Способ магнитной записи цифровой информации Советский патент 1993 года по МПК G11B5/02 G11B5/09 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике записи цифровой информации, и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработ- ки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видеотехники.

Известен способ магнитной записи цифровой информации, заключающийся в формировании отрезков синусоидального сигнала, амплитуды которых зависят от значений битов исходных двоичных сигналов, и их записи на магнитный носитель.

Недостатком способа является невысокая плотность записи.

Известен также способ магнитной записи цифровой информации, заключающийся . в разбиении исходных двоичных сигналов на блоки, формировании отрезков синусоидального сигнала, амплитуды которых зави- сят от значений битов двоичных сигналов блоков, и записи отрезков синусоидального сигнала на магнитный носитель.

Недостатком способа является низкая плотность записи.

Из известных способов магнитной записи цифровой информации наиболее близviсо

Os

ел о

VJ

ким по техническиi сущности к предлагаемому является способ магнитной записи цифровой информации, заключающийся . в разбиении исходных двоичных сигналов на блоки, добавлений к каждому блоку дополнительных битов, формировании полупериодов синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых зависят от значений битов двоичных сигналов, и записи полученной последовательности пол- уперйодов синусоидального сигнала с непрерывной фазой на магнитный носитель. . .

Однако, и этот способ не обеспечивает при его использований достаточно высокой плотности записи цифровой информации вследствие низкой информативности сигнала записи. ... .,. . .

Целью изобретения является Повышение плотности записи. ; ; ; ;; (. . :

Поставленная цель ДбстигЬётсяЧем, что в способе магнитной записи цифровой информации, заключающемся в разбиении исходных двоичных сигналов на блоки, добавлении к каждому блоку дополнительных битов, формирований полупёрйодов синусоидальнрго сигнала, длительности и амплитуды которых зависят от значений битов двоичных сигналов, и записи полученной последовательности полупериодов синусоидального сигнала с непрерывной фазой на магнитный носитель, вблоках устанавливают группы битов, значения которых определяют соответственно длительности и амплитуды полупериодов синусоидального сигнала, в качестве дополнительных битов формируют контрольные биты и биты признака записи в прямом или обратном коде тех групп битов, значения которых определяют длительности полупериодов синусоидального сигнала, значения бита признака и соответственно прямых или обратных кодов групп блока устанавливают в зависимо- с;|й от наименьшей длительности при прямых или обратных кодах всех полупе- гр йодов чсинусойдзльного сигнала блока, Число которых равно числу кодовых грУИ гг в блоке, и дополнительно формируют в сигнале записи блока один или несколькомар- керных полупериодо в синусоидального сигнала с эталонными значениям длитёль нести и амплитуды. /v ; ; ,

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

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 1) содержит блок 1 запоминания и распределения кодовых групп исходных двоичных сигналов, блок 2 определения контрольных кодов, первый и второй регистры 3 и 4, сумматор 5 прямых кодов и сумматор 6 обратных кодов, блок 7 сравнения, ключевую схему 8, третий регистр 9, первый и второй коммутаторы 10 и 11, дешифратор адреса 12, постоянные ЗУ 13, управляемый формирователь 14 серии импульсов, цифро-аналоговый преобразователь 1.5, блок 16 записи, блок 17 управле0 ния, формирователь 18 синхросигналов

. записи, формирователь 19 синхросигналов чтения, блок 20 воспроизведения, блок 21 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 22 эталона амплитуды, из5 меритель 23 текущих значений амплитуды сигналов, дешифратор 24 амплитуды сигналов, формиро ватель 25 эталона длительности, измеритель 26 текущих значений длительности сигналов, дешифратор 27 дли0 тельности сигналов и блок 28 формирования

и контроля выходной последовательности.

