DE1182298B - Plattenspeicher mit rotierenden Koepfen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al -37/28

Nummer: 1182 298

Aktenzeichen: P 32397IX c/21 al

Anmeldetag: 14. August 1963

Auslegetag: 26. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenspeicher für die Informationsverarbeitung mit relativ zur Platte beweglichen Schreib- und Leseköpfen.

Die bekanntgewordenen Plattenspeicher für die Informationsverarbeitung arbeiten hinsichtlich des Auffindens einer bestimmten Information bzw. Adresse mit einer kombinierten Raum- und Zeitselektion. Ein oder mehrere Köpfe werden zunächst durch eine räumliche Bewegung über die gewünschte kreisförmige Spur gebracht, anschließend erfolgt im richtigen Zeitpunkt das Lesen bzw. Schreiben, nämlich dann, wenn derjenige Teil der Spur, welcher der gewünschten Adresse entspricht, unter den Kopf gelangt ist. Die Zugriffszeit eines derartigen Speichers setzt sich daher aus zwei Teilen zusammen, nämlich aus der Einstellzeit der Köpfe und der Wartezeit für die gewünschte Adresse auf der Spur. Die Zeitspanne, die vom Erreichen der gewünschten Spur bis zum Beginn des Lesens bzw. Schreibens verstreicht, entspricht im Mittel der halben Umdrehungszeit der Platte. Die Einstellung der Köpfe auf die gewünschte Spur erfordert die Beschleunigung und Abbremsung träger Massen, wobei außerdem eine hohe Genauigkeit in der zu erreichenden Einstellung eingehalten werden muß. Die zulässigen Abweichungen dürfen nämlich nur Bruchteile der Spurbreite betragen. Die unter diesen Gesichtspunkten erzielbaren Einstellzeiten betragen im allgemeinen ein Vielfaches der halben Umlaufzeit der Speicherplatten, so daß die Zugriffszeit im wesentlichen durch die Einstellzeit der Köpfe gegeben ist. Die kurze Einstellungszeit und hohe Genauigkeit erfordern hinsichtlich der elektronischen, hydraulischen oder pneumatischen Steuerung und des Antriebs der Köpfe einen beträchtlichen Aufwand. Demgegenüber ist der neue Plattenspeicher dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine rotierende Speicherplatte achsparallel zum mindesten einer rotierenden Kopfscheibe angeordnet ist und die Speicherplatte von der Kopfscheibe teilweise überstrichen wird, während der Lese- bzw. Schreibkanal in Abhängigkeit der Drehwinkel aufgetastet wird. Der Betrieb dieses Plattenspeichers erfordert keine Beschleunigung oder Verzögerung von Massen, lediglich eine gleichmäßig rotierende Bewegung der Köpfe, also einen relativ einfachen Antriebsmechanismus. Die Auswahl innerhalb einer Plattenseite erfolgt durch reine Zeitselektion. Ferner ist der neue Speicher hinsichtlich seiner charakteristischen Eigenschaften sehr flexibel, da z. B. Kapazität und Zugriffszeit sowie der mechanische und elektronische Aufwand in bestimmten Grenzen gegeneinander austauschbar sind. Ferner zeichnet sich der neue Speicher durch einen hohen Datenfluß aus, da Plattenspeicher mit rotierenden Köpfen

Anmelder:

Philips Patentverwalrung G. m. b. H.,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. Gerhard Haas, Hamburg

die Zeit zum Lesen bzw. Schreiben einer Plattenseite nur der doppelten Zugriffszeit entspricht. Er wird daher für Anwendungen besonders vorteilhaft sein, bei denen der Speicher nach einer bestimmten Information abgesucht werden muß, oder wo in einem Arbeitsgang eine größere Zahl benachbarter Spuren beschrieben ao oder gelesen werden sollen (»Quasi-random-access-Betrieb«). Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Speichers ist es, daß zum Unterschied gegenüber den bisher bekannten Plattenspeichern sämtliche Spuren gleiche Länge haben. Darüber hinaus läßt sich die Länge der Spuren durch die Größe des Verhältnisses von Kopfscheiben- und Speicherplattendrehzahl wählen, eine Eigenschaft, die bei der Anwendung des Speichers eine optimale Anpassung der Spurlänge bzw. der Spurzahl an die gegebene Wort- bzw. Blocklänge ermöglicht.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Skizze des vorgeschlagenen Plattenspeicherprinzips,

