DE2729273C2

DE2729273C2 - Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers

Info

Publication number: DE2729273C2
Application number: DE2729273A
Authority: DE
Inventors: William John Phillip Harestock Winchester Hampshire Case
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1985-11-28
Also published as: FR2357030A1; CH617030A5; FR2357030B1; IT1114105B; JPS533308A; US4103314A; GB1499268A; DE2729273A1; JPS5818698B2; CA1097805A; BR7704222A; ES460164A1

Description

der Servosektor-Abtastperioden für die Beschleunigung, die Konstantgeschwindigkeit und die Bremsung des Magnetkopfes während einer Spurauswahlbewegung, die Anzahl der Servosektor-Abtastperioden für die Spuradressierung und die Zeitkonstante der Spurfolge-Regelbeträge während einer Spurauswahlbewegung des Magnetkopfes einstellbar sind.

Durch die genannte Einrichtung besteht die Möglichkeit, die für die Regelung der Spurfolge des Magnetkopfcs eines Magnetplattenspeichers vorgesehene Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl auszuwerten. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung der Gesamteinrichtung, durch welche sowohl deren Funktion verbessert als auch die aufzuwendenden Kosten ermäßigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in Blockschaltung ein die vorliegende Erfindung umfassendes Speichergerät

Fig.2 typische Kurven für Zugriffsgeschwindigkeit und Zugriffsbeschleunigung für einen Spurzugriff über «Spuren,

F i g. 3 Wellenzüge der Steuersignale für verschiedene Teile des Speichergerätes und

F i g. 4 Einzelheiten der einen Teil des Speichergerätes bildenden Steuerlogik.

Ein die vorliegende Erfindung umfassendes Speichergerät ist in F i g. 1 gezeigt. Das Speichermedium ist eine magnetische Speicherplatte 1, die drehbar auf einer Spindel 2 befestigt ist Ein magnetischer Aufzeichn^ngs- und Wiedergabekopf 3 ist über der Platte 1 angeordnet und radial beweglich durch ein Stellglied 4, das mit Strom entsprechender Stärke und Polarität aus dem Leistungsverstärker 5 gespeist wird. Servoinformation auf der Platte 1 definiert eine Anzahl konzentrischer Datenxpuren 6 auf der Plattenoberfläche zum Schreiben und Lesen von Daten. Die Servoinforamtion ist vorher in Sektoren um jede zugehörige Datenspur herum aufgezeichnet und so codiert, daß sie für alle Lagen auf einer Spur ein O-Lagefehlersignal liefert. Größe und Polarität des Lagefehlersignals für Lagen außerhalb der Spur geben Größe und Richtung der Versetzung des Koples 3 gegenüber der Lage auf der Spur an. Die Art der Codierung der Servoinformation zur Lieferung diesir Lageinformalion hat nur geringe Bedeutung für die vorliegende Erfindung und ist in zahlreichen Alternativen möglich. Ein geeignetes Verfahren ist in der Britischen Patentschrift Nr. 13 70 735 beschrieben. Für die vifliegende Beschreibung wird angenommen, daß die in den Sektoren auf der Platte 1 voraufgezeichnete Servoinformation gemäß der in dieser genannten Patentsihrift beschriebenen Form aufgezeichnet ist.

Um Taklinformation von einer in der Nähs der Spindel 2 voraufgezeichneten Servotaktspur 8 zu lesen, ist cm fester Kopf 7 vorgesehen. Die durch den Kopf 7 ei zeugten Signale werden vom Vorverstärker 9 versiürkt und durch den Decodierer 10 zu Sektortaktimpulsen geformt, deren Vorderflanke den Anfang und deren Hinterflanke das Ende entsprechender Servosektoren auf den Datenspuren bezeichnen. In diesem Ausführungbbeispiel der Erfindung gibt es 72 Sektoren mit Servoinformation von je 330 Bytes Länge um jede Datensjnir. Entsprechend werden 72 Sektortaktimpulse mit tier Länge je eines Servosektors für jede Umdrehung der Platte erzeugt. Die Impulse werden über die Leitung 15 an die Slcucrlogikschaltung 14 geleitet, wo mit ihnen Demodulatorleitsignale erzeugt werden, die über die Leitung 15 an den Servodemodulator 16 gegeben werden.

Für das in Fig. 1 gezeigte Gerät gibt es zwei Betriebsarten. Im Spurfolgebetrieb wird der Kopf 3 genau über einer gewählten Datenspur 6 gehalten, so daß Daten in Datensektoren der Spuren zwischen jenen Servosektoren, die die Lageinformaiion für diese Spur liefern, geschrieben oder gelesen werden können. Die Lageinformation wird vom Kopf 3 geliefert, aer die Servosektoren der Datenspuren 6 liest Der Demodulator 16 leitet von der abgetasteten Servoinformation Lagefehlersignale ab, mit denen die Spurfolgeschaltung zu einer Schleife geschlossen und der Kopf 3 auf herkömmliche Art auf der Spur gehalten wird. Die Ableitung solcher Lagefehlersignale aus servocodierten drei Bit großen Mustern ist in der obenerwähnten Patentschrift vollständig beschrieben. Ein Unterschied im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Servoinformation nicht kontinuierlich, sondern nur während der Servosektorzeit zur Verfügung steht Der Demodulator

16 ist daher zum Empfang von Daten über die Leitung

17 vom Kopf 3 nur während der Servosektorzeit vorbereitet Dieser Vorgang läuft unter Steuerung durch die über die Leitung 15 gegebenen Demodulatorleitimpulse, wie später noch genauer beschrieben wird.

