儲存裝置與存取該儲存裝置的相關方法
2023-05-11 10:38:21
專利名稱：儲存裝置與存取該儲存裝置的相關方法
技術領域：
本發明涉及存儲裝置，特別是存儲裝置與存取該儲存裝置的相關方法。
背景技術：
在現代生活中，多媒體數據顯得愈來愈重要，而其大多數是儲存於儲存裝置中，例如磁性儲存單元、非易失性存儲器與光碟片等，而多媒體數據通常包含有聲音數據、影像數據與數字元數據，當多媒體數據是儲存於一磁性儲存單元(例如一硬碟)時，將有兩種類型的數據會儲存於該硬碟中，第一種數據為影音數據(audio/video(AV)data)，一般來說，影音數據的大小可以達到數百個兆字節(megabytes)(甚至千兆位組(gigabytes))，而影音數據的讀寫程序是一異步串流運作(asynchronous streaming operation)，經常需要良好的實時輸入/輸出(I/O)效能，此外，影音數據將會於影音錄放過程中進行存取；第二種數據為信息數據(information data)，其包含有所錄下的影音數據的數據結構信息(structural information)，一般來說，數據結構信息的大小只在數千字節左右，而信息數據則會在影音錄放過程的之前或之後進行存取。
請參照圖1，圖1是耦接至一存儲裝置120的數據儲存系統110的示意圖。數據儲存系統110包含有用來自存儲裝置120讀取數據與寫入數據至存儲裝置120的文件系統115，一般而言，硬碟是一常見的數據儲存系統，而該硬碟的存儲裝置則經常被格式化成多個簇(cluster)，其中每一簇是硬碟的最小儲存單元，當數據的大小大於簇的大小並且欲儲存於被格式化為多個簇的硬碟時，為了配合單一簇大小的限制，必然將使用超過一個簇以儲存該數據，在此種情形之下，在被儲存至該硬碟之前，影音數據一般會被切分為數個片段，亦即數個影音文件區段(AV file segment)。請參照圖2，圖2是硬碟機的線性硬碟儲存空間(linear hard disk space)的示意圖。線性硬碟儲存空間200包含有N個簇，其簇數由1、2...、k、k+1、...至N，其中簇210是指空的簇，而其它標記有「X」的簇則是佔用中簇212，另外，儲存於線性硬碟儲存空間200的影音數據將因此被切割成數個影音文件區段以配合簇的大小，而佔用中簇212則是該影音文件區段所佔用的簇，理論上，影音文件區段的儲存最好是以連續的方式來安排，當一硬碟被重新格式化之後，影音數據便會以一連續的位置來儲存於該硬碟中，影音數據被存取時將不需要多餘的搜尋運作(seeking operation)，然而不幸的是，硬碟在經由某些影音文件存取運作(例如切截(truncation)、刪除與部分抹除)之後，如圖3所示，佔用中簇212將會不規則分布，在此情形之下，影音數據存取時將需要額外的搜尋運作，而圖中的箭頭是表示搜尋運作的一範例。因此，當頻繁的文件存取運作後而使得佔用中簇212更加不規則地分布時，將需要更多的搜尋運作，結果便造成影音數據的存取需要更多處理也同時造成過長的輸入/輸出存取時間，如此一來，系統中輸入/輸出效能低落與可同步播放/錄製比特流的比特流數量減少的問題便隨之產生。
一般來說，一個硬碟可以被切割成兩個或兩個以上的儲存區段(亦即磁碟分割(partition))，其中這些儲存區段具有不同的簇大小，請參照圖4，圖4是包含有兩個磁碟分割410、420的線性硬碟儲存空間400的示意圖。磁碟分割410、420分別具有簇412、422，其互為兩個分別獨立的儲存區域並分別具有N個簇與P個簇，其中簇412的大小小於簇422的大小，另外，因為信息數據的大小通常較小，故使用較小的簇來儲存信息數據比使用較大的簇來得較為合適，為詳細了解其運作，請參照圖5，在圖5中，兩相同大小的信息數據分別使用簇412與簇422以儲存於磁碟分割410、420中，水平線標記區域413、423是信息數據實際上所佔用的空間，而所使用的簇412、422的剩餘部分則分別為黑點標記區域414、424(其內部是空的)，亦即此黑點標記區域414、424實際上不被任何數據所佔用，然而亦不能夠用來儲存數據，因為簇是磁碟分割中最小的儲存單元；因此，黑點標記區域414、424可以視為被浪費的儲存空間，而當比較所佔用的簇412與簇422時，則會發現黑點標記區域424的空間比黑點標記區域414的空間來得大，此表示所佔用的簇422比簇412浪費更多的儲存空間；簡而言之，為了避免浪費儲存空間，使用較小的簇比使用較大的簇來儲存信息數據將較為合適。
