JP2004234829A - デジタル記憶システムの論理データのグループ化 - Google Patents

Abstract

【課題】 テープデータ記憶デバイスに記憶できるデータ量を増加させ、データ記憶媒体へのデータの書き込みデータ速度を向上させ、信頼性およびバイトエラーレートを改善させる。
【解決手段】 ユーザデータからなるブロックのフォーマット方法であって、バイトからなる複数の行および複数の列を含むアレイに、上記ユーザデータからなるブロックを配列すること、誤り訂正符号化された行がそれぞれ４つの符号語を含むように、個々の上記バイトからなる行に誤り訂正符号を適用することとを含むフォーマット方法。
【選択図】 図５

Description

本発明は、データをフォーマットすることに関し、特に、データ記憶媒体へのデータの書き込み方法、および、データをフォーマットに配列するデータ処理装置に関する。
たたし、本発明は、これらの書き込み方法およびデータ処理装置に限定されるものではない。

本明細書中の図１を参照して、データをテープデータ記憶媒体に書き込むための既知のデータ記憶フォーマットが、「Ｇ４サブグループ」として知られている論理データサブグループ１００を有する。
「Ｇ４サブグループ」は、行および列に配列された複数バイトのデータのアレイからなり、１つのデータグループには９６列および１２４行が存在する。
各列は、「データフラグメント」と呼ばれる。
各列は、０から１２３の番号が付された１２４バイトのデータを含む。
各行は、０から９５の番号が付された９６バイトのデータを含む。

このデータサブグループは、冗長誤り訂正符号化（ＥＣＣ）を自身に適用している。
適用した冗長誤り訂正符号化は、例えばリードソロモン符号化であってもよく、１９２個のＣ１符号語および３３６個のＣ２符号語を含む。
各列は、一対のインターリーブされたＣ１符号語を含む。
３３６個のＣ２符号語は、１１２行にわたって広がる。
符号化された各行は、インターリーブされた３つのＣ２符号語を含み、各符号語は３２バイトである。
第１行１０１の例を図１に示す。
この第１行１０１は、行０の３つのＣ２符号語がインターリーブされたものを含み、第１行のそれぞれ３つの符号語Ａ、Ｂ、Ｃのバイトが、交互にインターリーブされて、個々のバイトが、行に沿ってＡ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃの順序で並べられている。
他の１１１行のＣ２符号語も、同様に配列される。

各列は、２つのＣ１符号語を含むので、Ｇ４データサブグループは、９６×２＝１９２個のＣ１符号語を含む。
Ｃ１符号語は、アレイの列の下方に向かって垂直方向に並ぶのに対し、Ｃ２符号語は、アレイの行に両端にわたって水平方向に並ぶ。
各Ｃ１符号語は、その列の全高に沿って広がり、各Ｃ２符号語は、その行の全幅にわたって広がる。
Ｃ２符号語は、行０〜行１１１を占め、その結果、Ｇ４データサブグループには、１１２×３＝３３６個のＣ２符号語が存在する。

本明細書中の図２を参照して、Ｇ４データサブグループ全体が、磁気テープデータ記憶媒体の単一のトラック２００に記憶されている。
この単一のトラック２００は、ストライプとして、テープの長手方向に対して斜めに横切って延びる。
この従来技術のフォーマットでは、トラックの物理的な幅が６．８μｍであり、トラック密度は、１４７トラック／ｍｍ（３，７３５トラック／インチ）であり、トラックに沿って書き込まれるビットのビット密度は４，８００ビット／ｍｍ（１２２，０００ビット／インチ）である。
この結果、長さ１５０ｍのテープデータ記憶媒体を収容する単一のデータ記憶カートリッジのデータ記憶容量は、未圧縮データでは２０Ｇバイト（２：１の圧縮比では４０Ｇバイト）となる。
従来技術のシステムの信頼性パラメータである平均故障間隔（ＭＴＢＦ（mean time between failure））は、テープの厚さに関係し、３０％デューティサイクルで２５０，０００時間である。

テープが書き込みヘッドを通過する時に、複数のトラックが順次並列に書き込まれる。
最大量のデータをテープに記憶するために、これらの複数のトラックは互いに接している。
各トラックの先頭には、第１の同期トーン２０１が設けられる。
この第１の同期トーン２０１により、フェーズロックループ（ＰＬＬ）は、そのデータと同期することが可能になる。
同様に、各トラックの末尾には、第２のトーンの組２０２が設けられる。
Ｇ４データサブグループは、単一のトラックの第１のトーン領域と第２のトーン領域との間に記憶され、テープの幅の両端にわたって広がる。

データ記憶の要求が高まっていることから、テープデータ記憶デバイスの現行の改良目的には、次のものが含まれる。
−テープデータ記憶媒体に記憶できるデータ量の増加
−データ記憶媒体へのデータの書き込みデータ速度の向上
−信頼性およびバイトエラーレートの改善

