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WO2004047364A2 - Speichersystem, insbesondere für netzwerk-broadcasting-anwendungen wie video/audio-anwendungen, sowie verfahren zum betrieb eines speichersystems - Google Patents

Speichersystem, insbesondere für netzwerk-broadcasting-anwendungen wie video/audio-anwendungen, sowie verfahren zum betrieb eines speichersystems Download PDF

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Publication number
WO2004047364A2
WO2004047364A2 PCT/DE2003/003576 DE0303576W WO2004047364A2 WO 2004047364 A2 WO2004047364 A2 WO 2004047364A2 DE 0303576 W DE0303576 W DE 0303576W WO 2004047364 A2 WO2004047364 A2 WO 2004047364A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
memory
output
pmi
data
matrix switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2003/003576
Other languages
English (en)
French (fr)
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WO2004047364A3 (de
Inventor
Alexander Benedix
Stefan Dankowski
Reinhard DÜREGGER
Wolfgang Ruf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to JP2004552377A priority Critical patent/JP2006515445A/ja
Priority to AU2003291922A priority patent/AU2003291922A1/en
Publication of WO2004047364A2 publication Critical patent/WO2004047364A2/de
Publication of WO2004047364A3 publication Critical patent/WO2004047364A3/de
Priority to US11/132,419 priority patent/US7305525B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04N21/232—Content retrieval operation locally within server, e.g. reading video streams from disk arrays
    • H04N21/2323—Content retrieval operation locally within server, e.g. reading video streams from disk arrays using file mapping

Definitions

  • Storage system in particular for network broadcasting applications such as video / audio applications, and method for operating a storage system
  • the present invention relates to a storage system, in particular for network broadcasting applications, such as video / audio applications, and to a method for operating such a storage system.
  • memory systems are used in which data sets such as video films or pieces of music are stored in respective memories. It has so far been customary to equip a storage system with a comparatively large number of hard disk memories (so-called hard disk clusters), which can store a large amount of data at a comparatively low cost.
  • hard disk clusters a comparatively large number of hard disk memories
  • Several users can call up different data sets or the same data set, in particular via a network connection, for which the corresponding hard disk memory is addressed.
  • a special feature of network broadcasting applications is that an identical data record, for example in the form of a video film or piece of music, is called up in a predetermined order ("video audio on demand"). There is therefore no random access to the storage system.
  • a disadvantage of such storage systems that use a large number of hard disk memories for storing such data records is that hard disk memories have a comparatively low data throughput and are limited in data access time. This means, for example, that if there is a simultaneous request from several users who, for example, call up the same video or piece of music with a time delay, the hard disk space that has saved the relevant data record is continuously sent to different memory locations must jump to serve the individual users sequentially with the time-shifted data records. This leads in particular to the fact that such a storage system is severely limited in data throughput and in data access time.
  • the object of the present invention is to provide a storage system, in particular for network broadcasting applications such as video / audio applications, which, in contrast, enables higher data throughput and shorter access times.
  • the core of the memory system is a memory which is subdivided into a plurality of addressable memory units, each of which has its own output for exchanging data, and a matrix switch (so-called multiswitch) which has inputs, at least one output and a control input.
  • the matrix switch is designed such that each of its inputs can be connected to its output.
  • the inputs of the matrix switch are each connected to an output of a different storage unit.
  • At least one control input of the matrix switch is used to set which of its inputs is connected to its output.
  • the matrix switch is operated in such a way that several of the memory units are connected to its output in a sequential order, a first sequence of memory units and a second sequence of memory units being connected independently to its output.
  • the memory is designed as volatile or non-volatile SRAM, DRAM, MRAM or flash memory.
  • respective data records are stored in the individual memory units of the memory, which in their entirety form a coherent data record of an application, in particular a video / audio application.
  • a video film is stored in the memory, with film sequences of a certain length being stored in the individual memory units, which as a whole result in a coherent video film.
  • This opens up the possibility of starting a data sequence at discrete intervals, namely by addressing the relevant memory unit.
  • the storage system according to the invention provides a mixture of both variants which takes into account the current application requirements.
  • a data record is stored in each of the storage units.
  • a subordinate different of the memory units are addressed and the relevant data records are applied in a respective sequence via the matrix switch to the relevant output.
  • one of the memory units is addressed for each outgoing sequence, and then, for each sequence to be output, starting with the addressed memory unit, a complete data record of these and of subsequently sequentially addressed memory units is applied to the output of the matrix switch. It is particularly advantageous here if the data stored in a respective storage unit are sequentially applied to the output of the relevant storage unit.
