CN103324543B - 硬盘读写率与振动源关系判断方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种硬盘读取率与振动源关系判断方法，适用于具有至少一硬盘装置及至少一振动源的电脑装置，该方法包括：同步接收对应振动源产生的振动感应信号及对应该硬盘装置读写运作的硬盘流量信号；其次，对振动感应信号及硬盘流量信号做时域与频域转换演算，以分别获取对应的振动感应频率函数及硬盘流量频率函数；当振动感应频率函数与硬盘流量频率函数之间具线性关系时，对振动感应频率函数与硬盘流量频率函数进行比对演算，以获取影响硬盘装置读取率的振动信息；最后，依据该振动信息产生对应的防振控制信号以供进行防振控制。本发明实施例提可以降低振动源对硬盘装置运作的影响，进而稳定电脑系统整体运作效能。

Description

硬盘读写率与振动源关系判断方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种硬盘防振方法及系统，且特别是一种硬盘读写率与振动源关系判断方法及其系统。

背景技术

电脑系统例如服务器(Server)、硬盘机(diskstoragesystem)、桌上型电脑及笔记本电脑等一般是通过硬盘(harddrivedisk，HDD)来进行数据存取运作。然而随着硬盘存储及磁轨(track)密度的增加，其敏感度亦随之增加，往往会受到振动影响而产生共振，从而降低硬盘的效能(例如造成硬盘读写率下降或无法运作等)。因此，即便电脑系统的中央处理单元运作速度再快，也无法正常存取数据，进而亦影响电脑系统的运作。

请参照图1，图1绘示典型电脑服务器的示意图。目前一般市面上的电脑服务器1如图1所示，主要包括主机板11、风扇区15、电源供应器13以及硬盘区17。硬盘区17配置于风扇区15的邻近处。风扇区15包括多个散热风扇151。硬盘区17包括多个硬盘171。电源供应器13亦包括一散热风扇131及电源供应电路(未绘示)。现有散热风扇131及多个散热风扇151用以于对邻近的系统元件在电脑系统运作时，进行排热，以避免系统元件(例如主机板11、电源供应器13及硬盘171)因过热造成损害而无法运作。硬盘171可用以供主机板11在系统运作时，读取或写入相关数据。进一步地说，电源供应器13中的散热风扇131、多个散热风扇151在运作时皆会产生振动频率。同样地，多个硬盘171在运作时，亦会因硬盘内部机构运转而产生振动，并相互影响产生共振效应。据此，电脑服务器1中可能影响硬盘区17中硬盘171运作的振动源至少包括散热风扇131、151及该些硬盘171。

目前，一般现有的振动控制方式为在电脑系统的机构上做隔振，例如放置阻尼材料或硬性材料等于振动源四周，或是在硬盘之间及硬盘与风扇之间以空间隔开等，以降低振动源运作时，对硬盘造成的影响。然而此类防振机制属于被动的控制方式，须在电脑系统建构前实施，无法随电脑系统运作时，即时地进行调整控制，降低共振效应，以随时稳定硬盘的运作，提升整体系统运作效能。此外，在机构上做隔振，亦会增加电脑系统的制作成本，同时减少电脑机构上的使用空间，从而降低电脑系统经济效益。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种硬盘读写率与振动源关系判断方法与其控制系统，可通过主动检测振动源对硬盘装置的影响，即时地启动防振控制机制，降低振动源对硬盘装置运作的影响，进而稳定电脑系统整体运作效能。

本发明实施例提供一种硬盘读取率与振动源关系判断方法，适用于具有至少一硬盘装置及至少一振动源的电脑装置，此硬盘读取率与振动源关系判断方法包括：同步接收对应振动源产生的振动感应信号及对应硬盘装置读写运作的硬盘流量信号；再对振动感应信号及硬盘流量信号分别进行时域与频域转换演算，分别获取对应的振动感应频率函数及硬盘流量频率函数；接着，再判断振动感应频率函数与硬盘流量频率函数之间是否具线性关系，若是，则对振动感应频率函数与硬盘流量频率函数进行比对演算，以获取影响硬盘装置读取率的振动信息；最后并可依据振动信息产生对应的防振控制信号以执行防振控制。

本发明实施例还提供一种硬盘读取率与振动源关系判断系统，设置于电脑装置，且耦接振动感应装置及至少一硬盘装置，此硬盘读取率与振动源关系判断系统包括振动信号产生单元、数据吞吐量累计单元、演算单元、储存单元、比对单元以及防振控制驱动单元。振动信号产生单元用以同步接收电脑装置产生的时间信号与该振动感应装置感测振动源产生的振动振幅信号，并根据时间信号及振动振幅信号产生振动感应信号。数据吞吐量累计单元可同步接收时间信号，以及统计硬盘装置在数据流量取样时间内具有固定数据大小的数据的读取或写入笔数，并根据时间信号及固定数据大小的数据的读取或写入笔数产生硬盘流量信号，其中数据流量取样时间依据分析频宽的倍数所设置。演算单元耦接振动信号产生单元及与振动感应信号同步产生的数据吞吐量累计单元。演算单元可用以接收振动感应信号及硬盘流量信号，进行时域频域转换，以分别产生对应的振动感应频率函数及硬盘流量频率函数，其中，演算单元根据时间信号取得同步产生的振动感应信号与硬盘流量信号。储存单元耦接该演算单元，并用以记录及储存振动感应频率函数及硬盘流量频率函数。比对单元耦接该演算单元，并对振动感应频率函数及硬盘流量频率函数进行演算比对，产生影响硬盘装置读取率的振动信息，其中振动信息包括至少一共振频率。防振控制驱动单元可依据该振动信息，产生防振控制信号驱动控制该振动源，以进行对应防振控制。

