專利名稱：支持數(shù)據(jù)共享的文件系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲與檢索的方法與裝置，并涉及這種數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備一特別是但并非一定是光盤存儲設(shè)備。
近年來，具有若干不同特性及管理互聯(lián)性與數(shù)據(jù)存儲的技術(shù)標準的消費品電子設(shè)備的復雜性已有很大發(fā)展。關(guān)于數(shù)據(jù)存儲特征，過去家庭用戶使用不同的存儲設(shè)備機制與功能配置，諸如用于視頻錄制的VHS盒式帶、用于從高保真設(shè)備錄制音頻的音頻緊致盒式帶、及用于計算機上的數(shù)據(jù)存儲的硬與軟盤。隨著符合統(tǒng)一標準的布置、位速率等的可記錄光盤的出現(xiàn)，這些盤(如果配置在特定記錄系統(tǒng)上)可取代許多不同的選項，并從而可為所有類型的家用音頻／視頻／數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)想在物理配置與數(shù)據(jù)管理方面都是單一統(tǒng)一的標準的可能性。
與存儲介質(zhì)領(lǐng)域中的增加的共性一起，存在著對共享設(shè)備本身的期望的與實際的功能的日益提高的需求。與本發(fā)明特別有關(guān)的是，隨著用戶期望用相同種類的設(shè)施來布置與編輯他們從諸如個人計算機體驗的存儲的數(shù)據(jù)，音頻與／或視頻(AV)資料的數(shù)字記錄。關(guān)于可利用的設(shè)備，由于它們迄今為止有限的存儲容量，光學介質(zhì)不特別適用于視頻存儲應用，雖然這已不是大問題例如，按照DVD-ROM標準的盤可存儲8小時左右的按照MPEG2協(xié)議壓縮的視頻。進一步的發(fā)展向光學驅(qū)動器提供每一存儲設(shè)備(盤)數(shù)十千兆字節(jié)的容量，并設(shè)想了基于這些存儲設(shè)備的實時視頻錄制應用。
雖然已提出過許多記錄與存儲節(jié)目數(shù)據(jù)的高效方案，然而應理解，在存儲AV資料時應遵守與高效文件結(jié)構(gòu)的生成中應用的及純粹面向數(shù)據(jù)的環(huán)境中文件處理不同的制約條件。這些系統(tǒng)特別是希望連續(xù)存儲視頻數(shù)據(jù)的段(可與伴音聲道數(shù)據(jù)交錯)，以便能足夠快地讀出編碼的視頻數(shù)據(jù)從避免對觀眾呈現(xiàn)可看見的不連續(xù)性，例如當視頻數(shù)據(jù)是MPEG編碼的時，符合可應用的緩沖存儲制約條件。
低效存儲文件結(jié)構(gòu)能在這些領(lǐng)域中出現(xiàn)問題，已提出增強多媒體數(shù)據(jù)存儲與檢索的效率(特別是磁盤存儲器)的若干種策略，諸如RalfSteinmetz在計算機通訊，卷18，第三期，1995年3月，133-144頁中的“多媒體文件系統(tǒng)觀察連續(xù)媒體盤調(diào)度方法”中所描述的。正如Steinmetz所提到的，有可能在文件之間共享數(shù)據(jù)，其具體實例為單片盤上存儲的文件的不同版本(例如，電影的刪節(jié)過的兒童版及未刪節(jié)的成人版)在適當時間單地重復利用數(shù)據(jù)的公共部分來避免存儲文件的全長度但只是稍有不同的版本。然而，當前只要考慮到數(shù)據(jù)的可重復利用性概念，便是基于將數(shù)據(jù)細分成方便的均勻的段的(例如可記錄的盤上的扇區(qū))，只有段一級上支持文件段的共享。其后果是當只希望其一小部分時強制文件的編輯的版本去包含完整的段，或者段的長度必須非常小才允許編輯操作的靈活性，兩者都浪費盤空間及產(chǎn)生不能接受的高處理開銷。
