JPH08107542A - メディア・ストリーマ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 「ビデオ・フレンドリー」なコンピュータ・
サブシステムを提供する。 【解決の手段】 メディア・ストリーマ（１０）は、ビ
デオ表示のディジタル表現を格納するための大容量記憶
装置を含む記憶ノード（１６）を含む。ビデオ表示は、
その全体を表示するのに時間Ｔを要し、Ｎ個のデータ・
ブロックとして格納される。各データ・ブロックはビデ
オ表示の約Ｔ／Ｎの期間に対応するデータを格納する。
メディア・ストリーマは、それからのビデオ表示のディ
ジタル表現を受け取るために記憶ノードの出力に結合さ
れた入力ポートをそれぞれ有する複数の通信ノード（１
４）をさらに含む。複数の通信ノードのそれぞれは、複
数の出力ポートをさらに含み、そのそれぞれがディジタ
ル表現の消費者にデータ・ストリームとしてディジタル
表現を伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチメディア・
データの送達用のシステムに関し、より具体的には、最
小バッファリングで複数の端末に同時にビデオを提供す
るインタラクティブ・ビデオ・サーバ・システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ムービーやビデオの再生は、現在、かな
り古い技術で実施されている。主な記憶媒体は、ＶＨＳ
レコーダ／プレーヤなどのアナログ・テープであり、テ
レビ・スタジオや放送局が使用する非常に高品質で高価
なＤ１ ＶＴＲにまで及んでいる。この技術には多くの
問題がある。このような問題としては、テープの装填に
要する人手、機械ユニット、テープ・ヘッド、テープそ
のものの磨耗や裂き傷、そして費用などがある。放送局
を悩ませている重大な制約の１つは、ＶＴＲは一度に連
続して１つの機能しか果たせないことである。しかも、
各テープ装置は75,000〜150,000ドルの費用がかかる。

【０００３】テレビ局は、自局の通常番組に特別なコマ
ーシャルを挿入し、それにより個別の市場として各都市
を対象にすることにより、短編映画にすぎないコマーシ
ャルによる増収を望んでいる。これは、テープ技術では
困難な作業であり、非常に高価なディジタルＤ１テープ
・システムまたはテープ・ロボットでも困難である。

【０００４】マルチメディア・データをエンド・ユーザ
に送達する従来の方法は、１）放送業界方式と、２）コ
ンピュータ業界方式の２つのカテゴリに分類される。放
送業界方式（映画業界、有線放送業界、テレビ放送網業
界、レコード業界を含む）では、一般に、アナログまた
はディジタル記録のテープの形で記憶装置を用意する。
このため、テープを再生すると、放送業界の機材を通し
てエンド・ユーザまで移動される等時性データ・ストリ
ームが生成される。コンピュータ業界方式では、一般
に、ディスクまたはテープが付加されたディスクの形で
記憶装置を用意し、ＤＶＩ、ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧなどの
圧縮されたディジタル形式でデータを記録する。コンピ
ュータは、要求に応じてエンド・ユーザに非等時性デー
タ・ストリームを送達し、エンド・ユーザ側では連続視
聴を可能にするために、ハードウェアがデータ・ストリ
ームをバッファリングし、特殊なアプリケーション・コ
ードがそれを平滑化する。

【０００５】従来、ビデオ・テープ・サブシステムは、
記憶媒体のコストのためにコンピュータ・ディスク・サ
ブシステムよりコスト的に有利であった。しかし、ビデ
オ・テープ・サブシステムには、テープ管理、アクセス
待ち時間、信頼性が比較的低いという欠点がある。これ
らの欠点は、リアルタイム・ディジタル圧縮／圧縮解除
技法の出現と相まって、コンピュータの記憶装置のコス
トが低下するにつれてますます重要になっている。

【０００６】コンピュータ・サブシステムは、コスト／
パフォーマンスの点で複合的な改良が行われてきたが、
一般に「ビデオ・フレンドリー」とは見なされていな
い。コンピュータは、「非等時性」と呼ばれるインタフ
ェースおよびプロトコルによって、主にワークステーシ
ョンおよびその他のコンピュータ端末とのインタフェー
スをとる。マルチメディア・データをエンド・ユーザに
円滑に（等時的に）送達するには、従来の通信方法に固
有の弱点を克服するためにコンピュータ・システムは特
殊なアプリケーション・コードと大型バッファを必要と
する。また、コンピュータには、等時性データ・ストリ
ームを処理し、高度の正確さでそれらを切り替えるため
の、マルチメディア業界の機器との互換性のあるインタ
フェースが欠けているので、コンピュータはビデオ・フ
レンドリーではない。

【０００７】ビデオ・データをディジタル形式で圧縮し
て格納するためにコンピュータの使用を導入することに
より、テレビ放送、映画製作、電話回線による「ビデオ
・オン・デマンド」、ホテルでの番組有料視聴制などの
いくつかの主要産業で変革が始まった。圧縮技術は、圧
縮率１００ｘ〜１８０ｘでも良好な結果が達成できるほ
どまで進歩している。このような圧縮率によって、ラン
ダム・アクセス・ディスク技術が先行技術のテープ・シ
ステムに代わる魅力的なものになっている。

【０００８】ディジタル・ディスク・データにランダム
・アクセスする能力とディスク・システムの非常に高い
帯域幅により、システムの必要な機能およびパフォーマ
ンスがディスク技術のパフォーマンス、ハードウェア・
コスト、拡張性の範囲内になっている。これまでは、記
憶装置のコストのために、ビデオまたはムービーを格納
するためにディスク・ファイルを使用することが実際に
考慮されることはなかった。そのコストについては、最
近、大幅な削減が行われている。

【０００９】ＭＰＥＧ規格を使用した圧縮ビデオ・デー
タを使用する多くの新たに出現した市場では、費用効果
の高い方法でビデオ・データを格納できる方法がいくつ
かある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、数多くの様
々なパフォーマンス要件のパフォーマンス要件に対する
階層的解決策を提供し、その結果、市場の要件を満たす
ようカストマイズ可能なモジュール・システムによる手
法を提供する。

【００１１】本発明は、その業界用の従来のインタフェ
ースを介してマルチメディア環境での等時性データ・ス
トリームの送達を可能にする、「ビデオ・フレンドリ
ー」なコンピュータ・サブシステムを提供する。本発明
によるメディア・ストリーマは、等時性データ・ストリ
ームの送達用に最適化されており、ＡＴＭ（非同期転送
モード）技術により新しいコンピュータ・ネットワーク
にデータをストリーミングすることができる。本発明
は、システム制御にＶＴＲ（ビデオ・テープ・レコー
ダ）メタフォを提供しながら、ビデオ・テープの欠点を
解消するものである。本発明のシステムは、１〜１００
０の独立制御のデータ・ストリームをエンド・ユーザに
送達するためのスケーラビリティ、単一のデータ・コピ
ーから多くの等時性データ・ストリームを送達できる能
力、混合データ転送速度、単純な「オープン・システ
ム」制御インタフェース、自動化制御サポート、記憶階
層サポート、送達されたストリーム当たりの低コストな
どの特徴を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるメディア・
ストリーマは、少なくとも１つのビデオ表示のディジタ
ル表現を格納するための大容量記憶装置を含む少なくと
も１つの記憶ノードを含む。この大容量記憶装置は、複
数の大容量記憶ユニットから構成される。少なくとも１
つのビデオ表示は、その全体を表示するのに時間Ｔを要
し、Ｎ個のデータ・ブロックとして格納される。各デー
タ・ブロックはビデオ表示の約Ｔ／Ｎの期間に対応する
データを格納する。メディア・ストリーマは、それから
のビデオ表示のディジタル表現を受け取るために少なく
とも１つの記憶ノードの出力に結合された少なくとも１
つの入力ポートをそれぞれ有する複数の通信ノードをさ
らに含む。複数の通信ノードのそれぞれは、複数の出力
ポートをさらに含み、そのそれぞれがディジタル表現の
消費者にデータ・ストリームとしてディジタル表現を伝
送する。

【００１３】本発明の一態様によれば、ディジタル表現
のＮ個のデータ・ブロックはＸ個のストライプに区分さ
れ、データ・ブロック１、Ｘ＋１、２＊Ｘ＋１、・・・
などがＸ個のストライプの第１のストライプに関連づけ
られ、データ・ブロック２、Ｘ＋２、２＊Ｘ＋２、・・
・などがＸ個のストライプの第２のストライプに関連づ
けられ、以下同様に関連づけられ、Ｘ個のストライプの
それぞれが複数の大容量記憶ユニットのそれぞれに格納
される。

【００１４】複数の大容量記憶ユニットは、ビデオ表示
のディジタル表現の単一コピーを格納することが好まし
い。Ｘ個のストライプは、複数のデータ・ストリームが
Ｎ個のデータ・ブロックのうちの同一ブロックを同期伝
達できるように読み出されるか、または複数のデータ・
ストリームがＮ個のデータ・ブロックのうちの異なるブ
ロックを同期伝達できるように読み出される。

【００１５】Ｘの値は、以下の式によって求められる。 Ｘ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） ただし、ｒはデータ・ストリーム用の公称データ転送速
度、ｎは公称データ転送速度で同期出力されるデータ・
ストリームの最大数、ｄは大容量記憶ユニットの１つの
有効出力データ転送速度、ｍはＮ個のデータ・ユニット
のうちの少なくとも１つに格納するすべての大容量記憶
ユニットから公称データ転送速度で同期出力されるデー
タ・ストリームの最大数である。

【００１６】

【発明の実施の形態】見出し集 以下の説明は、次の見出しA.〜K2.6.に続く説明に従
う。 A. 一般アーキテクチャ B. 等時性送達用のディジタル圧縮ビデオ・データの階
層管理 B1. テープ記憶装置 B2. ディスク記憶システム B3. キャッシュからのムービー C. メディア・ストリーマ・データ・フロー・アーキテ
クチャ C1. 制御ノード１８の機能 C2. 通信ノード１４ C3. 記憶ノード１６ C4. 適時スケジューリング C5. 再生アクションの詳細 D. メディア・ストリーマへのユーザ・インタフェース
とアプリケーション・インタフェース D1. ユーザ通信 D1.1. コマンド行インタフェース D1.2. グラフィカル・ユーザ・インタフェース D2. ユーザ機能 D2.1. インポート／エクスポート D2.2. ＶＣＲ状の再生制御 D2.3. 拡張ユーザ制御 D3. アプリケーション・プログラム・インタフェース D4. クライアント／メディア・ストリーマ間通信 D4.1. クライアント制御システム１１ D4.2. メディア・ストリーマ１０ E. ビデオ送達用のメディア・ストリーマのメモリ構成
と最適化 E1. 先行技術のキャッシュ管理 E2. ビデオ最適化キャッシュ管理 E2.1. ストリーム間でのセグメント・サイズ・キャッ
シュ・バッファの共用 E2.2. 予測キャッシュ E2.3. キャッシュを最適化するためのストリームの同
期化 F. ビデオ最適化ディジタル・メモリ割振り F1. メモリ割振り用のコマンド F2. アプリケーション・プログラム・インタフェース G. ビデオ・アプリケーション用に最適化したディスク
・ドライブ H. ビデオ・データ用のデータ・ストライプ I. メディア・ストリーマのデータ転送と変換手順 I1. スイッチ１８へのビデオ送達用の動的帯域幅割振
り J. 通信アダプタによる等時性ビデオ・データ送達 J1. 圧縮済みのＭＰＥＧ−１、１＋、ＭＰＥＧ−２デ
ィジタル・データ形式から業界標準テレビ形式（ＮＴＳ
ＣまたはＰＡＬ）へのビデオ・イメージとムービーの変
換 K. ＳＣＳＩ装置へのディジタル・ビデオの伝送 K1. ＳＣＳＩレベルのコマンドの説明 K2. バッファ管理 K2.1. バッファ選択および位置 K2.2. 自動モード K2.3. 手動モード K2.4. エラー管理 K2.5. エラー回復 K2.6. 自動再試行

【００１７】用語集 以下の説明では、ここに示す複数の用語を使用する。 ＡＡＬ−５ ＡＴＭ適応層−５： データ伝送に適し
たＡＴＭサービスのクラスを意味する。 ＡＴＭ 非同期転送モード： ローカル・エリア・ネ
ットワークまたは広域ネットワークあるいはその両方で
使用可能な高速切替え転送技術。データとビデオ／オー
ディオの両方を伝達するように設計されている。 Betacam 専門家向け品質のアナログ・ビデオ形式。 ＣＣＩＲ ６０１ ディジタル・テレビ用の標準解像
度。輝度が７２０×８４０（ＮＴＳＣ用）または７２０
×５７６（ＰＡＬ用）で、クロミナンスの水平サブサン
プリング比が２：１。 ＣＰＵ 中央演算処理装置： コンピュータ・アーキ
テクチャでは、コンピュータ命令を処理する主エンティ
ティ。 ＣＲＣ 巡回冗長検査。データ・エラー検出方式。 Ｄ１ ＣＣＩＲ ６０１に適合するビデオ記録形式。
１９ｍｍのビデオ・テープ上に記録する。 Ｄ２ ＳＭＰＴＥ ２４４Ｍに適合するディジタル・
ビデオ記録形式。１９ｍｍのビデオ・テープ上に記録す
る。 Ｄ３ ＳＭＰＴＥ ２４４Ｍに適合するディジタル・
ビデオ記録形式。１／２インチ・ビデオ・テープ上に記
録する。 ＤＡＳＤ 直接アクセス記憶装置： オンライン・デ
ータ記憶装置またはＣＤ−ＲＯＭプレーヤのうち、アド
レス指定可能なものはすべてＤＡＳＤである。磁気ディ
スク・ドライブと同義に使用する。 ＤＭＡ 直接メモリ・アクセス： コンピュータ・ア
ーキテクチャ内でデータを移動させる方法の１つで、Ｃ
ＰＵがデータを移動させる必要がないもの。 ＤＶＩ 比較的低品質のディジタル・ビデオ圧縮形式
で、通常、ＣＤ−ＲＯＭディスクからのビデオをコンピ
ュータ画面に再生する場合に使用するもの。 Ｅ１ ヨーロッパでＴ１に相当するもの。 ＦＩＦＯ 先入れ先出し法： 先着順サービスで動作
する待ち行列処理方法。 GenLock 別のビデオ信号への同期化の処理を意味す
る。ビデオをコンピュータで取り込む場合、ディジタル
化処理をビデオ信号の走査パラメータと同期させること
が必要である。 Ｉ／Ｏ入出力 入力／出力。 Ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ等時性 時間に敏感で、（好
ましくは）割込みなしで送信される情報を記述するのに
使用する用語。リアルタイムで送信されるビデオ・デー
タとオーディオ・データは等時性である。 ＪＰＥＧ 国際標準化機構の後援を受ける作業委員会
の１つで、コンピュータ・システムで使用する静止画像
のディジタル圧縮の国際標準案を定義しているもの。 ＫＢ キロバイト： １０２４バイト。 ＬＡＮ ローカル・エリア・ネットワーク： 約１マ
イル以下の間隔を置いた端末、コンピュータ、周辺装置
を相互接続する対撚り線、同軸ケーブル、光ファイバ・
ケーブルによる高速伝送。 ＬＲＵ 最低使用頻度。 ＭＰＥＧ 国際標準化機構の後援を受ける作業委員会
の１つで、動画／オーディオのディジタル圧縮／圧縮解
除の標準を定義しているもの。ＭＰＥＧ−１は、初期標
準で現在使用されている。ＭＰＥＧ−２は、次の標準に
なるもので、ディジタルでフレキシブルのスケーラブル
・ビデオ転送をサポートする。これは、複数の解像度、
ビット転送速度、送達機構に及ぶ。 ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２ ＭＰＥＧを参照。 ＭＲＵ 最高使用頻度。 ＭＴＮＵ 次の使用までの最大時間。 ＮＴＳＣ形式 米国テレビ放送規格審議会： 米国お
よび日本で標準のカラー・テレビ形式。 ＰＡＬ形式 走査線ごと位相反転： フランス以外の
ヨーロッパで標準のカラー・テレビ形式。 ＰＣ パーソナル・コンピュータ： 家庭または業務
用に使用できる比較的低コストのコンピュータ。 ＲＡＩＤ 低価格ディスクの冗長アレイ： 帯域幅出
力を増し、冗長パックアップを行うためにタンデム形式
で機能する複数の磁気ディスクまたは光ディスクを使用
する、記憶装置構成。 ＳＣＳＩ 小型計算機システム・インタフェース：
周辺装置とその制御装置をコンピュータに接続するため
の業界標準。 ＳＩＦ ソース入力形式： ＣＣＩＲ ６０１の解像
度の１／４。 ＳＭＰＴＥ 全米映画テレビ技術者協会。 ＳＳＡ 直列記憶アーキテクチャ： 周辺装置とその
制御装置をコンピュータに接続するための標準。ＳＣＳ
Ｉに代わる可能性のあるもの。 Ｔ１ １．５４４Ｍｂ／秒のビット転送速度を持つ、
電話網へのディジタル・インタフェース。 ＴＣＰ／ＩＰ 伝送制御プロトコル／インターネット
・プロトコル： ネットワーク間で異なるコンピュータ
をリンクするために米国国防総省が開発した１組のプロ
トコル。 ＶＨＳ 垂直ヘリカル走査： 磁気テープにアナログ
・ビデオを記録するための一般的な形式。 ＶＴＲ ビデオ・テープ・レコーダ： 磁気テープに
ビデオを記録するための装置。 ＶＣＲ ビデオ・カセット・レコーダ： ＶＴＲと同
じ。

【００１８】A. 一般アーキテクチャ ビデオ最適化ストリーム・サーバ・システム１０（以
下、メディア・ストリーマと呼ぶ）を図１に示すが、こ
れは、スケーラビリティ、高可用性、構成のフレキシビ
リティを提供するために４つのアーキテクチャ上個別の
構成要素を含む。主な構成要素は以下の通りである。 １） 低待ち時間スイッチ１２： 通信ノード１４、１
つまたは複数の記憶ノード１６および１７、１つまたは
複数の制御ノード１８間でデータおよび制御情報を送達
するという主要タスクを有するハードウェア／マイクロ
コード構成要素。 ２） 通信ノード１４： ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、Ｄ１、Ｄ
２など、通常、放送業界にはなじみの外部定義インタフ
ェースを介して「再生」（等時的にデータを送達するこ
と）または「記録」（等時的にデータを受け取ること）
を可能にするという主要タスクを有するハードウェア／
マイクロコード構成要素。このディジタル／ビデオ・イ
ンタフェースは、それぞれの通信ノード１４の出力に接
続された複数のビデオ・ポート１５に収容されたビデオ
・カードで実現される。 ３） 記憶ノード１６、１７： ディスクなどの記憶媒
体とそれに関連する記憶装置可用性オプションを管理す
るという主要タスクを有するハードウェア／マイクロコ
ード構成要素。 ４） 制御ノード１８： コンピュータ業界になじみの
外部定義サブシステム・インタフェースからの制御コマ
ンドを受け取って実行するという主要タスクを有するハ
ードウェア／マイクロコード構成要素。

【００１９】６４ノード・インプリメンテーションによ
る典型的なメディア・ストリーマは、低待ち時間スイッ
チ１２によって相互接続された３１個の通信ノードと、
３１個の記憶ノードと、２つの制御ノードとを含む可能
性がある。より小型のシステムは、スイッチを含まず、
通信、記憶、制御の各種機能をサポートする単一ハード
ウェア・ノードを含む可能性がある。このメディア・ス
トリーマ１０の設計により、小型システムが顧客の導入
先で大型システムに成長することができる。どの構成で
もメディア・ストリーマ１０の機能上の可能性は、送達
されるストリームの数と格納されるマルチメディア時間
の数を除けば、同じ状態に維持することができる。

【００２０】図２には、低待ち時間スイッチ１２の詳細
を示す。複数の回路スイッチ・チップ（図示せず）がク
ロスバー・スイッチ・カード２０上で相互接続され、こ
のスイッチ・カード２０がプレーナ・ボード（概略を示
す）を介して相互接続されている。プレーナと単一カー
ド２０は、１６個のノード・ポートを備えた低待ち時間
クロスバー・スイッチを構成する。追加のノード・ポー
トと、必要であれば、高可用性を実現するための活動冗
長ノード・ポートを構成するために、追加のカード２０
を追加することができる。低待ち時間スイッチ１２の各
ポートにより、たとえば、２５メガバイト／秒の全二重
通信チャネルが得られる。

【００２１】情報は、パケットに入れてスイッチ１２を
介して転送される。各パケットには、それぞれのスイッ
チ・チップ内の個々のクロスバー・スイッチ点の切替え
状態を制御するヘッダ部分が含まれる。制御ノード１８
は、残りのノード（記憶ノード１６、１７と通信ノード
１４）に対して、低待ち時間スイッチ１２による対等動
作を可能にするために必要な情報を提供する。

【００２２】図３には、テープ記憶ノード１７の内部の
詳細を示す。以下に説明するように、テープ記憶ノード
１７は、ビデオ表示のディジタル表現を格納するための
大容量記憶機構を提供する。

