CN103886880B - 一种硬盘驱动器及数据操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬盘驱动器及数据操作方法，该硬盘驱动器包括：控制电路板、底板、盘腔、上盖、碟片电机、碟片，进一步该硬盘驱动器还包括：至少两个执行器，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。本发明所提供的硬盘驱动器在同一碟片上同时设置多个执行器用于同时写入/读出数据，所以在碟片旋转一圈的情况下，至少能读出两个需要的数据。所以应用本发明所提供的硬盘驱动器能够使读取数据的时间则至少缩小为原来的一半，大大提高了硬盘驱动器的内部传输速率。

Description

一种硬盘驱动器及数据操作方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种硬盘驱动器及数据操作方法。

背景技术

当前，碟片驱动器是计算机的辅助存储装置，其中碟片驱动器在具体运作过程中组要的部件包括在碟片驱动器内由芯轴马达驱动旋转的硬盘驱动器和具有磁头的执行器。该执行器用于在/从所述硬盘驱动器的磁轨上记录/重放数据，如图1所示，硬盘驱动器的具体结构为：

碟片驱动器包括外壳1，该外壳具有底板2和顶盖3。在外壳1中安装有：碟片4，在其中记录或重放预定的信息；执行器6，其中安装有用于读写信息的磁头5；音圈马达7，用于通过静电力枢转执行器6。所述执行器6包括悬架8，该悬架8支撑磁头5，使之正对碟片4的记录表面，以及执行器臂9，该执行器臂9支撑悬架8的端部并且由音圈马达7驱动沿碟片4的径向枢转。由安装在外壳1中的执行器支撑装置10支撑执行器臂9，使之能枢转。

目前硬盘驱动器通常为SATA硬盘驱动器，其接口基本都支持了SATA6Gb的传输速率，但是硬盘驱动器从读取数据到主机之间的实际稳定的传输速率却只有130MByte左右，也就是最大只有1Gb的传输速率，原因是这个过程有2个部分组成，一个是硬盘驱动器的内部传输速率，一个是硬盘驱动器和主机之间的接口传输速率，硬盘驱动器的内部数据传输率很低，一般内部传输速率最大只有1.7Gb左右，接口速率非常高，有6Gb，但是综合起来，硬盘驱动器的数据实际到主机的速率就会因为内部传输速率低而下降到更低的一个水平。

而内部数据传输率是磁头到硬盘驱动器的高速缓存之间的数据传输速度，一般取决于硬盘驱动器的碟片转速和碟片数据线密度，目前硬盘驱动器常用的转速为5400RPM，7200RPM和10000RPM，15000RPM等，在这几个转速上都存在同样类似的问题，当然15000RPM会相对比较好些，碟片密度又非常不容易升级换代，所以现有技术中的硬盘驱动器结构严重制约着硬盘驱动器的传输速率。现有解决的方案包括：

现有的解决的第一种方案：可以使用高转速的硬盘驱动器来提高实际传输速率；但是应用该方案将硬盘驱动器从7200RPM升级到10000RPM或者15000RPM，价格增加非常多，至少超过50％，甚至几倍的成本提高。

现有的解决的第二种方案：可以通过升级单碟技术来提高，但是目前的技术已经是业界常用的500GB/disk的技术了，下一代的是1TB/disk，1-2年单碟容量才升级一倍。该方案仍然存在一些缺点：例如此方法其内部传输速率不会提升一倍，所以距离预期的目标要求还相差很远。

发明内容

本发明提供一种硬盘驱动器及数据操作方法，本发明所提供的方法和装置解决现有技术中硬盘驱动器的设置结构导致硬盘驱动器内部传输速率难于提升的问题。

一种硬盘驱动器，该硬盘驱动器至少包括外壳，该外壳具有底板和顶盖，在外壳中安装有记录或重放预定信息的碟片，该硬盘驱动器还包括：

至少两个执行器，并且每个执行器中安装有用于读写信息的磁头，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；

