(57)【要約】データ部材とデータ検索部材とを備えるデータ記憶装置である。データ部材は、該データ部材の表面にデータを記憶する手段を備える。データ検索部材は、データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、複数の記憶バッファと、を備えている。各記憶バッファは、複数のヘッドのうちの１つのヘッドに読み取られたデータを記憶するように構成されている。データ検索部材は、複数の記憶バッファのコンテンツを連続して出力するように構成されている。これによって、記憶されたデータを迅速に効率よく読み取ることができる。また、このような記憶装置を備えることができる電気通信交換機が開示されている。この交換機は、出力経路が利用可能になったときにノードに対してデータパケットを割り当てて、出力されるのを待機することに起因する遅延を最小限にする。
2009510653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶装置であって、
データ部材と、
データ検索部材と、
を備え、
前記データ部材は、前記データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えており、
前記データ検索部材は、
前記データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、
複数の記憶バッファと、
を備えており、
前記複数の記憶バッファは、それぞれ、前記複数のヘッドのうちの１つのヘッドからのデータを記憶するように構成されており、
前記データ検索部材は、前記複数の記憶バッファのコンテンツを連続して出力するように構成されていることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項２】
前記データ記憶装置は、更に、前記複数のヘッドの各々に対応する記憶バッファを備えている請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項３】
前記データ部材と前記データ検索部材とは、互いに対して振動するように構成されている請求項１又は請求項２に記載のデータ記憶装置。
【請求項４】
前記データ検索部材は、前記複数のヘッドによって前記データ部材から読み取られた信号を復号化する手段を備えている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項５】
前記複数のヘッドによって前記データ部材から読み取られた信号を復号化する手段は、前記複数の記憶バッファの前に配置されている請求項４に記載のデータ記憶装置。
【請求項６】
前記複数のヘッドによって前記データ部材から読み取られた信号を復号化する手段は、前記信号を処理する手段から成る請求項４又は請求項５に記載のデータ記憶装置。
【請求項７】
前記データ検索部材は、更に、前記複数のヘッドのうちの１つ又はそれ以上のヘッドに対応しているローカル処理手段を備え、前記ローカル処理手段は、前記復号化する手段が前記信号を復号化することによって得られたデジタルデータを処理する請求項４〜請求項６のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項８】
前記ローカル処理手段は比較手段から成り、前記比較手段は、所定の基準を記憶するとともに、前記データ部材から読み取られたデータと前記所定の基準とを比較するように構成されている請求項７に記載のデータ記憶装置。
【請求項９】
前記比較手段は、前記記憶バッファと一体的になっているとともに前記記憶バッファの一部となっている請求項８に記載のデータ記憶装置。
【請求項１０】
前記比較手段は、前記データ部材から読み取られたデータと前記所定の基準との比較の結果が使用されて前記データの前記記憶バッファへの書き込みを制御するように構成されている請求項８又は請求項９に記載のデータ記憶装置。
【請求項１１】
前記比較手段は、前記データを１又はそれ以上の所定のパターンに合わせるための試験を行うように構成されている請求項８〜請求項１０のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１２】
前記ローカル処理手段は、前記データに対して複数の命令を実行するように構成されている請求項７〜請求項１１のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１３】
前記データ記憶装置は、データを記憶するための独立した領域を複数備えている請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１４】
前記複数のヘッドの各々に対応している前記複数の記憶バッファは、互いに隣接しているとともに接続されている請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１５】
前記複数のヘッドの全ては、前記データ検索部材を横断するように列状に配置されているとともに互いに接続されており、前記複数のヘッドの列は複数あり、データは前記複数列のヘッド全体で同期して読み出される請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１６】
前記データ検索部材の前記複数のヘッドの各列から出力されるデータはデータストリームである請求項１４又は請求項１５に記載のデータ記憶装置。
【請求項１７】
前記複数のヘッドの各々に対応している前記複数の記憶バッファは接続バスに接続されている請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項１８】
前記複数のヘッドの各々に対応している前記複数の記憶バッファは、データがあらゆる方向に読み出されるようにするマトリックスを形成する縦方向に延びた共通の接続部分に接続されている請求項１７に記載のデータ記憶装置。
【請求項１９】
前記複数のヘッドの各々に対応している前記複数の記憶バッファは複数の接続部を有しており、もって、データが前記複数の記憶バッファの各々から複数の経路を介して出力される請求項１７又は請求項１８に記載のデータ記憶装置。
【請求項２０】
前記データ記憶装置は、前記記憶バッファから出力されたデータが前記複数の経路のうちどの経路を通るのかを決定するための手段を備えており、前記手段は、前記複数の記憶バッファのうちの少なくともいくつかの記憶バッファに対応している請求項１９に記載のデータ記憶装置。
【請求項２１】
データ記憶装置であって、
データ部材と、
データ検索部材と、
を備え、
前記データ部材は、前記データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えており、
前記データ検索部材は、
前記データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、
複数の記憶バッファと、
を備えており、
前記複数の記憶バッファは、それぞれ、前記複数のヘッドのうちの１つ又はそれ以上のヘッドによって読み取られたデータを記憶するように構成されており、前記複数の記憶バッファは、それぞれ、複数のデータ出力経路に接続されており、
前記データ検索部材は、前記複数の記憶バッファのコンテンツが前記複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのかを決定する手段を備えており、前記手段は、前記複数の記憶バッファの各々に対応していることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項２２】
データ記憶装置を備える通信交換機であって、
前記データ記憶装置は複数の記憶領域を備えており、
前記複数の記憶領域は、それぞれ、複数のデータ出力経路に接続されており、
前記データ記憶装置は、前記複数の記憶領域の各々からのデータが前記複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのかを決定する手段を備えており、前記手段は前記複数の記憶領域の各々に対応していることを特徴とする通信交換機。
【請求項２３】
通信交換機であって、
前記通信交換機は、請求項１〜請求項２０のいずれかに記載のデータ記憶装置を備えていることを特徴とする通信交換機。
【請求項２４】
通信データ交換方法であって、
データパケットを受信する工程と、
複数の記憶領域のうちの１つの記憶領域に前記データパケットを記憶する工程と、
前記１つの記憶領域のデータパケットが複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのかを決定する工程と、
から成り、
前記複数のデータ出力経路は、前記複数の記憶領域の各々に接続されていることを特徴とする方法。
【請求項２５】
コンピュータソフトウェア製品であって、
