專(zhuān)利名稱：提供多媒體數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法
這是美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/184,417的繼續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)?jiān)?994年1月21日申請(qǐng)，其名稱為“用戶定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備物理格式的系統(tǒng)和方法”。
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。尤其涉及用于存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)的裝置。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備都需要大容量海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。常用存儲(chǔ)設(shè)備是旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。典型的旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括安裝在一公共軸上的一個(gè)或多個(gè)盤(pán)片。數(shù)據(jù)被記錄在位于平整的盤(pán)片表面上的磁編碼的“磁道”上。典型情況是，一個(gè)盤(pán)片的兩個(gè)面均用來(lái)記錄數(shù)據(jù)，盡管，在某些設(shè)計(jì)中用單面記錄數(shù)據(jù)。一個(gè)可移動(dòng)傳動(dòng)裝置(actnator)將讀/寫(xiě)傳感器頭定位在貼近磁道，以便在磁道上讀或?qū)憯?shù)據(jù)。
這些磁道存儲(chǔ)設(shè)備已經(jīng)廣泛地用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，文本文件，數(shù)據(jù)庫(kù)等。典型情況下，這類(lèi)常規(guī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)包含在小塊，亦就是記錄內(nèi)。這些記錄，相對(duì)于盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上可獲得的存儲(chǔ)的總數(shù)量來(lái)說(shuō)是小的。因此一個(gè)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器將包括大量的這種記錄，這些記錄中的任意一個(gè)可能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一接到通知就需要。一個(gè)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器必須能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)在盤(pán)上存儲(chǔ)的任何記錄迅速響應(yīng)請(qǐng)求。
在盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，及快速存取不管存儲(chǔ)在哪里的數(shù)據(jù)要求，已經(jīng)指導(dǎo)了傳統(tǒng)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)。為了能使盤(pán)驅(qū)動(dòng)器迅速存取盤(pán)表面上無(wú)論何處的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)道被安置為一系列同心圓圈。當(dāng)一批新數(shù)據(jù)被存取時(shí)，傳動(dòng)裝置必須移到適當(dāng)?shù)?圈)上，這稱為“找道”操作。移動(dòng)傳動(dòng)裝置到新道所需時(shí)間稱“找道時(shí)間”。為了減少找道時(shí)間，一個(gè)大功率的電磁馬達(dá)以高速移動(dòng)傳動(dòng)裝置，使其從一道通過(guò)盤(pán)表面穿到另一道。但還不僅如此，每當(dāng)傳動(dòng)裝置被定位到適當(dāng)?shù)?，必須等待盤(pán)旋轉(zhuǎn)直到所需數(shù)據(jù)正好緊接傳感器頭。有些時(shí)候，數(shù)據(jù)很快到達(dá)傳感器。但有些時(shí)候，驅(qū)動(dòng)器在得到數(shù)據(jù)之前須等待盤(pán)完成接近一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期。這樣等待，直到數(shù)據(jù)正好緊接傳感器，所需時(shí)間稱為等待時(shí)間，這時(shí)間平均為盤(pán)旋轉(zhuǎn)周期的一半。為了減少等待時(shí)間，盤(pán)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)被設(shè)計(jì)成以更快速度旋轉(zhuǎn)盤(pán)。
近來(lái)，計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備已開(kāi)始存儲(chǔ)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型，總起來(lái)稱為“多媒體”數(shù)據(jù)在它們的海量存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)。多媒體數(shù)據(jù)是一種數(shù)字化的圖象縮碼的形式，例如，數(shù)字化縮碼照片，運(yùn)動(dòng)圖象，動(dòng)畫(huà)演示，音樂(lè)及其它視覺(jué)及音頻圖象。
多媒體數(shù)據(jù)利用與常規(guī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的那些不同的存儲(chǔ)要求的裝置。一方面，多媒體記錄數(shù)據(jù)量很大。所以，要求有更大容量的存儲(chǔ)設(shè)備。另一方面，多媒體數(shù)據(jù)不需要快速存取任何記錄的隨機(jī)部分，也不需要像常規(guī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)那樣的非常低的錯(cuò)誤率。
在常規(guī)的旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)是可能的。這些設(shè)備的設(shè)計(jì)對(duì)常規(guī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)已經(jīng)最佳。為多媒體數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)，需要設(shè)計(jì)磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備。
多媒體數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)的特殊應(yīng)用是在“點(diǎn)播電視”系統(tǒng)中。點(diǎn)播電視是這樣一種系統(tǒng)，他可以在一天的任何時(shí)間里，從很大的庫(kù)中向用戶提供電視的選擇。幾種這樣系統(tǒng)已經(jīng)被提出，但點(diǎn)播電視系統(tǒng)尚未能夠商品化。至今，對(duì)如何構(gòu)成這種系統(tǒng)還無(wú)一致意見(jiàn)，部分原因是缺乏存儲(chǔ)設(shè)備，以有效存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的是要提供一種增強(qiáng)方法和裝置，用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)特別是為存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)計(jì)的這種設(shè)備為了更有效存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)。
本發(fā)明另外的目的是減小存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)的成本。
本發(fā)明的再有目的是增加旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容量，尤其是在存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)時(shí)候。
本發(fā)明再有目的是為對(duì)用戶提供的多媒體數(shù)據(jù)提供增強(qiáng)的方法和裝置。
本發(fā)明再有目的是提供一種方法和裝置，為了從旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備上讀多媒體數(shù)據(jù)，以更好匹配多媒體演示用的數(shù)據(jù)速率。
本發(fā)明的還有目的是為點(diǎn)播電視服務(wù)提供一種增強(qiáng)的方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為點(diǎn)播電視服務(wù)提供低成本的方法和裝置。
為了存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)，優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在盤(pán)片兩面上很長(zhǎng)的螺旋形數(shù)據(jù)道中，傳動(dòng)裝置跟隨道從盤(pán)片表面的一邊到另一邊。在盤(pán)片的相反面上的螺旋型螺旋方向相反，以使在一個(gè)面上螺旋模型可以用傳動(dòng)裝置向內(nèi)掃描而被讀出，在相反面上的螺旋模型數(shù)據(jù)可以用向外掃描而被讀出。
因?yàn)閭鲃?dòng)裝置跟隨著一個(gè)盤(pán)面上的螺旋道從外邊運(yùn)動(dòng)到內(nèi)邊。接著，在相反面上的螺旋道，反向運(yùn)動(dòng)從內(nèi)邊到盤(pán)的外邊。傳動(dòng)裝置通常不跳過(guò)道以實(shí)現(xiàn)找道。因此，不需要像習(xí)慣的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中常規(guī)那樣，為了提高速度去裝備大功率傳動(dòng)裝置。在最佳實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置馬達(dá)只需有跟蹤道的功率，因而減少了驅(qū)動(dòng)器的尺寸和成本。而且，通過(guò)僅以操作相對(duì)慢的道跟蹤運(yùn)動(dòng)，掃描盤(pán)片的表面，在傳動(dòng)裝置的軸承和其它部件上應(yīng)力就減小。這可能使相鄰道更靠近(因此減少了每個(gè)道的寬度，增加了數(shù)據(jù)密度)。
通過(guò)減少旋轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的尺寸，進(jìn)一步減低了成本。因?yàn)榭纱嫒「蟮臄?shù)據(jù)記錄，且典型地，從一個(gè)道末端跟著另一道，等待時(shí)間不再是主要考慮的問(wèn)題。因此，盤(pán)轉(zhuǎn)速比傳統(tǒng)的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器速度更慢。
最后，多媒體數(shù)據(jù)不需要像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)同樣的數(shù)據(jù)精度的要求(即同樣低的錯(cuò)誤率)。已經(jīng)觀察到錯(cuò)誤率隨數(shù)據(jù)密度增加而增加。在最佳實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)密度故意增加到超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可接受的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率的程度。較高數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率沒(méi)有造成感覺(jué)到的多媒體數(shù)據(jù)的損傷，而較大密度意味著更多數(shù)據(jù)可能被存儲(chǔ)到盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上。
