CN1659656A - 用于对多层光盘进行写入的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种对具有多层存储空间(30)的光盘(2)进行写入的方法，所述光盘至少包括第一存储层(31)和位于第一层(31)下方的第二存储层(32)，所述方法包括禁止在所述第一存储层(31)的未写入部分之下的所述第二存储层(32)的部分上进行写操作的步骤。在一个实施方式中，物理上位于第二存储层(32)的所有数据块(40)都并入到缺陷列表(DL)中，直到第一存储层(31)的足够大的部分已经写入过至少一次。在另一实施方式中，物理上位于第二存储层(32)的所有数据块(40)都被具有预定名称(“DUMMY”)的系统文件覆盖，直到第一存储层(31)的足够大的部分已经被写入过至少一次。

Description

用于对多层光盘进行写入的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种具有多层存储空间的多层光盘，至少包括第一存储层和位于第一层下方的第二存储层，本发明还涉及对这种光盘进行写入的方法和格式化这种光盘的方法。本发明还涉及适于对这种光盘进行写入的盘驱动系统。
背景技术
光盘通常是已知的。通常，光盘具有存储空间，所述存储空间物理上具有以多个同心圆轨道或一个(或多个)连续的螺旋形轨道形式存在的轨道形状。可以借助于辐射束(例如光学激光束)在这种轨道上写入数据。光束改变盘的某些特性。写入发生在特定存储位置，所述特定存储位置具有特定逻辑地址和特定物理位置，其可以由适当的坐标系表示出来，例如极坐标(R，Φ)。
特种光盘是一种多层盘，例如双层盘。例如这种盘可以用在DVD系统中。这种双层盘的基本特征是可以在某个物理位置(R，Φ)上将数据记录在位于不同深度的两个不同的存储位置上。下文中，这两个极坐标(R，Φ)相同而深度不同的不同存储位置将以坐标(R，Φ，z)表示，其中，z是1或2，表示第一或第二层。下文中，最靠近光盘的光接收表面的存储层表示为第一层或顶层，而另一层表示为第二层或底层。
应当注意，彼此上下设置的分别定位于(R，Φ，z1)和(R，Φ，z2)的两个存储位置分别具有不同的逻辑地址。
如上所述，当将数据写入到光盘中时，存储位置的某些特性改变。很多盘都由在写入时其存储位置的光透射率和光反射率会发生改变的材料构成。其特别适用于盘由相变材料构成的情况。例如，空白盘的相变材料可以处于非晶相，并在写入激光束的影响下变为晶相。
对于这种盘，这意味着，如果盘的第一部分已经写入，第二部分仍然保持空白，则这两部分的相关光学特性非常不同。在单层光盘中，这不会产生任何问题。但是，在双层盘中的情况下，当在第一层为部分空白且部分写入的情况下对第二层执行写入或读取操作时，这会导致问题的产生。可以如下方式理解上述情况。当对第二层进行写入或读取时，光束必然不可不免的穿过第一层。如果第一层在光学上不是均匀的，例如，这是由于部分空白且部分写入而产生的，第二层的深度上的焦点的光学特性(例如尺寸和/或亮度)将由于第一层的透射率和反射率的改变而发生改变。这是我们所不期望的影响。
当第一层部分空白时，尤其会产生上述问题。如果第一层已经写入过至少一次，则另外的写入操作将不会使透射率和反射率急剧变化，只要第一层已经写入过至少一次，对第二层的写入过程或读取过程就几乎不会受到第一层写入次数的影响。
因此，一种克服上述问题的解决方案是当第一次使用空白盘时，在整个第一层上执行写操作，将例如伪信息写入到第一层上。然而，这种操作会花费较长的时间，在此期间，用户不能使用该盘。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种对多层光盘进行写入的方法以及提供一种用于对多层光盘进行写入的写入装置，其可以避免上述问题的产生，然而同时空白盘可以立即可用。
根据本发明的主要特征，避免对第二层进行写入操作，直到已经对第一层进行了写入操作。在本发明的范围内，可以实现首先在整个第一层上进行写入操作，并且只有在此之后才允许对第二层进行写入。然而，也可以在第一层的相应部分已经写入的情况下允许在第二层的一部分上进行写入。
如上所述，每个单独的存储位置都具有唯一的逻辑地址，所有逻辑地址共同定义了逻辑空间。当盘是空白的时，所有逻辑地址基本上都可用于写入。实际上，对光盘的写入通常是基于用户应用程序或计算机程序的请求而执行的，所述程序向盘驱动器发送一条数据(例如一个文件)，命令盘驱动器将数据记录到光盘上。也可以将这种应用程序或计算机程序设计为使其可以从可用的逻辑地址空间中选择用于写入的特定逻辑地址。在选择逻辑地址的过程中，用户应用程序或计算机程序可以选择与第二层中的存储位置相应而相应的第一层尚未写入的逻辑地址。另一方面，用户应用程序或计算机程序通常没有与光盘的状态细节有关的信息，例如，有关光盘是否是双层盘的事实，有关这种双层盘的第一层是否仍然是空白的事实。因此，将数据发送到盘驱动器并请求在特定位置上写入数据的用户应用程序或计算机程序通常并不是为了解决上述问题而设计的。
本发明的另一目的在于提供一种解决上述问题的解决方案，其与现存的用户应用程序或计算机程序兼容，不需要对这种现存的用户应用程序或计算机程序进行任何修改。
根据本发明的第一方面，如果在第一层的至少一部分已经写入之前都将第二层定义为有缺陷则可以实现上述目的。
