-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Erfindungsgebiet
-
Die
Erfindung betrifft allgemein eine Steuerschaltung für CD-ROM
Laufwerke und insbesondere eine Haupt-Steuerschaltung für CD-ROM Laufwerke, in der
zur Schaffung von Arbeitsspeicherraum zur Implementierung von Signal-Dekodiervorgängen DRAMs
verwendet werden. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Haupt-Steuerschaltung für CD-ROM Laufwerke
mit reduzierter Zugriffshäufigkeit
auf den DRAM-Arbeitsspeicher für
eine verbesserte Gesamtleistungsfähigkeit des Systems, die zur
Verringerung der Kosten als einzelnes IC-Chip implementiert werden
kann.
-
2. Technischer
Hintergrund
-
Laserdisk-Laufwerke
gehören
zu einer Kategorie von digitalen Speichereinrichtungen, die in Computersystemen,
insbesondere in auf Mikroprozessoren basierenden Personalcomputern,
Heimcomputern und Büro-Computersystemen
weite Verbreitung gefunden haben. Diese auf Lasern basierenden digitalen
Speichereinrichtungen werden in dieser Beschreibung allgemein als
optische Disk-Laufwerke
oder einfach Laufwerke bezeichnet, so wie es auf diesem Gebiet allgemein üblich ist.
-
Der
Compact Disk (CD) Player von Philips/Sony gehört zur Kategorie der auf der
Lasertechnologie basierenden optischen Disk-Laufwerke. Die CD selbst
hat sich von ihrer ursprünglich
vorgesehenen Anwendung als Speichermedium für Musikstücke zu mehreren Varianten für eine digitale
Speicherung von Informationen in verschiedenen Formaten entwickelt.
Auf der Oberfläche
dieser Scheiben, die einen Durchmesser von 12 cm aufweisen, können große Mengen
von digitalen Informationen aufgezeichnet werden. Auf der Basis
von verschiedenen Formaten für
diese CD-Varianten sind verschiedene Anwendungen entwickelt worden.
Zusätzlich
zu dem ursprünglichen
CD-Musikspieler
haben CD Laufwerke, die auch als CD-ROM Laufwerke bekannt sind, zum
Beispiel auf dem Gebiet der Personalcomputer weite Verbreitung gefunden.
Modulartige Formen von CD-ROM Laufwerken können in den Erweiterungsschächten von üblichen
Personalcomputersystemen, wie zum Beispiel IBM-kompatiblen Systemen,
installiert werden und dienen als kostengünstiges Massenspeichermedium.
-
Die
in Personalcomputersystemen weit verbreiteten CD-ROM-Medien erfüllen den ISO-9660 Standard,
mit dem mehr als 650 MB Daten gespeichert werden können. Zusätzlich zu
dem Abruf der auf den CD-ROM Scheiben gespeicherten Daten können übliche CD-ROM
Laufwerke auch Musik-CDs sowie Multimedia VCDs abspielen. CD-ROM Laufwerke
sind nahezu ein Standard-Subsystem für Personalcomputer geworden.
-
Aufgrund
der großen
Akzeptanz von CD-ROM Laufwerken in Personalcomputersystemen ist
auf dem Gebiet der Herstellung der CD-ROM Laufwerke ein scharfer
Wettbewerb entstanden. Das Ergebnis dieses Wettbewerbs ist ein schneller
Verfall der Preise sowie eine schnelle Leistungssteigerung. Zum
Zwecke der Speicherung von Dateien und/oder Bild/Video-Informationen
mit hoher Auflösung,
wie zum Beispiel die in jüngster
Zeit entwickelte DVD (Digital Video Disc), haben die Weiterentwicklungen
in der Mikroprozessor-Technologie ebenfalls den Bedarf nach größeren Daten-Speichermengen
und höheren
Geschwindigkeiten der Informationsspeicherung und des -Abrufs erhöht. Während zum
Beispiel ein Musik-CD-Spieler
mit seiner Standard-Drehgeschwindigkeit von mehr als 100 bis etwa
300 Umdrehungen pro Minute arbeitet sind CD-ROM Laufwerke entwickelt
worden, die mit 2× (doppelte
Drehgeschwindigkeit), 4×,
6×, 8× und möglicherweise
bis zu 10× und
schneller laufen. Zum Zwecke des Datenabrufs wird durch diese erhöhte Drehgeschwindigkeit die
Datentransferrate des Laufwerkes erheblich verbessert.
-
Die
in den bekannten CD-ROM Laufwerken verwendeten elektronischen digitalen
Steuerschaltungen weisen im allgemeinen einen IC Chipsatz aus zwei
getrennten Chips auf. Ein IC dient zum Steuern des Lesens, während das
andere IC zum Signaldekodieren eingesetzt wird. Das Lese-Steuerungs-IC umfaßt einen
internen SRAM mit einem Speicherraum von etwa 2 KByte, der als Daten-Manipulationsraum
für Entschlüsselungsvorgänge verwendet
wird. Der Signaldecodierer steuert andererseits eine externe DRAM-Einrichtung
zur Implementierung eines Cache-Speichers während dieser Vorgänge.
-
Da
die zwei IC-Chips physikalisch getrennt sind, ist der interne SRAM
in dem Lese-Steuerungs-IC unentbehrlich. Wenn diese zwei IC in Form eines
einzelnen IC hergestellt werden würden und die DRAM-Speichereinrichtung
den internen SRAM des Lese-Steuerungs-IC ersetzen würde, würde sich die
Zugriffshäufigkeit
auf das DRAM zwangsläufig auf
einen unakzeptablen Wert erhöhen.
Dies beruht darauf, daß das
DRAM von Natur aus eine wesentlich geringere Arbeitsgeschwindigkeit
aufweist, als das SRAM. Dies führt
bei einem solchen Entwurf mit nur einem Chip tatsächlich zur
Entstehung eines "Flaschenhalses".
-
Zum
Zwecke der Beschreibung der Erfindung wird nachfolgend die Konfiguration
der elektronischen digitalen Steuerschaltungen eines bekannten CD-ROM
Laufwerks kurz untersucht. 1 zeigt ein
Blockschaltbild der Schaltungskonfiguration der digitalen Steuerelektronik
eines bekannten CD-ROM Laufwerks. Wie in dem Blockschaltbild zu
erkennen ist, umfaßt
die Schaltung eine Steuereinheit für Lesezugriff 120,
einen Signaldecodierer 130, einen HF (Hochfrequenz-)Verstärker 110 und
ein DRAM 140. Alle diese Schaltungselemente sind in einem
Verdrahtungsnetzwerk organisiert und verbunden. Es sei darauf hingewiesen,
daß in
der Zeichnung auch ein Laser-Aufnahmekopf 103 sowie ein
Antriebsmotor 102 für
eine Disk dargestellt und in dem Laufwerk enthalten sind. Es handelt
sich dabei um opto- und elektromecha nische Komponenten des Laufwerksmechanismus,
der durch die Steuereinheit für
Lesezugriff 120 gesteuert wird.