最好地，以同心道伺服模式，形成嵌入的伺服扇區(qū)。通過(guò)對(duì)伺服模式產(chǎn)生的位置誤差信號(hào)，附加的一個(gè)螺旋道偏移，驅(qū)動(dòng)器對(duì)螺旋數(shù)據(jù)道進(jìn)行讀寫(xiě)。此螺旋道偏移隨著盤(pán)對(duì)索引位置的位置角度線性傾斜，直到盤(pán)轉(zhuǎn)完一周到達(dá)下一個(gè)索引位置。
在另一實(shí)施例中，通過(guò)在螺旋數(shù)據(jù)道上以接近常數(shù)每英寸位率存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可在盤(pán)面的所有部分得到最大線性數(shù)據(jù)密度。同時(shí)，改變主軸馬達(dá)的速度為傳動(dòng)裝置的半徑位置上的函數(shù)，以對(duì)數(shù)據(jù)得到一常數(shù)時(shí)鐘率。
在最佳實(shí)施例中，如上面解釋的那樣，一盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組對(duì)多媒體數(shù)據(jù)優(yōu)化，用于形成一點(diǎn)播電視系統(tǒng)。一個(gè)視頻演示的交替的部分，如一活動(dòng)圖象被存儲(chǔ)在螺旋軌道上的塊中。驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)時(shí)候從頭到尾讀一個(gè)螺旋道上的多個(gè)塊。放置這些塊數(shù)據(jù)到相應(yīng)于不同短時(shí)間間隔緩沖器組內(nèi)。視頻信號(hào)從緩沖器輸出。通過(guò)轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)木彌_器，任何短時(shí)間間隔的電影能按點(diǎn)播而獲得。視頻數(shù)據(jù)塊最好映象到盤(pán)存儲(chǔ)器設(shè)備上。所以，若任一盤(pán)驅(qū)動(dòng)器出故障，塊的后備拷貝件可以從其它驅(qū)動(dòng)器之一中得到。


圖1為按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器映象圖2顯示了一個(gè)典型磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置，該裝置用作最佳實(shí)施例的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器；圖3A和3B顯示了最佳實(shí)施例的盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置的表面上數(shù)據(jù)道的定位；圖4根據(jù)優(yōu)先實(shí)施例表明了伺服結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)扇區(qū)結(jié)構(gòu)；圖5根據(jù)最佳實(shí)施例，表明了盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置的道上如何形成數(shù)據(jù)字段；圖6根據(jù)最佳實(shí)施例，描繪了為了在螺旋道上存取數(shù)據(jù)所用掃描處理(sweep process)的步驟；圖7根據(jù)最佳實(shí)施例，表明了通過(guò)控制器控制服務(wù)器的操作采取的步驟；圖8根據(jù)最佳實(shí)施例，利用多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器點(diǎn)播電視(video—on—demand)庫(kù)系統(tǒng)的方框圖；圖9根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，顯示了為驅(qū)動(dòng)可變速主軸馬達(dá)的主軸馬達(dá)控制電路。
普通轉(zhuǎn)讓的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/184,417，1994年1月20日由Billings等人申請(qǐng)的，名稱為“用戶定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備物理格式的系統(tǒng)和方法”在此引入作為參考。
上面引入的較早專(zhuān)利申請(qǐng)描述了某些不同設(shè)計(jì)考慮，這對(duì)打算做多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備是需要的。特別是，那里描述了如何一個(gè)常規(guī)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備僅通過(guò)道格式化來(lái)更改，以便更有效地記錄不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，包括多媒體數(shù)據(jù)。本申請(qǐng)描述了一個(gè)多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)，它包括單獨(dú)為多媒體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的特殊目的盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，圖1顯示了多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器100的主要元件圖。服務(wù)器100包括3個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103，用以存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)。在驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分別輸出到數(shù)據(jù)總線104—106再到開(kāi)關(guān)107—109。開(kāi)關(guān)107—109把驅(qū)動(dòng)器連到第2數(shù)據(jù)總線組110—112。數(shù)據(jù)總線110—112提供數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)各自的開(kāi)關(guān)121B—144B到24個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器組121A—144A，數(shù)據(jù)輸出線121c—144c各自同數(shù)據(jù)緩沖器相連，以連續(xù)提供參差不齊的多媒體數(shù)據(jù)部分。
服務(wù)器100提供多路性質(zhì)不同的多媒體演示的部分，如運(yùn)動(dòng)圖象，同時(shí)到輸出線121c—144c上。因此，例如，對(duì)一2小時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖象，每個(gè)輸出線121c—144c按5分鐘間隔輸出。一用戶可以連到服務(wù)器上并可以選擇任意5分鐘間隔開(kāi)始觀看。因此，演示每5分鐘再一次重復(fù)開(kāi)始，以使任何用戶能在任何時(shí)間連到系統(tǒng)上，并從開(kāi)始連到服務(wù)器的5分鐘之內(nèi)開(kāi)始觀看演示。
開(kāi)關(guān)107—109及121B—144B的操作由控制器113通過(guò)圖示的控制線控制。圖示的控制線簡(jiǎn)單地用單線操作多路開(kāi)關(guān)，不過(guò)，應(yīng)該知道，控制器可以分別操作每個(gè)開(kāi)關(guān)。控制器113包括可編程的微處理器114和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器15以存儲(chǔ)控制程序116。控制程序116在微處理器114上執(zhí)行，以控制多媒體服務(wù)器100的工作。特別地，控制器113管理在總線104—106上的數(shù)據(jù)并順序地控制從磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103讀出數(shù)據(jù)，通過(guò)使開(kāi)關(guān)121B—144B的開(kāi)和關(guān)送到合適的緩沖器121A—144A中。
數(shù)據(jù)被映象到驅(qū)動(dòng)器101—103上，以使萬(wàn)一任意一個(gè)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能從另一驅(qū)動(dòng)器上繼續(xù)提供數(shù)據(jù)?？刂破?13檢測(cè)出磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103中任何一個(gè)故障，操作開(kāi)關(guān)107—109通過(guò)裝大數(shù)據(jù)到另一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的緩沖器中來(lái)補(bǔ)償故障。服務(wù)器100的工作在下面作更詳細(xì)的說(shuō)明。
圖2根據(jù)本發(fā)明顯示了一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)單元102。在最佳實(shí)施例中，所有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)單元101—103在結(jié)構(gòu)上是相同的，并有相同數(shù)據(jù)容量，相同速度和其它工作特性。磁盤(pán)裝置102包括可旋轉(zhuǎn)的盤(pán)片201，它堅(jiān)固地連到軸轂或主軸203上，這個(gè)軸裝在基座204上。主軸203包括為了以指定方向旋轉(zhuǎn)盤(pán)片201的在軸轂的主軸馬達(dá)。在最佳實(shí)施例中，盤(pán)片201以恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。梳狀傳動(dòng)裝置(comb—like actuator assembly)205位于盤(pán)201的一邊。傳動(dòng)裝置205，通過(guò)一電磁馬達(dá)207驅(qū)動(dòng)，圍繞平行于主軸的軸心線的軸206作圓弧旋轉(zhuǎn)，以決定傳感器頭的位置。一個(gè)蓋(未顯示)同基座204相配合以密封和保護(hù)磁盤(pán)和傳動(dòng)裝置。用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器的工作并同其他裝置通信的電子模塊，例如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)陣列控制器或主計(jì)算機(jī)包括在電路卡212中。典型地裝于罩外，大量的磁頭/懸掛裝置208堅(jiān)實(shí)地連結(jié)在傳動(dòng)裝置支架205上。一個(gè)氣動(dòng)讀寫(xiě)傳感器頭209位于貼近盤(pán)片表面的每個(gè)頭/懸掛裝置208的末端。
典型地，數(shù)據(jù)被記錄到磁盤(pán)201的2個(gè)平整表面上，形成了每個(gè)磁盤(pán)所用的2個(gè)數(shù)據(jù)記錄面。而且，多個(gè)盤(pán)片可以疊裝在軸203上，這在技術(shù)上是熟知的。應(yīng)該知道，在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上盤(pán)片的數(shù)目是可以變化的。這實(shí)質(zhì)上不再是每個(gè)盤(pán)用2個(gè)面。在每個(gè)記錄面上，有一個(gè)磁頭懸掛裝置208。
圖3A和3B更詳細(xì)地顯示了在磁盤(pán)201的記錄表面上數(shù)據(jù)磁道的定位。圖3A描述了從底下看時(shí)磁盤(pán)201的底面。而圖3B描述了從上面看時(shí)磁盤(pán)201的頂面。在圖3A和3B中，清楚的用箭頭表示了磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向，在磁盤(pán)表面上的懸掛臂208的輪廓。磁盤(pán)201的頂面上螺旋的數(shù)據(jù)磁道310包括一序列的數(shù)據(jù)塊，從盤(pán)201的外側(cè)開(kāi)始，螺旋向著盤(pán)201的內(nèi)側(cè)。在盤(pán)201的頂面的螺旋的數(shù)據(jù)磁道311包括一序列數(shù)據(jù)塊，它們從盤(pán)201的內(nèi)側(cè)開(kāi)始，螺旋向著盤(pán)201的外側(cè)。數(shù)據(jù)磁道310、311還包括很多與數(shù)據(jù)塊交織的伺服扇區(qū)，以使驅(qū)動(dòng)器能標(biāo)識(shí)磁道位置及跟隨磁道中心。下面利用嵌入伺服扇區(qū)跟隨數(shù)據(jù)磁道在技術(shù)上是熟知的。在圖3A和3B僅顯示了磁道310和311的一部分，為了說(shuō)明問(wèn)題，這些磁道尺寸被放大了。在最佳實(shí)施例中，磁道310、311的寬度小于3.5微米，使螺旋軌道通過(guò)磁盤(pán)表面重復(fù)幾千次。