F i g. 2 a ein Ausführungsbeispiel mit einem Plattenstapel und einer Kopfscheibe mit vier Kopfblöcken, F i g. 2 b ein Ausführungsbeispiel mit einer Kopfscheibe und vier Plattenstapeln,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel mit drei Plattenstapeln und einer Kopfscheibe mit zwei Kopfblöcken, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel mit drei Plattenstapeln und einer Kopfscheibe mit vier Kopfblöcken in zwei Schaltgruppen,

F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einem Plattenstapel und einer Kopfscheibe mit zwölf Kopfblöcken in zwei Schaltgruppen,

F i g. 6 ein Schaltschema für das Prinzip der Plattenauswahl,

F i g. 7 ein Schältschema für das Auswahlprinzip von Wort- und Spuradressen,

F i g. 8 ein Schaltschema für die Umschaltung der Kopfgruppen,

409 729/157

F i g. 9 eine Erläuterung zum Antriebsprinzip des Speichers,

Fig. 10 einen Plattenspeicher mit achsbeweglichen Kopfscheiben,

Fig. 11 einen Plattenspeicher mit unterteilten achsbeweglichen Speicherplatten.

Nach F i g. 1 dreht sich die Speicherplatte P gleichförmig mit der Drehzahl n_v. Ein oder mehrere radial angeordnete Magnetköpfe ki befinden sich z. B. auf einer Scheibe K, die mit der Drehzahl «κ gleichförmig kreist. Der Abstand α wird so gewählt, daß die Kopfscheibe K genügend tief in die Speicherplatten P eintaucht. Wenn Ki ein Kopfblock von ρ Einzelköpfen k in radialer Richtung angeordnet ist, dann werden durch den Block Ki beim Überstreichen des Spurbereiches/7 Spuren parallel gelesen. Die Auswahl einer bestimmten Adresse auf einer Speicherplatte erfolgt über die Winkelstellung von Speicherplatte P und Kopfscheibe K, indem nach Erreichen der gewünschten Drehwinkel der Lese- bzw. Schreibkanal aufgetastet wird.

Die Spur, die ein Kopf k auf der Speicherplatte P beschreibt, ergibt sich als resultierende Bahn der beiden Drehbewegungen von Speicherplatte P und Kopfscheibe K.

Das Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von Speicherplatte P und Kopfscheibe K ist ein wesentlicher Parameter des neuen Speichers.

Die Spuren des Speichers sind Teile von Hypozykloiden, deren Festkreis und Rollkreis durch das Übersetzungsverhältnis von Speicherplattendrehzahl und Kopfscheibendrehzahl bestimmt werden. Je nach dem Verhältnis vom Radius der Kopfscheibe Rk zum Rollkreisradius ergeben sich verlängerte, gemeine oder verkürzte Hypozykloiden.

Die Speicherkapazität (in Bit) einer Plattenseite ist gegeben durch

C = μβ-b,

wenn β die Zahl der Bit je Millimeter Spur (Bit-Dichte), μ die Zahl der Spuren je Plattenseite (Spurdichte) und b die Länge einer Spur ist.

Werden eine bestimmte Anzahl von Spuren je Millimeter Umfang zugelassen, ist die Zahl der Spuren /( durch den Radius des Innenkreises rp bestimmt.

Um auf einer Speicherplatte gegebener Größe ein Maximum an Speicherkapazität unterzubringen, muß der Innenradius r_v optimal gewählt werden. Ein zu kleiner Wert von diesem Radius z. B. erhöht zwar die Spurlänge b, verringert jedoch die Zahl der Spuren und umgekehrt.

