一种多读写头的盘状存储器

1.本实用新型涉及存储器技术领域，具体涉及一种多读写头的盘状存储器。


背景技术：

2.近年来随着大数据和人工智能技术的发展，传统的显著式人工算法建模，如今已经发展到由数据驱动。云服务器成为非常重要的基础设施，而服务器中的硬盘承载着几乎所有的数据，是重中之重的部件。传统的机械硬盘因为巡道等机械延迟造成读写慢，所以最近流行使用固态硬盘。然而固态硬盘的寿命并不稳定，一旦损坏，数据恢复难度远大于机械硬盘。
3.传统的机械硬盘、机械软盘、机械光盘驱动器均使用单磁头或激光头串行读取数据轨道数据造成效率低；现有的机械硬盘、机械软盘、机械光盘驱动器均使用单片机作为主控制器控制单一读写头，例如激光头和磁头通过串行读取盘片数据以及外部通讯。现有的内存电路技术将多颗内存颗粒总线分别并联在一起，主控制器通过向该并联总线广播片选信号进行寻址以及读写等操作。如果在现有技术上直接增加读写头数量，由于主控制器与内存的连接使用上述的并联总线，因此无法使用多线程并行技术，只能串行的从每个读写头读取或写入数据，以及串行从内存读写数据，即依次向并联总线广播对应内存地址的片选信号。这样一来造成极大的读写延迟，由于盘片高速旋转，非常容易误读写扇区，造成数据损失。如果增加主控制器的时钟频率，则需要对应增加内存颗粒芯片的时钟频率，然而时钟频率的增加也带来了更高的能耗以及错误率。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种多读写头的盘状存储器，其特征在于，所述盘状存储器包括盘片、主轴电机、控制板、知识库rom和多个读写模块；
5.所述盘片是圆盘状光学或磁性存储介质，所述盘片与所述主轴电机连接，并由所述主轴电机驱动进行转动；
6.所述读写模块包括读写头、控制臂、驱动马达和从控制器；所述读写头与所述盘片连接，且各所述读写模块的读写头之间保持相同距离；所述控制臂分别连接所述读写头和驱动马达，用于在所述驱动马达的带动下控制所述读写头在所述盘片上运动；所述从控制器与所述读写头和控制板数据连接，用于由所述读写头获取数据并输送至所述控制板上；
7.所述控制板包括主控制器、缓冲内存和通信接口；所述缓冲内存包括多个并联的内存颗粒组，所述颗粒组数量与所述读写模块数量相匹配，用于临时存储数据；所述主控制器同时通过多条总线与所述从控制器连接，并通过相同数量的总线与所述缓冲内存连接；所述通信接口与所述主控制器连接，用于与外部元件进行信息交互；
8.所述知识库rom与主控制器连接，用于存储所述盘状存储器与其他设备的通讯协议，以及外部存储地址到所述缓冲内存内部地址的映射方法。
9.更进一步地，所述盘片具有沿所述盘片圆心同轴分布的多条直径不同的数据轨
道，每条所述数据轨道又被平均分成多个扇区，每个所述数据轨道的起始扇区包含起始标识数据。
10.更进一步地，所述内存颗粒组中内部地址数量与任一所述数据轨道内最大的扇区数量相同，且每个内部地址的存储容量与所述扇区的存储容量相同。
11.更进一步地，所述数据轨道的扇区在数据读写中与所述内存颗粒组中内部地址一一对应。
12.更进一步地，所述盘片包括数据类型一和数据类型二；所述数据类型一的盘片上各条所述数据轨道具有相同数量的所述扇区，能够存储相同数量的数据；所述数据类型二的所述盘片直径大的数据轨道具有数量较多的所述扇区，而直径小的数据轨道具有数量较少的所述扇区，各所述扇区存储相同数量的数据。
13.本实用新型的优点在于：
14.本实用新型通过多个数据头对盘片进行同步读写，可以使盘片只旋转1/n读取整圈数据，节省时间，降低延迟；同时降低盘面磨损，并且兼容现有盘片的两种数据格式，存储器即使更换不同数据类型的盘片后也可进行读写，提高了存储器的适用性。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例提供的一种多读写头的盘状存储器的结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例提供的一种多读写头的盘状存储器中盘片和读写头的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行更详细的说明，本实用新型包括但不仅限于下述实施例。
18.如附图1所示，本实用新型的一种多读写头的盘状存储器，该盘状存储器包括盘片、主轴电机、控制板和多个读写模块。
19.盘片是圆盘状光学或磁性存储介质，盘片与主轴电机连接，并由主轴电机驱动进行转动。盘片均具有沿盘片圆心同心分布的多条直径不同的数据数据轨道，每条数据轨道又被平均分成多个扇区，每个数据轨道的起始扇区包含起始标识数据；盘片根据其各数据轨道的扇区数量分为两种数据类型；数据类型一的盘片上各条数据轨道具有相同数量的扇区，能够存储相同数量的数据；数据类型二的盘片直径大的数据轨道平均分为数量较多的扇区，而直径小的数据轨道平均分为数量较少的扇区，各扇区内存储介质密度相同。
20.如附图2所示，读写模块包括读写头、控制臂、驱动马达和从控制器。读写头与盘片连接，且读写头依据读写模块的数量保持相同间距，读写头用于对盘片上的数据进行读写。控制臂分别连接读写头和驱动马达，用于在驱动马达的带动下控制读写头在盘片上运动。从控制器与读写头和控制臂数据连接，用于由读写头获取数据并输送至控制板上。
21.控制板包括主控制器、可编程逻辑单元、知识库rom、缓冲内存和通信接口。缓冲内存包括多个内存颗粒组，内存颗粒组数量与读写模块数量相同；颗粒组内部的缓冲颗粒并联，颗粒组数量与读写模块数量相匹配，用于临时存储数据；缓冲内存的总容量大于等于盘片上单个数据轨道最大存储容量。可编程逻辑单元同时通过多条总线与从控制器连接，并
通过相同数量的总线与缓冲内存连接，用于生成和存储盘片内数据在读写过程中与缓冲内存之间的映射关系，以及根据映射关系双向运送读写头与缓冲内存中的数据，实现桥接效果；当盘状存储器更换盘片时，可编程逻辑单元能够根据盘片的数据类型对盘片与缓冲内存的映射关系进行重写，以适应新的盘片。主控制器为单片机，主控制器与可编程逻辑单元连接；主控制器同时通过多条总线与从控制器连接，并通过相同数量的总线与缓冲内存连接，还与通信接口连接；用于识别盘片类型、依据外部请求确定盘体上有效数据的物理起始位点、预测并优化盘体寿命、以及将内部物理离散缓冲内存中的数据输出为连续的数据。通信接口用于与外部元件进行信息交互。在一种实施例中，通信接口具有两种传输协议，通信接口a用于兼容现有的协议；通信接口f还直接与内部缓冲内存连接，用以支持dma技术，由外部设备处理离散数据提高效率。知识库rom与主控制器连接，用于存储盘状存储器与其他设备的通讯协议，以及外部存储地址到缓冲内存内部地址的映射方法。
22.本实用新型不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变换或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。