另一方面，影音數據的大小通常較大，因此，使用較大的簇比使用較小的簇來儲存影音數據將更為合適。當儲存影音數據時，使用具有較小簇的磁碟分割將比使用具有較大簇的磁碟分割會使得該影音數據被切割成較多個片段，基於使用較多不完整小片段的數據在存取時將消耗較多輸入/輸出效能的理由，因此，較建議使用較大簇來儲存較大的數據，否則硬碟在經由如上所述的影音文件存取運作(例如切截、刪除與部分抹除)來進行存取之後，數據片段(data fragment)將會以不規則的順序而過度地分散，此將使得數據存取程序發生嚴重的延遲，而若大量的磁碟搜尋運作插入於連續數據的搬移運作中時，那麼系統緩衝器可能會在文件記錄時產生數據溢位(overflow)或在文件播放時產生數據不足(underflow)的情形。
總結而言，若儲存裝置沒有依據固定規則來規劃儲存空間及存取數據，結果將可能造成某些問題發生，舉例來說，若在同一磁碟分割中摻雜所有的信息數據與影音數據，則收集所有信息數據的時間將依據這些數據(亦即信息數據與影音數據)的分散儲存程度來決定，因此，將無法保證系統具有理想的激活時間(boot up time)，此外，在產生記錄文件與刪除記錄文件之後，磁碟驅動器必須進行數據重整(de-fragmentation)，否則數據會被過度地分散儲存而將花費大量的存取時間且系統亦較容易損壞。
發明內容
因此本發明的目的之一在於提供一種儲存裝置以及存取該儲存裝置的方法，以解決上述的問題。
依據本發明的一實施例，其揭露一種用來儲存多個第一數據與多個第二數據的儲存裝置，其中每一第一數據分別與一第二數據相關聯，而該儲存裝置包含有一第一儲存區段與一第二儲存區段，該第一儲存區段切割成用來儲存該多個第一數據的多個第一儲存單元，該第二儲存區段切割成用來儲存該多個第二數據的多個第二儲存單元，而每一第一儲存單元的大小大於每一第二儲存單元的大小，以及每一第一數據的大小大於與其相關聯的一第二數據的大小。
依據本發明的另一實施例，其另揭露一種用來於一儲存裝置中存取多個第一數據與多個第二數據的方法，其中該儲存裝置包含有一第一儲存區段與一第二儲存區段，該第一儲存區段被切割成多個第一儲存單元，該第二儲存區段被切割成多個第二儲存單元，而每一第一數據分別與一第二數據相關聯；該方法包含有儲存該多個第一數據至該第一儲存區段中以及儲存該多個第二數據至該第二儲存區段中，其中每一第一儲存單元的大小大於每一第二儲存單元的大小，而每一第一數據的大小大於與其相關聯的一第二數據的大小。
圖1為公知耦接至一存儲裝置的數據儲存系統的示意圖。
圖2為公知硬碟機的線性硬碟儲存空間的示意圖。
圖3為圖2所示的公知硬碟機在藉由數個影音文件運作存取後的線性硬碟儲存空間的示意圖。
圖4為公知包含有兩個磁碟分割的線性硬碟空間的示意圖。
圖5為公知兩相同大小的信息數據分別儲存於圖4所示的兩磁碟分割的示意圖。
圖6為本發明包含有二磁碟分割的線性硬碟儲存空間的示意圖。
圖7為本發明儲存裝置的讀取程序的流程圖。
圖8為本發明儲存裝置的記錄程序的流程圖。
圖9為本發明儲存裝置的初始化程序的流程圖。
符號說明110 數據儲存系統115 文件系統120 存儲裝置200、400、600 線性硬碟儲存空間210、212、412、422、612、622 簇410、420、610、620 磁碟分割413、423 水平線標記區域414、424 黑點標記區域具體實施方式
