JPH07302225A - 連続データ記録再生装置及びキャッシュ管理方法 - Google Patents

連続データ記録再生装置及びキャッシュ管理方法

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JPH07302225A
JPH07302225A JP5228236A JP22823693A JPH07302225A JP H07302225 A JPH07302225 A JP H07302225A JP 5228236 A JP5228236 A JP 5228236A JP 22823693 A JP22823693 A JP 22823693A JP H07302225 A JPH07302225 A JP H07302225A
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Kevin D Windrem
ケビン・ディー・ウィンドレム
David Casper
デーヴィッド・キャスパー
Anna Greco
アンナ・グレコ
Scott Murray
スコット・ムレイ
Paul O'connor
ポール・オコーナ
Elaine B Zamani
エレイン・ビー・ザマニ
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Grass Valley Group Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続データの流れ動作に適応しない標準ディ
スク・ドライブとの間で、連続データを供給しあう。 【構成】 ディスク配列１２は、非連続データを蓄積す
る。キャッシュ１４は、外部装置からの連続データを受
けて、この連続データの独立部分をディスク配列に転送
できるまで連続データを蓄積する。また、キャッシュ１
４は、ディスク配列からのデータの独立部分を回収し
て、この回収したデータを連続データとして外部装置に
転送するまで、回収したデータを蓄積する。制御システ
ム１６は、キャッシュ１４の動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、デジタル・ビ
デオ・レコーダ等の連続データ記録再生装置及びキャッ
シュ管理方法に関し、特に、複数の入力及び出力を具え
たデジタル・ビデオ・レコーダ用のキャッシュ管理及び
ディスク利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタル化したビデオ信号を記録又は再
生するのに十分な帯域幅が得られるように、ディスク・
ドライブの配列を組み立てて、ビデオ・データをランダ
ム・アクセスできる。なお、テープ・レコーダは、シー
ケンシャル・アクセスのみが可能である。しかし、ディ
スク読出し／書込みヘッドがあるトラックから次ぎのト
ラックに移動する際、標準的なディスク・ドライブのデ
ータ転送速度は一定ではなく、また、これら移動期間中
は、データをディスクから又はディスクに転送しない。
コンピュータは、アクセスされない期間中にウエイトし
なければならないので、かかる制限は、コンピュータ・
アプリケーションにおいて簡単に見過ごされてしまう。
しかし、かかるウエイト期間は、ビデオ信号に関連した
連続したデータの流れを与えるビデオ・アプリケーショ
ンにおいて、適切ではない。ディスクは、ビデオが必要
とする連続転送データ速度を維持できないが、ディスク
配列は、典型的には、必要な連続速度よりもわずかに早
い速度で、バースト内のデータ（データのグループ）を
転送できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】冗長データ蓄積装置を
設けて、ディスク・ドライブが失敗した場合に、データ
を正確に再生できるのを確実にする。しかし、かかる冗
長度は、高価なディスク・ドライブを用いた際に、シス
テムのコストを大幅に増加させる。ドライブの失敗を判
断できると、冗長なデータを回収できるが、冗長システ
ムは、典型的には、ドライブが失敗したことを判断する
のに比較的長時間がかかる。かかる待ち時間は、連続デ
ータの再生期間中には、好ましくない。
【０００４】ディスク配列に伴う別の問題は、その配列
内の最も遅いディスクにより、データ回収速度が決まる
ことである。
【０００５】したがって、本発明の目的は、ドライブ動
作の失敗を短時間で判断できると共に、高速にデータを
回収できる連続データ記録再生装置及びキャッシュ管理
方法の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるデジタル・
ビデオ・レコーダ用のキャッシュ管理／ディスク利用
は、ビデオ信号を記録し再生する安価なディスク・ドラ
イブの配列に関連したキャッシュを用いる。このキャッ
シュは、入ってくる、又は出て行くデータ（例えば、デ
ジタル・ビデオ）をキャッシュ管理アルゴリズムにより
このキャッシュ内にて緩衝するようになっている。よっ
て、ディスクがデータを転送できないときに、その期間
を補償できる。データは、ビデオ及び音声ブロック内に
維持され、ビデオ・データ及び音声データの一方又は両
方を利用できると共に変更できる。再生モードにおい
て、例えば、キャッシュ管理には、使用に先だってディ
スクからの再生データを回収し、この情報をキャッシュ
内に蓄積し、出力用にデータを利用できるようにするこ
とが含まれる。
【０００７】本発明をより良く理解すると共に、どのよ
うに効果を達成するかを示すために、本発明の好適な実
施例を説明する。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明によるキャッシュ管理及びデ
ィスク利用を行うデジタル・ビデオ・レコーダのブロッ
ク図である。このレコーダ１０は、多くの入力／出力
（Ｉ／Ｏ）データ・チャンネル１９を含んでいる。これ
らデータ・チャンネルは、キャッシュ対Ｉ／Ｏ転送制御
器１８を介してキャッシュ１４に接続されている。図１
