DE2424766A1

DE2424766A1 - Magnetplattenspeicher mit mindestens einem zugriffsarm

Info

Publication number: DE2424766A1
Application number: DE2424766A
Authority: DE
Inventors: David Earl Gold
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-27
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1975-01-23
Also published as: US3831191A; FR2246011A1; GB1410900A; FR2246011B1; JPS5023808A

Description

Böblingen, den 16. Mai 1974

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: SA 973 023

Magnetplattenspeicher mit mindestens einem Zugriffsarm

Die Erfindung betrifft einen Magnetplattenspeicher mit mindestens einer um eine Achse drehbar angeordneten Magnetplatte
und einem Zugriffsmechanismus mit mindestens einem Zugriffsarm, der linear auf unterschiedliche radiale Positionen in Bezug auf die Magnetplatte einstellbar ist.

Bei einem Magnetplattenspeicher hat man bisher in üblicher
Weise Daten auf einer vorgegebenen Magnetplatte in einer
Reihe von konzentrischen Spuren aufgezeichnet. Da es offenbar
eine obere Grenze der Aufzeichnungsdichte von Daten auf Magnetplattenspuren gibt, besteht eine Möglichkeit der Aufzeichzeichnung von Daten auf einer Magnetplatte darin, daß man

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auf der am weitesten Innen liegenden Spur die Aufzeichnung mit höchster Aufzeichnungsdichte ausführt und dann die Aufzeichnung so herstellt, daß jede Spur die gleiche Anzahl von Bits enthält. Somit nimmt aber die Aufzeichnungsdichte der vom Mittelpunkt der Magnetplatte entfernter liegenden Spuren mit zunehmendem Spurradius« ab. Diese Anordnung, obwohl sie einige Vorteile hat, hat doch den großen Nachteil, daß die Aufzeichnungsfläche nicht bis zur höchstmöglichen Aufzeichnungsdichte ausgenutzt ist, d. h., daß man von der tatsächlich möglichen Aufzeichnungsdichte keinen Gebrauch gemacht hat.

Es ist bereits im Stand der Technik vorgeschlagen, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß man über die gesamte Oberfläche der Magnetplatte in jeder Spur mit maximaler Aufzeichnungsdichte aufzeichnet. Ein Beipiel dafür ist. in der U. S. Patentschrift 2 800 642 offenbart. Gemäß dieser Patentschrift wird wegen der unterschiedlichen Frequenz der Signale beim Lesen und Schreiben auf verschiedenen Spuren eine SynchronisierTaktmagnetplatte zur Erzeugung der entsprechenden Taktsignale benutzt. Diese Patentschrift ist außerdem noch insoweit von Interesse, als sie zwei Magnetköpfe zeigt, die auf dem Abtastarm eines Abtastmechanismus befestigt sind, wo der Abtastarm für eine Bewegung in einer Ebene schwingbar angeordnet ist, so dafi die Lese- Schreibköpfe genau über die Oberfläche jeder Platte verschwenkt können. Die Spuren sind konzentrisch auf der Magnetplatte angeordnet und es ist offenbar, daß jede Spur eine andere Anzahl von Bits enthält. Die Spuren werden daher sowohl logisch, als auch körperlich unabhängig voneinander betrieben.

Eine der Aufgaben der Erfindung besteht also darin, eine neuartige Magnetkopfanordnung zur Verwendung in einem Magnet-^ plattenspeicher zu schaffen, mit dessen Hilfe die Daten auf jeder Magnetplatte mit höchster Aufzeichnungsdichte in jeder einer Anzahl von konzentrischen Spuren aufgezeichnet werden können.

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Dabei werden durch die neue Anordnung der Magnetköpfe zwei an sich körperlich getrennte Spuren logisch miteinander derart vereint, daß sie zusammen eine einzige logische Spur bilden, wobei alle so gebildeten logischen Spuren einer Magnetplatte eine konstante Länge aufweisen.

