DE69318605T2 - Plattenspeicherantrieb - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft Plattenspeicherantriebe.
• Eine der wichtigsten Komponenten eines Rechnersystems ist die Stelle, an der Daten gespeichert werden können. Im typischen Falle werden in Rechnersystemen eine Reihe von Speichermitteln zum Speichern der Daten verwendet, die von einem Rechnersystem benutzt werden. Ein Rechnersystem kann beispielsweise Daten in einer peripheren Speichereinrichtung speichern, die als Plattenspeicher oder Direktzugriffsspeicher (DASD) bezeichnet wird.
• Ein Plattenspeicher oder DASD besteht aus einer oder mehreren Platten, ähnlich den in einem Plattenspieler verwendeten Platten oder den in einem CD-Player verwendeten Kompaktdisks (CDs). Diese Platten werden auf einer Spindel gestapelt und können in der parallelen Ebene eine Drehbewegung ausführen, ähnlich wie Schallplatten. In einem Plattenspeicher sind die Platten jedoch auf der Spindel befestigt und haben einen Abstand zueinander, so daß die einzelnen Platten einander nicht berühren.
• Solche Datenspeichervorrichtungen, die sich drehende Platten mit magnetischen oder optischen Speichermedien verwenden, ha ben bekanntlich eine hohe Speicherkapazität und die Daten können kostengünstig gespeichert werden. Diese Platten haben im typischen Fall eine Vielzahl konzentrischer Datenspuren, die auf einer oder beiden Oberflächen gebildet wurden und in denen jeweils nützliche Informationen gespeichert werden können. Auf die in jeder Spur gespeicherten Informationen wird mittels eines Wandlerkopfes zugegriffen, der während der Spursuche über die Spuren bewegt wird und bei Lese- und/oder Lese-/Schreiboperationen auf der jeweiligen Spur gehalten wird. Im typischen Falle sind für jede Datenspeicherfläche ein oder mehrere Wandlerköpfe vorhanden. Die elektromechanische Baugruppe zur Durchführung der Drehbewegung der Platte in Bezug auf den Kopf und für die radiale Bewegung des Kopfes in Bezug auf die Plattenoberfläche während des Zugriffs auf eine bestimmte Spur wird die Kopf-Platten-Baugruppe (HDA) genannt. Jede HDA kann eine Vielzahl von auf einer Spindel montierten magnetischen Speicherplatten umfassen. Ein Steuerungsmechanismus hält den Kopf innerhalb der Grenzen jeder Datenspur; dies kann entweder durch einen Schrittmotor oder über einen stufenlos positionierbaren Stellantrieb erreicht werden, der in einem geschlossenen Servo-Regelkreis oder einem Servo-Regelkreis mit Zeitabtastung arbeitet. Darüber hinaus ist für die Verbindung der HDA mit einem Controller und für die Kommunikation zwischen dem Plattenantrieb und dem Rechnersystem eine Schnittstelle erforderlich. Im typischen Fall wird eine standardisierte Schnittstelle eingesetzt, beispielsweise die Schnittstelle für Kleincomputer (SCSI).
• Die heutige Datenspeichertechnologie ist gekennzeichnet durch eine immer weiter fortschreitende Standardisierung und dem Wunsch nach immer mehr Speicherkapazität, geringerem Gewicht und geringerer Größe der Datenspeichervorrichtung sowie einem immer geringeren Leistungsverbrauch. Eine Standardisierung der Größe, die als Formfaktor bezeichnet wird, und der Schnittstellenkompatibilität wird von Herstellern sowohl von Desktop-Systemen als auch von Personalrechnern (PCs) und Workstations sowie größerer Rechensysteme angestrebt. Plattenantriebe mit den unterschiedlichsten Eigenschaften und Kapazitäten, die entsprechend dem Standard-Formfaktor und als Stecksysteme von den verschiedenen Herstellern hergestellt werden, sind dadurch austauschbar und können in verschiedenen PCs eingesetzt werden, beispielsweise in den von den PC-Herstellern vorgesehenen standardisierten Steckschlitzen.
• Eine Erhöhung der Speicherkapazität eines Systems bei gleichzeitiger Reduzierung der Größe des Plattenspeichers erfordert eine sorgfältige Abstimmung zwischen der Flächenreduzierung des Speichermediums, das heißt, der flächenmäßigen Größe der Plattenoberfläche, und der entsprechenden Reduzierung der Speicherkapazität. Eine typische Lösung ist die Erhöhung der Plattenanzahl pro Spindel und/oder der Anzahl der Plattenantriebe. In großem Maßstab werden große Stückzahlen relativ kleiner Plattenantriebe in Schubladen montiert, so daß man eine hohe Speicherkapazität erreicht und gleichzeitig die Vorteile einer gemeinsamen Stromversorgung und Kühlvorrichtung nutzt, um beispielsweise eine Gesamtreduzierung des Strombedarfs zu erzielen. Bei einem PC muß sich der Anwender jedoch häufig darauf beschränken, einzelne Plattenantriebe in den vom PC-Hersteller vorgesehenen Schlitzen mit Standard- Formfaktor zu verwenden oder relativ kostspielige Einzelsysteme einzusetzen. Repräsentative Datenspeichersysteme, in denen der Anwender nicht in der oben beschriebenen Weise eingeschränkt ist, werden beschrieben im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 33, Nr. 12, Mai 1991, und in der Patentschrift EP-A-0464550.