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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bandlesegerät für
digitale Daten. Daten werden mit Hilfe magnetischer, optischer
oder magneto-optischer Techniken auf Platten gespeichert.
Für große Mengen von Daten ist Band physikalisch ein
zweckmäßigeres Speichermedium. Bei der Bandspeicherung werden
gegenwärtig nur magnetische Verfahren verwendet, obwohl andere
Techniken ins Auge gefaßt werden können.
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Um Daten lesen oder schreiben zu können, muß das
Speichermedium (Platte oder Band) relativ zu einer Schreib/Lese-
Kopfanordnung bewegt werden. Umpositionierung bezüglich der
Kopfanordnung ist häufig notwendig. Im Falle von Bandgeräten
bedeutet Umpositionieren, das Band anzuhalten und wieder zu
starten. Umpositionierung bewirkt eine Abnutzung der
Bandlaufvorrichtung und sollte auf einem Minimum gehalten
werden. Umpositionierung wird durch die unterschiedlichen
Datenübertragungsraten der Geräte, zu denen oder von denen
Banddaten geliefert werden sollen, notwendig. Somit kann ein
an ein Bandspeichergerät gekoppelter Computer eine inhärente
Datenübertragungsrate haben, welche stets unter der
natürlichen Übertragungsrate des Bandgerätes liegt. Außerdem kann
aufgrund anderer Anforderungen an den Prozessor des
Computers dessen Übertragungsrate schwanken.
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Vorübergehende Schwankungen in den relativen
Datenübertragungsraten können durch einen elektronischen Puffer zwischen
dem Computer und dem Bandgerät gehandhabt werden, wobei der
Puffer in der Lage ist, Daten aufzunehmen und mit
unterschiedlichen Raten herauszuführen. Dauernde Unterschiede
zwischen der Datenübertragungsrate des Computers und der
natürlichen Banddatenübertragungsrate werden bewirken, daß
sich der Puffer in Abhängigkeit der Richtung des
Datenflusses entleert oder anfüllt. Dann wird eine
Umpositionierung normalerweise notwendig. Um dies zu vermeiden,
während auf das Band geschrieben wird, wurde vorgeschlagen, zu
ermöglichen, daß das Band weiterläuft, und auf das Band
"Leer"-Spuren ("amble"-tracks) zu schreiben, welche keine
Daten enthalten, während auf die Ankunft weiterer Daten
gewartet wird. Die "Leer"-Spuren werden ignoriert, wenn das
Band gelesen wird.
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Dagegen befaßt sich die vorliegende Erfindung mit dem
Problem, Daten von einem Band in eine Vorrichtung zu lesen,
welche eine inhärente Datenübertragungsrate besitzt, die
niedriger ist als die natürliche Datenübertragungsrate des
Bandes.
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Gemäß der Erfindung entsprechend der Definition von
Patentanspruch 1 wird ein Bandlesegerät für digitale Daten zum
Lesen der Daten und zum Liefern der Daten auf eine Vorrichtung
geschaffen, wobei das Gerät folgende Merkmale aufweist: eine
Lesekopfanordnung und eine Bandmotorvorrichtung, um das Band
an der Lesekopfanordnung vorbei zu bewegen; einen
elektronischen Puffer, der von Daten gefüllt wird, während sie vom
Band gelesen werden und der von Daten geleert wird, während
sie der Vorrichtung zugeführt werden; eine
Bandsteuervorrichtung, die auf den Datenpegel im Puffer anspricht, um das
Band anzuhalten und das Band bezüglich der Lesekopfanordnung
umzupositionieren, wobei die Bandsteuereinrichtung:
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(a) auf ein Puffervollsignal vom Puffer anspricht, um eine
Neustartposition festzulegen, an die das Band als
nächstes umpositioniert werden muß, wobei diese Position
des Bandes dem Kopf eines Abschnitts von Daten
entspricht, welche als nächstes dem Puffer zugeführt
werden, welche nachfolgend als neue Daten bezeichnet
werden;
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(b) wirksam ist, um zu ermöglichen, daß das Band nach
Empfang eines Puffervollsignals weiterläuft, ohne Daten
zu lesen;
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(c) auf ein Pufferplatz-Verfügbar-Signal vom Puffer
anspricht, um damit zu beginnen, Daten von der
gegenwärtigen
Bandposition in den Puffer zu lesen, wobei die
Daten der Schwanz der neuen Daten sind;
