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Plattenspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenspeicher
zur Speicherung von Daten mit einer Vielzahl von konzentrisch zu einer Rotationsachse
und im Abstand voneinander angeordneten kreisförmigen magnetisierbaren Platten und
Antriebsmitteln zur Drehung der Platten sowie mit 3e einem Magnetkopfaggregat fUr
Jede magnetisierbare Plattenseite zum Einschreiben, Auslesen und Löschen von Daten
auf der zugeordneten Plattenseite und Stelimitteln zur Verstellung des Abatandes
der Magnetkoptqggregate von der Rotationsachse innerhalb
des zur
Datenspeicherung vorgesehenen Radlusbereich s auf den Platten und ferner mit Steuermitteln
zur Steuerung der Stellmittel und zur Ansteuerung von jeweils eines der Magnetkopfaggregate
aufgrund von den Steuermijtteln zugefUhrten, den einzustellenden Abstand der Magnetkopfaggregate
von der Rotationsachse und die anzusteuernde Plattenseite beinhaltenden Positionslnformationen,
und mit eine einen Adresspeicher usfassenden Adressenzuordner, des zur Auffindung
bestimmter in dem Plattenspeicher gespeicherter Daten eine den Daten zugeordnete
Suchadresse zugeführt wird und in dessen Adresspeicher unter dieser Suchadresse
die Positionsinformation ueber die Position der betreffenden Daten innerhalb des
Plattenspeichers abgespeichert ist und der bei Zufuhrung einer Suchadresse die Positionsinforaation
der dieser Suchadresse zugeordneten Daten an die genannten Steuermittel abgibt,
wobei als Adresspeicher eine Vielzahl von auf magnetisierbaren Plattenseiten befindlichen
kreisförmigen Magnetspuren vorgesehen ist.
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Plattenspeicher dieser Art sind bereits bekannt, z.B. unter der Typenbezeichnung
IBM 2311. Bei diesen bekannten Plattenspeichern sind die zum Adresapeicher gehörenden
Magnetspuren die äussersten Magnetspuren der magnetisierbaren Plattenseiten von
sämtlichen Platten. Die Arbeitsweise dieser bekannten Plattenspeicher ist folgende;
Wenn in den Plattenspeicher eine Suchadresse eingegeben wird, dann wird diese Suchadresse
dem Adressenzuordner zugeleitet, und dieser gibt
beim Eingang einer
solchen Suchadresse zunächst an die genannten Steuermittel den Befehl ab, die Stellmittel
zur Verstellung des Abstandes der Magnetkopfaggregate zu veranlassen, sämtliche
Magnetkopfaggregate auf die äusserste Magnetspur der zugeordneten Plattenseite einzustellen.
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Die Magnetkopfaggregate werden bei dem bekannten Plattenspeicher gemeinsam
miteinander verstelltt so dass alle Magnetkopfaggregate relativ zu den zugeordneten
Plattenseiten untereinander stets die gleiche Position haben.
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Die zu dieser Verstellung dienenden mechanischen Stellmittel werden
in der Fachsprache - in Anlehnung an den Be griff Tonarm bei Plattenspielern far
Schallplatten - als Arm" bezeichnet. Bei Eingang einer Suchadresse veranlaßt der
Adressenzuordner also eine Armbewegung, mit der die Magnetkopfaggregate auf die
§usserate Magnetspur der magnetisierbaren Plattenseiten eingestellt werden. Mit
Beendigung dieser Armbewegung ist der Adressenzuordner mit dem Adresspeicher verbunden
und kann nunmehr aufgrund der zugeführten Suchadresse die zugehörige Positionsinformation
aus dem Adresspeicher heraussuchen. Sobald diese Positionsinformation gefunden ist,
wird sie von dem Adressenzuordner an die genannten Steuermittel abgegeben, die ihrerseits
eine Einstellung der Stellmittel auf die sich aus der Positionsinformation ergebende
Position veranlassen, die also eine Armbewegung auf die Position der gesuchten Daten
bewirken. Ausserdem wird durch die Steuermittel aufgrund der zugefUhrten Positionsinformation
auch noch das Magnetkopf
aggregat bzw. die Plattenseite angesteuert,
auf der sich die gesuchten Daten befinden. Diese Ansteuerung erfolgt Jedoch - im
Gegensatz zu der mechanischen Armbewegung zur Einstellung der Position der gesuchten
Daten - auf elektrischem Wege und dementsprechend ist die für die Ansteuerung der
gewtirischten Plattenseite benötigte Ansteuerzeit - im Vergleich zu der für die
mechanische Armbewegung erforderlichen Zeit - vernachlässigbar klein. Nachdem durch
die Steuermittel und die Stellmittel die Magnetspur, auf der sich die mit der Suchadresse
gesuchten Daten befinden, eingestellt worden ist, werden die gesuchten Daten ausgelesen,
und im Anschluss daran kann dem Plattenspeicher bzw.
