DE1449384A1 - Fehlspurueberwachung bei Platten zur Speicherung digitaler Daten - Google Patents

Description

New York, N. Y.
U. S. A.

Fehlspurüberwachung bei Platten zur Speicherung digitaler

Daten

Priorität: U.S.A. , 31. Dezember 1962; No. 248 352

Die Erfindung betrifft das Auslesen von Informationen aus digitalen Plattenspeichern, insbesondere Vorrichtungen und Verfahren, um Sekundäreffekte einer Fehlspur auf einer Platte zu beseitigen. Diese Effekte können sonst die Geräte zur elektronischen SchräglaufÜberwachung und Fehlerkorrektur in ihrem Betrieb beeinträchtigen.

Der Gebrauch elektronischer Sehräglaufüberwachung- und Fehlerkorrekturgeräte setzt bei gewissen-Arten von Plattenspeicherverfahren voraus, daß jede Plattenspur ihre Signale so abgibt, daß sie dem_#Modell des binären Löschkanales entsprechen. Beim binären Löschkanal sind die korrekten Signale entweder Eins oder Null, unkorrekte Signale sind immer (E) (error). Im Gegensatz dazu stehen die.

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symmetrischen Binärkanäle, wobei eine 1 bei fehlerhafter

eine
Übertragung als 0, oder^O als 1 interpretiert werden kann. Verursacht eine Beschädigung des Plattenmaterials oder eine Betriebsstörung der leseschaltungen ein zeitweiliges Ausbleiben des aus der Spur herausgelesenen Signals, so besteht die Möglichkeit, daß die einem binären Lösehkanal entsprechenden Eigenschaften der Spur beim Wiederauftreten des Spursignales verschwinden, u.zw.-infolge des* Wegfalls der Synchronisation. Wenn nun zur Kenntnis genommen wird, daß die Spur ihre Eigenschaften als binärer Lösehkanal verloren hat, so können mechanisch, oder dadurch, daß es in irgendeiner Weise registria* wird, Vorkehrungen getroffen werden, um das auszugleichen oder die von der Fehlspur kommenden Daten zu korrigieren. Eine Fehlspurüberwachung gemäß der Erfindung erleichtert derartige Vorkehrungen.

Die Erfindung w.ird im Zusammenwirken mit einem magnetischen Bandsystem betrieben, welches mehrere Spuren aufweist und bei dem eine Wortgruppe von Bits in einer Reihe quer zum Band angeordnet ist und die einzelnen die Wortgruppe bildenden Bits mehr oder weniger ohne Synchronisation ausgelesen werden und nach dem Auslesen von einem elektronischen Schräglauf-Überwachungsgerät wieder in richtiger Ordnung zueinander zusammengesetzt werden. Die Bits 1 und 0 in einer bestimmten Spur können voneinander durch ihre Zeit-Phase unterschieden werden und vom Zustand "keine Information" oder "Fehlspur" durch den Amplitudenunterschied.»

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Jede Spur wird von einer lesevorrichtung abgetastet, die mit einer veränderlichen Frequenz-Uhr (variable frequencyclock » VPC) ausgerüstet ist, die von den Bitsignalen selbst wiederum laufend korrigiert wird, um so den Takt für die weiteren Bits in der Spur anzugeben. Da die Bits s&r dicht zueinander angeordnet sind, kann die VFC der einen Spur beim normalen Betrieb ein halbes oder sogar mehrere Bits der VFC der anderen Spur voraus sein. Läuft nun die Lesevorrichtung auf einer toten Spur (=Fehlspur), so ist die VFC nur noch für eine teeefciaafce begrenzte Anzahl von Bit-Intervallen zuverlässig, da sich dann das Fehlen der laufenden Korrektur der Zeiteinteilung bemerkbar macht. Das augenblicksweise Auftreten einer Fehlspur kann eine Reihe von Fehlern verursachen , wenn die Spur plötzlich wieder Signale abgibt, die bewirken können, daß die Einstellung der VFC ein halb bis zu mehrere Bit gegenüber dem nunmehr wieder auftretenden Impulsen zu früh oder zu spät eingestellt ist. Derartige Fehler würden dann auftreten, wenn die elektronische Schräglaufüberwachung die Wortgruppen wieder zusammensetzt. Das Bit der zeitweise "toten" und dann wieder "zu Leben gekommenen" Spur kommt von einer früheren oder späteren Wortgruppe als die Bits von den anderen Spuren . Außerdem kann der Fehler dadurch entstehen, daß durch ein Abtasten im falschen Zeitpunkt, wie z.B. eine halbe Bitlänge nach dem richtigen, eine 1 mit einer verwechselt wird.

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Das Magnetbandsystem, bei dem sich die Erfindung am besten anwenden läßt, erzeugt an seinem Ausgang Lesesignale, die dem entsprechen, was in der Technik der Codierung als "binärer Löschkanal" bekannt ist. Ein" solcher binärer Löschkanal (binary erasure channel = BEG) empfängt nur die Werte 0 und 1. Es ist dem BEC eigentümlich, daß selbst beim Auftreten eines maximalen Fehlers die 0 nicht in eine 1 verwandelt, bzw. die 1 nicht in eine 0 verwandelt werden kann. Es gibt also dann drei mögliche Daten: 0, (error), 1. Eine verlorene 0 wird zu einem (error) werden, eine verlorengegangene 1 wird ebenso zu einem (error) werden. Es gibt mehrere Fehlerkorrektursysteme für Wortgruppen, die am Auegang eines binären Löschkanales auftreten. Es werden ein ' oder mehrere Paritätskanäle zusätzlich zu den Datenkanälen vorgesehen. Beim Gebrauch eines derartigen Schemas zur Korrektur von Fehlern werden Paritätsgruppen so angeordnet,

daß der fehlerhafte Kanal in der betrachteten Kanalgruppe identifiziert werden kann. Das somit identifizierte fehlerhafte Bit wird dann auf den Wert umgestellt, der den Paritätswert herstellt, der von.den übrigen Kanälen bestimmt wird.

