DE60220991T2

DE60220991T2 - Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit eines rotierenden Plattenspeichers

Info

Publication number: DE60220991T2
Application number: DE60220991T
Authority: DE
Inventors: Venkatesh Fremont VADDE; Jakke Mäkelä; Jukka-Pekka Vihmalo
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: KR100971166B1; CN1653537A; WO2003096335A1; EP1365400B1; CN100463068C; US7262929B2; KR20040108799A; AU2003214586A1; US20050240684A1; EP1365400A1; DE60220991D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die ein Plattenlaufwerk zum Rotieren eines Plattenspeichers und zumindest zwei Schnittstellen zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen einem Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk rotiert wird, und zumindest einem anderen Modul. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit eines Plattenlaufwerks von solch einer Vorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Von dem gegenwärtigen Stand der Technik ist es wohl bekannt, dass rotierende, plattenbasierte Datenspeicher, wie zum Beispiel Festplattenlaufwerke (HDD) oder optische Platten, zur Speicherung von Daten eingesetzt werden. Daten können auf solch einen Plattenspeicher geschrieben werden oder von solch einem Plattenspeicher ausgelesen werden, während er von einem Plattenlaufwerk einer Vorrichtung rotiert wird. Die Daten, die auf dem rotierenden Plattenspeicher gespeichert werden sollen, können von einem Modul geliefert werden, das sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befindet. Gleichermaßen kann ein Modul, das sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befindet, Daten anfordern, die auf dem rotierenden Datenspeicher gespeichert sind. Solche Module können über eine Schnittstelle mit dem rotierenden Plattenspeicher verbunden sein, die einen entsprechenden Datenfluss ermöglicht.
Bei Vorrichtungen, die verschiedene Schnittstellen zu einem Plattenspeicher umfassen, der von einem Plattenlaufwerk rotiert wird, wobei die Schnittstellen verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten unterstützen, ist ein Puffer erforderlich, um in der Lage zu sein, Daten zu speichern, die von dem rotierenden Plattenspeicher mit einer Übertragungsgeschwindigkeit ausgelesen werden, die die Übertragungsgeschwindigkeit übersteigt, die von den langsameren Schnittstellen unterstützt wird. Dieser Puffer ist für gewöhnlich als ein nichtflüchtiger Puffer realisiert.
Insbesondere bei tragbaren Vorrichtungen, die über kleine Batterien mit Energie versorgt werden, ist es erforderlich, den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten, um einen lang andauernden Betrieb zu ermöglichen, ohne die Notwendigkeit, die Batterie auszuwechseln oder wieder aufzuladen. Es ist ebenso wünschenswert, die Anzahl und/oder die Größe der Komponenten der Vorrichtung so klein wie möglich zu halten, um in der Lage zu sein, eine kleine und leichte Vorrichtung für einen maximalen Komfort für den Benutzer dieser Vorrichtung anzubieten, und um die Kosten der Vorrichtung zu minimieren.
Das Dokument US 5.825.572 A beschreibt eine Schnittstelle für die Übertragung von gepufferten Daten zu einem Plattenlaufwerk.
Das Dokument US 4.943.907 präsentiert eine Geschwindigkeitskontrollanordnung für den Floppy-Controller eines Computers und ein peripheres Laufwerk, das über eine Vielzahl von Betriebsgeschwindigkeiten verfügt. Die vorgesehenen Einrichtungen veranlassen die beiden Vorrichtungen automatisch dazu, bei der höchsten Übertragungsgeschwindigkeit, die beiden gemeinsam ist, zu arbeiten.
Das Dokument EP 1 168 326 A2 schlägt das Auslesen von Informationen von einem Informationsmedium, das rotiert wird, und die Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit des Informationsmediums auf der Basis einer Übertragungsgeschwindigkeit, die auf einer Spezifizierung einer Leseanforderung basiert, vor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In erster Linie ist es ein Ziel der Erfindung, einen geringen Energieverbrauch zu ermöglichen, während nachteilige Auswirkungen auf den Betrieb der Vorrichtung vermieden werden. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, die Anzahl oder die Größe der Komponenten der Vorrichtung zu reduzieren. Es ist ebenso ein Ziel der Erfindung, den Komfort bei der Benutzung einer Vorrichtung zu verbessern, die ein Plattenlaufwerk zum Rotieren eines Plattenspeichers umfasst.
Dieses Ziel wird zum einen mit einer Vorrichtung erreicht, die ein Plattenlaufwerk zum Rotieren eines Plattenspeichers umfasst, und zumindest zwei Schnittstellen zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen einem Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk rotiert wird, und zumindest einem anderen Modul. Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst darüber hinaus Mittel zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks basierend auf einer Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von einer Schnittstelle der Vorrichtung unterstützt wird, welche Schnittstelle gegenwärtig zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen dem rotierenden Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul zu verwenden ist.