控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。

更优化的方案，当所述执行器包括两个时，所述两个执行器分别固定于所述底板的两个对角顶点，并且两个执行器对应的两个磁头分别位于所述碟片的不同半圆上。

更优化的方案，所述控制器根据所述两个磁头形成的圆心角分别控制所述两个磁头读取一碟片不同扇区的数据。

更优化的方案，所述两个磁头形成的圆心角为180度。

更优化的方案，当所述执行器包括四个时，两个执行器按照预设的夹角值组成一个执行器组，并且一执行器组中两个执行器对应的两个磁头分别位于所述碟片的不同半圆上；两个执行器组分别固定于所述底板的两边。

更优化的方案，所述控制器根据四个磁头形成的圆心角分别控制所述四个磁头读取一碟片不同扇区的数据。

更优化的方案，所述四个磁头中任意两个相邻的磁头形成的圆心角为90度。

更优化的方案，通过执行器的个数确定每个执行器中磁头臂的长度。

利用上述方式实现的硬盘驱动器实现数据写入/读取的方法，包括：

确定硬盘驱动器中同一碟片上磁头的个数，并得到多个磁头之间形成的圆心角；

当所述多个磁头中的第一磁头写入/读取数据时，获取多个磁头在所述盘皮上的第一位置信息；

获取待写入/读取的后面至少一数据在碟片中的第二位置的第二位置信息，并根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头；

控制第二磁头写入/读取所述后面至少一数据。

更优化的方案，当所述磁头包括两个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

获取所述距离值中最小值对应的磁头作为第二磁头。

更优化的方案，当所述磁头包括四个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

当检测到任一距离值为0，则获取所述任一距离值对应的磁头作为第二磁头，并控制第二磁头与第一磁头同时写入/读取数据。

上述技术方案中的一个或两个，至少具有如下技术效果：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种硬盘驱动器及数据操作方法，该硬盘驱动器包括外壳，该外壳具有底板和顶盖，在外壳中安装有记录或重放预定信息的碟片，进一步该硬盘驱动器还包括：至少两个执行器，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。本发明所提供的硬盘驱动器在同一碟片上同时设置多个执行器用于同时写入/读出数据，所以在碟片旋转一圈的情况下，至少能读出两个需要的数据。所以应用本发明所提供的硬盘驱动器能够使读取数据的时间则至少缩小为原来的一半，大大提高了硬盘驱动器的内部传输速率。

附图说明

图1为现有技术中硬盘驱动器的结构示意图；

图2为本发明实施例中包括两个执行器的硬盘驱动器的结构示意图；

图3为本发明实施例中包括四个执行器的硬盘驱动器的结构示意图；

图4为利用本发明实施例所提供的硬盘驱动器实现数据操作的方法流程图；

图5为本发明实施例中利用包括四个执行器的硬盘驱动器实现数据操作时的示意图。

具体实施方式

现有技术中不管使用高转速的硬盘驱动器来提高实际传输速率；还是通过升级单碟技术来提高实际传输速率，都存在一些缺点：例如其内部传输速率不会提升一倍，所以距离预期的目标要求还相差很远。

针对上述现有技术中问题，本发明提供一种硬盘驱动器，该硬盘驱动器至少包括外壳，该外壳具有底板和顶盖，在外壳中安装有记录或重放预定信息的碟片，进一步该硬盘驱动器还包括：至少两个执行器，并且每个执行器中安装有用于读写信息的磁头，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。

本发明所提供的硬盘驱动器在同一碟片上同时设置多个执行器用于同时写入/读出数据，所以在碟片旋转一圈的情况下，至少能读出两个需要的数据。所以应用本发明所提供的硬盘驱动器能够使读取数据的时间至少缩小为原来的一半，大大提高了硬盘驱动器的内部传输速率。以下结合说明书附图对本发明所提供的方案做进一步的说明：

本发明实施例提供一种硬盘驱动器，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

本发明实施例所提供的硬盘驱动器包括外壳，该外壳通过上盖和底板形成一个盘腔，该盘腔用于容纳碟片和执行碟片数据读写的相关部件，并且所述执行碟片数据读写的相关部件固定设置于所述底板上，在所述执行碟片数据读写的相关部件中包括：