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dem Adressenzuordner eine neue Suchadresse zugeftihrt werden, woraufhin
sich das gleiche Spiel - Armbewegung auf die äusserste Magnetspur, Heraussuchen
der neuen Positionsinformation aus dem Adresspeicher, Zuführung der neuen Positionsinformation
zu den Steuermitteln, Armbewegung von der äussersten Magnetspur zu der neuen Position
- wiederholt.
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Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich, sind also bei dem bekannten
Plattenspeicher mit Jedem Suchvorgang bzw. mit Jedem Heraussuchen neuer Daten zwei
Armbewegungen verbunden, nämlich eine erste Armbewegung von der alten Position der
zuvor ausgelesenen Daten zur äussersten Magnetspur bzw. zum Plattenrand und eine
zweite Arabewegung vom Plattenrand zu der neuen Position der nunmehr auszulesenden
Daten. Bezeichnet man die Grdsse des zur Datenspeicherung vorgesehenen
Radlusbereiches,
d.h. also den Abstand zwischen der äussersten und.der innersten Magnetspur auf den
Platten, mit L, dann ist die Bewegungsstrecke bei Jeder der zwei für einen Suchvorgang
erforderlichen Armbewegungen im Mittel Jeweils gleich L/2 (weil die grösste Armbewegung
von der äussersten bis zur innersten Magnetspur gleich L und die kleinste Armbewegung
von der äussersten zur nächstliegenden Magnetspur praktisch gleich Null ist). Im
statistischen Mittel würden sich demgemäss für Jeden Suchvorgang Armbewegungen mit
einer Gesamtbewegungsstrecke von 2 x L/2 = L ergeben.
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und da die für die Ausführung der mechanischen Armbewegungen erforderliche
Zeit etwa proportional der Bewegungsstrecke ist, ergibt sich demgemäss bei dem bekannten
Plattenspeicher für Jeden Suchvorgang ein durch mechanische Armbewegungen verursachter
Zeitverlust tvs der im Mittel gleich der für die Bewegung des Armes von der äussersten
zu der innersten Magnetspur erforderlichen Zeitdauer tL ist.
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Durch diesen Zeitverlust tv, der bei dem bekannten Plattenspeicher,
wie oben erläutert, 9 = tL ist, wird im wesentlichen die Zugriffszeit des Plattenspeichers
bestimmt, da alle anderen Steuervorgänge auf elektrisches Wege erfolgen und die
hierfür erforderliche Zeit daher im Vergleich zum Zeitverlust s vernachlässigbar
klein ist.
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Nun ist die Zugriffszeit Ja aber bekanntlich von entscheidender Bedeutung
für Speichereinrichtungen in der Datenverarbeitungstechnik.
Steht
z.B. eine sehr grosse Zugriff.-erst zur Verfügung, so kann man die bekannten Magnetbandspeicher
benutzen, bei denen man pro Volumeneinheit eine sehr grosse Informationsmenge unterbringen
kann (das gesamte von dem Magnetband eingenommene Volumen wird parkttsch voll zur
Informationsspeicherung ausgenutzt), aber die mittlere Zugriffszeit bei einem Magnetbandspeicher
ist die für das Durchfahren der halben Bandlänge notwendige Zeit und ist damit also
verhältnismässig gross. Us diese Zugriffszeit zu verringern, werden in der Dat.nverarbeitungstechntk
Plattenspeicher eingesetzt, bei. denen die Zugriffszeit wesentlich geringer, aber
dafür auch die Informationadichte wesentlich kleiner ist (bei Plattenspeichern wird
zwischen Je zwei Platten Jeweils ein Zwischenraum für die Magnetkopfaggregate benötigt,
dessen Breite wesentlich grösser als die Dicke einer Platte ist). Ist die mit eine
Plattenspeicher erzielbare Zugriffszeit auch noch zu gross, dann werden in der Datenverarbeitungstechnik
Speicher mit bistabilen Elementen wie z.B. Ferritkernspeicher oder Speicher mit
bistabilen elektrischen Schaltungen eingesetzt, bei denen die Zugriffszeit zwar
ausserordentlich gering ist, die aber andererseits,auch bei Anwendung integrierter
Schaltungstechnik, eine vergleichsweise nur sehr geringe Informationsdichte pro
Voluieneinheit des erforderlichen Raumes haben und ausserdem auch im Vergleich zu
Plattenspeichern und Magnetbandspeichern wesentlich höhere Kosten pro Speicherplatz
bzw. pro gespeicherter binärer Irioreation verursachen.
