1.3.2. Пам’ять на магнітній стрічці

Вперше приводи на магнітній стрічці були випущені корпорацією ІВМ в грудні 1952 року В 1957 році в якості основи магнітної стрічки почала використовуватись попередньо витягнута тонка поліефірна плівка. Перші магнітні стрічки містили від 7 до 9 доріжок (треків), а їх щільність досягала 488 доріжок на дюйм (lpi). Робочий шар стрічки покривався тонким шаром пластику для захисту стрічки від деформації головкою, а також – від впливу вологості. Крім того, вперше бобіни магнітної стрічки було вкладено в картриджі. Така конструкція зменшувала чутливість стрічки до умов навколишнього середовища і механічних впливів, а також зробила цей носій інформації більш придатним для використання в автоматичному режимі, полегшуючи пошук та управління інформацією.

Параметри магнітної стрічки які використовуються в даний час для зберігання інформації наступні:

1. Ширина стрічки – від 3,81мм до 12,5мм;

2. Ширина треку на магнітній стрічці – 1,5мкм;

3. Щільність доріжок (lpi) – 488 доріжок на дюйм;

4. Лінійна щільність бітів інформації в найновіших зразках стрічок становить 150000біт/дюйм;

5. Матеріал основи: ацетилцелюлоза, полівінілхлорид. поліефірна смола. Товщина основи - 20-45мкм;

6. Матеріал феромагнітного робочого шару: сухий лак,

7. Загальна кількість інформації на одній стрічці – до 8ТБ.

8. Використовується магнітна стрічка з подвійним покриттям робочим шаром з однієї сторони. В якості робочого шару тут використовується барій-феритовий шар, що дозволяє в декілька разів підвищити щільність інформації на стрічці.

9. В якості головок читання використовуються GMR-головки.

Орієнтовно можна вважати, що довжина ділянки l намагніченості доріжки стрічки становить

(10)

де τ - час імпульсу струму в головці, s – величина зазору, - швидкість руху стрічки.

Для того, щоб вектор намагнічення ділянки треку стрічки мав однорідне значення, необхідно щоб на ньому була присутня достатньо велика кількість голок феромагнетику. Тому необхідне виконання умови: l>>l_г, (11)

де l_г – середня довжина однієї голки.

Для розділення намагнічених ділянок, що відповідають двом послідовним імпульсам в котушці головки необхідно, щоб за час паузи між імпульсами струму намагнічена ділянка встигла вийти із магнітного поля в зазорі осердя. Для цього повинна виконуватись умова:<. (12)

Співвідношення (10) і (12) показують, що допустима щільність запису інформації на доріжці при заданій швидкості її руху збільшується при зменшенні ширини зазору осердя записуючої головки. Однак, довільно зменшувати ширину зазору s неможливо, оскільки при цьому буде зменшуватись розсіювання магнітного поля і глибина його проникнення в робочий шар стрічки. В результаті цього буде зменшуватись і величина вектора намагнічення. Крім того, створення вузьких і в той же час достатньо однорідних по товщині зазорів є технічно важкою задачею.

а) Технологія запису даних на магнітну стрічку

1. лінійний магнітний запис (DLT/SDLT, SLR, LTO);

2. похило-рядковий магнітний запис (DAT/DDS, AIT, S-AIT, VXA).

Лінійна технологія (серпантинний запис) (див. рис. 1.10.І) передбачає рух магнітної стрічки вздовж нерухомих записуючої і читаючої головок. Операції запису/читання виконуються як при прямому, так і при зворотному русі стрічки. Таким чином, інформація записується по доріжках, розташованих вздовж магнітної стрічки. При записі/читанні стрічка рухається в обох напрямках вздовж нерухомої головки; по досягненні кінця стрічки головка зсувається на одну доріжку, а стрічка рухається в протилежному напрямку. Для збільшення швидкості запису/читання встановлюється декілька головок, які працюють з декількома доріжками одночасно.

Переваги:

1. можливість створення простого і надійного механізму протягування стрічки;

2. незначне зношування магнітної стрічки;

3. висока надійність зберігання даних.

