(57)【要約】【課題】  シリンダストレージのハードウェア構成および同期処理を簡単化する。【解決手段】  シリンダストレージ間およびシリンダストレージと駆動モータとの間を同軸上に接続して同期をとる。シリンダストレージは外部コネクタにより共通のインタフェースで接続されており、データの書き込み／読み出しを行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられた複数のシリンダストレージがそのシリンダ回転軸を共通にして設置されたことを特徴とする複合型シリンダストレージ。
【請求項２】
複数の前記シリンダストレージには、
複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込用ヘッドと、
複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられ、前記データの書込用ヘッドに対しトラックの進行方向の後段に設けられたデータの読出用のヘッドと
をそれぞれ備えた請求項１記載の複合型シリンダストレージ。
【請求項３】
複数の前記シリンダストレージには、
複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込または読出兼用ヘッドをそれぞれ備えた
請求項１記載の複合型シリンダストレージ。
【請求項４】
記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられたシリンダストレージにおいて、
他のシリンダストレージとその回転軸を共通にして嵌合する手段を設けた
ことを特徴とするシリンダストレージ。
【請求項５】
駆動モータと嵌合する手段を備えた請求項４記載のシリンダストレージ。
【請求項６】
請求項４または５記載のシリンダストレージが複数結合された複合型シリンダストレージを挿入する手段が設けられ、
この挿入する手段には、
前記複合型シリンダストレージにデータを書き込みまたは読み出すヘッドと、
前記複合型シリンダストレージを駆動する駆動モータと
を備えたことを特徴とするデータ書替機。
【請求項７】
記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられたシリンダストレージにおいて、
このシリンダストレージにデータを書き込みまたは読み出すヘッドと、
他のシリンダストレージとその回転軸を共通にして嵌合する手段と、
自シリンダストレージの前記ヘッドと他のシリンダストレージの前記ヘッドとを電気的に結合する手段と
を備えたことを特徴とするシリンダストレージ。
【請求項８】
駆動モータと嵌合する手段を備えた請求項７記載のシリンダストレージ。
【請求項９】
請求項７または８記載のシリンダストレージが複数結合された複合型シリンダストレージを挿入する手段が設けられ、
この挿入する手段には、前記複合型シリンダストレージを駆動する駆動モータ
を備えた
ことを特徴とするデータ書替機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なるデータを連続的に書き込み、また、読み出すことができる記憶装置に利用する。特に、装置構成あるいは装置管理の簡単化およびコンテンツ配信手順の効率化の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンテンツのディジタル化とブロードバンド環境の普及にともなって、ストレージにデータをディジタルで記録し編集する場面が増えてきた。さらに、ディジタル映画製作現場や、ディジタル放送のコンテンツ製作現場、コンテンツ配信サーバなどにおいては、テラビット級の巨大なデータを扱うことによっての新たな課題が出てきた。
【０００３】
一番のストレージの課題は、データへのアクセス速度である。ストレージがＨＤＤでデータの転送がされた場合について、膨大な時間がかかるということについて説明する。
【０００４】
ＨＤＤの書き込み／読み出し性能は、主に、１）回転数、２）シークタイム、３）内部データ転送速度、４）インタフェース速度、５）バッファ量によって決まる。この中でさらに連続データの書き込み／読み出しに影響する項目は、３）内部データ転送速度、４）インタフェース速度、５）バッファ量である。ここで、それぞれの項目について検討してみる。
