CN86103579B - 磁盘机系统 - Google Patents

Abstract

使磁头查找时间最小以改善吞吐量的磁盘机。它包括磁道柱面地址／位置指定选择电路和磁头位置控制电路。前者把来自主机的地址变成新地址。按所希方式改变磁道柱面地址／位置的指定：后者把磁头移到相应新地址的磁道柱面位置。一种方案中，选择电路更新地址，以使磁头在磁盘内、外圆周间作一次往复运动就能经过磁盘上所有磁道柱面位置。在另一方案中。当以最内的磁道柱面地址替代主机给出的地址时。对替代的磁道柱面地址的访问时间最小。

Description

磁盘机系统

本发明一般地涉及一种磁盘机系统，更详细地，涉及这样的一种磁盘机，这种磁盘机适用于把由主机指定的磁道柱面地址改变成所希的磁道柱面地址，这种改变是通过使与磁盘有关的物理（磁道柱面）地址保持一致来达到的。

近来，随着信息处理系统的迅速发展，磁盘已得到了广泛的应用，尤其在盘上可存储操作系统程序更增加其地位的重要性。该磁盘机有多片这样的磁盘，譬如它们是以垂直的方式堆置的，每一磁盘41如图1中所示有着一个磁盘表面。更具体地说，在磁盘表面的最内圆周和最外圆周处分别形成称之为内保护带（IGB）和外保护带（OGB）的保护区域，以及在内保护带和外保护带之间形成一个中间区，在中间区域中，从外圆周到内圆周以顺序编号的方式给该区域分配以磁道柱面地址0、1、2、……、N-3、N-2、N-1（N为整数）。此磁盘机包括一个存取机构，此机构响应于由主机给出的磁道柱面地址，使磁头移动到相应于指定磁道柱地址的位置，以实施数据的读/写。

该磁头的运动过程，即查找操作，将参照图2的流程图加以阐明。在第101步中，磁盘机被驱动（接通电源）并首先被初始化。在第102步中，执行回零（rezero）的操作，使磁头返回到相应于磁道柱面地址“0”的位置。随后，在第103步中，代表现时位置的磁道柱面地址“000”被设置在内部寄存器A寄存中。在接通电源时或地址有不一致的情况下要执行此回零操作。在回零操作中，通过把磁头移动到磁道柱面地址外部的区域，并读出记录在内保护带IGB和外保护带OGB上的磁道柱面地址0～（N-1）的保护带信息来检测现时磁头位置，以使得磁头被定位在外保护带（OGB）和磁道柱面地址区域之间的边界处，即磁道柱面地址“0”的位置。一旦完成了回零操作就可这样来执行查找操作，即磁头已经经过的磁道柱面数目能够反映出磁头的最终磁道柱面地址。

响应于从主机来的查找指令，内容寄存器B寄存被设置以一个代表目的地的磁道柱面地址，从寄存器B寄存的值（或内容）和寄存器A寄存的值计算出地址的差别，从而来确定磁头的移动方向和移动量，计算的结果放入内容寄存器C寄存，而借助响应于寄存器C寄存的内容的存取机构，使磁头移动到目的地磁道柱面位置（第104至107步）。

如上所述，一般地说，此查找操作是利用明确地分配给磁盘41的顺序磁道柱面地址来控制的。因此，举例来说，如果有一个磁道柱面地址损坏了，就需要改变磁道柱面地址，使之与磁头物理位置不再一致，为了执行查找指令，就需要改变主机给出的程序。还有，因为在通常的磁盘机中，当磁头从外保护带（OGB）向在中间部分的数据区移动时，它最初所遇到的第一磁道柱面位置被定义为查找操作控制中的磁道柱面地址“0”，所以，还不可能生产出一种能改变磁道柱面地址的磁盘机。

一种与利用磁头与内保护带（IGB）和外保护带（OGB）一起来作为查找操作控制的这种安排形式有关的方案，可以在例如英国专利第1435368号中看到。

本发明打算消除上述在通常的磁盘机中所遇到的问题，以及提供一种能达到此目标的磁盘机，这种磁盘机能以简单而廉价的方式根据要求来指派一个已被主机指定了的磁道柱面地址给一个与磁盘有关的物理的磁道柱面位置。

本发明的另一个目的是要提供一种能改进访问磁道柱面位置的磁盘机。

为了达到上述目的，根据本发明的方法，在一个响应于来自主机的磁道柱面地址而使磁头定位于与磁盘有关的相应磁道柱面位置处的磁盘机中，设置有磁道柱面地址/位置指定选择电路，此电路允许磁道柱面地址得到改变，以致它能被指定在与磁盘有关的所希磁道柱面位置，从而，根据由此磁道柱面地址/位置指定选择电路指定过程的结果，磁头能得到定位。