综上所述，本发明实施例提供一种硬盘读写率与振动源关系判断方法与其系统，此判断方法与其系统，可通过检测振动源对硬盘装置的影响，主动地即时启动防振控制机制，降低振动源对硬盘装置运作的影响。

此判断方法与控制系统可通过同步接收对应振动源的振动感应信号与硬盘装置的流量信号，并比对及分析振动感应信号及流量信号于频率之间的关系，获取相应振动数据，例如共振频率。此外，此判断方法与其系统可依据所获取的振动数据，对应地启动防振机制，降低振动源对硬盘装置的影响。据此，此判断方法与其系统可通过主动检测振动源对硬盘装置的影响，即时地启动防振控制机制，稳定硬盘装置存取的运作，提升硬盘运作效益，进而可在不增加电脑系统设备制作成本条件下，提高电脑系统设备的稳地性及效能。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是一典型电脑服务器的示意图。

图2是本发明实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。

图3是本发明另一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。

图4是本发明另一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。

图5是本发明又一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。

图6是本发明一实施例提供的硬盘读写率与振动源关系判断方法的流程图。

图7是本发明一实施例提供的振动感应信号产生方法的流程图。

图8是本发明一实施例提供的硬盘流量信号产生方法的流程图。

图9是本发明一实施例提供的硬盘读写率与振动源比对分析方法的流程图。

图10是本发明一实施例提供的振动感应频率函数Vib(f)的曲线示意图。

图11是本发明一实施例提供的硬盘的流量函数的曲线示意图。

附图标号：

1：电脑服务器

11：主机板

13：电源供应器

131：散热风扇

15：风扇区

151：散热风扇

17：硬盘区

171：硬盘

2：电脑系统

21、21a～21n：硬盘装置

211、251、27：振动感应单元

213、253：模拟数字转换单元

23：主机板

230：时钟单元

231：振动检测判断模块

2311：振动信号产生单元

2312：数据吞吐量累计单元

2313：演算单元

2314：储存单元

2315：比对单元

2316：防振控制单元

25：振动感应装置

29a、29b：多工器

3：振动感应接收器

31：模拟数字转换器

51、53、55、57：区间

C10、C20：曲线

Vib_IN：振动信号

CLK_SIG：时间信号

Vib(t)：振动感应信号

Vib(f)：振动感应频率函数

Th(t)：硬盘流量信号

Th(f)：硬盘流量频率函数

CTRL_SIG：驱动控制信号

S101～S111：流程步骤

S201～S205：流程步骤

S301～S311：流程步骤

S401～S411：流程步骤

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的实施例：

请参照图2，图2绘示本发明实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。电脑系统2包括至少一硬盘装置21(harddiskdrive，HDD)及主机板23(motherboard)。硬盘装置21通过一数据传输接口(未绘示)连接主机板23，以传送数据。电脑系统2可为服务器(Server)、硬盘机(diskstoragesystem)、桌上型电脑或笔记本电脑等。硬盘装置21可以阵列方式设置于电脑系统2，供主机板23存取所需数据。数据传输接口可依据硬盘装置21的种类及实体架构可为小型电脑系统接口序列(SCSI)、高技术配置接口(SATA)或整合装置电路(IntegratedDeviceElectronic，IDE)。

硬盘装置21设有振动感应单元211，用以在硬盘装置21运作时(即读取或写入运作时)，感应电脑系统2中至少一振动源(例如电源供应器、散热风扇或硬盘装置21本身机构等)振动产生的振动信号Vib_IN，并通过该数据传输接口输出对应振动感应的振动振幅信号G_SIG至主机板23。硬盘装置21亦通过该数据传输接口，以供主机板23上的处理器(图2未示)进行数据读写运作，其中数据读写速率会依据硬盘装置21运作状态而有所改变。

进一步地说，硬盘装置21另可包括模拟数字转换单元213。振动感应单元211耦接模拟数字转换单元213。振动感应单元211可在硬盘装置21运作时，在一特定时间点感应电脑系统2中振动源所产生的振动信号Vib_IN，并输出对应该振动的振动振幅电压信号。换句话说，振动信号Vib_IN包含振动源的振动强度，而振动感应单元211通过感应振动信号Vib_IN输出对应振动振幅电压信号。模拟数字转换单元213对振动振幅电压信号做模拟数字转换后输出相应的振动振幅信号G_SIG至主机板23。振动感应单元211与模拟数字转换单元213可例如设置于硬盘装置21的主机板上，以感应硬盘装置21所感受到的振动强度并经模拟数字转转换后即时通过上述的数据传输接口输出至主机板23。

