Устройство магнитной записи-воспроизведения цифровой информации
Патент 1015426
Авторы
Устройство магнитной записи-воспроизведения цифровой информации
Иллюстрации
Реферат
li УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ , . содержащее блоки кодирования и декодирования и преобразователи параллельного кода в последовательный и последовательного кода в. параллельный в каналах .записи, и вост произведения соответственно, усилитель записи с подключенной к его илходу магнитной головкой записи формирователь импульсбв, вход которого подключен к магнитной головке воспроизведения, входные и щдходные информационные шины и блок управления записью, о т л и ч k ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плотноети записи, в. него введены первый и втЬрой блоки контроля старших разг рядов информационных слов , два блока перестановки информационных слов, два преобразователя в двоично-инверсный код и блок управления воспроизведенй ,ем, при этом шесть входных информационных шин соединены с шестью входами блока кодиро аания через первый блок контроля старших разрядов информационных слов и пер .вый блок перестановки информационных слов, семь выходов бЛока коди рования через первый преобразователь в двоично-инверсный код подключены к семи входам преобразователя параллельного кода в последовательный , выход которого соединен с входом усилителя записи, контрольный выход первого блока контроля старших разрадов информационных слов подключен к входу блока управления записью, первый и второй выходы которого соjeдинeны с управляющими входами пер1ВОГО .блока перестановки инфррмацион . ных слов и первого преобразователя в двоично-инверсный код соответственно , выход формирователя импульсов в .канале воспроизведения подключен ко входу преобразователя послёдова (Тельного кода в параллельный, семь . выходов которого соединены через второй блок контроля старших разрядов информационных слов и второй гфеобразователь в двоично-инверсный код с семью входами блока декодирования , шесть выходов которого соединены с шестью выходными информационными шинами через второй блок перестановки информационных слов, причем контрольный выход второго Яблока контроля старших разрядов информащионных слов подключен к входу блока управления воспроизведением, первый и второй выходы которого соеди°нены с упреТвляющими входами второго блока перестановки информационных слов и второго преобразов теля в двоично-инверсный код соответственно. 2.Устройство по П4 1, о т л ичающееся тем, что первый блок контроля старших разрядов ин . формационных слов содержит шесть линий задержки и элемент 4НЕ-И, при этом входная информационная шина каждого разряда подключена к соответствующему выходу блока контроля старших разрядов инфсчрмационных слов через соответствующую линию задержки , шина старшего разряда информационного слова и выходы линий задержки трех стасиаих разрядов соединены с соответствукмдами входами элемента 4НЕ-И, выход которого является контрольным выходом блока. 3.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что второй
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР
ПО ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3385088/18-10 (22) 18.01.82 (46) 30.04;83. Вюл. Р 16 (72) А. A. Шуголь (53). 534.852.4(088.8) (56) 1, Патент QgA М 3609684, кл. 340/146.3, опублик. .1971.
2. Патент США В 3641525, кл. 340/174, опублик. 1975. (прототип1 (54)(57) 1. УС РОЙС ВО МАРНИтИОЙ
ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ,.содержащее блоки кодирования и декодирования и преобразователи параллельного кода в последовательный и последовательного кода в. параллельный в каналах..эайиси.и вос-. произведения соответственно, усилитель записи с подключенной к его выходу магнитной головкой записи, формирователь импульсов, вход которого подключен к магнитной головке воспроизведения, входные и выходные информационные шины и блок управления записью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плотности записи, в.него введены первый и второй блоки. контроля старших раз-. рядов информационных слав, два блока перестановки информациойных слов, два преобразователя в двоична-инверс ный код и блок управления воспроизведением, при этом шесть входныхинформационных шин соединены с шестью входами блока кодирования через первый блок контроля старшнх . разрядов информационных слов и первый блок перестановки.информационных слов, семь выходов блока кодирования через первый преобразователь в двоична-инверсный код подключены к семи входам преобразователя параллельного кода в последовательный, выход которого соединен с входом усилителя записи, контрольный выход первого блока койтроля старших разрядов информационных слов подклю,SU„», 1015426 A (8В G 11 В 5/02; G 11 В 5/09 чен к входу блока управления записью, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами пер ваго блока перестановки информацион" ных слов и первого преобразователя в двоична-инверсный код соответственно, выход формирователя импульсев в канале воспроизведения подключен
"ко входу преобразователя последовательного кода в параллельный, семь выходов которого соединены через второй блок контроля старших разрядов информационных слов и второй преобразователь в двоична-инверсный код с семью входами блока декодирования, шесть выходов которого со.единены с шестью выходными инфарма- Я ционными шинами через второй блок перестановки информационных слов, причем. контрольный выход второго
:блока контроля старших разрядов информационных слов подключен к входу блока управления воспроизве- . дением, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами второго блока перестановки ин формационных слов и второго преобразователя в двоична-инверсный код соответственно.