においては、２個のＩ／Ｏデータ・チャンネルの内、１
個がビデオ・データ用であり、残りの１個が音声データ
用である。複数のディスク・ドライブで構成されたディ
スク配列１２は、キャッシュ１４を介して、記録データ
を受け、再生データを供給する。ディスク配列及びキャ
ッシュ対Ｉ／Ｏ転送制御器の動作は、制御システム（コ
ンピュータ手段）１６により管理される。この制御シス
テムは、典型的なビデオ・レコーダ機能、例えば、再
生、停止、記録を行う。ディスク配列内のディスク・ド
ライブは、非同期に動作するので、１つのドライブがそ
の動作を完了する前に、他方のドライブが対応する動作
を完了するかもしれない。
【０００９】データは、複数のドライブにわたって広が
り、単一のドライブが利用できるよりも広い帯域幅が得
られる。冗長データ制御器９９を介して冗長を与えて、
配列内の１つのドライブの失敗の可能性を、各ドライブ
に送ったビットに対応する排他的オア処理により取り扱
う。これは、例えば、総てのビット０は、排他的オア処
理による冗長ビット０を発生する。書込み動作期間中、
これは、冗長ドライブ１７に蓄積された値を発生する。
上述の処理により、失ったデータ用の冗長ドライブのデ
ータを代用することにより、非反応ドライブからのデー
タ・ビット値を読出し期間中に再構成できる。非反応ド
ライブは、その動作が完了する最終ドライブである。
【００１０】ディスク制御器１３、冗長データ制御器９
９、転送制御器１８及びＩ／Ｏデータ・チャンネル１９
に制御システム１６を結合するが、この制御システム
は、レコーダの管理及び動作を制御し、データが蓄積さ
れる場所を指示したりする。制御システム１６は、必要
に応じて、停止、再生、記録などのコマンドを実施し、
キャッシュを管理し、ディスクの読出し及び書込み要求
を発生する。また、この制御システムは、高級なユーザ
・インタフェースや、他の制御装置用のインタフェース
を提供する。制御システム１６への主要な入力は、シス
テムの操作者からの刺激である。
【００１１】総てのディスク制御器１３は、制御システ
ムからの同じ命令を受ける。キャッシュ１４は、複数の
２重ポート・メモリを具えており、１つのメモリがディ
スク配列１２内の各ディスク・ドライブ用である。ま
た、各メモリは、ＤＭＡ制御器を具えている。各ディス
ク制御器を基準にすると、キャッシュ内のメモリ位置
は、他の制御器キャッシュ・メモリ位置から独立してい
る。しかし、冗長データ制御器９９を基準にすると、キ
ャッシュ・メモリは、単一の共通メモリとして機能す
る。冗長データ制御器９９及びキャッシュ対Ｉ／Ｏ転送
制御器１８間の帯域幅は、１つのディスク帯域幅と配列
内のドライブ数マイナス１との積である。また、ディス
ク制御器１３は、ＤＭＡ制御器を含んでおり、キャッシ
ュ及び各独立したディスク・ドライブ間でのダイレクト
・メモリ・アクセス転送を独立に実行する。典型的な動
作において、そのディスク及びキャッシュ間でデータの
大きなブロックを転送せよとの命令を配列内のディスク
に与える。この転送は、ＤＭＡ制御器が小さなブロック
を転送することにより達成される。ＤＭＡ制御器が動作
を完了すると、その旨を制御システムに知らせるので、
新たな命令の１組をＤＭＡ制御器に与える。ｎドライブ
の配列内のｎ−１個のドライブがそれらの動作を完了し
た後に、ディスク配列モニタがディスク動作完了認知信
号を発生し、各ＤＭＡ動作用にこの認知信号をバリデー
タ（後述する）に送る。ＤＭＡが再プログラム期間中
に、各ドライブ内の内部緩衝によりデータを緩衝するの
で、回転潜在遅延を除去できる。よって、ディスク内の
隣接データがキャッシュ内の非隣接位置との間で転送さ
れる（図２を参照）。
【００１２】キャッシュ対Ｉ／Ｏ転送制御器１８は、キ
ャッシュ及び入力／出力データ・チャンネル１９間のデ
ータ転送に応答できる。入力／出力データ・チャンネル
１９は、入力したビデオ／音声データを記録動作期間中
に内部フォーマットに変換し、再生動作期間中に外部ビ
デオ／音声フォーマットに戻す。この際、任意の適切な
ビデオ・フォーマットを利用できる。
【００１３】図示の実施例において、ディスク・ドライ
ブの配列１２は、１３個のハード・ディスク・ドライブ
を具えており、各ディスク・ドライブは、１．６ギガバ
イトのＳＣＳＩドライブである。キャッシュは、各ディ
スク・ドライブにつき４メガバイトのメモリを具えてい
る（総合で５２メガバイトである）。
【００１４】本発明のシステムにおいて、キャッシュ及
びディスク・データの構成を管理するアルゴリズムは、
強力に結合している。本発明の図示の実施例は、同じデ
ィスク配列にビデオ及び音声データの両方を蓄積する。
【００１５】図２は、本発明によるデータの配列を示す
図である。データは、直列の要素２０として１つずつデ
ィスク配列上に方向付けられている。各要素は、ある固
定数のフィールド用のアクティブ（画像）データを含む
ビデオ部分２２と、対応する量の音声データを含む音声
部分２４とを具えている。非アクティブ（ブランキン
グ）データは、ディスク配列内に蓄積されない。かなり
の量にビデオ及び音声を分離することが、夫々を別々に
操作するのに有用である。例えば、音声を記録しながら
ビデオを再生したり、音声総てをスキップしながらビデ
オを再生できる。１つの要素のデータ量は、Ｉ／Ｏデー
タ速度を維持するのに充分な平均帯域幅を依然可能にし
ながら、ディスク配列がシーク動作をどの程度頻繁に実
行できるかにより決まる。要素当たりのフィールド数は
典型的には一定であるが、これはビデオ・フォーマット
により決まる。例えば、本発明の図示の実施例におい
て、Ｄ１ ５２５フォーマット信号に対して、１要素
は、１２フィールド分のアクティブ・ビデオ及び音声デ
ータを含んでおり、Ｄ１ ６２５フォーマット信号に対
しては、１要素がアクティブ・ビデオ及び音声を１０フ
ィールド分含んでいる。
【００１６】キャッシュ１４は、ディスク配列よりも短
い長さであり、分離したビデオ部分Ｖ１〜Ｖｍ及び音声
部分Ａ１〜Ａｍとして構成される。信号データは、キャ
