專利名稱：層狀組合式光盤及其陣列式數(shù)據(jù)存取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高密度數(shù)字光存儲技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光盤結(jié)構(gòu)設(shè)計。
目前光盤主要是單盤存儲的模式，即數(shù)據(jù)被存儲在一張盤片上的一面或兩面。例如，對于CD級光盤來說，數(shù)據(jù)就存儲在光盤的一面上，如圖1(a)所示。圖中CD的盤片的結(jié)構(gòu)是由聚碳酸脂的盤基13，鋁反射層12和由UV膠構(gòu)成的保護層11所組成，而光學(xué)頭從盤基一側(cè)讀取盤片信息。對于DVD級光盤來說，DVD光盤采用了兩面結(jié)構(gòu)，有兩個半盤片，如圖1(b)所示。圖中每個半盤片的結(jié)構(gòu)與CD的盤片相同，即由聚碳酸脂的盤基18，鋁反射層17和由UV膠構(gòu)成的保護層16構(gòu)成，兩個半盤片有一層樹脂粘結(jié)層15粘合。如果其中一個半盤片為白盤片，稱為啞盤基14，這個光盤為單面DVD光盤(DVD5)，其讀取時是從有效半光盤面的盤基一側(cè)進行讀取。如果兩個半盤片都具有如上的完整結(jié)構(gòu)，這種DVD光盤的兩面都可以被讀取，稱為雙面DVD光盤(DVD10)。雖然DVD10光盤兩面都存有數(shù)據(jù)，但是兩面的數(shù)據(jù)相互獨立。這樣在等線速度(CLV)存取的情況下，由于上下光學(xué)頭不處相同的半徑時，無法保證正常的掃描速度，故無法讀取。因此，目前即使是雙層DVD光盤，在讀取時也是一面一面的分別讀取。DVD10讀取時，如圖2所示，使用單一光學(xué)頭28，在讀取完由下盤基27，下反射層26和下保護層25組成的下半盤，再讀取由上盤基21，上反射層22和上保護層23組成的上半盤。因此目前光盤存儲方式的存儲容量受制于單盤容量，存儲速度則受制于單光學(xué)頭的存取速度。
為了克服單盤存儲在存儲容量和存儲速度上局限，目前有一種運用多驅(qū)動器組合構(gòu)成陣列的方式并運用并行存取技術(shù)來實現(xiàn)高容量和高速度的存儲。如圖3所示，就是將n個光盤驅(qū)動器組成一個陣列。在數(shù)據(jù)寫入時可以將數(shù)據(jù)分成n份數(shù)據(jù)塊，同時寫入n張光盤中，在讀取時，將n份數(shù)據(jù)塊同時從n個驅(qū)動器中同時讀取，并將n份數(shù)據(jù)塊組合成復(fù)原成原始數(shù)據(jù)。這種并行存取方式可將存儲速度提高n倍。此外，容量也是普通單張光盤的n倍。另外，它還提供了另一優(yōu)勢，在陣列中加入m個冗余驅(qū)動器，將n的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定算法計算，獲取冗余校驗碼存儲在冗余驅(qū)動器中，這樣可以提高數(shù)據(jù)的可靠性。如清華大學(xué)研制的OAH-M7型多功能光盤陣列系統(tǒng)，就屬于此類系統(tǒng)。它采用5個驅(qū)動器和一個冗余驅(qū)動器，這樣實現(xiàn)了5倍的存儲速度和更高的可靠性。但這種方式，由于每加入一張盤(不管是用于記錄還是冗余校驗)就需要加入一個驅(qū)動器，因此此種方案成本較高，且體積龐大。為了實現(xiàn)光盤陣列，需要另外一個帶有CPU的陣列控制器，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分量和組合。此外對于雙層光盤來說，在一面存取完成后，仍需要換面。
本發(fā)明的目的主要是克服目前光盤單盤(雙面或單面)存儲容量有限，且使用單光學(xué)頭進行串行存取速度慢，可靠性差等問題，設(shè)計出一種層狀組合式光盤及陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由多張光盤組成的層狀組合式光盤，并通過并行存取的陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)高密，高速和高可靠性的的操作簡便的光存儲系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的一種層狀組合式光盤的結(jié)構(gòu)，其特征在于它由盤軸，多個盤間隔離環(huán)和多個用于實際存儲的光盤構(gòu)成，所說的盤間隔離環(huán)與光盤交替排列固定，所說的盤軸插入該多個光盤的中軸孔中與光盤固定。這種結(jié)構(gòu)可以采用梳狀擺桿式光學(xué)頭，同時對各個光盤進行讀寫操作?？梢詫崿F(xiàn)類似于光盤陣列形式的數(shù)據(jù)并行讀寫。