Aus einer Untersuchung des 3-Bit-Musters geht hervor, daß das resultierende Fehlersignal seine Polarität von einer Spur zur nächsten umkehrt. Wenn der Kopf also im Spurfolgebetrieb beispielsweise über einer ungeradzahligen Spur steht und in einer bestimmten Richtung gegenüber der Spur versetzt ist hat das erzeugte Fehlersignal eine Polarität, die derjenigen entgegengesetzt ist, die erzeugt würde, wenn der Kopf in derselben Richtung gegenüber einer Spur versetzt wäre, die unmittelbar neben der vorgenannten Spur liegt. Ein von der Steuerlogik 14 über die Leitung 18 an den Demodulator 16 geliefertes Spurpolaritätssignal invertiert das Fehlersignal für abwechselnde Spuren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Spurpolaritätssignal willkürlich mit einem niedrigen Pegel für geradzahlige Spuren und mit einem hohen Pegel für ungeradzahlige Spuren gewählt worden. Durch dieses Spurpolaritätssignal, das seinen Pegel in der Mitte zwischen den Spuren wechselt, wird der Demodulator 16 veranlaßt, das Lagefehlersignal an seinem Ausgang im Spurfolgebetrieb über ungeradzahligen Spuren unverändert zu liefern, die Polarität des Lagefehlersignals an seinem Ausgang im Spurfolgebetrieb über geradzahligen Spuren jedoch zu invertieren. Das vom Demodulator 16 erzeugte eindeutige Lagefehlersignal wird über einen konventionellen Vorlauf/Nachlauf-Kompensator 19 und einen dreifachen Schalter 20, dessen Kontakt 2 geschlossen dargestellt ist, an den Stromverstärker 5 geführt. Der Stromverstärker spricht auf das kompensierte Lagefehlersignal an und erregt das Stellglied 4 so, daß der Kopf 3 in einer Richtung zur Reduzierung des Lagefehlersignals auf Null bewegt wird. Solche Spurfolgeschaltungen mit geschlossener Regelschleife sind in Facnkreisen bekannt und werden daher nicht näher beschrieben.

Wenn der Kopf 3 keine Servoinformation von den Servosektoren lesen muß, steht er zur Verwendung als normaler Datenaufzeichnungs- und Wiedergabekopf zur Verfügung, um Daten von und zum Dateneingangs/ Ausgangsanschluß 21 auf herkömmliche Art zu übertragen.

Der in Fig. 1 gezeigte Teil des Datenkanals enthält eine Lese/Schreibelektronik 22, die während der Servosektorzeit durch das Demodulatorleitsignal auf der Lei-

tung 15 gesperrt wird. Letzteres Sigaal wird als ein Eingang an das ODER-Glied 12 gegeben, dessen Ausgang auf der Leitung 11 ein Leseelektronik-Sperrsignal darstellt. Diese Art der Schaltungssteuerung kann auf vielerlei Weise mit einem einfachen zweistufigen Signal erreicht werden und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Das Gerät wird in den Spurzugriffsbetrieb durch ein Suchsignal versetzt, das eine externe Steuereinheit 23 über die Leitung 24 an die Steuerlogikschaltung 14 liefert. Die Steuereinheit, die z. B. eine Dateisteuerung oder ein Teil einer Rechnereinheit sein kann, liefert auch die Anzahl der während des Zugriffs zu kreuzenden Spuren und die Richtung des Zugriffs. Weitere Information von der Steuereinheit wird nicht gebraucht. In diesem Ausführungsbeispiei ist die Zugriffsrichlung definiert mit einwärts, wenn sich der Kopf zur Plattenspindel hinbewegt, und mit auswärts, wenn sich der Kopf von der Plattenspindel wegbewegt. Diese Richtungsinformation auf der Leitung 25 wird durch ein zweistufiges Signal übertragen, das sich bei einer Einwärtssuche auf seinem hohen und bei einer auswärts gerichteten Suche auf seinem niedrigen Pegel befindet. Die Anzahl der zu kreuzenden Spuren wird als binär codierte Zahl über eine Anzahl von Leitungen 26a bis η an die Steuerlogikschaltung 14 geliefert. Die Steuerlogik 14 liefert die Signale an verschiedene Teile des Gerätes, um den Kopf 3 den gewünschten Zugriff ausführen zu lassen.

