JP2004062917A - オーディオ・ビデオ信号記録再生装置 - Google Patents

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Hiroyuki Sugiyama
杉山 博行
Hisafumi Motoyama
本山 尚史
Takashi Sakurada
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Abstract

【目的】定点浮上問題を解消したHDDを用いたオーディオ・ビデオ信号記録再生装置を提供する。
【構成】オーディオ・ビデオ信号記録再生装置10はHDD1とバッファメモリ装置2と記録再生回路及び制御回路4とを有し、信号Sinを入力してバッファメモリ装置2に一旦溜めてHDD1に記録し再生してバッファメモリ装置2に一旦溜めて再生出力信号Soutを出力する構成で、制御回路4は(a)記録再生中はヘッド6を記録再生位置Aから予め設定された位置B1、B2、・・Bnの中の一つに強制移動して直ちに元の記録再生位置Aに戻る矢印Y1、Y2の往復シーク動作を外周から内周に向かって一定時間間隔で順次行い、(b)停止中はヘッド6を最後に記録再生した位置から位置B1、B2、・・Bnを矢印Z1、Z2のように一定時間間隔で順次移動するシーク動作を繰り返す自動シーク制御手段を備える。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ・ビデオ機器及びハードディスクドライブ(以下、HDDとも略称する。)の技術分野に属し、特にオーディオ・ビデオ信号を記録再生対象とするHDDを用いた記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
HDDを記録や再生に利用する装置の代表としてパーソナルコンピュータ(以下、PCと略称する。)が挙げられる。しかし近年ではHDDの低価格化とともに、従来、他の記録媒体(磁気テープ)等を用いていたビデオやオーディオ機器にもHDDが記録装置として組み込まれて利用されるようになってきている。
【0003】
このHDDはその原理・構造上の問題から、記録再生ヘッド(以下、単にヘッドとも称する。)が、磁気ディスク上の同一のトラック上に長時間位置したままでいると、磁気ディスク面上に塗布してある潤滑剤の厚みが不均一(当該トラックを中心に中央が薄く周りが厚く盛り上がった状態)になり、正常なヘッド浮上状態が維持出来ず、磁気ディスク面やヘッドにダメージや破損を生じることが広く知られている(定点浮上問題と言われる。)。
【0004】
従来、これを避けるために、記録再生を行わないときはヘッドを磁気ディスク上から退避させる手段や、ヘッドは常時磁気ディスク上に位置した状態(浮上させたまま)にしておき、記録再生を行わないときはヘッドの磁気ディスク上の位置を間欠的に周回移動するようにして、長時間に亙って同一トラック上にヘッドが位置したままにならないようにする手段が講じられている。
【0005】
特に、後者の記録再生を行わないとき(停止時)のヘッド位置を磁気ディスク上で周回移動する手段は、単に定点浮上問題対策だけではなく、記録再生ヘッドを移動することで潤滑剤膜の厚みの不均一が均される効果もあることがわかっており、ヘッド移動距離や順序、発生時間タイミング、移動時間等に様々な工夫がされ、磁気ディスク上に塗布されている潤滑剤膜の厚みが可及的に均一な状態となるようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
尤も、上記従来の定点浮上問題対策と磁気ディスク面上の潤滑剤膜の厚みの不均一防止の手段は、PCでの利用を前提とするHDDを対象として考えられているため、HDDでの記録(書き込み)、再生(読み出し)時については長時間同一トラックに留まることはなく、比較的頻繁にシーク動作をして間欠的に記録再生が行われると考えられているために特に問題とされず、記録再生が行われていない停止時のときのみ上記のような手段でヘッドの周回移動や退避を行っている。即ち、記録再生が行われている時は定点浮上問題は生じないという前提に立っている。
【0007】
しかしながら、オーディオ・ビデオ信号の記録再生機器のように長時間連続して記録や再生を行うことを前提とする機器では、PC用途を前提とした前記従来の手段は効果が期待できない。
【0008】
