KR100578150B1 - 데이터 재생 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 기록 매체로부터 데이터를 재생하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 프레임 수를 기준으로 하여 시동 모드, 판독 모드, 마무리 모드 및 대기 모드를 반복적으로 수행하고 공전 모드를 제거함으로써 동영상이나 음성과 같이 연속적으로, 균일 간격으로 재생되어야 하는 데이터를 판독하는데 필요한 전력을 최소화할 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 데이터 재생 방법은 데이터의 재생 명령을 입력 받는 제1 단계, 시동 모드에서 초기 상태로부터 판독 모드로 전이하는 제2 단계; 판독 모드에서 소정의 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독하여 소정의 버퍼로 전송하는 제3 단계, 소정의 프레임 수가 판독되는 경우, 마무리 모드에서 상기 판독을 중지하고 스핀다운(spin down)을 수행하는 제4 단계, 및 대기 모드에서 상기 초기 상태를 유지하는 제5 단계를 포함하고, 소정의 반복 회수만큼 상기 제2 내지 제5 단계를 반복적으로 수행하고(상기 제2 단계 내지 상기 제5 단계를 한 라운드(round)라고 정의함), 상기 소정의 프레임 수 m은 상기 한 라운드가 수행되는 동안 판독되어야 하는 프레임 수를 의미하고, 상기 반복 횟수는 상기 데이터를 구성하는 총 프레임 수 및 상기 소정의 프레임 수 m에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
기록 매체, 디스크, 전력, 최소 프레임 수, 버퍼

Description

데이터 재생 방법 및 시스템{Method and System for Retrieving Data}
도 1은 기존의 데이터 재생 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2의 (a)는 종래기술에 따른 데이터 재생 방법에 있어서, 활성화 모드에서 판독되는 데이터의 크기를 도시한 도면.
도 2의 (b)는 종래기술에 따른 데이터 재생 방법에 있어서, 각 모드에서의 소모 전력을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 재생 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 재생 시스템을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 재생 방법에 있어서, 데이터를 구성하는 프레임들의 특징을 설명하기 위한 도면.
도 6의 (a)는 종래기술에 따라 데이터를 판독하는 경우의 전력 소모 형태를 도시한 도면.
도 6의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 재생 방법에 따라 데이터를 판독하는 경우의 전력 소모 형태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예를 수행하는 동안 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수의 변화를 도시한 도면.
도 8은 동일 시간에 상기 버퍼에 쌓이는 데이터의 양의 변화를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 재생 방법과 종래기술에 따른 데이터 재생 방법에 따라 소모되는 전력을 각각 비교한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
400 : 데이터 재생 시스템
401 : 입력부 402 : 판독부
403 : 버퍼 404 : 출력부
410 : 재생 프로그램
420 : 기록 매체
본 발명은 소정의 기록 매체로부터 데이터를 재생하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 프레임 수를 기준으로 하여 시동 모드, 판독 모드, 마무리 모드 및 대기 모드를 반복적으로 수행하고 공전 모드를 제거함으로써 동영상이나 음성과 같이 연속적으로, 균일 간격으로 재생되어야 하는 데이터를 판독하는데 필요한 전력을 최소화할 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템에 관한 것이다.
상기 기록 매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭 티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함되며, 일반적으로 데스크탑 형태의 컴퓨터에서는 상기 기록 매체로부터 데이터를 판독하여 재생하는데 있어 전력의 제한이 크지 않다.
휴대용 모바일 장치가 대중화 되고 다양한 기능을 지원하는 서비스가 등장하면서 모바일 장치의 기능을 제한하는 중요한 원인이 되는 전력 문제를 해결하기 위해 모바일 장치에서 사용되는 전력을 감소시키는 것이 중요한 이슈가 되었다. 모바일 장치에서는 자료의 전송에 많은 전력 소모가 필요하며, 하드 디스크나 광 디스크 등 디스크의 크기가 축소되어 모바일 장치에 사용되면서 상기 모바일 장치에서 소모되는 전력에 대한 효율적이고 엄격한 관리가 더욱 절실해지고 있다.
지난 몇 년간의 선행 연구에서, 디스크 드라이브 스케줄링 방법을 통하여 10%에서 25% 정도의 소모 전력을 감소시키는데 성공하였으나, 모바일 장치에서 소모 전력을 더욱 효율적으로 관리할 수 있는 방법이 필요하다.
도 1은 기존의 데이터 재생 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서는 상술한 기록 매체 중에서 광 디스크, 자기 디스크 등의 디스크를 예로 들어 설명한다.
판독부(110)는 디스크(100)에서 데이터를 판독하고 판독한 데이터를 출력부(130)를 통해 재생 프로그램(140)으로 전달한다.
재생 프로그램(140)에서 상기 데이터를 실시간으로 재생하는 재생 속도(상기 재생 속도는 상기 출력 속도와 동일해야 함)와, 판독부(110)가 상기 데이터를 판독하는 판독가능 최대 속도 사이에는 상당한 차이가 있으며, 일반적으로 상기 판독 속도가 상기 출력 속도에 비해 더 빠르다.
상기 판독 속도와 상기 출력 속도와의 차이로 인한 문제는 버퍼(120)를 이용하여 해결 가능하다. 버퍼(120)는 판독부(110)로부터 판독된 데이터를 일시적으로 저장할 수 있는 저장 수단으로서, 출력부(130)는 버퍼(120)에 저장되어 있는 데이터를 상기 재생 속도에 따라 규칙적이고 안정적으로 전송함으로써, 재생 프로그램(140)에서 상기 데이터가 규칙적이고 안정적으로 재생되도록 한다.