【０００５】
３）内部データ転送速度について、
最大限内部転送速度が使えた場合に、サーバ用ＨＤＤは現行７００Ｍｂｐｓ〜１Ｇｂｐｓ、デスクトップ用内部転送速度は７００Ｍｂｐｓである。
【０００６】
内部転送速度が範囲を持っているのは、ＨＤＤが円盤状であるため、外周と内周とでは長さに差があるからである。ＨＤＤ製作初期は外周の線記録密度が小さく、外周と内周との１トラックあたりのセクタ数には差が無かった。よって内部データ転送速度には差がなかったが、現在では、ゾーンビットレコーディングという技術により、内周と外周とのセクタ長が接近（同じではない）しており、１回転で読めるセクタ数が異なる。つまり同じ回転数の場合には、外周の方が速く読めるためである。
【０００７】
また、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）やＬｉｎｕｘなどの汎用コンピュータにおいて、ＨＤＤから別のＨＤＤにデータを転送する場合はインタフェース速度やデータ書き込みが断続的になるため、さらにアクセス速度が遅くなる。つまり、実測値（７２００回転Ultra ATA100、内部データ転送速度７００Ｍｂｐｓ、バッファ量８ＭＢ）の場合で、２５０Ｍｂｐｓ〜３００Ｍｂｐｓになる。
【０００８】
４）インタフェースは、Ｕｌｔｒａ  ＡＴＡ１００の場合に、１００Ｍｂｙｔｅ／ｓ（８００Ｍｂｐｓ）、５）バッファ量は、ＩＢＭ  ＨＤＳ  ７２２５２５ＵＬＡＴ８０の場合に、８１９２ＫＢである。ここで、バッファに用いているデータキャッシュへのアクセス速度を０に近似した場合に、４）インタフェース速度は、３）内部データ転送速度に比べて十分な転送速度を持っていることがわかる。つまり、あるデータのＨＤＤへの連続データ転送速度を考える場合に、３）内部データ転送速度がネックとなっていることがわかる。
【０００９】
ここでディジタル映画制作の現場で撮影したデータを作業するためにＨＤＤへのデータ転送にかかる時間を考えてみる。映画制作コンテンツは、４つのカメラで撮った１０分非圧縮の画像を想定する。つまり、ディジタルシネマで使われるディジタル画像の場合には、
非圧縮画像４０９６×３１１２画素  ＲＧＢＡ  １６ｂｉｔ  １０分であるため、
４０９６×３１１２×４×１６≒８１６×１０6［ｂｉｔ／ｓ］
８１６×１０6×６０×１０≒４．９０×１０11［ｂｉｔ／ｓ］≒６０Ｇｂｙｔｅ
となる。４つのカメラからの総データ量は、２４０Ｇｂｙｔｅである。
【００１０】
このデータを内部データ転送速度の理論値、実効理論値、実測値で転送した場合を考える。理論値では、７００Ｍｂｐｓの場合に、
４．９０×１０11×４／（７００×１０6）≒２８００［ｓｅｃ］≒４５［ｍｉｎ］
かかる。さらに、実効理論値５００Ｍｂｐｓの場合には、
４．９０×１０11×４／（５００×１０6）≒３９２０［ｓｅｃ］≒６５［ｍｉｎ］
かかる。そして、実測値２５０Ｍｂｐｓの場合には、
４．９０×１０11×４／（５００×１０6）≒７８３０［ｓｅｃ］≒１３０［ｍｉｎ］
かかる。つまり、映画制作者はカメラからキャプチャされたデータをＨＤＤへデータ転送し終わるのに１３０分間待ち続ける必要がある。
【００１１】
また、オペレーティングシステムをハードディスクへインストールする際、ひとつひとつの汎用コンピュータへＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体や、イーサネット（登録商標）から行っている。一つのハードディスクへのオペレーティングシステムのインストールには１時間以上の時間が必要になる。
【００１２】
ＨＤＤなどによる現状のストレージでは、巨大なデータを転送しようとした場合に、とてつもない時間を要するという課題があることがわかった。そこで、特許文献１または２にある超高速転送速度を実現したシリンダストレージがこれらの課題を解決するのに充分な性能を持っている。
【００１３】
シリンダストレージの転送速度は、２［Ｇｂｐｓ］から１［Ｔｂｐｓ］の性能があるので、２４０［Ｇｂｙｔｅ］のデータ転送も２分から０．５秒で終えることができる。また、シリンダストレージを主記憶として用い、ストレージ自体にオペレーティングシステムを記録しておけば、プレインストールの作業も不要である。