Andererseits wird das Ziel der Erfindung mit einem Verfahren zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit eines Plattenlaufwerks solch einer Vorrichtung erreicht. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst als einen ersten Schritt die Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit für das Plattenlaufwerk basierend auf einer Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von einer Schnittstelle der Vorrichtung unterstützt wird, wobei die Schnittstelle gegenwärtig zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen dem Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul zu verwenden ist. In einem zweiten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks dann auf die bestimmte Rotationsgeschwindigkeit eingestellt.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die effektive Übertragungsgeschwindigkeit der Daten, die von dem rotierenden Plattenspeicher ausgelesen werden oder auf diesen geschrieben werden, in Bezug zu der Rotationsgeschwindigkeit des Plattenspeichers steht, und dass es daher möglich ist, ein optimales Zusammenarbeiten zwischen einem rotierenden Plattenlaufwerk und einer Schnittstelle zu erreichen, wenn die jeweilige Rotationsgeschwindigkeit an die Fähigkeiten der eingesetzten Schnittstelle angepasst wird. Die effektive Übertragungsgeschwindigkeit des Plattenspeichers kann insbesondere in der Weise angepasst werden, dass sie sich stets nahe der effektiven Übertragungsgeschwindigkeit der gegenwärtig eingesetzten Schnittstelle befindet.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie zu einem geringeren Energieverbrauch führt, während Schnittstellen verwendet werden, die nur eine geringe Übertragungsgeschwindigkeit unterstützen. Dies führt zu einer längeren Batterienutzungszeit. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass Schnittstellen, die eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit unterstützen, z. B. verkabelte Schnittstellen, mit dieser hohen Übertragungsgeschwindigkeit für die Datenübertragung benutzt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie den Bedarf an Pufferraum minimiert, da es mit einer angepassten Rotationsgeschwindigkeit nicht länger notwendig ist, Daten, die von dem Plattenspeicher ausgelesen werden, für langsame Schnittstellen zu Puffern. Die Erfindung eliminiert daher die Notwendigkeit für einen nichtflüchtigen Puffer. Dies gestattet die Entfernung einer Komponente von dem System und daher die Reduzierung der Kosten und der Größe der Vorrichtung. Ein flüchtiger Cache wird für die Behebung von Unregelmäßigkeiten beim Datenverkehr ausreichend sein.
Schließlich liegt ein Vorteil der Erfindung darin, dass sie eine neue Freiheit hinsichtlich der Gestaltung von Signalverarbeitungsalgorithmen bietet, wo die gleiche Software und Hardware bei verschiedenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt werden kann. Dies führt zu weiteren Einsparungen bei den Kosten, der Größe und der Komplexität. Zum Beispiel kann die gleiche Software und/oder Hardware zur Steuerung des Plattenspeichers für Vorrichtungen benutzt werden, die nur eine langsame Schnittstelle umfassen, für Vorrichtungen, die nur eine schnelle Schnittstelle umfassen, und für Vorrichtungen, die langsame und schnelle Vorrichtungen umfassen, da die Rotationsgeschwindigkeit in jedem Fall automatisch an den optimalen Wert für die jeweils benutzte Schnittstelle angepasst wird. In dem Falle, dass die Vorrichtung sowohl eine langsame als auch eine schnelle Schnittstelle besitzt, wird der Plattenspeicher bei zwei Geschwindigkeiten betrieben, bei einer hohen Geschwindigkeit, die zu einer hohen Datenrate führt, für die schnelle Schnittstelle, um die Bedienbarkeit zu verbessern, und bei einer langsamen Geschwindigkeit, die zu einer langsamen Datenrate führt, für die langsame Schnittstelle, um den Energieverbrauch zu vermindern.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen werden aus den Unteransprüchen deutlich.
Der Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk rotiert wird, kann zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk oder eine optische Platte sein.
Zumindest eine Schnittstelle der Vorrichtung kann eine verkabelte oder eine drahtlose Schnittstelle sein. Eine verkabelte Schnittstelle, z. B. eine USB-(Universal Serial Bus) Schnittstelle, wird für gewöhnlich schneller als eine drahtlose Schnittstelle sein, wie zum Beispiel eine Bluetooth^TM-Schnittstelle. Es muss angemerkt werden, dass USB und Bluetooth^TM nur beispielhafte Schnittstellen sind. Die Erfindung kann gleichermaßen mit jeder anderen Schnittstelle eingesetzt werden.
Die Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von der jeweiligen Schnittstelle unterstützt wird, kann an die Mittel zur Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit geliefert werden, z. B. über eine Angabe des Typs der Schnittstelle, für die die unterstützte Übertragungsgeschwindigkeit bekannt ist. Die Mittel zur Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit des Plattenspeichers können insbesondere einen Servotreiber umfassen, der die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks steuert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenspeichers über einen Servotreiber gemäß einem Rotationsprofil variiert, welches entweder über Software oder hardcodiert in den Servotreiber definiert ist. Das Rotationsprofil setzt eine jeweilige Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von einer Schnittstelle unterstützt wird, in eine jeweilige Rotationsgeschwindigkeit, die für einen Plattenspeicher zu verwenden ist, um. In dem Falle, dass eine Software eingesetzt wird, die sich außerhalb des Servortreibers befindet, leitet die Software die bestimmte Rotationsgeschwindigkeit zur Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks an den Servotreiber weiter.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden alle möglichen Anwendungen, für die ein Datenfluss erwünscht sein kann, in eine Vielzahl von Klassen unterteilt, basierend auf den Übertragungsgeschwindigkeitsanforderungen der jeweiligen Anwendung. Die Klasse der jeweiligen Anwendung wird dann zusätzlich berücksichtigt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt wird. Vorzugsweise werden die Anwendungen in 2–3 Klassen unterteilt, und die Plattengeschwindigkeit wird dementsprechend auf einen von 2–3 unterschiedlichen Werten eingestellt, in Abhängigkeit von der Klasse der jeweils laufenden Anwendung. Diese Ausführungsform der Erfindung kann auf verschiedene Arten implementiert werden. Bei einer ersten möglichen Implementierung werden die erforderlichen Klasseninformationen als ein zusätzliches Feld in einer Dateizuordnungstabelle eingeschlossen. Bei einer zweiten möglichen Implementierung wird eine Spiegelkopie einer Dateizuordnungstabelle in einem nichtflüchtigen Speicher geschaffen, dessen Speicher die normalen Daten der Dateizuordnungstabelle zusätzlich zu einem Feld, das die Dateien einer entsprechenden Klasse zuordnet, beinhaltet. Die Spiegeldateizuordnungstabelle wird dann dazu benutzt, um auf die Daten zuzugreifen. Die Spiegeldateizuordnungstabelle und die aktuelle Dateizuordnungstabelle müssen synchronisiert bleiben. Bei einer dritten möglichen Implementierung werden die erforderlichen Klasseninformationen von Dateiattributen abgeleitet, wenn das System den Befehl erhält, auf eine Datei zuzugreifen, z. B. von der Dateiendung.
