DE2633836A1 - Verfahren und einrichtung zum schreiben und lesen von binaeren bitfolgen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum schreiben und lesen von binaeren bitfolgen

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DE2633836A1
DE2633836A1 DE19762633836 DE2633836A DE2633836A1 DE 2633836 A1 DE2633836 A1 DE 2633836A1 DE 19762633836 DE19762633836 DE 19762633836 DE 2633836 A DE2633836 A DE 2633836A DE 2633836 A1 DE2633836 A1 DE 2633836A1
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    • G11B20/14—Digital recording or reproducing using self-clocking codes
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

STANDARD ELEKTRIK LORENZ ~3-
Stuttgart
W.H.Rein-3
Verfahren und Einrichtung zum Schreiben und Lesen von binären Bitfolgen
Stand der Technik:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schreiben von binären Bitfolgen als selbsttaktierende Signalfolge auf ' einen magnetischen Aufzeichnungsträger und/oder zum Lesen der geschriebenen Signalfolge.
Die mechanischen uüid elektrischen Eigenschaften eines gegebenen Magnetspeichers bedingen einen bestimmten minimalen Flußwechselabstand, der nicht unterschritten werden darf, wenn mit ausreichender Sicherheit aufgezeichnet und wiedergegeben werden soll. Aus diesem minimalen Flußwechselabstand ergibt sich die maximale Flußwechseldichte (Flußwechseldichte = Anzahl der Magnetisierungswechsel auf einer bestimmten Länge der Spur). Sie ist eine Bezugsgröße für die Speicherkapazität. Eine weitere Bezugsgröße ist der Nutzungsgrad des verwendeten Schreibverfahrens. Der Nutzungsgrad ist das Verhältnis von Bitdichte (= Anzahl der Spurelemente auf einer bestimmten Länge der Spur) zur Flußwechseldichte. Er ist gleich dem Kehrwert der Anzahl der minimalen Flußwechselabstände, die für die Speicherung eines Bits benötigt werden.
13.07.1976, Ne/Ku
709885/0216
-Jf-
W.H.Rein-3
Die Wechseltaktschrift (two frequencyjrecording mode) nach DIN 66 010 hat einen Nutzungsgrad von 50 % und die modifizierte Wechseltaktschrift (three frequency recording mode) nach der US-PS 3k Ik 89Ί einen Nutzungsgrad von 100 %.
Bei der modifizierten Wechseltaktschrift werden drei unterschiedliche Flußwechselabstände verwendet, von denen zwei jeweils zwei verschiedene Bedeutungen haben. Somit ist aus dem Abstand allein die Information nicht rückgewinnbar; es muß vielmehr auch der Zeitpunkt des Flußwechsels in Bezug auf den Takt ermittelt werden oder anders ausgedrückt, die Bedeutung eines Bits ist abhängig von dem in der Bitfolge vorhergegangenen Bit. Dies bedeutet, daß einer zu schreibenden Bitfolge stets ein bestimmtes Bit oder ein bestimmtes Bitmuster vorausgehen müssen, damit die Leseschaltung überhaupt die Bitfolge decodieren kann und weiter, daß beim Ausfall eines Flußwechsels die nachfolgende Information falsch dekodiert wird.
Aufgabe:
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ausgehend von der genannten US-Patentschrift ein magnetisches Aufzeichnungsverfahren anzugeben, bei dem auch nach Ausfall einzelner Flußwechsel die nachfolgende Information fehlerfrei dekodiert werden kann.
709885/021$
W.H.Rein-3
Lösung:
Diese Aufgabe wird wie im Anspruch 1 angegeben gelöst. Eine Ausbildung des Verfahrens sowie vorteilhafte Ausführungsformen der Kodier- und Dekodiereinrichtungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Vorteile:
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wie bei der modifizierten Wechseltaktschrift die minimale Bitdichte gleich der maximalen Flußwechseldichte d.h. der minimale Nutzungsgrad ist auch 100 %. Dagegen ist bei dem neuen Verfahren die maximale Bitdichte das 1,33-fache der maximalen Flußwechseldichte, so daß der maximale Nutzungsgradl33 % beträgt. Dieser wird beim Schreiben einer "... 0000 ..."-Folge erreicht. Beim Schreiben von stochastischen Bitfolgen ergibt sich ein mittlerer Nutzungsgrad von ungefähr 108 %.
Anstelle der Erhöhung des Nutzungsgrads kann auch der minimale Flußwechselabstand vergrößert werden. Das bedeutet, daß die Anforderungen an die mechanische und elektrische Genaugkeit der Schreib-/Lesevorrichtung und des Aufzeichnungsträgers und die Geschwindigkeitstoleranz des Aufzeichnungsträgers verringert werden können.