Die maximale Zugriffszeit ist durch die Abtastzeit für den gesamten Inhalt einer Plattenseite gegeben. Der halbe Wert dieser Zeitspanne entspricht der mittleren Zugriffszeit r. Wenn ρ Spuren parallel

gelesen werden, also die Kapazität in Serie, dann folgt für die »Bit-Frequenz«

zwischen zwei Spuren auftretenden Pausen wird der praktisch sich ergebende Wert höher liegen.

Die Zugriffszeit setzt sich im allgemeinen Fall aus zwei Teilen zusammen:

1. Kopf-Wartezeit: Das ist die Zeitspanne, die verstreicht, bis ein Kopfblock in die Speicherplatte eintaucht. Eine Lese- bzw. Schreibperiode entspricht etwa einer Vierzehntelumdrehung der Kopfscheibe. Wenn bei jeder Umdrehung der Kopfscheibe ζ Spuren gelesen werden bzw. geschrieben werden, gilt für die mittlere Kopf-Wartezeit

da im allgemeinen ζ viel größer als 14 sein wird. 2. ist die Platten-Wartezeit zu berücksichtigen: Das ist die Zeitspanne, die, vom Eingreifen eines Kopfes an gerechnet, zum Abtasten des gesamten Inhalts einer Plattenseite benötigt wird. Erfordert diese Abtastung m Umdrehungen, dann ist die mittlere Platten-Wartezeit

_ 1 m

Die mittlere Zugriffszeit für eine ausgewählte Adresse ist daher

/0 =

60

2 ρτ

Speicherkapazität, Zugriffszeit und Lese- bzw. Schreibfrequenz stehen in einem einfachen Zusammenhang. Die Frequenz /₀ ist allerdings ein theoretischer Wert, der nur erreicht würde, wenn während der Drehung der Köpfe dauernd gelesen bzw. geschrieben würde. Im Hinblick auf die beim Lesen bzw. Schreiben

τ =

m n.

Wenn sich die Kopfscheibe um den Winkel

gedreht hat, sind ρ Spuren bestrichen worden. In dieser Zeitspanne muß sich die Speicherplatte

um den Winkel mp weitergedreht haben.

Für das Drehzahlverhältnis von Speicherplatte zur Kopfscheibe gilt daher

ζ mp

Wenn bei einer Umdrehung der Speicherplatte alle Spuren überstrichen werden sollen (m = 1), gilt insbesondere für das Übersetzungsverhältnis

Es zeigt sich, daß die Zugriffszeit für das Übersetzungsverhältnis = 1 ein Minimum hat, für das Übersetzungsverhältnis < 1 nur geringfügig und für das Übersetzungsverhältnis > 1 stark zunimmt. Unter diesem Gesichtspunkt bietet sich als Arbeitsbereich für den Speicher für das Übersetzungsverhältnis der Bereich μ <J 1 an. Der hier verbleibende Freiheitsgrad kann unter Umständen bei der Konstruktion des Getriebes für den phasenstarren (schwingungsfreien) Antrieb der Platten von Nutzen sein oder zur optimalen Anpassung der Sperrlänge und Sperrzahl an die zu lösende Aufgabe dienen. Die untere Grenze für das Übersetzungsverhältnis ist erreicht, wenn nach dem Lesen bzw. Schreiben ρ Spuren der nächste Kopfblock die anschließenden ρ Spuren erfaßt (m = 1).