  • the memory system according to the invention is provided with a plurality of memories which differ in their performance, in particular have different data access times.
  • the memory according to the invention is designed as a comparatively fast memory, in particular as SRAM, DRAM, MRAM or flash memory.
  • the memory system advantageously has at least one further memory which has a data access time which is slower than the data access time of the fast memory.
  • the additional memory is designed as a hard disk memory, which is comparatively inexpensive and can store a relatively large amount of data.
  • Such a storage system can be optimized for network broadcasting applications. For example, a data record of a comparatively current application, for example a current video film, is stored in the fast memory.
  • the slower hard disk memory stores a data record of an older application, for example an older video film, which has an older date of origin than the first application which is stored in the fast memory.
  • a storage system is suitable for this purpose which, as previously, has so-called hard disk clusters for storing such data records.
  • comparatively current applications such as newer video films are requested more frequently and very often at the same time.
  • FIG. 1 shows a storage system, in particular for network
  • FIG. 2 shows an embodiment of a storage system according to the invention
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a storage system according to the invention
  • FIG. 4 shows a flow diagram for data access by several users to a storage system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a storage system according to the prior art, which is constructed from so-called hard disk clusters.
  • a storage system is used in particular for network broadcasting applications such as video / audio applications in which a data record can be requested by different users, in particular in the form of a video film or piece of music.
  • a storage system with several hard disk memories HD1 to HDn was previously used. that can store a large amount of data at a low cost.
  • Several users can call up different data sets or the same data set with a time delay.
  • such storage systems with several hard disk clusters, as described in the introduction are limited by a relatively low data throughput and by a comparatively slow access time.
  • FIG. 2 shows an advantageous embodiment of a storage system according to the invention which, on the one hand, has an array of several hard disk memories HD1 to HDn and, on the other hand, an array of faster memories PM1 to PMi, the structure and mode of operation of which are based on FIGS. 3 and 4 is explained in more detail. Both the hard disk storage HD1 to HDn and the faster ones
  • Memory PMI to PMi can be connected to different users such as AW1 and AW2 via respective data lines.
  • FIG. 3 shows an advantageous embodiment of a memory system according to the invention, with the configuration and interconnection of one of the memories PMI to PMi according to FIG. 2 being shown in more detail with reference to FIG.
  • the memory system according to FIG. 3 has a memory PM which is divided into a plurality of addressable memory units M1 to Mx, each of which has its own output AI to Ax for exchanging data.
  • a matrix switch MS (so-called multiswitch) has inputs II to Ix, outputs OP1 to OPy and a control input CTL.
  • the inputs II to Ix of the matrix switch MS are each connected to an output AI to Ax of a different memory unit Ml to Mx.
  • respective data sets are stored, which in their entirety form a coherent data set of an application, in particular a video / audio application.
  • a part of a video film is stored in each of the storage units M1 to Mx.
  • chert in particular a data record, which results, for example, five seconds of a video film.
  • 1440 memory units M1 to Mx are necessary in the present exemplary embodiment, each of which has an output at the matrix switch MS.
  • the control input CTL of the matrix switch MS can be used to set which of its inputs II to Ix is connected to one of its outputs OP1 to OPy, the number of which in the present example is determined by the number of users.
  • the matrix switch MS is operated in such a way that several of the memory units M1 to Mx are connected in a sequential order to the corresponding output OP1 to OPy, a first sequence of memory units and a second sequence of memory units being connected independently to the relevant outputs get connected.
  • FIG. 4 shows a flow diagram for data access by several users
  • FIG. 3 shows a flow diagram for data access by several users
  • user # 1 accesses memory PM according to FIG. 3 with start address ADR # 0. That is, the user # 1, who is connected, for example, to the output OP1, is connected to the memory unit M1 via the matrix switch MS. The beginning of a video film is stored in this. The following memory units M2 to Mx are subsequently addressed in sequential order and the relevant data records are transmitted in a respective sequence the matrix switch MS applied to the output OPl. In this case, starting with the addressed memory unit M1, a complete data record of this and the sequentially addressed memory units M2 to Mx is applied to the output OP1 of the matrix switch MS. The data stored in the respective memory unit Ml to Mx are sequentially applied to the output AI to Ax of the relevant memory unit with the clock signal CK.
  • a user # 2 accesses the data record with the address ADR # 7E, which is stored in the memory unit M2. This connects the input 12 of the matrix switch MS to, for example, the output OP2, at which the user # 2 is present. Analog to user # 1, the matrix switch MS is operated with respect to user # 2 in such a way that the memory units M2 to Mx are connected to the output OP2 in a sequential order.
  • the sequence regarding user # 1 is independent of the sequence regarding user # 2.