Beschreibung:
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
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W.H.Rein-3
Es zeigen:
Fig. la die modifizierte Wechseltaktschrift nach der
US-PS 3 1U1I 894;
Fig. Ib die erfindungsgemäße Schrift;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schreibschaltung;
Fig. 3 Impulsdiagramme zu Fig. 2;
Fig. k ein Blockschaltbild der Leseschaltung;
Fig. 5 Impulsdiagramme zu Fig. 4.
Zum Vergleich vom Stand der Technik und Erfindung ist in Fig. la die modifizierte Wechseltaktschrift (MFM) und in Fig. Ib die erfindungsgemäße Schrift dargestellt und zwar so, wie die Information vom Schreibkopf auf das Band geschrieben wird.
Bei der MFM gibt es folgende Kodierungsregeln:
a) Eine Null wird dargestellt durch einen Flußwechsel an Anfang eines Bitintervalls.
b) Eine Eins wird dargestellt durch einen Flußwechsel in der Mitte eines Bitintervalls.
c) Es darf kein Flußwechsel nach einem halben Bitintervall auftreten.
Dabei treten drei verschieden lange Flußwechselabstände auf, denen aber keine eindeutige Bedeutung zugeordnet ist. Ein Flußwechselabstand von einem Bitintervall
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W.H.Rein-3
bedeutet entweder eine Null oder eine Eins, je nach dem vorhergegangenen Bit. Eei der Dekodierung kann deshalb aus den Plußwechselabständen allein die Information nicht zurückgewonnen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Schrift nach Pig. Ib ist dagegen jedem Flußwechselabstand eine einzige Bedeutung fest zugeordnet, nämlich
einem Flußwechselabstand von einem Bitintervall die Bedeutung "Eins";
einem Flußwechselabstand von anderthalb Bitintervallen die Bedeutung "Null-Null";
einem Flußwechselabstand von zwei Bitintervallen die Bedeutung "Null-Eins".
Für eine alleinstehende "Mull" ist im Ausführungsbeispiel kein Flußwechselabstand vorgesehen, da die Bitfolgen immer blockweise auf den Aufzeichnungsträger geschrieben werden, und man das Blockendezeichen so wählen kann, daß es mit einer "Eins" oder mit "Null-Null" endet. Bei dieser Art der Kodierung ist der Zeitpunkt des Auftretens des ers'ten Flußwechsels für die Dekodierung ohne Belang. Man kann die erfindungsgemäße Schrift als reine DreiLängenschrift bezeichnen. "
Anhand der Fig. 2 und 3 wird nun die Schreibschaltung beschrieben, die man auch als Kodierschaltung bezeichnen kann. Fig. 2 enthält ein Schieberegister SRI, von dem
angenommen wird, daß sich in ihm die Bitfolge 10001 befindet. Die Bitfolge i und der Einspeichertakt k
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W.H.Rein-3
gelangen über gleichbezeichnete Leitungen zum Schieberegister SRI.
Die Fig.2 enthält außerdem einen Taktgenerator C, der Impulse t mit einer Frequenz abgibt, die dem Flußwechselabstand L = 0,5 entspricht, einen Ringzähler Zl, drei UND-Schaltungen Ul bis U3, zwei ODER-Schaltungen 01 und 02, einen Inverter I und ein T-Flipflop FF. Der "0"-und?l" - Ausgang des Flipflop FF ist der Ausgang der Dekodierschaltung. Dieser sind ein Schreibverstärker SV und ein Schreibkopf SK, der auf einen Aufzeichnungsträger A einwirkt, nachgeschaltet.
Der Ringzähler Zl wird mit Taktimpulsen t vom Taktgenerator C gesteuert und . gibt an seinen vier Ausgängen a bis d nacheinander Impulse ab, wenn er nicht durch einen Impuls e auf seinen Rückstelleingang zurückgestellt wird.
Anschließend werden die drei möglichen Signalabläufe bei der Aufnahme erläutert, wobei aus Vereinfachungsgründen die Funktionsabläufe in den UND- und ODER-Schaltungen nicht einzeln aufgeführt werden:
Schreiben einer einzelnen "1"
Schreiben einer "0", der eine zweite "0" folgt Schreiben einer "0", der eine "1" folgt.