根据本发明的第二方面，保留了空白地址和写入地址的列表(写入历史表格)，当响应写命令分配逻辑地址时，直接或间接的利用了上述信息。现在，可以将第二层定义为已用文件，直到第一层的至少一部分已经写入数据。
附图说明
通过下文中参考附图对根据本发明的方法的优选实施方式进行详细描述，本发明的这些和其它方面、特征以及优点将被进一步阐明，附图中，相应的附图标记代表相应的或相同的部分，其中：
图1是盘驱动器的功能性方框图，
图2A和图2B是光盘的一部分的示意性横截面图，
图3A和图3B是双层光盘的存储空间的示意图，
图4A和4B是双层光盘的存储空间的示意图，
图4C是光盘的一部分的示意性横截面图，
图5A和图5B是双层光盘的存储空间的示意图，和
图6是双层光盘的存储空间的示意图。
具体实施方式
图1示意性的示出了光盘驱动器的相关元件，其整体表示为附图标记1。光盘驱动器1包括用于接收光盘2的接收装置(为简便而未示出)以及用于以预定旋转速度旋转光盘2的旋转装置3。旋转装置3适用于恒定角速度驱动，或恒定线速度驱动，或所述方式的组合。由于所述接收装置和旋转装置在现有技术中是公知的，因此，在这里没必要详细解释其设计和功能。
众所周知，光盘2包括用于写入数据的轨道，所写数据可以从轨道中读取出来。所述轨道可以形成为多个分离的同心圆轨道，也可以形成为不断回旋的、唯一的连续的螺旋形轨道。在本发明的上下文中，轨道的类型不是重要的。为了便于参考，术语“轨道”在下文中用于表示360度轨道部分。
为了借助于光学装置读取(并有可能写入)数据，盘播放器1还包括光束发生装置4，设置为用于以光束5扫描旋转盘2的表面和从反射光束中得到读取信号SR。典型的，光束是由激光二极管产生的激光束。光束发生装置4包括具有光学透镜系统的光头，其典型的包括准直透镜和物镜，为了简便在此未示出。由于这种光束发生装置在现有技术中是公知的，因此，在这里没必要对其设计和功能进行详细描述。
盘驱动器1还包括盘驱动系统10，设计为用于控制旋转装置3和光束发生装置4在某个位置上进行写操作。在附图1中，盘驱动系统10如图所示具有用于接收读取信号SR的输入端17。此外，盘驱动系统10如图所示具有提供第一控制信号Scr的第一输出端11，所述信号控制旋转装置3的操作。此外，盘驱动系统10如图所示具有第二输出端12，所述输出端将数据信号Sd提供给光束发生装置4。盘驱动系统10如图所示还具有第三输出端13，用于将第二控制信号Sc1提供给光束发生装置4。正如对本领域技术人员来说是显而易见的，所述控制信号Sc1实际上包含用于径向伺服致动器的控制激光光点的径向位置的控制信号以及用于聚焦伺服致动器的控制焦点的深度的控制信号。数据信号Sd代表将要写入到光盘2的信息。总而言之，盘驱动系统10确定写入哪些数据以及将数据写入到哪个物理位置。更具体的说，如果期望在与物理位置(R，Φ，Z1)相应的某个逻辑地址L上写入某个数据X，则盘驱动系统10将以把期望的数据写入到期望的位置上的方式控制旋转装置3和激光发生装置4。由于这种盘驱动系统10本身是公知的，因此在这里就没必要对其设计和功能详细描述。
在使用过程中，盘驱动器1与用户计算机上的用户应用程序的文件系统20相通信。文件系统设计为用于处理将用户文件写入到盘上的写入操作以及从盘上读出用户文件的读取操作。为了从盘驱动器上接收信息，文件系统20如图所示具有输入端21，所述输入端与盘驱动系统10的输出端16相耦合。为了指示盘驱动器将信息写入到光盘上/从光盘上读出信息，文件系统20如图所示具有输出端22，其与盘驱动系统10的输入端15相耦合。
下面，将参考图2A-B解释由写入时光投射率和光反射率发生改变的材料构成的两层盘所产生的相关问题。图2A是光盘2的一部分的横截面图，其包括两层存储空间30，所述存储空间包括第一层31和第二层32，第一层31靠近光盘2的光接收主表面6。为了将数据写入到第一存储层31，会聚光学写入光束5，以使焦点F与第一层31重合，如图中的A点所示。盘2旋转，写入光束5的焦点F沿第一层31的轨道(未示出)移动，受到来自盘驱动系统10的数据信号Sd的调制，引起第一层31的光学特性发生改变。
同样，当将数据写入到第二存储层32时，会聚写入光束5，使其焦点F与第二层32上重合，如图2中的B点所示。
当从第一存储层31或第二存储层32读取数据时，读取光束5同样分别会聚在第一存储层31或第二存储层32上。基本上，读取光束不同于写入光束，因为读取光束的光功率较小，不会引起存储层31或32的光学特性发生重大改变。
在图2A中，可以清楚的看出，为了将信息写入到第二存储层32中，写入光束5需要穿过第一存储层31，如附图标记33所指示的。如果第一层31具有均匀的光学特性，向第二层32的写入过程将不会被第一层31干扰。
附图标记34表示第一层31的一部分，其已经写入了数据，因此，其光学特性不同于第一存储层31的其余部分的光学特性。在C处，示出了写入光束5，其一部分穿过第一存储层31的所述已写入部分34。假设光束5相对于光盘2从左向右移动，应当认识到向第二层32的写入过程受到从第一层31的非写入部分向第一层31的写入部分34的过渡的干扰。根据本发明，通过确保在对第二层32写入之前已经对第一层31进行了写入，可以避免所述问题的发生。
