CN1653548A - 用于存储信息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于在可移动记录载体上记录和检索信息块的存储设备。通过接口(44)，所述设备接收命令、用户数据块和元数据块，所述元数据块包括文件管理信息。所述设备具有非易失性存储器(31)，元数据块检测单元(47)和控制单元(20)。所述设备将所述元数据块暂时存储在非易失性存储器内，直到检测到更新条件，例如弹出命令。更新条件指示可移动记录载体将要更新到可在不同存储设备中使用所述记录载体的状态。在已经检测到更新条件的情况下，将元数据块从非易失性存储器传输到记录载体(49)。

Description

用于存储信息的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于记录和检索信息块的存储设备。

本发明还涉及一种存储信息块的方法。

本发明还涉及一种用于存储信息块的计算机程序产品。

背景技术

US6219693公开了一种用于在记录载体上存储信息的的设备和方法。所述文献公开了开一种归档存储结构，包括分布在数据处理平台上的文件***，所述平台由通过数据接口与适配器相耦合的主机组成。适配器中配备有输入/输出子***和非易失性存储器。所述适配器通过第二数据接口与至少一个标准存储设备例如硬盘相耦合。子***独立执行本地文件管理***的任务。所述结构的分布特性使得可以根据客户服务器计算模型实现文件***。服务器文件***运行于适配器中，决定将元数据存储到非易失性存储器中。由于在适配器中需要实现多种功能，因此为主机提供了高速存储***。然而，适配器和独立服务器文件***相当复杂，此外，需要将适配器设置为与标准存储设备、主要是硬盘相耦合，并需要根据仅与这种标准设备相结合的服务器文件***的功能控制元数据在非易失性存储器中的存储。其问题在于服务器文件***的性能对于特定类型的存储设备来说不是最佳的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于存储信息的***，所述***复杂程度降低并可以解决上述问题。

为此，首段所提及的存储设备用于在可移动记录载体上的可记录区内记录和检索信息块，所述设备包括：数据接口装置，用于接收命令、特别是写入和读取命令，和传送信息块特别是用户数据块和元数据块，所述块包括根据文件管理***格式化的文件管理信息；非易失性存储器；元数据块检测装置，用于检测包含元数据的信息块；和控制装置，用于控制信息块的记录和检索，其中，所述控制装置包括：装置，用于将元数据块存储到非易失性存储器中；和用于检测更新条件，其中，更新条件与可移动记录载体更新到更新状态相关，在所述更新状态下，可在不同的存储设备中使用所述记录载体；和用于在已经检测到更新条件的情况下将元数据块从非易失性存储器传输到记录载体。如首段所提及的方法用于在可移动记录载体上的可记录区内记录和检索信息块，所述方法包括：在数据接口上接收命令，特别是写入和读取命令；和通过数据接口传送信息块特别是用户数据块和元数据块，所述元数据块包括根据文件管理***格式化的文件管理信息；通过检测包含元数据的信息块检测元数据块；控制信息块的记录和检索，其中，所述控制步骤包括：将元数据块存储到非易失性存储器中；检测更新条件，其中，更新条件与可移动记录载体更新到更新状态相关，在所述更新状态下，可在不同的存储设备中使用记录载体；和在已经检测到更新条件的情况下将元数据块从非易失性存储器传输到记录载体。上述手段具有下述优点：当可移动记录载体安装在所述设备中期间，非易失性存储器被有效用作为元数据存储器。这提高了访问记录载体上数据的速度，因为减少了为访问元数据而在记录载体上进行写入和/或对其进行读取的次数，这也被称为查找开销限制。具体的说，由于相关的元数据仍然保存在非易失性存储器内，因此提高了重新安装的速度，即在重新启动主机***而不弹出记录载体之后再启动设备的速度提高。在主机***调电或“挂机”之后，也可以保持同样的状态。另外，本发明还具有限制包含经常改变的元数据的记录载体的位置上的磨损量的优点。上述优点与相变类型的光盘尤其相关，由于重写的磨损，因此所述光盘仅可以在每个位置经历有限次的覆写。另一优点在于降低了功耗。在便携式设备的情况下，这是十分有用的。此外，应当注意，更新步骤是在从设备中取走记录载体之前自动增加的。并且，只要相同的记录载体保留在设备中，设备的启动时间，也被称为安装时间，就将缩短，因为(部分)元数据已经存储在非易失性存储器中。因此，对于可移动类型的记录载体，不需任何用户干预，所述设备的性能提高。

