JP3794062B2 - データ圧縮記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データの圧縮記録が行われるデータ記録装置に関し、ことに、すでに非圧縮で記録されているデータ内容を圧縮して同一記録媒体に記録するデータ圧縮記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ圧縮は、データの持つ冗長性を除くことによってデータ量を削減する技術で、これによってデータを格納するファイル容量を減らしたり、通信回線経由でデータを送信する時間を短縮するメリットがある。特に、画像信号を処理するイメージ処理や、ファクシミリ通信等では取り扱うデータ量が膨大になるため、データ圧縮は必須になる。
【0003】
データ圧縮の例として、音声や音楽等の音響ディジタル信号の圧縮はMD(ミニディスク)やDCC(ディジタル・コンパクト・カセット)等でも使われている。これらの音響信号を圧縮する場合には、音響信号の性質を利用したり、人間の聴覚特性を利用したりする。
【0004】
例えば音響信号の性質を利用する場合は、音響信号をFFT(高速フーリエ変換)解析器で周波数分析して信号周波数成分が10kHz以下に集中されているのを知ると、周波数スペクトラム成分の存在しない部分は伝送記録せず、周波数スペクトラム成分の小さい部分にはビツト割り当てを少なくするなどの工夫をする。
また、人間の聴覚特性を利用する場合は、例えば大きな音があると小さな音が聞こえなくなるというマスキング効果等が用いられる。
【0005】
さらに高能率符号化を用いた方法としては、MDに用いられているATRAC(Adaptive Transform Acoustic Coding)、DCCに採用されているPASC(Precised Adaptive Subband Coding)、米国ドルビー社のAC−3、米国APT社のADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation )を利用するシステム、さらにNHKが開発したADPCMとCOFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変復調器を用いる方法などがある。技術的には、デルタPCMコーディング、LPG、CELP、VSELP、ATCコーダ等の技術が現在活かされている。
【0006】
画像信号の高能率符号化による圧縮の例は、カラー静止画像符号化方式についてはISO(国際標準化機構)、ITU−T(国際電気通信連合電気通信標準化部門)の共同組織であるJPEG(Joint Photographic Coding Experts Group )で標準化作業をすすめていて、符号化方式はすでに標準化されている。
また、テレビ電話やテレビ会議用には、ITU−TよりH.261という符号化方式が勧告されている。
【0007】
さらに、カラー動画像蓄積用符号化方式の標準化ではISO(国際標準化機構)とIEC(国際電気標準会議)が共同で作業を進めるJTC1(情報処理関連国際標準化技術委員会)の下部組織であるMPEG(Moving Picture Coding Experts Group )が、MPEG1、MPEG2、MPEG4の3つのタイプに分けて標準化を進めている。
【0008】
このうちMPEG1は転送速度が1.5Mビツト/秒程度で主にCD−ROM等の蓄積メディアを対象にしたもので、すでにISOとIECの国際標準になっている。
【0009】
またMPEG2は転送速度が数Mビツト/秒から数十Mビツト/秒という広い範囲を対象にしていて、すでに国際標準になっている。蓄積メディアを対象にしたMPEG1の上位バージョンになるほか、次世代テレビ放送や広帯域ISDNを利用した映像伝送等も対象にし、蓄積メディア、放送、通信で共通に利用できる汎用が他の映像符号化方式を目指している。
【0010】
またMPEG4は転送速度が数kビツト/秒という低ビツト・レートを対象にした映像符号化方式で、移動体通信での利用を想定している。
【0011】
これらの画像の高能率符号化は予測符号化と直交変換と可変長符号化を組み合わせた形式によっている。図3に、画像の高能率符号化の国際標準勧告の例を示した。図中のDCTはDiscrete Cosine Transform の略で離散型コサイン変換を意味している。
またDPCMはDifferential Pulse Code Modulationの略で過去の標本値に基づいて予測を行い、実際の標本値と予測値の誤差を符号化することによってデータ量を減らす予測符号化の一種である。