ッシュに蓄積されており、このキャッシュは、ビデオ・
ブロック部分２５と音声ブロック部分２７とに論理的に
分割されている。各ビデオ・ブロックは、単一のディス
ク要素用にビデオ・データを保持でき、各音声ブロック
は、単一のディスク要素用に音声データを保持できる。
したがって、ディスク配列からの要素は、キャッシュ内
の２ブロックに対応する。いくつかの場合においては、
１ブロックは、完全な１要素未満を含んでもよい。この
システムは、ディスク配列に連続的に蓄積されたデータ
をランダム・アクセスできる。ユーザからシステムが受
けた制御コマンドを基にして、ディスク配列要素の一部
を転送できる。図示の実施例において、キャッシュの大
きさは、８ビデオ・ブロック及び８音声ブロックを含む
のに充分である。キャッシュ内のマテリアルがシーケン
ス順になるように、このキャッシュを順序付ける。この
キャッシュは、円形構造として構成する。現在位置がキ
ャッシュ・ブロック境界を横切るので、最古のマテリア
ルに含まれるブロックを用いて、再生用のこれからのマ
テリアルをフェッチするか、記録期間中の入力用に確保
する。この構成は、キャッシュ内に現在のビデオ及び音
声出力のほとんどを維持して、動作状態変更期間中のデ
ィスク要求を最少にする。
【００１７】制御システムは、個々のキャッシュ・デー
タ・ブロック内のデータに関する情報を追跡するキャッ
シュ・タグ・テーブルを含んでいる。このキャッシュ・
タグは、タグ内の各ビデオ及び音声フィールド用のタグ
・フィールド状態を含んでおり、キャッシュ内のどのデ
ータを用いるかを指示すると共に、キャッシュ管理のど
のステップ処理によって、データを一般に予約するかを
示す。このタグ・フィールド状態は、次ぎの状態の１つ
である。 空（EMPTY）：フィールドが空であり、利用可能であ
る。 予約された再生（PLAY RESERVED）：このフィールドを
再生データ用に予約するが空である。 再生充填（PLAY FILLING）：データをディスクからこ
のフィールドに転送する。 充填された再生（PLAY FILLED）：要求された総てのデ
ータは、このフィールド用のディスク・キャッシュ内で
あり、入力／出力データ・チャンネル１９に転送する準
備ができている。 記録充填（RECORD FILLING）：記録データを入力／出
力データ・チャンネル１９からこのフィールドに転送す
る。 充填された記録（RECORD FILLED）：このフィールド内
のデータは、ディスクに書込む準備ができている。 空の記録（RECORD EMPTYING）：ディスク制御器は、こ
のフィールドからディスクへのデータ書込みの処理中で
ある。
【００１８】種々の利用可能なこれら状態は、図３を参
照して理解できよう。なお、図３は、状態及びこれらの
間の遷移を示す。空状態６０から、キャッシュ・ブロッ
ク内のフィールドは、予約された再生状態６２又は記録
充填状態６４に変化できる。予約された再生状態６２に
入ると、ディスク配列からデータが要求されるので、予
約された再生状態６２及び再生充填状態６６の間の変移
が生じる。再生充填状態６６が充填された再生状態６８
に１度遷移すると、要求された総てのデータは、このブ
ロック用のディスク・キャッシュ内であり、Ｉ／Ｏデー
タ・チャンネル１９への転送の準備ができている。ブロ
ックは、これからの再生又は記録動作に必要なので、充
填された再生状態６８から、タグのフィールド状態は、
予約された再生状態６２、記録充填状態６４又は空状態
６０に遷移できる。
【００１９】要求された総てのデータがディスク・キャ
ッシュ内にあり、ディスクへの書込みが準備されたと
き、記録充填状態６４から充填された記録状態７０に達
する。ディスク・プロセッサがこのディスクへのデータ
書込み処理にある場合、この充填された記録状態７０か
ら空の記録状態７２への遷移が生じる。データがディス
クに書込まれると、状態は充填された再生状態６８に変
化し、再生可能か、これからの利用のためにキャッシュ
・ブロックが解放される。
【００２０】キャッシュ・タグは、再生開始及び終了フ
ィールド、タグ上に割り当てられたディスク要素の第１
フィールドに対応するフィールド、タグの各フィールド
のキャッシュ・アドレス、データを記憶するディスク配
列、どれが最後に応答するディスクかを示す最終ディス
クも含んでいる。
【００２１】制御システム１６（図１）は、データが再
生に必要になる前にディスク配列からデータを回収した
り、データがディスク配列に書込まれる時点までの記録
動作期間中にデータを一時的に記憶したりしなければな
らない。各場合において、この制御システムは、これか
ら何が必要かを予測しなければならない。この予測は、
データ内の現在位置、システムの動作状態及び再生速度
で決まる。現在位置は、入力として現在与えられている
フィールドか、出力されているフィールドである。キャ
ッシュ管理の一般的な目標は、キャッシュ内に現在位置
を囲む充分なマテリアルを具えて、操作者が行うシステ
ムの動作状態の変更などの任意の動作を満足させること
である。
【００２２】制御システムは、高度のコマンドを実行
し、ディスク配列にディスク読出し及び書込みコマンド
を与え、配列内の各ドライブをモニタしてデータ転送の
完了を判断しなければならない。
【００２３】再生モードにおいて、ディスク配列は、実
際に出力するときよりも先の情報を読出し、ディスク・
キャッシュ内にその情報を蓄積しなければならない。次
に、このディスク・キャッシュ内の情報をビデオ及び音
声出力端に実時間で転送できる。記録モードにおいて、
入力したビデオ及び音声データをディスク・キャッシュ
に実時間で転送し、ディスク配列は、キャッシュした情
報を要素に同時に書込むように命令される。
【００２４】キャッシュ管理は、ディスク・キャッシュ
及びディスク配列の動作に関係する３つのサブシステ
ム、即ち、プリディクタ、バリデータ及びクェリーに分
割される。プリディクタは、データ内の現在位置及び現
在の動作状態を基本として、キャッシュ内にあるべきマ