Das andere Modul oder die anderen Module, die über eine Schnittstelle mit dem Plattenspeicher verbunden sind, kann/können entweder in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst sein oder sich außerhalb einer solchen Vorrichtung befinden.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung können eine „eins-zu-eins"-Verbindung, d.h. eine Verbindung zwischen der Vorrichtung und einem anderen Modul, oder eine „eins-zu-viele"-Verbindung, d.h. eine Verbindung zwischen der Vorrichtung und mehreren anderen Modulen, unterstützen. Ein Vorteil einer Vorrichtung und eines Verfahrens, die eine „eins-zu-eins"-Verbindung realisieren, liegt darin, dass sie bedeutend einfacher sind.
Die Vorrichtung kann darüber hinaus ein selbständiges System oder ein Teil eines größeren Systems, wie z. B. eines Mobiltelefons, sein. In dem letztgenannten Fall wird für gewöhnlich eine Verbindungsmöglichkeit für andere Komponenten des Systems mit der Vorrichtung erforderlich sein, um Kommunikationsvorgänge innerhalb des Systems zu ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Warteschlangensteuerungsalgorithmus verwendet, um die Verwendung des Plattenspeichers zu optimieren. Es würde zum Beispiel unvorteilhaft sein, die Rotationsgeschwindigkeiten schnell zu wechseln, da dies viel Energie erfordert. Daher wird vorgeschlagen, einen Warteschlangensteuerungsalgorithmus zur Gruppierung dieser Vorgänge zu verwenden, welche die gleiche Geschwindigkeit erfordern. Dies sollte mit der Benutzerwartezeit, zu der eine solche Gruppierung führen kann, ausbalanciert werden. Ein anderer Ansatz könnte darin liegen, Datenübertragungen, die das gleiche Modul betreffen, in einer aufeinander folgenden Reihenfolge in der Warteschlange anzuordnen.
Der Warteschlangensteuerungsalgorithmus kann ebenso für eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Schnittstellen umfasst, vereinfacht werden, in dem Falle, dass es eine Beschränkung gibt, wonach nur jeweils eine Schnittstelle gleichzeitig betrieben werden kann. Eine solche Beschränkung würde die Notwendigkeit vermeiden, Übertragungen, die die gleiche Geschwindigkeit erfordern, zu gruppieren. Der flexibelste Warteschlangenalgorithmus hat daher drei Modi, einen nur-BT-Modus, einen nur-USB-Modus, und einen gemeinsamen BT/USB-Modus. Die sonstige Software kann in den drei Modi gemeinsam benutzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jede Vorrichtung sein, die den Gebrauch eines rotierenden Plattenspeichers ermöglicht. Die Erfindung ist für tragbare Vorrichtungen, wie zum Beispiel mobile Terminals, besonders vorteilhaft.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
1 zeigt in schematischer Weise die physikalische Architektur eines Systems, das eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst;
2 veranschaulicht den logischen Ablauf beim Auslesen von Daten von einem Plattenspeicher bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mehrere Schnittstellen umfasst; und
3 veranschaulicht den logischen Ablauf beim Schreiben der Daten auf einen Plattenspeicher bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mehrere Schnittstellen umfasst.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1 zeigt ein System, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und zwei Module, die mit der Vorrichtung verbunden sind, umfasst. Die Vorrichtung kann zum Beispiel ein mobiles Terminal eines ersten Benutzers sein, und die Module können mobile Terminals von anderen Benutzern sein.
Die Vorrichtung umfasst ein Plattenlaufwerk 1 zum Rotieren eines rotierenden Plattenspeichers. Das Plattenlaufwerk 1 wird von Servotreibern 2, Armtreibern 3 und R/W-(read = auslesen/write = schreiben) Treibern 4 gesteuert. Die Servotreiber 2 steuern die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks 1, wohingegen die Armtreiber die R/W-Köpfe steuern, die zum Auslesen von Daten von, und zum Schreiben von Daten auf den rotierenden Plattenspeicher benutzt werden Die R/W-Treiber 4 steuern das tatsächliche Auslesen von Daten von einem Plattenspeicher und das Schreiben von Daten auf einen Plattenspeicher. Die Servotreiber 2, Armtreiber 3 und R/W-Treiber 4 sind darüber hinaus mit einem System- und EM-Chip oder Chips 5 verbunden. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen den Servotreibern 2 und dem System- und EM-Chip 5 kann „Ruhemodus", „Leerlauf", „Suchmodus" oder „Rotationsmodus" sein. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen den Armtreibern 3 und dem System- und EM-Chip 5 kann „Ruhemodus", „Leerlauf" oder „Suchmodus" sein. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen den R/W-Treibern 4 und dem System- und EM-Chip 5 kann „Ruhemodus", „Leerlauf" oder „R/W-Modus" sein.
