JPH0281383A - 超大容量情報記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高密度大容量の記憶装置に係り、特に、複数
のユーザから同時にアクセスされた場合でも、瞬時に記
録あるいは再生できる記憶装置に関する。

［従来の技術］ 従来の装置は、磁気ディスク装置のように、高速にアク
セスができる一方、記録密度が低く、大容量を得ること
が困難であった。また、磁気テープによる記憶装置や光
ディスクによるジュークボックス状に構成された記憶装
置は、大容量が得られる一方、アクセスが極めて遅いた
めスル・−プツトが低く、複数の端末装置からの記録再
生が困難であった。そこで従来は、磁気ディスクを磁気
テープライブラリや光デイスクライブラリのバッファと
して用いることにより、大容量かつ高速アクセスを実現
しようとしていた。その方法は、ある情報にアクセスが
あった場合、磁気テープあるいは光ディスクからその近
傍の情報を一緒に磁気ディスクに複写するものであり、
時間的に集中してアクセスされる確率が高い物理的に近
い番地に記録されている情報に対しては、高速にアクセ
スできた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、アクセスしようとする情報が磁気ディ
スク上になく、磁気テープライブラリや光デイスクライ
ブラリから目的の磁気テープあるいは光ディスクをドラ
イブ装置にセットし、情報を読み込むことを必要とし、
これには数秒という時間がかかる。そのために、ファイ
ル装置を複数台の端末装置で共用して用い、磁気ディス
ク上にない情報のアクセス要求が続いた場合、アクセス
要求が溜る一方という処理不能状態に陥るという問題が
あった。さらに、複数の種類の記憶装置を組合せて用い
ることは、かなり高額な装置となるという問題があった
。

本発明の目的は、超大容量でありながら、高速にアクセ
スでき複数の端末装置から、同時に即座にアクセスでき
る低価格な情報記憶装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の４つの手段を特徴とする。

第１に、複数枚の光ディスクの各面に、少なくとも１個
の記録再生ヘッドと少なくとも１個の再生専用ヘッドあ
るいは、少なくとも２個の記録再生ヘッドを備え、これ
ら複数のヘッドをそれぞれ独立あるいは同時に制御する
。

第２に、アクセス要求頻度が高い記録面のうちで、特に
アクセス要求頻度が高い情報を、アクセス要求頻度の低
い記録面に移動する。

第３に、記録面間を移動できる記録再生ヘッドあるいは
、再生専用ヘッドを備える。

第４に、少なくとも２面以上の記録面に１つの情報を同
時並列に記録し、また、同時並列に再生する。

これらの手段を単独に用いても上記目的を達成する効果
を得るが、複数の手段を組合せることによって、効果を
相乗的に向上させることができる。

［作用コ 第１の手段すなわち、各記録面に独立にアクセスできる
複数個の記録再生ヘッドを備えることによって、スルー
プットが大幅に向上する。第１８図はアクセス頻度に対
する処理完了時間をシミュレーションによって求めた結
果である。処理完了時間とは、アクセス要求開始から、
情報の記録あるいは再生が完了するまでの時間である。

但し、シーク時間１００　ｍ　ｓ、記録媒体回転数３６
０Ｏｒｐｍ、情報単位３２ＫＢと設定し、ランダムに記
録面にアクセスされると仮定した。シミュレーションは
記録面ごとに独立ヘッドを１個配置した場合と、２個配
置した場合について行った。

第１８図に示すようにアクセス頻度がある値を超えると
処理完了時間が増大するのは、ある記録面のヘッドがす
べてアクセス、記録あるいは再生動作中である時にその
記録面に新たにアクセス要求が入り、待ち時間が増大す
るからである。処理完了時間が増加し始めるアクセス頻
度をスループットとおくと、第１８図は、各記録面に独
立ヘッドを２個配置することによってスループットが向
上することを示している。また、記録面数が多いほどそ
の効果は大きいことがわかる。たとえば上記の条件化で
は、総記録面数が１２面以下の場合は、スループット向
上率は２倍程度であるが、１６面以上では向上率は４倍
以上になる。このように記録面数が多いほど、記録面あ
たりのヘッド数を増やすことによるスループット向上が
大きい理由を以下に説明する。

Ｎ面の情報記録面を有し、どの記録面にも均等な確率で
アクセスされると仮定する。ある記録面にアクセス要求
があり、ヘッドがビジー中に合計Ａ回アクセス要求があ
り、それらのアクセス要求のうちで同一記録面に１回ア
クセスされる確率は約Ｎ分の１であり、さらにもう１回
アクセスされる確率は約Ｎ２分の１である。すなわち、
ヘッドが記録面あたり１個備えられる場合はヘッドがビ
ジーとなる確率は約Ｎ分の１であり、独立にアクセスで
きるヘッドが記録面あたり２個備えられる場合は両方の
ヘッドがビジーとなる確率は約Ｎ２分の１である６以上
に示したように、独立にアクセスできる記録再生ヘッド
を各記録面に備えるヘッドの個数を増やすほど、ヘッド
ビジー中に同一記録面をアクセスされる確率が急激に減
少し、スループットを大幅に向上させることができる。

また特に、記録面数Ｎが多いほどその効果は大きい。

また、アクセス頻度がスループットに比べて十分低い場
合は、記録面に複数個のヘッドを設けることによって、
目標セクターに近いヘッドにより情報を読みだすので、
シーク時間及び回転待ち時間も短縮される。

さらに、データベースなどの共有ファイルでは、アクセ
ス集中についての対策を講じる必要がある。

すなわち、いくつかの特定のファイルにアクセスが集中
する場合がしばしば起こる。この場合、ランダムアクセ
スを仮定した上記議論は適応できず、第２の手段すなわ
ち集中情報の移動あるいは複写により、また第３の手段
すなわち記録面間を移動できるヘッドによる並列処理に
より処理速度を高めることができる。