-
Bei
der bekannten Technik können
die in 1 gezeigten Schaltungselemente auch jeweils als
getrennte IC Chips implementiert werden. Zum Beispiel kann vor dem
Zusammenbau bzw. dem Einbau in die elektronische Steuerschaltung
das DRAM 140 ein unabhängiges
Speicher-IC und der HF-Verstärker 110 ein
unabhängiges
Verstärker-IC sein. Außerdem können die
Steuereinheit 120 für
Lesezugriff und der Signaldecodierer 130 ebenfalls physikalisch unabhängig voneinander
sein.
-
Im
Falle der in 1 gezeigten Schaltungskonfiguration
läuft der
Betrieb des bekannten CD-ROM Laufwerks bezüglich eines Host-Computersystems,
wie zum Beispiel eines Personalcomputers, im Hinblick auf den Zugriff
auf die CD-ROM wie folgt. Der Antriebsmotor 102 dreht die
CD-ROM-Disk 101, während
der Laser-Aufnahmekopf 103 die in Form von kleinen, in
die Oberfläche
der Disk 101 eingebrachten Vertiefungen aufgezeichneten
Daten abruft. Die von dem Kopf 103 aufgenommen Daten werden dann über eine
Verbindung 4 zu dem HF-Verstärker 110 geführt. Nach
der Verstärkung
werden Teile der Daten über
eine Verbindung 5 zu dem DSP (digitaler Signalsprozessor) 121 in
der Steuereinheit 120 für Lesezugriff
geleitet. Der DSP 121 verarbeitet dann die empfangenen
Daten und steuert den Disk-Antriebsmotor 102 über eine
Verbindung 7 in Abhängigkeit
von den erhaltenen Daten in der Weise, daß der Motor 102 mit
einer geeigneten Drehgeschwindigkeit läuft. Andererseits steuert der
DSP 121 auch den Laser-Aufnahmekopf 103 über eine
Verbindung 6, und zwar in der weise, daß eine genaue Einstellung über den
Antriebsmechanismus erzielt wird, um so wohl eine geeignete Fokussierung
des Strahls, als auch eine geeignete Führung des Kopfes zu erreichen.
-
Zusätzlich zu
der Übertragung
zu dem DSP 121 über
die Verbindung 5 zwecks Servo-Steuerung wird das hinterlassene
HF-Signal außerdem
zu einer Demodulatoreinheit 122 der Steuereinheit 120 für Lesezugriff
gesendet, um die Decodierung des EFM (Eight-to-Fourteen Modulation
Encoding)-Code zu implementieren. In der EFM-Demodulatoreinheit 122 wird
das digitale Signal aus dem HF-Signal extrahiert und in Übereinstimmung
mit den Bestimmungen des Standards IEC (International Electrotechnical
Commission) 908 demoduliert. Das Ergebnis dieser EFM-Demodulation
sind Datensignale, die in Form von Bytes angeordnet sind, die zu
einem CIRC (Cross-Interleave
Reed-Solomon)-decoder 123 zur Decodierung des Reed-Solomon
Codes gesendet werden können.
-
Mit
dem CIRC-Decoder 123 werden auch eine Fehlererfassung und
Korrektur (EDC), sowie Entschachtelungsoperationen (de-interleaving)
in Übereinstimmung
mit dem Standard IEC 908 durchgeführt. Um eine Entschachtelung
zu implementieren und auch als Datenpuffer zu dienen, wenn Eingangsdaten
empfangen werden, muß der
CIRC-Decoder 123 eine
Konfiguration aufweisen, die einen Speicherraum umfaßt, der
zur Manipulation während
des Ablaufs der Operation ausreicht. Dieser Speicherraum ist im
allgemeinen ein 2 KByte SRAM 124, wie es in den Zeichnungen
dargestellt ist.
-
Nach
der Fehlererfassung und der Entschachtelungsverarbeitung können die
Daten in einer seriellen Ausgangseinheit 125 in serielle
Daten umgewandelt und dann zu einer nächsten Verarbeitungsschaltung,
nämlich
einem Signaldecoder 130, über eine Verbindung 26 übertragen
werden.
-
Der
Signaldecoder 130 setzt die Fehlererfassung und die Korrekturoperationen
fort, und zwar unter Verwendung eines internen RSPC (Reed-Solomon
product-like code) Decoders 132 in Übereinstimmung mit den Vorschriften
des Standards ISO/IEC 10149. Dies wird mit dem RSPC-Decoder 132 erreicht,
der die seriellen Daten, die über
eine Verbindung 26 durch den Signaldecoder 130 empfangen
wurden, einer entsprechenden Operation unterwirft. Anschließend führt eine
EDC-Generatoreinheit 134 des Signaldecoders 130 eine
Daten-Fehlererfassung im Hinblick auf Datenblöcke durch. Wenn ein Fehler
erfaßt
wird, können
die Korrekturvorgänge durchgeführt werden.
Nach der Verarbeitung durch die EDC-Generatoreinheit 134 können die
Daten dann unter der Steuerung einer Interfaceeinheit 133 zu
einem IDE- oder SCSI-Interface des CD-ROM Laufwerks und dann zu
einem Bus 150 geführt
werden. Das Host-Computersystem kann somit nun über den Bus 150 auf
die Daten zugreifen.
-
Bei
solchen bekannten CD-ROM Laufwerten besteht einer der Unterschiede
zwischen der Steuereinheit 120 für Lesezugriff und dem Signalprozessor 130 darin,
daß der
Signalprozessor 130 für
seinen Betrieb einen Cache-Speicher
benützen
muß. In
dem Maße,
in dem die Daten-Zugriffsgeschwindigkeit
von CD-ROM Laufwerken höher
geworden ist, ist das Cachen von Daten bei den mathematischen Daten-Decodierabläufen unverzichtbar
geworden. Die Cache-Trefferrate ist in einem Cache-Speicher jedoch direkt
von der Größe des Cache-Speichers
abhängig.
Mit anderen Worten können
mit einem zu kleinen Cache-Bereich
keine sinnvollen Trefferraten erzielt werden. Da der 2 KByte SRAM
Speicherraum zu klein ist, um im Hinblick auf die Schaffung eines
nützlichen
Cache-Raumes für die Verwendung
durch den Signalprozessor 130 wirksam zu sein, ist eine
zusätzliche
externe Speichereinrichtung wie zum Beispiel ein DRAM 140 erforderlich.
In diesem Fall benutzen alle Einheiten einschließlich der EDC-Generatoreinheit 134,
der RSPC-Einheit 132 und
der Interface-Steuereinheit 133 anstelle ihrer entsprechenden internen
kleinen SRAM den externen DRAM 140 als Arbeitsraum, da
die Steuereinheit für
Lesezugriff 120 ihren eigenen internen kleinen SRAM 124 hat.