【００２３】本明細書で使用するビデオ表示は、表示ま
たは処理あるいはその両方に適した１つまたは複数の画
像を含むことができる。また、ビデオ表示はオーディオ
部分を含むこともできる。１つまたは複数の画像は、フ
ィルム、ムービー、またはアニメーション・シーケンス
の順次フレームのように論理的に関連していてもよい。
本来、画像は、カメラ、ディジタル・コンピュータ、カ
メラとディジタル・コンピュータの組合せによって生成
することができる。オーディオ部分は、連続画像の表示
と同期させることができる。本明細書で使用するビデオ
表示のデータ表現は、１つまたは複数の画像とおそらく
オーディオとを表現するために適したディジタル・デー
タ形式にすることができる。このディジタル・データは
符号化または圧縮あるいはその両方を行うことができ
る。

【００２４】もう一度図３を参照すると、テープ記憶ノ
ード１７は、テープ・ライブラリ２６内に収容された複
数のテープ・レコードへのアクセスを可能にするテープ
・ライブラリ制御装置インタフェース２４を含む。もう
１つのインタフェース２８は、ＳＣＳＩバス相互接続に
より他のテープ・ライブラリへのアクセスを可能にす
る。内部システム・メモリ３０は、いずれかのインタフ
ェース２４または２８から、またはＤＭＡデータ転送経
路３２を介して受け取ったビデオ・データのバッファリ
ングを可能にする。システム・メモリ・ブロック３０
は、テープ・ライブラリおよびファイル管理アクション
用のソフトウェア３６を含む、ＰＣ３４の一部であって
もよい。スイッチ・インタフェースおよびバッファ・モ
ジュール３８（ディスク記憶ノード１６、通信ノード１
４、および制御ノード１８でも使用する）は、テープ記
憶ノード１７と低待ち時間スイッチ１２との間の相互接
続を可能にする。すなわち、モジュール３８は、データ
転送をパケットに区分化することと、スイッチ１２がパ
ケットを経路指定するのに使用するヘッダ部分をそのパ
ケットに追加することを担当する。スイッチ１２からパ
ケットを受け取ると、モジュール３８は、ローカル・バ
ッファリングまたはその他の方法で受け取ったデータを
処理する前に、ヘッダ部分を剥ぎ取ることを担当する。

【００２５】テープ・ライブラリ２６からのビデオ・デ
ータは、最初のバッファリング・アクションでシステム
・メモリ３０に入力される。次に、制御ノード１８から
の初期指示に応答して、ビデオ・データが低待ち時間ス
イッチ１２を介してディスク記憶ノード１６に経路指定
され、必要なときにほぼ即時にアクセスできるように備
える。

【００２６】図４には、ディスク記憶ノード１６の内部
の詳細を示す。各ディスク記憶ノード１６は、ＲＡＩＤ
バッファ・ビデオ・キャッシュおよび記憶インタフェー
ス・モジュール４２との間のデータ転送を可能にする、
スイッチ・インタフェースおよびバッファ・モジュール
４０を含む。インタフェース４２は、受け取ったビデオ
・データを複数のディスク４５上に渡し、疑似ＲＡＩＤ
式にディスク間にデータを分散する。ＲＡＩＤメモリ記
憶の詳細は、先行技術では既知であり、"A Case for Re
dundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)"（Patte
rson他著、ACMSIGMOD Conference, Chicago, IL、１９
８８年６月１〜３日、１０９〜１１６ページ）に記載さ
れている。

【００２７】ディスク記憶ノード１６は、記憶ノード制
御、ビデオ・ファイルおよびディスク制御、ディスク４
５上に格納されるデータのＲＡＩＤマッピングをそれぞ
れ行う、ソフトウェア・モジュール４６および４８を含
む内部ＰＣ４４をさらに有する。本質的に、各ディスク
記憶ノード１６は、テープ記憶ノード１７より即時レベ
ルの高いビデオ・データ可用性を提供する。さらに各デ
ィスク記憶ノード１６は、そのための要求を受け取った
ときに、さらに高速のビデオ・データの可用性を提供す
るように、スイッチ・インタフェースおよびバッファ・
モジュール４０の半導体メモリ内にビデオ・データを
（キャッシュ式に）バッファリングできるようになって
いる。

【００２８】一般に記憶ノードは、大容量記憶ユニット
（または大容量記憶ユニットへのインタフェース）と、
その大容量記憶ユニットから読み取るかまたはそれに書
き込むデータをローカルにバッファリングする能力とを
含む。この記憶ノードは、１つまたは複数のテープ・ド
ライブまたはディスク・ドライブあるいはその両方の形
で順次アクセス大容量記憶装置を含むことができ、ラン
ダム・アクセス式にアクセスされる１つまたは複数のデ
ィスク・ドライブまたは半導体メモリあるいはその両方
などのランダム・アクセス記憶装置を含むこともでき
る。

【００２９】図５には、通信ノード１４の内部構成要素
のブロック図を示す。前述の各ノードと同様、通信ノー
ド１４は、前述のように低待ち時間スイッチ１２による
通信を可能にするスイッチ・インタフェースおよびバッ
ファ・モジュール５０を含む。ビデオ・データは、ユー
ザ端末（図示せず）に転送するためにスイッチ・インタ
フェースおよびバッファ・モジュール５０とストリーム
・バッファおよび通信インタフェース５２との間で直接
転送される。ＰＣ５４は、通信ノード制御（たとえば、
ストリーム開始／停止アクション）をそれぞれ提供し、
その後の等時性データ・ストリームの生成を可能にす
る、ソフトウェア・モジュール５６および５８を含む。
ストリーム・バッファおよび通信インタフェース５２へ
の追加入力６０により、出力データのフレーム同期が可
能になる。そのデータは自動化制御装置６２から受け取
られ、この制御装置は、ストリーム・サーバの全体的な
動作制御を実施するシステム制御装置６４によって制御
される（図１を参照）。システム制御装置６４は、ユー
ザ制御セット・トップ・ボックス６５からの入力に応答
して、メディア・ストリーマ１０が要求されたビデオ表
示にアクセスできるようにするコマンドを生成させる。
さらにシステム制御装置６４には、ユーザがハード・ボ
タンまたはソフト・ボタンなどによりコマンドやその他
のデータを入力して、ビデオ表示の識別、ビデオ表示の
スケジューリング、ビデオ表示の再生の制御を可能にす
る、ユーザ・インタフェースおよび表示機構６６が設け
られている。

【００３０】各制御ノード１８は、１つのＰＣとして構
成され、低待ち時間スイッチ１２とのインタフェースを
とるためのスイッチ・インタフェース・モジュールを含
む。各制御ノード１８は、システム制御装置６４からの
入力に応答して通信ノード１４および記憶ノード１６、
１７に情報を提供し、低待ち時間スイッチ１２によって
所望の相互接続を作成できるようにする。さらに、制御
ノード１８は、１つまたは複数のディスク記憶ノード１
６からの要求ビデオ・データのステージングと、ストリ
ーム送達インタフェースによるユーザ表示端末へのビデ
オ・データの送達を可能にするためのソフトウェアを含
む。さらに制御ノード１８は、低待ち時間スイッチ１２
を介して送られるコマンドにより、ディスク記憶ノード
１６とテープ記憶ノード１７の両方の動作を制御する。

【００３１】メディア・ストリーマは、図１に示す３つ
の設計済み外部インタフェースを有する。この外部イン
タフェースは以下の通りである。 １）制御インタフェース： ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを
実行するオープン・システム・インタフェース（イーサ
ネットＬＡＮ、トークンリングＬＡＮ、シリアル・ポー
ト、モデムなど）。 ２）ストリーム送達インタフェース： データ・ストリ
ームの送達用に設計された数種類の業界標準インタフェ
ースの１つ（ＮＴＳＣ、Ｄ１など）。 ３）自動化制御インタフェース： ストリーム出力を正
確に同期化するための業界標準制御インタフェースの集
合（GenLock、BlackBurst、ＳＭＰＴＥクロックな
ど）。

【００３２】アプリケーション・コマンドは、制御イン
タフェースによりメディア・ストリーマ１０に出され
る。データ・ロード・コマンドが出されると、制御ノー
ドは着信データ・ファイルを複数のセグメント（すなわ
ち、データ・ブロック）に分解し、１つまたは複数の記
憶ノード間にそれを分散する。データ密度とそのデータ
の同時ユーザのユーザの数は記憶ノード１６、１７上の
データの位置に影響する。密度または同時ユーザ数ある
いはその両方を増やすことは、容量および帯域幅のため
により多くの記憶ノードを使用することを意味する。

【００３３】エンド・ユーザへのデータのストリーミン
グを開始するために制御インタフェースによりコマンド
が出されると、制御ノード１８は適切な通信ノード１４
を選択して活動化し、記憶ノード１６、１７上のデータ
・ファイル・セグメントの位置を示す制御情報をそれに
渡す。通信ノード１４は、関与する必要がある記憶ノー
ド１６、１７を活動化し、低待ち時間スイッチ１２によ
り送られるコマンド・パケットを介してこれらのノード
との通信を開始し、データの移動を開始する。

【００３４】データは、低待ち時間スイッチ１２と「適
時」スケジューリング・アルゴリズムによりディスク記
憶ノード１６と通信ノード１４との間で移動される。ス
ケジューリングとデータ・フロー制御に使用される技法
については、以下に詳述する。通信ノード・インタフェ
ース１４から送出されるデータ・ストリームは、単一の
通信ノード・ストリームが各ディスク記憶ノード１６の
容量および帯域幅の一部を使用するように、ディスク記
憶ノード１６にまたはそのノードから多重化される。こ
のため、多くの通信ノード１４がディスク記憶ノード１
６上の同一または異なるデータへのアクセスを多重化す
ることができる。たとえば、メディア・ストリーマ１０
は、個別に制御された１５００個のエンド・ユーザ・ス
トリームを通信ノード１４のプールから提供することが
でき、各通信ノードは複数のディスク記憶ノード１６間
に分散した単一のマルチメディア・ファイルへのアクセ
スを多重化している。この能力は「複数ストリーム単一
コピー」と呼ばれる。

【００３５】制御インタフェースを介して受け取られる
コマンドは２つの別個のカテゴリで実行される。データ
を管理するがストリーム制御には直接関連しないもの
は、「低優先順位」で実行される。これにより、エンド
・ユーザへのデータ・ストリームの送達を妨げずに、ア
プリケーションが新しいデータをメディア・ストリーマ
１０にロードすることができる。ストリームの送達（す
なわち、出力）に影響しないコマンドは、「高優先順
位」で実行される。

【００３６】制御インタフェース・コマンドを図６に示
す。メディア・ストリーマ１０にデータをロードし管理
するための低優先順位データ管理コマンドとしては、VS
-CREATE、VS-OPEN、VS-READ、VS-WRITE、VS-GET_POSITI
ON、VS-SET_POSITION、VS-CLOSE、VS-RENAME、VS-DELET
E、VS-GET_ATTRIBUTES、VS-GET_NAMESがある。

【００３７】ストリーム出力を開始して管理するための
高優先順位ストリーム制御コマンドとしては、VS-CONNE
CT、VS-PLAY、VS-RECORD、VS-SEEK、VS-PAUSE、VS-STO
P、VS-DISCONNECTがある。制御ノード１８は、ストリー
ム制御コマンドを監視して、要求を確実に実行できるよ
うにする。制御ノード１８内のこの「承認制御」機構
は、メディア・ストリーマ１０の能力を超えたときにス
トリームを開始する要求を拒否することができる。これ
は、以下のような状況で発生する可能性がある。 １）何らかの構成要素がシステム内で障害を起こし、最
大動作を妨げる場合 ２）（VS-CREATEコマンドのパラメータによって指定さ
れた）データ・ファイルへの同時ストリームの指定数を
超えた場合 ３）導入構成によって指定された、システムからの同時
ストリームの指定数を超えた場合。

【００３８】通信ノード１４は、それぞれが潜在的に異
なる帯域幅（ストリーム）能力と物理定義を備えた異種
グループとして管理される。VS-CONNECTコマンドは、通
信ノード１４とその関連帯域幅の一部または全部を割り
振って、等時データ・ストリーム送達を可能にするよう
に、メディア・ストリーマ１０に指示するものである。
たとえば、メディア・ストリーマ１０は、２７０Ｍビッ
ト／秒で通信ノード１４を介して未圧縮データ・ストリ
ームを再生しながら、他の通信ノード１４でそれよりか
なり低いデータ転送速度（通常、１〜１６Ｍビット／
秒）で圧縮済みデータ・ストリームを同時に再生するこ
とができる。

【００３９】記憶ノード１６、１７は、それぞれが潜在
的に異なる帯域幅（ストリーム）能力と物理定義を備え
た異種グループとして管理される。VS-CREATEコマンド
は、マルチメディア・ファイルとその関連メタデータ用
として１つまたは複数の記憶ノード１６、１７内の記憶
域を割り振るように、メディア・ストリーマ１０に指示
するものである。VS-CREATEコマンドは、ストリーム密
度と、必要な同時ユーザの最大数の両方を指定する。

【００４０】VS-CONNECT_LIST、VS-PLAY_AT_SIGNAL、VS
-RECORD_AT_SIGNALという３つの追加コマンドは、放送
業界の自動化制御システムをサポートする。VS-CONNECT
_LISTでは、アプリケーションは一連の再生コマンドを
サブシステムへの単一コマンドに指定することができ
る。メディア・ストリーマ１０は、それぞれの再生コマ
ンドが制御インタフェースを介して出された場合と同じ
ようにそのコマンドを実行するが、１つのストリームの
送達から次のストリームの送達への移行はシームレスに
行われる。シーケンス例は以下の通りである。 １）制御ノード１８は、FILE1、FILE2、FILE3の全部ま
たは一部を連続再生することを示す再生サブコマンドと
ともにVS-CONNECT_LISTコマンドを受け取る。制御ノー
ド１８は、ファイルの最大データ転送速度を判定し、通
信ノード１４上のその資源を割り振る。割り振られた通
信ノード１４は、詳細な再生リストが与えられ、等時ス
トリームの送達を開始する。 ２）FILE1の送達終了間近に、通信ノード１４はFILE2の
送達を開始するが、ノードの出力ポートへの送達は可能
にしない。FILE1が完了するかまたは自動化制御インタ
フェースからの信号が発生すると、通信ノード１４は出
力ポートを第１のストリームから第２のストリームに切
り替える。これは、１／３０秒内または１標準ビデオ・
フレーム時間内に行われる。 ３）通信ノード１４は、FILE1に関連する資源の割振り
を解除する。

【００４１】VS-PLAY_AT_SIGNALおよびVS-RECORD_AT_SI
GNALでは、外部の自動化制御インタフェースからの信号
により、ビデオ・フレーム境界に応じた正確さの再生お
よび記録動作のためにデータ転送を可能にすることがで
きる。前述の例では、VS-CONNECT_LISTは、外部の自動
化制御インタフェース信号に基づいてFILE1からFILE2へ
の移行を可能にするPLAY_AT_SIGNALサブコマンドを含
む。このサブコマンドがVS-PLAYの場合は、FILE1転送が
完了した場合のみ、移行が行われるはずである。

【００４２】メディア・ストリーマ１０が実行するその
他のコマンドは、記憶階層を管理する能力を提供する。
このようなコマンドとしては、VS-DUMP、VS-RESTORE、V
S-SEND、VS-RECEIVE、VS-RECEIVE_AND_PLAYがある。そ
れぞれのコマンドにより、１つまたは複数のマルチメデ
ィア・ファイルが記憶ノード１６と２つの外部定義階層
エンティティとの間で移動する。 １）VS-DUMPおよびVS-RESTOREは、ディスク記憶ノード
１６と、制御ノード１８がアクセス可能なテープ記憶ユ
ニット１７との間のデータの移動を可能にする。データ
移動は、制御アプリケーションによって開始するか、ま
たは制御ノード１８によって自動的に開始することがで
きる。 ２）VS-SENDおよびVS-RECEIVEは、マルチメディア・フ
ァイルを別のメディア・ストリーマに送信する方法を提
供する。任意で受信側のメディア・ストリーマは、ファ
イル全体を待たずに事前割振りされた通信ノードへの着
信ファイルを直ちに再生することができる。

【００４３】メディア・ストリーマ・アーキテクチャに
定義されたモジュール設計および機能セットに加え、コ
ストを大幅に低減するために、等時データ転送用にデー
タ・フローが最適化される。特に、次のようになる。 １）低待ち時間スイッチの帯域幅が接続されたノードの
帯域幅を超え、ノード間の通信がほぼ非ブロック化にな
る。 ２）プロセッサ・メモリへのデータ移動が回避され、よ
り多くの帯域幅が提供される。 ３）データの処理が回避され、高価な処理ユニットが解
消される。 ４）データ移動が慎重にスケジューリングされ、大規模
なデータ・キャッシュが回避される。

【００４４】従来のコンピュータでは、メディア・スト
リーマ１０は、低待ち時間スイッチ１２を介してアダプ
タ間の対等データ移動を実行する能力を備えた相互接続
アダプタからなるシステムとして機能する。低待ち時間
スイッチ１２は、データ記憶域にアクセスすることがで
き、「ホスト・コンピュータ」の介入なしであるアダプ
タのメモリから別のアダプタのメモリにデータ・セグメ
ントを移動する。

【００４５】B. 等時性送達用のディジタル圧縮ビデオ
・データの階層管理 メディア・ストリーマ１０は、階層記憶素子を提供す
る。これは、非常に小さいビデオ・システムから非常に
大きいシステムまでのスケーラビリティを可能にする設
計を示す。また、ビデオ・オン・デマンド、準ビデオ・
オン・デマンド、コマーシャル挿入、高品質未圧縮ビデ
オ記憶、取込み、再生の各種機能を満足するのに必要な
様々な要件に適応させるため、記憶管理のフレキシビリ
ティを提供する。

【００４６】B1. テープ記憶装置 メディア・ストリーマ１０では、高性能ディジタル・テ
ープからディスクにビデオ表示が移動され、エンド・ユ
ーザが必要とするかなり低いデータ転送速度で再生され
る。このため、ディスク・サブシステムには最小量のビ
デオ時間が格納される。システムが「準ビデオ・オン・
デマンド」である場合は、一度に各ムービーの５分程度
だけがディスク記憶装置に入っていればよい。これに
は、典型的な２時間ムービーの場合にそれぞれ５分のセ
グメントが２２個だけ必要になる。その結果、ビデオ表
示に必要な総ディスク記憶容量が削減される。というの
は、ビデオ表示のすべてが一度にディスク・ファイルに
保管されるわけではないからである。ディスク・ファイ
ルには、ビデオ表示のうち、再生されている部分だけが
存在すればよい。

【００４７】すなわち、ビデオ表示がその全体を表示す
るのに時間Ｔを必要とし、Ｎ個のデータ・ブロックを有
するディジタル表現として格納される場合、各データ・
ブロックは、ビデオ表示の約Ｔ／Ｎの期間に対応する部
分を格納する。Ｎ個のデータ・ブロックの最後のデータ
・ブロックは、Ｔ／Ｎの期間未満を格納する場合もあ
る。

【００４８】システムに対する要求が高まり、ストリー
ム数が増えるにつれて、統計平均としては、ビデオ・ス
トリーム要求の約２５％が同一ムービー用となるが、そ
の時間間隔は様々なサブセカンド時間間隔になり、視聴
者の分布は、このようなサブセカンド要求の５０％以上
が１５個のムービー・セグメントからなるグループの範
囲に入るようなものになる。

【００４９】本発明の一態様は、この要求を満足する最
も適切な技術を使用することである。ランダム・アクセ
ス・カートリッジ・ローダ（ＩＢＭ社製など）は、テー
プ当たりの記憶容量が高く、ドロワ当たり１００本のテ
ープを機械ロボット式にロードし、ドロワ当たり最高２
つのテープ・ドライブを有する、ディジタル・テープ・
システムである。その結果、ムービー・オン・デマンド
・システムに有効なテープ・ライブラリになる。しか
し、本発明は、ムービーの大容量記憶を行うための非常
に低コストのディジタル・テープ記憶ライブラリ・シス
テムも可能にし、さらに低需要ムービーをテープから速
度一致バッファならびにビデオ圧縮解除および分散チャ
ネルへ直接再生することも可能になる。

【００５０】階層テープ記憶をビデオ・システムに結合
することによるもう１つの利点は、ディスクが動作不能
になった場合にディスクに格納されているムービーを高
速バックアップできる点である。典型的なシステムは、
１つのディスク・ユニットが故障した場合にムービーを
テープから再ロードできるように「予備」ディスクを管
理する。これは、通常、ＲＡＩＤまたはＲＡＩＤ状シス
テムと組み合わされるはずである。