Der System- und EM-Chip 5 umfasst ein Energy-Management (EM)-Teil 6, eine Mikrocontrollereinheit (MCU) 7, ein Random-Access-Memory (RAM) 8 und einen nichtflüchtigen Speicher (NVM) 9, z. B. einen Flash-Speicher.
Das EM-Teil 6 liefert eine drahtlose Schnittstelle zur Verbindung von Modulen, die Bluetooth^TM unterstützen, mit der Einrichtung, und eine USB-Schnittstelle zur Verbindung der Module mit der Vorrichtung über USB. In der 1 ist eine Bluetooth^TM-Komponente 10 über einen Bluetooth^TM-Treiber 11, der in der Bluetooth^TM-Komponente 10 eingeschlossen ist, mit der Vorrichtung verbunden. Darüber hinaus ist ein zweites Modul 12, das einen USB-Slot umfasst, mit der Einrichtung über einen USB-Treiber 13, der in dem zweiten Modul 12 eingeschlossen ist, verbunden. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen dem EM-Teil 6 und der Bluetooth^TM-Komponente 10 kann „Ruhemodus", „Monitor-Modus" oder „RX/TX (Empfangen/Übertragen) sein. Die gleichen Betriebsmodi sind für die Verbindung zwischen dem EM-Teil 6 und dem USB-Modus 12 verfügbar.
Die MCU 7 bildet Verarbeitungsmittel, die den Datenfluss zwischen einem Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk 1 rotiert wird, und den Modulen 10, 12, die mit dem System- und EM-Chip 5 über die Bluetooth^TM-Schnittstelle oder die USB-Schnittstelle verbunden sind, steuern.
Der System- und EM-Chip 5 ist darüber hinaus mit einem nichtflüchtigen Puffer 14 verbunden, der in der 1 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. In gleicher Weise wird die Verbindung des Puffers 14 mit dem System- und EM-Chip 5 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die gestrichelten Linien zeigen an, dass der Puffer 14 entweder extrem klein ist oder sogar nicht vorhanden ist. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen dem System- und EM-Chip 5 und dem Puffer 14, sofern vorhanden, kann „Ruhemodus" oder „betriebsbereit" sein.
Schließlich ist der System- und EM-Chip 5 zu dessen Versorgung mit Energie mit einer Batterie 15 verbunden. Der Betriebsmodus dieser Verbindung kann „aus", „Ruhemodus" oder „volle Leistung" sein. Die Batterie 15 kann auswechselbar oder an der Vorrichtung befestigt sein. Die Batterie 15 kann zum Wiederaufladen der Batterie 15 mit einem externen Ladegerät 16 verbunden sein. Der Betriebsmodus der Verbindung zwischen der Batterie 15 und dem Ladegerät 16 kann daher entweder „aus" oder „ladend" sein.
In dem Falle, dass die Vorrichtung, wie oben vorgeschlagen, ein mobiles Terminal ist, werden vorzugsweise zusätzliche Komponenten des mobilen Terminals mit den System- und EM-Chips 5 der Vorrichtung verbunden, um die Kommunikation innerhalb des mobilen Terminals zu ermöglichen. Solch eine Konnektivität ist in dem Falle nicht erforderlich, in dem die Vorrichtung eine unabhängige Vorrichtung ist, die ausschließlich für einen Zugang zu dem Plattenlaufwerk 1 vorgesehen ist.
Die logischen Abläufe, die bei dem Betrieb bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung auftreten, sind in den 2 bis 4 genauer veranschaulicht.
Die 2 und 3 betreffen den Betrieb einer Vorrichtung, die mehrere Schnittstellen umfasst. Im Folgenden wird angenommen, dass diese Vorrichtung der Ausführungsform der 1 entspricht. Die 2 veranschaulicht das Auslesen von Daten von einem Plattenspeicher und die Figur das Schreiben von Daten auf einen Plattenspeicher. Die dargestellten Komponenten und Verbindungen sind in den 2 und 3 identisch. Verschiedene nicht aktive oder wartende Verbindungen werden jedoch in beiden Figuren mit unterschiedlichen gestrichelten Linien abgebildet.
Bei der Ausführungsform der 2 und 3 umfasst die Vorrichtung eine Bluetooth^TM-Schnittstelle mit einer Empfangseinheit BT RX 21 und einer Übertragungseinheit BT TX 22 und darüber hinaus eine verkabelte USB-Schnittstelle mit einer Empfangseinheit USB RX 24 und einer Übertragungseinheit USB TX 25. Beide Schnittstellen werden von dem EM-Teil 6 des System- und EM-Chips 5 in der 1 zur Verfügung gestellt.