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Plattenantriebs- Baugruppe mit einer unitären Baugruppe bereitgestellt, die folgendes umfaßt: einen Einbaurahmen; eine Vielzahl von Kopf- Plattenbaugruppen (HDAs) zur Informationsspeicherung, wobei je eine der genannten HDAs auf einer Seite des genannten Einbaurahmens montiert ist; Steuermittel, die mit jeder der genannten HDAs gekoppelt sind, zur Bereitstellung von Steuersignalen; und Datenanschlußmittel zum Anschließen von Informationen an die und von den genannten HDAs in Reaktion auf die genannten Steuersignale; gekennzeichnet durch ein einzelnes Schwingungsdämpfungselement, das auf den genannten Einbaurahmen montiert ist, zum Ankoppeln einer Kraft an jede der genannten HDAs, zur Minimierung der Auswirkungen von Stößen und Schwingungen während des Betriebs der genannten HDAs.
• Plattenantriebs-Baugruppen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen mindestens zwei HDAs, die als kompakte Baueinheit in einem Industriestandard-Formfaktor bereitgestellt werden, der mit einem Plattenantrieb desselben Formfaktors in einem Rechnersystem in den entsprechenden Schlitzen oder Einbaugestellen desselben Formfaktors austauschbar ist, wie sie von den Herstellern von Rechnersystemen bereitgestellt werden.
• Es wird bevorzugt, eine Plattenspeicher-Baugruppe mit mindestens zwei HDAs bereitzustellen, die weiter eine einzelne Controller-Platine umfaßt. Es wird außerdem bevorzugt, daß die HDAs über einen gemeinsamen Schnittstellensteckverbinder getrennt adressierfähig sind.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Plattenantriebs-Baugruppe mit einem Plattenantriebs-Formfaktor von fünfeinviertel (5 1/4) Zoll bereit, die zwei HDAs des Formfaktors dreieinhalb (3 1/2) Zoll umfaßt, die auf einem gemeinsamen Rahmen montiert sind. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Antrieben hat eine große oder noch größere Speicherkapazität als ein 5 1/4-Zoll Plattenantrieb gleicher Größe und verbraucht dennoch weniger Strom. Da der Spindelantriebsmotor außerdem für einen 3 1/2- Zoll Plattenantrieb wesentlich kleiner ist als der Spindelmotor für einen 5 1/4-Zoll Plattenantrieb und da das Anfahren der beiden Antriebe gestaffelt werden kann, ist außerdem ein geringerer Anlaufstrom erforderlich.
• Eine Plattenantriebs-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt also vorzugsweise einen Einbaurahmen oder eine Basis mit einer Länge, die etwa der Länge des Formfaktors eines ausgewählten Plattenantriebs entspricht, und eine Breite, die etwa gleich der Breite des Formfaktors eines ausgewählten Plattenantriebs ist, auf dessen Oberseite zwei HDAs montiert sind, wobei jede HDA eine Länge aufweist, die etwa der Breite des Formfaktors des ausgewählten Plattenantriebs entspricht, und eine Breite, die etwa der Hälfte der Länge des Formfaktors des ausgewählten Plattenantriebs entspricht. Eine solche Mehrfach-Plattenantriebsbaugruppe umfaßt weiter eine einzelne gemeinsame Controller-Platine, die auf der Unterseite der Basis unter den beiden HDAs montiert ist und gemeinsame Spannungsversorgungs- und Schnittstellenverbinder aufweist, die an der Hinterkante der Controller-Platine montiert sind. An der Hinterkante der Controller-Platine kann außerdem ein gemeinsamer Überbrückungs- oder Optionsblock montiert werden, mit dem getrennte Adressen für jede HDA gesetzt werden können. An der Ober- und Unterseite der Basis können jeweils obere und untere Abdeckungen angebracht werden, die obere und untere Einfassungen bilden, welche die HDAs und die Controller-Platine umschließen und so eine Plattenantriebs-Baugruppe bilden, deren Gesamtaußenmaße etwa dem Formfaktor des ausgewählten Plattenantriebs entsprechen.
• Eine Mehrfach-Plattenantriebsbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt einen Plattenantrieb mit einem Formfaktor von 5 1/4 Zoll bereit, mit zwei HDAs mit einem Plattenantrieb mit Formfaktor 3 1/2 Zoll, die intern auf einem starren Rahmen montiert sind und auf die über eine gemeinsame Industrienorm-Schnittstelle zugegriffen werden kann. Sowohl der Schnittstellen- als auch der Stromanschluß und das Muster der Rahmeneinbaulöcher entsprechen der Industrienorm, um eine Austauschbarkeit mit Plattenantrieben des Formfaktors 5 1/4 Zoll, wie sie zur Verwendung in Rechnersystemen, beispielsweise Desktop-Rechnern usw., vorgesehen sind, zu ermöglichen. Die beiden HDAs teilen sich eine einzelne Elektronik-Controller-Platine, die, sämtliche Controller-Funktionen sowie die Leistungsverteilung für die HDAs und auch für den Datentransfer an den und von dem Datenkanal für jede HDA bereitstellt. Die Controller-Platine