【００５１】B2. ディスク記憶システム ビデオ・ストリームに対する需要がより高レベルまで高
まると、ディスクにムービー全体を格納し、テープから
ディスクへビデオ・データを連続移動するのに必要なシ
ステム・パフォーマンス・オーバヘッドを節約すること
がより有効になる。ライブラリ内のムービーの通常の数
は一度に再生される数を１０ｘ〜１００ｘ上回るので、
典型的なシステムは、テープに格納されるムービーのラ
イブラリを収容することになる。ユーザが特定のムービ
ーを要求すると、そのムービーのセグメントがディスク
記憶ノード１６にロードされ、そこから開始される。

【００５２】同じムービーを見たいと思っているユーザ
が多数いる場合は、そのムービーをディスクに保管する
と有益である。このようなムービーは通常、今週の「ホ
ット」ムービーであり、ピーク視聴時間帯前にテープか
らディスクに事前ロードされる。これは、ピーク時間帯
中のシステムの作業付加を低減する傾向がある。

【００５３】B3. キャッシュからのムービー 「ホット」ムービーの需要が高まるにつれて、メディア
・ストリーマ１０は、ＭＲＵベースのアルゴリズムによ
り、主要ムービーをキャッシュに移動させることを決定
する。これには、相当なキャッシュ・メモリが必要であ
るが、コストと活動ストリーム数との比率に関しては、
キャッシュからサポート可能な量が多いと、メディア・
ストリーマ１０の総コストが低下する。

【００５４】ビデオ・データの性質と、どのビデオが再
生中で、次にどのデータが必要になり、どのくらいの長
さ必要になるかをいつもシステムが事前に把握している
ことから、キャッシュ、内部バッファ、ディスク記憶装
置、テープ・ローダ、バス・パフォーマンスなどの使用
を最適化するための方法が使用される。

【００５５】すべての記憶媒体間の内容の配置と分散を
制御するアルゴリズムにより、広範囲の必要帯域幅への
等時データの送達が可能になる。等時データの送達はほ
ぼ１００％予測可能なので、個のアルゴリズムは、ユー
ザがアクセスするデータのキャッシュが必ずしも予測可
能ではない、コンピュータ業界の他の部分用の従来のア
ルゴリズムとは非常に異なったものになる。

【００５６】C. メディア・ストリーマ・データ・フロ
ー・アーキテクチャ 前述のように、メディア・ストリーマ１０は、ＴＶセッ
トや、ＬＡＮ、ＡＴＭなどのネットワークを介して接続
されたセット・トップ・ボックスなどの様々な出力にビ
デオ・ストリームを送達する。記憶容量と同時ストリー
ム数の要件を満たすため、複数の記憶ノードおよび通信
ノードから構成される分散アーキテクチャが好ましい。
データは、記憶ノード１６、１７上に格納され、通信ノ
ードによって送達される。通信ノード１４は、適切な記
憶ノード１６、１７からデータを獲得する。制御ノード
１８は単一のシステム・イメージを外界に提供する。こ
れらのノードはクロス接続の低待ち時間スイッチ１２に
よって接続される。

【００５７】データ転送速度と送達されるデータは、各
ストリームごとに予測可能である。本発明では、資源を
完全利用し、各ストリームのデータが必要なときにあら
ゆる段階で使用可能になるようにするデータ・フロー・
アーキテクチャを構築するために、この予測可能性を利
用する。

【００５８】記憶ノード１６、１７と通信ノード１４と
の間のデータ・フローは、幾通りかに設定することがで
きる。

【００５９】一般に通信ノード１４は、複数ストリーム
の送達を担当する。これは、各ストリームのデータにつ
いて未解決の要求を持っている可能性があり、必要なデ
ータは様々な記憶ノード１６、１７から渡される可能性
がある。様々な記憶ノードが同一通信ノードへのデータ
送信を同時に試みた場合は、１つの記憶ノードだけがデ
ータを送信できるはずであり、残りの記憶ノードはブロ
ックされるはずである。このブロックにより、これらの
記憶ノードがデータ送信を再試行し、スイッチ利用を低
下させ、記憶ノードから通信ノードにデータを送信する
のに必要な時間に大幅な変動が生じるはずである。本発
明では、異なる記憶ノード１６、１７間でも通信ノード
１４の入力ポートの競合が発生しない。

【００６０】必要なバッファリングの量は次のように決
定することができる。まず、通信ノード１４が記憶ノー
ド１６、１７に要求を送ってデータを受け取るのに必要
な平均時間を決定する。この時間は、記憶ノードに要求
を送る時間と応答を受け取る時間を、記憶ノードが要求
を処理するのに要する時間に加算することによって決定
される。次に記憶ノードは、ディスクからデータを読み
取るのに必要な平均時間と要求の処理に関連する遅延と
を加算することによって、要求を処理するのに必要な平
均時間を決定する。これは、要求を処理する際の待ち時
間である。必要なバッファリングの量は、ストリーム・
データ転送速度でこの待ち時間を補うのに必要なメモリ
記憶域である。以下に記載する解決策は、待ち時間を低
減し、その結果、必要な資源を低減するために、メディ
ア・ストリーマ環境の特殊な条件を利用する。前の段階
からのデータに関する要求の予測とともに、（たとえ
ば、記憶ノードおよび通信ノード内で）データのあらゆ
る段階で適時スケジューリング・アルゴリズムを使用す
ることによって、この待ち時間が低減される。

【００６１】通信ノード１４の入力ポートに対する記憶
ノード１６、１７の競合は、以下の２つの基準を使用す
ることによって解消される。 １）記憶ノード１６、１７は、特定の要求を受け取った
ときに通信ノード１４にデータを送信する。 ２）所与の通信ノード１４は、通信ノード１４が送達す
るストリームの数とは無関係に、通信ノード１４からデ
ータを受け取るための１つの要求だけがいつでも未解決
になるように、記憶ノードから読み取るデータに関する
すべての要求を逐次化する。

【００６２】前述のように、待ち時間の低減はあらゆる
段階での適時スケジューリング・アルゴリズムに依存す
る。その基本原理は、ストリームのデータ・フローのあ
らゆる段階で、そのデータに関する要求が到達したとき
にそのデータが使用可能になるというものである。これ
により、要求を送信し、データ転送を実行するのに必要
な時間まで待ち時間が低減される。したがって、制御ノ
ード１８が特定のストリーム用のデータに関する要求を
記憶ノード１６に送信すると、記憶ノード１６はほとん
ど直ちにその要求に応答することができる。この特性
は、前述の競合問題の解決策にとって重要なものであ
る。

【００６３】メディア・ストリーマ環境では、データへ
のアクセスは順次アクセスであり、ストリームのデータ
転送速度は予測可能なので、記憶ノード１６は、特定の
ストリームのデータに対する次の要求がいつ予想される
かを予測することができる。要求に応答して供給される
データのＩＤも分かっている。記憶ノード１６は、デー
タが格納されている場所と、残りのストリームに関して
予想される要求も把握している。

【００６４】この情報と、ディスクからの読取り要求を
処理するための予想時間とが与えられると、通信ノード
１４からの要求が到着する直前にそのデータが使用可能
になるように、記憶ノード１６が読取り動作をスケジュ
ーリングする。たとえば、ストリーム・データ転送速度
が２５０ＫＢ／秒で、記憶ノード１６が１つのビデオの
４セグメントおきに格納している場合、そのストリーム
用のデータに関する要求は４秒おきに到着することにな
る。（読取り要求が５００ｍ秒で完了するという必須の
確信度で）読取り要求を処理するための時間が５００ｍ
秒の場合、その要求は、通信ノード１４からの要求の予
測受取りより少なくとも５００ｍ秒前にスケジューリン
グされる。

【００６５】C1. 制御ノード１８の機能 制御ノード１８の機能は、メディア・ストリーマ１０と
外界とのインタフェースを制御フローに提供することで
ある。また、メディア・ストリーマ１０自体が分散シス
テムとして実現されていても外界に単一のシステム・イ
メージを提示する。制御ノードの機能は、定義済みのア
プリケーション・プログラム・インタフェース（ＡＰ
Ｉ）によって実現される。このＡＰＩは、メディア・ス
トリーマ１０内にビデオ・コンテンツを作成する機能な
らびにビデオ・データの再生／記録などのリアルタイム
機能を提供する。制御ノード１８は、ビデオを再生また
は停止するためのリアルタイム要求を通信ノード１４に
転送する。

【００６６】C2. 通信ノード１４ 通信ノード１４は、接続／切断要求を処理するためのス
レッド、再生／停止要求および休止／再開要求を処理す
るためのスレッド、ジャンプ要求（順方向シークまたは
逆方向シーク）を処理するためのスレッドという、リア
ルタイム・ビデオ・インタフェース処理専用のスレッド
を（同一プロセス内に）持っている。さらに、このノー
ドは、記憶ノード１６からストリーム用のデータを読み
取る入力スレッドと、出力ポートにデータを書き込む出
力スレッドも有する。

【００６７】ビデオの再生中にデータを処理するための
通信ノード１４内のデータ・フロー構造を図７に示す。
このデータ・フロー構造は、記憶ノード１６からデータ
を獲得する入力スレッド１００を含む。入力スレッド１
００は、一度に１つの記憶ノードだけがデータを送信す
るように、記憶ノードからのデータの受取りを逐次化す
る。入力スレッド１００は、出力スレッド１０２がスト
リーム用のバッファの書出しを必要とするときに、その
バッファが必ずデータで充填されるようにするものであ
る。さらに、ストリームに関する入力動作と出力動作の
両方をスケジューリングするスケジューラ機能１０４も
存在する。この機能は、入力スレッド１００と出力スレ
ッド１０２の両方に使用される。

【００６８】各スレッドは、複数の要求からなる待ち行
列を処理する。出力スレッド１０２用の要求待ち行列１
０６には、ストリームを識別し、空にする必要がある関
連バッファを指し示す要求が入っている。これらの要求
は、ビデオ出力インタフェースに書き込む必要がある時
間順に配置されている。出力スレッド１０２がバッファ
を空にすると、そのスレッドはそれに空のマークを付
け、（バッファを充填するために）入力スレッドへのス
トリームに関する要求を入力待ち行列１０８に待ち行列
化するためにスケジューラ機能１０４を呼び出す。入力
スレッド１００用の待ち行列１０８も、バッファを充填
する必要がある時間順に配置されている。

【００６９】入力スレッド１００は、要求時間別に配置
された要求待ち行列１０８も処理する。そのタスクは、
記憶ノード１６からバッファを充填することである。そ
の待ち行列内の各要求ごとに、入力スレッド１００は以
下のアクションを行う。入力スレッド１００は、そのス
トリーム用の次のセグメントのデータを有する記憶ノー
ド１６を判定する（ビデオ・ストリーム用のデータは複
数の記憶ノード間にストライプ化されることが好まし
い）。次に入力スレッド１００は、（スイッチ１２によ
るメッセージを使用して）ストリーム用のデータを要求
する所定の記憶ノードに要求を送り、データの到着を待
つ。

【００７０】このプロトコルは、いつでも１つの記憶ノ
ード１６だけが特定の通信ノード１４にデータを送信す
るようにするもので、すなわち、記憶ノードが通信ノー
ド１４に非同期にデータを送信する場合に発生しうる競
合を除去する。要求したデータを記憶ノード１６から受
け取ると、入力スレッド１００はそのバッファに満杯の
マークを付け、出力スレッド１０２に（ストリームのデ
ータ転送速度に基づいて）要求をバッファリングしてバ
ッファを空にするためにスケジューラ１０４を呼び出
す。

【００７１】C3. 記憶ノード１６ ストリームの再生をサポートするためのデータ・フロー
用の記憶ノード１６の構造を図８に示す。記憶ノード１
６は、ビデオ・データが入っているバッファのプールを
有する。これは、各論理ディスク・ドライブ用の入力ス
レッド１１０と、スイッチ・マトリックス１２を介して
通信ノード１４にデータを書き出す出力スレッド１１２
とを有する。また、これは、動作をスケジューリングす
るために入力スレッド１１０と出力スレッド１１２が使
用するスケジューラ機能１１４も有する。また、データ
を要求する通信ノード１４からの要求を処理するメッセ
ージ・スレッド１１６も有する。

【００７２】データを要求する通信ノード１４からメッ
セージを受け取ると、通常、メッセージ・スレッド１１
６は、すでにバッファリングされている要求済みデータ
を検出し、その要求（待ち行列１１８）を出力スレッド
に待ち行列化する。要求は時間順に待ち行列化される。
出力スレッド１１２はバッファを空にし、それを空きバ
ッファのリストに追加する。それぞれの入力スレッド１
１０は独自の要求待ち行列を持っている。関連ディスク
・ドライブ上にビデオ・データを有する活動ストリーム
ごとに、次のバッファを充填するために（データ転送速
度、ストライプ化のレベルなどに基づいて）要求時間順
に順序づけられた待ち行列１２０が維持される。スレッ
ドは待ち行列１２０内の最初の要求を取り、空きバッフ
ァをそれに関連づけ、ディスク・ドライブからのデータ
でバッファを充填するための入出力要求を出す。バッフ
ァが充填されると、そのバッファは満杯バッファのリス
トに追加される。これは、ストリーム用のデータに関す
る要求を受け取ったときにメッセージ・スレッド１１６
が検査するリストである。通信ノード１４からデータに
関するメッセージを受け取り、要求されたバッファが満
杯になっていない場合、それは未達成の締切り期限であ
ると見なされる。

【００７３】C4. 適時スケジューリング 適時スケジューリング技法は、通信ノード１４と記憶ノ
ード１６の両方で使用する。この技法では、以下のパラ
メータを使用する。 ｂｃ＝通信ノード１４でのバッファ・サイズ ｂｓ＝記憶ノード１６でのバッファ・サイズ ｒ ＝ビデオ・ストリーム・データ転送速度 ｎ ＝ビデオ・ストリーム用のデータが入っているビデ
オのストライプ数 ｓｒ＝ストライプ・データ転送速度 ｓｒ＝ｒ／ｎ

【００７４】使用するアルゴリズムは以下の通りであ
る。 （１）ｓｆｃ＝１つのストリームに関する通信ノードで
の要求の頻度＝ｒ／ｂｃ （２）ｄｆｃ＝記憶ノードでのディスク読取り要求の頻
度＝ｓｒ／ｂｓ

【００７５】ビデオ・データの「ストライプ化」につい
ては、以下のセクションＨで詳述する。

【００７６】要求は、上記の式で求めた頻度でスケジュ
ーリングされ、そのデータが必要になる前に完了するよ
うにスケジューリングされる。これは、ビデオ・ストリ
ームの再生開始時にデータ・パイプをデータで「満た
す」ことによって実施される。

【００７７】ｓｆｃとｄｆｃの計算は、ストリームを再
生する通信ノード１４とビデオ・データが入っている記
憶ノード１６の両方で、接続時に行われる。頻度（また
はその逆である間隔）は、記憶ノード１６でディスクか
らの入力をスケジューリングする際（図８を参照）なら
びに通信ノード１４でポートへの出力（および記憶ノー
ドからの入力）をスケジューリングする際（図７を参
照）に使用される。

【００７８】適時スケジューリングの例 ４つの記憶ノードでストライプ化されたビデオから２．
０ｍビット／秒（２５０，０００バイト／秒）でストリ
ームを再生する。また、通信ノードでのバッファ・サイ
ズが５０，０００バイトで、ディスク・ノードでのバッ
ファ・サイズが２５０，０００バイトであると想定す
る。さらに、データは２５０，０００バイト／秒のセグ
メントにストライプ化されていると想定する。

【００７９】適時アルゴリズムの様々なパラメータの値
は以下の通りである。 ｂｃ ＝２５０，０００バイト（通信ノード１４でのバ
ッファ・サイズ） ｂｓ ＝２５０，０００バイト（記憶ノード１６でのバ
ッファ・サイズ） ｒ ＝２５０，０００バイト／秒（ストリーム・デー
タ転送速度） ｎ ＝４（そのストリームのビデオがストライプ化さ
れたストライプの数） ｓｒ ＝ｒ／ｎ＝６２５０バイト／秒または２５０，０
００／４秒、すなわち、４秒おきに２５０，０００バイ
ト ｓｆｃ＝ｒ／ｂｃ＝１／秒（通信ノード１４での要求の
頻度） ｄｆｃ＝ｒ／ｂｓ＝１／秒（記憶ノード１６での要求の
頻度）

【００８０】ストリームの再生を担当する通信ノード１
４は、１／秒の頻度または１．０秒の間隔で入力要求と
出力要求をスケジューリングする。通信ノード１４がス
トリーム専用の２つのバッファを持っていると想定する
と、通信ノード１４により、それがビデオ・ストリーム
の出力を開始する前に両方のバッファが充填されるよう
になる。

【００８１】接続時に通信ノード１４は、ビデオ・デー
タのストライプが入っている４つの記憶ノード１６のす
べてにメッセージを送信した状態になる。最初の２つの
記憶ノードは、ストライプからの最初のセグメントに関
する要求を予想し、バッファを充填するためのディスク
要求をスケジューリングする。通信ノード１４は、それ
ぞれのサイズが２５０，０００バイトである２つのバッ
ファに最初の２つのセグメントを読み込むための入力要
求（図７を参照）をスケジューリングする。再生要求が
到着すると、通信ノード１４はまず、２つのバッファが
満杯になっていることを確認し、まもなく再生を開始す
ることをすべての記憶ノード１６に通知する。次に、ス
トリームの再生を開始する。最初のバッファが出力され
る（２Ｍビット／秒（または２５０，０００バイト／
秒）で１秒を要する）と、通信ノード１４は記憶ノード
１６からデータを要求する。次に通信ノード１４は、１
秒の間隔でそれぞれの記憶ノードから連続してデータを
要求する。すなわち、４秒の間隔で特定の記憶ノードか
らデータを要求することになる。通信ノードは必ず一度
に２５０，０００バイトのデータを要求する。通信ノー
ドが記憶ノード１６からデータを要求する頻度の計算
は、接続時に通信ノード１４によって行われる。

【００８２】記憶ノード１６は、ストリーム・データに
関する要求を次のように予想する。ストライプ３（以下
のセクションＨを参照）が入っている記憶ノード１６
は、再生が開始されてから１秒後に次の２５０，０００
バイト・セグメントに関する要求を予想することがで
き、その後は４秒おきに予想することができる。ストラ
イプ４が入っている記憶ノード１６は、再生が開始され
てから２秒後に要求を予想することができ、その後は４
秒おきに予想することができる。ストライプ２が入って
いる記憶ノード１６は、再生が開始されてから４秒後に
要求を予想することができ、その後は４秒おきに予想す
ることができる。すなわち、各記憶ノード１６は、（前
述のように）開始時間から４秒おきに２５０，０００バ
イトの頻度でディスクからの入力をスケジューリングす
る。このスケジューリングは、再生コマンドの受信後
と、ストリーム用のバッファが出力された後に、記憶ノ
ード１６で実施される。要求頻度の計算は、接続要求が
受信されたときに行われる。

【００８３】また、通信ノード１４と記憶ノード１６で
異なるバッファ・サイズを使用することも可能である。
たとえば、通信ノード１４のバッファ・サイズを５０，
０００バイトにし、記憶ノード１６のバッファ・サイズ
を２５０，０００バイトにすることもできる。この場
合、通信ノード１４での要求の頻度は（２５０，０００
／５０，０００）５／秒または０．２秒おきになり、記
憶ノード１６での頻度は１／秒のままになる。通信ノー
ド１４は、最初のストライプが入っている記憶ノードか
ら最初の２つのバッファ（１００，０００バイト）を読
み取る（ただし、セグメント・サイズは２５０，０００
バイトであり、最初のセグメントが入っている記憶ノー
ド１６が接続時にディスクからの入力をスケジューリン
グすることになることに留意されたい）。再生が開始さ
れると、通信ノード１４は記憶ノード１６にそれを通知
し、最初のバッファを出力する。バッファが空になる
と、通信ノード１４は次の入力をスケジューリングす
る。バッファは０．２秒おきに空になり、通信ノード１
４はその頻度で記憶ノード１６からの入力を要求し、同
じ頻度で出力もスケジューリングする。

【００８４】この例では、記憶ノード１６は、５つの要
求が０．２秒の間隔で到着することを予想することがで
きる（ただし、１００，０００バイトがすでに読み取ら
れている最初のセグメントは除く。したがって、再生の
開始後に４秒おきに３つの要求が到着する。すなわち、
次のシーケンスの５つの要求（５０，０００バイトごと
に１つずつ）は前のシーケンスの最後の要求から４秒後
に到着する）。記憶ノードでのバッファ・サイズは２５
０，０００バイトなので、記憶ノード１６は（前述の例
と同様に）４秒おきにディスクからの入力をスケジュー
リングする。