  • a user # 3 who is connected, for example, to the output 0P3, accesses the data record with the address ADR # 3FFFC, so that, for example, the input Ix-2 of the matrix switch MS is connected to the output 0P3.
  • This access sequence also takes place independently of the accesses with regard to users # 1 and # 2.
  • each user can use the matrix switch MS to select one of the memory units M1 to Mx from which he wants to receive the data.
  • the address is automatically increased every five seconds so that the subsequent memory unit is switched through to the relevant output OP1 to OPy.
  • the data records of the individual storage units M1 to Mx are seamlessly combined to form an application, for example a video film. This makes it possible to interrupt the sequential order of the queried data records at any time and one with the output of a data record to continue each of the storage units.
  • "forward and rewind" of the film is made possible.
  • the storage units M1 to Mx Since all the storage units M1 to Mx simultaneously create their data sets sequentially at the switch MS, in principle any number of users can access the memory PM almost arbitrarily (in the present example in a 5-second grid).
  • the number of users is only limited by the number of available outputs OP1 to OPy of the matrix switch MS.
  • the granularity of the video film is determined by the number of storage units, the maximum length of the film by the amount of memory.
  • the storage units can be dynamically adjusted in size in an advantageous embodiment.
  • the embodiment of a storage system according to FIG. 2 makes it possible to provide a storage system for network broadcasting applications which is optimized with regard to data access time and provision costs.
  • the hard disk memories HD1 to HDn are suitable for storing older / less popular films in a large number (large amount of data), which, however, are generally only queried very rarely and even less frequently (low data rate) .
  • more popular / current video films are stored in the fast memories PM1 to PMi, which are designed, for example, as SRAM, DRAM, MRAM or flash memory.
  • the memories PMI to PMi have a faster data access time than the hard disk memories HD1 to HDn. This concept takes into account that more popular / current films are requested relatively frequently and very often at the same time (small amount of data, high data rate). LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Ein Speichersystem, insbesondere für Netzwerk-Broadcasting-Anwendungen wie Video-/Audio-Anwendungen, weist wenigstens einen Speicher (PM, PM1 bis PMi) auf, der in mehrere adressierbare Speichereinheiten (M1 bis Mx) unterteilt ist, die über jeweils einen eigenen Ausgang (A1 bis Ax) zum Austausch von Daten verfügen. Die Eingänge (I1 bis Ix) eines Matrix-Schalters sind mit jeweils einem Ausgang (A1 bis Ax) einer unterschiedlichen Speichereinheit verbunden. Der Matrix-Schalter wird derart betrieben, daß mehrere der Speichereinheiten (M1 bis Mx) in einer sequentiellen Reihenfolge mit seinem Ausgang (OP1 bis OPy) verbunden werden, wobei eine erste Sequenz von Speichereinheiten und eine zweite Sequenz von Speichereinheiten unabhängig mit seinem Ausgang verbunden werden. Dadurch erhält man ein Speichersystem, das eine Anzahl von Anfragen auf denselben Speicher zeitversetzt bedienen kann, wobei durch das Zusammenwirken der einzelnen Speichereinheiten (M1 bis Mx) mit dem Matrix-Schalter (MS) ein hoher Datendurchsatz und eine geringe Zugriffszeit ermöglicht ist.

Description

Beschreibung
Speichersystem, insbesondere für Netzwerk-Broadcasting- Anwendungen wie Video-/Audio-Anwendungen, sowie Verfahren zum Betrieb eines Speichersystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichersystem, insbesondere für Netzwerk-Broadcasting-Anwendungen wie Video-/ Audio-Anwendungen, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derar- tigen Speichersystems.
Auf dem Gebiet von Netzwerk-Broadcasting-Anwendungen werden Speichersysteme eingesetzt, in denen Datensätze wie zum Beispiel Videofilme oder Musikstücke in jeweiligen Speichern ge- speichert sind. Hierbei ist es bislang üblich, ein Speichersystem mit einer vergleichsweise großen Anzahl an Festplattenspeichern (sogenannte Festplattencluster) auszustatten, die eine große Datenmenge zu vergleichsweise niedrigen Kosten speichern können. Mehrere Anwender können, insbesondere über eine NetzWerkverbindung, verschiedene Datensätze oder den gleichen Datensatz abrufen, wozu der entsprechende Festplattenspeicher adressiert wird. Eine Besonderheit bei Netzwerk- Broadcasting-Anwendungen ist dabei, daß ein gleicher Datensatz, zum Beispiel in Form eines Videofilms oder Musikstücks, in fest vorgegebener Reihenfolge abgerufen wird ("Video-Audio on demand") . Es erfolgt somit kein wahlfreier Zugriff (sogenannter Random Access) auf das Speichersystem.