因此，参考图2A，首先向第一层31写入数据，如图中的A点所示。B和C点所示的状况为被本发明禁止。
图2B是与图2A类似的横截面图，其示出了第一层31的已经写入数据的相对较大的部分34。在D点，示出了写入光束5，其向与第一层31的所述写入部分34相应的第二存储层32的一部分写入数据。假设写入光束5在图2B中从左向右移动，应当认识到写入光束5需要穿过第一层31的写入部分34，如附图标记35所示；然而，在移动的情况下，从左向右，写入部分34对于写入光束5基本上是均匀的，从而，下层32的写入过程不会受到干扰。
图3A是作为连续记录带的双层光盘2的存储空间30的示意图，所述存储空间划分为存储块40。每个存储块都可以包含预定数量的数据位，这对本领域技术人员而言是已知的。每个存储块40都具有唯一的物理盘地址，其基本上与盘上的所述块的物理位置相应。在图3A中，块40的物理盘地址P表示为连续的数，每个块40都具有与其前项加一的物理盘地址相应的物理盘地址。如图3A所示，逻辑块40通常具有逻辑盘地址L，其由驱动系统10分配。物理盘地址与逻辑盘地址之间的重要区别在认定缺陷块41之时变得明显，所述缺陷块41不能用于存储数据。在图3A中，具有物理盘地址N+3、N+4和N+5的块有缺陷。换句话说，当从图3A的左边移动到右边时，缺陷部分41之前的最后一个可用块具有物理盘地址N+2，缺陷部分41之后的第一可用块具有物理盘地址N+6。当在格式化过程中将逻辑盘地址分配给块40时，所述驱动系统10跳过缺陷块41，如图3A所示，因此，缺陷部分41之前的最后一个可用块具有逻辑盘地址N+2，而缺陷部分41之后的第一可用块具有逻辑盘地址N+3。
此外，重要的不同之处在于不是所有的可用块都分配了逻辑盘地址。盘驱动系统10可以仅出于其自身使用要求而保留一些数据块。例如，在DVD中，驱动系统10保留第一批30000个数据块用于导入，从而，逻辑盘地址L＝1相应于物理盘地址P＝30001。盘驱动系统10还保留一些数据块作为备用区，用于在使用过程中替换缺陷数据块。
图3B，与图3A相似，也示出了作为记录带的存储空间30，但是其尺寸不同。因此，图3A示出了存储空间30的很小部分的各数据块，图3B示出了整个存储空间30。
在图3B所示的实施例中，也分别表示为导入区和导出区的两个部分30RD1和30RD2为使用目的而被盘驱动系统10自身保留下来，即，存储空间30的这些部分对于用户是不可用的。驱动系统10已经向存储空间30的其余部分分配了逻辑盘地址，除了缺陷区41和备用区42。驱动系统10使用逻辑盘地址，使下文中表示为文件系统存储空间30F的存储空间30的所述部分对于文件系统20而言是可用的。
物理盘地址向逻辑盘地址的映射通常根据预定的标准实现，例如MountRainier标准。
有关物理盘地址与逻辑盘地址之间的关系的信息存储在保留存储空间30RD1的第一部分51中。此信息将表示为盘地址信息DAI。
文件系统20与存储器25相关联，其中包含存储在盘上的文件列表以及相应的逻辑盘地址。
文件系统20对盘驱动器所定义的逻辑盘地址重新映射，以为用户定义逻辑空间，所述逻辑空间表示为用户存储空间30U，可用于存储用户数据。这里，文件系统20为自身的应用保留文件系统存储空间30F的一部分，其表示为保留文件存储部分30RF；文件系统存储空间30F的其余部分可用作用户存储空间30U而提供给用户；所述用户存储空间30U中的逻辑地址表示为逻辑用户地址。
当将光盘放置到光盘驱动器中时，保留存储空间30RD1的第一部分51中的盘地址信息DAI被复制到与驱动系统10相关联的存储器19，从而，驱动系统10了解到哪些物理盘地址P与逻辑盘地址L相应。
当将信息存储到盘中时，考虑到保留存储空间30RD1的所述第一部分51中的盘地址信息DAI，将要存储的文件的逻辑用户地址由文件系统20转化为逻辑盘地址，所述逻辑盘地址由盘系统10转化为物理盘地址P，从而，缺陷部分41被自动跳过。
实际上，某个块有可能碰巧在一段时间之后变为缺陷块。在图3A中，物理地址P＝N+7的块中的交叉影线相应于逻辑地址L＝N+4，表示缺陷块。如果文件系统20想要在所述缺陷块中写入数据，将会导致驱动系统10发送出错消息到文件系统20。
图3B表示保留存储空间30RD1的第二部分52，其包括缺陷列表DL，即所有已经出现缺陷的块(物理盘地址)列表。当盘2进入到盘驱动器1时，保留存储空间30RD1的第二部分52的缺陷列表DL也被复制到驱动系统10的存储器19。当在写操作或读操作的过程中驱动系统10碰到缺陷列表DL中未出现的缺陷块时，其将通过合并相应的物理地址更新缺陷列表DL，并将更新后的缺陷列表DL写入到盘，所述操作可以立即执行或在盘驱动器最终被取出之前一刻完成。
图3B示出了分别细分为两部分30UO和30UF的用户存储空间30U。附图标记30UO表示用户存储空间30U已经被用户数据占据的部分。附图标记30UF表示用户存储空间30U还没有存储用户数据的部分。为了简化说明，已占用用户存储空间30UO表示为用户存储空间30U的一个连续部分，且空白用户存储空间30UF也示出为用户存储空间30U的一个连续部分。然而，实际上，用户存储空间30U可以是分段的，即，包含多个与空白部分交替出现的已占用部分。
