DE19747888B4

DE19747888B4 - Steuerschaltungsvorrichtung für CD-ROM Laufwerke

Info

Publication number: DE19747888B4
Application number: DE19747888A
Authority: DE
Inventors: Wei-Hung Huang
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2017-10-31
Also published as: FR2765360A1; GB2329508B; GB9720208D0; JPH1125615A; JP3316512B2; GB2329508A; DE19747888A1; FR2765360B1

Abstract

Steuerschaltungsvorrichtung für ein CD-ROM Laufwerk zur digitalen Datenspeicherung, mit dem die auf einer CD-ROM Disk (401) gespeicherten Daten zur Decodierung und zur Übertragung über ein Bus-Interface (450) zu einem Host-Computersystem gelesen werden können, wobei die Vorrichtung einen kreuzverschachtelten Reed-Solomon (CIRC) Code Prozessor (500) mit C1-Puffer (501), Ausgangsdatenpuffer (502), Fehlerkorrektur (503) und Syndromgenerator (504) sowie Anschluß des C1-Puffers (501) an einem EFM-Demodulator (422) und Verbindung des Ausgangsdatenpuffers (502) mit der Fehlerkorrektur (503) aufweist und mit einem Reed-Solomon Produkt Code/Fehler-Erfassungs- und Korrektur-(RSPC/EDC) Prozessor (600) mit Q-Syndrom-Puffer (602), P-Syndrom-Puffer (603), P-Syndrom-Modifizierer (604) und EDC-Modifizierer (606) versehen ist, sowie bei dem jeweils eine Verbindung der Puffer (602, 603) einerseits und der Modifizierer (604, 606) anderer seits mit einer Reed-Solomon Code Decodiermaschine (432) gekoppelt ist und die Vorrichtung des weiteren eine Bus-Interface-Steuereinheit (433) umfaßt, wobei der CIRC-Prozessor (500) und der RSPC/EDC-Prozessor (600) eine gemeinsame Arbeitsspeichereinrichtung (440) zum direkten Zugriff auf den Speicherraum der Arbeitsspeichereinrichtung (440) nutzen...

Description

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 (N_P, M_P) und (N_Q, M_Q) im Falle von n < / = 1,117 aufgestellt werden. Weiterhin kann mit dem Ausdruck (3) auch (N_Q, M_Q) 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 (N_P, M_P) 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.

Claims

Steuerschaltungsvorrichtung für ein CD-ROM Laufwerk zur digitalen Datenspeicherung, mit dem die auf einer CD-ROM Disk (401) gespeicherten Daten zur Decodierung und zur Übertragung über ein Bus-Interface (450) zu einem Host-Computersystem gelesen werden können, wobei die Vorrichtung einen kreuzverschachtelten Reed-Solomon (CIRC) Code Prozessor (500) mit C1-Puffer (501), Ausgangsdatenpuffer (502), Fehlerkorrektur (503) und Syndromgenerator (504) sowie Anschluß des C1-Puffers (501) an einem EFM-Demodulator (422) und Verbindung des Ausgangsdatenpuffers (502) mit der Fehlerkorrektur (503) aufweist und mit einem Reed-Solomon Produkt Code/Fehler-Erfassungs- und Korrektur-(RSPC/EDC) Prozessor (600) mit Q-Syndrom-Puffer (602), P-Syndrom-Puffer (603), P-Syndrom-Modifizierer (604) und EDC-Modifizierer (606) versehen ist, sowie bei dem jeweils eine Verbindung der Puffer (602, 603) einerseits und der Modifizierer (604, 606) anderer seits mit einer Reed-Solomon Code Decodiermaschine (432) gekoppelt ist und die Vorrichtung des weiteren eine Bus-Interface-Steuereinheit (433) umfaßt, wobei der CIRC-Prozessor (500) und der RSPC/EDC-Prozessor (600) eine gemeinsame Arbeitsspeichereinrichtung (440) zum direkten Zugriff auf den Speicherraum der Arbeitsspeichereinrichtung (440) nutzen und wobei eine Zugriffsfrequenz im Bereich der Arbeitsspeichereinrichtung (440) durch eine gemeinsame Benutzung der Decodiermaschine (432) durch die Prozessoren (500, 600) vermindert ist.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Arbeitsspeichereinrichtung als Speicherraum zur Implementierung der Decodierung und Fehlererfassung sowie Korrektur der verarbeiteten Daten verwendet wird.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Arbeitspeichereinrichtung (440) eine physikalisch außerhalb der Vorrichtung liegende Speichereinrichtung ist, die als Speicherraum zur Implementierung der Decodierung und Fehlererfassung sowie Korrektur der verarbeiteten Daten verwendet wird.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Arbeitspeichereinrichtung ein DRAM (440) ist.
Steuerschaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die in Form einer einzelnen integrierten Schaltungseinrichtung hergestellt ist.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das CD-ROM Laufwerk ein IDE Bus-Interface aufweist.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das CD-ROM Laufwerk ein SCSI Bus-Interface aufweist.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zusätzlich ein digitaler Signalprozessor (DSP) (421) verwendet ist, der den Spindelmotor (402) des CD-ROM-Laufwerks und den Laser-Lesekopf (403) zum Lesen von auf der Oberfläche der CD-ROM-Disc gespeicherten Daten kontrolliert und wobei der Signalprozessor (421) ein Signal empfängt, das die von einem Radiofrequenzverstärker (HF) (410) übertragenen Daten repräsentiert.
Steuerschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zusätzlich ein 8 zu 14 (EFM) Code Demodulator (422) verwendet ist, der das Ausgangssignal eines Radiofrequenzverstärkers (HF) (410) empfängt, und der die EFM-Demodulation durchführt, um einen EFM-Code zu erzeugen.