CN102110034A

CN102110034A - 一种结合电池和dram的硬盘存储方法及装置

Info

Publication number: CN102110034A
Application number: CN2009102442532A
Authority: CN
Inventors: 李扬; 辛阳; 杜晓峰; 包一兵
Original assignee: BEIJING SAFE-CODE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SAFE-CODE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-06-29

Abstract

本发明公开了一种结合电池和DRAM的硬盘存储设备，该方法包括：把DRAM内存(动态随机存储器)与传统硬盘或固态硬盘结合，使用充电电池供电，并以传统硬盘或固态硬盘作为后备永久存储部件，平时采用DRAM内存作为主要存储部件。当电源断电或DRAM内存中的数据量超过预先设定的阈值时，则将DRAM中的数据写入传统硬盘或固态硬盘中。本发明与现有技术相比，具有读写数据速度快、可延长硬盘寿命、避免因中途断电而造成的硬盘数据丢失和物理损毁的优点。本发明同时公开了一种结合电池DRAM的硬盘存储装置。

Description

一种结合电池和DRAM的硬盘存储方法及装置

技术领域

本发明涉及数据存储技术，特别涉及一种结合电池DRAM(动态随机存储器)的硬盘存储方法及装置。

背景技术

纵观硬盘十年来的发展，传统硬盘的容量经历了百兆级到太级的发展，传统硬盘的接口方式也经历了从UDMA33(并行硬件驱动器接口的一种)到SATA2(第二代串行硬件驱动器接口)的几代更替，存储方式更是进行了由纵向记录技术到垂直记录技术的革新。这说明，传统硬盘无论在容量上还是在读写速度上都有了相当大的进步。但是，由于传统硬盘的工作原理始终是磁头以机械运动的方式在磁介质上记录数据的，所以，即使硬盘经历的几代的发展，也难以规避其在存储容量和读写速度上遇到的瓶颈。固态硬盘的出现，改善了传统硬盘在启动速度、读取延迟、噪音、抗震性、寿命上的缺点，但由于其生产成本高、容量低等问题，造成了固态硬盘难以在市场上普及。并且，即使固态硬盘较之传统硬盘有读取延迟小的优势，但与主板与内存之间的读写访问速度相比，尤其是写入速度，仍然没有优势。现有技术中，为了提高传统硬盘和固态硬盘的读写速度，采用了将DRAM内存与固态硬盘结合的方式。以DRAM内存作为临时存储数据部件，并通过第二电源来维持DRAM内存中的数据，当第二电源电量不足时，才将DRAM内存中的数据写入到固态硬盘中。

发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下缺陷：由于DRAM内存仅作为临时存储数据部件，数据存储依然以固态硬盘为主，因此，仍然需要对固态硬盘进行频繁的读写操作来获取所需数据，造成了整体装置读写速度的提高遇到了瓶颈。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种结合电池和DRAM的硬盘存储方法及装置，用以解决现有技术中以DRAM内存为临时存储介质，固态硬盘为主要存储介质而造成了整体系统提高读写速度的瓶颈问题。

一种结合DRAM内存的硬盘存储的方法，包括：

把DRAM内存与传统硬盘或固态硬盘结合，使用充电电池供电，并以传统硬盘或固态硬盘作为后备存储部件，平时采用DRAM内存作为主要存储部件，当电源断电或DRAM内存容量达到预先设定的阈值时，依靠充电电池供电将DRAM内存中的数据写入传统硬盘或固态硬盘中；

读取数据时，先检查DRAM内存中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存中读取该数据，否则从传统硬盘或固态硬盘中读取；

一种电源管理方案，在电脑正常关机时，主板依然对硬盘供电，只有在彻底切断电源时，才依靠充电电池供电保存DRAM内存中的数据；在使用充电电池进行供电时，由电池剩余电量动态决定所述阈值，将所述阈值范围外的数据写入传统硬盘或固态硬盘中，而系统一旦恢复电源供电，可根据所述动态变化的阈值恢复DRAM中的数据量。

本发明的实施例还提供了一种结合DRAM的硬盘存储装置，包括：

DRAM内存，作为本发明中的主要存储数据的部件，并由所述动态变化的阈值来决定DRAM中留存的数据量；

传统硬盘或固态硬盘，作为本发明中的备用存储部件，当DRAM内存中的数据量超出所述阈值的范围时，才将超出所述阈值范围的数据以整块的方式写入传统硬盘或固态硬盘中；

充电电池，用于保存DRAM内存中存储的数据，并由充电电池的余量决定所述阈值，在电脑正常关机的情况下，主板依然对硬盘供电，充电电池处于充电状态，当电脑彻底断开电源时，充电电池才对DRAM供电；

读写控制电路，用于主板对DRAM内存、传统硬盘或固态硬盘的访问，其中传统硬盘和固态硬盘分别对应不同的读写控制电路，本发明能够根据挂载硬盘是传统硬盘或固态硬盘自动切换到对应的读写控制电路。