因此本發(fā)明的目的為提供帶有通過重復利用整個或一部分記錄片／段支持多種編輯的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲裝置(及實現(xiàn)該裝置的支持裝置)。
進一步的目的為提供利用這一內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特征來高效回收在整個部分片中包含冗余數(shù)據(jù)的存儲區(qū)的存儲裝置。
按照本發(fā)明，提供了存儲設(shè)備包括細分成用于記錄順序數(shù)據(jù)的段的第一區(qū)，當按預定的順序讀這些數(shù)據(jù)部分時，它們構(gòu)成數(shù)據(jù)文件；該設(shè)備還包括具有分配范圍的表與指針文件的第二區(qū)，各分配范圍標識第一區(qū)的連續(xù)部分的起點與終點，該指針文件包含指向分配范圍表中的各自的項的指針的表；其特征在于該設(shè)備帶有至少兩個定義在各自的指針文件中的文件，及至少一段的一部分是兩個文件公共的，各文件具有該段的相應分配范圍及各分配范圍指示用在各目的文件中的段的該部分在段內(nèi)的起點與絡點。通過提供來自一段的數(shù)據(jù)的每一種使用的各自的分配范圍，達到處理包含共享數(shù)據(jù)的多個文件中的簡化。此外，通過令各分配范圍不僅指定特定的段并且還指定這些段內(nèi)的起點與終點，消除了共享數(shù)據(jù)必須作為整段指定的限制，在編輯存儲的數(shù)據(jù)的可能性中允許更大的靈活性。
第二區(qū)(它可以是分布在第一區(qū)的段之間的多個離散的區(qū)的形式)可進一步包括分配空間表，該表包含每一分配范圍的一項，該表提供第一區(qū)的段的所有單一或多種使用的記錄。借助該表和隨分配范圍建立和／或更新項，想要刪除或改寫段或部分段的設(shè)備就無須掃描所有分配范圍來識別冗余的段，特別是空間表適當?shù)夭贾贸商峁┊斍暗谝粎^(qū)的使用的圖。關(guān)于這一點，第二區(qū)可進一步包含自由空間表，其內(nèi)容是從分配空間表的內(nèi)容導出的并標識可利用來寫入的所有段或段的部分，雖然自由空間表的生成與維護需要主機系統(tǒng)中的額外處理能力，它在要用各種編輯的格式存儲大容量及自由空間回收必不可少的應用中的確提供明顯的優(yōu)點。
各分配范圍可適當?shù)貥俗R要從段開始處忽略的用字節(jié)數(shù)或其它數(shù)據(jù)細分部(例如MPEG2數(shù)據(jù)包)表示的起點與／或要在段末尾忽略的用字節(jié)(或包)數(shù)表示的終點。通過將起點與終點指定為距同樣地指定的段起點與終點的距離，便有可能與只有段一級上指定的較老的系統(tǒng)向后兼容同時保持或維護與諸如MPEG等基于塊或包的編碼協(xié)議一致。
雖然存儲介質(zhì)可從是磁盤，在較結(jié)實施例中存儲設(shè)備為光盤，而寫入第一區(qū)的段中的數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)休的音頻與／或視頻資料，指針文件包括這些資料的全部或選擇的部分的各自的播放表。這便允許將AV表演的不同版本(諸如影片的不同剪輯)保持在單一的盤上(也許與用于父母限制某些版本的播放的系統(tǒng)支持配合)而無須將各版本分開存儲在不同與分開的實體上。注意這里對存儲在設(shè)備或介質(zhì)“中”與“上”的引用是可交換地使用的，除非明確地聲明，并不旨在指稱存儲設(shè)備的特定形式或配置。
作為盤(光或磁)，第一區(qū)的所有段可具有相同的大小，且各第一與第二區(qū)可包括各自的道或連續(xù)的許多道的組合。然而，注意分成第一與第二區(qū)只是從邏輯觀點上必須的，并且這兩個區(qū)在選擇的存儲介質(zhì)中可連接地鄰接地出現(xiàn)，或者如果這種布置的處理是在讀／寫裝置的能力之內(nèi)時甚至可以是交錯的。并且，用于盤上的文件的各自的指針文件可以一起組合在一個文件表中或者可以分布在整個盤上。