그런데, 버퍼(120)에 저장되어 있는 데이터가 상기 출력 속도에 비해 부족한 경우에는 버퍼(120)에 데이터가 채워지는 동안 재생 프로그램(140)에서의 재생은 중지되고 이로 인하여, 자료의 연속적 재생이 불가능해지고 지터가 발생할 수 있다. 반대로 버퍼(120)의 용량이 부족하여 판독부(110)로부터 판독된 데이터가 버퍼(120)에 저장될 수 없을 경우, 판독부(110)는 판독을 중지한다.
따라서, 판독부(110)는 상기 출력 속도보다는 빠른 판독 속도로 버퍼(120)를 채우는 한편, 상기 저장 용량을 초과하지 않을 만큼만 버퍼를 채우도록 판독부(110)에서의 판독 작업은 재생 작업과 동기화 되어야 한다.
종래에는 판독부(110)가 데이터를 판독하는 상태는 시동 모드(StartUp Mode), 판독 모드(Read Mode), 공전 모드(Idle Mode), 마무리 모드(Finish Mode) 및 대기 모드(StandBy Mode)로 분류 가능하다. 판독부(110)는 초기에 대기 상태에 있다가, 데이터 입출력 요청을 받으면 상기 시동 모드로 전환한다. 하드 디스크의 경우 상기 시동 모드에서는 스핀업(SpinUp), 포커스(Focus) 및 트래킹(Tracking)이 수행된다. 판독부(110)는 상기 판독 모드에서 저장 장치(100)에 저장되어 있는 데이터를 판독하여 버퍼(120)로 전송하고, 버퍼(120)에 일정 용량의 데이터가 축적되면 판독부(110)는 상기 판독 모드에서 상기 공전 모드로 전환한다.
상기 공전 모드에서는 상기 디스크의 헤드는 초기 위치로 이동하여 데이터의 판독을 이루어지지 않지만 상기 디스크의 플래터는 판독 속도와 동일한 속도로 회전을 계속한다. 종래기술은 이 상태에서 상기 출력 속도에 따라 버퍼(120)에 축적된 데이터가 점점 감소하면 다시 저장 장치(100)에서 데이터를 판독하여 버퍼(120)에 축적하는 과정을 반복함으로써 데이터를 재생한다.
이와 같이 데이터의 판독이 이루어지지 않는 상태인 공전 모드에서도 저장 장치(100)는 판독 모드에서와 동일한 기기 상태를 유지하기 때문에(예를 들어 디스크 기반의 저장 장치의 경우에는 판독모드에서와 동일한 속도로 스핀들을 회전하고, 구동 회로를 작동하기 때문에) 불필요한 전력을 소모하는 요인이 되고 있다.
도 2는 저장 장치로서 하드 디스크를 예로 들어 상술한 각 모드에서의 소모 전력(도 2의 (b)) 및 활성화 모드에서 판독되는 데이터의 크기(도 2의 (a))를 도시한 도면이다. 도 2의 (a)의 가로축은 시간(sec), 세로축은 소모 전력(W)을 의미하고, 도 2의 (b)의 세로축은 상기 디스크로부터 판독되는 데이터의 양(KByte)을 의미한다. 도 2를 참조하여 종래의 데이터 재생 방법의 문제점에 대해 설명한다.
전원이 인가되면 판독부는 대기 모드(230)에 있으며, 입력부(도시하지 않음)로부터 재생 명령이 입력되면 시동 모드(200)로 진입하며 시동 모드(200)에서 스핀 업, 포커스 및 트래킹 등의 작업이 수행된다.
판독 모드(203)에서 판독부는 디스크에서 판독한 데이터를 버퍼(120)로 전송하고, 버퍼가 꽉 차면 공전 모드(206)로 전환한다(판독 모드(203)와 공전 모드(206)는 활성화 모드(210)에 해당함). 도 2의 (a)에서 도시한 바와 같이, 공전 모드(206)에서는 데이터의 판독이 이루어지지 않고, 스핀들 모터(Spindle Motor)는 계속 구동된다.
이러한 전력 소모를 줄이기 위해 기존 기술은 공전 모드(206)에서 일정 기간, 즉 소정의 타임아웃 동안 더 이상의 재생 명령이 입력되지 않으면, 마무리 모드(220)를 거쳐 대기 모드(230)로 전환되는 기법을 사용하기도 한다. 하드 디스크의 경우 마무리 모드(220)에서 상기 디스크의 플래터는 스핀다운되고 디스크 헤드는 파킹 위치로 가며, 스핀들 모터의 회전은 중지된다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 데이터를 판독하는 경우 대부분의 전력은 판독 모드(203)와 공전 모드(206), 즉 활성화 모드(210)에서 소모된다. 시동 모드(200) 및 마무리 모드(230)에서 전력 소모량의 피크가 발생하는 등 전력 소모량이 활성화 모드(210)에 비해 많지만, 시동 모드(200)와 마무리 모드(230)가 유지되는 시간이 활성화 모드(210)에 비해 상대적으로 매우 짧기 때문에, 대부분의 전력은 활성화 모드(210)에서 소모된다.
