logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Nowy sposób wykonania szybkiego twardego dysku (czas 1ms)

elmłot 09 Mar 2007 18:07 2758 9
REKLAMA
  • #1 3660774
    elmłot
    Poziom 18  
    Posty: 361
    Pomógł: 13
    Ocena: 19
    Witam.
    Mam pomysł jak zrobić dysk twardy wykonany z tradycyjnych materiałów tzn. zapis i odczyt przez stosowane w dyskach twardych głowice na ruchomym materiale magnetycznym również stosowanym w dzisiejszych dyskach. Większość elektroniki dysku też nie różni się od stosowanej obecnie, część staje się zbędna a część można lepiej, efektywniej wykorzystać w celu zwiększenia szybkości i wydajności dysku. Główna różnica polega na zastosowaniu wielu głowic, oraz innych rozmiarów nośnika magnetycznego oraz jego jego ruchu. Pomysł narodził się od tego ostatniego czyli innego rozmiaru i ruchu nośnika informacji magnetycznej. To pociąga za sobą zastosowanie większej ilości głowic. Ja ustaliłem sobie minimum 10 głowic. Przy zastosowaniu 20 głowic parametry będą troche lepsze ale napewno nie dwa razy lepsze, co by wynikało z prostej arytmetyki. Pomysł ten pozwala skonstruować dysk o maksymalnym zaznaczam maksymalnym czasie dostępu poniżej 4 ms, minimalnym na poziomie nanosekund zależnym od elektroniki a nie od fizycznej szybkości dysku. Nie wiem jak teoretycznie ustalić średni czas dostępu ale można przyjąć że, przy odczycie małych plików będzie napewno powyżej 1ms , natomiast przy dużych plikach na poziomie 1 ms

    Na początek mam pytanie, kto poważnie może zainteresować się tym pomysłem?
    Przyjąłem obroty max 12 000 obr/nim (łatwo przeliczać) ze względu na problemy z łożyskowaniem przy wyższych obrotach, natomiast by osiągnąć przeciętną gęstość zapisu obroty powinny być większe (ponad 20 000 obr/min) no i zarazem krótszy czas dostępu. Nie wiem jakie zjawiska będą przeszkadzać przy tak dużych obrotach ?
    Czy Waszym zdaniem warto mieć taki szybki dysk wielkości 100 do 200GB(pojemność zależy od osiągniętej gęstości zapisu, 100GB przy 12000obr/min) o załóżmy średnim czasie dostępu 2ms i transferze powiedzmy 10 razy większym od dzisiejszych transfrów, kosztem zastosowania 10 razy więcej głowic w dysku i kilkoma szczegółami, które ze względu na konieczność przystosowania do seryjnej produkcji również podniosą cene ?
    Co o tym sądzicie?
  • REKLAMA
  • #2 3660913
    Masster
    Poziom 32  
    Posty: 1908
    Pomógł: 156
    Ocena: 46
    Było kiedyś coś podobnego z tym, że w napędach CD firma Kenwood produkowała napędy True X, które miały kilka laserów i czytały kilka ścieżek na raz. Nie miały rewelacyjnych osiągów i dlatego nie zadomowiły się na rynku. Aby osiągnąć zwiększenie prędkości odczytu należało jeszcze spreparować zapis na płycie, bo normalnie dane nie są umieszczone po kolei, są rozmieszczone w różnych miejscach, co polepsza działanie korekcji błędów odczytu. Teoretycznie jest możliwe skonstruowanie takiego dysku, ale nie w domowych, amatorskich warunkach.
  • REKLAMA
  • #3 3660978
    tzok
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Posty: 38781
    Pomógł: 3174
    Ocena: 6521
    Wziąłeś pod uwagę masę zespołu głowic i jej bezwładność? Ograniczenia wynikające z przepustowości magistrali systemowej? Nie lepiej po prostu użyć szybkich pamięci Flash? Głowice to jeden z najdroższych elementów dysku.
  • #4 3661364
    elmłot
    Poziom 18  
    Posty: 361
    Pomógł: 13
    Ocena: 19
    Masster napisał:
    Teoretycznie jest możliwe skonstruowanie takiego dysku, ale nie w domowych, amatorskich warunkach.

    Oczywiście, że w nie domowych warunkach, mam na myśli wprowadzenie tego pomysłu do seryjnej produkcji.

    Nie mam wykształcenia w tym kieruku, więc moje wiadomości są ograniczone do tego jaką wiedze zaczerpnąłem z internetu. Zdaje sobie sprawę, że pewne moje sformułowania mogą być niezrozumiałe i niefachowe. Dlatego też zdecydowałem się napisać na forum ten wątek, by dowiedzieć się więcej na interesujący mnie temat.