Блок 1 запоминания и распределения

кодовых групп информационным входом

подключен к входу устройства, одним выхо5 ДОм - к первому входу блока 2 определения контрольных кодов и к информационным входам первого регистра 3, а другим выходом - к второму входу блока 2 определения контрольных кодов и к информационным

0 входам второго регистра 4, первый выход блока 2 подключен к контрольному входу первого регистра 3, а второй его выход - к контрольному входу второго регистра 4, соединенного одним выходом с информаци5 онными входами сумматора 5 прямых кодов и ключевой схемы 8, а другим выходом с информационными входами сумматора 6 обратных кодов и ключевой схемы 8, подключенной выходом к информационным

0 входам третьего регистра 9. Выходы сумматоров 5 и 6 подключены к информационным входам блока 7 сравнения, соединенного

:. одним выходом с признаковыми входами первого 3 и второго 4 регистров и с первым

5 управляющим входом блока 2, а вторым выходом - с первым управляющим входом Ключевой схемы 8. Выходы первого регистра 3 подключены к информационным вхо- дам первого коммутатора 10 одних кодовых

0 групп блока данных, выходы третьего регистра 9 подключены к информационным входам второго коммутатора 11 других кодовых групп блока данных, выход первого коммутатора 10 через дешифратор 12 адреса под5 ключей к адресному входу ПЗУ 13, а выход второго коммутатора 11 связан с кодовым входом управляемого формирователя 14 серии импульсов, одним выходом подключенного к управляющим входам дешифратора 12 цифро-аналогового преобразователя 15 и

ПЗУ 13, выход которого через преобразователь 15 соединен с информационным входом блока 16 записи, подключенного выходом к выходу устройства На запись. Устройство содержит блок 17 управления, который состоит из формирователя 18 синхросигналов записи, связанного тремя управляющими входами с соответствующими управляющими шинами Запись и Пуск и выходом Конец серии управляемого фор- мирователя 14 серии импульсов, одним управляющим выходом подключенного к управляющим входам блоков 1, 2 и 7, регистров 3, 4 и 9, сумматоров 5 и 6 и ключевой схемы 8, а другим управляющим выходом - к управляющим входам коммутаторов 10 и 11, дешифратора 12 адреса, управляемого формирователя 14 серии импульсов и блока 16 записи, а также из формирователя 19 синхросигналов чтения, связанного управ- ляющим входом с управляющей шиной Чтение устройства.

Блок 20 воспроизведения связан входом с входной шиной С носителя, выходом - с информационными входами формирова- теля 19 синхросигналов чтения, формирователей 22 эталона амплитуды и 25 эталона длительности, измерителей 23 текущей амплитуды и 26 текущей длительности. Выход формирователя 22 эталона амплитуды под- ключей к одному из входов дешифратора 24 амплитуды, связанного вторым входом с выходом измерителя 23 текущей амплитуды, выход формирователя 25 эталона длительности подключен к одному из входов дё- шифратора 27 длительности, связанного вторым входом с выходом измерителя 26 текущей длительности, выходы дешифраторов 24 амплитуды и 27 длительности подключены к соответствующим информационным входам блока 28 формирования и контроля выходной последовательности, подключенного выходом к выходной шине устройства. Управляющие входы формирователей 22 и 25. измерителей 23 и 26, дешифраторов 24 и 27 и блока 28 подключены к выходу формирователя 19 синхросигналов чтения.

На фиг. 2 показаны: а - последовательность исходных двоичных сигналов, распределенная в блоки данных и подлежащая записи на носитель (для примера в последовательности выделен один блок данных; включающий четыре 16-разрядных слова I- IV); б - сигналы преобразованного по предлагаемому способу блока данных, в котором выделены; трехбитовые кодовые группы, определяющие длительности полупериод- ных отрезков синусоидальных сигналов (верхний ряд кодовых групп в блоке) и трехбитовые кодовые группы, определяющие