【００８５】C5. 再生アクションの詳細 以下のステップは、ストリームの再生アクション用の制
御フロートデータ・フローを追跡するものである。この
ステップについては、再生用のビデオをセットアップす
るために図９に示す。このステップは時間順になってい
る。 １．ユーザが事前にロードされている特定のビデオを備
えたポートをセットアップするためのコマンドを呼び出
す。要求が制御ノード１８に送られる。 ２．制御ノード１８内のスレッドが要求とVS-CONNECT機
能を受け取る。 ３．制御ノード・スレッドがそのビデオ用のカタログ項
目をオープンし、ストライプ化したファイル情報でその
ビデオ用のメモリ記述子をセットアップする。 ４．制御ノード１８が通信ノード１４と、要求に関する
そのノード上の出力ポートを割り振る。 ５．次に制御ノード１８が割り振られた通信ノード１４
にメッセージを送る。 ６．通信ノード１４内のスレッドが制御ノード１８から
メッセージを受け取る。 ７．通信ノード・スレッドがストライプ・ファイルが入
っている記憶ノード１６にオープン要求を送る。 ８、９．オープン要求が送られる各記憶ノード１６内の
スレッドが、要求を受け取り、要求されたストライプ・
ファイルをオープンし、必要な資源を割り振ると同時
に、ディスクからの入力をスケジューリングする（スト
ライプ・ファイルに最初の複数のセグメントが入ってい
る場合）。 １０．記憶ノード・スレッドがストライプ・ファイル用
のハンドル（ＩＤ）を付けて要求を通信ノード１４に送
り返す。 １１．通信ノード１４内のスレッドが関連するすべての
記憶ノードからの応答を待ち、正常終了応答を受け取っ
たときに、出力ポートのセットアップを含め、ストリー
ム用の資源を割り振る。 １２．次に通信ノード１４がビデオ・データ・パイプラ
インを満たすために入力をスケジューリングする。 １３．次に通信ノード１４が制御ノード１８に応答を送
り返す。 １４．通信ノード１４から正常終了応答を受け取ると、
制御ノード・スレッドがストリームのこのインスタンス
に関連する後続要求で使用されるストリーム用のハンド
ルをユーザに返す。

【００８６】ビデオ・ストリームが正常にセットアップ
された後で再生要求を受け取ったときに行われるアクシ
ョンのステップを以下に時間順に示す。このステップに
ついては、図１０に示す。 １．ユーザが再生コマンドを呼び出す。 ２．制御ノード１８内のスレッドが要求を受け取る。 ３．制御ノード１８内のスレッドは、その要求がセット
アップされたストリーム用であることを確認し、割り振
られた通信ノード１４に再生要求を送る。 ４．通信ノード１４内のスレッドが再生要求を受け取
る。 ５．関連する記憶ノード１６がこのストリーム用の後続
要求を予想して独自の動作をスケジューリングできるよ
うに、通信ノード１４は関連する記憶ノード１６のすべ
てに再生要求を送る。「関連する」記憶ノードとは、対
象となるビデオ表示の少なくとも１つのストライプを格
納するものである。 ６．関連する各記憶ノード１６内のスレッドが要求を受
け取り、そのストリーム用の今後の要求に対応するため
にスケジュールをセットアップする。関連する各記憶ノ
ード１６は、通信ノード１４に応答を送り返す。 ７．通信ノード・スレッドにより、パイプラインが満た
され（ビデオ・データが事前ロードされ）、ストリーム
の出力が可能になる。 ８．次に通信ノード１４が制御ノード１８に応答を送り
返す。 ９．制御ノード１８は、ストリームが再生中のユーザに
応答を送り返す。

【００８７】入力スレッドと出力スレッドは、停止／休
止コマンドを受け取るかまたはビデオが完了するまで、
指定のポートにビデオ表示を送達し続ける。

【００８８】D. メディア・ストリーマへのユーザ・イ
ンタフェースとアプリケーション・インタフェース メディア・ストリーマ１０は、受動サーバであり、外部
制御システムから制御コマンドを受け取ったときにビデ
オ・サーバ動作を実行する。図１１は、メディア・スト
リーマ１０のアプリケーション用のシステム構成を示す
もので、システム内に存在する各種インタフェースを示
している。

【００８９】メディア・ストリーマ１０は、その動作を
制御するためにユーザとアプリケーション・プログラム
に対して以下の２通りのレベルのインタフェースを提供
する。 ユーザ・インタフェース（図１１の（Ａ）） アプリケーション・プログラム・インタフェース（図１
１の（Ｂ））

【００９０】両方のレベルのインタフェースはクライア
ント制御システム上に設けられ、これらのシステムが遠
隔プロシージャ呼出し（ＲＰＣ）機構を介してメディア
・ストリーマ１０と通信する。メディア・ストリーマ１
０上ではなく、クライアント制御システム上にインタフ
ェースを設けることにより、メディア・ストリーマ１０
からのアプリケーション・ソフトウェアの分離が達成さ
れる。このため、クライアント制御システム上のアプリ
ケーションを変更したり交換する必要がなくなるので、
メディア・ストリーマ１０のアップグレードまたは交換
が容易になる。

【００９１】D1. ユーザ通信 メディア・ストリーマ１０は、以下の２種類のユーザ・
インタフェースを提供する。 コマンド行インタフェース グラフィカル・ユーザ・インタフェース

【００９２】D1.1. コマンド行インタフェース コマンド行インタフェースは、ユーザ・コンソールまた
はインタフェース（図１の６５、６６）上にプロンプト
を表示する。コマンド・プロンプトの後、ユーザは、パ
ラメータが後に続くコマンド・キーワードからコマンド
を入力する。コマンドが実行されると、インタフェース
はもう一度プロンプトを表示し、次のコマンド入力を待
つ。メディア・ストリーマ・コマンド行インタフェース
は、特に以下の２種類の動作に適している。

【００９３】バッチ制御： バッチ制御は、一連のビデ
オ制御コマンドを含むコマンド・スクリプトの実行開始
を必要とする。たとえば、放送業界では、長期間の間、
事前記録されスケジューリングされた番組を含めるため
に、前もってコマンド・スクリプトを作成することがで
きる。スケジューリングされた開始時には、さらにオペ
レータが介入せずに放送を開始するための単一バッチ・
コマンドにより、このコマンド・スクリプトが実行され
る。

【００９４】自動制御： 自動制御は、メディア・スト
リーマ１０上に格納されたデータを更新／再生するため
にプログラムによって生成されたコマンドのリストの実
行を必要とする。たとえば、通信社では、新しいデータ
を毎日メディア・ストリーマ１０にロードする可能性が
ある。この新しいデータを管理するアプリケーション制
御プログラムは、メディア・ストリーマ・コマンド（た
とえば、ロード、削除、アンロード）を生成して、新し
いデータでメディア・ストリーマ１０を更新する。生成
されたコマンドは、コマンド行インタフェースにパイピ
ングして実行することができる。

【００９５】D1.2. グラフィカル・ユーザ・インタフ
ェース（ＧＵＩ） 図１２は、メディア・ストリーマＧＵＩの例である。こ
のインタフェースは、再生、休止、巻戻し、停止などの
制御ボタンを有するビデオ・カセット・レコーダの制御
パネルに似ている。さらに、操作がユーザによる選択を
必要とする場合は（たとえば、ロードではロードされる
ビデオ表示をユーザが選択する必要がある）、選択パネ
ルも提供する。このＧＵＩは、特に直接ユーザ対話に有
用である。

【００９６】このＧＵＩには、「バッチ」ボタン１３０
と「インポート／エクスポート」ボタン１３２が含まれ
ている。それぞれの機能については後述する。

【００９７】D2. ユーザ機能 メディア・ストリーマ１０は、以下のように３通りの一
般的なタイプのユーザ機能を提供する。 インポート／エクスポート ＶＣＲ状の再生制御 拡張ユーザ制御

【００９８】D2.1. インポート／エクスポート インポート／エクスポート機能は、ビデオ・データをメ
ディア・ストリーマ１０内に移動したり、メディア・ス
トリーマ１０から移動する場合に使用する。ビデオをク
ライアント制御システムからメディア・ストリーム１０
に移動（インポート）する場合、ビデオ・データのソー
スは、クライアント制御システムのファイルまたは装置
として指定される。ビデオ・データのターゲットは、メ
ディア・ストリーム１０内の固有の名前で指定される。
ビデオをメディア・ストリーマ１０からクライアント制
御装置に移動（エクスポート）する場合、ビデオ・デー
タのソースは、メディア・ストリーマ１０内のその名前
によって指定され、ビデオ・データのターゲットは、ク
ライアント制御システムのファイルまたは装置として指
定される。

【００９９】ユーザ機能のインポート／エクスポート・
カテゴリでは、メディア・ストリーマ１０は、ビデオを
除去するための「削除」機能と、格納されているビデオ
に関する情報（名前、データ転送速度など）を獲得する
ための「属性獲得」機能も提供する。

【０１００】ＧＵＩによりインポート／エクスポート機
能を呼び出すには、ユーザは「インポート／エクスポー
ト」ソフト・ボタン１３２（図１２）をクリックする。
これにより、個別の機能を呼び出すための「インポー
ト」、「エクスポート」、「削除」、「属性獲得」の各
ボタンを含む新しいパネル（図示せず）が表れる。

【０１０１】D2.2. ＶＣＲ状の再生制御 メディア・ストリーマ１０は、１組のＶＣＲ状の再生制
御を提供する。図１２のメディア・ストリーマＧＵＩ
は、ロード、イジェクト、再生、低速、休止、停止、巻
戻し、早送り、ミュートの各機能が使用できることを示
している。これらの機能は、ＧＵＩ上の対応するソフト
・ボタンをクリックすることによって活動化される。

【０１０２】メディア・ストリーマ・コマンド行インタ
フェースは、以下のように同様の１組の機能を提供す
る。 セットアップ−特定の出力ポート向けにビデオをセット
アップする。ビデオ・カセットをＶＣＲにロードするの
に類似している。 再生−セットアップされているビデオの再生を開始する
または休止されたビデオの再生を再開する。 休止−ビデオの再生を休止する。 切離し−ＶＣＲからビデオ・カセットをイジェクトする
のに類似している。 状況−ビデオ再生中、経過再生時間など、ポートの状況
を表示する。

【０１０３】D2.3. 拡張ユーザ制御 放送業界などの特定のアプリケーション要件をサポート
するため、本発明は以下のように拡張ユーザ制御を提供
する。 再生リスト−複数のビデオと、ポート上で再生するその
順序をセットアップする。 再生長−ビデオを再生する時間を制限する。 バッチ動作−コマンド・ファイルに格納されている動作
のリストを実行する。

【０１０４】生成リスト制御と再生長制御は、ＧＵＩ上
の「ロード」ボタン１３４によって実施される。それぞ
れの「セットアップ」コマンドは、特定のポート用の再
生リストに追加されるビデオを指定する。また、各コマ
ンドはビデオが再生される時間制限も指定する。図１３
は、再生リストに追加するビデオを選択するためならび
にビデオの再生の時間制限を指定するためにＧＵＩ上の
「ロード」ソフト・ボタン１３４のクリックに応答して
表示されるパネルを示している。ユーザが「ファイル」
ボックス１３６内のファイル名をクリックすると、その
名前が「ファイル名」ボックス１３８に入力される。ユ
ーザが「追加」ボタン１４０をクリックすると、「ファ
イル名」ボックス１３８内のファイル名がその時間制限
とともに「再生リスト」ボックス１４２に付加され、現
在の再生リストが（再生リスト上の各ビデオの時間制限
とともに）表示される。

【０１０５】バッチ動作は、ＧＵＩ上の「バッチ」ソフ
ト・ボタン１３０を使用することによって実施される
（図１２を参照）。

【０１０６】「バッチ」ボタン１３０が活動化される
と、ユーザがコマンド・ファイル名を選択または入力で
きるようにするためにバッチ選択パネルが表示される
（図１４を参照）。バッチ選択パネル上の「実行」ボタ
ン１４４を押すと、選択されたコマンド・ファイル内の
コマンドの実行が開始される。図１４は、ＧＵＩ上の
「バッチ」および「実行」操作の例である。たとえば、
ユーザがまずc:/batchcmdディレクトリ内の「batch2」
ファイルにコマンド・スクリプトを作成したとする。次
にユーザは、図１２に示すＧＵＩ上の「バッチ」ボタン
１３０をクリックして、バッチ選択パネルを表示させ
る。次にユーザは、バッチ選択パネルの「ディレクト
リ」ボックス１４６内の「c:/batchcmd」をクリックす
る。この結果、「ファイル」ボックス１４８内にファイ
ルのリストが表示される。「ファイル」ボックス１４８
内の「batch2」行をクリックすると、それが「ファイル
名」ボックス１５０に入力される。最後にユーザは、
「実行」ボタン１４４をクリックして、「batch2」ファ
イルに格納されているコマンドを順次実行する。

【０１０７】D3. アプリケーション・プログラム・イ
ンタフェース アプリケーション制御プログラムがメディア・ストリー
マ１０と対話して、その動作を制御できるように、メデ
ィア・ストリーマ１０は上記のアプリケーション・プロ
グラム・インタフェース（ＡＰＩ）を提供する（もう一
度図１１を参照してもよい）。

【０１０８】このＡＰＩは、遠隔プロシージャ呼出し
（ＲＰＣ）ベースのプロシージャから構成される。アプ
リケーション制御プログラムは、プロシージャ呼出しを
行うことによって、ＡＰＩ機能を呼び出す。このプロシ
ージャ呼出しのパラメータは、実行される機能を指定す
るものである。アプリケーション制御プログラムは、メ
ディア・ストリーマ１０の論理位置および物理位置とは
無関係に、ＡＰＩ機能を呼び出す。ビデオ・サービスを
提供するためのメディア・ストリーマ１０のＩＤは、ク
ライアント制御システムの始動時または任意でアプリケ
ーション制御プログラムの開始時に設定される。メディ
ア・ストリーマ１０のＩＤが設定されると、プロシージ
ャ呼出しは正しいメディア・ストリーマ１０に送られて
サービスを提供する。

【０１０９】以下に示すものを除き、ＡＰＩ機能は同期
的に処理される。すなわち、機能呼出しが呼出し側に返
されると、その機能が完了し、メディア・ストリーマ１
０では追加の処理は一切必要なくなる。ＡＰＩ機能を同
期動作として構成することによって、コンテキスト切替
え、非同期信号送出、フィードバックのための追加の処
理オーバヘッドが回避される。厳重なリアルタイム要件
があるため、このパフォーマンスはビデオ・サーバ・ア
プリケーションでは重要なものである。

【０１１０】ＡＰＩ機能の処理は、要求を受け取った順
序で行われる。このため、ユーザ操作が正しい順序で確
実に処理される。たとえば、ビデオは先に接続（セット
アップ）しなければ、再生することができない。もう１
つの例は、「再生」要求の後に「休止」要求が続く場合
に順序を切り替えると、全く異なる結果がユーザにもた
らされる点である。

【０１１１】VS-PLAY機能は、ビデオの再生を開始し、
（ビデオ再生の完了まで待たずに）直ちに呼出し側に制
御を返すものである。このアーキテクチャの原理は、ビ
デオ再生の時間が一般に長く（数分から数時間）しかも
予測不能である（休止コマンドや停止コマンドが存在す
る可能性がある）ので、VS-PLAY機能を非同期にするこ
とにより、本来なら予測不能なほど長時間にわたって割
り振られる資源が解放されるというものである。

【０１１２】ビデオ再生が完了すると、メディア・スト
リーマ１０は、アプリケーション制御プログラムが指定
したシステム／ポート・アドレスへの非同期呼出しを生
成し、アプリケーション制御プログラムにビデオ完了事
象を通知する。このシステム／ポート・アドレスは、ア
プリケーション制御プログラムがＡＰＩのVS-CONNECT機
能を呼び出してビデオを接続するときにこのプログラム
によって指定される。ただし、VS-PLAY用のコールバッ
ク・システム／ポート・アドレスは個々のビデオ・レベ
ルで指定されることに留意されたい。これは、アプリケ
ーション制御プログラムが任意の制御点にビデオ完了メ
ッセージを自由に送ることができることを意味する。た
とえば、あるアプリケーションが１つの中央システム／
ポートを使用して、クライアント制御システムの多くま
たは全部のビデオ完了メッセージを処理することもでき
る。別のアプリケーションでは、複数の異なるシステム
／ポート・アドレスを使用して、１つのクライアント制
御システム用のビデオ完了メッセージを処理することが
できる。

【０１１３】ＡＰＩアーキテクチャにより、メディア・
ストリーマ１０は、異種ハードウェア／ソフトウェア・
プラットフォームを備え、同期タイプと非同期タイプ両
方の動作を効率的に処理する、複数の並行クライアント
制御システムをサポートしながら、動作要求の正しい順
序づけを確保できるようになる。たとえば、メディア・
ストリーマ１０ではＰＳ／２システム上で動作するＩＢ
Ｍ ＯＳ／２オペレーティング・システムを使用し、ク
ライアント制御システムではＲＳ／６０００システム上
で動作するＩＢＭ ＡＩＸオペレーティング・システム
を使用することができる（ＩＢＭ、ＯＳ／２、ＰＳ／
２、ＡＩＸ、ＲＳ／６０００はすべてＩＢＭ社の商標で
ある）。

【０１１４】D4. クライアント／メディア・ストリー
マ間通信 クライアント制御システムとメディア・ストリーマ１０
との間の通信は、既知のタイプの遠隔プロシージャ呼出
し（ＲＰＣ）機構などにより実施される。図１５は、ク
ライアント制御システム１１とメディア・ストリーマ１
０との間の通信用のＲＰＣ構造を示している。メディア
・ストリーマの諸機能を呼び出す際に、クライアント制
御システム１１はＲＰＣクライアントとして機能し、メ
ディア・ストリーマ１０はＲＰＣサーバとして機能す
る。これは、図１５の（Ａ）に示されている。ただし、
非同期機能すなわちVS-PLAYの場合、それが完了すると
メディア・ストリーマ１０がクライアント制御システム
１１への呼出しを生成する。この場合、クライアント制
御システム１１はＲＰＣサーバとして機能し、メディア
・ストリーマ１０はＲＰＣシステムになる。これは、図
１５の（Ｂ）に示されている。

【０１１５】D4.1. クライアント制御システム１１ クライアント制御システム１１では、ユーザ・コマンド
行インタフェースが３つの内部並列プロセス（スレッ
ド）から構成される。第１のプロセスは、ユーザコマン
ド行入力を解析し、ＡＰＩ機能を呼び出すことによって
要求された動作を実行し、その結果、メディア・ストリ
ーマ１０へのＲＰＣ呼出しが行われる（図１５の
（Ａ））。このプロセスは、様々な出力ポート向けにセ
ットアップされ再生されるビデオの状況の追跡も行う。
第２のプロセスは、それぞれの指定時間制限と照らし合
わせて、各ビデオの経過再生時間を定期的に検査する。
あるビデオがその時間制限に達した場合、そのビデオは
停止されて切断され、同一出力ポート用の待機待ち行列
内に次のビデオがある場合はそのビデオが開始される。
クライアント制御システム１１の第３のプロセスは、メ
ディア・ストリーマ１０からVS-PLAY非同期終了通知を
受け取るためにＲＰＣサーバとして機能する（図１５の
（Ｂ））。

【０１１６】D4.2. メディア・ストリーマ１０ メディア・ストリーマ１０の始動時に、クライアント制
御システム１１とメディア・ストリーマ１０との間のＲ
ＰＣをサポートするために、２つの並列プロセス（スレ
ッド）が呼び出される。第１のプロセスは、クライアン
ト制御システム１１からのＡＰＩ機能呼出し用のＲＰＣ
サーバとして機能する（図１５の（Ａ））。この第１の
プロセスは、ＲＰＣ呼出しを受け取り、要求された機能
（VS-CONNECT、VS-PLAY、VS-DISCONNECTなど）を実行す
るために適切なプロシージャをディスパッチする。第２
のプロセスは、適切なクライアント制御システム・アド
レスを呼び出してアプリケーション制御プログラムに非
同期終了事象を通知するためにＲＰＣクライアントとし
て機能する。このプロセスは、ビデオの再生を処理する
他のプロセスによって作成された内部パイプ上で自ら待
機するのをブロックする。ビデオの末尾または異常終了
条件に達すると、第２のプロセスはパイプにメッセージ
を書き込む。ブロックされたプロセスはメッセージを読
み取り、クライアント制御システムがその状況を更新
し、それに応じてアクションを行えるように、クライア
ント制御システム１１のポート・アドレスへのＲＰＣ呼
出しを行う（図１５の（Ｂ））。

【０１１７】E. ビデオ送達用のメディア・ストリーマ
のメモリ構成と最適化 本発明の一態様は、キャッシュ管理と関連の入出力動作
をビデオ送達環境に応じて調整するための統合機構を提
供するものである。本発明のこの態様について、以下に
詳述する。

【０１１８】E1. 先行技術のキャッシュ管理 キャッシュ管理のための先行技術の機構は、キャッシュ
・コントローラとオペレーティング・システムのファイ
ル・サブシステムに組み込まれている。このような機構
は、汎用目的で設計されており、ビデオ送達の要求を満
たすように専門化されてはいない。