主机板23包括时钟单元230以及振动检测判断模块231。时钟单元230耦接振动检测判断模块231。时钟单元230用以输出一时间信号CLK_SIG至振动检测判断模块231，以作为同步信号接收的比对基准。振动检测判断模块231可通过数据传输接口接收由模拟数字转换单元213输出的振动振幅信号G_SIG。同时，在硬盘装置21与主机板23进行数据读取或写入运作时，振动检测判断模块231可统计于一数据流量取样时间t_sample内硬盘装置21的读写笔数。换言之，振动检测判断模块231可通过时间信号CLK_SIG，同步进行振动振幅信号G_SIG接收与硬盘装置21读写笔数的统计动作，以根据读写笔数的变化判断在一段连续时间内，振动源的振动对碟装置21读写速率的影响。

具体地说，振动检测判断模块231包括振动信号产生单元2311、数据吞吐量累计单元2312、演算单元2313、储存单元2314、比对单元2315以及防振控制单元2316。时钟单元230分别耦接振动信号产生单元2311与数据吞吐量累计单元2312。振动信号产生单元2311与数据吞吐量累计单元2312分别耦接至演算单元2313。储存单元2314亦耦接演算单元2313，而演算单元2313耦接比对单元2315。比对单元2315则耦接防振控制单元2316。

振动信号产生单元2311可同步接收时间信号CLK_SIG及模拟数字转换单元213输出的振动振幅信号G_SIG。振动信号产生单元2311并可将时间信号CLK_SIG与振动振幅信号G_SIG整合产生一时域信号，亦即振动感应信号Vib(t)。时间信号CLK_SIG与振动振幅信号的整合方式可例如为将时间信号CLK_SIG及振动振幅信号分设为两轴(例如为x轴及y轴)并将振动振幅信号G_SIG的强度与对应的时间信号CLK_SIG的时间点相对应结合。

振动信号产生单元2311在整合时间信号CLK_SIG与振动振幅信号G_SIG的同时亦记录一预设连续时间t_pre，例如1分钟或2分钟。详细地说，振动感应信号Vib(t)为在预设连续时间t_pre内具有特定振动振幅的时域信号。

数据吞吐量累计单元2312则可同步接收时间信号CLK_SIG及统计硬盘装置21在数据流量取样时间t_sample内的具有固定数据大小(blocksize)的数据的读取或写入笔数。而后，数据吞吐量累计单元2312将时间信号CLK_SIG与统计具有固定数据大小的数据读取或写入笔数，经整合后产生时域信号，亦即硬盘流量信号Th(t)。时间信号CLK_SIG与统计具有固定数据大小的数据读取或写入笔数的整合方式可例如为让时间信号CLK_SIG与读取或写入笔数分别设为两轴(x轴及y轴)，并将在数据流量取样时间t_sample内具有固定数据大小的数据的读取或写入笔数与对应的时间信号CLK_SIG的时间点相对应结合。

同样地，数据吞吐量累计单元2312在整合时间信号CLK_SIG与统计具有固定数据大小的数据读取或写入笔数的同时，亦对应记录预设连续时间t_pre，例如1分钟或2分钟。详细地说，硬盘流量信号Th(t)为在预设连续时间t_pre内具有固定数据大小数据的读取或写入笔数的时域信号。

演算单元2313接收振动感应信号Vib(t)及硬盘流量信号Th(t)，并对振动感应信号Vib(t)及硬盘流量信号Th(t)做时域与频域转换演算，以获取对应的频率函数信号。具体地说，演算单元2313可例如对振动感应信号Vib(t)及硬盘流量信号Th(t)分别作快速傅立叶转换(FastFourierTransform，FFT)，并获得对应的振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)。本技术领域具有通常知识者应可推知如何运用快速傅立叶转换公式对振动感应信号Vib(t)及硬盘流量信号Th(t)做时域频域转换，故在此不再赘述。

附带一提的是，硬盘装置21的读取或写入速率取决硬盘装置21规格及主机板23的处理速率，且一般是以每秒百万位元组(mb/sec)来表示。而硬盘装置21的读取或写入速率通常会因振动源的振动、读写数据大小及其他相关因素而降低。例如假设硬盘装置21的读取率为每秒64百万位元组(即64mb/sec)，若一笔数据的数据大小(blocksize)为128百万位元组(即128mb)，则数据吞吐量累计单元2312须等超过2秒才能统计硬盘装置21的读取率。也就是说，2秒内的每一个时间点，并无硬盘装置21的读取或写入速率或笔数的记录，然而振动振幅信号则可在每一取样时间(例如每秒)进行取样。故而会影响硬盘流量信号Th(t)频率转换的数据，且无法正确地分析振动振幅信号与硬盘装置21的读取或写入速率之间的关系。

因此，本发明实施例亦提供一种数据读写量的统计演算方式。数据吞吐量累计单元2312可依需求设置分析频宽，其中分析频宽可根据硬盘装置21的机构频率、电控频率或自订预设频率等方式来设置。数据吞吐量累计单元2312而后可依据所设的分析频宽，计算硬盘装置21在此分析频宽内的最大可读取或写入的数据大小(最大读写数据大小)，以及计算在此分析频宽内对数据读取或写入的取样时间。

