專利名稱：以旋轉(zhuǎn)的盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，尤其涉及一種以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，例如硬盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)/存儲(chǔ)器。
數(shù)據(jù)傳輸率的高低是衡量各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)。
目前的以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(例如硬盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)/存儲(chǔ)器)完成一個(gè)數(shù)據(jù)塊的傳輸時(shí)間一般等于數(shù)據(jù)傳遞部接受命令的時(shí)間、數(shù)據(jù)傳遞部尋道時(shí)間、數(shù)據(jù)傳遞部讀寫(xiě)目標(biāo)數(shù)據(jù)塊的持續(xù)時(shí)間、數(shù)據(jù)輸出時(shí)間之和。
其中，數(shù)據(jù)傳遞部尋道時(shí)間和數(shù)據(jù)傳遞部讀寫(xiě)目標(biāo)數(shù)據(jù)塊的持續(xù)時(shí)間占據(jù)了整個(gè)過(guò)程中的大部分時(shí)間。這兩個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短均主要數(shù)據(jù)傳遞部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能、盤(pán)片轉(zhuǎn)速和盤(pán)片數(shù)據(jù)線密度決定。
以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的共有的原理性技術(shù)特征是在數(shù)據(jù)盤(pán)片的每一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上有一個(gè)可移動(dòng)的數(shù)據(jù)傳遞部。
具有這個(gè)特征的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)傳輸率的提高都只能主要依賴于盤(pán)片的轉(zhuǎn)速的提高、盤(pán)片表面數(shù)據(jù)存貯密度的提高和數(shù)據(jù)傳遞部尋道速度的提高。而這些指標(biāo)都顯然受到相關(guān)技術(shù)的物理上的發(fā)展極限的限制，形成了原理上的瓶頸。因此，需要改進(jìn)數(shù)據(jù)存取裝置的物理機(jī)構(gòu)工作原理，避開(kāi)上述瓶頸，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸率。
中國(guó)專利97117298曾提出在盤(pán)片的同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上設(shè)置由相同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)同步移動(dòng)的數(shù)據(jù)傳遞部的解決方案。但是，這些只能同步移動(dòng)的數(shù)據(jù)傳遞部在工作時(shí)會(huì)相互牽制，難以配合操作。并且，原理上必然會(huì)增加同一個(gè)驅(qū)動(dòng)器需要驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳遞部的體積和重量，經(jīng)常性地產(chǎn)生多余負(fù)載，降低了尋道反應(yīng)速度，增大尋道時(shí)間，其結(jié)果反而會(huì)降低數(shù)據(jù)傳輸率。
本發(fā)明的目的是在不必提高也不會(huì)降低盤(pán)片轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)線密度和數(shù)據(jù)傳遞部尋道速度的前提下，尋找一種新的可行的數(shù)據(jù)傳遞部運(yùn)行方式，使以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)傳輸率顯著提高。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的這是一種以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其結(jié)構(gòu)包括可在機(jī)構(gòu)控制下沿旋轉(zhuǎn)盤(pán)片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面移動(dòng)并讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳遞部；其獨(dú)特之處在于在同一個(gè)盤(pán)片的同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上有兩個(gè)或者兩個(gè)以上獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳遞部，這些獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳遞部在不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)下，可在同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]上做不同步的移動(dòng)并讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
在完成一個(gè)數(shù)據(jù)塊的讀/寫(xiě)過(guò)程中，由于有兩個(gè)或者更多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳遞部可以同時(shí)協(xié)調(diào)工作，會(huì)使數(shù)據(jù)傳遞部尋道時(shí)間幾乎完全相互抵消，數(shù)據(jù)傳遞部讀寫(xiě)目標(biāo)數(shù)據(jù)塊的持續(xù)時(shí)間也會(huì)部分抵消，也就是當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的第一段進(jìn)行讀取或者寫(xiě)入的過(guò)程中，另一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部可以同時(shí)進(jìn)行該目標(biāo)數(shù)據(jù)的第二段的尋道過(guò)程，并可以在找到目標(biāo)地址后立即進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，或者進(jìn)入讀/寫(xiě)操作的預(yù)備狀態(tài)，等待前一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部完成第一段目標(biāo)數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作后立即接替作業(yè)。當(dāng)然，也可以用這兩個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部對(duì)同一個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的等分位置或者任意起始位置的不同段落同時(shí)進(jìn)行尋道和讀/寫(xiě)作業(yè)，并利用緩存進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)的連接和合并工作。這將會(huì)顯著減少大文件的讀取或?qū)懭氲臅r(shí)間。
