Способ магнитной записи цифровой информации

,М дарственныйкомсомола ив льство ССС/09, 1981,льство ССС5/09, 1990. Фтся низкая формации каждый имсет инфорционных и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ ЗАПИСРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи,и может использоваться в аппаратуре регистрации и обработки информации системизмерений, вычислительной техники, цифровой звуко- и видеотехники,Известен способ магнитной записи, основанный на распределении входнойдвоичной информационной последовательностипо кодовым группам, поразрядном контрольном суммировании по модулю два одноименных разрядов заданного числакодовых групп и формировании из сигналов информационных и контрольных кодовых групп тока записи.Недостатком способа являеплотность записи цифровой интак как при его использованиипульсный сигнал тока записи немацию лишь о четырех информаодном контрольном битах,Из известных способов магнитной записи цифровой информации наиболее близ(57) Изобретение относится ровой магнитной записи и м ваться в разнообразных цифровых данных с повыш стью записи, Цель изобрете ние плотности записи, Спос записи кодовых групп из ш формационных и двух конт дов одним сигналом записи Способ обеспечивает повыш записи до 3,26 бит на миним вал при сохранении возможн ния групповых сбоев (выпад максимальной длительности к технике цифожет использонакопителях енной плотнония - повышеоб основан на естнадцати инрольных разря - трипульсом. ение плотности альный интер- ости исправлеений) заданной 2 ил., 2 табл. ким 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 несет5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 (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 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 записи трипульсов на носитель, блок 12 управления, генератор 13 последовательностей тактовых импульсов записи, формирователь 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения, блок 15 воспроизведения, блок 16 дешифрации сигналов воспроизведения, формирователь 17 признака обратного кода, формирователь 18 кода группы, формирователь 19 признака искажений, блок 20 задержки, перегруппирования и контроля выходной последовательности,Блок 1 задержки и группирования информационным входом подключен к входу устройства, а выходом - к информационным 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 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 прямого 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 информационным 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 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 шинои "Запись",55 вателя 10 трипульсов проходит соответственно либо прямой, либо обратный код данной 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 олимп,1 = о + 1 с 1ЬгК 1 = 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 тинт,1 = к 2 Л т, к 2 = 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 Л 7, а 2 Лт 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 Ьт=0,1 тмаксимальное значение длительности интервала между импульсами равно 0,8 то, что обеспечивает также надежное физическое различие величины интервала от величины тзащмин. Защитного интервала (что очень существенно при дешифрации таких кодовых групп, как 1 - 9 д., в сигнале записи которых защитный интервал равен то,).Сформированные по указанным правилам трипульсы (фиг.2,е) подают на вход блока 11 записи, с помощью которого их записывают на носитель магнитной записи. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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(Тобр ( 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 Тзап, что и при записи, инвертирование значений восемнадцатираэрядной кодовой группы при наличии сигнала-признака записи в обратном коде Рв (Тобр 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, Пна фиг.2, путем поразрядного сложения по модулю два битов семи неискаженных кодовых групп П- Пи битов контрольной кодовой группы Пд, 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,= 1,98 б/хо .4,55 то Плотность записи Рзап определяется как отношение информативности трипульса трип к длительности периода записи трипульсов Тзап В данном способе 1 трип = 18 бит, Тзап = 4 то +30 Лт. Полагая ЛГ = 0,1 то и Лт".= 0,05 г получим следующие значения плотности записи: Рзап (Л) 4-- 2,57 б/го,18 б 18 б 4 го+3 о 7 то= 4 то+11 Лт, Полагая также Лт =0,1 т,и Л 7 =0,05 то, получим; 9 бРзап. п рот, Л г) =4 Го+1,1 Го 9 бРзап,прот. (Лг4 о+0,55Tо 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 Лт =0,1 то), либо к незначительному ее приросту (при Лт = 0,05 го ) 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 незави 15 20 25 30 35 40 45 50 55 симость точности как синхронизации, так и дешифрации сигналов от всяких нестабильностей, 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 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, о тл ича ющийся тем,что,сцельюповышения 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 значений первой четырехбитовой подгруп1737504 14 Таблица 1 10 Таблица 2 силгля пы 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 дли тельности в зависимости от ненулевых значений четвертой трехбитовой подгруппы кодовой группы.1737504 с 1 50 Состав Техред ль Л,АржеухоМоргентал Т.Лощкарев Ре рект равцов Заказ 1895 Тираж Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5.Гагарина, 10 У сн,. СЪтсэ с мс оСр СЭ сэ ,сз СЬ ЧтМ %т %"5 10 15 20 25 30 35 40 группы и задерживают на время Ьад= М Свып.макс, ГДЕ М - КозффИцИЕнт, Соотввтст 45 50 55 и формирователя 14 последовательностей тактовых импульсов воспроизведения, связанного входом с управляющей шиной "Чтение". 