保留文件系统存储空间30RF的一部分53包含文件分配列表FAL，即由用户存储的文件的列表，以及相应的逻辑盘地址。当光盘2进入到光盘驱动器1时，文件系统20指示驱动系统10从保留文件系统存储空间30RF的部分53读出文件分配列表FAL，并将所述列表发送到文件系统20，所述文件系统将文件分配列表FAL的复制件存储到其存储器25中。
当文件系统20接收存储某个文件的指令时，文件系统20将仅根据文件分配列表FAL中的信息考虑空白用户空间30UF中的逻辑地址L。当将数据写入到盘中时，文件系统20还将更新文件分配列表FAL，以使已经写入数据的块40并入到文件分配列表FAL中，由此被认定为已占用用户存储空间30UO。另一方面，如果文件系统20接收到删除文件的指令，则从文件分配列表FAL中去除相应的信息，从而，相应的块成为空白用户存储空间30UF的一部分。
文件系统20还将更新后的文件分配列表FAL发送到驱动系统10，指示驱动系统10将更新后的文件分配列表FAL写入到盘，所述操作可以立即执行或在盘最后从盘驱动器取出之前一刻执行。
在图3B中，用户空间30U如图所示细分为两个部分30U1和30U2，分别与第一存储层31和第二存储层32相应。更具体的说，第一用户存储部分30U1包括与物理定位在第一存储层31中的存储块40相应的逻辑地址，而第二用户部分30U2包括与物理定位在第二存储层32中的逻辑块40相应的逻辑地址。这里，两个用户部分30U1和30U2如图所示每个都是连续的；其与随后的逻辑盘地址已先分配到第一逻辑层31而所有随后的逻辑盘地址都已分配到第二存储层32的情况相应。然而，在实际情况下，这并不是必须的。较低的逻辑盘地址也可以分配到第二存储层32，而较高的逻辑盘地址也可以分配到第一存储层31。逻辑盘地址也可以先分配给第一存储层31的轨道，然后分配给第二存储层32的轨道，之后分配给第一存储层31的下一轨道，等等。也可以将轨道分组为存储区，逻辑盘地址先分配给第一存储层31内的存储区，然后分配给第二存储层32中的存储区，之后分配给第一存储层31中的下一存储区，等等。在这些情况下，图3B的表示方式将更加分段化。
当将传统双层光盘放置到传统盘驱动器中并且文件系统接收到写文件的命令时，文件系统随意选择空白用户存储空间30UF中的任意部分，包括与空白用户存储空间30UF的第二部分30U2相应的部分，所述第二部分即第二存储层32，即便在上的第一存储层31还没有被写入数据。根据本发明的提议，所述情况能以如下所述的方法避免。
现在将参考附图4A和4B来讨论本发明的第一实施方式。假设“新盘”2进入到盘驱动器1。术语“新盘”表示刚刚制造之后的盘。这个新盘还没有包含图3A和3B所示的结构；更具体的说，新盘还没有包含盘地址信息DAI、缺陷列表DL、文件分配列表FAL。当盘进入到能够处理多种盘的驱动器中时，驱动系统10先执行盘识别过程，以确定盘的种类。由此，盘驱动系统10识别出所述盘是双层盘。此外，盘驱动系统10在物理存储空间中定义块40、定义逻辑盘地址L、定义盘地址信息DAI、定义缺陷列表DL和定义文件分配列表FAL。从物理盘地址向逻辑盘地址的转换主要由盘标准确定，与盘的类型相应。已经执行格式化操作之后，盘驱动系统10了解到哪些逻辑地址与第二存储层32相应，所述第二存储层表示为第二用户存储空间30U2。根据本发明的此第一实施方式的一个重要方面，盘驱动系统10用于将整个第二用户存储空间30U2标记为有缺陷，表示为如图4A中的交叉影线区域30UD。换句话说，所有与第二用户存储空间30U2相应的地址都列出在盘的部分52中所存储的缺陷列表DL中。
盘驱动系统10已经将整个第二用户存储空间30U2标记为有缺陷的事实，即所有与第二用户存储空间30U2相应的物理地址都列入到盘上部分52中所存储的缺陷列表文件DL中的事实，使任何文件系统都不得不仅在第一用户存储空间30U1即第一存储层31上写入信息。所述方式甚至可用于非根据本发明而设计的传统文件系统。这种传统文件系统也有可能尝试在第二存储层32上写入数据，但是这会导致驱动系统10产生出错消息。
根据本发明的优选方面，缺陷列表DL还发送到文件系统20，所述文件系统将缺陷列表DL的复制件存储在其存储器25中。此外，根据本发明的所述优选方面，文件系统20适用于在响应存储文件的命令选择逻辑盘地址时考虑到缺陷列表DL而进行选择，从而，可以跳过缺陷块，同时避免产生出错消息。换句话说，在采用根据上述本发明而设计的文件系统的情况下，这种文件系统不会试图在第二存储层32中写入数据。
在这方面，应当注意，缺陷列表DL包含物理盘地址，而可用于文件系统20的文件系统存储空间30F由盘驱动系统10分配的逻辑盘地址定义。因此，如果文件系统20也结合了与物理盘地址与逻辑盘地址之间的相应关系有关的信息，则文件系统20仅能够考虑缺陷列表DL。这可以以多种方式实现。首先，可以将保留存储空间30RD1的所述第一部分51中的盘地址信息DAI也传送到文件系统20。或者，也可以根据某个标准如Mount Rainier标准先格式化盘，所述标准包括导入区30RD1的长度以及备用区的位置；在这种情况下，将此信息传送到系统20就足够了，从而，文件系统20可以计算逻辑地址与物理地址之间的近似相应。
应当认识到，一旦包含本发明的盘驱动器已经格式化了双层盘，也可以是传统盘驱动器，即未包含本发明的盘驱动器，就禁止在第二存储层32上写入信息，因为，传统盘驱动器考虑到了缺陷列表DL。这样，通过将所有第二存储层32的物理地址并入到缺陷列表DL中，第二存储层32实际上是不可访问的，这即使对未包含本发明的传统盘驱动器和传统用户程序效果也相同。