【特許文献１】“HIGH SPEED INFORMATION READ/WRITESYSTEM”、米国特許番号5,754,517(Date of patent:May 19,1998)、欧州特許番号:0750308(独、仏、英、伊、オランダ、スウェーデン)、ToshinobuFutagawa
【特許文献２】“MAGNETIC RECORD・REPRODUCEAPPARATUS FOR RECORDING/REPRODUCING LARGE AMOUNTS OF DATA AT ULTRA-HIGH-SPEEDUSING APERPENDICULAR MAGNETIC RECORDING MODE”、米国特許番号US 2002・0012186A1(Pub.Date:Jan.31,2002)、Yoshihisa Nakamura,Hiroaki Muraoka,Toshinobu Futagawa
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
シリンダストレージのこのとてつもない転送速度は、デバイスの基礎実験によるデータ計測により証明されただけである。実際にストレージとして使う場合に、シリンダストレージ間の接続方法、同期をとる方法について検討する必要がある。
【００１５】
同期方法は、シリンダストレージ同士を接続し、ダイレクトに転送できる構造が望ましい。つまり、シリンダストレージ間で回転数の違いがあった場合には、バッファが必要になり同期処理も複雑になってしまう。
【００１６】
本発明は、このような背景に行われたものであって、ハードウェア構成および同期処理を簡単化することができる複合型シリンダストレージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
複合型シリンダストレージは、シリンダ型の記録媒体が回転し、外側を覆うヘッドにより書き込みまたは読み出しを行う。そこで、本発明では、シリンダストレージ同士を接続する際、回転軸が同じになるように接続をすることによって、複数のシリンダストレージの同期をとる。
【００１８】
シリンダストレージ間およびシリンダストレージと駆動モータとが互いに物理的に接続されて同軸上を回転する。駆動モータは、シリンダストレージの内部にあっても外部にあっても構わないが、複数のシリンダストレージが接続される場合には、同軸にシリンダが回転するように接続される。
【００１９】
複数のシリンダストレージと駆動モータとが同軸上に接続された状態で、その外部は共通の電気媒体で覆われる。ヘッドからこの外部インタフェースへとデータのマルチ入力またはマルチ出力が行われ、シリンダストレージ間のデータのやりとりが行われる。
【００２０】
同じ回転軸上にシリンダストレージが接続されるので、そのまま大型のシリンダストレージとして扱うことができる。つまり、ソフトウェアでのシリンダストレージ間の同期が必要ない。そして、同期をとるためのバッファも必要でない。
【００２１】
あるシリンダストレージから複数のシリンダストレージへ複製を行う場合には、外部の共通インタフェースを通して一括に複製を行うことができる。つまり、一つのシリンダストレージを数十回転させるだけで、全てのシリンダストレージに複製ができるということである。
【００２２】
具体的に、どれだけの転送速度の速度向上効果があるか検証する。シリンダストレージの１秒あたりの回転数をｒｐｓとし、１ヘッドあたりのトラック数をｍ、ヘッド総数をｎ、１ヘッドが担当する全てのトラックを移動するのにかかる時間をｔとした場合に、
トラック総数＝ｍｎ÷ｎ＝ｍ
となるので、シリンダストレージ内の全データを読み出す時間Ｔは、
Ｔ＝ｍ÷ｒｐｓ＋ｔ                                          …式（１）
となる。式（１）の右辺の第一項に対して第二項が無視できるほど小さい場合は、
Ｔ＝ｍ÷ｒｐｓ                                              …式（２）
と近似することができる。このとき、ｍ＝８５本、ｒｐｓ＝９０［回転／ｓ］とすると約０．９４［ｓ］で全データを読み出すことができる。
【００２３】