具体地说数据吞吐量累计单元2312可通过分析频宽的倍数，获取对应地数据流量取样时间t_sample，例如每秒至少取样分析频宽两倍的次数，也就是每次的数据流量取样时间t_sample为两倍分析频宽的倒数(即1/两倍分析频宽)。

此外，上述分析频宽内的最大可读取或写入的数据大小的计算方式为将硬盘装置21的最大可读取或写入速率(最大读写率)除于两倍的分析频宽，所述两倍的分析频宽依据奈奎斯特频率(Nyquistfrequency)而设置。更进一步来说，为了在频率转换后可有效地反应在取样时间内，数据读写率或读写笔数的变化，数据吞吐量累计单元2312在演算中另通过设定一取样解析度，计算每笔读取或写入数据的大小(即所述固定数据大小)。据此，数据吞吐量累计单元2312可准确地记录于预设连续时间t_pre的特定时间区间内固定数据大小的数据读取或写入笔数。

举例来说，假设所需要分析的频宽为0到2000赫兹(Hz)，且硬盘装置21与主机板23的最大传输速率为每秒64百万位元组(64mb/sec)。数据吞吐量累计单元2312经演算可获取此分析频宽的最大可读取或写入数据大小，即(每秒64百万位元组)/(2*2000赫兹)＝16千位元组(16kb)。另假设为有效地反应数据读写率的变化，设定解析度为1000单位，则每笔读取或写入数据的大小最多为(16千位元组)/(1000)＝16位元组。在同样的假设之下，对应地数据流量取样时间t_sample则为(1)/(2*2000赫兹)＝0.25毫秒(ms)。换句话说，为有效地分析此硬盘装置21的数据读写率的变化，数据吞吐量累计单元2312会在每0.25毫秒统计硬盘装置21被读取或写入固定数据大小为16位元组的数据的笔数。

储存单元2314可用以储存振动感应信号Vib(t)、硬盘流量信号Th(t)、预设连续时间t_pre以及经换算后获取的振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)，以随时记录电脑系统2中振动及硬盘装置21硬盘读写数据。

比对单元2315用以接收振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)并进行比对分析。比对单元2315并根据比对分析结果产出对应的振动信息。进一步地说，比对单元2315可分析判断振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)于每一频率之间是否具线性关系。若振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)在一频率点具线性关系，该频率则可视为振动源与硬盘装置21之间的共振频率fosc。换句话说，在该频率点硬盘装置21的读写运作会受到该振动源的影响。

比对单元2315可例如利用同调函数公式(coherencefunction)进行演算，获取对应每一频率的同调函数系数，以进行线性关系的判断。同调函数公式的方程序如下：

${\mathrm{\γ}}^2=\frac{{\left|G_{\mathrm{xy}}\left(f\right)\right|}^2}{G_{\mathrm{xx}}\left(f\right)*G_{\mathrm{yy}}\left(f\right)}$

其中，γ²代表同调函数，且0＜γ²＜1；G_XY(f)代表振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)之间的互换功率频谱密度(crosspowerspectrumdensity)；|G_XY(f)|代表互换功率频谱密度量；G_xx(f)代表振动感应频率函数Vib(f)的功率频谱密度(powerspectrumdensity)；G_yy(f)代表硬盘流量频率函数Th(f)的功率频谱密度。

比对单元2315可通过上述同调函数公式计算出每一频率的同调函数系数，并通过同调函数系数判断在该频率振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)之间的关系。举例来说，当其中一频率的同调函数大于一预设值时，可判断在该频率振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)为线性关系，并记录该频率为共振频率fosc。值得注意的是，振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)之间可包括一个或多个共振频率fosc。本技术领域具有通常知识者应可推知同调函数公式的推导及运用方式，故在此不再赘述。

防振控制单元2316用以依据比对单元2315输出的振动信息，例如共振频率fosc，对应地产出驱动控制信号CTRL_SIG，驱动控制对应的振动源，以避免硬盘装置21与此振动源产生共振效应，进而影响硬盘装置21的运作(例如读写率下降)。举例来说，假设影响硬盘装置21的运作的振动源为一散热风扇(例如图1的散热风扇151)，则防振控制单元2316可依据共振频率fosc，产出一转速控制信号控制此散热风扇的运作，例如降低转速，以使散热风扇的运作频率不再影响硬盘装置21的读写速率，从而可稳定硬盘装置21的运作。又举例来说，假设影响硬盘装置21的运作的振动源为电脑系统2中邻近的一硬盘装置，则防振控制单元2316可依据共振频率fosc，判断产出一硬盘装置关闭信号，停止该硬盘装置的运作，或是停止对该硬盘装置进行读写运作。

据此，振动检测判断模块231可自动地即时依据振动感应单元211检测感应的振动振幅信号G_SIG、硬盘装置21的运作状态(即数据读取或写入笔数)以及振动源的种类，产生对应的驱动控制信号CTRL_SIG驱动控制振动源，以降低振动源对硬盘装置21的影响。