【０１１９】図１６は、従来のキャッシュ管理機構をビ
デオ送達用に構成するために可能な１つの方法を示して
いる。この技法は、（１つのファイルにするには大きす
ぎるので）２つのディスク・ファイル１６０、１６２に
分割したビデオと、ファイル・システム１６４、メディ
ア・サーバ１６８、ビデオ・ドライバ１７０を収容して
いるプロセッサとを使用している。また、２つのビデオ
・ストリーム用の２つのビデオ・アダプタ・ポート１７
２、１７４も示されている。さらに、ディスク・ファイ
ル１６０のセグメントを主記憶装置に読み込み、その
後、そのデータを第１のビデオ・ポート１７２に書き込
むためのデータ・フローと、同じセグメントを読み取っ
てそれを第２のビデオ・ポート１７４に書き込むための
データ・フローも示されている。図１６は、本発明のメ
ディア・ストリーマ１０が対処し克服する先行技術の問
題を示すためのものである。

【０１２０】図１６のステップＡ１〜Ａ１２について説
明する。 Ａ１． メディア・サーバ１６８がファイル・システム
１６６を呼び出して、セグメントＳｋをビデオ・ドライ
バ１７０内のバッファに読み込む。 Ａ２． ファイル・システム１６６がＳｋの一部をファ
イル・システム１６６内のキャッシュ・バッファに読み
込む。 Ａ３． ファイル・システム１６６がキャッシュ・バッ
ファをビデオ・ドライバ１７０内のバッファにコピーす
る。ステップＡ２とＡ３を何回か繰り返す。 Ａ４． ファイル・システム１６６がビデオ・ドライバ
１７０を呼び出して、Ｓｋをビデオ・ポート１（１７
６）に書き込む。 Ａ５． ビデオ・ドライバ１７０がＳｋの一部をビデオ
・ドライバ１７０内のバッファにコピーする。 Ａ６． ビデオ・ドライバ１７０がバッファをビデオ・
ポート１（１７６）に書き込む。 ステップＡ５とＡ６を何回か繰り返す。

【０１２１】ステップＡ７〜Ａ１２は同様に機能する
が、ポート１をポート２に変更する。ポート２に必要な
ときにＳｋの一部がファイル・システム１６６のキャッ
シュ内にある場合、ステップＡ８はスキップしてもよ
い。

【０１２２】お分かりのように、ビデオ送達には、複数
のデータ・ストリームによって大量のデータを転送する
ことが必要である。全体的な利用状況は、キャッシュを
最適化するための２通りの従来パターン、ランダムと順
次のいずれにも適合しない。ランダム・オプションを選
択すると、ほとんどのキャッシュ・バッファは、最近読
み取られたビデオ・セグメントからのデータを収容する
可能性があるが、期限が切れる前にそれらを読み取るた
めのビデオ・ストリームは一切準備されなくなる。順次
オプションを選択した場合は、最大使用頻度キャッシュ
・バッファがまず再使用されるので、ファイル・システ
ム・キャッシュで必要なセグメント部分が見つかる可能
性はかなり低くなる。前述のように、ビデオ送達の重要
な要素の１つは、データ・ストリームが等時的、すなわ
ち、視聴者またはユーザが不快と感じるような休止や中
断がなく送達される点である。図示の先行技術のキャッ
シュ機構では、ユーザに対してビデオ・データ・ストリ
ームを確実に等時送達することができない。

【０１２３】図１６が示す上記以外の問題は以下の通り
である。 ａ． 一般的なファイル・システム要件を満足するため
に、ディスクおよびビデオ・ポートの入出力が比較的小
さいセグメント単位で行われる。このため、必要な処理
時間、ディスク・シーク・オーバヘッド、バス・オーバ
ヘッドがビデオ・セグメント・サイズのセグメントの場
合より増加する。 ｂ． ファイル・システム・キャッシュ・バッファとメ
ディア・サーバ・バッファとの間ならびにメディア・サ
ーバ・バッファとビデオ・ドライバ・バッファとの間で
データをコピーするための処理時間は、除去することが
望ましいと思われるような不要なオーバヘッドになる。 ｃ． 同時に同一ビデオ・セグメントの複数コピーを収
容するために２つのビデオ・バッファ（すなわち、１７
２、１７４）を使用することは、メイン・メモリの使い
方としては非効率的である。同じデータをファイル・シ
ステム・キャッシュに格納すると同時にビデオ・ドライ
ブ・バッファにも格納すると、さらにその無駄は大きく
なる。

【０１２４】E2. ビデオ最適化キャッシュ管理 本発明のこの態様によるキャッシュ管理操作には、スト
リーム間でのセグメント・サイズ・キャッシュ・バッフ
ァの共用、予測キャッシュ、キャッシュを最適化するた
めの同期化という３つの重要な側面がある。

【０１２５】E2.1. ストリーム間でのセグメント・サ
イズ・キャッシュ・バッファの共用 ビデオは、一定サイズのセグメントの形で格納され管理
される。このセグメントには順番に番号が付けられ、た
とえば、セグメント５はビデオ表示のうち、セグメント
６より表示の先頭に近い部分を格納するようになってい
る。セグメント・サイズは、ディスク入出力、ビデオ入
出力、バスの使用法、プロセッサの使用法を最適化する
ように選択される。ビデオの１つのセグメントは一定の
内容を持ち、その内容はビデオ名とセグメント番号だけ
に左右される。ディスクおよびビデオ出力へのすべての
入出力と、すべてのキャッシュ動作は、セグメント境界
に位置合せして実行される。

【０１２６】本発明のこの態様は、基礎となるハードウ
ェアが通信ノード１４内のキャッシュ・メモリを通過せ
ずに、ディスクと通信ノード１４内のビデオ出力カード
との直接のデータ・フローによる対等動作をサポートす
るかどうかにより、２通りの形態をとる。対等動作の場
合は、ディスク記憶ユニット１６でキャッシュが行われ
る。対等動作をサポートしていないハードウェアの場合
は、入出力動作とデータ移動を最小限にするために、セ
グメントサイズのブロック単位でデータを（通信ノード
１４内の）ページ位置合せした隣接キャッシュ・メモリ
に直接読み込む。（以下のF.ビデオ最適化ディジタル・
メモリ割振りの項を参照されたい。）

【０１２７】データは、同じ位置に維持され、そのビデ
オ・セグメントが不要になるまでこの位置から直接書き
込まれる。ビデオ・セグメントをキャッシュする間に、
ビデオ・セグメントの出力を必要とするすべてのビデオ
・ストリームが同じキャッシュ・バッファにアクセスす
る。したがって、ビデオ・セグメントの１つのコピーが
多くのユーザによって使用され、同じビデオ・セグメン
トの追加コピーを読み取るために追加の入出力、プロセ
ッサ、バッファ・メモリを使用することが回避される。
対等動作の場合は、通信ノード１４側で、残りの入出力
の半分と、プロセッサおよびメイン・メモリのほとんど
すべての使用が回避される。

【０１２８】図１７は、対等動作を行わないシステムの
場合の本発明の実施例を示している。ビデオ・データ
は、奇数番号のセグメントが第１のディスク記憶ノード
１８０上に置かれ、偶数番号のセグメントが第２のディ
スク記憶ノード１８２上に置かれるように、ディスク記
憶ノード１６上でストライプ化される（以下のセクショ
ンＨを参照）。

【０１２９】図１７には、この構成用のデータ・フロー
も示されている。図示の通り、セグメントＳｋは、ディ
スク１８２から通信ノード１８６内のキャッシュ・バッ
ファ１８４に読み込まれ、次にビデオ出力ポート１およ
び２に書き込まれる。ビデオ・データ・セグメントＳｋ
は、１回の入出力動作でキャッシュ・バッファ１８４に
直接読み込まれ、次にポート１に書き込まれる。次にビ
デオ・データ・セグメントＳｋは、１回の入出力動作で
キャッシュ・バッファ１８４からポート２に書き込まれ
る。

【０１３０】お分かりのように、図１６の従来の手法に
ついて説明したすべての問題が図１７に示すシステムに
よって克服される。

【０１３１】図１８は、ディスク記憶ノードとビデオ出
力カードとの間の対等動作向けのサポートを含む構成用
のデータ・フローを示している。１対のディスク・ドラ
イブ１９０、１９２は、中間の通信ノード１４のメイン
・メモリを通過せずに１対のビデオ・ポート１９４、１
９６に直接供給される、ストライプ化したビデオ表示を
収容している。

【０１３２】この構成用のデータ・フローは、ディスク
・キャッシュ・バッファ１９８を介してディスク１９２
からポート１に（１回の入出力動作で）セグメントＳｋ
を直接読み込むためのものである。

【０１３３】セグメントＳｋをポート２に読み込むため
の呼出しが続く場合、セグメントＳｋは、ディスク・キ
ャッシュ・バッファ１９８からポート２に（１回の入出
力動作で）直接読み込まれる。

【０１３４】ポート１用にディスク・キャッシュ・バッ
ファ１９８に読み込んだデータがポート２に書き込むた
めにまだ常駐しているときは、メモリ、バス、プロセッ
サ資源を可能な限り最適に使用すると、ビデオ・セグメ
ントがポート１および２に転送される。

【０１３５】対等とメイン・メモリ・キャッシュ機構と
を組み合わせることが可能である。たとえば、通信ノー
ド１４の１つのポートにのみ再生するビデオ表示に対等
動作を使用し、通信ノード１４の複数ポートに再生する
ビデオ表示のために通信ノード１４にキャッシュするこ
とが可能である。

【０１３６】ディスク記憶ノードと通信ノードとの間で
キャッシュ責任を分割するための方針は、所与のハード
ウェア構成でサポート可能なビデオ・ストリーム数を最
適化するように選択される。サポートされるストリーム
数が分かっている場合は、キャッシュ記憶域の容量およ
び位置を求めることができる。

【０１３７】E2.2. 予測キャッシュ 予測キャッシュ機構は、ビデオ送達に十分適したキャッ
シュ方針の必要性を満たすものである。一般にビデオ表
示は非常に予測しやすい。通常、ビデオ表示は先頭から
再生を開始し、かなり長い所定の期間の間、一定の速度
で再生し、末尾に達したときだけ停止する。メディア・
ストリーマ１０のキャッシュ手法では、この予測可能性
を利用して、一度にキャッシュされるビデオ・セグメン
トの組を最適化する。

【０１３８】この予測可能性は、キャッシュ・バッファ
を充填するための読取り動作のスケジューリングと、キ
ャッシュ・バッファの再利用のためのアルゴリズムの駆
動の両方に使用される。期限が切れる前にその内容が利
用されることはないと予測されるバッファは、直ちに再
利用され、より優先順位の高い用途のためにその空間が
解放される。妥当な時間内にその内容が使用される見込
みがあるバッファは、その最後の使用からかなり経って
いても再利用されない。

【０１３９】より具体的には、ビデオｖ１、ｖ２、・・
・と、ストリームｓ１、ｓ２、・・・があって、これら
のビデオを再生するとすると、各ストリームｓｊがビデ
オｖ（ｓｊ）を１つずつ再生し、ｖ（ｓｊ）のｋ番目の
セグメントの書込み用として予測される時間は以下の一
次関数になる。 ｔ（ｓｊ，ｋ）＝ａ（ｓｊ）＋ｒ（ｓｊ）ｋ ただし、ａ（ｓｊ）は開始時間と開始セグメント番号に
左右され、ｒ（ｓｊ）は１つのセグメントを再生するの
に要する一定時間であり、ｔ（ｓｊ，ｋ）はストリーム
ｓｊのｋ番目のセグメントを再生するためにスケジュー
リングされた時間である。

【０１４０】この情報は、キャッシュ・バッファを充填
するための読取り動作のスケジューリングと、キャッシ
ュ・バッファの再利用のためのアルゴリズムの駆動の両
方に使用される。キャッシュ管理アルゴリズムの操作例
を以下にいくつか示す。

【０１４１】例Ａ 現在再生中のビデオ・ストリームのいずれも再生しない
と予測されるビデオ・セグメントが入っているキャッシ
ュ・バッファは、再生すると予測されるバッファの再使
用より先に再使用される。この制約を満たした後、その
ビデオを再生する頻度とセグメント番号は、ビデオ・セ
グメントをキャッシュした状態に維持するための優先順
位を求める重みとして使用される。このグループ内で最
も保存優先順位が高いものは、頻繁に再生されるビデオ
内で先に表れるビデオ・セグメントに割り当てられる。

【０１４２】例Ｂ 再生すると予測されるビデオ・セグメントが入っている
キャッシュ・バッファの場合は、次に予測される再生時
間と、そのビデオ・セグメントを再生するために残って
いるストリーム数が、ビデオ・セグメントをキャッシュ
した状態に維持するための優先順位を求める重みとして
使用される。本質的にこの重みにより、キャッシュ・バ
ッファの保存優先順位をキャッシュ・バッファを再利用
した場合の（任意のビデオ・セグメントの）入出力の予
測数とそれを保存した場合の予測数との差に設定するこ
とができる。

【０１４３】たとえば、ｖ５がｓ７で再生中で、ｖ８が
ｓ２とｓ３で再生中で、ｓ２がｓ３より５秒遅れて動作
し、ｖ４がｓ１２〜ｓ２０で再生中で、それぞれのスト
リームが次のストリームより３０秒遅れている場合、す
でにｓ７によって使用されているｖ５データが入ってい
るバッファが最初に再利用され、次に、すでにｓ２によ
って使用されているｖ８データが入っているバッファが
続き、次に、すでにｓ１２によって使用されているｖ４
データが入っているバッファが続き、次に、最も保存優
先順位が低い残りのバッファが続く。

【０１４４】キャッシュ管理アルゴリズムは、接続動作
（正確な時期は不明であるが近い将来にビデオ・セグメ
ントが再生されると予測することが可能な場合）および
停止動作（前の予測を改訂する必要がある場合）などの
特殊な場合用の変形態様を用意している。

【０１４５】E2.3. キャッシュを最適化するためのス
トリームの同期化 所与のビデオ・セグメントが入っているキャッシュ・バ
ッファが記憶域に残り、その結果、より多くのシステム
容量が他のビデオ・ストリームに利用できるようにしな
ければならない時間を最小限にするため、そのセグメン
トを必要とするすべてのストリームをクラスター化する
ことが望ましい。ビデオ再生の場合は、通常、セグメン
トが再生される速度のフレキシビリティはほとんどな
い。しかし、ビデオ送達のアプリケーションの中には、
再生速度がフレキシブルなものもある（すなわち、不都
合な人間の反応を引き起こさずに、ビデオとオーディオ
をわずかに加速したり減速することができる）。さら
に、即時視聴以外の目的のためにビデオを送達する場合
もある。速度の変動が許されるときは、ストリーム間の
ギャップを埋めて、セグメントをバッファした状態に維
持しなければならない時間を低減するために、（時間的
に）前方のストリームは許容される最低速度で再生し、
（時間的に）後方のストリームは許される最高速度で再
生する。

【０１４６】接続動作および再生動作時には、同じビデ
オ表示を使用するストリームのクラスター化も考慮され
る。たとえば、VS-PLAY_AT_SIGNALを使用して、同時に
複数のストリーム上でビデオの再生を開始することがで
きる。これにより、クラスター化が改善され、他のビデ
オ・ストリームのためにより多くのシステム資源が残さ
れ、システムの有効容量が増加する。より具体的には、
あるストリームが第２のストリームと時間的に一致する
ように短期間の間、そのストリームを表示することによ
ってクラスター化すると、キャッシュ内のセグメントの
１つのコピーを両方のストリームに使用することがで
き、したがって、処理資産が節約される。

【０１４７】F. ビデオ最適化ディジタル・メモリ割振
り ディジタル・ビデオ・データは、非ランダムであり、順
次かつ大規模で、内容重視ではなく時間重視であるの
で、通常のデータ処理データとは異なる属性を持ってい
る。複数のデータ・ストリームを高ビット転送速度で送
達しなければならず、データ経路内では重要でないすべ
てのオーバヘッドを最小限にする必要がある。メディア
・ストリーマ１０の効率と容量を最大限にするには、慎
重なバッファ管理が必要である。メモリ割振り、割振り
解除、アクセスがこのプロセスの重要要素であり、使用
法が間違っていると、メモリの断片化、効率の低下、ビ
デオ・データの遅延または破壊に至る可能性がある。

【０１４８】本発明のメディア・ストリーマ１０は、高
レベル・アプリケーションがディジタル・ビデオ・デー
タ用にスワップ不能でページ位置合せした隣接メモリ・
セグメント（ブロック）の割振りおよび割振り解除を行
えるようにするためのメモリ割振りプロシージャを使用
している。このプロシージャは、ビデオ伝送アプリケー
ションに単純な高レベル・インタフェースを提供し、要
求されたサイズのメモリ・ブロックを割り振るために低
レベルのオペレーション・システム・モジュールとコー
ド・セグメントを使用する。メモリ・ブロックは隣接
し、物理メモリ内に固定されており、仮想メモリのスワ
ッピングやページングによって発生しうる遅延または破
壊や、データ伝送ソフトウェアで収集／分散ルーチンを
実現しなければならないと言う複雑さを解消する。

【０１４９】この高レベル・インタフェースは、要求さ
れたメモリ・ブロックに関する様々なアドレス指定モー
ド値も返し、メディア・ストリーマ環境で同時に動作す
る可能性のある様々なメモリ・モデルに適合するために
高価な動的アドレス変換を行う必要がなくなる。固定デ
ィスク装置などの他のデバイス・ドライブによる直接ア
クセス用の物理アドレスならびに様々なアプリケーショ
ンが使用するプロセス線形アドレスおよびプロセス・セ
グメント化アドレスが用意される。また、メモリ・ブロ
ックをシステムに返す割振り解除ルーチンも用意され、
メモリがすべて単一ブロックとして返されるので、断片
化の問題が解消される。

【０１５０】F1. メモリ割振り用のコマンド １．物理メモリの割振り 要求されたサイズのメモリ・ブロックを割り振る。ブロ
ックの長さとともに、メモリ域の様々なメモリ・モデル
・アドレスによって制御ブロックが返される。 ２．物理メモリの割振り解除 メモリ・ブロックをオペレーティング・システムに返
し、関連のメモリ・ポインタを解放する。

【０１５１】F2. アプリケーション・プログラム・イ
ンタフェース デバイス・ドライバは、システム構成ファイル内に定義
され、システム始動時に自動的に初期設定される。その
後アプリケーションは、そのラベルを入手するために疑
似デバイスとしてそのデバイス・ドライバをオープン
し、インタフェースを使用してコマンドとパラメータを
引き渡す。サポートされるコマンドは、メモリ割振りと
メモリ割振り解除であり、そのパラメータは、メモリ・
サイズと、論理メモリ・アドレスを指すポインタであ
る。これらのアドレスは、メモリの物理ブロックが割り
振られた後でデバイス・ドライバによって設定され、物
理アドレスが論理アドレスに変換される。割振りが失敗
に終わると、ヌルが返される。

【０１５２】図１９は、このプロシージャを使用する可
能性がある典型的なアプリケーションのセットを示して
いる。バッファ１は、３２ビット・アプリケーションか
ら、修正され、バッファ２に移されるデータを要求され
る。このバッファは、セグメント化したアドレスを使用
する１６ビット・アプリケーションによって、または固
定ディスク・ドライブなどの物理装置によって直接操作
することができる。この割振り方式を使用して、固定バ
ッファ、物理バッファ、隣接バッファを事前割振りする
ことによって、各アプリケーションはその固有直接アド
レス指定を使用してデータにアクセスできるようにな
り、アドレス変換や動的メモリ割振りの遅延が解消され
る。ビデオ・アプリケーションでは、ディジタル・ビデ
オ・データを物理ディスクからバッファに直接移し、プ
ロセス内で数回移動させずにそれを出力装置に直接転送
することによって、この手法でデータ移動を最小限にす
ることができる。

【０１５３】G. ビデオ・アプリケーション用に最適化
したディスク・ドライブ ビデオ・ストリームをその宛先に等時的に、すなわち、
人間の目が動きの不連続として、または耳が音の中断と
して感知できるような遅延が発生せずに、送達すること
が重要である。現在のディスク技術では、データ・アク
セスにかなりの遅延を発生しうる予測障害分析を実行す
るなどの定期的なアクションが必要な場合がある。ほと
んどの入出力動作は１００ｍｓ以内に完了するが、１０
０ｍｓの定期的な遅延は一般的であり、３秒もの遅延が
発生する場合もある。

【０１５４】メディア・ストリーマ１０は、高いデータ
転送速度も効率よく維持できなければならない。汎用デ
ータ記憶および検索用に構成されたディスク・ドライブ
は、ビデオ・サーバ・アプリケーション向けに最適化し
ないと、メモリ、ディスク・バッファ、ＳＣＳＩバス、
ディスク容量の使い方の非効率に苦しむことになる。

【０１５５】本発明の一態様により、本発明で使用する
ディスク・ドライブは、ディスク・パラメータを最適化
することによって大量のデータを円滑かつ適切な時期に
送達する役割に合わせて調整されている。このパラメー
タは、ビデオ・サーバ用に専門化したディスク・ドライ
ブの製造に取り入れるか、またはコマンド機構によって
設定することができる。