つまりディジタルシネマの例であげた２４０［Ｇｂｙｔｅ］のデータをＨＤＤへ転送する場合に１３０分かかっていた時間が、本発明のシリンダストレージにより複製した場合は、１秒以内で終わる。また、複製されるシリンダストレージは、理論上はいくつに増えた場合でも、転送に要する時間は同じである。
【００２４】
以上の説明は、複数のヘッドを配置するシリンダストレージを想定したが、書き込み／読み出し可能なヘッドが一つでも構成可能である。
【００２５】
すなわち、本発明の第一の観点は、記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられた複数のシリンダストレージがそのシリンダ回転軸を共通にして設置されたことを特徴とする複合型シリンダストレージである。
【００２６】
また、複数の前記シリンダストレージには、複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込用ヘッドと、複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられ、前記データの書込用ヘッドに対しトラックの進行方向の後段に設けられたデータの読出用のヘッドとをそれぞれ備えることができる。
【００２７】
あるいは、複数の前記シリンダストレージには、複数の前記トラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込または読出兼用ヘッドをそれぞれ備えることができる。
【００２８】
本発明の第二の観点は、記録媒体がシリンダの外壁上に設けられ、この記録媒体には複数のデータ記録用のトラックが設けられたシリンダストレージ自体である。
【００２９】
ここで、本発明の特徴とするところは、他のシリンダストレージとその回転軸を共通にして嵌合する手段を設けたところにある。これにより、所望する個数のシリンダストレージを連結し、本発明の第一の観点である複合型シリンダストレージを所望する規模で構成することができる。
【００３０】
この場合に、駆動モータと嵌合する手段を備えることが望ましい。これにより、以下で説明するデータ書替機などに、複合型シリンダストレージを着脱自在に構成することができる。
【００３１】
本発明の第三の観点は、本発明のシリンダストレージが複数結合された複合型シリンダストレージを挿入する手段が設けられ、この挿入する手段には、前記複合型シリンダストレージにデータを書き込みまたは読み出すヘッドと、前記複合型シリンダストレージを駆動する駆動モータとを備えたことを特徴とする。
【００３２】
これにより、ユーザは、自己が所望する規模で構成されたシリンダストレージを本発明のデータ書替機に挿入して所望するデータを当該シリンダストレージに書き込み、その後に当該シリンダストレージをこのデータ書替機から引き抜いて持ち帰ることができる。前記挿入する手段は、常識的に考え得る最大規模の結合数の複合型シリンダストレージの挿入に対応できるようにしておくことが望ましいが、最も利用頻度の高い規模に合わせておくことも実用的である。
【００３３】
あるいは、本発明のシリンダストレージは、このシリンダストレージにデータを書き込みまたは読み出すヘッドと、他のシリンダストレージとその回転軸を共通にして嵌合する手段と、自シリンダストレージの前記ヘッドと他のシリンダストレージの前記ヘッドとを電気的に結合する手段とを備えたことを特徴とする。これによれば、シリンダストレージと共にそのヘッドまでも所望する規模で構成することができる。また、この場合にも駆動モータと嵌合する手段を備えることが望ましい。
【００３４】
これにより、本発明のデータ書替機は、本発明のシリンダストレージが複数結合された複合型シリンダストレージを挿入する手段が設けられ、この挿入する手段には、前記複合型シリンダストレージを駆動する駆動モータを備えることを特徴とする。すなわち、ヘッド部を持つ必要がなく、装置構成を簡単化することができる。あるいは、装置コストを安価にすることができる。特に、ヘッド部がシリンダストレージ側に設けられていることにより、ヘッドの故障等の障害発生確率を低減させることができ、信頼性の高いデータ書替機を実現することができる。
【発明の効果】
【００３５】
同回転軸上にシリンダストレージの記録媒体が接続されるので、複数のシリンダストレージの全体を１つの大型の記録媒体として扱うことができる。つまり、ソフトウェアにおけるシリンダストレージ間の同期が必要ない。すなわち、同期をとるためのバッファが必要ない。