当然，通过整个包括在缺陷列表52中而表示其有缺陷的第二用户存储空间30U2实际上并不是都有缺陷的，其由潜在可用的存储空间构成。所述潜在可用存储空间内的逻辑地址可以通过从缺陷列表DL中去除这些逻辑地址而变为实际可用。实际上，如果没有进行下一步动作，第二存储层将永不会被使用，盘的有效存储容量将会减半。因此，根据本发明的优选重要方面，可以在适当时间从缺陷列表DL去除第二用户存储空间30U2的中的逻辑地址。
在具体实施方式中，根据本发明的驱动系统可以编程为在第一阶段仅将数据写入到第一存储层31，并不更新缺陷列表。仅当第一存储层31已经完全写满时，驱动系统从缺陷列表中去除第二存储层32的所有逻辑地址，从而使整个第二存储层32接下来是可用的。然而，这种方法的一个缺点在于用户对他的盘的可用存储空间没有真实了解。众所周知，计算机具有可以扫描存储设备以计算可用存储量的功能。在当前情况下，如果盘驱动器在所述第一阶段接收到扫描盘以获取可用存储量的命令，盘驱动器仅将第一用户存储空间30U1识别为可用存储空间，随着已占用用户存储空间30UO增加并接近第一用户存储空间30U1的界线，盘驱动器将告知用户：空白用户存储空间30UF的容量接近零，而实际上盘仍是半空的。
因此，在优选实施方式中，根据本发明的盘驱动系统编程为每次对第一用户存储区30U1进行写操作之后更新缺陷列表52，从而，释放第二用户存储区30U2的一部分用于写入数据。所述实施方式如图4B所示。图4B示出了盘的情况，所述盘具有以已占用用户存储区30UO表示已经部分写入数据的第一用户存储区30U1。写操作之后，盘驱动系统通过从缺陷列表中去除与释放部分30UL相应的物理地址释放第二用户存储区30U2的所述部分30UL。第二用户存储区30U2的其余部分仍表示为缺陷区30UD。空白用户存储区30UF现在包括第二用户存储区30U2的释放部分30UL。
应当理解，现在，用户对可用的空白存储空间的容量将会有更加现实的了解。
每次写操作之后，根据本发明的盘驱动系统10都计算可以释放如上所述的哪一部分的逻辑地址。在这种计算过程中，盘驱动系统10考虑到盘2和盘驱动器1的各种特性，如图4C所示。图4C是盘1的横截面图，所述盘1具有顶面6、第一存储层31和第二存储层32。会聚到第二存储层32上的激光束的形状由虚线表示。第一存储层31的第一写入部分由附图标记61表示。第二存储层32的相应部分，物理上位于部分61之下，由附图标记62表示。如果光线正好垂直于顶面6入射，第二部分62将完全处于第一部分61的阴影中，因此其可以得到释放。然而，由于聚焦光束5的顶角影响，第一部分61不够大，不足以使第二部分62获得释放。
图4C还示出了第一层31的另一写入部分63，其大于第一写入部分61。激光束5如图所示处于两个极端位置5a和5b。激光束的左手极端位置5a与激光束的最左侧位置相应，在所述位置上，整个激光束穿过部分63。同样，激光束的最右侧位置5B是整个激光光束穿过部分63的最右侧位置。在激光束从最左侧位置5a向最右侧位置5b移动的过程中，激光束总是整个穿过部分63，不会受到第一层的变化的干扰，因为所述部分63没有这种变化。因此，最左侧激光束5a定义了第二存储层32的部分64的左极端64a，而最右侧激光束5b定义了该部分64的右极端64b，其可以认为是整个处于部分63的阴影中。
由此，如果定义存储层31的部分63足够大，第二存储层32的部分64将获得释放。应当注意，上述考虑方式适用于部分63、64的径向尺寸以及部分63、64的圆周尺寸。
根据另一优选实施方式，盘驱动系统10定义了表格DT，所述表格确定了缺陷列表DL中所存在的每个物理地址的缺陷类型。此缺陷类型列表DT也存储在盘上，即存储在导入区30RD1的一部分中，虽然原则上也可以将此缺陷类型列表DT作为隐藏文件存储在用户区内，假设盘系统20具有适当的文件系统信息。存储在此缺陷类型列表DT中的信息指示数据块是真的有缺陷还是虚拟有缺陷。这样，当盘驱动系统10将第二存储层32的所有地址都指定为有缺陷时，在缺陷类型列表DT中写入代码，表示这些地址只是虚拟有缺陷。
所述信息能以多种方式使用。当要求盘驱动器扫描盘以获取存储空间的可用容量时，根据本发明编程的盘驱动系统10可以通过将虚拟有缺陷数据块认为潜在存储空间来考虑缺陷类型列表DT中的所述信息，以向用户给出更加真实的盘存储容量。此信息还使盘驱动系统10能够区分一方面根据本发明暂时不能访问的块和另一方面确实是有缺陷的块。然后，在针对第一存储层31的写期间之后，当如图4B所示进行计算以释放第二存储层32的部分30UL时，盘驱动系统10仅释放标记为“虚拟有缺陷”的块，而将标记为“真有缺陷”的保留在缺陷列表中。
现在将参考图6详细描述本发明的第二实施方式。在所述第二实施方式中，光盘2包括写入历史表格WHT，最好作为系统文件存储在导入区30RD1的部分54中，如图所示，所述表格包括与所有物理盘地址有关的信息，表示物理地址是否已经经过写入。例如，对于每个物理地址，写入历史表格可以包括一个数据位，所述数据位当相应的物理地址仍未写入时具有第一值，例如“0”，当相应的物理地址至少写入过一次时具有第二值，例如“1”。