Bei einem System zur Korrektur von Fehlern in einem BEG ist es unbedingt notwendig, daß die Werte 1 und 0 durch Fehler ttur in (error) umgewandelt werden. Würden Fehler andere Änderungen (z.B. von 1 zu 0) bewirken, so wäre der mit einem Fehler behaftete Kanal von den fehlerfreien " Kanälen nicht zu unterscheiden und somit"die Möglichkeit

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zur Fehlerauffindung zerstört.

Solange die den Bits entsprechenden Signale von der Magnetbanjd-Leseeinrichtung den Eigenschaften eines binären Lösohkanales entsprechen, .kann ein relativ einfacher Fehlerkorrektur-Mechariismus die Qualität der Daten aufrecht erhalten, indem er für die (error) Bits den korrekten Wert einsetzt, vorausgesetzt, die Zahl der (error) Bits in
jeder Bit-Gruppe ist nicht größer als diejenige, welche das Fehlerkorrektur-Verfahren bewältigen kann. Diese Korrekturkapazität hängt von der Anzahl der Kanäle ab, die für eine Paritätsüberprüfung und nicht zur Datenspeicherung selbst verwendet werden.

Fehlerkorrektur-Verfahren tragen gewöhnlich der Tatsache Rechnung, daß Fehler meistens in Anhäufungen auftreten. Ein Beispiel dafür ist das bekannte Auftreten von toten Spuren, d.h. mehrere hintereinander auftretende Bits in einer einzigen Spur sind (error) Bits. Da die elektronische Schräglaufüberwachung im allgemeinen eine Bitgruppe dadurch zusammensetzt, daß sie die aus den Kanälen verfrüht eingelesenen Bits verzögert, bis die verspäteten Bits eingelesen werden, können ganze Bitgruppen ver-loren gehen, wenn die Bits in der toten Spur nicht ersetzt werden oder für ihr Fehlen irgendeine Abhilfe geschaffen wird. Beispielsweise kann in einem Dreispurensystem, bei dem durch die Schräglaufüberwachung je vier Bitgruppen angeordnet werden sollen, folgender Fall auftreten:

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Spur 1 1" O" / 1' 1' O¹ 1· / (O) (1) Spur 2 1" / 0^f" O¹ 0» 1' / (1) (0) Spur 3 -/ / (D (D-

Die zwischen den Schrägstrichen stehenden Bits, welche mit einem Strich versehen sind, werden in der elektronischen Schräglaufüberwachung, die hier als Puffer wirkt, solange zurückgehalten, Ms die entsprechenden Bits aus Spur 3 eingelesen werden. Treffen die Bits aus Spur 5 jedoch nicht ein, dann ersetzen die mit zwei Strichen versehenen Bits die mit einem Strich versehenen Bits in diesem Puffer und die mit einem Strich versehenen Bits können nicht mehr zu korrekten Bitgruppen zusammengefügt werden. Ist jedoch bekannt, daß die in der Spur 3 enthaltenen Bits verloren gegangen sind und nicht lediglich noch ausstehen, so können die Bitgruppen mit (error) Bits zusammengesetzt und daraufhin das Fehlerkorrekturgerät weitergeleitet und dort ausgebessert werden. Im obigen Beispiel kann das dadurch geschehen, daß wie folgt (E) Bits eingesetzt werden:

Spur 1 1" 0" / 1· 1' 0' 1' / (0) (1) Spur 2 1» / O¹ O¹ 0^f 1· / (1) (0) Spur 3 /(E) (E) (E) (E)/ (1) (i)

Der Wert des (error) Signales muß nicht notwendigerweise einem (E) entsprechen. Es kann ein köirtiinuierliches Signal

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sein, wenn die elektronische Schräglaufüberwachung und das Fehlerkorrekturgerät darauf in der gewünschten Weise reagieren. Normalerweise wird die elektronische Schräglaufüber- waohung und das Fehlerkorrekturgerät auf ein (error) Signal so reagieren, daß es den fehlerhaften Kanal (tote Spur) ignoriert und »it de» Auswerten der Daten fortfährt, als ob jener fehlerhafte Kanal nicht existieren würde. Das Ver fahren zurKorrektur der Fehler setzt natürlich einen ge- eigneten Bit-Wert für jedes Bit ein, das als Folge eines solchen Ignorierens des fehlerhaften Kanals fehlt.

Grundsätzliches Ziel der Erfindung ist es, dafür Sorge zu tragen, daß der Kanal die Eigenschaft eines binären Löschkanals auch dann behält, wenn zeitweilig im Speicher eine tote Spur auftritt.

Besonderes Ziel der Erfindung ist es, tote Spuren im Speicher su identifizieren und für die nachteiligen Effekte der to ten Spur bei der Zusammenstellung der Daten eine Kompensation zu schaffen.