2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я- тем, что первый блок контроля старших разрядов информационных слов содержит шесть линий задержки и элемент 4НЕ-И, при этом входная информационная шина каждого разряда подключена к соответствующему выходу блока контроля старших разрядов информационных. слов через соответствующую линию за" держки, шина старшего разряда инфор- . мационного слова и выходы линий задержки трех старших разрядов соединены с соответствующими входами элемента 4НЕ-И, выход которого является контрольнйм выходом блока.
3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что второй
1015426
И
R блок контроля старших разрядов информационных слов содержит семь линий задержки и элемент 2НЕ-И, при этом семь выходов преобразователя последовательного кода в параллельный подключены к входам линий задержки, входы линий задержки двух старших разрядов соединены с входами элемента 2НЕ-И, выход которого является контрольным выходом блока.
4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый блок перестановки информационных слов содержит шестиканальный запоИзобретение относится к приборо троению, а именнор к технике точной магнитной записи.
Известны устройства однодорожечной магнитной записи-воспроизведения, в которых цифровая информация, поступающая на запись по М параллельным шинам, преобразуется в последовательные кодовые слова повышенной разрядности М (й 7 M), обес- 10 печивающие самосинхронизацию при воспроизведении и устраняющие нежелательные для магнитной записи сочетания символов. В частности известно ус ройство, в котором двоичная ,информация, поступающая по трем параллельным шинам, преобразуется в четырехразрядные кодовые слова таким образом, чтобы в сигнале записи не встречалось более двух нулей подряд и, следовательно, исключались наиболее вредные с точки ,зрения канала магнитной записи-воспроизведения длинные нулевые паузы(1), Недостатком указанного устрой- 2 ства является требование снижения на 25% допустимой плотности записи информации при сохранении постоянной плотности записи кодовых символов. 30
Наиболее близким к предлагаемому является устройатво, в котором,цвоичная информация по четырем шинам поступает в блок кодирования с пятью выходами, соединенными с входами преобразователя параллельного кода в последовательный, выход которого, в свою очередь, через усилитель записи соединен с головкой записи. Блок кодирования преобразует 4 информацию таким образом, чтобы в сигнале записи не встречалось более двух нулей подряд. При воспроизведении с помощью формирователя импульсов преобразователя последовательноминающий элемент и коммутатор с шестью выходами, при этом пять входов запоминающего элемента, соответствующих пяти младшим разрядам информационного слова, соединены с пятью входами коммутатора, шесть .других входов которого подключены соответственно к шести выходам запоминающего элемента, отдельный вход —, к шине с потенциалом логической "1", а управляющие входы запоминающего элемента и коммутатор соединены между собой и являются управляющим входом блока. го кОда в параллельный и блока декодирования осуществляется восстановление записанного сигнала, т.е. обратное преобразования (2).
Недостатком Известного устройства является снижение информационной плотности записи на 20%, что связано с непосредственным соединением входных информационных шин через блок кодирования с входами преобразователя параллельного кода в последовательный, т.е. с учетом при перекодировке значений символов информации только в текущем слове.
Повышению плотности записи при подобном построении записывающих и соответствующих воспроизводящих устройств препятствует резкий рост объема устройств кодирования-декодирования. В табл. 1 указаны .девять наименьших по размерам возможных кодирующих матриц и соответствующие величины относительной плотности R. где И вЂ”. плотность з аписи информации, <
N - плотность записи кодовых символов, Одновременно с объемом блоков кодирования-декодирования, как правило, быстро растет, и величина требуемой синхрочастоты, превышающая тактовую частоту в F раз (где
F - наименьшее общее кратное И и N).
При неограниченном усложнении блока кодирования с учетом условия записи не более двух нулей подряд можно в пределе получить
R = Iim — = 0,879
M пред М
Цель изобретения — повышение плотности записи цифровой информации.