根据此实施方式，当将盘放置到盘驱动器中时，驱动系统10从盘上读取写入历史表格WHT，并将写入历史表格WHT存储到其存储器19。此外，驱动系统10将写入历史表格WHT发送到文件系统20，所述文件系统将写入历史表格WHT存储在其存储器25中。根据此实施方式的文件系统20适用于在任何写操作之前检查此写入历史表格中的信息，以确定第二用户存储区30U2中的哪些部分与第一用户存储区30U1的已经经过写入的部分相应，从而能够对第二用户存储区30U2的部分随意写入。
在DVD+RW的情况下，所述列表是标准的，文件系统20可以使用该标准的写入历史文件中的信息。
写操作之后，盘驱动系统10通过将第二值“1”写入到与所述写操作期间已经写入数据的逻辑地址L相应的数据位更新写入历史表格WHT。
上述第二实施方式包括根据本发明设计的盘驱动系统10和文件系统20。然而，所述解决方案并不与传统盘驱动器自动相关，甚至不与根据本发明而设计的文件系统20相结合，因为没有对传统盘驱动系统10编程使其读取写入历史表格或更新写入历史表格。另一方面，所述解决方案并不与传统文件系统自动相关，甚至不与根据本发明设计的盘驱动器结合，因为没有对传统的文件系统编程使其根据写入历史表格WHT选择存储位置。因此，在优选实施方式中，文件系统20用于将第二存储层定义为已使用区。
现在将参考图5A和5B来详细描述本发明的此优选方面。与图4A相似，图5A示出了光盘2的逻辑存储空间30。再次，假设新盘由文件系统20格式化。在所述第二实施方式中，文件系统20适用于定义具有预定名称例如“DUMMY”的系统文件，并将文件分配列表53中的此系统文件“DUMMY”指定为覆盖第二用户存储区30U2的全部逻辑地址。所此文件分配列表53存储在盘上。文件“DUMMY”最好定义为隐藏文件。
与参考图4A和4B关于第一实施方式的描述相同，尝试在盘2上进行写操作的任何文件系统在选择用于存储信息的逻辑地址时都会考虑到文件分配列表FAL中的信息。由于不允许文件系统将信息存储在已经存储了文件的那些位置上，因此，文件系统不能将任何信息写入到第二存储层32中，因为文件分配列表53中的信息告知该文件系统第二存储层32已经被文件占用，即，隐藏系统文件“DUMMY”。这样，所述解决方案也能用于传统盘驱动器和传统文件系统。
与上文中所述相同，可先对整个第一层31进行写入，仅在此之后释放第二层32。然而，与上述内容相似，根据本发明的文件系统20最好用于在每次写操作之后修改文件分配列表53中的信息，以使得在第一存储层31中的已经写入的物理区的容量足够大的情况下，可以释放第二用户存储区30U2的部分30UL，如上文中参考图4C所述。
在上述实施方式中，在选择用于写入的存储空间的过程中或在释放第二存储层的部分的过程中，文件系统20直接使用写入历史表格WHT。在这两种情况下，由于写入历史表格WHT与物理盘地址相关，因此，文件系统20应具有与物理盘地址和逻辑盘地址之间的相应关系相关的信息，可以例如通过访问保留存储空间30RD1的所述第一部分51中的盘地址信息DAI或通过获得与格式化盘所依据的标准相关的信息获得上述信息。
在另一优选实施方式中，文件系统20间接使用写入历史表格WHT。在此另一优选实施方式中，盘驱动系统10根据写入历史表格WHT定义写入允许表格WAT，所述表格指定第二存储层的哪些地址可以随意写入；此写入允许表格WAT被传送到文件系统20。例如，针对每个逻辑盘地址，写入允许表格WAT可以具有不允许写入时具有第一值(“0”)并在允许写入时具有第二值(“1”)的数据位。
在这种情况下，当命令将文件写入盘时，将文件系统设计为仅根据写入允许表格WAT中的信息选择逻辑盘地址。然而，为了确保第二存储层的禁止不被传统盘驱动器和传统文件系统妨碍，最好将文件系统设计为用于定义具有预定名称(“DUMMY”)的系统文件，覆盖第二存储层的所有地址。之后，当写入文件时，文件系统可以根据文件分配列表FAL与平常一样选择存储空间。盘驱动系统10设计为用于更新写入历史表格WHT，以根据更新的写入历史表格WHT更新写入允许表格WAT，并将更新后的写入允许表格WAT传送到文件系统20。文件系统设计为用于更新文件分配列表FAL，以从所述系统文件中释放存储部分30UL，并根据更新后的写入允许表格WAT进行相关运算。
利用缺陷列表DL或写入特定系统文件DUMMY的优点在于根据这些具体实施方式准备的双层盘也可以用于任何传统的或现存的文件系统，因为，所述传统的文件系统必须自动考虑到来白缺陷列表或文件分配列表的信息。传统文件系统不必要检查写入历史表格WHT或写入允许表格WAT。
在利用特定系统文件DUMMY基础上利用缺陷列表DL的优点在于不必要定义具有预定名称的附加系统文件。
本领域技术人员应当可以清楚的了解到，本发明并不局限于上述示例性的具体实施方式，在不背离附加的权利要求所定义的本发明的保护范围的情况下，可以对本发明作出多种改变和改进。
现已针对双层盘即具有两个不同存储层的盘对本发明进行了描述。但是，本发明的相同的原理同样适用于具有三层或更多层的情形。
此外，作为一种可替换的实施方式，也可以实施为一种具有文件系统能力的驱动系统，从而，驱动系统自身就可以执行归属于上述文件系统的所有发明动作。作为一个优点，在这种情况下，盘驱动器可以不必将盘信息传送到外部文件系统，为了释放第二存储层的部分而更新盘上的信息(缺陷列表、文件分配列表、写入历史表格)的操作可以不依赖于根据本发明实施的文件系统。
