文/Tigers

　　电脑是若干硬件的联合体，其整体性能符合“木桶效应”：最矮的木条决定整个桶的容量。因此，电脑技术的整体发展需要各个独立硬件系统发展的协调和均衡。今天的电脑虽然在CPU、内存和主板等硬件的性能上已经获得了极大的提高，但在电脑的主要硬件的所有关键指标中，硬盘的内部数据传输率却未能得到相应的提高，已经形成了业界公认的一个严重制约电脑整机性能提高的瓶颈。今日，一位上海的发明人于君给新浪科技发来求助信件，大胆提出了解决现有硬盘存储瓶颈的方法，并寻求紧急帮助！

　　与CPU、内存、主板等芯片类硬件不同的是，硬盘的核心部份属于机械装置。硬盘的机械性能决定了硬盘的内部数据传输率。要想提高硬盘的内部数据传输率，就必须提高机械装置的效率。自从1973年IBM发明了Winchester(温彻斯特)硬盘以来至今的近30年时间里，硬盘的核心机械结构部份的基本原理始终没有脱离“温彻斯特”模式。“温彻斯特”模式的精髓是“密封、固定并高速旋转的镀磁盘片的每个存储面上有一个沿盘片径向移动的磁头”。

　　硬盘的数据传输率分外部传输率和内部传输率。前者代表缓存与控制芯片组之间的数据交换速度，而后者是磁头与盘片间的读写速率。

　　硬盘的数据传输率取决于外部和内部数据传送率两个因素。外部数据传输率和硬盘接口有直接关系。外部数据传输率目前能够达到160MBs以上。而且，从长远来看，其继续发展也完全没有问题。而内部数据传输率目前却只能达到大约50MBs。因此，在内部数据传输率没有得到提高的情况下，单纯提高外部数据传输率是没有太大意义的。

　　目前，硬盘的内部数据传输率的提高途径主要是加快盘片主轴转速和磁头寻道速度，以及盘片的数据存储密度。从现在的电机技术发展水平来看，虽然主轴转速已经突破15000RPM，但似乎已经离极限不远了。更高的转速意味着稳定性、散热、机械损耗、能耗等方面的问题的急剧加重。因此，主轴转速的提高是有限度的，而且代价高昂。即使采用了“湿盘”技术，机械损耗也仍然存在，提速的潜力有限。寻道速度的提高意味着必须克服更严重的磁头移动惯性和达到更高的精度要求，显然也受到相关机电技术现有发展水平的制约。

　　与前两种手段不同，提高盘片的数据存储密度，可以在不变的主轴转速下使磁头在单位时间内可读写更多的数据。近年来，硬盘的数据存储密度提高很快。据称，将在一两年内诞生单碟容量800G的超级硬盘。不过，由于受到磁头技术水平的限制，数据存储密度的增加并不能同比地提高内部数据传输率，而且，磁头扫描整个磁盘所需的时间还会大大延长。这将意味着该“超级硬盘”的分区、格式化、整盘搜索、碎片整理、磁盘扫描、大规模数据搬移等等过程所需的时间将漫长到要用若干小时来计算。在许多应用环境下(比如大型数据库、服务器)，这样的缺陷是致命的。

　　针对上述问题，上海的发明人于君提出了一个极为简单却非常有效的解决方案：在硬盘盘片的每个存储面上增加多个独立运行的磁头(见图)。

　　为了理解多个独立磁头的作用，可以打个比喻：现有硬盘的单独立磁头原理就好比一个容量日渐膨胀的图书馆内只有一个管理员。而目前提高该图书馆的运行效率的手段就是不断训练和提高这个管理员的奔跑速度和体力，以及提高书架存书密度。显然，依赖这种手段大幅度提高这个图书馆的整体效率是非常困难的。多独立磁头解决方案就相当于为这个图书馆增加了一个甚至七、八个图书管理员，并且各个管理员相互配合，协调工作。