至少两个执行器，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；

如图2所示，所述执行器的个数可以是两个执行器201，在本发明实施例中所述执行器的个数可以根据数据操作的需求以及硬盘驱动器的空间等因素决定。

在本发明实施例中，为了使磁头能够在最短的时间内对数据执行写入或读出操作，则通过执行器的个数确定各磁头在所述碟片上位置。

控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。

在本发明实施例中，因为同一碟片上设置有多个磁头，所以为了达到多个磁头协调合作读取碟片上的数据，需要硬盘驱动器中的控制器根据磁头的个数以及各磁头在碟片上的位置控制各磁头合作写入/读出碟片上的数据。

本发明所提供的硬盘驱动器中设置的执行器可以设置2、4个或者更多，如图2所示，当所述执行器的个数为2个时，硬盘驱动器的具体结构为：

所述两个执行器分别固定于所述底板的两个对角顶点(例如，图2所示的A顶点和B顶点)。

为了最大限度的缩短数据读取的时间，最优化的方案是当所述硬盘驱动器中包括两个执行器时，则将两个执行器中的两个磁头分别设置于碟片的不同半圆上。当其中一个磁头读取数据时，对应的另个一个磁头则可以有足够的时间确定下个数据的位置，以及调整磁头位置。

所述控制器根据所述两个磁头形成的圆心角分别控制所述两个磁头读取一碟片不同扇区的数据。在本发明实施例中所述两个磁头形成的圆心角为180度。即，所述两个磁头在过圆心的同一直线上。

所述两个磁头形成的圆心角为：磁头和碟片的接触点与碟片圆心确定一条直线，两个磁头分别与圆心确定两条直线，所述两条直线所形成碟片圆心为顶点的夹角(即所述圆心角)。

如图3所示，本发明实施例所提供的硬盘驱动器中所述执行器可以包括四个，在该实施例中，硬盘驱动器的具体结构为：

在该实施例中，所述执行器的设置位置根据数据读取的最优化方案可以是：

两个执行器按照预设的夹角值组成一个执行器组，并且一执行器组中两个执行器对应的两个磁头分别位于所述碟片的不同半圆上；两个执行器组分别固定于所述底板的两边。

根据上述四个磁头的设置位置，所述控制器根据四个磁头形成的圆心角分别控制所述四个磁头读取一碟片不同扇区的数据。

在该实施例中，只要控制所述四个磁头中的至少两个在碟片旋转一圈的情况下读出多个数据，则可以提高硬盘驱动器数据读取的速度，本发明实例中为了达到最优化的效果，所述四个磁头中任意两个相邻的磁头形成的圆心角为90度。

因为现有技术中硬盘驱动器的具体空间大小一定，所以为了使不同个数的执行器能够协调合作读取碟片上不同区域的数据，则除了调整不同执行器之间的角度外还需要进一步的调整执行器中磁头臂的长度。

每个执行器中磁头臂的长度通过所述执行器的个数以及整个硬盘驱动器的面积确定。

在正常的使用过程中，只要开机硬盘驱动器就处于旋转状态，主轴电机的旋转可以达到4500或者7200转每分钟，寻道电机控制下的磁头的运行，是左右来回移动的，而且幅度很小，从碟片的最内层(着陆区)启动，慢慢移动到最外层，再慢慢移动回来，一个磁道再到另一个磁道来寻找数据。

硬盘驱动器的读写是以柱面的扇区为单位的。柱面也就是整个盘面中所有磁面的半径相同的同心磁道，而把每个磁道划分为若干个区就是所谓的扇区了。硬盘驱动器的写操作，是先写满一个扇区，再写同一柱面的下一个扇区的，在一个柱面完全写满钱，磁头是不会移动到别的磁道上的。所以文件在硬盘驱动器上的存储，并不是像一般人的认为，是连续存放在一起的(从使用者来看是一起，但是从操作系统底层来看，其存放不是连续的)。