即ち、記録再生のデータレートがある程度高く且つHDDの記録密度が低い場合には、記録再生時にヘッドは磁気ディスク面上を徐々に遅くない速度で移動するため、ここで問題としている定点浮上問題や潤滑剤膜の厚み不均一化のような不具合は顕在化しない。ところが、HDDの記録密度が上がり、且つ低いデータレートでオーディオ信号やビデオ信号を記録するデータ圧縮技術が開発され、連続してビデオ・オーディオ信号を記録してもHDD内でのヘッド位置の移動が極めてゆっくりで移動していないのと殆ど同じ状態が発生するようになってきている。このため、本発明で問題としているような磁気ディスク面やヘッドにダメージや破損を生じる不具合が発生若しくは発生する恐れが出てきている。
【0009】
これを解決するには、図4の読み出しの際のHDD1の動作フローに示されるように、HDD1の外部にバッファメモリ装置2を持たせてこれに磁気ディスク7からある程度まとめて速く読み出したオーディオ信号やビデオ信号の再生データDATAを溜め、その後空き時間を利用して一旦ヘッド6を磁気ディスク7上から退避させるシーク動作を繰り返すという手段が考えられる。即ち、図4において(a)磁気ディスク7から読み出した再生データDATAをバッファメモリ装置2に一旦蓄積しつつ出力し(なお、(DATAの出力レート)<(DATAの蓄積レート)が条件である。)、(b)バッファメモリ装置2にデータDATAが満たされるとヘッド6が退避し、(c)バッファメモリ装置2に蓄積されたデータDATAは引き続き出力されつつヘッド6は退避状態を維持し、(d)バッファメモリ装置2の残りのデータDATAがシーク所要時間+αの出力(掃き出し)時間に相等するデータ量となったらヘッド6を磁気ディスク7の直前の読み出し位置に復帰させて再び(a)の読み出し及びバッファメモリ装置2への再生データDATAの蓄積を再開する、というサイクルを繰り返すのである。
【0010】
しかしながら、この手段では、(1)ヘッド6を磁気ディスク7の外へ退避させるため、退避及び復帰に要する時間が長く、その分、バッファメモリ装置2の容量を大きくしなければならずコストが上昇する。(2)記録再生を途中で打ち切ったり、記録再生の動作変化(早送り、高速録音録画、ミューティング)などを行う際に、ヘッド6の退避及び復帰時間が長いためにレスポンスが遅くなる。(3)高速なレスポンスを実現するには、外部のバッファメモリ装置2とヘッド6の退避・復帰を複雑に制御する必要がある。(4)ヘッド6の退避・復帰を繰り返すため、ヘッドアセンブリを構成する機構部品やケーブルに負荷が懸かって寿命が短くなる等の欠点がある。
【0011】
また別の手段として、連続したオーディオ信号やビデオ信号の入力データを一定時間間隔で磁気ディスク上の異なる位置に分けて記録する手段も考えられる。しかし、この手段の欠点は、(5)HDDの制御処理が複雑になる点、(6)バッファメモリ装置よりもHDD上で連続して記録するデータ量が大きいとその部分を繰り返し再生するような使い方をユーザがした場合は、ヘッドは概ね同一位置に位置し、読み出しを繰り返さなければならない。
【0012】
そのため、コストを削減するために外部メモリ装置の容量を小さくしようとすると、頻繁に記録位置を変化させる必要があり、ヘッドの移動がその度に発生し、HDDの動作速度が遅くなる上にヘッドの移動(シーク)ノイズが発生し、静粛性を旨とするビデオ・オーディオ機器に適さない等の欠点がある。
【0013】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特にオーディオ・ビデオ信号のHDDへの記録及び再生中における定点浮上問題、潤滑剤膜の厚み不均一化問題を解消するHDDを用いたオーディオ・ビデオ信号記録再生装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハードディスクドライブ1と、バッファメモリ装置2と、前記ハードディスクドライブ1の記録再生回路及び制御回路4と、を有してオーディオ信号若しくはビデオ信号Sinを入力して前記バッファメモリ装置2に一旦データDATAを溜めて前記ハードディスクドライブ1に記録し、且つ再生して前記バッファメモリ装置2に一旦データDATAを溜めて再生出力信号Soutを出力する記録再生装置であって、前記ハードディスクドライブ1の制御回路4は、前記ハードディスクドライブ1の記録再生ヘッド6を常に磁気ディスク7上に位置させるとともに、記録再生中は前記記録再生ヘッド6を記録再生位置Aから前記磁気ディスク7上の予め設定された位置B(B1、B2、B3・・Bnの中の一つ)に強制移動して直ちに元の記録再生位置Aに戻る往復シーク動作を磁気ディスク7上に設定された複数箇所の位置B1、B2、B3・・Bnについて外周から内周又は内周から外周に向かって矢印のように一定時間間隔t1で間欠的に順次行い、停止中は前記記録再生ヘッド6を前記磁気ディスク7上の予め設定された複数箇所の位置B1、B2、B3・・Bnを外周から内周又は内周から外周に向かって矢印のように一定時間間隔t2で順次移動する間欠的シーク動作を繰り返す自動シーク制御手段を備えることを特徴とするオーディオ・ビデオ信号記録再生装置10を提供することにより、上記課題を達成する。