上記３つのパラメータは、相互に関係し、データ記憶容量を増加させる試みは、テープデータ記憶システムの信頼性に影響を与える可能性がある。

本発明の第１の態様によれば、ユーザデータからなるブロックのフォーマット方法であって、バイトからなる複数の行および複数の列を含むアレイに、上記ユーザデータからなるブロックを配列すること、誤り訂正符号化された行がそれぞれ４つの符号語を含むように、個々の上記バイトからなる行に誤り訂正符号を適用することとを含むフォーマット方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、直線状のテープデータ記憶媒体へのデータ書き込み方法であって、データバイトからなる複数の行および該データバイからなる複数の列を含む、該データバイトからなる論理アレイのデータグループに、ユーザデータからなるブロックを配列すること、個々の上記行が、それぞれ４つの符号語に配列されるように、上記行の個々の行に誤り訂正符号化を適用すること、上記データグループのすべてが、上記テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって伸びる単一のデータトラック内に含まれるように、上記テープデータ記憶媒体の上記幅の両端にわたって、上記テープデータ記憶媒体の主要な長さに対して斜めに伸びるデータトラックとして上記データグループを書き込むこととを含むデータ書き込み方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、データ記憶媒体に書き込むためのフォーマットにデータを配列するデータ処理装置であって、行に論理的に配列された複数のバイトのユーザデータを含むデータグループを記憶するメモリと、それぞれの個々の行が４つの符号語に符号化されるように、上記アレイの個々の行に誤り訂正符号を適用する誤り訂正符号化デバイスと、それぞれの上記データグループが、テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって、該テープデータ記憶媒体の主要な長さに対して斜めに伸びる単一の対応するトラックに沿って書き込まれるように、該テープデータ記憶媒体の上記幅の両端にわたってそれぞれの上記データグループを書き込む書き込みヘッドとを備えるデータ処理装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、直線状のテープデータ記憶媒体へのデータ書き込み方法であって、データバイトからなる複数の行および該データバイからなる複数の列を含む、該データバイトからなる論理グループに、ユーザデータからなるブロックを配列すること、上記データグループのそれぞれの上記列が、２つのＣ１符号語で符号化されるように、上記データグループに誤り訂正符号を適用すること、個々の上記行が、それぞれ４つのＣ２符号語に配列されるように、個々の上記行に誤り訂正符号化を適用すること、上記データグループのすべてが、上記テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって伸びる単一のデータトラック内に含まれるように、上記テープデータ記憶媒体の上記幅の両端にわたる上記単一のデータトラックに上記データグループを書き込むこととを含むデータ書き込み方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、磁気テープデータ記憶媒体にデータを書き込む少なくとも１つの書き込みヘッドと、上記テープデータ記憶媒体が上記書き込みヘッドを通過するように、該テープデータ記憶媒体を搬送する搬送機構と、複数の行および複数の列に論理的に配列されるデータのバイトからなるアレイを含むデータグループにデータをフォーマットする論理フォーマットデバイスと、上記論理アレイのデータを記憶するメモリデバイスと、個々の上記行が、それぞれ４つの符号語に符号化されるように、バイトからなる個々の上記行に誤り訂正符号を適用する誤り訂正符号化デバイスとを備えるテープデータ記憶システムが提供される。

本発明は、帯状の細長いテープを備える金属粒子タイプのテープデータ記憶媒体カートリッジであって、３．８１ｍｍプラスマイナス０．０１ｍｍの範囲の幅と、１７０ｍプラスマイナス５ｍの範囲の長さとを有するテープデータ記憶媒体カートリッジを含む。

次に、本発明をよりよく理解し、また、本発明をどのように実施できるかを示すために、添付図面を参照して、本発明による具体的な実施の形態、方法、およびプロセスを単なる一例として説明する。

次に、発明者達が検討した、本発明を実施するための具体的な形態を例によって説明する。
以下の説明では、本発明を十分に理解するために、多数の具体的な詳細が述べられている。
しかしながら、本発明は、これらの具体的な詳細に限定されることなく実践できることは、当業者に明らかであろう。
それ以外の場合には、本発明を不必要に分かりにくくしないように、既知の方法および既知の構造については詳細に説明していない。

テープデータ記憶媒体のデータ記憶密度が向上するにつれて、データ記憶容量の増加をさらに大幅に進めることは、テープデータ記憶媒体の物理的な制限、ならびに、テープの搬送コンポーネントおよび読み出し／書き込みヘッドの機械的公差のために、次第に難しくなってきている。
発生し得る具体的な問題としては、以下のものがある。

第１に、テープのビット密度を増加させることは、磁気テープデータ記憶媒体においてデータの各ビットが物理的に占有する磁気コーティングの領域がより小さくなることを意味する。
その結果、テープのビット密度が増加するにつれて、データを読み出す際の信号対雑音比の低下が予想され得る。

第２に、ヘリカルスキャンシステムでは、個々のトラックのデータが、細長いテープデータ記憶媒体の幅の両端にわたる、テープの主要な長手方向に対して斜めのストライプとして、回転する書き込みヘッドにより書き込まれる。
このヘリカルスキャンシステムでは、トラックの幅が減少すると、トラックの幅の減少により、信号対雑音比が低下するだけでなく、トラックの寸法が小さくなることにより、トラックを読み出すために読み出しヘッドを位置合わせすることが難しくなる点で、トラッキングエラーの問題も存在する。

第３に、トラック幅が減少するにつれて、テープデータ記憶媒体にデータを書き込むのに使用したテープドライブユニットと比べて異なるテープドライブユニットを、そのテープデータ記憶媒体の読み出しに使用する場合の「統合問題」が発生する。
各テープドライブユニットは、テープの両端にわたるそのストライプデータトラックとして、それ自身の特徴的なパス形状に従う傾向にある。
これは、あるテープドライブユニットによって書き込まれたデータは、名目上同一の別のテープドライブユニットによって読み出せない場合があることを意味する。

本明細書中の図３を参照して、ある特定の具体的なテープドライブユニットが従う特徴的なパス３００の一例を、理想的な直線パス３０１と比較して、概略的に誇張して示している。
理想的な直線パス３０１は、あらゆるテープドライブユニットが、テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたるトラックの読み出しまたは書き込みを行う際に従うべき公称パスを表す。
トラック幅が減少するにつれて、理想的な公称トラックの幅に対する実際のテープドライブに特有のパスのずれの量は増加するため、回転する読み出し／書き込みヘッドが理想的な直線パスから逸れたパスに従うことによるトラッキングエラーは、より深刻になってくる。