前記コンピュータソフトウェア製品は、データ処理手段上で作動するとき、請求項２４に記載の方法を実行することを特徴とするコンピュータソフトウェア製品。
【請求項２６】
前記通信交換機は、前記通信交換機に入ってくる複数のデータパケットを２つ以上の記憶領域にコピーするように構成されており、もって、前記複数のデータパケットの各々は、前記２つ以上の記憶領域のうちの１つの記憶領域に対応するポートの数よりも多い数のポートにて出力される請求項２２又は請求項２３に記載の通信交換機。
【請求項２７】
通信データ交換システムであって、
データのパケットを複数個受信する少なくとも１つの入力ポートと、
複数のデータ出力ポートと、
を備え、
前記データ出力ポートの各々は、前記各出力ポートにおいて伝送されるのを待機している複数のデータパケットを記憶するデータ記憶手段を有しており、
前記通信データ交換システムは、前記通信データ交換システムに入ってくる複数のデータパケットを複数の前記データ記憶手段にコピーするように構成されており、
前記通信データ交換システムは、更に、前記複数のデータ記憶手段のうちの或るデータ記憶手段におけるキューの先頭に前記コピーされた複数のデータパケットのうちの所定のデータパケットが到達したとき、前記複数のデータ記憶手段のうちの前記或るデータ記憶手段以外の他のデータ記憶手段におけるキューから前記所定のデータパケットが削除される又は削除されるための指定を受けるように構成されていることを特徴とする通信データ交換システム。
【請求項２８】
通信データ交換方法であって、
少なくとも１つの入力ポートでデータのパケットを複数個受信する工程と、
前記複数のデータのパケットを複数のデータ記憶手段にコピーして、もって、前記複数のデータ記憶手段の各々に対応する各出力ポートにて伝送されるのを待機している複数のデータパケットのキューに前記コピーされた複数のデータのパケットが合流する工程と、
前記複数のデータ記憶手段のうちの或るデータ記憶手段に対応する出力ポートにおける複数のデータパケットのキューの先頭に前記コピーされた複数のデータのパケットのうちの或るデータのパケットが到達したとき、前記複数のデータ記憶手段のうちの前記或るデータ記憶手段以外の他のデータ記憶手段に対応する出力ポートおける複数のデータパケットのキューにおいて前記或るデータのパケットのコピーの削除又は前記或るデータのパケットのコピーの削除指定を行う工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２９】
コンピュータソフトウェア製品であって、
前記コンピュータソフトウェア製品は、データ処理手段上で作動するとき、請求項２８に記載の方法を実行することを特徴とするコンピュータソフトウェア製品。
【請求項３０】
前記通信データ交換システムは、請求項１〜請求項２１のいずれかに記載のデータ記憶装置を採用している請求項２７に記載の通信データ交換システム。
【請求項３１】
前記通信データ交換システムは、複数のデータ通信モジュールを備えており、前記複数のデータ通信モジュールは、データ記憶装置とデータ取り扱い手段とを通信させる請求項２７又は請求項３０に記載の通信データ交換システム。
【請求項３２】
前記データ記憶装置はデータを複数の列で読み出すように構成されており、前記複数の列の各々に対応して前記複数のデータ通信モジュールの少なくとも１つが提供されている請求項３１に記載の通信データ交換システム。
【請求項３３】
前記複数のデータ通信モジュールは光学的な接続体を複数備えている請求項３１又は請求項３２に記載の通信データ交換システム。
【請求項３４】
前記複数のデータ通信モジュールは、前記データ検索部材から複数の光ファイバまでデータを伝送するように構成されているエッジレーザを複数備えている請求項３１又は請求項３２に記載の通信データ交換システム。
【請求項３５】
前記複数のエッジレーザは、動的波長可変レーザである請求項３４に記載の通信データ交換システム。
【請求項３６】
前記データ検索部材は、複数のヘッドと通信するプロセッサを備えているる請求項１〜請求項２１のいずれかに記載のデータ記憶装置。
【請求項３７】
データ記憶装置であって、
データ部材と、
データ検索部材と、
を備え、
前記データ部材は、前記データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えており、
前記データ検索部材は、
前記データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、
前記複数のヘッドと通信するプロセッサと、
を備えていることを特徴とするデータ記憶装置。
【請求項３８】
前記データ検索部材の前記複数のヘッドの全て又はいくつかのヘッドは、複数のクラスタを組織しており、前記複数のクラスタの各々は、前記各クラスタの複数のヘッド同士の間で共有し合う共通のプロセッサを有している請求項３６又は請求項３７に記載のデータ記憶装置。
【請求項３９】
前記複数のクラスタは少なくともある程度互いに接続されている請求項３８に記載のデータ記憶装置。
【請求項４０】
前記複数のクラスタはそれぞれ接続部を有しており、前記接続部の数は前記クラスタ毎に異なる請求項３９に記載のデータ記憶装置。
【請求項４１】
前記複数のクラスタの各々は、前記接続部のリストを記憶する手段を備えている請求項３９又は請求項４０に記載のデータ記憶装置。
【請求項４２】
前記リストは、前記各接続部に対応する値又はカウントを含んでいる請求項４１に記載のデータ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの記憶して操作する装置及び方法に関する。特に、本発明は、下記の特許文献１に記載された技術の発展に関する。該公報の内容を本願開示の内容の一部として本書に含めることとする。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１はデータ記憶構造体を記載しており、該構造体は、データへのアクセス時間を短縮させるためにディスクを速く回転させる従来のハードディスクの開発から完全に方向転換されたものである。この文献１の重要なものの１つとしては、データ読み取りヘッドの大規模なアレーがデータ記憶部材と協力し、該データ記憶部材は、高回転速度を必要とすることなくデータへの迅速なアクセスを可能にするものである。
【特許文献１】ＷＯ2004/038701号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような型の構造体は、従来の装備を備えたコンピュータの性能を制限する要因として示されており、大量データ記憶媒体の立場を無くすものであった。しかし、この構造体のような技術の応用及び開発されて装備が改良されてきたことで、データ速度を非常に高くすることが可能になった。無論、このことで、この高いデータ速度で読み取られるデータの取り扱い能力に関する問題が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、高いデータ速度の取り扱いを改良することであり、本発明の第１の概念によると、データ記憶装置が提供される。
このデータ記憶装置は、データ部材と、データ検索部材と、を備え、データ部材は、該データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えており、データ検索部材は、データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、複数の記憶バッファと、を備えており、複数の記憶バッファは、それぞれ、複数のヘッドのうちの１つのヘッドからのデータを記憶するように構成されており、データ検索部材は、複数の記憶バッファのコンテンツを連続して出力することを特徴とするデータ記憶装置である。
【０００５】
従って、本発明によると、複数のヘッドによってデータ検索部材から読み出されたデータは、ローカル記憶バッファに読み込まれる。これらのローカル記憶バッファの各々からデータは出力されてキュー（待ち行列）に入り、もって、各バッファからのデータはキューの先頭に到達する。従って、データ検索部材がデータ部材に対して１回だけスイープ動作を行う間に全ての記憶バッファが満たされて連続的にデータ出力を行う、即ち、１度に１つのヘッドにしか読み取られないデータが出力されるわけではないので、非常に高いデータ転送率が得られる。各ヘッドに対応するように記憶バッファが設けられている好適な実施例の場合、１回のパス（１回のデータ検索部材の動作）におけるデータ部材の全体のデータ内容を読み出すことができる。
【０００６】
更に、本発明のローカル記憶バッファは記憶されているデータを忠実に反映させるので、キャッシュの管理が不要である。即ち、このローカル記憶バッファは単純で透明性のあるバッファであると言える。本発明によって得られる効果としては更に、１つの処理エンティティが例えば複数のヘッドの列の端部にてピー・アール・エム・エル（ＰＲＭＬ）処理を単純に行えることである。ＰＲＭＬは、ヘッドの非常に弱い信号からデータを回復させることによって記憶密度を高くすることができる周知の統計学的な技術である。