图1是表明现有技术中磁道柱面地址的分配图;

图2是在现有技术的磁盘机中处理过程的流程图;

图3是表明根据本发明的实施方案的包括有磁盘机系统的示意方块图;

图4是根据图3的实施方案的磁道柱面地址/位置指定方案图;

图5是表明图3的实施方案中处理过程的流程图;

图6A和图6B是用来阐明指定磁道柱面地址/位置的对比表格图。

现将参照附图用示例的方法来描述本发明。

参阅图3，那里以方块图形式示出了包括有实施本发明的磁盘机的一个系统。此系统包括总标号为40的磁盘机、一个起着磁盘机40外存储器作用的主机20以及一个用来控制磁盘机40的磁盘控制器30。其中磁盘机包括一组用来存储各种数据的磁盘41、一组用来读/写存储在磁盘组41中的各种数据的磁头42、一个用来移动磁头组42的执行机构43、一个用来控制执行机构43的磁头位置控制电路44以及一个磁道柱面地址/位置指定选择电路45，电路45用来按照将在后文描述的方式有选择地改变对磁道柱面地址的指定。磁道柱面地址/位置指定选择电路45有一个可编程只读存储器（P-ROM），此只读存储器用来存储物理磁道柱面位置和改变了的磁道柱面地址之间的对比表。此外，电路45还包含将在后文叙述的寄存器CYLA寄存和寄存器CYLB寄存。

通常，磁盘机40响应于一个由主机20发出，经过磁盘控制器30的磁道柱面地址，以致使执行机构43把磁头组42（后文简称为磁头42）移动到一个位置，即相应于主机发出的磁道柱面地址的物理磁道柱面地址，从而执行存储在磁盘组41中的数据的读/写过程（后文简称为磁盘41）。例如当发生磁道柱面地址损坏的情况时，磁道柱面地址/位置的指定能够根据本发明的方法所希望的来改变或更新。因而，假定主机最初指示的目的地是位置“0”，以及磁道柱面位置“0”和“8”的原来的磁道柱面地址“0”和“8”将按如图4所示的那样的互换。在此例子中，在接通电源后，磁头位置控制电路44首先完成初始化，以使它从磁道柱面地址/位置指定选择电路45中读出改变了的磁道柱面地址以便重新指定，在第113步中，把“0”到“8”和“8”到“0”的互换形式的磁道柱面地址分别设定在内部存储器CYLA寄存和CYLB寄存中（第111至113步）。在此重新指定的过程中，两个内部寄存器都是这样设置的，即它们的高地址的内容代表物理磁道柱面位置，而它们的低地址的内容代表改变了磁道柱面地址。

随后，按如前所述在第102步中规定的回零操作，把磁头42移动到磁道柱面位置“0”，并且与图1和图2结合起来阐述的那些情况相似，把代表相应于现时位置的地址“000”和目的地位置的内容分别设定在寄存器A寄存和B寄存内（第114和115步）。

接着，完成控制，以通过检索寄存器B寄存的内容（B寄存与寄存器CYLA寄存和CYLB寄存中任一个的高地址内容相符）来得知是否物理磁道柱面位置“0”的地址/位置的指定已被改变。在本例中，因为由主机发出的初始指令是要磁头移动到“0”的位置，而此指定被改变或更新，所以寄存器B寄存的内容“000”与寄存器CYLA寄存的高地址内容“000”相符，在寄存器CYLA寄存和CYLB寄存两者中的寄存器CYLA寄存的低地址内容“008”被设定在寄存器B寄存内这表明重新指定的目的地址为“8”。因而，通过参照图1和图2来阐明的第105到107步，磁头42现移动到由更新了的磁道柱面地址“0”指示的或与之相应的物理磁道柱面位置“8”（第116到119和121步）。

后继的控制允许寄存器B寄存设定在一个从主机来的磁道柱面地址并按照与前面同样的方式去检查是否需要重新指定（在本例中，在磁头到达物理磁道柱面位置“8”以前没有重新指定），所以执行机构43会响应于检查的结果把磁头42移动到目的地磁道柱面位置（第102和122步）。还有，在图4的例子中，从主机来的磁道柱面位置“8”的磁道柱面地址是这样重新指定的，即通过这一磁道柱面地址指令，把磁头移到位置“0”。按照这种方式，当磁盘控制器30指示磁道柱面地址“8”时，磁头42移动到物理磁道柱面位置“0”，而响应于由磁盘控制器30指示的磁道柱面地址“0”，磁头42移动到物理磁道柱面位置“8”。