また、高精細画像などの大量データを記録あるいは再生
する場合１．情報転送に膨大な時間がかかりスループッ
トが大幅に低下する。そこで、第４の手段すなわち複数
ヘッドによる並列記録再生を行なうことによって、情報
転送速度が向上し、スループットを向上させることがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の超大容量情報記憶装置の構成を示す
図である。同一スピンドル１に１例として８枚の両面記
録可能な記録媒体２を固定し、モータ３によって回転さ
せる。それぞれの記録面に光ヘッド４が備わっており、
アクセス装置５によって、記録面ごとに独立に目的の番
地へアクセスを行う。情報の入出力は、入出力制御部６
で管理制御されている。

本発明による超大容量情報記憶装置は、公知のシステム
の構成と同様に、第１図に示すようにチャネル８によっ
てＣＰＵ７と接続されている１本記憶装置はＣＰＵ７か
らあるいはＣＰＵ７、チャネル８、端末制御部９、端末
装置１０を通じてユーザからアクセスされる。また、ネ
ットワーク１２、通信制御部１１．１３を通じて他のＣ
ＰＵ１４からもアクセスされる場合もある。もちろんＣ
ＰＵ１４はチャネル１５、端末制御部１６を通して端末
装置１７と接続されている。情報量が多い場合、チャネ
ル８を増設し複数バスとするとチャネルビジーによるス
ループットの低下を防ぐことができる。このとき、チャ
ネルパスはダイナミッククロスコール方式で選択される
のが普通である。本発明は、上記のように複数の端末装
置に接続され、多人数からのアクセス要求に対し、同時
に処理できる超大容量情報記憶装置を提供する。

第２図は、１つの記録面に光ヘッドを２個備えた場合の
構成の１例を示す、ただし、記録する頻度よりも再生す
る頻度の方が高いので、２個の光ヘッドのうち一方は記
録再生ヘッドとし、もう−方は再生専用ヘッドとするこ
とにより安価にできる。光ヘツド配置の例としては、記
録媒体２のうちのある記録面２−１には、アクセス装置
５−１−１及び５−１−２によって独立にアクセスでき
る光ヘッド４−１−１及び４−１−２が対向して配置さ
れている。同様に裏面にも、アクセス装置５−２−１及
び５−２−２によって独立にアクセス制御されている光
ヘッド４−２−１及び４−２−２が対向して配置されて
いる。本発明では、すべての記録面に２個以上の光ヘッ
ドを備える。また前述のように、スループットは記録面
数および１面出たりの光ヘツド数が多いほど向上する。

本実施例では、１６面の記録面にはそれぞれ、独立に駆
動される記録再生ヘッドを１個と再生専用ヘッドを１個
づつ備えており、合計３２個の光ヘッドを有する。

記録媒体２は、両面記録可能な相変化光ディスクを用い
る。記録膜としては、ジャパニーズ　ジャーナル　オブ
　アプライド　フィジックス、第２６巻、第６７頁（１
９８７）サブリメント２６−４に記載の１００ナノ秒以
下で結晶化するＩｎ−５ｅ−Ｔｌ−Ｃｏなどの相変化記
録膜を用いる。

情報の記録方法は、符号化された情報に従い、単一の光
ビームの強度を結晶化の中間のレベルと、非晶質化の高
いレベルの間で時間と共に変化させ、相変化記録膜の相
状態を結晶あるいは非晶質状態に変化させて行う、相状
態変化に伴う屈折率変化によって、多重干渉効果の光路
長が変化し、記録膜の反射率が変化する。情報の再生は
記録膜が相変化を起こさない程度の弱い強度の光ビーム
を照射し、記録膜からの反射光量を光ヘッド４によって
検出して行う。情報の記録再生方法は、特願昭６１−１
０１１３０号に詳細に記載されている。

また、２つの光スポットを用いて一方で消去し他方で記
録するか、あるいは、一方で重ね書きし他方で記録チエ
ツクすると、より確実な情報書き換えができる。本実施
例では、記録媒体２に相変化記録膜を用いたが、Ｔｂ−
Ｆｅ−Ｃｏに代表される光磁気記録膜でも構わない。ま
た、情報の書き換えを行わないデータベースとして用い
るならば、特公昭５９−１９８３６に記載の穴あけ型記
録膜あるいはビデオディスクのようなＲＯＭディスクで
も構わない。

トラック追従のための案内マークとしてプリグループあ
るいは、すでに公知のプリウオーブルピットでも構わな
い。しかし、偏心を最小限に抑えるには、ディスク固定
後記録再生ヘッドにより案内溝を書いてもよい。ヘッダ
部は前もってピットを形成しておいても良いが、セクタ
ータイミングを合わせるために、ディスク固定後記録再
生ヘッドでフォーマットする方が望ましい。

光ヘッド４は、現在市販されている追記型光デイスク用
ヘッドとほぼ同じ構造をしているのでここでは説明を省
略する。

本光ヘッド４は、記録媒体２の最内周トラックから最外
周トラックの範囲で可動で、リニアモータで構成される
アクセス装置５によって粗アクセスを行う。ただし、ア
クセス装置５は回転モータで即動しても構わない。また
、トラック追従方法は、例えば追記型光デイスク装置と
同様に、アクセス装置５による低速追従と光ヘツド内の
アクチュエータによる高速追従を同時に制御する２段制
御で行う、また、光学ヘッド４として、特願昭６２−１
７３９３０号に記載の、半導体レーザアレイを用いた並
列に記録再生可能な光ヘッドを用いると、データ転送速
度が向上する。また光ヘッドは、オー　プラス　イー、
第６７号、第８頁（１９８６年３月）に記載のように、
半導体レーザ及び信号検出光学系を固定し、対物レンズ
光学系を可動とすると、光ヘッドは軽量化でき、アクセ
ス時間が短縮できる。また、特願昭６２−２４９９３８
号に記載の光ファイバーを用いた光ヘッドを使用すると
、薄型軽量化可能である。

