DE1092059B

DE1092059B - Magnetisches Aufzeichnungsverfahren zur Speicherung binaerer Informationen

Info

Publication number: DE1092059B
Application number: DEI17317A
Authority: DE
Inventors: Leonard Howard Thompson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1958-12-04
Filing date: 1959-12-02
Publication date: 1960-11-03
Also published as: US3049698A; CH377407A; FR1242502A; SE220128C1; GB865604A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsverfahren zur Speicherung digitaler Informationen.

Einrichtungen dieser Art sind so ausgebildet, daß der Aufzeichnungsträger in Speicherzellen eingeteilt ist, die durch einen Magnetkopf in abwechselnder Folge magnetisiert werden. Die digitalen Informationswerte werden durch die Magnetisierung und die Nichtmagnetisierung bzw. die Magnetisierung mit entgegengesetztem Vorzeichen der aufeinanderfolgenden Speicherzellen erhalten. Bei der Entnahme der gespeicherten Information werden die Magnetisierungszustände der einzelnen Speicherzellen durch den Magnetkopf abgelesen und in elektrische Impulse zurückgebildet.

In bekannten Einrichtungen dieser Art werden die beiden Informationswerte mit einer Spannung derselben Frequenz aufgezeichnet. Beim Ablesen der Information hat es sich nun gezeigt, daß der Magnetkopf die Magnetisierungszustände der aufeinanderfolgenden Speicherzellen nicht ausreichend unterscheidet. Dadurch entstehen Überlappungen der Ablesespannung, wenn die Speicherzellen dicht beieinander liegen. Zu einer guten Ausnutzung der Speicherkapazität ist es jedoch erwünscht, wenn auf dem Aufzeichnungsträger eine hohe Dichte der Speicherzellen erzielt wird.

Dieser Nachteil bekannter Einrichtungen wird vermieden, indem erfindungsgemäß der eine Informationswert mit einer Frequenz und der andere Informationswert mit der iV-fachen Frequenz aufgezeichnet wird, wobei N eine ganze Zahl ist, und daß die Spaltbreite des Lesekopfes der Wellenlänge der doppelten Frequenz gleichgemacht wird.

Diese Maßnahme ermöglicht beim Ablesen des Speichers eine genaue Unterscheidung der einzelnen Informationswerte, wenn die Speicherzellen sehr dicht aufeinanderfolgen. Die Unterscheidung wird somit erzielt auf Grund der sogenannten Spaltfunktion, welche die an einem Magnetkopf erzielte Lese- und Aufzeichnungsspannung in Abhängigkeit von der Frequenz anzeigt. Bei der Aufzeichnung von Spannungen mit großem Frequenzbereich wird diese Abhängigkeit in bekannter Weise auch so ausgenutzt, daß nach Aufteilung des Frequenzbereiches die aufzuzeichnenden Frequenzkomponenten nur in den Bereichen der Spannungsmaxima der Spaltfunktion auftreten.

Die folgende Beschreibung wird durch Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit des Ausgangssignals von der aufgezeichneten Wellenlänge für die Kopfspaltbreite λ;

Fig. 2 zeigt schematisch die Leseeinrichtung mit den möglichen Aufzeichnungsflüssen;

Magnetisches Aufzeichnungsverfahren
zur Speicherung binärer Informationen

Anmelder:
International Business Machines

Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. jur. E. Eisenbraun, Rechtsanwalt,
Böblingen (Württ), Poststr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Dezember 1958

Leonard Howard Thompson,

Pougkeepsie, N. Y. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 zeigt den Verlauf des Schreibstromes für verschiedene Aufzeichnungsverfahren;

Fig. 4 A bis 4D und Fig. 5 A bis 5 D zeigen bei verschiedenen Aufzeichnungsverfahren und Aufzeichnungsdichten erzielte Ausgangsspannungen;

Fig. 6 A ist die Auswerteschaltung, und

Fig. 6B sind die damit erzielten Signale.

In der Fig. 1 ist über der in Wellenlängen der Aufzeichnung gemessenen Spaltbreite des Kopfes die Amplitude des Lesesignals aufgezeichnet. Es ist zu erkennen, daß die Signalamplitude ein Minimum aufweist, sobald die Spaltbreite gleich der Wellenlänge der Aufzeichnung ader einem Mehrfachen dieser Wellenlänge entspricht. Beträgt die Spaltbreite eine halbe Wellenlänge der Aufzeichnung, so erreicht die Leseamplitude ihr Maximum.

