CN1107258C - 数据记录/再现装置和数据记录方法 - Google Patents

数据记录/再现装置和数据记录方法 Download PDF

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Abstract

一种数据记录/再现装置，用于避免由于改变盘形记录/再现装置的数目引起传送速率降低和成本增加。盘阵列单元11将等于4096字节40倍的163840字节的视频数据和等于4096字节两倍的8192字节的音频数据存取于由七台HDD组成的、一次存取数据长度例如为3584字节的数据驱动单元11D之中。存取控制单元12控制对盘阵列单元11的数据存取。数据调整单元25在记录时附加总量等于3584字节倍数的无意义数据(填充数据)，而在再现过程中则以4096字节为单位取出除填充数据之外的数据。

Description

数据记录/再现装置和数据记录方法
                         技术领域
本发明是关于一种数据记录/再现装置，在该装置中，多个盘形记录/再现装置并行操作以增加冗余度和可靠性，从而确保高的处理速度和大的存储容量。
                         背景技术
近来，在用于编辑音频和视频(AV)数据并发送被编辑的AV数据的AV编辑系统中，为提高记录AV数据的记录容量和数据传送速率，采用了由并行连接的多个盘形记录/再现装置如磁光盘驱动器或硬盘驱动器组成的盘阵列装置。
盘阵列装置采用了多个盘形记录/再现装置，如磁光盘驱动器或硬盘驱动器，以提高冗余度和可靠性。另外，记录/再现诸如视频数据或音频数据等数字数据的数据传送速率也得以增大。
根据诸如可靠性范围、交织、误差校正码的存储以及管理等特性，该盘阵列装置可以被划分为从RAID(廉价盘冗余阵列)1至RAID5五个级别。
通常情况下，就一次可存取的数据长度而言，诸如视频或音频数据等数字数据要大于计算机数据。因而，对于处理AV数据的盘阵列装置，采用RAID3类型，在该类型装置中，以位或字节为基础来分割AV数据以便从多个硬盘驱动器读取数据或对多个硬盘驱动器写入数据的操作能够协调一致，同时，在该类型装置中，用于读或写数据的硬盘是固定的。
图1给出了处理这样的AV数据的盘阵列装置60的结构。这种盘阵列装置60能够管理多个盘驱动器(HDD)，就好象这些盘驱动器仅仅只是一台记录/再现装置一样。例如，在将AV数据各部分耦合至构置为只记录从这些AV数据计算的奇偶性P1，P2，...的HDD 61P的同时，通过盘阵列控制器62，将划分为16部分(0，1，2，...15)的AV数据分类并记录在HDD 611，612，...，618中。这就在保证可靠性的同时提高了冗余。由于一个奇偶性HDD 61P与用于HDD 611，HDD 612，...HDD 618八个HDD的数据相关联，因此，如果每个HDD的传送速率是24Mbps，那么HDD 61P的传送速率的理想值是192Mbps。
假定如图2所示的AV编辑系统采用这样的盘阵列装置60构成。如果用于编辑AV数据的AV编辑控制器65和盘阵列装置60通过构成AV编辑系统的惯用接口的小型计算机系统接口(SCSI)66、67相互连接起来，那么在一次可存取的最小数据单元，即盘阵列装置60的写/读出单元(扇区单元)的长度，如图7所示。例如，如果每个HDD的写入/读出单元(扇区单元)是512个字节。那么，盘阵列装置的写入/读出单元的长度是512×8＝4096字节。
假定处理的数据是D2标准的AV数据，视频数据由压缩至大约1/7的两帧组成，并附加有四个通道的音频数据。因而，传送格式由163840个字节的视频数据构成，其后有四个通道每个通道包括8192个字节的音频数据，如图4所示。
在这样一种传送格式中，视频数据的长度和音频数据的长度都是写入/读出单元4096字节长度的倍数，如图5中的数据块所示。因而，视频数据和音频数据之间的间断或音频数据之间的间断与盘阵列装置60内部的写入-读出单元之间的间断是相一致的。
