Способ распределения свободной области для носителя записи

Изобретение относится к способу распределения свободной области на оптических носителях записи дисках, имеющих свободные области данных для замены поврежденных элементов в области данных пользователя. По меньшей мере, одна свободная область распределяется в местоположении, следующем за указанной областью данных пользователя. Указанная свободная область данных распределяется в обратном порядке от самого последнего элемента указанной области. При замене поврежденных элементов данных пользователя она используется с самых последних элементов указанной свободной области данных. Технический результат - повышение эффективности управления повреждениями при осуществлении линейной замены. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится к оптическим носителям записи, более конкретно к способу распределения свободных областей для носителя записи.

Для управления повреждениями на записываемом и/или перезаписываемом диске общего вида при повреждениях (первичных повреждениях), произведенных во время инициализации диска, используется скользящая замена для необрабатываемых повреждений, не предусматривающая логического номера сектора для поврежденного участка, а при повреждениях (вторичных повреждениях), возникающих во время использования диска, используется линейная замена для замены блоков кода с исправлением ошибок (КИО) ошибочной зоны нормальными блоками, находящимися в свободной области.

Так, чтобы минимизировать снижение скорости записи или воспроизведения, возникающее из-за повреждений, используется скользящая замена, в которой логический номер сектора, предусмотренный для сектора, который во время проверки на повреждения при инициализации диска определен как поврежденный, предоставляется следующему за поврежденным сектору, таким образом, данные записываются или воспроизводятся путем сдвига сектора, где во время записи или воспроизведения произведено повреждение. Такой “сдвиг в обратном направлении” осуществляется с помощью использования секторов в количестве повреждений, предусмотренных в свободной области, размещенной в конечной части соответствующей зоны записи (группы или зоны). Согласно спецификации, позиция поврежденного сектора, замененного с помощью скользящей замены, должна быть записана в список первичных повреждений (СПП) в области управления повреждениями (ОУП) на диске.

Скользящая замена не может быть использована для повреждения, которое возникает во время использования диска. Когда поврежденная часть не рассматривается или опускается, в логической нумерации секторов возникает прерывность, которая означает, что скользящая замена нарушает правила файловой системы. Таким образом, для повреждений, возникающих во время использования диска, применяется линейная замена, при которой блок КИО, содержащий поврежденный сектор, заменяется блоком КИО, находящимся в свободной области. Информация о расположении поврежденного блока, заменяемого с помощью линейной замены, должна быть записана в списке вторичных повреждений (СВП) в области управления повреждениями на диске. При использовании линейной замены не возникает прерывания в логической нумерации секторов. Однако позиции секторов на диске при наличии повреждения “прерываются”, а реальные данные для поврежденного блока КИО находятся в свободной области.

Между тем, цифровое универсальное дисковое ОЗУ многоцелевой цифровой диск (DVD-RAM), в соответствии с версией 1.0 стандарта DVD-RAM, составлен из множества групп, каждая из которых имеет область пользователя и свободную область, которые являются постоянными в каждой зоне. На фиг.1А иллюстрируется половинное изображение диска, на котором показаны область пользователя, область защиты и свободная область, а на фиг.1В представлена одномерная структура отдельных зон на диске. Каждая зона составлена из области защиты, области пользователя, свободной области и области защиты, которые размещаются последовательно.

Диск сегментирован на зоны для решения проблемы неточной записи по причине изменения скорости дисковода во время записи и для использования способа зонной постоянной линейной скорости (ЗПЛС) для увеличения скорости поиска согласно способу постоянной линейной скорости.

То есть, когда повреждения управляются путем линейной замены, линейная замена внутри зоны повреждения по возможности увеличивает скорость поиска, так как не изменяется линейная скорость диска. Таким образом, диск DVD-RAM, как показано на фиг.1В, распределяет некоторую свободную область в каждой зоне для осуществления линейной замены.

В этом существующем способе управления повреждениями каждая зона функционирует как группа, и свободная область размещается в конце каждой группы. Каждая группа управляется как область управления повреждениями. Также, поскольку номер начального сектора каждой группы предварительно определен, то предполагается, что блок КИО начинается в начальной позиции зоны, которая является блоком для физической сегментации области.

Логический номер начального сектора каждой группы определяется, как это описано выше. Таким образом, когда повреждения управляются путем скользящей замены, скользящая замена должна осуществляться только внутри соответствующей группы. Для осуществления замены повреждения, возникшего в соответствующей группе, с использованием скользящей замены число поврежденных секторов, которые сдвигаются, должно быть меньше числа используемых секторов свободной области соответствующей группы. Соответственно, ограничение, выраженное в том, что большое повреждение, возникающее в одной группе, должно быть обработано внутри упомянутой группы, ограничивает максимальный размер повреждения, которое может быть заменено с помощью скользящей замены.