Ein Nachteil derartiger Speichersysteme, die eine große An- zahl von Festplattenspeichern zum Speichern solcher Datensätze verwenden, ist, , daß Festplattenspeicher einen vergleichsweise geringen Datendurchsatz aufweisen und in der Datenzugriffszeit limitiert sind. Das führt beispielsweise dazu, daß bei gleichzeitiger Anfrage von mehreren Anwendern, die bei- spielsweise einen gleichen Videofilm oder ein gleiches Musikstück zeitversetzt abrufen, der Festplattenspeicher, der den betreffenden Datensatz gespeichert hat, laufend an ver- schiedene Speicherplätze springen muß, um die einzelnen Anwender sequentiell mit den zeitversetzt abgefragten Datensätzen zu bedienen. Dies führt insbesondere dazu, daß ein derartiges Speichersystem im Datendurchsatz und in der Datenzu- griffszeit stark limitiert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Speichersystem insbesondere für Netzwerk-Broadcasting-Anwendungen wie Video-/Audio-Anwendungen bereitzustellen, das demgegenüber einen höheren Datendurchsatz und kürzere Zugriffszeiten ermöglicht .
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines derartigen Speicher- Systems bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Speichersystem gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Betrieb eines Speichersystems gemäß Patentanspruch 9 gelöst .
Der Kern des erfindungsgemäßen Speichersystems ist ein Speicher, der in mehrere adressierbare Speichereinheiten unterteilt ist, die jeweils einen eigenen Ausgang zum Austausch von Daten aufweisen, sowie ein Matrix-Schalter (sogenannter Multiswitch) , der Eingänge, wenigstens einen Ausgang und einen Steuereingang aufweist. Der Matrix-Schalter ist derart ausgebildet, daß jeder seiner Eingänge mit seinem Ausgang verbindbar ist. Die Eingänge des Matrix-Schalters sind mit jeweils einem Ausgang einer unterschiedlichen Speichereinheit verbunden. Über wenigstens einen Steuereingang des Matrix- Schalters wird eingestellt, welcher seiner Eingänge mit seinem Ausgang verbunden wird. Der Matrix-Schalter wird derart betrieben, daß mehrere der Speichereinheiten in einer sequentiellen Reihenfolge mit seinem Ausgang verbunden werden, wo- bei eine erste Sequenz von Speichereinheiten und eine zweite Sequenz von Speichereinheiten unabhängig mit seinem Ausgang verbunden werden. Dadurch erhält man ein Speichersystem, ins- besondere für die Erfordernisse von Netzwerk-Broadcasting- Anwendungen wie Video-/Audio-Anwendungen, das eine Anzahl von Anfragen auf denselben Speicher zeitversetzt bedienen kann, wobei durch das Zusammenwirken der einzelnen Speichereinheiten mit dem Matrix-Schalter ein hoher Datendurchsatz und eine geringe Zugriffszeit ermöglicht ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Speicher als flüchtiger oder nicht flüchtiger SRAM, DRAM, MRAM oder Flash-Speicher ausgebildet ist .
Insbesondere sind in den einzelnen Speichereinheiten des Speichers jeweilige Datensätze gespeichert, die in ihrer Gesamtheit einen zusammenhängenden Datensatz einer Anwendung, insbesondere einer Video-/Audio-Anwendung, bilden. Beispiels- weise ist in dem Speicher ein Videofilm gespeichert, wobei in den einzelnen Speichereinheiten jeweils Filmsequenzen einer bestimmten Länge gespeichert sind, die in ihrer Gesamtheit einen zusammenhängenden Videofilm ergeben. Dadurch ist die Möglichkeit eröffnet, in diskreten Abständen, nämlich durch Adressierung der betreffenden Speichereinheit, eine Datenfolge zu starten. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Speichersystemen, die einen rein wahlfreien oder einen rein sequentiellen Zugriff (beispielsweise Festplattenspeichersystem wie oben beschrieben bzw. Videokassette) bieten, erhält man mit dem Speichersystem gemäß der Erfindung eine Mischung aus beiden Varianten, die dem heutigen Anwendungsbedarf Rechnung trägt. Durch eine gewisse Einschränkung des wahlfreien Zugriffs durch Diskretisierung in einzelne Speichereinheiten und durch Einsatz eines Matrix-Schalters ist man nicht mehr durch die Datenrate des Speichermediums, sondern im Prinzip nur durch die Zahl der Ausgänge des Matrix-Schalters beschränkt, die jedoch mit vergleichsweise geringem Aufwand erhöht werden kann.