此外，应当注意，上述功能可以如期望的那样随意的以硬件或软件实现。

Claims (37)

1、一种对具有多层存储空间的光盘进行写入的方法，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层下方的第二存储层，所述方法包括禁止对位于所述第一存储层的未写入部分之下的所述第二存储层的部分进行写操作的步骤。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，禁止对第二存储层进行写入，直到第一存储层已经被完全写入。
3、根据权利要求1所述的方法，包括下述步骤：如果覆盖在所述第二存储层的一部分上的第一存储层的足够大的部分已经写入过至少一次，则允许在第二存储层的所述部分上执行写操作，第一存储层的所述部分比整个第一存储层要小。
4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，对第二存储层的写操作通过将所述部分定义为有缺陷而禁止。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，在真正缺陷存储块与仅暂时定义为有缺陷的存储块之间形成区别。
6、一种格式化具有多层存储空间的光盘的方法，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的的第二存储层，所述方法包括如下步骤：
为存储空间的逻辑块定义逻辑盘地址；
定义存储空间中的保留存储空间；
定义缺陷列表，并将缺陷列表存储在保留存储空间的预定部分中；和
将所有物理上位于第二存储层中的数据块的地址并入到缺陷列表中。
7、根据权利要求6所述的格式化方法，还包括下述步骤：
定义缺陷类型列表并将缺陷类型列表存储在存储空间的预定部分中，最好存储在保留存储空间的一部分中；和
针对于在物理上位于第二存储层之内的数据块，将表示这些数据块只是虚拟有缺陷的虚拟缺陷代码写入到缺陷类型列表中。
8、根据权利要求6或7所述的格式化方法，还包括下述步骤：
将与物理盘地址和逻辑盘地址之间的关系有关的盘地址信息写入到保留存储空间的预定部分。
9、一种具有多层存储空间的多层光盘，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，所述盘包含位于保留存储空间的预定部分之内的缺陷列表，物理上位于第二存储层中并位于所述第一存储层的未写入部分之下的所有数据块的物理盘地址全部并入到所述缺陷列表。
10、根据权利要求9所述的多层光盘，还在存储空间的预定部分中包含缺陷类型列表，其中，对于物理上位于第二存储层中并且位于所述第一存储层的未写入部分之下的那些数据块，缺陷类型列表包含表示这些数据块只是虚拟有缺陷的虚拟缺陷代码。
11、根据权利要求9或10所述的多层光盘，还在保留存储空间的预定部分内包含与物理盘地址和逻辑盘地址之间的关系有关的盘地址信息。
12、一种盘驱动系统，能够控制光盘驱动器的旋转装置和光束发生装置，适用于在具有多层存储空间的多层光盘上执行写操作，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，盘驱动系统用于执行根据权利要求6到8其中任意之一所述的格式化操作。
13、一种盘驱动系统，能够控制光盘驱动器的旋转装置和光束发生装置，适用于在根据权利要求9到11其中任意之一所述的多层光盘上执行写操作，盘驱动系统用于从所述盘中读取缺陷列表并将缺陷列表传送到文件系统。
14、根据权利要求13所述的盘驱动系统，还适用于从所述盘中读出缺陷类型列表并将缺陷类型列表传送到文件系统。
15、根据权利要求13或14所述的盘驱动系统，还适用于从所述盘中读出盘地址信息，并将盘地址信息传送到文件系统。
16、根据权利要求12到15其中任意之一所述的盘驱动系统，所述系统适用于在对所述第一存储层的未写入部分进行写入之后检查所述第一存储层是否已经完全写入，以在所述检查显示出所述第一存储层还没有完全写入时保持缺陷列表或在所述检查显示出所述第一存储层已经完全写入时将所有物理上位于所述第二存储层的数据块的逻辑地址从所述缺陷列表中去除。
17、根据权利要求12到15其中任意之一所述的盘驱动系统，所述系统适用于在对所述第一存储层的未写入部分进行写入之后将物理上位于所述第二存储层的一个部分内的数据块的物理盘地址从所述缺陷列表中去除，所述第二存储层的该部分位于所述第一存储层的所述已被写入的未写入部分之下。
18、根据权利要求17所述的盘驱动系统，所述系统适用于当计算哪些物理盘地址要从所述缺陷列表中去除时考虑盘的各种特性以及所涉及的盘驱动器的各种特性。
19、根据权利要求16到18其中任意之一所述的盘驱动系统，适用于从所述盘中读出缺陷类型列表，还适用于在确定哪些物理盘地址要从所述缺陷列表中去除时考虑存储在缺陷类型列表中的代码，以使真正有缺陷的数据块保留在缺陷类型列表中。
20、一种文件系统，设计为用于与光盘驱动器的盘驱动系统通信，并设计为用于处理将用户文件写入盘中的写操作以及从盘中读出用户文件的读操作，所述文件系统配备有存储器，且适用于从根据权利要求14到19其中任意之一所述的盘驱动系统接收缺陷列表并将所述缺陷列表存储到所述存储器中，文件系统还适用于在响应存储文件的命令选择逻辑盘地址时考虑缺陷列表。