Если размер повреждения, которое нужно заменить путем скользящей замены, больше размера свободной области в соответствующей группе, то при линейной замене должна быть использована свободная область в другой группе. Однако, когда используется линейная замена, повреждения управляются не в блоках секторов, а в модулях блоков КИО, то есть в блоках 16 секторов. Таким образом, для обработки одного поврежденного сектора требуется свободная область 16 секторов, что снижает эффективность управления повреждениями.

Также стандартный размер свободной области для управления повреждениями определяется предварительно, таким образом свободные области одинакового размера должны быть размещены также в прикладных программах, типа записи в реальном времени, к которым не может применяться управление повреждениями, использующее линейную замену. Следовательно, понижается эффективность использования дискового пространства.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является предоставление способа эффективного и гибкого распределения свободных областей путем генерации множества зон как одной группы, распределяющего вначале свободную область для скользящей замены и распределяющего впоследствии свободную область для линейной замены.

Для указанной задачи настоящее изобретение предусматривает способ распределения свободной области для устройства записи/воспроизводства диска, который служит для распределения свободной области управления повреждениями диска, при этом упомянутый способ содержит этап формирования группы из множества зон на диске, имеющем область данных пользователя, и распределения первичной свободной области для скользящей замены в сгенерированной группе.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые задачи и преимущества настоящего изобретения поясняются в подробном описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения согласно прилагаемым чертежам:

фиг.1А и 1В представляют виды согласно настоящему изобретению, поясняющие распределение свободных областей во время инициализации, а фиг.1С изображает вид, поясняющий распределение свободных областей во время использования после инициализации;

фиг.2 является функциональной схемой, иллюстрирующей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения способ распределения свободных областей во время инициализации; и

фиг.3 является функциональной схемой, иллюстрирующей согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения способ распределения свободных областей во время использования после инициализации.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Согласно настоящему изобретению свободные области управления повреждениями на диске содержат первичную свободную область, вторичную свободную область и дополнительную свободную область.

Первичная свободная область вначале распределяется для замены повреждений при инициализации диска и сначала используется для скользящей замены. Свободная область, остающаяся после скользящей замены, может быть использована как вторичная свободная область для линейной замены. Вторичная свободная область для линейной замены повреждений, возникающих во время использования диска, определяет область, остающуюся после того, как первичная свободная область используется во время инициализации для скользящей замены. Вторичная свободная область может также определять отдельно распределенную свободную область. Дополнительная свободная область для линейной замены повреждений, произведенных во время использования диска, определяет свободную область, дополнительно распределенную во время использования диска после инициализации.

То есть согласно фиг.1А в настоящем изобретении множество зон на диске формирует группу, и вначале во время инициализации свободная область (первичная свободная область) для скользящей замены распределяется в конце каждой группы. Скользящая замена осуществляет замену в блоках секторов, таким образом повышая эффективность использования свободной области. Однако при скользящей замене области повреждений просто не используются, и данные начинают записываться в следующем нормальном секторе так, чтобы области повреждений не могли быть использованы после инициализации.

Во время инициализации распределяется максимально возможная свободная область в виде первичной свободной области для скользящей замены, но первичная свободная область, остающаяся после скользящей замены, может использоваться как вторичная свободная область для линейной замены. Когда обнаруживается, что линейная замена не может быть в достаточной мере осуществлена с использованием только вторичной свободной области, распределенной после завершения скользящей замены при инициализации диска внутри первичной свободной области, то в блоках зон для зон дополнительно распределяется вторичная свободная область для линейной замены, как показано на фиг.1В. Вторичная свободная область не имеет логического номера сектора, и информация о распределении вторичной свободной области хранится в области управления повреждениями (ОУП), а также управляется упомянутой ОУП. Вторичная свободная область, распределенная во время инициализации, по существу располагается в конце зоны, хотя вторичная свободная область не всегда распределяется в каждой зоне. Так как свободная область для линейной замены располагается в конце зоны, то она является легко управляемой. Также, поскольку управление свободной областью осуществляется в блоках зоны, то можно легко найти свободную область в зоне, ближайшей к зоне, в которой было произведено повреждение. Более того, можно минимизировать изменение существующей информации ОУП.