Ein Spurzugriff über n-Spuren ist in F i g. 2a als Wegkurve gezeigt und in Fig.2b als Kurve für die Geschwindigkeit des Kopfes 3. Am Anfang wird der Kopf 3 über den Spuren während einer ersten Periode durch einen an das Stellglied 4 vom Stromverstärker 5 angelegten konstanten Strom beschleunigt. Der Stromverstärker selbst wird erregt durch Anschluß an eine Spannungsquelle über den dreifachen Schalter 20, der von der Steuerlogik gesteuert wird. Die Dauer der Beschleunigungsperiode wird in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung gleichgroß wie die Dauer von vier Servosektorperioden gewählt, wobei eine Servosektorperiode als der Zeitabschnitt zwischen entsprechenden Punkten zweier aufeinanderfolgender Sektorimpulse und daher gleich der Dauer eines Sektortaktimpulses auf der Leitung 13 definiert ist Der Strom wird so gewählt, daß der Kopf 3 nominal die Position der nächsten benachbarten Spur, das ist die Spur fi, am Ende dieser Beschleunigungsperiode erreicht hat. Die vom Kopf nach konstanter Beschleunigung über vier Sektorperioden erreichte Geschwindigkeit Vist so groß, daß beim Abschalten des Stromes im Stellglied der Kopf weiter über die Spuren mit der Geschwindigkeit von einer Spur pro zwei Sekiüiperiüdcn iäufi. Diese Laufgeschwindigkeit wird während einer zweiten Periode konstant gehalten, indem man das Lagefehlersignal nicht wie im Spurfolgebetrieb bei jedem Sektor, sondern nur bei jedem zweiten Sektor in den Positionen über der Spur während des Zugriffes abtastet Diese abgetasteten Signale eines jeden zweiten Servosektors werden in dieselbe Lageschleife eingespeist die auch im Spurfolgebetrieb verwendet wurde. Da die abgefragten Sektoren auftreten, wenn der Kopf im Zugriff die Position auf der Spur kreuzt, erkennt die Lageschleife die Kopfzugriffsbewegung nicht und reagiert auf übliche Art, indem sie das Stellglied in eine Richtung antreibt, in der der Lagefehler der abgefragten Servoimpulse auf Null reduziert wird. Die gstrichelten Kurven in F i g. 2 zeigen einen Zugriff, bei dem die Anfangsbeschleunigung zu hoch ist, so daß der Kopf die erste Spur mit einer Geschwindigkeit kreuzt, die über dem gewünschten Wert V liegt. Während der Auslaufperiode werden die durch Abfragen eines jeden zweiien Servosektors an der Position auf der Spur abgeleiteten Lagefehlersignale der geschlossenen Regelschleife z.ugeführt. Sie bremsen den Kopf 3 durch entsprechende Erregung des Stellgliedes 4 genau wie im Spurfolgebctrieb ab. Wenn sich der Kopf mit der gewünschten Geschwindigkeit Vbewegt, dargestellt durch die ausgezogenen Kurven in Fig.2, dann ist das abgefragte Lagcfehlersignal genauso gleich Null, wie wenn der Kopf 3 sich im Spurfolgebetrieb genau auf der Spur befindet.

Der Kopf wird am Ende der Zugriffsoperation dadurch zum Stillstand gebracht, daß man ihn durch Anlegen eines konstanten Stromes vom Stromverstärker 5 an das Stellglied 4 abbremst, wobei die Polarität dieses Strornes derjenigen entgegengesetzt ist, die der in tier Beschleunigungsperiode angelegte Strom hatte. Wie vorher wird der Stromverstärker selbst durch Verbindung über den Schalter 20 mit einer Spannungsqudlc erregt, dieses Mal jedoch mit entgegengesetzter Polarität gegenüber der Beschleunigungsperiode. Da die Abbremsperiode das genaue Gegenstück der Beschleunigungsperiode ist. wird sie eine Spur vor der Bestimmungsspur tn begonnen und hat eine Dauer von vier Servosektorperioden. Die gestrichelten Kurven zeigen den Fall, in dem die Abbremsung zu stark ist, so daß der Kopf die Bestimmungsspur t„ unterläuft bevor er vom Spurfolgeservo erfaßt wird, das im Spurfolgebetrieb alle Servosektoren abfragt.

Im Spurfolgebetrieb liegt die Servo-Abtastfrequcnz bei 1,8 KHz, im Spurzugriff nur bei 900 Hz. Für die zwei verschiedenen Betriebsarten sind daher unterschiedliche Kompensatorcharakteristiken erforderlich, um diese zwei Servoschleifen zu stabilisieren. Von der Stcucrlogikschaltung 14 wird über die Leitung 27 ein Signal gegeben, um den Kapazitätswert in der Zeitschaltung des Vorlaufnetzwerks des Kompensators 19 von einem Wert im Spurfolgebetrieb auf einen anderen Wert für die Spuradressierung umzuschalten. Dazu schaltet man ganz einfach unter Steuerung durch den hohen Signalpegel auf der Leitung 27 im Spuradressierbetrieb einen weiteren Kondensator parallel zu dem üblichen Kondensaotr im Vorlauf-Netzwerk des Kompensators 19. Die höhere Kapazität für den Vorlauf in der Kompcnsatorschaltung während der Spuradressierung reduziert die Frequenz des Netzwerkes und gestattet den Betrieb mit niedrigerer Abtastfrequenz. Außer der oben beschriebenen Umschaltung der Eingangskapazität ist der Kompensator ganz herkömmlich und wird daher nicht näher beschrieben.

Das an die Steuerlogikschaltung 14 im Spurfolgebeirieb und in der Spuradressicrung gelieferte Steuersignal und die durch diese Schaltung erzeugten Signale sind in Fig.3 gezeigt Einzelheiten der Steuerlogik-Schaltung 14 sind in F i g. 4 gezeigt, und dazu gehören folgende Hauptbestandteile:

1. Eine Such-Sperrschaltung 33, die durch einen Suchimpuls, Signal a, eingestellt wird, um den Anfang einer Spurzugriffsoperation zu bezeichnen. Der Ausgang der Such-Sperrschaltung ist als Signal c dargestellt

2. Eine Einschaltsuch-Sperrschaltung 34. die durch das Ausgangssignal der Such-Sperrschaltung 33 eingeschaltet wird und für die Dauer des Spur/ugriffs eingeschaltet bleibt Das Ausgangssignal dieser Sperrschaltung wird Sucheinschaltsignal genannt und ist in c/dargestellt

3. Eine Beschleunigungs-Sperrschaltung 35 wird zu Anfang einer Spurzugriffsoperation durch das Ausgangssignal der Einschaltsuch-Sperrschaltung 34 eingestellt und bleibt so für die Dauer der Beschleunigungsperiode. Das Ausgangssignal dieser Sperrschahung wird Beschleunigungssignal genannt und ist als Signal edargestellt.

4. Eine Lauf-Spcrrschaltung 36 wird am Ende der Beschleunigungsperiode eingestellt und bleibt in diesem Zustand für die Dauer der Laufperiode mit konstanter Geschwindigkeit. Das Ausgangssignal dieser Sperrschaltung wird Laufsignal genannt und ist als Signal /dargestellt.