值得一提的是，实际实施时，振动感应单元211可为一振动感应器例如加速规(Accelerometer)，而模拟数字转换单元213可为模拟数字转换器(ADCconverter)。振动感应单元211与模拟数字转换器可分别如上述设置于硬盘装置21的主机板上，并通过硬盘装置21的数据传输接口(例如高技术配置接口或整合装置电路等)传送振动振幅信号至主机板23，但本发明并不限制。模拟数字转换单元213亦可设置于主机板23上。时钟单元230可以时间信号产生电路(clockgenerator)来实现。振动检测判断模块231通过中央处理单元(CPU)或可编式微控制器(programmablemicrocontroller)通过编辑设计程序码来实现。比对单元2315亦可通过其他比对演算方式例如通过互相关(crosscorrelation)的公式来获取振动源的振动与硬盘装置21读写速率之间的关系。要说明的是，本发明实施例并不限制振动感应单元211、模拟数字转换单元213、时钟单元230及振动检测判断模块231的种类、实体架构及/或实际实施方式。图2仅为本发明实施例提供具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的示意图，并非用以限定本发明。

具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的另一实施例：

接着，请参照图3，图3绘示本发明另一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。图3的硬盘读写率与振动源关系判断系统与图2的硬盘读写率与振动源关系判断系统的不同处在于振动感应单元251、模拟数字转换单元253可整合成一振动感应装置25，且可单独设置于硬盘装置21的外部，例如于硬盘装置21的机壳上，或是在电脑系统2中邻近于硬盘装置21的区域内，亦或是在电脑系统2的机柜上。此外，本实施例的设置亦可修改为将模拟数字转换单元253脱离于独立的振动感应装置25而设置于主机板23上，使得振动感应装置25专用于感应振动源之振动信号Vib_IN，再将信号传送到设于主机板23上的模拟数字转换单元253进行信号转换。

振动感应装置25中的振动感应单元251可在硬盘装置21运作时，感测一振动信号Vib_IN，经由模拟数字转换单元253转换后通过一总线(bus)传送振动振幅信号G_SIG至振动检测判断模块231，以供振动检测判断模块231的振动信号产生单元2311进行整合。

图3的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的其他架构类似于图2的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统，本发明技术领域具有通常知识者应可上述说明推知硬盘读写率与振动源关系判断系统的运作方式，故在此不再赘述。要说明的是，图3仅为本发明实施例提供硬盘读写率与振动源关系判断系统的示意图，并非用以限定本发明。

具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的另一实施例：

请参照图4，图4绘示本发明另一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。图4的硬盘读写率与振动源关系判断系统与图2的硬盘读写率与振动源关系判断系统的不同处在于振动感应单元27为一振动感应器(例如加速规)，且可设置于硬盘装置21的主机板上、硬盘装置21的机壳上、在电脑系统2中邻近于硬盘装置21的区域内，或是在电脑系统2的机柜上。

模拟数字转换单元31可例如设置于一振动感应接收器3，其中振动感应接收器3可为一独立仪器，例如地震仪(seismometer)，但本发明并不限制。

振动感应接收器3可通过有线或无线方式接收振动感应单元27感测振动信号Vib_IN所输出的振动振幅电压信号，并经模拟数字转换器31作模拟数字转换后输出对应得振动振幅信号G_SIG至设置于电脑系统2的主机板23上的振动检测判断模块231。

具体地说，振动感应接收器3可通过一数据传输接口例如通用序列总线接口(UniversalSerialBus，USB)或序列数据通讯(RS-232)等连接电脑系统2，以传送振动振幅信号G_SIG，供振动检测判断模块231的振动信号产生单元2311进行整合。

图4的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的其他架构类似于图2的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统，本发明技术领域具有通常知识者应可上述说明推知过硬盘读写率与振动源关系判断系统的运作方式，故在此不再赘述。要说明的是，图4仅为本发明实施例提供硬盘读写率与振动源关系判断系统的示意图，并非用以限定本发明。

具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的又一实施例：

请参照图5，图5绘示本发明又一实施例提供的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的功能方块图。图4的硬盘读写率与振动源关系判断系统与图2的硬盘读写率与振动源关系判断系统的不同处在于振动检测判断模块231可通过多工器29a到29b选择性地由多个硬盘装置21a到21n选取一硬盘装置进行分析。

具体地说，振动信号产生单元231可通过多工器29a选择接收并记录欲分析的硬盘装置21n所输出的振动振幅信号G_SIG。主机板23与硬盘装置21n则可通过多工器29b进行数据传输，而数据吞吐量累计单元232可对应地分析选定的硬盘装置21n的读写率。

举例来说，若电脑系统2检测到硬盘装置21b的读写率下降，则可开始通过多工器29b进行主机板23与硬盘装置21b之间的固定数据大小的数据读写运作(例如进行顺序或随机数据读取动作)。振动信号产生单元231可控制多工器29a选择硬盘装置21b上的振动感应单元211所感应的振动振幅信号G_SIG，同时亦接收时钟单元230输出的时间信号CLK_SIG，以进行信号整合。数据吞吐量累计单元232则可对统计硬盘装置21b在数据流量取样时间t_sample内的固定数据大小的数据的读取或写入笔数，并同时接收时钟单元230输出的时间信号CLK_SIG，以进行信号整合。

