KR100379573B1 - 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템 - Google Patents

디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 회전하는 하나 이상의 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 읽는 헤드를 포함한 하드디스크로부터, 데이터를 저장하고 상기한 하드디스크의 저장 데이터를 판독 가능하도록 하는 파일 시스템으로서, 수신된 디지털 방송 데이터가 상기한 디스크에 저장되기 위한 데이터 구조를 가지며, 상기 데이터 구조를 통해 상기 디지털 방송 데이터 내용을 파악할 수 있는 헤더 정보를 포함한다.
본 발명은 실시간으로 이루어지는 디지털 방송 데이터의 녹화 및 재생 시에 발생하는 파일 시스템의 연산량을 최소화할 수 있고, 디지털 방송 데이터를 하드디스크에 녹화 및 재생할 때 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.

Description

디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템{A FILE SYSTEM FOR RECORDING AND DISPLAYING A DIGITAL BROADCASTING DATA}
본 발명은 파일 시스템에 관한 것으로서, 특히 디지털 방송용 데이터를 녹화하여 저장하고 재생하는 데 필요한 파일 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 개인용 컴퓨터(Personal Computer)에서 사용되는 하드디스크에 있어서 16비트 FAT(FAT16), 32비트 FAT(FAT32), NTFS 등의 파일 시스템이 이용된다.
파일 시스템이(file system)란, 하나의 하드디스크에 여러 가지의 파일을 저장하기 위해 사용되는 방법으로 일반적으로 하드디스크 전체를 클러스터라는 일정한 크기의 조각으로 나누고 각 파일이 사용한 클러스터들과 파일에 대한 속성들을관리하는 시스템을 의미한다. 파일시스템의 의미에서와 같이, 각 파일은 클러스터단위의 조각이 모여 하나의 파일이 구성되어지는데, 파일의 저장과 삭제의 반복 시 하나의 파일을 이루는 클러스터의 조각들은 연속적이지 않고 하드디스크 공간상의 여러 곳에 분산되어 저장될 수 있다. 일반적인 파일 시스템에서는 하나의 파일을 구성하는 분산된 클러스터단위의 조각들의 순서와 위치를 알기 위해 linked list라는 연결구조를 사용한다. 이것은 현재의 클러스터에 이전 클러스터의 하드디스크상의 위치와 다음 클러스터의 위치를 기록해 놓음으로서 하나의 클러스터를 알면 전후 클러스터의 위치를 알 수 있게 하는 방법이다. 이러한 방법은 위에서 열거된 일반적으로 사용되어지는 FAT16,FAT32,NTFS등의 파일시스템에서 사용되어지는 방법인데, 이 방법은 소프트웨어적인 오류, 혹은 하드웨어적인 오류가 파일을 구성하는 하나의 클러스터에 발생했을 경우, 다음 클러스터를 알 수 없게 되어 더 이상 하드디스크에 기록된 정보를 알 수 없는 단점이 있다. 물론, FAT16,FAT32,NTFS등의 파일시스템은 하드디스크상의 물리적인 오류가 아닐 경우 다시 복구할 수 있는 방법을 가지고 있지만, 실시간 복구는 불가능한 문제점이 있다. 여기서, FAT(File Allocation Table)는 운영체계가 하드디스크 내에 유지하는 일종의 파일 배치표로서, 파일들이 저장되어 있는 클러스터들의 위치도를 제공하며, NTFS는 윈도우NT 운영체계가 하드디스크 상에 파일들을 저장하고 검색하는데 사용하는 시스템을 말한다.