【０１５６】定期的アクションを制御するパラメータ
は、遅延を最小限にするかまたは除去するように設定す
る。バッファの使用法に影響するパラメータは、１回の
読取りまたは書込み操作で非常に大量のデータを転送で
きるように設定する。ＳＣＳＩバスとプロセッサ・バス
との速度の一致に影響するパラメータは、データ転送の
開始が早すぎたり遅すぎたりしないように調整する。デ
ィスク・メディア自体は、有効容量および帯域幅を最大
限にするセクタ・サイズでフォーマットする。

【０１５７】最適化を実施するには次のようにする。物
理ディスク・メディアを許容される最大物理セクタ・サ
イズでフォーマットする。このフォーマット・オプショ
ンは、セクタ間のギャップに浪費される空間の量を最小
限にし、デバイス容量を最大限にし、バースト・データ
転送速度を最大限にするものである。好ましい実施態様
は７４４バイト・セクタである。

【０１５８】ディスクには関連バッファを設けることが
できる。このバッファは、データの転送用のバスの可用
性とは非同期にディスク・メディアからデータを読み取
るのに使用する。同様に、このバッファは、ディスク・
メディアへのそのデータの転送とは非同期にバスから到
着したデータを保持する場合に使用する。このバッファ
は複数のセグメントに分割することができ、その数はパ
ラメータで制御する。セグメント数が多すぎる場合は、
各セグメントが小さすぎて、１回の転送では要求した量
のデータを保持できない可能性がある。バッファが満杯
になると、デバイスは再接続を開始し、転送を開始しな
ければならない。したがって、この時点でバス／デバイ
スが使用できない場合は、その結果、回転遅延が発生す
ることになる。好ましい実施態様では、この値は、すべ
てのバッファ・セグメントが少なくともデータ転送サイ
ズと同じ大きさになるように設定される。すなわち、１
に設定される。

【０１５９】読取り時にバッファ・セグメントが充填を
開始すると、ディスクは、ホストへのデータ転送を実行
するためにバスへの再接続を試みる。ディスクがこの再
接続を試みる時点は、バスの使用状況の効率に影響す
る。

【０１６０】バスとディスクの相対速度によって、充填
動作中にホストへのデータ転送を開始するのに最適の時
点が決まる。同様に、書込み動作中は、データがホスト
から到着するとバッファが充填し、充填プロセス中の所
与の時点にディスクはバスへの再接続を試みなければな
らない。正確に速度が一致すると、ＳＣＳＩバス上の切
断／再選択サイクル数が減少し、その結果、最大スルー
プットが上昇する。

【０１６１】再接続を試みる時期を制御するパラメータ
は、「読取りバッファ満杯率」と「書込みバッファ空き
率」と呼ばれる。ビデオ・データの場合、これらの率を
計算するための好ましいアルゴリズムは、２５６ｘ（瞬
間ＳＣＳＩデータ転送速度−維持可能ディスク・データ
転送速度）／瞬間ＳＣＳＩデータ転送速度である。現在
好ましいバッファ満杯率とバッファ空き率の値は約２０
４である。

【０１６２】ディスク・ドライブの設計によっては、温
度の変化につれて定期的なヘッド位置の再較正が必要な
ものもある。さらにこのようなディスク・ドライブ・タ
イプの一部では、同時にアセンブリ内のすべてのヘッド
について熱補正を行うか、または一度に１つのヘッドに
ついて熱補正を行うかの制御が可能になる。一度にすべ
てのヘッドについて行う場合は、ビデオ・データの読取
り動作中に数百ミリ秒の遅延が発生する可能性がある。
読取り時間の遅延がそれより長くなると、データ・フロ
ーを円滑にし、マルチメディア表示に人工物ができるの
を防止するためのより大きいメイン・メモリ・バッファ
が必要になる。好ましい手法は、熱補正ヘッド制御機能
をプログラミングして、一度に１つのヘッドの補正を可
能にすることである。

【０１６３】エラー・ログの保存と予測障害分析の実行
は、完了するまでに数秒かかる可能性がある。このよう
な遅延は、遅延を取り除き、マルチメディア表示に人工
物ができるのを防止するためのより大きいメイン・メモ
リ・バッファがなければ、ビデオ・サーバ・アプリケー
ションには許容できないものである。エラー・ログの保
存とアイドル時間機能の実行を抑止するために、アイド
ル時間機能制限パラメータを使用することができる。好
ましい実施態様では、このような機能を制限するための
パラメータを設定する。

【０１６４】H. ビデオ・データ用のデータ・ストライ
プ ビデオ・アプリケーションでは、同じデータ（たとえ
ば、ムービー）から複数のストリームを送達する必要が
ある。この要件は、高速データ転送速度でデータを読み
取る必要に変化する。すなわち、１つのストリームを送
達するのに必要なデータ転送速度に、同じデータに同時
にアクセスするストリームの数を掛けたものになる。従
来、この問題は、そのデータのコピーを複数用意するこ
とで解決するのが一般的で、その結果、追加の費用が発
生していた。本発明のメディア・ストリーマ１０は、デ
ータの単一コピーから数多くの同期ストリームを供給す
るための技法を使用している。この技法は、個々のスト
リーム用のデータ転送速度と、そのデータに同時にアク
セスしうるストリームの数とを考慮したものである。

【０１６５】上記のデータ・ストライプ化は、ストライ
プという複数のファイル構成要素に常駐するように論理
ファイルのデータを区分するという概念を伴う。各スト
ライプは、異なるディスク・ボリューム上に存在するこ
とができ、これにより、論理ファイルが複数の物理ディ
スクに及ぶことが可能になる。ディスクは、ローカルの
場合もあれば、遠隔の場合もある。

【０１６６】論理ファイルに書き込まれると、データは
連続してストライプに移される論理長（すなわち、セグ
メント）に分離される。図２０に示すように、ビデオ１
というビデオ用の論理ファイルは、それぞれが特定のサ
イズ、たとえば、２５６ＫＢのＭ個のセグメントまたは
ブロックにセグメント化される。最後のセグメントは一
部のみデータが充填される場合もある。１つのセグメン
トのデータは、最初にストライプに移され、次に２番目
のストライプに移される次のセグメントが続き、以下同
様にセグメントが続く。あるセグメントが各ストライプ
に書き込まれると、次のセグメントが最初のストライプ
に書き込まれる。したがって、ファイルがＮ個のストラ
イプにストライプ化される場合、ストライプ１はセグメ
ント１、Ｎ＋１、２＊Ｎ＋１などを収容することにな
り、ストライプ２はセグメント２、Ｎ＋２、２＊Ｎ＋２
などを収容することになり、以下同様になる。

【０１６７】同様のデータ・ストライプ化がデータ処理
のＲＡＩＤ配置で使用されることが分かっているが、こ
の場合のストライプ化の目的は、ディスクを紛失した場
合にデータ保全性を保障することである。このようなＲ
ＡＩＤ記憶システムでは、Ｎ枚のディスクのうちの１枚
をデータ回復が必要なときに使用するパリティ・データ
の格納専用にする。メディア・ストリーマ１０のディス
ク記憶ノード１６は、ＲＡＩＤ状構造として構成されて
いるが、パリティ・データは不要である（ビデオ・デー
タのコピーがテープ・ストアから使用可能であるからで
ある）。

【０１６８】図２１は、このデータ配置の第１の重要な
態様、すなわち、複数のコピーを必要とせずに各ビデオ
表示に複数のドライブから同時にアクセスできるよう
に、使用可能なディスク・ドライブ間に分散した複数の
データ・ブロックまたはセグメントに各ビデオ表示を分
離することを示している。したがって、その概念は、デ
ータ保全性またはパフォーマンス上の理由によるではな
く、本質的には並行性または帯域幅上の理由によるスト
ライプ化の概念である。したがって、メディア・ストリ
ーマ１０は、バイト・ブロックなどではなく、再生セグ
メントごとにビデオ表示をストライプ化する。

【０１６９】図２１に示すように、ビデオ・データ・フ
ァイル１はＭ個のセグメントにセグメント化されて４つ
のストライプに分割されているが、ストライプ１はビデ
オ・ファイル１のセグメント１、５、９などが入ってい
るファイルであり、ストライプ２はビデオ・ファイル１
のセグメント２、６、１０などが入っているファイルで
あり、ストライプ３はそのビデオ・ファイルのセグメン
ト３、７、１１などが入っているファイルであり、スト
ライプ４はビデオ・ファイル１のセグメント４、８、１
２などが入っているファイルであり、ビデオ・ファイル
１のＭ個のセグメントすべてが４つのストライプ・ファ
イルの１つに収容されるまで以下同様になっている。

【０１７０】上記のストライプ化方式の場合、各個別の
ビデオのストライプ化をカストマイズするために、次の
ようにパラメータが計算される。

【０１７１】まず、適度に有効なデータ転送速度がディ
スクから得られるように、セグメント・サイズを選択す
る。ただし、このサイズは待ち時間に悪影響を及ぼすほ
ど大きくしてはならない。また、メモリにバッファ／キ
ャッシュするのに十分な小ささにする必要がある。好ま
しいセグメント・サイズは２５６ＫＢであり、１２８Ｋ
Ｂ／秒〜５１２ＫＢ／秒の範囲のデータ転送速度のビデ
オ表示では一定になる。ビデオ・データ転送速度がこれ
より高い場合、より大きいセグメント・サイズを使用す
る方が好ましい場合もある。セグメント・サイズは、同
一メディアに格納されたビデオ表示の範囲に対する入出
力動作の基本ユニットによって決まる。使用する原理
は、約０．５〜２秒分のビデオ・データを収容するセグ
メント・サイズを使用することである。

【０１７２】次に、ストライプの数、すなわち、ビデオ
・データが分散されるディスクの数を求める。この数
は、必要な総データ転送速度を維持するのに十分な大き
さでなければならず、予想される使用率に基づいて各ビ
デオ表示ごとに個別に計算される。より具体的には、各
ディスクはそれに関連する論理ボリュームを有する。各
ビデオ表示は、必要なストライプ数と同じ数の構成要素
である構成要素ファイルに分割される。各構成要素ファ
イルは異なる論理ボリュームに格納される。たとえば、
ストリーム当たり２５０ＫＢ／秒でビデオ・データを送
達しなければならず、約１５秒間隔で開始される３０個
の同期ストリームを同一ビデオからサポートする場合、
少なくとも７．５ＭＢ／秒の総データ転送速度が得られ
る。ディスク・ドライブが平均３ＭＢ／秒でサポートで
きる場合は、少なくとも３つのストライプがビデオ表示
に必要になる。

【０１７３】ディスクからデータを読み取ることができ
る有効速度は、読取り動作のサイズの影響を受ける。た
とえば、データを４ＫＢブロック単位でディスクから
（ディスク上のランダム位置から）読み取る場合は、有
効データ転送速度が１ＭＢ／秒になり、データを２５６
ＫＢブロック単位で読み取る場合は、速度が３ＭＢ／秒
になる可能性がある。ただし、非常に大きいブロック単
位でデータを読み取る場合は、バッファに必要なメモリ
も大きくなり、動作が完了しないとそのデータにアクセ
スできないので、読み取ったデータを使用する際の遅延
である待ち時間も増加する。このため、データ転送用の
サイズを選択する際に何らかのトレードオフが行われ
る。サイズは、装置の特性とメモリ構成に基づいて選択
される。データ転送のサイズは選択されたセグメント・
サイズであることが好ましい。所与のセグメント・サイ
ズが与えられると、装置からの有効データ転送速度が求
められる。たとえば、一部のディスク・ドライブでは、
２５６ＫＢというセグメント・サイズによって、ディス
ク・ドライブの有効利用（有効データ転送速度が３ＭＢ
／秒）とバッファ・サイズ（２５６ＫＢ）とのバランス
が良くなる。

【０１７４】ストライプ化を使用しない場合、サポート
可能なストリームの最大数はディスクの有効データ転送
速度によって制限される。たとえば、有効データ転送速
度が３ＭＢ／秒で、ストリーム・データ転送速度が２０
０ＫＢ／秒の場合、ディスクからは１５個のストリーム
しか供給することができない。たとえば、同一ビデオの
６０個のストリームが必要な場合は、４枚のディスクに
そのデータを複写しなければならない。しかし、本発明
によるストライプ化を使用すると、容量が１／４のディ
スクを４枚使用することができる。また、ビデオ・デー
タの単一コピーから合計６０個の同期ストリームが得ら
れるように、４つのストライプのそれぞれから１５個の
ストリームを同期的に再生することができる。６０個の
ストリームに関する要求がすべてのストリーム間で等間
隔になるように、ストリームの開始時間がずらされる。
ただし、互いに接近してストリームを開始する場合は、
キャッシュされるビデオ・データを使用することによっ
て、入出力の必要性を低減できることに留意されたい。

【０１７５】所与のビデオ用のストライプの数は、２つ
の要因の影響を受ける。一方は、そのビデオからいつで
も供給されるストライプの最大数であり、もう一方は、
そのビデオと同一ディスクに格納されたすべてのビデオ
からいつでも供給する必要があるストリームの総数であ
る。

【０１７６】ビデオ用のストライプの数は次のように求
める。 ｓ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） ただし、 ｒ＝ストリームを再生する際の公称データ転送速度 ｎ＝公称速度でのこのビデオ表示からの同期ストリーム
の最大数 ｄ＝ディスクからの有効データ転送速度（ただし、ディ
スクからの有効データ転送速度はセグメント・サイズの
影響を受けることに留意されたい） ｍ＝このビデオ表示の一部が入っているすべてのディス
クからの公称速度での同期ストリームの最大数 ｓ＝ビデオ表示用のストライプの数

【０１７７】ビデオ表示用のデータがストライプ化され
るディスクの数は１組として管理され、非常に大きい物
理ディスクと見なすことができる。ストライプ化によ
り、ビデオ・ファイルは、システムの物理ファイル・シ
ステムが許容する最大ファイルのサイズ制限を超えるこ
とができる。一般に、ビデオ・データは、その組のすべ
てのディスク上に同一量の記憶域を必ず必要とするわけ
ではない。ディスクの使用法のバランスを取るため、ビ
デオをストライプ化するときに、空き空間が最も多いデ
ィスクからストライプ化を開始する。

【０１７８】一例として、ビデオ表示を２ｍビット／秒
（250,000バイト／秒）で再生する必要がある場合、す
なわち、ｒが250,000バイト／秒になる場合について検
討し、このビデオから最高３０個の同期ストリームを送
達する必要がある、すなわち、ｎが３０であると想定す
る。この例では、ｍも３０である、すなわち、すべての
ディスクから送達するストリームの総数も３０であると
想定する。さらに、250,000バイトのセグメント単位に
データをストライプ化し、所与のセグメント・サイズ
（250,000バイト）の場合にディスクからの有効データ
転送速度が3,000,000バイト／秒であると想定する。こ
の場合、必要なストライプの数であるｎは、（250,000
＊３０／3,000,000）＝２．５になり、これを切り上げ
ると３（ｓ＝上限（ｒ＊ｎ／ｄ））になる。

【０１７９】このデータが入っているすべてのディスク
からのストリームの最大数がたとえば４５の場合、250,
000＊４５／3,000,000すなわち３．７５個のストライプ
が必要になり、これを切り上げると４個のストライプに
なる。

【０１８０】ビデオの単一コピーから３０個のストリー
ムを送達するための要件を満たすためにそのビデオを３
個のストライプにストライプ化すれば十分であっても、
そのビデオが入っているディスクが他の内容も収容して
おり、サポートされるそのビデオからのストリームの総
数が４５である場合は、４個のディスク・ドライブが必
要になる（ストライプ化レベルが４）。

【０１８１】メディア・ストリーマ１０でアルゴリズム
を使用する方法は次の通りである。まず、記憶域（ディ
スク・ドライブの数）をディスク・グループに分割す
る。各グループは、（所定のセグメント・サイズに基づ
くディスク当たりの有効データ転送速度で）所与の数の
同期ストリームを送達するための所与の容量と能力を有
する。各グループのセグメント・サイズは一定である。
それぞれのグループが別々のセグメント・サイズを選択
することができる（したがって、別々の有効データ転送
速度にすることができる）。ビデオ表示をストライプ化
するときに、まず、以下の基準によって１つのグループ
を選択する。

【０１８２】セグメント・サイズはビデオのデータ転送
速度と一致している。すなわち、ストリーム・データ転
送速度が250,000バイト／秒の場合、セグメント・サイ
ズは１２５Ｋ〜５００ＫＢの範囲になる。次の基準は、
グループ内のディスクの数が最大数の同期ストリームを
サポートするのに十分なものにすること、すなわち、
「ｒ」がストリーム・データ転送速度、「ｎ」が同期ス
トリームの最大数、「ｄ」がグループ内のディスクの有
効データ転送速度の場合のディスクの数にすることであ
る。最後に、ディスク・グループ内のすべてのビデオか
らサポートする必要がある同期ストリームの総数がその
容量を超えないように保証する必要がある。すなわち、
「ｍ」がグループの容量であれば、「ｍ−ｎ」はそのグ
ループにすでに格納されているビデオから同期的に再生
できるすべてのストリームの合計以上でなければならな
い。

【０１８３】この計算は、ビデオ・データをメディア・
ストリーマ１０にロードしたときに制御ノード１８で行
われる。最も単純なケースでは、すべてのディスクが単
一プール内に置かれ、記憶域とサポート可能なストリー
ムの数の両方について、そのプールがメディア・ストリ
ーマ１０の全容量を定義する。この場合、所与の数の同
期ストリームをサポートするのに必要なディスク（また
はストライプ）の数はｍ＊ｒ／ｄという式から計算され
る。式中、ｍはストリームの数、ｒは１つのストリーム
のデータ転送速度、ｄは１枚のディスクの有効データ転
送速度である。ただし、ストリームの速度を別々にする
ことができる場合は、上記の式のｍ＊ｒをＭａｘ（すべ
ての同期ストリームのデータ転送速度の合計）で置き換
えなければならないことに留意されたい。

【０１８４】この技法を使用してデータを書き込むと、
その結果、ビデオ表示のディジタル表現の複数コピーを
必要とせずに、指定の速度で多くのストリームを送達す
るためにそのデータを読み取ることができるようにな
る。複数のディスク・ボリューム間でデータをストライ
プ化することにより、ファイルの一部を読み取って１つ
のストリームを送達しても、そのファイルの別の部分を
読み取って別のストリームを送達する動作の妨げにはな
らない。

【０１８５】I. メディア・ストリーマのデータ転送と
変換手順 I.1. スイッチ１８へのビデオ送達用の動的帯域幅割振
り 従来、ビデオ・サーバは２つのプロファイルのうちの１
つに適合するのが一般的である。ＰＣ技術を使用して低
コスト（低帯域幅でもある）のビデオ・サーバが構築さ
れるか、スーパーコンピューティング技術を使用して高
帯域幅（高価でもある）のビデオ・サーバが構築されて
いる。本発明の一目的は、高コストのスーパーコンピュ
ータ技術を使用せずに高帯域幅のビデオを送達すること
である。

【０１８６】低コストで高帯域幅を達成するための好ま
しい手法は、低待ち時間スイッチ（クロスバー回路スイ
ッチ・マトリックス）１８を使用して、複数の低コスト
ＰＣベースの「ノード」を相互接続してビデオ・サーバ
（図１に示す）を構築する方法である。メディア・スト
リーマ・アーキテクチャの重要な態様の１つは、記憶ノ
ード１６と通信ノード１４のそれぞれで使用可能なビデ
オ・ストリーム帯域幅を有効利用することである。この
帯域幅は、ビデオ・データの特殊性（書込み１回、何度
も読取り）と、低コスト・スイッチ技術の動的リアルタ
イム帯域幅割振り能力とを組み合わせることによって最
大限になる。

【０１８７】図２２は、スイッチ・インタフェースと記
憶ノードとの間の従来の論理接続を示している。このス
イッチ・インタフェースは、記憶ノードとの間の両方向
のビデオ（および制御情報）の転送を可能にするために
全二重（すなわち、同時に各方向に情報を送信すること
ができる）でなければならない。ビデオの内容は記憶ノ
ードに１回書き込まれ、何度も読み取られるので、記憶
ノードに必要な帯域幅の多くはスイッチへの入力方向に
なっている。典型的なスイッチ・インタフェースの場
合、その帯域幅の半分が書込み機能専用で、あまり使用
されないので、記憶ノードの帯域幅は十分に活用されな
い。

【０１８８】図２３は、本発明によるスイッチ・インタ
フェースを示している。このインタフェースは、ノード
の現在の需要を満たすためにスイッチ１８への入力方向
またはスイッチ１８からの出力方向のいずれかにリアル
タイムでその総帯域幅を動的に割り振る。（記憶ノード
１６は一例として使用する。）通信ノード１４にも同様
の要件があるが、その帯域幅のほとんどはスイッチ１８
からの出力方向になっている。