    W tym pomyśle jest wiele możliwości np. :
    Jeśli chodzi o 10 głowic, które jak się przed chwilą dowiedziałem od kolegi "tzok" są jednym z droższych elementów(niestety), mogą stanowić dwa niezależne zespoły, i w czasie kiedy 1 zespół głowic przeczyta połowę obwodu dysku(połowę długości ścieżki), drugi również przeczyta w tym samym czasie drugą połowę długości ścieżki. W pewnym sensie mamy wówczas podwójną prędkość odczytu. II Wariant: jeden zespół głowic czyta jeden plik a w tym samym czasie drugi szuka lub czyta inny plik. Chcę zaznaczyć, że dzięki troche innej konstrukcji geometrycznej samego nośnika, możliwy jest odczyt a nawet myślę że wskazany kiklu głowic naraz. Zespół 5głowic oznacza, że 4 głowice czytają naraz 4bity a piąta "trzyma ścieżkę" Dwa takie zespoły dają możliwość konfiguracji w w/w dwa warianty, a może można wymyśleć jeszcze inne w zależności od sensu i potrzeb. Ja niestety niem mam takiej wiedzy z zakresu działania i samego dysku jak i interfejsu, potrzeb czy wymagań systemu operacyjnego w stosunku do dysku.
    Przy zastosowaniu 3 zespołów głowic ilość wariantów oczywiściw wzrośnie, i stworzą się nowe możliwości, nie będę wymieniał. Oczywiście podniesie to koszt, ale jak poczytałem o twardym dysku to byłem zaskoczony w jak skomplikowany sposób działa, choć na pierwszy rzut oka zasada jest prosta, zapis i odczyt przez głowice na materiale magnetycznym. Życie dysku jest tak skomplikowane, chyba po to by zwiększyć jego szybkość, bo jest chyba najwolniejszym elementem komputera i myślę, że w b.dużej mierze od dysku zależy kondycja całego systemu. Zasugerowałem wielkość dysku na poziomie 100-200 GB ponieważ przy dzisiejszych matariełach stosowanych do ich produkcji oraz jego powierzchni przeznaczonej do zapisu większego nie da się zrobić(moim zdaniem). Małe wymiary mogą pozwolić jedynie na duże obroty, tu przeszkodą mogą być łożyska ale napewno nie zbyt duża prędkość liniowa, ponieważ przy 12 000 obr/min jest znacznie mniejsza niż w dyskach 3,5 calowych. Po zwiększeniu obrotów do ponad 20 000 osiągniemy prędkość liniową normalnego dysku na zewnętrznej ścieżce, a zarazem 1 obrót na 3 ms i przy dwóch zespołach głowic średni czas opóźnienia 0,75 ms w pierwszym wariancie lub 1,5ms w drugim wariancie.
    Gdy zastosujemy 3 zespoły czas się skróci o 2/3 i wyniesie odpowiednio 0,5 ms oraz 1 ms. Do tego należy dodać czas pozycjonowania. Nie wiem jaki będzie bo nie da sie go prosto wyliczyć, ale jeśli ruch głowic w TYM dysku jest 3 razy krótszy między skrajnymi ścieżkami niż w tradycyjnym dysku to myślę ,że średni czas pozycjonowania ma szanse być dwa razy krótszy. Po za tym ta piąta gowica która "pilnuje i bada "położenie całego zespołu chyba łatwiej i szybciej ustabilizuje cały zespół na żądanym miejscu. Po za tym pozostałe 4 głowice czytają tylko dane a nie jak do tej pory muszą jeszcze pilnować swojej ścieżki. Wszystkie dane nadmiarowe (chyba tak się nazywają) mogą zniknąć z ścieżek, bo zostaną zapisane tam gdzie czyta piąta głowica. Wzrośnie gęstość użytecznych danych w zapisie na czterech ścieżkach, ale niestety zajmną miejsca na dodatkowej piątej, bo cały zespół 5 głowic pracuje razem. Pod względem efektywności teoretycznie korzystnej prezentował by się zespół 9 głowic- 8 do danych plus 1, nie mówiąc o 16 +1. Zaznaczam, że ruch głowic między skrajnymi ścieżkami jest mniejszy 3-krotnie, niż w tradycyjnych dyskach, ale czy mimo to zespół 9 głowic nie będzie zbyt ciężki, a przez to zbyt wolny, duża siła bezwładności?? A przecież mnie chodzi o szybki dysk, więc tu może być pewne ograniczenie. O 16+1 chyba można zapomnieć, lecz z drugiej strony taka ilość głowic X ilość zespołów to pewnie koszty niewspółmierne do korzyśći(16+1 X2= 34głowice)

    Dodano po 1 [godziny] 31 [minuty]:

    W całym tym moim rozważaniu chodzi o to by stworzyć jak najszybszy dysk niekoniecznie duży. Myślę, że dysk o pojemności 100GB na którym jest system + programy ,ogólnie rzeczy które na szybkim dysku bardzo wyraźnie przyśpieszą swoje działanie. Nie da sie bez konsekwencji zwiększać obrotów, ale przez dziwaczne konstrukcje można znacznie zwiększyć i prędkość i wydajność.