Darüberhinaus ist es ein besonderes Ziel der"Erfindung bei der Identifikation von toten Spuren im Speicher diese als solche dadurch zu kennzeichnen, daß sie als solche Spuren definiert werden, in denen die den Daten entsprechenden Bits für eine langer als normale Zeit unter der Mindest- and getrennt davon eine Kompensation für die i;Effekte einer toten Spur zu schaffen, aοwig

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sowie für einen zeitweiligen Auefall einer Signalqualität, welche nicht auf eine*tote Spur zurückzuführen ist.

Es lab ein Merkmal der Erfindung, daß für jeden Kanal eine Markierung für die tote Spur vorgesehen ist, die an die elektronische Schräglaufüberwachung und an jegliches Fehlerkorrekturgerät das Signal (error) sendet" und es auf diese Weise diesen Geräten gestattet, die tote Spur zu ignorieren, •solange die Markierung für die tote Spur eingestellt ist. Außerdem ist ein Zeitgerät vorgesehen, welches die Dauer eines Signales, welches unter dem normalen. Standard liegt, mit einer Standardzeit vergleicht und während der Dauer

der Standardzeit vorübergehend ein' (error)-Signal erzeugt , und die Markierung für eine tote Spur nach. Ablauf der Standard-Zeit auf Halbdauer-(error)-Signal einstellt.

Durch eine derartige Anordnung werden folgende Vorteile erzielt: Me Schaffung eines für eine tote Spur signifikanten (error)-Signals erhält die Daten in ..Form eines binären symmetrischen Kanals aufrecht, die auf diese Weise leicht von Fehlern korrigiert werden können.

Die Schaffung des für die tote Spur signifikanten (error )-· Signals gestattet es der Schräglaufüberwachung, die der toten Spur entsprechenden Bits bei der Zusammenstellung von Datengruppen zu ignorieren und verhütet so eine Überfüllung der Kapazität des mit der Schräglaufüberwachung verbundenen . Schr^äglauf-Überwachungspuffers und damit auch

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den Verlust von Daten*duroh überlanges Warten auf noch ausstehende Bits·

Die Definition der toten Spur und die Schaffung des ihr entsprechenden (error)-Signales sorgt dafür, daß die veränderliohe Frequenzuhr (VPG) eines Kanales nicht sich nach Signalen richtet, die ein halbes oder mehr Bits aus dem Synohronisationsrhythmus heraus sind und damit die Qualität der D_aten zerstören würden.

Die genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen besehrieben werden, die vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Wie aus fig. 1 ersichtlich, hat die Erfindung die Identifikation der toten Spur in einem mit mehreren Spuren versehenen Speicher zum Inhalt, sowie die Kompensation für Sekundäreffekte, die die tote Spur anderweitig verursacht. In Reihe nacheinander aufgezeichnete Datenbits, die aus mehreren Spuren des Speichers ausgelesen werden, werden mehr oder weniger synchron entlang d'en verschiedenen Kanälen (mit Nr. 1 bis η in Pig. 1 bezeichnet) den Demodulatoren 10 und 16 zugeführt. JederDanodulator reagiert auf das Fehlen eines sioh fortlaufend ändernden Signales während der lesezeit (entsprechend der Signaldauer eines Signales welches das Speiohertor betätigt) durch die Weitergabe eine s Signales

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an die entsprechende Fehlspurmarkierung 13 oder 19j ist z.B. das am Eingang des Demodulators 10 erscheinende Signal geringer als die festgesetzten Standardsignalgrößen, so stellt dieser eine Totspurmarkierung 13 ein. Die Totspurmarkierung erzeugt ein kontinuierliches (error)-Signal, welches an die elektronische Schräglaufüberwachung 14 und an das Fehlerkorrekturgerät 15 geht, bis es am Ende des Auslesevorganges wieder duroh das Signal"ENDE DES*AUSLESEN!, ZURÜCKSTELLEN» zurückgestellt wird. Die veränderlichen Frequenzuhren für jeden Kanal (11 und 17 in Fig.1) definieren die Sits, die gerade aus dem Speicher ausgelesen werden, für ihre entsprechenden Kanäle und korrigieren an Hand der -Bits ihre Zeiteinstellung. Da die TPCs bei dem Verlust von Bits ihre Zeiteinstellung unkorrekt verändern können und damit die Schräglaufüberwahung und das Fehlerkorrekturgerät ernstlich gefährden können, gestattet das (error)-Signal, welches von der Torspurmarkierung ausgesendet wird, es der Schräglauf üb erwachung und dem zur Fehlerkorrektur vorgesehenen logischen Schaltwerk, die Datenbits auf der toten Spur während des Restes des Auslesevorganges zu ignorieren.

In den Zeichnungen stellen dar;

Pig, 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung >

Pig. 2 Ein Diagramm zur Erläuterung der Eigenschaften eines binären Löschkanales

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fig. 3 ein Zeittakt-Diagramm der Ausführungsform nach Pig. 1

Fig. 4. ein Blockachaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bei der eine tote Spur dadurch definiert wird, daß eine Reihe von Bitsignalen während der Standardzeit unter dem Signalstandard liegen. Die Beseitigung der toten Spur ist auf eine etwas kompliziertere Art durchgeführt.

Fig. 5 ist ein Zeittaktdiagramm für die Ausführungsform naoh Fig. 4.

Die folgenden Schritte sind zur Fehlspurüberwachung gleichzeitig notwendig:

1) Identifikation der Existenz eines Signales unter einer bestimmten HindestgröBe

2) Jeder Kanal, bei dem das Zeitintervall zwischen zwei Daten eine bestimmte riaht überschreitbare Grenze überschreitet, wird ala tote Spur markiert

3) Ein (error)-rSignal wird erzeugt, das zur Kompensation der normalerweise in der Spur vorhandenen Bita verwendet wird.