kann entweder mit SCSI oder mit IPI (Intelligente Drucker-Schnittstelle), entweder als einseitige Version oder als Differentialversion, ausgeführt werden. Die Abdeckungen oben und unten bilden eine obere und untere Einfassung für die Baugruppe, wobei um die HDAs bzw. die Controller-Platine genügend Raum vorhanden ist, um eine effiziente Kühlung der Komponenten mittels der in den meisten Hostrechnersystemen vorhandenen Kühlsysteme zu ermöglichen. Ein Schwingungsdämpfer mit Feder reduziert sowohl externe als auch interne Schwingungen und Stöße, die auf die HDAs einwirken. Die Baueinheit ist vollständig von Metallabdeckungen umschlossen, so daß eine elektromagnetische Kompatibilität und ein Funkfrequenz-Störschutz gegeben ist.
• Dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Anordnung mit zwei Antrieben in einer Einzelbaugruppe bereit, innerhalb der Grenzen des Industriestandard-Formfaktors von 5 1/4 Zoll, mit gemeinsamer Elektronik und zugänglich über einen gemeinsamen Schnittstellenanschluß. Die Leistung dieser Anordnung kann für verschiedene Konfigurationen optimiert werden, ohne daß der Anwender der Baueinheit gezwungen ist, deren Rechnerbetriebssystem-Software umzuschrei ben oder zu ergänzen oder spezielle Controller oder Schnittstellen einzubauen. Die Baueinheit mit zwei Antrieben stellt beispielsweise zwei voneinander unabhängig adressierfähige Plattenantriebe bereit, die als zwei getrennte Datenspeicherdateien verwendet werden können oder in denen einer der Antriebe als "heiße" Reserveeinheit eingesetzt wird, während der andere Antrieb zur Datenspeicherung verwendet wird. Alternativ kann die Anordnung mit zwei Antrieben auch so konfiguriert werden, daß ein "einzelner" Antrieb entsteht, wobei die Medienrate effektiv verdoppelt wird, oder als ein Antrieb mit mehreren Kopien der Daten (gespiegelte Daten).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele, wobei Bezug genommen wird auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen; es zeigt:
• Fig. 1 eine in Einzelteile aufgelöste Perspektive eines Plattenantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Plattenantriebssystems aus Fig. 1, teilweise zusammengebaut;
• Fig. 3 eine Perspektive des Plattenantriebssystems aus Fig. 1 in vollständig montierter Darstellung;
• Fig. 4 eine Rückansicht des Plattenantriebssystems aus Fig. 3 mit den Anschlüssen der Controller-Platine und den Lüftungsöffnungen für die Kühlung in der Abdeckung;
• Fig. 5 eine Draufsicht auf das Innere einer Kopf/Plattenbaugruppe, die in dem in Fig. 1 gezeigten Plattenantriebssystem eingesetzt werden kann;
• Fig. 6 eine in Einzelteile aufgelöste Perspektive der in Fig. 5 gezeigten Kopf/Plattenbaugruppe;
• Fig. 7 ein Konzept-Blockbild der Verteilerschaltungsanordnung für die Stromverteilung, die Steuerung und die Kommunikation, die in dem in Fig. 1 gezeigten Plattenantriebssystem eingesetzt wurde;
• Fig. 8 einen Grundriß eines Überbrückungsblocks für eine Controller-Platine, die einen Teil der in Fig. 7 gezeigten Schaltungsanordnung bildet; und
• Fig. 9 eine teilweise in Einzelteile aufgelöste perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Plattenantriebssystems der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2; Fig. 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbei spiels des Plattenantriebssystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung. Ein Mehrfach-Plattenantriebssystem 10 umfaßt zwei Kopf- und Plattenbaugruppen (HDAs) 11 und 13, die auf der Oberseite eines Einbaurahmens oder einer Basis 15 montiert sind und eine obere Abdeckung 19 sowie eine Bodenplatte 21 umfassen, die oben bzw. unten an der Basis 15 befestigt sind, und die beiden HDAs 11 und 13 sowie die Controller-Platine 17 umschließen. Jede der beiden HDAs 11 und 13 ist in einem getrennten Gehäuse 23 bzw. 25 untergebracht, das einen starren Rahmen zur Befestigung der Spindel und der daran befestigten Platten, des Spindelmotors und des Stellantriebs sowie der Lese/Schreibwandlerkopf-Baugruppe bildet, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 noch ausführlicher beschrieben wird. Die Basis 15 umfaßt eine Einbaukonsole 27, mit der die HDAs 11 und 13 auf der Basis montiert werden. Die HDAs 11 und 13 sind nebeneinander auf der Basis 15 montiert und an der Konsole 27 befestigt, beispielsweise durch den Bolzen 31, der in den Schlitz 29 eingreift, und durch den Clip 35 gesichert wird. Stoßdämpfende Vorrichtungen, beispielsweise der Gummistoßfänger 33, sind an den Befestigungspunkten der HDAs 11 und 13 vorgesehen und stellen eine mechanische Isolierung gegenüber der Basis 15 dar. Die Bolzen 37 und 39 greifen in die Schlitze 41 bzw. 43 ein; weitere Bolzen- und Clipkombinationen (nicht dargestellt) oder andere geeignete Befestigungsmittel komplettieren die Befestigung der HDAS 11 und 13 an der Konsole 27.