【０１８９】この動的割振りは、スイッチ１２に適した
経路指定ヘッダを使用して、物理スイッチ・インタフェ
ースの２つまたはそれ以上を１つの論理スイッチ・イン
タフェース１８ａにグループ化することによって達成さ
れる。（たとえば、読取り時の）ビデオ・データはこの
２つの物理インタフェースに分割される。これは、前述
のように複数の記憶ユニット間でデータをストライプ化
すると容易に行える。受信側のノードは、そのビデオ・
データを結合して、１つの論理ストリームに戻す。

【０１９０】一例として、図２２のスイッチ・インタフ
ェースの速度を全二重で２ＸＭＢ／秒、すなわち、各方
向にＸＭＢ／秒とする。しかし、ビデオ・データは通
常、一方向だけに（記憶ノードからスイッチに）送信さ
れる。したがって、ノードの容量がその２倍（２Ｘ）で
あっても、ビデオ帯域幅のうちのＸＭＢ／秒だけが記憶
ノードから送達される。この記憶ノードは十分に活用さ
れない。図２３のスイッチ・インタフェースは、記憶ノ
ードからスイッチへのビデオ伝送に２ＸＭＢ／秒の帯域
幅全体を動的に割り振る。その結果、ノードからの帯域
幅が増加し、ビデオ・サーバからの帯域幅が高くなり、
ビデオ・ストリーム当たりのコストが低くなる。

【０１９１】J. 通信アダプタによる等時性ビデオ・デ
ータ送達 ディジタル・ビデオ・データは、順次かつ連続で、大規
模であり、内容重視ではなく時間重視のデータである。
ビデオ・データのストリームは、高ビット転送速度で等
時的に送達しなければならず、データ経路では重要では
ないすべてのオーバヘッドを最小限にする必要がある。
一般に、受信側ハードウェアは、ビデオ・セット・トッ
プ・ボックスまたはその他の適当なビデオ・データ・レ
シーバである。標準のシリアル通信プロトコルは、多く
の場合、ハードウェア・レベルで、同期化とデータ検証
のために追加ビットならびにバイト分のデータをストリ
ームに挿入する。レシーバがこの追加データを透過的に
除去できない場合は、これによってビデオ・データ・ス
トリームが破壊される。このようなビットおよびバイト
によってもたらされる追加のオーバヘッドは有効データ
転送速度も低下させ、これによってビデオ圧縮解除およ
び変換のエラーが発生する。

【０１９２】ユーザへの等時送達を確保するために標準
通信アダプタでビデオ・データを伝送するには、標準の
シリアル通信プロトコル属性のほとんどを使用不能にす
る必要があると判断されている。これを達成するための
方法は使用する通信アダプタによって様々であるが、そ
の基礎となる概念について以下に説明する。図２４で
は、通信ノード１４内のシリアル通信チップ２００がデ
ータのフォーマットと、パリティ、スタートおよびスト
ップ・ビット、巡回冗長検査コード、同期バイトなどの
整合性情報とを使用不能にし、アイドル文字の生成を防
止する。入力ＦＩＦＯバッファ２０２、２０４、２０６
などは、データ・ブロックのロード用のバス・サイクル
を可能にしながら、一定（等時）出力のビデオ・データ
・ストリームを保証するために使用する。１０００バイ
トのＦＩＦＯバッファ２０８によって、ＣＰＵとバス・
ローディングの論理が単純化されている。

【０１９３】通信出力チップ２００のために、初期同期
バイトの生成を使用不能にできない場合、同期バイトの
値は、各データ・ブロックの１バイト目の値にプログラ
ミングされる（データ・ブロック・ポインタは２バイト
目に増分される）。埋込みバイトが実際の圧縮ビデオ・
データの一部ではない場合、埋込みバイトによってデー
タ・ストリームが破壊されるので、バイト位置合せも実
際のデータで管理しなければならない。

【０１９４】高品質レベルの圧縮ビデオ・データに必要
な一定かつ高速のシリアル・データ出力を達成するに
は、循環バッファまたは複数の大型バッファ（たとえ
ば、２０２、２０４、２０６）のいずれかを使用しなけ
ればならない。これは、事前に充填したバッファからデ
ータを出力しながら、入力バッファを充填するのに必要
な時間を確保するのに必要である。バッファ・パッキン
グがビデオ・データ・ストリーム経路の前の方で行われ
ない限り、ビデオ終わり条件が発生した結果、次のバッ
ファ転送が完了する前に非常に小さいバッファが出力さ
れ、その結果、データ・アンダーランが発生する可能性
がある。このため、最低でも３つの大型独立バッファが
必要になる。二重モード・バッファ（読取り中に書込み
可能）の循環バッファも適当な実施例である。

【０１９５】J1. 圧縮済みのＭＰＥＧ−１、１＋、Ｍ
ＰＥＧ−２ディジタル・データ形式から業界標準テレビ
形式（ＮＴＳＣまたはＰＡＬ）へのビデオ・イメージと
ムービーの変換 前述のように、ディジタル・ビデオ・データはディスク
からバッファ・メモリに移される。十分なデータがバッ
ファ・メモリに入ると、このデータはメモリから通信ノ
ード１４内のインタフェース・アダプタに移される。使
用するインタフェースは、ＳＣＳＩ ２０ＭＢ／秒のフ
ァスト／ワイド・インタフェースか、またはＳＳＡシリ
アルＳＣＳＩインタフェースである。ＳＣＳＩインタフ
ェースは１５個のアドレスを処理するように拡張されて
おり、ＳＳＡアーキテクチャは最高２５６個までサポー
トする。その他の適当なインタフェースとしては、ＲＳ
４２２、Ｖ．３５、Ｖ．３６などがあるが、これらに限
定されるわけではない。

【０１９６】図２５に示すように、インタフェースから
のビデオ・データは通信ノード１４から通信バス２１０
を介してＮＴＳＣアダプタ２１２（図２４も参照）に渡
され、そこでデータがバッファされる。アダプタ２１２
は、ローカル・バッファ２１４からデータを引き取り、
バスのパフォーマンスを最大限にするために複数ブロッ
クのデータをそのバッファに格納する。アダプタ２１２
の主要目標は、メモリ２１４からＭＰＥＧチップ２１
６、２１８へ、さらにＮＴＳＣチップ２２０とＤ／Ａ２
２２へのデータの等時フローを維持し、ビデオまたはオ
ーディオあるいはその両方の送達に中断が発生しないよ
うにすることである。

【０１９７】ＭＰＥＧ論理モジュール２１６、２１８
は、ディジタル（圧縮）ビデオ・データを構成要素レベ
ルのビデオとオーディオに変換する。ＮＴＳＣエンコー
ダ２２０は、その信号をＮＴＳＣベースバンド・アナロ
グ信号に変換する。ＭＰＥＧオーディオ・デコーダ２１
６は、ディジタル・オーディオをパラレル・ディジタル
・データに変換し、そのデータがディジタル・アナログ
変換器２２２に渡され、フィルタにかけられて、左右の
オーディオ出力を生成する。

【０１９８】速度一致および等時送達問題の解決策を考
案する際の目標は、システムの帯域幅送達を最大限にす
るだけでなく、賦課するパフォーマンス上の制約を最少
にする手法である。

【０１９９】一般にアプリケーション開発者は、プロセ
ッサと、ディスク・ファイル、テープ・ファイル、光デ
ィスク記憶ユニットなどの機械式記憶装置との間のデー
タの制御および送達用として、ＳＳＡやＳＣＳＩなどの
バス構造を使用している。どちらのバスも、ビデオ・デ
ータの高帯域幅送達に適したものにするための属性を含
んでいる。ただし、速度とビデオ・データの等時送達を
制御するための手段を講じる必要がある。

【０２００】ＳＣＳＩバスは、１つのビデオ信号がバッ
ファ・メモリから特定のＮＴＳＣアダプタに移されると
きの時間量を最小限にする、２０Ｍバイト／秒のデータ
・バーストを考慮している。アダプタ・カード２１２
は、高ピーク速度でバス２１０からメモリにデータをバ
ーストし、それよりかなり低い速度でバッファ２１４か
らデータを除去してＮＴＳＣデコーダ・チップ２１６、
２１８に送達するためのパフォーマンス能力を備えた大
型バッファ２１４を含んでいる。バッファ２１４は、複
数のより小さいバッファにさらにセグメント化され、ソ
フトウェア制御を介して接続され、回路上に接続された
複数のバッファとして動作する。

【０２０１】これにより、システムは、様々なブロック
・サイズのデータを別々のバッファに送達することがで
き、再生の順序を制御する。この手法の利点は、システ
ム・ソフトウェアを解放して、ビデオ・データの要件よ
りかなり前にしかも非常に高い送達速度でビデオ・デー
タのブロックを送達する点である。このため、メディア
・ストリーマ１０には、動的スループット要件に基づい
て多数のビデオ・ストリームを管理する能力が設けられ
る。通信ノード内のプロセッサに時間があるときは、順
番に再生される大きいブロック数個分のデータの送達を
行うことができる。これが行われると、プロセッサは、
各ポートに低速の連続等時データを直ちに送達する必要
もなく、他のストリームを自由に制御することができ
る。

【０２０２】デコーダ・システムの費用効果をさらに高
めるために、より大きいデコーダ・バッファ２１４とＭ
ＰＥＧデコーダ２１６、２１８との間に小さいＦＩＦＯ
メモリ２２４が挿入されている。このＦＩＦＯメモリ２
２４により、制御装置２２６は、バッファ２１４からＦ
ＩＦＯ２２４により小さいブロック（一般に５１２バイ
ト）のデータを移動することができ、次にＦＩＦＯ２２
４がそのデータを複数のシリアル・ビット・ストリーム
に変換してＭＰＥＧデコーダ２１６、２１８に送達す
る。オーディオおよびビデオ・デコーダ・チップ２１
６、２１８の両方は、同じシリアル・データ・ストリー
ムからその入力を取り、必要なデータを内部で分離して
復号することができる。ＦＩＦＯメモリ２２４の出力か
らのデータの伝送は、ビデオ表示のユーザまたは消費者
に連続したビデオ表示を確実に送達するために、等時式
またはほぼ等時式に行われる。

【０２０３】K. ＳＣＳＩ装置へのディジタル・ビデオ
の伝送 図２６に示すように、バッファ・メモリからの圧縮ディ
ジタル・ビデオ・データおよびコマンド・ストリーム
は、装置レベルのソフトウェアによってＳＣＳＩコマン
ドおよびデータ・ストリームに変換され、ＳＣＳＩバス
２１０を介してＳＣＳＩIIの高速データ転送速度でター
ゲット・アダプタ２１２に伝送される。次にデータはバ
ッファされ、圧縮解除ならびにアナログ・ビデオおよび
オーディオ・データへの変換のために必要な内容出力速
度でＭＰＥＧ論理回路に供給される。データ・フローと
歩調合せし、適切なバッファ管理を保証するために、Ｓ
ＣＳＩバス２１０を介してフィードバックが行われる。

【０２０４】ＳＣＳＩ ＮＴＳＣ／ＰＡＬアダプタ２１
２は、ＳＣＳＩバス２１０への高レベル・インタフェー
スを提供し、標準のＳＣＳＩプロトコルのサブセットを
サポートする。通常の動作モードは、アダプタ２１２を
オープンし、それにデータ（ビデオおよびオーディオ）
ストリームを書込み、完了したときだけアダプタ２１２
をクローズするというものである。アダプタ２１２は、
そのバッファを満杯状態に維持するために必要な速度で
データを引き取り、通信ノード１４と記憶ノード１６が
データ・ブロックを提供し、そのデータ・ブロックのサ
イズはバス・データ転送を最適化し、バス・オーバヘッ
ドを最小限にするように設定されている。

【０２０５】システム・パラメータは、必要であればモ
ード選択ＳＣＳＩコマンドを使用して、制御パケットに
より上書きすることができる。ビデオ／オーディオの同
期化はアダプタ２１２にとって内部のものなので、外部
制御は一切不要である。自動再同期化と連続オーディオ
／ビデオ出力により、エラーは最小限になる。

【０２０６】K1. ＳＣＳＩレベルのコマンドの説明 ＳＣＳＩビデオ出力アダプタの機能性に適合させるため
に、標準の共通コマンドだけでなく、直接アクセス装置
コマンドと順次装置コマンドとを混合したものを使用す
る。すべてのＳＣＳＩコマンドと同様、どのコマンドの
後にも有効状況バイトが返され、検査条件が返された場
合はセンス・データ域にエラー条件がロードされる。使
用する標準のＳＣＳＩコマンドとしては、RESET、INQUI
RY、REQUEST SENSE、MODE SELECT、MODE SENSE、READ、
WRITE、RESERVE、RELEASE、TESTUNIT READYなどがあ
る。

【０２０７】ビデオ・コマンド：ビデオ制御コマンド
は、ユーザレベルのビデオ出力制御コマンドであり、上
記の標準コマンドの拡張機能である。これらは、ＳＣＳ
Ｉビデオ出力アダプタ２１２とのインタフェースを直接
とる、低レベル・オペレーティング・システムまたはＳ
ＣＳＩコマンドへの単純化したユーザ・レベル・フロン
ト・エンドを提供する。各コマンドの実施態様では、必
要なビデオ装置機能をエミュレートし、無効制御状態に
よるビデオおよびオーディオ異常を回避するために、マ
イクロコードを使用している。単一のＳＣＳＩコマンド
であるSCSI START/STOP UNITコマンドは、ターゲットＳ
ＣＳＩビデオ出力アダプタ２１２へのビデオ制御コマン
ドを変換するために、そのコマンドとともに渡される必
要なパラメータを指定して使用する。これにより、ユー
ザ・アプリケーション・インタフェースとアダプタ・カ
ード２１２のマイクロコードの両方が単純化される。使
用するコマンドは以下の通りである。

【０２０８】停止（SCSI START/STOP 1 − パラメー
タ＝モード） ＭＰＥＧチップ・セット（２１６、１２８）へのデータ
入力が停止され、オーディオがミュートになり、ビデオ
がブランクになる。パラメータ・フィールドでは停止モ
ードを選択する。通常モードでは、バッファおよび位置
ポインタが現行のままになるので、再生はビデオ・スト
リーム内の同じ位置から続行される。第２のモード（ム
ービーの終わりまたは打切り）は、バッファ・ポインタ
を次のバッファの先頭に設定し、現行バッファを解放す
るものである。第３のモードもムービーの終わり条件用
であるが、データ・バッファが空になるまで停止（ミュ
ートとブランク）を遅らせる。第４のモードは、オーデ
ィオ付きの遅延停止に備えるために所与のＭＰＥＧデコ
ーダ実施態様で使用することができるが、データが尽き
たときに最後の有効フレーム用のフレームを凍結させ
る。上記の場合のいずれでも、ビデオおよびオーディオ
出力が適切な境界上で停止して適正な再始動が可能にな
るように、ビデオ・アダプタ２１２のマイクロコードが
停止点を判定する。

【０２０９】休止（SCSI START/STOP 2 − パラメー
タなし） ＭＰＥＧチップ・セット（２１６、２１８）へのデータ
入力が停止され、オーディオがミュートになるが、ビデ
オはブランクにならない。これにより、ＭＰＥＧビデオ
・チップ・セット（２１６、２１８）が最後の良好フレ
ームの凍結フレームを保持する。これの使用目的は、ビ
デオ・チューブの焼付き防止に限定される。停止コマン
ドは制御ノード１８が出すのが好ましいが、５分以内に
いずれのコマンドも受け取らないと、ビデオ出力は自動
的にブランクになる。アダプタ２１２のマイクロコード
は、円滑に再生に戻ることを考慮して、バッファ位置と
デコーダ状態を維持する。

【０２１０】ブランク・ミュート（SCSI START/STOP 3
− パラメータ＝モード） このコマンドは、オーディオ出力に影響せずにビデオ出
力をブランクにするか、ビデオに影響せずにオーディオ
出力をミュートにするか、またはその両方を行う。モー
ド・パラメータを使用した１つのコマンドでミュートと
ブランクの両方をオフにすることができるが、これによ
り、より円滑な移行と、コマンド・オーバヘッドの低減
が可能になる。これらは、積極的かつ円滑な移行を確保
するためのハードウェア制御によって、圧縮解除および
アナログへの変換の後にビデオ・アダプタ２１２上で実
現される。

【０２１１】低速再生（SCSI START/STOP 4 − パラ
メータ＝速度） このコマンドは、ＭＰＥＧチップ・セット（２１６、２
１８）へのデータ入力速度を低下させ、それに断続的な
フレーム凍結を行わせ、ＶＣＲ上で低速再生機能をシミ
ュレートする。オーディオは、ディジタル・エラー・ノ
イズを回避するためにミュートになる。パラメータ・フ
ィールドには、０〜１００の相対速度を指定する。代替
実施態様は、デコーダ・チップ・セット（２１６、２１
８）のエラー処理を使用不能にし、デコーダ・チップ・
セットへのデータ・クロック速度を所望の再生速度に変
更する。これは、ビデオ・アダプタのクロック・アーキ
テクチャのフレキシビリティに依存する。

【０２１２】再生（SCSI START/STOP 5 − パラメー
タ＝バッファ） このコマンドは、ＭＰＥＧチップ・セット（２１６、２
１８）へのデータ供給プロセスを開始し、オーディオ出
力とビデオ出力を可能にする。どのバッファから再生順
序を開始するかを判定するためにバッファ選択番号が渡
され、０という値は、現行再生バッファを使用する必要
がある（通常の動作）ことを意味する。ゼロ以外の値
は、アダプタ２１２がSTOPPEDモードの場合のみ受け入
れられ、PAUSEDモードの場合は、バッファ選択パラメー
タが無視され、現行のバッファ選択および位置を使用し
て再生が再開される。

【０２１３】「再生中」に制御装置２２６は、バッファ
間を順次循環し、ＭＰＥＧチップ・セット（２１６、２
１８）への安定したデータ・ストリームを維持する。Ｎ
バイトが読み取られるまで、アドレス・ゼロから始まる
データが適切な速度でバッファからＭＰＥＧバスに読み
込まれ、次に制御装置２２６が次のバッファに切り替わ
って、データの読取りを続行する。アダプタ・バスとマ
イクロコードは、アダプタ・バッファ２１４へのＳＣＳ
Ｉ高速データ転送と、ＭＰＥＧ圧縮解除チップ（２１
６、２１８）に供給する出力ＦＩＦＯ２２４への安定し
たデータ・ロードの両方に十分な帯域幅を提供する。

【０２１４】早送り（SCSI START/STOP 6 − パラメ
ータ＝速度） このコマンドは、ＶＣＲでの早送りをエミュレートする
方法でデータを走査するために使用する。速度パラメー
タによって決まる動作モードが２通りある。速度０は、
ビデオとオーディオをブランクおよびミュートにし、バ
ッファをフラッシュする必要があり、ビデオ・ストリー
ム内の順方向の新しい位置からデータを受け取るときに
暗黙再生が実行される、急速早送りであることを意味す
る。１〜１０の整数値は、入力ストリームを転送してい
る速度を示す。ビデオは、指定の平均データ転送速度を
達成するためにデータ・ブロックをスキップすることに
よって、「サンプリング」される。アダプタ２１２は、
ほぼ通常の速度でデータの一部を再生し、進行方向にジ
ャンプし、次の部分を再生して早送りアクションをエミ
ュレートする。

【０２１５】巻戻し（SCSI START/STOP 7 − パラメ
ータ＝バッファ） このコマンドは、ＶＣＲでの巻戻しをエミュレートする
方法でデータを逆方向に走査するために使用する。速度
パラメータによって決まる動作モードが２通りある。速
度０は、ビデオとオーディオをブランクおよびミュート
にし、バッファをフラッシュし、ビデオ・ストリーム内
の順方向の新しい位置からデータを受け取るときに暗黙
再生を実行する必要がある、急速巻戻しであることを意
味する。１〜１０の整数値は、入力ストリームを巻き戻
している速度を意味する。ビデオは、指定の平均データ
転送速度を達成するためにデータ・ブロックをスキップ
することによって、「サンプリング」される。巻戻しデ
ータ・ストリームは、ビデオ・ストリーム内の早期位置
から徐々に「サンプリング」された小さいデータ・ブロ
ックをアセンブルすることによって構築される。アダプ
タ・カード２１２は、通常の速度で再生するために移行
と同期化を円滑に処理し、サンプリングされた次の位置
にスキップして戻り、巻戻し走査をエミュレートする。

【０２１６】K2. バッファ管理 ディジタル・ビデオ・サーバは、多くの並列出力装置に
データを提供するが、ディジタル・ビデオ・データの圧
縮解除と変換には一定のデータ・ストリームが必要であ
る。データ・アンダーランまたはバッファ・オーバーラ
ンを回避しながら、ＳＣＳＩデータ・バースト・モード
伝送を利用し、メディア・ストリーマ１０が最小限の介
入で多くのストリームにデータを伝送できるようにする
ために、データ・バッファ技法を使用する。ＳＣＳＩビ
デオ・アダプタ・カード２１２（図２５、図２６）は、
ＳＣＳＩバースト・モード・データ転送プロセスを完全
に利用できるようにするためにビデオ・データ用の大型
バッファ２１４を含む。構成例としては、ローカル論理
回路が折返し循環バッファとして扱う７６８Ｋの１つの
バッファ２１４になると思われる。循環バッファは、デ
ィジタル・ビデオ・データの転送時に記憶域および管理
オーバヘッドの両面で非効率的な固定長のバッファでは
なく、様々なデータ・ブロック・サイズを動的に処理す
ることが好ましい。