读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号(物理地址的三个组成部分)进行。磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面，选中相应的磁头，等待要求的扇区移动到磁头下。在扇区到来时，磁盘控制器读出每个扇区的头标，把这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号做比较(即寻道)，然后，寻找要求的扇区号。待磁盘控制器找到该扇区头标时，根据其任务是写扇区还是读扇区，来决定是转换写电路，还是读出数据和尾部记录。找到扇区后，磁盘控制器必须在继续寻找系一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据，控制器计算此数据的ECC码，然后，把ECC码与已记录的ECC码相比较。如果是写数据，控制器计算出此数据的ECC码，与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间，磁盘继续旋转。技术上述硬盘数据存储的特点，当利用本发明实施例所提供的硬盘驱动器进行数据读写时，具体可以是：

如图4所示，基于上述结构的硬盘驱动器，本发明还提供一种利用上述硬盘驱动器实现数据写入/读取的方法，该方法包括：

步骤401，确定硬盘驱动器中同一碟片上磁头的个数，并得到多个磁头之间形成的圆心角；

因为在本发明实施例中，磁头数量以及各磁头之间的位置决定在写入/读出某一数据时，控制哪一个磁头去写入/读出所述某一数据。所以在硬盘驱动器执行写入/读出操作时，首先确定当前硬盘驱动器中所包括的磁头个数以及各磁头的位置关系。

步骤402，当所述多个磁头中的第一磁头写入/读取数据时，获取多个磁头在所述碟片上的第一位置信息；

步骤403，获取待写入/读取的后面至少一数据在碟片中的第二位置的第二位置信息，并根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头；

本发明实施例中，因为磁头的数量为多个，并且所述多个磁头可以同时工作写入/读出碟片上多个扇区的数据，所以在数据写入/读出时，还根据当前可用的磁头个数，确定对应数量的待操作数据。在本发明实施例中，每个磁头相对于磁盘都是独立存在的，所以控制器可以根据数据的具体读写操作调用具体某一个或某几个磁头进行数据读写操作。

步骤404，控制第二磁头写入/读取所述后面至少一数据。

在本发明实施例中，针对不同的执行器个数所对应的写入/读出控制操作会有不同，该实施中以2个和4个执行器为例进行说明：

(1)当所述磁头包括两个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

因为只有两个执行器，当检测到写入/读出数据的操作时，则首先确定硬盘驱动器中可执行写入/读出操作的执行器；

根据数据读取和写入的需要前后两个待读取数据的位置会有不同，所以在确定第一磁头当前操作数据的第一位置后，则对应的需要确定第二磁头进行数据操作时，所对应的下一个待操作数据的第二位置，确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

在该实施例中，检测磁头与所述第二位置的距离值时，需要考虑碟片的旋转方向，在本实施例中磁头沿所述旋转方向的正向到所述第二位置的距离为所述距离值。如图5所示，该实施例中，所述碟片逆时针旋转，当下一个需要读取的第二数据对应的第二位置为x点时，则对应的所述第一磁头与第二位置的第一距离值为圆弧a，第二磁头与第二位置的第二距离值为圆弧b。

获取所述距离值中最小值对应的磁头作为第二磁头。即，为了最快的获取到想要的数据，则计算出待操作数据的位置后，则控制离这个数据位置最近的空闲磁头去执行对应的写入/读出操作。

除了需要确定第一磁头相对于第二位置的距离值以外，还需要考虑当前磁头的运行状态。针对图5所示的实现结构，即使第一磁头与第二位置之间的距离值小于第二磁头与第二位置之间的距离值，但是如果第一磁头当前正在读取第一数据，那么则需要根据碟片的旋转速度、以及第一磁头读取第一数据的时间确定当第一磁头读完第一数据后，所述第二数据所处的第二位置与各磁头之间的位置。如果当前第一磁头为空闲状态，则直接确定第一磁头为读取所述第二数据的磁头。