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Es ist daher für die Erweiterung des Anwendungsbereiches von Plattenspeichern
von grosser Wichtigkeit, wenn die Zugriffszeit der Plattenspeicher im Mittel herabgesetzt
werden kann.
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Aus diesem Grunde hat man bei einem anderen bekannten Plattenspeicher
den Adresspeicher in den Hauptspeicher des Datenverarbeitungssystems verlegt, also
in einen Speicher mit sehr geringer Zugriffszeit, bei dem als Speicherelemente Ferritkerne
oder bistabile elektrische Schaltungen vorgesehen sind. Gleichzeitig wurde auch
der Adressenzuordner mit in die Ansteuereinrichtung für den Hauptspeicher verlegt.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass innerhalb des Plattenspeichers
für Jeden Suchvorgang nur noch eine Armbewegung ausgeführt werden inuss, und'zwar
von der alten Position der zuvor ausgelesenen Daten zu der neuen Position der nunt..
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mehr auszulesenden Daten. Die Bewegungsstrecke der Arabewegung von
der alten zur neuen Position ist dabei im Mittel nur noch L/3, und dementsprechend
ergibt sich als Zeitverlust s für die Armbewegung die Zeitdauer s = 1/3 tL, d.h.
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die Zugriffszeit ist bei diesem Plattenspeicher im Vergleich zu dem
obengenannten bekannten Plattenspeicher auf ein Drittel verringert. Dieser Vorteil
wird aber durch den wesentlichen Nachteil erkauft, dass für den Adreaspeicher nunmehr
ein nicht unbeträchtliches Speichervolumen im Hauptspeicher zur Verfügung gestellt
werden muss,çund dass diese Lösung wegen der wesentlich grösseren Kosten pro
Speicherplatz
im Hauptspeicher einen beträchtlichen technischen Mehraufwand verursacht, nicht
zuletzt auch wegen der hierfür erforderlichen Ansteuereinrichtungen, die als zusätzlicher
Mehraufwand zu dem Adressenzuordner hinzukommen. Abgesehen von dem wesentlich höheren
technischen Aufwand hat diese Lösung auch noch den zusätzlichen technischen Nachteil,
dass z.B. bei einem Stromausfall die getraten in dem Adresspeicher gespeicherten
Infoztationen verlorengehen können, denn wenn als Speicherelemente in dem Hauptspeicher
z.B. bistabile elektrische Schaltungen verwendet werden, dann sind alle in diesen
bistabilen elektrischen Schaltungen gespeicherten Informationen bei einem Stromausfall
verloren, weil die bistabilen elektrischen Schaltungen nach der Wiedereinschaltung
des Stromes nicht in ihre stabile Lage vor dem Stromausfall zurückkehren sondern
vom Zufall abhängig ist, in welche ihrer beiden stabilen Lagen sie fallen. In ähnlicher
Weise wie Strom ausfälle wirken dabei auch starke Störungen auf die Speisespannungsleitung
und induzierte Spannungen auf den Ansteuerleitungen für die bistabilen elektrischen
Schaltungen.
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Wegen der Unsicherheit, die hinsichtlich der Adressenspeicherung bei
dem letztgenannten bekannten Plattenspeicher gegeben ist, und insbesondere auch
wEgen des betrichtlichen Speichervolumens, das der Adresspeicher innerhalb des Hauptspeichers
benötigt und das entweder zu einer entspchenden Verringerung der Speicherkapazität
des verbleibenden Teiles des Hauptspeichers oder zu einem zusätzlichen Volumen-
und
Kostenaufwand für eine entsprechende Yergrösserung des Hauptspeichers
führt, hat sich die bei dem letztgenannten bekannten Plattenspeicher gefundene Lösung
trotz der mit ihr erzielbaren Verringerung der Zugriffszeit' auf ein Drittel nicht
durchsetzen können, sondern der grdsate Teil der in Betrieb befindlichen Plattenspeicher
ist im Prinzip wie der erstgenannte bekannte Plattenspeicher ausgebildet und hat
den Adresspeicher innerhalb des Plattenspeichera.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, einen Plattenspeicher
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ebenfalls, wie bei dem erstgenannten
bekannten Plattenspeicher, der Adresspeicher innerhalb des Plattenspeichers untergebracht
ist, bei dem aber trotzdem, wie bei dem letztgenannten bekannten Plattenspeicher,
die Zugriffszeit auf einen Bruchteil der bei dem eingangs genannten bekannten Plattenspeicher
erforderlichen Zugriffszeit herabgesetzt werden kann.