디지털 방송의 녹화 및 재생과 같은 실시간성을 요구하는 경우에 linked list(다음에 읽어야 할 클러스터의 위치를 알아내기 위하여 현재 클러스터에 다음클러스터가 위치한 하드디스크의 위치를 기록해 놓는 구조)를 이용하는 파일시스템의 이용은 매우 안정적이지 못하며 기존 파일시스템에서의 Formatting과정과 같이 파일 시스템을 이용하기 위한 많은 절차가 필요한 것 역시 임베디드 시스템(embedded system, 프로세서가 시스템 내에 내장되어 동작되는 시스템)에서는 이용되기 어려운 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 실시간으로 이루어지는 디지털 방송 데이터의 녹화 및 재생 시에 발생하는 파일 시스템의 연산량을 최소화하는 데 그 목적이 있다.
또한, 디지털 방송 데이터를 하드디스크에 녹화 및 재생할 때 발생할 수 있는 오류를 방지하고자 하는 데 또 다른 목적이 있다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템을 저장하거나 저장된 파일 시스템을 판독할 수 있는 하드디스크를 나타내는 구성 블록도 이다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템과 헤더의 위치를 나타내는 도면이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템은,
회전하는 하나 이상의 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 읽는 헤드를 포함한 하드디스크로부터, 데이터를 저장하고 상기한 하드디스크의 저장 데이터를 판독 가능하도록 하는 파일 시스템에서,
수신된 디지털 방송 데이터가 상기한 디스크에 저장되기 위한 데이터 구조를 가지며, 상기 데이터 구조를 통해 상기 디지털 방송 데이터 내용을 파악할 수 있는 헤더 정보를 포함하며, 상기 헤더 정보는 상기 디스크의 최외각에 위치하는 것을특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예는 하드디스크를 제어하기 위해 제정된 규격인 ATA(또는 IDE)규격에 의해 하드디스크를 제어함을 기본으로 한다. 여기서, ATA(AT Attachment)란 IBM PC/AT(80286 프로세서 탑재)부터 사용하던 16비트 데이터 버스(data bus)의 AT형 공식 표준 규약을 말하며, 하드디스크의 초기화 과정 및 512 바이트(bytes) 단위의 읽기(read), 쓰기(write) 기능을 지원한다. 상기한 IDE(Integrated Drive Electronics)는 드라이브 제어용 기판(control logic board)을 저장장치에 직접 내장한(integrated) 방식을 말하며 가장 오래 전부터 사용하던 이름으로서 ATA와 같은 내용을 다르게 표현한 것이다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템을 저장하거나 저장된 파일 시스템을 판독할 수 있는 하드디스크를 나타내는 구성 블록도 이다.
첨부한 도1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템을 저장하거나 저장된 파일 시스템을 판독할 수 있는 하드디스크는 수신된 디지털 방송 데이터를 디스크(400)에 저장할 수 있는 파일 시스템으로 저장하기 위한 제어를 수행하는 하드디스크 드라이브 제어부(100); 헤드(300)를 통해 하드디스크에 저장하거나 저장된 데이터의 전체상황과 전체파일 정보를 파악할 수 있도록 메인 헤더(410)와 파일 헤더(420)를 포함하는 파일 시스템을 디스크(400)에 기록하는 헤더 정보기록부(200); 하드디스크 드라이브 제어부(100)로부터 파일 시스템의 판독 제어명령에 따라 디스크(400)에 기록된 파일 시스템을 판독하는 헤더 정보 판독부(500)를 포함한다.
도2a 및 도2b는 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템과 헤더의 위치를 나타내는 도면이다.
첨부한 도2a에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템은 디지털 방송 데이터의 하드디스크 기록 상황을 알려주는 메인 헤더(410)와 파일 헤더(420)를 포함한다.
메인 헤더(410)는 녹화된 디지털 방송 데이터의 전체 파일 개수를 기록하는 파일 개수 기록 영역(411); 파일 헤더의 위치를 기록하는 파일 헤더 영역(412); 현재 디지털 방송 데이터가 기록되었거나 또는 기록되어 있지 않는 블록에 대한 상태를 기록하는 블록 상태기록 영역(413); 녹화된 디지털 방송 스트림(stream)의 임의 접근(random access)이 가능하도록 하는 점핑 포인터 기록 영역(414)을 포함한다.