テリアルを決定する。動作状態は、停止、再生又はシャ
トルの１つであってもよい。これらは、表１を参照して
後述する。また、プリディクタは、再生リスト空間及び
リール空間の間で遷移する。リール空間は、ディスク配
列上で停止した一連の直列フィールドである。１つのリ
ールは、１つ以上のディスク配列にまたがる。すなわ
ち、いくつかのリールが、ディスク配列を分けあう。こ
のシステムは、再生リストを利用してユーザ用のランダ
ム・アクセス再生能力を具えている。また、このシステ
ムは、再生の標準線形方法の他に、ディスク配列にわた
ってランダムに分散したマテリアルをアクセスできる。
再生リスト空間は、いくつかのセグメントを具えてお
り、このセグメントは、１つ以上の連続した出力フィー
ルドの組である。各再生リストは、リールの異なる部分
を識別できる。再生リスト空間により定義されたフィー
ルドは、再生リスト内の第１フィールドから相対的なフ
ィールド数だけのオフセットとして指定する。プリディ
クタは、現在の動作状態、現在キャッシュ内にある隣接
した所望マテリアル、及びキャッシュ内で利用できる空
間に応じて、マテリアルに対する要求、例えば、ビデオ
・データ又は音声データを発生する。転送には、再生
（ディスク配列からキャッシュへの転送）や、記録（キ
ャッシュからディスク配列への転送）がある。プリディ
クタは、各フィールド毎に１度実行する。
【００２５】バリデータは、ディスク配列から受けた認
知信号に応じて、キャッシュの状態を更新する。これら
認知信号は、どのデータがディスク配列との間で転送さ
れたかを示す。また、バリデータは、充分なマテリアル
がキャッシュに又はキャッシュから転送されたかを指示
して、別のコマンドを処理できるようにしなければなら
ない。
【００２６】クエリーは、キャッシュ及び入力／出力デ
ータ・チャンネル１９間でのデータ転送を行う。これ
は、再生用に必要なビデオ及び音声マテリアルの位置の
キャッシュ・アドレスを与えるか、ディスク配列に転送
する前に、新たに記録されたマテリアルがキャッシュ内
のどこにあるかを指示するのに必要なアドレスを与える
ことにより行う。
【００２７】プリディクタの機能は、表１の状態表とし
て表す。この状態表は、水平軸に沿って前の状態を示
し、垂直軸に沿って新たな状態を示す。表１の各位置
は、その状態変移において可能な手順を表す。任意の時
点において、前の状態又は新たな状態は、次ぎの状態、
即ち、初期化、停止、再生、記録又はシャトルの１つか
ら構成される。初期化は、レコーダが最初に開始したと
きに生じる状態である。停止状態は、２つのモード、即
ち、安定状態及び要求への進行状態で生じる。安定状態
モードにおいて、停止は、現在位置が変化しない状態で
ある。進行状態の場合は、停止状態は、ユーザからの要
求を処理して、現在の位置ではなくフィールドを出力す
る。システムは、キャッシュの現在の内容に関連して要
求された再生リスト・フィールドを出力して、この進行
要求を処理する。そして、キャッシュ内の要求フィール
ドを中心とするのに必要なデータのみをディスク配列か
ら要求する。再生状態において、レコーダは、ディスク
配列からのデータを回収し、回収したデータを入力／出
力データ・チャンネル１９を介した出力として供給す
る。記録状態は、入力／出力データ・チャンネル１９か
らディスク配列へ、受信したデータを転送する。シャト
ルは、レコーダがデータを再生する状態である。
【表１】
【００２８】表１を参照して、プリデリクタの種々の動
作を説明する。多くの処理を表１に示すと共に後述す
る。
【００２９】「キャッシュをビジーに設定」は、キャッ
シュ・ステータスの状態を設定して、キャッシュ管理処
理がコマンド入力に対して利用可能でないことをシステ
ムに指示する。
【００３０】「キャッシュを構成」は、キャッシュの分
析を実行して、キャッシュ内の利用可能な隣接のマテリ
アル、利用可能なキャッシュ空間の量、所望セグメント
のディスク要素内の大きさ及び分配、並びに再生リスト
・フィールドを決定する。また、「キャッシュを構成」
は、キャッシュ内のどこに新たなマテリアルを配置する
か、優先度及びディスク要求の発生を決める。
【００３１】「要素と交差」は、再生又は記録データ内
の現在位置がキャッシュ要素境界と交差したかを判断す
る。境界と交差しなければ、これ以上のステップを行わ
ない。
【００３２】「フェッチまでを計時」は、必要なマテリ
アルをフェッチするのに必要な時間量がシステムの限界
を越えるかを判断し、越える場合は、キャッシュ状態を
ビジーに設定する。
【００３３】「再生」は、現在の位置がキャッシュを介
して移動するように、中央になったキャッシュを維持す
る。現在位置が、この現在位置のいずれかの側にあるキ
ャッシュにおいて順方向及び逆方向の再生データ量に等
しいとき、このキャッシュを中央にする。「再生」は、
最適化を行い、ディスク読出し要求を発生して、キャッ
シュを満たすのに必要なディスク配列からデータを転送
する。
【００３４】「記録」は、入力源データをキャッシュ内
に記録するように、中央のキャッシュを維持する。最適
化を行い、ディスク要求を発生して、キャッシュからデ
ィスク配列に記録されたマテリアルを書込む。
【００３５】「シャトル」は、シャトル速度及び方向の
変化に応じて、期待されるフィールドを決定する。ディ
スク読出し要求を発生して、ディスク配列からのデータ
によりそのキャッシュを満たす。
【００３６】「残りの書込み」は、システムが信号源マ
テリアルをキャッシュに記録するのを完了したかを判断
する。記録が完了していれば、ディスク書込み要求を発
生して、キャッシュからディスク配列にマテリアルを転
送する。
【００３７】「ギャップの計算」は、転送時間の抑制及
び他のシステム抑制により利用できないキャッシュの部
分を判断する。
【００３８】「トラックの設定」は、例えば、ビデオ・
トラック、音声トラック又はこれら両方を記録するかを
判断する。
【００３９】無効遷移は、その状態が、レコーダの通常
動作期間中に適切に達成できないことを示す。