그런데, 활성화 모드(210)의 많은 부분을 차지하는 공전 모드(206)에서는 데이터의 판독이 이루어지지 않음에도 판독 모드(203)에서와 동일한 전력이 소모된다는 문제가 있다. 또한, 상술한 바와 같이 타임아웃을 설정하는 방법도 타임아웃 전에 다시 판독 모드(203)로 진입하게 되는 경우가 대부분이어서 그 실효를 거두지 못하고 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 재생 프로그램에 데이터를 안정적이고 규칙적인 속도로 전송하는 동시에 상기 공전 모드를 제거하여 데이터 판독 시 소모되는 전력을 대폭 감소시킬 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 데이터의 재생 명령을 입력 받는 제1 단계, 시동 모드에서 초기 상태로부터 판독 모드로 전이하는 제2 단계; 판독 모드에서 소정의 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독하여 소정의 버퍼로 전송하는 제3 단계, 소정의 프레임 수가 판독되는 경우, 마무리 모드에서 상기 판독을 중지하고 스핀다운(spin down)을 수행하는 제4 단계, 및 대기 모드에서 상기 초기 상태를 유지하는 제5 단계를 포함하고, 소정의 반복 회수만큼 상기 제2 내지 제5 단계를 반복적으로 수행하고(상기 제2 단계 내지 상기 제5 단계를 한 라운드(round)라고 정의함), 상기 소정의 프레임 수는 상기 한 라운드가 수행되는 동안 판독되어야 하는 프레임 수를 의미하고, 상기 반복 회수는 상기 데이터를 구성하는 총 프레임 수 및 상기 소정의 프레임 수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법을 제공한다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 소정의 프레임 수 m만큼 연속적으로 결합된 프레임의 집합의 크기 Bi(m)는,
Figure 112003026518133-pat00001
에 의해 결정되고,
상기 프레임의 집합을 판독하기 위해 필요한 판독 시간 Ti(m)는,
Figure 112003026518133-pat00002
에 의해 결정되고,
Bi(m)의 최대값을 B(m)라 하면, Ti(m)의 최대값 T(m)는,
Figure 112003026518133-pat00003
에 의해 결정되고,
상기 소정의 프레임 수 m은,
Figure 112003026518133-pat00004
를 만족하도록 결정된다.
여기서, 상기 m는 소정의 프레임 수, 상기 Si는 i번째 프레임의 크기, m은 정수, N은 총 프레임의 수, 상기 R은 상기 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독할 수 있는 최대 판독 속도, 상기 r은 상기 버퍼로부터 소정의 재생 프로그램으로 상 기 데이터가 전송되는 전송 속도, Ts는 상기 시동 모드에서 소요되는 시동 시간, Tf는 상기 마무리 모드에서 소요되는 마무리 시간, f는 상기 재생 프로그램에서의 재생 속도에 따라 재생되는 초당 프레임 수를 의미한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 상기 소정의 버퍼에 할당되어야 하는 메모리의 크기는 상기 B(m) 이상이다.
또한, 본 발명은 상술한 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
또한, 본 발명은 재생 명령을 입력 받기 위한 입력부, 상기 재생 명령이 입력되면 소정의 기록 매체로부터 데이터를 판독하기 위한 판독부, 상기 판독한 데이터를 저장하는 버퍼, 및 상기 버퍼부에 저장된 데이터를 소정의 재생 속도에 따라 재생 프로그램으로 전송하는 출력부를 포함하고, 상기 판독부는, 시동 모드, 판독 모드, 마무리 모드 및 대기 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법을 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 데이터 재생 방법 및 시스템은 임의의 기록 매체에 대해 적용 가능하나, 설명의 편의를 위해 상기 기록 매체가 자기 디스크 또는 광 디스크 등의 디스크인 경우에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법은 도 4에 도시한 바와 같은 데이터 재생 시스템(400) 에 의해 수행될 수 있다.
데이터를 재생함에 있어서 중요한 요건 중 하나는 소정 시간 동안 재생되는 프레임의 수를 보장하는 것이다. 프레임이란 예를 들면 비디오 데이터에 있어서 저장 또는 재생되는 일련의 이미지 중에서 단 하나의 이미지와 같이 연속적으로 판독 재생되는 임의의 데이터를 구성하는 논리적 단위를 의미한다.
예를 들면, 비디오 데이터 중에서 MPEG 파일의 경우, MPEG 파일은 서로 다른 크기를 갖는 여러 개의 프레임들로 구성되어 있다. 이러한 프레임들은 매초마다 일정한 수의 프레임으로 디코딩되어 재생 프로그램(410)에 의해 소정의 화면에 표시됨으로써 재생된다.
MPEG 파일은 I, P, 및 B 프레임으로 구성되어 있다. 압축된 자료는 저장 장치로부터 판독되어 버퍼(403)에 저장된 후, 버퍼(403)에서 출력되어 재생 프로그램(410)으로 전송된다. 만약, 기대한 시간 동안 버퍼(403)가 채워지지 않는 경우 해당하는 해당 프레임의 복호화가 연기되므로, 재생 프로그램(410)에서의 재생도 중지된다. 반대로, 버퍼(403)에 데이터가 꽉 찼을 경우, 자료의 판독이 중지된다.
따라서, 재생의 중지 현상이 발생되지 않으면서도 저전력으로 데이터를 재생할 수 있는 방법이 필요하며, 본원 발명의 발명자들은 후술하는 바와 같이 한 라운드 동안 재생에 필요한 최소한의 프레임 수를 보장함으로써 재생의 중지를 방지하고, 상기 최소한의 프레임 수만큼 판독이 이루어진 후에는 공전 상태가 아닌 대기 상태를 유지함으로써 전력 소모를 대폭 감소시키도록 하였다(상기 한 라운드를 수 행하기 위해 필요한 시간은 일정할 수도 있고 일정하지 않을 수도 있으며 이는 구현 방법에 따른 차이일 뿐 어떤 경우도 본 발명의 범위에 포함된다). 따라서, 본 명세서에서 사용하고 있는 용어인 '소정의 프레임 수'는 상기 하나의 라운드 동안 판독되어야 하는 상기 최소한의 프레임 수 이상의 값을 갖는다.