ところで以上に述べた圧縮方式は非可逆圧縮であって、圧縮された内容から圧縮前の信号が再現できないような種類の圧縮方式である。これに対して、圧縮された内容から圧縮前の信号が完全に再現できるような圧縮方式がある。これらは可逆圧縮方式と呼ばれる。この方法は、一定の符号化方式の信号から冗長度を除いてデータを圧縮し、圧縮したデータで記憶や通信を行って記憶容量や通信容量の削減を図り、再生、受信した際には圧縮野場合と逆の方式を用いて元の信号を再現する方式のものである。
本発明はこのような可逆圧縮方式のデータ圧縮記録方式に関し、ここで使用する圧縮アルゴリズムはIBM社のチップのALDCを用いたものである。
【0012】
ところで従来はこのような圧縮を実行する際には次のようにして実行されていた。
すなわち、データを磁気テープ等に圧縮記録する際には、非圧縮で記録されている磁気テープの記録内容をストリーマで一旦読み、一度ホストコンピュータを経由して圧縮装置を有するストリーマに改めて転送して圧縮記録するか、もしくは一旦ホストコンピュータで圧縮をかけてからストリーマで記録するようにしていた。
このような方法であると、ホストコンピュータとストリーマ間でデータが往復するようになるため時間がかかるし、ホストコンピュータのHDD(ハードディスク装置)やCPUタイム資源をもこの間利用しなければならないということになる。
【0013】
なおここでストリーマと呼ぶのは、ストリーミング・テープ装置のことであって、普通の磁気テープ装置のように1ブロックを読み書きする度にテープをスタート・ストップさせず、テープを止めずに読み書きが可能なように構成された磁気テープ装置である。
【0014】
実際には、ストリーマには圧縮機能を有する圧縮チップが内蔵されて搭載されている場合が多いが、これはホストコンピュータからテープへデータを一旦記憶させた後、テープからホストコンピュータへデータを戻す時に動作するような仕組みになっており、テープからテープへの転送するような場合には利用できない場合が多かった。
【0015】
また、ホストコンピュータからストリームデータとしてデータを受け取って、この受けとった非圧縮のデータを圧縮する場合に、最適な圧縮を行うために必要とされるブロックの大きさを予め用意することは不可能に近いし、圧縮したデータが圧縮する前のデータよりも逆に大きくなってしまうようなデータ列がきた場合に、圧縮を取り止めてもとの非圧縮のままでデータを書き込もうと思っても、それまでにホストコンピュータから送られてきた非圧縮データを溜め込んでおく巨大なバッファを用意しなければならなくなるので実用的ではなかった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来の磁気テープストリーマ装置を用いて、データを圧縮しようとすると、ホストコンピュータを用いる必要があり、また最適なバッファメモリ容量の決定に困難があり、圧縮したデータが圧縮する前のデータよりも大きくなる場合に対処しようとすると巨大なバッファを用意しなければならないという問題がある。
【0017】
本発明はこの点を解決して、ホストコンピュータの制御を離れてローカルにデータ圧縮が可能であり、データ圧縮に際して別途大規模なメモリを必要とせず、先読み最適化圧縮が可能で処理が高速なデータ圧縮記録装置を廉価に実現することを課題とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ホストコンピュータとの間でデータの送受信を行うデータインタフェース手段と、前記データインタフェース手段に接続され前記データインタフェース手段からの下り方向にはデータを圧縮し前記データインタフェース手段への上り方向にはデータを伸長するデータ圧伸手段と、前記データ圧伸手段からのデータおよびテープ制御手段からのデータを記憶するキャッシュメモリ手段と、前記キャッシュメモリ手段からのデータをテープ記録媒体に記憶し該テープ記録媒体に記憶されているデータを前記キャッシュメモリ手段に読み出すテープ制御手段とを備え、前記テープ記録媒体から前記キャッシュメモリ手段に読み出されたデータを、前記データ圧伸手段の前記データインタフェース手段からの下り方向側に転送するバイパス手段を設けたことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるデータ圧縮記録装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。
図1は、本発明のデータ圧縮記録装置の一実施形態のブロック図である。
図1において、1は磁気テープストリーマ、2はホストコンピュータ、3はハードディスク装置、4はSCSI(Small Computer System Interface )である。
【0020】
図1でホストコンピュータ2にはSCSIフォマッタが接続されている。通常はこのホストコンピュータ2からの指示でSCSIフォマッタを介して磁気テープストリーマ1を働かせてデータをテープに読み書きする。