• Die Basis 15 umfaßt außerdem eine Einbaukonsole 49, mit der eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung 47 angebracht wird. Der Schwingungsdämpfer 47 ist an der Konsole 49 so befestigt, daß eine Kraft auf die Vorderseite 51 jedes HDA-Gehäuses 23 und 25 ausgeübt wird, wenn die HDAs 11 und 13 auf der Basis 15 montiert sind. Der Schwingungsdämpfer 47 umfaßt eine Feder aus rostfreiem Stahl, die eine kontrollierte, auf die HDA-Gehäuse einwirkende Kraft ausübt. Die Feder aus rostfreiem Stahl ist mit einem verschleißarmen Isoliermaterial beschichtet, beispielsweise XYLAN 1010, um eine elektrische Isolierung und einen gleichmäßigen Reibungskoeffizienten zwischen den HDA-Gehäusen 23 und 25 und dem Schwingungsdämpfer 47 bereitzustellen. Der Schwingungsdämpfer 47 ist mittels Schrauben und Muttern oder anderen bekannten Mitteln starr mit der Einbaukonsole 49 verbunden.
• Wenn zwei oder mehr HDAs auf einem gemeinsamen Rahmen, zum Beispiel auf der Basis 15, montiert werden, muß dieser Rahmen starr genug sein, um Einflüsse sowohl aufgrund externer Schwingungen und Stöße als auch aufgrund von durch die HDAs selbst erzeugten Schwingungskräften zu minimieren. Das von den sich drehenden Magnetplatten erzeugte Drehmoment wird beispielsweise auf das HDA-Gehäuse übertragen und verursacht Schwingungen niedriger Frequenz. Diese Schwingung kann auch über den Einbaurahmen auf benachbarte HDAs übertragen werden. Dadurch kann zum Beispieleine Spurfehlregistrierung auftreten, wodurch die Leistungsfähigkeit des Kopf-Spurabfühl- Servosystems stark gefordert wird. Die Verwendung von Dämpfungssystemen, wie beispielsweise das Schwingungsdämpfungselement 47, reduziert die Anforderungen an die Steifigkeit und Starrheit des Einbaurahmens, das heißt, der Rahmen kann leichter und weniger massiv sein und es kann bei der Herstellung des Einbaurahmens unter einer größeren Materialvielfalt gewählt werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel übt der Schwingungsdämpfer 47 eine Reibungsdämpfungskraft im Bereich von 0,8 Kilogramm bis 2,0 Kilogramm auf die Vorderseite 51 jeder HDA 11, 13 aus. Die durch den Schwingungsdämpfer 47 einwirkende Schwingungskraft minimiert die niederfrequente Resonanz der einzelnen HDAs 11, 13 und versteift die Stoßaufhängungen der HDAs, zum Beispiel den Stoßfänger 33, so daß eine Übertragung von Schwingungen und Stößen zwischen benachbarten HDAs minimal ist.
• Die Controller-Platine 17 umfaßt eine mehrschichtige gedruckte Schaltung mit darauf montierten verschiedenen elektronischen Komponenten und stellt die benötigte elektronische Schaltungsanordnung bereit, um den Betrieb und die Steuerung der HDAs 11 und 13 zu vereinfachen, Daten an die und von den HDAs und mit der Schnittstelle zu einem Hostrechnersystem zu koppeln. Die Controller-Platine 17 umfaßt außerdem einen Leistungsstecker 53, einen Controller-Schnittstellenstecker 55 und einen Überbrückungsblock- oder Optionsstecker 57, der am hinteren Ende der Platine montiert ist. Die Kabel 59 verbinden die Controller-Platine mit den HDAs 11 und 13 und mit den Datenkanalplatinen 61 bzw. 63, die auf den HDA-Gehäusen montiert sind. Die Controller-Platine 17 wird im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.
• Bezugnehmend außerdem auf Fig. 3 und 4; die Controller-Platine 17 ist an der Unterseite der Basis 15 befestigt. Die Schlitze 45 in der Vorderkante der Platine 17 greifen in entsprechende in der Unterseite der Basis 15 gebildete Bolzen oder Clips ein (nicht gezeigt). Die Platine 17 wird durch eine hintere Einbaukonsole 65 gehalten, die in der Hinterkante der Platine einrastet und an der Basis 15 in den Schlitzen 67 durch Schrauben oder Bolzen und Muttern 69 durch die Zungen 71 befestigt ist. Die Basis 15 umfaßt nach unten verlaufende Seiten- und Vorderwände 73 bzw. 75, die die Controller-Platine 17 umschließen, wenn die Bodenplatte 21 an der Basis 15 befestigt ist. In der Vorderwand 75 wurde ein Muster aus Luft- oder Belüftungslöchern gebildet, durch welche die Kühlluft für die Komponenten der Controller-Platine eintreten kann.
• Die obere Abdeckung 19 ist an der Basis 15 durch die Schlitze 79 mittels Schrauben oder Bolzen und Muttern 83 durch die Löcher 81 befestigt. Die Bodenplatte 21 ist an der Unterseite der Basis 15 mittels der Zungen 85 befestigt, die in entsprechende Schlitze (nicht gezeigt) im unteren Teil der Vorderwand 75 der Basis eingreifen und durch Schrauben oder Bolzen und Muttern 69 durch die Schlitze 77 und 67 hinten an der Basis gehalten werden. Nach erfolgter Montage sind die beiden HDAs 11 und 13 über der Basis 15 von einer oberen Einfassung umschlossen und die Controller-Platine 17 ist unterhalb der Basis 15 von einer unteren Einfassung umschlossen. Die Vorder- und Hinterwände 87 bzw. 89 der Abdeckung 19 haben ein Muster aus darin gebildeten Luft- oder Belüftungsöffnungen für die Kühlung der HDAs und der dazugehörigen Komponenten. Der hintere Teil der unteren Einfassung ist offen und ermöglicht so den Durchfluß von Kühlluft durch die Einfassung und den Zugang zu den Steckverbindern 53, 55 und 57 der Controller-Platine.