入出力制御部６は、第３図に示す通り入出力管理部１８
、バッファ部１９、アクセス制御部２２および情報入出
力部２５から構成されている。入出力管理部１８はチャ
ネル８を通じてアクセスされた情報をまずバッファ部１
９内のディレクトリ情報をアクセスする。その情報がバ
ッファ部１９にあればバッファ部から情報を取り出し、
なければディスク状記録媒体２にアクセスする。このバ
ッファ部１９は既存の半導体キャシュメモリと同様のも
のである。ただし、バッファ部１９には、ディレクトリ
情報も格納されている。入出力管理部１８は、情報が格
納されているディスク上の物理番地をもとに光ヘッドを
移動するように、アクセス制御部２２にアクセス命令を
発する。アクセス制御部２２は、記録面、トラック、セ
クターなどで表わされる記録番地へのヘッド駆動制御と
、自動焦点制御および自動トラック追従制御を行う。

情報入出力部２５は、主に情報の変復調、誤り訂正およ
び情報の一時格納を行う。アクセス装置ｉ５は、それぞ
れ光ヘッドを独立に駆動するため、光ヘッドの個数だけ
備えている。しかしながら、すべての光ヘッドは常時作
動しているわけではないので、アクセス制御部２２およ
び情報入出力部２５の回路数は、光ヘッドの個数より少
なくても構わない、そのため、スイッチ制御部２ｏおよ
びスイッチ２１．２３．２４．２６はアクセス制御部お
よび情報入出力部の回路を選択する。またアクセス制御
部２２および情報入出力部２５内の回路はそれぞれ１対
１対応しており、スイッチ部２１．２３．２４．２６は
連動している０本実施例の場合、５つのアクセス制御回
路および情報入出力回路を持っているが１回路数が多い
方が制御回路、情報入出力回路ビジーによるスループッ
ト低下を防ぐことができる。アクセス集中時のスループ
ットは向上するが、制御回路および入出力回路の増分だ
け価格が高くなる。

次に超大容量情報記憶装置の記録再生方法を第３図に従
って説明する。

まず、情報を記録する方法を述べる。記録情報及び命令
がチャネル８から入出力管理部１８に転送されてくる。

入出力管理部は記録面番号、トラック番号、セクタ一番
号などの記録番地を決定し、このディレクトリ情報は通
常をバッファ部１９内のディレクトリ専用領域に記憶す
る。さらに、記縁面の１部にもディレクトリ専用領域を
設け、ここにファインアクチュエータを備えた固定ヘッ
ド４−ＤＩＲあるいは移動距離の小さい可動ヘッドを配
置し、随時あるいは定期的にあるいは電源遮断時に書き
換える。ただしファインアクチュエータはアクセス制御
部によって独立に制御される。

また、電源投入時に記録媒体２のディレクトリ専用領域
からすべてのディレクトリ情報をバッファ部１９−内に
読み込む、記録番地決定後ただちに、アクセス制御部２
２ヘアクセス命令を発し、バッファ部１９に記録情報を
転送する。ただし情報入出力部２５は各ヘッドの使用状
態、位置（トラック）を信号として常時アクセス制御部
２２に発しており、これをもとにアクセス制御部は、ア
クセス装置５のうち指定された記録面に具備されている
光ヘッドを開動し、粗アクセスを開始する。目標トラッ
クに近づくと同時に光ヘツド内のトラック追従アクチュ
エータを邪動し、精密アクセスを開始する。ただし、自
動焦点制御は自動焦点アクチュエータによって、対物レ
ンズを常時、合焦点位置に制御している。バッファ部１
９に転送されてきた情報は、バッファ部内の半導体メモ
リに書き込まれると同時に、情報入出力部２５に転送さ
れる。ただし、例えば動画像情報のような、ある−室以
上の大規模情報は、半導体メモリへの書き込みを中断し
情報入出力部に転送される。情報入出力部２５では、転
送された情報を、記録媒体に適した符号に変換される。

相変化記録膜を用いた場合、２−７変調、４−１５変調
、ＭＦＭ変調方式が適している。これらの変調回路の構
成は公知の通りであるのでここでは省略する。変調され
た情報は、情報入出力部内のバッファに一時記憶させる
。アクセス制御部２２は、情報入出力部２５を通じ、光
ヘッド４からの再生信号を常に読み取りながら、光スポ
ットが目標セクターに到達すると同時に情報入出力部２
５へ情報出力命令を出し。

情報入出力部内のバッファから情報を送り出し、記録す
る。ただし、アクセス制御部２２及び情報入出力部２５
の回路数は、光ヘツド数よりも少ないので、スイッチ制
御部２０によりアクセス制御部２２及び情報入出力部２
５の回路のうち空いている回路をスイッチ制御部２ｏに
より選゛択し、スイッチ部２１．２３．２４．２６によ
って切り替える。

次に情報を再生する方法について述べる。チャネル８を
通じて入出力管理部６に情報読みだしの要求が入ると、
まずバッファ部１９内のディレクトリ専用領域内のアク
セス要求情報のディレクトリ情報を読みだす、ディレク
トリ情報には、バッファにあるかどうか、あればその番
地、情報記録媒体の記録面番号、トラック番号、セクタ
一番号などである。アクセス要求情報がバッファ部内に
ある場合はその情報を読みだす。無い場合はアクセス制
御部２２にアクセス命令を出す、光ヘッド４が空き状態
のときは記録の場合と同様に、光スポットが目標セクタ
ーに到着すると同時に情報入出力部２５において、符号
化された情報からもとの情報に復調を開始し、情報入出
力部２５内のバッファに情報を一時記憶する。１１０２
９分の情報を再生、復調終了後ただちにバッファ部１９
にその情報を転送する。光ヘッド４が動作中である場合
は、光ヘッドからの情報転送が終了するまでアクセス待
ち状態となる。バッファ部１９では、読み取り情報を半
導体メモリに記憶させると同時にチャネル８を通じてＣ
ＰＵに転送する。記録再生ヘッドと再生専用ヘッドを有
する記録面にアクセスされた場合、再生専用ヘッドから
優先して再生に用いる。