амплитуды экстремумов полупериодных отрезков тех же сигналов (нижний ряд кодовых групп в блоке); приформированный к блоку данных бит признака записи кодовых трупп. определяющих длительности полупериодных отрезков синусоидальных сигналов (верхний ряд кодовых групп), в обратном коде (продублирован, обведен круглой чертой и размещен в начале первых кодовых групп верхнего и нижнего рядов); прифор- мированные к блоку данных три дополнительные контрольные кодовые группы (в данном примере одна контрольная кодовая группа - крайняя справа в верхнем ряду - является контрольной суммой значений нечетных кодовых групп верхнего ряда, другая - крайняя справа - контрольной суммой значений всех кодовых групп нижнего ряда, третья - предпоследняя справа в верхнем ряду- контрольной суммой четных кодовых групп верхнего ряда, причемв первые кодовые группы включен продублированный признаковый бит; в - сигнал записи преобразованного блока данных в виде подпоследовательности из 14-ти полупериодных отрезков синусоидальных сигналов, включающей первый маркерный полупериодный отрезок (крайний слева) с эталонными значениями длительности гэт и положительного экстремума амплитуды +аэт, второй маркерный полупериодный отрезок (второй слева) с эталонным значением отрицательного экстремума амплитуды -Зэт и с длительностью, зависящей от значения первой кодовой группы верхнего ряда, и 12 информационных полупериодных отрезков, длительность каждого из которого установлена в соответствии со значением определённой кодовой группы верхнего ряда, а значение экстремумов амплитуды - в соответствии со значением Ьпреде71ён н6й кодовой группы нижйегб ряда; г -сигнал вб сНрбЙзведё- ния преобразованного блока данных после приведения его к однополярному виду (заштрихованными условно отмечены прлупериодные отрезки с искаженными помехами амплитудой и/или длительностью); д - дешифрованный из сигнала воспроизведения преобразованный блок данных (для удобства рассмотрения в нём отмечены признаковый бит, ошибочные кодовые группы - восьмая и десятая в верхнем и седьмая и десятая в нижнем рядах, дешифрованные и вычисленные (в скобках) контрольные кодовые группы); е - задержанные сигналъТоши-; бок. формируемые по несовпадению контрольных кодов или по выпадениям сигналов синхронно с выдачей искаженного выходного блока данных (задержка для удобства на чертеже не показана); ж - двоичные сигналы задержанной и приведенной к исходному виду выходной последовательности (задержка на чертеже не показана, ошибочные биты подчеркнуты).

Способ магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы.записи цифровой информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом. .

В режиме Запись по сигналу Пуск и соответствующим синхросигналам записи с первого выхода формирователя 18 блока 17 управления последовательность исходных двоичных сигналов (фиг. 2, а) подают с входа устройства на вход блока 1 запоминания и распределения, с помощью которого осуществляют накопление последовательности, ее разбивку по кодовым группам заданной протяженности (например, трехбитовым) и распределение кодовых групп по блокам данных заданных размеров (например, 64- битовым, включающим четыре 16-битовых слова НУ, которые могут быть дискретными отсчетами непрерывного процесса). С выходов блока 1 данные поступают поблочно в блок2 определения контрольных кодов и на первый 3 и второй 4 регистры. В блоке 2 определяют, например, одну трехбитовую контрольную группу (на фиг. 2,6 в верхнем ряду крайняя справа) как сумму значений нечетных кодовых групп блока данных из тех, по которым устанавливают .значения длительности полупериодных отрезков в сигнале записи блока данных (фиг. 2,в), другую трехбитовую контрольную группу (на фиг. 2,6 в нижнем ряду крайняя справа) как сумму значений тех кодовых групп блока данных, по которым устанавливают значения амплитуды информационных пОлупери- одных отрезков в сигнале записи блока данных, и третью трёхбитовую контрольную группу (на фиг. 2,6 в верхнем ряду предпоследняя справа, обведена прямоугольной ли- - нией) как сумму значений четных кодовых групп верхнего ряда блока данных, в первые кодовые группы рядов входит продублированный для надёжности бит признака записи в прямом или обратном коде кодовых групп верхнего ряда. Причём указанные три контрольные группы определяют для двух вариантов: нулевые значения признаковых битов и прямые коды всех кодовых групп верхнего и нижнего рядов; единичные значения признаковых битов и обратные коды кодовых групп верхнего ряда (именно этот последний вариант представлен на фиг. 2,6). .,-На первый регистр 3 из блока 1 поступают кодовые группы блока данных, по которым устанавливают значения амплитуды

а на второй регистр 4 - кодовые группы, по которым устанавливают значения длительности полупериодных отрезков синусоидальных сигналов, причем вначале