ある特定のテープドライブユニットは、トラックをテープに書き込む際のそれ自身の特徴的な曲線を有することがある。
各テープドライブユニットは、読み出しまたは書き込みを行うトラックについて、それぞれ異なる特徴的な曲線を有するので、それ自身の特徴的な曲線を有する第１のテープドライブが書き込んだトラックを、異なる特徴的な曲線を有する第２のテープドライブが読み出すことができるように、トラックは、十分幅広くなければならない。
このトラックの公称幅が減少するにつれて、異なるデバイス間での互換性の問題が大きくなる。

第４に、ランダムなバイトエラーの問題がある。
この問題は、信号対雑音比が低下するにつれて大きくなる。
従来技術では、Ｃ１誤り訂正符号化が、ランダムなバイトエラーの訂正に使用される。

第５に、テープ表面に損傷が、長期にわたるランダムでないエラーを引き起こすという問題がある。
従来技術では、Ｃ２符号化が、広がったテープの損傷の影響を軽減するために使用される。
このテープの損傷は、最も一般的には、テープデータ記憶媒体の長手方向に並ぶ細長いスクラッチ傷の形を取る。

本明細書中の図４を参照して、データ記憶容量を全体的に増加させるようにする際に考慮する必要があるパラメータと制限との相互関係を概略的に示している。

１つのサブグループがテープの単一の幅の両端にわたって書き込まれ、そのテープの幅が従来技術のテープの幅と比較して大幅に変化していないとの前提のもとで、データ記憶容量の利用可能な全体的増加４００は、テープ長の許容される最大増加４０１と、トラック密度の許容される最大増加４０２と、論理サブグループの大幅な再編成によって達成可能な容量のあらゆる増加とに依存する。

許容されるテープ長の増加は、達成可能な最小のテープの厚さを含む物理因子によって制限を受ける。
達成可能な最小のテープの厚さは、（１）基層の厚さ、および、（２）基層をコーティングする磁性体の厚さに依存する。
そして、使用可能な実際の最小の基層の厚さは、信頼性因子および使用される基層の材質のタイプに依存する。

基層の厚さの制限は、テープ搬送機構の設計および公差によって課せられる。
また、基層の厚さおよび基層の材質が変化することによっても、テープの信頼性に影響がある。
特に、テープの信頼性は、エッジの欠陥およびテープのエッジに沿った損傷の影響を受けやすい。
フィルム上の磁気媒体の厚さが変化すると、テープから読み出すことができる信号の信号対雑音比が影響を受け、また、その結果、テープが薄くなるほど、テープドライブがより低い信号対雑音比の信号を読み出すことができるように公差を改善するために、テープドライブの再設計が必要となる。

トラック密度の許容される増加量４０２を決定することは、トラック密度が増加するにつれて、信号対雑音比が低下するという問題によって制限を受け、また、トラック幅が減少するにつれて、テープドライブユニットおよびテープカセットの相互運用性の問題によっても制限を受ける。

データサブグループの再編成４０３は、ビット密度を変更すること４０４を暗に意味する。
そして、ビット密度の変更に対応して、信号対雑音比４０５が変化する。
信号対雑音比の変化は、トラック密度の許容される増加を制限し、フィルム上の磁気媒体の厚さを制限する。

したがって、論理サブグループの構造を変更すると、非線形の関係である容量の利用可能な全体的増加は、直観的に理解できない影響を受ける。
その理由は、データサブグループの論理構造を変更することにより、ビット密度が変化し、したがって、他のパラメータ、特に、許容されるトラック密度およびテープの物理的特性、を変更する信号対雑音比が変化する。
これらは、許容されるテープ長を決定付ける。
また、これらのパラメータのそれぞれ、許容されるトラック密度、および許容されるテープの増加も、容量の利用可能な全体的増加４００に影響を与える。

本発明の具体的な一実施態様によると、以下の特徴の組み合わせにより、容量の向上したテープデータ記憶システムが提供される。

＊テープデータ記憶媒体の長さが、従来技術のカートリッジと比較して長いテープデータ記憶カートリッジが設けられる。
テープ長は、従来技術のカートリッジと比較して約１５％〜４５％増加する。
これを行うには、テープの基層の厚さを薄くし、かつ、厚さを薄くした磁気媒体フィルムを使用する必要がある。
厚さを薄くした磁気フィルム媒体を使用すると、それ以外のフォーマットの変更を何ら行わないときは、信号対雑音比が従来技術のフィルムよりもわずかに悪化する可能性がある。
さらに、基層の厚さを薄くすると、従来技術の基層と比較して、伸び特性が異なる可能性がある。
しかしながら、テープの厚さが薄くなることによるこれらの不利な点は、カートリッジ内のテープのアクティブな表面領域が大きくなることにより相殺される。

＊データトラックの幅が、従来技術の場合と比較して削減される。
本発明の具体的な一実施の形態によると、データトラックは、６．８μｍの公称トラック幅が使用される従来技術と比較して、５．４μｍの公称幅を有する。
トラック幅が減少することにより、テープの単位面積あたりに書き込むことができるトラックが多くなるので、他の改善とは別に、同じ長さのテープのデータ記憶容量をほぼ１２％程度増加させることが可能となる。
しかしながら、トラック幅が減少することによって、それに対応して、テープからの読み出し時の信号対雑音比が低下し、また、トラッキングエラー、および、異なるテープドライブユニット間のテープの互換性も影響を受ける。
さらに、テープの単位長あたりに書き込まれるトラック数が、従来技術の場合よりも多くなることにより、単位長当たりのトラックが、従来技術の場合よりも多くなるので、例えば細長いスクラッチ傷といったテープの物理的な損傷は、同じ長さのスクラッチ傷の場合に、従来技術の場合よりもデータの消滅を多く引き起こす。

＊新規なサブグループデータフォーマット

上記検討に鑑みて、発明者達は、全体的なデータ記憶容量を向上させる一方で、ランダムなビットエラーをもたらす上記箇条書きしたパラメータの信号対雑音比；異なるテープドライブユニット間の互換性；および、相対的に増加するテープの損傷の影響、特にスクラッチ傷またはデータの消滅に対する保護のそれぞれについて、さまざまな問題を克服して、公差内にある性能を可能にする技術的解を見出す必要性に直面した。