実施例に示した情報記憶装置よりも高いスルーブツトが
得られる実施例を次に示す。

基本的な構成は上記実施例と同様であるが、本実施例で
は各記録面に記録再生ヘッドを２個づつ備えており、ア
クセス制御回路および情報入出力部の回路数を記録再生
ヘッドの総数だけ備える。

また、入出力制御部６の構成を第４図に示す。この実施
例では８枚のディスクの両面に２個づつの光ヘッドを備
え、総数３２個の記録再生ヘッドを持つ、また、各ヘッ
ドはアクセス制御部２７と情報入出力部２８内のそれぞ
れ割り当てられた回路で個別に常時制御される。ただし
通常、ヘッドは最も最近にアクセスが終了したトラック
に位置させるが、それぞれのヘッドに待機位置を指定し
、そこに待機させても良い。待機位置の一例として、ア
クセス範囲を記録面あたりのヘッド数だけ分割し、それ
ぞれの中心位置に待機させる。これにより平均アクセス
時間は短縮できるが、通常は、時間的に近接したアクセ
スは、物理的に近接した番地にアクセスされる場合が多
いので、最も最近にアクセスされたトラックで待機する
方が望ましい。

上記実施例とはアクセス制御部２７が異なり、その構成
を第５図に示す。アクセス制御部２７はスイッチ部２９
、ヘッド選択部３０、命令バッファ部３１および制御部
３２から成汐る。スイッチ部２９は、入出力管理部で指
定された物理番地（記録面番号、トラック番号、セクタ
一番号など）に従い、指定記録面に対応する回路に切り
換える。

ヘッド選択部３０は、情報入出力部２８からのヘッド位
置情報と命令バッファ部３０からのヘッド待ち状態情報
から、各記録面に具備された２個の光ヘッドのうちどち
らを用いて記録あるいは再生するかを決定する選択部で
ある。ヘッド選択部３ｏがヘッドを選択する手順を第６
図に示す。まず、２つのヘッドが作動中であるかどうか
を情報入出力部２８からの信号で判断し、もし両方のヘ
ッドが空き状態ならば、アクセスすべきトラック番号と
ヘッドの位置するトラック番号との差が小さい方のヘッ
ドでアクセスを行なうように選択する。もし、片方のヘ
ッドがアクセス中もしくは情報を転送中であれば、空き
状態のヘッドにアクセス命令を発する。また、もし両方
のヘッドが動作中である場合、アクセス待ち状態命令数
が少ない方の光ヘッドを選択し命令を発する。命令バッ
ファ部３１は、何個の待ち状態命令があるかを数える機
能を有する。この待ち状態命令数は、命令バッファ部の
うちのどこまで命令が格納されているかによって計数さ
れる。また、各記録面に３個以上のヘッドが備えられて
いる場合でも、同様な方法でヘッドを選択する。

ネットワークシステムに接続される端末数および利用者
が増加し、年々アクセス頻度が増大する傾向がある。情
報記憶装置もそれに対応できるように、ヘッドアセンブ
リーを追加装着可能とする。

第１９図に示すように、記録媒体の枚数の数のヘッド４
−記録面番号−３およびアクセス装置５−記録面番号−
３からなる表面専用のヘッドアセンブリー５２−１と、
記録媒体の枚数の数のヘッド４−記録面番号−４および
アクセス装置５−記録面番号−４からなる裏面専用のヘ
ッドアセンブリー装置５２−２を追加装着可能とする。

ただし、同時に必要なアクセス制御回路および情報入出
力回路を追加する。

実施例１に示した情報記憶装置において、同一記録面に
同時にアクセス要求が集中する場合、アクセス要求が溜
る一方となり待ち時間が急激に増加する。そこで、アク
セス要求頻度の高い記録面のうちでも特にアクセス要求
頻度の高い情報をアクセス要求頻度の低い面に移動する
機能を備えた超大容量情報記憶装置の実施例について、
第７図に従い説明する。

実施例１とは入出力管理部１８の構成が異なる。

本実施例は、第７図に示すように、入出力管理部１８に
は情報の格納番地を管理しているファイル管理部３３と
、記録、検索、再生または書き換えを行う周期あるいは
頻度を記録するアクセス管理部３４を備える。

アクセス管理部３４は、アクセス時刻を知る時計部３６
と、アクセス状態を演算する演算部３５からなる。アク
セス状態とは、記録されている各情報の最終アクセス周
期と、各記録面のアクセス周期の合計と記録情報の容量
などである。アクセス状態の演算方法は以下のとおりで
ある。アクセスされるたびにアクセス管理部３４はバッ
ファ１９内のディレクトリ情報にアクセス時刻を書き込
み、同時に前回書き込まれたアクセス時刻と今回アクセ
スされた時刻との差を演算部３５によって求め、バッフ
ァ部１９内のアクセス状態をその都度書き換える。また
、ある指定された回数前のアクセス時刻から記憶し、最
近はど重みを大きくした平均アクセス周期を求めた方が
望ましい。

情報の移動はアクセス管理部３４で管理されているバッ
ファ部１９内に記録されているアクセス状態に基づき、
ファイル管理部３３が行う。その手順を以下に記す。

情報の再生あるいは書き換えのためにアクセスされ、各
種アクセス状態が更新された段階で、アクセス周期の合
計が最も小さい記録面（アクセス頻度が最も高い記録面
）のうちで平均アクセス周期がある値以下になったある
一定量以下の容量の情報を、別の記録面に移動すること
を決定する。