5. Eine Brems-Sperrschaltung 37 wird am Ende der Laufperiode eingeschaltet, und bleibt für die Dauer der Bremsperiode eingeschaltet. Das Ausgangssignal dieser Sperrschaltung wird Bremssignal genannt und ist in m dargestellt.

6. Ein Spurzähler 38 wird zu Beginn einer Zugriffsoperalion mit der Anzahl der während des Zugriffs zu kreuzenden Spuren geladen. Abwärtszählimpulse für den Zähler sind in kdargestellt.

7. Ein dreistufiger Sektorzähler 39 zählt Sektorimpulse während der Beschleunigungs- und der Bremsperiode. Die Signale der drei Stufen des Zählers während des Zuzählens sind in f, g bzw. h dargestellt.

Eingangs- und Ausgangsleitungen von und zur Steuerlogik 14 haben in Fig.4 dieselben Bezugszahlen wie in F i g. 1. Anschließend wird die Arbeitsweise des Gerätes unter Bezug auf die Fig. 1,3 und 4 beschrieben.

Spurfolgebetrieb

Es wird angenommen, daß der Kopf 3 vor Einleitung einer Suchoperation im Spurfolgebetrieb über einer Datenspur Iq auf der Platte 1 steht Die Sperrschaltungen 33, 34, 35, 36 und 37 der Steuerlogik sowie die Zähler 38 und 39 sind alle zurückgestellt. Die Ausgangssignale der Beschleunigungs-Sperrschaltung 35 und der Brcms-Sperrschaltung 37 werden zu einem Signal auf der Leitung 28 invertiert, durch das der Kontakt a des Drei-Stellungs-Schalters 20 geschlossen wird. So wird das Gerät jederzeit außer in der Beschleunigungs- und Bremsperiode im Spurfolgebetrieb gehalten. Das Signal auf der Leitung 28 ist in q dargestellt und wird Lageschleifen-Einschaltsignal genannt. Die Sektortaktimpulse 5 in b, die über die Leitung 13 an die Steuerlogik geführt werden, werden über das UND-Glied 40 von der Steuerlogik 14 direkt auf die Leitung 15 weitergelei-U-L Die weitergeleiteten Sektortaktimpulse bilden die Demodulator-Leitimpulse (p), mit denen im Spurfolgebetricb der Demodulator 16 eingeschaltet wird, um alle Sektoren der Servoinformation auf der Leitung 17 abzutasten, die von der verfolgten Spur abgeleitet werden. In diesem Beispiel wird angenommen, daß die Spur ίο eine geradzahlige Spur ist, so daß das Spurpolaritätssignal n, das über die Leitung 18 von der Steuerlogik 14 an den Demodulator 16 geliefert wird, ein Signal mit niedrigem Pegel ist Die Erzeugung dieses Signals wird später noch beschrieben. Im Spurfolgebetrieb ist schließlich die normale Kompensatorcharakteristik erforderlich, und somit bleibt der Kompensator 19 unverändert Das Signal /, das sich später als Laufsignal herausstellt, läuft von der Steuerlogik 14 über die Leitung 27 zum Kompensator 19 und ist ein Signal mit niedrigem Pegel.

1. Spursuchbetrieb

Eine Spurzugriffs- oder Suchoperation wird eingeleitet durch ein Suchsignal a, das über die Leitung 24 an den Takteingang der Such-Sperrschaltung 33 geht. Da der Dateneingang der Such-Sperrschaltung 33 permanent positiv gehalten wird, wird sie durch die Vorderflankc des Suchimpulses eingestellt. Das Ausgangssignal c der Such-Sperrschaltung erscheint auf der Leitung 41 und wird an den Dateneingang der Einschaltsuch-Sperrschaltung 34 geführt. Diese wird entsprechend durch die Vorderflanke des nächsten Sektortaktimpulses 50 (b). der über die Leitung 13 an ihren Takteingang gelangt, eingeschaltet. Das resultierende Sucheinschaltsignal d auf der Leitung 28 bleibt während der ganzen Suchoperation hoch und wird auf der Leitung 31 als zweites Signal an das ODER-Glied 12 gegeben, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 11 die Leseelektronik 22 während der Spurzugriffszeit sperrt. Mit dem Ausgangssignal der Sperrschahung 34 wird auch die Beschleunigungs-Sperrschaltung 35 eingestellt. Das Lageschleifeneinschaltsignal q auf der Leitung 28 fällt entsprechend auf seinen niedrigen Pegel, und der Kontakt a des Schalters 20 wird geöffnet und somit die Lageschleife unterbrochen. Während der Einschaltzeit der Beschleunigungs-Sperrschaltung wird ein Steuersignal entweder auf die Leitung 29 oder auf die Leitung 30 gegeben, um die Kontakte b oder c des Schalters 20 gemäß späterer Beschreibung zu schließen. Von der gewünschten Zugriffsrichtung hängt es ab, welcher dieser beiden Schalterkontakte geschlossen wird. In der für die Einwärts- und Auswärtssuche angenommenen Schreibweise wird der Kontakt b geschlossen, um den Stromverstärker 5 mit einer Quelle positiven Potentials (+ V) zu verbinden und eine Beschleunigung in Einwärtsrichtung zu erzeugen, die für eine Einwärtssuche gebraucht wird, wogegen der Kontakt c geschlossen wird, um den Stromverstärker 5 mit einer Quelle negativen Potentials (— V) zu verbinden und eine Beschleunigung in der für eine Auswärtssuche erforderlichen Auswärtsrichtung zu erzeugen.

