The shock performance of hard disk drives has been a serious issue for portable computers and AV application HDD. Focusing on the motion of an actuator, we investigated non-operational shock mechanism and studied several parameters that affect the shock performance by experimental analysis. It was found that there are two important factors fort the actuator to endure high shock revel. One is a shock transmissibility and the other is a beating between the arm blade and the suspension. To generalize the shock transmissibility, the concept of shock response spectrum was introduced. The shock response spectrum of the actuator system was obtained experimentally and compared with that of an analytical single degree of freedom model. It was found that there was a good agreement. The first bending natural frequency of the arm blade was found to be the most important factor for the low shock transmissibility. By applying the shock response spectrum and avoiding the beating, we could design an actuator of high shock performance.
오늘날 데이터베이스 시스템 의 스토리지에 많은 정보를 저장하게 되는데 이때 주로 HDD가 사용되고 있으며, 지금까지 대용량 저장 장치로 발전을 해왔다. HDD는 단위 비트 당 가격이 저렴한 이점이 있으나 HDD를 이용한 저장장치는 낮은 수행 속도 때문에 빠르게 정보를 제공받기를 원하는 사용자의 요구를 충족시키지 못하고 있다. 이를 해결하기 위해 빠른 I/O속도를 갖는 SSD를 이용한 저장 장치가 연구가 많이 되고 있으나 비트 당 가격이 비싼 SSD의 단점으로 인해 HDD를 전부 SSD로 대체하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 HDD를 SSD로 완전히 대체하는 시스템이 아니라 SSD를 캐시로 사용한 SSD의 기반으로 혼합 스토리지 구조를 이용하여 검색 성능을 최적화시키기 위한 방법을 제안한다.
최근 낸드 플래시 메모리가 하드디스크 수준으로 읽기 성능이 향상되고, 전력소비가 훨씬 적음에 따라, 플래시메모리와 하드디스크를 같이 사용하는 하이브리드 하드디스크와 같은 이기종 저장장치들이 출시되고 있다. 하지만 낸드 플래시 메모리의 쓰기 및 삭제 속도가 기존 자기디스크의 쓰기 성능에 비해 매우 느릴 뿐 아니라, 사용자 층에서 쓰기 요청이 집중될 경우 CPU, 메인 메모리에 심각한 오버헤드를 발생시킨다. 본 논문에서는 비휘발성 캐시의 역할을 하는 낸드 플래시 메모리의 성능을 향상시키기 위해 읽기의 참조 빈도는 낮고, 쓰기의 갱신 빈도가 높은 데이터 블록들을 교체하는 LFU(Least Frequently Used)-Hot 기법을 제시하고, 교체 될 데이터 블록들을 재배치하여 자기디스크로 플러싱하는 기법을 제시한다. 실험 결과, 본 논문에서 제안하는 LFU-Hot 블록 교체 기법과 멀티존 기반의 데이터 블록 재배치기법 실행시간이 기존 LRU, LFU 블록 교체 기법들보다 입출력 성능 면에서 최대 38% 빠르고, 비휘발성 캐시의 수명을 약 40% 이상 향상 시킴을 증명하였다.
The experimental characterization of hydrodynamic bearing spindle motor is performed for the practical implementation of high-performance hard disk drive system. Firstly, the design concept of hydrodynamic bearing for the disk drive system is addressed including the herringbone grooved journal bearing, the spiral grooved thrust bearing, capillary seal design, and the viscous pumping of fluid. Secondly, the experimental evaluation is performed for the disk drive system in which the hydrodynamic bearing spindle motor is implemented and its dynamic performances are compared with conventional ball-bearing spindle motor. The key parameters include NRRO(Non Repeatable Run-Out), disk dynamics, acoustics, and resultant PES (Position Error Signal). Finally, the external gyro-exciting test results including 200k CSS(Continuous Start-Stop) on three angular attitudes(0,90, 180 degree) are presented in order to verify the practical reliability of disk drive system subject to the gyro-motion of hydrodynamic bearing spindle motor.
플래시 메모리의 인기가 증가하면서 스토리지 시스템의 변화를 가져왔다. 플래시 메모리 기반의 SSD(Solid State Disk)는 기존의 HDD(Hard Disk Drive)를 대체할 매체로 주목을 받고 있으며 HDD에 비해 훨씬 더 높은 대역폭, 랜덤 접근 성능 및 충격에 강한 장점들을 갖는다. 그러나 플래시 메모리는 HDD와 달리 덮어쓰기(In-Place update)가 불가능 하기 때문에, 데이터를 업데이트 하기 위해서는 해당영역을 지운 후 업데이트를 해야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 캐시 안에서의 거의 접근하지 않을 블락과 캐시로 들어가는 것을 막기 위한 기법을 제시한다. 이것은 캐시의 오염을 막고 더 오랜 기간 동안 캐시 안에서 인기 있는 블락 들을 유지하고 높은 히트율로 연결될 것이다. 또한 캐시 교체의 수를 줄임으로써 SSD의 쓰기를 감소할 것이고 그 결과 성능 뿐만 아니라 SSD의 수명도 연장 에도 도움이 될 것이다.
