Устройство записи-воспроизведения цифровой информации на магнитном носителе

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцмвлистмческикРеспублик(22) Заявлено 02 рб 81 (21) 3297195/18-10 И 1 М. Кл.з С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЭаЯВКИ Ио -С 11 В 5/06 С 11 В 5/09 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ НА МАГНИТНОМ НОСИТЕЛЕ вляетсо ю 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/ЗТ и Т, где Т - тактовый интервал записываемой последовательности 11.Недостатком устройства является низкая плотность записи.Известно также устройство записи- воспроизведения, 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 1 Т, 1,5 Т и 2 Т 2. Недостатком устройства я ямалая плотность записи, кот руоно позволяет получить.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, которое содержит последовательно соединенные первый преобразователь, выполненный из трех10 схем И, схемы ИЛИ, инвертора,двух элементов задержки и триггера,схему записи, магнитную головку,усилитель-формирователь и второйпреобразователь, выполненный иэ формирователя импульсов, генератора, девяти схем И, схемы ИЛИ, трех инверторов, шести элементов задержки идвух триггеров. Устройство работаетследующим образом. Цифровая последовательность,подлежащая записи на магнитном носителе, в первом преобразователе преобразуется в кодовуюпоследовательность, удобную для записи, Кодовая последовательность через схему записи поступает на магнитную головку, При воспроизведениисигнал, снимаемый с магнитной головкичерез усилитель-Формирователь поступает на второй преобразователь, который осуществляет обратное преобразование кодовой последовательности.40 Устройство формирует сигнал записи, в котором интервалы между переходами тока записи равны 1 Т, 15 Т и 2 Т 31,Недостатком устройства является низкая плотность записи. Этот недостаток обусловлен тем, что минимальное расстояние между соседними пере ходами тока записи равно 1 Т. 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.15Поставленная 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, 25 первый и второй выходы которого являются соответственно информационным и синхронизирующим выходами устройства, первый преобразователь содержит первый последовательный 30 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 35 информационному входу устройства, синхровход первого регистра через первый триггер, а синхровход 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 седьмога 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, 50 четвертый и пятый регистры на восемь, три и четыре разряда соответственно, синхронизируемый генератор, второй дещифратор и третий триггер, причем вход второго преобраэовате ля соединен с входом последовательной записи третьего регистра и входом синхронизируемого генератора, выход которого подключен к синхровходу третьего регистра и через. триг-щ гер к синхровходам четвертого и пя- тогО регистров и синхронизирующему выходу устройства, выход третьего регистра соединен с входом второго дешифратора первый выхОд которогО у подключен к второму входу третьеготриггера, а второй и третий выходы - к входам параллельной записичетвертого и пятого регистров соответственно, входы выбора режимов ра-,боты которых соединены с выходом четвертого регистра, при этом выход пятого регистра подключен к информационному выходу устройства,На фиг.1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2таблица замены кодов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работупервого преобразователя на фиг.4,таблица состояний первого дешифратора, на фиг.5 - временные диаграммы,поясняющие работу второго преобразователя; на фиг.б - таблица состояний второго дешифратора; на Фиг.7графики спектра сигналов,Схема (Фиг.1) содержит информационный 1 и синхронизирующий 2 входы, первый преобразователь 3, усилитель 4 записи, магнитную головку 5,усилитель 6 воспроизведения, второйпреобразователь 7,информационный 8и синхрониэирующий 9 выходы, первыйрегистр 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 де-шифратор 18, третий триггер 19, четвертый регистр 20, содержащий триразряда и пятый регистр 21, содержащий четыре разряда.В основу работы устройстваположен следующий принцип.Входную последовательность,подлежащую записи на,магнитном носителе, разбивают на слова, содержащие два, триили четыре символа в зависимости отзначений символов входной последовательности, Каждое слово заменяютна слово кодовой последовательности,содержащее четыре, шесть или восемьсимволов соответственно, При этом,если положить, что каждый символвходной последовательности занимаеттактовый интервал Т, то каждый символ кодовой последовательности занимает половину тактового интервала1/2 Т.Например, входная последовательность имеет вид 10001111101. Тогда кодовая последовательность110010010000000100010003. В кодовойпоследовательности между соседнимиединицами может находиться не менеедвух и не более семи нулей. Записи,каждой единицы кодовой последовательности соответствует изменение токазаписи в магнитной головке, а нулю -отсутствие изменения. Таким образом,расстояние между соседними переходами.