Устройство записи-воспроизведения цифровой информации на магнитном носителе Советский патент 1982 года по МПК G11B5/06 G11B5/09 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аппаратах -цифровой магнитной записи.

Известно устройство записи двоичной информации на магнитный носитель, предназначенное для записи информации с использованием двухчастотного способа записи, содержащее инвертор, два элемента,три одновибратора, два элемента И, элемент ИЛИ, счетчик, два усилителя записи и магнитную головку. Устройство формирует сигнал записи, в котором интервалы между соседними перепадами тока записи равны 2/3Г и Т, где Т - тактовый интервал записываемой последовательности 1 Недостатком устройства является низкая плотность записи.

Известно также устройство записивоспроизведения, содержащее схему ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, два триггера, усилитель записи-воспроизведения, магнитную головку, пять детекторов перехода, пять мультивибраторов, схему ИЛИ и две схемы И. Устройство формирует сигнал записи, в котором интервалы между соседними переключателями тока записи равны IT, 1,5Т и 2Т 2.

Недостатком устройства является малая плотность записи, которую оно позволяет получить.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое содержит последовательно соединенные первый преобразователь, выполненный из трех схем И, схемы ИЛИ, инвертора,

10 двух элементов задержки и триггера, схему записи, магнитную головку, усилитель-формирователь и второй преобразователь, выполненный из формирователя импульсов, генератора, де15вяти схем И, схемы ИЛИ, трех инверторов , шести элементов задержки и двух триггеров. Устройство работает следующим образом. Цифровая последе вательность,подлежащая записи на маг20нитном носителе, в первом преобразователе преобразуется в кодовую последовательность, удобную для за- . писи. Кодовая последовательность через схему записи поступает на магнит25ную головку. При воспроизведении сигнал, снимаемый с магнитной головки, через усилитель-формирователь поступает на второй преобразователь, который осуществляет обратное преобра30зование кодовой последовательности.

Устройство формирует сигнал записи, в котором интервалы между переходами тока записи равны IT, 15Т и 2TC3

Недостатком устройства является низкая плотность записи. Этот недостаток обусловлен тем, что минимальное расстояние между соседними переходами тока записи равно 1Т. При высокой плотности записи отдельные импульсные отклики на каждый переход тока записи могут перекрываться, что приводит к искажениям воспроизводимого сигнала и препятствует дальнейшему повышению плотности записи.

Цель изобретения - повышение плотности записи.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве записи-воспроизведения цифровой информации на магнитном носителе, содержащем последовательно соединенные первый преобразователь, первый и второй входы которого являются информационным и синхронизирующим входами устройства соответственно, усилитель записи, магнитную головку, усилитель воспроизведения и второй преобразователь, первый и второй выходы которого являются соответственно информационным и синхронизирующим ВЫХОДс1МИ

устройства, первый преобразователь содержит первый последовательный регистр на четыре разряда, первый триггер, первый дешифратор, второй регистр на восемь разрядов, второй триггер и схему И, причем вход записи первого регистра подключен к информационному входу устройства, синхровход первого регистра через первый триггер, а синкровход второго регистра непосредственно подключен к синхронизирующему входу устройства, выход первого регистра через пер вый дешифратор соединен с входом параллельной, записи информации второго регистра, входы схемы И подключены к выходам шестого и седьмого разрядов второго регистра, а выход к входу выбора режимов работы второ го регистра, выход которого соединен через второй триггер с выходом первого преобразователя, а второй преобразователь содержит третий, четвертый и пятый регистры на восемь, три и четыре разряда соответственно/ синхронизируемый генератор, второй дешифратор и третий триггер; причем вход второго преобразователя соединен с входом последовательйой записи третьего регистра и входом синхронизируемого генератора, выход которого подключен к синхровходу третьего регистра и через триггер к синхровходам четвертого и пятого регистров и синхронизирующему выходу устройства, выход третьего регистра соединен с входом второго дешифратора, первый выход которого

подключен к второму входу третьего триггера, а второй и третий выходы - к входам параллельной записи Четвертого и пятого регистров соответственно, входы выбора режимов работы которых соединены с выходом четвертого регистра, при этом выход пятого регистра подключен к информационному зыходу устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг таблица замены кодов; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу .первого преобразователя; на фиг.4 (таблица состояний первого дешифратора; на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу второго прео разователя; на фиг.6 - таблица состояний второго дешифратора; на фиг.7 графики спектра сигналов.