Im ersten Fall (g=l) wird der Zähler Zl nach 2 Takten (b=l) wieder zurückgesetzt (e=l) und beim nächsten Taktimpuls wird das Flipflop FF in die andere Lage gekippt. Diee wird erreicht durch die logischen Verknüpfungen
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W.H.Rein-3
e=b-g und f=a°t. Gleichzeitig erhält das Schieberegister SRI einen Impuls f=l am Schiebeeingang wodurch das nächste Datenbit am Ausgang bereitgestellt wird.
Im zweiten Fall (gn=O, gn+l=O) wird der Zähler Zl nach b =1 nicht zurückgesetzt, sondern zählt weiter ( c=l). Gleichzeitig erhält das Schieberegister SRI einen weiteren Impuls f=l am Schiebeeingang, wodurch das nächste Datenbit an seinem Ausgang g bereitgestellt wird. Da dieses Bit den Wert gn+l=O hat, wird der.Zähler mit dem nächsten Taktimpuls t wieder zurückgesetzt (e,= l) und das Flipflop FF wird mit a=l in die andere Lage gekippt. Dies wird erreicht durch die logischen Verknüpfungen f=c*t und e=cg.
Der dritte Fall (gn=0, gn+l) läuft am Anfang genauso ab wie der zweite Fall. Nach dem Impuls auf den Schiebeeingang f wird jedoch das Datenbit gn+l=l bereitgestellt. Der Zähler Zl wird diesmal nicht schon durch c=l zurückgesetzt, sondern erst nach d=l. Die Schreibschaltung enthält demnach folgende Verknüpfungen:
e= b-g + eg
f=(a+c)-t
a=l
Unten in Fig. 3 sind die drei FlußwechselabstSnde L=I für die "Eins", L=I,5 für "Null-Null" und L=2 für "NuIl-Eins" angegeben.
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w.H.Rein-3
Anhand der Fig. 4 und 5 wird nun die Leseschaltung beschrieben, die man auch als Dekodierschaltung bezeichnen kann. Fig. 4 enthält ein Schieberegister SR2, von dem angenommen werden kann, daß es vor dem Lesevorgang gelöscht worden ist. Die von der Leseschaltung dekodierte Bitfolge q und der Einspeichertakt r gelangen über gleich bezeichnete Leitungen zum Schieberegister SR2. Die eingespeicherte Bitfolge kann dem Ausgang i des Schieberegisters ,gesteuert vom Ausspeichertakt s, wieder entnommen werden.
Die in Fig. 4 gezeigte Leseschaltung enthält außerdem einen Lesekopf LK, auf den der Aufzeichnungsträger A einwirkt, und einen Leseverstärker LV, der das Lesesignal t verstärkt und in Rechteckimpulse m umsetzt, wobei jeder Magnetisierungswechsel auf dem Aufzeichnungsträger einen Impuls m auf der gleichbezeichneten Leitung erzeugt. Die Leseschaltung enthält ferner monostabile Kippstufen MFl, MF2, MF3 sowie eine ODER-Schaltung 03 und eine EXKLUSIV-ODER-Schaltung EO. Die beiden monostabilen Kippstufen MFl und MF2 werden von der negativen Flanke des Impulses m getriggert und kippen nach den Zeiten Tl und T2 in ihre Ruhelage zurück. Die monostabile Kippstufe MF3 wird von der negativen Flanke des Ausgangssignals η von MFl getriggert und erzeugt Impulse an seinem Ausgang p.
Anschließend werden die drei möglichen Signalabläufe beim Lesen erläutert, wobei aus Vereinfachungsgründen die Funktionsabläufe in den ODER-Schaltungen nicht einzeln aufgeführt werden:
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-JT-
W.H.Rein-3
Lesen einer einzelnen "1"
Lesen einer "0", der eine zweite "0" folgt Lesen einer "0", der eine "1" folgt.
Alle drei Fälle beginnen damit, daß die beiden monostabilen Kippstufen MPl und MF2 durch jeden Impuls m getriggert werden. Ihre Zeitkonstanten Tl und T2 sind so eingestellt, daß sie eine Unterscheidung der Impulsabstände vom einfachen, eineinhalbfachen und zweifachen der "1"-Einzelbitabstandes ermöglichen. Tl entspricht beispielsweise dem 1,25-fachen und T2 dem 1,75-fachen Einzelabstandes. Beim Lesen einer einzelnen "1" erfolgt der nächste Impuls m,bevor MFl und MF2 in ihre Ruhelage zurückgekehrt sind, In der Arbeitslage sind die Ausgangssignale n=l und o=l, und das Ausgangssignal der EXKLÜSIV-ODER-Schaltung q=n©o ist demzufolge q=l.