-
Gemäß 1 werden
sowohl das interne SRAM 124 der Steuereinheit 120 für Lesezugriff,
als auch das externe DRAM 140 des Signaldecoders 130 eine
wesentliche und proportional ansteigende Häufigkeit des Zugriffs erfahren,
wenn die Drehgeschwindigkeit der CD-ROM erhöht wird. Bei der Auslegung
der Steuerelektronik eines CD-ROM
Laufwerks muß deshalb
die erlaubte höchste
Zugriffsgeschwindigkeit sowohl auf das SRAM 124, als auch auf
das DRAM 140 ebenfalls erhöht werden, wenn die Drehgeschwindigkeit
des CD-ROM Laufwerks erhöht
wird.
-
Durch
die folgende Analyse wird die Häufigkeit
des Zugriffs auf das entsprechende SRAM 124 und das DRAM 140 durch
die Steuereinheit 120 für Lesezugriff
bzw. den Signaldecoder 130 berechnet, wenn das CD-ROM Laufwerk
Daten von der Oberfläche
der Disk liest. Zur Vereinfachung basieren die Berechnungen auf
einem Zugriff auf einen Datenblock (2048 Bytes) durch das CD-ROM
Laufwerk, wenn die Steuerelektronik des Laufwerks einen Zugriff
sowohl auf das SRAM 124, als auch auf das DRAM 140 vornehmen
muß. Die
Zugriffsfrequenzen der Steuerelektronik auf die Speicher 124 und 140 werden
auf statistischer Basis und durch Vergleich berechnet.
-
In
diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß die Berechnung
auf der Verwendung eines CD-ROM Laufwerks nach dem Standard ISO
9660 basiert. Alle Berechnungen basieren ferner auf einer Berücksichtigung
des schlechtesten Falls der Lese/Schreib-Zugriffe auf die Speichereinrichtungen,
wobei Lesefehler des RS-Codes
unter dem Standard 9660 auftreten können und Fehlerkorrekturverfahren
durchgeführt
werden müssen.
Es ist jedoch klar, daß es
unter normalen Bedingungen absolut unnormal ist, Fehler bei jedem
Zugriff auf die CD-ROM zu erfassen. Trotzdem müssen, wie jeder Fachmann bestätigen wird,
bei der Auslegung der Steuerelektronik für ein CD-ROM Laufwerk im Hinblick
auf die Entwurfsspezifikation die schlechtesten Fälle berücksichtigt
werden.
-
Auf
der Grundlage aller dieser Annahmen und Voraussetzungen sowie in Übereinstimmung
mit dem normalen Verfahren wird als Zugriffshäufigkeit auf das interne SRAM 124 durch
die Steuereinheit 120 für
Lesezugriff ein Wert von 3.136 berechnet:
Dateneingang: 98 × 32 = 3.136.
-
Der
EFM-Demodulator 122 gibt somit für jeden Datenblock (98 Datenrahmen
aus jeweils 32 Bytes) insgesamt 3.136 Datenbytes an den CIRC-Decoder 123 aus.
Der CIRC-Decoder 123 speichert
dann diese Daten in dem SRAM 124, um die C1 Wort (nachfolgend
als C1 bezeichnet) -Entschachtelung und die Fehlererfassung im Hinblick auf
die CIRC-codierten Daten durchzuführen.
C1: 98 × (32 +
2 × 2)
= 3.528.
-
In
dem Stadium des C1-Wortes werden die Daten in jedem Rahmen in folgender
Weise verarbeitet:
- – RS Code-Syndrome der 32 Bytes
werden zunächst
gelesen, dann die darin enthaltenen Fehler erfaßt und der Fehlerwert bestimmt.
- – Anschließend werden
die Fehler korrigiert. Normalerweise ist es mit C1 möglich, zwei
Fehler zu korrigieren, wobei jeder Fehlerwert ausgelesen und der
korrigierte Wert wieder eingeschrieben wird. Somit erfordert die
Verarbeitung jeder Fehlerkorrektur einen Lese- und einen Schreibzugriff von
Daten und somit insgesamt zwei Zugriffe auf den Speicher. Da höchstens
zwei Fehler erlaubt sind, ist die maximale Gesamtanzahl von Lese/Schreibzugriffen
2 × 2
= 4 (einschließlich Schreiben
und Lesen).
-
Daraus
ergibt sich, daß die
maximale Anzahl von Schreib/Lesezugriffen auf jeden Datenrahmen 36
(32 + 2 × 2)
ist, wobei insgesamt 98 Rahmen vorhanden sind, so daß in der
C1 Stufe maximal insgesamt 3.528 SRAM Zugriffe auftreten. Anschließend gilt
für die
C2 (C2 Wortstufe, nachfolgend als C2 bezeichnet)-Stufe:
C2:
98 × (28
+ 2 × 4)
= 3.528.
-
Im
Vergleich zu dem (32, 28) RS-Code in der C1 Stufe ist der RS-Code
in der C2 Stufe ein (28, 24) RS-Code mit 28 Byte Eingangsdaten.
Da C1 ein Löschbit
nach C2 führt,
kann C2 maximal vier Fehler auflösen.
In ähnlicher
Weise wie im Fall von C1, erfordert jeder Fehler einen Lese- und
einen Schreibvorgang, um eine Fehlerkorrektur abzuschließen.
-
Somit
erfordert jeder Datenrahmen für
C2 maximal 36 (28 + 2 × 4)
Zugriffe auf das SRAM. Außerdem
ist für
die insgesamt 98 Datenrahmen ein maximaler Wert von 3.528 (98 × (28 +
2 × 4))
Lese/Schreibzugriffen auf das SRAM zu erwarten.
-
Nach
den Fehlerkorrekturvorgängen
in den Stufen C1 und C2 müssen
nur 24 Datenbytes der 32 Bytes in jedem Datenrahmen zu dem Decoder
weitergeführt
werden. Als Ergebnis sind als maximaler Wert insgesamt 2.352 Zugriffe
in den 98 Datenrahmen zu erwarten:
Datenausgang: 98 × 24 = 2.352.
-
Zusammengefaßt ist also
in dem Fall, in dem ein CD-ROM Laufwerk auf einen Datenblock auf
der Oberfläche
einer Disk zugreift, ein maximaler Wert von 12.544 Zugriffen in
dem SRAM 124 zu erwarten, die durch die Steuereinheit 120 für Lesezugriff
ausgeführt
werden:
98 × 32
+ 98 × (32
+ 2 × 2)
+ 98 × (8
+ 2 × 4)
+ 98. × 24
= 12.544.
-
Für den Signaldecoder 130 kann
der Zugriff auf seinen externen DRAM 140 unter den gleichen Bedingungen
wie für
die Steuereinheit 120 für
Lesezugriff wie folgt analysiert werden:
Dateneingang: 2.340.
-
In Übereinstimmung
mit der Norm (Standard) ISO/IEC 10149 müssen im Gegensatz zu den Synchronisationsmustern
und Vorläufern
insgesamt 2.340 Bytes von den durch die Steuereinheit 120 für Lesezugriff
ausgesendeten 2.352 Bytes in das DRAM 140 eingegeben werden.
P
Subcode: 2 × (43 × 26 + 2 × 1 × 43) =
2.408.