同時按照本發(fā)明，提供了用于格式化存儲設(shè)備或介質(zhì)中的存儲空間的方法，數(shù)據(jù)處理設(shè)備可進行操作來處理按這一方法格式化的存儲介質(zhì)或設(shè)備的第一區(qū)中的數(shù)據(jù)，并且這一處理裝置可進一步進行操作來實現(xiàn)該格式化方法，全部如現(xiàn)在將讀者的注意力引向的所附權(quán)利要求中所描述的并通過引用將其公開結(jié)合在此。
下面只從示例方式并參照附圖描述較佳實施例，附圖中

圖1為可配置成實行本發(fā)明的格式化的數(shù)據(jù)處理裝置的示意性框圖；圖2表示在數(shù)據(jù)庫級上指定為可播放的對象的形式的數(shù)據(jù)文件與順序記錄介質(zhì)中存儲的數(shù)據(jù)片之間的關(guān)系；圖3類似于圖2并示出一對在各自的片中共享公共數(shù)據(jù)的可播放的對象；圖4示出用于類似于圖3的一對可播放的對象的分配空間表；以及圖5示出從圖4的分配空間表中導出的自由空間表。
從圖1開始，其中示出了諸如可用于在光盤10上格式化與存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理裝置的基本部件。該裝置包括通過地址與數(shù)據(jù)總線18與隨機存取(RAM)14及只讀(ROM)16存儲器設(shè)備耦合的中央處理器(CPU)12。處部接口(EXT I／F)20表示裝置與外部數(shù)據(jù)源的連接。將會理解，這一接口的配置取決于外部數(shù)據(jù)源的類型及數(shù)據(jù)處理裝置的總體功能例如當該裝置為家用錄象／音機時，該接口提供要錄制(如來自衛(wèi)星接收機)的視頻／音頻信號源的連接與接受裝置，或者當該裝置為個人計算機時，它可包括通過例如因特網(wǎng)接口到達遠程數(shù)據(jù)源的鏈路。
同時通過總線18耦合在CPU12、存儲器14、16、及接口20上的有一或多個用戶輸入裝置(UIP)22及顯示器24；對于基于PC的裝置，這些設(shè)備可分別包括鍵盤與監(jiān)視器，而對于家用錄制器裝置，它們可包括裝置面板上的用戶控制按鈕及LEP顯示器。另一部件是對存儲介質(zhì)的接口，在本實例中光盤記錄／播放單元(DISC R／W)26提供從／向光盤10接收與讀／寫的物理裝置及用于從／向按照預定的標準格式化的盤讀／寫的內(nèi)部操作協(xié)議集合。將會理解，單元26的協(xié)議處理可在CPU12的控制下用帶有關(guān)聯(lián)的存儲器(未示出)的內(nèi)部從屬處理器實行，或者這些功能可直接由CPU12參照在引導級上保持在ROM16中的或定期生新加載到RAM14中的協(xié)議命令處理。
圖1中，光盤10示出為帶有名義上分成攜帶一序列完全、自由、或部分寫入的數(shù)據(jù)段的第一區(qū)，及攜帶若干控制結(jié)構(gòu)(文件表、分配范圍表、自由空間結(jié)構(gòu)等)(它們的功能下面要詳細描述)的第二區(qū)30。如上所述，只是從邏輯觀點分成離散的第一與第二區(qū)是必要的，這是為了區(qū)分攜帶純數(shù)據(jù)與功能性盤上結(jié)構(gòu)。實際上說，雖然它們可以是(例如)記錄在盤的分開的道區(qū)上的不同實體，對于操作實施例，通過將第二區(qū)分布在第一區(qū)中，例如將描述全部與部分盤段使用的文件與分配范圍表放置在盤上鄰接它們所引用的段處，可從獲得用降低尋找延時(并從而減少訪問時間)。