Der Impuls m wird über die ODER-Schaltung 03 dem Schieberegister SR2 als Einspeichertakt r zugeführt, mit dem der dekodierte Wert q=l in das Schieberegister eingespeichert wird.
Beim Lesen einer "0", der eine zweite "0" folgt, erfolgt der nächste Impuls m, nachdem MFl in seine Ruhelage (n=0) zurückgekehrt ist, während MF2 noch erregt (o=l) ist, so daß das Ausgangssignal q der EXKLUSIV-ODER-Schaltung q=n©o den Wert q=o annimmt. Die nach Ablauf von Tl auftretende negative Flanke von η löst vorher einen Impuls ρ aus, der über die ODER-Schaltung dem Schieberegsiter SR2 als Einspeichertakt r zugeführt wird, mit dem der dekodierte Wert q=o (die erste "0") in das Schieberegister eingespeichert wird. Daraufhin
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wird durch den Impuls m der dekodierte Wert q=o (die zweite 11O") in das Schieberegsiter eingespeichert.
Beim Lesen einer "0", der eine "1" folgt, erfolgt der nächste Impuls m, nachdem sowohl MPl als auch MF2 in ihre Ruhelagen (n=0 und o=0) zurückgekehrt sind. Die nach Ablauf von Tl auftretende negative Flanke von η löst vorher einen Impuls ρ aus, mit dem wie im
vorigen Fall zuerst der Wert q=0 in das .Schieberegister eingespeichert wird. Nach Ablauf von T2 nimmt q=fr$o den Wert q=l an. Dieser Wert wird durch den Schiebeimpuls r=m in das Schieberegister eingespeichert.
Ί Ansprüche
2 Bl. Zeichnungen
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Leerseite

Claims (1)

  1. W.H.Rein-3
    Patentansprüche
    1.}Verfahren zum Schreiben von binären Bitfolgen als selbsttaktierende Signalfolge auf einen magnetischen Aufzeichnungsträger und/oder zum Lesen der geschriebenen Signalfolge, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der vier möglichen Kombinationen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Bits (00, 01, 10, 11) der Bitfolge und mindestens die eine Art der in der Bitfolge verbleibenden Einzelbits (0, 1) vor dem Schreiben so kodiert werden, daß gleiche Kombinationen und gleiche Einzelbits mit gleichen Abständen zwischen zwei Flußwechseln und unterschiedliche Kombinationen sowie das eine oder die beiden Einzelbits mit unterschiedlichen Abständen zwischen zwei Flußwechseln geschrieben werden und daß nach dem Lesen die Flußwechselabstände entsprechend dekodiert werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "01"-Kombination, die "O0"-Kombination und das 11I"-Einzelbit verwendet werden und daß der Abstand zwischen den Flußwechseln bei der "O0"-Kombination das eineinhalbfache und bei der "Ol"-Kombination das zweifacheder Länge des Abstandes zwischen den Flußwechseln des "!"-Einzelbits beträgt.
    13.07.1976, Ne/Ku
    709885/0216
    ORIGINAL INSPECTED
    W.H.Rein-3
    Kodierschaltung zur Durchführung des SchreibVerfahrens nach Anspruch 2, mit einem Schieberegister>aus dem die zu schreibende Bitfolge entnommen wird, und einem Taktgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Taktgenerator (C),mit dessen Takt (t) ein Zähler (Zl) weitergeschaltet wird, der abhängig von der Bitfolge am Ausgang des Schieberegisters (SRI) bis zu seinem Endwert zählt odervorher zurückgestellt wird und daß der Takt (t) als Ausgabetakt (f) für das Schieberegister (SRI), jedoch beeinflußt durch eine logische Schaltung (I, Ul, U2, U3, 01, U2) verwendet ist.
    Dekodierschaltung zur Durchführung des Leseverfahrens nach Anspruch 2 mit einem Schieberegister ,in das die dekodierte Information als Bitfolge eingespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß drei monostabile Kippschaltungen (MPl, MF2, MP3) mit unterschiedlichen Zeitkonstanten vorgesehen sind, vondenenzwei (MPl, MP2) von den verstärkten Leseimpulsen und die dritte (MF3) von der ersten (MPl) getriggert wird und daß den monostabilen Kippschaltungen logische Schaltungen (03, EO) nachgeschaltet sind, an deren Ausgängen der Einspeichertakt (r) für das Schieberegister (SR2) und die Information (q) auftreten.
    709885/0216
DE19762633836 1976-07-28 1976-07-28 Verfahren und einrichtung zum schreiben und lesen von binaeren bitfolgen Withdrawn DE2633836A1 (de)

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