【０００７】
本発明におけるローカル記憶バッファが提供する効果は、データ検索部材がデータ部材から新しいデータを読み取りながらデータを出力できることであるが、それ以上に重要なのは、大量のデータの処理を容易にするために、データ検索部材が新しいデータを読み取っていないときでさえも、データ検索部材からデータが出力されることである。この効果は、データ部材とデータ検索部材とが互いに対して振動する場合に顕著である。即ち、各振動のサイクルには２回だけ“役に立たない時間”が必然的に発生し、この“役に立たない時間”においてデータ部材又はデータ検索部材は減速して移動を停止して移動方向を逆向きにし、その間はデータ記憶部材からデータを読み出すことができない。しかし、本発明においては、この“役に立たない時間”においても記憶されたデータの読み出しを継続することができる。従って、ローカル記憶バッファは、実際にデータの読み込みが行われる期間だけではなく振動のサイクル全体を使用することによって、データ転送率を最大にすることができる。
【０００８】
本発明によると、記憶バッファは、例えばヘッドの列の端部において連続的に信号を出力した後で復号化（デコード）を行うため、即ちヘッドによって測定された磁束の変化を１と０からなるストリングとして解釈するために、基本的な磁束変化のパターンを単純に記憶することもできる。これによって、データ検索部材は単純な構成を維持できる。磁束変化のパターンの記憶はアナログ形式で行われるので、レジスタのアレーにおいて、各レジスタは、電荷結合デバイスがデジタルカメラ等における光度に関する電荷を蓄積する方法と同じ方法で、或る特定の箇所における磁束を示すアナログ値を記憶する。若しくは、磁束信号を示すデジタル値を記憶する記憶バッファで磁束信号をデジタル形式でサンプリングする。記憶バッファがアナログ形式で記憶する場合、記憶容量をあまり大きくする必要はない。しかし、この場合、バッファの記憶と復号プロセッサへの信号伝送とによって該信号の質が必然的にある程度低下するので、最終的に正確に復号されるデータがデータ検索部材に記憶できる最大面密度が制限されることを出願人はある例において把握している。
【０００９】
上記の問題は、信号をデジタル方式でサンプリングすることによって大幅に低減され、もって、データ部材はデータの面記憶密度を比較的高く保つことができる。しかし、記憶された実際のデータをビットで示す磁束変化において、数バイトの信号のサンプルデータが必要になるので、バッファがデータを記憶するための要件が比較的に厳しくなるという欠点がある。
【００１０】
しかし、少なくとも幾つかの実施例においては、データ検索部材は、ヘッドによってデータ部材から読み取られた信号を復号する手段を備えている。この手段を記憶バッファの後に配置してもよい。しかし、該手段を記憶バッファの前に配置することが好ましい。この場合、忠実に復号されたデジタルデータがバッファに記憶されて転送されることになるので、有効である。このような処理をヘッドで実行することによって、バッファに記憶されるか又は中央プロセッサに転送される必要があるデータの量を著しく少なくすることができる。また、これは、データの面記憶密度を必ずしも制限するものでもない。また、データ部材から読み取られたデータに対して局所処理を行うことができる。
【００１１】
復号を行う手段は、単純に一定のしきい値を適用してアナログの磁束信号をデジタルデータに変換する。しかし、この復号手段は、アナログ磁束信号のデジタルデータへの変換の精度を最適にするためにヘッドからの信号を処理する手段を備えることが好ましい。例えば、信号の処理には、弱いアナログのヘッド信号のデジタル信号への変換の改良を行うためにＰＲＭＬ処理が利用される。
【００１２】
復号手段が上述のように好ましい形態で提供されている場合、データ部材に記憶されている実際のデジタルデータはヘッドにて得られる。このデータは、前述したようにシフトレジスタの要領で単純に同期して読み出される。好ましくは、データ検索部材は、デジタルデータを処理するために１つ又はそれ以上のヘッドに対応するローカル処理手段を備えている。
【００１３】
本発明の上記の好適な実施例における構成の重要な用途としては、データの内容によってアドレスを指定できる記憶装置を提供できることである。これは、データ記憶部材の物理的な場所に基づいてデータの検索を行うことではなく（従来のハードディスクのセクタの番号を参照）、データの実際の内容に基づいて検索が行われるものである。所定の基準をローカルバッファに送って、この所定の基準とデータ部材から読み取ったデータとを比較する十分な処理能力をローカルバッファに備え付けることによって、所定の基準に合ったデータのみを検索する構成が可能となる。この構成によって、所望のデータを得る速度が著しく改良される。この構成の動作は、記憶媒体から大量のデータを検索して、アーキテクチャの上部のある場所にてそれらの大量のデータをふるい分けしなければならない動作とは対照的な動作である。このふるい分けしなければならない状況において記憶媒体からは大量のデータが転送されるが、該データは分類されていないので、このような高いデータ速度は紛らわしく、また、該データの大半が役に立たないデータである。
【００１４】
従って、幾つかの好適な実施例において、ローカル処理手段は、所定の基準を記憶しているとともに、データ部材から読み取られたデータと該所定の基準とを比較するように構成されている比較手段を備えている。比較手段は、データ記憶バッファの前或いは後に配置される。或いは、好ましくは、比較手段は、データが記憶されている間に該データが比較処理されるようにするために、データ記憶バッファと一体となっている。これは、必要なデータを転送する際の遅延を最小にするのに役立つ。比較手段は、データが所定の基準に合ったことを示すフラグ又はその他のマーカーを加えることができる。或いは、データと所定の基準とを合わせた結果に従って得られた１組のストリングの書き込みを行うこともできる。しかし、記憶バッファへのデータの書き込みを制御するために、比較結果を使用することが好ましい。例えば、比較手段は、データと所定の基準とが合致した場合はデータをバッファに書き込み、合致しない場合は書き込みを行わないように構成されることも可能である。これにより、所定の基準に合ったデータのみが得られる。或る好適な実施例において、所定の基準との比較はパターンとの比較である。例えば、データ或いはデータのインデックスを１つ又はそれ以上の所定のパターンに合わせる。通信の分野に適用した場合、例えば、所定の基準は、所定のインターネットプロトコルアドレス（ＩＰアドレス）に送られる全てのデータである。ＩＰアドレスは比較手段にロードされ、関連するデータのみが得られる。このような基本的なデータのフィルタリングをデータ記憶体の近くで行うことができることは、非常に有効であり、データのサーチ応答時間及び“真の”データ速度に対して著しく良好な効果をもたらす。
【００１５】
無論、単純なパターン合わせである必要はなく、その他の基準を使用してもよい。例えば、データ識別子を備えて記憶されたデータパケットの場合、基準は、所定のデータの範囲内で形成されたデータとなる。
【００１６】
パターン合わせ或いはその他の基準を用いての比較は書き込み機能にも適用できる。例えば、定義済みのヘッダを備えたデータのみをデータ部材に送って、それ以外の残りのデータは破棄される。
【００１７】
更なる好適な実施例において、ローカル処理手段は、データに対して１組の複数の命令を実行するように構成されている。この複数の命令は、例えば、バッファにデータが記憶される前に該データを変更したり、データを本当に書き込むのか否かを決定したり、或いは、データの代わりに命令の結果をバッファに書き込むことである。命令によって、データ、変更されたデータ、或いは命令の結果をデータ部材に書くこともできる。
【００１８】
本発明は、上述のような各種の実施例において、データ部材にデータを編成する方法を提供する。既存のデータ編成スキームが直接又は単純な調整を行った状態で採用される。データ部材は、多くの適用例において、大きくて均質のデータ記憶領域として最も役立つ単純な部材である。しかし、幾つかの実施例においてはデータ部材を複数の独立した領域に分割することが有効であることを出願人は理解している。この分割は、純粋に論理的に、即ち、埋設されたコントローラによって、行うことができる。若しくは、例えば、本発明においては各領域からデータが順次読み出されるとともに別々に処理されるように、物理的にデータ部材を分割することもできる。これは、例えば、データが全ての横方向の列／縦方向の列で読み出されるのではなく一部の横方向の列／縦方向の列で読み出されることを意味するものであり、データ部材のこの一部の横方向の列／縦方向の列への分割は、データ部材上の複数の独立した領域の数に依存する。
【００１９】