本發(fā)明的用于上述層狀組合式光盤的陣列式數(shù)據(jù)存取方法，包括數(shù)據(jù)的寫入過程和數(shù)據(jù)讀出過程，具體步驟如下首先對于進入驅(qū)動器中需要記錄的數(shù)據(jù)進行分塊操作，將數(shù)據(jù)分成n份，同時依據(jù)冗余糾錯碼的算法(如奇偶校驗碼和漢明糾錯碼等)，生成m份冗余校驗數(shù)據(jù)。然后將這(n+m)份數(shù)據(jù)同時寫入n張數(shù)據(jù)盤(或讀寫面)和m張冗余校驗盤(或讀寫面)中。
在數(shù)據(jù)讀出時，將數(shù)據(jù)從(n+m)塊中同時讀出，并運用分塊和生成校驗碼的反過程合并并校驗數(shù)據(jù)。
本發(fā)明考慮到數(shù)據(jù)寫入的速度是整個存儲環(huán)節(jié)中瓶頸，這樣數(shù)據(jù)的傳輸率將會提高n倍，同時由于有冗余校驗盤的存在，數(shù)據(jù)可靠性將提高。這種陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的n和m這兩個參數(shù)可依據(jù)實際需要選擇。當(dāng)對于數(shù)據(jù)存儲速度要求高時，可采用比較大的n值，而對于對可靠性要求高的情況下，可選擇較大的m值。如果只是為了提高容量，這樣可以選擇較小的n值并不設(shè)冗余校驗盤(m=0)。而冗余校驗算法的采用可依據(jù)冗余盤的數(shù)量和成本上的要求進行選擇，比較簡單的算法可采用奇偶校驗。由于數(shù)據(jù)實際上是由n個數(shù)據(jù)組成，這樣在(n+m)塊數(shù)據(jù)中如果有小于或等于m的數(shù)據(jù)塊失效，仍能獲取正確的數(shù)據(jù)，這樣既提高了數(shù)據(jù)傳輸率也提高了可靠性。由此可見，層狀組合式光盤及其陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)繼承了光盤陣列容量大，存儲速度快和高可靠性等優(yōu)勢。
本發(fā)明的這種組合式光盤有如下突出優(yōu)勢(1)對于雙面光盤(如DVD10)，使用這種組合式光盤可行實現(xiàn)兩個面同時讀取。由于，梳狀光學(xué)頭可以使上下的讀寫光學(xué)頭對齊，這樣上下的讀寫半徑是相同的，在CLV的控制方式下，可以統(tǒng)一調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)同時存取。由于雙面同時存儲，兩個面對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)在讀取時也是同時讀取，故不會產(chǎn)生不同位置的讀取要求。
(2)系統(tǒng)的成本較低。層狀組合式光盤的系統(tǒng)如圖6所示，n個光學(xué)頭分別讀取n個讀寫面(對于單層盤為n張盤，對于雙面光盤為n/2張盤)，數(shù)據(jù)獲取后在驅(qū)動器內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。這樣，在整套系統(tǒng)中，除去各個光學(xué)頭和相應(yīng)的前端處理電路，其它部分可以公用或優(yōu)化處理。驅(qū)動器可直接與計算機相連，無需陣列控制器。這些使得這種組合式光盤具有更低的成本。
(3)系統(tǒng)的體積小。在組合式光盤中，光盤是以層疊方式加以組合，結(jié)構(gòu)密集。層與層之間的距離只有大于光學(xué)頭的高度即可。目前集成光學(xué)頭的高度通常可以小于7mm，這樣加上光盤的盤厚和一定的余量，每層高度一般為10mm左右。而在陣列中，每張光盤需要一個完整驅(qū)動器，需要的高度為420mm。組合式光盤體積大為減小。
(4)操作更為方便。除了上面提到了，組合式光盤可以直接與計算機相連外。盤片的放入，取出和存放都可以整體完成，操作方便。
由此可見，本發(fā)明的層狀組合式光盤是一種高容量，高速度和高穩(wěn)定性并且低成本，體積小，操作方便的光盤存儲系統(tǒng)。