Der zweite Schritt kann einfach ausgeführt werden dadurch, daß die Schwelle dort festgelegt wird, wo das Signal plötzlich u$t$r eine festgesetzte Standaramplitude abfällt oder dadurch, daß mit Hilfe einer Zeitmeßeinriohtung eine zulässige Intervallsdauer gemessen wird.

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Der Schaltkreis nach Fig. 1 definiert eine tote Spur und sorgt dafür, daß dieselbe bei der weiteren Betrachtung der ausgelesenen Information unberücksichtigt bleibt. Fällt ein Signal zeitweilig während eines Lesevorganges aus, so wird unmittelbar daraufhin die. Tot spur markierung eingestellt. Daraufhin stellt die Totspurmarkierung ein kontinuierliches (error)-Signal ein, welches die tote Spur aus jeder weiteren Betrachtung ausschließt. Diese Ausschließung ist daher begründet, daß die veränderliche Frequenzuhr (Vi¹G) inzwischen ihre Zeitbasis so verändert haben kann, daß sie nicht mehr mit der Synchronisation übereinstimmt, so daß irgendwelche weiteren etwa noch vorhandenen Bits in dieser Spur von vorneheieLn so eines Fehlers verdächtig sind, daß es vorteilhafter ist, bis zum Ende des Auslesens die Spur als tot zu behandeln. ■

Das Lesegerät 9 schafft an den verschiedenen Kanälen phasenverschlüsselte Daten.

Die Identifikation eines unter einem Minimalstandard liegenden Signales erfolgt in folgender Weise: Der Demodulator 10 im Kanal 1 reagiert auf die fortdauernde Beschickung mit einem Wechselsignal richtiger Amplitude dadurch, daß seine Ausgangsspannung fortlaufend ihren niederen Wert einnimmt. Die veränderliche Frequenz Uhr 11 korrigiert ihre Takteinstellung nach dem Eingangssignal. Die Linie 31 in Fig. 3 zeigt die Merkmale eines Signales nach dem Beginnen des

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Leeevorganges. Die linie 33.zeigt den Ausgang des Modulators. Fällt nun das Signal unter eine akzeptierbare G-renze infolge einer Störung im Lesegerät oder im Magnetband, so erscheint am Ausgang des Demodulators 10, dessen oberer Spannungswert; das entspricht dem Signal zur Identifikation eines unter dem Minimalstandard liegenden Signales.

Eine Spur wird als tote Spur wie folgt definiert: Tritt eine Störung des Signals während eines Auslesevorganges auf, so wird das Lesetor (siehe Linie 32 in Fig. 3) geöffnet und die UND Schaltung 12 läßt das Signal des Modulators 10, welches die Definition einer toten Spur kennzeichnet, passieren.

Das die tote Spur definierende Signal erreicht den Eingang der Totspurmarkierung (entsprechend Spur 1) 13. Die Totspurmarkierung bleibt bis zum Ende des Lesevorganges eingestellt und wird nach dessen Ende durch ein Signal "ENDE DES LESENS, ZURÜCKSTELLEN" (entsprechend Linien 35 und 37 in Fig. 3) zurückgestellt, wobei es unwesentlich ist, ob im Magnetband noch eine weitere Störung auftritt. Die Totspurmarkierung sorgt für ein fortlaufendes (error)-Signal welches den SchräglaufÜberwachungsblock 14 und Fehlerkorrekturblock 15 erreicht. Die herlömmliehen Verbindungspfade zur Verbindung des Lesegerätes 9 mit der Schräglaufüberwachung 14 und der Fehlerkorrektur 15 sind in der Abbildung nicht gezeigt. In Fig. 2 ist ein binärer Löschkanal dargestellt. Der Wert 1 eines Bits am Eingang kann am Ausgang entweder wiederum eine 1 oder ein (error)-Signal sein, wie das durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist. Eine Änderung

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einer 1 am Eingang in eine O am Ausgang, wie das mit Hilfe der gestrichelten Linien in Fig. 2 angedeutet ist, kann nicht stattfinden.

In gleicher Weise kann eine O am Eingang lediglich durch Störungen in ein (error)-Signal am Ausgang, niemals aber in eine 1 am Ausgang verwandelt werden.

Im folgenden wird gezeigt, wie eine Totspur diese Eigenschaften des binären Löschkanals vernichten kann, wenn nicht entsprechende Maßnahmen getroffen werden.

In Linie 31 in Fig. 3 ist das von dem Magnetband ausgelesene Signal gezeigt, wie es am Eingang eines Schaltkreises zur Ausschaltung einer Totspur auftritt, wie dies oben für Kanal 1 erklärt war (Schaltelemente 10, 12, 13 in Fig. 1).