本发明是基于下面的认识而作出的。首先，发明人已经观察到采用非易失性存储器实现对元数据的永久存储具有优点，但是成本相对较高。其同样适用于具有安装在介质或其盒体内的非易失性存储器的可移动类型的记录载体，这需要昂贵的附加的接口连接。因此，对于大容量存储器和用户应用来说，这种非易失性存储器解决方案是不可行的。另外，US6219693中所公开的标准高速缓冲存储器解决方案或专用元数据高速缓冲存储器解决方案不适用于可移动(光)介质。其公开了一种运行服务器文件***的适配器，不允许连接到运行标准文件***结构的标准主机***。这种结构缺少对通用文件***的兼容性。并且，适配器的存储设备接口对于具有可移动的记录载体的存储设备而言不是最佳的。具体来说，无法检测传送到存储设备的弹出命令，因而不能检测更新条件。发明人已经注意到，解决方案在于在存储设备内部安装非易失性存储器和检测存储设备内的元数据和更新条件。这使得可以与慢的或低转速(low-cyclability)的介质上的基本标准的文件管理或操作***软件相连。

在所述设备的一个实施例中，所述元数据块检测装置用于通过采用文件管理***所采用的格式化方式来检测元数据块。其优点在于，存储设备可独立于主机中的文件管理***工作。因此，所述文件管理***不需任何特定的设定或不需发送特定的命令。对于用户而言，这导致实际的即插即用情况。

在所述设备的一个实施例中，所述元数据块检测装置用于通过从在数据接口装置上接收到的寻址信息中检测到信息块要被存储在记录载体上的专用文件管理区内来检测元数据块，。其优点在于，所述设备用于在文件管理区内有效地记录元数据，例如通过连续地读取、写入和/或更新文件管理区实现上述操作。

应当注意，2001年5月在德国的Schloss Elmau举办的第八届IEEE工作组专题讨论会上提出了一篇关于操作***(HOTOS-VIII)的热点话题的论文。由Ehan L.Miller、Scott A.Brandt和DarrellD.E.Long所写的所述论文被称为HeRMES：High-performanceReliable MRAM-Enabled Storage(高性能可靠的支持MRAM的存储器)，公开了一种具有用于永久存储元数据的MRAM型非易失性存储器。此外，还公开了一种特定的文件管理***，其利用了仅在非易失性随机存取存储器中存储文件管理数据的优点。然而，并未涉及用于通过标准接口连接的用于根据标准文件***存储数据的可移动记录载体的设备。