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Erfindungsgemäss wird das bei einem Plattenspeicher der eingangs genannten
Art dadurch erreicht, dass Jeder der zum Adresspeicher gehörenden Magnetspuren ein
zusätzliches Magnetkopfaggregat zugeordnet ist, das vor dieser Magnetspur ortsfest
angeordnet ist.
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Die zumA,dresspeicher gehörenden Magnetspuren können dabei, wie bei
dem erstgenannten bekannten Plattenspeicher die
äussersten Magnetspuren
der magnetisierbaren Plattenseiten sein; in diesem Fall kann vor der äussersten
Magnetspur von Jeder magnetisierbaren Plattenseite Je eines der zusätzlichen Magnetkopfaggregate
ortsfest angeordnet werden.
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Die zum Adresspeicher gehörenden Magnetspuren können aber bei dem
vorliegenden Plattenspeicher auch auf einer oder mehreren magnetisierbaren Plattenseiten
des Plattenspeichers zusmmengefasst sein; in diesem Fall kann vor Jeder Plattenseite,
auf der sich zum Adresspeicher gehörende Magnetspuren befinden, ein Magnetkopfaggregatblock
mit Je einem der zusätzlichen Magnetkopfaggregate für Jede zum Adressspeicher gehörende
Magnetspur fest angeordnet werden.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb des vorliegenden
Plattenspeichers, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die durch die Stellmittel
verstellbaren Magnetkopfaggregate nach dem Auslesen oder Löschen und Binschreiben
von Daten auf eine eingestellte Magnetapur in ihrer Stellung vor dieser Magnetspur
belassen werden, bis den genannten Steuermitteln zur Steuerung der Stellmittel von
dem Adressenzuordner eine neue Poaitionsinfoz;ation zugeführt wird und die Steuermittel
daraufhin die Stelliittel zu einer der neuen Positionsinformation entsprechenden
Verstellung der Magnetkopfaggregate veranlassen.
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Anhand der Zeichnung ist die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in rein schematischer Darstellung ein Beispiel
des vorliegenden Plattenspeichers. Der dargesteilte Plattenspeicher umfasst eine
Vielzahlvon konzentrisch.zu einer Rotationsachse 1 und im Abstand voneinander angeordneteu
kreisförmigaimagnetisierbaren Platten 2 und zur Drehung der Platten 2 vorgesehene
Antriebsmittel' von denen in der Zeichnung Jedoch nur die Antriebswelle 3 dargestellt
ist, ferner Je ein Magnetkopfaggregat; 4(schematisch angedeutet durch einen Punkt)
für Jede magnetisierbare Plattenseite zum Einschreiben, Auslesen und Löschen von
Daten auf der zugeordneten Plattenseite und in der Zeichnung nicht dargestellte
Stellmittel zur Bewegung des Armes 5 in Richtung auf die Rotationsachse 1 und zurdck
zum Zwecke der ygrz stellung des Abstandes der Magntkopfaregate 4 von der Rotationsachse
1 innerhalb des zur Datenspeicherung vorgesehenen Radiusbereiches auf den Platten
2. Weiter umfasst der Plattenspeicher in der Zeichnung nicht dargestellte Steuermittel
zur Steuerung der genannten, zur Bewegung des Armes 5 vorgesehene Stellmittel und
zur Ansteuèrung von jeweils einem der Magnetkopfaggregate 4 aufgrund von den Steuermitteln
zugefWirten, den einzustellenden Abstand der Magnetkopfaggregate 4 von der Rotationsachse
1 und die anzusteuernde Plattenseite beinhaltenden Positionsinformationen.