容量を増加させるために、利用可能ないくつかの論理データフォーマットの選択肢が存在した。

第１に、１つのＣ１符号語あたりのバイト数を従来技術のフォーマットと同じに維持しつつ、１つのフラグメントあたり、より多くのＣ１符号語（すなわち３つまたは４つ以上）を組み込むことができたはずである。
こうすることにより、１つのフラグメントあたりに追加される各符号語が６２バイトを含む場合、結果的に、列の長さは、１８６バイト、２４８バイトなどになる。

第２に、１つのＣ１符号語あたりの冗長バイトに対するユーザデータバイトの比を変更できたはずである。

第３に、Ｃ２パリティバイトの比率が低くなることを犠牲にして、高い比率のユーザデータを与え、それによって、容量を増加させるために、Ｃ２符号語において、パリティバイトに対するユーザデータバイトの比を変更できたはずである。
しかしながら、例えばトラック幅およびテープの物理的なバイト長といった他のすべてのパラメータが変更されない場合、これにより、各Ｃ２符号語の冗長符号化量が相対的に減少するので、結果的に、テープの損傷またはテープの欠陥に対するエラー訂正能力のレベルが低下することになる。

データグループ全体が、テープ幅の両端にわたる対角線上の単一のトラックにわたって書き込まれることからすると、この結果、サブデータグループのパラメータの変更の可能なそれぞれの組み合わせに対して、すなわち、Ｃ１符号語内のパリティバイトに対するユーザバイトの比の変更；データフラグメント内のＣ１符号語の個数の変更；Ｃ２符号語内のパリティバイトに対するユーザバイトの相対比の変更に対して、物理的なビット長が異なることになる。
それぞれの異なるビット長に対応して、それぞれの信号対雑音比が生じる。
短いビット長と比較して、ビット長が長いほど、良好な信号対雑音比が得られる。

データ記憶容量を向上させるには、テープに書き込まれるビットの密度を増加させなければならない。
しかしながら、ビット密度があまりにも増加すると、それに対応して、信号対雑音比が低下し、この低下は、テープに書き込まれたデータの判読率が減少することを意味する。
したがって、テープのデータの再判読率に対する信号対雑音比の低下の影響が許容限度内にとどまるように、ビット密度を増加させる必要がある。
そして、それによって、最初にデータを書き込んだテープドライブユニットと同じテープドライブユニットによってテープを再読み出しでき、かつ、特定のテープにデータを最初に書き込んだものでない他のテープドライブユニットによって再読み出しできるようにする必要がある。
換言すると、テープドライブユニットの互換性を維持しなければならず、かつ、テープに書き込まれたデータの信号対雑音比を、テープドライブユニットとテープデータ記憶媒体との相互運用性を達成する閾値レベルより大きくしなければならない。

ビット長の変化、ならびに、Ｃ１符号語のバイト比；１つのフラグメントあたりのＣ１符号語数；Ｃ２バイト比；および１行あたりのＣ２符号語数という可変パラメータのそれぞれについて結果として生じる信号対雑音比を十分に、かつ、包括的に分析することは、複雑であり、時間を要する。
しかしながら、分析の結果、図５を参照して示すように、１行あたり４つのＣ２符号語を有する解が得られた。

実験および分析の結果、発明者達は、テープドライブユニットとテープデータ記憶媒体との相互運用性を大幅に劣化させることなく、容量の増加を達成する最適解が、本明細書中の図５を参照して説明されるような論理データグループフォーマットを提供することであることに気付いた。

発明者達は、上記技術的問題の検討後、以下に説明するデータフォーマットを考案した。

本明細書中の図５を参照して、本発明の具体的な実施態様による新規なデータ記憶フォーマットは、行および列に配列されたアレイバイトのデータを含む論理データグループ５００を有する。
０から１２７の番号が付されたサブデータグループの１２８列（各列は、「データフラグメント」と呼ばれる）、および０から１２３の番号が付された１２４行が存在する。
各列は、１２４バイトのデータを含む。
各行は、１２８バイトのデータを含む。

このサブデータグループは、冗長誤り訂正符号化（ＥＣＣ）を自身に適用している。
適用した冗長誤り訂正符号化は、例えばリードソロモン符号化であってもよい。
各列は、２つのＣ１符号語を含むので、データサブグループは、１２８×２＝２５６個のＣ１符号語を含む。
各列（データフラグメント）は、一対のインターリーブされたＣ１符号語を含む。
各行は、４つのインターリーブされたＣ２符号語を含み、各Ｃ２符号語は、３２バイトである。

Ｃ１符号語は、アレイの列の下方に向かって垂直方向に並ぶのに対し、Ｃ２符号語は、アレイの行に両端にわたって水平方向に並ぶ。
各Ｃ１符号語は、その列の全高に沿って広がり、各Ｃ２符号語は、その行の全幅にわたって広がる。
Ｃ２符号語は、行０〜行１１１を占め、その結果、このデータサブグループには、１１２×４＝４４８個のＣ２符号語が存在する。

第１行（行０）の４つのＣ２符号をインターリーブしたものを図５に示している。
この第１行１０１では、当該第１行の４つの符号語Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのバイトが、それぞれ、交互にインターリーブされて、個々のバイトが、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ．．．の順序で並べられるようになっている。
行１から行１１１も、同様にインターリーブされる。