• Das montierte Mehrfach-Plattenantriebssystem, wie es in Fig. 4 gezeigt wird, bildet eine komplette Steck-Plattenantriebseinheit 90 mit Gesamtabmessungen von etwa 3,25 Zoll (82,5 Millimeter) Höhe, 5,75 Zoll (146,0 mm) Breite und 8,25 Zoll (209,5 mm) Länge, den ungefähren Abmessungen des Industrienorm-Formfaktors für einen Plattenantrieb von fünfeinviertel (5 1/4) Zoll. Ein entsprechend der Industrienorm angeordnetes Muster von Einbauöffnungen ist vorgesehen, in denen die Plattenantriebseinheit 90 in sechs verschiedenen Positionen montiert werden kann. Die Steckverbinder für die Controller-Platine 53, 55 und 57 enthalten Komponenten nach der Industrienorm. Die Plattenantriebseinheit 90 ist komplett gegen andere Industrienorm-Plattenantriebe des Formfaktors 5 1/4 Zoll austauschbar und kann in jeden 5 1/4-Zoll Schlitz oder in ein Einbaugestell eines Rechners eingebaut werden, beispielsweise in einen PC.
• Die in dem bevorzugten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten HDAs 11 und 13 haben eine Länge, die in etwa der Breite eines Plattenantriebs mit einem Formfaktor von 5 1/4 Zoll entspricht und eine Breite, die etwa der Hälfte der Länge eines Plattenantriebs des Formfaktors 5 1/4 Zoll entspricht, was etwa den ungefähren Abmessungen eines Plattenantriebs mit Formfaktor dreieinhalb (3 1/2) Zoll entspricht. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht bzw. eine in Einzelteile aufgelöste Perspektive einer HDA für einen Plattenantrieb mit Formfaktor 3 1/2 Zoll, die in dem Mehrfach-Plattenantriebssystem 10 der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
• Bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6; ein Plattenantrieb 100 umfaßt ein Gehäuse 101 und eine Gehäuseabdeckung 103, die nach der Montage auf einer Basis 15 innerhalb der Konsole 27 montiert wird (wie in Fig. 1 gezeigt). In dem Gehäuse 101 ist auf einer Zugriffsarmwelle 117 eine Zugriffsarm-Baugruppe 119 drehbar befestigt. Ein Ende der Zugriffsarm-Baugruppe 119 umfaßt einen E-Block oder eine kammähnliche Struktur 121 mit einer Vielzahl von Armen 123. An den getrennten Armen 123 des Kammes oder E-Blocks 121 sind Lastfedern 125 befestigt. Am Ende jeder Lastfeder befindet sich ein Gleitstück 127, das einen magnetischen Wandlerkopf trägt (nicht gezeigt). Am anderen Ende der Zugriffsarm-Baugruppe 119 gegenüber den Lastfedern 125 und den Gleitstücken 127 befindet sich eine Schwingspule 129.
• In dem Gehäuse 101 ist ein Magnetpaar 131 befestigt. Das Magnetpaar 131 und die Schwingspule 129 sind die Schlüsselkomponenten eines Schwingspulenmotors, der auf die Zugriffsarm- Baugruppe 119 eine Kraft ausübt, um diese Einheit um die Zugriffsarmachse 117 zu drehen. In dem Gehäuse 101 ist außerdem eine Spindelwelle 133 befestigt. Auf der Spindelwelle 133 sind eine Reihe von Magnetspeicherplatten 135 befestigt. Ein Spindelmotor (in Fig. 6 nicht gezeigt) ist mit der Spindelwelle 133 gekoppelt und sorgt für die Drehbewegung der Spin delwelle mit einer ausgewählten Geschwindigkeit. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, sind auf der Spindelwelle 133 acht Platten 135 mit einem bestimmten Abstand zueinander montiert. Im zusammengebauten Zustand reichen die einzelnen Arme 123 zwischen die Platten 135, und zwar so, daß der Magnetkopf am Ende jeder Lastfeder 125 dicht an der Oberfläche einer Platte liegt. Beim Speichern und beim Wiederabrufen (Schreiben/Lesen) von Informationen bewirkt der auf Steuersignale ansprechende Schwingspulenmotor, daß der Magnetkopf über die Plattenoberfläche bewegt wird.
• Bezugnehmend jetzt auch auf Fig. 7; die einzelne Elektronik- Controller-Platine oder Karte 17 ist im unteren Teil der Einfassung unterhalb der beiden HDAs 11 und 13 montiert (wie in Fig. 1 zu sehen ist) und wird von beiden HDAs gemeinsam genutzt. In der Beschreibung der Controller-Platine 17 werden die beiden HDAs 11 und 13 als Antrieb A bzw. Antrieb B bezeichnet. Jeder der Antriebe A und B wird elektronisch von einem Schnittstellen-Mikroprozessor, einem Servosteuerungs- Mikroprozessor, mehreren Logikmodulen, Digital/Analogwandlern und verschiedenen Treibern und Empfängern nebst der zugehörigen Schaltungsanordnung gesteuert. Mit Ausnahme der Datenkanal-Schaltungsanordnung, die für den Antrieb A und den Antrieb B auf einer getrennten Kanalplatine 137 (in Fig. 6 gezeigt) montiert ist, befinden sich die gesamte Schaltungsanordnung für die Steuerung und die einzelnen Komponenten auf der Controller-Platine 17. Zwar können einige der Komponenten physikalisch von den beiden Antrieben A und B gemeinsam genutzt werden, so daß eine Verbesserung der Effizienz und eine Reduzierung der Einzelteile gegeben ist, jedoch ist die Controller-Platine 17 logisch in Hälften unterteilt, eine Hälfte A, 149, die die Steuerung des Antriebs A übernimmt, und eine zweite Hälfte B, 151, die die Steuerung des Antriebs B übernimmt.