Die verschiedenen Empfangs- und Übertragungseinheiten 21, 24 und 22, 25 sind mit der MCU 7 des System- und EM-Chips 5 der 1 verbunden. Die MCU 7 wird zur Steuerung des Datenverkehrs zwischen einem Plattenspeicher und den verschiedenen Schnittstellen verwendet. Ein nichtflüchtiger Speicher 26, der ein Dateisystem bildet, ist in gleicher Weise mit der MCU 7 verbunden. Der Speicher 36 kann Teil der RAM 8 oder der NVM 9 in der 1 sein, und er umfasst ein Dateisystem. Das Dateisystem schließt eine Dateisystemtabelle ein, die im Wesentlichen eine Dateizuordnungstabelle (FAT: File Allocation Table) darstellt, die es der Vorrichtung ermöglicht, mit dem Plattenlaufwerk 1 zu kommunizieren.
Ein Ausgang der MCU 7 ist mit einer Warteschlange 23 verbunden. Ausgänge der Warteschlange 23 sind mit der MCU 7 und den Servo- und Armtreibern 2, 3, die das Plattenlaufwerk 1 steuern, verbunden. Der Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk 1 rotiert wird, ist darüber hinaus über einen R/W-Treiber 4 mit der MCU 7 verbunden.
Die Einrichtung einer Warteschlange ist erforderlich, da die drahtlose Schnittstelle zu langsam sein kann, um alle Datenanforderungen sofort aufzunehmen. Bei dieser Ausführungsform wird die maximale Bandbreite für die Datenübertragungsroute zu einem Modul reserviert, wohingegen es den anderen Modulen gestattet wird, nur so viel Bandbreite zu nutzen, wie es für die Übertragung von R/W-Befehlen erforderlich ist. Dies ist einer der wichtigsten Faktoren für das Hervorrufen eines Overhead bei den Übertragungen über die Luftschnittstelle. Da der Overhead nicht gerade konstant sein muss, kann es darüber hinaus erforderlich sein, in der Lage zu sein, die Rotationsgeschwindigkeit ein bisschen zu variieren, auch für eine vorgegebene Schnittstelle.
In dem Falle, dass die Einrichtung ein Mobiltelefon ist, so wie oben erwähnt, können zusätzliche Komponenten des Mobiltelefons mit den System- und EM-Chips 5 der 1 verbunden werden, zur erforderlichen Kommunikation, insbesondere über das Dateisystem 26.
Wenn von den Modulen R/W-Befehle über die Empfangseinheiten 21, 24 einer der Schnittstellen empfangen werden, überprüft die MCU mit der Dateisystemtabelle 26, von welcher Stelle in dem Plattenspeicher die angeforderten Daten ausgelesen werden müssen, oder an welcher Stelle in dem Plattenspeicher die von dem Modul gelieferten Daten geschrieben werden sollten.
In der Warteschlange 23 werden jedem R/W-Befehl, der von den verbundenen Modulen empfangen wird, Informationen zugeordnet. Die Informationen enthalten eine Angabe des Typs der jeweils benutzten Schnittstelle, eine Identifizierung des jeweiligen Moduls in Mehrbenutzer-Protokollen, eine R/W-Flag, eine Angabe darüber, wo das Auslesen oder das Schreiben beginnen soll, und optional eine Angabe darüber, wo das Auslesen oder das Schreiben auf dem Plattenspeicher beendet werden soll. Die R/W-Flag gibt an, ob der Befehl ein Auslesebefehl, der in der Figur durch ein „R" gekennzeichnet wird, oder ein Schreibbefehl ist, der in der Figur durch ein „W" gekennzeichnet wird. Da zur gleichen Zeit nur ein Modul mit der Vorrichtung über die USB-Schnittstelle verbunden sein kann, ist eine Identifizierung eines solchen Moduls nicht erforderlich. Diese Informationen werden von der MCU 7 zur Verfügung gestellt, gemäß den Befehlen, die über eine der Schnittstellen empfangen werden, und gemäß den Informationen, die von der Dateisystemtabelle 26 abgerufen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die jeweiligen Informationen, die zuerst an die Warteschlange 23 geliefert wurden, auch zuerst von der Warteschlange 23 abgefragt.
In der 2 zeigen die gegenwärtig abgefragten Informationen an, dass die betroffene Schnittstelle eine Bluetooth^TM-Schnittstelle „BT" ist, dass die Informationen ein Modul mit der Identifikationsnummer „2" betreffen, und dass Daten von einem Plattenspeicher von der Stelle „AA00" bis zu der Stelle „AAFF" einzulesen „R" sind. Die abgefragte Angabe der Art der Schnittstelle und die Identifizierung des Moduls wird zu der MCU 7 übertragen. Die Angabe der Art der Schnittstelle wird ebenso zusammen mit der R/W-Flag und den Start- und Stopp-Informationen zu den Servo- und Armtreibern 2, 3 geliefert. Die Servotreiber 2 setzen die empfangene Angabe der Art der betroffenen Schnittstelle in eine zugehörige Rotationsgeschwindigkeit um, d.h. in eine Rotationsgeschwindigkeit, die auf die Übertragungsgeschwindigkeit, die von der Bluetooth^TM-Schnittstelle unterstützt ist, abgestimmt wird. Diese Geschwindigkeit ist geringer als die Rotationsgeschwindigkeit, die der USB-Schnittstelle zugeordnet ist. Um in der Lage zu sein, eine Angabe der Art einer Schnittstelle in eine spezifische Rotationsgeschwindigkeit zu übersetzen, kann der Servotreiber 2 ein hardcodiertes Rotationsprofil umfassen, das die entsprechenden Zuordnungen definiert.
