處理數字數據流的方法和裝置的製作方法

2023-07-10 06:55:11 1

專利名稱：：處理數字數據流的方法和裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種處理數字數據流的方法和裝置，特別是，涉及一種作為數位訊號記錄/回放安排的一部分的處理數字數據流的方法和裝置。由於有一種正在形成的減小數位訊號處理設備的物理尺寸的期望，所述設備是例如提供或要求記錄或者回放數字數據的設備，所以本地電源的尺寸和容量，特別是對於可攜式設備來說，一直是一個相關的問題。對於這樣的設備而言，可以證明減小功率要求以增加電池更換/充電之前的使用時間是特別有利的，並且也因為這樣而只需要一個功率較小從而可能更小巧的電源設備被安裝在可攜式設備內。例如，IBM微驅動器通常都遵循所謂的compactflash+標準。原始的compactflash標準與compactflash+標準之間的主要區別在於，要獲取的最大峰值功率從100mA@3V增加到500mA@3V。應該認識到，一個特定設備所遵循的標準對於採用該設備的產品的特性和這種設備可能達到的市場規模有直接影響。因此，如果可以實現功率節省的話，這就同時具有擴展一個特定設備的潛在市場的額外好處。特別是，許多可攜式數字助理(PortableDigitalAssistance，PDA)、照相機及其它手持可攜式設備只能提供上面提到的較低的功率電平。這些限制也與小型光學設備相關，有些小型光學設備已被建議用於行動電話手機中。與例如光碟記錄/回放系統的功率要求有關的問題從US-A-5182741可知，其中功率要求按記錄頻率變化，而且從US-A-5550799可知，其中功率變化取決於正在處理的信號的性質。然而這樣的安排必然受到操作特徵的限制和約束，而這些操作特徵是潛在的節能的基礎。本發明尋求提供一種處理數字數據流的方法和裝置，並且該方法和裝置給出了減小這種處理的功率要求的好處。按照本發明的第一方面，提供了一種處理數字數據的方法，包括以下步驟由數字數據形成多個離散數據突發(burst)、在離散數據突發之間的周期期間使電荷存儲設備充電、以及隨後在離散數據突發期間使該電荷存儲設備放電以便提供數據突發期間所需的至少部分功率。本發明還提供了一種相關的數字數據處理設備，該設備包括用於由數字數據形成多個離散數據突發的裝置；被安排成通過該設備的電源來充電的電荷存儲裝置；以及控制裝置，其被安排成在離散數據突發之間的周期期間使所述電荷存儲裝置充電，並隨後在離散數據突發期間使該電荷存儲設備放電以便提供數據突發期間該設備所需的至少部分功率。通過有利地在系統內劃分接通電源的時間以使峰值功率通過例如一個電容器被有效地平滑，本發明的主題對於減小數據處理系統的峰值功率要求特別有利。數據處理系統，如記錄/回放系統，經常需要可能超過行動裝置電源/電池有效規格的較大峰值功率。在本發明中，適當控制的、例如數據流到時間分離的塊(chunk)的劃分可用來克服這個問題，這是通過控制上述塊的寬度以使得可由一個電容器放電來提供在處理這些塊期間所要求的能量而進行的。有利的是，各塊之間的時間間隙有利地能夠被容易地控制，使得進入電容器的峰值功率低於系統峰值功率容量。權利要求2的主題對進一步擴展本發明提出的有利的峰值功率減小特別有用。權利要求4-7的主題提供了特別有利的、簡單的、可能省空間的、用來提供臨時存儲的裝置，並且該裝置隨後的放電有效地作為補充功率源。權利要求8-10的主題將本發明的主題聯繫到例如可攜式設備中所用的光碟機。因此，應當認識到，本發明能夠被有利地應用到與光碟設備的記錄/回放安排相關的方面，特別是那些要求可以進行記錄或回放的最小比特速率的光碟設備。對於數字視頻記錄而言，這種最小比特速率通常為33Mbits/s的量級。以這種方式，就能夠以短的、重複的突發來有利地實現比特速率遠小於這種最小值的數據流的記錄或回放，其中每個突發是以等於或大於上述最小比特速率的速率提供的。儘管對於這樣的設備，峰值功率消耗因為與記錄/回放的最小比特速率有關而將依然是高的，但本發明提供的好處在於，通過使用一個適當的電荷存儲設備，採取在上述重複突發之間的非活動周期期間存儲功率、以及在由重複突發定義的活動周期期間補充設備電源的方法，事實上能夠減小該設備的峰值功率要求。通過適當地選擇活動和非活動周期的長度，電荷存儲設備放電就可以提供足夠的補充功率，使得所述設備的峰值功率消耗顯著減小。更進一步，本發明能被安排為使得每個數據突發可以本身就包含多個活動和空閒周期，其中單個突發期間的平均數據速率低於與記錄/回放的最小比特速率相關聯的速率。