Für den Aufbau des Speichers gibt es je nach Zahl der Speicherplatten, der Plattenstapel und der Köpfe eine Reihe von Möglichkeiten, die sich in Aufwand, Kapazität und Zugriffszeit unterscheiden. Zur Kennzeichnung eines Großraumspeichers ist das Verhältnis von Speicherkapazität zu Zugriffszeit gut

geeignet. Dieses -Verhältnis gibt die Informationsmenge an, die je Plattenseite und Zeiteinheit im Mittel

von denen jeweils nur eine zum Lesen oder Schreiben eingeschaltet ist. So erhält man durch Einbau einer zweiten Kopfgruppe senkrecht zur ersten aus der Ausführung nach F i g. 3 den Speicher nach F i g. 4, 5 wobei jetzt

s-y. = 12 ist.

Eine andere Lösung zeigt schließlich die Fig. 5. Hier wird nur ein Plattenstapel P benutzt, dafür aber

ansteuerbar ist. Das Verhältnis von Speicherkapazität 10 eine Kopfscheibe mit zwölf Kopfblöcken K₁₁. ..K_u,

zu Zugriffszeit ist proportional der Bit-Frequenz /, die in zwei Schaltgruppen zusammengefaßt sind, so

der Zahl der parallel gelesenen Spuren p, der Zahl der daß sich wieder

bei einer Umdrehung durch einen Kopfblock über- . _ ,j

strichenen Spuren s und proportional der Zahl der

Kopf blöcke y. Die Zahl der parallel gelesenen Spuren 15 ergibt. Das durch die verschiedenen Konstruktionen

wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß ein Zeichen auf einmal gelesen bzw. geschrieben werden kann

(z. B. ρ = 6). Das -Verhältnis kann auch auf Zeichen bezogen werden, und es ergibt sich dann

Cz ₌ sy f

τ 7

gegebene -Verhältnis kann nun durch Vergrößerung

der Plattenzahl q je Stapel erhöht werden. Bei Verwendung von z.B. 50Platten je Stapel (2q = 100) kann man z. B. beim Speicher nach F i g. 4 auf ein

— -Verhältnis von 10^e kommen, also z. B. 10⁸ Bit mit

100 ms Zugriffszeit ansteuern.

Als weiteres Kennzeichen der Speicher kann die

Unter der Voraussetzung, daß die sich entsprechen- 25 Informationsmenge dienen, die in der Zeiteinheit den Köpfe aller Blöcke parallel geschaltet sind, ist die gelesen bzw. geschrieben werden kann. Dieser Wert maximale Kopfblockzahl durch die Konstruktion des
Speichers gegeben. Für die Wahl des Achsenabstandes

α und der Blockzahl κ müssen dann folgende Bedin-

ist vor allem für Anwendungen interessant, bei denen der Speicher nach einer bestimmten Information abgesucht werden muß, wo große Datenmengen in einem

gungen erfüllt sein: 30 Vorgang umgewälzt werden sollen oder wo in einem

1. Es darf nur ein Kopf block gleichzeitig in die Arbeitsgang mehrere aufeinanderfolgende Adressen Speicherplatte eintauchen,
muß

2. Für a

mindestens gelten = R_v + R_u

angesteuert werden sollen.

Da der gesamte Speicherinhalt in der Zeit 2 τ überstrichen wird, entspricht die je Zeiteinheit les- bzw.

3. K^soUmöglichst klein sein, da ein zu großes R_K ³⁵ «*«">»>*£ Information, der Datenfluß, dem halben die Zahl der für ein bestimmtes ^C -Verhältnis ^{Wert des} τ-Verhältnisses. Da die einzelnen Platten-

erforderlichen Kopfblöcke erhöht.

Blockzahl von vier (Fig. 2a).
Eine weitere Erhöhung des -Verhältnisses ist durch

seiten in Serie gelesen werden, ist der Datenfluß des Speichers unabhängig von der Plattenzahl je Stapel.