Die Servo- und Armtreiber 2, 3 steuern die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks 1 und die Position der R/W-Köpfe in Übereinstimmung mit der bestimmten Rotationsgeschwindigkeit. Der R/W-Treiber 4 steuert das Auslesen von Daten mit der entsprechenden Übertragungsgeschwindigkeit von der Stelle „AA00" zu der Stelle „AAFF" von einem Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk 1 rotiert wird, und liefert die ausgelesenen Daten an die MCU 7. Mit der Angabe der betroffenen Art der Schnittstelle und des betroffenen Moduls ist die MCU 7 in der Lage, die Übertragung des empfangenen Datenstroms zu dem Modul 2 über die Übertragungseinheit BT TX 22 der Bluetooth^TM-Schnittstelle ordnungsgemäß einzuleiten. Da die Datenrate, mit der die Daten von dem Plattenspeicher empfangen werden, im Wesentlichen mit der Übertragungsgeschwindigkeit übereinstimmt, die von der Bluetooth^TM-Schnittstelle unterstützt wird, ist eine weitere Speicherung der ausgelesenen Daten nicht erforderlich.
In der 3 wird der nächste Satz an Informationen von der Warteschlange 23 abgefragt. Diese Informationen geben an, dass die betroffene Schnittstelle wiederum eine Bluetooth^TM-Schnittstelle „BT" ist, und dass die Informationen wiederum ein Modul mit der Identifikationsnummer „2" betreffen. In diesem Fall sind jedoch die Daten, die von dem Modul 2 geliefert werden, auf den Plattenspeicher zu schreiben „W", wobei an der Stelle „BBBB" damit begonnen wird. Die Angabe der Art der Schnittstelle und die Identifizierung des Moduls werden wiederum zu der MCU 7 übertragen. Darüber hinaus wird die Angabe der Art der Schnittstelle zusammen mit der R/W-Flag und den Start-Informationen zu den Servo- und Armtreibern 2, 3 geliefert. Die Servotreiber 2 setzen die empfangene Angabe der Art der betroffenen Schnittstelle wiederum in eine zugehörige Rotationsgeschwindigkeit um, in der Weise, wie es unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben wurde.
Die MCU 7 empfängt über die BT RX 21 Daten von dem Modul 2, in Übereinstimmung mit den Informationen, die von der Warteschlange 23 empfangen wurden, und sie liefert die Daten zu dem R/W-Treiber 4.
Die Servo- und Armtreiber 2, 3 steuern unterdessen das Plattenlaufwerk 1 in Übereinstimmung mit der bestimmten Rotationsgeschwindigkeit.
Der R/W-Treiber 4 steuert das Schreiben der empfangenen Daten auf den Plattenspeicher, der von dem Plattenlaufwerk 1 rotiert wird, wobei an der Stelle „BBBB" begonnen wird, mit einer Datenrate, die mit der Rotationsgeschwindigkeit übereinstimmt, die von dem Servotreiber 2 festgelegt wurde.
Wie bereits oben erwähnt wird die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenlaufwerks 1 stets in der Weise eingestellt, dass die effektive Datenrate zum Auslesen der Daten von, oder zum Schreiben der Daten auf einen rotierenden Plattenspeicher auf die Übertragungsgeschwindigkeit, die von der gegenwärtig eingesetzten Schnittstelle unterstützt wird, abgestimmt wird. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit B in bit/s auf der Luftschnittstelle ist bekannt. Die maximale Datenrate eines Plattenspeichers ist viel höher, aber für die drahtlose Übertragung, wie zum Beispiel für Bluetooth^TM, wird seine effektive Datenrate BD erfindungsgemäß nahe B eingestellt. Genauer gesagt wird sie auf k·B eingestellt, wobei k leicht größer als 1 ist, um den Overhead in der Bluetooth^TM-Schnittstelle aufzunehmen. Es ist anzumerken, dass k für „eins-zu-viele"-Protokolle größer sein wird, als für „eins-zu-eins"-Protokolle, da ein Mehrbenutzer-Protokoll mehr Overheads benötigt.
Es sei bemerkt, dass in einigen Fällen der Overhead-Wert k nicht völlig konstant sein kann, auch für eine vorgegebene Schnittstelle nicht. Er kann zum Beispiel mit der Anzahl der verbundenen Module in einem auf Bluetooth^TM basierenden System variieren. Wenn möglich sollte dies bei der Luftschnittstelle vermieden werden, indem stets die kleinste Bandbreite für die Datenübertragung verwendet wird, auch wenn der Overhead nicht benötigt wird.
Aber selbst wenn dies unmöglich sein sollte führt dies nur zu geringen Störungen um den Durchschnittswert der Rotationsgeschwindigkeit ω. Der einfachste Weg zur Bewältigung dieses Problems liegt in der erneuten Berechnung von k in regelmäßigen Intervallen mit einer Frequenz, die viel niedriger als die Bandbreitenfrequenz ist. In dem Falle von Bluetooth^TM könnte k zum Beispiel einmal pro Sekunde neu berechnet werden. Wenn sich der Wert von k erheblich verändert hat, kann die Rotationsgeschwindigkeit dementsprechend verändert werden. Solche Änderungen sollten jedoch standardmäßig vermieden werden, da die Beschleunigung und die Verlangsamung der Platte maximale Mengen an Energie erfordern. Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, k auf den kleinsten erwarteten Wert einzustellen, d.h. das HDD überträgt Daten mit einer Geschwindigkeit, die geringer als die maximale Geschwindigkeit der Luftschnittstelle ist. Füllbits können in diesem Falle benötigt werden, um die richtige Luftübertragungsgeschwindigkeit zu erreichen. Obwohl dies zu suboptimalen Geschwindigkeiten bei der Luftschnittstelle führt, sind die Energieeinsparungen beträchtlich. Der Wert von k kann ebenso auf den durchschnittlich erwarteten Wert eingestellt werden, dies erfordert jedoch einen größeren Puffer, da das HDD zeitweise mehr Bits übertragen kann als die Luftschnittstelle übertragen kann.