устанавливают в регистрах 3 и 4 нулевые значения битов признаков и прямые коды всех кодовых групп, а также соответствующие им значения контрольных групп, а с помощью сумматоров 5 прямых кодов, сум0 матора 6 обратных кодов и блока 7 сравнения определяют, при каком коде- прямом и обратном - кодовых групп верхнего ряда (фиг. 2,6) полученная оценка суммарной длительности всех полупериодных отрезков

5 блока данных будет наименьшей. В случае, если последняя окажется наименьшей при обратном коде кодовых групп, определяющих длительность полупериодных отрезков (как в данном примере), на первом выходе

0 блока 7 вырабатывается сигнал, устанавливающий в единичные состояния признаковые разряды регистров 3 и 4 и управляющий занесением в контрольные разряды регистров 3 и 4 из блока 2 соответствующих этому

5 случаю значений контрольных групп, а на втором выходе блока 7 - сигнал, управляющий переписью обратных кодов кодовых групп с второго регистра 4 на третий регистр 9 через ключевую схему 8. В результате вы0 полнения перечисленных действий, предшествующих формированию сигнала записи взятой для примера исходной 64-битовой последовательности двоичных данных (фиг. 2,а), будет сформирован

5 преобразованный блок данных вида фиг. 2,6, верхний ряд кодовых групп которого находится на регистре 9, а нижний ряд - на /регистре 3. При этом кодовые группы верхнего ряда, определяющие значения дли0 тельности полупериодов, дополняют на регистре 9 признаковым кодом Кд (например, Кд 000), по которому формируют эталонную длительность гэт первого маркерного пол- уггериодного отрезка, а кодовые группы

5 нижнего.ряда, определяющие значения амплитуды полупериодных отрезков, дополняют на регистре 3 двумя признаковыми кодами Ка1 и Ка2. по которым формируют эталонные значения экстремума амплитуды

0 первого и второго маркерных полупериодных отрезков (например, Ка1 0001, Ка2 0001).

Формирование сигнала записи преобразованного блока данных осуществляют

5 по синхросигналам со второго выхода формирователя 18 следующим образом. По первому синхросигналу, формируемому по сигналу Пуск, с помощью коммутатора 10 с регистра 3 считывают первый признаковый код Ка1, определяющий значение амплитуды +аэт первого маркерного сигнала и преобразуемый с помощью дешифратора 12 в начальный адрес группы ячеек ПЗУ 13, содержащих коды Заданного числа j ординат аэ-r.j полупериодного отрезка синусоиды с экстремальным значением амплитуды +аэт, а с помощью коммутатора 11 считывают с регистра 9 признаковый код Кд определяющий эталонное значение длительности Тэт первого маркерного полупериодного отрезка и длительность периода следования серии импульсов формируемой запущенным синхросигналом формирователем 14. По сигналам серии импульсов с формирователя 14 за время гэт из ПЗУ 13 считывают ординаты аэт. и подают их в ЦАП 15, с выхода которого снимают сглаженный полупериодный отрезок первого маркерного полупериодного отрезка синусоидального сигнала (см. фиг, 2,в). По второму синхросигналу с формирователя 18, формируемому по сигналу Конец серии с формирователя 14, осуществляют перепись с регистра 3 на дешифратор 12 второго признакового кода Ка2, определяющего эталонное значение амплитуды -а,,: второго маркерного полупериодного отрезка и преобразуемого дешифратором 12 в начальный адрес другой группы ячеек ПЗУ 13, содержащих коды заданного числа j ординат -a3T.j полупериодного отрезка синусоиды с экстремальным значением амплитуды -аэт- перепись с фегистра 9 первой информационной кодовой группы, определяющей значение длительности второго маркерного отрезка и длительность периода следования серии импульсов, формируемой запущенным вторым синхросигналом формирователем 14, и формирование по сигналам серии импульсов с формирователя 14 второго маркерного полупериодного отрезка синусоидального сигнала с экстремальным значением амплитуды -аэт (см. фиг. 2,в). По третьему синхросигналу с формирователя 18, формируемому также по сигналу Конец серии с формирователя 14, аналогичным образом формируют третий полупериодный отрезок с экстремальным значением амплитуды, определяемым значением первой информационной кодовой группы с регистра 3; и значением длительности, определяемым значением второй информационной кодовой группы с регистра 9, по четвертому синхроимпульсу - четвертый полупериодный отрезок отрицательной полярности и т.д. Сформированная описанным образом подпоследовательность полупериодных отрезков синусоидальных сигналов с выхода ЦАП 15 поступает в блок 16 записи, с помощью

которого сигнал записи преобразованного блока данных записывают на носитель в виде, показанном на фиг. 2,в.