本发明实施例提供的结合电池DRAM内存的硬盘存储方法及装置，通过把DRAM内存与传统硬盘或固态硬盘结合，使用充电电池供电，并以传统硬盘或固态硬盘作为后备存储部件，平时采用DRAM内存作为主要存储部件，使得电脑与硬盘之间的数据交换以主板和DRAM内存为主。且只有当DRAM内存中的数据量超过预先设定的阈值时，才依靠电源或充电电池供电将超出阈值部分的数据写入传统硬盘或固态硬盘中；读取数据时，先检查DRAM内存中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存中读取该数据，否则从传统硬盘或固态硬盘中读取。由于极大的减少了对传统硬盘和固态硬盘的读写操作，转而以主板对DRAM内存的读写操作为主，所以能够克服现有技术中存在的瓶颈，提高了对硬盘的读写速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法一个实施例写入数据的流程示意图；

图2为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法另一个实施例读取数据的流程示意图；

图3为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法一个实施例电源管理方案的流程示意图；

图4为本发明结合电池DRAM的硬盘存储装置一个实施例的结构示意图；

图5为本发明结合电池DRAM的硬盘存储装置另一个实施例结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法一个实施例的流程示意图，如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤101、读写控制电路依据挂载硬盘是传统硬盘还是固态硬盘自动切换对应电路；

步骤102、操作系统向硬盘控制器发出写入数据指令；

步骤103、由读写控制电路执行操作系统指令向DRAM中写入数据；

步骤104、写入算法根据电源或充电电池剩余电量计算阈值；

步骤105、判断DRAM内存中的数据量是否超过上述阈值，如果是，则执行步骤106；否则，执行步骤108；

步骤106、将DRAM内存超出阈值范围的数据写入到传统硬盘或固态硬盘中；

步骤107、根据硬盘文件分配表维护一张数据请求频率表，并返回步骤104；

步骤108、将数据存储于DRAM内存中，并维护DRAM内存中的文件分配表，并返回步骤104。

图2为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法另一个实施例的流程示意图，如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤201、操作系统向硬盘控制器发送读取操作指令；

步骤202、读写控制电路根据DRAM内存中的文件分配表请求数据；

步骤203、查询在DRAM内存中是否存在所需数据，如果是，则执行步骤204；否则，执行步骤206；

步骤204、产生中断请求，通知操作系统读取数据成功；

步骤205、操作系统从本装置中读取请求数据，跳出本流程；

步骤206、DRAM内存向传统硬盘或固态硬盘请求数据；

步骤207、查询硬盘中是否存在请求的数据，如果是，则执行步骤208；否则，执行步骤209；

步骤208、将请求的数据读入到DRAM内存中，同时更新数据请求频率表，并返回步骤204；

步骤209、产生中断请求，通知操作系统未能读取所请求的数据，跳出本流程。

图3为本发明结合电池DRAM的硬盘存储方法一个实施例电源管理方案的流程示意图，如图3所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤301、判断是否可采用主板供电，如果是，则执行步骤305；否则，执行步骤302；

步骤302、依靠充电电池进行供电；

步骤303、写入算法根据充电电池剩余电量计算动态阈值；

步骤304、将DRAM内存中超出阈值范围的数据写入传统硬盘或固态硬盘，并返回步骤301；

步骤305、依靠主板进行供电；

步骤306、写入算法计算阈值为恒量；

步骤307、根据数据请求频率表从传统硬盘或固态硬盘中读取数据，直至达到阈值范围。

图4为本发明结合电池DRAM的硬盘存储装置一个实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例包括：DRAM内存41、固态硬盘42、充电电池43、读写控制电路44。

其中，DRAM内存41与固态硬盘42结合，使用充电电池43供电，并以固态硬盘42作为后备存储部件，平时采用DRAM内存41作为主要存储部件。在依靠主板供电时，写入算法计算阈值为恒量，DRAM内存41根据数据读取频率表从固态硬盘42中恢复数据直至达到阈值范围。当彻底切断电源时，依靠充电电池43供电，并由写入算法计算动态阈值，将DRAM内存41中超出阈值的数据写入到固态硬盘42中；读取数据时，先检查DRAM内存41中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存41中读取该数据，否则从固态硬盘42中读取。

本发明实施例提供的结合电池DRAM的硬盘存储装置，通过把DRAM内存41与固态硬盘42结合，使用充电电池43供电，并以固态硬盘42作为后备存储部件，平时采用DRAM内存41作为主要存储部件，使得电脑与固态硬盘42之间的数据交换以主板和DRAM内存41为主。且只有当DRAM内存41中的数据量超过预先设定的阈值时，才依靠电源或充电电池43供电将超出阈值部分的数据写入固态硬盘42中；读取数据时，先检查DRAM内存41中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存41中读取该数据，否则从固态硬盘42中读取。由于极大的减少了对固态硬盘42的读写操作，转而以主板对DRAM内存41的读写操作为主，所以能够克服现有技术中存在的瓶颈，提高了对硬盘的读写速度。