파일 헤더 영역(420)은 녹화된 디지털 방송 데이터의 파일 이름을 저장하는 파일이름 기록 영역(421); 녹화된 디지털 방송 데이터의 녹화 시간을 기록하는 녹화시간 기록 영역(422); 녹화된 디지털 방송 데이터의 녹화 날짜를 기록하는 날짜 기록 영역(423); 현재 녹화된 디지털 방송 데이터가 라디오(radio)채널인지 텔레비전 채널인지를 구분하여 기록하는 채널구분 기록 영역(424); 녹화된 디지털 방송 데이터의 전체 줄거리를 기록하는 줄거리 기록 영역(425); 디지털 방송 데이터의 녹화 때에 사용한 블록의 위치를 기록하는 블록위치 기록 영역(426); 녹화된 디지털 방송 데이터의 마지막 블록에서 녹화가 종료된 위치의 포인터를 기록하는 포인터 기록 영역(427); 디지털 방송 데이터의 녹화 시작 시간을 기록하는 녹화시작 기록 영역(428); 디지털 방송 데이터의 녹화 종료 시간을 기록하는 녹화종료 기록 영역(429)를 포함한다.
상기한 메인 헤더(410), 파일 헤더(420) 및 블록의 크기 및 순서는 ATA 규격에 의해 많은 변형 및 변경이 가능함은 물론이며, 본 발명이 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.
이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 하드디스크를 이용한 디지털 방송 녹화를 위한 파일 시스템의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 파일 시스템은 메인 헤더(410), 파일 헤더(420), 블록의 집합으로 구성한다. 즉, 하드디스크의 헤드(300)가 메인 헤더(410)를 판독하여 파일 헤더의 위치를 알 수 있도록 하고, 파일 헤더(420)를 통해 디지털 방송 데이터가 저장된 블록의 위치를 알 수 있도록 트리(Tree)형태의 구조로 구성함으로써, 헤드(300)가 메인 헤더(410)를 통해 판독한 데이터를 근거로 하드디스크의 전체 상황을 파악할 수 있도록 한다.
이와 같이, 메인 헤더(410)가 파일 헤더(420)를 관리하고 , 파일 헤더(420)가 파일을 구성하는 블록들의 위치를 모두 갖고 있음으로써, 종래의 linked list가 가지고 있던 단점을 보완하여, 만일 하나의 블록이 손상된다해도 블록의 위치를 파일 헤더(420)에서 관리하기 때문에 다음 블록의 위치에서 연속된 정보를 읽을 수 있다. 그리고, 파일 시스템을 사용하기 위한 포맷(formatting)과정이 없이 하드디스크의 섹터(sector)에 직접 기록(writing)하는 방법을 사용하여 파일 시스템을 사용하기 위한 별도의 과정이 필요 없어진다.
즉, 종래의 파일 시스템에서 linked list를 사용하여 클러스터를 연결했던 것과 달리 파일 헤더(410)에서 파일이 사용한 클러스터의 위치를 모두 다 가지고 있기 때문에, 하나의 클러스터가 손상될 경우 다음 클러스터로 쉽게 이동이 가능하다.
또한, 트리 구조를 통해 파일 시스템에 대한 데이터 연산을 최소화하게 함으로써, 프로세서가 시스템 내에 내장되어 동작되는 시스템(embedded system)에서의 파일 시스템 사용을 효과적으로 만든다.
일반적으로 하드디스크는 자기적(magnetic)인 성질을 띄고 있으며, 헤드가 미세한 높이로 디스크 위에 떠서 스핀들 모터의 회전에 의해 회전하는 디스크에 저장된 정보를 읽게 된다. 만일, 하드디스크가 동작하고 있는 동안 물리적인 충격이 가해지면, 헤드와 디스크가 부딪혀 디스크 표면이 긁힘으로서 긁힌 부분의 데이터 기록 및 데이터 판독이 불가능한 물리적인 오류를 발생시킨다.