データ部材を複数の独立した領域に分割する理由は、各領域にデータをコピーするためである。即ち、各領域は独立した小型のデータ部材として有効に作用する。この場合、１つのデータ部材は、重要なデータを共有する複数のディスクからなる冗長なアレー（例えばＲＡＩＤ）の代わりになり得るものである。この点で重要なのは、本発明の少なくとも好適な実施例の構成とその構成の基礎となる上記特許文献１に開示された技術とによって、読み取り又は書き込み速度を犠牲にすることなく、データ部材のサイズの拡大及び縮小が可能になることである。無論、これによって、複数のディスクのアレー及びその関連のハードウェアを提供するのではなく１つのデータ部材を拡大することによって、著しい費用の抑制が図れることは明らかである。
【００２０】
本発明の最も単純な実施例において、各ヘッドに対応する複数の記憶バッファは隣接する記憶バッファに直接接続されており、もって、データは、ヘッドの列に沿って１方向に常に同期して読み出される。またデータ検索部材の途中までしか延びないようなヘッド列を形成するようにデータ検索部材を分割してもよい。しかし、複数のヘッドがデータ検索部材を横断するように延びるように列状に配置されるとともに互いに接続され、もって、データが列全体で同期して読み出されるようにすることが好ましい。或いは、複数のヘッドを互いに接続して、１つのバッファの出力が隣のバッファに直接入力され、もって、各ビットが直列接続されたバッファを通過して、データ検索部材のエッジに到達するようにしてもよい。若しくは、複数のバッファに対して共通のスルーバス（バス）を設けて、バッファの出力部が順に接続されるようにしてもよい。１回のパスでデータ部材における列全体が読み取られるとともに、その列全体から読み取られたデータが出力されるようにしてもよい。例えば、５１２個のヘッドが列を形成して配置されており、各ヘッドが５１２バイトのデータをスイープする場合、ヘッドの列全体としてのデータは、２０９７１５２ビットとなる。データ検索部材が毎秒７１５パスだけ振動する場合（即ち、３５７．５Ｈｚの周波数で振動する場合）、読み取られたデータ速度は、およそ１．５Ｇｂｐｓ（毎秒ギガビット）である。このデータ速度は、ディスクドライブをパーソナルコンピュータに接続するためのシーゲート社（Seagate Inc.）のシリアル・アドバンスド・テクノロジー・アーキテクチャ（Serial Advanced Technology Architecture）（ＳＡＴＡ）インターフェースによって現在提供されているデータ速度に合ったものである。
【００２１】
データ検索部材からデータが複数の列で出力される場合、データ検索部材の各列毎のデータストリームが出力されることが好ましい。全ての列からのデータは、データ処理手段に転送され、該データ処理手段は、ある程度の処理、例えば、該データが復号されていない場合はそのデータを復号し、或いは、ＣＰＵに送るためにデータを１つのストリームに統合する処理を行う。
【００２２】
しかし、データを複数の列で同期して読み出すことが本発明の唯一の選択ではない。例えば、本発明の幾つかの実施例において、ヘッドをその隣のヘッドのみに接続してヘッド列を構成して列単位でしかデータの読み取りを行えないようにするのではなく、ヘッドを接続バスに接続するようにしてもよい。これによって、例えば、所定の列のヘッドからのデータは、いずれかの方向、即ち、該所定の列の両端のうちのいずれかに読み出されるようになる。この構成を更に発展させて、本発明の少なくとも幾つかの実施例においては、横方向に延びる接続バスに接続された複数のヘッドは、縦方向に隣接する接続バスに接続されたヘッドと共通の接続体にも接続されており、これによって、データをあらゆる方向に送信できるマトリックスが形成される。この構成によって、例えば、データの読み出しは横方向のバスの複数の列で行い、データの書き込みの際は縦方向の接続体を使用することができる。また、縦方向の接続体は、或るデータの列に対して不要であることを示すためのマークを付ける（即ち、上書きすることによって該データを効果的に削除する）ような情報を複数のヘッドに送るか、又は、例えば、前述のように局地的な処理を行うためにデータと照合される所定の基準に関係する情報を複数のヘッドに送るために使用されてもよい。
【００２３】
複数のデータ送信方向のうちの１つは、データの書き込みに使用されてもよい。データの書き込みには非常に高い電流が必要となり、データを読み取りる場合に比べて多くの熱が発生するので、局地的な過熱を避けるために、互いに隣接するヘッドがデータを書き込む際の周波数を制限する必要がある。これに関しては、可能な接続形態の種類が豊富にあることから、数多くの手法で行うことができる。
【００２４】
更に、複数のヘッドを矩形状のマトリックス形状で互いに接続する必要はない。１つ又はそれ以上のヘッドに対応する複数のバッファにおいて、互いに斜め方向に位置するバッファ同士を接続して菱形格子形状にするか、又は、互いに斜め方向及び垂直方向に位置するバッファ同士を接続するか、或いは、互いに斜め方向と垂直方向との中間に位置するバッファ同士を接続するか、又は、これらのバッファの接続形態を適当に組み合わせるようにしてもよい。ヘッド同士又はバッファ同士の接続を１つの平面上で行うことに限定する必要はない。それぞれ異なるレベル間において接続路によってヘッド同士又はバッファ同士を接続することもできる。これらのレベルは１つの基板又は１つ又はそれ以上の更なる基板、即ち、非常に低膨張のガラス基板で構築して接続を行うことができる。データ検索部材は、ヘッド同士又はバッファ同士を接続しない状態で形成されることも可能であり、その場合、ヘッド同士又はバッファ同士の接続は、１つ又はそれ以上の接続部材を介して行われる。このような接続構造は、周知の基本的なデータ検索部材を使用しながら特定の用途にカスタマイズされる。
【００２５】
個々のヘッド又は（２つ以上のヘッドを有することも可能な）記憶バッファは互いに接続されるか又はマトリックスノードに接続されることは上記の説明から明白である。ヘッド又はバッファがノードに接続される場合、該ノードは、幾つかの接続部と、該接続部に対応する経路とを有していてもよく、該経路にはバッファから出力されたデータが通る。
【００２６】
データを複数列で同期して読み出す前述の構成が単純な構成である理由は、データが何処に向かうのかを決定する必要が個々のヘッド／バッファにはないからである。データの経路は接続構造によって設定される。しかし、以下で述べる本発明の好適実施例において、２つ以上の経路が提供されている。従って、好ましくは、複数の記憶バッファの少なくとも幾つかに対応する手段が設けられており、該手段は、バッファから出力されたデータが複数のデータ経路のうちのどのデータ経路を取るのかを決定する。この手段は、各ヘッド／バッファにおいて必要とされる電子部品に追加されるものであるが、この手段によって、データ記憶装置は、非常に強力で柔軟性に富んだものになるとともに、非常に有益な応用も可能となる。
【００２７】
複数のバッファは、データ経路に接続されておりデータを連続して出力するとともに、該データ経路に出力することを選択するものであるが、多数のデータ経路を提供することも可能であり、その場合、データは、ある用途において、所定のストリームとして送られることはあまりなく、むしろ、選択的に送られることが多い。このような構成は、例えば、所定の基準に合ったデータのみが読み出されるようにデータをフィルタリングする等の或る程度の局地的な処理を行う場合に適用される。従って、本発明の他の概念において提供されるデータ記憶装置は、データ部材と、データ検索部材と、を備えている。データ部材は、該データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えている。データ検索部材は、データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、複数の記憶バッファと、を備えている。複数の記憶バッファは、それぞれ、該複数のヘッドのうちの１つ又はそれ以上のヘッドによって読み取られたデータを記憶するように構成されている。複数の記憶バッファは、それぞれ、複数のデータ出力経路に接続されている。データ検索部材は、複数の記憶バッファの各々に対応する手段を備えており、該手段は、複数の記憶バッファのコンテンツが複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのかを決定する。
【００２８】
無論、上述のようにデータ部材からデータを読み取る構成とは逆の構成、即ち、データをデータ部材に書き込む構成も可能であることは理解されたい。言い換えれば、各ヘッド／バッファが複数のデータ経路に接続されており、読み取られたデータが該複数のデータ経路から出力可能な場合、多数ある経路のうちのいずれか１つの経路に書き込み用データが受信される。
【００２９】