Diese Bedingungen führen zu einer maximalen 40 Beim Trommelspeicher z. B. geht als Zeit für den

Datenfluß das Produkt aus Spurzahl und Umdrehungszeit der Trommel ein. Bei Speichern mit linear bewegten Köpfen kommt noch die Übergangszeit zur Vergrößerung von s möglich. Während des Eintauchens nächsten Spur hinzu. Bezieht man schließlich den in die Speicherplatte überstreicht jeder Kopf den 45 Datenfluß auf die Zahl der Schreib- bzw. Lesekanäle, Spurbereich zweimal. Man könnte daran denken, in so erhält man ein Maß für die Ausnutzung der vorbeiden Fällen zu lesen bzw. zu schreiben. Dann hätten handenen Schreib- bzw. Lese-Elektronik, aber benachbarte Spuren die entgegengesetzte Krüm- Der neue Speicher ist den bekannten Speichern

mung, so daß die Oberfläche der Speicherplatten nur überlegen hinsichtlich der Größe des Datenflusses, sehr schlecht ausgenutzt werden könnten. Eine Erhö- 50 sowohl absolut als auch auf die Schreib- bzw. Lesehung der Anzahl der Spuren ist aber möglich, wenn um kanäle bezogen, vor allem, wenn man bei den bekannten die Kopfsäule mehrere Speicherplattenstapel ange- Speichern die Einstellzeit der Köpfe, die dann im ordnet werden, wie Fig. 2b, z.B. für vier Stapel, Start-Stop-Betrieb arbeiten müssen, berücksichtigt, zeigt, wobei nur ein Kopfblock benutzt wird. Für das Die Einteilung der Speicherkapazität in Blöcke,

Verhältnis ergibt sich hier derselbe Wert wie bei dem 55 Wörter usw. kann praktisch beliebig erfolgen. Es liegt Speicher mit vier Kopfblöcken und einer Speicher- nahe, die Kapazität des Speichers folgendermaßen zu

unterteilen: P Plattenebenen mit je S Spuren zu je W Wörtern, bestehend aus Z Zeichen. Hierbei sollen mit Plattenebene alle in einer Ebene liegenden Plattenseiten (beim Speicher nach Fig. 3 z. B. drei) und mit Spur, die für die Bit eines Zeichens benötigten Teilspuren auf einer Plattenseite verstanden werden. Durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses hat man es in der Hand, die Zahl und die Länge der Spuren einer bestimmten Aufgabe optimal anzupassen.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Auswahl der gewünschten Adresse innerhalb einer Speicherebene rein zeitlich, d. h., die Köpfe müssen in dem Augenblick

platte Fig. 2a bei entsprechenden Radien und Drehzahlen. Bei gleicher Kapazität und Zugriffszeit kann der Aufwand an Köpfen (Elektronik) gegen Aufwand an Speicherstapel (Mechanik) ausgetauscht werden.

Die F i g. 3 zeigt eine Ausführung, bei der zwei Kopfblöcke drei Speicherstapel überstreichen. Hier ergibt sich für

s · κ = 6.
Eine weitere Erhöhung des -Verhältnisses ist noch

möglich, wenn mehrere Kopfgruppen benutzt werden,

aufgetastet werden, in welchem sie die gewünschte Adresse erreicht haben. Für die Auswahlschaltungen sind neben der Frage des Aufwandes folgende Gesichtspunkte maßgeblich:

1. Die Auswahlschaltung soll so gewählt werden, daß möglichst wenig Zuleitungen zur Kopfsäule benötigt werden. Die Zuführung der Signale kann hierbei induktiv, die der Speisespannungen über Schleifringe erfolgen.

2. Die Auswahl der gewünschten Adresse soll so schnell erfolgen, daß praktisch keine Erhöhung der Zugriffszeit eintritt.

Im Hinblick auf die erste Forderung werden die Köpfe einer Speicherebene innerhalb weniger Schaltgruppen parallel geschaltet. Wenn von den extremen

-Verhältnissen der Speicher nach F i g. 4 und 5

abgesehen wird, können alle sich entsprechenden Köpfe einer Ebene parallel geschaltet sein (z. B. Speicher nach F i g. 2a). Die Auswahlschaltungen für die Speicherebenen befinden sich ferner innerhalb der Kopfsäule, ebenso die Schreib- und Lesevorverstärker. Die Ansteuerung der gewünschten Speicherebene erfolgt in Serie über eine einzige Signalleitung durch eine entsprechende Anzahl von Impulsen.

