一种基于沙盒重定向的计算机加速设备制造技术

一种基于沙盒重定向的计算机加速设备，该电子设备包含有高速可存储模组。该设备通过数据接口（包括但不限于USB，mSATA）与计算机连接，在设备的高速可存储模块中为计算机创建沙盒重定向区域，以沙盒的方式将计算机应用程序重定向到该高速区域中运行，减少计算机系统对硬盘的访问，为计算机提供加速并提升I/O性能。设备还可使用被加速计算设备自身的内存，虚拟为Ramdisk内存磁盘作为其高速可存储模组，并在其上创建沙盒并运行重定向加速。设备的算法与架构还可采用如下设计：1.多通道模式，阵列模组集成固态芯片并采用多通道主控；2.RAID模式，基于两块ngff或mSATA接口的固态硬盘组成RAID；3.通过对用户习惯长期监测，判断出系统常用程序进行沙盒重定向。

A computer acceleration device based on sandbox redirection

A computer acceleration device based on the redirection of a sandbox comprising a high-speed, storable module. The device through the data interface (including but not limited to USB, mSATA) is connected with the computer, in the creation of sandbox for computer memory module in the redirection area of high speed equipment, to the computer application sandbox is redirected to the high speed region operation, reduce computer system access to the hard disk, provided to accelerate and improve the performance of I/O for computer. The device can also use the memory of the accelerated computing device itself as virtual Ramdisk memory disk as its high-speed storage module, create a sandbox on it, and run the redirection acceleration. The algorithm and architecture of equipment also can be as follows: 1. the design of multi channel mode, integrated solid state array module chip and multi channel master; 2.RAID mode, RAID SSD two ngff or mSATA based on the interface of user habits; 3. through long-term monitoring, judge system commonly used procedures for sandbox redirection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于沙盒重定向的计算机加速设备
该产品属于计算机设备领域，是一种基于沙盒重定向的电脑加速设备。
技术介绍
计算机的更新换代非常快，而产品型号众多，设备种类繁多，年代跨度大，系统平台复杂，目前暂时缺乏有效的通用型升级解决方案。1.为什么需要电脑加速型功能的产品技术的发展总把硬件甩在后面。电影变高清，系统出Win10，游戏的最低配置纷纷变四核了，微软新推出的Office2013就要占掉2G内存。升级电脑成本很高，一般都要数千元。目前，这种升级是一个棘手的问题，现有的解决方案一般是升级电脑配新机器，不但花费近万，而且旧机器从此闲置成为占空间的电子垃圾，或者也有不少用户自行购买零配件来拆机换部件，技术要求较高，难度也很大，比如换CPU，换硬盘不但需要准确接驳机箱中的各种数据线与插口，还需要导出旧硬盘的数据并重装系统与各类软件，一般用户根本不会。而且成本依然居高不下，与主板的兼容性也存在很大问题。也有一些软件可以优化电脑系统，比如360优化大师，加速球，但是这些都没有在实质上改善硬件能力，只是清理电脑缓存垃圾等，和很多人常说的电脑用久了就重装一下系统可以变快很类似。本身并没有增强计算机的性能。2.电脑加速的瓶颈在哪里：在于硬盘的速度，尤其是小文件频繁读写和随机读写近十年来，CPU和内存的性能提高了100多倍，但硬盘的性能只提高了两倍。整个数据处理的瓶颈，就在硬盘上。只要能打通这个瓶颈，信息传输就走上了“高速公路”。正因为此，固态硬盘才被用于取代机械硬盘。固态硬盘（SolidStateDisk）用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元组成。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，其内部构造十分简单，固态硬盘内主体其实就是一块PCB板，而这块PCB板上最基本的配件就是控制芯片，缓存芯片（部分低端硬盘无缓存芯片）和用于存储数据的闪存芯片。除了主控芯片和缓存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NANDFlash闪存芯片了。固态硬盘没有普通硬盘的电机和旋转介质，因此启动快、抗震性极佳。固态硬盘不用磁头，磁盘读取和写入速度快，延迟很小。读写速度一般可以达到100M每秒以上。准确的说，预期速度在138M每秒左右，其计算方式如下：在不采取任何加速措施的情况下，Flash典型的读时序由命令和数据部分组成，读时间为78us，因此典型的读带宽为216Mbps。Flash的写时序主要可以分为3个阶段：命令阶段(Command)，通过命令字设置写入过程的开始和结束，并设置页面地址；数据阶段(Data)，将数据加载到Flash的数据缓冲中；编程阶段(Program)，将数据缓冲中的数据真正编程到Flash阵列中。典型的写周期最小为25ns，编程时间在220us-500us左右，因此其写入时间为275us，最大带宽为61.4Mbps。对于一个典型的应用，有50%的读和50%的写，则综合速率为216×50%+61.4×50%=138.7Mbps。当然，入门级固态硬盘还达不到此速度。虽然速度比起机械硬盘那还是快不少，但是坏处也是很多的，比如价格贵，容量小，电池航程较短，写入寿命有限等等。关键是价格贵容量小，确切的说是不贵的就容量小，而容量大的就价格贵，5TB的大小的机械硬盘400元左右，而1TB的固态硬盘就至少数千。因此在新的出厂的电脑中，固态硬盘也仍然没有取代机械硬盘。3.那么目前是否有其他的低成本更方便的技术方案来解决硬盘速度的瓶颈：当前也有用其他设备来加速电脑的尝试。目前所知的就是英特尔的迅盘：迅盘是一块PCI-E接口的扩展卡，搭载有一块或两块MLCNAND闪存，作为一个MiniPCI-E1x规格的扩展卡，通过PCI-E总线与系统I/O控制器进行数据交换。迅盘所采用的闪存模块为NAND，而并非NOR，这是由于NAND在存取数据的性能方面要优于NOR，且具备更好的性价比。在系统的支持下，可提供ReadyBoost和ReadyDrive功能，这些功能将直接对系统在启动、休眠、安装程序、拷贝文件、载入游戏等有关磁盘操作的任务上进行性能提升。官方资料表明，迅盘可以使开机速度加快20%，同时减少硬盘转数以节省功耗。但是，迅盘依然不是一个有效的升级方案。也正因为此，现在已经不太有人提起。其失败的主要原因在于：1.不能用于台式机，也不能用于绝大多数笔记本。所有上网本以及多数笔记本电脑均不支持迅盘模块，因为这不仅要求笔记本电脑提供一个额外的MiniPCI-E插槽，同时更重要的还要求笔记本电脑的SATA接口支持ACHI功能;2.安装复杂，一般用户并不会拆机安装miniPCI-E，以至于无法用于旧电脑升级;3.效果不好。PCI-E总线的速度本身被限制在150M每秒以下，而英特尔的闪存则还远达不到这个速度，实测在35M每秒的随机读写速度，对硬盘提升不大，比固态硬盘还不如，英特尔的迅盘容量受限，无法加装缓存或者并行模组，或更多主控IC;4.价格昂贵。4G的迅盘定价就在100美元；5.系统兼容性差。这一点本身就足以排除迅盘用于给旧电脑加速的可能了。无论Readydrive还是Readyboost都只能用于WindowsVista以上的操作系统，而旧电脑绝大多数都是XP的操作系统，也只能在XP下流畅运行。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供了一种基于沙盒重定向的计算机加速设备，利用沙盒重定向，程序区抽象和高速外接存储设备为计算机加速的方法，来实现现有计算机尤其是机械硬盘与混合硬盘计算机的运行速度提升。除台式计算机、笔记本、上网本这些设备，也应用于手机以及各种人工智能计算机设备类型。技术解决方案：我们将计算机传统的硬盘抽象成文件层和程序层来看，文件层容量庞大但是速度要求不高，程序层容量不大往往只占用硬盘的十分之一不到的空间却决定了计算机的速度。所以我们让文件保留在原来的硬盘，却将抽象出来的程序层重定向转移到更快的设备运行。这样的一种抽象和重定向需要用到沙盒和高速非易失存储，见附图1。在实施案例中，我们采用了一种外接的USB固态设备作为非易失存储，该USB3.1的设备实际上是一个RAID0，将两个32GB的ngff接口的固态硬盘组成一个RAID0来实现极快的速度。虽然是USB接口却可以达到总线的速度，在USB3.1的计算机上使用其速度为800MB每秒，远远超过该机器自身5TB混合硬盘的速度（120MB每秒），快了整整7倍。在3.0的一般家用计算机上，也可以达到远超固态硬盘的速度，见附图2。用这样的设备作为新的外接的程序层，通过沙盒重定向的办法于为现有的计算机提高运行速度，实现简单可靠的升级目的，与原有技术相比，本方法制造的缓存设备增加了缓存的耐用性与随机读写速度，达到写优化，实现了缓存的多级分层结构，并使用了更简便的USB接口。沙盒原本多用于计算机安全技术。其原理是通过重定向技术，把程序生成和修改的文件定向到自身文件夹中。当某个程序试图发挥作用时，安全软件可以先让它在沙盒中运行，如果含有恶意行为，则禁止程序的进一步运行，而这不会对系统造成任何危害。在我们这里，将其改动并用于加速重定向。由于可以放宽安全防护的要求，一些不频繁使用的文件或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于沙盒重定向的计算机加速设备，该电子设备包含有高速可存储模组，该设备通过数据接口（包括但不限于USB，mSATA）与计算机连接，在设备的高速可存储模块中为计算机创建沙盒重定向区域，以沙盒的方式将计算机应用程序重定向到该高速区域中运行，减少计算机系统对硬盘的访问，为计算机提供加速并提升I/O性能。