Схема (фиг.1) содержит информационный 1 и синхронизирующий 2 входы, первый преобразователь 3, усилитель 4 записи, магнитную головку 5, усилитель 6 воспроизведения, второй преобразователь 7,информационный 8 и синхронизирующий 9 выходы, первый регистр 10, содержащий четыре разряда, первый триггер 11, первый дешифратор 12, второй регистр 13, содержащий восемь разрядов, схему И 14, второй триггер 15, третий регистр 16 содержащий восемь разрядов, синхронизируемый генератор 17, второй дешифратор 18, третий триггер 19, четвертый регистр 20, содержащий три разряда и пятый регистр 21, содержащий четыре разряда.

В основу работы устройстваположен следующий принцип.

Входную последовательность, подлежщую записи на. магнитном носителе, рабивают на слова, содержгицие два, три или четыре символа в зависимости от значений символов входной последовательности. Каждое слово заменяют на слово кодовой последовательности, содержащее четыре, шесть или восемь символов соответственно. При этом, если положить, что каждый символ входной последовательности занимает тактовый интервал Т, то каждый символ кодовой последовательности занимает половину тактового интервала 1/2Т.

Например, входная последовательность имеет вид {10001111101J. Тогда кодовая последовательность {10010010000000100010001. В кодовой последовательности между соседними единицами может находиться не менее двух и не более семи .нулей. Записи , каждой единицы кодовой последовательности соответствует изменение тока записи в магнитной головке, а нулю отсутствие изменения. Таким образом, расстояние между соседними переходами, тока .записи равны 1,5Т; 2Т; ЗТ; i3,5T; 4т. Минимальное расстояние меж ду соседними переходами в 1,5 раза больше по сравнению с известным. Сле довательно, взаимное влияние соседни импульсных откликов уменьшается. Это и позволяет добиться увеличения плот ности записи. В процессе воспроизведения формируют импульсы по пикам воспроизводимого сигнала и осуществляют обратное преобразование кодовой последовательности в выходную последовательность двоичных символов. Устройство работает следующим образом. Цифровая последовательность по вх ду 1 поступает на регистр 10, содер жащий четыре разряда. По входу 2 на триггер 11 подаются импульсы F2 двойной тактовой частоты. После деле ния триггером 11 импульсы F1 тактовой частоты подаются на синхровход регистра 10. Каждым переходом содер жимое предыдущего разряда регистра переписывается в последующий разряд, а в первый разряд записывается очередной символ входной последовательности. Сигналы на выходе каждог из рядов регистра 10 показаны на вр менных диаграммах Al, А2, ЛЗ и А4 (фиг.З). Эти сигналы поступают на вход дешифратора 12, который может быть выполнен из тринадцати схем Н-НЕ и пяти инвер орсз. Дешифратор формирует на выходе импульсные сигналы в соответствии с таблицей правдоподобия фиг.4), где знаком х обозначены безразличные состояния. Сигналы с выхода дешифратора 12 поступают на вход параллельной записи информации регистра 13. Регистр 1 работает в двух режимах.:в режимах последовательной и параллельной зап си информации. Управление режимами работ производится сигналом V с выхода схемы И 14, который подключен к входу режимов работы регистра 13. При низком уровне сигнала V регистр 13 работает в режиме последовательной записи информации. В этом режиме каждым отрицательным переходом последовательности 12, поступающей на синхровход регистра 13, содержимое из предыдущего разряда переписы вается в последующий, а в первый разряд записывается логическая един ца. В режиме параллельной записи информации, когда сигнал имеет высо кий уровень, код, поступающий с вых да дешифратора 12, отрицательным пе реходом последовательности 1-2 записывается в регистр 13. Сигналы на входах каждого из восьми разрядов регистра 13, начиная с первого, пок заны на диаграммах Р1,Р2....Р8 соответственно (фиг.