Der Beginn des Lesevorgangs ist durch eine dies kennzeichnende Reihenfolge von Lücken, Bits oder besonderen Zeichen gekennzeichnet, welche von einer Schaltung wahrgenommen werden können, die nicht Teil dieser Erfindung ist. Mach dem Start des Lesevorganges ist das Lesetor kontinuierlich geöffnet. Die Linie 32 zeigt das Ergebnis. Während der anfänglichen Folge von richtigen Bits in der Lesespur (entsprechend Linie 31) ist die Ausgangsspannung des Demodulators 10 kontinuierlich auf ihrem niedrigen Stand und zeigt damit an, daß die Form der Signale in der Lesespur fehlerfrei ist. Tritt nun ein Fehler während des Lesevorganges

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auf (in der Mitte von Linie 31), so geht die Ausgangsspannung des Demodulators auf ihren oberen Wert. Dieses Emporgehen des Ausgangssignales des Modulators 10 stellt ein Einstellsignal für die Totspurmarkierung 13 dar, die daraufhin an ihrem Ausgang, wie das in Linie 34 gezeigt ist, eine hohe Spannung aufweist. Dieser hohe eingestellte Spannungswert bleibt bestehen, bis er wie das in Linie 35 gezeigt ist, am Ende des Lesevorganges von dem Signal "ENDE DES LESENS, ZURÜCKSTELLEN" zurückgestellt wird, auch wenn die richtige Form des Signales (siehe Linie 31) schon vorher wiederhergestellt wird und daraufhin die Ausgangsspannung des Demodulators wMer ihren niederen Wert einnimmt, wie das an der Linie 33 in Pig. 3 zu sehen ist.

Der Kurvenverlauf der Linien 36, 37 und 38 in Fig. 3 zeigt den Betrieb einer Bandspur. Die Kurven sind in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen, die der Zeitbasis entsprechende Abszisse erstreckt sich in der Figur von links nach rechts. Am Ende der Kurve ist ein Verlauf, wie er beim Auftreten einer toten Spur vorhanden ist, gezeigt. Die Bits sind auf der Bandspur als scharf definierte Magnetisierungsbereiche festgehalten. Die binäre Zahl 1 ist durch den Wechsel von positiver zu negativer Phase im einen Bit entsprechenden Zeitintervall definiert, wie das in Pig. 3 an Linie 36 an den Ecken, die einem Absinken der Kurve entsprechen, angedeutet ist. Die binäre Zahl 0 wird durch einen Übergang von der negativen zur positiven Phase definiert, wie das in Pig. 3 in Linie 36 an den Ecken an-

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gezeigt ist, an denen die Kurve plötzlich einen höheren Wert annimmt. Die Linie 37 zeigt das Auslesesignal, welches den in Linie 36 gezeigten Bits auf dem Band equivalent ist. Linie 38 zeigt das Taktsignal der veränderlichen Frequenz-Uhr das dem in Linie 37 dargestellten Auslesesignal folgt und die Bitwerte, die der Linie 36 entsprechen, anzeigt. Die Frequenz der veränderlichen Frequenz-Uhr (VFC) ist doppelt so hoch wie die Frequenz, mit der die Bits auftreten. Dadurch werden die Zeitpunkte die einem Bit entsprechen sowie diejenigen, die nach dem Auftreten der Hälfte einer Bit-Zeit entsprechen, leicht unterscheid"bar. Das ist der Klarheit halber in Linie 38 gezeigt. Treten nun mehrere gleiche Bits hintereinender auf, wie z.B. die Folge 111 in' Linie 36, so ist es notwendig, daß die veränderliche Frequenz-Uhr genau mit dem Auftreten der Bits synchron läuft. Nach der ersten 1 hat ein Übergang von der positiven zur negativen Phase stattgefunden. Die Möglichkeit einer Übertragung der nächsten 1 muß dadurch vorbereitet werden, daß wiederum ein Übergang von negativer zu positiver Phase stattfindet, um so die nächste 1 \dßder durch einen Übergang von positiver zu negativer Phase darstellsi zu können. Wenn nun die veränderliche Frequenz-Uhr um einen Takt (entsprechend der Hälfte einer Bit-Zeit) gegenüber dem Synchronlauf verschoben ist, so würde eine Reihe von 1en genau wie eine Reihe von Oen aussehen, da die veränderliche Frequenz-Uhr dam bewirken würde, daß je eine halbe Bit-Zeit nach dem eigentlichen zum Auslesen bestimmten Zeitpunkt nunmehr ausgelesen würde. Die Übergangsecke von negativer zu positiver

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Phase, die lediglich auf die nachfolgende 1 vorbereitet, würde als 0 gelesen. Damit wäre die Eigenschaft eines binären Löschkanales verlorengegangen. Eine 00 Folge macht es inähnlicher Weise nötig, daß eine halbe Bit-Zeit nach dem zum Auslesen vorgesehenen Zeitpunkt wiederum ein Phasenwechsel stattfindet, um so die Darstellung der darauf folgenden 0 zu ermöglichen. Dies geschieht durch einen Übergang von negativer zu positiver Phase.

Tritt nun eine tote Spur auf, wie das am Ende der Linie 36 eingezeichnet ist, so verschwindet das Ausgangssignal vollkommen, wie es durch den flachen Teil der Linie 37 angedeutet ist, und die veränderliche Frequenz Uhr arbeitet nun für eine gewisse Zeit lang ohne Korrektur ihres Zeittaktes auf Grund der ausgelesenen Bits. Die Linie 38 zeigt·, wie die veränderliche Frequenz Uhr durch entsprechende Drift von dem korrekten Wert abweichen kann, wenn keine Korrektur da ist, so daß sie eine halbe oder mehrere Bit-Zeiten gegenüber der synchronen Zeit verschoben sein kann, wenn die Daten auf der zeitweilig toten Spur wieder auftauchen. Die unter solchen Umständen ausgelesenen Daten sind nicht zuverlässig. Möglicherweise könnte dadurch die charakteristische Eigenschaft eines binären Löschkanals verlorengegangen sein.

Im folgenden ist die Auss±altung der toten Spur beschrieben.