应该理解，图4的例子不仅是假设，而且是对本发明的较好的解说，它代表了根据本发明的完成重新指定的一种最佳实施方案，在这种方案中，如图4所示，对于响应于磁道柱面的移动指令“0”←→“1”、“7”、←→“8”、“8”←→“9”磁头发生位移，加长了查找所需的时间，但对于已重新指定后的指令“0”←→“9”、“0”←→“7”、“1”←→“8”该时间可有效地缩到最短。

在另一个按照本发明完成重新指定的实施方案中，如图6A中所示的磁道柱面地址/位置指定的对比表被存储在包括在磁道柱面地址/位置指定选择电路45中的P-ROM内，并根据此存储的对比表来执行重新指定。与图4的实施方案中在磁道柱面地址“0”和“8”之间的简单互换不同，在对比表中的磁道柱面地址是这样改变的，即磁道柱面地址0、1、2、……（N-1）分配给隔开两个磁道的那些地方，例如“1”离开“0”两个磁道。图6B图解地表示出可动磁头的位移，从图6B将可看出，响应于一个经过所有磁道柱面位置的顺序即从“0”到“10”的磁道柱面运动指令的查找操作，可以使磁头在磁盘的内和外圆周间作简单的往复行程来完成。这可有助于改进此系统的吞吐量。

因此，根据本发明，通过如所述的那样来设定磁道柱面地址/位置指定选择电路45或参照包括在选择电路45中的预定的所希地址/位置对比表，磁头42在一个由主机指示的磁道柱面地址的指引下，能够移动到和定位于与磁盘41有关的所希磁道柱面位置。所以，

Ⅰ）万一由主机20指示的由磁道柱面地址来标志的柱面磁道发生了故障，磁道柱面地址/位置可以如所希望的那样迅速地完成重新指定，而不必借助于互换磁盘组41中的哪些磁盘，或互换磁盘机40本身;

Ⅱ）当磁道柱面地址/位置重新指定为最内的磁道柱面替代此有故障的磁道，可使得对替代的磁道柱面的访问时间最小，来改善系统的吞吐量;

Ⅲ）在主机20和磁盘控制器30之间的相互通信是以逻辑地址为媒介来实现的场合下，不容许让主机20去完成只能由磁盘控制器30来做的地址的改变，结果不能期望改进系统的吞吐量。即使在这种场合下，利用根据本发明的对比表就可有效地改进系统的吞吐量。

如果根据前述的实施方案包括在磁道柱面地址/位置指定选择电路45内的P-ROM与四个附加的开关组合，可得到最大为16种的可改变的形式（对比表）。此外，如果P-ROM的地址与物理磁道柱面位置的编号一致，则在对比表中的物理磁道柱面地址可以省去。

如上所述，根据本发明，按所希望的那样利用设定磁道柱面地址/位置指定选择电路或参照包括在选择电路内指定磁道柱面地址/位置的对比表，则在由主机发出的磁道柱面地址的指引下，磁头能够定位于一个所希的与磁盘有关的磁道柱面位置。

Claims (10)

1、一种磁盘机系统，它包括：一个主机（20）和一个磁盘机（40），该磁盘机包括下列各部分：

至少一个磁盘（41），它被分配有多个代表多个与该磁盘有关的磁道柱面位置的磁道柱面地址（0、1、……（N-1））;

至少一个磁头（42），它可操作定位在与磁盘有关的一个磁道柱面位置，用来读/写存储在相应的磁道柱面地址处的所述磁盘中的数据;以及

响应于一个由所述主机指示的磁道柱面地址，把该磁头移动到和定位于一个相应于所指示的磁道柱面地址的磁道柱面位置上的执行机构（43）;

用于把由所述主机指示的地址改变成更新了的地址，以便按所希望的那样改变磁道柱面地址/位置的指定的磁道柱面地址/位置指定选择装置;

响应于该更新了的地址，以便把所述执行机构这样地驱动，以致使所述磁头被移动到相应于所述更新了的地址的磁道柱面位置上的磁头位置控制装置（44）;

其特征在于：

所述磁道柱面地址/位置指定选择装置进行这样的磁道柱面地址的更新，以致使所述磁头通过在所述磁盘的内和外圆周之间作一次往复运动，就能沿着所述磁盘通过所有由磁道柱面地址指定的磁道柱面位置。

2、根据权利要求1所述的磁盘机系统，其特征在于，所述磁道柱面地址/位置指定选择装置包括一个存储对比表，其中包含了用于使该指定选择装置进行上述那种使所述磁头通过只在所述磁盘内和外圆周之间作一次往复运动，就能沿着所述磁盘通过所有由磁道柱面地址指定的磁道柱面位置的磁道柱面地址的更新的对比表的存储器。

3、根据权利要求2的磁盘机系统，其特征在于，所述存储器是一个可编程只读存储器（P-ROM）。

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