З). Пусть в начальный момент во всех разрядах регистров 10 и 13 содержится 1. Тогда на выходе схемы И 14 присутствует высокий уровень, который заает регистру 13 режим параллельной записи информации. Первым же отрицательным переходом последовательности F2 в момент to в регистр 13 записывается код 00010000 согласно таблице (фиг.4). Далее регистр 13 переводится в режим последовательной записи информации, так как управляющий сигнал V принимает низкий уровень. В этом режиме на каждом шаге содержимое предыдущего разряда регистра 13 переносится в последующий разряд/ а в первый разряд записывается 1.. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в шестом и седьмом разрядах регистра 13 не окажется 1. Тогда регистр 13 переводится в режим параллельной записи информации. В момент t в него опять записывается код согласно таблице (фиг.4). Моменты записи обозначены на фиг.З через to,t...ty Выход регистра 13 подключен к входу триггера 15, который срабатывает на каждый положительный переход входного сигнала. В результате на его выходе формируется сигнал W, в котором интервалы между соседними переходами принимают значения 1,5Т, 2Т, 2,5Т; ЗТ, 3,5Т; 4Т. Сигнал W является выходным сигналом первого преобразователя 3. Усилитель 4 записи осуществляет изменение направления тока в магнитной головке 5 при изменении уровня сигнала W. В процессе воспроизведения сигнал, снимаемый с магнитной головки 5, пос-, тупает на вход усилителя 6 воспроизведения, на выходе которого формируются импульсы, соответствующие экстремальным значениям воспроизводимого сигнала. Выход усилителя 6 подключен к входу второго преобразователя 7. Для его правильной работы необходимо установление тактовой синхронизации. Второй преобразователь после установления тактовой синхронизации, начиная с момента tj (фиг.5) , работает следующим образом. Последовательность импульсов, снимаемая с выхода усилителя 6 воспроизведения, поступает на синхронизируемый генератор 17 и вход последовательной записи информации восьмиразрядного регистра 16. Синхронизируемый генератор 17 вырабатывает прямоугольдвойной тактовой ные импульсы частоты. Каждый импульс последовательности R подстраивает синхронизируемый генератор 17. Импульсы F2 поступают на синхровход регистра 16. Калдым отрицательным переходом содержимое предыдущего разряда регистра 16 переносится в последующий разряд, а в первый разряд записывается очередной символ последорательности R. , ростояние каждого из восьми разрядов регистра 16 обозначены через Q1, Q2 ...,Q8 начиная с первого разряда. Выходы всех разрядов регистра 16 под ключен1л к входу второго дешифратора 18, который может быть выполнен из пятнадцати схем И-НЕ и одиннадца ти инверторов. Он формирует на свои выходах сигналы в соответствии с та лицей (фиг.6). Сигнал с первого выхода дешифратора 18 поступает на второй вход тр гера 19. Сигналы с второго и третье го выходов дешифратора 18 поступают на входы паралшельной записи информации регистров 20 и 21, куда также поступает сигнал F1 тактовой частоты с выхода триггера 19. Пуст к моменту времени t. состояние разрядов начиная с первого регистра 20 С1, С2, СЗ и состояние разрядов регистра 21 В1, В2, ВЗ, В4 таковы, как показано на фиг.5. К моменту времени tjрегистры 20 и 21 находятся в релсиме параллельной записи информации, так как управляющий сигнал СЗ на выходе регистра 20 имеет высокий уровень. В момент t-z отрицатель ным переходом сигнала F1 в регистры 20и 21 записываются коды, сформиро ванные на втором и третьем выходах дешифратора 18 соот ветственно. Согласно таблице (фиг.6 в регистр 20 записывается код 000, а в регистр 21- код 1111, так как в регистре 16 содержится код 00010000. Далее регистры 20 ц 21 переводятся в режим последовательной записи информации, так как управляющий сигнал СЗ принимает низкий уровень. В этом режиме на каждом щаге содержимое предыдуще го разряда регистров 20 и 21 переносится в последующий разряд, аз первые разряды записываются единицы Выходная последовательно В4 снимается с выхода регистра 21, который является информационным выходом 8 второго преобразователя 7, и сопровождается синхроимпульсами F1 по синхронизирующему выходу 9. Процесс установления тактовой синхронизации второго преобразователя (идентификации начала и середины тактового интервала осуществляется следующим образом. Меткой для установления тактовой синхронизации является интервал д ительностью 4Т. Его отличительной характеристикой является то, что границы .