图5为本发明结合电池DRAM的硬盘存储装置另一个实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例包括：DRAM内存51、传统硬盘52、充电电池53、读写控制电路54。

其中，DRAM内存51与传统硬盘52结合，使用充电电池53供电，并以传统硬盘52作为后备存储部件，平时采用DRAM内存51作为主要存储部件。在依靠主板供电时，写入算法计算阈值为恒量，DRAM内存51根据数据读取频率表从传统硬盘52中恢复数据直至达到阈值范围。当彻底切断电源时，依靠充电电池53供电，并由写入算法计算动态阈值，将DRAM内存51中超出阈值的数据写入到传统硬盘52中；读取数据时，先检查DRAM内存51中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存51中读取该数据，否则从传统硬盘52中读取。

本发明实施例提供的结合电池DRAM的硬盘存储装置，通过把DRAM内存51与传统硬盘52结合，使用充电电池53供电，并以传统硬盘52作为后备存储部件，平时采用DRAM内存51作为主要存储部件，使得电脑与传统硬盘52之间的数据交换以主板和DRAM内存51为主。且只有当DRAM内存51中的数据量超过预先设定的阈值时，才依靠电源或充电电池53供电将超出阈值部分的数据写入传统硬盘52中；读取数据时，先检查DRAM内存51中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存51中读取该数据，否则从传统硬盘52中读取。由于极大的减少了对传统硬盘52的读写操作以及读写寻道时间，转而以主板对DRAM内存51的读写操作为主，所以能够克服现有技术中存在的瓶颈，提高了对硬盘的读写速度。

上述结合电池DRAM的硬盘存储方法及装置仅为本发明实施例的一个示例，并不构成对本发明实施例的限制，本发明实施例同样可以应用于台式机硬盘、笔记本硬盘、移动硬盘中。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种结合电池和DRAM的硬盘存储方法，其特征在于，该方法包括：

把DRAM内存与传统硬盘或固态硬盘结合，使用充电电池供电，并以传统硬盘或固态硬盘作为后备永久存储部件，平时采用DRAM内存作为主要存储部件，当电源断电或DRAM内存中的数据量超过预先设定的阈值时，则将DRAM内存中的数据写入传统硬盘或固态硬盘中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设定的阈值通过充电电池剩余电量动态计算获得，特别的，当充电电池的电量完全耗尽时，所述阈值为零。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将DRAM内存中的数据写入传统硬盘或固态硬盘的方法具体包括：

如果电源不断电，允许DRAM内存中保留所述阈值范围内的数据；

DRAM内存中超出所述阈值范围的数据以数据成块的形式写入传统硬盘或固态硬盘中；

频繁读写的数据以高优先级保留在DRAM内存中，只有当电源断电，充电电池剩余电量不足时，才将频繁读写的数据写入传统硬盘或固态硬盘。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：

读取数据时，先检查DRAM内存中是否存在所需数据，如果命中则直接从DRAM内存中读取该数据，否则从传统硬盘或固态硬盘中读取。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在使用充电电池进行供电时，由充电电池剩余电量动态决定所述阈值，将超出所述阈值范围的数据写入传统硬盘或固态硬盘中，所述阈值范围内的数据依靠充电电池供电保存在DRAM内存中；

一旦恢复电源供电，可根据所述动态变化的阈值恢复DRAM内存中的数据，频繁读写的数据优先恢复到DRAM内存中。

6.一种结合DRAM的硬盘存储的装置，其特征在于，该装置包括：

DRAM内存，作为本发明中的主要存储数据的部件，并由所述动态变化的阈值来决定DRAM内存中的数据量；

充电电池，用于保存DRAM内存中存储的数据，并由充电电池剩余电量决定所述阈值，在电脑正常关机的情况下，主板依然对传统硬盘或固态硬盘供电，充电电池处于充电状态，当电脑彻底断开电源时，充电电池才对DRAM内存供电；

读写控制电路，用于主板对DRAM内存、传统硬盘或固态硬盘的访问，传统硬盘或固态硬盘分别对应不同的读写控制电路，本发明能够根据挂载硬盘是传统硬盘还是固态硬盘自动切换到对应的读写控制电路。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，主板对DRAM内存、传统硬盘或固态硬盘的读写顺序包括：

读取数据顺序，主板通过读写控制电路首先访问DRAM内存来读取所需数据，如果未能在DRAM内存中命中所需数据，则从传统硬盘或固态硬盘中读取数据。

写入数据顺序，主板通过读写控制电路将数据首先写入DRAM内存中，当DRAM内存中的数据超出所述阈值的范围时，再由DRAM将超出所述阈值范围的数据写入传统硬盘或固态硬盘中。