本明細書中の図６を参照して、サブグループ全体は、磁気テープデータ記憶媒体上において、テープの長手方向に対して斜めに横切って延びる単一のストライプ状のトラック６００に記憶される。
トラックの物理的な幅は、５．４μｍプラスマイナス０．１μｍであり、１８１〜１８９トラック／ｍｍの範囲のトラック密度および公称トラック密度１８５トラック／ｍｍ（４，５９７〜４，８００．６トラック／インチのトラフィック密度および公称トラック密度４，６９９トラック／インチ）が与えられる。
各データフラグメントは、６，２２０〜６，６１４ビット／ｍｍの範囲のビット密度および公称ビット密度６，４１７ビット／ｍｍ（１５８，０００〜１６８，０００ビット／インチのビット密度、公称ビット密度１６３，０００ビット／インチ）を有するトラックの両端にわたって書き込まれる。

テープが書き込みヘッドを通過する際に、複数のトラックが順次書き込まれる。
これら複数のトラックは、テープに最大量のデータを記憶するために、互いに接している。

各トラックの先頭には、第１の同期トーン６０１が設けられる。
この第１の同期トーンにより、フェーズロックループ（ＰＬＬ）は、そのデータと同期することが可能になる。
同様に、各ストライプの末尾には、第２のトーンの組６０２が設けられる。
データサブグループは、第１のトーン領域と第２のトーン領域との間に記憶され、テープの幅の両端にわたって、テープの幅に両端にわたる対角方向の直線状に広がる。

テープデータ記憶媒体自体は、長さ１７０ｍプラスマイナス５ｍを有する単一の帯のテープからなる。
テープは、金属粒子（ＭＰ（metal particle））のタイプであり、５．３μｍプラスマイナス０．０２μｍの全厚を有する。
このテープは、厚さ３．６μｍプラスマイナス０．０２μｍを有するベースフィルム基層を備える。
この基層の裏面には、バックコーティングが施され、この基層の上面には、下塗り層がコーティングされている。
この下塗り層の上に、磁気コーティングが形成される。
テープの幅は、３．８１ｍｍプラスマイナス０．０１ｍｍである。

最初に、バイト密度を増加させるのではなく、テープの長さを増加させることおよびトラック密度を増加させることだけに必要な解を研究した。
しかしながら、例えば、６．８μｍのトラック幅から５．４μｍのトラック幅へ移行すること、すなわちトラック幅を２０％削減することは、テープドライブユニットとテープカートリッジとの相互運用性を達成するのに必要なテープドライブの機械的公差が増加することを意味する。
トラック幅の削減は、この公差の増加により、このようなドライブの作成が技術的に困難になり、かつ、不経済になることを意味する。

さらに、約２００メートルを越える長いテープ長を単一のカートリッジに使用することは、テープの基層の厚さが減少することを意味する。
これにより、相互運用性の問題が大きくなり、テープ搬送にさらに別の問題が導入される。
また、これにより、テープドライブ機構に大幅な変更が必要となり、この場合もやはり、テープドライブユニットの製造が技術的に困難になり、かつ、不経済になる。
薄い基層を使用すると、テープは、その各エッジにおいて損傷を受けやすくなる。

テープの長さを増加させることと、トラック幅を減少させることとを組み合わせることにより容量を増加させると、上記問題のすべてが組み合わさって現れる。
細いトラック幅に必要な優れた公差を、薄い基層を有するテープ、すなわち耐久力に劣るテープと組み合わせると、特にテープのエッジに機械的損傷をより一層受けやすくなり、これは、テープドライブユニットとテープカートリッジとの相互運用性を劇的に低下させる。
さらに、フィルム基層を十分薄く作成して、約２００メートルの長さよりも長いテープを、既知のフォーマットのカートリッジに適合するように作成するという問題がある。
実際問題として、テープの信頼性を達成しつつ、このような薄い基層フィルムを作成することは、今のところ、実現不可能である。

その結果、トラック長およびトラック幅（トラック密度）という物理的なパラメータを単独で変化させることによって、データ記憶容量の大幅な増加を達成しようとしても、匹敵するサイズおよび重さの従来技術のシステムを越える十分大きなデータ記憶容量の増加は得られない。
テープ長およびトラック密度を増加させると、テープドライブユニットおよびテープデータ記憶カートリッジの公差をより優れたものとする必要があり、これにより、さらに、テープドライブユニットとカートリッジとの相互運用性が低下し、その結果、機械的公差があまりに大きくなって、実際の商用のテープデータ記憶システムを作成できないことにもなる。

発明者達は、データ記憶容量を増加させる方法として、ビット密度のパラメータを変化させることを検討した。
ビット密度の増加に対する制約は、テープの幅の両端にわたるストライプ状の単一のトラックに書き込まれるデータサブグループの論理フォーマットに起因する。
自身に誤り訂正符号化（ＥＣＣ）を適用しているデータサブグループでは、データが多数の符号語に再分割され、それら多数の符号語は、１つの符号語の整数単位でのみ増加させることができる。
したがって、データサブグループのサイズは、バイトを追加することによって増加されることになる。
バイト数は、Ｃ１符号語およびＣ２符号語の整数に一致しなければならない。
したがって、図５では、１行ごとに１つの付加的なＣ２符号を追加するか、または、１列（フラグメント）ごとに１つまたは２つ以上の付加的なＣ１符号を追加することによってサブグループの拡張を行うことができる。
この結果、テープに物理的に書き込まれるバイトのバイト長は、連続的に変化するパラメータではなく、増加させるＣ１符号語の個数および／またはＣ２符号語の個数に依存した離散的な段階でのみ変化することになる。
ビット密度は、信号対雑音比に直接関係するので、信号対雑音比は、連続的に変化する設計パラメータではなく、離散的な段階でのみ変化し得る。

Ｃ２符号語長に３２バイトを選択することにより、パリティバイトに対するユーザデータバイトの比は、同じ個数の消失データバイトを修正するＣ２誤り訂正能力をそれ以上削減することなく維持される。
Ｃ２符号語長のいかなる削減にも、パリティデータバイトに対するユーザデータバイトの比を小さくすることが必要となる。
したがって、Ｃ２符号語長を削減することによって信号対雑音比の間隔を削減するには、それに対応して、各Ｃ２符号語内のデータ容量を削減することが必要となる。