-
Der
P Subcode wird durch Organisation in zwei Sätzen von RS Codes erhalten,
die jeweils 43 Gruppen (26, 24) auf der Basis des MSB (Bit mit der höchsten Wertigkeit)
und des LSB (Bit mit der niedrigsten Wertigkeit) davon enthalten.
Für jeden
(26, 24) RS-Code sind, sofern ein Fehler zu korrigieren war, 2 × 1 Lese/Schreibzugriffe
gegen das außerhalb des
Signaldekoders 130 liegende DRAM erforderlich. Es ergeben
sich somit insgesamt 2.408 Lese/Schreibzugriffe:
2 × 43 × (26 +
2 × 1)
= 2.408.
-
Die
erste Ziffer 2 in der obigen Gleichung zeigt die Tatsache an, daß MSB und
LSB, das heißt zwei
Sätze von
Daten vorhanden sind. Die Ziffer 43 steht andererseits für die Tatsache,
daß insgesamt 43
(26, 24) RS-Codes vorhanden sind. Die Ziffer 26 bedeutet, daß jeder
Code 26 Daten enthält,
während 2 × 1 bedeutet,
daß zur
Durchführung
der Fehlerkorrektur sowohl Lese-, als auch Schreibzugriffe erforderlich
sind.
Q Subcode: 2 × 26 × (45 +
2 × 1)
= 2.444.
-
Der
Q Subcode wird ebenfalls in zwei Sätze unterteilt, die jeweils
26 Gruppen (45, 43) von RS-Codes auf der Basis ihrer MSB und LSB
enthalten. In ähnlicher
Weise müssen
für jeden
(45, 43) RS-Code, für
den ein Fehler korrigiert werden muß, zwei Lese- und Schreibzugriffe
auf das DRAM durchgeführt
werden. Somit ergibt sich in ähnlicher
Weise wie im Fall des P Subcodes eine Gesamtanzahl von 2.444 Zugriffen
in das DRAM:
2 × 26 × (45 +
2 × 1)
= 2.444,
sowie
EDC: 2.068.
-
In Übereinstimmung
mit der Norm ISO/IEC 10149 setzt sich ein EDC aus 2.068 Bytes zusammen,
so daß insgesamt
2.068 Zugriffe auf den DRAM erforderlich sind.
Datenausgang:
2.048.
-
Bei
Erreichen des Busses ruft die Interface-Steuereinheit 2.048 Datenbytes aus dem
DRAM ab und führt
diese zu dem Ausgang.
-
Zusammengefaßt hat der
Signaldecoder 130 maximal 11.308 Zugriffe auf das externe
DRAM 140, wenn das CD-ROM Laufwerk auf einen Datenblock auf
der Oberfläche
der Speicherdisk zugreift:
2.340 + 2 × 43 × (26 + 2) + 2 × 26 × (45 +
2) + 2.068 + 2.048 = 11.308.
-
Auf
der Grundlage der obigen analytischen Berechnungen ist in dem Fall,
in dem die Steuereinheit 120 für Lesezugriff und der Signaldecoder 130 vereint
und in Form einer einzigen IC-Einrichtung hergestellt werden und
somit dann alle Datenzugriffe auf das interne SRAM 124 stattdessen
zurück
auf das externe DRAM 140 gerichtet werden müssen (wenn
also das interne SRAM 124 aus der Steuereinheit 120 für Lesezugriff
entfernt wird), die Gesamtanzahl von Speicherzugriffen beim Lesen
eines Datenblocks durch das CD-ROM Laufwerk die Summe der Zugriffe
sowohl auf das SRAM 124, als auch auf das DRAM 140.
Wenn das SRAM 124 entfernt wird, sind insgesamt 23.582
Zugriffe auf das DRAM 140 auszuführen:
12.544 + 11.308
= 23.852.
-
Für das DRAM 140 bedeutet
dies einen Anstieg der Zugriffshäufigkeit
auf nahezu das Doppelte.
-
Wenn
somit die Steuereinheit 120 für Lesezugriff und der Signaldecoder 130 der
Steuerelektronik eines bekannten CD-ROM Laufwerks auf einem einzigen
IC Chip integriert werden sollen und die ursprünglich auf das im Inneren der
Steuereinheit 120 für
Lesezugriff liegende SRAM 124 gerichteten Zugriffe zurück auf das
außerhalb
des Signaldecoders 130 liegende DRAM 140 gerichtet
werden, entsteht ein ernstes Problem. Dieses Problem wird durch
die Tatsache verursacht, das DRAMs von Natur aus wesentlich langsamer
sind als SRAMs. Wenn im Falle eines bekannten CD-ROM Laufwerks das
SRAM 124 in der Steuereinheit 120 für Lesezugriff
einfach entfernt wird und seine Zugriffe auf das DRAM 140 zurückgeleitet
werden, kann die Bandbreite des Speicherzugriffs auf das DRAM niemals
die Erfordernisse eines CD-ROM Laufwerks mit einer 10-fachen oder noch
weiter erhöhten
Drehgeschwindigkeit erfüllen. Mit
anderen Worten müssen
Hochgeschwindigkeits-DRAMs verwendet werden, wenn das interne SRAM
entfällt.
Andernfalls bildet das DRAM einen "Flaschenhals". Es ist jedoch allgemein bekannt, daß Hochgeschwindigkeits-DRAMs
sehr teuer sind.
-
Aus
der
EP 0 766 246 A1 ist
eine elektronische Steuerschaltung für CD-ROM-Laufwerke bekannt.
Insbesondere in
2 dieser Veröffentlichung wird ein Blockschaltbild
der digitalen Steuerschaltung wiedergegeben. Unter Verwendung der
Steuerschaltung werden zu reproduzierende Daten von einem optischen
Lesekopf erfaßt
und zu einem EFM-Demolator sowie einem CD-Format-Decoder übermittelt. Zur
Steuerung des EFM-Demolators wird eine CLV-Steuerung verwendet. In Kombination
mit der zur Überbrückung und
Interpolation verwendeten Schaltung werden ein RAM und eine Fehlerdetektionseinheit
verwendet. Die zu reproduzierenden Daten können hierdurch nach erfolgter
Fehlerkorrektur vom CD-Decoder zu einem synchronisierten Kopf-Detektor
einer CD-ROM-Deformatierung übermittelt
werden. Die Schaltung zur Kopfdetektierung ist mit einem RAM-Controller,
einer Fehlerkorrektur sowie einem Systemmanager verbunden. Der RAM-Controller
steuert die Schreibe- und Lesevorgänge des RAM's. Vom RAM-Controller werden Benutzerdaten über ein
Interface zu einem übergeordneten
Computer übertragen.
Entsprechend
2 der Veröffentlichung werden zwei physikalisch
separate RAM's verwendet.
-
Aus
der
EP 0 569 716 A2 ist
eine weitere Steuereinrichtung zur digitalen Steuerung eines CD-ROM-Laufwerkes
bekannt. Der prinzipielle Aufbau ist in
1 dieser
Veröffentlichung
veranschaulicht. Es wird eine Anordnung mit einer Schaltung zur Reproduktion
von digitalen Daten unter Verwendung einer Überbrückungsschaltung erläutert. Ein
EFM-Signal wird von einer MD gelesen und wird in einem EFM-Demodulator
demoduliert. Als demoduliertes Ausgangssignal werden PCM-Audio-Daten
bereitgestellt, beispielsweise als 8-bit-Signal in paralleler Übermittlung.