本發明所揭露的方法在於提供一種可應用於儲存裝置的處理機制，其中該處理機制是用來增進該儲存裝置的效能，且本發明方法可使用於一硬碟或一非易失性存儲器(例如一快閃記憶體)中。後續是以一硬碟為範例來說明本發明方法的運作，請參照圖6，圖6是包含有磁碟分割610、620的線性硬碟儲存空間600的示意圖，其中磁碟分割610的文件系統可能不同於或者可能相同於磁碟分割620的文件系統。如圖6所示，磁碟分割610、620是兩獨立的儲存區域，而簇612的大小小於簇622的大小。具有較小簇612的磁碟分割610是用來儲存較小數據量的數據，例如一信息數據，而具有較大簇622的磁碟分割620則用來儲存較大數據量的數據，例如一多媒體數據，其中該多媒體數據包含有聲音數據、影像數據、影音數據與數字數據，另外，每一信息數據分別與一多媒體數據相關聯，因此，用來使信息數據與多媒體數據相關聯的文件對照表(file map)亦儲存於磁碟分割610中，通常而言，該文件對照表的大小較小，而藉由使用本發明方法來處理儲存裝置與數據，將使得儲存裝置在存取數據的過程時獲得某些優點。首先，較小的信息數據被限制只能儲存於具有較小簇612的磁碟分割610中，此將可以避免浪費硬碟的儲存空間；接著，因為較大的多媒體數據被限制只能儲存於具有較大簇622的磁碟分割620中，此將能夠避免多媒體數據過度地分散儲存，因而可以預期搜尋運作的數目將會降低，而在相同的硬碟數據存取效能條件之下，於錄製或播放影音比特流時，若能減少搜尋程序的執行次數，則表示該系統(亦即控制該硬碟的系統)能夠處理較多同時錄製或播放影音比特流的事件；再者，由於較少搜尋程序的執行次數的原因是因為較集中儲存的多媒體數據，因而系統緩衝器在播放程序時將不會發生數據過度消秏(over-consuming)或在錄製程序時亦不會發生數據過度產生(over-producing)的情形，並且影音數據在播放或記錄程序時，若該數據需要暫時儲存於緩衝器或是由緩衝器讀出(flush)，因為多媒體數據儲存於較大的簇中，將可以一次儲存或者讀出更多的數據；甚至，因為當多媒體數據儲存於較大簇的磁碟分割時會使用較少的簇數目，亦將降低數據內容檢查(content checking)或數據內容回復(contentrecovery)所消秏的時間；此外，因為用來儲存信息數據的較小簇會形成一相對較小的磁碟分割，此將會縮短收集所有信息數據所需要的時間，因而保證可具有理想的系統開機時間。
一般而言，多媒體數據包含有至少一個多媒體文件區段，在讀取該多媒體數據的程序中，必定會遵守一順序或是一存取次序以完成該讀取程序，另外，上述提到的文件對照表亦包含有關於該順序或是該存取次序的信息，當該多媒體數據正被存取時，亦即，當該多媒體數據正被讀取或是記錄時，將會直接參考該文件對照表來決定下一個被存取的多媒體文件區段，而因為當該多媒體數據被儲存於具有較大簇622的磁碟分割620時，該多媒體數據比較不會過度地分散儲存，所以該文件對照表的大小變得較小，因此，在存取過程時，該文件對照表便可快速地緩衝於一存儲器(例如一動態隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)或是一靜態隨機存取存儲器(Static Random Access Memory，SRAM))中，因而影音數據在播放或記錄過程中將不需要執行同步的數據儲存系統存取運作。
請參照圖7，圖7是本發明儲存裝置的讀取程序的一實施例的流程圖。在讀取程序激活之後(步驟S710)，系統會詢問與一特定標題(title)相關聯的一信息數據與一多媒體數據(步驟S720)，接著，系統會由儲存該信息數據的磁碟分割中讀取該特定標題的信息數據(步驟S730)，且系統由儲存該多媒體數據的磁碟分割中開啟該特定標題的所有多媒體數據以及亦會將該文件對照表快速緩衝於一存儲器中(步驟S740)，而系統會持續播放該特定標題(步驟S750)直到讀取程序被中斷(步驟760)或者是已播完該特定標題為止(步驟S770)，而當讀取程序被中斷或者是已播完該特定標題時，系統將會關閉所有多媒體數據(步驟S780)與信息數據(步驟S790)並且結束讀取程序(步驟S795)。