그런데, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 I, P 및 B 프레임은 그 프레임 크기가 상이하며, I 프레임은 비교적 그 프레임의 크기가 크며, B 프레임은 상대적으로 그 프레임의 크기가 작고, P 프레임은 중간 정도의 크기를 갖는다. 이와 같이 그 크기의 변화량이 심한 프레임들을 토대로 적합한 수의 소정의 프레임 수를 결정하는 것은 용이하지 않다. 그러나 일정한 프레임 수로 결합된 프레임들을 상기 일정한 프레임 수로 나누어 얻은 평균적인 프레임의 크기로 구성된 값들(520)은 각 프레임의 크기로 구성된 원래 값들(510)에 비해 상대적으로 평탄해 짐을 알 수 있다.
따라서, 본원 발명에서는 각 프레임이 아닌 상기 프레임들의 합을 이용하여 소정 기간(상기 한 라운드가 수행되는 시간에 해당함) 동안 재생에 필요한 최소 프레임 수를 결정하고 이에 기초하여 상기 한 라운드동안 판독, 재생되는 소정의 프레임 수를 결정하기로 한다.
도 6의 (a)는 종래기술에 따라 데이터를 판독하는 경우의 전력 소모 형태를 도시한 도면이고, 도 6의 (b)는 본 실 시예에 따른 데이터 재생 방법에 따라 데이터를 판독하는 경우의 전력 소모 형태를 도시한 도면이다. 도 6에서 알 수 있듯이 종래기술에서의 데이터 재생 방식과 본원 발명에 있어서의 데이터 재생 방식의 차이는 분명하다.
도 6의 (a) 및 (b)의 가로축은 시간(sec)을 의미하고, 도 6의 (a)의 세로축은 종래기술에 따라 데이터를 재생하는 경우의 전류값(mA), 도 6의 (b)의 세로축은 본 실시예에 따라 데이터를 재생하는 경우의 전류값(mA)으로서, 소모 전력은 전류의 제곱값에 비례하므로 도 6의 (a) 및 (b)의 그래프로부터 소모 전력량을 간단하게 가늠할 수 있다.
데이터 재생 시스템(400)은 데이터 재생 명령이 입력되기 전까지 초기 상태인 시동 모드(610)를 유지한다. 단계(301)에서 재생 명령이 입력되면 단계(302)에서 시동 모드(620)로 전환된다. 시동 모드는 초기상태로부터 판독 모드로 전이하는 과정이며, 저장 매체가 디스크인 경우를 예로 들면 상기 시동 모드에서는 정지 상태의 디스크를 스핀업시키고 포커스 및 트래킹 등의 작업을 수행하기 때문에 도 6의 (a) 및 (b)에서 도시한 바와 같이 전력 소모량이 많다.
데이터 재생 시스템(400)은 단계(303)에서 소정의 기록 매체, 즉 디스크로부터 소정의 프레임 수만큼 데이터를 판독하여 소정의 버퍼로 전송(판독 모드(630))한다. 상기 소정의 프레임 수만큼의 데이터가 판독되면 데이터 재생 시스템(400)은 단계(304)에서 판독을 중지하고 상기 초기 상태로 전이(디스크의 경우 스핀다운(SpinDown)의 수행)(마무리 모드(640))하여 대기 모드(650)를 유지한다.
대기 모드(650)는 전원이 입력된 초기 상태에서의 데이터 재생 시스템(400)의 상태를 의미한다. 즉, 본 실시예에 따른 데이터 재생 시스템(400)은 데이터를 판독하지 않으면서도 판독 모드에서와 동일한 전력을 소모하는 공전 모드가 존재하지 않기 때문에 전력 소모량을 감소시키는 것이 가능하다.
데이터 재생 시스템(400)은 단계(305)에서 남아 있는 판독되어야 할 프레임의 수가 상기 소정의 프레임 수보다 작은지 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 소정의 프레임 수 이상인 경우에는 단계(306)에서 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수가 일정값에 해당하는지 판단하고, 판단 결과 상기 버퍼에 상기 일정값 만큼의 프레임 수가 남아 있게 되면 단계(302)로 되돌아간다. 즉, 상기 버퍼에는 소정의 프레임 수만큼의 프레임들이 쌓였으나 출력부(404)를 통해 재생 프로그램(410)으로 프레임들이 출력됨에 따라 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수는 감소하게 되나 단계(306 및 306)에 의해 다시 소정의 프레임 수만큼의 프레임이 상기 버퍼에 쌓이게 된다.
데이터 재생 시스템(400)은 단계(302 내지 306)은 별도의 중지 명령이 입력되지 않는 한 상기 재생 명령에 해당하는 데이터를 전부 판독할 때까지 순차적으로 반복되며 단계(302 내지 306)을 한 라운드(round)라고 칭하기로 한다.
데이터 재생 시스템(400)은 단계(306)에서 대기 모드에서 프레임의 개수가 실시자에 의해 설정된 일정값 이하로 떨어지면 단계(302)로 돌아간다.
또한, 단계(305)에서의 판단 결과 남은 프레임 수가 m보다 작으면 남아있는 프레임들을 판독한다. 이때에도 시동 모드(620), 판독 모드(630), 마무리 모드(640)가 수행되나 판독 모드(630)에서 판독되는 프레임 수는 소정의 프레임 수보다 적다.