В зависимости от выбранного размера 5 кодовых групп, определяющих экстремальные значения амплитуды полупериодных. отрезков, взаимно однозначное соответствие между значением кодовой группы и экстремальным значением амплитуды при

0 заданном ±аэт рекомендуется устанавливать с использованием таблМ.

В зависимости от выбранного размера кодовых групп, определяющих длительность полупериодных отрезков, взаимно од5 позначное соответствие между значением кодовой группы и значением длительности при заданном гэт г0, где г0 - минимальное значение длительности полупериодного отрезка, соответствующее верхней частоте

0 полосы пропускания линейного тракта записи-воспроизведения, рекомендуется устанавливать с использованием табл. 2.

В режиме Чтение воспроизведенные с магнитного носителя сигналы записи бло5 ков данных в виде подпоследовательностей полупериодных отрезков .синусоидальных сигналов усиливают в блоке 20 воспроизведения, приводят к одной, например, положительной, полярности (фиг. 2,г) и подают

0 на входы формирователя 19 синхросигналов чтения, блока 21 дешифрации сигнала воспроизведения и блока 28 формирования и контроля выходной последовательности. В формирователе 19 по началу каждой после5 довательности формируют сигналы управления блоками 21 и 28. Вблоке21с помощью формирователей 22 и 25 формируют эталоны амплитуды ±а Эт и длительности TV для каждого воспроизведенного сигна0 ла, с помощью измерителей 23 и 26 определяют экстремальные значения амплитуды а и длительности т каждого текущего полупериодного отрезка, а с помощью дешифратора 24 и 27 формируют в соответствий с

5 относительными значениями амплитуды и длительности полуволн двоичные значе.- ния кодовых групп (см. фиг. 2,д). При этом значения эталона длительности Тэт™ TO и длительностей текущих полуволн подпос0 ледовательности определяют по ширине полуволн на отличном от нуля уровне, например, на уровне ±0,5а эт и ±0,5а , что позволяет, не нарушая соотношений таблицы 2, исключить влияние искажений длительно5 сти полуволн на нулевом уровне из-за н ёли- нейностей в местах стыка полуволн.

На фиг. 2,г условно показаны искажен-.

. ные помехами полупериодные отрезки (на

чертеже заштрихованы), на фиг. 2,д отмечены (волнистой чертой снизу) дешифрованные из них ошибочные кодовые группы и вычисленные в блоке 28 по дешифрованным кодовым группам проверочные контрольные коды (в конце блока в скобках). В приведённом примере дублированные признаковые биты (обведены круглой чертой) совпадают, но блок содержит четыре ошибочные кодовые группы. На фиг. 2,ж представлен выходной блок данных, приведенный к исходному, до записи, виду, а на фиг. 2,е - сигналы ошибок, формируемые на выходе блока 28 синхронно с выдачей искаженных блоков данных (задержка выходных блоков данных относительно сигналов воспроизведения на чертеже для простоты не показана). Таким образом, искажения (и, тем более, выпадения) информационных сигналов под действием помех в процессе записи, хранения и считывания информации с высокой вероятностью обнаруживаются и локализуются с точностью до блока данных или его фрагмента (2-х слов), что позволяет осуществлять их корректировку либо путем интерполяции искаженных блоков данных или их фрагментов по соседним безошибочным блокам или фрагментам, либо с применением известных методов избыточного кодирования.,

Способ позволяет повысить плотность записи цифровой информации на магнитный носитель за счет увеличения информативности сигнала записи, что подтверждается расчетом.

Плотность записи Р3ап определяют как отношение информативности сигнала записи - ban к его протяженности - Т3ап:

о - 1зап гзап - а. .