應(yīng)該知道，具有相反螺旋數(shù)據(jù)道的一對(duì)記錄面不必放置在同一盤(pán)的相反面上。例如，當(dāng)多個(gè)盤(pán)片安裝在一個(gè)驅(qū)動(dòng)器上，容易地可以用向內(nèi)螺旋數(shù)據(jù)道在格式化一個(gè)盤(pán)片的2個(gè)面，并用向外的螺旋數(shù)據(jù)道去格式化另一盤(pán)片的2個(gè)表面。
除了上面描述的螺旋數(shù)據(jù)磁道外，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102引入幾種設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以優(yōu)化多媒體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)。首先，可以看到，因?yàn)閿?shù)據(jù)被形成在很長(zhǎng)螺旋數(shù)據(jù)磁道上，而磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器正常工作要從頭到尾讀很長(zhǎng)記錄，傳動(dòng)裝置從內(nèi)到外掃描，對(duì)驅(qū)動(dòng)器102不需要用傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)快速尋道。因此，傳動(dòng)裝置馬達(dá)207可考慮比傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)裝置典型使用尺寸更小，同時(shí)降低了成本，重量及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的電源消耗。例如，對(duì)驅(qū)動(dòng)3.5＂盤(pán)片的傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)當(dāng)前技術(shù)具有平均找道時(shí)間約為9毫秒，在50％周期負(fù)載的尋道方式中，電源消耗約為2瓦，也就是，在尋道期間，常規(guī)的傳動(dòng)裝置馬達(dá)必須加速傳動(dòng)裝置，通過(guò)盤(pán)片表面移到新的磁道，及在所有尋道時(shí)間內(nèi)減速傳動(dòng)裝置。在實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，僅需要跟隨磁道，用大約150秒完成對(duì)盤(pán)片的慢掃描，在慢掃描終點(diǎn)倒換方向。例如，對(duì)常規(guī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，一傳動(dòng)裝置馬達(dá)不能掃描傳動(dòng)裝置用小于100毫秒時(shí)間，從盤(pán)面的一邊掃到另一邊，這對(duì)常規(guī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器將是完全不合適的。而對(duì)最佳實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器將是完全合適的(事實(shí)上更合乎需要)。在最佳實(shí)施例的傳動(dòng)裝置馬達(dá)估計(jì)所需電源消耗約為傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置馬達(dá)的5％。
為多媒體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器102的第2個(gè)特點(diǎn)是設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)片的主軸馬達(dá)。傳統(tǒng)的主軸馬達(dá)必須高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)片，當(dāng)存取數(shù)據(jù)時(shí)使等待時(shí)間最小。一個(gè)典型的常規(guī)的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以以5400RPM速度旋轉(zhuǎn)3.5＂盤(pán)片，它是磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中主要的電源消耗。根據(jù)最佳實(shí)施例，磁盤(pán)以2500RPM速度旋轉(zhuǎn)以匹配壓縮的視頻數(shù)據(jù)讀到緩沖器的所需速率，因?yàn)閷?duì)給定尺寸磁盤(pán)的主軸馬達(dá)的電源消耗近似地正比于速度的平方，將主軸馬達(dá)速度降低到2500RPM將使它的電源消耗降低到接近傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的25％。這也允許所構(gòu)成的主軸馬達(dá)用較小元件，較少繞組和/或較小強(qiáng)度磁鐵，以降低尺寸和成本。
驅(qū)動(dòng)器102的第3個(gè)特點(diǎn)是有高數(shù)據(jù)密度。最好，磁道更窄，在磁道內(nèi)數(shù)據(jù)的線性密度比傳統(tǒng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器可能的線性密度更大。這有2個(gè)理由，在傳統(tǒng)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，找道時(shí)間成為磁道寬度的限制因子。當(dāng)傳動(dòng)裝置尋找一新磁道時(shí)，它必須減速并定到一個(gè)位置，在這個(gè)位置上跟隨磁道而沒(méi)有不合適的共振，如果所有其它因子固定，磁道越窄傳動(dòng)裝置固定到尋找末端所需時(shí)間越長(zhǎng)，這增加了找道時(shí)間，在優(yōu)先實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，無(wú)找道要執(zhí)行。因此，傳動(dòng)裝置定位所需時(shí)間不再受磁道寬度限制。因此，磁道能夠做得更窄。
可增加數(shù)據(jù)密度的第二個(gè)原因是多媒體數(shù)據(jù)不要求像常規(guī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)那樣的低數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率。這些理由在通常轉(zhuǎn)讓的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)07/998,278中給出解釋?zhuān)@個(gè)專(zhuān)利是1992年12月30日由ottesen等人申請(qǐng)的，名稱為“多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備”，在此引入作為參考。常規(guī)的數(shù)據(jù)包括計(jì)算機(jī)程序，帳目數(shù)據(jù)等等。如此多變化中每一位能?chē)?yán)重影響數(shù)據(jù)意義的程序輸出。因此，在常規(guī)數(shù)據(jù)情況下，通?？山邮艿能涘e(cuò)誤率在109位不能超過(guò)1位。而在多媒體數(shù)據(jù)中，偶然的一位錯(cuò)誤是不危險(xiǎn)的。多媒體數(shù)據(jù)由人類(lèi)眼晴和耳朵給予“譯碼”，人類(lèi)的大腦自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)功能，忽視各個(gè)象素出現(xiàn)的錯(cuò)誤。結(jié)果，在視頻或音頻信號(hào)中小量缺陷通常將不被用戶注意。請(qǐng)注意，對(duì)已定的磁記錄技術(shù)，在磁盤(pán)的表面上的記錄位已接近技術(shù)極限，記錄密度增加6％引起軟錯(cuò)誤量成十倍地增加。因此，如果可以增加數(shù)據(jù)密度接近24％，而不作其它修改，表示允許更高錯(cuò)誤率。
在常規(guī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，常規(guī)數(shù)據(jù)在接近4200磁道/英寸的磁道密度接近135KBPI(幾千位/英寸)的線性數(shù)據(jù)密度，目前可用磁致電阻技術(shù)存儲(chǔ)。在最佳實(shí)施例的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，磁道密度增加到接近7300磁道/英寸。在記錄面內(nèi)部線性數(shù)據(jù)密度為135KBPI，當(dāng)磁道向外沿移動(dòng)時(shí)稍為降低，因?yàn)閿?shù)據(jù)以固定時(shí)鐘率(字節(jié)/每秒)或磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)每度的固定字節(jié)數(shù)被記錄。最好，通過(guò)減小電感性的寫(xiě)頭的寬度增加磁道密度(減少磁盤(pán)寬度)。一常規(guī)電感性寫(xiě)頭接近2倍相應(yīng)的讀頭寬度。在最佳實(shí)施例中，寫(xiě)頭被減小到僅比讀度稍寬的尺寸。最好小于讀頭寬度的1.5倍，而最佳情況為接近讀頭寬度的1.15倍。讀頭(磁阻)在本例中保持同樣尺寸以維持同樣信號(hào)噪聲比。而獨(dú)立磁致電阻讀傳感器和電感性的寫(xiě)傳感器被用于優(yōu)先實(shí)施例中。本發(fā)明可利用另外的任何常規(guī)磁頭技術(shù)，例如薄膜組合讀/寫(xiě)傳感器或金屬間隙組合讀寫(xiě)傳感器。
盡管在最佳實(shí)施例中保持相同線性位密度，由于增加了格式化效率，磁道線性單元可存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)。由于使用螺旋形磁道，不需執(zhí)行長(zhǎng)距離的找道，在數(shù)據(jù)扇區(qū)標(biāo)頭及伺服扇區(qū)中的某些信息不再需要。尤其是可能消除在每個(gè)伺服扇區(qū)中反射碼磁道標(biāo)識(shí)符。該標(biāo)識(shí)符通常在執(zhí)行找道操作時(shí)用于標(biāo)識(shí)磁道。它亦可以消除在數(shù)據(jù)標(biāo)頭中磁道標(biāo)識(shí)信息。在間隔內(nèi)包含磁道標(biāo)識(shí)信息仍然是希望的，(例如磁盤(pán)每圈一個(gè)，放在索引標(biāo)記中)，但這個(gè)比在每個(gè)嵌入的伺服扇區(qū)中，包括反射碼磁道標(biāo)識(shí)符需要的磁盤(pán)空間更少。增加密度和改進(jìn)格式化效率的組合作用能多于存儲(chǔ)在磁盤(pán)表面數(shù)據(jù)總量的2倍。對(duì)優(yōu)先實(shí)施例的3.5英寸磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，在每個(gè)表面可存儲(chǔ)接近500M字節(jié)數(shù)據(jù)，也就是在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)1G字節(jié)(十億字節(jié))。面積密度近似500M位/每平方英寸。
那些熟練的技術(shù)人員將會(huì)了解，引用的磁道密度和線性密度可以改變以得到相似結(jié)果。在最佳實(shí)施例中，為了得到500M位/平方英寸的規(guī)定面積密度不需要增加線性位密度(增加錯(cuò)誤率)。然而，對(duì)低磁道密度，線性位密度可被增加以得到這個(gè)面積密度。在特殊情況下，用電感性讀和寫(xiě)頭(薄膜頭或金屬間隙頭)代替如最佳實(shí)施例中獨(dú)立的磁致電阻讀頭。如果需要允許較高錯(cuò)誤率，可以要求用更低磁道密度和更高的線性密度。利用上面及別處所說(shuō)明各種技術(shù)，可能獲得每平方英寸的面積密度超過(guò)500M位。