Das betreffende Signal wird in einem Speicher-RAM mit einer Kapazität von 32
k unter Verwendung eines externen Busses abgespeichert. Das RAM übt die Funktion
eines Speichers für
den CIRC-Prozessor aus und führt
eine Fehlererkennung durch. Das Blockdiagramm zeigt den Schaltkreis
hinter dem EFM-Demodulator einer digitalen Steuerschaltung eines üblichen
CD-ROM-Laufwerkes.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Steuer-Schaltungsvorrichtung
zu schaffen, die zur Verringerung der Herstellungskosten eine Steuereinheit
für Lesezugriff
und einen Signaldecoder eines bekannten CD-ROM Laufwerks auf einem einzigen IC-Element
vereint und bei der zur Verbesserung der gesamten Leistungscharakteristiken
auf der Basis einer geeigneten Auslegung der Daten-Verarbeitungsverfahren
eine verringerte Häufigkeit
des Zugriffs auf ein extern verbundenes DRAM-Element erforderlich ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Durch
die Erfindung wird eine Steuer-Schaltungsvorrichtung für ein CD-ROM
Laufwerk zur digitalen Datenspeicherung geschaffen, die die auf
einer CD-ROM Scheibe gespeicherten Daten zur Dekodierung lesen und über ein
Bus-Interface zu einem Host-Computersystem senden kann. Die Vorrichtung umfaßt einen
digitalen Signalprozessor (DSP), mit dem der Antriebsmotor für die CD-ROM
Disk und der Laser-Aufnahmekopf gesteuert wird, um die auf der Oberfläche der
CD-ROM Disk gespeicherten Daten zu lesen, und der Signale empfängt, die
die durch einen HF-Verstärker übertragenen,
gelesenen Daten repräsentieren.
Ein EFM-Code Demodulator empfängt
die von dem HF-Verstärker
ausgegebenen Daten, um die EFM-Demodulation
zu implementieren und den EFM-Code zu erzeugen. Ein CIRC-Code Prozessor
ist an den Ausgang des EFM-Demodulators angeschlossen, um die Decodierung
des CIRC-Codes zu implementieren. Eine Reed-Solomon-Code Decodiermaschine
kann zur RS-Decodierung verwendet werden. Einem RSPC/EDC-Prozessor
wird der Ausgang des CIRC-Prozessors und der Reed-Solomon-Code Decodiermaschine
zugeführten,
um eine Fehlererfassung und Korrektur durchzuführen, während der Reed-Solomon-Code
Decodiermaschine der Ausgang des CIRC-Prozessors und des RSPC/EDC-Prozessors
zugeführt
wird, um die Decodierung des Reed-Solomon-Codes zu implementieren.
Eine Bus-Interface-Steuereinheit
führt schließlich die
decodierten digitalen Signale, die mit der Steuer-Schaltungsvorrichtung
des CD-ROM Laufwerks erzeugt wurden, über das Bus-Interface, um diese
zu dem Host-Computersystem
zu übertragen.
Der CIRC-Prozessor und der RSPC/EDC-Prozessor nutzen zusammen mit
der Bus-Interface-Steuereinheit
eine gemeinsame Arbeitsspeichereinrichtung des CD-ROM Laufwerks,
so daß ein
getrennter und unabhängiger
direkter Zugriff auf den Speicherraum der Arbeitsspeichereinrichtung
möglich
ist.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen,
auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die Beschreibung erfolgt
mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigt:
-
1 ein
Blockschaltbild einer Schaltungskonfiguration der wesentlichen Steuerelektronik
eines bekannten CD-ROM Laufwerks, bei dem die zwei Haupt-Funktionseinheiten,
nämlich
die Steuereinheit für
Lesezugriff und der Signaldecoder, in getrennten und unabhängigen IC
Chips implementiert sind;
-
2 schematisch
den Decodier-Algorithmus;
-
3 schematisch
die P und Q Subcodes der CIRC Decodierung;
-
4 ein
Blockschaltbild einer Schaltungskonfiguration der wesentlichen Steuerelektronik
eines gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung konstruierten CD-ROM Laufwerks, bei dem die Haupt-Funktionseinheiten
als einzelnes IC Chip implementiert sind;
-
5 eine
Schaltungskonfiguration des CIRC-Prozessors
der Haupt-Steuerelektronik des gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung konstruierten CD-ROM Laufwerks; und
-
6 die
Schaltungskonfiguration des RSPC/EDC-Prozessors der Haupt-Steuerelektronik des
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung konstruierten CD-ROM Laufwerks.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Wie
in 4 dargestellt ist, kann die Steuereinheit 120 für Lesezugriff
und der Signaldecoder 130, die bei dem in 1 gezeigten
bekannten CD-ROM Laufwerk als zwei getrennte IC Elemente ausgeführt sind,
zu einem einzelnen IC Element integriert werden. In der als Schaltung 400 bezeichneten integrierten
Steuerelektronik für
ein CD-ROM Laufwerk haben der DSP 421, der EFM 422,
die Interface-Einheit 433 und der DRAM-Adressengenerator 431 im wesentlichen
die gleiche oder eine ähnliche Funktionalität wie ihre
entsprechenden Gegenstücke in
der Elektronik des in 1 gezeigten bekannten CD-ROM
Laufwerks.
-
Wie
in der Zeichnung zu erkennen ist, unterscheidet sich der CIRC-Prozessor 500 von
der CIRC-Decodereinheit 123 der Steuerelektronik des bekannten
CD-ROM Laufwerks durch die wesentliche Tatsache, daß das interne
SRAM 124 des Standes der Technik fehlt. Bei dieser beschriebenen
Ausführungsform
benutzt der CIRC-Prozessor 500 den gleichen Speicher, nämlich das
DRAM 440, auf das auch andere funktionale Einheiten in
dem Signaldecoder 130 (1) im Betrieb
Zugriff nehmen. In diesem Fall kann die Decodereinheit 123 in
der bekannten Steuereinheit 120 für Lesezugriff weggelassen werden.
-
In ähnlicher
Weise wie im Fall des in 1 gezeigten bekannten CD-ROM
Laufwerks hat die in 4 dargestellte Ausführungsform
eine hervorragende Charakteristik. Bei der beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung sind die ursprünglich
voneinander getrennte CIRC-Decodereinheit 123 und der
RSPC-Decoder 132 zum Bestandteil der Steuereinheit 120 für Lesezugriff
bzw. des Signaldecoders 130 geworden, und sie teilen beide
die gleiche RS-Decodermaschine 432. Da der CIRC- und der RSPC-Code
im wesentlichen RSCodes sind, kann durch die gemeinsame Benutzung
der gleichen RS-Decodermaschine
die Steuerelektronik vereinfacht werden.
