НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ, ИМЕЮЩИЙ СВОБОДНУЮ ОБЛАСТЬ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ Российский патент 2005 года по МПК G11B20/12 G11B20/18 

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится к оптическим носителям записи, более конкретно к диску, имеющему свободные области для управления повреждениями, и к способу распределения упомянутых свободных областей.

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-RАМ) в соответствии с версией 1.0 стандарта DVD-RАМ 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-RАМ, 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 создание для решения вышеупомянутых проблем оптического носителя записи данных, содержащего область данных пользователя, в которой хранятся данные пользователя, и, по меньшей мере, одну свободную область данных для замены поврежденных элементов в области данных пользователя, при этом, по меньшей мере, одна свободная область распределяется в местоположении, следующем за указанной областью данных пользователя, при этом указанная, по меньшей мере, одна свободная область данных распределяется в обратном порядке от самого последнего элемента указанной области.

Указанная свободная область данных используется для замены поврежденных элементов данных пользователя с самых последних элементов указанной свободной области данных.

Краткое описание чертежей

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

Фиг.1.А является половинным изображением диска, имеющего область пользователя, область защиты и свободную область, а на фиг.1В представлена одномерная структура отдельных зон диска DVD-RАМ;

Фиг.2А и 2В представляют виды согласно настоящему изобретению, поясняющие распределение свободных областей во время инициализации, а фиг.2С изображает вид, поясняющий распределение свободных областей во время использования после инициализации;

Фиг.3А и 3В изображают виды, иллюстрирующие прерывность блока КИО поврежденными секторами внутри зон при скользящей замене.

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.2А 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.2В. 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.2С, 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.

Согласно настоящему изобретению, когда свободная область для скользящей замены распределяется в конце диска путем формирования группы из множества зон, свободная область, имеющая размер, соответствующий для ее обработки в группе, распределяется, в основном, для 7679 пунктов (для пятнадцати секторов), что является максимальным числом повреждений, обрабатываемых с использованием списка первичных повреждений (СПП). В этом случае свободная область (свободная область, используемая для управления позициями блока) должна быть распределена дополнительно, чтобы предотвратить возможность начала блока КИО не в начальной позиции зоны по причине вызванного скользящей заменой "сдвига в обратном направлении" логического номера сектора на границе между зонами.

Например, если применять настоящее изобретение к диску 1,46 Гб (гигабайт) DVD-RАМ, то первичная свободная область допускает обработку элементов СПП для восьми секторов и 64 элементов СВП, таким образом предотвращая сразу после формирования генерацию предупреждения из-за недостаточности первичной свободной области. Здесь уровень предупреждения возникает, когда размер свободной области меньше 32 блоков КИО. Соответственно, более 3% каждой зоны распределяется в качестве первичной свободной области с учетом количества повреждений, сгенерированных в свободной области, и размера свободной области для предотвращения прерывности блока КИО в каждой зоне.

Элемент СПП, который может быть обработан первичной свободной областью, соответствует от одного до восьми секторам, и элемент СВП определяется для одного-восьми секторов. Свободная область для обработки элемента СПП (S_спп) и свободная область для обработки элемента СВП (S_свп) могут быть выражены с помощью следующего неравенства 1:

1≤ S_спп≤_{8 1≤ Sсвп≤8 ... (1)}

Далее согласно фиг.3А и 3В будет рассмотрен возникающий по причине скользящей замены "сдвиг в обратном направлении" логического номера сектора, который может произойти на границе между зонами.

Согласно настоящему изобретению в группе, сформированной из множества зон, когда поврежденный сектор находится в зоне #n, как показано на фиг.3А, остающиеся сектора, не формирующие модуль блока КИО, размещаются в результате скользящей замены в конце зоны. Если данные записываются в остающиеся сектора, не формирующие модуль блока КИО, то возникающий по причине скользящей замены "сдвиг в обратном направлении" логического номера сектора происходит на границе между зонами, таким образом может возникнуть прерывность блока КИО на границе между зонами, как показано на фиг.3В. То есть один блок КИО может быть распределен по двум зонам. В этом случае могут возникнуть проблемы, связанные с тем, что диск должен возбуждаться с различными скоростями для чтения или записи одного блока КИО, распределенного по двум зонам, и область пользователя и область защиты должны обрабатываться отдельно, так как номер физического сектора между ними непрерывен. Область защиты является областью буферизации для предотвращения возникновения нестабильности возбуждения по причине разности в скорости вращения между зонами.