したがって、データグループフォーマットを選択する際の可変パラメータには、Ｃ２符号語長の変化量、Ｃ１符号語長の変化量、ならびに、各データフラグメント（列）のＣ１符号語の個数および各行のＣ２符号語の個数が含まれる。
Ｃ２符号語長の変化量およびＣ１符号語長の変化量のそれぞれは、データの修正容易性の能力に対する密接な関係（implication）およびデータワード内のデータ容量の能力に対する密接な関係を有する。

Ｃ２符号語長は、テープの沿ったスクラッチ傷またはそれ以外の長い欠陥の最小長によって決定付けられる制限を越えて削減することはできない。
これらのスクラッチ傷または欠陥は、Ｃ２符号語によって訂正可能でなければならない。
新しいＣ２符号語長を検討するごとに、そのＣ２符号語のタイプの訂正能力について全分析を実行する必要がある。

さらに、Ｃ２符号語の最小長は、最適なデータ記憶容量を達成するのに必要な各Ｃ２符号語内のパリティデータに対するユーザデータの割合によっても制限を受ける。
Ｃ２符号語長の削減は、ユーザデータの比を効率に低いものにすることにつながる。
換言すると、Ｃ２符号語が短いほど、それに比例して、Ｃ２符号語が長い場合よりもデータ記憶容量が小さくなる。

また、符号語長を増加させるには、ハードウェアを追加する必要がある。
例えば、６４バイトのＣ２符号語の誤り訂正能力と同じ誤り訂正能力を得るために、３２バイトのＣ２符号語を例に取る。
ハードウェアまたはファームウェアで作成するのがより困難な符号が得られ、実施するのがより困難なハードウェアまたはファームウェアが必要となる。
したがって、Ｃ２符号語長を増加させることには技術的に不利な点がある。
符号が長いほど、その符号語はより強力になるが、ハードウェアまたはファームウェアで作成するのがより困難になってくる。
したがって、符号語の誤り訂正能力を増大させるために符号語長を増加させることと、その符号語を作成するシステムをハードウェアまたはファームウェアで実施する困難さが付加されることとの間に妥協を行う必要がある。

Ｃ１符号語長、Ｃ２符号語長、データフラグメントのＣ１符号語の個数、および行のＣ２符号語の個数の最適な値を選択するには、詳細な分析、ならびに、トレードオフおよび最適化の検討が必要となる。
最適な性能を提供するＣ１符号語数およびＣ２符号語数ならびにＣ１符号語長およびＣ２符号語長の組み合わせに到達することは、かなりの作業である。

データ記憶容量の大幅な増加を達成して、例えば、４０Ｇバイトの未圧縮データ（２：１の圧縮比では８０Ｇバイト）を単一のテープカートリッジに記憶するには、従来技術の１２２Ｋビット毎インチの密度から密度を増加させる必要がある。
本明細書で説明する具体的な実施態様に到達すると、符号語長および符号語の個数を含むＣ１パラメータおよびＣ２パラメータは、単一のテープデータ記憶媒体の目標容量を達成するために、ユーザデータのＫビット毎インチの必要な値を与えるように最適化された。
単一のテープ上で、例えば３６Ｇバイト、３８Ｇバイト、４０Ｇバイト、または４５Ｇバイトの未圧縮容量を与えるさまざまな可能な実施態様の選択肢が存在する。
しかしながら、これらの実施態様の選択肢のそれぞれは、異なるビット密度を与え、したがって、異なる信号対雑音比を与える。
さらに、各容量を達成するには、異なるＣ１／Ｃ２の組み合わせ、および、符号語内のユーザデータバイトに対するパリティバイトの異なる比が必要となるので、信号対雑音比と容量との関係は、直観的に理解できるものでない。
したがって、例えば、単一の長さのテープのデータ容量を３６Ｇバイトとすると、テープのデータを３８ＧバイトとするＣ１／Ｃ２符号語の別の組み合わせを使用する場合よりも信号対雑音比が悪くなることがある。
これは、具体的に選択して使用する誤り訂正符号化において、パリティバイトのオーバーヘッドが異なるためである。

本明細書で説明する具体的な実施態様では、Ｃ２符号語が、符号語の単位で全体的に行に追加できるか、または、行から取り除くことができるだけであるという制約に留意し、次いで、１つの行あたり４つの符号語を使用するシステムを選択すると、これにより、テープ長の増加を最低限にし、かつ、利用するトラック幅を比較的限界に近い程度まで削減しただけのテープデータ記憶システムが、全体的なデータ記憶容量の大幅な増加を達成することができ、単一のテープデータ記憶媒体にほぼ４０Ｇバイトの未圧縮データを提供することができた。
ビット密度に起因する信号対雑音比は、実際に製造したテープデータ記憶システムに基づいて処理できる限界内に収まっていた。
これは、テープ長をわずかに増加させることにより、テープの基層およびテープフィルムの全面的な再設計を必要としないという利点を有するが、むしろ、テープの再設計は、テープデータ記憶媒体自体の基本的な再設計ではなく、むしろ微調整事項であるという利点を有する。
採用した具体的な実施態様では、テープデータ記憶媒体は、従来技術のテープよりも薄い。
しかしながら、厚さの削減は、十分小さいものであり、基層材自体の厚さの削減ではなく、磁気フィルム媒体の厚さの削減によって達成されており、金属粒子（ＭＰ）タイプのテープを使用することができる。

他方で、１行あたり５つの符号語が使用されていた場合には、これにより、必要なバイト密度および信号対雑音比を達成するには、金属蒸着（ＭＥ（metal evaporated））タイプのテープを使用することが必要になっていた。