在最佳實(shí)施例中，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102用嵌入相位編碼伺服扇區(qū)，使伺服機(jī)制定位傳動(dòng)裝置到磁道的中心上。即伺服信息像數(shù)據(jù)那樣被記錄到相同盤(pán)面，在數(shù)據(jù)扇區(qū)中間交錯(cuò)的伺服扇區(qū)上。伺服扇區(qū)每當(dāng)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)4.5度有間隔分開(kāi)。磁盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈形成80個(gè)伺服扇區(qū)。
伺服扇區(qū)優(yōu)先用常規(guī)的同心方式寫(xiě)到磁盤(pán)上，而不是用螺旋方式。即當(dāng)寫(xiě)伺服扇區(qū)時(shí)，圍磁盤(pán)寫(xiě)成環(huán)形扇區(qū)磁道，且在索引位置，伺服記錄器用一磁道寬度為增量定位，去寫(xiě)同第一個(gè)磁道同心的下一圈軌道。用這種方法不斷寫(xiě)伺服磁道，直到磁盤(pán)表面全部經(jīng)過(guò)。螺旋數(shù)據(jù)磁道的讀和寫(xiě)可以被實(shí)現(xiàn)通過(guò)把螺旋磁道位置誤差偏移加到讀伺服扇區(qū)時(shí)產(chǎn)生的位置誤差信號(hào)上，螺旋磁道位置誤差偏移的幅度取決于對(duì)應(yīng)索引位置的伺服扇區(qū)的角度位置。例如，在索引位置上，位置誤差偏移將為零。當(dāng)磁盤(pán)在索引位置那邊旋轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)增加偏移量被加入或從位置偏移中減去，這取決于磁道螺旋方向是向內(nèi)還是向外。在離索引位置180°處，偏移將恰好是1/2磁道寬度。伺服機(jī)制的更詳細(xì)的被說(shuō)明在通常轉(zhuǎn)讓的共同未決美國(guó)專(zhuān)利08/184,417中，1994年1月20日由Billings等人申請(qǐng)，在此引入作參考。
圖4根據(jù)最佳實(shí)施例說(shuō)明了伺服和數(shù)據(jù)扇區(qū)的結(jié)構(gòu)。圖中顯示了磁盤(pán)表面的一個(gè)弧部分。位于角度間隔之間的伺服扇區(qū)401—403，定義了圓磁道的中心線405、406，采用在本領(lǐng)域熟知的各種伺服編碼技術(shù)的任意一種。最佳實(shí)施例中采用了相位編碼伺服形式，亦可以使用幅度編碼伺服形式。伺服扇區(qū)401處于索引位置。數(shù)據(jù)磁道410包括位于伺服扇區(qū)之間的數(shù)據(jù)扇區(qū)411、412。在索引伺服扇區(qū)401，數(shù)據(jù)磁道410的中心線413最初同中心線406一致。當(dāng)數(shù)據(jù)磁道逐漸遠(yuǎn)離索引位置時(shí)，數(shù)據(jù)磁道中心線413進(jìn)一步偏離由伺服扇區(qū)定義的中心線405。在伺服扇區(qū)403上，由伺服扇區(qū)403定義的數(shù)據(jù)磁道中心線413和中心線405之間可以看到一個(gè)明顯的偏移415。當(dāng)傳動(dòng)裝置正跟蹤一數(shù)據(jù)磁道時(shí)，伺服系統(tǒng)把螺旋磁道偏移總量415加到由伺服扇區(qū)檢測(cè)的位置誤差上，以從螺旋數(shù)據(jù)磁道410的中心線413上得到實(shí)際偏離。螺旋磁道偏移415的量隨磁盤(pán)210的角度位置的變化。一個(gè)螺旋磁道位置誤差偏移既可以在間隔期(例如，每個(gè)伺服扇區(qū))增加一離散量，也可以按照一連續(xù)數(shù)學(xué)函數(shù)增加。應(yīng)該知道在圖4所示的扇區(qū)，磁道和偏移為了說(shuō)明清楚起見(jiàn)大大夸大了比例。也應(yīng)該知道，伺服扇區(qū)并不嚴(yán)格遵循從盤(pán)的中心開(kāi)始的半徑線。在優(yōu)先實(shí)施例中使用一旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置，這樣的扇區(qū)沿著旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)裝置的路徑所定義的圓弧被安放。
同軸的伺服扇區(qū)被提出，因?yàn)樗麄兒?jiǎn)化了寫(xiě)伺服扇區(qū)到盤(pán)表面的起始任務(wù)。用寫(xiě)同軸伺服模式，可以簡(jiǎn)單完成全部盤(pán)面的寫(xiě)操作，無(wú)視螺旋的方向，然而，另一方面也可以用螺旋模式寫(xiě)伺服扇區(qū)。
多媒體數(shù)據(jù)以重復(fù)方式和交叉方式存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器101—103上。圖5說(shuō)明了數(shù)據(jù)段如何在驅(qū)動(dòng)器101—103的磁道上被格式化。在驅(qū)動(dòng)器101上的一個(gè)簡(jiǎn)化磁道以參考號(hào)501表示。磁道502表示驅(qū)動(dòng)器102上的磁道，而磁道503表示驅(qū)動(dòng)器103上磁道。磁道501—503包括大量相等大小的數(shù)據(jù)扇區(qū)，表示成“1—1”，“2—1”等等，在優(yōu)先實(shí)施例中，每個(gè)扇區(qū)具有約900字節(jié)數(shù)據(jù)，亦就是接近一視頻幀的1/6。這些扇區(qū)用名稱“N—M”標(biāo)出。其中N表示5分鐘間隔數(shù)，對(duì)此扇區(qū)包含有數(shù)據(jù)，而M表示在5分鐘間隔內(nèi)扇區(qū)的序列號(hào)。例如，扇區(qū)“3—1”表示第3個(gè)5分鐘間隔內(nèi)的第一個(gè)扇區(qū)。5分鐘間隔的號(hào)數(shù)亦相應(yīng)于24個(gè)緩沖器121A—144A中的一個(gè)。扇區(qū)3—1包含第3個(gè)5分鐘間隔的數(shù)據(jù)，它被裝到第3個(gè)緩沖器123A中。在最佳實(shí)施例中，每個(gè)扇區(qū)采用合適的大小，一個(gè)扇區(qū)接一扇區(qū)實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)。而且，一個(gè)交錯(cuò)數(shù)據(jù)段的尺寸并不需要正確對(duì)應(yīng)一個(gè)扇區(qū)，例如，涉及相同時(shí)間間隔(相同緩沖器)的一對(duì)扇區(qū)能連續(xù)構(gòu)成一單個(gè)數(shù)據(jù)段，這數(shù)據(jù)段同其它相同方式數(shù)據(jù)對(duì)交錯(cuò)。圖5顯示了各個(gè)扇區(qū)被交錯(cuò)的方式。
實(shí)際上，磁道501被記錄在2個(gè)螺旋數(shù)據(jù)磁道上，這2個(gè)螺旋數(shù)據(jù)磁道位于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101的盤(pán)201的面上。磁道501的開(kāi)始一半被記錄在向內(nèi)盤(pán)旋的盤(pán)片201的一個(gè)面上，磁道501的下一半記錄在向外盤(pán)旋的盤(pán)片201的相反面上。磁道502和503以相似狀態(tài)，分別在驅(qū)動(dòng)器102和103上被記錄。
很明顯，全部數(shù)據(jù)被重復(fù)地記錄在驅(qū)動(dòng)器101—103上，例如，扇區(qū)1—1同時(shí)包含在501和503磁道上。因此，當(dāng)萬(wàn)一任一驅(qū)動(dòng)器出故障時(shí)，可從另一驅(qū)動(dòng)器上讀數(shù)據(jù)。
應(yīng)該清楚，在圖5中磁道501—503的表示僅為了說(shuō)明，并不打算作為磁道內(nèi)容的完全表示。尤其是磁道最好包含嵌入的伺服脈沖串，以使如上解釋在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)頭跟隨磁道。這些伺服脈沖串已經(jīng)從圖5中省略。此外，數(shù)據(jù)扇區(qū)典型地包括為標(biāo)識(shí)目的的標(biāo)頭部分。
結(jié)合磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在對(duì)多媒體伺服系統(tǒng)100的工作將給予說(shuō)明。在典型操作中，系統(tǒng)100提供24個(gè)輸出通道。每個(gè)表示一個(gè)2小時(shí)多媒體演示如運(yùn)動(dòng)圖象的一個(gè)5分鐘段。每個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)單元101—103存儲(chǔ)演示的2/3，整個(gè)演示存儲(chǔ)兩次。
每個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)在單一盤(pán)面上的螺旋數(shù)據(jù)磁道從頭到尾工作。緩慢地有效掃描傳動(dòng)裝置使通過(guò)數(shù)據(jù)面連續(xù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵诿總€(gè)輸出端口存在的數(shù)據(jù)必須每5分鐘重復(fù)，驅(qū)動(dòng)器必須在5分鐘間隔內(nèi)完成掃描通過(guò)全部磁盤(pán)面。用2個(gè)數(shù)據(jù)面，每次掃描通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)面需要約150秒。那些熟練的技術(shù)人員將了解到，這比在找道操作期間為了移動(dòng)一常規(guī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器傳動(dòng)裝置的情況需要更長(zhǎng)時(shí)間周期。在到達(dá)數(shù)據(jù)面的一面的螺旋磁道的結(jié)尾時(shí)，驅(qū)動(dòng)器用電切換讀通道電子設(shè)備從另一面去讀數(shù)據(jù)。然后，沿著另一面上的螺旋數(shù)據(jù)磁道，以反方向掃描。并不需要把傳動(dòng)裝置在掃描通過(guò)盤(pán)面尾時(shí)返回到它的起始位置。在第一次掃描的結(jié)束位置，它將簡(jiǎn)單的開(kāi)始它的下一次掃描，進(jìn)入相反方向。這個(gè)過(guò)程被描述在圖6中。盤(pán)片201在邊緣處連到軸203。箭頭A和B代表傳動(dòng)裝置掃描的方向。第一次掃描用A表示，在盤(pán)片201下面讀數(shù)據(jù)，從外緣開(kāi)始螺旋式的向內(nèi)。第二次掃描用B表示，在盤(pán)片201的上面讀數(shù)據(jù)，從內(nèi)緣開(kāi)始螺旋式的向外。完成了二次掃描后，驅(qū)動(dòng)器重復(fù)這個(gè)過(guò)程，以便再一次讀相同數(shù)據(jù)，再開(kāi)始掃描A。顯然，當(dāng)所構(gòu)成磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器一個(gè)公共主軸上有多個(gè)片盤(pán)時(shí)。根據(jù)本發(fā)明在重復(fù)初始掃描之前可以完成4、6、8或更多次掃描。
圖1中所示開(kāi)關(guān)107—109通常被設(shè)置，即用總線104從磁盤(pán)單元101連到總線110，用總線105從磁盤(pán)單元102連到總線111，且用總線106從磁盤(pán)單元103連到總線112。
當(dāng)數(shù)據(jù)從磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103讀出時(shí)，各自輸出到總線104—106。控制器113監(jiān)視這些總線上的數(shù)據(jù)，以操縱開(kāi)關(guān)121B—144B。圖7說(shuō)明了通過(guò)執(zhí)行控制器微處理器114的控制程序116，去控制服務(wù)器工作的步驟。