Im Betrieb des erfindungsgemäßen Speichersystems wird in jeder der Speichereinheiten ein Datensatz gespeichert. In jeweiliger sequentieller Reihenfolge wird jeweils eine unter- schiedliche der Speichereinheiten adressiert und die betreffenden Datensätze werden in einer jeweiligen Sequenz über den Matrix-Schalter an den betreffenden Ausgang angelegt. Insbesondere wird für jede ausgehende Sequenz eine der Spei- chereinheiten adressiert, und anschließend je auszugebender Sequenz beginnend mit der adressierten Speichereinheit jeweils ein vollständiger Datensatz dieser und von nachfolgend sequentiell adressierten Speichereinheiten an den Ausgang des Matrix-Schalters angelegt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die in einer jeweiligen Speichereinheit gespeicherten Daten sequentiell an den Ausgang der betreffenden Speichereinheit angelegt werden.
Das Speichersystem gemäß der Erfindung ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mit mehreren Speichern versehen, die sich in ihrer Performance unterscheiden, insbesondere unterschiedliche Datenzugriffszeiten aufweisen. Beispielsweise ist der Speicher gemäß der Erfindung als vergleichsweise schneller Speicher ausgeführt, insbesondere als SRAM, DRAM, MRAM oder Flash-Speicher. Vorteilhaft weist das Speichersystem wenigstens einen weiteren Speicher auf, der über eine Datenzugriffszeit verfügt, die langsamer ist als die Datenzugriffszeit des schnellen Speichers. Insbesondere ist der weitere Speicher als Festplattenspeicher ausgebildet, der vergleichsweise kostengünstig ist und eine relativ große Datenmenge speichern kann.
Ein derartig aufgebautes Speichersystem ist für Netzwerk- Broadcasting-Anwendungen optimierbar. Beispielsweise ist in dem schnellen Speicher ein Datensatz einer vergleichsweise aktuellen Anwendung, beispielsweise ein aktueller Videofilm, gespeichert. In dem langsameren Festplattenspeicher ist demgegenüber ein Datensatz einer älteren Anwendung, beispielsweise eines älteren Videofilms, gespeichert, der gegenüber der ersten Anwendung, die in dem schnellen Speicher gespeichert ist, ein älteres Ursprungsdatum aufweist. Einem derartigen Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine ältere Anwendung, insbesondere ein älterer Videofilm nur vergleichsweise selten und noch seltener gleichzeitig von mehreren Anwendern abgefragt wird. Hierfür ist ein Speichersystem geeignet, das wie bisher sogenannte Festplattencluster zur Speicherung solcher Datensätze aufweist. Demgegenüber werden vergleichsweise aktuelle Anwendungen wie neuere Videofilme häufiger und sehr oft gleichzeitig angefordert. Diesen Anforderungen an eine erhöhte Datenrate wird mit dem erfindungsgemäßen Speichersystem, wie oben dargelegt, entsprochen.
Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Speichersystem insbesondere für Netzwerk-
Broadcasting-Anwendungen nach dem Stand der Technik,
Figur 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Speichersystems,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemä- ßen Speichersystems,
Figur 4 ein Ablaufschema für Datenzugriffe mehrerer Anwender auf ein erfindungsgemäßes Speichersystem.
In Figur 1 ist ein Speichersystem nach dem Stand der Technik gezeigt, das aus sogenannten Festplattenclustern aufgebaut ist . Ein derartiges Speichersystem findet insbesondere Anwendung für Netzwerk-Broadcasting-Anwendungen wie Video-/Audio- Anwendungen, bei denen ein Datensatz insbesondere in Form ei- nes Videofilms oder Musikstücks von unterschiedlichen Anwendern angefordert werden kann. Hierzu wurde bisher ein Speichersystem mit mehreren Festplattenspeichern HD1 bis HDn ver- wendet, die eine große Datenmenge zu niedrigen Kosten speichern können. Mehrere Anwender können verschiedene Datensätze oder den gleichen Datensatz zeitversetzt abrufen. Allerdings sind solche Speichersysteme mit mehreren Festplattenclustern, wie einleitend beschrieben, durch einen relativ geringen Datendurchsatz und durch eine vergleichsweise langsame Zugriffszeit limitiert.
In Figur 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Speichersystems dargestellt, das einerseits ein Feld von mehreren Festplattenspeichern HD1 bis HDn und andererseits ein Feld von demgegenüber schnelleren Speichern PM1 bis PMi aufweist, deren Aufbau und Funktionsweise mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 noch näher erläutert wird. Sowohl die Festplattenspeicher HD1 bis HDn als auch die schnelleren
Speicher PMI bis PMi sind über jeweilige Datenleitungen mit unterschiedlichen Anwendern wie AW1 und AW2 verbindbar.