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るオーディオ・ビデオ信号記録再生装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0016】
図1はHDDを用いた本発明に係るオーディオ・ビデオ信号記録再生装置のブロック図である。図2は本発明に係るオーディオ・ビデオ信号記録再生装置の(a)記録再生中の往復シーク動作、(b)停止中の間欠的シーク動作を説明するためのフロー図である。図3はHDDの制御回路中のプログラミングされた手順に従って機能するCPUによる自動シーク制御手段のフロー図である。
【0017】
なお、記録再生回路及び制御回路自体は既存のオーディオ・ビデオ機器のものがほぼそのまま利用でき、HDDはPCで用いられている既存の2.5インチ又は3.5インチのものが利用可能である。
【0018】
図1において、本発明のオーディオ・ビデオ信号記録再生装置10は、HDD1と、バッファメモリ装置2(RAM等)と、前記HDD1の記録再生及び制御回路4と、を有してオーディオ信号若しくはビデオ信号Sinを入力して前記バッファメモリ装置2にデータDATAとして一旦溜めてから前記HDD1に記録し、再生して前記バッファメモリ装置2にデータDATAとして一旦溜めてから再生出力信号Soutを出力する記録再生装置であって、前記HDD1の制御回路4は、前記HDD1の記録再生ヘッド6を図2に示されるように、常に磁気ディスク7上に位置させるとともに、(a)の記録再生中の場合は、前記記録再生ヘッド6を現在の記録再生位置A(破線で示すトラック上)から前記磁気ディスク7上の予め設定された複数の異なる位置B1、B2、B3・・Bnの中の一つ、例えばB3に強制移動して直ちに元の記録再生位置Aに戻る矢印Y1、Y2で示すような往復シーク動作(所要時間は数十ms〜数百ms)を磁気ディスク7上に設定された複数箇所の位置B1、B2、B3・・Bnについて外周から内周又は内周から外周に向かって一定時間間隔t1で間欠的に順次行い、(b)の停止中の場合は、前記記録再生ヘッド6を最後に記録再生した位置(破線トラック上)から前記磁気ディスク7上の予め設定された複数箇所の位置B1、B2、・・Bn−1、Bnを外周から内周(又は内周から外周)に向かって矢印Z1、Z2・・のように一定時間間隔t2で順次移動する間欠的シーク動作を繰り返す自動シーク制御手段を備える。
【0019】
なお、ここにいう停止中とは記録再生を行っていない状態を意味し、この状態でも磁気ディスク7は回転している。また、ヘッド6のシーク動作とは、磁気ディスク7上にヘッド6を浮上させたままディスクの径方向に対するヘッド6の位置を或る位置から別の位置に移動させる動作を云い、シーク動作に要する時間は往復で数十ms〜数百msである。
【0020】
本発明者の試験によれば上記一定時間間隔t1及びt2は共に概ね3分〜30分の範囲が定点浮上問題対策及び潤滑剤膜の厚み不均一化問題を解消するに適当な範囲であり、例えば5分間隔に設定する。
【0021】
次に、上記HDD1に対する自動シーク制御手段は、例えばHDD1の制御回路4中のROMにプログラミングされた図3のフロー図に示される手順に従って機能するCPUによって実現される。以下、ヘッド6のシーク動作自体の具体例を説明する。
【0022】
本発明の実施の形態では、ATA規格(IDEインターフェースの制御に関する規格)で規定されているSEEKコマンドをHDD1に送ることにより、実行させている。
【0023】
上記SEEKコマンドでのヘッド移動先位置指定には、HDD1のシリンダ値から移動先を割り出すか又はHDD1のLBA(Logical Block Address)値を利用する。以下、LBA値の利用について具体例を挙げると、5分間(300,000ms)おきに(前回のLBA値+300000)をLBA値として指定してSEEKを行う。指定するLBAが当該HDD1のmaxLBA値を越えた場合は、0から再カウントした値とする。