Die F i g. 6 zeigt das Prinzip der Plattenauswahl für hundert Ebenen. Die sich entsprechenden Köpfe k aller Blöcke Kn jeder Speicherebene sind parallel geschaltet. Die Nummer der gewünschten Ebene sei z. B. in dezimaler Form gegeben und wird in einem Vorwahlzähler 1 eingestellt, der den eingegebenen Wert in eine entsprechende Anzahl von Impulsen umsetzt. Diese Impulsfolge geht induktiv über eine Leitung 2 in die Kopfsäule 3 und stellt einen siebenstufigen Binärzähler 4 ein, dessen Stufen die Schreibund Lese-Gatter 5 für die gewünschte Ebene öffnen. Je nachdem, ob ein Schreib- oder Lesebefehl von CZ₁ bzw. U₂ aus gegeben wurde, sind dann die Köpfe der ausgewählten Ebene zum Schreiben oder Lesen bereit. Die Parallel-Serien-Parallel-Wandlung der Adressen der Speicherebenen kann in einem Bruchteil der Zugriffszeit erfolgen, z. B. in 10~³ τ. Bei τ = 100 ms bedeutet dies, daß die Pulsfolgefrequenz und damit die Auflösung der beiden Zähler 1 und 4 bei etwa 1 M Hz liegen muß (die maximale Anzahl der Impulse beträgt hundert). Insgesamt benötigt man sechs Signalleitungen s für die Zeichen, zwei Signalleitungen 6 und 7 für den Schreib- oder Lesebefehl und eine Signalleitung 2 für die Auswahl der Ebenen, also insgesamt neun induktive Zuführungen zur Kopfsäule 3. Dazu kommen noch zwei bis drei Schleifringe für die Speisespannungen.

Der Schreib- oder Lesebefehl, der ein Auftasten des Schreib- oder Lesekanals in dem Augenblick bewirkt, in dem ein Kopfblock das gewünschte Wort erreicht hat, wird von der Spur- und Wortauswahl geliefert. Die Auswahl der Spuren und, falls erforderlich, die Auswahl der Wörter kann über die Drehwinkel von Speicherplatten und Kopfscheiben erfolgen, da zwischen den Drehwinkeln und der sich unter einem Kopf befindlichen Adresse ein fester Zusammenhang besteht. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, auf der Speicherwelle und auf der Kopfsäule je eine zusätzliche Steuerscheibe anzubringen. Um z. B. tausend Spuren zu je hundert Wörtern anzusteuern, benötigt man zwölf Steuerspuren für die Spurauswahl (drei Tetraden) und acht Steuerspuren für die Wortauswahl (zwei Tetraden). Die F i g. 7 zeigt das Prinzip der Auswahl. Wortadresse und Spuradresse, die z. B. dezimal gegeben seien, werden zunächst durch 8 und 9 in binär verschlüsselte Form gebracht und dann in eine Koinzidenzmatrix 10 eingegeben. Die zwanzig Steuerspuren 11 werden so beschrieben, daß die Signale der zwanzig Köpfe k_s in der Matrix 10 Koinzidenz ergeben, wenn ein Kopfblock der Kopf-

ίο scheibe die gewünschte Adresse erreicht hat. In diesem Augenblick stellt die Matrix 10 die bistabile Kippstufe FF ein, die das Auftastsignal für den Schreib- und Lesekanal über Leitung 12 liefert. Sobald das Ende des Wortes erreicht wird, kippt ein Impuls aus der zusätzlichen Rückstellspur 13 über Leitung 14 die bistabile Kippstufe FF zurück.