1015426
Укаэанная цель достигается тем, что в Устройство магнитной эаписивоспроизведения цифровой информации, содержащее блоки кодирования и деко- дирования и преобразователи парал лельного: кода в последовательный и последовательного кода в параллельный в каналах записи и воспроизведения соответственно, усилитель записи с подключенной к его выходу магнитной головкой записи, формирователь 10 импульсов, вход которого подключен к магнитной головке воспроизведения, входные и выходные информационныешины и блок управления записью, введены первый и второй блоки контроля 15 старших разрядов информационных слоев, дйа блока перестановки информационных слов, два преобразователя в двоично-инверсный код и блок управления воспроизведением, при этом 20 шесть входных информационных шин соединены с шестью входами блока кодирования через первый блок контроля старших. разрядов информационных слов и первый блок перестановки информационных слов, семь выходов блока кодирования через первый преобразователь в двоично-инверсный код подклюЧены к семи входам преобразователя параллельного кода в .последовательный, выход которого соединен с входом усилителя записи, контрольный выход первого блока контроля старших. разрядов информационных слов подклю-. чей к входу блока управления записью, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами первого блока перестановки информационных слов и первого преобразователя в двоично-инверсный код соответственно, выход формирователя импульсов 40 .в.канале воспроизведения подключен к входу преобразователя последовательного кода в параллельный, семь выходов которого соединены через второй блок контроля старших разрядов 45 информационных слов и второй преобразователь в двоично-инверсный код с семью входами блока декодирования, шесть выходов которого соединены с шестью выходными информационными шинами через второй блок перестановки информационных слов, прячем контроль» ный выход второго блока контроля стар ших разрядов информационных слов.подклкчен к входу блока управления воспроизведением, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами второго блока перестановки информационных слов и второго преобразователя в двоично-инверсный код соответственно. 60
Первый блок контроля старших разрядов информационных слов содержит шесть линий задержки и элемент 4НЕ-И, . при этом входная информационная шина каждого разряда подключена к со- 65 ответствующему выходу блока контроля старших разрядов информационных слов через соответствующую линию задержки, шина старшего разряда информационного слова и выходы линий задержки трех старших разрядов соединены с соответствующими входами элемента 4НЕ-И, выход которого является контрольным выходом блока.
Второй блок контроля старших разрядов информационных слов содержит семь линий задержки и элемент 2НЕ-И, при том семь выходов преобразователя .последовательного кода в параллельный подключены к входам линий задержки, входы линий задержки двух старших разрядов соединены с входами элемента 2НЕ-И, выход которого является контрольным выходом блока.
Каждый блок перестановки информационных слов содержит шестиканальный запоминающий элемент и коммутатор с шестью выходами, при этом пять входов запоминающего элемента, соответствующих пяти мпадщим разрядам. информационного слова, соединены с пятью входами коммутатора, шесть других входов которого подключены соответственно к шести выходам запоминающего элемента, отдельный входк шине с потенциалом логической "1", а управляющие входы запоминающего элемента и коммутатора соединены между собой и являются управляющим входом блока.
На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства записи-воспроизведения цифровой информации, на фиг. 2 и 3 — примеры конкретного выполнения блоков контроля старших разрядов информационных слов, перестановки информационных слов и управления.
Устройство магнитной записи-воспроизведения содержит входные информационные шины 1-6, блок- 7 управления записью, первый блок 8 контроля старших разрядов информационных слов, первый блок 9 перестановки информационйых слов, блок 10 кодирования, первый преобразователь 11 в двоичноинверсный код,.преобразователь 12 параллельного кода в последовательный, усилитель 13 записи, головку
14 записи, головку 15 воспроизведения, формирователь 16 импульсов, блок 17 управления воспроизведением, преобразователь 18 последовательного кода в параллельный, второй блок 19 .контроля старших разрядов информационных слов, второй преобразователь
20 в двончно-инверсный код, блок 21 декодирования, второй блок 22 перестановки информационных слов и выходные информационные шины 23-.28.
В состав первого блока контроля
"8 входят шесть линий 29-34 задержки и элемент 4НЕ-И 35.
1015426
Блок 7 управления записью содержит формирователи 36 и 37 импульсов.