상술한 데이터 재생 방법을 수행하기 위해서는 상기 소정의 프레임 수 를 결정해야 하며, 이하 상기 소정의 프레임 수를 결정하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
상기 소정의 프레임 수를 적절하게 결정하지 않으면, 판독되는 데이터의 양이 부족하여 데이터의 재생이 중지될 수 있다. 소정의 프레임 수를 높게 책정하면 데이터 재생은 성공적으로 되어지나, 주기억 장치 버퍼를 많이 소모하게 됨으로 시스템의 자원을 불필요하게 낭비할 가능성이 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법은 상기 소정의 프레임 수를 상기 한 라운드를 수행하는 소정 기간 동안 재생에 필요한 최소한의 프레임 수를 기준으로 결정함으로써 이러한 문제를 해결하고 있다.
상기 소정의 프레임 수만큼 연속적으로 결합된 프레임의 집합의 최대 크기를 B(m)이라고 하는 경우, 상기 B(m)은 수학식 1에 의해 결정된다.
Figure 112003026518133-pat00005
여기서, m는 매 라운드에서 판독되는 소정의 프레임 수, Sj는 프레임으로 구성된 데이터 중에서 j번째 프레임의 크기, m은 정수, N은 상기 데이터를 구성하는 총 프레임의 수를 의미한다.
따라서, Bi(m)은
Figure 112003026518133-pat00006
번째 프레임을 읽는데 있어서 프레임들의 총 크기를 의미한다.
예를 들어, 상기 소정의 프레임 수 m를 83이라고 한 경우, 첫 번째 프레임부 터 83번째 프레임까지의 크기를 순차적으로 더한 값을 B1(83)이라 하고, 두 번째 프레임부터 84번째 프레임까지의 크기를 순차적으로 더한 값을 B2(83)라고 하고, i번째 프레임부터 (83+m-1)번째 프레임까지의 크기를 각각 순차적으로 더한 값을 Bi(83)이라고 하면,
Figure 112003026518133-pat00007
이다.
수학식 1에 의해 B(m)이 결정되면, 상기 판독 모드에서 데이터를 판독하는데 소요되는 판독 시간 Ti(m)는 수학식 2와 같이 결정된다.
Figure 112003026518133-pat00008
여기서, R은 상기 디스크로부터 데이터를 판독할 수 있는 최대 판독 속도, r은 상기 버퍼로부터 소정의 재생 프로그램으로 상기 데이터가 전송되는 전송 속도를 의미한다.
따라서, R-r은 버퍼에 데이터가 축적되는 속도를 의미한다. 수학식 2의 상기 판독 시간 Ti(m)은 83개씩 결합된 프레임의 집합을 판독하여 상기 버퍼로 전송하는데 필요한 시간을 의미한다.
종래기술에서는 버퍼에 빈 공간이 존재할 경우에는 최대속도 R로 데이터를 판독할 수 있으나, 일단 상기버퍼가 채워진 이후에는 데이터를 저장장치로부터 판독하는 속도는 데이터가 버퍼로부터 재생되는 작업속도, r과 동기화 되어야 한다. 종래기술에서와 같이 판독 속도가 작업속도와 동기화되는 현상이 발생하면 전력의 사용효율이 떨어지게 된다.
이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예에서는 버퍼의 사용 가능한 공간이 부족하여 최대 속도 R로 판독할 수 없게 되는 경우에는, 대기 모드로 전환하여 전력의 사용량을 극소화 한다.
시동모드(620)와 마무리 모드(640)는 저장매체의 상태를 변화시키는 변이 기간이다. 한 라운드에서 읽어 들이는 프레임의 개수를 작게 설정할 경우 변이기간(시동모드(620)과 마무리 모드(640))을 포함하는 한 라운드에 소요되는(재생에 필요한) 프레임의 요구량보다 판독된 프레임의 수가 작게 되므로 지터 등이 발생하게 된다.
본 실시예에 따른 데이터 재생 방법은 후술하는 수학식 3에서와 같이 Bi(m)의 최대값인 B(m) 이상의 용량의 버퍼를 사용함으로써 지터 등이 발생하지 않으면서 지속적으로 R의 속도로 상기 디스크로부터 데이터를 판독할 수 있도록 보장한다.
따라서, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법은 판독 모드에서의 판독 속도가 종래기술에 월등히 빠르기 때문에 판독 모드에서 소모되는 판독 시간이 감소되어 판독 모드에서의 전력 소모량을 감소시키고, 또한 공전 모드를 제거함으로써 전력 소모량을 더 감소시킬 수 있다.
이하, 상기 소정의 프레임 수 m을 결정하기 위한 가이드 라인을 제공한다. 상기 m는 소정 시간 동안 재생되어야 하는 프레임의 수이고, 임의의 m에 대해 구해진 Bi(m) 중 그 값이 최대인 B(m)는 상술한 수학식 1과 같다.
상기 판독 시간 Ti(m)는 프레임 집합의 크기가 B(m)인 경우에 그 시간이 가장 길며, 이때의 T(m)는 수학식 3과 같다.
Figure 112003026518133-pat00009
또한 한 라운드를 수행하기 위해 소요되는 소정의 기간 T는 수학식 4와 같다.
Figure 112003026518133-pat00010
이때, Ts는 시동 모드에서 소요되는 시동 시간, Tr은 판독 모드에서 소요되는 판독 시간, Tf는 마무리 모드에서 소요되는 마무리 시간, To는 대기 모드에서 소요되는 대기 시간이다. Ts 및 Tf는 하나의 데이터 재생 시스템(400)에 따라 결정되는 값으로 이론적으로 매번 동일한 값을 가지며, 상술한 바와 같이, Tr은 상기 소정의 프레임 수만큼의 프레임을 판독하는데 소요되는 시간이다.