因而，即使是在进行只重写图像数据的编辑操作或是单个存取每个通道的音频数据以交换数据的编辑操作的情形下，都可以毫无困难地进行数据的读出/写入，从而在不降低性能的前提下实现这些功能。
近来，随着HDD性能的改善，即使减少单个盘阵列装置内用于数据的HDD的数目，也可能保持甚至提高总的传送速率或容量。
另一方面，如果改变盘阵列装置内部的HDD的数目，就必须改变RAID3结构的盘阵列装置中的写入/读出单元的长度。例如，如果图1所示的盘阵列装置60中的HDD的数目减少1，并给7台HDD分配一台独立的用于奇偶校验的HDD，那么盘阵列装置的写入/读出单元的长度就是512×7＝3584字节，如图6所示。
同时，如果图2所示的AV编辑系统由采用7台HDD进行数据存取的盘阵列装置构成，盘阵列装置的写入/读出单元的长度3584个字节就不是传送格式中的AV数据长度的整除部分，其结果是视频数据或音频数据之间的间断与盘阵列装置3584个字节的写入/读出单元(以一块表示)之间的间断不一致的缘故，如图7所示。
因而，如果按图8所示的数据传送格式将视频和音频数据相邻记录，但是如果又需要从视频数据或音频数据的间断点开始再现或编辑视频和音频数据，就必然导致在完整的数据块(写入/读出单元)中包含数据间断点，并且在进行用于记录的奇偶性数据的计算之前，只能再现规定部分或是部分交换的记录数据。在图7中，块46，48，50，52和54表示包含有数据间断点的数据块。
这就是说，对数据再现而言，在数据再现过程中会读出不需要再现的多余数据。这些如此读出的多余数据不能被再现，因此必须去除。对数据记录而言，如果视频或音频数据的间断点与盘阵列装置的数据块(写入/读出单元)的连接点不一致，就必需读出还包含有未改变的数据部分的整个数据块的数据。另外，尽管只有记录部分的数据已经改变，但是奇偶性数据将随未改变的数据部分一起更新。
这些操作会降低盘阵列装置在编辑或变速再现过程中的平均传送速率。其结果是，需要一个附加的电路来确保视频和音频数据的必需的数据连续性，或者说是，整体而言这种装置将变得复杂从而增加成本。另外，这种编辑系统装置的整体效率不高，不能应付多通道处理过程。
                         发明内容
因此，本发明的目的是提供一种数据记录/再现装置，利用该装置，在避免增加成本的同时，可以防止降低传送速率并且输入/输出数据的长度能够与写入/读出的数据长度匹配。一方面，本发明提供了一种数据记录/再现装置，包括：
多个盘形记录介质及其记录/再现部件，用于记录和/或再现视频和音频数据的单元，其中，一次可存取的一个单元的数据长度可在数据记录过程中通过改变装载在适当位置的记录/再现部件的数目来加以控制；以及
数据调整装置，用于附加填充数据，所述填充数据是无意义的并且在再现时被舍弃，以便如果待记录的视频和音频数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，就使包括所述附加其上的填充数据在内的待记录的视频和音频数据总量等于一次存取的数据长度的倍数，以便在视频数据和音频数据之间的一个间断点与在各个单元之间的一个相应的连接点相一致。
当带有附加填充数据的记录数据被再现时，数据调整装置最好是进行控制以使填充数据不被再现。
最好是，记录数据是符合具有预设数据长度的一定格式的视频和音频数据。
最好是，数据记录/再现装置还包含一个连接用于编辑视频和音频数据的音/视频编辑控制器的接口，而且这个接口是一个SCSI接口。
最好是，数据调整装置在记录数据的最后一次存取时附加填充数据，以便如果记录的数据量不等于一次存取的数据长度的倍数时，使包括附加其上的填充数据在内的记录数据的总量等于一次存取的数据长度的倍数。
当再现记录数据时，数据调整装置最好是进行控制，以便在再现记录数据的最后一次存取时，填充数据不被再现。
