DE4128245A1 - Schreib- und lese-vorrichtung fuer datenspeicher in der form rotierender magnet-platten bezw. optischen datenspeichermedien - Google Patents

Schreib- und lese-vorrichtung fuer datenspeicher in der form rotierender magnet-platten bezw. optischen datenspeichermedien

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DE4128245A1
DE4128245A1 DE19914128245 DE4128245A DE4128245A1 DE 4128245 A1 DE4128245 A1 DE 4128245A1 DE 19914128245 DE19914128245 DE 19914128245 DE 4128245 A DE4128245 A DE 4128245A DE 4128245 A1 DE4128245 A1 DE 4128245A1
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Description

Titel
Schreib- und Lese-Vorrichtung für Daten-Speicher in der Form rotierender Magnet-Platten bzw. optischen Datenspeichermedien.
Anordnung zur Signal-Aufzeichnung und -Wiedergabe auf/von magnetischen, optischen, und opto-magnetischen Daten-Speichern, in erster Linie festen (solid) und flexiblen (oder "floppy") Magnetplatten mit dem Ziel einer ganz erheblichen Steigerung der Daten-Mengen- Übertragung pro Zeiteinheit (Data Transfer; üblicher­ weise in MByte pro sec ausgedrückt) und der ganz er­ heblichen Verkürzung der Zugriffszeiten (Access Time - üblicherweise in msec ausgedrückt) auf diese auf dem Daten-Träger (Disk) gespeicherten Daten (Lesen/Read/ out-put), bezw. die Verbringung solcher großen Daten- Mengen in kürzester Zeit auf diese Daten-Träger (Scheiben/Write/in-put).
Stand der Technik
1.1 Diese Daten-Speicher-Medien zeichnen sich aus durch ein hohes Daten-Speicher-Volumen auf zunehmend kleiner werdenden Flächen; dieser Daten-Verdichtungs- und Flächen-Minimierungs-Prozeß ist weiterhin ständig in Bewegung. Der bisherige Vorgang der Daten-Ein- und -Ausgabe besonders auf magnetischen Daten-Speichern mittels mechanisch oder elektro-mechanisch bewegter Arme, und den daran befestigten Schreib- und Lese- Köpfen (Data Head, Recording Head, W/R-Heads= Write/Read Heads) ist jedoch seither ziemlich der gleiche geblieben.
1.2 Die Daten-Speicher-Medien (disks) sind in eine hohe Anzahl von konzentrischen Spuren (tracks) und radialen Segmenten (sectors) aufgeteilt.
1.3 Der Zugriff (access), hier definiert als Ein- und Aus­ gabe von Daten (I/O = in-put/out-put) erfolgt über den Schreib- und Lesekopf. Dieser wird mechanisch (elektro­ mechanisch oder mit anderen Antriebsmitteln) in einer zur Daten-Platte radial verlaufenden Bewegung über die daten-tragende Oberfläche der Platte geführt, während die Platte in gleichförmiger Bewegung rotiert. So sind alle Daten aller Spuren, bzw. innerhalb dieser aller Sektoren erreichbar.
1.4 Diese heutige Methode stellt hohe Anforderungen an sich ständig bewegende mechanische Bauteile, besonders jenen Zugriff-Arm, an dem der Schreib-/Lese-Kopf befestigt ist, sowie an den zugehörigen gesamten Antriebs- und Übertragungsmechanismus:
  • 1.4.1 Die Bewegung/Positionierung muß schnell sein;
  • 1.4.2 Die Positionierung muß hinsichtlich der radialen Bewe­ gung sehr präzise sein, um die sehr eng gelegten Spuren unverwechselbar anzusteuern (Wiederhol-Genauigkeit) - und zwar dies unabhängig von der Einbau-Lage der Platten-Einheit (etwa mit vertikal oder horizontaler Achs-Lage);
  • 1.4.3 Der Schreib/Lese-Kopf schwebt gewissermaßen in hauch­ dünnem Abstand über der Platten-Oberfläche; die präzise Einhaltung dieser Schwebe-Höhe muß ständig gewähr­ leistet sein.
Kritik
1.5 Im Verhältnis zu den hohen Verarbeitungs- und Übertra­ gungs-Geschwindigkeiten in einer Daten-Verarbeitungs- Anlage sind alle mechanisch bewegten Teile nicht nur als Stör-Quellen im Sinne der mechanischen Stör-Anfälligkeit zu betrachten; sondern sie müssen bei den hier üblichen Zeitmaßen auch als ana-thematische Zeit-Verzögerung bewertet werden.