Недоліки:

1. відносно низька щільність запису інформації;

2. залежність швидкості запису/читання від швидкості руху магнітної стрічки.

У системах з похило-рядковим записом (спіральний запис) кілька записуючих/читаючих головок розміщують на барабані, що обертається (див. рис. 1.10.ІІ). Цей барабан встановлюється під деяким кутом до вертикальної осі. Доріжки запису розміщуються під кутом до напрямку швидкості магнітної стрічки, тобто вони мають невелику скінчену довжину. При обертанні барабану, головка описує спіраль відносно рухомої стрічки весь час попадаючи на нову доріжку. Оскільки абсолютна швидкість руху стрічки невелика, процеси старту і зупинки запису/читання займають менше часу і створюють менші механічні навантаження на стрічку.

Переваги:

1. можливе використання більш тонких стрічок;

2. щільність розташування доріжок (lpi) в декілька разів вища ніж при лінійній технології.

Недоліки:

1. складна (а отже, ненадійна) конструкція протягування стрічки;

2. сильне зношування магнітної стрічки при експлуатації.

б) Способи запису даних на магнітну стрічку

Запис з поверненням до нуля

В цьому способі запису стрічка намагнічується до насичення лише під час проходження послідовності коротких імпульсів. В проміжку між імпульсами стрічка залишається не намагніченою. Такий запис ще називають записом з проміжками.

Розглянемо запис і читання з поверненням до нуля коду 10110001 (див. рис. 1.11). На малюнку показані: 1). Заданий код, поставлений разом з тактовими синхроімпульсами (рядок 2). 3). Форма струму намагнічення і(t) в записуючій головці, що відповідає заданому коду. 4). Орієнтація намагнічених ділянок на стрічці М(х), розділених не намагніченими ділянками. Наступні рядки показують процес відтворення запису. Їм відповідають: 5). Полярність імпульсів е. р. с. ε_і(t) і струму в головці читання. 6). Імпульси на виході дешифратора запису. 7). Синхроімпульси, які разом з сигналами на виході дешифратора дозволяють відтворити записаний код (рядок 8).

На головку запису обов’язково попадають синхроімпульси. Це імпульси, які дозволяють дані на стрічці розміщувати рівномірно. При подачі синхроімпульсу на головку запису одночасно з ними подаються струми намагнічення. З рис. 1.11 видно, що при запису з поверненням до нуля сигналу „1” відповідає струм намагнічення додатної полярності, „0” – від’ємної. Відповідно до подачі струму намагнічення в магнітній стрічці будуть намагнічуватись відповідні її ділянки. При зчитуванні інформації в котушці головки зчитування виникають по два імпульси ЕРС на одну ділянку намагнічення доріжки.

Для розшифрування такого запису потрібен дешифратор, який видає імпульси, при умові, що на початку синхроімпульсу має місце від’ємний викид струму відтворення і не видає імпульси, якщо на початку синхроімпульсу струм читання додатній. В якості дешифраторів використовуються тригерні схеми, які будуть розглянуті в розділі „Оперативка”.

Недоліки:

Не економність. Та обставина, що кожному біту інформації відповідає два імпульси струму читання приводить до зношування головок. Крім того на магнітній доріжці є ділянки, на які не записується інформація, що знижує загальну щільність запису і об’єм пам’яті.

Запис без повернення до нуля (запис без проміжків)

Такий вид запису на стрічку показаний на рис. 1.12.

При такому виді запису напрямок струму в котушці запису змінюється на протилежний лише при зміні „0” на „1” і навпаки. Струм в обмотці запису не зникає, а лише змінює напрямок на протилежний.

Недоліки:

Великі вимоги до дешифратора. Якщо в записі є велика кількість „1” підряд дешифратор повинен працювати неперервно, що накладає обмеження на електричну схему тригера. Можливі помилкові включення тригера, а також пропуски тригером сигналів, що вносить суттєві помилки при відтворенні.

Рис.1.11. Запис з поверненням до нуля.

Рис. 1.12. Запис без повернення до нуля