DE10057743A1

DE10057743A1 - Anordnung zum Lese/Schreibzugriff auf Festplattenspeicher

Info

Publication number: DE10057743A1
Application number: DE2000157743
Authority: DE
Inventors: Alexander Kleinsorge
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHINDLER, THOMAS, 37083 GOETTINGEN, DE
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-23

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft den bisher einzelnen (pro Scheibe) Schreib/Lesekopf von Festplattenspeichern der hier durch eine Reihe von Schreib/Leseköpfen ersetzt werden soll.

Zweck

Durch eine Erhöhung der Anzahl von Schreib/Leseköpfen wird ein zeitaufwendiger Spurwechsel seltener notwendig und der Zeitbedarf eines solchen Wechsels deutlich reduziert, was die Zugriffszeit senkt, die Datentransferrate erhöht und das Zugriffsgeräusch verringert.

Stand der Technik mit Fundstellen

Die mittlere Zugriffszeit für die gesamte Platte liegt heute typischerweise zwischen 7 und 10 Millisekunden. Eine kleine mittlere Zugriffszeit ist immer besser, da man schneller auf einen zufällig ausgewählten Datenblock zugreifen kann.

Das Laufgeräusch liegt im Betrieb zwischen 34 dBA und 51 dBA (bzw. 1,3 Sone und 5,1 Sone), wobei die leiseren Werte eher bei langsameren Platten auftreten.

Das Laufgeräusch liegt in Ruhe zwischen 28 dBA und 43 dBA (bzw. 0,6 Sone und 2,8 Sone), wobei die leiseren Werte eher bei langsam drehenden Platten auftreten.

Eine geringere Geräuschbelastung ist immer wünschenswert.

Gute Datentransferraten liegen zwischen 20 und 30 Megabyte/Sekunde (Zeitschrift: c't, 16/2000 S. 78ff, Heise Verlag).

Der Abstand zweier benachbarter Spuren beträgt ca. 2 µm und der Abstand des Schreib/Lesekopfes von der magnetischen Schicht ca. 40 nm (www.ibm.com/harddrive,Stichwort: GMR, MR).

Kritik am Stand der Technik

Der Marktwert einer Festplatte hängt u. a. von einer möglichst kleinen Zugriffszeit, möglichst geringer Geräuschentwicklung und möglichst hoher Datentransferrate ab.

Mit anderen Worten Festplatten können nicht schnell genug sein. Außerdem ist weniger Lärm am Arbeitsplatz und gerade im Heimbereich wünschenswert.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zugriffszeiten zu senken, die Datentransferrate zu steigern und das Laufgeräusch im Betrieb auf das Niveau des Laufgeräuschs in Ruhe zu senken.

Lösung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der herkömmliche Schreib/Lesekopf durch eine (oder mehrere) Reihen von Schreib/Leseköpfen ersetzt wird.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung: (siehe Ausführungsbeispiel).

Erzielbare Vorteile

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß statt eines einzelnen Schreib/Lesekopfes, der sich komplett von der innersten zur äußersten Spur bewegen muß, nun eine Reihe von Schreib/Leseköpfen einen deutlich kleineren Weg bewegen muß. Der Fall der Bewegung tritt deutlich seltener bzw. gar nicht mehr auf (je nach Ausführungsbeispiel). Dadurch verringert sich die Zugriffszeit und die Datentransferrate steigt, zum einen durch den mehrfachen gleichzeitigen Zugriff auf eine Spur an verschiedenen Positionen und zum anderen durch das günstigere Verhältnis von Bewegungszeit zur Zeit des eigentlichen Zugriffs. Die Umlaufzeit der Scheibe, geht durch den mehrfachen Zugriff auf eine Spur nun nur noch zu einem Bruchteil in die Zugriffszeit ein, wodurch die gesamte Zugriffszeit sinkt. Außerdem ist das Bewegungsgeräusch seltener und durch die kürzeren Wege leiser.

Beschreibung eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Abb. 1 Anordnung der Mehrfachköpfe,

Abb. 2 Aufbau des Mehrfachkopfes.