In Fig. 2 ist schematisch ein Lesekopf dargestellt, dessen Kern 11 die Lesewicklung 12 trägt. Als Aufzeichnungsträger ist hier ein Magnetband 13 angenommen. Die Überlegungen gelten natürlich auch für andere Aufzeichnungsträger wie Trommeln oder Platten. Die Spaltbreite des Kopfes ist so bemessen, daß für das hier betrachtete Aufzeichnungsverfahren mit zwei Frequenzen die Wellenlänge der höheren Frequenz gleich dieser Spaltbreite wird. Die mit 14 bezeichneten Pfeile zeigen den Magnetisierungszustand des Aufzeichnungsträgers an, wenn die der einfachen Frequenz (niedrige Frequenz) zugeordnete

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Claims

• ., 1 Q92 059

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Informationseinheit aufgezeichnet wird. Alle Elemen- stimmen, die in einer bestimmten Beziehung zu den

tarmagnete weisen in dieselbe Richtung. Die Kurve 15 auftretenden Frequenzen läge.

zeigt den Flußverlauf 6 der Spaltbreite des Kopfes an. Die Fig. 4 A bis 4D zeigen Lesesignale, die mit Das in der Spule 12 induzierte Signal hat einen Aufzeichnungen unterschiedlicher Bit-Dichte und Maximalwert. Die mit 16 bezeichneten Teile stellen 5 einem Schreibstrom von 2OmA erzielt wurden. Zur den Magnetisierungszustand des Aufzeichnungsträgers Aufzeichnung wurde dabei jeweils eines der vorhin als dar, wenn er mit der der anderen Informationseinheit geeignet bezeichneten Aufzeichnungsverfahren (Ferzugeordneten doppelten Frequenz magnetisiert wurde; ranti, RZ) benutzt. Die Fig. 4A mit der Aufzeichdie Elementarmagnete sind während der ersten Hälfte nungsdichte von 120 Bits pro mm zeigt, daß keine der in Plusrichtung, während der zweiten in Minusrich- io hierbei auftretenden Wellenlängen für ein gutes Sitting ausgerichtet worden. Die Kurve 17 zeigt den gnal geeignet war. An dieser Stelle muß betont wer-Flußverlauf über der Spaltbreite. Das Lesesignal ist den, daß zwei Faktoren die Aufzeichnungswellenlänge praktisch Null. beeinflussen. Es sind dies der Schreibstrom und die

Wie schon festgestellt wurde, ist die Aufzeichnungs- Bit-Dichte. Aus der Fig. 4B ist zu ersehen, daß hier methode, für welche dieses System besonders geeignet i5 der benutzte Lesekopf eine Spaltbreite hat, die genau ist, die Methode mit zwei Frequenzen. Jede Methode, eine halbe Wellenlänge der für den einen Informabei der eine Informationsart mit einer Frequenz und tionswert benutzten Frequenz und eine Wellenlänge die andere Informationsart mit der doppelten Fre- der für den anderen Informationswert benutzten Frequenz dargestellt wird, ist anwendbar. Dabei muß die quenz betrug. Für diesen speziellen Kopf beträgt also Spaltbreite der Wellenlänge der doppelten Frequenz 20 das Optimum des Schreibstromes 2OmA und 160 Bits entsprechen, um beste Ergebnisse zu erzielen. Ein pro mm. Die Fig. 4C und 4D erhärten diese Festsolches Aufzeichnungsverfahren ist das sogenannte Stellungen; sie wurden bei einem Schreibstrom von Ferranti-Verfahren. Die Fig. 3 zeigt in ihrem Linien- 20 mA und einer Bit-Dichte von 200 bzw. 240 Bits zug 18 ihre Merkmale. Es ist ein Schreibstrom aufge- pro mm aufgenommen. Bei den Fig. 5 A bis 5 D liegt tragen, um die binäre Zahl 1110110010 darzustellen. ²5 das Optimum bei 200 Bits pro mm. Hier wurde der-Die Speicherzellen sind durch die gestrichelten Linien selbe Kopf benutzt, jedoch betrug der Schreibstrom abgegrenzt. Bei diesem Verfahren erfolgt in der Mitte nur 5 mA. Die Bit-Dichten von 120, 160 und 240 mm der Speicherzelle ein Wechsel der Flußrichtung von zeigen schlechtere Ergebnisse.