Вторичная свободная область может располагаться перед областью защиты, которая является последней частью зоны. Когда вторичная свободная область располагается в каждой зоне, ее размер может быть определен предварительно, как относительный или абсолютный размер, определяемый согласно числовому выражению (например, 3% от размера каждой зоны).

При использовании диска после инициализации, если свободная область для линейной замены, распределенная в блоках зон, является недостаточной, то согласно фиг.1С, начиная с верхней части логической файловой области, в файловой системе распределяется предварительно определенное количество дополнительной свободной области для линейной замены. Во время линейной замены дополнительная свободная область используется в обратном порядке, начиная с конца логической файловой области, таким образом разрешая проблему неоднородности логической файловой области.

Линейная замена осуществляется в модулях блоков КИО так, чтобы использовалась вся свободная область блока КИО, даже когда поврежденным является один сектор. При линейной замене поврежденный блок заменяется физически изолированной свободной областью, так что при поиске зоны повреждения скорость поиска снижается. Однако линейная замена может реагировать на повреждения, произведенные во время использования диска, поэтому она используется в отношении вторичных повреждений, возникающих во время использования диска.

Дополнительная свободная область распределяется в размере всей пустой непрерывной области, имеющейся в конце логической файловой области. Максимальный размер дополнительной свободной области должен быть меньше размера области конечной зоны. Здесь логическая файловая область определяет логическую область в общей области, используемой в файловой системе, где может записываться/воспроизводиться файл данных пользователя.

На диске диаметром 80 мм радиус области данных пользователя должен составлять максимум 38 мм, поскольку, начиная примерно с радиуса 38 мм, на диск диаметром 80 мм воздействует быстродействующая двойная рефракция, возникающая из-за ввода диска.

На фиг.2 показана функциональная схема, иллюстрирующая способ распределения свободных областей на диске во время инициализации, осуществляемый согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.2, когда на этапе S101 принимается команда инициализации, в ответ на упомянутую команду формируется одна группа из множества зон диска, и на этапе S102 в конце этой группы размещается первичная свободная область. То есть первичная свободная область для скользящей замены содержит свободную область управления повреждениями, соответствующую 7679 секторам данных (480 блокам КИО), где 7679 - максимальное число элементов управления повреждениями, которые могут быть обработаны с использованием СПП, и свободную область (здесь 32 блока КИО максимум) для управления начальной позицией блока КИО в каждой границе между зонами.

Между тем на диске 1,46 Гб DVD-RAM первичная свободная область может обрабатывать элементы СПП для 8 секторов и 64 элементов СВП и распределяется дополнительно с учетом свободной области для управления позицией блока.

Когда первичная свободная область распределена, относительно всей дисковой области производится определение, имеется ли в ней произведенное повреждение, и согласно этапу S103 произведенное повреждение заменяется с помощью скользящей замены с использованием первичной свободной области, распределенной в конце группы. Здесь, если распределенная первичная свободная область является недостаточной во время замены повреждения путем скользящей замены, то соответствующий диск определяется как поврежденный и дополнительно может быть включен этап генерации сообщения об ошибке инициализации для предотвращения использования диска.

Когда на этапе S103 скользящая замена завершается, неиспользованная во время скользящей замены часть первичной свободной области распределяется внутри вторичной свободной области для линейной замены, и если определяется, что вторичной свободной области внутри первичной свободной области недостаточно для выполнения линейной замены, то на этапе S104 по зонам в модулях зон дополнительно распределяются вторичные свободные области. Информация, связанная с распределением вторичных свободных областей для линейной замены, распределенных по зонам в модулях зон, хранится на диске в области управления повреждения (ОУП). Когда завершается распределение первичной свободной области и распределение вторичных свободных областей для линейной замены, инициализация завершается. Чтобы унифицировать способ управления дополнительной свободной областью для линейной замены, предпочтительно, чтобы вторичная свободная область внутри первой свободной области, используемая для линейной замены, и вторичная свободная область, распределенная для каждой зоны, использовалась в обратном порядке, начиная с последней из соответствующих свободных областей.

На фиг.3 показана функциональная схема, иллюстрирующая согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ распределения свободных областей во время использования диска после того, как диск был инициализирован. Если размер вторичной свободной области для линейной замены, распределенной во время инициализации диска, является недостаточным для замены повреждения, возникшего во время использования инициализированного диска, то распределяется дополнительная свободная область для линейной замены.