• Da die Steuerungselektronik für beide Antriebe im wesentlichen identisch ist, und zwar sowohl in der Funktion als auch im Aufbau, soll hier nur die Funktion eines Antriebs beschrieben werden.
• Der Servo-Mikroprozessor (nicht gezeigt) für jeden der Antriebe A und B erzeugt alle Servosignale für den Stellantrieb und die Steuersignale für den Spindelmotor, mit Ausnahme des Startens und Stoppens der Spindel. Der Servo-Mikroprozessor steuert die Geschwindigkeit des Spindelmotors in einem geschlossenen Servoregelsystem und übernimmt die Spindelsynchronisationsfunktion. Der Servo-Mikroprozessor stellt die Steuersignale für den Spindelmotor für seinen jeweiligen Antrieb auf den Leitungen 141 bzw. 143 bereit. Die Spindel wird direkt von einem in der Nabe angeordneten bürstenlosen Gleichstromantriebsmotor 153 angetrieben, der von der Controller-Platine mit Strom versorgt wird. Die Spindel wird beim Empfang eines Stoppsignals dynamisch abgebremst und somit sehr schnell angehalten.
• Der Stellantrieb 155 ist eine Schwingarm-Baugruppe, die von einem Schwingspulenmotor angetrieben wird, wobei die Lese/Schreibwandlerköpfe gegenüber dem Schwingspulenmotor an gebracht sind. Der Servo-Mikroprozessor führt am Anfang eine Einschaltsequenz durch und kalibriert das Servosystem des Stellantriebs. Alle Steuersignale für den Stellantrieb, die die Regelung der Positionierung des Wandlerkopfes im geschlossenen Kreislauf und das Abfühlen der Spur auf der Plattenoberfläche ermöglichen, werden von dem Servo-Mikroprozessor erzeugt. Eine dedizierte Servo-Plattenoberfläche und ein dedizierter Kopf sorgen für eine Rückkoppelung zur Servoregelung des Stellantriebs, so daß die Lese/Schreibköpfe über der gewünschten Spur auf der Platte zentriert bleiben. Der Servo- Mikroprozessor überwacht die Position des Stellantriebs und bestimmt eine Zielspur für eine Suchoperation. Unter Anwendung gespeicherter Geschwindikgeitsprofile wird der Leistungsverstärkertreiber des Schwingspulenmotors gesteuert, um den Zugriffsarm auf die gewünschte Zielspur zu bewegen. Während der Suchoperationen stellt der dedizierte Servokopf der Servoregelung Informationen für das Kreuzen der Spuren zur Verfügung. In Antwort auf entsprechende Eingangsbedingungen erzeugt der Servo-Mikroprozessor Steuersignale für den Zugriff auf die Servosignal-Durchschaltung, die Neukalibrierung, die Spurabfühlung sowie die Fehlererkennung und -beseitigung. Der Servo-Mikroprozessor stellt über die Leitungen 145 bzw. 147 seiner jeweiligen Stellantriebs-Servoregelung Steuersignale zur Verfügung.
• Der Schnittstellen-Mikroprozessor (nicht gezeigt) steuert und interpretiert alle Schnittstellensignale zwischen dem Systemcontroller des Hostrechners und seinem jeweiligen Antrieb. Der Schnittstellen-Mikroprozessor erzeugt die Start- und Stoppsignale für die Spindel seines jeweiligen Antriebs. Alle Datenverarbeitungsschaltungen und die Logik, die eine Codierung für das Schreiben sowie für Erfassungs- und Decodierungsoperationen, für die Fehlererkennung und die Fehlerbeseitigung enthält, sind auf einer getrennten Datenkanalplatine 137 (die in Fig. 6 zu sehen ist) implementiert, für jeden der Antriebe A und B, der über die Leitungen 139A bzw. 139B mit seinem Mikroprozessor gekoppelt ist. Der Schnittstellen-Mikroprozessor steuert den Datentransfer zwischen seinem jeweiligen Antrieb A bzw. B und dem Hostrechnersystem, den Lese/Schreibzugriff der Platte und die Plattendefektverwaltung sowie die Fehlerbeseitigung.
• Außerdem führt der Schnittstellen-Mikroprozessor Diagnoseaufgaben durch und sorgt für die Überwachung des Spindelzustands.
• Die Mehrfach-Plattenantriebseinheit 90 ist mit dem Hostrechnersystem über die Steckverbinder 53, 55 und 57 gekoppelt, die an der Hinterkante der Controller-Platine 17 montiert sind. Die Controller-Platine kann standardisierte SCSI- oder IPI-Schnittstellen nach ANSI verwenden, entweder als Differentialversion oder als einseitige Version. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine einseitige gepufferte SCSI verwendet und der Schnittstellen-Signalsteckverbinder 55 umfaßt einen Stecker mit 50 Anschluß-Pins nach ANSI/SCSI-Spezifikation (das Molex-Teil Nr. 70246 ist für diesen Zweck geeignet). Die Pin-Zuordnungen sind in Tabelle I enthalten. Der Gleichstrom-Steckverbinder 53 umfaßt einen 4-Pin-Steckverbin der, der an die Platine 17 eine Spannung von + 12 Volt und +5 Volt anschließt und zwei Systemerdungen übernimmt. TABELLE I
