 같다고 가정한다. 이때 데이타 임계치의 값이 최적치보다 낮게 설정되어서, 가장 유효한 에러복구방법이 데이타 임계치의 상향조정인 경우의 예를 들기로 한다.

데이타 컷-오프 주파수:0x4a,

데이타 뜨레숄드:0x60,

부스트 레벨:0x37

처음의 판독에러 발생시에 판독인자 변경함수를 상기 표 1의 1번부터 순차적으로 수행한다. 만약 상기 표 1의 11번째 항목인 데이타 임계치 5% 상향조정을 수행한 후 재판독 시도시 에러가 복구되었다고 가정하면, 이 항목의 에러복구 빈도수가 1로 증가된다. 이후 기준판독인자를 변경한후 데이타 판독동작을 계속 수행한다. 이후 여러번의 판독동작 수행중 판독에러 발생과 복구를 거친 결과로 데이타 임계치 5% 상향조정함수에 해당하는 에러복구빈도가 주어진 임계치를 넘어서게 된다. 이때 기준판독인자중 데이타 임계치의 값이 부적절하여 판독에러가 발생한 것으로 간주하고 기준판독인자를 5% 상향조정한 값을 새로운 기준판독인자로 사용한다. 새로운 판독인자는 비휘발성 메모리(40)에 저장된다. 따라서 데이타 임계치의 값은 최적화되어 새로운 기준판독인자를 사용함으로서 데이타 임계치의 값이 부적절함으로서 생기는 에러발생은 감소하게 된다. 그리고 이후의 에러발생 복구시에는 여러 판독인자중 그 다음으로 에러발생에 큰 영향을 끼치는 판독인자가 최적화되게 된다. 따라서 장시간의 실행시간동작을 거친후 기준판독인자는 특정 하드 디스크 드라이브 세트에 적응적으로 최적화될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 어떠한 임의의 하드 디스크 드라이브 세트에서도 그 특정 세트와 그 특정 세트가 사용되는 환경에 최적인 기준판독인자에 수렴하게 된다. 이러한 동작은 실행시간에 적응적으로 수행된다. 따라서 종래 기술에서 나타날 수 있는 에러발생시의 데이타전송 지연과 같은 문제를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 판독에러복구에 유효한 판독인자 함수들의 집합인 판독인자 변경함수 집합과, 판독에러 발생시 상기 판독인자 변경함수를 수행함으로서 에러가 복구된 빈도수를 지시하는 에러복구 빈도수의 두가지 데이타를 가지고 있는 항목들의 집합인 에러복구 빈도 리스트를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 실행시간 판독인자 최적화방법에 있어서,

   데이타 판독에러 발생시 상기 에러복구 빈도 리스트를 구성하는 항목들이 각각 가리키는 판독인자 변경함수를 판독에러 복구시까지 순차적으로 변경하면서 판독인자 변경함수를 수행하고 데이타 재판독을 시도하는 과정과,

   데이타 재판독시 에러가 복구되면 그 항목의 에러복구 빈도수를 증가시킨후 해당 에러복구 빈도수가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 그 항목의 판독인자 변경함수가 변경시킨 판독인자의 값을 새로운 기준판독인자로 설정하여 비휘발성 메모리에 저장하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실행시간 판독인자 최적화방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 에러복구 빈도 리스트를 구성하는 항목들은 데이타 판독에러 복구율이 높은 판독인자 변경함수 순으로 할당되어 있음을 특징으로 하는 실행시간 판독인자 최적화방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 새로운 기준판독인자는 디스크면의 메인터넌스영역에 기록되어 전원 인가시마다 리드되어 사용됨을 특징으로 하는 실행시간 판독인자 최적화방법.