【0024】
図3に示されるように、(a)maxLBA値を取得して強制移動先を求め、(b)強制移動タイミング発生タイマをスタートし、(c)強制移動タイミングとなったら、(d)ヘッドを強制移動先のLBA値を指定してシークさせ、(e)ヘッド移動先LBA値を次の強制移動に備えて更新し、(f)強制移動タイミング発生タイマを再スタートさせ、(g)記録再生中か否かを判定して記録再生中であれば、(h)強制ヘッド移動前の記録再生を継続するために記録再生を継続するLBAにヘッドをシークさせ、記録再生を継続する。前記(g)のステップで記録再生中でなければ(=停止中であれば)、前記(c)の強制移動タイミングの判定に戻る。
【0025】
以上のステップを制御回路4が行うことによって、記録再生中及び停止中何れの場合でも、ヘッド6は順次磁気ディスク7の外周付近(LBA値0付近)と最内周付近(maxLBA値付近)のほぼディスク全面に亙って間欠的に移動することになる。
【0026】
次に、ヘッドシーク動作と絡めたバッファメモリ装置2の使い方のより具体的な説明をする。
【0027】
再生時は、圧縮オーディオの一つの方式であるAAC96kbpsを再生する場合、本実施の形態では外部に約2.1秒分のバッファメモリ装置2(512バイト=1セクタとして、50セクタ:25.6kバイト)を用意している。再生を開始するとき、HDD1よりバッファメモリ装置2へ最初の20セクタの読み込みが完了した時点で再生出力信号Soutを出力する。そのまま続けてHDD1よりバッファメモリ装置2ヘの転送を休み無く行い、50セクタ分をバッファメモリ装置2に蓄積する。以後、バッファメモリ装置2から再生のため出力されて、バッファメモリ装置2に空きが出るたびに、空きを埋めるべく、次のデータをHDD1よりバッファメモリ装置2に転送する。このようにして、再生中は常にバッファメモリ装置に2.1秒分のデータを確保する。
【0028】
前記バッファメモリ装置2とHDD1間の転送は非常に高速なため、仮に2.1秒弱の期間、バッファメモリ装置2とHDD1間の転送が一時的に止まっても、バッファメモリ装置2が空になる前にHDD1からの転送が再開されれば、再生出力信号Soutが途切れることはない。
【0029】
再生中に、一定時間間隔t1(5分程度)おきに発生する強制移動タイミングの定点浮上防止のためのヘッド6の往復シーク動作は、往復で数十ms程度から数百ms程度の所要時間となるため、上記往復シーク動作により音切れ、映像切れが発生することはない。
【0030】
記録時は、再生時の逆で、バッファメモリ装置2に入ってきたオーディオ信号若しくはビデオ信号SinのデータDATAは、20セクタ溜まった時点でHDD1に転送を開始する。以降は常にバッファメモリ装置2には20セクタ分のデータしか溜まっていないように、バッファメモリ装置2にデータが入ると、順送りで古いデータをHDD1に転送する。従って、バッファメモリ装置2には常に30セクタ(1.26秒分)の空きが存在する。
【0031】
ここでHDD1が定点浮上防止のためのヘッド6の間欠的シーク動作に入り、HDD1ヘの転送が数十ms程度から数百ms止まっても、その間は記録データはバッファメモリ装置2に溜めておき、転送が再開されるとバッファメモリ装置2に溜まったデータをHDD1に転送し記録する。バッファメモリ装置2は1.26秒分用意されているため、バッファメモリ装置2のデータが溢れて欠落することはない。
【0032】
ここにヘッド6の強制移動先位置Bの算出例を示すと、HDD1のmaxLBA値を求め、それを適当な数n(2以上の自然数、例えば24)で分割する。一回に移動するLBA(x)はx=maxLBA値/nとなり、強制移動タイミングが発生する度にx、2x、3x、・・・nxのLBAでSEEKコマンドを発生して、磁気ディスク7の外周から内周へ順次移動させる。
【0033】
n=24で発生タイミングを5分とすると、磁気ディスク7の全面を移動する所要時間は24×5=120分となる。
【0034】
以上のように、本発明では、記録再生中、停止中に限らず、ヘッド6を常に磁気ディスク7上に位置させておき、ヘッド6の位置を一定時間間隔で強制的に移動し、移動先の位置を磁気ディスク7の外周から内周、または逆方向に順次変化させ、且つバッファメモリ装置2により、記録再生の途切れが発生しないようにしている。そして記録再生中にヘッドの強制移動タイミングとなった場合は、移動後、直ちに元の記録再生を行っていた磁気ディスク上の位置Aにもどり、記録再生を継続して行う。そのため、この場合は発生した潤滑剤の不均一を均す効果が得られる。