控制器繼續(xù)著一重復(fù)的處理。在步701上，控制器監(jiān)視相應(yīng)總線，為得到希望的扇區(qū)標(biāo)識(shí)符。當(dāng)遇到數(shù)據(jù)扇區(qū)的開(kāi)始時(shí)，扇區(qū)ID通過(guò)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器被輸出到總線上。因?yàn)樯葏^(qū)按次序出現(xiàn)，控制器保持所希望的下一扇區(qū)的記錄。在步702上，控制器從總線讀扇區(qū)IP，并匹配到所希望扇區(qū)ID。如果扇區(qū)ID被誤解或不匹配，在步703中指示出錯(cuò)誤，且控制程序分支到步709進(jìn)行錯(cuò)誤校正。如果扇區(qū)ID正確，控制器確定是否被讀扇區(qū)的驅(qū)動(dòng)器是在步704扇區(qū)的初始設(shè)備。每個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是對(duì)8個(gè)緩沖器的初始設(shè)備，另一設(shè)備是對(duì)應(yīng)另外8個(gè)緩沖器。如果磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是初始設(shè)備，控制器接通開(kāi)關(guān)到相應(yīng)的緩沖器，即在步705，緩沖器相應(yīng)于相同時(shí)間間隔數(shù)據(jù)扇區(qū)對(duì)應(yīng)于這時(shí)間間隔，如果磁盤(pán)驅(qū)勸器是另一個(gè)設(shè)備，則跳過(guò)步705。跳過(guò)步705的結(jié)果是磁盤(pán)設(shè)備讀扇區(qū)，但數(shù)據(jù)并不到任何一緩沖器，并且不被使用。然后，控制器監(jiān)視總線，為使實(shí)際數(shù)據(jù)跟隨步706的扇區(qū)ID。如果在步707在數(shù)據(jù)中沒(méi)有錯(cuò)誤被檢測(cè)，控制器不需要作任何動(dòng)作。根據(jù)控制器在前面設(shè)置的緩沖器開(kāi)關(guān)，數(shù)據(jù)被直接地通入緩中器。當(dāng)全部數(shù)據(jù)扇區(qū)被傳送完，控制器斷開(kāi)緩沖器開(kāi)關(guān)，在步708更新它的下一個(gè)希望的扇區(qū)的記錄。
當(dāng)監(jiān)視緩沖器，結(jié)果控制器檢測(cè)出錯(cuò)誤，在步709初始化錯(cuò)誤校正進(jìn)程。這包括磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的詢問(wèn)，試圖重讀數(shù)據(jù)及其它在錯(cuò)誤校正技術(shù)方面所知的過(guò)程。而且，如果磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器單元已確定出故障且不能被恢復(fù)聯(lián)機(jī)?？刂破髦甘竞髠浯疟P(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備作為數(shù)據(jù)扇區(qū)初始設(shè)備，這些數(shù)據(jù)扇區(qū)正常時(shí)應(yīng)從出故障單元讀出。然而，這些數(shù)據(jù)扇區(qū)從后備設(shè)備讀出，直到出故障設(shè)備修理好或被更換。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器101讀數(shù)據(jù)扇區(qū)1—1并在總線104上傳送其內(nèi)容，控制器113接通開(kāi)關(guān)121B而斷開(kāi)開(kāi)關(guān)122B—128B。從扇區(qū)1—1讀的數(shù)據(jù)因此僅通到緩沖器121A。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器101結(jié)束讀扇區(qū)1—1，控制器斷開(kāi)開(kāi)關(guān)121B而接通開(kāi)關(guān)122B。然后，數(shù)據(jù)僅從扇區(qū)2—1通到緩沖器122A。這種處理繼續(xù)到扇區(qū)8—1。每個(gè)扇區(qū)通過(guò)開(kāi)關(guān)121B—128B的操作被讀到它的各自相應(yīng)的緩中器121A—128A。直到扇區(qū)9—1，控制器113斷開(kāi)全部開(kāi)關(guān)121B—128B。驅(qū)動(dòng)器101通過(guò)16—1讀扇區(qū)9—1，但在正常操作方式下數(shù)據(jù)并不通到任何緩沖器，僅在萬(wàn)一其它磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之一出故障才使用這數(shù)據(jù)。到扇區(qū)1—2時(shí)，控制器113通過(guò)接通開(kāi)關(guān)121B而重復(fù)處理，使在扇區(qū)1—2中的數(shù)據(jù)被傳送到緩沖器121A等等。因此，通過(guò)順序的操作開(kāi)關(guān)121B—128B，扇區(qū)1—1，1—2，1—3等被讀到緩沖器121A，扇區(qū)2—1，2—2，2—3等被讀到緩沖器122A，扇區(qū)3—1，3—2，3—3等被讀到緩沖器123A等等。
控制器113同時(shí)繼續(xù)相同的過(guò)程以保持開(kāi)關(guān)129B—144B的狀態(tài)。即當(dāng)驅(qū)動(dòng)器102讀扇區(qū)9—1時(shí)，開(kāi)關(guān)129B被接通而開(kāi)關(guān)130B—136B被斷開(kāi)，選通的數(shù)據(jù)輸入到緩沖器129A。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器103讀扇區(qū)17—1時(shí)，開(kāi)關(guān)137B被接通，而開(kāi)關(guān)138B—144B被打開(kāi)，選通數(shù)據(jù)進(jìn)入緩沖器137A。因此，緩沖器129A到136A連續(xù)的由存儲(chǔ)在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102的數(shù)據(jù)所填充，且緩沖器137A到144A連續(xù)的由存儲(chǔ)在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器103的數(shù)據(jù)所填充。存于磁盤(pán)裝置102相應(yīng)于緩沖器137A到144A(表示成17—X，18—X等，直到24—X)的扇區(qū)正常下并不使用，但萬(wàn)一某驅(qū)動(dòng)器出故障時(shí)，它用作重復(fù)扇區(qū)。同樣，存于磁盤(pán)裝置103相應(yīng)于緩沖器121A到128A的扇區(qū)(表示成1—X，2—X等，直到8—X)正常情況下并不使用。
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和總線能以突發(fā)脈沖串方式傳送數(shù)據(jù)到緩沖器，傳輸脈沖速率比在多媒體演示中所顯示數(shù)據(jù)的速率快。如上所述，允許數(shù)據(jù)交錯(cuò)。各個(gè)緩沖器很快的用很多扇區(qū)之一的數(shù)據(jù)填充，當(dāng)其它緩沖器被填滿時(shí)慢慢地變空。
因此，緩沖器必須有足夠大以保持整個(gè)扇區(qū)并避免當(dāng)其它緩沖器被填充時(shí)數(shù)據(jù)溢出。但不需要比要求的更大。在最佳實(shí)施例中，每個(gè)扇區(qū)包括900數(shù)據(jù)字節(jié)，緩沖器大小接近扇區(qū)的2倍。即1800字節(jié)被認(rèn)為是足夠了。每個(gè)緩沖器將在每當(dāng)?shù)?6扇區(qū)時(shí)被填滿，也就是4.8毫秒。優(yōu)選的主軸馬達(dá)速度2500RPM，假定磁盤(pán)每圈為80個(gè)扇區(qū)，是設(shè)計(jì)成匹配這個(gè)數(shù)據(jù)速率的。最好，緩沖器121A到144A是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)2KB半導(dǎo)體先進(jìn)先出緩沖器，這緩沖器僅比扇區(qū)的2倍大小稍大一些。
數(shù)據(jù)段的交錯(cuò)對(duì)不同緩沖器(即不同時(shí)間間隔)是希望的，以匹配磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備的速度和典型的多媒體應(yīng)用中數(shù)據(jù)使用的速率。當(dāng)然組成多媒體存儲(chǔ)設(shè)備不用交錯(cuò)方法確實(shí)是可以的。但設(shè)備將或者需要非常大的緩沖器，或者需要用數(shù)據(jù)使用率與其速度匹配的磁盤(pán)。若沒(méi)有用交錯(cuò)，假定存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)密度為135KBPI，常規(guī)視頻率為167千字節(jié)/秒壓縮視頻(見(jiàn)如下解釋)，而一個(gè)3.5英寸磁盤(pán)將必須要有接近156RPM的旋轉(zhuǎn)速度以匹配速率，以這個(gè)速率數(shù)據(jù)能從磁盤(pán)表面讀出，也就是它的使用的速率。對(duì)磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備這是極端慢的速度，可以由于缺乏空氣流舉起滑塊而使滑塊接觸盤(pán)面。根據(jù)最佳實(shí)施例所用交錯(cuò)方法，數(shù)據(jù)從磁盤(pán)上讀出其速度接近于16倍多媒體顯示所使用的速度，這使磁盤(pán)馬達(dá)以接近2500RPM速度旋轉(zhuǎn)。這仍然認(rèn)為比常規(guī)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器所需速度慢。因此，對(duì)磁盤(pán)的軸承和馬達(dá)的要求可以放松。同時(shí)，這速度對(duì)提供空氣流舉起滑塊是足夠快的。
如上解釋?zhuān)枰ヅ浯疟P(pán)旋轉(zhuǎn)速度、交錯(cuò)因子和可用緩沖器數(shù)。使用目前技術(shù)，最實(shí)際是使用某些存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)壓縮的形式。在最佳實(shí)施例中，視頻數(shù)據(jù)使用運(yùn)動(dòng)圖象專(zhuān)家組標(biāo)準(zhǔn)I(MPEG I)數(shù)據(jù)壓縮算法視頻數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103上。對(duì)視頻數(shù)據(jù)，這種算法產(chǎn)生平均數(shù)據(jù)壓縮因子接近100到1。利用這種算法，平均一標(biāo)準(zhǔn)視頻幀需要5.6K字節(jié)的存儲(chǔ)量。用常規(guī)的30幀/秒的幀率，一秒鐘的視頻演示平均要存儲(chǔ)167K字節(jié)。
最好，數(shù)據(jù)以壓縮格式從磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103傳到緩沖器121A—144A，并且亦以壓縮形式最終呈現(xiàn)到通道121C—144C上。視頻數(shù)據(jù)最好不解壓縮，直到它到用戶的演示系統(tǒng)，如電視屏幕。用戶演示系統(tǒng)必須裝備相應(yīng)的解壓縮硬件。根據(jù)MPEG1標(biāo)準(zhǔn)的解壓縮數(shù)據(jù)的芯片在市場(chǎng)上是可以買(mǎi)到的。
而在最佳實(shí)施例中用MPEG1壓縮算法，任何合適的壓縮算法能替代被使用。并可在不同階段上壓縮和解壓縮數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)能夠以壓縮形式存儲(chǔ)在盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103上，并在它存儲(chǔ)到緩沖器121A—144A以前解壓縮?？梢詼p少所需解壓縮芯片的數(shù)量，但需要更大緩沖器和需要更寬頻帶從緩沖器到用戶的演示系統(tǒng)的傳送介質(zhì)上。用不壓縮算法全然亦是可以的，這些存儲(chǔ)和傳輸?shù)娜繑?shù)據(jù)以非壓縮格式。而且，這將相應(yīng)地增加系統(tǒng)的硬件要求，尤其是對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)容量的需求，且這樣需要匹配線性存儲(chǔ)密度，盤(pán)的速度，盤(pán)驅(qū)動(dòng)器數(shù)量及交錯(cuò)級(jí)等等。