この時、上記情報は再生あるいは記録のためにアクセス
待ち状態であるか、アクセス中であるかあるいは記録ま
たは再生中である。すなわち上記情報は記録再生が終了
すれば、ある一定量以下の容量の情報であればバッファ
１９内に必ず存在する。

ただし、一定量以上の容量の情報は、バッファ１９内に
存在しないので情報の移動は行なわない。

移動先の記録面は、たとえばアクセス周期の合計が最も
大きい記録面（アクセス頻度が最も少ない記録面）とす
る、ファイル管理部は移動先の記録面を決定し、バッフ
ァ部に上記情報の書き込みが終了すると同時にアクセス
制御部に記録を命令する。移動先の記録面のヘッドが空
き状態であれば情報を複写し、動作中であれば動作終了
後記録する。記録を終了した信号がファイル管理部３３
に入力され次第、そのディレクトリ情報を新しい格納番
地に書き換える。移動以後は旧格納番地の部分を未記録
部分として扱われる。また、情報の移動はアクセス頻度
の少ない夜間に行ってもよい。

この場合、移動するべき情報を一時バッファ部１９に書
き込み、移動先の格納番地に記録する。

複写専用記録面を備え、これにアクセス要求頻度の高い
情報を複写する超大容量情報記憶装置の実施例を第８図
を中心に説明する。

１例として、第８図における最上部のディスクの上面を
複写専用記録面とし、その記録面を２−〇とおく。また
、記録面２−Ｃには２個の独立にアクセス可能な記録再
生ヘッド４−Ｃ−１，４−Ｇ−２を備える。また、スル
ープットを向上させるには可能な限り多くの独立にアク
セス可能な記録再生ヘッドを備えることが望ましい。記
録面２−〇には新しい情報を記録せずに、他の記録面に
記録されている情報のうち、再生アクセス頻度の高い情
報だけを複写する。

第７図に示すアクセス管理部３４の中の演算部３５にお
いて、バッファ部１９に記録されている記録面毎の再生
アクセス周期の合計の最大値がある値に達したら、その
記録面のうちで最も再生アクセス周期の短い情報を指定
する。ファイル管理部３３は、この情報を複写専用記録
面に複写する命令をアクセス制御部に発する。複写の方
法は、実施例３と同様であるので、ここでは省略する。

ただし、複写された情報の旧ディレクトリ情報は複写専
用記録面に複写情報が存在するというフラッグ情報と複
写先のディレクトリ情報を付は加えて書き換える。そし
て、複写専用記録面からも通常の記録面からもアクセス
可能とする。この情報を再生する場合の手順を第９図に
示す流れ図に従って説明する。まず複写専用記録面に複
写情報があるかどうかをディレクトリ情報中のフラッグ
で認識する。フラッグがなければ通常記録面にアクセス
し、フラッグがあれば、まづ、通常の記録面の光ヘッド
へアクセスし、ヘッドが空き状態であればそのままアク
セスを実行する。通常記録面のヘッドが作動状態であれ
ば、複写専用記録面にアクセスする。複写専用ヘッドが
空き状態であればただちにアクセスを開始し、すべての
光ヘッドが作動状態であれば、通常記録面のアクセス待
ち数と複写専用記録面のアクセス待ち数の大小を比較し
、待ち数の少ない記録面にアクセス命令を発する。ただ
し、ヘッドの使用状態は情報入出力部から発せられる。

複写された情報はある一定時間たつとディレクトリのう
ち、フラッグ情報および複写専用記録面の格納番地情報
が抹消され、記録可能領域とする。

この管理は、アクセス管理部３４が行う。バッファ部１
９内のディレクトリ領域には複写専用記録面についての
アクセス状態も記憶されている。そこに記録されている
記録時期と時計部３６の時刻の差とを演算部３５によっ
て計算し、この値がある設定された一定時間を超えたと
き、複写先のデイメージ情報を抹消する。更に複写専用
記録面に複写された情報が書き換えられた場合は、複写
専用記録面に情報が存在しないと認識させるために、デ
ィレクトリ情報のフラッグと複写先のディレクトリ情報
を抹消する。

アクセス頻度の少ない情報を外部に接続された別のファ
イル装置に編集する実施例を、入出力管理部１８の構成
を示す第１０図を用いて説明する。

外部ファイル装置としては、大容量で、可換媒体を使用
できる光ライブラリ装置を用いる。

ファイル管理部３３は、本発明で示した超大容量情報記
憶装置に記録された容量が記録可能容量の一定割合に達
した時点で、満杯表示命令を表示部３８に送る。表示部
３８はＬＥＤあるいは端末画面によって、本記憶装置が
満杯になったことを知らせる。表示すると同時に、ファ
イル管理部３２は、バッファ部１９内のディレクトリ情
報に記録に従い、本記憶装置内に記録された情報のうち
で最もアクセス周期の長い情報を、ファイル管理部３２
によって移動する。ファイル管理部３３は、移動すべき
情報を外部ファイル制御装置３７内のバッファ部に転送
する。外部ファイル制御装置３７は、移動した情報の記
録番地を指定し、光デイスクライブラリの該当番地にバ
ッファ内の情報を記録する。情報の記録終了と同時に記
録終了信号をファイル管理部３３に発する。記録終了信
号を受は取ったファイル管理部３３は移動された情報の
ディレクトリ情報内の記録番地を抹消し、変わりに外部
ファイルの格納番地を付加し、外部ファイル制御装置３
７ヘアクセスさせる情報を付加する。記録媒体の交換は
、すでに実用化されているライブラリ型の光デイスク装
置で自動的に行われる。このように、移動された全情報
は外部ファイル制御部３７で管理される。