또한, 상기 소정의 프레임 수는 Ts+Tr+Tf의 시간 동안(실질적으로는 T r의 시 간 동안)에 판독되어야 하고, 상기 Ts+Tr+Tf의 시간 동안 판독되어야 하는 프레임의 수는 '초당 프레임 수 x (Ts+Tr+Tf)에 의해 결정되고, Tr의 최대값은 T(m)이므로, 한번에 읽어야하는 프레임의 개수 m은 수학식 5를 만족하도록 설정된다.
Figure 112003026518133-pat00011
여기서, f는 초당 프레임 수를 의미한다. 일반적으로 재생되는 데이터는 초당 24프레임의 속도로 재생되나 이는 데이터에 따라 가변적이다. 따라서, 한 라운드 동안(T 시간 동안) 재생되어야 하는 m를 결정하기 위해 수학식 5를 이용할 수 있다. 이와 같이, 소정의 프레임 수 m는 적어도 f(Ts + T(m) + Tf)의 값보다는 크다는 조건을 만족해야 한다.
도 7은 본 실시예의 이해를 돕기 위해 단계(302 내지 306)을 반복하는 동안 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수의 변화를 도시한 도면이다. 상술한 바와 같은 단계(303)에서 소정의 프레임 수 m이 판독되어 상기 버퍼에 쌓이면 시간 t1에서 단계(304)를 수행하여 판독이 중지되고 이미 쌓인 프레임을 이용하여 데이터가 재생되므로 시간 t1 내지 시간 t2 동안에는 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수가 감소하게 된다.
또한 상술한 바와 같이 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임 수가 상술한 바와 같은 일정값 m'이 될 때까지 소모되는 경우(단계(306)), 시간 t2에서 다시 상기 소정의 프레임 수 m 만큼을 판독하는 과정을 반복하게 된다.
도 8은 동일 시간에 상기 버퍼에 쌓여 있는 데이터의 양(즉, 상기 버퍼에 쌓여 있는 프레임들의 크기의 합)의 변화를 도시한 도면이다. 도 5를 이용하여 상술한 바와 같이 각 프레임들은 대부분 서로 다른 크기를 갖기 때문에, 같은 숫자의 프레임 수 m이 상기 버퍼에 쌓여 있는 경우에도, 각 시간 t1, 시간 t3, 시간 t5에서 상기 버퍼에 쌓여 있는 데이터의 크기는 서로 상이하다.
참고적으로, 도 7 및 도 8은 버퍼(403)로부터 출력부(404)를 통해 재생 프로그램(410)으로 전송되어 감소되는 프레임의 개수를 반영하여 도시한 것이다.
이하, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법에 따라 데이터를 재생한 경우에 소모된 전력과, 종래기술에 따라 데이터를 재생한 경우에 소모된 전력을 비교함으로써, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법이 저전력으로 데이터를 재생하는 것이 가능함을 밝히기로 한다.
본 실시예에 따른 데이터 재생 방법에 따르면, 소정의 데이터를 재생하기 위해 소모되는 총 전력은 수학식 7에 의해 결정된다.
Figure 112003026518133-pat00012
여기서, N은 상기 라운드를 반복하는 반복 회수를 의미하며 상기 반복 회수는 데이터를 구성하는 총 프레임의 수를 상기 소정의 프레임 수로 나눔으로써 구해질 수 있다. 예를 들면, 상기 총 프레임의 수가 1534개인 경우, mx18+40=1534, m=83으로부터 , 데이터 재생 시스템(400)은 단계(307)에서 83개의 프레임 수를 각 라운드마다 판독하는 것을 18번 반복하고, 19번째의 라운드(상기 소정의 프레임 수보다 적은 프레임 수를 판독하게 되는 이러한 라운드를 '잔여 라운드'라고 칭하기로 함)에서는 40개의 프레임만을 판독하게 된다. 즉, N = 18이다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 마지막 라운드에서 판독되는 잔여 프레임 수는 상기 소정의 프레임 수에 비해 적은 40프레임이기 때문에, 상기 버퍼의 여유 용량을 측정하여 상기 여유 용량이 상기 40개의 프레임에 해당하는 데이터 크기보다 큰 경우에는 상기 40개의 프레임은 18번째 라운드에 병합하여 판독하여, 19번째의 잔여 라운드에서 시동 모드 및 마무리 모드에서 필요한 전력을 소모하지 않도록 할 수 있다.
수학식 6에서 Ps는 상기 시동에서 소모되는 전력, Pf는 상기 마무리 모드에서 소모되는 전력, 상기
Figure 112003026518133-pat00013
는 판독 모드에서의 시간 당 전력 소모율, Sj는 j번째 프 레임의 크기를 의미한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 한 라운드 동안 소모되는 전력은 시동 모드에서 소모되는 전력 Ps와 마무리 모드에서 소모되는 전력 Pf와, 판독 모드에서 소모되는 전력 Pr의 합이며(도 6에서 도시한 바와 같이 대기 모드에서는 전력 소모가 거의 없으므로 대기 모드에서의 전력 소모량은 0으로 가정함), Pr은 시간 당 전력 소모율
Figure 112003026518133-pat00014
와 판독 모드에서 소모되는 시간
Figure 112003026518133-pat00015
의 곱으로 구해질 수 있으며,
Figure 112003026518133-pat00016
는 상술한 바와 같이 각 라운드에서의 Ti(m)에 해당한다.