Bei Speichern mit mehreren Kopfgruppen (siehe z.B. F i g. 5) müssen in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kopfscheibe die verschiedenen Kopf- gruppen an die Lese- bzw. Schreibkanäle angeschaltet werden. Um hierfür keine zusätzlichen Signalleitungen zur Kopfsäule zu benötigen, enthält die Kopfsäule 3 eine zusätzliche Kopfscheibe mit einer der Gruppenzahl entsprechenden Kopfzahl, wie in F i g. 8 gezeigt, also z. B. für vier Schaltgruppen vier Einzelköpfe k_gi bis kg₄. Diese Köpfe überstreichen vier Spuren auf einer feststehenden Magnetplatte 15. Sobald ein Kopf einer neuen Gruppe den Spurbereich der Speicherplatte erreicht, erzeugt die entsprechende Spur auf der feststehenden Platte 15 ein Signal im Steuerkopf k_g, das z.B. einen monostabilen Multivibrator 16.. .19 einstellt, dessen Ausgang die neue Kopf gruppe mittels U₃.. .Ug an den Schreib- bzw. Lesekanal anschließt. Seine Verweilzeit wird etwa zwei Spurzeiten gewählt.

Sie ist nicht kritisch, da nach jeder gelesenen Spur ein etwa doppelt so langes Stück leere Speicherplatte folgt.

Während die Geschwindigkeit der Elektronik, wie

erwähnt, die Größe des -Verhältnisses begrenzt, sind

der Speicherdichte durch die erzielbare mechanische Genauigkeit Grenzen gesetzt. Die maximal zulässige Spurdichte wird durch die Gleichförmigkeit der Drehgeschwindigkeit bestimmt, während die zulässige Bit-Dichte auf der Spur durch den minimal erreichbaren Kopfabstand von der Speicherplatte begrenzt ist. Die erreichbare Speicherdichte je Quadratmillimeter ist durch das Produkt mal Bit-Dichte gegeben. Je nach Größe des Übersetzungsverhältnisses kann man hinsichtlich Spur- und Bit-Dichte zwei Extremfälle unterscheiden.

Für das Übersetzungsverhältnis ν <=ί 1 wird die Relativgeschwindigkeit zwischen Kopf- und Speicherplatte durch die konstante Geschwindigkeit der Köpfe bestimmt. In diesem Fall ist die Bit-Dichte im ganzen Spurbereich angenähert konstant, während die Spurdichte mit wachsendem Radiusvektor der Spuren abnimmt. Für ν > 1 ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Kopf- und Speicherblock durch die zum Radiusvektor proportionale Umfangsgeschwindigkeit der Speicherplatten gegeben: Die Bit-Dichte nimmt hier mit dem Radiusvektor ab, während die Spurdichte angenähert auf der ganzen Platte konstant ist.
Es wird davon ausgegangen, daß das Übersetzungsverhältnis ν < 1 ist und daß der Antriebsmotor an der Speicherplattenwelle wirkt, während die Kopfsäule durch ein Getriebe von der Speicherplattenwelle angetrieben wird (F i g. 9). Jedes elektrisch angetriebene

System führt bekanntlich Drillschwingungen aus, die teils vom treibenden Motor, teils von der getriebenen Last stammen können. Die Schwingungsamplitude des Motors läßt sich durch Untersetzung auf die

Drehzahl n_v um den Faktor — verringern (F i g. 9).

Das angeschlossene System, bestehend aus Speicherplatte, Getriebe 1 : ν und Kopf scheiben, muß so weit gedämpft werden, daß es möglichst geringe Eigenschwingungen ausführt. Unter der Voraussetzung, daß das Übersetzungsverhältnis genügend klein ge wählt wurde, ist das Pendeln der Kopfscheibe weniger kritisch. Die Köpfe bleiben dann praktisch auf der Spur, es erfolgt lediglich eine Phasenmodulation, und zwar beim Schreiben der Bit-Dichte und beim Lesen der Bitfrequenz.