【0035】
停止中にヘッドの強制移動タイミングとなった場合は、移動後の位置で次の強制移動タイミングとなるか、記録再生が発生するまでヘッドを滞留しておく。このため潤滑剤の不均一を均すと共に不均一の発生を抑える効果が得られる。
【0036】
また、記録再生中、停止中何れも強制移動先のヘッド位置Bを、強制移動タイミング発生毎に磁気ディスク7の外周から内周又は内周から外周に順次変えて行くことにより、一定の周期で磁気ディスク全面を嘗めているので、不均一を均す効果が極めて高いといえる。
【0037】
【発明の効果】
本発明に係るHDDを用いたオーディオ・ビデオ信号記録再生装置は、上記のような構成であるため、下記の優れた効果を有する。
(1)記録再生中、停止中に限らず、ヘッドを強制的に一定時間間隔で磁気ディスク上を移動させているため、長時間の連続停止状態や長時間の連続記録再生が発生するビデオ機器やオーディオ機器におけるHDDの定点浮上問題及び潤滑剤膜の不均一化問題が解消される。
(2)ヘッドを強制移動する時間間隔を3分〜30分程度にすれば良いため、シークノイズが連続的に発生するような状態が発生せず、静粛性が求められるビデオ・オーディオ機器に適している。
(3)記録再生中にヘッドを強制的に移動したあとも、直ぐに元の記録再生位置に戻って連続して記録再生するため、シーケンシャルに記録再生を行う処理を変更する必要がなく、処理が複雑化しない。
(4)ヘッドの退避・復帰をしないので、大容量のバッファメモリ装置を必要とせず低コストである。
(5)ヘッドの機構部品への負荷が小さく、寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【図1】HDDを用いた本発明に係るオーディオ・ビデオ信号記録再生装置のブロック図である。
【図2】本発明に係るオーディオ・ビデオ信号記録再生装置の(a)記録再生中の往復シーク動作、(b)停止中の間欠的シーク動作を説明するためのフロー図である。
【図3】HDDの制御回路中のプログラミングされた手順に従って機能するCPUによる自動シーク制御手段のフロー図である。
【図4】従来のHDD読み出しの際のHDDとバッファメモリ装置の動作フローを示す図である。
【符号の説明】
1   ハードディスクドライブ(HDD)
2   バッファメモリ装置
4   記録再生及び制御回路
6   記録再生ヘッド
7   磁気ディスク
10   オーディオ・ビデオ信号記録再生装置
A   記録再生位置
B、B1、B2、Bn 強制シーク移動先位置
Sin  オーディオ・ビデオ入力信号
Sout  再生出力信号
Y1、Y2、Z1、Z2  シーク移動

Claims (1)

  1. ハードディスクドライブと、バッファメモリ装置と、前記ハードディスクドライブの記録再生回路及び制御回路と、を有してオーディオ信号若しくはビデオ信号を入力して前記バッファメモリ装置に一旦データを溜めて前記ハードディスクドライブに記録し、且つ再生して前記バッファメモリ装置に一旦データを溜めて再生出力信号を出力する記録再生装置であって、前記ハードディスクドライブの制御回路は、前記ハードディスクドライブの記録再生ヘッドを常に磁気ディスク上に位置させるとともに、記録再生中は前記記録再生ヘッドを記録再生位置から前記磁気ディスク上の予め設定された位置に強制移動して直ちに元の記録再生位置に戻る往復シーク動作を磁気ディスク上に設定された複数箇所の位置について外周から内周又は内周から外周に向かって一定時間間隔で間欠的に順次行い、停止中は前記記録再生ヘッドを前記磁気ディスク上の予め設定された複数箇所の位置を外周から内周又は内周から外周に向かって一定時間間隔で順次移動する間欠的シーク動作を繰り返す自動シーク制御手段を備えることを特徴とするオーディオ・ビデオ信号記録再生装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537359A (ja) * 2007-08-22 2010-12-02 トムソン ライセンシング デジタルビデオレコーダー用のハードディスクドライブ内の潤滑油の改良された分散

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