Согласно фиг.3 на этапе S201 определяется, требуется ли во время использования диска дополнительная свободная область для линейной замены. Если определяется, что дополнительная свободная область требуется, то на этапе S202 производится определение, существует ли достаточное количество непрерывной пустой области в конце логической файловой области. Если на этапе S202 определено, что в конечной области логической файловой области имеется достаточное количество непрерывной пустой области, то на этапе S203 для линейной замены распределяются дополнительные запасные области, предварительно определенного размера, начиная с последней части логической файловой области, и этап S201 выполняется снова.

Распределение дополнительной свободной области соответствует перераспределению логической файловой области, сгенерированной после инициализации, таким образом, требуется поддержка файловой системы. В этом случае дополнительная свободная область для линейной замены распределяется не для каждой зоны, но может распределяться с конца логической файловой области, то есть от области, имеющей наибольший логический номер сектора в логической файловой области, где могут записываться файлы для данных пользователя, в направлении к области, имеющей наименьший логический номер сектора. Когда возникает вторичное повреждение и упомянутое вторичное повреждение заменяется путем линейной замены с помощью распределенной таким образом дополнительной свободной области, скорость поиска только ухудшается, но при этом можно предотвратить генерацию логического номера сектора в логической файловой области, которую файловая система использовать не может. То есть можно предотвратить прерывность логического номера сектора.

Согласно способу управления повреждениями для существующей линейной замены поврежденный блок КИО должен быть заменен первым нормальным неиспользуемым блоком КИО из свободной области так, что управление поврежденными блоками внутри свободной области не осуществляется даже в то время, когда свободная область используется в прямой последовательности, и поврежденная свободная область опускается. Однако в случае, когда блоки в дополнительной свободной области используются в прямой последовательности, как в существующем способе, возникает проблема при дополнительном увеличении свободной области. То есть всякий раз, когда размер дополнительной свободной области увеличивается, должно осуществляться отдельно управление информацией об увеличиваемой дополнительной свободной области. Для решения этой проблемы блоки в дополнительной свободной области используются в обратном порядке, с конца. Следовательно, как только определяются наименьший номер сектора и наибольший номер сектора, с которого начинается дополнительная свободная область, управление всей дополнительной свободной областью может осуществляться непрерывно. То есть записывающей и/или воспроизводящей аппаратуре не нужно обладать информацией о том, как часто распределяется дополнительная свободная область предварительно определенного размера, при этом упомянутая аппаратура может осуществлять управление дополнительной свободной областью только в случае определения ее начальной и конечной позиции. Однако максимальный размер дополнительной свободной области должен быть меньше размера конечной зоны.

Если на этапе S202 определяется, что в конце файловой системы отсутствует достаточная непрерывная пустая область, то на этапе S204 пустые области выделяются файловой системой или прикладной программой. После этого на этапе S205 снова происходит определение, имеется ли достаточная непрерывная пустая область. Если размер непрерывной пустой области является достаточным, то выполняется этап S203 распределения дополнительной свободной области. Если размер непрерывной пустой области является недостаточным даже после выделения пустых областей, то на этапе S206 выделяется сообщение “дополнительная свободная область не может быть выделена”. Затем процесс завершается. В случае, если на этапе S201 определяется, что дополнительная свободная область не требуется, процесс также завершается.

В то же время небольшая свободная область для управления повреждениями может быть распределена в специальных прикладных программах типа записи в реальном времени или подобных, линейная замена в отношении вторичных повреждений осуществляется ограниченно, и большинство повреждений может быть обработано файловой системой или прикладной программой. Также является предпочтительным, чтобы вторичные повреждения обрабатывались файловой системой или прикладной программой при записи в реальном времени для достижения минимума скорости передачи, требуемой соответствующей прикладной программой.

В этом случае от записывающего и/или воспроизводящего устройства также требуется определение повреждений и минимальное управление по отношению к обнаруживаемым повреждениям. Здесь минимальное управление означает управление с использованием СВП для определения, осуществлена ли линейная замена возникшего повреждения.

Например, для повреждений, возникающих во время использования диска, который имеет информацию об управлении повреждениями, при этом на упомянутом диске для записи в реальном времени не используется управление повреждениями, использующее линейную замену, только

в списке вторичных повреждений (СВП) записывается номер начального сектора каждого поврежденного блока,

информация, сообщающая, что поврежденный блок не был заменен, записывается в бите принудительного наложения маски перераспределения (ПНМП) в элементе СВП, показывающем, был ли заменен поврежденный блок,

и информация, определяющая, что поврежденный блок не был заменен, записывается в номере начального сектора заменяемого блока в элементе СВП.