次に、別の編集の方法すなわち１本記憶装置が満杯にな
った場合、外部ファイル装置に、最も昔に書き換えを行
った情報を移動する方法を説明する。情報移動命令を受
は取ったファイル管理部３３は、バッファ部１９内のデ
ィレクトリ情報で指定される本記憶装置内に記録された
情報のうちで書き換え周期の最も長い情報を、ファイル
管理部３３によって移動する。そのほかの操作は上に示
した動作と同様であるので説明を省略する。

第１１図は、高い情報転送速度を提供する超大容量情報
記憶装置の例である。本装置は、多数の端末装置から主
に画像データのような大規模データを取り扱う記憶装置
として用いる。本実施例では、１組２面の上向き記録面
への記録再生を同時並列に行う。たとえば、光ヘッド４
−１と４−３は同一の１個のアクセス装置５−１で粗ア
クセスを行う。ただし別々のアクセス装置で行なっても
良い。また、下向き記録面に対する記録再生はそれぞれ
独立にアクセスを行う。

しかしながら、並列動作の組合せは自由であり、例えば
、下向きの記録面についても、２面１並列に組合せ、す
べてのヘッドを２個並列にしたり、光ヘッド４−１．４
−３．４−５．４−７．４−９．４−１１の６ヘツドを
１個のアクセス装置でアクセスし、６面並列にしても構
わないが、これらはスルーブツトを落しても、データ転
送レートを向上させたい場合有効である。

以下、第１２図を用い、並列記録方法について述べる。

チャネル８から転送されてきた情報は、入出力管理部１
８によってまず、２面並列に記録するか単一面に記録す
るかを判断する。その判断基準は、情報の大きさあるい
は種類で判断する。

例えばコード情報は単一面に記録し、イメージ情報は２
面並列に記録する。そのためには、情報にその大きさや
種類を規定する識別子を付加されている必要がある。２
面並列に記録するか単一面に記録するかを判断した後、
入出力管理部１８は記録番地を決定する。単一面に記録
する場合、前記実施例のように１カ所の番地を決定し、
２面並列に記録する場合は、異なる２面の同一トラック
同一セクターの２ケ所、たとえば、第１面第１００トラ
ツク第４セクターと第３面第１００トラツク第４セクタ
ーなどである。次に、入出力管理部１８は大容量のバッ
ファ部１９に情報を転送する一方、アクセス制御部４１
に、２個の光ヘッドを一体的にアクセスできるアクセス
装置たとえば記録画２−１と２−３をアクセスする５−
１を駆動するように、アクセス命令を発する。情報は、
バッファ部１９から変換部４０において、２チヤンネル
パラレル情報に変換される。ただし、チャネルからの情
報の並列度と記録並列度が同じ場合は変換する必要がな
いので、そのまま情報入出力部４２に情報を転送する。

第１４図に示す情報入出力部４２内の変調器４３によっ
て符号化及び誤り訂正符号を付加し、回内のバッファ４
４に一時格納し、記録タイミング待ち状態となる。アク
セス制御部４１はアクセス装置５−１を駆動して、ヘッ
ド４−１とヘッド４−３の両方を同時に粗アクセスする
。そして、両方のヘッドが指定のトラックに定まり、精
密アクセスが完了してからそれぞれのヘッドから読みだ
された八ッダー倍号は情報入出力部４２で内の復調器４
５で翻訳される。それぞれの記録面から記録するべき目
標セクターのＩＤ信号が送られてきた時に、タイミング
発生器４６はそれぞれのタイミングにあわせて記録開始
命令をだし記録を開始する。ただし、互いの記録面のセ
クター位置やヘッドの位置がずれている場合や、精密ア
クセス完了時刻が異なる場合、パラレル信号が１周近く
遅れて記録される可能性がある０例えば、第１３図Ａ点
で同時に精密アクセスが終了する場合、パラレル信号が
１周近く遅れて記録される。そこで、これを防ぐために
以下の方法に従って記録を開始する。一方の記録面２−
１で目標セクターの１つ手前のセクターを識別した後、
一定時間（約１セクター相当時間）以内に他方の記録面
２−３で目標セクターの１つ手前のセクターを識別した
場合（第１３図Ｂ点あるいはＢ点以前で精密アクセスが
終了する場合）、それぞれの記録面で次に現れる目標セ
クターのタイミングにあわせてそれぞれ記録を始める。

また、一方の記録面２−３で目標セクターの１つ手前の
セクターを認識し、続いて他方の記録面２−１で目標セ
クターを認識した場合（第１３図Ｃ点で精密アクセス終
了する場合）、記録面２−１はそのまま記録を開始し、
記録面２−３では次に現れる目標セクターから記録を開
始する。また、セクター位置のずれを最小限にするため
に、ディスク装着後それぞれの光ヘッドで同時にフォー
マットすることが望ましい。

次に並列に記録されている情報の再生方法を説明する。

チャネル８を通じ入出力管理部１８にアクセス要求する
と、入出力管理部１８はバッファ部１９のディレクトリ
領域に記録されているディレクトリ情報を読みだす、そ
の結果例えば、アクセス要求のあった情報は、並列に記
録媒体２−１面および２−３面に記録されていたとする
。入出力管理部１８は、この番地（トラック番号、セク
タ一番号）を判断し、アクセス制御部２７にアクセス命
令をだし、アクセス装置５−１を駆動する。

それぞれのヘッドが目標セクターに到達した瞬間に情報
を読み始める。ただし、セクター位置がずれていると、
記録の場合と同様に、並列情報が１回転ずれて読みださ
れる場合が起こりうる。そこで、記録時と同様の手順に
従って、情報を読みだしを開始する。情報入出力部４２
内の復調器４５で復調、誤り訂正した後、同情報入出力
部４２内のバッファ４７に一時格納する。２チャンネル
両方の情報がバッファ４７内に格納され次第変換部４０
で２チャンネル並列情報をチャネルの並列度に変換し、
バッファ部１９に転送する。転送された情報は、バッフ
ァ部１９に格納されながら入出力管理部１８に、ついで
チャネルに転送される。