Das UND-Glied 40 wird eingeschaltet, um über die Leitung 13 gelieferte Sektorimpulse 5 nur dann weiterzuleiten, wenn der Ausgang des ODER-Glieds 83, d. h. die Leitung 84, auf hohem Pegel liegt. Wenn der Pegel am Ausgang der Sucheinschalt-Sperrschaltung 34 ansteigt so wird dieser Eingang zum UND-Glied 40 gesperrt, wie es durch die Impulse in ο gezeigt ist. Daher werden über die Leitung 15 während der Beschleunigungsperiode keine Sektortaktimpulse ρ an den Demodulator 16 geliefert. Das Einschaltsuchsignal auf der Leitung 31 wird weiterhin an einen Eingang des I JND-Oliedes 43 gegeben, dessen anderer Eingang mit Sektortaktimpulsen auf der Leitung 13 gespeist wird. Die Sektortaktimpulse in b werden daher während der Einschaltsuchzeit durch das UND-Glied 43 zur Ausgangsleitung 44 gegeben und durch den dreistufigen Binärzähler 39 gezählt Bei einer Schaltungsanordnung wird der zum Einstellen der Einschaltsuch-Sperrschaltung 34 verwendete Sektortaktimpuls S₀ selbst über das UND-Glied 43 weitergeleitet und als erster Impuls vom Zähler 39 gezählt Der fünfte Sektortaktimpuls 54 markiert das Ende der Beschleunigungsperiode. Jetzt sind vier Sektorperioden abgelaufen, und der Kopf liegt über der ersten Spur ii des Zugriffs. Das über die Leitung 46 an die Stufe 1 und über die Leitung 47 an die Stufe 3 des Zählers angeschlossene UND-Glied 45 fühlt das Erreichen des Zählstandes 5 bei Empfang des fünften Sek-

tortaktimpulses 5 4 ab. Sein Ausgangssignal auf der Leitung 48 wird selbst einem weiteren UND-Glied 49 eingegeben, das durch das Beschleunigungssignal auf der Leitung 42 von der Beschleunigungs-Sperrschaltung 35 her vorbereitet ist. Mit dem durchgeschalteten Signal auf der Ausgangsleitung 50 des UND-Gliedes 49 wird die Beschleunigungs-Sperrschaltung 35 zurückgestellt und damit die Beschleunigungsperiode nach vier Sektorperioden beendet, siehe Signal e. Das Signal auf der Leitung 29 oder der Leitung 30 wird zu diesem Zeitpunkt ebenfalls beendet und der Kontakt b oder c des Schalters 20 wieder geöffnet. Das Lageschleifeneinschaltsignal q auf Leitung 28 wird angehoben als Invertierung des Ausgangs der Beschleunigungs-Sperrschaltung, und der Kontakt a des Schalters 20 wird geschlossen, um die Lageschleife wieder zu schließen. Das Beschleunigungsrückstellsignal auf der Leitung 50 wird über das ODER-Glied 61 und die Leitung 62 geführt, um den Zähler 39 auf Null zurückzustellen.

2. Periode der konstanten Geschwindigkeit

Mit dem durchgeschalteten Signal auf der L eitung 50 vom UND-Glied 49 wird außerdem die Lauf-Sperrschaltung 36 oder die Sperrschaltung für konstante Geschwindigkeit eingestellt Das Signal auf der Leitung 50 wird an einen Eingang des UND-Gliedes 51 gelegt, das durch ein Signal auf seinem anderen Eingang 52 während der gesamten Suchoperation außer beim Überqueren der letzten Spur eingeschaltet ist. Das Rückstellsignal für die Beschleunigungs-Sperrschaltung wird daher gleichzeitig über das UND-Glied 51 geleitet, um die Lauf-Sperrschaltung 36 einzustellen. Diese bleibt eingestellt und liefert ein Laufsignal / an ihrem Ausgang bis zum Erreichen der vorletzten Spur des Zugriffs, wenn die Sperrschaltung zurückgestellt wird. Während dieser Konstant-Geschwindigkeitsphase oder Laufphase ist das UND-Glied 40 wegen des Null-Standes der Stufe 1 des Zählers 39 eingeschaltet und Hefen jeden zweiten Sektortaktimpuls (p) auf die Leitung 15 zu den Sektorzeiten 54, 56 .., um jedes zweite auf der Leitung 17 erscheinende Servosektorsignal an den Demodulator 16 zu leiten. Die an den Demodulator 16 geleiteten Sektorsignale sind diejenigen, die auftreten, wenn der Kopf bei seinem Zugriff zu den Spuren über die korrekte Lage auf der betreffenden Spur läuft.

Da die Servoabtastfrequenz jetzt halbiert ist, muß jetzt die Charakteristik des Kompensator 19, wie oben erklärt, verändert werden. Das Laufsignal auf der Leitung 27 wird als Kompensator-Modifiziersignal geliefert, um die Charakteristik wie oben beschrieben umzuschalten. Wenn sich der Kopf während des Zugriffs weiter über die Spuren f bewegt, ändert das über die Leitung 18 an den Demodulator 16 gelieferte Spurpolaritätssignal η die Polarität, um dem Demodulator das Überqueren geradzahliger und ungeradzahliger Spuren anzuzeigen. Die Lageschleife benutzt die unter Steuerung mittels der Demodulatortaktimpulse ρ auf der Leitung 15 durch den Demodulator 16 geleiteten Positionsfehlersignale und das Spurpolaritätssignal η auf der Leitung 18 dazu, die Laufgeschwindigkeit des Kopfes im wesentlichen konstant zu halten.

