Способ магнитной записи цифровой информации Советский патент 1992 года по МПК G11B5/09 

Изобретение относится к приборостроению, а именно ктехнике магнитной записи, и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко-и видеотехники.

Известен способ магнитной записи, основанный на распределении входной двоичной информационной последовательности по кодовым группам, поразрядном контрольном суммировании по модулю два одноименных разрядов заданного числа кодовых групп и формировании из сигналов информационных и контрольных кодовых групп тока записи.

Недостатком способа является низкая плотность записи цифровой информации, так как при его использовании каждый импульсный сигнал тока записи несет информацию лишь о четырех информационных и одном контрольном битах.

Из известных способов магнитной записи цифровой информации наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ магнитной записи цифровой информации, при котором сигналы входной двоичной информационной последовательности распределяют по кодовым группам, производят поразрядное контрольное суммирование по модулю два одноименных разрядов заданного числа кодовых групп, отстоящих друг от друга на интервал, по длительности не меньший максимальной длительности групповых сбоев, и формируют сигнал записи информационных и контрольных групп в виде трипульса с чередующейся полярностью импульсов, в котором длительность импульсов, а также наличие интервалов между импульсами устанавливают в соответствии с результатами контрольного суммирования и значениями определенных разрядов каждой группы.

Однако и этот способ не обеспечивает достаточно высокой плотности записи цифровой информации, так как при его использовании каждый трипульс тока записи несет

VI

OJ

VI сл о

информацию лишь о восьми информационных и одном контрольном битах и при этом имеет значительную протяженность.

Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения информативности сигнала записи.

Цель достигается тем, что в способе магнитной записи цифровой информации, при котором сигналы входной двоичной информационной последовательности распределяют по кодовым группам, производят поразрядное контрольное суммирование по модулю два одноименных разрядов заданного числа кодовых групп, отстоящих друг от друга на интервал, по длительности не меньший максимальной длительности групповых сбоев, и формируют сигнал записи информационных и контрольных групп в виде трипульса с чередующейся полярностью импульсов, в котором длительность импульсов, а также наличие интервалов между импульсами устанавливают в соответствии с результатами контрольного суммирования и значениями определенных разрядов каждой группы, распределяют сигналы входной информационной последовательности по шестнадцатиразрядным группам и определяют двухбитовый контрольный код каждой информационной и контрольной кодовых групп как значение остатка от деления на четыре результата суммирования значений четырех тетрад кодовой группы, устанавливают длительность тактового периода записи трипульсов в соответствии со значением полусуммы минимальной и максимальной длительности сигналов записи восемнадцатиразрядных групп в прямом коде, производят оценку длительности сигнала записи каждой восемнадцатиразрядной кодовой группы в прямом и обратном кодах и для записи устанавливают одновременно прямой и обратный коды группы и полярность первого импульса трипульса в зависимости от того кода группы, при котором длительность сигнала записи наименьшая, формируют первый импульс трипульса по началу тактового периода записи и с одним из шестнадцати значений длительности в зависимости от значений первой четырехбитовой подгруппы прямого или обратного кода восемнадцатиразрядной группы, интервал между первым и вторым импульсами устанавливают с одним из семи значений длительности в зависимости от ненулевых значений второй трехбитовой подгруппы, второй и третий импульсы формируют также с одним из шестнадцати значений длительности в зависимости от значений третьей и пятой четырехбитовых подгрупп, а интервал

между ними также с одним из семи значений длительности в зависимости от ненулевых значений трехбитовой подгруппы кодовой группы.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его сущность.