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(d) wirksam ist, um das Band am Ende des Schwanzes
anzuhalten und das Band an die Neustartposition
umzupositionieren;
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(e) wirksam ist, um den Kopf der neuen Daten zu lesen und im
Puffer zu plazieren; und
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(f) wirksam ist, um den bereits gelesenen Schwanz der neuen
Daten zu entfernen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren
zum Lesen von Daten von einem Band und zum Zuführen der
Daten zu einer Vorrichtung geschaffen, unter Verwendung eines
Bandlesegerät für digitale Daten mit einer
Lesekopfanordnung, einer Bandmotorvorrichtung, um das Band an der
Lesekopfanordnung vorbei zu bewegen, einem elektronischen
Puffer, der von Daten gefüllt wird, während sie vom Band
gelesen werden, und der von Daten geleert wird, während sie der
Vorrichtung zugeführt werden, und eine
Bandsteuervorrichtung, die auf den Datenpegel im Puffer anspricht, um das
Band anzuhalten und das Band bezüglich der Lesekopfanordnung
umzupositionieren, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist:
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(a) Einlesen von Daten von dem Band in einen Puffer;
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(b) Ansprechen auf ein Puffervollsignal von dem Puffer, um
die Neustartposition zu bestimmen, an die das Band als
nächstes umpositioniert werden muß, wobei diese
Bandposition dem Anfang neuer Daten, die als nächstes dem
Puffer zugeführt werden sollen, entspricht;
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(c) Ermöglichen, daß das Band nach dem Empfang eines
Puffervollsignals weiterläuft;
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(d) Ansprechen auf ein Pufferplatz-Verfügbar-Signal von dem
Puffer, um damit zu beginnen, Daten in den Puffer von
der gegenwärtigen Bandposition zu lesen, wobei diese
Daten der Schwanz der neuen Daten sind;
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(e) Anhalten des Bandes am Ende des Schwanzes und
Umpositionieren des Bandes an die Neustartposition;
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(f) Lesen des Kopfes der neuen Daten und Plazieren derselben
in den Puffer; und
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(g) Entfernen des bereits gelesenen Schwanzes der neuen
Daten.
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Während die Erfindung auf Datenbänder anwendbar ist, die in
vielen verschiedenen Formaten beschrieben worden sind, ist
das bevorzugte Format das DDS-Format (DDS = digital data
storage = digitale Datenspeicherung), welches in der Schrift
"Digital Data Storage Format Description" (Revision B,
Oktober 1988), erhältlich von Hewlett-Packard Limited, Bristol,
England, beschrieben ist. Bei diesem Format ist die
Kopfanordnung eine Wendelabtastungsanordnung und die Daten werden
auf dem Band in diskreten Gruppen aufgezeichnet. Jeder
vorher genannte Abschnitt von neuen Daten ist vorzugsweise eine
vollständige Gruppe. Durch die Verwendung der Erfindung wird
eine zusätzliche Gruppe pro Nachpositionierungszyklus
eingelesen. Dies hat eine bedeutende Auswirkung auf die
Verkleinerung der Anzahl der Umpositionierungen in
DDS-Laufwerken, bei denen der Puffer nur eine kleine Anzahl von
Gruppen halten kann.
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Im weiteren wird die Erfindung bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines digitalen
Bandlesegerätes, das die Erfindung verkörpert;
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Fig. 2 ein Graph, der die Verwendung des Puffers in einem
bekannten Bandlesegerät zeigt;
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Fig. 3 ein Graph, der die Verwendung des Puffers in einem
digitalen Bandlesegerät, das die Erfindung
verkörpert, zeigt
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Fig. 4 eine Prinzipzeichnung, welche den Betrieb eines
bekannten digitalen Bandlesegerätes zeigt; und
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Fig. 5 eine Prinzipzeichnung, welche den Betrieb eines
digitalen Bandlesegerätes gemäß der Erfindung zeigt.