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Da die einzelnen Daten zu Zeitpunkten, welche von der veränderlichen Frequenz-Uhr angegeben werden, abgelesen werden und da diese Frequenz-Uhr von den Daten selbst korrigiert wird und weiterhin die Daten als Änderungen der Polarisation während der von der veränderlichen Frequenz-Uhr gegebenen Taktzeiten definiert sind und da Änderungen in der Phasenpolarisation auch eine halbe Bit-Zeit nach der zum Auslesen bestimmten Zeit auftreten können und auf diese Weise fälschlicherweise als Bits interpretiert werden können, ist es notwendig, daß die veränderliche Frequenzuhr genau mit dem auftretenden Phasenänderungen synchron läuft, damit diese als Bits identifiziert werden . können. Eine Beschädigung beim Auslesen des Bandes oder irgendein Fehler kann zur Folge haben, daß die veränderliche Frequenz-Uhr ihren Synchronlauf verliert und so falsche Taktzeiten die spezifischen Eigenschaften des binären Löschkanals vernichtai , auf denen eine Fehlerkorrektur beruhen mag, u.zw. dadurch, daß eine 0 beispielsweise fälschlicherweise für eine 1 gelesen werden kann. Der Demodulator registriert einen derartigen Fehler beim Auslesesignal und bewirkt die Einstellung der Tofcspurmarkierung, welche dann zur Folge hat, daß der Rest der in dieser speziellen Spur gespeicherten Bits nicht mehr ausgelesen wird. In diesem Falle muß dann das Fehlerkorrekturgerät in d er Lage sein, eine derartige Operation zu vollziehen, da es sich um einen einfachen Fehler handelt und die Eigenschaften des binären Löschkanals erhalten bleiben. Beim Ende des Auslesens der gespeicherten Daten wird die Torspurmarkierungsmarke wieder zurückgestellt und der folgende Auslesevorgang geht dann wieder normal vor sich.

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Da es möglich ist, daß die veränderliche Frequenz-Uhr über eine kleine Anzahl von Bit-Zeiten hinweg ihren Synchronismus beibehält, ist es nicht immer notwendig, die gesamte restliche Spur nicht mehr zu verwerten und ein (error)-Signal zu erzeugen. Es kann z.B. möglich sein, daß durchaus nach Auftreten einer Totspur noch für v/eitere zehn Bits die veränderliche Frequenzuhr zufriedenstellend arbeitet. Der Schaltkreis zur Definition einer Totspur definiert dann eine Spur als tote Spur oder Fehlspur, wenn ein Feh]ff· länger als eine bestimmte Zeit dauert, in Fig. 4 ist 1 edigleich eine einzelne Spur eingezeichnet, da der allgemeine Betrieb der gleiche wie in Fig. 1 ist.

Das an der i^ingangsklemme 40 auftretende Signal geht durch den Demodulator 41, den zur Verzögerung dienenden monostabilen Multivibrator 42 und den am Ausgang liegenden ODER-Block 4 3 zur Schaltung 15» welche aus einem logischen Schaltkreis zur Fehlerkorrektur besteht (Fig.1). Der monostabile Multivibrator verzögert das Fehlersignal um eine Periode über das tatsächliche Auftreten des Fehlers hinaus, da es wahrscheinlich ist, daß ein weiterer Fehler als Teil der Anhäufung von Fehlern auftreten wird. Auf diese Weise verursacht der monostabile Multivibrator 42, daß für die logische Fehferkorrekturschaltung 15 die Spur noch um eine bestimmte Zeit langer für fehlerhaft gilt, u.zw. um einen Zeitbetrag, wie er notwendig ist, um die Zuverlässigkeit der weiteren Daten in der Spur au garantieren. Die UND-Schaltung 49 sorgt dafür, daß bei der Definition einer toten

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Spur die Voraussetzung erfüllt ist, daß diese Spur betriebsbereit ist, wie das durch das Signal für die Lesetorschaltung (record gate) angezeigt wird. Der Speicher der Schräglagen-Überwachungseinrichtung wird während der durch den monostabilen Vibrator 42,herbeigeführten Verzögerungszeit gelöscht.

Die Definition einer toten Spur geschieht auf folgende Weise: Der Demodulator 41 ist über die Umkehrschaltung 44 und einen monostabilen, zur Verzögerung dienenden Multivibrator 45 mit der Umkehrschaltung 46 verbunden, um auf diese Weise eine Laufzeitverzögerung zu bewirken. Wird nun das zur Identifikation einer toten Spur dienende Signal länger als jene Verzögerungszeit aufrecht erhalten, so erzeugt der Multivibrator 45 ein Signal, das -somit die betrachtete Spur als tote Spur definiert.

Über die Umkehrschaltung 46 gelangt das die Fehlspur definierende Signal über die ODER-Schaltung 47 der Fehlspurmarkierung zur Ausgangs-ODER-Schättung 43 und über diese zur Fehlerkorrekturschaltung, wo es als ein den Fehler anzeigendes Signal wirkt. Die ODER-Schaltung 47 der Fehlspurmarkierung ist direkt mit der logischen Schaltung zur Schräglaufüberwachung verbunden. Die Fehlspurüberwachungsschaltung enthält ebenso die UND-Schaltung 48, welche auf die Anweisung "Ende des LeseVorganges, zurückstellen" (end of record reset) eröffnet ist.