【００４０】プリデクターが動作において与える規則は
次の通りである。順方向再生において、プリデクター
は、キャッシュ内の現在の出力フィールドを中央とする
のに必要な時間だけ、キャッシュ・ブロックを予約す
る。これからのマテリアルは、現在の出力を含むブロッ
クの先の５以上のキャッシュ・ブロックを占める。同様
に、以前に再生したマテリアルは、現在の出力を含むブ
ロックの前の約３ブロックを占める。これからの再生マ
テリアル用に必要となるまで、以前に再生したブロック
を維持する。これは、状態遷移用のキャッシュ内に必要
なマテリアル（即ち、再生から停止）は、ディスク要求
を必要とせずに、利用可能である。逆方向再生におい
て、この同じアルゴリズムに従う。しかし、逆方向にバ
イアスされたキャッシュを構成して、現在の出力を含む
ブロックより先の約５ブロックにより、中央の出力を再
び維持する。
【００４１】いくつかの又は総てのトラックが記録中の
とき、システムは記録状態である。記録期間中に続く手
順は、入力データが用いるキャッシュ・ブロックの割り
当ての１つである。単一のブロックを入力データが満た
すので、キャッシュ・マネジャーはディスク配列用のデ
ィスク要求を発生し、キャッシュからディスク配列にデ
ータを転送する。次に、キャッシュ・マネジャーは、入
力用に利用可能として次ぎのブロックを解放する。状態
変移期間中のディスク要求を最少にするために、前に記
録され、ディスクに転送されたマテリアルをキャッシュ
内に維持する。これは、記録されたマテリアルがキャッ
シュ全体を満たす前に、記録から再生への遷移が生じた
場合に、記録前にキャッシュ内に含まれるマテリアルは
依然利用可能である。同様に、記録から再生又は停止へ
の遷移期間中、丁度記録されたマテリアルは、記録され
たデータの先のマテリアルのみがディスク配列からフェ
ッチされる必要があるという要求をキャッシュ内で維持
する。
【００４２】シャトル状態において、単一フィールドを
キャッシュ・ブロックに配置する。ディスク配列から要
求されるフィールドを、現在の出力位置とシャトル定数
及びシャトル速度の積との和により判断する。例えば、
現在の出力フィールドが１００で、速度が４で（単位速
度が１）、定数が３のとき、現在の出力を含むブロック
に隣接するキャッシュ・ブロック内に配置すべき次ぎの
フィールドは、フィールド１１２である。再び、前の出
力データをキャッシュ内に維持して、シャトル方向を、
例えば、逆方向から順方向に変化できるようにする。
【００４３】停止状態において、キャッシュを現在出力
位置の周囲に構成する。現在の出力位置は、ユーザが要
求する出力フィールドである。キャッシュの前の状態
（特に、現在の出力位置）に応じて、多くの又はわずか
のディスク読出しを行って、現在の出力位置を中央にし
なければならない。現在の出力位置がキャッシュ内に含
まれていないと、キャッシュ全体は、ディスク配列から
再構成しなければならない。この現在の出力位置を直ち
にディスク配列からフェッチしなければならない。した
がって、ディスク配列から要求されたマテリアルは、パ
ターン、即ち、現在の出力位置の要求、現在の出力位置
の先に必要なデータの要求、現在の出力位置の後に必要
なデータの要求に従う。現在の出力位置がキャッシュ内
に含まれていれば、この位置を中央にするのに必要なデ
ィスク要求を発生する。キャッシュの割当を行って、デ
ィスク配列から最少数のフィールドを要求するのを確実
にする。
【００４４】バリデータ処理は、ディスク配列との間で
のデータ転送の認知信号に応答して、キャッシュ状態を
維持しなければならない。キャッシュ管理において実行
されるバリデータ処理ステップの流れ図である図４を参
照する。バリデータ処理は、認知信号を受けること（ス
テップ３０）から開始する。ここでは、ディスク配列か
ら受けた認知信号は、再生モードにおいて、マテリアル
の総量がディスク配列からキャッシュに転送されたか、
又は記録モードにおいて、情報がキャッシュからディス
ク配列に転送されたかを示す。デスクランブル（ステッ
プ３６）は、ディスクから受けたマテリアルの形式は何
か、即ち、ビデオか、音声か、又は両方かを判断し、受
けた情報をキャッシュ・フィールドに転送する。次に、
キャッシュ・タグ・フィールドを更新して（ステップ３
８）、ビデオ及び音声のどのブロックが再生又は記録用
に使用可能かを示すように、キャッシュ状態を設定す
る。図３を参照して、キャッシュ・ブロックがとる種々
の状態を上述した。ステップ３８に続き、判断ブロック
４０は、認知信号をステップ３０で受けたかを判断する
と共に、システムが現在、再生状態かを判断する。この
判断がイエス（肯定）ならば、ステップ４２が最後に応
答したディスクを判断する。この最終応答したディスク
を判断するステップは、キャッシュ状態を更新して、配
列内のどのディスクが、最新に受けた認知信号に関連し
て応答した最終のものかを示す。ステップ４２の後、バ
リデータ処理は、判断ステップ４０に直接続く。判断ス
テップ４０の結果がノー（否定）ならば、ステップ４２
を実行しない。次ぎに、判断ブロック４４は、マテリア
ルが使用可能か否かを判断する。マテリアルが使用でき
るということは、マテリアルがキャッシュに、又はキャ
ッシュから転送され、キャッシュ・データ転送コマンド
を充分処理できることを示す。マテリアルが使用可能な
らば、ステップ４６で、システムのキャッシュ状態を使
用可能状態に更新する。これは、更にキャッシュ・コマ
ンドを処理できることを示す。ステップ４６の後、又は
判断ステップ４４で判断結果がノーならば、バリデータ
処理が完了する。
【００４５】図５は、クェリー処理の流れ図である。シ
ステム制御は、クェリーを呼び出して、キャッシュ内の
どこに新たに受けた記録マテリアルを配置するかを決め
るか、又は再生を必要とするマテリアルのキャッシュ内
の場所を決める。クェリーは、判断ステップ４８から開
始する。このステップは、記録状態フィールドが要求さ
れたかを判断する。記録フィールドが要求されていれ