最好是，数据调整装置在记录数据的每一次存取过程中附加填充数据，以便如果记录的数据量不等于一次存取的数据长度的倍数时，使包括附加其上的填充数据在内的记录数据的总量等于一次存取的数据长度的倍数。
当再现记录数据时，数据调整装置最好是进行控制，以便在再现记录数据的每一次存取过程中，填充数据不被再现。
最好是，该数据记录/再现装置还包含一个用于计算记录在多个盘形记录介质上的数据的奇偶性的电路。
最好是，奇偶性计算电路输出的奇偶性数据被记录在多个盘驱动装置中的预先设定的一个上。另一方面，本发明提供一种在以可拆卸方式安装的多个盘形记录介质及其记录/再现部件上记录按照具有预设数据长度的一定格式的视频和音频数据的数据记录方法，包括：
根据在数据记录时装载在适当位置的盘形记录介质及其记录/再现部件的数目来设定一次存取的一个单元的数据长度；
在记录数据时的最后一次存取时附加填充数据，所述填充数据是无意义的并且在再现时被舍弃，以便如果待记录的视频和音频数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，使包括附加其上的填充数据在内的用于记录的视频和音频数据的总量等于所述的倍数，以便在视频数据和音频数据之间的一个间断点与在各个单元之间的一个相应的连接点相一致；以及
以一次存取的数据长度为一个单元在所述的盘形记录介质上记录所述的视频和音频数据的单元。
在另外的方面，本发明还提供了一种再现按上面定义的数据记录方法记录的数据的方法。这种再现方法包括再现除附加有填充数据的最后一次存取之外的在再现记录数据的每一次存取中读出的全部数据，和再现除在附加了填充数据的最后一次存取中的填充数据之外的记录数据。
在按照本发明的数据记录/再现装置中，由存取控制装置来控制对与多个盘形记录/再现装置的任选的写入/读出单元长度有关的预定长度数据的存取。另外，数据调整装置在记录过程中参照任选的写入/读出单元的长度附加没有意义的数据给具有预定长度的最小数据单元里产生的多余部分。同时按照最小单元输出排除了无意义数据的数据，从而能够防止降低传送速率且不增加成本，也能够调整输入/输出数据的长度为写入/读出单元的长度。
                         附图说明
图1是传统盘阵列装置的方框图。
图2是采用图1所示的盘阵列装置的AV编辑系统的方框图。
图3给出了图1所示的盘阵列装置采用的HDD上的数据阵列。
图4给出了传送格式的一个示例。
图5图解说明了图1所示的盘阵列装置的操作。
图6给出了在组成图1所示的盘阵列装置的HDD的数目减少的情形下的数据阵列。
图7图解说明了在HDD的数目减少的情形下传统磁盘阵列装置的操作
图8是表示用于根据本发明的数据记录/再现装置中的一种盘阵列装置和采用这种盘阵列装置的AV编辑系统的方框图。
图9作为图8所示的盘阵列装置的一个必需部分的数据调整单元的方框图。
图10是图解说明数据调整单元的操作的时间图。
图11给出了说明图8所示的盘阵列装置的操作的格式。
图12图解说明了填充数据处理方法的另一个例子。
                         具体实施方式
通过参考附图，将详细解释本发明的优选实施例。本实施例是与用于组成AV编辑系统1的音视频(AV)编辑控制器50相连的盘阵列装置10。
盘阵列装置10包括一个盘阵列单元11，用于将等于4096字节的40倍的163840字节的视频数据和等于4096字节两倍的8192字节的音频数据存取于由七台硬盘驱动器(HDD)组成的、一次可存取数据长度例如为3584字节的数据驱动单元11D之中；一个存储控制单元12，用于控制对该盘阵列单元11的数据存取；和一个数据调整单元25，用于在记录时附加无意义数据(填充数据)至由于3584字节长度和4096字节之间的不一致而引起的多余部分之中，并在再现时去除填充数据以取出数据。