    Jest możliwość pójścia w drugą strone. Zamiast łączyć dyski 500 GB, zmieniając wymiary geomatryczne Tego dysku i oczywiście redukując prędkość ω do takiej przy której prędkość liniowa będzie jak w normalnych dyskach, można uzyskać b.dużą pojemność np:
    rozmiar obudowy dysku 25cm X 30 cm pojemność około 10 TB przy materiałach dzisiaj stosowanych (80GB na jedną strone talerza dysku).
    Wiem , że wymiary są ogromne , ale i pojemność jest ogromna, coś za coś. Zaleta : jeden dysk , jeden silnik , jedna para łożysk, niskie obroty ( ale przez to czas opóźnienia duży), mała liczba głowic w przeliczeniu na pojemność dysku ( np dysk 500 GB załóżmy, że posiada 2 talerze czyli 4 głowic co daje 500/4=125GB na głowice), przy zastosowaniu czterech zespołów po 5 głowic daje 10 000 GB / 4X5 głowic = 500 GB na głowice. Oczywiście ruch głowicy między skrajnymi ścieżkami będzie większy niż w SZYBKIM dysku a co za tym idzie czas dostępu będzie gorszy niż w bardzo słabych dzisiejszych dyskach. Jednym słowem byk ale muł. Taki dysk może być wykorzystany do baz danych. Cztery zespoły glowic (może być więcej zespołów) dają ogromne możliwości konfiguracji, nawet w czasie rzeczywistym można by zmieniać konfigurację w zależności od potrzeb np. wszystkie zespoły wyszukują plik i który trafi pierwszy ten czyta cały plik i reszta może szykać już następny plik lub czytać następne fragmenty w celu prześpieszenia odczytu całego pliku. Możliwości jest mnóstwo, w zależności od aktualnych potrzeb. Nawet myślę, że mając duży bufor danych ( 32MB, 64MB) małe pliki do zapisu mogą być tam przechowywane i w czasie gdy, któryś zespół głowic ma wolne, to można go wykorzystać do zapisu a inne w tym czasie mogą czytać.
    Najciekawsze są te możliwości konfiguracyjne, bo materiały magnetyczne i głowice są tradycyjne.
    Chcę nadmienić, że używam cały czas sformułowania dysk , ale nie jest to do końca prawdą . Dzięki swoim innym rozmiarą ma inne właściwości niż dysk, przez co stwarza możliwość synchronizacji wszystkich zespołów głowic ,uzyskujemy efekt, że każda ścieżka jest identyczna. Pomijając to mam pytanie :
    Czy stworzenie takich możliwości jak wyżej opisane tj, ogromny ale powolny dysk z możliwością konfiguracji głowic , oraz szybki ale mały dysk również z dodatkowymi możliwościami mają racje bytu???
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #6 3662049
    Masster
    Poziom 32  
    Posty: 1908
    Pomógł: 156
    Ocena: 46
    Zasada działania którą opisujesz kojarzy mi się z macierzą dyskową gdzie kilka oddzielnych urządzeń łączy się w jedno logiczne. Dane są podzielone i mogą być odczytywane w tym samym czasie z więcej niż jednego fizycznego dysku. Daje to spore przyspieszenie.