тока .записи равны 1,5 Т; 2 Ту ЗТ, 980138д,5 Т, 4 Т. Минимальное расстояние между соседними переходами в 1,5 раза больше по сравнению с известным. Следовательно, взаимное влияние соседних 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 после довательность двоичных символов.Устройство работает следующим образом.Цифровая последовательность по входу 1 поступает на регистр 10, содержащий четыре разряда. По входу 2 на триггер 11 подаются импульсы Е 2 двойной тактовой частоты. После деления триггером 11 импульсы Г 1 тактовой частоты подаются на синхровход регистра 10. Каждым переходом содержимое предыдущего разряда регистра переписывается в последующий разряд, а в первый разряд записывается очередной символ входной последовательности. Сигналы на выходе каждого из рядов регистра 10 показаны на временных диаграммах А 1, А 2, АЗ и А 4 (фиг.З). Эти сигналы поступают на вход дешифратора 12, который может быть выполнен иэ тринадцати схем 30 И-НЕ и пяти инве.огсз, Дешифратор 12 формирует на выходе импульсные сигналы в соответствии с таблицей правдоподобия (фиг.4), где знаком х обозначены безразличные состояния. 35 Сигналы с выхода дешифратора 12 поступают на вход параллельной записи информации регистра 13, Регистр 13 работает в двух режимах.:в режимах последовательной и параллельной записи информации, Управление режимами работ производится сигналом 1 с выхода схемы И 14, который подключен к входу режимов работы регистра 13. При низком уровне сигнала 1 регистр 45 13 работает в режиме последовательной записи информации, В этом режиме каждым отрицательным переходом последовательности 12, поступающей на синхровход регистра 13, содержимое из предыдущего разряда переписывается в последующий, а в первый разряд записывается логическая единица. В режиме параллельной записи информации, когда сигнал имеет высокий уровень, код, поступающий с выхода дешифратора 12, отрицательным переходом последовательности 12 записывается в регистр 13. Сигналы на входах каждого из восьми разрядов регистра 13, начиная с первого, показаны на диаграммах Р 1,Р 2 Р 8 соответственно (фиг.З). Пусть в начальный момент во всех разрядах регистров 10 и 13 содержится "1", Тогда на выходе схемы И 14 присут ствует высокий уровень, который задает регистру 13 режим параллельнойзаписи информации. Первым же отрицательным переходом последовательности Г 2 в момент йо в регистр 13 записывается код 00010000 согласно таблице 1 Фиг.4). Далее регистр 13 переводится в режим последовательной записи информации, так как управляющийсигнал Ч принимает низкий уровень,В этом режиме на каждом шаге содержимое предыдущего разряда регистра 13переносится в последующий разряд, ав первый разряд записывается "1".Этот процесс продолжается до тех пор,пока в шестом и седьмом разрядахрегистра 13 не окажется "1". Тогдарегистр 13 переводится в режим параллельной записи информации. В моментс в него опять записывается код согласно таблице 1 фиг.4). Моменты записиобозначены на Фиг.З через СО,ССВыход регистра 13 подключен к входутриггера 15, который срабатывает накаждый положительный переход входного сигнала. В результате на еговыходе Формируется сигнал И, в котором интервалы между соседними переходами принимают значения 1, 5 Т, 2 Т,2,5 Т; ЗТ, 3,5 Т; 4 Т. Сигнал К является выходным сигналом первого преобразователя 3. Усилитель 4 записи осуществляет изменение направления тока в магнитной головке 5 при изменении уровня сигнала Х,В процессе воспроизведения сигнал,снимаемый с магнитной головки 5, поступает на вход усилителя 6 воспроизведения, на выходе которого Формируются импульсы, соответствующиеэкстремальным значениям воспроизводимого сигнала. Выход усилителя 6подключен к входу второго преобразователя 7. Для его правильной работынеобходимо установление тактовой синхронизации,Второй преобразователь после уста.новления тактовой синхронизации, на"чиная с момента Т 2 1 фиг,5), работает следующим образом.Последовательность импульсов, снимаемая с выхода усилителя 6 воспроизведения, поступает на синхронизируемый генератор 17 и вход последовательной записи информации восьмираэрядного регистра 16, Синхронизируемыйгенератор 17 вырабатывает прямоугольные импульсы 1:2 двойной тактовойчастоты, Каждый импульс последовательности Н подстраивает синхронизируемый генератор 17. Импульсы Г 2 поступают на синхровход регистра 16. Каждым отрицательным переходом содержимое предыдущего разряда регистра 16переносится в последующий разряд,а в первый разряд записывается очередной символ последовательности Й.1 остояние каждого из восьми разрядоврегистра 16 обозначены через 1, 2, ,Я 8 начиная с первого разряда. Выходы всех разрядов регистра 16 подключены к входу второго дешифратора 18, который может быть выполнен из пятнадцати схем И-НЕ и одиннадца ти инверторов. Он формирует на своих ныходах сигналы в соответствии с таблицей фиг.