[发明专利]一种提高计算机硬盘读写速度的方法

说明书

    本发明涉及一种计算机硬件的改进技术，具体地说是一种提高计算机

硬盘读写速度的方法。

    随着计算机整体性能的大幅提高，存储子系统已经成为 了系统的瓶颈，

尤其是随着高速接口技术的快速发展，硬盘技术的发展已明显落后于其他器

件。由于日前主流硬盘传输性能的提升主要是靠提高磁盘转速和记录密度来

实现。但是磁盘转速和纪录密度的提高由于受到硬盘的机械结构和物理特性

的限制，传输速率的提升是有限度的，当只有改变现有硬盘的工作方式才能

突破上述限制而获得读写速度的较大幅度的提高。

    大家知道，硬盘的结构是由磁盘片、主轴电机、寻道电机、读写磁头组

件、控制电骼、读写电路、接口电路等部分组成。硬盘的密封金属腔中有

多个刚性磁盘片，它们都排列在一根主轴上，由主轴电机带动一起高速旋

转，子多个磁盘片相对应也有多个读写裰头，它们在寻道电机和磁头定位机

构带动下，沿磁盘的表面作统一运动。工作时读写磁头是通过磁头悬浮技术

浮在磁盘面上的，即能读写磁盘上记录的数据但却不与磁盘面接触。在磁盘

面上划分有磁道和扇区，各个磁盘片上半径相同处所有磁道处子同一柱面

上，这就是磁盘片的“柱面”。

    现有硬盘的读写过程是寻道机构将磁头组件移到要读写的位置上，对磁

盘面上的磁道进行读写，读写时，按同柱面上的不同磁盘面顺序进行，通过

电子切换开关选取不同磁头，这样读写的地址为三维的“柱面/磁头/扇

区”。当一个磁盘面上的磁道记录的数据读写完后，就按磁道的顺序把后面

的数据记录到同一柱面的相邻磁道上，只有当这一柱面完全写满后才转换柱

面。这样硬盘的工作实际是每次数据的读写只有一个磁头在工作，其他的磁

头都在等待读写控制信号，硬盘在启动后，各个磁头都已处于工作状态，却

只有一个磁头在执行读写操作，而其他的磁头处于等待状态，这就使整个磁

头组件的工作效率非常低。也就是说在最小工作时间单位内只有一个磁头在

读写lbit的数据。用公式表示为：内部传输速率=线密度X线速皮。

    本发明的工作的目的是通过寻道机构将磁头组件移到要读写的位置上，

读写时，经分配后的数据通过读写电路传送到各个磁头上，同柱面的所有磁

头同时对相应磁盘的磁道进行数据读写，只有对同柱面的所有扇区读写完成

后才转换柱面，记录地址为二维的“柱面/扇区”。由于将数据分解后让所有

的磁头参加工作，这样在最小工作时间内就可以读写n个磁头的n个bit数据。

用公式表示为：内部传输率=线密度X线速度X磁头数n。

    本发明的方法是在不改变硬盘的机械结构情况下，只改变磁头组件的工作

模式。工作时，把将要·存储的数据分解成数据块、字节，甚至分解成单个

位。交替分配后同时传送到各个磁头上，让所有的磁头同时进行数据的读写

工作，改变原来磁头组内各磁头之间串行工作方式为并行工作方式，从而大

大提高磁头组的工作效能，使得硬盘的内部传输率成倍提高。

    实施例：

    本技术的结构与现有的硬盘基本一样，也是由磁盘片、主轴电机、寻道

电机、磁头组件、控制电路、接口电路及外壳等部分组成。工作过程是：主轴

电机启动带动盘片组旋转进入工作状态，寻道电机将磁头组件移到要读写的

位置上对盘面上的磁道进行读写。

    写入过程：对从计算机经接口传入的数据送入高速缓存，经控制门把数

据进行控制分配后送入缓冲同步寄存器中，经同步后的数据经调制编码放大

后同时送入各磁头的写入线圈进行数据的写入磁化操作。

    读出过程：当磁头经过磁化区时各磁头同时感应出相应位置的磁化极性.

经放大解调生成的数据送入缓冲同步寄存器，经同步控制合成数据后，通过高

速缓存接口电路送入计算机CPU处理。

    还可以增加一个盘片用来存放ECC同步校正数据，来加强数据的容错能

力，提高数据的可靠性，从而提高硬盘的整体性能。

    本发明的技术的特点是：在读写时同柱面的所有的磁头同时进行读写操

作，只有对同柱面的全部扇区读写完成后才转换柱面。记录地址是二维的“柱