上述したアーキテクチャには様々な用途が数多くある。しかし、本発明の構成が有効に適用できる分野の１つとしてネットワークデータ交換の分野があることに出願人は気が付いた。各ヘッド又はバッファが多数の方向のうちのある１方向からデータを受信して他の方向に出力する機能を備えている場合、個々のデータ経路は入力／出力ポートとしてみなすことができるとともに、ヘッド／バッファは、データを経路に送る小型ネットワークノードとしてみなすことができる。上述した例においては各ヘッドがスイープできる記憶データはかなり少量（例えば、５１２バイト）であるが、本発明はこの少量のデータしかスイープできない例に限定されることはない。この種の用途に対して、本発明のデータ記憶装置はヘッド密度が非常に小さく、各ヘッドはかなり多いビット数のデータをスイープするので、各“ノード”には多量のデータが待機状態となりキューを形成する。
【００３０】
出願人は本発明を電気通信ネットワークの交換機（スイッチ）に適用することは利益を得られる絶好の機会であると解している。この本発明の適用に関する詳細な説明を行う前に、電気通信ネットワーク分野の背景を少し説明する。
【００３１】
近年、パケットに関する電気通信ネットワークにおいて交換機能を担うコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの分野は目覚ましく発展している。例えばデジタル化された言語（話し言葉）を示すパケット交換ネットワーク通信データにおいては非常に単純化されており、該データは、ネットワーク上の目的地のアドレスを含むパケットに分割される。データのパケットは交換機によってネットワークを通る。この際、交換機は、パケットが目的地に到達するのに長時間を費やすことがないようにするために、可能な限り効率的にパケットを経路に送らなければならない。話し言葉のデータは、時間が重要であるとともに、目的地に到達したときに正しい順番に再び組み立てられなければならない。従って、話し言葉が明瞭に理解できる許容可能なレベルを維持するためには、パケットの遅延は可能な限り短いものでなければならない。
【００３２】
テレコム交換機は、通常、複数のポートを有しており、これら複数のポートは入力ポート又は出力ポートとして機能する。複数のポートのうちのいずれか１つのポートにデータのパケットが到達したとき、交換機は、このパケットを複数の出力ポートのうちのいずれか１つの出力ポートに割り当てる。この割り当ての決定は、パケットの目的地のアドレス及び各ポートにおいて存在するキューの長さ等の要因に基づいて交換機を制御するソフトウェアによって行われる。或る特定のパケットが或るポートに割り当てられると、該パケットは、次のノードに伝送されるまで待機する。しかし、パケットには寿命があり、パケットが長時間に渡ってキューに残されている場合、そのパケットは、例えば該パケットが占める記憶スペースが上書きのマークを付けられることによって、単純に削除される。
【００３３】
既存の交換機がパケットを受信の際に特定のキューに引き渡すという事実が意味するものは、キューの移動は外部のネットワークの状況に影響されて予測不可能なので、パケットの輸送時間を必ずしも最適なものにできるわけではない、ということである。しかし、本発明の実施例におけるデータ記憶装置を使用するテレコム交換機によって、パケットの受信時に該パケットを特定のポートに引き渡す必要がなくなる。詳しくは、該データ記憶装置は、２以上のポートからのデータ出力に対応して設けられた２以上の経路にてデータを読み出すことを可能にするので、特定のポートにパケットを引き渡す必要がない。この特徴は、電気通信の分野及びあらゆる通信分野において新規性及び進歩性のある特徴である。本発明の更なる概念においてデータ記憶装置を備える通信交換機が提供されており、該データ記憶装置は複数の記憶領域を備え、複数の記憶領域の各々は複数のデータ出力経路に接続されており、データ記憶装置は、各記憶領域からのデータが複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのかを決定する手段を備えており、該手段は複数の記憶領域の各々に対応している。データ記憶装置は、本発明の他の概念に従ったものであることが好ましい。データは、例えば音声データのような電気通信データであることが好ましい。
【００３４】
本発明は通信データ交換方法を提供している。この方法は、データパケットを受信することと、複数の記憶領域のうちの１つの記憶領域にデータパケットを記憶することと、該１つの記憶領域のデータが複数のデータ出力経路のうちのどのデータ出力経路に出力されるのか決定することと、から成り、複数の記憶領域の各々は複数のデータ出力経路に接続されている。本発明の他の概念におけるデータ記憶装置が提供されることが好ましい。データは電気通信データであることが好ましい。
【００３５】
また、本発明は、データ処理手段上で作動する際に上記の通信データ交換方法を実行するコンピュータソフトウェア製品を提供する。
【００３６】
上記のデータ記憶装置の例において、各ヘッドは所望の出力ポートを複数備えており、ヘッドによってデータはデータ部材に書き込まれ、次いで、適当なポートに出力される。ポートにおけるキューは、全体的に論理的なキューであり、該キューはデータ記憶装置の上述の構成要素が占める部分以外の他の部分又はそれ以外の場所に記憶される。他の例において、ヘッドの部分集合体は出力ポートの部分集合体に対応している。本発明の好適な特徴として、入力された複数のデータパケットは２つ以上の記憶領域にコピーされ、もって、各データパケットは、複数の記憶領域のうちの１つの記憶領域に対応するポートの数より多い数のポートら出力される。例えば特定のパケットが或る記憶領域のパケットのキューの先頭に到達することによってポートから実際に出力される際、他の記憶領域に在るコピーされたパケットは削除されるか削除のマークが付けられる。
【００３７】
記憶領域は純粋に論理的に形成されるか、又は、部分的或いは全体的に物理的に形成される。記憶領域は、幾つかの実施例において、互いに別々の複数のデータ検索部材によって提供され、例えば、前述のような共通の基板上に形成される。互いに別々の複数の記憶領域は、互いに完全に別々の複数のデータ記憶装置によって提供されるようにしてもよい。個々のデータ記憶装置は、本発明の他の概念に従って形成される必要はなく、その代わりに、上記の特許文献１に記載されたようなものでもよい。若しくは、従来のハードディスクのような他の周知の形態のデータ記憶装置でもよい。本発明の更なる概念に従って通信交換データシステムが提供されている。この通信データ交換システムは、データのパケットを複数個受信する少なくとも１つの入力ポートと、複数のデータ出力ポートと、を備えている。複数のデータ出力ポートの各々はデータ記憶手段を備えており、該データ記憶手段は、各データ出力ポートにおいて伝送されるのを待機している複数のデータパケットを記憶している。この通信データ交換システムは、該システムに入ってくる複数のデータパケットを複数の記憶手段にコピーするように構成されている。該通信データ交換システムは、更に、複数のデータ記憶手段のうちの或るデータ記憶手段におけるキューの先頭にコピーされた複数のデータパケットのうちの所定のデータパケットが到達したときに、他のデータ記憶手段におけるキューから所定のデータパケットが削除される又は削除されるための指定を受けるように構成されている。
【００３８】
本発明は通信データの交換方法を提供する。この方法は、少なくとも１つの入力ポートにてデータのパケットを複数受信することと、該複数のパケットを複数のデータ記憶手段にコピーして、もって、該複数のデータ記憶手段の各々に対応する各出力ポートにおいて伝送されるのを待機している複数のデータパケットのキューに該コピーされた複数のパケットが合流することと、複数のデータ記憶手段のうちの或るデータ記憶手段に対応する出力ポートにおけるキューの先頭に該コピーされた複数のデータパケットのうちの或るデータのパケットが到達したときに、他のデータ記憶手段に対応する出力ポートにおけるキューにおいてその或るデータのパケットのコピーの削除又は該コピーの削除指定を行うことと、から成る。
【００３９】
本発明は、また、データ処理手段上で作動する際に上記の通信データ交換方法を実行するコンピュータソフトウェア製品を提供する。
【００４０】
従って、本発明の上記の構成においては、データパケットが１つのポートのキューに渡されて受け取られるのではなく、データパケットは、送出される準備が実際に整ってから初めてキューに効果的に渡される。これは、パケットの割り当てがダイナミックに行われることによって、データパケットは最初に利用可能なポートから伝送されるので、データパケットの伝送の際の遅延を最小限にすることができる。
【００４１】