參考附圖，僅以示例的方式，在下文中對本發明做更進一步的描述，在附圖中圖1是為了把數據速率減小到低於數據記錄或回放的最小速率而將數字數據流劃分為數據塊的示意性圖示；圖2是按照本發明的一個實施方案來劃分數據流的圖示；圖3顯示了按照本發明的用於實現補充電源的簡化模型；圖4顯示了一種在按照本發明的一個實施方案中使用的開關式電源；以及圖5是為採用本發明的一個實施方案而安排的一種光設備的示意性框圖。圖1顯示了當前的一種提議，其中數字數據流10可能已經展現出的比特速率低於與光碟記錄器相關的記錄回放所要求的最小值，該數字數據流被分成大小為16Mbit的離散數據塊12，每塊的比特速率為33Mbits/s。選擇最小比特速率33Mbits作為門限值，是考慮到它與數字視頻記錄資料的記錄能力有關。正如從圖1中看到的，當被劃分成大小為16Mbit的離散塊12時，數字數據流10在這些塊12之間展現出非活動周期14。現在來討論一個例子，其中被處理的數據包含記錄在光碟上和從光碟回放的數字數據。因為數字視頻記錄率通常是1.5，所以進入記錄驅動的33Mbits/s的數據速率會導致從該驅動輸出量級為20Mbits/s的數據流。因此，為了滿足最大用戶速率1Mbits/s，該設備實際上僅須開啟所要求時間的1/20以滿足這樣的數據速率，並且能夠籍助於本地存儲的能量源來減少平均功率，而並不需要1.5Mbits/s量級的記錄速率。然而，關於峰值功率的要求，仍然不得不採用本地能量來進行補充，仍然不得不獲得電源，並且已經提議用電池來提供這樣一個能量源，但因為其成本和尺寸的原因，這被認為是不可能的。通過控制要求數據突發的時間，我們發現數據處理所要求的至少部分功率可以從電容器獲取。圖2顯示了一個實施方案，其中速率為33Mbits/s的離散數據突發16本身被各自劃分為一系列離散數據突發18，而其中每一個的持續時間都短得足以允許每個突發從電容器裡獲得所要求的能量。假設從數字視頻記錄糾錯器出來的簇大小為64kbytes，那麼對於20Mbits，這就需要64e3÷(20e6÷8)＝25ms。對於一個優化的大約750mW的功耗，如果假定電容器有1伏特的壓降，並且假定以3伏特電源供電，那麼I＝P÷V＝250mA，C＝IT÷V＝0.25A×0.025s÷1V＝6.25mF。例如，如果數據以2k的塊恢復，那麼讀出數據的時間就為2×103÷(20×106÷8)＝0.8ms。需要的電容器就在C＝IT÷V＝0.25A×0.0008s÷1V＝200μF的量級。應當認識到，因為塊尺寸變小了32倍，所以電荷存儲設備也要小32倍。而進一步，如果按1∶19的傳號空號比將2kbyte的塊分隔開，則峰值功率將與平均值一樣為750mW/20＝37.5mW。然而我們認識到，現在讀出一個糾錯器數據塊將至少需要20×0.8ms×32＝0.5s，但通過減少傳號-空號比(marktospaceratio)，峰值功耗就可以與訪問時間對換。例如，一個1∶4的比率將有750mW÷5＝150mW的峰值功耗和5×0.8ms×32＝125ms的延遲。當流速率為1Mbits/s時，對於1/4的時間，則功率消耗將為150mW，而對於其餘3/4功率消耗則為零。對於光碟，應當認識到，實際達到的比率取決於塊大小相對於光碟旋轉一周的比例。可以理解，前面選擇了一個簡單的電容器模型，其中平均電壓為3V且允許壓降為1V。這或許也可以由一個簡單的電阻20和電容器22電路24來實現，如圖3所示。應當理解，在該電路中電阻20會耗散能量，電容器22中存儲的能量正比於電壓的平方，並且1V的波動也會導致更多的能量耗散，因而需要一個開關式調整器。圖4顯示了一種按照本發明的適合於電荷存儲的開關式電源。該電路可如下地操作，並且包括充電電感器26、接地開關28、連接電容器32的開關30、另一個使電容器32放電到放電電感器38的開關、另一個與電感器38相連的電容器。開關36還在開關34打開時向放電電感器38提供源電流。開關28閉合，直到通過電感器26從3.5V電源獲取到最大允許電流。然後，開關28在開關30閉合的同時打開。因為開關28打開會造成電流變化模式，所以電感器26產生一個大的電壓。這迫使流動在電感器26中的電流流進電容器32，即使是在後者處於更高的電壓時。電感器26兩端的電壓壓降將使其電流相對較快地減小到零並將其能量轉移到電容器32。如果電容器32需要更多的電荷，則隨著電流達到零，開關30被打開以允許這一程序再次啟動。此刻電容器32被充電至8伏特。當電容器32電壓為8伏特時，用1.2/8的傳號-空號比來調整開關34可使電壓達到1.2伏特。然後在數據塊期間，最壞情況下電容器32會放電至1.2伏特。這就可以確定電容器32所要求的值。因為任何情況下充電時間都要比放電時間長得多，所以電容器32通過電感器26充電而通過電感器38放電就得不到什麼好處。由於上述原因，這就導致另一種安排，即通過使用時間復用式開關，用一個公共電感器來代替電感器26和38。