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Die linien 50-57 in Mg. 4 zeigen die verschiedenen Zeitabläufe für die in Mg. 4 gezeigten Schaltkreise zur Definition von toten Spuren. Die Linie 50 zeigt ein Lesesignal, bei dem nacheinander zunächst eine kleine Störung und dann eine große Störung auftreten. Linie 51 zeigt den Ausgang des Demodulators 41, der während des Auftretens der Störungen im Lesesignal nach Linie 50 positiv ist. Die Linie 52 zeigt den Ausgang des Multivibrators 42, der den Impuls am Ausgang des Demodulators 41 (siehe Linie 51) um eine bestimmte Zeitspanne nach Auftreten der beiden Defekte hinaus verlängert. Die Linie 53 zeigt das Signal am Ausgang des Multivibrators 45» welches durch die Umkehrschaltung 44 entgegengesetzt der des Multivibrators 42 polarisiert ist. Das Ausgangssignal des Multivibrators 45 bleibt auf seiner normalen Höhe während der kleinen Störung, weil dabei nicht genügend Zeit vorhanden ist, um ihn in seine instabile Stellung zu bringen. Dazu ist jedoch bei der größeren Störung genügend Zeit da, sodaß nach dieser Umschaltung im Ausgang derselben ein negatives Signal liegt, u.zw. während der Dauer der langen Störung.

Die Linie 54 zeigt das Ausgangssignal, so wie es am' Eingang der logischen Schaltung 15 in. Mg. 1 liegt. Dieses Fehlersignal ist die Summe der Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators 42 und der Fehlspurmarkierung 47-48. Es sei darauf hingewiesen, daß während einer kleinen Störung ein solches Fehlersignal auftritt, aber Wideraufnahme eines

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normalen Betriebes durchaus noch möglich ist. Während und nach einer langen Störung wird das Fehlersignal jedoch nicht mehr abgeschaltet.

Die Linie 55 zeigt den Ausgang der Totepurmarkierung. Die Linie 56 zeigt das Signal, welches am Eingang der elektronischen Schräglauf üb erwachung liegt.. Da während .einer kleinen Störung per Definition die Wahrscheinlichkeit für ein Außer-Takt-Geraten der Veränderlichen-Frequenz-Uhr nicht besteht, gelangt an die Schräglauf-Überwachungsschaltung 14 in Fig. 1 während einer kleinen Störung und während des ersten Teiles einer großen Störung kein Signal. An die logische Schaltung zur Schräglaufüberwachung wird solange kein Signal gesendet, bis die Fehlspurmarkierung über die Verzögerung des monostabilen Multivibrators 45 während einer langen Störung wirksam wird. Nach diesem Zeitraum ist es sicher, daß die Takt impulse, die von der veränderlichen-Frequenz-Uhr abgegeben werden, nicht langer zuverlässig sind und daß daher die logische Schaltung zur Schräglaufüberwachung die tote, bzw. fehlerhafte Spur für den Rest des Auslesevorganges ignorieren soll.

Die Linie 57 zeigt das Signal: "Ende des Lesevorganges, zurückstellen" (end of record reset). Dieses Signal besteht aus einem positiven Impuls, der abfällt und während des ganzen Lesevorganges negativ bleibt .

Linie 58 zeigt das Lesetorsignal (record gate signal) das während der Lesevorgänge positiv ist.

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Zusammenfassend kann über die Betriebsweise folgendes gesagt werden: line zur Speicherung benützte Spur in einem Speicher kann eine kleine Störung aufweisen, die jedoch nicht so schwerwiegend ist, daß s.ie eine Veränderung der Zeittakteinstellung der veränderlichen Frequenzuhr bewirkt. In diesem Fall, also bei kleiner Störung, wird der normale AusleseVorgang wieder aufgenommen, sobald der Defekt beendet ist. Aber es wird während der Dauer und kurz nach der Dauer der Störung ein Fehlersignal erzeugt. Durch eine Verzögerungeschaltung wird das Fehlersignal eine gewisse Zeit lang über die Dauer der Störung hinaus aufrecht erhalten. Da nach dem Auftreten einer großen Störung die Möglichkeit besteht, daß die Veränderliche-Frequenz-Uhr nicht mehr mit dem Auftreten der Bits synchron läuft und dadurch die Gefahr besteht, daß die charakteristischen Eigenschaften des binären Löschkanals verloren gehen, wird es dann notwendig, ein kontinuierliches Fehlersignal für den Rest des Auslesevorganges zu erzeugen. Ein als Verzögeruhgselement wirkender monostabiler Multivibrator und eine Totspurmarkierung wirken zusammen um so eine größere Störung zu definieren und daraufhin für den Rest des Auslesevorganges ein konstantes Fehlersignal zu erzeugen.

Die Erfindung wurde im vorhergehenden unter Bezugnahme auf die Geräte, mit denen sie hier zu einer bestimmten Ehheit zusammengeschaltet war, beschrieben, nämlich im Zusammenwirken mit einem System, bei dem die verarbeiteten Daten

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durch verschiedene Phasenübergänge dargestellt waren. Die Fehlspurüberwachung und die zu diesem Zweck beschriebenen Schaltungen sind natürlich auch zusammen mit einem System, das auf dem Prinzip der Frequenzmodulation beruht, brauchbar.

Der Gebrauch von Veränderba2m-Frequenz-Uhren ist bei den meisten sich im Gebrauch befindlichen Hochqualitats-Lesegeräten für Band oder Platte üblich. Im allgemeinen hat jeder Kanal seine eigene Verändernehe-Frequenz-Uhr. Andere Taktgeber-Methoden sind jedoch möglich. So kann eine Frequenz-Uhr mehrere nebeneinander liegende Kanäle versorgen.· Es ist auch möglich, den Takt des Lesevorganges durch die Bitsignale selber oder durch spezielle dafür vorgesehene Signale zu erzeugen.