　　在完成一个数据块的读/写过程中，由于有多个独立磁头协调工作，会使磁头寻道时间几乎完全相互抵消，磁头读写数据块的持续时间也会部分抵消。当一个磁头读写一段时，另一个磁头进行下一段的寻道过程，找到后可立即进行读/写操作，或者进入读/写操作的预备状态，等待前一个磁头完成前一段后立即接替作业。当然，也可以用这两个磁头对同一个目标数据的等分位置或者任意起始位置的不同段落同时进行寻道和读/写作业。这将会显著减少大文件的读取或写入的时间。当进行数据的搬移操作时，数据的提取和写入可以由不同的磁头在不同的位置同步进行，几乎不需要磁头的往复寻道过程。

　　多个磁头也可以分别接受互不关联的命令，对不同的目标数据分别进行完全独立互不牵制的读写操作。此时，相当于有多个绝对实时同步的镜像硬盘。与现有的磁盘阵列技术相比，这种绝对的镜像硬盘是自动同步的，不需要磁盘阵列中的各磁盘的同步读写和检测过程，因而整体效能高得多。

　　这种原理也可以应用在光驱上：两个激光头各自读取任意位置的不同的文件，甚至可以实现同时播放同一张光碟的任意两个不同的影音文件，或者同一个影音文件的不同部分。对于DVD影片来说，双激光头可以轻易实现对同一个情节的两个视角进行实时切换。

　　在不依赖主轴转速的提高、磁头寻道速度的提高以及磁道密度的提高的前提下，运用多独立磁头的新式硬盘的内部数据传输率将比现有硬盘提高100%至1000%！而现有的最高转速15000RPM的硬盘比流行的7200RPM硬盘的数据传输率仅提高40%左右。

　　由于该硬盘所依赖的技术非常成熟，因此，实施容易。该硬盘的成本不会太高。预计双独立磁头硬盘的成本会比同类普通硬盘高50%左右。这种新式硬盘的单存储面磁头数量可以增加到8个以上，其内部数据传输率可以大到1000MBs。

　　显然，这种具有很高的内部数据传输率的硬盘，会极大地改善电脑整机的性能，为电脑技术的整体协调发展创造了条件。

　　在笔记本电脑上，多独立磁头硬盘的作用也很明显。笔记本电脑内部空间狭小、电池能量有限，经常需要在移动中运行，因此，对其部件的功耗和防震性能提出了很高的要求。由于硬盘的功耗正比于转速的2.8次方，因此对功耗十分敏感的笔记本硬盘就不能简单地依靠提高硬盘主轴转速来获得更好的性能，而且，高速硬盘的防震性能也会变差。如果采用双独立磁头硬盘，就可以在保持硬盘主轴转速不变的情况下将内部数据传输率提高近一倍，而且几乎不提高功耗。

　　该发明已经在去年4月23日申报了中国发明专利，并已经通过了中国专利局的初步审查（专利申请图片1、图片2）。此后，发明人曾针对该发明的技术可行性咨询了多名专家(包括生产硬盘磁头部件的长城集团公司的专业人员)，均得到了很肯定的答复。

　　经咨询硬盘专业设计人员和著名院校教授表明发明确实具有技术上的可行性，它的实施将必然显著地促进各国IT业的发展。

　　更进一步，如果该发明获得了广泛的国际专利保护，那么，这项由中国人发明并且由中国企业掌握知识产权的高科技将使中国的IT业获得极大经济利益和发展的主动性。

　　然而，由于发明人自身的财力有限，至今无法申请该发明的国际专利。根据我国已经加入的《保护工业产权巴黎公约》的规定，该发明的国际专利申请优先权的最后期限是2002年4月22日。也就是只有短短10天了！

　　为了使这项极有价值的中国发明不丧失在国际上的专利保护机会，发明人于君借助新浪网紧急呼吁，寻求企业、有关部门或有识之士的帮助。于君还声明：他将把该发明在中国的专利权的50%无偿转让给中国国内的合适企业，以支持国产硬盘的发展。

　　于君的电子信箱是：yujun_email@sina.com，电话：021-58209581。或者您可以给我们来信(techfaq@staff.sina.com.cn)，由我们转交。

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