附图说明

参考借助于下文的说明所描述的实施例以及附图，本发明的这些和其它方面将更加明显和易于理解，其中，

图1示出了用于可移动的记录载体的存储设备，

图2a示出了记录载体(顶视图)，

图2b示出了记录载体(横截面图)，和

图3示出了用于光记录载体的记录设备。

不同附图中相应的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于可移动记录载体的存储设备。用于记录和检索信息块的存储设备42由虚线表示，通过数据接口43与用户数据处理设备41、例如主机相耦合。记录载体11示意性的示出于设备42中，所述记录载体是可移动的，并可被不同的记录载体、例如可互换的盒式硬盘或光盘所替代。信息块将要被存储在记录载体上的可记录区域之中。所述设备具有数据接口单元44，用于接收命令、特别是写入和读取命令，以及将信息块传送到主机41。信息块包括用户数据块和元数据块。元数据块包含根据文件管理***(FS)格式化的文件管理信息，所述文件管理***通常为UDF(参见可从 www.osta.org获取的通用盘格式规范修订版2.01(Universal Disk FormatSpecification Revision 2.01))之类的标准文件***。所述设备具有耦合到数据接口单元44的用于筛选(screen)信息块的元数据检测单元47和耦合到元数据检测单元47的用于处理用户数据块的读/写单元46。此外，所述设备具有耦合到元数据检测单元47的非易失性存储器31，用于处理元数据块。输入到设备中以被记录到记录载体上的信息块先在元数据检测单元47中被接收，所述单元确定信息块的种类。下面将详细描述检测过程。元数据类型的信息块被传送到非易失性存储器31，在所述存储器中存储。用户数据块耦合到通用写/读单元46。通用写/读单元用于将用户数据块写入记录载体11和/或读取记录载体11上的用户数据块。在设备的一个实施例中，通用写/读单元46还具有通用高速缓冲存储器，用于以惯用方式暂时存储用户数据块。所述设备具有控制单元20，例如微处理器单元，用于与元数据检测单元47合作控制信息块的记录和检索。控制单元还用于检测更新条件。更新条件与将可移动记录载体更新到更新状态有关，在该状态下，记录载体可用于不同的存储设备，特别是将记录载体自设备中取走之后。在更新条件已经被检测出来的情况下，控制单元将执行更新过程49。在所述更新过程49中，非易失性存储器31的内容传送到记录载体11。

在设备的一个实施例中，元数据块检测单元47被安排用于通过文件管理***所应用的格式化操作来检测元数据块。文件管理***通常将特定参数添加到信息块中，例如，如在UDF文件***中所规定的将特定信息添加到信息块的报头。元数据块检测单元47检测报头中的特定值，确定信息块是否包含元数据。此外，在记录***中，可定义要被处理和存储的数据的特定种类，包括没有格式化为标准文件***数据块的元数据块。应当注意，这种特定元数据也包含在本文献所称的元数据块的概念之内。例如，所建议的CD2盘格式包括盘上的特定区域，所述区域包含数字权限管理数据(DRM，权限和密钥)，其通过隐藏信道来保护。所述数据需要象所建议的特定数据记录***中所要求的那样通过驱动器进行高速缓存。在CD2***中，加密发生在扇区级别而不是文件级别上。另一方面，在文件级别或更高的级别上定义权限和密钥。CD2 DRM数据既不是UDF结构的一部分也不是UDF结构所涉及的，而是另一种元数据的一个例子，所述元数据不是文件***元数据。在实施例中，DRM元数据可以不经过任何块格式化过程而写入到非易失性高速缓冲存储器。这时，为CD2***所建议的一些权限更依赖于所述高速缓冲存储器(例如每个播放器播放盘x n次)。所述标准可以实现可消费和可更新的权限。当前DRM状态需要成为所述盘上的最新状态。然而，如果使用可记录盘(一次写入)并且在每次状态改变时将当前DRM状态写入盘，则会浪费介质上的大量空间。

如果将权限高速缓存到驱动器中并仅在弹出时进行写入，则可以节省大量的空间，同时不会导致任何功能性的降低。因此，将密钥和权限参数进行高速缓存解决了部分问题。这种解决方案存在一个缺点，即如果在将权限存储到盘上之前驱动器掉电(例如冷启动)，信息将会丢失，因而盘将缺失所述信息。这是一个严重的问题，因为消费者已经支付了购买他们的权限所需的费用，如果他们以这种方式消费了金钱，他们是不会理解的。解决这种问题的一个解决方案是将权限高速缓存到另一介质上，即硬盘上，但是这会具有负面的安全问题。针对所述缺陷的一种解决方案是在驱动器中采用NVRAM。因此，即使在断电之后，所述驱动器也可以完成任何未决的盘更新。

在所述设备的一个实施例中，元数据块检测装置被安排用于根据数据接口装置上接收到的寻址信息检测元数据块。该实施例中所采用的记录载体具有用于存储元数据的特定文件管理区48。通过在文件管理区48的地址范围内检测地址，确定信息块将要被存储在记录载体上的专用文件管理区内。被检测出来的元数据块存储在非易失性存储器31之内，直到检测到更新条件。例如，大多数UDF实现方式目前都使用盘的特定部分来记录文件***数据。识别和高速缓存所述区域将显著提高所述特定驱动器中UDF盘的性能。