Dabei ergibt sich ferner, daß die Zugriffszeit bei dieser Art von Anordnung der Magnetköpfe verringert wird.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zwei Lese-Schreibköpfe auf einem Zugriffsarm eines Zugriffsmechanismus anbringt wobei die beiden Magnetköpfe einander diametral gegenüber auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse der Platte angebracht sind. Eine Einstellvorrichtung bewegt die beiden Magnetköpfe gleichzeitig zwischen den verschiedenen konzentrischen Spuren hin und her. Die einzelnen physikalisch voneinander getrennten Spuren werden paarweise zur Bildung von logischen Spuren konstanter Länge zusammengefaßt, wobei die Zusammenfassung jeweils dadurch erzielt wird, daß die am weitesten außen liegenden Spur mit der am weitesten innen liegenden Spür zur Bildung der ersten logischen Spur zusammengefaßt wird, und die folgenden logischen Spuren durch entsprechende Kombination weiter nach innen liegender Spuren mit weiter nach außen liegender Spuren gebildet werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale finden sich in den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Magnetplattenspeichers mit der neuartigen Anordnung der Magnetköpfe gemäß der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung

der Verhältnisse zwischen den tatsächlich auf der Platte verhandenen Spuren und den logischen Spuren;

Fig. 3 schematisch die Datenformate einer logischen

Datenstruktur einer Spur.

Fig. 1 zeigt ein Speichersystem für direkten Zugriff mit einem Plattenspeicher DD, der mit einer Steuereinheit CU verbunden ist, die über einen Kanal mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Aufnahme und übertragung von Daten verbunden ist. Mit Ausnahme der neuartigen Anordnung der Magnetköpfe und der verschiedenen Pufferspeicher innerhalb der Steuereinheit, die der Kombination der von 2 Spuren gelesenen Daten bzw. der auf 2 Spuren aufzuzeichnenden Daten dienen, sind Steuereinheit und Plattenspeicher von üblicher Bauart. Der Plattenspeicher DD enthält einen Zugriff smechanisinus, der ähnlich aufgebaut sein kann, wie es in der U.S. Patentschrift 3 534 344 offenbart ist. Der Mechanismus enthält eine Einstellvorrichtung 14, mit deren Hilfe der Zugriffsarm 15 radial nach innen und außen bewegbar ist. Der Plattenspeicher enthält mindestens eine Magnetplatte IO auf der Daten in konzentrischen Spuren aufgezeichnet werden können, wobei die Magnetplatte auf einer Welle 11 drehbar angeorndet ist, die durch einen Motor 12 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind auf dem Zugriffsarm 15 zwei Magnetköpfe 16 und 17 üblicher Bauart angebracht, die diametral einander gegenüber auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse der Magnetplatte 10 liegen. Eine zwischen den Köpfen 16 und 17 verlaufende Linie durchsetzt die Rotationsachse und verläuft parallel zur Bewegungsrichtung des Zugriffsarms 15. Der Zugriffsarm 15 ist geschlitzt und kann sich damit frei um die Welle 11 herum bewegen.

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Die Steuereinheit CU enthält zwei Pufferspeicher 20 und 21 zur Aufnahme und Übertragung von Daten von und nach den Magnetköpfen 16 und 17. Die Magnetköpfe sind so angeordnet, daß sie beide jeweils gleichzeitig entweder zum Lesen oder zum Schreiben benutzt werden. Die Daten werden in üblicher Weise auf jeder Spur aufgezeichnet und die Pufferspeicher dienen dazu, eine vorbestimmte Anzahl von Bits, beispielsweise 8, d. h., also 1 Byte einzuspeichern. Ein Hauptpufferspeicher 22 ist mit den Pufferspeichern 20 und 21 verbunden und dient der Speicherung und Anordnung der Bytes in der richtigen Folge für eine übertragung nach und von dem Kanal. Die Steuereinheit CU enthält die üblichen Steuerungen 23 für eine Übertragung der Daten nach den Pufferspeichern. Ein Folgepufferspeicher 24 ist so aufgebaut, daß er eine binäre Folge oder Zahl speichert, die bestimmt, welcher Pufferspeicher 20 oder 21 Daten vom Pufferspeicher 22 aufnimmt oder an diesen überträgt. Wie noch im einzelnen erläutert wird, steuert eine Folge von Bits die Übertragung von Informtion in der Weise, daß dann, wenn ein Folgebit eine Null ist, der eine Pufferspeicher benutzt wird, und dann, wenn das Folgebit eine Eins ist, der andere Pufferspeicher benutzt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 besteht eine logische Spur LT aus der tatsächlichen logischen Spur PT-Aussen und der tatsächlichen logischen Spur PT-Innen die sich an den beiden Radien R-außen bzw. R-innen befinden, gemessen vom Rotationsmittelpunkt der Magnetplatte. Selbstverständlich zeigt Fig. 2 nur eine einzige logische Spur, doch besteht natürlich die gesamte Oberfläche der Magnetplatte 10 aus einer Vielzahl solcher logischer Spuren die sich jeweils aus zwei natürlichen Spuren zusammensetzt. Es sei darauf verwiesen, daß die Summe aus R-außen und R-innen konstant und gleich dem Abstand zwischen den beiden Lese-Schreibköpfen 16 und 17 ist. Wenn also die Magnetköpfe einer logischen Spur zugeordnet oder mit ihr ausgerichtet sind, dann liegt ein Kopf in der Nachbarschaft einer außen liegenden Spur und der andere in der Nachbarschaft einer innen liegenden Spur.