圖2示出在數(shù)據(jù)庫級上規(guī)定的數(shù)據(jù)文件項(也稱作可播放對象)與存儲在盤上各種位置上的要在正確的序列中重播來重建數(shù)據(jù)文件的單個數(shù)據(jù)片之間的關(guān)系。盤上各文件是用寫在第二區(qū)上的文件表中的項(FE．1)40表示的。在數(shù)據(jù)庫級上，該文件項包含關(guān)于整個文件的數(shù)據(jù)(其名稱、建立日期等)，或者當該文件是在多個順序部分中時，該項將唯一地標識該部分及其在序列中的位置。在系統(tǒng)級上，該項40參照包含一或多個分配范圍AX 42．1、42．2、…42．n的表42，各分配范圍標識各自的線性存儲的連續(xù)段(1．1、1．2、…1．n)的起點與終點，如用圖下方的存儲區(qū)44的序列表示的。
以已知方式，為了方便訪問，可將線性存儲器44分成一序列相同大小或公共指定的邏輯扇區(qū)或段，可將其大小設(shè)定為固定數(shù)目的字節(jié)(諸如2048)或諸如編碼MPEG塊等預定的其它數(shù)據(jù)組合。注意使用的段的物理次序不一定反映重播它們所攜帶的數(shù)據(jù)的物理次序。然而，最好將文件的接連部分靠近，由于這減少由尋找時間引起的延時并減少諸如MPEG音頻／視頻等時間性要求高的數(shù)據(jù)出現(xiàn)緩沖存儲制約的問題的可能性。
各分配范圍AX 42．1、42．2…42．n用包含它的一或多段的起點及終點表示(以便能與只指定到整段級的系統(tǒng)向后兼容)及用要在各段的開始與／或結(jié)束處忽略的字節(jié)數(shù)(或其它任意塊劃分)表示來指定各自的數(shù)據(jù)部分1．1、1．2…1．n。
圖3中，示出增加了第二文件項(FE．2)46，該文件項具有各標識段44的線性序列的各自的部分2．1、2．2的分配范圍AX 48．1、48．2的相應的表48。這一第二文件序列可包括與第一40不同的實體，或者它可以是該文件表中順序的表項所指定的更大的文件的后續(xù)的但是順序的部分。在任何一種情況中，注意點在于當部分1．2與2．1重疊時這些段中所存儲的數(shù)據(jù)的一部分的重復使用。
圖4示出附加結(jié)構(gòu)，存儲在第二區(qū)中的分配空間表50。還增加了物理地與時間上與其來自第二文件項(FE．2)的先驅(qū)項48．2連續(xù)的另一分配范圍AX48．3。一般，各分配范圍在分配空間表50中有各自的項(42．1=ASE1=50．1；42．2=ASE2=50．2；42，n=ASEn=50．n；48．1=ASEn+1=50．n+1)。其例外是，當存在著連續(xù)的非重疊部分的對時，如用分配范圍48．2與48．3所指定的，這時為了節(jié)省數(shù)據(jù)與效率的雙重原因，將單一分配空間項(ASEn+2)50．n+2寫到表50中。
分配空間表50在單個位置上提供第一區(qū)的各段(并從而各字節(jié))的使用(完全、部分或空)指示，該表是在存儲介質(zhì)中每次建立新數(shù)據(jù)或現(xiàn)有數(shù)據(jù)的新編輯時更新的。為了便于建立，如所示，可按文件次序?qū)㈨棇懭氡碇?，這便是說將第一文件的各分配范圍的使用列出在第二文件的各分配范圍的使用前面，依此類推。為了增進使用方便，例如當系統(tǒng)為了交錯輔助數(shù)據(jù)來伴隨存儲的視頻序列而尋找自由段或段的部分時，可以不管該特定部分是在哪一文件中使用的而按指定的起點的順序排列分配空間表，使得掃描尋找局部化自由空間不需要檢驗表50中的每一表項。雖然這在建立存儲在許多段上的數(shù)據(jù)塊的多種編輯時需要某些附加處理，作為棧來處理表50(及卸載到讀／寫裝置RAM供更新)是沒有問題的。此外，當盤／存儲設(shè)備滿時尋找回收冗余存儲區(qū)供輔助數(shù)據(jù)使用或用于另外的AV數(shù)據(jù)時，其優(yōu)點是明顯的。