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Fig. 1 zeigt ein Bandsystem, das ein Bandgerät 1 enthält,
das einen Motor (nicht gezeigt) besitzt, um eine
Bandkassette 2 an einer Wendelabtastungskopfanordnung 3
vorbeizutreiben. Die Daten werden in diskreten Gruppen
geschrieben und gelesen. Eine Motorsteuereinheit 4 ist
wirksam, um unter der Steuerung von Signalen eines
Mikroprozessors 5 den Bandmotor anzufahren, anzuhalten, anzutreiben und
in der Laufrichtung umzukehren. Der Mikroprozessor läuft
unter der Steuerung eines Programms, das in einem Nur-Lese-
Speicher (ROM; ROM = Read-Only-Memory) 6 gespeichert ist.
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Während das Band von der Kopfanordnung gelesen wird, werden
die auf dem Band aufgezeichneten Daten mittels einer
Wiederherstellungsschaltung 7 wiederhergestellt, und die
digitalen Datensignale werden mittels einer
Adressierungseinheit 9 zu den geeigneten Adressen in einem elektronischen
Datenpuffer 10 geleitet. Aus dem Puffer werden die Daten mit
Hilfe einer Schnittstelle 12 zu einer Computervorrichtung 11
übermittelt.
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Der Mikroprozessor 5 steuert den Durchfluß der Daten durch
den Puffer und empfängt Informationen über den
Ausgangsdatenfluß von der Schnittstelle 12. Dementsprechend bestimmt
der Prozessor das Ausmaß, bis zu dem der Puffer voll ist.
Das DDS-System steuert den Datenfluß im Gruppenformat.
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Wenn die Datenübertragungsrate zu der Computervorrichtung
stets unter der natürlichen Datenübertragungsrate des
Bandgerätes liegt, wird der Speicher voll werden. Wenn dies
eintritt, ist es offensichtlich, daß eine Umpositionierung des
Bandes notwendig ist, weil der Datenfluß vom Band die
Kapazität des Systems, denselben zu halten, übersteigen wird.
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Entsprechend der früheren Praxis wurde folgendes Verfahren
zur Datenverwaltung angewandt:
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1. Beginn mit einem leeren Puffer.
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2. Wiedergewinnen von Informationen von dem Band und
Plazieren derselben im Puffer.
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3. Gleichzeitig mit dem Füllen des Puffers Übertragen von
Daten aus dem Puffer "heraus" zu der Computervorrichtung.
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4. Wenn der Puffer voll ist, muß der Informationsfluß vom
Band enden. Die mechanische Trägheit, die die relative
Bewegung von Kopf und Band zueinander mit sich bringt,
kann nicht sofort überwunden werden. Das Band wird
weiterhin am Kopf vorbeilaufen, bis es abgebremst ist. Das
Band muß dann in die Gegenrichtung bewegt werden, bis die
Kopfposition vor der nächsten ungelesenen Gruppe von
Informationen steht. Dieses Verfahren ist als
Umpositionierung bekannt.
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5. Gleichzeitig mit der Umpositionierung setzt sich der
Informationsfluß aus dem Puffer fort, wodurch der Puffer
entleert wird.
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6. Wenn der Puffer gerade leer wird, wird die normale
relative Kopf/Band-Geschwindigkeit eingeführt und der
Datenfluß vom Band beginnt wieder.
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7. Das Verfahren wird von Schritt 2 ab wiederholt.
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Fig. 2 ist ein Graph, der die Variation des Ausmaßes, in dem
der Puffer voll ist (Ordinate), über der Zeit (Abszisse) in
der bekannten Anordnung zeigt. Der Sägezahneffekt existiert
aufgrund der Tatsache, daß eine gesamte Gruppe im Puffer
anwesend sein muß, um Informationen aus ihr zurückzugewinnen.