Nun wird aufgezeigt, dass ein solcher Ansatz den Energieverbrauch des Systems minimiert.
Für das Plattenlaufwerk ist die Datenrate durch s = σωr gegeben, wobei σ die Anzahl der Bits pro Millimeter auf der Oberfläche des Plattenspeichers ist, wobei ω die Rotationsgeschwindigkeit des Plattenspeichers ist, und wobei r der Radius ist, an dem der Lesekopf angeordnet ist. Bei r wird bei den folgenden Berechnungen davon ausgegangen, dass er konstant bleibt.
Der Energieverbrauch ist im Allgemeinen durch P = Σa_iω^k(i) gegeben, wobei i ein Index ist, der theoretisch von 1 bis unendlich läuft, wobei a_i ein Koeffizient ist, der dem jeweiligen Index i zugewiesen ist, und wobei k(i) in etwa der Energiefunktion entspricht. k(i) ist typischerweise, aber nicht immer, gleich i. Genauer gesagt ist diese Annäherung für einen nahezu stationären Betrieb gültig, obwohl es möglich ist, dass sie für die Spin-up- und die Spin-down-Phasen, bei denen mehrere Nichtlinearitäten auftreten, nicht gültig ist. Wenn k(i) = i ist, dann ist k(i) die Taylorreihe, die in etwa der Energiefunktion entspricht.
Die Länge L der Datendatei kann zu der Übertragungsgeschwindigkeit s und zu der Auslesezeit T in Beziehung gesetzt werden, und damit zu der Rotationsgeschwindigkeit ω und zu der Auslesezeit T, durch die Gleichungen L = sT = σωrT. Die für diese Datendatei erforderliche Energie ist dann
da P nicht von der Zeit abhängig ist. Während k(i) für gewöhnlich gleich i ist, könnten einige der k(i)-Werte ebenso Bruchwerte sein. Es ist zum Beispiel möglich, dass man sich der Energie für einige bestimmte Systeme am besten durch eine Gleichung wie zum Beispiel E = 2,1·ω² + 0,7·ω^0,7 annähert. Um das genaue ω-Energie-Profil eines Systems zu finden, ist die Verwendung von empirischen Schätzungen oder Berechnungen notwendig.
Bei einem typischen Fall dominiert eine Komponente der Reihen P (für gewöhnlich i = k(i) = 2), was zu der Annäherung E1/E2 ≈ ω1/ω2 führt. Der Energieverbrauch skaliert wie das Quadrat, aber die gesamte aufgewendete Energie skaliert gemäß der vorhergehenden Relation, da der langsamere Auslesemodus auch mehr Zeit beansprucht. Daher wird es deutlich, dass die Verminderung der Rotationsgeschwindigkeit den Energieverbrauch des Systems in großem Maße reduziert.
Streng genommen ist es für E(ω) erforderlich, monoton anzusteigen, was bei jedem normalen System der Fall ist. Es mag theoretische Systeme geben, die eine Art Stufensystem besitzen, bei denen die Energie tatsächlich örtlich und über einen geringen Bereich von ω abnehmen kann. Jedes dieser Systeme kann jedoch mit der obigen Gleichung für die Energie beschrieben werden, und ändert die grundlegende Idee nicht. Wenn sich der Fall ereignet, dass ω für ein vorgegebes B in diesen abnehmenden Bereich fällt, würde es theoretisch möglich sein, die Energie zu optimieren, indem ω leicht erhöht wird, so dass er den örtlichen minimalen ϖ erreicht. Dies bedeutet jedoch, dass die Plattendatenrate größer wird als die Luftdatenrate, was die Verwendung eines größeren Puffers erfordert. Die erforderliche Größe des Puffers kann theoretisch geschätzt werden aus S = <OT>·[ϖ – ω], wobei <OT> eine statistische Schätzung der Länge der Zeit ist, die in diesem Modus (Überschreitungszeit) verbracht werden würde. Diese Zeit hängt von der erwarteten Clipgrößenverteilung, usw. ab. In der Praxis sind solche Fälle so selten, dass es keinen Sinn hat, dem System diese Komplexität und die zusätzliche Pufferung hinzuzufügen.