(2)当所述磁头包括四个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

当检测到任一距离值为0，则获取所述任一距离值对应的磁头作为第二磁头，并控制第二磁头与第一磁头同时写入/读取数据。

该实施例中的硬盘驱动器包括四个磁头，所以并不局限于计算出后续一个数据的读取磁头，所以需要根据当前各磁头的工作状况以及磁头的位置确定，计算多少个数据的读取磁头。在该实施例中，并一定所有磁头都同时启用，可以根据数据读取需要启用一个、两个或者三个磁头读取数据。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下的技术效果：

针对现有技术中问题，本发明提供一种硬盘驱动器，该硬盘驱动器至少包括外壳，该外壳具有底板和顶盖，在外壳中安装有记录或重放预定信息的碟片，进一步该硬盘驱动器还包括：至少两个执行器，并且每个执行器中安装有用于读写信息的磁头，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据。本发明所提供的硬盘驱动器在同一碟片上同时设置多个执行器用于同时写入/读出数据，所以在碟片旋转一圈的情况下，至少能读出两个需要的数据。所以应用本发明所提供的硬盘驱动器能够使读取数据的时间则至少缩小为原来的一半，大大提高了硬盘驱动器的内部传输速率。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种硬盘驱动器，该硬盘驱动器至少包括外壳，该外壳具有底板和顶盖，在外壳中安装有记录或重放预定信息的碟片，其特征在于，该硬盘驱动器还包括：

至少两个执行器，并且每个执行器中安装有用于读写信息的磁头，所述至少两个执行器按照预设的间隔距离设置于所述底板的设定位置；

控制器，控制所述至少两个执行器中的磁头组合使用读取一碟片不同扇区的数据，其中包括：

确定硬盘驱动器中同一碟片上磁头的个数，并得到多个磁头之间形成的圆心角；

当所述多个磁头中的第一磁头写入/读取数据时，获取多个磁头在所述盘皮上的第一位置信息；

获取待写入/读取的后面至少一数据在碟片中的第二位置的第二位置信息，并根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头；

控制第二磁头写入/读取所述后面至少一数据。

2.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其特征在于，当所述执行器包括两个时，所述两个执行器分别固定于所述底板的两个对角顶点，并且两个执行器对应的两个磁头分别位于所述碟片的不同半圆上。

3.如权利要求2所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述控制器根据所述两个磁头与所述碟片圆心形成的圆心角控制所述两个磁头读取所述碟片不同扇区的数据。

4.如权利要求3所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述两个磁头形成的圆心角为180度。

5.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其特征在于，当所述执行器包括四个时，两个执行器按照预设的夹角值组成一个执行器组，并且一执行器组中两个执行器对应的两个磁头分别位于所述碟片的不同半圆上；两个执行器组分别固定于所述底板的两边。

6.如权利要求5所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述控制器根据四个磁头形成的圆心角分别控制所述四个磁头读取一碟片不同扇区的数据。

7.如权利要求6所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述四个磁头中任意两个相邻的磁头形成的圆心角为90度。

8.如权利要求1-7任一权项所述的硬盘驱动器，其特征在于，通过执行器的个数确定每个执行器中磁头臂的长度。

9.一种利用如权利要求1-8任一权利要求所述的硬盘驱动器实现数据写入/读取的方法，其特征在于，包括：

确定硬盘驱动器中同一碟片上磁头的个数，并得到多个磁头之间形成的圆心角；

当所述多个磁头中的第一磁头写入/读取数据时，获取多个磁头在所述盘皮上的第一位置信息；

获取待写入/读取的后面至少一数据在碟片中的第二位置的第二位置信息，并根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头；

控制第二磁头写入/读取所述后面至少一数据。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述磁头包括两个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

获取所述距离值中最小值对应的磁头作为第二磁头。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述磁头包括四个时，所述根据所述第一位置信息和第二位置信息确定第二磁头包括：

确定第二位置与所述多个磁头中每个磁头的距离值；

当检测到任一距离值为0，则获取所述任一距离值对应的磁头作为第二磁头，并控制第二磁头与第一磁头同时写入/读取数据。