интервала всегда приходятся на начало тактового интервала. Следовательно, при воспроизведении интервала длительностью 4Т, можно однозначно Определить границы тактов. Установление тактовой синхронизадаи проводится фазированием триггера 19, При низком уровне сигнала V с первого выхода дешифратора 18 .триггер 19 сбрасывается в О и сигнал F1 изменяет фазу на противоположную. Низкий уровень на первом выходе дешифратора 18 появляется., когда во всех разрядах, за исключением восьмиразрядного регистра 16, содержатся нули, а в восьмом разряде - единица. В дальнейшем при воспроизведении интервала длительностью 4Т изменение фазы выходного сигнала триггера 19 не происходит. Для проверки эффективности предлагаемого устройства его работа моделируется на вычислительной машине, в ходе чего получен энергетический спектр сигнала записи, формируемого предлагаемым и известным устройствами (фиг.7) . Как видно, максимум спектральной плотности сигнала, формируемого предлагаемым устройством, расположен на частоте в 1,6 раза меньше, чем у известного. Это дает возможность в w 1,5 раза повысить плотность записи цифровой информации, что позволяет получить более высокие технико-экономические показатели. Формула изобретения Устройство записи-воспроизведения цифровой информации- на магнитном носителе, содержащее последовательно соединенные первый преобразователь , первый и второй входы которого являются информационным и синхронизирующим входами устройства соответственно, усилитель записи, магнитную головку, усилитель воспроизведения и второй преобразователь, первый и второй выходы которого являются соответственно информационным и синхронизирующим выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения плотности записи, первый преобразователь содержит первый последовательный регистр на четыре разряда, первый триггер, первый дешифратор, второй регистр на восемь разрядов, второй триггер и схему И, причем вход записи первого регистра подключен к информационному входу устройства, синхровход первого регистра через первый триггер, а синхровход второго регистра непосредственно подключены к синхронизирующему входу устройства, выход первого регистра через первый дешифратор соединен с входом параллельной записи информации второго регистра, входы схемы И подключены к выходам шестого и седьмого разрядов второго ре гистра, а выход - к входу выбора режимов работы второго регистра, выход которого соединен через второй триггер с выходом первого преобразователя, а второй преобразователь содержит третийj четвертый и пятый регистры на восемь, три и четыре разряда соответственно, синхронизируемый генератор, второй дешифратор и третий триггер, причем вход второго преобразователя соединен с входом

последовательной записи третьего регистра и входом синхронизуемого генератора, выход которого подключен к синхровходу третьего регистра и через триггер к синхровходам четвертого и пятого регистров и синхронизирующему выходу устройства, выход третьего регистра соединен с входом второго дешифратора, первый выход которого подключен к второму входу

:третьего триггера, а второй и третий выходы - к входам паргшлельной

записи четвертого и пятого регистров соответственно, входы выбора режимов работы которых соединены с выходом четвертого регистра, при этом выход пятого регистра подключен к информационному выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР tf 656101, кл. G 11 В 5/09, опублик. 1979.

2.Патент ОНА 369556, ., кл. G 11 В 5/06, опублик. 1972.

3.Патент США 341894, кл.340174.1, опублик. 1968 (прототип).

риг. /

Фиг. 4

ftJ

A

. 2 лтг1Г1гтллшшл шпгтплл

Фиг. б