Устройство для реализации способа

0 (фиг.1) содержит блок 1 задержки и группирования входной последовательности, блок 2 определения поразрядных контрольных сумм по модулю два заданного числа кодовых групп, блок 3-определения контрольных

5 сумм кодовых групп, блок 4 схем ИЛИ, регистр 5 группы, сумматор 6 прямого кода группы, сумматор 7 обратного кода группы, блок 8 сравнения, блок 9 ключевых схем, формирователь 10 трипульсов, блок 11 запи0 си трипульсов на носитель, блок 12 управления, генератор 13 последовательностей тактовых импульсов записи, формирователь 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения, блок 15 воспроизве5 дения, блок 16 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 17 признака обратного кода, формирователь 18 кода группы, формирователь 19 признака искажений, блок 20 задержки, перегруппи0 рования и контроля выходной последовательности.

Блок 1 задержки и группирования информационным входом подключен к входу устройства, а выходом - к информационным

5 входам блока 2 определения поразрядных контрольных сумм, блока 3 определения контрольных сумм кодовых групп и блока 4 схем ИЛИ, выход блока 2 определения поразрядных контрольных сумм подключен к

0 другим информационным входам блоков 3 и 4, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра 5 группы, единичные выходы которого подключены к информационным входам сумматора 6 пря5 мого кода и одним входам блока 9 ключевых схем, а нулевые - к информационным входам сумматора 7 обратного кода и другим входам блока 9 ключевых схем. Выходы сумматоров 6 и 7 подключены к информацион0 ным входам блока 8 сравнения, выходами подключенного к одним управляющим входам блока 9 ключевых схем и формирователя 10 трипульсов, вход которого подключен к выходу блока 9, а выход - к входу блока 11

5 записи, выходом связанного с выходной шиной На запись устройства. Устройство содержит также блок 12 управления, который состоит из генератора 13 последовательностей тактовых импульсов записи, связанного входом с управляющей шиной Запись,

вателя 10 трипульсов проходит соответственно либо прямой, либо обратный код дан- ной восемнадцатиразрядной кодовой группы (фиг.2,д). В формирователе 10 по этому же признаку устанавливают полярность формируемого трипульса, например, положительную для прямого кода и отрицательную для обратного (фиг.2,е) и формируют первый импульс трипульса по началу тактового периода записи и с одним из шестнадцати значений длительности т.имп.1 TO + ki Дг, ,ki 0,1,2,.,.15, в зависимости от значений первой четырехбитовой подгруппы прямого или обратного кода восемнадцатибитовой группы, устанавливают интервал между первым и вторым импульсами с одним из семи значений

Хинт.ч К2 Д г, k2 2,38 в зависимости от

соответствующих ненулевых значений второй трехбитовой подгруппы, формируют второй и третий импульсы также с одним из шестнадцати значений длительности в зависимости от значений третьей и пятой четырехбитовых подгрупп кодовой группы, а интервал между ними также с одним из семи значений длительности в зависимости от ненулевых значений четвертой трехбитовой подгруппы кодовой группы (фиг.2,е).

Все возможные значения кодов первой, третьей и пятой четырехбитовых подгрупп и соответствующие им значения длительности импульсов трипульса представлены в табл.1.

Все возможные значения кодов второй и четвертой трехбитовых подгрупп и соответствующие им значения длительности интервалов между импульсами трипульса представлены в табл.2.

Установление первого значения длительности интервала равным не 1 Дт , а 2 Дг позволяет увеличить физическое различие сигналов воспроизведения одного полного перепада намагниченности и двух полуперепадов намагниченности одной полярности с минимальной длительностью интервала между ними. При этом в случае Дт 0,1 т максимальное значение длительности интервала между импульсами равно 0,8 Г0, что обеспечивает также надежное физическое различие величины интервала от величины Хзащ.мин защитного интервала (что очень существенно при дешифрации таких кодовых групп, как 1-9д., в сигнале записи которых защитный интервал равен т0,).

Сформированные по указанным правилам трипульсы (фиг.2,е) подают на вход блока 11 записи, с помощью которого их записывают на носитель магнитной записи.