Wenn der Kopf die vorletzte Spur f„_i des Zugriffs erreicht, dann erscheint ein Signal auf der Leitung 53, das über das UND-Glied 55 und die Leitung 56 geführt wird, um die Lauf-Sperrschaltung 36 zurückzustellen. Das UND-Glied 55 wird, um dieses Rückstellsignal weiterzuleiten, durch zwei weitere Signale vorbereitet, von denen das wine dem Laufsignal auf der Leitung 27 und das andere ein Signal ist, das geliefert wird, wenn die Stufe 1 des Zählers 39 auf Null steht. Dieses letzte Signal erhält man durch Invertieren des Ausganges auf der Leitung 46. Dadurch und bei Vorhandensein des Signals für die vorletzte Spur auf der Leitung 53 ergibt sich genaue Taktierung für die Schaltoperation durch den Sektorimpuls SxA, der den Beginn der Bremsperiode der Zugriffsoperation anzeigt. Das Laufsperrsclialtungs-Rückstellsignal auf der Leitung 56 wird über das ODER-Glied 61 und die Leitung 62 geführt, um die Anzeige des Sektortaktimpulszählers 39 zu löschen. Das Ende des Signals auf ip> Leitung 27 schaltet den Kompensator 19 am Ende der Zugriffsoperation in den nicht modifizierten Zustand und macht ihn so für die normale Spurverfolgung bereit.

3. Bremsperiode

Die Brems-Sperrschaltung 37 wird durch das Ruckstellsignal zur Laufsperrschaltung auf der Leitung 56 und das Signal für die vorletzte Spur der Leitung 53. die durch das UND-Glied 59 über die Leitung 60 geführt werden, eingestellt Das Brems'-'gna! m erscheint auf der Ausgangsleitung 64 und wird dazu benutzt, ein Si»n?l auf der Leitung 30 oder der Leitung 29 anzuhctu.. um entweder den Kontakt coder den Kontakt b des Schalters 20 zu schließen. Welcher der beiden Schalterkontakte geschlossen wird hängt von der Richtung des ;iusgeführten Zugriffs ab. Wenn z. B. der Kontakt b geschlossen wurde, um eine Beschleunigung zur Einwärtssuche auszulösen, dann wird der Kontakt c geschlossen, um am Ende des Zugriffs abzubremsen. Wenn andererseits der Kontakt c geschlossen wurde, um eine Beschleunigung für die Auswärtssuche auszulösen, dann wird der Kontakt b geschlossen, um am Ende des Zugriffs abzubremsen. Da die Lauf-Sperrschaltung zurückgestellt ist, ist das UND-Glied 85 gesperrt, und es werden keine Demodulatorleitimpulse ρ durch das UND-Glied 40 über die Leitung 15 an den Demodulator 16 geleitet

Das Ende der Bremsperiode und der gesamten Zugriffsoperation wird durch den fünften Sektortaktimpuls Sx angezeigt, der vom Zähler 39 während der Bremspcriode gezählt wird. Dieser wird vom UND-Glied 63 erfaßt das während der gesamten Bremsperiode durch das Bremssignal m auf der Leitung 64 eingeschaltet ist, und von der Stufe 3 des Zählers 39 als Rückstcllsignal für die Brems-Sperrschaltung 37 auf die Leitung 65 gcgeben. Mit demselben Signal werden sowohl die Such-Sperrschaltung 33 als auch die Einschaltsuch-Spcrrschaltung 34 zurückgestellt und der Zähler 39 über das ODER-Glied 61 gelöscht und somit die Spurzugriffsoperation beendet. Die Bremsperiode dauert vier Sektorperioden lang, und am Ende dieser Zeit steht der Kopf über der Bestimmungsspur t„. Vom UND-Glied 63 wird das Ausgangsglied über die Leitung 32 zur Steuereinheit 23 geführt, um den Abschluß der Zugriffsoperation anzuzeigen. Das Lageschleifeneinschaltsignal q

wird auf der Leitung 28 noch einmal angehoben, da die von der Beschleunigungs- und der Brems-Sperrschaltung 35 bzw. 36 stammenden Signale Null sind, und zwar um die Lageschleife für die Spurverfolgung über der Bestimmungsspur t„ zu schließen. Alle nachfolgenden

Signale der Servosektoren auf der Leitung 17 werden danach an den Demodulator 16 geleitet und die normale Spurverfolgung wird fortgesetzt bis weitere Suchbefehle von der externen Steuereinheit 23 empfangen

werden.

Bei der bisher beschriebenen Arbeitsweise der Steucrlogik 14 wurde angenommen, daß ein Signal auf der Leitung 53 erzeugt wird, das anzeigt, wann der Kopf 3 die vorletzte Spur des Zugriffs erreicht. Dieses Signal s wird durch die Spurzählerschaltungen erzeugt, die anschließend beschrieben werden.

Arbeitsweise des Spurzählers

10

Signale die in binärer Form die Anzahl der zu kreuzenden Spuren darstellen, werden über die Eingangsleilungen 26a bis 26/7 des Spurzählers 38 geliefert. Der Zähler wird mit dieser Zahl geladen, wozu ihn das Ein-.sehaltsignal der Such-Sperrschaltung 33 steuert, deren Ausgangsleitung 41 mit dem Ladeeingang des Zählers 3S verbunden ist. Der Zahler 38 wird am Anfang durch einen Impuls Ap (k) aus der monostabilen Kippschaltung 66 um Eins heruntergesetzt. Letztere wird durch das Erscheinen des Sucheinschaltsignals auf der Leitung 31 angestoßen, und liefert einen Abwärtszählimpuls über das ODER-Glied 71 und die Leitung 70. Da der Inhalt des Zählers zu Beginn der Zugriffsoperation um i :ns heruntergesetzt und danach beim Kreuzen einer Sp ir wieder jeweils um eine Einheit erniedrigt wird, ist der Zählerstand gleich Null, wenn die vorletzte Spur i„ 1 des Zugriffs erreicht ist Ein mit jeder Stufe des Zählers 38 über die Leitungen 73a bis 73n verbundenes Null-Abiuhlglied 72 fühlt daher den Null-Stand einer jeden der η Stufen des Zählers ab und liefert das Signal fur die vorletzte Spur auf seiner Ausgangsleitung 53.