而后，演算单元2313、比对单元2315可如前述实施例所述对所接收整合的振动感应信号Vib(t)n及硬盘流量信号Th(t)n进行时域频遇转换及比对分析，以获取对应该硬盘装置的振动信息，例如该硬盘装置及振动源之间的共振频率。从而可通过防振控制驱动单元2316输出对应的驱动控制信号CTRL_SIG，以对应控制振动源，降低此振动源对选定的硬盘装置的影响。

值得一提的是，在图5中所述的振动感应单元211以及模拟数字转换单元213亦可如前述整合于一振动感应装置，且分别单独设置于硬盘装置21n的外部，例如在硬盘装置21n的机壳上，或是在电脑系统2中邻近于硬盘装置21n的区域内，但本发明并不限制。

图5的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统的其他架构类似于图2的具硬盘读写率与振动源关系判断系统的电脑系统，本发明技术领域具有通常知识者应可上述说明推知过硬盘读写率与振动源关系判断系统的运作方式，故在此不再赘述。要说明的是，图5仅为本发明实施例提供硬盘读写率与振动源关系判断系统的示意图，并非用以限定本发明。

硬盘读写率与振动源关系判断方法的实施例：

由上述实施例，本发明可以归纳出一种硬盘读写率与振动源关系判断方法，请参照图6并同时参照图2，图6绘示本发明一实施例提供的硬盘读写率与振动源关系判断方法的流程图。

首先，可设定一分析频宽(S101)。此分析频宽可依据硬盘装置21的运作频率而设定，例如依据硬盘装置21的机壳或电控频率来设定。其次，同步接收对应一振动源产生的振动感应信号Vib(t)及对应硬盘装置21读写运作的硬盘流量信号Th(t)(S103)。在此实施例中，振动源可为一散热风扇，但本发明并不限制。其后，对所撷取的振动感应信号Vib(t)及硬盘流量信号Th(t)通过一时域与频域转换方式，可例如为快速傅立叶转换，获取对应的振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)(S105)。接着对振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)进行比对演算(S107)，并获取影响硬盘装置21读写的振动信息(S109)。随后，依据振动信息产出对应的驱动控制信号，控制振动源的运作(即散热风扇的转速)(S111)，以抑制振动源(即散热风扇)对硬盘装置21运作的影响，从而稳定硬盘装置21的运作效能。

进一步来说，请参照图7同时参照图2，图7绘示本发明一实施例提供的产生上述振动感应信号Vib(t)方法的流程图。此振动感应信号Vib(t)产生方法于执行于步骤S103时同步执行。主机板23上的处理单元开始对硬盘装置21进行数据读取或写入动作(S201)。其中，主机板23可以顺序读写方式(sequentialread/write)或随机读写方式(randomread/write)对硬盘装置21进行数据读取或写入动作。振动检测判断模块231的振动信号产生单元2311同步接收主机板23上时钟单元230输出的时间信号CLK_SIG以及振动感应装置输出对应振动源(如散热风扇)的振动振幅信号G_SIG(S203)。振动感应装置如前述可包括振动感应单元211及模拟数字转换单元213。此外，振动感应装置可设置于硬盘装置21的主机板(未绘示于图2)上，或在电脑系统2中邻近硬盘装置21的区域，亦或是在电脑系统2的机柜上。而后，在步骤S205中，振动信号产生单元2311将一段预设连续时间t_pre内的时间信号CLK_SIG与振动振幅信号G_SIG整合后产出所述的振动感应信号Vib(t)，使得所述预设连续时间t_pre内的时间信号CLK_SIG与振动振幅信号G_SIG一一对应。据此，振动感应信号Vib(t)为在预设连续时间t_pre内具有特定振动振幅的时域信号。

接着，请参照图8同时参照图2，图8绘示本发明一实施例提供的产生上述硬盘流量信号Th(t)方法的流程图。此硬盘流量信号Th(t)的产生方法是在执行图7的步骤S201之后。

首先，数据吞吐量累计单元2312依据分析频宽的倍数计算出用以观察数据流量的数据流量取样时间t_sample(S301)，例如设置为分析频宽(假设为4000Hz)的两倍(即为1/8000秒)。接下来可设定较佳的信号取样解析度(S303)，例如设定为1000单位。接着可根据硬盘装置21本身固有的最大读写率(例如64mb/sec)以及图6步骤S101所设置的分析频宽(本例中为4000Hz)，计算硬盘装置21在所述分析频宽之中的最大数据读写大小(S305)，在本例中可为(64mb/sec)/(2*4000Hz)＝8kb。获得最大数据读写大小之后，数据吞吐量累计单元2312更可依据所设的信号取样解析度计算每笔数据被读写时的固定数据大小(S307)，在本例中则为(8kb)/(1000)＝8bytes。数据吞吐量累计单元2312接着同步接收时钟单元230输出的时间信号CLK_SIG以及记录于此数据流量取样时间t_sample内，硬盘装置21中具有固定数据大小的数据被读取或写入的笔数(S309)。最后，在步骤S311中，数据吞吐量累计单元2312将预设连续时间内的时间信CLK_SIG号与每一数据流量取样时间t_sample内所累积的读写笔数整合，产出所述的硬盘流量信号Th(t)(S311)。