【技术特征摘要】
1.一种基于沙盒重定向的计算机加速设备，该电子设备包含有高速可存储模组，该设备通过数据接口（包括但不限于USB，mSATA）与计算机连接，在设备的高速可存储模块中为计算机创建沙盒重定向区域，以沙盒的方式将计算机应用程序重定向到该高速区域中运行，减少计算机系统对硬盘的访问，为计算机提供加速并提升I/O性能。2.根据权利要求1的一种设备，其特征在于，设备还使用被加速计算设备自身的内存，虚拟为Ramdisk内存磁盘，并在其上创建沙盒并运行重定向加速。3.根据权利要求1的一种设备，其特征在于，设备的沙盒区域基于混合存储，包括但不限于如下两种方式中的任意一种或两种实现：（1）在设备中自带DRAM缓存作为映射表和数据缓存区，比如以每1MB的DRAM缓存映射1GB的SLCNAND；（2）建立缓存时调用计算机的内存，划分一部分与设备中的SLCNAND共同构成高速快取的cache，从而可以利用DRAM与SLCNAND不同的特点进行任务分配。4.根据权利要求1的一种设备，其特征在于，设备还在架构上采用多通道模式，存储阵列模组集成多块固态芯片并采用多通道RAID主控，从而能够以RAID0模式工作。5.根据权利要求1的一种设备，其特征在于，设备的算法与架构还采用了如下设计：设备在沙盒重定向加速的同时，还进行缓存加速：（缓存文件可以包括：系统与应用程序的常用文件、预读频繁读写的零散文件、随机数据等），利用设备的快速读写速度，减少计算机系统对硬盘（包括基于NAND的固态硬盘）的访问。6.根据权利要求1的一种设备，其特征在于，设备以自身快速存储区创...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维加，
申请(专利权)人：张维加，
类型：发明
国别省市：浙江,33