圖5中示出對上述用于自由空間回收的措施的擴展，其中除了(或替代)分配空間數(shù)據(jù)表，在第二區(qū)中設(shè)置了自由空間表52。不是綜合地詳述段及段的部分的使用，自由空間表是從分配空間數(shù)據(jù)導出的，并適當?shù)刈鳛槠瘘c與終點并以順序的物理次序列出第一區(qū)中不使用的部分FSE 52．1-52．4，或者通過存儲的資料的隨后的編輯，包含任何分配范圍都不引用的數(shù)據(jù)的那些部分，因此這些數(shù)據(jù)在服從保持數(shù)據(jù)可用于建立進一步的文件的任何限制條件下是(在名義上)可從自由改寫的。借助于存儲的分配空間表與自由空間表，如圖4中所示隨著各分配范圍的建立，即時順序地寫入分配空間表，而將盤／存儲介質(zhì)自由空間表52的更新(它可能是更長的過程)保留給內(nèi)務處理過程在寫系統(tǒng)處理器的“空閑”時刻中與／或在編輯建立結(jié)束時去處理。
就上述存儲機構(gòu)的工業(yè)應用而言，一種具體的應用是在基于盤的錄象機中，其中要存儲的視頻資料的量是相對地大的，即使是壓縮的視頻資料也占用大量存儲空間(3秒視頻4Mb的數(shù)量級)而基于盤的存儲介質(zhì)，特別是光盤的容量是有限的。這種基于盤的錄象機最好支持一定程度的用戶操作的編輯能力，其中所支持的編輯應用利用一部分已記錄的視頻資料。通過在兩個錄制品之間共享數(shù)據(jù)，達到節(jié)省盤容量，并且在諸如在單個盤上提供電影的多種剪輯的情況中，總體的使用可能稍大于電影的單一剪輯。如果錄制品是，或包含，數(shù)據(jù)文件，則在基礎(chǔ)文件系統(tǒng)中共享一部分文件為錄制品之間共享數(shù)據(jù)提供了一種高效解決方法。
從閱讀本公開中，對于熟悉本技術(shù)的人員，其它變型是顯而易見的。這些變型可涉及其它特征，它們是在用于數(shù)據(jù)管理與存儲的方法及裝置及部件中已知的，它們可用來替代或附加在這里所描述的特征上，本發(fā)明的范圍是由下面所附的權(quán)利要求確定的。
權(quán)利要求
1．一種存儲設(shè)備，包括細分成用于記錄順序數(shù)據(jù)的段的第一區(qū)，當按預定順序讀取這些段中的部分時構(gòu)成數(shù)據(jù)文件，該設(shè)備還包括包含分配范圍表及指針文件的第二區(qū)，各分配范圍標識第一區(qū)的連續(xù)部分的起點與終點，指針文件包含指向分配范圍表中各自的項的指針表；其特征在于該設(shè)備攜帶至少兩個定義在各自的指針文件中的文件及至少一部分段是對這兩個文件公共的，各文件具有該段的各自的分配范圍及各分配范圍指明各自的文件中所使用的該段的部分在段內(nèi)的起點與終點。
2．權(quán)利要求1中所要求的存儲設(shè)備，其中所述第二區(qū)還包括具有每一分配范圍一項的分配空間表，該表提供第一區(qū)的段的所有單次或多次使用的記錄。
3．權(quán)利要求2中所要求的存儲設(shè)備，其中所述第二區(qū)還包含自由空間表，其內(nèi)容是從分配空間表的內(nèi)容導出的，并標識可用于寫入的所有段或段部分。
4．權(quán)利要求1至3中任何一項中所要求的存儲設(shè)備，其中各分配范圍標識用要從段的開始處忽略的字節(jié)數(shù)表示的起點。
5．權(quán)利要求1至4中任何一項中所要求的存儲設(shè)備，其中各分配范圍標識用要在段的尾部忽略的字節(jié)數(shù)表示的終點。
6．權(quán)利要求1至5中任何一項中所要求的存儲設(shè)備，其中的存儲設(shè)備為光盤及寫入第一區(qū)的段的數(shù)據(jù)包括數(shù)字化音頻與／或視頻資料，指針文件包括所有資料或其選擇部分的各自的播放表。