這兩個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部也可以分別接受互不關(guān)聯(lián)的命令，對(duì)不同的目標(biāo)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行完全獨(dú)立互不牽制的讀寫(xiě)操作。此時(shí)，相當(dāng)于有兩個(gè)或者多個(gè)具有完全相同的數(shù)據(jù)并能夠?qū)崟r(shí)同步更新的不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。應(yīng)用在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)激光頭同時(shí)讀取任意位置的不同的文件，甚至可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)播放同一張光碟的任意兩個(gè)不同的影音文件，或者同一個(gè)影音文件的不同部分。對(duì)于DVD影片來(lái)說(shuō)，雙激光頭可以輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)同一個(gè)情節(jié)的兩個(gè)視角進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。
對(duì)于CDR光盤(pán)刻錄機(jī)來(lái)說(shuō)，雙激光頭可以將單張光盤(pán)的刻錄速度提高近一倍。
當(dāng)然，當(dāng)不需要時(shí)，可以只啟用一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部工作，而其他則可以處于待機(jī)狀態(tài)，隨時(shí)聽(tīng)候指令。
由于各個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部分別由不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，而且各個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部在結(jié)構(gòu)上也互不牽制，因此，每個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部都可以保持最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)、形狀和重量，其尋道速度不會(huì)降低。
對(duì)于硬盤(pán)來(lái)說(shuō)，進(jìn)行各種讀寫(xiě)操作，尤其是搬移文件、整理碎片工作時(shí)，由于各個(gè)磁頭在不同的位置可以同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)作業(yè)，效率的提高是非常顯著的。為了簡(jiǎn)化和優(yōu)化單個(gè)磁頭的結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行效率，可以考慮將特定磁頭設(shè)置成只具備讀或者寫(xiě)的功能。
為了追求更緊湊的結(jié)構(gòu)空間和更多的磁頭數(shù)，可以考慮將兩個(gè)磁頭的軸線重合，并使用具有不同步工作的同軸心雙軸組合電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
一個(gè)大型軟件的所有文件往往都在同一個(gè)磁盤(pán)的同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上。因此，在同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上協(xié)同工作的多個(gè)獨(dú)立磁頭顯然會(huì)極大地提高該軟件啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的速度。
對(duì)一個(gè)持續(xù)文件進(jìn)行讀取或者寫(xiě)入操作時(shí)，如果用4個(gè)磁頭在該文件的四個(gè)等距起始點(diǎn)同時(shí)讀取或者寫(xiě)入，由于其中三個(gè)磁頭通過(guò)命令的時(shí)間和磁頭尋道時(shí)間相互抵消，所以完成整個(gè)任務(wù)所需要的時(shí)間將小于采用單個(gè)磁頭操作時(shí)所用時(shí)間的1/4。這種效果在讀取或者寫(xiě)入較小的持續(xù)文件時(shí)尤其明顯。
硬盤(pán)的隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸率對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)類的軟件和服務(wù)器類的軟件來(lái)說(shuō)極為重要?，F(xiàn)有硬盤(pán)中雖然主軸轉(zhuǎn)速高于10000RPM的高檔硬盤(pán)屬于此類應(yīng)用的首選，但其理論上隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸率仍然僅比7200RPM的硬盤(pán)高30％左右，而且價(jià)格增加了數(shù)倍。另外，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，由于磁頭和通道技術(shù)不容易得到相應(yīng)的提高，每磁道簇?cái)?shù)可能會(huì)被廠家降低。因此，實(shí)際上的數(shù)據(jù)傳輸率未必能真正提高到理論值。
如果仍然采用7200RPM主軸轉(zhuǎn)速，但卻根據(jù)本發(fā)明原理在單面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上使用4個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的磁頭，那么，其整體上的隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸率和持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率都會(huì)比現(xiàn)有7200RPM硬盤(pán)提高至少400％！而造價(jià)提高幅度卻不會(huì)超過(guò)3個(gè)7200RPM硬盤(pán)，可能與現(xiàn)有的10000RPM硬盤(pán)相當(dāng)。因此將具有極為理想的性價(jià)比。
需要說(shuō)明的是，已經(jīng)普遍存在的同時(shí)使用多個(gè)硬盤(pán)的方式僅僅能夠增加存儲(chǔ)空間，而無(wú)法達(dá)到本發(fā)明所提出的單面多個(gè)獨(dú)立磁頭原理所能產(chǎn)生的高效率。
實(shí)施本發(fā)明所依賴的電機(jī)、電路技術(shù)屬于十分成熟的現(xiàn)有技術(shù)，不存在有待克服的重大技術(shù)難關(guān)，因此容易實(shí)現(xiàn)商品化。
為了有助于理解本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的差別和優(yōu)劣，可以用借書(shū)室來(lái)打個(gè)比方一個(gè)擁有大量圖書(shū)的借書(shū)室，如果只有一個(gè)圖書(shū)管理員負(fù)責(zé)受理、找書(shū)、取書(shū)和存書(shū)工作，那么，依靠增強(qiáng)該管理員的體力、奔跑速度、反應(yīng)速度和業(yè)務(wù)水平的途徑來(lái)提高這間借書(shū)室的運(yùn)行效率，其潛力顯然十分有限，難以應(yīng)付排在窗口外等候的讀者長(zhǎng)龍。這個(gè)借書(shū)室就相當(dāng)于現(xiàn)有的每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面僅有一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，而本發(fā)明則相當(dāng)于為這個(gè)借書(shū)室增加了一個(gè)或者更多圖書(shū)管理員和受理窗口，并讓他們相互配合工作。顯然，其總體工作效率會(huì)因此成倍提高。中國(guó)專利97117298所提出的同步移動(dòng)的多磁頭(數(shù)據(jù)傳遞部)方案似乎也相當(dāng)于為這個(gè)借書(shū)室增加了一個(gè)或者更多個(gè)圖書(shū)管理員，但卻將這些管理員拴一起，讓他們只能同時(shí)同步移動(dòng)作業(yè)，其結(jié)果顯然會(huì)使效率更低。