Так как записывающее и/или воспроизводящее устройство не может распознать содержимое повреждения, обработанное файловой системой или прикладной программой, когда соответствующий диск инициализируется снова и используется для другой цели, упомянутое устройство может повторно инициализировать диск, не учитывая возникшие повреждения. Соответственно, не может быть выполнено быстрое форматирование, где вторичные повреждения (которые хранятся в элементе СВП) просто меняются в элементе СПП и обрабатываются путем скользящей замены, таким образом, записывающее и/или воспроизводящее устройство должно осуществлять управление повреждениями, даже если вторичные повреждения управляются файловой системой или прикладной программой. Следовательно, возникновение или невозникновение повреждений должно во всех случаях контролироваться с использованием СВП, независимо от выполнения или невыполнения линейной замены и существования или отсутствия свободной области для линейной замены.

Как описано выше, настоящее изобретение устраняет ограничение на максимальный размер повреждения, которое может быть заменено путем скользящей замены, не нарушая ограничение, заключающееся в том, что даже большое повреждение, произведенное в группе, должно обрабатываться внутри этой группы, таким образом можно осуществить более эффективную скользящую замену. Также может быть соответственно скорректирован размер свободной области согласно цели прикладной программы так, чтобы дисковое пространство могло использоваться более эффективно.

1. Способ распределения свободной области для устройства записи и/или воспроизведения диска, в котором осуществляется распределение свободной области управления повреждениями диска, при этом упомянутый способ содержит этапы распределения, по меньшей мере, одной свободной области для замены элементов повреждений области данных пользователя, в которой хранятся данные пользователя, и распределение указанной распределенной одной свободной области в обратном порядке, начиная с самой последней части распределенной, по меньшей мере, одной свободной области, при этом указанная, по меньшей мере, одна свободная область распределяется в местоположении, следующим за областью данных пользователя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нем при диске 80 мм в диаметре область данных пользователя распределяется внутри 38-миллиметрового радиуса диска.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределение, по меньшей мере одной свободной области включает этап хранения информации о распределении, по меньшей мере одной из свободных областей в области управления повреждениями диска.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из свободных областей распределяется перед соответствующими областями защиты, которые являются частями соответствующих зон диска.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нем информация о повреждениях, возникающих после инициализации во время использования диска, хранится в списке вторичных повреждений вне зависимости от того, осуществлена ли линейная замена и существует ли, по меньшей мере, одна свободная область для линейной замены.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используется, по меньшей мере, одна свободная область для линейной замены вторичных повреждений, возникших после инициализации во время использования диска, в прямом направлении с наибольшего логического номера логической файловой области.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер распределенной, по меньшей мере, одной свободной области меньше размера последней зоны.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер распределенной, по меньшей мере, одной свободной области, соответствует размеру непрерывной пустой области в конце логической файловой области.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап конфигурирования пустых областей диска при недостатке непрерывной пустой области в конце логической файловой области при распределении, по меньшей мере, одной свободной области.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап формирования сообщения, уведомляющего о том, что по меньшей мере одна свободная область не может быть распределена при недостаточном размере непрерывной пустой области даже после конфигурирования пустых областей.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап сохранения в области управления повреждениями диска информации, связанной с распределением, по меньшей мере, одной свободной области.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что информация, связанная с распределением, по меньшей мере, одной свободной области, содержит информацию о начальной и конечной позициях, по меньшей мере, одной свободной области.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап использования, по меньшей мере, одной свободной области в обратном порядке с самой последней части логической файловой области, распределенной как, по меньшей мере, одна свободная область.

14. Способ распределения свободной области устройства записи и/или воспроизведения диска, который служит для распределения свободной области для управления повреждениями диска, заключающийся в том, что распределяют первичную свободную область для скользящей замены группы, сформированной из множества зон на диске, распределяют вторичную свободную область для линейной замены с учетом размера области первичной свободной области, остающейся после использования первичной свободной области для скользящей замены, и распределяют дополнительную свободную область предварительно определенного размера для линейной замены вторичных повреждений, возникших во время использования диска после его инициализации.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что размер распределенных дополнительных свободных областей соответствует размеру непрерывной пустой области в конце логической файловой области диска.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что при распределении вторичной свободной области распределяют вторичные свободные области не только в части первичной области, но также в каждой соответствующей зоне.

Приоритет по пунктам:

10.10.1998 - по пп.14-16;

21.10.1998 - по пп.1, 3-6, 9-13;

14.05.1999 - по пп.2, 7.