由存取控制单元12来控制盘阵列单元11将分配的AV数据记录在数据驱动器单元11D的HDD 111，112，113，114，115，116和117上，并将奇偶性数据记录在组成奇偶性驱动器单元的HDD 11P里。该盘阵列单元11并行记录或再现在数据驱动器单元11D的七台HDD 111，112，113，114，115，116和117上的AV数据以提高记录容量和传送速率，从而实现比采用单独一台磁盘装置更高的可靠性。
存取控制单元12包括：SCSI协议控制器(SPC)131，132，133，134，135，156，137和13P，这些SPC作为装置控制器分别与HDD 111，112，113，114，115，116和117相连；收集/分配电路141，142，143，144，145，146，147和14P，用于经由SPC131，132，133，134，135，136，137和13P，收集来自HDD 111，112，113，114，115，116和117及11P的AV数据和奇偶性数据，或是分配AV数据和奇偶性数据给HDD 111，112，113，114，115，116和117及11P；一台位于收集/分配电路141，142，143，144，145，146，147和14P及数据调整单元25之间的数据多路复用器15，用于对AV数据进行切换选择；以及一个奇偶性计算电路16。用于从来自数据多路复用器的AV数据计算奇偶性。收集/分配电路141，142，143，144，145，146，147和14P中的每一个电路都包含一个存储器和一个控制器。
SPC131，132，133，134，135，136，137和13P由中央处理单元(CPU)18进行控制以用于控制HDD 111，112，113，114，115，116和117及11P的输入/输出。收集/分配电路141，142，143，144，145，146，147和14P中的每一个电路都响应来自CPU 18的数据选择信号来分配AV数据给HDD111，112，113，114，115，116、117和11P或收集来自HDD 111，112，113，114，115，116，117和11P的AV数据。
数据调整单元25中具有一个控制SCSI接口电路27的填充数据处理电路26和一个用于给AV数据附加或去除填充数据的通过直接存储器存取法(DMA)访问的缓冲存储器28。
填充数据处理单元26的详细结构如图9所示。现在解释将AV数据从SCSI接口电路27传送至缓冲存储器28所需的结构。
填充数据处理电路26包括一个产生参考时钟信号的时钟产生电路31，和一个基于来自时钟产生电路31的时钟信号来产生数据读出时钟信号的读出时钟产生电路32。填充数据处理电路26还包括一个数据读出控制电路33，用于根据上面的数据读出时钟信号使数据从SCSI接口电路27被读出至缓冲存储器28；以及一个存储器写入控制电路34，用于响应来自时钟产生电路31的时钟信号控制将AV数据写入缓冲存储器28里。
当读出时钟产生电路32产生数据读出时钟信号时，数据读出控制电路33给SCSI接口电路27发送读出(RD)信号。由该RD信号从SCSI接口电路27中读出的AV数据用一写入信号WR被写入由存储器写入控制电路34响应于来自时钟产生电路31的时钟信号而产生的存储器地址信号指定的地址中
如果同通常情况一样，视频和音频数据的间断点与作为盘阵列装置的写入/读出单元的数据块之间的连接点一致，上述的操作就会持续进行，因而具有如图4所示的传送格式的AV数据就被写入盘阵列装置中的盘阵列单元中的HDD里。
相反，如果数据驱动单元11D，如本实施例中的盘阵列装置10，由七台HDD 111，112，113，114，115，116，117和11P组成，那么视频和音频数据的传送格式中的间断点就不再与作为盘阵列装置的写入/读出单元的数据块之间的连接点一致。