データ記憶装置と、このデータ記憶手段との間でデータの送受信を行うデータ取り扱い手段と、の間で行われる通信機器は、複数のデータ通信モジュールを備えることが好ましい。これらのデータ通信モジュールは、複数のヘッドの接続パターンに合わせて構成されているので、データが複数の横列で一方向に読み出されるように複数のヘッドが接続されている場合、各横列には１つのデータ通信モジュールが提供されていることが好ましい。また、データがクロックに合わせて２方向に出力されることを考慮した場合、各横列には２つのモジュールが必要となり、データを縦列で読み書きする場合、縦方向モジュールが必要となる。概して、モジュールは各入／出力ポートに必要である。
【００４２】
データ通信モジュールは、例えばハードワイヤード接続のような利便性のある形態を取ることもできるが、より優れた帯域幅及び信頼性を得るために光学接続体を備えることが好ましい。更に好ましくは、データ通信モジュールはエッジレーザを備えている。詳しくは、複数のエッジレーザは列状に配置され、データをデータ検索部材から光ファイバにデータに伝送する。例えば、データ検索部材が５１２の列を有しており、最も単純な方法で同期して動作する場合、５１２個の光ファイバと通信する５１２個のエッジレーザのアレーが必要となる。
【００４３】
エッジレーザは動的波長可変レーザであることが好ましい。これによって、データは、放射線の広いスペクトルが変調された形態で伝送される。例えば、各スペクトルは６４キロバイトのデータで符号化される。この符号化は基本的なドルビー（Dolby）の符号化の原理に基づく原理に似ているものである。
【００４４】
最初のデータ処理を個々のヘッドレベルにて局地的に行うこともできるが、上述した本発明の少なくとも幾つかの実施例においては、データは、横方向に延びた複数列のヘッド又は縦方向に延びた複数列のヘッドでデータ検索部材によって読み取られる。これは、待ち時間が非常に短い高周波帯域の大量データ記憶装置の実現に繋がる道を提供するものである。しかし、本願発明者は、上記特許文献１及び本書に記載された技術思想を更に発展させることができると考えている。
【００４５】
本発明の好適実施例において、データ検索部材は、複数のヘッドと通信するプロセッサを備えている。従って、プロセッサによって実行される処理の入力側及び／又は出力側において２つ以上のヘッドからのデータが来るので、１つのヘッドからのデータに対して行われる処理に比べて高度な処理が可能となる。永久記憶装置から直接読み取るとともにプロセッサから永久記憶装置に直接書き込むことができる機能は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）及びハードディスク等を備えた中央処理装置の従来の演算モデルを超える非常に有効な効果を有することを本願発明者は認識した。即ち、例えばローカルＲＡＭに対して行う記憶とは異なり、処理／演算サイクル及び処理／演算工程は大容量記憶媒体に直接記録される。これによって、ステートセーフプロセッサ（state-safe processor）が得られる。この構成は、例えば電力の遮断からの回復動作は非常に単純であるという効果を提供するものであるが、そのような効果を与えることよりも重要なものとしては、データ部材がその論理的な構造及び物理的な構造から実質的には演算装置のように動作するので、データ記憶装置を備えるコンピュータの動作方法が根本的に変わることである。即ち、中央処理装置と動作の遅いデータ記憶媒体との間でデータを移送する必要がないので、データを読み書きする速度はコンピュータの性能を規制する要因にはあまりならない。従って、データフロー及びその他の“ハウスキーピング”の管理の要件も対応して減る。
【００４６】
上記構成において、データ検索部材に設けられたプロセッサは従来のマイクロプロセッサとは使用方法が異なる。該プロセッサは、バッファを使用する演算装置のようなものであり、媒体部材はレジスタとして動作する。基本的にデータ記憶部材自身はプロセッサである。
【００４７】
このような構成は新規性及び進歩性を備えており、本発明の更なる概念においては、データ記憶装置が提供され、このデータ記憶装置は、データ部材と、データ検索部材と、を備えており、データ部材は、データ部材の表面にデータを記憶する手段を備えており、データ検索部材は、データ部材からデータを読み取る複数のヘッドと、複数のヘッドと通信するプロセッサと、を備えている。
【００４８】
上記概念を実現させる方法は数多くあり、最も適当な方法は、特定の用途に対する最も重要な特徴によって決まる。一例として、複数のヘッドのうちの幾つかのヘッド又は全てのヘッドと通信するプロセッサがある。データ記憶の能力は、該プロセッサに対応するものと、例えばデータ記憶装置から離れた従来のプロセッサに対する従来の大容量記憶装置として使用されるものと、に分けられることもあるので、該プロセッサが全てのヘッドと通信する必要はない。しかし、単体のプロセッサモデルは、強力なステートセーフプロセッサの能力を明確に発揮させる。
【００４９】
若しくは、データ検索部材の複数のヘッドの全て又は幾つかは、複数のクラスタとして組織される。各クラスタは、共通のプロセッサを有しており、この共通のプロセッサは、各クラスタの複数のヘッド間で共有されている。複数のクラスタは互いに独立しており、データ検索部材から離れた更なるデータ取り扱い及び処理手段のみと通信する。しかし、少なくとも幾つかの好適実施例において、複数のクラスタは、少なくともある程度互いに接続されている。これは、クラスタの各プロセッサ同士を接続することで可能となる。また、クラスタ同士の接続には多くの形態で実現可能であり、例えば、各クラスタが他の全てのクラスタに接続されている形態、スター形状又はリング形状のネットワーク型の接続形態、ピアー・ツー・ピアー（peer to peer）ネットワーク型の接続形態、バスによるレイアウト、ツリー状の階層型の接続形態、又は、これらの接続形態の組み合わせである。複数のクラスタは、また、ヘッドを介して互いに接続されていてもよい。換言すれば、複数のヘッドの全て又は幾つかは２つ以上のプロセッサと通信する。これは、例えば、ヘッドとバッファとを切断するものであり、該バッファは、該ヘッドが属するクラスタの隣のクラスタにデータが書き込まれた後でその隣のクラスタが該データの受信の準備を行うようにする。これは、２つのクラスタの間にあるステートセーフレジスタ又はバッファとして考えることができる。
【００５０】
概して、クラスタは、これまでに述べた構造体におけるヘッドの代わりになりうるものであり、該クラスタの内部構造は、他のクラスタ／ノード等からは効果的に隠されている。
【００５１】
本発明の好適な実施例において、クラスタは、神経のように接続されており、あるクラスタは、他のクラスタよりも密に接続されている。このクラスタの接続は、ハードワイヤードである必要はない。その代わりとして、クラスタの接続は、クラスタ同士を実際に接続することはせずにクラスタが接続のリストを記憶している状態の仮想接続でもよい。従って、各クラスタは、接続のリストを記憶する手段を備えることが好ましい。更に好ましくは、該リストは各接続に対応する値又はカウント（count）を含んでいる。これにより、データ部材及びデータ検索部材は脳の動作方法に似た方法で効果的に動作することができる。この概念は、大量のデータを分析及び報告する際に非常に有効である。大量のデータを探索して特定の基準リストに合うデータを探し出す必要のあった旧来のモデルとは異なり、上述の神経モデルは、決められた関係を予め有しているので、各接続に関係即ち対応する値（又は接続が仮想的なものの場合、規則的に配置されているノード対に対する値）を見るだけで問い合わせに対する回答が得られる。従って、データアクセス速度が低速度の場合でも、データを記憶する方法で処理が行われるので、従来のモデルに比べて非常に速く結果を得ることができる。
【００５２】
接続及び対応する値は、更なるデータが記憶されるとき、即ち、データ記憶構造体が学習を重ねるにつれて更新される。
【００５３】
本発明の好適な実施例を添付の図面を参照しながら以下で説明するが、これらの実施例は例示的なものに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
図１Ａ及び図１Ｂは、磁気読み書きヘッドアセンブリ２を示しており、該アセンブリ２は、広義では、ＷＯ2004/038701号公報に記載されたものと類似しており、詳細は、この公報を参照されたい。従って、このアセンブリ２は、データ検索部材（以降、“ヘッド部材”と呼ぶ）上で形成される。該ヘッド部材は、非常に低膨張のガラス基板から成る。ヘッド部材は、使用の際、該ヘッド部材に対応して下方に位置する磁気データ記憶部材（以降“データ部材”と呼ぶ）に対して直線状に振動し、ヘッド部材の各ヘッドは、データ部材の小さな帯状部に対するスイープ動作を行う。
【００５５】