7．一種用于格式化存儲介質(zhì)中的存儲空間供數(shù)據(jù)讀取裝置以后訪問的方法，包括下述步驟將存儲空間的第一區(qū)劃分成多個用于記錄順序數(shù)據(jù)的段，當順序讀取其段中的部分時構(gòu)成數(shù)據(jù)文件；生成并寫入分配范圍表至存儲空間的第二區(qū)，各分配范圍標識第一區(qū)的連續(xù)部分的起點與終點；生成與寫入作為指向分配范圍表中的各自的表項的指針表的指針文件至存儲空間的第二區(qū)；其特征在于該存儲介質(zhì)包含至少兩個文件，至少段的一部分對這兩個文件是公共的，其中為各文件生成與寫入各自的指針文件及為段的每一次使用生成各自的分配范圍，這些分配范圍包含在各自的文件中使用的該段部分在段內(nèi)的起點與終點的物理位置的指示。
8．權(quán)利要求7中所要求的方法，還包括生成與寫入第二區(qū)中分配表的步驟，該表包含所有第一區(qū)中的段的單次或多次使用的記錄。
9．權(quán)利要求8中所要求的方法，還包括生成與寫入第二區(qū)中自由空間表的步驟，自由空間表的內(nèi)容是從分配空間表導出的并標識可用于寫入的所有段或段部分。
10．一種可處理用權(quán)利要求7的方法格式化的存儲裝置的第一區(qū)中的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置包括與配置成接收及訪問存儲介質(zhì)的存儲介質(zhì)讀／寫裝置耦合的數(shù)據(jù)處理器，及接收標識構(gòu)成文件的這些段或段的部分的數(shù)據(jù)的輸入端，該處理器用于生成與存儲指針文件以及分配范圍表，這些分配范圍包含該文件的段數(shù)據(jù)在文件中使用的各段內(nèi)的起點與終點的物理位置的指示。
11．權(quán)利要求10中所要求的裝置，還可進行操作來實現(xiàn)權(quán)利要求7的格式化方法，其中該處理器配置成將所接納的存儲設(shè)備的存儲空間劃分區(qū)成所述第一與第二區(qū)及進一步將所述第一區(qū)劃分成所述多個段。
12．權(quán)利要求10或11中所要求的裝置，其中該處理器還配置成定期更新，或生成與定期更新，所述第二區(qū)中的分配空間表，該表包含各分配范圍的表項并提供所有第一區(qū)中的段的單個或多個文件使用的記錄。
13．權(quán)利要求12中所要求的裝置，其中該處理器進一步配置成定期更新，或生成與定期更新，所述第二區(qū)中的自由空間表，該表的內(nèi)容是處理器從分配空間表的內(nèi)容中導出的并提供可用于定入的這些第一區(qū)中的段或段的部分的記錄。
14．權(quán)利要求10至13中任何一項中所要求的裝置，其中該存儲裝置是可寫光盤并且讀／寫裝置是相應地配置的，寫入其第一區(qū)中的段中的數(shù)據(jù)包含數(shù)字化音頻與／或視頻資料，而指針文件是作為資料的所有或選擇的部分的各自的播放表讀取的。
全文摘要
提供了用于多媒體數(shù)據(jù),特別是用于光盤存儲器裝置的存儲文件系統(tǒng)。包含在存儲裝置中的多媒體數(shù)據(jù)的各接連的或間隔的文件(40、46)是用各自的分配范圍表(42、48)表示的,各分配范圍(48、1)標識文件部分片段的存儲裝置(44)的位置(2、1)。兩個或更多文件(40、46)可以共享數(shù)據(jù),各文件具有引用該段的各自的分配范圍表項,各這種分配范圍維護指向段內(nèi)的有關(guān)數(shù)據(jù)的精確到字節(jié)的指針。分配空間表(圖4)包含對整個或部分段的各次引用的各自的表項,并可選擇地提供自由空間表(圖5),該表標識可用于重寫的那些完整或部分的片段,以便回收存儲介質(zhì)的自由空間。
文檔編號G11B27/10GK1291304SQ99803144
公開日2001年4月11日 申請日期1999年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月20日
發(fā)明者P·B·伊登斯, R·M·托爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司