第１５図は価格の上昇を抑えてスループットの向上を図
った１実施例を示す。ただし、図が複雑になるので、同
図には示していないが各記録面には少なくとも１個の記
録再生ヘッドを備えているものとする。各記録面に例え
ば１個の光ヘッドを備える情報記憶装置である場合、通
常は該情報記憶装置のスループット以下のアクセス頻度
であっても、−時的にある記録面にアクセスが集中する
場合がある。このように、−時的であっても、アクセス
頻度がその記録面のスループットを上回るとアクセス待
ち時間が急激に長くなる。そこで、本実施例では各記録
面に独立にアクセス可能な記録再生ヘッドのほかに記録
面間を移動できるヘッドを備え、これをアクセス集中記
録面に移動し、アクセスを行い、集中したアクセスの処
理を行う。

第１６図は本実施例のヘッド構成を表わす。各記録面２
はアクセス装置５によって独立に駆動される光ヘッド４
と、記録面間を移動できる上向き記録面アクセス用光ヘ
ッド４′および下向き記録面アクセス用光ヘッド４″を
備え、アクセス装置５′及び５″でそれぞれ駆動される
。これらの記録面間を移動可能なヘッド及びアクセス装
置は、スケール付きガイド４９によってスピンドル方向
に移動可能に支えられ、螺旋上にねじを切られたガイド
４８をモータ５０で回転させることによってスピンドル
方向に駆動される。

第１７図はアクセス要求状況によって、各記録面に具備
された光ヘッドと記録面間を移動できる光ヘッドのすべ
ての光ヘッドを制御するアクセス制御部の構成を表わす
図である。チャネルからアクセス命令があると、入出力
管理部１８で情報格納番地が指定され、スイッチ部２９
はこれに従いアクセス命令を指定記録面に送る。送られ
てきたアクセス命令は、指定された各記録面あるいはア
クセス装置に備えられている命令バッファ部３１に格納
される。光ヘッドの作動状態は情報入出力部２８によっ
て管理されており、該当ヘッドがアクセス中でなければ
、切り換え部５１はそのまま命令バッファ部３１から命
令を制御部３２に発する。アクセス中であれば、情報の
アクセスあるいは転送が終了すると切り換え部５１は情
報入出力部２８から終了信号を受取り、バッファ内に最
も古く格納されている命令を制御部３２に送る。

アクセス頻度が増加したり、ある特定の記録面にアクセ
スが集中した場合、その記録面の命令バッファ部３１に
アクセス命令が大量に溜る。そして命令バッファ部３１
内に溜ったアクセス命令数が設定されたある一定数Ｎｓ
を超えると、切り換え部５１は記録面間移動可能の光ヘ
ッドにアクセス命令を発する。アクセス命令を受は取っ
た制御部５２はまず、制御部３２に光ヘッドを記録面か
ら最も引き抜いた状態に移動させる。光ヘッドが引き抜
かれたことを確認したら、記録面指定情報に従い、光ヘ
ッドとアクセス装置をモータ５０によって駆動し、目標
記録面に移動させる。停止位置はスケール４９によって
判断する。あるいは、固定の目標物あるいは光源を備え
、これを検出しても構わない。目標記録面に移動した後
は他の光ヘッドと同様にアクセスを開始する。ただし、
ヘッドとアクセス装置を記録面間で移動させる場合は必
ずヘッドを記録面から最も引き抜いた状態とする。

記録面間移動ヘッドが作動中の記録面の命令バッファ部
内の待ち状態命令数が１以上の設定数Ｎｅを下回った場
合、切り換え部５１は命令送り先を記録面間を移動しな
い通常のヘッドへ切り換え、記録面間移動ヘッドを空き
状態とする。ただしＮｅは、記録面間移動ヘッドが作動
中の記録面以外に、命令バッファ内の待ち状態命令数が
Ｎｓ以上になった（同一方向を向いた）記録面がある場
合と無い場合で値は異なる。たとえば、Ｎｓ以上の記録
面が他にある場合はＮｅ＝Ｎｓ／２とし、他に無い場合
はＮｅ＝１とする。