Die Fachliteratur und andere fachkundige Hinweise und Veröffentlichungen lassen erkennen, daß die hier rele­ vanten magnetischen Daten-Träger (Disks) von zwei Seiten her verdrängt werden könnten:
  • 1.5.1 Von optischen Daten-Speichern (sogen. CD-ROMs und CD-WORMs verschiedener Techniken);
  • 1.5.2 Von konventionellen "solid" Speichern, den sogen. "Chips" deren Speichervermögen bereits die Größe von 4 Mega-Bit erreicht hat, und bei denen die Weiter-Ent­ wicklung auf 16 Mega-Bit, gegfs. selbst 64 Mega-Bit und mehr erkennbar ist. Diese "Chips" in größeren Gruppen zusammengefaßt erreichen eine erhebliche Speicher­ kapazität bei gleichzeitig höchster Verfügbarkeit der Daten in kürzester Zeit (Access Time) und in nahezu beliebigen Mengen (Transfer Rate).
Beide Konkurrenz-Varianten sind noch wegen der sehr viel höheren Speicher-Dichte und wegen höherer Verarbeitungs-Geschwindigkeiten als mindestens gleich­ wertig, gegfs. als überlegen zu betrachten; das Preis- Argument bleibt dabei bewußt außer Acht.
Daraus resultiert zudem, daß die Weiterentwicklung der hier relevanten magnetischen Daten-Speicher in der Form der rotierenden Daten Speicher-Platten in folgenden Richtungen weiter entwickelt werden, um noch lange als konkurrenzwürdige Alternativen zu gelten:
  • 1.5.2.1 Sehr viel höhere Speicher-Dichte;
  • 1.5.2.1.1 Anzahl der Spuren pro Längen-Einheit des Radius einer Platte (Tracks per Inch);
  • 1.5.2.1.2 Anzahl der Daten-Einheiten pro Längen-Einheit der Spur (Bits per inch);
  • 1.5.2.2 (Ewtl.) höhere Rations-Drehzahl der Platte;
  • 1.5.2.3 Erheblich verkürzte Zugriff-Zeiten (Access Time) und höhere Daten-Übertragung (Rate of Transfer)-
Lösung
2.1 Zweck der hier vorgestellten Erfindung ist:
  • 2.1.1 Die Ablösung mechanisch bewegter Bauteile im Bereich der Daten-Übertragung zum oder vom zuvor beschriebenen Daten-Träger (disk) durch eine nicht-bewegte Daten- Übertragungs-Vorrichtung, die folglich ständigen Zugriff zu allen Spuren des Datenträgers hat;
  • 2.1.2 Die sich daraus ergebende ganz erhebliche Steigerung der Zugriff-Zeiten (Access time) auf Daten eines solchen Daten-Trägers, bzw. die daraus resultie­ rende erhebliche Erhöhung der pro Zeiteinheit zu übertragenden Daten-Mengen (data transfer rate).
2.2 Erfindungsgemäß handelt es sich dabei um eine mit der eigentlichen Daten-Träger-Platte (disk) vergleich­ baren "Gegen"-Platte, die nicht rotiert, und die, in Analogie zum konventionellen Schreib-/Lese-Kopf, über oder unter der daten-tragenden Oberfläche der Platte "schwebt".
2.3 Auf dieser (stationären Gegenplatte sind (erfindungs­ gemäß) Scheib-/Lese-Köpfe in miniaturisierter Form auf einer gedachten Radius-Linie so angebracht, daß damit theoretisch für jede Daten-Spur auf der Daten-Träger- Platte ein ihr fest zugeordneter Schreib-/Lese-Kopf verfügbar ist.
2.4 Die heute erreichte Spuren-Dichte (Abstand von Spur- Mitte zu Spurmitte) erlaubt wahrscheinlich nicht die Unterbringung aller erforderlichen Schreib-/Lese-Köpfe auf einer einzigen der hier gedachten Radius-Linien.
Erfindungsgemäß soll dieser Engpaß entweder dadurch überwunden werden, daß die Schreib-/Lese-Köpfe bei­ spielsweise entlang der gedachten Radius-Linie "auf Lücke" versetzt angebracht werden; oder dadurch, daß auf der Oberfläche der (stationären) Schreib-/Lese- Platte radial symmetrisch verteilt eine größere Anzahl von solchen gedachten Radius-Linien vorgesehen werden. Die Anzahl der Radialen ist dann gleichzeitig der Denominator für den Abstand der Schreib-/Lese-Köpfe von Spur zu Spur -bei 20 (48) (192) Radialen, beispiels­ weise, ein Abstand von 20 (48) (192) Spuren (Abb. -1-).