請參照圖8，圖8是本發明儲存裝置的記錄程序的一實施例的流程圖。在記錄程序激活之後(步驟S810)，系統會於磁碟分割610中產生信息數據(步驟S820)，然後系統會在磁碟分割620中產生具有最大標題長度的多媒體數據並且將該文件對照表快速緩衝於一存儲器中(步驟S830)；接著，系統會於磁碟分割620中持續記錄預先配置好的多媒體數據(步驟S840)直到達到最大長度(步驟S850)或者是記錄程序被中斷為止(步驟S860)，當達到最大長度或者是記錄程序被中斷時，系統會更新磁碟分割610中的信息數據(步驟S870)，並切截或刪除沒用到的多媒體數據(步驟S880)，接著，系統會因為在文件對照表中已記錄的特定標題而建立信息數據與多媒體數據之間的相對關係(步驟S890)，並且結束記錄程序(步驟S895)。
請參照圖9，圖9是本發明儲存裝置的初始化程序的一實施例的示意圖。當初始化程序激活時(步驟S910)，會立即決定磁碟分割610的整體大小(步驟S920)，其中磁碟分割610的整體大小等於允許的標題的個數乘上對應於一標題的預定信息大小後的值，若計算後的磁碟分割610的大小大於硬碟儲存空間600的大小(步驟S930)，則直接退出(abort)該初始化程序(步驟S950)並且結束該初始化程序(步驟S990)；反之，若計算後的磁碟分割610的大小不大於硬碟儲存空間600的大小，則會接著決定磁碟分割620的大小(步驟S940)，其中磁碟分割620的大小會等於硬碟儲存空間600減去磁碟分割610後的大小。接著，依據各自的大小將該儲存裝置切割成兩磁碟分割(步驟S960)，此兩磁碟分割是依據各自預先定義的簇大小來加以格式化(步驟S970)，最後，在信息數據的磁碟分割(亦即磁碟分割610)中將產生該文件對照表(步驟S980)，然後結束該初始化程序(步驟S990)。
總結而言，依據本發明所揭露的實施例，其揭露一種用來存取一儲存裝置的方法。該儲存裝置被切割為兩個儲存區段，而每一儲存區段則進一步被切割為多個儲存單元，其中一儲存區段中儲存單元的大小不同於另一儲存區段中儲存單元的大小，而信息數據與多媒體數據則會被分別儲存至不同的儲存區段中；該信息數據(其大小通常較小)儲存於具有較小儲存單元的儲存區段中，而該多媒體數據(其大小通常較大)則儲存於具有較大儲存單元的儲存區段中，因此在影音記錄或是影音播放過程中，即使在大量的讀寫運作之後，仍可降低硬碟的搜尋運作次數，並亦可以減少儲存空間的浪費及省略硬碟重組的次數；再者，文件對照表是與信息數據儲存於相同地方，其可以使得信息數據與多娛體數據相關聯，並且用來表示多媒體文件片段的一存取順序，而因為該文件對照表大小很小，因而可以輕易地被快速緩衝，而於影音記錄或是影音播放的過程時，則將不再需要執行同步的數據儲存系統讀取/寫入操作。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種用來儲存多個第一數據與多個第二數據的儲存裝置，該多個第一數據分別對應於該多個第二數據，該儲存裝置包含有一第一儲存區段，其分割為多個第一儲存單元，用來儲存該多個第一數據；以及一第二儲存區段，其分割為多個第二儲存單元，用來儲存該多個第二數據；以及其中每一第一儲存單元的大小大於每一第二儲存單元的大小，並且每一第一數據的大小不同於其所相關聯的一第二數據的大小。
2.如權利要求1所述的儲存裝置，其中該第二儲存區段另儲存有一文件對照表，用來使得該多個第一數據與該多個第二數據互相關聯。
3.如權利要求2所述的儲存裝置，其中該多個第一數據是一多媒體數據，而該多個第二數據是與該多媒體數據相關聯的一信息數據。
4.如權利要求3所述的儲存裝置，其中該多媒體數據包含有至少聲音數據、影像數據與數字元數據其中之一。