技术特征：
1.一种多读写头的盘状存储器，其特征在于，所述盘状存储器包括盘片、主轴电机、控制板、知识库rom和多个读写模块；所述盘片是圆盘状光学或磁性存储介质，所述盘片与所述主轴电机连接，并由所述主轴电机驱动进行转动；所述读写模块包括读写头、控制臂、驱动马达和从控制器；所述读写头与所述盘片连接，且各所述读写模块的读写头之间保持相同距离；所述控制臂分别连接所述读写头和驱动马达，用于在所述驱动马达的带动下控制所述读写头在所述盘片上运动；所述从控制器与所述读写头和控制板数据连接，用于由所述读写头获取数据并输送至所述控制板上；所述控制板包括主控制器、缓冲内存和通信接口；所述缓冲内存包括多个并联的内存颗粒组，所述颗粒组数量与所述读写模块数量相匹配，用于临时存储数据；所述主控制器同时通过多条总线与所述从控制器连接，并通过相同数量的总线与所述缓冲内存连接；所述通信接口与所述主控制器连接，用于与外部元件进行信息交互；所述知识库rom与主控制器连接，用于存储所述盘状存储器与其他设备的通讯协议，以及外部存储地址到所述缓冲内存内部地址的映射方法。2.根据权利要求1所述盘状存储器，其特征在于，所述盘片具有沿所述盘片圆心同轴分布的多条直径不同的数据轨道，每条所述数据轨道又被平均分成多个扇区，每个所述数据轨道的起始扇区包含起始标识数据。3.根据权利要求2所述盘状存储器，其特征在于，所述内存颗粒组中内部地址数量与任一所述数据轨道内最大的扇区数量相同，且每个内部地址的存储容量与所述扇区的存储容量相同。4.根据权利要求3所述盘状存储器，其特征在于，所述数据轨道的扇区在数据读写中与所述内存颗粒组中内部地址一一对应。5.根据权利要求2所述盘状存储器，其特征在于，所述盘片包括数据类型一和数据类型二；所述数据类型一的盘片上各条所述数据轨道具有相同数量的所述扇区，能够存储相同数量的数据；所述数据类型二的所述盘片直径大的数据轨道具有数量较多的所述扇区，而直径小的数据轨道具有数量较少的所述扇区，各所述扇区存储相同数量的数据。

技术总结
本实用新型涉及一种适用于多类型盘和多读写头的盘状存储器，包括盘片、主轴电机、控制板和多个读写模块；盘片是圆盘状光学或磁性存储介质，盘片与主轴电机连接，并由主轴电机驱动进行转动；读写模块包括读写头、控制臂、驱动马达和从控制器；控制板包括主控制器、缓冲内存和通信接口；主控制器同时从多个读写头获取盘片的数据写入缓冲内存对应空间，并通过通讯接口将缓冲内存中的数据与外部地址进行交互。本实用新型通过多个数据头对盘片进行同步读写，极大提高了存储器读写效率，降低盘面磨损，并且兼容现有盘片的两种数据格式，存储器即使更换不同数据类型的盘片后也可进行读写，提高了存储器的适用性。了存储器的适用性。了存储器的适用性。


技术研发人员：张世卓 刘琼
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2021.09.28
技术公布日：2022/3/8