因此，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的優(yōu)點(diǎn)可以概括為在不依靠提高盤(pán)片的轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)存貯密度和數(shù)據(jù)傳遞部尋道速度的情況下，利用同一個(gè)盤(pán)片的同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面上的多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的數(shù)據(jù)傳遞部，進(jìn)行同時(shí)工作并相互配合，在總體上顯著地提高了數(shù)據(jù)傳輸率。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理提出的一種雙磁頭硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明原理提出的一種四磁頭硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明原理提出的一種雙激光頭光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明原理提出的一種8磁頭硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
參見(jiàn)圖1，這是一種雙磁頭硬盤(pán)。該硬盤(pán)內(nèi)有一個(gè)盤(pán)片[1]和兩個(gè)不同軸的磁頭[2-a][2-b]。各磁頭[2-a][2-b]前端可以在盤(pán)片[1]的同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]的兩個(gè)不同扇形區(qū)域上沿著弧形軌跡[3-a][3-b]分別擺動(dòng)。
參見(jiàn)圖2，這是四個(gè)磁頭[2-a][2-b][2-c][2-d]的硬盤(pán)。各磁頭[2-a][2-b][2-c][2-d]前端可以在盤(pán)片[1]的同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]的兩個(gè)不同扇形區(qū)域上沿著弧形軌跡[3-a][3-b][3-c][3-d]分別擺動(dòng)。
參見(jiàn)圖3，這是在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上實(shí)施的例子。它有兩套分別工作的激光頭[2-a][2-b]，各激光頭[2-a][2-b]在各自的導(dǎo)軌[4-a][4-b]和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，可以在光盤(pán)[1]的同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]的兩個(gè)不同區(qū)域上沿徑向軌跡[3-a][3-b]分別移動(dòng)。
參見(jiàn)圖4，采用彎曲的磁頭柄，可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)盤(pán)片[1]周圍布置多達(dá)8個(gè)獨(dú)立磁頭[2]。這可能是一種極端情況，可以應(yīng)用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率要求極高的場(chǎng)合，比如影視點(diǎn)播系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)站的視頻點(diǎn)播、超大數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、超大流量搜索引擎的服務(wù)器、視頻編輯系統(tǒng)等等。雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積相對(duì)比較大，價(jià)格也比較昂貴，但可以獲得其它手段無(wú)法得到的極高的數(shù)據(jù)傳輸率。就目前的相關(guān)技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，這種硬盤(pán)可以輕易達(dá)到1000Mbps以上的最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。
權(quán)利要求
1.一種以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片[1]為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其結(jié)構(gòu)包括可在機(jī)構(gòu)控制下沿旋轉(zhuǎn)盤(pán)片[1]的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]移動(dòng)并讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳遞部[2]；其獨(dú)特之處在于在同一個(gè)盤(pán)片[1]的同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]上有兩個(gè)或者兩個(gè)以上獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳遞部[2-a][2-b][2-c][2-d]，這些數(shù)據(jù)傳遞部[2]在不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)下，可在同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1-M]上做不同步的移動(dòng)并讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
全文摘要
以旋轉(zhuǎn)盤(pán)片為數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)因單面單讀寫(xiě)頭原理的限制難以大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸率的問(wèn)題,提出了一種在同一個(gè)盤(pán)片[1]的同一側(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面[1－M]上設(shè)置多個(gè)獨(dú)立工作的數(shù)據(jù)傳遞部[2－a][2－b]的解決方案。這些數(shù)據(jù)傳遞部可在各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制下分別在同一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)面的不同區(qū)域內(nèi)移動(dòng)并讀取或者讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在不依靠提高盤(pán)片的轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)存貯密度和數(shù)據(jù)傳遞部尋道速度的情況下,顯著地提高了數(shù)據(jù)傳輸率。
文檔編號(hào)G11B7/14GK1383142SQ0111269
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月23日
發(fā)明者于君 申請(qǐng)人:于君