Воспроизведенную с носителя магнитной записи последовательность импульсов (фиг.2,ж) усиливают в блоке 15 воспроизведения и подают на формирователь 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения и в блок 16 дешифрации сигналов воспроизведения, в котором из этих сигналов формируют сигналы признаков записи групп в прямом или обратном

коде Рв(Т0бр ТПр) по знаку полярности первых импульсов сигналов воспроизведения трипульсов (фиг.2,и) - с помощью формирователя 17, сигналы битов прямого или обратного кода восемнадцатиразрядных

информационных и контрольных групп (фиг.2,з) - с помощью формирователя 18 и сигналы признаков искажений, не подлежащих дешифрации (отмеченных на фиг.2,ж штриховкой) трипульсов (фиг.2,к) в случаях

их выпадения или нарушения полярности, числа и временного положения импульсов в пределах тактового периода и т.п. - с помощью формирователя 19.

Сформированные в результате дешифрации сигналов воспроизведения трипульсов совокупности сигналов с выходов формирователей 17-19 поступают на входы блока 20 задержки, перегруппирования и контроля выходной последовательности, в

котором осуществляют задержку последовательности на то же время 16 Т3ап, что и при записи, инвертирование значений восемнадцатиразрядной кодовой группы при наличии сигнала-признака записи в

обратном коде Рв (Т0бр ТПр) 1, контроль правильности дешифрации сигнала воспроизведения по соответствию дешифрованных и фактических двухбитовых контрольных кодов шестнадцатиразрядной

группы и дешифрованных и фактических поразрядных контрольных сумм восьми связанных кодовых групп, а также коррекцию любой выпавшей или неверно дешифрованной из восьми связанных информационных

кодовых групп, например, П-1 на фиг.2, путем поразрядного сложения по модулю два битов семи неискаженных кодовых групп П-2-П-8 и битов контрольной кодовой группы П-9д. В результате на выходе блока 20

формируют исправленную выходную последовательность шестнадцатиразрядных кодовых групп (фиг.2,л), поступающую на выход устройства.

Способ позволяет повысить плотность магнитной записи цифровой информации за счет увеличения информативности сигнала записи трипульса, что подтверждается расчетом.

Плотность записи Р3ап определяется как отношение информативности трипульса трип к длительности периода записи трипульСОВ Тзагь

Р

гзап р I зап

В данном способе 1трип 18 бит, Тзап 4 т0 -г- 30 Аг . Полагая Аг 0,1 Т0 и Аг 0,05 Г0 , получим следующие значения плотности записи:

р(д тЬгЈИ 67б/г :

Рзап (Аг)

186

4 Г0 + 1,5 Го

186

5,5 Т0

3,27 , б/Го .

В способе-прототипе Грип 9 бит,Тзап 4 Го + 11 А т. Полагая также Аг 0,1 Т0 и Ат 0,05г0, получим:

Рзап прот (АТ ) -

96

4 То + 1,1 Г0

-Јг- 1,76 б/То ; 5,1 Т0

Рзап прот. (А Т -

96

4 Т0 + 0,55 То

96

4,55 Т0

1,98 б/То.

Величина информативности трипульса, равная в предлагаемом способе 18 битам, является оптимальной, так как и снижение, и повышение ее приводит либо к падению плотности записи (при Ат 0,1 Т0), либо к незначительному ее приросту (при Ат 0,05т0 ) при существенном усложнении реализации способа.

Способ обладает теми преимуществами, что, во-первых, обеспечивает перенос одним сигналом-трипульсом шестнадцатиразрядного двоичного слова, широко используемого в вычислительных машинах и сетях ЭВМ, что позволяет осуществлять и передачу по линиям связи, и запись на носитель одних и тех же сигналов, минуя промежуточные преобразования; во-вторых, при нескольких четко различимых физических признаках в каждом сигнале он обеспечивает надежную самосинхронизацию последовательности сигналов при воспроизведении; в-третьих, обеспечивает независимость точности как синхронизации, так и дешифрации сигналов от всяких нестабиль- ностей, вызывающих разного рода набегающие ошибки; в-четвертых, каждый сигнал

шестнадцатибитового слова сопровождается двухбитовым контрольным кодом, что гарантирует высокую достоверность сигнала. Таким образом, способ позволяет в 1,46-1,66 раза повысить плотность записи

при сохранении способности обнаруживать и исправлять групповые сбои заданной максимальной длительности.