因而，填充数据处理电路26就响应CPU 18的设置让数据读出控制电路33在数据间断点处暂时停止发送读出信号，如图10所示。这可以通过暂时停止提供从读出时钟产生电路32至数据读出控制电路33的数据读出时钟信号来实现。
即使是在停止发送从数据读出控制信号33至SCSI接口电路27的读出信号期间，如果由存储器写入控制电路34产生的存储器地址信号以及WR(写入)信号没有停止的话，即使对应于如图10所示的盘阵列单元11的长度为3584字节的数据块的实际视频/音频数据量为2560字节，1024字节的如0数据这样的填充仍能被附加到缓冲存储器28上，这样就能使视频或音频数据的间断点与盘阵列单元11的数据块之间的连接点一致。
在下一个数据间断点，读出时钟产生电路32重新开始提供数据读出时钟信号，从而由数据读出控制电路33的RD信号重新开始以下的视频或音频的传送。通过重复以上的操作，被传送的数据就能被连续记录在盘阵列单元11的HDD 111，112，113，114，115，116，117和11P上。
因而，采用该填充数据处理电路26，通过根据与传送格式的定时关系控制从读出时钟产生电路32提供读出时钟信号至数据读出控制电路33，就能自动实现填充数据的适当附加。如果为进行记录以上的操作连续进行，如图11所示的表示视频和音频数据的间断点与盘阵列装置11的数据块(写入/读出单元)之间的连接点不一致的状态A就被改变至表示视频和音频数据的间断点与盘阵列装置11的数据块之间的连接点一致的状态B。
这就是说，由于读出时钟产生电路26停止产生读出时钟信号的持续时间可以随CPU 18的设置而改变，因此，填充的数据量也能被改变。因而，即使随着HDD性能的改善在盘阵列单元内采用的HDD的数目增加或减少，在满足降低成本和减少装置尺寸的需求的同时，仍可以实现等效甚至更高的性能，从而获得一台能与已有的AV编辑控制器相连接的盘阵列装置来构成该AV编辑系统。
根据SCSI标准，多台盘阵列装置能够通过一条菊花链与单独一台的AV编辑控制器相连。但是，按照本发明，由于数据传送格式能够独立于盘阵列单元的结构而设置，因此多台不同结构的盘阵列装置能够依据相同的传送格式通过一条菊花链相互连接。
考虑到AV编辑系统，在AV控制器5D的结构保持不变的同时也可以改变盘阵列装置10的结构，以便能在已有的系统内将盘阵列装置10转换成不同的盘阵列装置。
当读出记录的数据时，可以根据预定的规则确定访问的数据块并传送不包括被舍弃的填充数据的该数据块。
假定按存取单元为3584字节读出的视频数据为163840字节。
参考图11和10，数据块1至45被直接读出，因为这些数据块中的所有数据都有效。至于数据块46，该数据块后面的1024个字节是填充数据，如图3所示。因而，必须实施控制以便只把数据块46的2560个字节作为有效数据处理，而余下的1024个字节不被再现。
通过采用这种方法舍弃一个预定序号的数据块内的填充数据，就有可能读出被记录的数据。
在填充数据处理电路26中，根据传送格式，提供从读出时钟产生电路32至数据读出控制电路33的读出时钟信号，能够恰当地附加填充数据。参考图12，下面将解释填充数据的另一种处理方法。
在上述的实施例中，1024字节的填充数据被附加到数据块46上。作为一种替代方案，可以根据另一种预定规则将填充数据附加至数据块1至46上。在本实施例中，在数据块1至45中后边的22个字节是附加的填充数据，数据块46中后边的34个字节是附加的填充数据。读取时，数据块1至45中从前端开始的3562个字节是有效数据因而被直接读出。这些数据块中后边的22个字节为填充数据因而被舍弃。至于数据块46，该数据块中从前端开始的3550个字节是有效数据因而被直接读出，而后边的34个字节为填充数据，将被舍弃。
在本发明中，诸如0数据之类的无意义数据作为填充数据被附加。然而，其它不同于零数据的数据也可以被用作填充数据，因为这些填充数据不被再现。
尽管在上面的实施例中为保持与存取单元和传送格式的一致指定了字节的数目，但是在不偏离本发明范围的前提下，可以采用其它任意的不同于所示实施例中的字节数的数目。