-
Wie
oben bereits erläutert
wurde, muß in dem
Fall, in dem die Steuereinheit 120 für Lesezugriff und der Signaldecoder 130 des
bekannten CD-ROM Laufwerks einfach auf einem einzigen IC Element
integriert und zusammen implementiert werden, ohne daß geeignete
Vorkehrungen und Verbesserungen des Entwurfs vorgenommen werden,
das in der Schaltungskonfiguration gemäß 4 verwendete externe
DRAM 440 eine sehr hohe Zugriffsgeschwindigkeit aufweisen,
um die Bildung eines "Flaschenhalses" bezüglich des
Datenflusses zu vermeiden. Insbesondere muß das verwendete DRAM 440 bei der
gleichzeitigen Verwendung von CD-ROM Laufwerken mit 10-facher oder
höherer
Geschwindigkeit (10×)
mit mehr als 100 Prozent höherer
Zugriffsgeschwindigkeit arbeiten, um den Anforderungen gerecht zu
werden.
-
Im
Gegensatz dazu kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in
der in 4 gezeigten Schaltung eine neue Konfiguration
sowohl des CIRC-Prozessors 500,
als auch des RSPC/EDC-Prozessors 600 verwendet werden,
um eine Verminderung der Zugriffshäufigkeit bezüglich des
externen DRAM zu erzielen. Die Verminderung der Zugriffshäufigkeit
auf die DRAM-Speichereinrichtung
kann bis zu einem Wert erfolgen, der für ein Hochgeschwindigkeits-CD-ROM-Laufwerk
angemessen ist. Mit dieser neuen Konfiguration gemäß der Erfindung
können
DRAM-Einrichtungen mit normalen Zugriffsgeschwindigkeiten für diesen
Zweck verwendet werden. Die folgenden Erläuterungen zeigen, wie dies
erreicht wird.
-
5 zeigt
die Schaltungskonfiguration eines CIRC-Prozessors 500 einer Haupt-Steuerelektronik
eines CD-ROM Laufwerks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Wie zu erkennen ist, werden die Daten bitweise durch
die EFM Demodulatoreinheit 422 dem CIRC-Prozessor 500 zugeführt. Die
empfangenen Daten werden zunächst in
einem C1 Puffer 501 mit einer Konfiguration von 32 × 9 × 3 Bits
gespeichert. Dieser Puffer 501 ist zur Verwendung bei dem
Verfahren der C1 Entschachtelung (de-interleaving) vorgesehen. Nachdem
die seriellen Eingangsdaten in dem C1 Puffer 501 gespeichert worden
sind und einen vollständigen
C1 Datenrahmen bilden, können
die 32 Bytes der Daten in dem C1 Datenrahmen nun zu einem Syndrom-Generator 504 geführt werden.
-
Der
Syndrom-Generator 504 erzeugt dann auf der Basis der erhaltenen
Daten vier Syndrom-Werte S1, S2, S3 und S4. Nach dem Empfang dieser
vier Syndrom-Werte sowie der Bestätigung bzw. Angabe der Position
des Löschbits
für diesen bestimmten
Datenrahmen kann die RS-Decodermaschine
die Stelle des Fehlers und den betreffenden Fehlerwert finden. Diese
Informationen werden dann zu der Fehlerkorrektureinrichtung 503 des
CIRC-Prozessors 500 geführt. Auf
der Basis der durch die RS-Decodermaschine 432 weitergeleiteten
Daten korrigiert die Fehlerkorrektureinrichtung 503 die
fehlerhaften Daten in dem C1 Puffer 501. Die korrigierten
Daten werden dann für
eine spätere
C2 Entschachtelung und RS Dekodierung in dem DRAM 440 gespeichert.
-
Da
die Tiefe der C2 Verschachtelung bis tief hinunter zu 108 Schichten
reicht, was eine ziemlich große
Datenmenge darstellt, sind Puffer für die Verarbeitung nicht geeignet.
Deshalb müssen
die Daten nach der Auflösung
von C1 und vor C2 noch in dem DRAM 440 gehalten werden.
Andererseits kann jedoch nach der C2 Auflösung, jedoch vor der Ausgabe,
der Ausgangspuffer 502 zum vorübergehenden Speichern der Daten
verwendet werden, da sie nun nur zwei verschachtelte Schichten darstellen.
Dadurch werden Lese/Schreibzugriffe auf das DRAM vermieden.
-
Wenn
die Daten der Stufe C2 der RS-Decodierung unterzogen werden, kann
der Prozeß bis
zu der Stufe, bei der die Daten zu dem RSPC/EDC-Prozessor 600 übertragen
werden, wie folgt beschrieben werden. Zunächst werden die C2 Daten aus
dem externen DRAM 440 abgerufen. In der Zwischenzeit werden
die Daten auch in dem Ausgangspuffer 502 als temporärem Speicher
gespeichert. Zur gleichen Zeit werden die Daten ferner zu dem Syndromgenerator 504 zur
Erzeugung der Syndromwerte sowie zur Aufzeichnung der Löschstellen
geführt,
so daß die RS-Decodermaschine 432 mit
ihrer Decodierung des (28, 24) RS Codes fortfahren kann. Stellen,
an denen Fehler auftreten, sowie die Fehlerwerte werden zurück zu der
Fehlerkorrektureinrichtung 503 gesendet. Somit brauchen
die zu dem RSPC/EDC-Prozessor 600 übertragenen Daten nicht aus
dem DRAM abgerufen zu werden. Vielmehr können die unkorrigierten Daten
direkt aus dem Daten-Ausgangspuffer 502 zur Korrektur
in der Fehlerkorrektureinrichtung 503 ausgelesen werden.
Die korrigieren Daten werden dann für die weitere Verarbeitung
zu dem RSPC/EDC-Prozessor 600 übermittelt.
-
Die
Größen der
Speicherräume
des C1 Puffers 501 und des Daten-Ausgangspuffers 502 können auf
der Grundlage der in der Norm IEC 908 beschriebenen CIRC-Definition
gemäß der Darstellung in 2 bestimmt
werden. 2 zeigt schematisch den Verfahrensablauf
des CIRC-Decodieralgorithmus.
Wie dort zu erkennen ist, befindet sich im Ablauf des CIRC-Decodieralgorithmus
zwischen den eingegebenen Daten und der C1 Decodierung eine eingeschachtelte
Ebene, so daß zwei
Datenrahmen erforderlich sind. Mit anderen Worten kann ein vollständiger,
dem C1 Decoder zuzuführender
Datensatz nur einmal bei jedem zweiten vollständigen Datenrahmen erhalten
werden. Wenn ein weiterer Datenrahmen vorhanden ist, der zur Pufferung
der Eingangsdaten für
den EFM Demodulator 422 hinzugefügt ist, sind insgesamt drei
Datenrahmen vorhanden, so daß sich
insgesamt 32 × 9 × 3 = 864
Bytes (oder 32 × 8 × 3 = 768
Bytes, sofern das Löschbit
ausgeschlossen ist) ergeben.