Формула изобретения

Способ магнитной записи цифровой информации, при котором сигналы входной двоичной информационной последовательности распределяют по кодовым группам, производят поразрядное контрольное суммирование по модулю два одноименных разрядов заданного числа кодовых групп, отстоящих друг от друга на интервал, по длительности не меньший максимальной длительности групповых сбоев, и формируют сигналы записи информационных и кон- трольных групп в виде трипульса с чередующейся полярностью импульсов, в котором длительность импульсов, а также наличие интервалов между импульсами устанавливают в соответствии с результатами контрольного суммирования и значениями определенных разрядов каждой группы, о т- личающийся тем, что, с целью повышения плотности за счет увеличения информативности сигнала записи, распределяют сигналы входной информационной последовательности по шестнадцатиразрядным группам и определяют двухбитовый контрольный код каждой информационной и

контрольной кодовых групп как значение остатка от деления на четыре результата суммирования значений четырех тетрад кодовой группы, устанавливают длительность тактового периода записи трипульсов в соответствии со значением полусуммы минимальной и максимальной длительности сигналов записи восемнадцатиразрядных групп в прямом коде, производят оценку длительности сигнала записи каждой восемнадцатиразрядной кодовой группы в прямом и обратном кодах и для записи устанавливают одновременно прямой или обратный коды группы и полярность первого импульса трипульса в зависимости от того

кода группы, при котором длительность сигнала записи наименьшая, формируют первый импульс трипульса по началу тактового периода записи и с одним из шестнадцати значений длительности в зависимости от начений первой четырехбитовой подгруппы прямого или обратного кода восемнадцатиразрядной группы, интервал между первым и вторым импульсами устанавливают с одним из семи значений длительности в зависимости от ненулевых значений второй трехбитовой подгруппы, второй и третий импульсы формируют также с одним из

шестнадцати значений длительности в зависимости от значений третьей и пятой четырехбитовых подгрупп, а интервал между ними также с одним из семи значений длительности в зависимости от ненулевых значений четвертой трехбитрвой подгруппы кодовой группы.

Таблица 1

Изобретение относится к технике цифровой магнитной записи и может использоваться в разнообразных накопителях цифровых данных с повышенной плотностью записи. Цель изобретения - повышение плотности записи. Способ основан на записи кодовых групп из шестнадцати информационных и двух контрольных разрядов одним сигналом записи - трипульсом. Способ обеспечивает повышение плотности записи до 3,26 бит на минимальный интервал при сохранении возможности исправления групповых сбоев (выпадений) заданной максимальной длительности. 2 ил., 2 табл.

Bxod

10

Таблица 2

С носителя

Выход

ФигЛ

fO

Редактор Т.Лошкарева

Составитель Л.Аржеухов

Техред М.МоргенгалКорректоо О.Кравцова

Заказ 1895ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

cv

и формирователя 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения, связанного входом с управляющей шиной Чте- ние. Генератор 13 одним выходом подключен к управляющим входам блока 1 задержки и группирования, блока 2 определения поразрядных контрольных сумм, блока 3 определения контрольных сумм группы, регистра 5 группы и сумматоров 6 и 7 прямого и обратного кодов, а другим выходом - к управляющим входам блоков 8 сравнения и 9 ключевых схем, а также формирователя 10трипульсов.

Блок 15 воспроизведения входом связан с входной шиной С носителя, первым выходом - с информационным входом формирователя 14, а вторым выходом-с информационным входом блока 16 дешифрации сигналов воспроизведения, к которому в этом блоке подсоединены информационные входы формирователя 17 признака обратного кода, формирователя 18 кода группы, формирователя 19 признака искажений. К объединенным входам управления формирователей 17-19, связанных с входом управления блока 16 дешифрации, подключен выход формирователя 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения. Выходы формирователей 17-19 подключены к информационным входам блока 20 задержки, перегруппирования и контроля выходной последовательности, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения, а выход блока 20 подключен к выходной шине устройства.