附圖簡要說明圖1為已有的CD和DVD光盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有的雙面DVD(DVD10)讀取示意圖。
圖3為已有的光盤陣列數(shù)據(jù)分配方式示意圖。
圖4為本發(fā)明的組合式光盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為雙層光盤同時讀取示意6為組合式光盤的并行數(shù)據(jù)分配方式示意圖本發(fā)明的一種層狀組合式光盤和陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實施例結(jié)合


如下本實施例的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由盤軸41，盤間隔離環(huán)42和用于實際存儲的光盤43構(gòu)成。盤軸使得多個光盤的中軸對準(zhǔn)，盤間隔離環(huán)一方面用于光盤的固定，另一方面可以分離開光盤，使光學(xué)頭有一定的工作空間，而光盤則是主要的存儲體。其中光盤43采用10張雙面可擦寫DVD光盤組成，每張盤的單面存儲量為4.7G，這樣這一系統(tǒng)的最大容量達到94G。為了提高這一系統(tǒng)的可靠性，采用了(9+1)陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即每10個存儲面為一單元，9個面為并行存儲面，而另一個存儲面用于存儲冗余校驗碼。冗余校驗采用奇偶校驗碼(異或運算)。如表1所示，對于A到I的9個數(shù)據(jù)進行異或運算獲得奇偶校驗位0，這樣在讀取數(shù)據(jù)，如果其中任何一個數(shù)據(jù)丟失，都可以通過其它9個數(shù)據(jù)的異或運算重新獲得。提高了數(shù)據(jù)的可靠性表1陣列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)奇偶冗余校驗數(shù)據(jù)示例
這樣，這一系統(tǒng)的實際存儲量為84.6G，存儲速度9倍于單個DVD光盤存儲器，且具有更高的存儲可靠性。實施例盤間隔離環(huán)的高度為10mm，以使高度為7mm的光學(xué)頭可順利進出調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種層狀組合式光盤，其特征在于它由盤軸，多個盤間隔離環(huán)和多個用于實際存儲的光盤構(gòu)成，所說的盤間隔離環(huán)與光盤交替排列固定，所說的盤軸插入該多個光盤的中軸孔中與光盤固定。
2.一種用于如權(quán)利要求1所述層狀組合式光盤的陣列式數(shù)據(jù)存取方法，包括數(shù)據(jù)的寫入過程和數(shù)據(jù)讀出過程，具體步驟如下1)首先對于進入驅(qū)動器中需要記錄的數(shù)據(jù)進行分塊操作，將數(shù)據(jù)分成n份，同時依據(jù)冗余糾錯碼的算法，生成m份冗余校驗數(shù)據(jù)；2)然后將這(n+m)份數(shù)據(jù)同時寫入n張數(shù)據(jù)盤和m張冗余校驗盤中；3)在數(shù)據(jù)讀出時，將數(shù)據(jù)從(n+m)塊中同時讀出，并運用分塊和生成校驗碼的反過程合并并校驗數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于高密度數(shù)字光存儲技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域,它由盤軸,多個盤間隔離環(huán)和多個用于實際存儲的光盤構(gòu)成,所說的盤間隔離環(huán)與光盤交替排列固定,所說的盤軸插入該多個光盤的中軸孔中與光盤固定。該光盤采用陣列式數(shù)據(jù)存取方法。這種光盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得多張光盤可以雙面同時并行存取,使得這種組合式光盤具有大容量,高速度和高可靠性等優(yōu)點。本設(shè)計將在不改變單盤存儲密度的情況下,全面提高光盤存儲系統(tǒng)的性能。
文檔編號G11B7/00GK1306272SQ0013007
公開日2001年8月1日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者徐端頤, 馬立軍, 潘龍法 申請人:清華大學(xué)