ば、リール空間でキャッシュの検索を行い（ステップ５
０）、キャッシュ内のどこに記録データを配置するかを
決める。ステップ５０の後、クェリー処理が完了する。
しかし、判断ステップ４８の結果がノーならば、判断ス
テップ５２を実行して、キャッシュ要求が再生状態か又
は停止状態かを判断する。判断結果がイエスならば、キ
ャッシュ内の適切なマテリアルに対して、キャッシュ内
の検索を行う（ステップ５４）。
【００４６】判断ステップ５２の結果がノーならば、シ
ステムはシャトル状態になり、ステップ５６が、適切な
シャトル再生データを与えるように受諾可能なキャッシ
ュ場所の範囲を決める。ステップ５６の後、ステップ５
８でキャッシュを検索して、ステップ５６で決めたレン
ジ基準にあうデータのキャッシュ内の位置を決める。そ
して、クェリー動作を終了する。
【００４７】上述の如く、システムは、１つのドライブ
が仮え応答しなくても、再生が生じるようにイネーブル
するディスク配列内に冗長を与える。冗長データを転送
して、再生において確実に利用できるようにしなければ
ならないので、かかる動作は記録モードにおいて適切で
はない。よって、ディスクの総ては、記録動作が完了す
る前に応答しなければならない。かかる冗長を用いる
と、データに応答する配列の最も遅いディスクを待つこ
となく、又は、ディスク・ドライブが失敗したことを判
断するのを待つことなく、再生データを与えるように、
このシステムをイネーブルする。よって、最も遅いドラ
イブは、システムの応答を指示せず、再生速度を改善す
る。更に、再生データを再構成するのに冗長を用いる前
に、ドライブが実際に失敗したことを判断する必要がな
い。すなわち、ｎ−１個のドライブがデータに応答した
後に、再構成が自動的に行われる。非応答（又は最後に
応答した）ドライブの身元が判らないので、ｎ−１個の
ドライブからのデータを排他的オア処理して、データの
再構成を達成し、失ったデータを発生する。その結果、
データを、非応答又は最終ドライブからのデータが存在
する位置に挿入する。もちろん、非応答ドライブが冗長
データ・ビットを含んだものならば、再構成は必要な
い。よって、レコーダは、ビデオ及び音声データの冗長
蓄積を行う。
【００４８】上述は、デジタル・ビデオ・レコーダ用デ
ィスク・キャッシュを管理するシステム及び方法を図示
し説明した。ディスク配列を管理して、連続データを書
込むようにイネーブルするか、一連の非連続アクセス・
ディスクから供給できるようにイネーブルする。なお、
ディスクは、連続データ流れモードではなくバースト・
モードにおいて動作できるようになる。ディスク配列の
バースト・レート（データの個々のグループを配列に転
送する際のレート）は、連続データ流れレートよりも早
い。用語「連続データ」は、外部に転送されるデータ
や、均一なクロック・レートにてレコーダから受けた外
部データを含むと理解できる。一方、非連続アクセス蓄
積は、非均一クロック・レートであるが、時々は、「連
続」な均一レートよりも早いレートであり、それ以外で
はより遅いレート（例えば０）でのデータ転送を含む。
【００４９】上述の特定実施例では、ビデオ及び音声デ
ータを用いたが、他の情報、例えば、ビデオ及びキー・
データ又はビデオ及びキー／深さデータを用いてもよ
い。なお、深さデータは、対応ビデオ・データの層優先
度を定義できる。要素のビデオ部分は、ビデオ信号及び
対応キー・データの両方を含んでもよい。更に、多くの
ディスク・レコーダを互いに結合して、複数のディスク
配列をも受けて、より長い記録及び再生蓄積時間が可能
になると共に、１個の制御システムの制御下で、より多
くのチャンネルのデータを記録できる。よって、本発明
は、上述の特定実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲やその均等により限定した本発明の要旨を逸
脱することなく種々の変更が可能である。
【００５０】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、標準ハード
・ディスク配列を有し、キャッシュ・システムを用い
て、連続データ流れ動作に適応しない標準ディスク・ド
ライブとの間で、連続ビデオ・データを供給しあえる。
また、本発明は、ディスク・ドライブの配列で実現し、
ディスク読出し及び書込み動作を管理するキャッシュ管
理機能を具えている。プリディクタにより、キャッシュ
をイネーブルして、ディスク読出し及びディスク書込み
を予測でき、この予測に基づいてキャッシュを維持でき
る。冗長により、配列内のドライブの失敗により再生を
イネーブルし、再生データ回収時間を改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスク・ベースのデジタル・ビ
デオ・レコーダのブロック図である。
【図２】本発明によるディスク配列上でキャッシュ内の
データの構成を示す図である。
【図３】本発明によるキャッシュ・ブロックの種々のタ
グ状態の図である。
【図４】キャッシュ管理システムが用いるバリデータ処
理の流れ図である。
【図５】キャッシュ管理システムが用いるクェリー処理
の流れ図である。
【符号の説明】
１０ レコーダ １２ ディスク配列 １３ ディスク制御器 １４ キャッシュ １６ 制御システム １７ 冗長ドライブ １８ キャッシュ対Ｉ／Ｏ転送制御器 １９ 入力出力回路 ９９ 冗長データ制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デーヴィッド・キャスパー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95962オレゴン・ハウス ブルックトリ ー・トレイル 12575 (72)発明者 アンナ・グレコ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95945グラス・バレー シーダー・ウェイ 10941 (72)発明者 スコット・ムレイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95959ネバダ・シティー アイダホ・メリ ーランド・ロード 13372 (72)発明者 ポール・オコーナ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95945グラス・バレー キャピタル・ロー ド 13531 (72)発明者 エレイン・ビー・ザマニ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95959ネバダ・シティー レッド・ドッ グ・ロード 11582