Die für die Bestimmung der Energie E dargestellte Gleichung deckt alle Fälle ab, mit Ausnahme der Fälle, bei denen eine Hysterese gegeben ist. Selbst in dem Falle einer Hysterese ist es möglich, die dargestellte Gleichung zu verwenden, indem a_i in der Summe als eine Funktion der Zeit geschrieben wird, und möglicherweise ebenso von ω, d.h. als a_i = a_i (ω, t). In diesem Fall ist es nicht möglich, analytisch zu bestimmen, wie viel Energie durch das vorgeschlagene Verfahren eingespart wird. Es ist auch nicht so leicht möglich, zu bestimmen, ob es örtliche Minimalwerte von ω gibt, so wie oben erwähnt. Aber selbst wenn dies möglich ist, wird die analytische Schätzung der Puffergröße im Wesentlichen unmöglich. Daher wird sich die Hysterese auf den Umfang der Energieeinsparungen auswirken, aber selbst in diesem Falle bietet der oben beschriebene einfache Algorithmus die besten durchschnittlichen Energieeinsparungen für die geringste Komplexität und für die kleinste System- (Puffer-) Größe.
Wie oben erwähnt, beträgt die Übertragungsgeschwindigkeit der Luftschnittstelle B bit/s und die Datenrate des Plattenspeichers BD ist für die Übertragung über die Luftschnittstelle auf BD = k·B eingestellt. Die Rotationsgeschwindigkeit ω, die zur Erreichung dieser Übertragungsgeschwindigkeit BD erforderlich ist, kann gemäß der obigen Gleichungen berechnet werden zu:
Es sei angemerkt, dass die beschriebenen Ausführungsformen solche darstellen, die aus einer Vielzahl von möglichen Ausführungsformen der Erfindung ausgewählt wurden.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: – ein Plattenlaufwerk (1) zum Rotieren eines Plattenspeichers; – zumindest zwei Schnittstellen zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen einem Plattenspeicher, der von dem besagten Plattenlaufwerk (1) rotiert wird, und zumindest einem anderen Modul (10, 12); und – Mittel (2) zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit dieses Plattenlaufwerks (1), basierend auf einer Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von einer der besagten zumindest zwei Schnittstellen der besagten Vorrichtung unterstützt wird, wobei diese Schnittstelle gegenwärtig zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen dem besagten rotierenden Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul (10, 12) zu verwenden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die besagte Angabe einer unterstützten Übertragungsgeschwindigkeit durch eine Angabe des Typs der besagten Schnittstelle gegeben ist, die gegenwärtig zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen dem besagten rotierenden Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul (10, 12) zu verwenden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die besagten Mittel zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) einen Servotreiber (2) umfassen, der die Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) steuert, und wobei die besagten Mittel zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) ferner Software umfassen, die eine jeweilige Angabe der unterstützten Übertragungsgeschwindigkeit einer jeweiligen Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) zuordnet, wobei die zugeordnete Rotationsgeschwindigkeit von dem besagten Servotreiber (2) zur Steuerung des besagten Plattenlaufwerks (1) eingesetzt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die besagten Mittel zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) einen Servotreiber (2) umfassen, der die Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) steuert, wobei der besagte Servotreiber (2) ein hardcodiertes Rotationsprofil umfasst, das empfangene Angaben einer unterstützten Übertragungsgeschwindigkeit in eine jeweilige Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks umsetzt, und wobei eine Rotationsgeschwindigkeit, die auf dem besagten hardcodierten Rotationsprofil basierend bestimmt wurde, von dem besagten Servotreiber (2) zur Steuerung des besagten Plattenlaufwerks (1) verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die besagten Mittel (2) zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) die besagte Rotationsgeschwindigkeit zusätzlich basierend auf der Klasse der Anwendung, für die der besagte Datenfluss erforderlich ist, einstellen, wobei jede mögliche Anwendung einer von mindestens zwei verschiedenen Klassen zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Schnittstellen eine Schnittstelle, die zu einer Zeit eine Verbindung mit jeweils einem anderen Modul ermöglicht, oder eine Schnittstelle, die gleichzeitig eine Verbindung mit jeweils einer Vielzahl von anderen Modulen ermöglicht, umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Schnittstellen eine verkabelte und/oder eine drahtlose Schnittstelle umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das besagte zumindest eine andere Modul von der besagten Vorrichtung umfasst ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das besagte zumindest eine andere Modul außerhalb der besagten Vorrichtung befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der besagte Plattenspeicher eine Festplattenlaufwerk oder eine optische Platte ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die besagte Vorrichtung ein tragbares Terminal ist.
Verfahren zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit eines Plattenlaufwerks (1) einer Vorrichtung, wobei das Plattenlaufwerk (1) einen Plattenspeicher rotiert, wobei zumindest zwei Schnittstellen der besagten Vorrichtung einen Datenfluss zwischen dem besagten rotierenden Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul (10, 12) ermöglichen, und wobei das besagte Verfahren Folgendes umfasst: – Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit für das besagte Plattenlaufwerk (1), basierend auf einer Angabe der Übertragungsgeschwindigkeit, die von einer der besagten zumindest zwei Schnittstellen der besagten Vorrichtung unterstützt wird, wobei diese Schnittstelle gegenwärtig zur Ermöglichung eines Datenflusses zwischen dem besagten Plattenspeicher und zumindest einem anderen Modul (10, 12) zu verwenden ist, und – Einstellen der Rotationsgeschwindigkeit des besagten Plattenlaufwerks (1) auf die besagte bestimmte Rotationsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die besagte Angabe einer unterstützten Übertragungsgeschwindigkeit durch eine Angabe des Typs der jeweiligen Schnittstelle gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die besagte Rotationsgeschwindigkeit zusätzlich basierend auf der Klasse der Anwendung, für die der besagte Datenfluss erforderlich ist, bestimmt wird, wobei jede mögliche Anwendung einer von mindestens zwei verschiedenen Klassen zugeordnet ist.