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Wenn man also auf jeder Spur Daten mit konstanter, maximaler Aufzeichnungsdichte aufzeichnet, dann erhellt sofort, daß die gesamte Länge der logischen Spur sowohl in Bezug auf ihre tatsächlichen Abmessungen, als auch in Bezug auf die maximal darin aufzeichenbare Anzahl von Bits konstant ist,obgleich die Anzahl der Bits innerhalb jeder der jeweiligen tatsächlichen Spuren verschieden ist, da sie verschieden große radiale Abstände aufweisen.

Für eine vorgegebene logische Spur LT ist das Verhältnis von R-außen zu R-innen gleich einer Konstanten, die den Unterschied in der Anzahl in einem gegebenen Sektor einer Magnetplatte aufgezeichneter Bytes angibt. Wenn beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, das Verhältnis 4 ist, dann bedeutet ist, daß die 4 Bytes B 1 bis B 4 innerhalb des gleichen Winkelabschnittes auf der außen liegenden Spur PT-außen auf gezeichnet sind, während nur ein einziges Byte B 5 auf der innen liegenden Spur PT-innen aufgezeichnet ist. Die Bytes sind zwar in der tatsächlichen Aufzeichnung voneinander getrennt, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist, werden jedoch wie in Fig. 3 gezeigt, logisch hintereinander angeordnet.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, ist das Datenformat einer Spur in üblicher Weise aufgebaut, und jede Spur enthält eine Indexmarke 30, gefolgt von einer Kennadresse 31, dem Aufzeichnungsfeld Null 32 und den nachfolgenden Aufzeichnungsfeldern 33. Dieses allgemeine Format ist in IBM System/360 components descriptions 2841 and associated DASD, Form No. GA 26-5988-7 beschrieben» das 1969 bei IBM erschienen ist. Innerhalb dieses Datenformats enthält das Aufzeichnungsfeld 33 ein Schlüsselfeld, ein Zahlenfeld und ein Datenfeld, wobei das Datenfeld aus einer Anzahl hintereinander angeordneter Bytes besteht. Verwendet man das gleiche Beispiel wie in Fig. 2, dann sind in Fig. 3 die Bytes B bis B 5 nacheinander logisch angeordnet.