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データを蓄積する非連続アクセス蓄積装
    置の配列と、 外部装置からの連続データを受け、該連続データの独立
    部分を上記蓄積装置の配列に転送できるまで、上記受け
    た連続データを蓄積するか、又は、上記蓄積装置の配列
    からのデータの独立部分を回収して、該回収したデータ
    を連続データとして外部装置に転送するまで、上記回収
    したデータを蓄積するキャッシュと、 上記蓄積装置の配列及び外部装置間でデータを交換する
    ように上記キャッシュの動作を指示するコンピュータ手
    段とを具えた連続データ記録再生装置。
  2. 【請求項２】 上記キャッシュは、外部装置からの上記
    連続データを保持し、上記非連続アクセス蓄積装置の配
    列からの回収したデータを保持するメモリを具えたこと
    を特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 ビデオ・データを記録及び再生し、上記
    キャッシュが、ビデオ・データを蓄積する複数のビデオ
    ・データ蓄積ブロックを具えていることを特徴とする請
    求項１の装置。
  4. 【請求項４】 ビデオ・データ及び関連した音声データ
    を記録及び再生し、上記キャッシュが、ビデオ・データ
    を蓄積する複数のビデオ・データ蓄積ブロックと、音声
    データを蓄積する複数の音声データ蓄積ブロックとを具
    えたことを特徴とする請求項１の装置。
  5. 【請求項５】 上記コンピュータ手段は、外部装置及び
    上記キャッシュ間と上記キャッシュ及び上記非連続アク
    セス蓄積装置の配列間とでデータの体系的な交換を管理
    するプログラム手段を具えたことを特徴とする請求項１
    の装置。
  6. 【請求項６】 上記非連続アクセス蓄積装置の配列は、
    ディスク・ドライブの配列を具えたことを特徴とする請
    求項１の装置。
  7. 【請求項７】 上記非連続アクセス蓄積装置の配列の一
    部がデータを再生したときに、冗長データを記録し、有
    効データの再生をイネーブルする冗長データ蓄積手段を
    更に具えたことを特徴とする請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 連続情報のキャッシュを管理し、外部装
    置及び非連続アクセス蓄積装置の配列間で連続情報を転
    送する方法であって、 上記キャッシュ内にあるべき情報を予測し、 該予測ステップを基にして上記キャッシュ内に空間を予
    約し、 上記キャッシュへの入力及び上記キャッシュからの出力
    のために要求された情報の状態を表すキャッシュ・タグ
    ・テーブルを定め、 上記予約されたキャッシュ空間及び外部装置の間と、上
    記予約されたキャッシュ空間及び上記非連続アクセス蓄
    積装置の配列間で情報を転送することを特徴とするキャ
    ッシュ管理方法。
  9. 【請求項９】 上記キャッシュ内にあるべき情報を予測
    するステップは、 再生モードにおいて、上記非連続アクセス・データ蓄積
    装置の配列から必要とされる情報を上記キャッシュ空間
    に予約すべきことを指示し、この指示には、上記キャッ
    シュ空間の一部を再生用予約としてマークすることを含
    み、 記録モードにおいて、外部装置から受ける情報用にキャ
    ッシュ空間を予約すべきことを指示し、この指示には、
    上記キャッシュ空間の一部を記録用予約としてマークす
    ることを含むことを特徴とする請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 以前に使用した情報を上記キャッシュ
    内に保持することによりキャッシュ空間を最適化し、 必要に応じて上記キャッシュ・タグ・テーブルの状態を
    更新し、 円滑な状態遷移を促進することを特徴とする請求項８の
    方法。
  11. 【請求項１１】 以前に使用した情報を保持してキャッ
    シュ空間を最適化するステップは、 循環キャッシュを維持して、アクセスが最少の情報を含
    むキャッシュ空間を使用可能として、これから必要と予
    測される情報を蓄積し、 再生モードにて、上記循環キャッシュを用いて、キャッ
    シュ内の現在の出力情報を中央にし、 再生モードにて、現在の出力がキャッシュの中央から順
    方向又は逆方向に移動するにつれ、非連続アクセス蓄積
    装置の配列のみからの転送に利用可能なキャッシュの最
    古の位置にマークを付し、 記録モードにて、上記非連続アクセス蓄積装置の配列へ
    の転送に利用可能な記録されたデータを含むキャッシュ
    部分にマークを付し、上記転送を開始させ、再生に利用
    可能なキャッシュ部分を含む記録されたデータにマーク
    を付し、最も少なく記録されたり、上記キャッシュから
    読出された情報を含んでいるキャッシュ部分を記録用に
    利用可能としてマークを付すことを特徴とする請求項１
    ０の方法。
  12. 【請求項１２】 上記予約されたキャッシュ空間及び外
    部装置の間と、上記予約されたキャッシュ空間及び上記