Claims (13)

1.一种数据记录/再现装置，包括：
多个盘形记录介质及其记录/再现部件，用于记录和/或再现视频和音频数据的单元，其中，一次可存取的一个单元的数据长度可在数据记录过程中通过改变装载在适当位置的记录/再现部件的数目来加以控制；以及
数据调整装置，用于附加填充数据，所述填充数据是无意义的并且在再现时被舍弃，以便如果待记录的视频和音频数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，就使包括所述附加其上的填充数据在内的待记录的视频和音频数据总量等于一次存取的数据长度的倍数，以便在视频数据和音频数据之间的一个间断点与在各个单元之间的一个相应的连接点相一致。
2.如权利要求1所述的数据记录/再现装置，当与附加其上的填充数据一起被记录的数据被再现时，所述数据调整装置进行控制以使所述填充数据不被再现。
3.如权利要求2所述的数据记录/再现装置，待记录的所述视频和音频数据具有预定数据长度的一定格式。
4.如权利要求3所述的数据记录/再现装置，还包括：
一个连接在用于编辑所述视频和音频数据的音频/视频编辑控制器和所述数据调整装置之间的接口。
5.如权利要求4所述的数据记录/再现装置，其中所述接口是一个SCSI接口。
6.如权利要求3所述的数据记录/再现装置，其中
所述数据调整装置在记录数据的最后一次存取时附加填充数据，以便如果待记录的数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，使包括附加其上的填充数据在内的待记录的数据总量等于一次存取的数据长度的倍数。
7.如权利要求6所述的数据记录/再现装置，其中
所述数据调整装置在再现记录数据时进行控制，以便在再现记录数据的最后一次存取过程中，填充数据不被再现。
8.如权利要求3所述的数据记录/再现装置，其中
所述数据调整装置在记录数据的每一次存取时附加填充数据，以便如果待记录的数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，使包括附加其上的填充数据在内的数据总量等于一次存取的数据长度的倍数。
9.如权利要求8所述的数据记录/再现装置，其中
所述数据调整装置在再现记录数据时进行控制，以便在再现记录数据时的每一次存取过程中，所述的填充数据不被再现。
10.如权利要求7所述的数据记录/再现装置，还包括：
一个用于计算记录在多个所述的盘形记录介质上的数据的奇偶性的电路。
11.如权利要求10所述的数据记录/再现装置，其中
由所述的奇偶性计算电路输出的奇偶性数据被记录在多个盘驱动装置中的预先设定的一台上。
12.一种在以可拆卸方式安装的多个盘形记录介质及其记录/再现部件上记录按照具有预设数据长度的一定格式的视频和音频数据的数据记录方法，包括：
根据在数据记录时装载在适当位置的盘形记录介质及其记录/再现部件的数目来设定一次存取的一个单元的数据长度；
在记录数据时的最后一次存取时附加填充数据，所述填充数据是无意义的并且在再现时被舍弃，以便如果待记录的视频和音频数据量不等于一次存取的数据长度的倍数，使包括附加其上的填充数据在内的用于记录的视频和音频数据的总量等于所述的倍数，以便在视频数据和音频数据之间的一个间断点与在各个单元之间的一个相应的连接点相一致；以及
以一次存取的数据长度为一个单元在所述的盘形记录介质上记录所述的视频和音频数据的单元。
13.一种再现以权利要求12所述的数据记录方法记录的数据的方法，包括：
再现除读出数据中附加有填充数据的最后一次存取过程之外的在再现记录数据时的每一次存取过程中读出的全部数据；以及
再现在最后一次存取过程中读出的除了所述附加的填充数据之外的所述记录数据。
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