In Abb. 1 wird gezeigt, wie die Mehrfachköpfe (oder auch die herkömmlicher Einzel-Schreib/Lesekopf) angeordnet sein sollen. Diese Methode reduziert die Zeit, die ein beliebiger Datenblock benötigt um an einem Mehrfachkopf vorbeizukommen. Eine Scheibe mit 7200 U/min benötigt 8,3 ms reine Umlaufzeit (T). Da jedoch nicht immer der schlechteste Fall eintritt, benötigt man im Mittel ca. die Hälfte dieser Zeit. Durch die Anordnung analog Abb. 1 reduziert sich die Zeit auf den m-ten Teil der halben Umlaufzeit (im Mittel), also mit m = 4 und T = 8,3 ms auf ca. 1,04 ms.

Dieses Verfahren kann auch mit herkömmlichen Schreib/Leseköpfen realisiert werden, wie in Abb. 1 unten zu sehen ist.

In Abb. 2 wird gezeigt, wie ein solcher Mehrfachkopf aussehen kann. In der unteren Variante hat jede Spur ihren eigen Schreib/Lesekopf (so einer wie in heutigen Festplatten). Da die Produktionskosten auch von der Anzahl der Schreib/Leseköpfe abhängen kann man die obige Variante benutzen, nur ist bei ihr eine seitliche (quer zur Spur) Bewegung zum Zugriff auf alle Spuren notwendig.

Zylindervariante aus Abb. 1 analog zur Scheibenvariante aus Abb. 1

Eine Korrekturbewegung des Mehrfachkopfes muß auf Grund von Erschütterungen und Unebenheiten durchgeführt werden. Hier bieten sich Piezoelemente als Antrieb an. Der Abstand zur magnetischen Schicht läßt sich kapazitiv oder anhand der Signalstärke beim Lesevorgang bestimmen. Die seitliche Korrektur könnte anhand spezieller Orientierungsspuren bestimmt werden.

Wenn man den Korrekturaufwand senken will, könnte man die obige Variante aus Abb. 2 so modifizieren, daß die einzelnen Schreib/Leseköpfe auf einem Luftfilm frei schweben (also wie in heutigen Festplatten). Dies würde dann wie ein Kamm aussehen, an dessen Spitzen jeweils ein einzelner (oder einige) Schreib/Lesekopf sitzt.

Claims

1. Anordnung zum Lese/Schreibzugriff auf Festplattenspeicher,

a) der herkömmliche Einzel-Schreib/Leseköpfe verwendet,
b) die sich an einer rotierenden Scheibe (disc) befinden, auf der Spuren vorhanden sind die Informationen tragen, dadurch gekennzeichnet, daß
c) mehrere Schreib/Leseköpfe zum Zugriff auf die Daten verwendet werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der eine Anordnung von Einzel-Schreib/Leseköpfen verwendet wird, (im folgenden Mehrfachkopf genannt) der aus einer Reihe von Einzel- Schreib/Leseköpfen besteht, gekennzeichnet dadurch,

a) daß auf mehrere (unterschiedlicher Radius) Spuren gleichzeitig zugegriffen werden kann.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Einzel-Schreib/Leseköpfe kennzeichnend so angeordnet sind,

a) daß der Radius der Scheibe in n gleich (oder ähnlich) große Abschnitte zerteilt wird, wobei jeder Einzel-Schreib/Lesekopf auf seinen eigenen Abschnitt zugreift, und somit der Weg eines maximalen Spurwechsels nun ein n-tel des Abstandes zwischen der innersten und der äußersten Spur beträgt.

a) daß auf mehrere benachbarte Spuren ein gleichzeitiger Zugriff stattfinden kann, was zu einer Erhöhung der Datentransferrate führt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der mehrere Mehrfachköpfe oder mehrere Einzel-Schreib/Leseköpfe verwendet werden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß

a) sie so auf der Scheibe angeordnet sind, daß an mehreren Positionen auf eine einzelne Spur (bei Verwendung von Einzel-Schreib/Leseköpfen) oder mehrere Spuren (bei Verwendung von Mehrfachköpfen) gleichzeitig an verschiedenen Punkten zugegriffen werden kann.

5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, a) daß der Lesemechanismus (kann ein herkömmlicher Einzel-Lese/Schreibkopf oder ein Mehrfachleseschreibkopf sein) mehrfach ausgelegt ist, und zwar so, daß der Vollkreis (also die Scheibe, die die Information trägt) in m Teilkreise (Kreissektoren, im mathematischen Sinne) zerlegt wird, die jeweils einen zugehörigen Lesemechanismus besitzen (also m Lesemechanismen).