상기 각 라운드가 N번(상술한 예에서 N=18) 반복되는 경우, 그 전력 소모량은 수학식 6의 우변의 전반부와 같이 각 라운드에서의 전력 소모량의 합으로서 구해진다.
수학식 6의 우변의 후반부는 상기 잔여 라운드에서 소모되는 전력을 의미한다. 잔여 라운드에서도 Ps와 Pf는 동일하나, 상기 소정의 프레임 수보다 적은 수의 프레임을 판독하게 되므로, Pr은 1~18번째 라운드에서의 전력 소모량 계산 방법과는 상이하게 구해진다. 즉, 잔여 라운드의 판독 모드에서 소요되는 시간은 잔여 라운드에서 판독되는 프레임들의 크기의 합 Dr(이는 총 프레임들의 크기의 합에서 m x N을 뺀 값에 해당함)을 최대 판독 속도 R로 나눈 값이다.
도 9는 3개의 데이터(각 데이터의 데이터 식별자는 각각 'jun', 'benz' 및 'dunkman'임)에 대해 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법과 종래기술에 따른 데이터 재생 방법에 따라 소모되는 전력을 각각 비교한 그래프이다.
각 프레임 및 이에 대응하는 프레임의 크기는 그 내용이 방대하므로, 본 명세서에 상세한 데이터 값을 기재하지는 않도록 한다. 다만, 도 9의 그래프를 얻기 위해 사용한 데이터 재생 시스템(400)에서는 R = 5324.8[kBps], r = 166.487[kBps], Ts = 1[sec], Tf = 0.7[sec], T(m) = 0.039[sec], Ps = 0.858[W], Pf = 0.7[W],
Figure 112003026518133-pat00017
=0.924[W/sec], m = 83,
Figure 112003026518133-pat00018
= 0.05[W/sec]로 측정되었다.
도 9에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법을 사용한 경우의 전력 소모량은, 종래 기술에 의해 데이터를 판독한 경우의 전력 소모량의 57%, 56% 및 52%에 불과하였다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 데이터 재생 방법은 소정 주기 동안 상기 소정의 프레임 수를 판독하고 상기 주기 중 시동 모드, 판독 모드, 및 마무리 모드에 소요된 시간을 제외한 시간(대기 모드에 해당하는 시간)에는 초기 상태로 돌아가 디스크의 공회전을 방지함으로써 종래기술에 비해 전력 소모량을 획기적으로 감소시키고 있다.
또한, 본 발명은 상술한 데이터 재생 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 재생 시스템(400)에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 데이터 재생 시스템(400)은 입력부(401), 판독부(402), 버퍼(403) 및 출력부(404)를 포함한다.
입력부(401)는 소정의 재생 프로그램으로부터 재생 명령(또는 재생 명령에 따른 판독 명령)을 입력 받고, 판독부(402)는 상기 재생 명령이 입력되면 소정의 기록 매체(예를 들면, 광 디스크, 자기 디스크 등의 디스크)로부터 데이터를 판독한다.
판독부(402)는 시동 모드(620)에서는 초기 상태로부터 판독 모드로의 전이 작업(예를 들면, 디스크의 경우에는 스핀업, 포커스 및 트래킹 등)을 수행하고, 판독 모드(630)에서는 상기 디스크로부터 상기 데이터를 판독하고, 소정의 프레임 수의 프레임을 판독한 경우 마무리 모드(640)에서 상기 초기 상태로의 전이 작업(예를 들면, 디스크의 경우에는 스핀다운 등)을 수행하고, 대기 모드(610)에서는 상기 초기 상태를 유지한다.
상기 소정의 프레임 수는 판독 모드(620)에서 판독되어야 하는 프레임 수를 의미하고, 판독부(402)는 데이터의 크기가 아닌 데이터를 구성하는 프레임의 수에 기초하여 데이터를 판독한다. 따라서, 상기 소정의 프레임 수만큼의 프레임을 판독하는 각 판독 모드(620)에서 소요되는 시간은 서로 상이할 수 있다.
판독부(402)에서 판독된 데이터는 출력부(404)에서 재생 프로그램(410)으로 전송하기 전에 버퍼(403)에 일시적으로 저장된다. 상술한 데이터 재생 방법에서 설명한 바와 같이, B(m) 이상의 용량을 갖는 버퍼(403)를 사용함으로써, R-r의 속도로 버퍼(403)에 상기 데이터를 축적할 수 있다.
출력부(404)는 버퍼(403)로부터 소정의 출력 속도(재생 속도와 같음) r로 재 생 프로그램(410)으로 데이터를 출력하고, 재생 프로그램(410)은 상기 데이터를 입력 받아 상기 재생 속도 r로 상기 데이터를 재생함으로써 재생 프로그램(410)의 사용자들에게 상기 데이터를 시,청각적으로 제공한다.
이상, 프레임이라는 데이터를 구성하는 논리적 단위에 기초하여 본 발명에 대해 설명하였으며, 상기 프레임이라는 용어는 동영상 데이터에서의 각 프레임, 음성 데이터에서의 각 음성 샘플 등을 포함하는 개념으로서, 연속적으로 판독, 재생되는 임의의 데이터를 구성하는 논리적 단위를 의미한다.