-
Ähnlich wie
im Falle des C1 Puffers sind zwischen dem C2 Decoder und dem Datenausgang
gemäß der Norm
IEC 908 und der Darstellung in 2 zwei verschachtelte
Ebenen vorhanden. Mit anderen Worten treten jeweils zwei andere
Datenrahmen auf, bevor ein vollständiger Datenrahmen zur Verarbeitung
durch den RSPC/EDC-Prozessor 600 erhalten wird. Da jedoch
der C2 Decoder steuerbar ist, ist es anders als im Fall des C1 Puffers,
der die Hinzufügung
eines zusätzlichen
Datenrahmens zur Pufferung erfordert. Andererseits müssen nur
die 24 Bytes der auszugebenden Daten in dem Daten-Ausgangspuffer
gespeichert werden (die Eingangsdaten für den C2 Decoder umfassen 28
Bytes), so daß die Größe des Daten-Ausgangspuffers zu
24 × 9 × 3 = 648
Bytes bestimmt werden kann.
-
Als
Ergebnis ermittelt sich die Gesamtanzahl von Zugriffen auf das externe
DRAM 440 durch den CIRC-Prozessor 500 (auf
der Berechnungsbasis von 98 Datenrahmen) wie folgt
- 1. Auflösen
von C1 und Einschreiben des ermittelten Ergebnisses in das DRAM:
98 Rahmen × 28 Bytes/Rahmen
= 2.744 Bytes.
- 2. Abrufen von Daten aus dem DRAM und Implementieren der C2
Decodierung: 98 Rahmen × 28 Bytes/Rahmen
= 2.744 Bytes.
-
Somit
ist die Gesamtanzahl von Zugriffen 5.488, nämlich 2.744 + 2.744 = 5.488.
-
6 zeigt
die Schaltungskonfiguration des RSPC/EDC-Prozessors der Haupt-Steuerelektronik des
CD-ROM Laufwerks gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. wie in der Darstellung zu erkennen ist, werden die
durch den CIRC-Prozessor 500 zu dem in 6 gezeigten RSPC/EDC-Prozessor 600 übermittelten
Daten gleichzeitig zu zwei weiteren elektronischen Funktionseinheiten,
nämlich
dem P & Q Syndrom-Generator 601 und
dem EDC-Generator 605, sowie zu dem externen DRAM 440 geführt.
-
In
dem P & Q Syndrom-Generator 601 werden
die erzeugten P und Q Syndromwerte in dem P Syndrom-Puffer 603 beziehungsweise
dem Q Syndrom-Puffer 602 gespeichert. Die gespeicherten
Syndromwerte können
zur Aktualisierung der in diesen zwei Puffern vorhandenen Daten
verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der P Syndrom-Puffer 603 ein
43 × 2 × 2 × 2 × 8 Byte
Puffer ist, während der
Q Syndrom-Puffer 602 einen 26 × 2 × 2 × 2 × 8 Byte Puffer darstellt.
Andererseits kann in dem EDC Generator 605 ein entsprechender
Fehlererfassungscode in Übereinstimmung
mit der Norm ISO/IEC 10149 erzeugt werden. Aus der Sicht dieser zwei
funktionalen Einheiten besteht die Funktion des externen DRAM 440 darin,
als Speicherraum für
Daten zu dienen, der eine Implementierung von Daten-Korrekturvorgängen ermöglicht.
Im Gegensatz dazu kann dieser DRAM-Speicherraum in der Steuerelektronik
des typischen CD-ROM Laufwerks dazu verwendet werden, auch den Cache-Raum
zu schaffen, um die gesamten Leistungscharakteristiken der Datenverarbeitung
zu verbessern.
-
Als
nächstes
kann der Q Syndrom-Puffer 602 die in Form von 26 × 2 organisierten
Q Syndromdaten zu der RS Decodermaschine 432 weiterleiten, so
daß die
RS Decodierung fortgesetzt werden kann. Die decodierten Signale
können
zur Modifikationen des P Syndroms zu einem P Syndrom-Modifizierer 604 weitergeleitet
werden. Die decodierten Signale können auch zu einem EDC Modifizierer 606 geleitet werden,
so daß der
EDC modifiziert werden kann. Schließlich können die decodierten Signale
auch zu einer Fehlerkorrektureinrichtung 607 übertragen
werden, in der die in dem DRAM 440 gespeicherten Daten
modifiziert werden können.
-
Nachdem
der Q Syndromwert aufgelöst
und der P Syndrom-Puffer 603 seinen
Inhalt aktualisiert hat, überträgt der P
Syndrom-Puffer 603 die in Form von 43 × 2 organisierten P Syndrome
zu der RS Decodermaschine 432, wo der RS Code decodiert
wird. Das Ergebnis dieser Decodierung wird dann zu dem EDC Modifizierer 606 weitergeleitet,
so daß das
EDC modifiziert werden kann. Das decodierte Ergebnis kann außerdem zu
der Fehlerkorrektureinrichtung 607 geführt werden, wo die in dem DRAM 440 gespeicherten
Daten modifiziert werden können.
-
Die
Größen der
Speicherräume
des Q Syndrom-Puffers 602 und des P Syndrom-Puffers 603 können in
erster Linie auf der Grundlage der Daten-Speicherräume bestimmt
werden, die zur Speicherung von zwei Blöcken von Q und P Syndromwerten
erforderlich sind. Mit anderen Worten reicht der zur Pufferung zur
Verfügung
stehende Raum auch dann noch zur Eingabe und zum Speichern eines weiteren
vollständigen
Datenblocks aus, wenn ein Datenblock einer Decodierung unterzogen
wird. Dadurch wird ein kontinuierlicher Datenfluß in den Verarbeitungsabläufen aufrecht
erhalten. 3 zeigt schematisch den Aufbau
der P und Q Subcodes der CIRC-Codierung. Gemäß 3 hat der
Q Syndromwert 26 Sätze
von (45, 43) RS Codes sowohl für MSB,
als auch für
LSB, während
jeder RS Code zwei Syndromwerte umfaßt. Somit hat der Speicherraum für den Q
Syndrom-Puffer 602 eine Größe von 1.664 Bytes:
26 × 2 × 2 × 2 × 8 = 1.664.
-
Während in
einem Datenblock das P Syndrom 43 Sätze von (26, 24) RS Codes sowohl
für MSB,
als auch für
LSB aufweist und jeder RS Code zwei Syndromwerte wie im Falle des
Q Syndroms hat, hat der Speicherraum für den P Syndrom-Puffer 603 eine
Größe von 2.752
Bytes:
43 × 2 × 2 × 2 × 8 = 2.752.
-
Wenn
die P und Q Syndrome direkt aus den durch den CIRC-Prozessor 500 übermittelten
Daten zu extrahieren sind, oder das P Syndrom direkt auf Grund einer
von dem Q Syndrom erhaltenen Fehlerstelle und eines Fehlerwertes
aktualisiert wird, muß die
Beziehung zwischen den P und Q Stellen in allen Eingangsdaten an
der ersten Stelle erhalten werden.