• Der Optionsblock 57 besteht aus einem Überbrückungsblock 57 mit 26 Anschluß-Pins, wie in Fig. 8 gezeigt wird. Die Pins A1-A6 und B1-B6 dienen zur Auswahl und zum Setzen der jeweiligen SCSI-Geräteadresse für Antrieb A und B (SCSI ID).
• Die gewünschte Adresse wird mittels eines Überbrückungs- oder Kurzschlußblocks 161 gesetzt, durch den eine oder mehrere der Bit-Pins an Erde nebengeschlossen werden. Die Pin-Konfiguration für eine gewünschte Antriebsadresse ist in Tabelle I definiert. Die Pins A9, A10 und B9, B10 steuern die Synchronisation der Spindel, die übrigen Pins steuern die Startleistung und den Energiezustand des Spindelmotors für die Antriebe A und B. TABELLE II ADRESSENBESTIMMUNG
• Anmerkung: In der obigen Tabelle bedeutet "aus", daß der Überbrücker nicht verwendet wird, und "ein", daß der Überbrücker verwendet wird.
• Die Mehrfach-Plattenantriebseinheit 90 stellt eine Anordnung mit zwei Antrieben dar, die eine gemeinsame Controller-Platine und einen gemeinsamen Schnittstellensteckverbinder in einem Plattenantrieb mit Formfaktor 5 1/4 Zoll verwendet. Die Anordnung der zwei Antriebe kann in verschiedenen Konfigurationen gesteuert werden, um eine optimale Leistung oder vom Anwender gewünschte bestimmte Merkmale zu erzielen. Die Konfiguration des bevorzugten Ausführungsbeispiels umfaßt zwei getrennt adressierfähige voneinander unabhängige Plattenantriebe, auf die über einen gemeinsamen SCSI-Steckverbinder zugegriffen wird. Die Adresse (SCSI ID) jedes Antriebs A, B wird am Überbrückungsblock 57 wie oben beschrieben gesetzt. Ein Anwender kann dann einen Antrieb verwenden, beispielsweise Antrieb A, während der andere Antrieb als "heiße" Reserve dient. Alternativ können sowohl Antrieb A als auch Antrieb B zur kontinuierlichen Datenspeicherung verwendet wer den, wodurch sich eine größere Speicherkapazität ergibt, als mit einem einfachen 5 1/4-Zoll Antrieb, während der Strombedarf und die Kühlanforderungen sowie die Kabel, Steckverbinder, etc., die, für zwei 3 1/2 Zoll-Antriebe erforderlich sind, vermindert werden.
• Bezugnehmend auf Fig. 9; hier wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Mehrfach-Plattenantriebssystems entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Mehrfach-Plattenantriebssystem 200 umfaßt eine Basis 201 mit vier HDAs 203, 205, 207 und 209, die auf einer Oberseite der Basis montiert sind, und eine einzelne Controller-Platine 211, welche die Schaltungsanordnung und die für den Betrieb und die Steuerung der vier HDAs benötigten Komponenten bereitstellt. Die. Kabelsteckerpaare 213, 215, 217 und 219 koppeln die Leistungs- und Steuersignale mit den HDAs 209, 203, 205 bzw. 207 und übertragen Daten an die und von den HDAs 209, 203, 205 bzw. 207. Der Leistungsstecker 221 und der Schnittstellenstecker 223 befinden sich an der hinteren Kante der Controller-Platine 211 und koppeln das Mehrfach-Plattenantriebssystem 200 mit einem Hostrechnersystem. Wie weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, ist die Controller-Platine 211 an der Unterseite der Basis 201 unter den HDAs montiert. Entsprechend sind an der Basis 201 eine obere Abdeckung 227 und eine untere Abdeckung (wie in Fig. 1 gezeigt wird) befestigt und bilden eine obere und eine untere Einfassung, welche die vier HDAs bzw. die Controller-Platine umschließt. In montiertem Zustand wird so eine komplette Plattenantriebseinheit 90 gebildet (wie in Fig. 4 gezeigt wird), die eine Anordnung von vier getrennt adressierfähigen, unabhängigen Plattenantrieben bereitstellt, die über einen gemeinsamen Schnittstellensteckverbinder zugänglich sind.
• In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben wurde, hat die Plattenantriebseinheit 90 ungefähr die Gesamtabmessungen eines Plattenantriebs mit Formfaktor 5 1/4 Zoll (wie in Fig. 4 gezeigt wird). Jede der vier auf der Basis 201 montierten HDAs 203, 205, 207 und 209 hat eine Länge, die etwa einer Hälfte der Länge des Plattenantriebs mit Formfaktor 5 1/4 Zoll entspricht und eine Breite, die etwa einer Hälfte der Breite des Plattenantriebs mit Formfaktor 5 1/4 Zoll entspricht, wobei diese Länge und Breite ungefähr den Maßen eines Plattenantriebs mit Formfaktor zweieinhalb (2 1/2) Zoll entsprechen.
• Zwar wurde die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben, jedoch dürfte für den Fachmann klar sein, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern daß verschiedene Modifizierungen in der Form und in bezug auf die Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der im Anhang dargelegten Ansprüche abzuweichen.