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Für eine gegebene logische Spur ergibt sich, daß das Verhältnis R-außen zu R-innen für jede logische Spur verschieden ist, während der tatsächliche Aufzeichnungsort der nacheinander aufgezeichneten Bytes für die verschiedenen Spuren verschieden ist. Da die geometrischen Abmessungen des Plattenspeichers festliegen, ist einleuchtend, daß für eine gegebene Spur der tatsächliche Ort eines Bytes eine Funktion des Radius, der Spur und des vom Anfang der Spur durchlaufenden Winkels ist und daß die laufenden Nummern für die Festlegung, wie die jeweiligen Bytes miteinander zu kombinieren sind, sich leicht dann errechnen lassen, wenn man die Spuradresse kennt. Obgleich jede Berechnung je nach Bedarf für sich durchgeführt werden könnte, ist beispielsweise in Fig. 3 ein Weg angegeben, wie diese Folgenummer ermittelt werden kann. Für jede Spur kann die Folge im Datenteil des Aufzeichnungsfeldes Null eingespeichert werden, während das Zahlenfeld die Länge und die Wiederholungen der Folge anzeigen. Nachdem eine Spur zunächst aufgezeichnet ist, kann die Folge in den Folgepufferspeicher zur Steuerung der gesamten Operation eingespeichert werden. Für das in den Fig. 2 und 3 verwendete Beispiel ist die Folg* 11110, d. h., die ersten 4 Bytes würden beim Lesen vom Plattenspeicher in einen Puffer 1 eingespeichert werden, während das 5. Byte in den anderen Pufferspeicher eingespeichert würde , und diese Folge würde für den Rest der Aufzeichnung wiederholt werden.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß sich ein maxlnaler Wirkungsgrad der Speicherung dadurch erzielen läßt, daß man die Daten in jeder der Spuren mit höchster Aufzeichnungsdichte aufzeichnen kann. Ein weiterer Vorteil der Anordnung mit zwei Magnetköpfen besteht darin, daß die Zugriffszeit verringert wird. Dies ergibt sich daraus, daß die Anzahl der logischen Spuren nur halb so groß ist wie die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Spuren, so daß die Anzahl der notwendigen Suchvorgänge in der Tat halbiert wird. Daraus ergeben sich Zugriffszeiten, die im Durchschnitt etwa halb so

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lang sind, wie für einen üblichen Aufbau mit einem Magnetkopf je Arm. Da außerdem für jede logische Spur die Köpfe einen Abstand von 180° aufweisen, kann die in Rotationsrichtung mögliche Wartezeit beim Aufsuchen von Daten in Abhängigkeit von dem zur Einstellung des Magnetkopfes benutzten Algorhythmus nicht mehr als 180° betragen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 _Ψ Magnetplattenspeicher mit mindestens einer um eine Achse drehbar angeordneten Magnetplatte und einem Zugriffsmechanismus mit mindestens einem Zugriffsarm, der linear auf unterschiedliche radiale Positionen in bezug auf die Magnetplatte einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar Lese-Schreibköpfe (16, 17) auf dem Zugriffsarm (15) diametral einander gegenüberliegend auf gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse (11) der Magnetplatte (10) und mit der Richtung der Linearbewegung des Zugriffsarms ausgerichtet angeordnet ist und daß in jeder radialen Position die paarweise auf dem Zugriffsarm angeordneten Magnetköpfe mit zwei Spuren auf der Magnetplatte ausgerichtet sind, die verschiedene radiale Abstände von der Rotationsachse aufweisen, wobei die Summe der Länge der beiden Spuren konstant ist.
2. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten auf der Magnetplatte (10) in einer Anzahl von logischen Spuren aufzeichenbar sind, daß jede logische Spur einer unterschiedlichen Position des Zugriffsarmes zugeordnet ist, und aus Spuren auf der Magnetplatte besteht, die mit den Einstellpositionen der Magnetköpfe (16, 17) ausgerichtet sind.
3. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder logischen Spur enthaltenen Daten aus einer Folge von aufeinanderfolgenden Bytes (Bl...B5) bestehen, und daß die gleichen Daten in den entsprechenden, tatsächlich auf der Magnetplatte vorhandenen Spuren proportional zu deren radialen Abstand aufzeichenbar sind.

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4. Plattenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pufferspeicher (20, 21, 22, 24) vorgesehen sind, die der Umordnung der von den Spuren der Magnetplatte gelesenen Daten in eine Folge von aufeinanderfolgenden Bytes und aus einer aufeinanderfolgenden Folge von Bytes in Daten zum Einschreiben in die beiden Spuren der Magnetplatte dienen.
5. Magnetplattenspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugriffsarm (15) linear in der Weise bewegbar ist, daß sich ein Magnetkopf zwischen den Spuren mit zunehmenden Radien und der andere gleichzeitig zwischen Spuren abnehmender Radien bewegt.

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