萬(wàn)一在服務(wù)器100工作期間，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101—103之一出故障，服務(wù)器通過(guò)開(kāi)關(guān)在相應(yīng)時(shí)間去后備存儲(chǔ)在其它設(shè)備上的數(shù)據(jù)能繼續(xù)提供多媒體演示。這通過(guò)操作開(kāi)關(guān)107—109而實(shí)現(xiàn)。下面例子說(shuō)明這故障恢復(fù)技術(shù)。假設(shè)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102在工作中出故障?？刂破?13監(jiān)視總線105的通訊，檢測(cè)出驅(qū)動(dòng)器102不再提供所需數(shù)據(jù)。因此，控制器改變開(kāi)關(guān)108從總線104選通數(shù)據(jù)(存于盤(pán)設(shè)備101上)到總線111、盤(pán)設(shè)備101包括有緩沖器129A—136A指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)的后備拷貝。它們通常由盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102送給。開(kāi)關(guān)選通總線104到總線111后，緩沖器129A—136A將從盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101接收它們的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)扇區(qū)9—X，10—X等到16—X存儲(chǔ)到盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101，在正常操作方式下，這是忽略的，現(xiàn)在被經(jīng)總線104和111被傳送到緩沖器129A—136A。控制器113改變開(kāi)關(guān)129A到136A的定時(shí)，所以，開(kāi)關(guān)相應(yīng)于總線104上由盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101提供數(shù)據(jù)而斷開(kāi)和接通。而不是由總線105上由盤(pán)驅(qū)動(dòng)器102提供數(shù)據(jù)。其它盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)出故障，是同樣被處理。
多路服務(wù)器100能用來(lái)產(chǎn)生一完全點(diǎn)播電視庫(kù)系統(tǒng)。圖8顯示了該系統(tǒng)的框圖。庫(kù)系統(tǒng)801包括連到很多多媒體服務(wù)器803—805的壓縮的電影庫(kù)802。每個(gè)服務(wù)器連到各自的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)806—808，轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)再連到中央轉(zhuǎn)換設(shè)備809。每個(gè)服務(wù)器803—805用來(lái)表示上面所說(shuō)的一個(gè)完全的服務(wù)器系統(tǒng)100。顯然，在庫(kù)中這些設(shè)備的實(shí)際數(shù)可以變化的。
壓縮電影庫(kù)802包括大量以壓縮形式存儲(chǔ)的電影或其它視頻演示。因?yàn)閹?kù)的總量是大的它們必須存儲(chǔ)在廉價(jià)的介質(zhì)上。例如，磁帶或CD—ROM將是合適的存儲(chǔ)設(shè)備。當(dāng)一電影打算變成可用的時(shí)，它從壓縮庫(kù)802裝載到服務(wù)器803—805中的一個(gè)。這或者根據(jù)觀眾請(qǐng)求完成，或者根據(jù)調(diào)度完成。然后，服務(wù)器803—805如上所述播放所選擇的電影。輸出不同時(shí)間間隔到相應(yīng)的端口。一個(gè)希望觀看電影的視頻服務(wù)的用戶用電話、電纜或其它設(shè)備連到中央交換設(shè)備809。然后，中央交換設(shè)備從轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)，路由所選擇的視頻演示給用戶。典型的情況，用戶從顯示頭一個(gè)5分鐘間隔的端口開(kāi)始從頭觀看電影。當(dāng)這5分鐘間隔完成顯示，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)將轉(zhuǎn)換觀眾到顯示下一個(gè)5分鐘間隔的端口，等等。在任何時(shí)候，觀眾可選擇跳前、跳后一個(gè)或多個(gè)間隔。轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)亦能根據(jù)觀眾請(qǐng)求完成這功能。
如圖8所示，對(duì)于大于2小時(shí)的電影需要多于一個(gè)服務(wù)器803—805。電影#409，具有125分鐘時(shí)間，最初存儲(chǔ)在服務(wù)器804中，用5分鐘一份存儲(chǔ)在服務(wù)器803中。這5分鐘一份同電影#36的數(shù)據(jù)交錯(cuò)，以能利用服務(wù)器803未使用的容量。服務(wù)器803的最后通道將總是顯示電影#409的一段，而服務(wù)器803的余下通道顯示電影#36的不同部分。
在最佳實(shí)施例中，一專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的多媒體盤(pán)驅(qū)動(dòng)器并入一綜合多媒體服務(wù)系統(tǒng)中，以合理成本和高可靠性提供點(diǎn)播電視服務(wù)。而且，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以有許多變化。例如，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的多媒體盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，在一方向或相反方向具有螺旋數(shù)據(jù)道，能以獨(dú)立方式作多媒體數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏所。此外，數(shù)據(jù)冗余是希望的，若通過(guò)每個(gè)數(shù)據(jù)段僅記錄一次，放棄數(shù)據(jù)的冗余，可以降低在多媒體服務(wù)器環(huán)境的成本。
總線，開(kāi)關(guān)和設(shè)備的正確配置可有許多變化。這取決于數(shù)據(jù)率和其它因素。例如取決于總線的數(shù)據(jù)率，它亦可以把所有盤(pán)驅(qū)動(dòng)器輸出到一公共總線上，有效地分時(shí)可得到的總線容量。當(dāng)其它驅(qū)動(dòng)器在總線上傳輸時(shí)，需要每個(gè)驅(qū)動(dòng)器包含足以保持?jǐn)?shù)據(jù)的小量緩沖器，使用這些緩沖器在技術(shù)上是熟知的不同數(shù)量的驅(qū)動(dòng)器，可具有不同的容量。所選擇的最佳實(shí)施例的配置提供2小時(shí)的多媒體演示(例如，典型的活動(dòng)圖像)，這些多媒體用的數(shù)據(jù)密度和數(shù)據(jù)率用當(dāng)前技術(shù)可以得到的?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著技術(shù)的改進(jìn)及數(shù)據(jù)密度、速率等的增加，最佳配置可以變化。另外，存儲(chǔ)和顯示不同尺寸的多媒體演示是希望的，改變?cè)O(shè)備的數(shù)也是希望的。
在最佳實(shí)施例中，盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的各種機(jī)制和電子—機(jī)械特性可利用多媒體環(huán)境的有利條件設(shè)計(jì)。尤其，用比常規(guī)傳動(dòng)裝置馬達(dá)更低的功率來(lái)設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置馬達(dá)，因?yàn)檫@是不需要實(shí)現(xiàn)高速找道。盤(pán)主軸馬達(dá)同樣可以設(shè)計(jì)或較低的功率，因?yàn)樗男D(zhuǎn)速度較低。傳動(dòng)裝置軸承和主軸馬達(dá)軸承相似地被設(shè)計(jì)，以較慢的速度操作及降低成本。而且，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用同常規(guī)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器相同的機(jī)械設(shè)計(jì)，并根據(jù)本發(fā)明簡(jiǎn)單的格式化驅(qū)動(dòng)器。這將避免重設(shè)計(jì)現(xiàn)存驅(qū)動(dòng)器的代價(jià)，盡管最終每個(gè)設(shè)備的成本比最佳實(shí)施例中更大。
在最佳實(shí)施例中，多媒體數(shù)據(jù)被映射以很多盤(pán)上，即它被記錄兩次。映射提供數(shù)據(jù)冗余，但亦需要雙倍存儲(chǔ)容量在不保護(hù)的存儲(chǔ)器上。換言之，數(shù)據(jù)冗余可通過(guò)通常稱為“RAID”不同技術(shù)中任意一種得到。亦就是廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列。尤其是，很多盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中一個(gè)能作為奇偶校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器，這個(gè)驅(qū)動(dòng)器僅包括存儲(chǔ)在其它盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上數(shù)據(jù)的校驗(yàn)(異或)。萬(wàn)一盤(pán)驅(qū)動(dòng)器出故障，在故障驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)可以通過(guò)從其它驅(qū)動(dòng)器上讀出數(shù)據(jù)重構(gòu)。
在最佳實(shí)施例中，所有盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置具有相同存儲(chǔ)容量和性能特性。這就簡(jiǎn)化了控制機(jī)制，使容易用一個(gè)裝置代替另一種。然而，作為一種替代它可以用可變?nèi)萘康脑O(shè)備在實(shí)踐本發(fā)明。
在最佳實(shí)施例中，在每個(gè)盤(pán)面上有單個(gè)螺旋道。然而，作為一種替代它可能在每個(gè)盤(pán)面上記錄多路交錯(cuò)螺旋道。多路交錯(cuò)螺旋道的使用有效地減少了每個(gè)道的長(zhǎng)度，減少了完成一次盤(pán)掃描所需時(shí)間。根據(jù)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)，從伺服控制的觀點(diǎn)，在最佳實(shí)施例中打算掃描盤(pán)比150秒更快，這是合乎需要的。實(shí)行的一個(gè)方法是在每個(gè)盤(pán)面上交錯(cuò)多個(gè)螺旋道。
在最佳實(shí)施例中，數(shù)據(jù)以常數(shù)速率在整個(gè)盤(pán)面上讀和寫(xiě)。這簡(jiǎn)化了電子設(shè)備，但在盤(pán)面的外緣未充分利用盤(pán)容量。正如所知的常規(guī)的同心道盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的記錄技術(shù)那樣，可把盤(pán)面分成很多區(qū)，從一區(qū)到另一區(qū)可改變記錄速率(每秒字節(jié)數(shù)，或者是盤(pán)旋轉(zhuǎn)每度的字節(jié)數(shù))，以使均衡盤(pán)面上的線性密度并得到接近外緣磁道的最大容量。在另外實(shí)施例中，可改變螺旋道的記錄率以增加盤(pán)的數(shù)據(jù)容量。這要求根據(jù)不同數(shù)據(jù)率相應(yīng)地增加緩沖器大小。
在另外的實(shí)施例中，通過(guò)改變盤(pán)旋轉(zhuǎn)每度的字節(jié)數(shù)來(lái)保持接近常數(shù)的線性密度，且同時(shí)通過(guò)改變盤(pán)馬達(dá)速度來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)保持恒定時(shí)鐘率(每秒字節(jié)數(shù))。對(duì)常規(guī)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，改變盤(pán)馬達(dá)的速度是不實(shí)際的，這些驅(qū)動(dòng)器必須實(shí)現(xiàn)從一道到另一道的高速找道，由于馬達(dá)的慣性，在長(zhǎng)的找道操作以后，要達(dá)到正確的馬達(dá)速度需要一個(gè)不能接受的長(zhǎng)的等待周期。然而，數(shù)據(jù)記錄在一個(gè)長(zhǎng)的螺旋數(shù)據(jù)道上時(shí)，它可以用一個(gè)所需的數(shù)據(jù)率隨著傳動(dòng)裝置慢慢地旋進(jìn)旋出去連續(xù)地匹配馬達(dá)速度。例如，在最佳實(shí)施例中，一次傳動(dòng)裝置的掃描需要150秒。當(dāng)傳動(dòng)裝置在記錄面的內(nèi)緣時(shí)，一個(gè)3.5英寸盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以接近2500RPM速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)傳動(dòng)裝置在外緣為了在恒定的線性密度上保持固定數(shù)據(jù)率，盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以接近1100RPM的速度旋轉(zhuǎn)。常規(guī)的馬達(dá)是適合于在150秒的周期上，速度逐步從1100RPM增加到2500RPM，以及相應(yīng)地減低速度。