즉, 본 발명은 데이터를 판독하여 재생하는 경우에 상기 데이터의 크기가 아닌 상기 데이터를 구성하는 논리적 단위에 기초하여 상기 데이터를 판독, 재생함으로써 상기 데이터가 연속성이 보장되면서 규칙적으로 재생될 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 데이터를 판독하지 않으면서도 판독 모드에서와 동일한 전력을 소모하는 공전 모드를 제거함으로써 데이터 판독 시 소모되는 전력을 감소시킬 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 소정 기간 동안 재생에 필요한 프레임 수를 기준으로 최소 프레임 수를 설정하고, 상기 최소 프레임 수를 기준으로 데이터를 판독하도록 구성되어 있기 때문에 재생 프로그램에서 데이터가 안정적이고 규칙적으로 재생될 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 최소 프레임 수만큼의 프레임 크기의 합의 최대값보다 큰 용량을 갖는 버퍼를 사용함으로써 판독 모드에서 버퍼의 범람을 방지 하면서도 데이터가 빠른 속도로 판독할 수 있는 데이터 재생 방법 및 시스템이 제공된다. 따라서, 판독 모드에서 소요되는 시간이 단축되어 판독 시 소모되는 전력이 감소된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 데이터 재생 방법에 있어서,
    데이터의 재생 명령을 입력 받는 제1 단계;
    시동 모드에서 초기 상태로부터 판독 모드로 전이하는 제2 단계;
    상기 판독 모드에서 소정의 기록 매체로부터 데이터를 판독하여 소정의 버퍼로 전송하는 제3 단계;
    상기 데이터가 소정의 프레임 수(m)만큼 판독되는 경우, 마무리 모드에서 상기 판독을 중지하고 상기 초기 상태로 전이하는 제4 단계; 및
    대기 모드에서 상기 초기 상태를 유지하는 제5 단계
    를 포함하고,
    소정의 반복 회수만큼 상기 제2 내지 제5 단계를 반복적으로 수행하고, - 상기 제2 단계 내지 상기 제5 단계를 한 라운드(round)라고 정의함 -
    상기 소정의 프레임 수 m는 상기 한 라운드가 수행되는 동안 판독되어야 하는 프레임 수를 의미하고,
    상기 반복 회수는 상기 데이터를 구성하는 총 프레임 수 및 상기 소정의 프레임 수 m에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 프레임 수 m만큼 연속적으로 결합된 프레임의 집합의 크기 Bi(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00019
    에 의해 결정되고,
    상기 프레임의 집합을 판독하기 위해 필요한 판독 시간 Ti(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00020
    에 의해 결정되고,
    Bi(m)의 최대값을 B(m)이라 하면, Ti(m)의 최대값 T(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00021
    에 의해 결정되고,
    상기 소정의 프레임 수 m은,
    Figure 112005054702153-pat00022
    를 만족하도록 결정되고,
    상기 m는 소정의 프레임 수, 상기 Si는 i번째 프레임의 크기, m은 정수, N은 총 프레임의 수, 상기 R은 상기 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독할 수 있는 최대 판독 속도, 상기 r은 상기 버퍼로부터 소정의 재생 프로그램으로 상기 데이터가 전송되는 전송 속도, Ts는 상기 시동 모드에서 소요되는 시동 시간, Tf는 상기 마무리 모드에서 소요되는 마무리 시간, f는 상기 재생 프로그램에서의 재생 속도에 따라 재생되는 초당 프레임 수인 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 버퍼에 할당되어야 하는 메모리의 크기는 상기 B(m) 이상인 것을 특징으로 하는 데이터 재생 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  5. 데이터 재생 시스템에 있어서,
    재생 명령을 입력 받기 위한 입력부;
    상기 재생 명령이 입력되면 소정의 기록 매체로부터 데이터를 판독하기 위한 판독부;
    상기 판독한 데이터를 저장하는 버퍼; 및
    상기 버퍼부에 저장된 데이터를 소정의 재생 속도에 따라 재생 프로그램으로 전송하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 판독부는,
    시동 모드, 판독 모드, 마무리 모드 및 대기 모드를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판독부는 상기 시동 모드에서는 초기 상태로부터 판독모드로 전이하고,
    상기 판독 모드에서는 상기 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독하고,
    상기 데이터가 소정의 프레임 수만큼 판독되는 경우 상기 마무리 모드에서는 상기 판독을 중지하고 상기 초기 상태로 전이하고,
    상기 대기 모드에서는 상기 초기 상태를 유지하고,
    상기 소정의 프레임 수는 상기 각 판독 모드에서 동안 판독되어야 하는 프레임 수를 의미하고,
    상기 반복 회수는 상기 데이터를 구성하는 총 프레임 수 및 상기 소정의 프레임 수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 재생 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소정의 프레임 수 m만큼 연속적으로 결합된 프레임의 집합의 크기 Bi(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00023
    에 의해 결정되고,
    상기 프레임의 집합을 판독하기 위해 필요한 판독 시간 Ti(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00024
    에 의해 결정되고,
    Bi(m)의 최대값을 B(m)라 하면, Ti(m)의 최대값 T(m)는,
    Figure 112005054702153-pat00025
    에 의해 결정되고,
    상기 소정의 프레임 수 m은,
    Figure 112005054702153-pat00026
    를 만족하도록 결정되고,
    상기 m은 소정의 프레임 수, 상기 Sj는 j번째 프레임의 크기, m은 정수, N은 총 프레임의 수, 상기 R은 상기 기록 매체로부터 상기 데이터를 판독할 수 있는 최대 판독 속도, 상기 r은 상기 버퍼로부터 소정의 재생 프로그램으로 상기 데이터가 전송되는 전송 속도, Ts는 상기 시동 모드에서 소요되는 시동 시간, Tf는 상기 마무리 모드에서 소요되는 마무리 시간, f는 상기 재생 프로그램에서의 재생 속도에 따라 재생되는 초당 프레임 수인 것을 특징으로 하는 데이터 재생 시스템.
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