이러한 하드디스크의 충격에 의한 헤드와 디스크 충돌로 인해 발생하는 스크래치(scratch, 긁힘)로 인해 발생하는 하드디스크의 물리적인 오류를 방지하기 위해, 첨부한 도2b와 같이, 파일 시스템을 디스크(400)의 최외각에 위치시킴으로써, 상대적으로 다른 위치보다 안전하게 정보가 저장될 수 있도록 한다.
하드디스크 드라이브 제어부(또는 마이크로프로세서, 100)는 사용자에 의해 선택된 녹화될 디지털 방송 데이터를 수신하여 헤더 정보 기록부(200)를 구동하고,헤더 정보 기록부(200)는 헤드(300)를 통해 디스크(400)의 최외각에 메인 헤더(410)를 기록한다.
메인 헤더(410)에는 녹화된 디지털 방송 데이터의 전체 파일 개수, 파일 헤더의 위치, 현재 디지털 방송 데이터가 기록되었거나 또는 기록되어 있지 않는 블록에 대한 상태, 녹화된 디지털 방송 스트림(stream)의 임의 접근(random access)이 가능하도록 하는 점핑 포인터를 각각 파일 개수 기록 영역(411), 파일 헤더 위치기록 영역(412), 블록 상태기록 영역(413), 점핑 포인터 기록 영역(414)에 기록한다.
헤더 정보 기록부(200)는 파일 헤더(420)에 녹화된 디지털 방송 데이터의 파일 이름(421), 녹화된 디이털 방송 데이터의 녹화 시간(422) 및 녹화 날짜(423), 현재 녹화된 디지털 방송 데이터가 라디오(radio)채널인지 텔레비전 채널인지를 구분하는 채널구분(424), 디지털 방송 데이터의 전체 줄거리(425), 녹화 때에 사용한 블록의 위치(426), 녹화된 디지털 방송 데이터의 마지막 블록에서 녹화가 종료된 위치의 포인터의 기록 위치(427), 녹화시작 시간(428), 녹화종료 시간(429)을 기록한다.
상기한 블록은, 도2a에서와 같이, 메인 헤더(410)와 파일 헤더(420)의 정보를 제외한 하드디스크 나머지 용량에 대해 일정크기로 나눈 조각을 말한다. 한 블록의 크기는 MPEG에서 오류를 정정하기에 알맞고, 한 블록의 오류에 의한 데이터 손실이 최소화 될 수 있도록 많은 화면이 스킵(skip)되지 않을 정도의 크기이어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에서의 블록 크기는 MPEG 스트림의대역폭(bandwidth)에 맞도록 나뉘어진다. 예를 들어, 5 Mbps(mega bits per second)의 스트림일 경우, 하드디스크의 한 블록 크기는 600 킬로바이트(Kbyte) 정도의 크기로 나뉘는 것이 바람직하다.
즉, 하나의 클러스터의 크기를 MPEG 비디오 디코더(video decoder)가 에러교정(error correcting)하기 쉽거나, 1초 이하의 장면이 저장될 수 있는 정도의 크기로 정함으로써, 하나의 클러스터가 손상되어 스킵(skip)하더라도 화면에 별다른 지장이 없도록 한다. 만일, 하드디스크 용량이 작을 경우, 1024 byte정도의 크기로 하나의 클러스터를 판독하여 에러 교정하기 쉽게 하고, 하드디스크 용량이 클 경우, 5Mbps의 stream인 경우 600 킬로바이트(KByte)정도로 하나의 클러스터를 잡아서 한 장면정도가 스킵될 수 있도록 한다. 이 이유는, 하드디스크 용량이 클 경우 클러스터를 작게 나눌 경우, 관리해야 할 클러스터의 위치가 많아지게 되어 오히려 linked list보다 효율이 떨어질 수가 있기 때문이다.