На фиг.2 показаны: а - сигналы исходной двоичной информационной последовательности, подлежащей записи на носитель, сгруппированные в шестнадцатиразрядные кодовые группы, которые, всвою очередь, распределены по блокам из восьми шестнадцатиразрядных кодовых групп (для устройства блока и кодовые группы в них пронумерованы); б - сигналы задержанной (на чертеже задержка не показана) и преобразованной исходной последовательности, в которую добавлены контрольные шестнадцатиразрядные кодовые группы 1- 9д. и П-9д., полученные путем поразрядного суммирования по модулю два одноименных разрядов соответственно первых и вторых восьми кодовых групп, и в которой первые девять кодовых групп отстоят друг от друга и от вторых девяти кодовых групп на интервал, не меньший (здесь: равный) максимальной длительности групповых выпадений tewn макс, принятой для простоты рассмотрения равной двум тактовым периодам записи Т3ап, в - сигналы двух битовых контрольных кодов информационных и контрольных шестнадцатиразрядных групп, полученных как остатки от деления на четыре результатов суммирования значе ний четырех тетрад этих групп; г - сигналь признаков записи кодовых групп в прямом

Рзап(Т05р Тпр) О И Обратном РзаТ|(Тобр

ТПр) 1 коде, д - сигналы восемнадцати0 разрядных кодовых групп, представленные в прямом (вторая и предпоследняя кодовые группы) или обратном (первая и последняя кодовые группы) коде; е - последовательность трипульсов тока записи; ж - после5 довательность сигналов воспроизведения (штриховкой .отмечен сигнал трипульса, пораженного сбоями); з - сигналы восем надцатиразрядных кодовых групп, дешифрованных из сигналов воспроизведения

0 трипульсов (второй сигнал, пораженный сбоем, не дешифрируется); и - сигналы признаков записи кодовых групп в прямом или обратном коде, дешифрованные из поляр ности импульсов трипульсов; к - сигналы

5 признака искажений воспроизведенных сигналов л сигналы задержанной выходной информационной последовательности кодовых групп (на чертеже задержка не показана) с восстановленной кодовой группой

0 на месте выпавшего второго трипульса (восстановленная группа обведена линией)

Способ магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой

5 информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом.

При записи входную информационную последовательность двоичных сигналов (фиг.2,а) подают с входа устройства на вход

0 блока 1 задержки и группирования, с помощью которого последовательность разделяют на шестнадцатиразрядные кодовые группы vi задерживают на время 13ад - N Чвып макс, где N - коэффициент, соответст5 вующий числу шестнадцатиразрядных кодовых групп связанных друг с другом поразрядным контрольным кодированием по модулю два На фиг.2 принято N - 8, tebm макс - 2Т3ап, где Т3ап - период записи

0 кодовой группы (трипульса), поэтому вели чина задержки в данном примере составляет tsafl 1 бТзап (сама задержка на фиг.2 не показана) В блоке 1 осуществляется также распределение и группирование шестнад5 цатиразрядных кодовых групп в порядке показанном на фиг 2,6. В блоке 2 суммированием по модулю два одноименных разря- дов заданного числа кодовых групп определяют поразрядные контрольные суммы первых восьми информационных кодо

вых групп 1-11-8 и формируют дополнительную контрольную кодовую группу 1- 9д,, вторых восьми информационных кодовых групп П-1,...,П-8 и формируют дополнительную контрольную кодовую группу П-9д. (фиг.2,6), и т.д. В блоке 3 для каждой информационной или контрольной кодовой группы определяют двухбитовый контрольный код как остаток от деления на четыре суммы двоичных кодов четырех последовательных тетрад m1-m4 шестнадцатиразрядной кодовой группы (фиг.2,в). Например, сумма значений четырех тетрад m1-m4 кодовой группы 1-9д. равна ml + m2 + m3 + + 0010 + 0111 +0100 101110, где последние два разряда и являются остатком от деления этого числа на четыре, т.е.