    非連続アクセス蓄積装置の配列間とで情報を転送するス
    テップは、 再生モードの場合、上記非連続アクセス蓄積装置から、
    再生情報で満たされるのに利用可能としてマークを付さ
    れたキャッシュ部分に再生情報を読出し、 記録モードの場合、新たに受け書込まれていない情報を
    含むマークを付されたキャ部分から上記非連続アクセス
    蓄積装置の配列に記録情報を書込むことを特徴とする請
    求項８の方法。
  13. 【請求項１３】 上記再生情報を読出すステップは、 上記キャッシュ内の再生部分用に予約する部分を選択
    し、 上記非連続アクセス蓄積装置の配列から上記選択したキ
    ャッシュ部分に情報を読出す動作を要求し、 上記選択された部分の上記キャッシュ・タグ・テーブル
    状態を変更して、ディスク要求が発生したことを示し、
    上記読出し動作が完了したときに、上記選択した部分の
    上記キャッシュ・タグ・テーブル状態を変更して、情報
    が出力用に利用可能であることを示すことを特徴とする
    請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 記録情報を書込むステップは、 記録が完了したキャッシュ部分を検出し、 上記部分から上記非連続アクセス蓄積装置の配列に情報
    を書込むように、書込み動作を要求し、 上記部分の上記キャッシュ・タグ・テーブル状態を変更
    して、書込み動作が要求されたことを示し、 上記書込み動作が完了したとき、上記選択された部分の
    上記キャッシュ・タグ・テーブル状態を、出力状態とし
    て利用可能に変更することを特徴とする請求項１２の方
    法。
  15. 【請求項１５】 上記連続情報は、ビデオを有すること
    を特徴とする請求項８の方法。
  16. 【請求項１６】 上記連続情報は、ビデオ及び音声を有
    することを特徴とする請求項８の方法。
  17. 【請求項１７】 ビデオ及び音声データを蓄積するが、
    少なくとも１個は冗長データを蓄積するｎ個の非連続ア
    クセス蓄積装置の配列と、 外部装置から連続データを受け、上記蓄積装置の配列に
    独立した部分として上記連続データを転送できるまで、
    受けた連続データを蓄積するか、又は、上記蓄積装置の
    配列からデータの独立した部分を回収し、上記回収した
    データを連続データとして外部装置に転送できるまで、
    上記回収したデータを蓄積するメモリ・キャッシュと、 上記蓄積装置の配列及び外部装置間でデータの交換を行
    うように、上記メモリ・キャッシュの動作を制御するコ
    ンピュータ手段とを具えたビデオ・ディスク・レコー
    ダ。
  18. 【請求項１８】 上記コンピュータ手段は、ｎ−１個の
    上記蓄積装置がデータ回収要求に応答した後、上記蓄積
    装置の配列からのビデオ及び音声データを回収する手段
    を具えていることを特徴とする請求項１７のビデオ・デ
    ィスク・レコーダ。
  19. 【請求項１９】 上記メモリ・キャッシュを複数のブロ
    ックとして構成し、上記複数のメモリ・キャッシュ・ブ
    ロックがビデオ・データの蓄積に適合することを特徴と
    する請求項１７のビデオ・ディスク・レコーダ。
  20. 【請求項２０】 上記メモリ・キャッシュを複数のブロ
    ックとして構成し、上記複数のメモリ・キャッシュ・ブ
    ロックは複数のビデオ・データの蓄積に適合することを
    特徴とする請求項１７のビデオ・ディスク・レコーダ。
  21. 【請求項２１】 ビデオ・データ及び音声データの両方
    を記録及び再生し、上記メモリ・キャッシュを複数のブ
    ロックとして構成し、第１の上記複数のメモリ・キャッ
    シュ・ブロックがビデオ・データの蓄積に適合し、第２
    の上記複数のメモリ・キャッシュ・ブロックが音声デー
    タの蓄積に適合することを特徴とする請求項１７のビデ
    オ・ディスク・レコーダ。
  22. 【請求項２２】 外部装置から連続データを受け、 受けた上記連続データをキャッシュ内に蓄積し、 非連続アクセス蓄積装置に上記連続データを独立した部
    分として転送して、上記データを記録し、 上記非連続アクセス蓄積装置の配列から非連続データを
    受け、 受けた上記非連続データを上記キャッシュ内に蓄積し、 上記非連続データを連続的に外部装置に転送して上記デ
    ータを再生することを特徴とする連続データの記録及び
    再生方法。
  23. 【請求項２３】 上記受けた連続データは、ビデオ・デ
    ータを有することを特徴とする請求項２２の方法。
  24. 【請求項２４】 上記受けた連続データは、ビデオ・デ
    ータ及び音声データを有することを特徴とする請求項２
    ２の方法。
  25. 【請求項２５】 １個の冗長蓄積装置を含むｎ個の蓄積
    装置の配列から情報を回収する方法であって、 上記データ蓄積装置の配列から情報を要求し、 第１のｎ−１個のデータ蓄積装置からデータを回収して
    情報に対する要求に応答し、 上記回収したデータに基づく情報を導出して、最終の上
    記データ蓄積装置の応答を待つことなく、情報回収をイ
    ネーブルすることを特徴とする蓄積方法。
  26. 【請求項２６】 上記蓄積方法により上記蓄積装置の配
    列に情報を蓄積することは、 ｎ−１個の蓄積装置に情報を蓄積し、 上記情報から冗長データを判断し、 ｎ番目のデータ蓄積装置に上記判断した冗長データを蓄
    積することを特徴とする請求項２５の方法。
  27. 【請求項２７】 冗長データを判断するステップは、ｎ
    −１個の蓄積装置の各々に蓄積された情報の一部を排他
    的オア処理することを特徴とする請求項２６の方法。
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