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Des weiteren ist in dem Plattenspeicher ein einen Adressspeicher umfassender,
ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellter Adressenzuordner vorgesehen, dem
zur Auffindung bestimmter, in dem Plattenspeicher gespeicherter Daten
eine
den Daten zugeordnete Suchadresse zugeführt wird und in dessen Adresspeicher unter
dieser Suchadresse die Position der betreffenden Daten innerhalb des Plattenspeichers
abgespeichert ist und der bei Zuführung einer Suchadresse die Positionsinformation
der dieser Suchadresse zugeordneten Daten an die genannten, nicht dargestellten
Steuermittel abgibt. Als Adresspeicher ist bei den Plattenspeicher eine Vielzahl
von auf den magnetisierbaren Plattenseiten befindlichen kreisförmigen Magnetspuren
vorgesehen, nämlich die äussersten Magnetspuren von allen magnetisierbaren Plattenseiten
Insoweit, wie bis hierher beschrieben, entspricht der vorliegende Plattenspelcher
vollständig dem erstgenannten bekannten Plattenspeicher, z.B. dem unter der Typenbezeichnung
IBM 2311 bekannten Plattenspeicher. Es ist daher nicht erforderlich, die bis hierher
genannten Einzelteile des vorliegenden Plattenspeichers und deren Zusammenwirken
näher zu beschreiben, weil all dies schon von dem genannten IBM-Plattenspeicher
her genügend bekannt ist.
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Von diesem bekannten Plattenspeicher unterscheidet sich der vorliegende
Plattenspeicher Jedoch dadurch, dass vor der äussersten Magnetspur von Jeder magnetisierbaren
Plattenseite ein zusatzliches Magnetkopfaggregat 6 ortsfest angeordnet ist. Diese
Magnetkopfaggregate 6 gehören zu einem zusätzlichen Arm 7, der vollständig gleich
wie der Arm 5
aasgebii'det ist und dessen Au bildung, demgemäss
ebenfalls von dem erstgenannten bekannten Plattenspeicher her bereits bekannt ist.
Als zusätzlicher Arm 7 kann somit ein als Ersatzteil nachbestelltes Duplikat des
Armes 5 verwendet werden. Für den zusätzlichen Arm 7 sind jedoch keine Stellmittel
erforderlich, sondern dieser Arm wird fest eingestellt, so dass die zusätzlichen
Magnetkopfaggregate 6 vor den äussersten Magnetspuren der Platten 2 fest angeordnet
sind. Die zusätzlichen magnetkopfaggregate 6 sind in gleicher Weise mit dem Adressenzuordner
verbunden, wie ea bei dem erstgenannten bekannten Plattenspeicher die (den Magnetkopfaggregaten
4 entsprechenden) Magnetkopfaggregate sind, wenn sie sich jeweils vor der äussersten
Magnetspur befinden und der Adressenzuordner über die Magnetkopfaggregate mit dem
Adresspeicher verbunden ist. Die Magnetkopfaggregate 4 sind bei dem vorliegenden
Plattenspeicher mit dem Adressenzuordner in gleicher Weise verbunden wie din (den
Magnetkopfaggregaten 4 entsprechenden) Magnetkopfaggregate bei dem erstgenannten
bekannten Plattenspeicher, wenn sich diese Magnetkopfaggregate vor einer zur Datenspeicherung
vorgesehenen Magnetspur, also vor irgend einer Magnetspur ausser der äussersten
Magnetspur, befinden.
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Diese Wirkungsweise des vorliegenden Plattenspeichers ist kurz gesagt
folgende: Bei Einlaufen einer Suchadresse in den Plattenspeicher wird diese dem
Adressenzuordner zugeführt, der aus dem über die Magnetkopfaggregate 6 ständig
mit
ihm verbundenen Adresspeicher die Positionsinforiation, die unter dieser Suchadresse
ii Adresspeicher abgespeichert ist, heraussucht und an die genannten Steuernittel
zur Steuerung der Stellmittel weitergibt. Sobald nun ein Auslesevorgang von Daten
aus dem Plattenspeicher beendet ist, veranlassen die Steuermittel die Stelilittel,
die Magnetkopfaggregate 4 von der alten Position der gerade ausgelesenen Daten direkt
auf die der neuen Positionsinformation entsprechende neue Postition einzustellen.
Durch die direkte Einstellung von der alten auf die neue Position (unter Uigehung
einer zwischengeschalteten Einstellung auf die aus serste Magnet spur) wird die
Bewegungsstrecke der AribewegLang des Armes 5 im statistischen Mittel auf ein Drittel,
in der Praxis Jedoch wegen der häufigen unmittelbaren Aufe rnderfolge von auszulesenden
Daten meist noch auf einen wesentlich geringeren Bruchteil der Bewegungsstrecke
der Armbewegung bei dem erstgenannten bekannten Plattenspeicher herabgesetzt, und
damit ergibt sich bei dem vorliegenden Plattenspeicher mit einem relativ geringen
zusätzlichen Aufwand, nämlich einem zussätzlichen Arm, eine Herabsetzung der Zugriffszeit
auf einen in der Regel unter eines Drittel.
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liegenden Bruchteil der bisher bei Plattenspeichern der eingangs genannten
Art erforderlichen Zugriffszeit0