Minus nach Plus, sobald eine »1« und von Plus nach Die Auswertung der der Spule 12 entnommenen Minus, sobald eine »0« darzustellen ist. Bei aufein- 3o Signale kann mit einer in Fig. 6A in Blockform geanderfolgenden gleichwertigen Bits (Einsen oder zeigten Schaltung geschehen. Die in Fig. 6 B mit 22 Nullen) enthält jede Zelle einen vollständigen Fluß- bezeichnete Lesespannung wird einem Begrenzer 21 zyklus. Dieser stellt demnach die »doppelte« Frequenz zugeführt, der den Linienzug 24 daraus bildet. Dieser dar. Beim Übergang von »1« zu »0« oder von »0« wird verstärkt und geformt im Verstärker 23, so daß zu »1« tritt nur ein halber Flußwechselzyklus inner- 35 der Linienzug 25 daraus entsteht. Die Differenzierhalb einer Speicherzelle auf. Dies entspricht der »ein- schaltung26 erzeugt daraus den Linienzug36, welcher fachen« Frequenz. Dieses Aufzeichnungsverfahren dem mit einem Einstell- und einem Rückstelleingang wird auch als NRZ-Verfahren bezeichnet (Nicht- (28, 30) versehenen bistabilen Multivibrator sowohl zurück-nach-Null). direkt als auch über den Inverter 29 zugeführt wird.

Ein Beispiel für ein RZ-Verfahren (Zurück-nach- 4° Die beiden Ausgänge des Multivibrators 33 und 35 Null) zeigt die mit 19 bezeichnete Kurve. Hier ist führen zu zwei UND-Schaltungen 31 und 32. Die eine »1« durch einen positiven und eine »0« durch beiden anderen Eingänge der UND-Schaltungen wereinen negativen Impuls dargestellt. Aufeinander- den von einem Bit-Geber 34 gespeist. Der Multifolgende Einsen oder Nullen verursachen jeweils vibrator 27 wird EIN-gestellt durch einen positiven einen vollen Flußzyklus innerhalb einer Speicherzelle, « Impuls an seinem Eingang 28. Die Zeitgeberimpulse und der Wechsel von »Γ« zu »0« oder umgekehrt ver- sind negative Impulse. Wenn sie zusammenfallen mit ursacht nur einen halben Flußzyklus. Bei einem an- einem negativen Impuls am Ausgang 33 des Multideren RZ-Verfahren wird in der ersten Hälfte einer vibrators, so ist die UND-Schaltung 31 geöffnet und Speicherzelle ein positiver und in der zweiten ein gibt am Ausgang ein der »1« entsprechendes Signal negativer Impuls aufgezeichnet, falls eine Null dar- 5o ab. Entsprechend liefert die UND-Schaltung 32 ein gestellt werden soll und umgekehrt für eine Eins. Das Signal, welches den »0«-Wert anzeigt.
RZ- und das Ferranti-Verfahren sind Beispiele, bei _p
denen die Zweifrequenzaufzeichnungsmethode an- Patentanspruch:
wendbar ist. Magnetisches Aufzeichnungsverfahren zur Spei-Das ebenfalls in Fig. 3 durch die Kurve 20 darge- 55 cherung binärer Informationen, dadurch gekennstellte modifizierte NRZ-Verfahren, das auch als zeichnet, daß der eine Informationswert mit einer NRZI-Verfahren bekannt ist, läßt sich mit der Zwei- Frequenz und der andere Informationswert mit der frequenzmethode nicht benutzen. Hier wird nämlich AMachen Frequenz aufgezeichnet wird, wobei N zur Darstellung einer »1« in der Zellenmitte ein Fluß- eine ganze Zahl ist, und daß die Spaltbreite des wechsel (in positiver oder in negativer Richtung) ver- 6o Lesekopfes der Wellenlänge der doppelten Freursacht und zur Darstellung der »0« kein Flußwechsel. quenz gleichgemacht wird.

Dies ist ein Vielfrequenzverfahren; die anzuwendende

Frequenz wird durch das aufzuzeichnende Bit-Muster In Betracht gezogene Druckschriften:

bestimmt. Es läßt sich hier keine Spaltbreite be- Deutsche Patentschrift Nr. 840 457.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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