б).Сигнал с первого ныхода дешифратора 18 поступает на второй вход триг-,0 гера 19. Сигналы с второго и третьего выходов дешифратора 18 поступают на входы параллельной записи информации регистров 20 и 21, куда также поступает сигнал Е 1 тактовой частоты с выхода триггера 19. Пусть к моменту времени й, состояние разрядов начиная с перного регистра 20, С 1, С 2, СЗ и состояние разрядов регистра 21 В 1, В 2, ВЗ, В 4 таковы, как показано на Фиг.5. К моменту20 времени регистры 20 и 21 находятся в режиме параллельной записи инФормации, так как упранляющий сигнал СЗ на выходе регистра 20 имеет высокий уровень, В момент т,г отрицательным переходом сигнала Е 1 в регистры 20 и 21 записываются коды, сформированные на втором и третьем выходах дешифратора 18 соответственно. Согласно таблице (фиг.б) в регистр 20 30 записывается код 000, а н регистр 21 - код 1111, так как н регистре 16 содержится код 00010000. Далее регистры 20 и 21 переводятся в режим последовательной записи инФормации, 35 так как управляющий сигнал СЗ принимает низкий уровень. В этом режиме на каждом шаге содержимое предыдущего разряда регистров 20 и 21 перв- носится в последующий разряд, а в 40 первые разряды записываются единицы, Выходная последовательно В 4 снимается с выхода регистра 21, который является информационным выходом 8 второго преобразователя 7, и сопро вождается синхроимпульсами Е 1 по синхрониэирующему выходу 9.Процесс установления тактовой синхронизации второго преобразователя идентификации начала и середины тактового интервала)осуществляется следующим образом.Меткой для установления тактовой синхронизации является интернал длительностью 4 Т. Его отличительной характеристикой является то, что 55 границы .интернала всегда приходятся на начало тактового интервала, Следовательно, при воспроизведении интервала длительностью 4 Т, можно однозначно Определить .границы тактон. 60 Устанонление тактовой синхронизации проводится Фазированием триггера 19. При низком уронне сигнала Ч с первого выхода дешифратора 18 триггер 19 сбрасывается в "0" и сигнал Е 1 изменяет фазу на противоположную. Низкий уровень на первом выходе дешифратора 18 появляется., когда во всех разрядах, за исключением восьми- разрядного регистра 16, содержатся нули, а в восьмом разряде - единица, В дальнейшем при воспроизведении интервала длительностью 4 Т 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 изнестного, Это дает воэможность в1,5 раза повысить плотность записи цифровой информации, что позволяет получить более высокие технико-экономические показатели.Формула изобретенияУстройство эаписи-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 носемь разрядов, второй триггер и схему И, причем вход записи первого регистра подключен к информационйому входу устройства, синхровход первого регистра через первый триггер, а синхровход второго регистра непосредственно подключены к синхрониэирующему 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 регистра, а выход - к входу выбора режимов работы второго регистра, выход которого соединен через второй триггар с выходом перного преобразователя, а второй преобразователь содержит третий четвертый ипятый регист980138 Входная последовательность Ходовая последовательность, 1 1 1 1 фиг. 2 ры на восемь, три и четыре разрядасоответственно, синхронизируемыйгенератор, второй дешифратор и третий триггер, причем вход второгопреобразователя соединен с входомпоследовательной записи третьего регистра и входом синхронизуемого генератора, выход которого подключенк синхровходу третьего регистра ичерез триггер к синхровходам четвертого и пятого регистров и синхронизирующему выходу устройства, выходтретьего регистра соединен с входомвторого дешифратора, первый выходкоторого подключен к второму входу.третьего триггера, а второй и третий выходы - к входам параллельной записи четвертого и пятого регистров соответственно, входы выборарежимов работы которых соединены свыходом четвертого регистра, приэтом выход пятого регистра подклю чен к информационному выходу устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство СССРР 656101, кл. 6 11 В 5/09, опублик.1979.2. Патент США 9 369556,кл. С 11 В 5/06, опублик. 1972.Э. Патент США 9 341894, кл.340174.1, опублик. 1968 (прототип). О 1 О О1 0 0 О1 0 О 1 О 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 О 0 0 О 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0980138 41 ЛЯ ЛР Л 4 Я Р 7 РР РР РФ ВходР 1 Р 2 РЗ Р 4А 1 А 2 АЗ,( Х О 0 ( Х 1 0 ( 0 0 1 Х 1 0 1 Х ХХ Х ОХ Х ОО ОО О ОО О О 1 1 ГЯ Г) ) ОГ ОР УФ Х Х 0 0 Х Х 0 О О О 1 ОО 1 О 7 7 7 1 фиг. 5 фааа980338 Алеши Составительехред О. Нец Коррек едактор Ю.Ковач илак Заказ 9367/4 филиал ППП "Патент", г. УжгорЬд, ул, Проектн Тираж 622 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и 113 б 35, Москва, Ж,: Раушс