從以下式子可以計算出電容器32的值現在Vout為1.2V，因此I＝P÷Vout＝750mW÷1.2V＝0.625A假設如上T＝6.6ms，那麼電容器上的電壓壓降就為Vdrop＝8V-1.2V＝6.8V則電容器32的電容值＝IT÷Vdrop＝(0.625A×6.6ms)÷6.8V＝607μF因此使用開關式電源可用來將電容器從3.5V時的1.6mF減小到8V時的0.6mF。現在來看圖5，圖中顯示一個光碟機系統42，包括光碟44，該光碟44由馬達46旋轉驅動並從中取回數據，或者由一個光學拾波器48將數據記錄在其上。解碼器-伺服控制器50被用來向光學拾波器48傳遞控制信號以及接收來自光學拾波器48的信號，並且還用來控制馬達46。該解碼器-伺服控制器同樣被安排為藉助於線路52連接到主機系統。解碼器-伺服控制器50還被安排成輸出一個被傳遞給電源系統56的控制信號54，按照本發明的一個實施方案，該電源系統56被安排成通過輸入線路58接收輸入功率並傳遞輸出功率信號60以供解碼器-伺服控制器50用來控制光碟機系統42的操作。應當理解，電源系統56通過電容器62與本實施方案中所說明的一個臨時能量存儲器相關聯，該電容器的充電和放電被同步和被控制，這樣就能夠如以上討論的那樣補充光碟機系統42的功率要求。因此，應當理解，本發明提供了用於獲得比特速率低於數據記錄/回放所要求的比特速率的數據流的裝置，並且其中對於例如單板電源的峰值功率要求得到了有利的限制。權利要求1.一種處理數字數據(10)的方法，包括以下步驟由數字數據形成多個離散數據突發(12)、在離散數據突發之間的周期(14)期間使電荷存儲設備(32)充電、以及隨後在離散數據突發(12)期間使電荷存儲設備(32)放電以提供數據突發(12)期間所需的至少部分功率。2.按照權利要求1的方法，其中多個離散突發(18)形成一個活動周期(16)並且數據流被劃分為多個由空閒周期分隔開的活動周期(16)。3.按照權利要求2的方法，其中電荷存儲設備(32)在空閒周期期間被充電。4.按照權利要求1-3中任意一項的方法，其中電荷存儲設備(38)包含電容器。5.按照權利要求4的方法，其中該電容器形成開關模式電源的一部分。6.按照權利要求4或5的方法，還包括充電電感器(26)和放電電感器(38)。7.按照權利要求4或5的方法，並且其中充電和放電是採用公共電感器的方式、通過適當的開關控制來允許充電和隨後放電而實現的。8.按照權利要求1-7中任意一項的方法，其中數據處理包含數據記錄。9.按照權利要求1-8中任意一項的方法，其中數據處理包含數據回放。10.按照權利要求8或9的方法，還包括作為光碟系統的一部分來處理數字數據流的步驟。11.一種數字數據(10)處理設備，包括用於由數字數據形成多個離散數據突發(12)的裝置；被安排成通過設備電源充電的電荷存儲裝置(32)；以及控制裝置，其被安排成在離散數據突發(12)之間的周期(14)期間為電荷存儲設備(32)充電，並隨後在數據離散突發(1)期間使電荷存儲設備(32)放電以提供數據突發(12)期間所需的至少部分功率。12.按照權利要求11的設備，其中用於劃分數字數據流的裝置被安排為使得提供多個離散數據突發來作為一個活動周期，並且將數據流劃分為由空閒周期分隔開的多個這樣的活動周期。13.按照權利要求12的設備，其中該電荷存儲設備在空閒周期期間被充電。14.按照權利要求11-13中任意一項的設備，其中該電荷存儲設備包含電容器(32)。15.按照權利要求14的設備，其中該電荷存儲裝置構成開關模式電源設備的一部分。16.按照權利要求15的設備，還包括充電電感器(26)和放電電感器(38)。17.按照權利要求15的設備，還包括用於充電和放電的公共電感器，以及受控的、用於通過該公共電感器來實現所要求的充電和放電的開關裝置。18.按照權利要求11-17中任意一項的設備，其中該設備構成數字數據記錄/回放系統的一部分。全文摘要本發明提供了一種處理數字數據(10)的方法和裝置，包括以下步驟由數字數據形成多個離散數據突發(12)、在離散數據突發之間的時間間隔(14)內使電荷存儲設備(32)充電、以及隨後在離散數據突發(12)期間使電荷存儲設備(32)放電，這樣便提供了數據突發(12)期間所需的至少部分功率，而且這樣便減少了峰值功率要求而同時允許以低於數據記錄/回放最小速率集的速率來傳輸數據。文檔編號G11B19/00GK1656553SQ03811882公開日2005年8月17日申請日期2003年5月21日優先權日2002年5月25日發明者J·A·哈羅爾德-貝裡,T·G·R·哈爾申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司