    Skonstruowanie choćby prototypu wymaga specjalistycznych laboratoriów i zespołu specjalistów bez tego będziesz sobie gdybał bez końca i jedyne co z tego wyjdzie to koncert życzeń.
  • Pomocny post
    #7 3665346
    adams987
    Poziom 35  
    Posty: 2180
    Pomógł: 288
    Ocena: 138
    Ciekawy pomysł. Tytuł jednak powinien brzmieć " Nowa pamięć masowa ".
    Drugi pomysł na "duży dysk" jest bardziej realny do wykorzystania,
    jeżeli faktycznie jego zaletami będzie dużo mniejsza ilość głowic, jeden silnik itd. Inaczej mówiąc w jednej obudowie zmieścisz równowartość 20 dużych dysków, stosując kilka razy mniej części, przez co drastycznie obniżysz koszty. I ta jest faktycznie zaleta. Policz 20 dysków po skromnie 500 zł = 10 000 zł. Jeśli tak duży dysk kosztowałby ponad dwa razy mniej, to są realne szanse wykorzystania bloku takich dysków do archiwizacji danych. Ważną rzeczą jest również bezawaryjność. Przy niskich obrotach a jak dobrze zrozumiałem ten "dysk" będzie miał niskie obroty, ilość wydzielanego ciepła będzie mniejsza, żywotność wydłuży się wiec pomyśl jak po pierwsze obniżyć koszty, zapewnić bezawaryjność, zwiększyć pojemność.
    Natomiast Ten Szybki dysk może być bardzo kłopotliwy w "Stworzeniu" jeśli mówimy o obrotach pow 20tys. to przypadkowe uderzenie w obudowę komputera może spowodować awarię. Zbyt wiele niewiadomych i brak szczegółów aby coś więcej powiedzieć.
    Pomysły ciekawe, warto zauważyć, że dysk twardy powstał 50 lat temu i nie wiele się zmienił, tak jak wiele innych urządzeń np. silnik spalinowy.
    A z czego mamy prąd? Z pary. Maszyny parowe do dzisiaj produkują
    pewnie ponad 3/4 energii elektrycznej. ŚREDNIOWIECZE. No może silnik spalinowy to nie taki dobry przykład, powstały różne rodzaje np. silnik turbinowy, tłokowy,odrzutowy a każdy z wymienionych ma znowu swoje odmiany np. dwusuw czterosuw Wankla.
    W dyskach twardych ostatnio tzn 10 lat temu nastąpiła zmiana głowicy na MG a później na GMR oraz zastąpiono silnik krokowy napędem magnetodynamicznym, co można porównać do zastosowania wtrysku zamiast gaźnika oraz alternatora w miejsce prądnicy.
    Więc jak widać z porównania pierwsza zmiana coś wniosła nowego druga niewiele.
    Nie były to zmiany znaczące w samej konstrukcji. Ogromny skok pojemności dysków zawdzięczamy nowym materiałom a nie innowacją w konstrukcji, nie mówiąc o zgoła innym sposobie wykonania całej konstrukcji dysku.[/b]
  • #8 3666371
    elmłot
    Poziom 18  
    Posty: 361
    Pomógł: 13
    Ocena: 19
    Adams987 masz racje, że obroty ponad 20 000 są raczej mało realne do osiągnięcia z przyczyn technicznych, ale dzięki innej konstrukcji sam element poruszający się z ta prędkością jest bardziej stabilny niż dysk. Podejrzewam, że głównym problemem będą łożyska, wydzielanie ciepła, żywotność i bezawaryjność.
  • Pomocny post
    #9 3667391
    adams987
    Poziom 35  
    Posty: 2180
    Pomógł: 288
    Ocena: 138
    Zobacz na ceny dysków 15 000 obr min. Są ogromne pomimo małej pojemności. Ciekawe czym jest to podyktowane? . Może chcesz mieć szybki dysk to zapłać 5 razy wiecej ?
  • REKLAMA
  • #10 3669302
    elmłot
    Poziom 18  
    Posty: 361
    Pomógł: 13
    Ocena: 19
    Widziałem ceny ponad 20 000 zł za 300 GB. SZOK

Podsumowanie tematu

✨ Przedstawiono koncepcję szybkiego dysku twardego o czasie dostępu około 1 ms, bazującego na tradycyjnych materiałach magnetycznych i głowicach stosowanych w obecnych dyskach HDD. Kluczową innowacją jest zastosowanie wielu głowic (minimum 10, optymalnie 20) oraz zmiana rozmiaru i ruchu nośnika magnetycznego, co ma umożliwić równoczesny odczyt różnych fragmentów danych i zwiększyć wydajność. Dyskusja porusza kwestie techniczne, takie jak masa i bezwładność zespołu głowic, ograniczenia przepustowości magistrali systemowej, koszty produkcji oraz problemy z łożyskami, wydzielaniem ciepła i bezawaryjnością przy wysokich prędkościach obrotowych. Wskazano, że podobne rozwiązania z wieloma głowicami stosowano w napędach CD (np. Kenwood True X), które jednak nie zdobyły popularności ze względu na ograniczone osiągi. Alternatywnie sugerowano wykorzystanie macierzy dyskowych lub pamięci Flash jako bardziej praktyczne rozwiązania. Dyskusja podkreśla, że realizacja takiego projektu wymaga specjalistycznych laboratoriów i zespołu inżynierów, a koszty i techniczne wyzwania mogą ograniczać jego komercyjne zastosowanie.
Podsumowanie wygenerowane przez AI na podstawie treści dyskusji.
REKLAMA