Die erreichbare Bit-Dichte wird davon abhängen, wie klein der Abstand Kopf—Speicherplatte gewählt werden kann. Im Hinblick auf größere Plattenzahlen ist eine starre Justierung des Abstandes zwischen den ao Köpfen und Speicherplatten nicht ohne weiteres möglich. Die Kopf scheiben K werden vielmehr in der Achsenrichtung beweglich sein müssen und mittels einer Feder 20 gegen den Luftfilm 21 zwischen Speicherplatte P und Kopfscheibe K gedrückt werden «5 müssen (F i g. 10). Die Magnetköpfe sind völlig eben in die Kopfscheibe K eingelassen. Der erforderliche Luftfilm wird von der aus zahlreichen öffnungen 22 der Kopfscheibe K ausströmenden Luft gebildet. Bei mehreren Speicherstapeln ist dieses Prinzip nicht mehr vorteilhaft. Hier sind die Kopfscheiben K fest anzuordnen und die Speicherplatten beweglich, wie die Fig. 11 zeigt. Zu diesem Zweck muß jede Speicherplatte in P₁ und P₂ »geteilt« werden. Das Andrücken der Plattenhälften P₁ und P₂ an die Kopfscheiben kann durch Federkraft oder durch zwischen ihnen bei 23 eingeblasene Luft erfolgen. Unter Umständen können hier mit Vorteil an Stelle der starren Platten P₁ und P₂ Folien verwendet werden.

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Claims (12)

Patentansprüche:

1. Plattenspeicher für die Informationsverarbeitung mit relativ zur Platte beweglichen Schreib- und Leseköpfen, dadurchgekennzeichnet, daß mindestens eine rotierende Speicherplatte achsparallel zum mindesten einer rotierenden Kopfscheibe angeordnet ist und die Speicherplatte von der Kopfscheibe teilweise überstrichen wird, während der Lese- bzw. Schreib kanal in Abhängigkeit der Drehwinkel aufgetastet wird.

2. Plattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfscheibe mehrere Sektoren radial angeordneter Köpfe hat, die parallel an einen Lese- bzw. Schreibkanal fest angeschlossen sind.

3. Plattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfscheibe mehrere Sektoren radial angeordneter Köpfe hat, die in Gruppen zusammengefaßt und während einer Umdrehung der Kopfscheibe der Reihe nach dem Lese- bzw. Schreibkanal angeschlossen werden.

4. Plattenspeicher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stapel von übereinander angeordneten Speicherplatten vorgesehen sind und jeder Speicherplattenebene in dem Stapel eine Kopfscheibe zugeordnet ist.

5. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Speicherplatten und die Welle der Kopfscheiben je eine zusätzliche Steuerscheibe trägt, die zur Spurauswahl und zur Wortauswahl sowie für weitere Steuerzwecke dienen.

6. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfscheibenwelle eine zusätzliche Kopfscheibe zugeordnet ist, die über einer festen Magnetplatte läuft.

7. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kopfscheiben aufnehmende Kopfsäule über ein Getriebe in Antriebsverbindung mit der Speicherwelle steht.

8. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfscheiben axial beweglich sind, unter Federkraft stehen und deren Abstand zwischen Kopfscheiben und Speicherplatten durch einen Luftfilm gehalten wird.

9. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß aufgeteilte Speicherplatten, zwischen denen die Kopfscheibe läuft, vorgesehen sind, aus denen ein Luftstrom auf die Kopfscheiben geblasen wird.

10. Plattenspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Speicherplatten Folien verwendet sind.

11. Plattenspeicher nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Kopfscheiben tragenden Kopfsäule ein Teil der Schreib-, Lese- und Auswahlelektronik untergebracht ist, dessen Ansteuerleitungen induktiv an ortsfeste Leitungen angeschlossen sind.

12. Plattenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auswahl der Speicherebenen eine Parallel-Serien-Parallel-Wandlung der Adressen vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Elektronische Rundschau, 4/57, S. 109 bis 112.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

409 729/157 11.64 φ Bundesdruckerei Berlin