在所述设备的一个实施例中，元数据块检测装置用于通过监控文件管理***发出的命令检测元数据块。例如，可以将特定命令或参数或标签添加到用于写入元数据的写命令中。或者，可以使文件管理***适于将所述参数添加到写命令中。

在所述设备的一个实施例中，控制单元被安排用于根据来自数据接口的弹出命令或更新命令检测更新条件。例如，用户可以在主机上发出将记录载体弹出存储设备的命令。之后，主机将翻译所述用户命令，并通过数据接口43传输所述命令。

在所述设备的一个实施例中，所述设备包括用户可操作开关，用于从设备中移走记录载体，所述用户可操作开关例如是弹出按钮。所述控制单元被安排用于通过检测对所述开关的操作检测更新条件。

在上述实施例中已经描述了元数据块的写入。当然相应的方法也可用于读取命令。元数据检测单元47可以同样用于检测自记录载体或读取命令中检索出的信息块内的元数据块。随后，元数据块被存储到非易失性存储器31中。对于元数据读取命令，首先检查非易失性存储器的内容，以避免对记录载体的不必要的访问。在所述设备的一个实施例中，控制单元用于在记录载体已经***到设备之后独立地，即在没有读取命令的情况下将元数据块从记录载体传送到非易失性存储器31。例如，所述设备用于识别盘上所使用的文件管理***的类型，并开始从文件管理区读取元数据，例如作为用于以现存的元数据填充非易失性存储器的后台处理。

图2a示出了具有轨道9和中心孔10的盘形记录载体11。作为代表信息的(将要)记录的标记序列的位置的轨道9按照信息层上基本上构成平行轨道的螺旋图案的圈来布置。记录载体可以是光可读的，称为光盘，并具有可记录型的信息层。可记录盘的例子是CD-R和CD-RW，以及DVD的可写入版，例如DVD+RW，以及使用蓝色激光的高密度可写入光盘，所谓蓝光盘(BD)。另外，有关DVD盘的详细介绍可以参考下述文献：ECMA-267：120mm DVD-Read-Only Disc(1997)。所述信息通过将可光检测的标记沿轨道记录、例如在相变材料中记录晶态或非晶态标记而被表示在信息层上。可记录型记录载体上的轨道9以空白记录载体的制造过程中所产生的预压纹的轨道结构示出。轨道结构例如由预置凹槽14构成，所述预置凹槽使读/写头在扫描过程中可以沿轨道移动。轨道结构包括位置信息，例如地址，用于指明信息单元的位置，通常称为信息块。位置信息包括用于定位这种信息块的开始的特定同步标记。在调制摆动信号的帧内编码位置信息，如下所述。

图2b是沿可记录型记录载体11的线b-b获得的横截面图，其中，透明基底15上设置有记录层16和保护层17。保护层17可包括另一基底层，例如DVD的情况，在所述情况下记录层在0.6mm的基底上，0.6mm的另一基底粘贴在其背面。预置凹槽14可以实现为基底15材料上的凹槽或突脊，或其材料性质不同于其周围环境。