请参照图9同时参照图2及图6，图9绘示硬盘读写率与振动源比对分析方法的流程图。数据吞吐量累计单元2312依据分析频宽及硬盘装置21最大读写率，利用奈奎斯特频率取样并计算每笔取样的最大可读取或可写入的数据大小后(S401)，演算单元2313可对振动感应信号Vib(t)与硬盘流量信号Th(t)利用快速傅立叶作时域与频域转换，并获取对应的振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)(S403)。随后，比对单元2315可对振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)利用前述的同调公式进行演算，并获取在分析频宽中的每一频率对应的同调函数系数(S405)。根据所获取的同调函数系数判断振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)在一频率是否具线性关系(S407)。若演算后，振动感应频率函数Vib(f)与硬盘流量频率函数Th(f)在该频率上具线性关系，例如，该频率的同调函数系数大于一预设值，则获得影响硬盘装置21读写率的振动信息(S409)，即共振频率。随后可由防振控制驱动单元2316依据所获得的一个或多个共振频率数据，产出驱动控制信号CTRL_SIG(例如一转速控制信号)，对应控制振动源的运作(例如散热风扇的转速)以进行防振控制及处理(S411)，以抑制振动源(即散热风扇)对硬盘装置21运作的影响，从而稳定硬盘装置21的运作效能。

据此，本发明实施例所提供的硬盘读写率与振动源关系判断方法可通过主动检测振动源对硬盘装置的影响，即时地启动防振控制机制，以抑制振动源对硬盘装置的影，稳并硬盘装置的运作。

请参照图10及图11，图10及图11分别绘示对应振动感应装置输出振动振幅信号Vib(t)的振动感应频率函数Vib(f)以及对应统计的硬盘流量信号Th(t)的硬盘流量频率函数Th(f)曲线示意图。

曲线C10绘示对应于一振动源的振动感应频率函数Vib(f)曲线，而曲线C20绘示对应硬盘装置读写率的一硬盘流量频率函数Th(f)曲线。如图10及图11所示，振动感应频率函数Vib(f)(即曲线C10)与硬盘流量信号Th(t)(即曲线C20)在区间51及55与区间53及57所标示的频率区间内具有相互影响的共振频率。例如于约170至260赫兹及约860至980赫兹之间，感测到振动源所产生振动振幅与硬盘装置读写率明显具有线性关系。

因此，由图10及图11可显示，本发明所提的硬盘读写率与振动源关系判断方法不但可准确判断出一振动源是否影响依硬盘装置的读写率，并可指出在任一频率上，振动源对硬盘装置的读写率的具显著影响。而后，更可依据所获取的频率数据，自动地产出对应的驱动控制信号，对应地控制振动源，抑制振动源对硬盘装置的读写率的影响，稳定硬盘装置的读写运作，提升电脑系统的整体效能。

值得一提的是，图10及图11分别仅为对应本发明实施例所提供硬盘读写率与振动源关系判断方法中，所获取的振动感应频率函数Vib(f)及硬盘流量频率函数Th(f)的曲线示意图，并非用以限定本发明。

实施例的功效：

综上所述，本发明实施例提供一种硬盘读写率与振动源关系判断方法与其系统，此判断方法与其系统，可通过检测一振动源对硬盘装置的影响，主动地启动防振控制机制，降低振动源对硬盘装置所造成影响。

此判断方法与控制系统可适用于任何具有硬盘装置的电脑系统，例如服务器、硬盘机、桌上型电脑或笔记本电脑等。此判断方法与控制系统可通过同步接收对应一振动源的振动感应信号与一硬盘装置的流量信号，并通过比对分析振动感应信号及流量信号于频率之间的关系，获取相应的振动数据，例如共振频率。此外，此判断方法与其系统还可依据所获取的振动数据，对应地启动防振机制，降低振动源对硬盘装置的影响。

从而，此判断方法与其系统可通过主动检测振动源对硬盘装置的影响，即时地启动防振控制机制，稳定硬盘装置存取的运作，提升硬盘装置的运作效益，同时可在不增加电脑系统设备制作成本条件下，提高电脑系统设备的稳地性及效能。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (19)

1.一种硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，适用于具有至少一硬盘装置及至少一振动源的一电脑装置，所述硬盘读取率与振动源关系判断方法包括：

同步接收对应所述振动源产生的一振动感应信号及对应所述硬盘装置读写运作的一硬盘流量信号；

对所述振动感应信号及所述硬盘流量信号进行时域与频域转换演算，分别获取对应的一振动感应频率函数及一硬盘流量频率函数；

判断所述振动感应频率函数与所述硬盘流量频率函数之间是否具线性关系；

当所述振动感应频率函数与所述硬盘流量频率函数之间具线性关系，对所述振动感应频率函数与所述硬盘流量频率函数进行比对演算，以获取影响所述硬盘装置读取率的一振动信息；以及

依据所述振动信息产生对应的一防振控制信号，以执行防振控制。

2.如权利要求1所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，产生所述振动感应信号的步骤包括：

开始对所述硬盘装置进行数据读取或写入动作；

同步接收设于所述电脑装置的一时间信号以及一振动感应装置感测所述振动源产生的一振动振幅信号；以及

将一预设连续时间内的所述时间信号及所述振动振幅信号整合，并产生所述振动感应信号。

3.如权利要求2所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，产生所述硬盘流量信号的步骤包括：

同步接收所述时间信号及统计所述硬盘装置在一数据流量取样时间内读取或写入具有一固定数据大小的数据的笔数；以及

将所述预设连续时间内的所述时间信号与累积获取的所述固定数据大小的读取或写入的数据的笔数整合，并产生所述硬盘流量信号。

4.如权利要求3所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，统计在所述数据流量取样时间内读取或写入具有所述固定数据大小的数据的笔数的步骤包括：