Первый блок 9 перестановки состоит из шестиканального запоминающего элемента 38 и коммутатора 39 на два положения и шесть направлений. Второй блок 19 контроля включает в себя элемент 2НЕ-И 40 и семь линий задержки 41-47.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. 10
B режиме з аписи ци фров ая и нформация, поступающая одновременно на шесть шин 1-6, образует на каждом такте одно из 64 возможных информационных слов A (1 К 64). Прой- 15 дя без искажений, но с задержкой на один такт первый блок 8 контроля, слово А< поступает на первый блок
9 перестановки, который сохраняет или изменяет порядок следования внут-20 ри пары соседних слов по правилу:. ...А,„, А, (нет управляющего сиг"+ нала) ...A ., А „: (есть Управляющий сигнал) 2!)
Выходы первого блока 9 перестановки подключены к входам блока 10 кодирования, осуществляющегб однозначное преобразование шестиразрядных информационных слов Ак в сеьыразРядные кодовые слова В„ согласно кодовой табл. 2. С выходов блока кодирования 10 кодовые слова поступают в первый преобразователь 11 в двоично-инверсный код, который сохраняет или изменяет порядок старшинства разрядов.в слове В на обратный, т.е ° кодовое слово на выходе первого преобразователя 11 равно 40
R — нет управляющего сигнала
К В вЂ” есть управляющий сигнал к
В преобразователе 12 параллельного кода в последовательный слова 45 преобразуются в последовательный сигнал, который, пройдя усилитель записи 13, записывается на магнитный носитель головкой 14 записи извест.ным способом, т.е. без возвращения к 50 нулю модифицированным (БВНМ).
Из табл. 2 следует, что первые
56 кодовых слов Вк„(1 - К.; - 56) полностью пригодны для запйси с учетом условия не более двух нулей подряд, так как они содержат не более двух нулей внутри и не более одного нуля на краю кодового слова. В этом случае информационное слово А „. и кодовое слово В« проходят соответственно через первый блок 9 переста 60 новки и первый преобразователь 11 в двоично-инверсный код без искаже.ний (табл. 3, верхняя строка).
Оставшиеся восемь кодовых слов
Ви„(57 Кк, <64),: имеющие в двух . 65 ршадших разРядах нули, также пригодны для записи с учетом условия следования не более двух нулей подряд, если следующее кодовое слово начинается с "1". Это обязательно имеет место для Вк„ + q 1 К„,, 32. В этом случае первый блок перестановки 9 и первый преобразователь 11 в двоично-инверсный код также пропускают сигналы без изменений (табл. 3, средняя строка).
Наконец, в случае 57 К 64 и 33 — К;+ 64, когда условие записи не более двух нулей подряд может быть нарушено, на магнитный носитель записывается словосочетание
В „, В t
57 » К„ 64, что эквивалентно нулям в трех старших рядах слова А и. 33 «» К„„ 64, что эквивалентно
1+4 нулю в старшем разряде слова А +„ и в случае. выполнения этих условий выдает разрешающий сигнал в блок 7 управления записью. В первом блоке 8 контроля информационные сигналы поступают по шинам 1-6 на шесть однотактных линий 29-34 задержки. Схема
4НЕ-И 35 имеет на выходе состояние
"1" при выполнении вышеуказанных условий.
Блок 7 управления по получении разрешающего сигнала формирует управляющие сигналы длительностью в один такт для работы первого блока 9 перестановки и длительностью в два такта для работы первого преобразователя 11 в двоично-инверсный код.
Управляющие сигналы вырабатываются соответственно формирователями импульсов 37 и 36 (фиг. 2).
Первый блок 9 перестановки по получении управляющего сигнала уменьшает порядковый нОмер слова Ак„ „ на 32, т.е. устанавливает принудйтельное значение старшего разряда в этом слове "1", обеспечивая тем самым условие стыковки с предыдущим словом после перекодировки, и меняет порядок следования слов в паре.
Первый блок 9 перестановки (фиг. 2) включает в себя шестиканальный запоминающий элемент 38 и коммутатор 39 на два положения и шесть направлений. При отсутствии управляющего сигнала слова ... А, „,, Л„„+, ... в естественном порядке проходят через запоминающий элемент 38 и коммутатор 39 на выход блока перестановки. При подаче управляющего сигнала коммутатор 39 пропускает в течение
1015426
Таблица 1 Ю Примечание
2 Относительная фазовая манипуляция
0,5
0,667 6
0,750 12 Работа t1j
2 3
3 4
4 5
9 11
10 . 12
О, 800
20 Работа Г2).