5.如權利要求3所述的儲存裝置，其中每一多媒體數據包含有至少一多媒體文件區段，而該文件對照表另包含有用以存取該多媒體數據的該多媒體文件區段的一存取順序。
6.如權利要求1所述的儲存裝置，其中該儲存裝置是一磁性儲存裝置，而該第一儲存區段的文件系統是不同於該第二儲存區段的文件系統。
7.如權利要求1所述的儲存裝置，其中該儲存裝置是一磁性儲存裝置，而該第一儲存區段的文件系統是相同於該第二儲存區段的文件系統。
8.如權利要求1所述的儲存裝置，其中該儲存裝置是一硬碟，該第一儲存區段是一第一磁碟分割，該第二儲存區段是一第二磁碟分割，以及每一第一、第二儲存單元分別為該第一、第二磁碟分割的簇。
9.如權利要求1所述的儲存裝置，其中該儲存裝置是一非易失性存儲器。
10.如權利要求1所述的儲存裝置，其另包含有儲存一文件對照表的一第二儲存裝置，其中該文件對照表是用來使得該多個第一數據與該多個第二數據互相關聯。
11.一種於一儲存裝置中存取多個第一數據與多個第二數據的方法，該儲存裝置包含有至少兩區段一第一儲存區段與一第二儲存區段，該第一儲存區段分割為多個第一儲存單元，而該第二儲存區段分割為多個第二儲存單元，並且每一第一數據分別與一第二數據互相關聯，該方法包含有儲存該多個第一數據至該第一儲存區段；以及儲存該多個第二數據至該第二儲存區段；其中每一第一儲存單元的大小大於每一第二儲存單元的大小，而每一第一數據的大小不同於其所相關聯的一第二數據的大小。
12.如權利要求11所述的方法，其另包含有儲存一文件對照表至該第二儲存區段，其中該文件對照表使得該多個第一數據與該多個第二數據互相關聯。
13.如權利要求12所述的方法，其中該第一數據一多媒體數據，而該第二數據與該多媒體數據所相關聯的一信息數據。
14.如權利要求13所述的方法，其中該多媒體數據包含有至少聲音數據、影像數據與數字元數據其中之一。
15.如權利要求13所述的方法，其中每一多媒體數據包含有至少一多媒體文件區段，而該文件對照表另包含有用以存取該多媒體數據的該多媒體文件區段的一存取順序。
16.如權利要求11所述的方法，其另包含有依據一大小信息，保留該儲存裝置的一第一部分以作為該第一儲存區段；將該第一儲存區段分割為該多個第一儲存單元；保留該儲存裝置的一第二部分以作為該第二儲存區段；以及將該第二儲存區段分割為該多個第二儲存單元。
17.如權利要求16所述的方法，其中該大小信息是由該多個第二數據的內容來決定。
18.如權利要求11所述的方法，其中該儲存裝置是一磁性儲存裝置，而該第一儲存區段的文件系統不同於該第二儲存區段的文件系統。
19.如權利要求11所述的方法，其中該儲存裝置是一磁性儲存裝置，而該第一儲存區段的文件系統相同於該第二儲存區段的文件系統。
20.如權利要求11所述的方法，其中該儲存裝置的一硬碟，該第一儲存區段是一第一磁碟分割，該第二儲存區段是一第二磁碟分割，以及每一第一、第二儲存單元分別為該第一、第二磁碟分割的簇。
21.如權利要求11所述的方法，其中該儲存裝置是一非易失性存儲器。
22.如權利要求11所述的方法，其另包含有儲存一文件對照表的一第二儲存裝置，其中該文件對照表是用來使得該第一數據與該第二數據互相關聯。
全文摘要
本發明提供一種儲存裝置與其相關存取該儲存裝置的方法，該儲存裝置是用來儲存多個第一數據與多個第二數據，其中每一第一數據分別與一第二數據相關聯；該儲存裝置包含有一第一儲存區段與一第二儲存區段，其中該第一儲存區段切割為用來儲存該多個第一數據的多個第一儲存單元，而該第二儲存區段則切割為用來儲存該多個第二數據的多個第二儲存單元，並且每一第一儲存單元的大小大於每一第二儲存單元的大小，而每一第一數據的大小大於與其相關聯的一第二數據的大小。
文檔編號G06F17/30GK101042675SQ200610136669
公開日2007年9月26日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年3月21日
發明者仲崇寧, 陳展輝 申請人:聯發科技股份有限公司