以上の実施例は記録面数、ヘッド数、記録面間移動ヘッ
ド数など同様の方法で増やすことができ、さらにこれら
実施例を組合せることが可能である。

これらは、それぞれスループット及び装置価格が異なり
、利用分野、利用方法、予算によって実施例及びそれら
の組合せを決定することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、超大容量でありながら、占有体積が小
さく、安価で、高スループツトな情報記憶装置を提供す
ることができ、大多数の端末装置から同時にアクセスし
ても待ち時間が少なく瞬時に応答できる効果がある。ま
゛た、記録面数が多数であるほどその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体の基本構成の１実施例を表わす図
、第２図は本発明の光ヘツド構成を表わす図、第３図は
入出力制御部の構成の１実施例を示す図、第４図は入出
力制御部の構成の１実施例を示す図、第５図はアクセス
制御部の構成の１実施例を表わす図、第６図は記録面に
２個の記録再生ヘッドを有する記憶装置のアクセス制御
部のへラド選択手順の１例を示す図、第７図は入出力管
理部の１実施例を示す構成図、第８図は複写専用記録面
を具備する記憶装置の１実施例を示す図、第９図は複写
専用記録面を有する記憶装置のアクセス手順を示す流れ
図、第１０図は外部ファイル装置の制御部を有する入出
力制御部の実施例を示す図、第１１図は２つの記録面で
並列に記録再生する記憶装置の実施例を表わす図、第１
２図は並列に記録再生する記憶装置の入出力制御部の構
成を示す図、第１３図は２つの記録面からのヘッダー信
号の１例を示す図、第１４図は並列に記録再生できる記
憶装置の情報入出力部の構成を表わす図、第１５図は記
録面間を移動できる光ヘッドを具備した記憶装置の１実
施例を示す図、第１６図は記録面間を移動できる光ヘッ
ドを具備した記憶装置のヘッド構成を表わす図、第１７
図は記録面間を移動できる光ヘッドを具備する記憶装置
のアクセス制御部の構成を示す図、第１８図はランダム
アクセス状態をシミュレーションし、処理完了時間を求
めた結果を示す図、第１９図はヘッドアセンブリー装置
を装着した場合の構成を示す図である。 符号の説明 １、スピンドル、２．記録媒体、３．モータ、４、光ヘ
ッド、５．アクセス装置、 ６、入出力制御部、７．ＣＰＵ、８．チャネル、９．１
６．端末制御装置、１０．１７．端末装置、１１．１３
．通信制御装置、１８．入出力管理部、１９、バッファ
部、２０．スイッチ制御部、２１．２３．２４．２６．
スイッチ部、２２．２７．４１．アクセス制御部、 ２５．２８．４２．情報入出力部、 ２９、スイッチ部、３００選択部、 ３１、命令バッファ部、３２．５２．制御部、３３、フ
ァイル管理部、３４．アクセス管理部、３５、演算部、
３６１時計部、 ３７、外部ファイル管理部、３８１表示部、３９、光デ
イスクライブラリ、４０．変換部、４３、変調器、４４
．４７．バッファ、４５、復調器、４６．タイミング発
生器、４８、ガイド部、４９．スケール付きガイド部、
５０、モータ、５１．切り換え部、 ５２、ヘッドアセンブリー装置、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２枚以上のディスク状の記録媒体と、各
   記録面に少なくとも１個の可動な記録再生ヘッド及び、
   少なくとも１個の再生専用ヘッドを具備するかあるいは
   、各記録面に少なくとも２個の記録再生ヘッドを具備し
   、該各記録再生および再生専用ヘッドを全記録領域にわ
   たり独立に要求トラックに移動させるヘッド駆動部と、
   それぞれのヘッドを独立に駆動制御する制御部と、情報
   の入出力を制御する制御部を備えることを特徴とする、
   複数の端末装置から情報を記録あるいは再生することが
   可能な超大容量情報記憶装置。 ２、該ディスク状記録媒体が同一スピンドルに固定し、
   該スピンドルを回転するモータを備えることを特徴とす
   る請求項１の超大容量情報 記憶装置。 ３、情報記録番地、情報長さおよび記録時期を記録し、
   各情報に対するアクセス要求周期を記録し、該アクセス
   要求周期を随時書き換える管理部と、各該記録面におけ
   る平均アクセス周期を数え記録し、これらの値を書き換
   える管理部を備えることを特徴とする請求項１の超大容
   量情報記憶装置。 ４、少なくとも２個の記録再生ヘッド群が情報を並列に
   記録あるいは再生することを特徴とする請求項１の超大
   容量情報記憶装置。 ５、それぞれ独立にアクセスする該記録再生ヘッドと、
   並列に記録再生する該ヘッド群とが混在し、独立にアク
   セス可能な該ヘッドと、並列に記録再生する該ヘッド群
   を独立に制御できる制御部を備えることを特徴とする請
   求項１の超大容量情報記憶装置。 ６、少なくとも１個のファインアクチュエータを持つ固
   定ヘッドを備えることを特徴とする請求項１の超大容量
   情報記憶装置。 ７、各記録面に独立にアクセスできる少なくとも１個以
   上の記録再生ヘッドを備える光学的情報記憶装置におい
   て、アクセス要求周期がある値以下の情報を、アクセス
   要求頻度の最も低い記録面に移すかあるいは複写し、同
   時に管理部がディレクトリ情報を書き換えることを特徴
   とする請求項１の超大容量情報記憶装置。 ８、複写専用記録面を具備し、該複写専用記録面をそれ
   ぞれ独立にアクセスできる少なくとも２個の記録再生ヘ
   ッドを備えることを特徴とする請求項１の超大容量情報
   記憶装置。９、単位時間当たりのアクセス要求周期があ
   る値以下である情報を該複写専用ディスクに複写するこ
   とを特徴とする請求項８の超大容量情報記憶装置。 １０、外部のファイル装置を制御する制御部を備えるこ
   とを特徴とする請求項１の超大容量情報記憶装置。 １１、書き込み容量が記録可能全容量の一定割合を超え
   た時点で、記憶されている情報のうち、記録時期が古い
   情報から順に外部のファイル装置に移動することを特徴
   とする請求項１０の超大容量情報記憶装置。 １２、書き込み容量が記録可能全容量の一定割合を超え
   た時点で、記録されている情報のうち、記録、検索、再
   生あるいは書き換えを最も長い時間行わなかった情報か
   ら順に、外部のファイル装置に移動することを特徴とす
   る請求項１０の超大容量情報記憶装置。 １３、同一スピンドルに複数枚の両面記録可能な記録媒
   体を固定した各記録面に、少なくとも１個の独立にアク
   セス可能な記録再生ヘッドと、記録面のうち一方をアク
   セス可能な光ヘッドと、他方の記録面をアクセス可能な
   光ヘッドと、それぞれの該光ヘッドをスピンドルと並行
   方向に移動可能にするガイド部と、該それぞれの光ヘッ
   ドをスピンドルと並行方向に移動させる駆動部を備える
   ことを特徴とする請求項１の超大容量情報記憶装置。 １４、アクセス待ち状態命令数を数える計数機構を備え
   ることを特徴とする請求項１の超大容量情報記憶装置。 １５、記録面が１６面以上であることを特徴とする請求
   項１の超大容量情報記憶装置。 １６、光ヘッドアセンブリーを追加装着可能であること
   を特徴とする請求項１又は１３の超大容量情報記憶装置
   。