Das nachfolgende Abzählen im Zähler erfolgt jeweils in der Position über der Spurmitte. Als nächstes wird daher der Stand des Zählers 38 zur Zeit des Sektortaktimpulses 52 während der Beschleunigungsperiode herabgesetzt. Das geschieht durch Abfühlen der Zahl 3 des Sektortaktimpulszählers 39 im UND-Glied 74, das durch die Leitung 46 mit der Stufe 1 und durch die Leitung 75 mit der Stufe 2 des Zählers verbunden ist. D;is Ausgangssignal des UND-Gliedes 74 wird, um die monostabil Kippschaltung 67 auszulösen, über ein weiteres U N D-G lied 76 geleitet, das während der Beschleunigungsperiode eingeschaltet ist Der Kippimpuls Bp (k) wird als ein Abwärtszählimpuls üer das ODER-Glied 71 an den Zähler 38 geleitet Die Mittellagen der Datenspuren treten in der Periode der konstanten Geschwindigkeit oder der Laufperiode jeweils mit der Vorderkante der ungeraden Sektortaktimpulse 55, 57 ... auf. Somit leitet das während der Laufperiode eingeschaltete UND-Glied 77, das mit der Leitung 46 des Zählers 39 verbunden ist die Einer der ersten Stufe dieses Zählers zum Kippen an die monostabile Kippschaltung 68, weiche dadurch Abwärtszählimpulse Cp während der Laufperiode erzeugt Da der Spurzähler 38 den Wert Null erreicht wenn die vorletzte Spur erreicht ist wird sein Stand während der Bremsphase nicht weiter vermindert Die Halbspurposition wird jedoch durch das UND-Glied 78 abgefühlt das ein Signal auf der Leitung 79 von dem Drei-Erkennungs-UND-Olied 74 und ein weiteres Signal über die Leitung 64 empfängt um während der Bremsperiode eingeschaltet zu werden. Ein Ausgangssignal auf der Leitung 80 löst die monostabile Kippschaltung 69 aus und erzeugt den Impuls Dp. Diese Impulse werden auch für die Bildung des Spurpolaritätssignals π benutzt

Mit dem Spurpolaritätssignal wird jedesmal von einer Slufc zur anderen umgeschaltet, wenn eine Spur gekreuzt wird. Ein Spurpolaritäts-Flip-FIop 81 wird daher durch die Spurkreuzimpulse Bp, Cp ... Dp, die vom ODER-Glied 82 an seinen Eingang gegeben werden, umgeschaltet und erzeugt das Spurpolaritätssignal auf der Leitung 18. Das Spurpolaritätssignal auf Leitung 18 wird mit dem Beschleunigungssignal auf Leitung 42 und dem Bremssignal auf Leitung 64 logisch kombiniert, um festzustellen, welcher Kontakt b oder c des Schalters 20 während der Beschleunigungs- und Bremsperiode geschlossen ist Die Logik besteht aus vier UND-Gliedern 87, 88, 89 und 90 und zwei ODER-Gliedern 91 und 92. Die Arbeitsweise der Logikschaltung ist selbstverständlich, und die vier möglichen Bedingungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Beschleunigung während einer Einwärtssuche, Leitung 29 ist erregt und schließt den Kontakt b des Schalters 20.

2. Beschleunigung während einer Auswärtssuche, Leitung 30 ist erregt und schließt den Kontakt cdes Schalters 20.

3. Bremsen während einer Einwärtssuche, Leitung 30 ist erregt und schließt den Kontakt c des Schalters 20.

4. Bremsen während einer Auswärtssuche, Leitung 29 ist erregt und schließt den Kontakt b des Schalters 20.

Obwohl in der hiermit abgeschlossenen Beschreibung der Erfindung ein Servosystem mit Sektoren beschrieben wurde, läßt sich die Erfindung natürlich genauso gut anwenden auf Anlagen, in denen die Servoinformation kontinuierlich zur Verfügung steht. Die Servoinformation muß lediglich zu Zeiten abgefragt werden können, an denen die Lage des sich über die Spuren bewegenden Kopfes jeweils genau mit einer Spur zusammenfällt. Die Zugriffssteuerung braucht natürlich nicht auf eine Periode mit konstanter Geschwindigkeit eingeschränkt zu werden, sondern läßt sich bei jedem Profil der Zugriffsgeschwindigkeit unter der Voraussetzung anwenden, daß die Zeiten der Positionen des Kopfes auf der Spur bekannt sind. Die beschriebene Anwendung der Erfindung auf ein Magnetplattengerät stellt insofern keine Einschränkung dar, als sich die Erfindung mit gleicher Wirkung auch bei anderen Lagesteuerungen verwenden läßt Schließlich braucht die Servoinformation nicht magnetisch aufgezeichnet zu sein, sondern sie kann beispielsweise auch optisch gespeichert sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfo'ge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers, der auf auswählbare Spuradressen einer Magnetplatte einstellbar ist, mit Regelung der Magnetkopfposition durch Servomarkierungen, die an der Magnetplatte in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren in Spurrichtung gegeneinander versetzt, hintereinander angeordnet sind, mit einer Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist, und die bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten einer Servoschaltung zuführt, und mit einer Spurauswahl- und Spurfolgeschaltung, die durch Servo-, Adressen- und Taktsignale steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (14) mit einer Spurauswahischaltung (23) verbunden ist, durch welche in der Spurfolgeregeleinrichtung die Frequenz der Servosektor-Abtastperioden für die Beschleunigung, die Konstantgeschwindigkeit und die Bremsung des Magnetkopfes (3) während einer Spurauswahlbewegung, die Anzahl der Servosektor-Abtastperioden für die Spuradressierung und die Zeitkonstante der Spurfolge-Regelbeträge während einer Spurauswahlbewegung des Magnetkopfes einstellbar sind.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers, der auf auswählbare Spuradressen einer Magnetplatte einstellbar ist, mit Regelung der Magnetkopfposition durch Servomarkierungen, die an der Magnetplatte in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren in Spurrichtung gegeneinander versetzt hintereinander angeordnet sind, mit einer Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist, und die bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten einer Servoschaltung zuführt, und mit einer Spurauswahl- und Spurfolgeschaltung, die durch Servo-, Adressen- und Taktsignale steuerbar ist.