0,818 99
0,833
0,846 143
0 850 340
17
0,857 126
18 одного такта семь нижних сигналов (слово A,+ ), причем запись в это время в запоминающий элемент 38 не производится и он продолжает хранить на своих выходах предыдущеее слова
A „. Таким образом происходит перестановка ... АК, A1 ° ... = )
"к. " Aê
1+Л
Первый . преобр аз ователь 11 в двоично-инверсный код по получении управляющего сигнала меняет порядок старшинства разрядов во входном слове на обратный, осуществляется чтение справа налево {табл. 3, нижняя строка). 15
Работа устройства в режиме записи.
Если последовательность состоит из записываемых слов Ак с номерами
К = ... 1, 57, 10, 57, 42, ..., то последовательность кодовых слов C 20 поступающая на усилитель записи, принимает вид
11111О 11ОО1ОО 1110010
0100111 . 0010011
В режиме воспроизведения происхо- 25 дит обратное преобразование. Сигнал головки 15 воспроизведения преобразуется в кодовую последовательность в формирователе 16 импульсов и затем в параллельные коды слова Ск на выходе преобразователя 18. Выходы преобразователя 18 подключены к входам :второго блока 19 контроля, предназначенного для обнаружения имевших место при записи перестановки и коммутации кодовых слов.. Выходы второго блока контроля 19 подключены к вхо- дам блока 21 декодирования через второй преобразователь 20 в двоично-. инверсный код, а выходы блока декодирования соединены с выходными инфор- 40 мационными шинами 23-28 через второй блок 22 перестановки. Режим работы преобразователя 20 и второго блока
22 перестановки задает блок 17 управления воспроизведением, который получает, в:свою очередь, разрешающий сигнал от второго блока 19 контроля старших разрядов информационных слов.
Блок 17 управления воспроизведе- нием, второй преобразователь 20 в двоично-инверсный код и второй блок
22 перестановки полностью идентичны соотэетствующим блокам 7,. 11 и 9.
Блок .21 декодирования имеет кодовую таблицу, обратную табл. 2.
Имевшие место перестановка. и коммутация внутри пары кодовых слов обнаруживаются вторым блоком 19 контроля старших разрядов, поскольку элемент 2НЕ-И 40 вырабатывает контрольный сигнал при наличии двух
"0" одновременно на входах линий .41 и 42 задержки, соответствующих старшим разрядам информационногослова.
Предлагаемое устройство позволяет увеличить плотность записи цифровой информации на магнитный носитель по сравнению с прототипом на л 7%, так как реализует величину R 0,857 (или 97,5% предельного значения) при приемлемом усложнении блока кодирования (И б, и 7, сравнить с табл. 1).
Достижение такой плотности записи ,с помощью известных устройств прямого взаимооднозначного преобразования информационных и кодовых слов потребовало бы увеличения объема кодирующих-декодирующих устройств в девять раз (размер матриц 18х21 вместо бх7) и повышения синхрочастоты в три раза (см. табл. 1).
1015426
° Г
Ag Вк
Таблица 2
1111101
011111
011101
011011
011010
3.4
1111611
1111001
1110111
37
011001
010111
1110101
1110011
1110010
01 101
1101111
1101101.
010011
010010
11o1o31i
1101010
010001
010000
0101111
001111
001101
001011
111010
51
53 .
001001 с
001000
101001
101000
000111
000101
000011
000091
000000
58
60
62
64
1 111111
2 111110
3 111101
4 111100
5 111011
6 111010.
7 111001
8 111000
9 110111
10 110110
11 110101
12 110100
13 110011
14 110010
15 110001
16 110000
17 101111
18 101110 .19 101101 .20 101100
21 101011
22 101010
25 100111
26 100110
27 100101
28 100100 .
29 100011
30:: 100010
31 . 100001
32 ° 100000
1110110, 39
1101001
1100111
1100101 .
1011101
1011011
1011001
1010111
1010101
1010011
1010010 . 1001111
1001110
1001101
1001011
1001001
0111111
0111101
0111011
0111001
0110111 0110110
0110101
0110011
0101101
0101011 0101010
0101001
0160111
0100101 1100100
1001100 0111100
0100100
1015426 ск, Вк1
Вк;
В
Ki-<-за фиг. 1
1 а К. 56
1.А 57 К 64
1 К„.1 64
1% К„32
33 К„.+„ 64
Таблица 3
СК14 4 не определено
В
К 1+-4
1015426
ВНИИПИ . Заказ 3223/48
Тираж 594 Подписное филиал ППП "Патент", г,Ужгород,ул.Проектная,4