【００３６】
これにより、ハードウェア構成および同期処理を簡単化した複合型シリンダストレージを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１に本実施例の複合型シリンダストレージのメカニズムを示す。１１のシリンダストレージの記録媒体が１２の同軸上に接続されている。回転は、同軸１２上に複数のシリンダストレージ１１が一斉に回転する構造である。図中の黒または白の点はそれぞれヘッドを表し、黒はシリンダ前面のヘッドであり、白（あるいは図１の小さい黒点）はシリンダ後面のヘッドを表す。本実施例におけるシリンダストレージ１１は磁気的あるいは光学的な記録媒体を想定する。したがって、ヘッドもまた磁気的あるいは光学的なデータ書き込みまたは読み出し機構を備える。
【００３８】
データの複製を行う場合について構成を説明すると、図２に示すように、複製元のシリンダストレージ２４および複製される複数のシリンダストレージ２２および駆動モータ２１が同軸上に接続され、外部インタフェースで覆われており、この外部インタフェースには、各シリンダストレージのヘッド２６が設置され、配線２５により、別のシリンダストレージのヘッドと電気的に接続されている。
【００３９】
複製元のシリンダストレージ２４に記録されたデータは、ヘッド２６から外部インタフェース上の配線２５へと流れ、複製されるシリンダストレージ２２の各ヘッド２６へと到達して書き込まれる。
【００４０】
シリンダストレージ間でのデータのやりとりは、データの複製と同様に、各ヘッド２６から外部インタフェースへデータが流れ、別のシリンダストレージのヘッド２６へと到達し、データの書き込み／読み出しが行われる。
【００４１】
図３に示すように、実際には、シリンダストレージ３３同士およびシリンダストレージ３３と駆動モータ３１との間は、接続部３２および３４の凸部と凹部とがかみ合うようにして接続する。物理的に、かみ合わせて全てのシリンダストレージが回転するので、図１に示すように同軸上に回転させるとこができる。
【００４２】
さらに、図４に示すように、データ書替機３５−１を構成し、このデータ書替機３５−１には、ヘッド部兼挿入部３６および駆動モータ３１を設ける。ユーザは、シリンダストレージ３３を自己が所望する規模の数分嵌合して複合型シリンダストレージを構成し、これをヘッド部兼挿入部３６に挿入することにより、データ書替機３５−１によるデータ書替サービスの提供を受けることができる。ユーザは、データ書替終了後に、複合型シリンダストレージをヘッド部兼挿入部３６から引き抜き、持ち帰ることができる。
【００４３】
ヘッド部兼挿入部３６は、常識的に考え得る最大規模の複合型シリンダストレージに対応できる大きさが望ましいが、最も利用頻度の高い規模に対応できるようにしておくことも実用的である。
【００４４】
あるいは、図５に示すように、ヘッド部３７およびコネクタ部３８をシリンダストレージ３３と共に構成する。この場合には、図６に示すように、接続部３２および３４と共に、コネクタ同士を電気的に接続するための接続部３９を設ける。なお、本実施例では、接続部３９はコネクタ部３８同士を電気的に接続するだけでなく機械的にも結合している。
【００４５】
この場合には、図７に示すデータ書替機３５−２は、ヘッド部を持つ必要がなく、単に挿入部４０を持てばよい。これにより、図４に示すデータ書替機３５−１と比較して装置構成を簡単化することができる。あるいは、装置コストを安価にすることができる。特に、ヘッド部がシリンダストレージ側に設けられていることにより、ヘッドの故障等の障害発生確率を低減させることができ、信頼性の高いデータ書替機を実現することができる。
【００４６】
複数のシリンダストレージにおけるアドレス管理は、図８のようになる。シリンダストレージはそれぞれ個別にＩＤを持っており、コネクタに接続することによりそのＩＤを認識する。
【００４７】
アドレスは、シリンダストレージの固有ＩＤ、ヘッドの番号（トラックのアドレス）、トラック番号、トラック内のアドレス（セクタ番号）により識別することができる。
【００４８】