Eine weitere Alternative hierzu ist die Trennung der Schreib-Köpfe von den Leseköpfen und deren Unterbrin­ gung in der zuvor beschriebenen Art auf jeweils eigenen "Radien". Im als Beispiel beschriebene Fall gäbe das dann 20 (48) (192) Schreib- und 20 (48) (192) Lese-Radien.
2.5 Da die Spuren (tracks) auf den Daten-Träger-Platten (disks) auf diesen ohnehin erst bei der ersten In-Be­ triebnahme durch das sogenannte Formatieren entstehen, ist folglich die Spuren-Dichte (in der Regel ausge­ drückt in tracks/inch) eine direkte Funktion der (dichtest-möglichen) Anordnung der Schreib-/Lese-Köpfe gemäß 2.4.
Vorteil
2.6.1 Bei dieser Anordnung sind die Daten einer Platte, oder bei Anordnung von mehreren Platten in einem Platten- Paket oder -Turm (multiple disk assembly oder disk stack), alle Daten dieser Einheit theoretisch mit einer einzigen Umdrehung dieses Speicher-Mediums zu er­ fassen, bzw. zu übertragen.
Das erklärt auch, warum hier Leistungs-Angaben oder Leistungs-Charakteristika einer erfindungs-gemäßen Platteneinheit nicht analog den Angaben zu bisher üblichen Daten-Speicher-Anlagen der eingangs geschil­ derten Art (z.B. in Broschüren) gemacht werden,
z.B. Daten-Übertragungs-Rate (Mbits/sec) (Data Transfer Rate)
oder Zugriffs-Zeit (msec.) (Access Time)
denn jedes "Datum", jede Informations-Einheit auf einer Speicher-Platte, bzw. auf einem Platten-Stapel ist erfindungsgemäß und folgerichtig innerhalb einer Umdrehung der Platte/des Plattenstapels erreichbar.
Oder - mit anderen Worten - nach heutigem Stand der Technik ist eher das sogen. INTERFACE (eine zwischen den eigentlichen Rechner und das hier gemeinte Speicher-Medium geschaltete Kontroll-Einheit zur An­ steuerung der Speicher-Plätze auf dem Speicher-Medium, also der Spur, dem Zylinder, dem Sektor, dem Speicher­ platz . . . hier etwas vereinfacht beschrieben) das ge­ schwindigkeits-begrenzende Zwischenglied bei der Daten- Übertragungs-Geschwindigkeit. Es kann allerdings ange­ nommen werden, daß dieser (vermeintliche oder wirk­ liche) Engpaß durch Weiter-Entwicklung der heutzutage schon hochentwickelten INTERFACES, oder durch Parallel- Schaltung mehrerer INTERFACES ohne großen Aufwand minimiert oder beseitig werden.
2.6.2 Keine mechanisch oder ähnlich bewegten Bauteile/Zu­ griffsarme - deren für die in Daten-Verarbeitungs-An­ lagen im internen Arbeitsvorgang üblichen Zeit- Einheiten (nanosekunden oder schneller) unverhält­ nismäßig schwerfällige und langsame Arbeitsweisen solcher Anlagen als contra-produktiv betrachtet werden müssen;
2.6.3 kürzeste Zugriffs-Zeiten (Access Time) praktisch inner­ halb spätestens einer Platten-Umdrehung;
2.6.4 Übertragung (Eingabe/Ausgabe - input/output) größt­ möglicher Datenmengen (Data Transfer) in kürzester Zeit - praktisch die gesamte Speicherkapazität des Daten- Trägers (Daten-Speicher-Platte/Disk) im Zuge einer ein­ zigen Umdrehung dieser Platte.
Ergänzungen Varianten, Bauformen
2.7 Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der Schreib-/ Lese-Köpfe und die "Verdrahtung" der Schreib-/Lese- Köpfe mit der Schreib-/Lese-Platte auf photo-chemischem (photo-lithographischem) Wege - ein in der Halbleiter- und Speicher-Chip-Herstellung geläufiges Verfahren. Diese Leitungen können auch auf diesen Schreib-/Lese- Platten auf deren der Daten-Träger abgewandten Seite verlaufen.
3.1 Eine Bau-Einheit, bestehend aus einer sich drehenden Daten-Speicher-Platte, und den sich jeweils über und unter dieser angeordneten zwei stationären Schreib-/ Lese-Platten, bzw. ein mehrfaches dieser Anordnung im Falle eines Mehr-Platten-Stapels, stellt eine Anzahl von Herstell- und Präzisions-Problemen.