In Figur 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Speichersystems dargestellt, wobei eine Ausbildung und Verschaltung eines der Speicher PMI bis PMi gemäß Figur 2 anhand von Figur 3 näher dargestellt ist . Das Speichersystem gemäß Figur 3 weist einen Speicher PM auf, der in mehrere adressierbare Speichereinheiten Ml bis Mx unter- teilt ist, die jeweils einen eigenen Ausgang AI bis Ax zum Austausch von Daten aufweisen. Ein Matrix-Schalter MS (sogenannter Multiswitch) weist Eingänge II bis Ix, Ausgänge OP1 bis OPy sowie einen Steuereingang CTL auf. Die Eingänge II bis Ix des Matrix-Schalters MS sind mit jeweils einem Ausgang AI bis Ax einer unterschiedlichen Speichereinheit Ml bis Mx verbunden.
In den Speichereinheiten Ml bis Mx sind jeweilige Datensätze gespeichert, die in ihrer Gesamtheit einen zusammenhängenden Datensatz einer Anwendung, insbesondere einer Video-/Audio- Anwendung, bilden. Beispielsweise ist in jeder der Speichereinheiten Ml bis Mx ein Teil eines Videofilms gespei- chert, insbesondere jeweils ein Datensatz, der beispielsweise fünf Sekunden eines Videofilmes ergibt. Um beispielsweise einen Film von 120 Minuten Länge zu bilden, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel 1440 Speichereinheiten Ml bis Mx not- wendig, die mit je einem Ausgang an dem Matrix-Schalter MS anliegen.
Über den Steuereingang CTL des Matrix-Schalters MS ist einstellbar, welcher seiner Eingänge II bis Ix mit einem seiner Ausgänge OPl bis OPy verbunden wird, deren Anzahl im vorliegenden Beispiel durch die Anzahl der Anwender bestimmt ist. Der Matrix-Schalter MS wird dabei derart betrieben, daß mehrere der Speichereinheiten Ml bis Mx in einer sequentiellen Reihenfolge mit dem entsprechenden Ausgang OPl bis OPy ver- bunden werden, wobei eine erste Sequenz von Speichereinheiten und eine zweite Sequenz von Speichereinheiten unabhängig mit den betreffenden Ausgängen verbunden werden. Das heißt im vorliegenden Ausführungsbeispiel, daß die Anwender AW1 und AW2, die mit den Ausgängen OPl und OP2 verbunden sind, unab- hängig voneinander mit unterschiedlichen Sequenzen von Speichereinheiten verbunden werden. Mit anderen Worten, es liegen zwei unterschiedliche Anwender AW1 und AW2 an dem Matrix- Schalter MS an, die unabhängig auf den Speicher zugreifen.
In Verbindung mit Figur 4, das ein Ablaufschema für einen Datenzugriff mehrerer Anwender zeigt, wird im folgenden der Betrieb des erfindungsgemäßen Speichersystems gemäß Figur 3 näher erläutert.
Zum Zeitpunkt tl greift ein Anwender #1 auf den Speicher PM gemäß Figur 3 mit der Startadresse ADR#0 zu. Das heißt, der Anwender #1, der beispielsweise mit dem Ausgang OPl verbunden ist, wird über den Matrix-Schalter MS mit der Speichereinheit Ml verbunden. In dieser ist der Beginn eines Videofilms ge- speichert. Nachfolgend werden in sequentieller Reihenfolge die nachfolgenden Speichereinheiten M2 bis Mx adressiert und die betreffenden Datensätze in einer jeweiligen Sequenz über den Matrix-Schalter MS an den Ausgang OPl angelegt. Hierbei wird beginnend mit der adressierten Speichereinheit Ml jeweils ein vollständiger Datensatz dieser und der nachfolgend sequentiell adressierten Speichereinheiten M2 bis Mx an den Ausgang OPl des Matrix-Schalters MS angelegt. Dabei werden die in der jeweiligen Speichereinheit Ml bis Mx gespeicherten Daten sequentiell an den Ausgang AI bis Ax der betreffenden Speichereinheit mit dem Taktsignal CK angelegt .