본 논문에서는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD) 생산 공정 과정에서 발생할 수 있는 불량 HDD의 결함 분포에 대해서 패턴을 자동으로 분류해주는 기법을 제시한다. 이를 위해서 표준 패턴 클래스로 분류되어 있는 불량 HDD의 각 클래스의 확률 모델을 GMM(Gaussian Mixture Model)로 가정한다. 실험은 전문가에 의해 분류된 실제 HDD 결함 분포로부터 5가지의 특징 값들을 추출한 후, 결함 분포의 클래스를 표현할 수 있는 GMM의 파라미터(Parameter)를 학습한다. 각 모델의 파라미터를 추정하기 위해 EM(Expectation Maximization) 알고리즘을 사용한다. 학습된 GMM의 분류 테스트는 학습에 사용되지 않은 HDD 결함 분포에서 5가지의 특징 값을 입력 값으로 추정된 모델들의 파라미터 값에 의해 사후 확률을 구한다. 계산된 확률 값 중 가장 큰 값을 갖는 모델의 클래스를 표준 패턴 클래스로 분류한다. 그 결과 제시된 GMM을 이용한 HDD의 패턴 분류의 결과 96.1%의 정답률을 보여준다.
RDF(Resource Description Framework) 데이터 구조는 그래프로 모델링하기 때문에, 관계형 데이터베이스와 XML 기술의 기존 솔루션은 RDF 모델에 바로 적용하기 어렵다. 우리는 링크 데이터를 더욱 효과적으로 저장하고, 인덱스하고, 검색하기 위해 융합 인덱싱 방법을 제안한다. 이 방법은 HDD(Hard Disk Drive) 와 SSD(Solid State Drive) 디바이스에 기반한 하이브리드 스토리지 시스템을 사용하고, 불필요한 데이터를 필터하고 중간 결과를 정제하기 위해 분리된 필터 및 정제 인덱스 구조를 사용한다. 우리는 3개의 표준 조인 검색알고리즘에 대한 성능 비교를 수행했는데, 실험 결과 제안된 방법이 Quad와 Darq와 같은 다른 기존 방법들에 비해 뛰어난 성능을 보인다.
Structural acoustic modification method based on the structural mobility analysis is applied to reduce the structure-borne noise radiated from hard disk drive system. Sound intensity techniques and ODS(Operational Deflection Shape) techniques are also used in order to provide the structural acoustic information for the mobility modification. The sound intensity is for the acoustic visualization of the noise source locations, and the ODS is for the visualization of the vibration pattern and its dynamic characteristics of the noise sources. Using visualization information of sound and vibration, local structural input mobility is reduced in the frequency band of interest by designing asymmetrical wave-stringer structure in the wave-number domain as well as frequency domain. The overall sound pressure level is reduced by 4dB and its controlled sound power radiated from the disk drive is proved to under 2.8Bel in idle-spinning mode and 3.1 Bel in random-seeking mode, which are the lowest noise levels in the hard disk drive industry.
This paper presents the comparison analysis of a Journal and thrust FDB (fluid dynamic bearing) and a conical FDB in a HDD spindle motor. The Reynolds equation is appropriately transformed to describe journal, thrust and conical bearing. Finite element method is applied to analyze the FDB by satisfying the continuity of mass and pressure at the interface between the hearings. The pressure field of the bearings is numerically approximated by applying the Reynolds boundary condition. The load and friction torque are obtained by integrating the pressure and the velocity gradient along the fluid film. The flying height of the spindle motor is measured to verify the proposed analytical result. This research shows that the conical bearing generates bigger load capacity and less friction torque than the journal and thrust bearing in a HDD spindle motor.
A transient T-F(time-frequency) signal processing technique is applied to a tilt drop and a linear shock test rigs for identification of shock characteristics of hard disk drive (HDD). The T-F technique essentially tracks the shock characteristics of pivot point response as well as head slap and lift-off phenomena. From the T-F analysis result, the shock characteristic in HDD is modeled by the two degree of freedom coupled-dynamic system, which consists of actuator arm and suspension. As shock designing tool, the maximax shock response spectrum is employed for prediction of shock performance. Finally, the shock control technique is tested with newly designed actuator arm and suspension. Experimental head slap test result shows that the shock performance is much higher with the new shockproof designed model than the current model
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[게시일 2004년 10월 1일]
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