본 발명의 실시 예는 하나의 실시 예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 메인 헤더 및 파일 헤더에 포함되는 정보의 종류 및 크기에 많은 변형 및 변경이 가능함은 물론이며, 본 발명이 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.
이상에서와 같이, 본 발명의 디지털 방송 녹화를 위한 파일 시스템은 실시간으로 이루어지는 디지털 방송 데이터의 녹화 및 재생 시에 발생하는 파일 시스템의 연산량을 최소화할 수 있고, 디지털 방송 데이터를 하드디스크에 녹화 및 재생할때 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 파일 시스템은 하드디스크에 MPEG을 이용한 디지털 방송 녹화 기술인 PVR(Personal Video Recorder)또는 DVR(Digital Video Recorder)에 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 회전하는 하나 이상의 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 읽는 헤드를 포함한 하드디스크로부터, 데이터를 저장하고 상기한 하드디스크의 저장 데이터를 판독 가능하도록 하는 파일 시스템에서,
    수신된 디지털 방송 데이터가 상기한 디스크에 저장되기 위한 데이터 구조를 가지며, 상기 데이터 구조를 통해 상기 디지털 방송 데이터 내용을 파악할 수 있는 헤더 정보를 포함하며,
    상기 헤더 정보가 상기 디스크의 최외각에 위치한 것을 특징으로 하는 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템.
  2. 제1항에서, 상기 헤더 정보가
    수신한 디지털 방송 데이터를 재생하기 위한 하나 이상의 데이터 관리 정보를 가지는 제1 헤더; 및
    상기 디지털 방송 데이터가 위치하는 블록에 하나 이상의 데이터 파일 정보를 가지는 제2 헤더
    를 포함하는 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템.
  3. 제2항에서, 상기 제1 헤더가
    녹화된 디지털 방송 데이터의 전체 파일 개수가 기록되는 파일 개수 기록 영역;
    상기 디지털 방송 데이터 내용이 기록된 파일 헤더의 위치가 기록되는 파일 헤더 위치기록 영역;
    현재 디지털 방송 데이터가 기록되었거나 또는 미 기록된 블록에 대한 상태가 기록되는 블록 상태기록 영역;
    녹화된 디지털 방송 데이터의 임의 접근이 가능하도록 하는 점핑 포인터 기록 영역
    을 포함하는 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템.
  4. 제2항에서, 상기 제2 헤더가
    녹화된 디지털 방송 데이터의 파일 이름이 저장되는 파일이름 기록 영역;
    녹화된 디지털 방송 데이터의 녹화 시간을 기록하는 녹화시간 기록 영역;
    녹화된 디지털 방송 데이터의 녹화 날짜를 기록하는 날짜 기록 영역;
    현재 녹화된 디지털 방송 데이터의 전송 채널이 구분되어 저장되는 채널구분 기록 영역;
    녹화된 디지털 방송 데이터의 전체 줄거리 데이터를 기록하는 줄거리 기록 영역;
    디지털 방송 데이터의 녹화 때에 사용한 블록의 위치를 기록하는 블록위치 기록 영역;
    녹화된 디지털 방송 데이터의 마지막 블록에서 녹화가 종료된 위치의 포인터를 기록하는 포인터 기록 영역;
    디지털 방송 데이터의 녹화 시작 시간을 기록하는 녹화시작 기록 영역; 및
    디지털 방송 데이터의 녹화 종료 시간을 기록하는 녹화종료 기록 영역
    을 포함하는 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 블록이
    상기 제1 헤더 이외의 용량에 대해 일정크기로 나뉜 조각으로, 한 블록의 크기가 엠펙에서 오류를 정정할 수 있고, 상기 한 블록의 오류에 의한 데이터 손실이 최소화 될 수 있는 크기를 가지며, 상기 엠펙의 데이터 스트림 대역폭에 맞도록 나뉘어지는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 녹화 및 재생을 위한 파일 시스템.
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