通過(guò)修改馬達(dá)控制器/驅(qū)動(dòng)器電路，利用常規(guī)無(wú)刷直流盤(pán)驅(qū)動(dòng)主軸馬達(dá)能完成如上面所說(shuō)的改變主軸馬達(dá)速度以匹配數(shù)據(jù)率。圖9所示的主軸馬達(dá)控制器電路，根據(jù)另外實(shí)施例驅(qū)動(dòng)主軸馬達(dá)改變速度。常規(guī)的3相馬達(dá)901由3相電流驅(qū)動(dòng)電路902驅(qū)動(dòng)。換向控制電路903接收從驅(qū)動(dòng)相位和中心抽頭來(lái)的反饋，順序地轉(zhuǎn)換電流驅(qū)動(dòng)電路902的相位，這在技術(shù)上是熟知的。換向控制電路903提供一速度反饋信號(hào)到速度控制電路904。速度控制電路904亦接收電流驅(qū)動(dòng)電路902的馬達(dá)電流反饋信號(hào)。速度控制電路把實(shí)際速度和所希望的速度比較，因此調(diào)整馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流。微處理器控制器905，耦合到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器906，在速度控制電路904中設(shè)置所需旋轉(zhuǎn)速度。微處理器控制器最好是一個(gè)通用目的微處理器，它執(zhí)行存儲(chǔ)在RAM906中的控制程序911。它亦控制其它盤(pán)功能，特別是傳動(dòng)裝置。微處理器控制器RAM906亦存儲(chǔ)傳動(dòng)裝置的當(dāng)前徑向位置，例如道位置910，微處理器用一個(gè)直線方程由傳動(dòng)裝置道位置推出要求的速度。直線方程是V＝KT＋V0，T是道數(shù)，表示跨越當(dāng)前傳動(dòng)裝置位置和盤(pán)的外緣之間道的數(shù)量，K和V0是適當(dāng)?shù)剡x擇的常數(shù)。另外，所希望的速度能通過(guò)RAM906中查找表得到或不同的方程得到。周期性地，微處理器控制器905計(jì)算一新的所需要速度并輸入到速度控制電路904。每當(dāng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)一圈或少量圈就產(chǎn)生一個(gè)實(shí)質(zhì)上使馬達(dá)速度的連續(xù)增加或減少或者以較低的頻度完成這些功能。此時(shí)盤(pán)面被分成一些環(huán)狀帶，每個(gè)環(huán)狀帶有它自己的相關(guān)每道轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)字節(jié)率。
例如，為了在所有半徑位置得到最大數(shù)據(jù)密度，通過(guò)每當(dāng)磁盤(pán)轉(zhuǎn)一圈或少量幾圈重新計(jì)算目的速度，馬達(dá)速度實(shí)質(zhì)上是可以連續(xù)變化的。讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)鐘率是保持常數(shù)，以使記錄數(shù)據(jù)的角率(每個(gè)盤(pán)周期的字節(jié)數(shù))相應(yīng)地隨著傳動(dòng)裝置馬達(dá)從盤(pán)面內(nèi)緣到外緣運(yùn)動(dòng)而連續(xù)增加，常數(shù)K和V0為計(jì)算目的馬達(dá)速度能被合適送料，所以線性數(shù)據(jù)密度(每英寸的位數(shù))在整個(gè)記錄面上保持常數(shù)。使用這另一種實(shí)施例，數(shù)據(jù)密度甚至可以比最佳實(shí)施例中更大。
在最佳實(shí)施例中，存儲(chǔ)設(shè)備是旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。這些設(shè)備在目前在工業(yè)上是標(biāo)準(zhǔn)的。然而，根據(jù)本發(fā)明可操作存儲(chǔ)子系統(tǒng)，其存儲(chǔ)設(shè)備利用不同的技術(shù)。例如，可利用光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備。
盡管，本發(fā)明的特定實(shí)施例伴隨著某些替代方案已公開(kāi)，熟悉本領(lǐng)域的人將會(huì)認(rèn)識(shí)到形式上的和細(xì)節(jié)上的改變可在下面的權(quán)利要求書(shū)的范圍中給出。
權(quán)利要求
1.一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，包括為了記錄數(shù)據(jù)的第一和第二環(huán)形記錄面，所說(shuō)的記錄面被安排在至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)安裝在主軸上的盤(pán)片上，所說(shuō)的記錄面具有各自的內(nèi)緣和各自的外緣；一個(gè)主軸馬達(dá)，用于以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)所說(shuō)的至少一個(gè)盤(pán)片；所說(shuō)的第一個(gè)記錄面內(nèi)被格式化成至少包括一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道，當(dāng)所說(shuō)的至少一盤(pán)片在所述預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所說(shuō)螺旋數(shù)據(jù)道螺旋式地從所說(shuō)的第一記錄面的外緣向內(nèi)到所說(shuō)第一記錄面的內(nèi)緣；所說(shuō)的第二個(gè)記錄面內(nèi)被格式化成至少包括一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道，當(dāng)所說(shuō)的至少一個(gè)盤(pán)片在所說(shuō)預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所說(shuō)螺旋數(shù)據(jù)道螺旋式地從所說(shuō)的第一記錄面的內(nèi)緣向外到所說(shuō)第二記錄面的外緣；第一和第二數(shù)據(jù)傳感器裝到可移動(dòng)傳動(dòng)裝置上，所說(shuō)第一數(shù)據(jù)傳感器用于存取記錄在第一記錄面上的數(shù)據(jù)，所說(shuō)的第二個(gè)數(shù)據(jù)傳感器用于存取記錄在第二面上的數(shù)據(jù)，所說(shuō)傳動(dòng)裝置定位所述數(shù)據(jù)傳感器到所說(shuō)的螺旋數(shù)據(jù)道上記錄的數(shù)據(jù)上，并跟隨所述螺旋數(shù)據(jù)道存取記錄在上面的數(shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳感器包括一個(gè)磁致電阻讀頭及一個(gè)電感性的寫(xiě)頭，所說(shuō)的電感性寫(xiě)頭其寬度小于磁致電阻讀頭寬度的1.5倍。
3.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里所說(shuō)的螺旋數(shù)據(jù)道具有不大于3.5微米的道寬度。
4.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里所說(shuō)可移動(dòng)傳動(dòng)裝置依靠低功率的傳動(dòng)馬達(dá)定位，所說(shuō)低功率傳動(dòng)馬達(dá)不能在小于100毫秒時(shí)間內(nèi)移動(dòng)傳感器，使其從數(shù)據(jù)面的一邊到數(shù)據(jù)面的相反的邊緣。
5.權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里數(shù)據(jù)以至少500M位/平方英寸的面積密度被存儲(chǔ)到所說(shuō)的記錄面上。
6.一個(gè)多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，包括大量數(shù)據(jù)緩沖器，所說(shuō)的緩沖器的每個(gè)對(duì)應(yīng)于同多媒體演示有關(guān)的各自的時(shí)間間隔，每個(gè)緩沖器具有各自輸出通道，以輸出存儲(chǔ)在所說(shuō)緩沖器中的多媒體數(shù)據(jù)；為了存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)演示，至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備，其上存儲(chǔ)的多媒體數(shù)據(jù)包括大量相繼存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)段，每個(gè)數(shù)據(jù)段同所說(shuō)時(shí)間間隔之一有關(guān)；其中大量的數(shù)據(jù)段是同每個(gè)所說(shuō)的時(shí)間間隔相關(guān)，而至少在一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備上連續(xù)順序存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)段同所說(shuō)時(shí)間間隔的不同的一個(gè)相關(guān)，同大量時(shí)間間隔的特殊的一個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)段被交錯(cuò)到同其它時(shí)間間隔相關(guān)的數(shù)據(jù)段中；至少一個(gè)數(shù)據(jù)總線連到所說(shuō)的至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備上，以便從至少一個(gè)海量存儲(chǔ)器設(shè)備到所說(shuō)的緩沖器傳送多媒體數(shù)據(jù)；大量的開(kāi)關(guān)把所說(shuō)的數(shù)據(jù)總線同所說(shuō)的大量緩沖器相連，每個(gè)開(kāi)關(guān)同所說(shuō)數(shù)據(jù)緩沖器之一相關(guān)；一個(gè)控制器用來(lái)操縱所說(shuō)的大量開(kāi)關(guān)，所說(shuō)的控制器使同選擇的數(shù)據(jù)緩沖器相關(guān)的開(kāi)關(guān)在所說(shuō)的至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備在對(duì)應(yīng)所選擇的數(shù)據(jù)緩沖器的所說(shuō)的時(shí)間間隔相關(guān)的數(shù)據(jù)總線上輸出數(shù)據(jù)段時(shí)，接通開(kāi)關(guān)。
7.權(quán)利要求6的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中所說(shuō)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，在設(shè)備上，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在至少一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道上。
8.權(quán)利要求7的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中所說(shuō)旋轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的所述螺旋數(shù)據(jù)道包括大量的同大量時(shí)間間隔的至少某些重復(fù)序列有關(guān)的數(shù)據(jù)段。
9.權(quán)利要求6的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中所說(shuō)的服務(wù)器至少包括二個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備。