у ml - rruu

rest( )i-gj. 10 (знак V означает запись тетрады в обратном порядке). Такой способ контроля выявляет характерные двойные сбои на границах дешифрируемых временных интервалов, а также все тройные сбои - по несовпадению дешифрированного и фактического контрольных кодов группы.

С выходов блоков 1 и 2 через блок4 схем ИЛИ, а с выхода блока 3 - непосредственно сигналы шестнадцатиразрядной информационной или контрольной группы и контрольного двухбитового кода поступают на параллельный регистр 5 восемнадцатиразрядной кодовой группы, с единичных выходов которого на входы сумматора 6 и блока 9 ключевых схем подают прямой код группы, а с нулевых выходов на входы сумматора 7 и другие входы блока 9 ключевых схем - обратный код группы. С помощью сумматоров 6 и 7 производят оценку длительности сигнала записи группы в прямом Тзап пр. и обратном Тзап.обр кодах следующим образом.

Длительность сигнала записи восемнадцатиразрядной группы-трипульса равна

taan.rp. Химп.1 + Т.инт.1 + Т.имп.2 + tm-iT.2 + tnMn.3 r

t-защ., где Тимп.1,2,3 длительности соответственно первого, второго и третьего импульсов, равные Т.ЦМП.1.2.3 r0 + ki + А т , k 1

0,1,215;

TO - минимально допустимое расстояние между двумя соседними разнополярны- ми передачами намагниченности носителя, при котором взаимное влияние этих перепадов по фазовому сдвигу при воспроизведении еще несущественно; Дг- единичное приращение длительности, рекомендуемые значения А т 0,005 - 0,1 Т0 :

т.инт.1,2 - длительности соответственно первого и второго интервалов между импульсами трипульса, равные 1Инт.1,2 К2-Дт, к2 0,2,38;

т.защ- длительность защитного интервала между последним перепадом одного три- пульса и первым перепадом следующего, минимальная величина т,3ащ.мин.

Поэтому минимальная длительность сигналов записи кодовых групп в прямом и обратном кодах равна

Тзап.мин (То Ь К1МИН ДГ 3 + + Х2МИН AT 2 + Т0 4 Го ,

(так как kiMMH 0 , k2MMH : 0), а максимальная длительность сигналов записи групп в прямом коде равна

Тзап.макс. (го + 15 А Т 3 +

+ 8 Дг 2 + т0 4 г0 + 61 А т.

Длительность тактового периода записи трипульсов устанавливают в соответствии со значением полусуммы минимальной и максимальной длительности сигнала записи группы в прямом коде, например,

Тзап

Т3

+ т

зап.макс

4 TO + 4 TO +61 Ат

4 to +30 Ат,

0

С

т.е. длительность Тзап принимается равной целой части полусуммы, измеряемой в числах А г.

Поскольку в выражениях для Тзап.мин., Тзап.макс. и Т3ап есть общая неменяющаяся часть 4 Т0 , а в их меняющихся частях присутствует одна и та же величина Ат, то производят оценку длительности сигнала записи каждой кодовой группы в прямом и обратном кодах с помощью сумматоров 6 и 7 только по величине их переменной части и в числах Ат.

Полученные оценки длительности сигнала записи текущей восемнадцатибитовой кодовой группы в прямом ТПр и обратном Т0бр кодах с выходов сумматоров 6 и 7 соответственно подают в блок 8 сравнения, на одном выходе которого вырабатывается сигнал признака прямого кода Р3ап(Т0бр ТПр) 0, а на другом - сигнал признака обратного кода Рзап(Т0бр ТПр) 1 (фиг.2,г) в зависимости оттого, при каком коде группы длительность сигнала записи наименьшая. По сформированному признаку на выход блока 9 ключевых схем и далее на вход формиро