[其他]具有容錯和糾錯特性的存貯系統

無效

• 申請號: 88103284
• 申請日: 1988-06-02
• 公開（公告）號: CN88103284A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 塞德爾·杰伊·古德蘭德
• 申請（專利權）人: 卡布-泰克公司
• 主分類號: G06F12/00
• 分類號: G06F12/00;G06F11/28
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李勇

本發明與計算機中使用的海量存貯器，如磁盤機或類似的設備有關，本發明在用作計算機的海量存貯器的磁盤機中有著具體的應用，下面也將結合這樣的具體應用來進行說明。但是，此間所說的好處也可用增加其它類型海量存貯器的優點（例如用于光盤、高室度RAM陣列存貯器，磁流存貯器和類似的設備）。

按照現有的最新的計算機技術，主要是用所謂“溫盤”的這一類磁盤機和類似這樣的設備作為海量存貯器來存貯程序和數據。因為它們的成本低，所以在將來即使有別的新設備可供商用，它們可能仍保持其廣泛的應用。

采用現有技術的磁盤機一般說來是以圖1-4所示的方式工作的。如圖1所示，用戶CPU10典型地與總線12相連，通過系統總線12它還和別的成分相連，其中之一是非智能的系統盤控制器14，這個控制器用來控制編號為16的這一框所指出的同樣是非智能的磁盤機的輸入和輸出。所謂磁盤機16和控制器14是非智能的意思是它們只做用戶CPU10讓它們干的事。磁盤機16和控制器14之間是用I/O電纜18連接的。在磁盤機16中有一個機電式的驅動裝置20，它負責磁盤機磁頭的定位，模數轉換，以便按照要求對磁盤存貯器22本身進行讀寫。這一過程的細節如圖2和3所示。

磁盤存貯器22包括一片或多片實際的盤片24，它環繞中軸26按照箭頭28所指出的方向旋轉。通常為了尋址方便，把盤片劃分為許多同心圓的磁道30，而這些磁造又被劃分為扇段32。所有垂直對齊的磁道形成一個“框面”，它是在不用再定位磁頭34的情況下能夠讀寫的最大數據區。盤片上有一讀出指示器（未畫出），驅動裝置20中的尋址邏輯用這個指示器來確定盤片的旋轉位置。讀寫頭34位于存貯臂36的頂端，存取臂則和磁頭定位機械38連在一起，借此使磁頭在驅動裝置的控制下按照箭頭39所示的方向移進和移出。為了從盤片24上的某個單元中讀出或寫入，要從電氣的意義上選擇正確的磁頭34并使存取臂一起徑向移動到使所有磁頭34正確定位在一個框面30上。然后監視盤片24的旋轉位置，直到所要讀寫的扇區32來到選定磁頭34的下方。這時，讀/寫就以盤片24的轉速所確定的速度進行。

這樣的磁盤機有許多至今還能容忍的問題需做應有的改進。例如，磁頭和磁表面材料技術已發展成允許盤片24有較高的密度，從而容許每個盤片有較多的柱面和每個柱面有較多的扇區。這就提供了較高的容量和較快的速度（相對地說）。近來在這一方面，隨著電子學和磁盤機技術的其它領域的發展使傳輸速率有了很大的提高，以致于成了進一步提高傳輸速率的瓶頸。最早期的計算機利用旋轉鼓存貯器作為計算機的主存。這種鼓的外表面蒙上一層磁性材料，讀/寫頭則固定地和鄰近的磁表面接觸。每個頭代表這個鼓的一個磁道，每個磁道分為若干扇區。尋址就是選擇磁頭（即選擇磁道）和旋轉定位。這種早期的磁鼓存貯器以每分鐘3600轉旋轉。今天的“高技術”的磁盤機因為物理上的限制仍然以每分鐘3600圈的速度旋轉，關于這一點不屬于我們在這兒的討論重點。因為轉速確定數據能以多快的速度送往讀/寫頭34或從讀/寫頭中送出，所以可以認為，如果轉速不能從每分鐘3600周的基礎上提高，而且位密度被限制在當前的最高水平，那么對于提高磁盤機的傳輸速率就沒有多大潛力可挖了。

關于采用現有技術的磁盤機的另一限制可以用圖1-3所示的簡化了的圖例來表示，就是使存取臂36和磁頭34在所選定的柱面之間作來回機械運動的“查找時間”問題。特別是在徑向極限之間（即在緊挨旋轉中心位置和盤片外圍位置之間）移動時，查找時間可能相當長，而且當盤片在磁頭34底下轉過而不讀寫數據時，這種查找時間是浪費的。當在徑向極限之間重復出現讀寫請求時還會出現“顛簸”問題，也就是說，存取臂沿一個徑向加速移動，然后突然仃住后沿反向加速返回，然后又突然仃住。此間，徑向距離很大，重復的起動和仃止將對實現移動的部件產生相當有害的力。這當然可能導致驅動器及有關部件縮短壽命和/或引起其故障。對于磁盤系統的控制器14、總線12和CPU10來說，“查找時間”屬于等待時間，在完成磁盤請求之前這段時間內它們不能做其它有用的工作。查找時間占用了整個磁盤請求周期的大部分時間，所以降低了CPU10的性能。I/O磁盤請求越多，在抵達“I/O”或“磁盤界限”之條件之前，系統性能降低越多，到了“I/O”或“磁盤界限”條件時，系統性能就可能喪失貽盡。