记录载体11用于根据标准化文件管理***在信息块中携带信息。

图3示出了用于将信息写入到可写入或可重写类型的记录载体11上的记录设备，所述记录载体例如是CD-R或CD-RW，或DVD+RW或BD。所述设备配备有用于扫描记录载体上的轨道的记录装置，所述装置包括用于旋转记录载体11的驱动单元21、头22、用于将头22在轨道的径向上粗定位的定位单元25和控制单元22。头22包括已知种类的光学***，用于产生射束24，所述射束受到光学元件引导，聚焦到记录载体的信息层的轨道上的辐射光点23。射束24由辐射源、例如激光二极管产生。头还包括(未示出)用于沿所述射束的光轴移动射束24的焦点的聚焦致动器和用于将光点23在径向上精确地定位在轨道的中心上的跟踪致动器。跟踪致动器可包括用于径向移动光学元件的线圈或用于改变反射元件的角度。为了写入信息，控制辐射以在记录层上形成可光检测的标记。为了进行读取，用头22中用于产生读取信号和另外的检测器信号的通用检测器、例如四象限二极管检测被信息层反射的辐射，所述另外的检测器信号包括用于控制所述跟踪和聚焦致动器的跟踪误差和聚焦误差信号。读取信号被通用的读处理单元30处理以检索信息，所述处理单元包括解调器、解格式器(deformatter)和输出单元。因此，用于读取信息的检索装置包括驱动单元21、头22、定位单元25和读处理单元30。所述设备可包括用于处理输入信息以产生写入信号来驱动头22的写处理装置，所述装置包括输入单元27以及具有格式器(formatter)28和调制器29的调制装置。在输入单元27上显示用户视频信息，所述输入单元可包括压缩装置，用于压缩例如模拟音频和/或视频或数字未压缩音频/视频的输入信号。适用于音频的压缩装置公开于WO98/16014-A1(PHN 16312)中，以及适用于视频的压缩装置公开于MPEG2标准中。输入信号也可以是已经编码的信号。MPEG是视频信号压缩标准，所述标准由国际标准化组织(ISO)的运动图像专家组(MPEG)制定。

MPEG是多级算法，其将多种公知的数据压缩技术整合为一个单一***。MPEG-1定义在ISO/IEC11172中，MPEG-2定义于ISO/IEC13818中。应当注意，在计算机应用中，主机可以直接连接到格式器28。

因此，数据接口可以设在设备内部(例如消费者视频记录器)或外部(例如PC外设)。

控制单元20控制信息的记录和检索，可用于接收来自用户或主机的命令。控制单元20通过控制线26例如***总线连接到所述输入单元27、格式器28和调制器29，连接到读处理单元30，驱动单元21以及定位单元25。控制单元20包括控制电路例如微处理器、程序存储器和控制门，用于执行根据本发明的程序和功能，如下所述。控制单元20还可实现为逻辑电路中的状态机。输入单元27将音频和/或视频处理为信息单元，所述信息单元被传送到格式器28，用于根据文件管理***添加控制数据和格式化数据。从格式器28的输出端获得的格式化的数据传送到调制单元29，所述调制单元包括例如信道编码器，用于产生驱动头22的调制信号。此外，调制单元29包括同步装置，用于在调制信号中包含同步图案。提供给调制单元29输入端的格式化单元包括地址信息，在控制单元20的控制下被写入记录载体上相应的可寻址位置。控制单元20用于记录和检索代表记录信息卷的位置的位置数据。在写操作过程中，代表信息的标记形成在记录载体上。所述标记可以是任何光可读取的形式，例如，当在诸如染料、合金或相变材料之类的材料上进行记录时，以反射系数不同于周围环境的区域形式获得所述标记，或者当在磁光材料上进行记录时可以以磁化方向不同于周围环境的区域的形式获得所述标记。用于将信息记录在光盘上的写入和读取过程以及可采用的格式化、误差校正和信道编码规则在本领域中是公知的，例如可以通过对CD***的了解获知。标记可以借助于产生在记录层上的光点23形成，所述光点通常由来自激光二极管的电磁辐射的射束24形成。所述设备具有通过接口33耦合到格式器28的非易失性存储器31。非易失性存储器31还可通过接口34耦合到读处理单元30。格式器28设置有元数据检测单元35，用于检测包含元数据的信息块，所述元数据控制对用户数据的访问。可以根据标准化文件管理***格式化元数据，但是所述元数据也可以是用于访问例如DVD视频记录器内的视频或音频数据的元数据。控制单元20用于在检测过程中将元数据块存储到非易失性存储器31。此外，控制单元20用于检测更新条件，如参照图1所描述的。控制单元20用于通过将非易失性存储器31内的元数据块记录到记录载体上执行更新程序。在一个实施例中，读处理单元30配备有读元数据检测单元36，用于检测自记录载体读出的元数据块。检测出来的元数据块存储到非易失性存储器31内，以在将来进行使用。在非易失性存储器中，还存储了指示每个块的更新状态即需要在更新过程中将块写入到记录载体的用于每个块的指针。所述状态将会是用于仅自记录载体读取的元数据块的“没有必要更新”。