本明細書中の図７を参照して、本発明の具体的な実施態様によるテープデータ記憶システムを概略的に示している。
このテープデータ記憶システムは、ホストインターフェース７００と、内部データバス７０１と、メインメモリバッファ７０２と、論理フォーマッタデバイス７０２と、物理フォーマッタ７０４と、読み出し／書き込みコンポーネント７０４と、１つまたは複数のテープデータ記憶カートリッジ７０６とを備える。
ホストインターフェース７００は、例えばホストコンピュータといったホストデバイスからユーザデータを受信する。
メインメモリバッファ７０２は、ユーザデータがフォーマットおよび誤り訂正符号化を受けている間、ユーザデータを記憶する。
論理フォーマッタデバイス７０２は、ホストデータの入来するストリームを、本明細書中の図５を参照しながら説明したような論理的な２次元アレイのデータに配列するように動作する。
この論理フォーマッタは、誤り訂正符号器７０３を備える。
この誤り訂正符号器７０３は、本明細書で上述したように、各データサブグループの行および列に誤り訂正符号を適用する。
物理フォーマッタ７０４は、論理データグループを、物理的なデータトラックとして書き込むために、データフラグメントからなる連続ストリームにフォーマットする。
１つの物理的なデータトラックあたり１２８個のデータフラグメントが存在する。
読み出し／書き込みコンポーネント７０４は、少なくとも１つの読み出し／書き込みヘッド７０５にデータを書き込み、逆に、少なくとも１つの読み出しヘッドからデータを受け取るためにデータを読み出す。
テープデータ記憶カートリッジ７０６のそれぞれは、１本の細長いテープデータ記憶媒体を収容する。

書き込みヘッドは、そのテープの長手方向に沿って複数のデータトラックを順次書き込むように動作する。
物理的な各トラックは、本明細書中の図６を参照しながら説明したように、テープの幅の両端にわたるストライプとして書き込まれる。
カートリッジ７０６に収容される細長いテープデータ記憶媒体は、長さがほぼ１７０ｍプラスマイナス５ｍ程度であり、幅がほぼ３．８１ｍｍプラスマイナス０．０１ｍｍの幅であり、テープの厚さがほぼ５．３μｍ程度である。
テープの基層の厚さは、ほぼ３．６μｍ程度である。

本明細書中の図８を参照して、本明細書中の図７を参照しながら説明したようなテープデータ記憶システムは、それ自身のケーシング、電源装置、および接続を有する個別のスタンドアロンのテープドライブユニットとして実施することができる。

他の実施の形態では、ホストコンピュータまたは他のコンピュータエンティティと同じケーシング内において、そのホストコンピュータまたは他のコンピュータエンティティ内でテープデータ記憶システムを実施することができる。

既知のテープデータ記憶フォーマットによる従来技術のＧ４データサブグループを示す概略図である。 当該技術において知られているように、テープデータ記憶媒体の全体にわたって、対応する個々のそれぞれのトラックに沿って書き込まれる従来技術のＧ４データサブグループの物理的なレイアウトを示す概略図である。 テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたる単一のストライプに書き込まれる物理的なトラックの「直線性」が変化する問題を示す概略図である。 新規なテープデータ記憶システムのデータ記憶容量の全体的な増加を達成する際の一組の物理的で実際的な検討事項および制限を示す概略図である。 本発明の具体的な実施態様による新規なデータサブグループを示す概略図である。 データトラックに沿ってテープに書き込まれる新規なデータサブグループの物理的なレイアウトを示す概略図である。 本発明の具体的な実施態様による新規な論理的サブグループを作成するデータ処理装置を示す概略図である。 本発明の具体的な実施の形態によるテープドライブユニットの一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

３００・・・特徴的なパス、
３０１・・・理想的な直線パス、
５００・・・論理データグループ、
６００・・・トラック、
６０１・・・第１の同期トーン、
６０２・・・第２のトーンの組、
７００・・・ホストインターフェース、
７０２・・・論理フォーマッタ，メインメモリ
７０３・・・Ｃ１，Ｃ２符号器、
７０４・・・物理フォーマッタ，読み出し／書き込み電子機器、
７０５・・・読み出し／書き込みヘッド、
７０６・・・テープカートリッジ、

Claims (24)