Zum Zeitpunkt t2 greift ein Anwender #2 auf den Datensatz mit der Adresse ADR#7E zu, der in der Speichereinheit M2 gespeichert ist. Damit wird der Eingang 12 des Matrix-Schalters MS mit beispielsweise dem Ausgang OP2 verbunden, an dem der Anwender #2 anliegt. Analog zum Anwender #1 wird der Matrix- Schalter MS bezüglich des Anwenders #2 derart betrieben, daß die Speichereinheiten M2 bis Mx in einer sequentiellen Reihenfolge mit dem Ausgang OP2 verbunden werden. Hierbei ist die Sequenz bezüglich des Anwenders #1 unabhängig von der Sequenz bezüglich des Anwenders #2.
Zum Zeitpunkt t3 greift ein Anwender #3, der beispielsweise mit dem Ausgang 0P3 verbunden ist, auf den Datensatz mit der Adresse ADR#3FFFC zu, so daß beispielsweise der Eingang Ix-2 des Matrix-Schalters MS mit dem Ausgang 0P3 verbunden wird. Auch diese Zugriffssequenz erfolgt unabhängig von den Zugriffen bezüglich der Anwender #1 und #2.
Über den Matrix-Schalter MS kann sich also im Prinzip jeder Anwender eine der Speichereinheiten Ml bis Mx aussuchen, von der er die Daten erhalten möchte. Alle fünf Sekunden wird die Adresse automatisch erhöht, so daß die nachfolgende Speichereinheit an den betreffenden Ausgang OPl bis OPy durchgeschaltet wird. Dadurch fügen sich die Datensätze der einzelnen Speichereinheiten Ml bis Mx nahtlos zu einer Anwendung, etwa einem Videofilm zusammen. Hierbei ist es ermöglicht, die sequentielle Reihenfolge der abgefragten Datensätze jederzeit zu unterbrechen und mit der Ausgabe eines Datensatzes einer jeden der Speichereinheiten fortzusetzen. Somit ist durch manuelles Vor- oder Zurückspringen ein "Vor- und Zurückspulen" des Films ermöglicht. Da alle Speichereinheiten Ml bis Mx gleichzeitig ihre Datensätze sequentiell an den Schalter MS anlegen, können im Prinzip beliebig viele Anwender nahezu wahlfrei (im vorliegenden Beispiel im 5-Sekunden-Raster) auf den Speicher PM zugreifen. Limitiert ist die Anzahl der Anwender nur durch die Anzahl der verfügbaren Ausgänge OPl bis OPy des Matrix-Schalters MS. Die Granularität des Videofilms ist bestimmt durch die Zahl der Speichereinheiten, die maximale Länge des Films durch den Speicherumfang. Zur Minimierung der Anzahl der Ausgänge des Matrix-Schalters MS ist es möglich, zum Beispiel ein sogenanntes Multiplexing-System zu verwenden, so daß mehrere Anwender über nur einen Ausgang zu- greifen können. Um sich flexibel an unterschiedliche Anwendungen anpassen zu können, sind die Speichereinheiten in einer vorteilhaften Ausführungsform dynamisch in ihrer Größe einstellbar.
Mit der Ausführungsform eines Speichersystems gemäß Figur 2 ist es ermöglicht, ein hinsichtlich Datenzugriffszeit und Bereitstellungskosten optimiertes Speichersystem für Netzwerk- Broadcasting-Anwendungen bereitzustellen. Wie beispielhaft anhand der Speicherung von Videofilmen erläutert, sind die Festplattenspeicher HDl bis HDn geeignet, ältere/weniger populäre Filme in einer großen Vielzahl zu speichern (große Datenmenge) , die jedoch im allgemeinen nur sehr selten und noch seltener gleichzeitig abgefragt werden (geringe Datenrate) . Demgegenüber populärere/aktuellere Videofilme werden in den schnellen Speichern PM1 bis PMi gespeichert, die beispielsweise als SRAM, DRAM, MRAM oder Flash-Speicher ausgeführt sind. Die Speicher PMI bis PMi weisen gegenüber den Festplattenspeichern HDl bis HDn eine schnellere Datenzugriffszeit auf. Bei diesem Konzept wird berücksichtigt, daß populäre- re/aktuellere Filme relativ häufig und sehr oft gleichzeitig angefordert werden (geringe Datenmenge, große Datenrate) . Bezugszeichenliste
HDl bis HDn Festplattenspeicher PM, PM1 bis PMi Speicher
MS Matrix-Schalter
AI bis Ax Ausgang
II bis Ix Eingang
OPl bis OPy Ausgang AW1, AW2 Anwender
ADR Adresse
CTL Steuereingang
Ml bis Mx Speichereinheit
CK Taktsignal t, tl, t2, t3 Zeit

Claims

Patentansprüche
1. Speichersystem, insbesondere für Netzwerk-Broadcasting-An- wendungen wie Video-/Audio-Anwendungen, - mit wenigstens einem Speicher (PM, PMI bis PMi) , der in mehrere adressierbare Speichereinheiten (Ml bis Mx) unterteilt ist, die jeweils einen eigenen Ausgang (AI bis Ax) zum Austausch von Daten aufweisen,
- mit einem Matrix-Schalter (MS) , der Eingänge (II bis Ix) , wenigstens einen Ausgang (OPl bis OPy) und wenigstens einen
Steuereingang (CTL) aufweist, und der derart ausgebildet ist, daß jeder seiner Eingänge mit seinem Ausgang verbindbar ist,
- bei dem die Eingänge (II bis Ix) des Matrix-Schalters mit jeweils einem Ausgang (AI bis Ax) einer unterschiedlichen Speichereinheit verbunden sind,
- bei dem über den Steuereingang (CTL) des Matrix-Schalters einstellbar ist, welcher seiner Eingänge (II bis Ix) mit seinem Ausgang (OPl bis OPy) verbunden wird,
- bei dem der Matrix-Schalter derart betreibbar ist, daß meh- rere der Speichereinheiten (Ml bis Mx) in einer sequentiellen
Reihenfolge mit seinem Ausgang (OPl bis OPy) verbunden werden, wobei eine erste Sequenz von Speichereinheiten und eine zweite Sequenz von Speichereinheiten unabhängig mit seinem Ausgang verbunden werden.
2. Speichersystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den Speichereinheiten (Ml bis Mx) jeweilige Datensätze gespeichert sind, die in ihrer Gesamtheit einen zusammenhängen- den Datensatz einer Anwendung, insbesondere einer Video/Audio Anwendung, bilden.
3. Speichersystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit dem Ausgang (OPl bis OPy) des Martix-Schalters wenigstens zwei unterschiedliche Anwender (AW1, AW2) verbunden sind, die unabhängig auf den Speicher zugreifen.
4. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Speicher derart angesteuert wird, daß in einer jeweiligen Speichereinheit (Ml bis Mx) gespeicherte Daten sequentiell an den Ausgang (AI bis Ax) der betreffenden Speichereinheit angelegt werden.
5. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speichereinheiten (Ml bis Mx) dynamisch in ihrer Größe einstellbar sind.
6. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß - das Speichersystem einen weiteren Speicher (HDl bis HDn) aufweist, der eine Datenzugriffszeit aufweist, die langsamer als eine Datenzugriffszeit des wenigstens einen Speichers (PM1 bis PMi) ist,
- die Speicher (HDl bis HDn, PMI bis PMi) jeweils unabhängig mit jeweiligen Anwendern (AW1, AW2) verbindbar sind.
7. Speichersystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- der wenigstens eine Speicher (PM, PMI bis PMi) als SRAM, DRAM, MRAM oder Flash-Speicher ausgebildet ist,
- der weitere Speicher (HDl bis HDn) als Festplattenspeicher ausgebildet ist.
8. Speichersystem nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- in dem wenigstens einen Speicher (PMI bis PMi) ein Datensatz einer ersten Anwendung, insbesondere einer Video/Audio- Anwendung, gespeichert ist,
- in dem weiteren Speicher (HDl bis HDn) ein Datensatz einer zweiten Anwendung, insbesondere einer Video/Audio-Anwendung, gespeichert ist, die ein gegenüber der ersten Anwendung älteres Ursprungsdatum aufweist.
9. Verfahren zum Betrieb eines Speichersystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- in jeder der Speichereinheiten (Ml bis Mx) ein Datensatz gespeichert wird,
- für wenigstens zwei auszugebende Sequenzen in jeweiliger sequentieller Reihenfolge jeweils eine unterschiedliche der Speichereinheiten adressiert wird und die betreffenden Datensätze in einer jeweiligen Sequenz über den Matrix-Schalter (MS) an den Ausgang (OPl bis OPy) angelegt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß
- für jede auszugebende Sequenz eine der Speichereinheiten (Ml bis Mx) adressiert wird,
- je auszugebender Sequenz beginnend mit der adressierten Speichereinheit jeweils ein vollständiger Datensatz dieser und von nachfolgend sequentiell adressierten Speichereinheiten an den Ausgang (OPl bis OPy) des Matrix-Schalters ange- legt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß daß in einer jeweiligen Speichereinheit (Ml bis Mx) gespei- cherte Daten sequentiell an den Ausgang (AI bis Ax) der betreffenden Speichereinheit angelegt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die sequentielle Reihenfolge unterbrechbar und mit der Ausgabe eines Datensatzes einer jeden der Speichereinheiten fortsetzbar ist.
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