【０２１７】ビデオ・アダプタ・カード２１２のマイク
ロコードは、最後のデータの先頭ならびに現行の長さと
データの先頭を維持して、複数のバッファ・ポインタを
サポートする。これにより、再試行で伝送の失敗を上書
きしたり、必要であれば現行バッファ内のバイト位置に
ポインタを配置することができる。デコード・チップ・
セット（２１６、２１８）への有効データ送達を保証す
るために、伝送された通りにデータ・ブロック長が維持
される（たとえば、中間論理回路が長ワード位置合せを
使用してもバイトまたはワード固有である）。この手法
により、データ・バッファのフレキシブルな制御が可能
になると同時に、定常状態動作オーバヘッドが最小限に
なる。

【０２１８】K2.1. バッファ選択および位置 複数組のバッファが必要であると想定すると、すべての
バッファ関連操作に複数のポインタが使用可能になる。
たとえば、再生バッファとそのバッファ内の現行位置を
選択するために１組を使用し、データ事前ロード操作用
に書込みバッファとそのバッファ内の位置（通常はゼ
ロ）を選択するために第２の組を使用することができ
る。可変長データ・ブロックもサポートされるので、受
け取った各データ・ブロックごとに現行長と最大長の値
が維持される。

【０２１９】K2.2. 自動モード バッファ動作は、そのバッファのアドレス・ゼロから始
まる次に使用可能なバッファ空間にＮバイト分のデータ
を入れて、ビデオ・アダプタの制御装置２２６によって
管理される。制御装置２２６は、各バッファ内のデータ
の長さと、その長さが「再生」されたかどうかを追跡す
る。十分なバッファ空間が空いている場合、このカード
は次のWRITEコマンドを受け入れ、データをそのバッフ
ァにＤＭＡする。データ・ブロック全体を受け入れるの
に十分なバッファ空間が空いていない場合（通常は低速
再生または休止条件の場合）は、WRITEが受け入れられ
ず、バッファ満杯戻りコードが返される。

【０２２０】K2.3. 手動モード 各バッファ・アクセス・コマンド（書込み、消去など）
ごとに「現行」書込みバッファとそのバッファ内の位置
（通常はゼロ）を選択するために、LOCATEコマンドを使
用する。バッファ位置は、正常に伝送された最後のデー
タ・ブロック用のデータの先頭と相対的なものである。
これは、ビデオ・ストリーム移行管理のために行うこと
が好ましく、システム内のコマンド・オーバヘッドを最
小限にするためにできるだけ早く自動モードが再活動化
される。

【０２２１】K2.4. エラー管理 ディジタル・ビデオ・データ伝送には、データ処理アプ
リケーションで通常、ＳＣＳＩが使用されるランダム・
データ・アクセスの使用法とは異なるエラー管理要件が
ある。わずかなデータ紛失は伝送中断ほど重大ではない
ので、従来の再試行方式およびデータ妥当性検査方式が
変更されるか、または使用不能になる。通常のＳＣＳＩ
エラー処理手順が行われ、各コマンドの完了時の状況フ
ェーズ中に状況バイトが返される。状況バイトは、良好
（００）条件、ターゲットＳＣＳＩチップ２２７がコマ
ンドを受け入れることができない場合の使用中（８
ｈ）、またはエラーが発生した場合の検査条件（０２
ｈ）のいずれかを示す。

【０２２２】K2.5. エラー回復 ＳＣＳＩビデオ・アダプタ２１２の制御装置２２６は、
エラーおよび状況情報をロードするために検査条件応答
時に自動的に要求センス・コマンドを生成し、回復手順
が可能かどうかを判定する。通常の回復手順では、エラ
ー状態をクリアし、壊れたデータを破棄し、できるだけ
早く通常再生を再開する。最悪の場合には、アダプタ２
１２をリセットし、データを再ロードしなければ再生を
再開できない場合もある。エラー条件はログ記録され、
次のINQUIRYまたはREQUEST SENSESCSI動作によってホス
ト・システムに報告される。

【０２２３】K2.6. 自動再試行 バッファ満杯または装置使用中条件の場合、最高Ｘ回の
再試行まで再試行が自動化される。この場合、Ｘはスト
リーム・データ転送速度に依存する。これが可能なの
は、次のデータ・バッファが到着する時点までに限られ
る。その時点で、その条件が予測されていなければ（す
なわち、バッファ満杯であるが、休止されていないか、
またはSLOW PLAYモードを担っている場合）エラーがロ
グ記録され、ビデオ再生を回復して続行するには装置の
リセットまたはクリアが必要な場合もある。

【０２２４】ユーザにビデオ表示を送達するという状況
について主に説明してきたが、ビデオ表示を受け取り、
ビデオ表示をそのデータ表現としてディジタル化し、バ
ス２１０を介してデータ表現を通信ノード１４に伝送
し、制御ノード１８が指定する記憶ノード１６、１７内
に低待ち時間スイッチ１８を介して格納するために、粗
放高ビデオ・アダプタを使用することができることに留
意されたい。

【０２２５】上記の説明は本発明を例示するにすぎない
ことに留意されたい。当業者であれば、本発明から逸脱
せずに、様々な代替態様および変更態様を考案すること
ができる。したがって、本発明は、特許請求の範囲に含
まれるこのような代替態様、変更態様、変形態様のすべ
てを包含するものである。

【０２２６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【０２２７】（１）少なくとも１つのビデオ表示のディ
ジタル表現を格納する大容量記憶装置を含む少なくとも
１つの記憶ノードであって、前記大容量記憶装置が複数
の大容量記憶ユニットから構成され、前記少なくとも１
つのビデオ表示がその全体を提示するのに時間Ｔを必要
とし、複数のＮ個のデータ・ブロックとして格納され、
各データ・ブロックが前記ビデオ表示の約Ｔ／Ｎの期間
に対応するデータを格納する、少なくとも１つの記憶ノ
ードと、複数の通信ノードであって、それぞれがそれか
らビデオ表示のディジタル表現を受け取るための前記少
なくとも１つの記憶ノードの出力に結合された少なくと
も１つの入力ポートを有し、前記複数の通信ノードのそ
れぞれが、それぞれディジタル表現の消費者にデータ・
ストリームとしてディジタル表現を伝送する複数の出力
ポートをさらに有する、複数の通信ノードとを含み、前
記ディジタル表現の前記Ｎ個のデータ・ブロックがＸ個
のストライプに区分され、データ・ブロック１、Ｘ＋
１、２＊Ｘ＋１、・・・などがＸ個のストライプの第１
のストライプに関連づけられ、データ・ブロック２、Ｘ
＋２、２＊Ｘ＋２、・・・などがＸ個のストライプの第
２のストライプに関連づけられ、以下同様に関連づけら
れ、前記Ｘ個のストライプのそれぞれが前記複数の大容
量記憶ユニットのそれぞれに格納されることを特徴とす
る、メディア・ストリーマ。 （２）前記複数の大容量記憶ユニットがビデオ表示のデ
ィジタル表現の１つのコピーを格納し、複数のデータ・
ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックのうちの同一
データ・ブロックを同期伝達できるように前記Ｘ個のス
トライプが読み出されることを特徴とする、上記（１）
に記載のメディア・ストリーマ。 （３）前記複数の大容量記憶ユニットがビデオ表示のデ
ィジタル表現の１つのコピーを格納し、複数のデータ・
ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックのうちの異な
るデータ・ブロックを同期伝達できるように前記Ｘ個の
ストライプが読み出されることを特徴とする、上記
（１）に記載のメディア・ストリーマ。 （４）前記Ｔ／Ｎの期間の持続時間が約０．２秒〜約２
秒の範囲であることを特徴とする、上記（１）に記載の
メディア・ストリーマ。 （５）Ｘの値が Ｘ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） という式によって求められ、式中、ｒがデータ・ストリ
ーム用の公称データ転送速度であり、ｎが公称データ転
送速度で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数
であり、ｄが前記大容量記憶ユニットの１つの有効出力
データ転送速度であり、ｍが前記Ｎ個のデータ・ユニッ
トの少なくとも１つを格納する前記大容量記憶ユニット
のすべてから公称データ転送速度で同時に出力されるデ
ータ・ストリームの最大数であることを特徴とする、上
記（１）に記載のメディア・ストリーマ。 （６）少なくとも１つのビデオ表示のディジタル表現を
格納する大容量記憶装置を含む少なくとも１つの記憶ノ
ードであって、前記大容量記憶装置が複数のディスク・
データ記憶ユニットから構成され、前記少なくとも１つ
のビデオ表示がその全体を提示するのに時間Ｔを必要と
し、複数のＮ個のデータ・ブロックとして格納され、各
データ・ブロックが前記ビデオ表示の約Ｔ／Ｎの期間に
対応するデータを格納する、少なくとも１つの記憶ノー
ドと、複数の通信ノードであって、それぞれがそれから
ビデオ表示のディジタル表現を受け取るための前記少な
くとも１つの記憶ノードの出力に結合された少なくとも
１つの入力ポートを有し、前記複数の通信ノードのそれ
ぞれが、それぞれディジタル表現の消費者にデータ・ス
トリームとしてディジタル表現を伝送する複数の出力ポ
ートをさらに有する、複数の通信ノードとを含み、前記
ディジタル表現の前記Ｎ個のデータ・ブロックがＸ個の
ストライプに区分され、データ・ブロック１、Ｘ＋１、
２＊Ｘ＋１、・・・などがＸ個のストライプの第１のス
トライプに関連づけられ、データ・ブロック２、Ｘ＋
２、２＊Ｘ＋２、・・・などがＸ個のストライプの第２
のストライプに関連づけられ、以下同様に関連づけら
れ、前記Ｘ個のストライプのそれぞれが前記複数の大容
量記憶ユニットのそれぞれに格納され、Ｘの値が Ｘ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） という式によって求められ、式中、ｒがデータ・ストリ
ーム用の公称データ転送速度であり、ｎが公称データ転
送速度で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数
であり、ｄが前記ディスク・データ記憶ユニットの１つ
の有効出力データ転送速度であり、ｍが前記Ｎ個のデー
タ・ユニットの少なくとも１つを格納する前記ディスク
・データ記憶ユニットのすべてから公称データ転送速度
で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数である
ことを特徴とする、メディア・ストリーマ。 （７）前記複数のディスク・データ記憶ユニットがビデ
オ表示のディジタル表現の１つのコピーを格納し、複数
のデータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックの
うちの同一データ・ブロックを同期伝達できるように前
記Ｘ個のストライプが読み出されることを特徴とする、
上記（６）に記載のメディア・ストリーマ。 （８）前記複数のディスク・データ記憶ユニットがビデ
オ表示のディジタル表現の１つのコピーを格納し、複数
のデータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックの
うちの異なるデータ・ブロックを同期伝達できるように
前記Ｘ個のストライプが読み出されることを特徴とす
る、上記（６）に記載のメディア・ストリーマ。 （９）前記Ｔ／Ｎの期間の持続時間が約０．２秒〜約２
秒の範囲であることを特徴とする、上記（６）に記載の
メディア・ストリーマ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を取り入れたメディア・ストリーマのブ
ロック図である。

【図２】図１に示す回路スイッチの詳細を示すブロック
図である。

【図３】図１に示すテープ記憶ノードの詳細を示すブロ
ック図である。

【図４】図１に示すディスク記憶ノードの詳細を示すブ
ロック図である。

【図５】図１に示す通信ノードの詳細を示すブロック図
である。

【図６】高い優先順位で実行されるビデオ・ストリーム
出力制御コマンドのリストと、より低い優先順位で実行
されるデータ管理コマンドのリストとを示す図である。

【図７】通信ノードのデータ・フローを示すブロック図
である。

【図８】ディスク記憶ノードのデータ・フローを示すブ
ロック図である。

【図９】接続の実施を可能にするための制御メッセージ
・フローを示す図である。

【図１０】再生の実行を可能にするための制御メッセー
ジ・フローを示す図である。

【図１１】メディア・ストリーマとクライアント制御シ
ステムとの間に存在するインタフェースを示す図であ
る。

【図１２】メディア・ストリーマを操作するために使用
する複数の「ソフト」キーを示す表示パネルを示す図で
ある。

【図１３】図１２のロード・ソフト・キーを選択したと
きに表示されるロード選択パネルを示す図である。

【図１４】図１２のバッチ・キーを選択したときに表示
されるバッチ選択パネルを示す図である。

【図１５】クライアント制御システムとメディア・スト
リーマとの間に存在する複数のクライアント／サーバ関
係を示す図である。

【図１６】ビデオ・データにアクセスし、それを１つま
たは複数の出力ポートに送るための先行技術の技法を示
す図である。

【図１７】複数のビデオ・ポートが通信ノード・キャッ
シュ・メモリに収容された単一ビデオ・セグメントにア
クセスする方法を示すブロック図である。

【図１８】複数のビデオ・ポートがディスク記憶ノード
上のキャッシュ・メモリに収容されたビデオ・セグメン
トに直接アクセスする方法を示すブロック図である。

【図１９】本発明により使用されるメモリ割振り方式を
示す図である。

【図２０】ビデオ１用のセグメント化論理ファイルを示
す図である。

【図２１】ビデオ１の様々なセグメントを複数のディス
ク・ドライブにわたってストライプ化する方法を示す図
である。

【図２２】記憶ノードとクロス・バー・スイッチとの間
の先行技術のスイッチ・インタフェースを示す図であ
る。

【図２３】記憶ノードに拡張出力帯域幅を提供するよう
に図２２に示す先行技術のスイッチ・インタフェースを
修正する方法を示す図である。

【図２４】ビデオ出力バスへの一定のビデオ出力を保証
する手順を示すブロック図である。

【図２５】ディジタル・ビデオ・データからアナログ・
ビデオ・データへの変換に使用するビデオ・アダプタの
ブロック図である。

【図２６】ＳＣＳＩバス・コマンドを使用して図２５の
ビデオ・アダプタ・カードを制御できるようにする制御
モジュールを示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ メディア・ストリーマ １２ 低待ち時間スイッチ １４ 通信ノード １５ ビデオ・ポート １６ ディスク記憶ノード １７ テープ記憶ノード １８ 制御ノード ６２ 自動化制御装置 ６４ システム制御装置 ６５ ユーザ制御 ６６ 表示機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/76 Ｚ 7/16 Ｚ (72)発明者 アショック・ラージ・サクセナ アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州 サンノゼ バレー・クェイル・サークル 1236

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのビデオ表示のディジタル
   表現を格納する大容量記憶装置を含む少なくとも１つの
   記憶ノードであって、前記大容量記憶装置が複数の大容
   量記憶ユニットから構成され、前記少なくとも１つのビ
   デオ表示がその全体を提示するのに時間Ｔを必要とし、
   複数のＮ個のデータ・ブロックとして格納され、各デー
   タ・ブロックが前記ビデオ表示の約Ｔ／Ｎの期間に対応
   するデータを格納する、少なくとも１つの記憶ノード
   と、 複数の通信ノードであって、それぞれがそれからビデオ
   表示のディジタル表現を受け取るための前記少なくとも
   １つの記憶ノードの出力に結合された少なくとも１つの
   入力ポートを有し、前記複数の通信ノードのそれぞれ
   が、それぞれディジタル表現の消費者にデータ・ストリ
   ームとしてディジタル表現を伝送する複数の出力ポート
   をさらに有する、複数の通信ノードとを含み、 前記ディジタル表現の前記Ｎ個のデータ・ブロックがＸ
   個のストライプに区分され、データ・ブロック１、Ｘ＋
   １、２＊Ｘ＋１、・・・などがＸ個のストライプの第１
   のストライプに関連づけられ、データ・ブロック２、Ｘ
   ＋２、２＊Ｘ＋２、・・・などがＸ個のストライプの第
   ２のストライプに関連づけられ、以下同様に関連づけら
   れ、前記Ｘ個のストライプのそれぞれが前記複数の大容
   量記憶ユニットのそれぞれに格納されることを特徴とす
   る、メディア・ストリーマ。
2. 【請求項２】前記複数の大容量記憶ユニットがビデオ表
   示のディジタル表現の１つのコピーを格納し、複数のデ
   ータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックのうち
   の同一データ・ブロックを同期伝達できるように前記Ｘ
   個のストライプが読み出されることを特徴とする、請求
   項１に記載のメディア・ストリーマ。
3. 【請求項３】前記複数の大容量記憶ユニットがビデオ表
   示のディジタル表現の１つのコピーを格納し、複数のデ
   ータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブロックのうち
   の異なるデータ・ブロックを同期伝達できるように前記
   Ｘ個のストライプが読み出されることを特徴とする、請
   求項１に記載のメディア・ストリーマ。
4. 【請求項４】前記Ｔ／Ｎの期間の持続時間が約０．２秒
   〜約２秒の範囲であることを特徴とする、請求項１に記
   載のメディア・ストリーマ。
5. 【請求項５】Ｘの値が Ｘ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） という式によって求められ、式中、ｒがデータ・ストリ
   ーム用の公称データ転送速度であり、ｎが公称データ転
   送速度で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数
   であり、ｄが前記大容量記憶ユニットの１つの有効出力
   データ転送速度であり、ｍが前記Ｎ個のデータ・ユニッ
   トの少なくとも１つを格納する前記大容量記憶ユニット
   のすべてから公称データ転送速度で同時に出力されるデ
   ータ・ストリームの最大数であることを特徴とする、請
   求項１に記載のメディア・ストリーマ。
6. 【請求項６】少なくとも１つのビデオ表示のディジタル
   表現を格納する大容量記憶装置を含む少なくとも１つの
   記憶ノードであって、前記大容量記憶装置が複数のディ
   スク・データ記憶ユニットから構成され、前記少なくと
   も１つのビデオ表示がその全体を提示するのに時間Ｔを
   必要とし、複数のＮ個のデータ・ブロックとして格納さ
   れ、各データ・ブロックが前記ビデオ表示の約Ｔ／Ｎの
   期間に対応するデータを格納する、少なくとも１つの記
   憶ノードと、 複数の通信ノードであって、それぞれがそれからビデオ
   表示のディジタル表現を受け取るための前記少なくとも
   １つの記憶ノードの出力に結合された少なくとも１つの
   入力ポートを有し、前記複数の通信ノードのそれぞれ
   が、それぞれディジタル表現の消費者にデータ・ストリ
   ームとしてディジタル表現を伝送する複数の出力ポート
   をさらに有する、複数の通信ノードとを含み、 前記ディジタル表現の前記Ｎ個のデータ・ブロックがＸ
   個のストライプに区分され、データ・ブロック１、Ｘ＋
   １、２＊Ｘ＋１、・・・などがＸ個のストライプの第１
   のストライプに関連づけられ、データ・ブロック２、Ｘ
   ＋２、２＊Ｘ＋２、・・・などがＸ個のストライプの第
   ２のストライプに関連づけられ、以下同様に関連づけら
   れ、前記Ｘ個のストライプのそれぞれが前記複数の大容
   量記憶ユニットのそれぞれに格納され、 Ｘの値が Ｘ＝最大（ｒ＊ｎ／ｄ，ｒ＊ｍ／ｄ） という式によって求められ、式中、ｒがデータ・ストリ
   ーム用の公称データ転送速度であり、ｎが公称データ転
   送速度で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数
   であり、ｄが前記ディスク・データ記憶ユニットの１つ
   の有効出力データ転送速度であり、ｍが前記Ｎ個のデー
   タ・ユニットの少なくとも１つを格納する前記ディスク
   ・データ記憶ユニットのすべてから公称データ転送速度
   で同時に出力されるデータ・ストリームの最大数である
   ことを特徴とする、メディア・ストリーマ。
7. 【請求項７】前記複数のディスク・データ記憶ユニット
   がビデオ表示のディジタル表現の１つのコピーを格納
   し、複数のデータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブ
   ロックのうちの同一データ・ブロックを同期伝達できる
   ように前記Ｘ個のストライプが読み出されることを特徴
   とする、請求項６に記載のメディア・ストリーマ。
8. 【請求項８】前記複数のディスク・データ記憶ユニット
   がビデオ表示のディジタル表現の１つのコピーを格納
   し、複数のデータ・ストリームが前記Ｎ個のデータ・ブ
   ロックのうちの異なるデータ・ブロックを同期伝達でき
   るように前記Ｘ個のストライプが読み出されることを特
   徴とする、請求項６に記載のメディア・ストリーマ。
9. 【請求項９】前記Ｔ／Ｎの期間の持続時間が約０．２秒
   〜約２秒の範囲であることを特徴とする、請求項６に記
   載のメディア・ストリーマ。