Claims (17)

1. Ein Plattenspeicherantrieb (10), umfassend eine unitäre Baugruppe, mit:

einem Einbaurahmen (15);

einer Vielzahl von Kopf-Plattenbaugruppen (HDAs) (11, 13) zur Informationsspeicherung, wobei je eine der genannten HDAs auf einer Seite des genannten Einbaurahmens montiert ist;

Steuermittel, gekoppelt mit jeder der genannten HDAs, zur Bereitstellung von Steuersignalen;

Datenanschlußmittel (55, 57) zum Anschließen von Informationen an die und von den genannten HDAs in Reaktion auf die genannten Steuersignale;

gekennzeichnet durch

ein einzelnes Schwingungsdämpfungselement (47), das auf dem genannten Einbaurahmen montiert ist, zum Ankoppeln einer Kraft an jede der genannten HDAs, zur Minimierung der Auswirkungen von Stößen und Schwingungen während des Betriebs der HDAs.

2. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 1, bei dem das genannte Schwingungsdämpfungselement ein Federmittel um faßt zum Übertragen einer Reibungskraft auf jede der genannten HDAs.

3. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das genannte Schwingungsdämpfungselement mit einer Schicht aus einem verschleißarmen, elektrisch isolierenden Material beschichtet ist, um das genannte Schwingungsdämpfungselement gegenüber den genannten HDAs elektrisch zu isolieren und um zwischen dem genannten Schwingungsdämpfungselement und jeder der genannten HDAs an dem Kontaktpunkt zwischen dem Schwingungsdämpfungselement und der HDA einen ausgewählten Reibungskoeffizienten bereitzustellen.

4. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem jede der genannten HDAs in einem getrennten Gehäuse untergebracht ist, das auf der genannten einen Seite des genannten Einbaurahmens angebracht ist.

5. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend eine erste Abdeckung (19), die im wesentlichen dieselben Abmessungen hat wie der genannte Einbaurahmen und die in den genannten Einbaurahmen einrastet und die genannte Vielzahl von darauf montierten HDAs umschließt, wobei die genannte erste Abdeckung eine kontrollierbare Umgebung zwischen dem genannten Einbaurahmen und der genannten ersten Abdeckung bereitstellt.

6. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 5, bei dem einander gegenüberliegende vordere und hintere Seiten (87 bzw. 89) der genannten ersten Abdeckung jeweils über mindestens eine durch sie hindurchgehende Apertur verfügen, durch die ein Kühlmittel ein- und ausströmt, das die Kühlung der von der genannten ersten Abdeckung umschlossenen Komponenten bewirkt.

7. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend eine gemeinsame Controller-Platine (17), die auf der gegenüberliegenden Seite des genannten Einbaurahmens mit den genannten HDAs verbunden ist, wobei das genannte Steuermittel und das genannte Datenanschlußmittel auf der genannten Controller-Platine montiert sind.

8. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 7, weiter umfassend eine zweite Abdeckung (21), wobei die genannte zweite Abdeckung im wesentlichen dieselben Abmessungen hat, wie der genannte Einbaurahmen, und der genannte Einbaurahmen mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (73) hat, die von seinen gegenüberliegenden Seiten ausgehen, wobei die genannte zweite Abdeckung in die genannten einander gegenüberliegenden Seitenwände einrastet, und die genannte gemeinsame Controller-Platine umschließt.

9. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 8, bei dem der genannte Einbaurahmen weiter eine Vorderwand (75) umfaßt, mit einem Muster von darin gebildeten Kühlöffnungen, wobei das Gehäuse durch Ineinandergreifen der genannten zweiten Abdeckung und der genannten seitlichen und vorderen Wände gebildet wird, und an der Rückseite offen ist, so daß ein Zugang zu der genannten gemeinsamen Controller-Platine und eine Durchflußmöglichkeit für ein Kühlmedium gegeben ist.

10. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die genannte gemeinsame Controller- Platine auf ihr montierte Adreßmittel umfaßt, die mit dem genannten Steuermittel und dem genannten Datenanschlußmittel gekoppelt sind, um eine getrennte Adresse für jede der genannten HDAs zu setzen, wobei jede der genannten HDAs einzeln adressierbar ist.

11. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 10, bei dem das genannte Adreßmittel einen Überbrückungsblock (57) umfaßt, um getrennte Adressen für jede der genannten HDAs zu setzen.

12. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die genannte gemeinsame Controller-Platine mindestens einen darauf montierten Steckverbinder umfaßt, wobei der genannte Steckverbinder ein gemeinsamer Steckverbinder für die genannten HDAs ist und der genannte Steckverbinder Kabelanschlüsse zum Koppeln der genannten gemeinsamen Controller-Platine mit einem Host-Rechnersystem umfaßt.

13. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 12, bei dem die genannte gemeinsame Controller-Platine einen gemeinsamen darauf montierten Leistungssteckverbinder (53) umfaßt, über den die genannte gemeinsame Controller-Platine mit einer Host-Stromquelle gekoppelt wird, sowie einen darauf montierten gemeinsamen Schnittstellen-Steckverbinder (55), über den die genannte gemeinsame Controller-Platine mit einem Host-Controller gekoppelt wird.

14. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem jede der genannten HDAs weiter Datenkanalmittel (61, 63) umfaßt, die mit dem genannten Datenanschlußmittel gekoppelt sind, zum Speichern und Abrufen von Informationen auf und von ein oder mehreren Magnetspeicherplatten (135), die sich in jeder HDA befinden.

15. Ein Plattenspeicherantrieb nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Einbaurahmen eine Länge hat, die etwa der Länge eines ersten ausgewählten Plattenspeicherantriebs mit Industriestandard-Formfaktor entspricht, und eine Breite, die etwa der Breite des genannten ersten ausgewählten Plattenspeicherantriebs mit Industriestandard-Formfaktor entspricht.

16. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 15, bei dem jede der genannten HDAs Abmessungen hat, die im wesentlichen einer HDA für einen ausgewählten Plattenspeicherantrieb mit Industriestandard-Formfaktor entsprechen, der sich von dem genannten ersten ausgewählten Formfaktor unterscheidet.

17. Ein Plattenspeicherantrieb nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der erste ausgewählte Industriestandard-Formfaktor der Formfaktor 5 1/4 Zoll ist.