【0021】
ハードディスク装置3はホストコンピュータ2に接続されて外部記憶装置として働き、プログラムやデータを記憶する。
SCSI4は、磁気テープストリーマ1、ホストコンピュータ2を制御する信号線である。SCSI4は小型コンピュータ用の周辺装置インタフェースの1種であり、ANSI(米国規格協会)での規格化されている。
この方式では、コントローラを周辺装置側に持たせて、周辺装置をインテリジェント化してホストコンピュータ2側の負担を軽くしている。
またホストコンピュータ2の介在なしにコントローラ間でデータ転送が可能である。
【0022】
磁気テープストリーマ1は、SCSIコントローラとなるSCSI IC11と、データストリームを圧縮・伸長する圧伸IC12と、通常はホストコンピュータ2からのデータ転送速度とテープ装置15のデータ転送速度の差を吸収するために用いられるメモリであるキャッシュメモリ13と、コーダ・デコーダとして働くDSP(Digital Signal Processor)14と、磁気テープ装置15で構成されている。さらにキャッシュメモリ13から圧伸IC12の間にデータを折り返すバイパス回路16を設けてある。
【0023】
さらに磁気テープストリーマ1は、ホストコンピュータ2の介在なしにキャッシュメモリ13の記憶内容を選択して呼びだし、バイパス回路16を介して圧伸IC12に加えて圧縮を実行させ、その結果を改めてキャッシュメモリ13に記憶させる制御機能を持っている。
【0024】
図2は、本発明のデータ圧縮記録装置の圧縮記録を行う際の動作フローチャートである。図2にそって本実施形態のデータ圧縮記録装置でデータを圧縮記憶する際の動作について説明する。
【0025】
前提としてすでにホストコンピュータ2から非圧縮のデータがすでに磁気テープに書き込まれているものとする。
ホストコンピュータ2から磁気テープ上に記録されているデータが指定されて圧縮命令を受けると(ステップ101)、テープ装置15を駆動してテープから指定されたデータの一部を読み出してキャッシュメモリ13に記憶させる(ステップ102)。このデータを仮にデータAとする。
【0026】
このキャッシュメモリ13に記憶させたこのデータAをバイパス回路を経由して圧伸IC12に供給する(ステップ103)。
圧伸IC12はこのデータAに対して圧縮処理を行う(ステップ104)。
【0027】
圧縮されたデータをキャッシュメモリ13の別な位置に記憶させる(ステップ105)。このデータを仮にデータBとする。
次に、データBのメモリサイズとデータAのメモリサイズとを比較する(ステップ106)。
【0028】
比較の結果、データBのメモリサイズがデータAのメモリサイズよりも小さい場合は、データBをテープ装置15を介してテープに記憶する(ステップ107)。
もし、データAのメモリサイズがデータBのメモリサイズよりも小さい場合は、データAをテープ装置15を介してテープに記憶する(ステップ108)。このいずれの場合においても、まだ読んでいないテープの部分を上書きしそうな場合は、上書きせずにテープ上データを有効領域として保存するようにする。
【0029】
次にホストコンピュータ2から指定されたデータをすべて処理したかどうかを判定する(ステップ109)。終了していなければステップ102に戻って処理を続ける。全データを処理し終われば終了する。
【0030】
このようにすると、1台の磁気テープストリーマ1によって、非圧縮の形式ですでに磁気テープ上に記録されているデータを読み込んで圧縮されたデータに変換し、同一磁気テープ上に改めて上書きして圧縮テープを作成することができ、しかも、このときにはホストコンピュータ2の資源を一切使用しなくても圧縮テープを作成することができる。
【0031】
この時、バイパス回路16を用いてキャッシュメモリ13からのデータを圧伸IC12に戻せるようにしたので、キャッシュメモリ13に入った非圧縮データを再度圧伸IC12に戻し、一方方向だけしか圧縮動作しない磁気テープストリーマ1に内蔵されている圧伸IC12とキャッシュメモリ13を利用して磁気テープストリーマ1だけで圧縮ができる。
【0032】
また、用いているデータが、一度、非圧縮でテープに書き終わっているデータなので、そのデータパターンを先読みしながら圧縮をかけていくことができ、最適な圧縮ブロック化が可能になる。
もし、圧縮の結果データサイズが大きくなることがあっても元の非圧縮データがキャッシュメモリ13に潰されずに残っているので、非圧縮データの方をテープに書き込むように選択して必ずデータサイズの小さなデータを残すことができる。
この場合は、予め、非圧縮の元のデータをホストコンピュータ2からストリームデータとしてテープに書き込んであるので、テープを圧縮先読み用のバッファとして利用することができる。
【0033】