10.權(quán)利要求9的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中數(shù)據(jù)被重復(fù)地存儲(chǔ)在海量存儲(chǔ)設(shè)備上，所說(shuō)控制器檢測(cè)出所說(shuō)海量存儲(chǔ)器設(shè)備之一的故障，為響應(yīng)所說(shuō)故障使存儲(chǔ)在除了故障海量存儲(chǔ)設(shè)備外的海量存儲(chǔ)設(shè)備上的重復(fù)數(shù)據(jù)提供給所說(shuō)緩沖器代替在所說(shuō)故障海量存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
11.權(quán)利要求10的多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)器，還包括通過(guò)所述控制器可操作的至少一個(gè)備份開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)同所說(shuō)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)總線有關(guān)的一個(gè)相聯(lián)系，每個(gè)開(kāi)關(guān)選擇性地耦合許多所說(shuō)的海量存儲(chǔ)器設(shè)備之一到所說(shuō)開(kāi)關(guān)相關(guān)的數(shù)據(jù)總線上。
12.提供多媒體演示數(shù)據(jù)的一種方法，所說(shuō)的多媒體演示被分成大量時(shí)間間隔，所說(shuō)的方法包括步驟從至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備上讀大量多媒體數(shù)據(jù)段，所說(shuō)多媒體數(shù)據(jù)段的每個(gè)同所說(shuō)時(shí)間間隔之一相關(guān)；其中大量多媒體數(shù)據(jù)段同每個(gè)所說(shuō)的時(shí)間間隔相聯(lián)系，在所說(shuō)的讀大量多媒體數(shù)據(jù)段的步驟中讀出的連續(xù)數(shù)據(jù)段是同所說(shuō)大量時(shí)間間隔的不同的那些相聯(lián)系，同所說(shuō)的大量時(shí)間間隔中特殊的一個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)段被交錯(cuò)到同其它時(shí)間間隔相關(guān)的數(shù)據(jù)段中；選擇性地傳送所說(shuō)多媒體數(shù)據(jù)段的每個(gè)到選擇的大量緩沖器的一個(gè)，所說(shuō)的緩沖器中的每個(gè)分別同所說(shuō)時(shí)間間隔的一個(gè)相聯(lián)系，且所說(shuō)的選擇性地傳送每個(gè)所述數(shù)據(jù)段的步把每個(gè)數(shù)據(jù)段傳到同時(shí)間間隔相關(guān)的緩沖器中，用此法數(shù)據(jù)段同時(shí)間間隔相聯(lián)系上；同時(shí)，從所述大量緩沖器的每個(gè)，提供分別輸出所說(shuō)多媒體演示的不同部分，每個(gè)所說(shuō)不同部分分別同所說(shuō)時(shí)間間隔的一個(gè)相聯(lián)系。
13.權(quán)利要求12的方法，在那里所說(shuō)的至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備是一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，且從至少一個(gè)海量存儲(chǔ)設(shè)備上讀很多多媒體數(shù)據(jù)段的所說(shuō)步驟包括從至少一個(gè)所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的記錄表面上的一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道上讀很多數(shù)據(jù)段。
14.權(quán)利要求13的方法，在那里所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)很多數(shù)據(jù)段，這些數(shù)據(jù)段至少同所述很多時(shí)間間隔的某些重復(fù)序列有關(guān)。
15.一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地裝在主軸上的盤(pán)片，所說(shuō)的至少一個(gè)盤(pán)具有記錄數(shù)據(jù)的第一個(gè)環(huán)形記錄面，所說(shuō)記錄面上被格式化成至少包括一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道，且所說(shuō)記錄面被格式化成包括很多按角度間隔的伺服模式，所說(shuō)的伺服模式定義了很多同心道中心線；主軸馬達(dá)以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)所說(shuō)的至少一個(gè)盤(pán)片；裝在可動(dòng)傳動(dòng)裝置上的數(shù)據(jù)傳感器用來(lái)存取所說(shuō)記錄面上記錄的數(shù)據(jù)；且一個(gè)伺服反饋系統(tǒng)跟隨所說(shuō)螺旋數(shù)據(jù)道定位所說(shuō)數(shù)據(jù)傳感器，在那里所說(shuō)伺服反饋系統(tǒng)加一個(gè)螺旋道位置誤差偏移到位置誤差信息上，這個(gè)位置誤差信息由所說(shuō)的按角度間隔的伺服模式得到，所說(shuō)的螺旋道位置誤差偏移是所說(shuō)盤(pán)角度位置的函數(shù)。
16.權(quán)利要求15的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，還包括在所說(shuō)的至少一個(gè)盤(pán)片上的第二環(huán)形記錄面；所說(shuō)第二個(gè)環(huán)形記錄面被格式化成至少包括一個(gè)螺旋數(shù)據(jù)道；其中所說(shuō)的第一和第二個(gè)環(huán)形記錄面上具有各自的內(nèi)邊緣和外邊緣；其中所說(shuō)的第一個(gè)環(huán)形記錄面上的螺旋數(shù)據(jù)道，當(dāng)所說(shuō)至少一個(gè)盤(pán)片在預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，從所說(shuō)的第一個(gè)記錄面的外緣向所說(shuō)第一記錄面的內(nèi)緣盤(pán)旋；且其中所說(shuō)的第二個(gè)環(huán)形記錄面上的螺旋數(shù)據(jù)道，當(dāng)所說(shuō)至少一個(gè)盤(pán)片在預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，從所說(shuō)的第二個(gè)記錄面的內(nèi)緣向所說(shuō)的第二記錄面的外緣盤(pán)旋。
17.權(quán)利要求15的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其中所說(shuō)數(shù)據(jù)傳感器包括磁致電阻讀頭和一個(gè)電感性寫(xiě)頭，所說(shuō)的電感性寫(xiě)頭具有寬度小于磁致電阻讀頭寬度的1.5倍。
18.權(quán)利要求15的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其上的螺旋數(shù)據(jù)道具有道寬度不大于3.5微米。
19.權(quán)利要求15的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里數(shù)據(jù)以至少500M位/平方英寸的面積密度存儲(chǔ)在所說(shuō)記錄面上。
20.旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地裝在主軸上的盤(pán)片，所說(shuō)的至少一盤(pán)片具有記錄數(shù)據(jù)的第一個(gè)環(huán)形記錄面，在那里記錄面被格式化或至少包括一個(gè)螺旋形數(shù)據(jù)道，所說(shuō)螺旋數(shù)據(jù)道的第一部分靠近所說(shuō)記錄面的外緣，第二部分靠近所說(shuō)記錄面的內(nèi)緣，所說(shuō)第一部分以每圈道N字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，第二部分以每圈道M字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這里M小于N；主軸馬達(dá)以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)盤(pán)片；裝在可動(dòng)傳動(dòng)裝置上的數(shù)據(jù)傳感器用來(lái)存取所說(shuō)記錄面上記錄的數(shù)據(jù)；且主軸馬達(dá)控制器以可變旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動(dòng)所說(shuō)的主軸馬達(dá)，所說(shuō)的可變速度根據(jù)所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳感器的位置改變速度，在那里，所說(shuō)的可變速度，是當(dāng)所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳感器被定位到存取在所說(shuō)第二磁道部分上記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，其速度大于當(dāng)所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳感器被定位到存取第一磁道部分上記錄的數(shù)據(jù)時(shí)的速度。
21.權(quán)利要求20的旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里所說(shuō)的可變旋轉(zhuǎn)速度被選擇去匹配所說(shuō)的每圈道存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù)據(jù)率，使所述驅(qū)動(dòng)器實(shí)質(zhì)上以每秒固定字節(jié)數(shù)去讀記錄在所說(shuō)的螺旋數(shù)據(jù)道上的數(shù)據(jù)。
22.權(quán)利要求21的旋轉(zhuǎn)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在螺旋道上，盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一圈的字節(jié)率實(shí)質(zhì)上連續(xù)地變化，從所說(shuō)記錄面的所述外緣到所述記錄面的所述內(nèi)緣，且所說(shuō)的可變旋轉(zhuǎn)速度實(shí)質(zhì)上連續(xù)地隨所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳感器沿螺旋數(shù)據(jù)道相應(yīng)地變化。
23.權(quán)利要求20的旋轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在那里數(shù)據(jù)以至少500M位/平方英寸的面積密度被存儲(chǔ)在所說(shuō)的記錄面上。
全文摘要
一盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以很長(zhǎng)螺旋數(shù)據(jù)道存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)。這盤(pán)的相反面的道以相反方向盤(pán)旋，所以，當(dāng)傳動(dòng)裝置向內(nèi)掃描時(shí)在一個(gè)面上的道可以讀出，而當(dāng)傳動(dòng)裝置向外掃描時(shí)在盤(pán)片的反面的道可以被讀出。因?yàn)閭鲃?dòng)裝置僅跟隨著螺旋道并不執(zhí)行長(zhǎng)的找道操作，傳動(dòng)裝置馬達(dá)能夠減小尺寸并可減少在傳動(dòng)裝置軸承和其它部件上壓力。此外，由于減少了同找道有關(guān)的干擾，可以更接近地跟隨道，因此減少了各道的寬度。
文檔編號(hào)H04N7/173GK1128386SQ9510477
公開(kāi)日1996年8月7日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月10日
發(fā)明者哈爾·杰爾馬·奧特森, 伊爾·阿爾伯特·卡寧漢姆, 理查德·格林伯格, 達(dá)納·亨利·布郎, 高爾頓·詹姆斯·斯密斯, 喬治·W·范利烏文 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司