21、根据权利要求20所述的文件系统，还适用于从盘驱动系统中接收盘地址信息并将所述盘地址信息存储到所述存储器中，文件系统还用于在响应存储文件的命令选择逻辑盘地址时考虑盘地址信息。
22、根据权利要求1到3其中任意之一所述的方法，其中，对第二存储层的部分的写操作通过将所述部分定义为已占用而被禁止。
23、一种格式化具有多层存储空间的光盘的方法，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，所述方法包括如下步骤：
为存储空间的逻辑块定义逻辑盘地址；
定义存储空间中的保留存储空间；
定义写入历史表格，并将写入历史表格存储在存储空间的预定部分中，最好存储在保留存储空间的预定部分中；和
对于存储空间的所有块，将具有表示这些块仍未写入的第一值的代码写入到写入历史表格中。
24、一种具有多层存储空间的多层光盘，至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，所述盘在存储空间的预定部分包含有写入历史表格，最好是在保留存储空间的预定部分中包含有写入历史表格，对于每个数据块的物理盘地址，至少是对于物理上位于第一存储层内的数据块的物理盘地址，写入历史表格包含在数据块未写入时具有第一值、在数据块已被写入至少一次时具有第二值的代码。
25、一种盘驱动系统，能够控制光盘驱动器的旋转装置和光束发生装置，适用于对具有多层存储空间的多层光盘进行写入，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，盘驱动系统适用于执行根据权利要求23所述的格式化操作。
26、一种盘驱动系统，能够控制光盘驱动器的旋转装置和光束发生装置，适用于对根据权利要求24所述的多层光盘进行写操作，盘驱动系统适用于从所述盘中读出写入历史表格，并将所述写入历史表格存储到一个存储器中。
27、根据权利要求26所述的盘驱动系统，还适用于将写入历史表格传送到文件系统。
28、根据权利要求26或27所述的盘驱动系统，对于已经在写操作过程中写入的所有数据块，所述系统用于至少在已经对所述第一存储层的未写入部分进行写入之后将具有表示这些数据块已经写入过至少一次的第二值的代码写入到写入历史表格中。
29、一种文件系统，设计为用于与光盘驱动器的盘驱动系统通信，并用于处理将用户文件写入盘中的写操作以及从盘中读出用户文件的读操作，所述文件系统配备有存储器，适用于从根据权利要求27或28所述的盘驱动系统接收写入历史表格并将所述写入历史表格存储到所述存储器中，文件系统还适用于在响应存储文件的命令选择逻辑盘地址时考虑写入历史表格。
30、根据权利要求29所述的文件系统，还适用于定义具有预定名称的系统文件，以使所述系统文件占据物理上位于所述第二存储层的数据块的所有逻辑地址。
31、一种具有多层存储空间的多层光盘，所述光盘至少包括第一存储层和位于第一层之下的第二存储层，所述盘在保留存储空间的预定部分包含文件分配列表，文件分配列表包含至少一个具有预定名称的系统文件，所述系统文件占据物理上位于第二存储层并位于所述第一存储层的未写入部分之下的所有数据块。
32、根据权利要求30所述的文件系统，设计为用于处理将用户文件写入到根据权利要求31所述的盘的写操作和从该盘中读出用户文件的读操作，还用于在写操作之后从盘驱动系统中接收更新的写入历史表格和因此针对所述具有预定名称的系统文件更新文件分配列表，以使物理上位于所述第二存储层的位于所述第一存储层的所述已写入的未写入部分之下的数据块的逻辑地址从所述文件分配列表中被去除。
33、根据权利要求1到3其中之一所述的方法，包括下述步骤：定义写入允许表格，所述表格包括针对每个数据块的表示是否允许在所述数据块中写入数据的代码，也就是说，包括至少针对物理上位于第二存储层的数据块的表示是否允许在所述数据块中写入数据的代码；针对位于第一存储层的未写入部分之下的第二存储层中的那些数据块将代码设定为第一预定值，如果写入允许表格中的相应代码具有所述第一预定值，则禁止对数据块执行写操作。
34、根据权利要求33所述的方法，其中，已经在所述第一存储层的未写入部分写入数据之后，对于写入允许表格中的与所述第一存储层的所述已写入的未写入部分之下的数据块相应的那些代码，将该值设定为表示允许写入的第二预定值。
35、根据权利要求25到28其中任意之一所述的盘驱动系统，盘驱动系统适用于根据写入历史表格计算写入允许表格，并将所述写入允许表格传送到文件系统。
36、一种文件系统，设计为用于与光盘驱动器的盘驱动系统通信，并用于处理将用户文件写入盘中的写操作以及从盘中读出用户文件的读操作，所述文件系统配备有存储器，用于从根据权利要求35所述的盘驱动系统接收写入允许表格并将所述写入允许表格存储到所述存储器中，文件系统还用于在响应存储文件的命令选择逻辑盘地址时考虑写入允许表格。
37、一种盘驱动器，适用于对多层光盘进行写操作，所述盘驱动器包括根据权利要求12到19，或25到28，或35其中任意之一所述的盘系统。
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