このように、ホストコンピュータ2からストリームデータとして非圧縮データをテープに書き込んだ後、テープ自身を大きな非圧縮データのバッファとして利用して、再度圧縮をかけながら書き直しているので、ホストコンピュータ2を用いないで効率的により小さなデータサイズに圧縮することができる。これによりデータ記録システムのボトルネックになる圧縮に必要な時間を後回しにして、データ転送だけを先行させ、以後はホストコンピュータ2にまったく負担をかけないで処理が実行できるので、効率が良くなり、結果的に高速にデータ圧縮記録が実現できることになる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1の発明は、ホストコンピュータとの間でデータの送受信を行うデータインタフェース手段と、前記データインタフェース手段に接続され前記データインタフェース手段からの下り方向にはデータを圧縮し前記データインタフェース手段への上り方向にはデータを伸長するデータ圧伸手段と、前記データ圧伸手段からのデータおよびテープ制御手段からのデータを記憶するキャッシュメモリ手段と、前記キャッシュメモリ手段からのデータをテープ記録媒体に記憶し該テープ記録媒体に記憶されているデータを前記キャッシュメモリ手段に読み出すテープ制御手段とを備え、前記テープ記録媒体から前記キャッシュメモリ手段に読み出されたデータを、前記データ圧伸手段の前記データインタフェース手段からの下り方向側に転送するバイパス手段を設けたことを特徴とする。
これにより、ホストコンピュータの制御を離れてデータ圧縮記録装置自身でローカルにデータ圧縮が可能になり、この間、ホストコンピュータのメモリや資源を用いないのでシステム全体としての処理を高速化することができる。
【0035】
本発明の請求項2の発明は、データ圧伸手段で圧縮処理を行ったデータとキャッシュメモリ手段に記憶されている圧縮処理前のデータとを比較し、データ記憶容量の小さいものをテープ記録媒体に記憶させるデータ比較選択手段をさらに具備することを特徴とする。
これにより、先読み最適化圧縮が可能になり、圧縮処理を行った結果にしたがって圧縮処理後のデータと圧縮処理以前のデータとの間でより容量の小さなデータを採用して記録することができる。
【0036】
本発明の請求項3の発明は、キャッシュメモリ手段からデータ圧伸手段のデータインタフェース手段側にバイパス手段を経由してデータを転送させるデータ転送制御手段を具備することを特徴とする。
これにより、ホストコンピュータの制御を離れてデータ圧縮記録装置自身でローカルにデータ圧縮が可能になり、この間、ホストコンピュータのメモリや資源を用いないのでシステム全体としての処理を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデータ圧縮記録装置の一実施形態のブロック図。
【図2】図1に示すデータ圧縮記録装置による圧縮記録処理の動作フローチャート。
【図3】画像の高能率符号化の国際標準勧告を示す説明図。
【符号の説明】
1……磁気テープストリーマ、2……ホストコンピュータ、3……ハードディスク装置、4……SCSI、11……SCSI IC11、12……圧伸IC、13……キャッシュメモリ、14……DSP、15……テープ装置、16……バイパス回路。
Claims (3)
- ホストコンピュータとの間でデータの送受信を行うデータインタフェース手段と、
前記データインタフェース手段に接続され前記データインタフェース手段からの下り方向にはデータを圧縮し前記データインタフェース手段への上り方向にはデータを伸長するデータ圧伸手段と、
前記データ圧伸手段からのデータおよびテープ制御手段からのデータを記憶するキャッシュメモリ手段と、
前記キャッシュメモリ手段からのデータをテープ記録媒体に記憶し該テープ記録媒体に記憶されているデータを前記キャッシュメモリ手段に読み出すテープ制御手段とを備え、
前記テープ記録媒体から前記キャッシュメモリ手段に読み出されたデータを、前記データ圧伸手段の前記データインタフェース手段からの下り方向側に転送するバイパス手段を設けたことを特徴とするデータ圧縮記録装置。 - 前記データ圧伸手段で圧縮処理を行ったデータと前記キャッシュメモリ手段に記憶されている圧縮処理前のデータとを比較し、データ記憶容量の小さいものを前記テープ記録媒体に記憶させるデータ比較選択手段を具備することを特徴とする請求項1記載のデータ圧縮記録装置。
- 前記キャッシュメモリ手段から前記データ圧伸手段の前記データインタフェース手段側に前記バイパス手段を経由してデータを転送させるデータ転送制御手段を具備することを特徴とする請求項1または請求項2記載のデータ圧縮記録装置。
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