Wenn die Informationen wiedergewonnen worden sind, wird die
gesamte Gruppe frei. Das Laufwerk muß zu allen Zeiten
wenigstens eine Gruppe im Speicher halten, um einen
durchgehenden Fluß von Informationen aus dem Laufwerk heraus zu
liefern. Der Zeitpunkt, zu dem mit dem Lesen begonnen wird,
ist bei R gezeigt, und der Zeitpunkt, zu dem das Lesen
beendet wird und eine Umpositionierung stattfindet, ist bei S
gezeigt.
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Dagegen werden gemäß der Erfindung die Datenflußregeln 4 bis
7 (siehe oben) folgendermaßen modifiziert:
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4. Wenn der Puffer voll wird, muß der Informationsfluß vom
Band enden.
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5. Ermöglichen, daß die Kopf/Bandbewegung derart fortgesetzt
wird, daß der Kopf beginnt, die nächste Gruppe von
Informationen zu überqueren, ohne sie in den (vollen)
Puffer zu plazieren.
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6. Wenn ein für eine Gruppe ausreichender Platz im Puffer
verfügbar ist, bevor der Kopf die Gruppe auf dem Band
durchquert hat, dann GEWINNE DAS SCHWANZENDE DIESER
GRUPPE vom Band zurück und plaziere es in den Puffer.
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7. Positioniere das Band um (wie üblich).
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Der Nettoeffekt dieser Hinzufügung besteht darin, daß für
jede Umpositionierung mehr Informationen übertragen werden.
Dies reduziert die Anzahl der Umpositionierungen, die das
Gerät ausführen muß, wodurch die mechanische Abnutzung
reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht wird. Der Graph von
Fig. 3 verdeutlicht den Effekt dieses Systems bezüglich der
Anzahl von Informationen im Puffer zu jeder beliebigen Zeit.
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Bezugnehmend auf Fig. 3 werden zu den jeweiligen Zeitpunkten
die folgenden Funktionen bewirkt.
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R Beginnen des Lesens
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T Entfernen des Schwanzendes (das Schwanzende des Blocks
ist bereits gelesen)
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S Beenden des Lesens
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G Entfernen, bis eine Gruppe aus dem Puffer befreit ist
(wobei Platz zum Lesen verfügbar gemacht wird)
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P Lesen des Schwanzendes, Beginnen der Umpositionierung.
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Die Steuerung dieser Funktionen unter der Steuerung des
Programms in dem ROM wird durch den Mikroprozessor von Fig. 1
bewirkt. Insbesondere wird die Adressierungseinheit
gesteuert, um den Kopf der neuen Datengruppe an die geeignete
Position im Speicher vor dem bereits gelesenen Schwanz zu
leiten. Dadurch werden die Daten in der richtigen Reihenfolge
aus dem Puffer herausgeführt.
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In Fig. 4 ist ein Band 13 gezeigt, das an einem Bandkopf 14
vorbei läuft. Darüberhinaus ist dort ein
Umpositionierungsverfahren entsprechend dem Stand der Technik gezeigt. Der
Puffer ist bei 4A angefüllt, worauf das Einlesen endet und
der Bandantrieb angewiesen wird, anzuhalten. Das Band hält
bei 4B an und 4C verdeutlicht die Umpositionierung. Dann
beginnt das Lesen neuer Daten (4D).
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Fig. 5 zeigt eine Betriebssequenz gemäß der Erfindung. Ein
Puffervollsignal wird bei 5A ausgegeben. Das Lesen endet,
wobei jedoch das Band weiterläuft und kein
"Stopp"-Steuersignal ausgegeben wird. Bei 5B wird ein "Puffer-platz-
Verfügbar"-Signal ausgegeben und das Lesen des Schwanzes 15
der neuen Daten 16 beginnt. Bei 5D hält das Band an. 5E
repräsentiert die Umpositionierung an die Neustartposition am
Beginn der neuen Daten. 5F zeigt den Neustart und das Lesen
des Kopfes 17 der neuen Daten. Bei 5G wird der Schwanz 15
der neuen Daten entfernt (nicht gelesen) und bei 5H beginnt
das Lesen erneut.