依据一分析频宽的倍数计算所述数据流量取样时间；

依据所述分析频宽与所述硬盘装置的一最大读写率，计算出在所述分析频宽内的一最大读写数据大小；

设定一信号取样解析度；

依据所述信号取样解析度及所述最大读写数据大小，计算出所述固定数据大小；以及

记录在所述数据流量取样时间内，所述固定数据大小的数据的读取或写入笔数。

5.如权利要求4所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述振动感应频率函数与所述硬盘流量频率函数之间的线性关系判断步骤包括：

利用同调公式进行演算，获取在所述分析频宽中每一频率对应的一同调函数系数；以及

判断所述分析频宽的其中任一频率的所述同调函数系数是否大于一预设值；

当所述分析频宽的其中一频率的所述同调函数系数大于所述预设值，则判断所述振动感应频率函数与所述硬盘流量频率函数在所述频率为线性关系，并记录所述同调函数系数大于所述预设值的所述频率为一共振频率。

6.如权利要求1所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述的时域与频域转换演算为快速傅立叶转换。

7.如权利要求1所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述振动源为所述硬盘装置或一风扇。

8.如权利要求7所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述防振控制信号为一风扇转速控制信号或一硬盘装置关闭信号。

9.如权利要求2所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述振动感应装置为一加速度规，且设置于所述硬盘装置之上或一邻近区域或所述电脑装置的机柜上。

10.如权利要求2所述的硬盘读取率与振动源关系判断方法，其特征在于，所述振动感应装置包括一振动感应接收器及一振动感应单元，其中所述振动感应接收器为一独立检测仪器，且设于所述电脑装置外部，所述振动感应接收器用以接收所述振动感应单元输出的一振动振幅，并所述振动感应接收器通过一连结器连接所述电脑装置，以传递所述振动感应单元感测在特定时间点所述振动源产生的所述振动振幅信号。

11.一种硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，设置于一电脑装置，且耦接一振动感应装置及至少一硬盘装置，所述硬盘读取率与振动源关系判断系统包括：

一振动信号产生单元，同步接收所述电脑装置产生的一时间信号与所述振动感应装置感测一振动源产生的一振动振幅信号，并根据所述时间信号及所述振动振幅信号产生一振动感应信号；

一数据吞吐量累计单元，同步接收所述时间信号与统计所述硬盘装置在一数据流量取样时间内的一固定数据大小的数据的读取或写入笔数，并根据所述时间信号及所述固定数据大小的数据的读取或写入笔数产生一硬盘流量信号，其中所述数据流量取样时间依据一分析频宽的倍数所设置；

一演算单元，耦接所述振动信号产生单元及所述数据吞吐量累计单元，用以接收所述振动感应信号及与所述振动感应信号同步产生的所述硬盘流量信号，并进行时域频域转换，以分别产生对应的一振动感应频率函数及一硬盘流量频率函数，所述演算单元根据所述时间信号取得同步产生的所述振动感应信号与所述硬盘流量信号；

一储存单元，耦接所述演算单元，记录及储存所述振动感应频率函数及所述硬盘流量频率函数；

一比对单元，耦接所述演算单元，并对所述振动感应频率函数及所述硬盘流量频率函数进行演算比对，产生影响所述硬盘装置读取率的一振动信息，其中所述振动信息包括至少一共振频率；以及

一防振控制驱动单元，依据所述振动信息，产生一防振控制信号驱动控制所述振动源，以进行对应防振控制。

12.如权利要求11所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述振动源为所述硬盘装置或一风扇。

13.如权利要求12所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述防振控制信号为一风扇转速控制信号或一硬盘装置关闭信号。

14.如权利要求11所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述振动感应装置包括：

一振动感应单元，用以感应所述硬盘装置因所述振动源产生的振动并输出对应的一振动振幅。

15.如权利要求14所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，更包括：

一模拟数字转换单元，用以将所述振动振幅做模拟数字转换，并产生对应的所述振动振幅信号，以输出至所述振动信号产生单元。

16.如权利要求14所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述振动感应装置设置于所述硬盘装置之上或一邻近区域或所述电脑装置的机柜上。

17.如权利要求13所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述振动感应单元及模拟数字转换单元分别设置，其中所述振动感应单元设置于所述电脑装置中，而所述模拟数字转换单元设置于独立设置于所述电脑装置外部的一振动感应接收器，其中所述振动感应接收器用以接收所述振动感应单元感测的一振动振幅，并通过一连结器连接所述电脑装置，以传递所述振动感应单元感测于特定时间点所述振动源产生的所述振动振幅信号。

18.如权利要求14所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述振动感应单元为一加速度规。

19.如权利要求11所述的硬盘读取率与振动源关系判断系统，其特征在于，所述电脑装置为一服务器或一硬盘机。