在所述设备的一个实施例中，控制单元和元数据检测功能以及非易失性存储器的控制可以用软件程序实现。运行在适当处理器中的软件程序控制盘驱动单元内记录过程的执行，所述盘驱动单元可以是例如经过接口总线或网络耦合到PC的光盘记录器。软件程序可以是运行在主机上用于执行(部分)控制功能的分离的驱动器类型软件包，或是将要输入到存储设备中的可执行文件，例如以更新存储设备内程序存储器(例如EPROM闪存)中已经存在的软件的方式进行输入。

虽然已经借助于使用光盘的实施例对本发明进行了大致描述，但是使用磁带的存储设备之类的实施例也是适用的。并且，就信息载体而言，虽然已经对光盘进行了详细描述，但是也可以采用其它介质，如磁盘或磁带。应当注意，在本文献中，词语“包含”并不排除那些所罗列的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，元件之前的“一个”并不排除多个这种元件的存在，任何参考标记都不限定本发明的范围，本发明可以借助于硬件和软件实现，多个“装置”可以由同一硬件表示。此外，本发明的范围并不局限于这些实施例，本发明在于每个新颖特征或上述特征的组合。

Claims (9)

1、一种存储设备，用于在可移动记录载体上的可记录区内记录和检索信息块，其中，所述设备包括：

数据接口装置，用于接收命令、特别是写入和读取命令，还用于传送信息块、特别是用户数据块和元数据块，所述元数据块包括根据文件管理***格式化的文件管理信息，

非易失性存储器，

元数据块检测装置，用于检测包含元数据的信息块，和

控制装置，用于控制信息块的记录和检索，

其中，所述控制装置包括：装置，

用于将元数据块存储到非易失性存储器中，和

用于检测更新条件，该更新条件与将可移动记录载体更新到更新状态相关，在所述更新状态下，所述记录载体可在不同的存储设备中使用，和

用于在已经检测到更新条件的情况下将元数据块从非易失性存储器传输到记录载体。

2、根据权利要求1所述的设备，其中，所述元数据块检测装置用于通过采用文件管理***所采用的格式化方式检测元数据块。

3、根据权利要求1所述的设备，其中，所述元数据块检测装置用于通过从在数据接口装置上接收到的寻址信息中检测信息块要被存储在记录载体上的专用文件管理区内来检测元数据块。

4、根据权利要求1所述的设备，其中，所述元数据块检测装置用于通过添加到由数据接口装置接收到的写命令中的预定命令或参数来检测元数据块。

5、根据权利要求1所述的设备，其中，用于检测更新条件的装置用于检测来自数据接口的弹出命令或更新命令。

6、根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括用于从设备中移去记录载体的用户可操作开关，用于检测更新条件的装置用于检测所述开关的操作。

7、根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括耦合到数据接口装置用于处理音频和/或视频数据的输入单元。

8、一种用于将信息块存储到可移动记录载体上的可记录区内的方法，其中，所述方法包括：

在数据接口上接收命令，特别是写入和读取命令，和

通过该数据接口传送信息块，特别是用户数据块和元数据块，所述元数据块包括根据文件管理***格式化的文件管理信息，

通过检测包含元数据的信息块来检测元数据块，和

控制信息块的记录和检索，

其中，所述控制步骤包括：

将元数据块存储到非易失性存储器中，和

检测更新条件，其中，所述更新条件与将可移动记录载体更新到更新状态相关，在所述更新状态下，所述记录载体可在不同的存储设备中使用，和

在已经检测到更新条件的情况下，将元数据块从非易失性存储器传输到记录载体。

9、一种用于存储信息的计算机程序产品，所述程序用于使处理器执行如权利要求8所述的方法。

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