ヘッドアセンブリ２は、主要部分がポリシリコンアイランド４で形成されており、該アイランド４には、連続する堆積層６が積まれた状態で形成されている。この連続した堆積層６の素材は銅及び絶縁体であり、銅製の堆積層と絶縁体の堆積層が交互になっている。堆積層６内には、適当なパーマロイによって、読み取りヘッド８と書き込みインダクタ１０とが形成されている。これらは、ＷＯ2004/038701号公報に詳細に記載されている。読み取りヘッド８及び書き込みインダクタ１０は、ポリシリコンアイランド４のある領域に銅製接続体によって接続されている。ポリシリコンアイランドのこの領域部分には、集積回路の製作においては周知の標準的なリソグラフィックマスク技術を用いて、いくつかの電子部品１６が形成されている。これらの電子部品１６を図２を参照して以下で説明する。電子部品１６の片側には更なる電気的接続部材１８があり、この接続部材１８によって、磁気読み書きヘッドアセンブリ２は、より大きい銅製接続トラック２０に接続されている。図１Ｂは、銅製コネクタ２０によって複数列となって互いに接続された複数の磁気読み書きヘッドアセンブリ２の矩形状アレーの小さな断片を示している。
【００５６】
図２は、磁気読み書きヘッドアセンブリ２の構成部品の概略図である。この構成部品は、読み取りヘッド８及び書き込みヘッド１０を含み、読み取りヘッド８と書き込みヘッド１０とは、それぞれ、読み取りプリアンプ２２と書き込みアンプ２４とに接続されている。読み取りプリアンプの出力部にはプリプロセッサモジュール２６があり、該モジュール２６は、ピー・アール・エム・エル（ＰＲＭＬ）アルゴリズムを読み取りヘッド８から送信された磁束変化信号に適用して、該信号を１及び０が連続したものに復号する、即ち、データ部材に記憶されたデータを回復させる。このデジタルデータストリームは、ポストプロセッサモジュール２８に送られる。ポストプロセッサモジュール２８は、所定のパターンがロードされており、該モジュール２８は、この所定のパターンと受け取ったデータとを比較することができる。この比較は、単純な論理ゲートを用いて行われ、該論理ゲートは、データが所定のパターンとマッチした場合（合致した場合）、該データを通過できるようにするフラグをセットする。データは、シリアルデータバッファ３０に記憶される。シリアルデータバッファ３０は、入力端３０ａと出力端３０ｂとを有している。無論、パターンは、或る条件に基づくパターン、即ち、データが直通するのに残された時間に基づいて決められたパターンのみでもよい。同様に、データが常に直通できるようにするために、ポストプロセッサモジュール２８を省いてもよい。図３Ａから分かるように、各磁気読み書きヘッドアセンブリ２のバッファ３０は、接続部１８を介して、共通の通信バス２０に接続されている。データ部材が半回分だけ振動する間、データは、読み取りヘッド８によって、データ部材から読み出されて、（パターンを合わせる状況が設定された状態で）各バッファ３０に読み込まれる。データは、クロック同期して各読み取りヘッドから順次出て、各バッファは、データが出力されている間、バス２０に接続される。従って、データを出力したヘッドに最も近いヘッドに対するバッファが最初にバスに接続され、次いで、その隣のバッファがバスに接続され、もって、一列に並んだ各バッファは、（必要であれば）バスに接続されてデータを出力する。バス２０は、ヘッド部材のエッジ部分にデータを送り、このエッジ部分からデータは、例えば図１３に示されるような動的波長可変エンドレーザによって、送信される。各データ経路２０は、ヘッド部材のエッジ部分において、光エレクトロニクスモジュール１００に接続されている。該モジュール１００は、波長が対応して動的に変えられたエッジレーザ１０２を駆動する。光ファイバ１０４のアレーは、データを他の場所、例えば、データ取り扱い手段又は光スイッチに送る。
【００５７】
図１４は、典型的な光ファイバ１０４にける光のスペクトルを示している。データは、各ファイバが６４キロバイトの帯域幅を有するように、広いスペクトルを変調するために使用される。ファイバが５１２列の場合、装置全体の帯域幅は３２Ｍｂとなる。
【００５８】
本発明の別実施例を図３Ｂに示す。この実施例において、各磁気読み書きヘッドアセンブリ２のバッファは直列に接続されており、あるバッファの出力端３０ｂは、そのバッファの下流側にある隣のバッファの入力端３０ａに接続されており、１つの長いシフトレジスタを形成している。データ部材が半回分の振動をする間、データは、読み取りヘッドヘッド８によって、データ部材から読み出されて、（パターン合わせの状況が設定されている状態で）各バッファ３０に読み込まれる。データは、クロックに同期して、連続するバッファを通って、ヘッド部材のエッジ部分に送られ、該エッジ部分から、データは、上述と同様に送られる。この図３Ｂに示された実施例の構成は、通信バスへのバッファの接続を制御する論理構成が不要なので、図３Ａの実施例の構成と比べて、その構築が非常に単純であるという利点がある。しかし、この図３Ｂの実施例の構成は、前もって構成されたシリアルな構成によってしかデータが送信されないので、図３Ａの実施例の構成に比べて、柔軟性に欠ける。
【００５９】
図４は、データ部材の時間に対する変位を示すグラフである。データ部材は、（ＷＯ2004/038701に記載されているような）圧電アクチュエータによって駆動され、略正弦曲線状の移動を行う。読み取りヘッド８によって誘導される信号が弱く、且つ、比較的に雑音のレベルが高いということは、データ部材が図４の曲線の領域Ａで示されるような直線状に動いている間しかデータの読み取りができないことを意味する。しかし、本発明では、ヘッド部材の全ての読み取りヘッドが同時にデータの読み取りを行い、該データは、読み取りヘッドから、同期して複数の横の列／縦の列で順次読み出される。このデータの読み取りは、データ部材が減速して停止して移動方向を逆向きにする曲線部分Ｂにおいて行われる。好ましくは、本発明では、この“役に立たない”時間を余すところ無く利用している。図４に示されるように、データ部材の各半サイクルの移動においてこの“役に立たない”時間帯Ｂは、非常に重要な時間帯であり、“役に立つ”時間帯Ａよりも約５０％長い。
【００６０】
上述の構成によって、ヘッド部材の全ての読み取りヘッドはデータ部材からデータを読み出し、該データは、複数の列で、ヘッド部材から流出されることが分かる。これは、データ部材の半回分の振動を１度行う際に、該データ部材の表面全体からデータが読み出されることを意味するものであり、非常に有効な効果である。
【００６１】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の更なる別実施例を示しており、複数の磁気読み書きヘッドアセンブリ２は列状に直列接続されていない。各アセンブリ２は、横方向の接続部分３４と縦方向の接続部分３６とから成るマトリックスネットワークにおいて、アクセスノード３２に接続されている。この構成の場合、各磁気読み書きヘッドアセンブリ２からデータが読み出される方向と該アセンブリ２にデータを読み込む方向とに大きな柔軟性を持たせることができる。即ち、図５Ｂに示されるように、データは、同じ列上においても、相異なる方向に移動することができ、磁気読み書きヘッドアセンブリ２の列状の接続関係を効果的に“断ち切る”ことができる。この図５Ａ及び図５Ｂの構成が有する機能を実行可能にするためには、接続部分３４、３６の各横の列及び／又は各縦の列の両端は、ヘッド部材からデータを転送するための手段又はエッジレーザを備える必要がある。
【００６２】
図５Ａ及び図５Ｂに示されたマトリックスとノードとから成る構造は様々な用途に供することができる。例えば、図３を参照して説明したように、横方向の列を構成する接続部分３４に沿ってデータは送信され、一方で、媒体部材へ書き込まれるデータは、縦方向の列を構成する接続部分３６に沿って移動する。若しくは、縦方向の接続部分３６は、各磁気読み書きヘッドアセンブリ２のポストプロセッサ２８にサーチパターンを送りローカルデータのフィルタリングを可能にするために使用可能である。
【００６３】
図５Ａ及び図５Ｂで示された接続以外の接続構造が図１０に概略的に示されている。図１０の（Ａ）には、図５Ａの矩形状のマトリックスが示されている。図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）とは異なる別の接続構造を示しており、この接続構造は、菱形の格子形状の接続構造となっている。データは、ヘッド部材から互いに平行な斜めの経路に沿って読み出される。図１０の（Ｃ）は、ヘッド部材上において或るマトリックス１１０のノード１０８に単体のヘッドアセンブリ２がアクセスノード１０６を介して接続されるとともに、このアセンブリ２は他のガラス基板上における別のマトリックス１１４のノード１１２にも接続可能であることを示している。
【００６４】
図１１は、ヘッドからデータが様々な方向に読み出されることを模式的に示している。ヘッドは、ノード３２ａにおいて、ヘッド部材の上部にデータを読み出し、ノード３２ｂにおけるヘッドは右方向にデータを読み出し、ノード３２ｃにおけるヘッドは左方向にデータを読み出し、ノード３２ｄにおけるヘッドはデータを下方に読み出る。
【００６５】