Когда в конце зоны по причине возникновения поврежденных секторов остается меньше секторов, чем количество, нужное для формирования одного блока КИО (16 секторов), в соответствии с настоящим изобретением упомянутые сектора не используются и пропускаются. Для свободной области, используемой для управления расположением начала блока КИО в начальной позиции зоны при "сдвиге в обратном направлении" логического номера сектора, который может возникнуть в результате скользящей замены на границе между зонами, требуется размер, величина которого определяется следующим выражением 2:

свободная область управления позицией блока = (число зон-1) × (число секторов для каждого блока исправления ошибки-1)... (2)

На диске DVD-RАМ блок КИО имеет 16 секторов, таким образом максимум 15 секторов могут оставаться в конце зоны, если блок КИО не начинается в начале зоны. Остающиеся в конце каждой зоны сектора, которые не формируют блок КИО, нужно также пропустить для согласования начальной позиции блока КИО с начальной позицией зоны, так что дополнительно требуется свободная область такого же размера, что и пропускаемые сектора. Число границ между зонами получается при вычитании единицы из числа зон. То есть там, где имеются две зоны, число частей соединения между зонами равно единице, а где имеются три зоны, число частей соединения между зонами равно двум. Свободная область управления позицией блока, размер которой равен размеру одного блока КИО, обычно может быть распределена в каждой зоне.

Таким образом, предпочтительно, чтобы один диск имел только одну группу для скользящей замены. В этом случае свободная область для скользящей замены может быть распределена в конце диска с учетом числа элементов, которые могут быть обработаны с использованием СПП и СВП, и размера свободной области (здесь, максимум 32 блока КИО) для управления начальной позицией блока КИО на границе между зонами.

Таким образом, множество зон определяется как одна группа, и свободная область для скользящей замены распределяется в конце упомянутой группы. Снижение возможности справиться с пакетом ошибок, произведенным большой царапиной, сдерживается благодаря небольшому размеру свободной области, распределенной в каждой группе, когда имеется множество групп, при этом каждая группа имеет множество зон.

Например, на диске емкостью около 4,7 Гб, имеющем одну группу в каждой зоне, одна группа содержит приблизительно 1600 дорожек и ширина каждой дорожки на физическом диске составляет около 1 мм, как показано на фиг.1А. Когда на диске возникает царапина больше 1 мм в радиальном направлении, поврежденными становятся около 1600 секторов. Однако, если свободная область в каждой зоне формирует группу и распределена в определенном отношении в соответствии с емкостью диска, то определяется, что только около 1100 секторов могут быть заменены скользящей заменой во внутренней части окружности диска. Следовательно, остается приблизительно от 400 до 500 секторов, которые не могут быть заменены скользящей заменой и поэтому заменяются линейной заменой. В этом случае для свободных областей требуется приблизительно от 400 до 500 блоков КИО, и эффективность диска в зоне, где произведено соответствующее повреждение, значительно ухудшается. Однако, когда, как предлагается в настоящем изобретении, для скользящей замены распределяется большая свободная область по отношению к размеру всего диска, скользящая замена может быть выполнена в отношении даже такого большого повреждения.

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.

Изобретение относится к оптическим носителям записи - дискам, имеющим 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. 1 з.п. ф-лы. 7 ил.

1. Оптический носитель записи данных, содержащий область данных пользователя, в которой хранятся данные пользователя, и, по меньшей мере, одну свободную область данных для замены поврежденных элементов в области данных пользователя, при этом, по меньшей мере, одна свободная область распределяется в местоположении, следующем за указанной областью данных пользователя, при этом указанная, по меньшей мере, одна свободная область данных распределяется в обратном порядке от самого последнего элемента указанной области.2. Оптический носитель записи данных по п.1, в котором указанная свободная область данных используется для замены поврежденных элементов данных пользователя с самых последних элементов указанной свободной области данных.