Информативность сигнала записи 1зап в предлагаемом способе зависит от размеров кодовых групп, определяющих амплитуду Па И ДЛИТеЛЬНОСТЬ ПОЛУВОЛН - Пд, И ОТ КОЛИ. чества кодовых групп Na и Мд обоих типов. В приведенном на фиг. 2 примере информативность сигнала записи равна:

1зап. Па Ма+Пд-Мд 3- 12 + 3 13 756ИТ

Протяженность сигнала записи в предлагаемом способе при заданном гЭт TO зависит от размеров пд и числа Ыд кодовых групп, определяющих длительности полуволн, а также от значения А г.

В рассматриваемом примере при пд 3, ,1 То усредненная протяженность сигнала записи Тзап. равна:

Тзап. - То +13 То + ДТ 14То +

+ еот()-Дг% 14Го +

Qi A r

+ent a 14г0 + 22 ,2г0

Здесь AT в четыре раза меньше максимально й протяженности (возникающей при всех

5 единичных кодовых группах пд и равной

(2ПД - 1 ) А г Мд 91 А г, во-первых, за счет записи кодовых групп в половине случаев в обратном коде (что обеспечивает в два раза меньшую величину А Т), во-вторых, за счет асинхронное™ записи сигналов переменной длины (что также примерно вдвое сокращает среднюю, протяженность сигнала). ; / Отсюда плотность записи для данного

10

15

20

частного случая равна

25

30

зап

-тИт-4 63 То,2 То

В таблице 3 приведены значения плотности записи цифровой информации по предложенному способу для разных практически важных размеров кодовых групп па и пд и значений Ат при фиксированном общем числе полупериодных отрезков в сигнале записи, равном 14.

Таким образом, предлагаемый способ магнитной записи цифровой информации позволяет в среднем повысить плотность записи с (1-1,5) б/То в известных способах до (4-6) д/т0 в данном способе и при этом обеспечивает высокую достоверность записи. . - . .. .

«с Формула изобретения

Способ магнитной записи цифровой информации, Заключающийся в разбиении ис- ходных двоичных сигналов на блоки, добавлении к каждому блоку дополнитель.Q ных битов, формировании полупериодов синусоидального сигнала, длительности и амплитуды которых зависят от значений битов двоичных сигналов, и записи полученной последовательности полупериодов

45 синусоидального сигнала с непрерывной фазой на магнитный носитель, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности записи, в блоках устанавливают группы битов, значения которых определяCQ ют соответственно длительности и амплитуды полупериодов синусоидального сигнала, в качестве дополнительных битов формируют контрольные биты и биты признака записи в прямом или обратном коде тех групп

се битов, значения которых определяют длительности полупериодов синусоидального сигнала, значения бита признака и соответственно прямых или обратных кодов групп блока устанавливают в зависимости от наименьшей длительности при прямых или обчастного случая равна

зап

-тИт-4 63 То,2 То

ратных кодах всех полупериодов синусоидального сигнала блока, число которых равно числу кодовых групп в блоке, и дополнительно формируют в сигнале записи блока один или несколько маркерных полупериодов синусоидального сигнала с эталонными значениями длительности и амплитуды.

Изобретение относится к технике накопления информации и может Использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации систем измерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видео-техники. Цель изобретения - повышение плотности записи. Способ основан на формировании из преобразованных блоков исходных двоичных данных сигналов за- писи в виде подпоследовательностей полупериодных отрезков синусоидальных сигналов, включающих один или несколько маркерных полупериодных отрезков с эталонными значениями длительности и экстремумов амплитуды и соответствующее размерам блоков число информационных полупериодных отрезков, экстремальные значения амплитуды и значения длительности которых устанавливают в зависимости от значений соответствующих кодовых групп преобразованных блоков. Применение способа позволяет повысить плотность записи до 4-6 бит на минимальное значение полупериодного отрезка, ограничиваемое верхней частотой полосы пропускания линейного тракта записи-воспроизведения. 2 ил.3 табл.. СО С

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

На запись

1

.Ґ/яенце -, Ј /лгсЈ/я емг

г ir j } -. -