図１２は、複数のデータ経路２０、２０’、２０’’に接続されているヘッドアセンブリ２を示している。
【００６６】
図６は、単体のヘッド部材表面、即ち、単体のガラス片が、複数の連続した個々のヘッド部材３８（この図においては便宜上１０個のヘッド部材）に区分けされていることを模式的に示している。これらのヘッド部材は、表面加工が終了した後で、切断されて、それぞれ別のドライブユニットに使用されることも可能であり、又は、互いに接続されて、共通のドライブ機構及びデータ部材と共に使用されることも可能である。複数のハードディスクの冗長アレーが使用される場合のように、多数のヘッド部材及び多数のデータ部材を備えることが有効である場合もある。
【００６７】
本発明の他の用途の例を図７を参照して説明する。この例は、ＶｏＩＰ（voice over internet protocol）ネットワーク等のパケット交換電気通信ネットワークにおけるノードに位置するテレコム変換機モジュール４０を示している。パケット交換ネットワークにおいて、２名以上の者が音声での通話を行うことができる。この際、各人の話がデジタル化されて圧縮され、そして、連続する複数のデータパケットに分けられる。これらのデータパケットは、データネットワークのそれぞれ異なる経路を通る。受信端において、パケットは、正しい順序で再構築されて、可聴の話に変換される。ＶｏＩＰネットワークは、話のデータからなるパケットを運ぶための標準インターネットプロトコルを使用しており、該パケットは公衆のインターネットによって運ばれる。パケット交換ネットワークは、通話中に２名の者に帯域幅が付される従来の回線交換音声ネットワークと比べて、効果的に帯域幅が使用できるので、音声での通信においては注目を集めるようになっている。
【００６８】
図７に示されたノード４０を参照すると、該ノード４０は、第１ポート４２を備えた状態で概略的に示されている。該第１ポート４２にデータパケットが受信される。また、３つの出力ポート４４ａ、４４ｂ、４４ｃが備えられており、これらの出力ポートは、３つの更なるノードとなっており、交換機４０はこれらの更なるノードにデータパケットを送る。出力ポート４４ａ、４４ｂ、４４ｃにはそれぞれデータ記憶部４６ａ、４６ｂ、４６ｃが対応して設けられている。データパケットは、ネットワークに出力される前に、これらのデータ記憶部４６ａ、４６ｂ、４６ｃにおいて待機してキューを形成する。ある実施例においては、これらのデータ記憶部は、互いに完全に別々の複数のデータ記憶装置で形成されるか又は単体の均質の装置に格納されて、物理的ではなく論理的にのみ区分けされることも可能であるが、図６を参照して説明した共通のスライド部材上の個々のデータ記憶素子３８で形成されていてもよい。データ記憶部は、単体のヘッドに対応して設けられたデータ記憶領域となっていてもよい。
【００６９】
データパケットが第１ポート４２に受信されると、該パケットは、出力ポートに対応するデータ記憶部４６ａ、４６ｂ、４６ｃのキュー全てにコピーされる。パケットがコピーされるキューは、ノード４０が有する出力ポートの全てのキューであるか、又は、ノード４０が有する出力ポートのキューのうちの一部のみでもよい。この一部のキューは、例えば、特定のパケットの目的地のアドレスによって定義されたキューであるか、又は、他のノードにおいて最大の長さを有するキューによって定義されたキューである。データパケットは、キュー４６ａ、４６ｂ、４６ｃにおいてそれぞれ異なる速度で移動する。この移動速度が異なる理由としては、該移動速度は、外部のネットワークの状況、特に、各出力ポート４４ａ、４４ｂ、４４ｃに接続されているノードの状況によって決定されるからである。ある出力ポート、例えば、第３の出力ポート４４ｃにおけるキューの先頭にパケットが到達すると、該第３の出力ポート４４ｃは、他の２つの出力ポート４４ａ、４４ｂにメッセージを送信して、コピーされたパケットをキュー４６ｂ、４６ａから削除するように出力ポート４４ａ、４４ｂに命令する。従って、データパケットは、特定の出力ポートに割り当てられてから初めて送信の準備を行うので、可能な限り効果的にノード間を横断することができる。このように各出力ポート４４ａ、４４ｂ、４４ｃに対してキュー４６ａ、４６ｂ、４６ｃを備えると、キューを中央に１つだけ設けた場合によくみられるような、ノード４０がパケットを受信する速度を低下させ得る狭い経路が形成されない。また、特定のパケットの目的地に適した出力ポート及び／又は飽和した出力ポートに基づいて、上述のように出力ポートの割り当てが行われる。
【００７０】
個々のヘッドに対応して記憶領域が設けられている場合、各ヘッドは、図５Ａ、図５Ｂ、図１０及び図１１を参照して説明したように各ポートにパケットを出力できるので、多数のヘッドにパケットをコピーする必要はない。
【００７１】
図８及び図９は、本発明の他の実施例におけるヘッド部材を概略的に示している。この実施例において、個々のヘッド４８はクラスタを構成するように配置されており、該クラスタは共通のプロセッサ５０を共有する。図９から分かるように、複数のヘッド４８の物理的なレイアウトは、図１Ａに示されたレイアウトに類似しており、該ヘッド４８は、ポリシリコンアイランド４と、堆積層６と、によって形成されており、該堆積層６は、読み取りヘッド８と、書き込みヘッド１０と、電子部品５２と、を備えている。しかし、電子部品５２は、図１Ａに示された電子部品１６とは異なる。詳しくは、ヘッド４８は、前述の実施例のようにバッファを個々に備えていない。ヘッド４８で構成されたクラスタに対して１つのバッファが提供されており、このバッファは共通のプロセッサ５０に内蔵されている。また、各ヘッド４８は、共通のプロセッサ５０に接続された接続体５４を１つしか備えていない。クラスタ同士を互いに直接接続することも可能ではあるが、プロセッサ５０は、マトリックスのアクセスノード（図５Ａ参照）に接続される接続体５６を有している。前述の実施例における単体のヘッドアセンブリが複数示されている場合、これらのヘッドアセンブリを、図８及び図９に示されるような複数のヘッドからなるクラスタに替えてもよい。従って、クラスタは、単体のヘッドのように論理的に作用し、マトリックスにおいてクラスタを除いた他の残りの部分からは不透明となっている内部構造体として配置される。
【００７２】
個々のヘッドの電子部品５２は、アナログの磁束信号をデジタルデータに変換するデコーダを備えることができる。又は、共通のプロセッサ５０が信号を復号することも可能である。この図８及び図９に示された構成の場合、信号は複数のヘッドアセンブリ間の距離、即ち、数百マイクロメータ程度の距離しか伝送されないので、読み取りヘッドから“離れて”信号の復号化を行った場合、例えば、ヘッドの列の端部で信号の復号化を行った場合に比べて、あまり不利なことが生じない。従って、信号は、著しく質が低下することはなく、もって、この図８及び図９の構成においては、データ部材の面密度に過度の制限を課すことはない。
【００７３】
上述のクラスタ構造によって、２つ以上のヘッドからのデータを含めるより複雑な処理を実行することができる。更に、データが２つ以上のヘッドに分散するので、内容即ちデータのアドレス指定が複雑になり、例えばネットワークパケットのようなデータを理解することが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】本発明に係わるヘッド部材に設けられた読み書きヘッドアセンブリの形状を示した図。
【図１Ｂ】複数の列状に接続された図１Ａの読み書きヘッドアセンブリからなる小アレーの図。
【図２】図１Ａの読み書きヘッドアセンブリの機能を構成する部品の概略図。
【図３Ａ】一列に接続されている図１Ｂに対応した読み書きヘッドアセンブリの概略図。
【図３Ｂ】本発明の別実施例における一列に接続された読み書きヘッドアセンブリの概略図。
【図４】本発明に係わる余分な使用可能部分を示すデータ部材の動作のグラフ。
【図５Ａ】図１Ｂとは異なる方法で互いに接続された読み書きヘッドアセンブリの概略図。
【図５Ｂ】図５Ａに示された構成におけるデータの移動を概略的に示した図。
【図６】複数の独立したデータ領域に分けられたデータ部材の概略図。
【図７】テレコム交換機におけるパケットデータがキューとなっている状態の概略図。
【図８】本発明の別実施例におけるヘッドアセンブリが共通のプロセッサに接続されている状態の概略図。
【図９】図８に示された実施例の構成図。
【図１０】読み書きヘッドアセンブリの各種の接続を概略的に示した図。
【図１１】データが選択された様々な方向に読み出されている状態を示した図。
【図１２】多数の箇所に接続された読み書きヘッドアセンブリの概略図。
【図１３】エッジレーザによるデータ記憶装置への接続状態の概略図。
【図１４】図１３に示された広域スペクトルの拡大図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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