-
In
3 stellt
n die n-ten Daten in der Zeichnung dar, wobei n eine ganze Zahl
ist. Ferner stellt (N
P, M
P)
die M
P-ten Daten in dem N
P-ten
Satz von RS von P dar. In ähnlicher
Weise stellt (N
Q, M
Q)
die M
Q-ten Daten in dem N
Q-ten
Satz von RS von Q dar. Wenn n < /
= 1,117 ist, stellt sich die Beziehung zwischen n, (N
P,
M
P) und (N
Q, M
Q) wie folgt dar:
-
Wenn
n > 1,117 ist, gilt:
-
Auf
der Grundlage der Gleichungen (1) und (2) können somit die entsprechenden
Beziehungen für
(NP, MP) und (NQ, MQ) im Falle von
n < / = 1,117 aufgestellt
werden. Weiterhin kann mit dem Ausdruck (3) auch (NQ,
MQ) für
n > 1,117 bestimmt
werden.
-
Für den RS
Code von P lautet das Syndrom:
wobei R
(Np,i) die
entsprechenden Daten für
(N
P, i) sind.
-
Für den RS
Code von Q lautet das Syndrom:
-
Auf
der Grundlage der Gleichungen (4) und (5) können die P und Q Syndrome sofort
aktualisiert werden, wenn jeweils Daten durch den CIRC-Prozessor 500 in
den RSPC/EDC-Prozessor 600 gesendet werden.
-
Wenn
ein Satz des RS Codes von Q aufgelöst wird, kann Gleichung (2)
verwendet werden, um korrespondierend mit jedem erfaßten Fehler
(NP, MP) zu erhalten
und eine verwendung des P Syndrom-Modifizierers 604 zur
Aktualisierung des entsprechenden, in dem P Syndrome-Puffer 603 gespeicherten
Syndroms zu ermöglichen.
-
Wenn
zum Beispiel in (N
PE, M
PE)
ein Fehler E auftritt, kann Gleichung (4) zur Aktualisierung des
P Syndroms wie folgt verwendet werden:
-
Die
prinzipielle Arbeitsweise des EDC Modifizierers 606 ist
der des P Syndrom-Modifizierers ähnlich.
Wenn P oder Q einen Fehler auflöst,
können die
Gleichungen (1) und (2) zur Ermittlung von N verwendet werden, zu
dem entweder MSB oder LSB addiert werden kann, je nach dem, welches
verarbeitet wird, um es an die Stelle des EDC einzutragen, so daß der EDC-Wert
entsprechend korrigiert werden kann.
-
Wenn
die Haupt-Steuerelektronik für
das CD-ROM Laufwerk betrieben wird, in dem die kombinierte und in
einer einzelnen Einheit realisierte DRAM-Konfiguration gemäß der in
den 4, 5 und 6 dargestellten
Erfindung verwendet wird, können
für den
in Form einer einzelnen funktionalen Einheit realisierten RSPC/EDC-Prozessor 600 die Lese/Schreibzugriffe
auf sein externes DRAM 440 in drei Arten von Kategorien
eingeteilt werden:
Die erste Kategorie von Speicherzugriffen
betrifft das Schreiben von Daten des CIRC-Prozessors 500 in das
externe DRAM 440. Diese Betriebskategorie erfordert nur
das Schreiben von 2.048 Datenbytes, die zu dem IDE/ATA/SCSI Bus
des CD-ROM Laufwerks und in das DRAM 440 weitergeleitet
werden müssen.
Die
zweite Kategorie von Speicherzugriffen betrifft die Korrektur der
RS Code Fehlerdaten für
den P Subcode. Da jeder (26, 24) RS Code einen Fehler korrigieren
kann, während
die Implementierung der Korrektur von einem fehlerhaften Datensatz
die Durchführung
einer Leseoperation sowie eines Schreibvorgangs bezüglich der
korrigierten Daten erfordert, sind zwei Zugriffe auf das externe
DRAM erforderlich. Bei dem Standard für CD-ROM Laufwerke sind insgesamt
2 × 43
Sätze von
RS Codes für
den P Subcode vorhanden, so daß zur
Verarbeitung eines vollständigen
Datenblocks insgesamt 172 Zugriffe auf den Speicher erforderlich
sind:
2 × 43 × 2 = 172.
Die
dritte Kategorie von Speicherzugriffen betrifft die Korrektur von
RS Code Fehlerdaten für
den Q Subcode. Da jedes Q ein (45, 43) RS Code ist, der einen Fehler
korrigieren kann, während
die Implementierung der Korrektur eines fehlerhaften Datensatzes die
Durchführung
einer Leseoperation sowie eines Schreibvorgangs bezüglich der
korrigierten Daten erfordert, sind zwei Zugriffe auf das externe
DRAM erforderlich. Aufgrund der Tatsache, daß jeder Datenblock insgesamt
2 × 26
Sätze von
RS Codes für
den Q Subcode enthält,
ergeben sich insgesamt 104 Zugriffe auf den Speicher:
2 × 26 × 2 = 104.
-
Wenn
ein vollständiger
Datenblock betrachtet wird, ergibt sich somit durch Addition der
oben beschriebenen drei Kategorien von Speicher-Zugriffsoperationen
die Gesamtanzahl von Zugriffen, die auf das externe DRAM des RSPC/EDC-Prozessors
vorgenommen werden müssen.
Diese Addition ergibt 2.324 Zugriffe:
2.048 + 104 + 172 = 2.324.
-
Für einen
vollständigen
Datenblock werden durch die Interface-Steuereinheit 433 also
2.048 Datenbytes auf dem IDE/ATA/SCSI Bus des CD-ROM Laufwerks gelesen.
-
Folglich
führt der
CIRC-Prozessor 500 bei der in 4 dargestellten
Ausführungsform
insgesamt 5.488 Zugriffe auf sein extern verbundenes DRAM 440 aus.
Andererseits summieren sich die durch den RSPC/EDC-Prozessor 600 auf
das DRAM ausgeführten
Zugriffe auf insgesamt 2.324. In der Zwischenzeit führt auch
die Interface-Steuereinheit 433 2.048
Zugriffe auf das DRAM aus. Somit ergeben sich insgesamt 9.860 Zugriffe,
die durch die Steuerelektronik des CD-ROM Laufwerks unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Konfiguration
ausgeführt
werden müssen:
5.488
+ 2.324 +20.48 = 9.860.
-
Diese
durch die erfindungsgemäße Steuerelektronik
bewirkte Zugriffshäufigkeit
ist wesentlich geringer, als sie beim vergleichbaren Stand der Technik erforderlich
ist. Dadurch werden die Leistungscharakteristiken des gesamten Systems
wesentlich verbessert. Ferner kann der beim Stand der Technik im Inneren
des CIRC Decoders verwendete SRAM Speicher entfallen, so daß sich auch
die Kosten der Herstellung der IC Einrichtung wesentlich vermindern.
-
Die
obigen Erläuterungen
sollen auch verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen betreffen,
die von dem Umfang der folgenden Ansprüche erfaßt sind.