3.2 Erfindungsgemäß wird davon ausgegangene, daß die Schreib-/Lese-Platten im Durchmesser größer sind als die Daten-Träger-Platte, also über diese hinausragen, und durch Maßnahmen der Anordnung einer dann kompletten Bau-Einheit diese vollends umschleißen (Abb. -2-)
3.3 Die sehr präzise Justage (Stichwort "Schwebe"-Abstand) der Schreib-/Lese-Platten im Verhältnis zu den ihnen zugeordneten Daten-Träger-Platten kann es erfindungs­ gemäß notwendig machen, eine jede Bau-Einheit von der nächsten gleichartigen Bau-Einheit mittels Distanz- Ringen oder -Einlagen zu trennen (Abb. -2-).
3.4 Die so entstandenen und autonomen Platten-Einheiten (Bau-Einheiten) sind über Stecker mit der Daten-Ver­ arbeitungsanlage verbunden, wenn sie als entnehmbare (auswechselbare) Daten-Speicher-Einheiten konzipiert worden sind. Die Erfindung deckt in erster Linie die festen und in einem geschlossenen Gehäuse als ge­ schlossene und nicht für den täglichen Gebrauch zerlegbare Einheiten (rigid disk) - auch solche die als komplette Einheit entnommen werden können (plug compatible disk drives).
Bei den nach und nach immer weniger gebräuchlichen Platten-Laufwerken, bei denen ein Platten-Stapel entnommen werden kann (disk packs oder disk cartridges) übernimmt die Funktion der zuvor beschriebenen Schreib-/Lese-Platte eine zurückziehbare Halb-Platte gleichen Aufbaus.
Bei flexible Disk (sogen. "Floppy" Disk) Anlagen sind die Schreib-/Lese-Platten in der Baueinheit (dem Laufwerk) so eingebaut, daß
  • - in geschlossenem Zustand (betriebs-bereit) der not­ wendige minimale Schwebe-Spalt zwischen der "Floppy"- Disk in ihrer Schutzhülle erreicht wird;
  • - und im "geöffneten" Zustand eine der beiden Schreib-/ Lese-Platten (oder beide) sich so von der Daten Speicher Platte fortbewegen lassen, daß diese ent­ nommen/bzw. eingelegt werden kann.
3.5 In ihrer physischen oder geometrischen Gestalt können die Schreib-/Lese-Platten auch rechteckig oder quadra­ tische Längen und Breiten-Abmessungen haben, wenn das sich für den Zusammenbau oder aus anderen Gründen einer solchen Festplatten-Einheit (oder auch "floppy-disk"- Einheit) als sinnvoll oder wünschenswert erweisen sollte. Der eigentliche Funktionsbereich, also die Anordnung der auf "Spuren" und "Radien" verteilten Lese- und Schreibköpfe bleibt dennoch in konzent­ rischer Kreis-Anordnung, symmetrisch zu einem gedachten Mittelpunkt der Daten-Platte bzw. deren Antriebswelle.
4. Bei Anwendung dieses Verfahrens auf optische oder opto­ magnetische Daten-Träger-Systeme werden erfindungsgemäß die zuvor beschriebenen elektro-magnetischen Schreib-/ Lese-Köpfe durch entsprechende optische Einheiten, wie Licht-Dioden, Licht-Leiter aus Glas, etc. - und die gedruckten elektrischen Leiterbahnen möglicherweise durch Licht-Leiter aus Glas ersetzt.
5. Diese Anmeldung betrifft ausschließlich die "hard ware" einer solchen Daten-Speicher-Anlage (Platten-Laufwerk), und setzt voraus, daß die unterstützende "soft ware" - vor allem die sogenannten INTERFACE - den erfindungs­ gemäß angestrebten hohen und höchsten Übertragungs- Mengen angepaßt werden (siehe auch 2.6).

Claims (1)

  1. Schreib- und Lese-Vorrichtung für Daten-Speicher in der Form von rotierenden Platten (sogenannten Festplatten und flexiblen Platten - sogenannten "Floppy"-Disks), dadurch gekennzeichnet, daß die Schreib- und Leseköpfe nicht in einer mechanischen Bewegung zu dem geo­ metrischen Ort ("Spur") des Datum auf dem Speicher­ medium (rotierende Platte) bewegt werden müssen, sondern sich im ständigen Zugriff zu den Daten befinden.
DE19914128245 1991-08-26 1991-08-26 Schreib- und lese-vorrichtung fuer datenspeicher in der form rotierender magnet-platten bezw. optischen datenspeichermedien Withdrawn DE4128245A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4436174A1 (de) * 1994-10-10 1996-04-11 Walter Mayer Datenkopfträgervorrichtung für rotierende Massenspeicher

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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