Es ist bekannt (DE-OS 24 04 309), eine Einstellvorrichtung für den Zugriffsarm des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers so auszubilden, daß der Zugriffsarm bei Einstellung des Magnetkopfes auf eine Spuradresse durch einen Motor angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit während der Einstellbewegung des Magnetkopfes durch eine Servoeinrichtung geregelt wird. Diese bewirkt eine Anfangsbeschleunigung, eine nachfolgende gleichbleibende Geschwindigkeit und eine Verzögerung des Zugriffsarmes am Ende des Einstellweges, bevor der Magnetkopf die Spuiadresse erreicht. Die Geschwindigkeitsregelung des Zugriffsarmes ergibt sich durch eine Servoschaltung, die beim Erreichen der Spuradresse durch den Magnetkopf vom Antriebsmotor des Zugriffsarmes abgeschaltet wird. Gleichzeitig erfolgt die Einschaltung des Motors des Zugriffsarmes in einen Servoregelkreis, der die Führung des Magnetkopfes über der Mitte einer Aufzeichnungsspur bewirkt. Die Servo- und Diitcnmnrkicrungcn sind verschiedenen Plattenoberflächen des Magnetplattenspeichers zugeordnet Die Servomarkierungen einer Plattenoberfläche werden durch einen Servomagnclkopf und die Datenmarkierungen einer Plattenoberl lache werden durch einen Daienmagnetkopf abgefühlL Beide Magnetköpfe sind einem Zugriffsarm gemeinsam zugeordnet, der die Magnetköpfe durch einen Zugrilfsmotor auf eine ausgewählte Spuradresse einstellt

Der Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß sich durch die Anordnung der Servo- und Dalenmarkierungen an verschiedenen Plattenoberflächen durch die Einstellmechanik erzeugte Unterschiede zwischen dem Servo- und dem Datenmagnetkopf ergeben. Die Toleranzwerte dieser Positionsunterschiede sind so groß, daß durch sie die Dichte der adressierbaren Aufzeichnungsspuren eines Magnetplattenspeichers beschränkt sind.

Es ist ferner bekannt (DE-AS 14 24 516), die Spuriolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers durch Servosignale zu regeln, die an Servomarkierungen abgefühlt werden, die in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren aufgezeichnet sind. Die Servosektoren sind in gleichen Winkelabständen zwischen den Datensektoren der Magnetplatte angeordnet Die Abtastung der Daten- und Servosektoren einer Magnetplatte erfolgt durch einen einzigen Magnetkopfträger, der auf die Spuradresse einer Aufzeichnungsspur eingestellt wird. Zu cüesem Zweck wird die Servoschaltung gesteuert durch eine Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist und welche bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten einer Servoschaltung zuführt Am Magnetkopf sind in einem Radialabstand von drei Aufzeichnungsspuren ein Servomagnetkopf und ein Datenmagnetkopf angeordnet Jeder Adressenstellung des Magnetkopftragarms sind somit zv/ei konzentrische Aufzeichnungsspuren des Magnetplattenspeichers zugeordnet an denen einerseits Servomarkierungen durch den Servomagnetk<ipf und andererseits Daten durch den Datenmagnelkopf abgetastet werden.

Durch die bekannte Einrichtung besteht die Möglichkeit, den Servo- und den Datenmagnetkopf einem ein/igen Magnetkopftragarm zuzuordnen, so daß durch eine Vereinfachung der Positionsmechanik Positionsunterschiede zwischen Daten- und Servomagnetkopf vermieden und dadurch die Dichte der adressierbaren Aufzeichnungsspuren erhöht werden. Die bekannte t.inrichtung hat jedoch den Nachteil, daß für die Spurauswahl und die Spurfolge des Magnetkopfes verschiedene Antriebssysteme erforderlich sind, wodurch die Massenträgheit der bewegten Elemente erhöht und daduich die Einstellgeschwindigkeit des Magnetkopftragarms ermäßigt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers, der auf auswählbare Spuradressen einer Magnetplatte einstellbar ist, so auszubilden, daß die Einstellbewegung des Magnetkopfes mit größtmöglicher Einstellgeschwindigkeit bei größtmöglicher Einstellgenauigkeit und geringstem Aufwand der dafür erforderlichen Regeleinrichtungen ausgeführt werden kann.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Umschalteinrichiung mit einer Spurauswahischaltung verbunden ist, durch welche in der Spurfolgc-Regeleinrichtung die l'rcc|ucnz