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 вы- ходом - к управляюшим входам блоков 8 сравнения и 9 ключевых схем, а также формирователя 10 трипульсов.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 йоследовательности, в которую добавлены контрольные шестнадцатиразрядные кодовые группы 1- 9 ди И - 9 дполученные 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 груп- ПОВЫХ ВЫПаДЕНИй твып.макс, ПРИНЯтай ДЛЯ простоты рассмотрения равной двум тактовым периодам записи Таам; в - сигналы двух битовых контрольных кодов информационных и контрольных шестнадцатиразрядных групп, полученных как остатки от деления на четыре результатов суммирования значений четь,рех тетрад этих групп; г - сигналы признаков записи кодовых групп в прямом Рзап(ТобрТпр = 0 и Обрдтном Рзап(ТобрТпр) = 1 коде; д - сигналы восемнадцати- 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 - последовательность сигналов воспроизведения (штриховкой ,отмечен сигнал трипульса, пораженного сбоями); з - сигналы восемнадцатиразрядных кодовых групп, дешифрованных из сигналов воспроизведения трипульсов (второй сигнал, пораженный сбоем, не дешифрируется); и - сигналы при. знаков записл кодовых групп в прямом или обратном коде, дешифрованные из полярности импульсов трипульсов; к - сигналы признака искажений воспроизведенных сигналов: л - сигналы задержанной выходной информационной последовательности кодовых групп (на чертеже задержка не показана) с восстановленной кодовой группой на месте выпавшего второго трипульса (восстановленная группа обведена линией),Способ магнитной записи цифровой информации включает операции, реализующие специальные режимы записи цифровой информации на магнитный носитель, и осуществляется следующим образом.При записи входную информационную последовательность двоичных сигналов (фиг.2,а) подают с входа устройства на вход блока 1 задержки и группирования, с помощью которого последовательность разделяют на шестнадцатиразрядные кодовые дующий числу шестнадцатиразрядных кодовых групп, связанных друг с другом поразрядным контрольным кодированием по модулю два, На фиг,2 принято М = 8, 1 вып.макс. = 2 Тзап, где Тзап период записи кодовой группы (трипульса), поэтому величина задержки в данном примере составляЕт зад = 16 Тзап (СЗМд Зддвржкд Нд фИГ,2 НЕ показана). В блоке 1 осуществляется также распределение и группирование шестнадцатиразрядных кодовых групп в порядке, показанном на фиг,2,б, В блоке 2 суммированием по модулю два одноименных разрядов заданного числа кодовых групп определяют поразрядные контрольные суммы первых восьми информационных кодо 1737504вых групп 1-11-8 и формируют дополнительную контрольную кодовую группу 1- 9 д вторых восьми информационных кодовых групп ППи формируют дополнительную контрольную кодовую группу Пд. (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 гп 1 - гп 4 шестнадцатиразрядной кодовой группы (фиг.2,в), Например, сумма значений четырех тетрад гп 1-гп 4 кодовой группы 1 - 9 д. равна п 11+ а 2 + в 3 + +йт 4= 1001+ 0010 + 0111+ 0100 = 101 М О, где последние два разряда и являются остатком от деления этого числа на четыре, т.е.Х гп 1 - гп 4ген(, )1-9 д. = 10 (знак " . " 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 блок 4 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 тэап,тр, = тимп.1 + тинт.1 + тимп,2 + тинт,2 + тимп.з " ЬащГДЕ тимп.1,2,З - ДЛИтЕЛЬНОСтИ СООтВЕтСтвенно первого, второго и третьего импуль- СОВ, РаВНЫЕ Ьмп.12,З =то + К 1+ Лт, К 1= = 0,1,215;то - минимально допустимое расстояние между двумя соседними разнополярными передачами намагниченности носителя, и ри котором взаимное влияние этих перепадов по фазовому сдвигу при воспроизведении еще несущественно; Лг - единичное приращение длительности, рекомендуемые значения Лт = О,ОО 5 - 0,1) то:тинт.1,2 - ДЛИтЕЛЬНОСтИ СООтВЕтСтВЕННО первого и второго интервалов между им 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ПУЛЬСаМИ тРИПУЛЬСа, РаВНЫЕ Ьнт.1,2 = М 2 Лт, К 2 = 0,2,38;тзащ- длительность защитного интервала между последним перепадом одного трипульса и первым перепадом следующего, минимальная величина 1 защ.мин -- соПоэтому минимальная длительность сигналов записи кодовых групп в прямом и обратном кодах равна Тэап.мин = (со + к 1 минЛТ3 ++ К 2 минЛ Т2 + Tо = 4 То,(таК КаК К 1 мин = О, 2 мин = 0), а МаКСИМаЛЬ- ная длительность сигналов записи групп в прямом коде равна Тзап.макс. = (о + 15 Лг3 ++ 8 Л г 2 + то = 4 о + 61 Лг,Длительность тактового периода записи трипульсов устанавливают в соответствии со значением полусуммы минимальной и максимальной длительности сигнала записи группы в прямом коде, например,Тзап.мин + Тзап.макс.Тзап =2 4 то +4 то +61 Л 7 4 О д т,е. длительность Тэап принимается равной целой части полусуммы, измеряемой в числах Лт,Поскольку в выражениях для Тэап.мин., Тэап.макс. и Тзап есть общая неменяющаяся часть 4 то, а в их меняющихся частях присутствует одна и та же величина Лт, 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 Лг.Полученные оценки длительности сигнала записи текущей восемнадцатибитовой КОДОВОЙ ГРУППЫ В ПРЯМОМ Тпр И ОбРатНОМ Тобр кодах с выходов сумматоров 6 и 7 соответственно подают в блок 8 сравнения, на одном выходе которого вырабатывается сигнал приЗНаКа ПРЯМОГО КОДа Рзап(ТобрТпр) = О, а на другом - сигнал признака обратного кода Рэап(ТобрТпр) =1(фиг.2,г) в зависимости от того, при каком коде группы длительность сигнала записи наименьшая. По сформированному признаку на выход блока 9 ключевых схем и далее на вход формиро