図８の４３のアドレスは、４４のシリンダストレージＡのＩＤがＡ、４５のヘッドアドレスがＢ、４６のトラックアドレスがＣ、４７のトラック内アドレスがＤであるとすれば、Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄとして識別することができる。
【００４９】
ヘッドの構成例としては、図９に示すように、複数のトラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込用ヘッド（図中の三角形）と、複数のトラックにそれぞれ対応して設けられ、データの書込用ヘッドに対しトラックの進行方向の後段に設けられたデータの読出用ヘッド（図中の四角形）とをそれぞれ備える構成としたり、あるいは、図１０に示すように、複数のトラックにそれぞれ対応して設けられたデータの書込または読出兼用ヘッド（図中の三角形）をそれぞれ備えた構成とする。
【００５０】
後者の場合には、書込または読出兼用ヘッドは、書き込みと読み出しとを同時に行うことはできないので、書き込みと読み出しとを別々の工程で処理することになり、バッファを必要とする場合もあるが、１トラックあたりに１個のヘッドでも本実施例のシリンダストレージを実現可能であるため、ハードウェア構成をさらに簡単化することができる。
【００５１】
また、図１１に示すように、１トラックあたりに複数の書込または読出兼用ヘッドを設けることにより、ヘッドの故障時には正常なヘッドによってこれを補償することができるため、信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の複合型シリンダストレージは、ハードウェア構成および同期処理を簡単化できるので、大規模なシリンダストレージを簡単に構成し、複数の異なるデータを記録することができる。したがって、例えば、複数の異なるコンテンツを記録しておき、ユーザの要求に応じて配信するといったコンテンツ配信装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施例の複合型シリンダストレージの構成図。
【図２】本実施例の複合型シリンダストレージを用いて同時複製を行う例を説明するための図。
【図３】本実施例のシリンダストレージ同士およびシリンダストレージと駆動モータとの接続の様子を示す図。
【図４】本実施例のデータ書替機を説明するための図。
【図５】本実施例のヘッド部を持つシリンダストレージの構成図。
【図６】本実施例のヘッド部を持つシリンダストレージ同士の接続の様子を示す図。
【図７】本実施例のヘッド部を持つシリンダストレージに対応するデータ書替機を説明するための図。
【図８】本実施例の複合型シリンダストレージのアドレス体系を説明するための図。
【図９】１トラック毎に１個の書込用ヘッドと読出用ヘッドを設けた例を示す図。
【図１０】１トラック毎に１個の書込または読出兼用ヘッドを設けた例を示す図。
【図１１】１トラック毎に複数の書込または読出兼用ヘッドを設けた例を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１１  シリンダストレージ記録媒体
１２  回転軸
１３、２６、３７、４２  ヘッド部
２１、３１  駆動モータ
２２  複製されるシリンダストレージ
２３  複製のための電気媒体装置
２４  複製元のシリンダストレージ
２５  ヘッド同士をつなぐ配線
３２、３４、３９  接続部
３３、４１  シリンダストレージ
３５−１、３５−２  データ書替機
３６  ヘッド部兼挿入部
３８  コネクタ部
４０  挿入部
４３  指定したセクタ部
４４  シリンダストレージＡ
４５  ヘッドアドレス
４６  トラックのアドレス
４７  トラック内のアドレス
【図１】
2005216423.tif 000003
【図２】
2005216423.tif 000004
【図３】
2005216423.tif 000005
【図４】
2005216423.tif 000006
【図５】
2005216423.tif 000007
【図６】
2005216423.tif 000008
【図７】
2005216423.tif 000009
【図８】
2005216423.tif 000010
【図９】
2005216423.tif 000011
【図１０】
2005216423.tif 000012
【図１１】
2005216423.tif 000013