1. ユーザデータからなるブロックのフォーマット方法であって、
   バイトからなる複数の行および複数の列を含むアレイに、前記ユーザデータからなるブロックを配列すること、
   誤り訂正符号化された行がそれぞれ４つの符号語を含むように、個々の前記バイトからなる行に誤り訂正符号を適用することと
   を含むフォーマット方法。
2. 前記誤り訂正符号化された行のそれぞれにおいて、各符号語が、該行のほぼ全長に沿って広がるように、対応する前記４つの符号語をインターリーブすること
   をさらに含む請求項１に記載のフォーマット方法。
3. 前記誤り訂正符号化された行のそれぞれにおいて、各符号語が、該行のほぼ全長に沿って広がるように、
   各行において、第１の符号語、第２の符号語、第３の符号語、および第４の符号語が、該第１の符号語のバイト、該第２の符号語のバイト、該第３の符号語のバイト、および該第４の符号語のバイトの順序でインターリーブされ、該インターリーブされる順序が該行に沿って繰り返すように、
   対応する前記４つの符号語をインターリーブすること
   をさらに含む請求項１に記載のフォーマット方法。
4. それぞれの前記行は、１２８バイトを含む
   先行する請求項１〜３のいずれかに記載のフォーマット方法。
5. それぞれの前記列は、１２４バイトを含む
   請求項１〜４のいずれかに記載のフォーマット方法。
6. それぞれの前記列は、一対の符号語を含む
   請求項１〜５のいずれかに記載のフォーマット方法。
7. それぞれの前記列は、一対の符号語を含み、該一対の符号語は、互いにインターリーブされている
   先行する請求項１〜６のいずれかに記載のフォーマット方法。
8. それぞれの前記行は、４つのＣ２符号語を含み、
   それぞれの前記列は、２つのＣ１符号語を含む
   請求項１〜７のいずれかに記載のフォーマット方法。
9. 直線状のテープデータ記憶媒体へのデータ書き込み方法であって、
   データバイトからなる複数の行および該データバイトからなる複数の列を含む、該データバイトからなる論理アレイのデータグループに、ユーザデータからなるブロックを配列すること、
   個々の前記行が、それぞれ４つの符号語に配列されるように、前記行の個々の行に誤り訂正符号化を適用すること、
   前記データグループのすべてが、前記テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって伸びる単一のデータトラック内に含まれるように、前記テープデータ記憶媒体の前記幅の両端にわたって伸びるデータトラックとして前記データグループを書き込むことと
   を含むデータ書き込み方法。
10. 前記データグループは、４４８個のＣ２符号語を含む
    請求項９に記載のデータ書き込み方法。
11. それぞれの列が、２つの符号語を含むように、前記データグループの前記列に誤り訂正符号化を適用すること
    をさらに含む請求項９または１０に記載のデータ書き込み方法。
12. 前記データグループは、２５６個のＣ１符号語を含む
    請求項９〜１１のいずれかに記載のデータ書き込み方法。
13. 前記データトラックは、５．４μｍプラスマイナス０．１μｍの範囲の幅を有する
    請求項９〜１２のいずれかに記載のデータ書き込み方法。
14. 前記データは、６，２２０ビット／ｍｍから６，６１４ビット／ｍｍの範囲のビット密度のテープに書き込まれる
    請求項９〜１３のいずれかに記載のデータ書き込み方法。
15. データ記憶媒体に書き込むためのフォーマットにデータを配列するデータ処理装置であって、
    行に論理的に配列された複数のバイトのユーザデータを含むデータグループを記憶するメモリと、
    それぞれの個々の行が４つの符号語に符号化されるように、前記アレイの個々の行に誤り訂正符号を適用する誤り訂正符号化デバイスと、
    それぞれの前記データグループが、テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって、該テープデータ記憶媒体の主要な長さに対して斜めに伸びる単一の対応するトラックに沿って書き込まれるように、該テープデータ記憶媒体の前記幅の両端にわたってそれぞれの前記データグループを書き込む書き込みヘッドと
    を備えるデータ処理装置。
16. 行および列に配列されたバイトからなるアレイのフォーマットにデータを配列するデータ処理デバイスであって、
    複数の行および複数の列に論理的に配列された前記複数のバイトのユーザデータを含む論理アレイを記憶するメモリと、
    個々の前記行が、それぞれ４つの符号語に符号化されるように、バイトからなる個々の前記行に誤り訂正符号を適用する誤り訂正符号化デバイスと
    を備えるデータ処理デバイス。
17. 前記誤り訂正符号化デバイスは、それぞれの前記列が、２つの符号語に符号化されるように、バイトからなるぞれぞれの前記列に誤り訂正符号を適用するように動作可能である
    請求項１６に記載のデータ処理デバイス。
18. バイトからなる個々の前記行は、４つの符号語に符号化され、該符号語は、行のそれぞれの該符号語が、該行のほぼ全長に沿って広がるように、互いにインターリーブされる
    請求項１６に記載のデータ処理デバイス。
19. 直線状のテープデータ記憶媒体へのデータ書き込み方法であって、
    データバイトからなる複数の行および該データバイトからなる複数の列を含む、該データバイトからなる論理グループに、ユーザデータからなるブロックを配列すること、
    前記データグループのそれぞれの前記列が、２つのＣ１符号語で符号化されるように、前記データグループに誤り訂正符号を適用すること、
    個々の前記行が、それぞれ４つのＣ２符号語に配列されるように、個々の前記行に誤り訂正符号化を適用すること、
    前記データグループのすべてが、前記テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって伸びる単一のデータトラック内に含まれるように、前記テープデータ記憶媒体の前記幅の両端にわたる前記単一のデータトラックに前記データグループを書き込むこと
    とを含むデータ書き込み方法。
20. 磁気テープデータ記憶媒体にデータを書き込む少なくとも１つの書き込みヘッドと、
    前記テープデータ記憶媒体が前記書き込みヘッドを通過するように、該テープデータ記憶媒体を搬送する搬送機構と、
    複数の行および複数の列に論理的に配列されるデータのバイトからなるアレイを含むデータグループにデータをフォーマットする論理フォーマットデバイスと、
    前記論理アレイのデータを記憶するメモリデバイスと、
    個々の前記行が、それぞれ４つの符号語に符号化されるように、バイトからなる個々の前記行に誤り訂正符号を適用する誤り訂正符号化デバイスと
    を備えるテープデータ記憶システム。
21. 前記少なくとも１つの書き込みヘッドは、複数の前記アレイのデータを、対応するそれぞれの複数のデータトラックに書き込むように動作し、各データトラックは、前記テープデータ記憶媒体の幅の両端にわたって対角線上に伸び、それぞれの前記データトラックは、対応するそれぞれの前記アレイによって書き込まれる
    請求項２０に記載のテープデータ記憶システム。
22. データ記憶システムであって、
    ３．８１ｍｍプラスマイナス０．０１ｍｍの範囲の幅と、
    １７０ｍプラスマイナス５ｍの範囲の長さと、
    を有する帯状の細長いテープを備えるテープデータ記憶媒体と
    をさらに有する請求項２０または２１に記載のデータ記憶媒体システム。
23. 帯状の細長いテープを備える金属粒子タイプのテープデータ記憶媒体カートリッジであって、
    ３．８１ｍｍプラスマイナス０．０１ｍｍの範囲の幅と、
    １７０ｍプラスマイナス５ｍの範囲の長さと
    を有するテープデータ記憶媒体カートリッジ。
24. ５．３μｍプラスマイナス０．０２μｍの範囲の厚さを有する
    請求項２３に記載のテープデータ記憶媒体カートリッジ。

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