Zum S^and der T_echnik sei auf folgende Veröffentlichungen, Patente und Anmeldungen Bezug genommen, in denen teilweise die im Laufe der erfolgten Beschreibung der Erfindung erwähnten Geräte beschrieben sind. Ein Demodulator, wie z.B. der in der Erfindung mit Nr. 10 bezeichnete, ist z.B. in dem US Patent Nr. 3 002 154,"Pulse amplitude detection system¹,¹ Schmitz et al. beschrieben. Monostabile Multivibratoren, wie sie im Falle der mit 42 und 45 bezeichneten Geräte verwendet werden, sind beispielsweise in dem Aufsatz von Beicastro, "Single Shot Multivibrator", IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 3, No. 3, August 1960 "Seiten 39-41 beschrieben, oder in Smith, "Overlap Method

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in Transistor Circuits", Electronic Design, 28. Mai, 1958 Seiten 44, 45, 47.

Die Schaltung zur Setzung der Fehlspurmarkierung kann irgendeine der vielen zu diesem Zweck bekanntgewordenen Schaltungen sein. Einzelheiten einer derartigen Schaltung sind als OI Block 47 und OI Block 48 mit passenden Verbindungen in Mg. 4 gezeigt. Die 01, OR oder Umkehrschaltungen können irgendwelche logischen Schaltungen sein, die diesem Zweck entsprechen. Wie das gezeigt ist, können die Umkehrschaltungen zusammen mit den Oder-Schaltungen als "WEDER-NOCH" (NOR) Schaltungen verwirklicht werden. Die anderen Schaltungen können aus einfachen Diodenkreisen bestehen. Im US Patent Nr. 2 921 296, .12. Jan. 1960, Theodore G. JPloros, Deskewing System (Serial No. 745 501) ist eine Vorrichtung zur elektronischen Schräglaufüberwachung beschrieben.

In dem Lehrbuch von Peterson, Error-Correcting Codes, MIT Press, Wiley & Sons, New York, 1961, ist eine hilfreiche Analyse des binären Löschkanals (auf Seite 6) zu finden. Außerdem enthält dieses Buch noch einige Kapitel, die sich mit Fehlerpcorrigi er enden Codes befassen. Außerdem aei zur Wirkungsweise der hier angeführten logischen Schaltungen noch auf die Bibliographie in diesem Buch hingewiesen.

Zusammenfassend kann über die Erfindung folgendes gesagt werden. Das Auftreten einer Signalstörung in einem Kanal

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wird durch Mittel zur Identifizierung einer Fehlspur festgestellt, die für den Kanal (wie im Beispiel Kanal 1) einen Demodulator 10 enthalten, an dessen Ausgang ein Signal, das die Identifizierung einer Fehlspur anzeigt,* erscheint, sobald die Umhüllungskurve des Signales unter einer bestimmten Höhe ist.

Das eine Fehlspur als solche identifizierende Signal kann direkt zur Anzeige des Vorhandais eins einer -Fehlspur verwendet werden, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Signal zur Identifizierung der Fehlspur zu gleicher Zeit das Signal, welches das Vorhandensein einer Fehlspur während seines Vorhandenseins anzeigt.

Die Anzeige von Fehlspuren kann weiter noch dadurch verfeinert werden, daß die Anzeigeschaltungen noch monostabile, zur Verzögerung dienende Multivibratoren aufweisen, mit denen die Dauer des die Fehlspur identifizierenden Signales mit einer Standardbezugszeit verglichen wird und auf diese Weise ein die tote Spur als solche definierendes Signal lediglich dann erzeugt wird, wenn die Dauer des Signales unter einer bestimmten Stärke länger als die statthafte Standarddauer ist. Auf diese Weise kann der normale lesevorgang fü? diesen Kanal nach einer kürzeren Störung wieder aufgenommen werden, um so die Fehlspurbetriebsweise für Signalstörungen längerer Dauer vorzubehalten.

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Die Erzeugung eines Fehlersignales auf die Identififikation und Definition einer Fehlspur hin schafft das nötige Fehlersignal, um so die charakteristischen Eigenschaften eines binären Löschkanal es zu erh.al.ten. Eine Totspurmarkierung vor einem Kanal welche von dem Totspur-Definitionssignal eingestellt wird, sorgt für ein Fehlersignal, bis zur Zurückstellung.

Die Erfindung wurde im vorhergehenden unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß vom Fachmann daran Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Patentansprüche:

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Claims (6)

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1. Ein System zum Auslesen von Information, welche auf Bändern oder Platten in Spuren gespeichert ist, die sich wie binäre Löschkanäle verhalten und bei denen die einzelnen Bits, welche eine*· Bitgruppe bilden, parallel zueinan-'der in verschiedenen Spuren angeordnet sind und im Zeitpunkt des Auslesens nicht mehr miteinander synchron laufen und daher zur weiteren Auswertung, eventuell durch ein Fehlerkorrekturgerät, in einer elektronischen Schräglaufüberwachung wieder zu Bitgruppen zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Nachrichtenspur zusätzlich zum normalen Pfad für die Daten und der VeranderIichen-Frequenz-Uhr eine Pehlspuranzeige angeordnet ist, die Mittel zur Identifikation von Signalen unter einer Mindeststärke enthält, an welche die durch das Auslesen der Spur entstehenden Signale geleitet werden, und-die diese Signale abtastet und bei Unterschreiten einer Mindeststärke ein Signal erzeugt, welches dieses anzeigt, wobei ferner Mittel zur Erzeugung eines Fehlspursignals vorgesehen sind, welche von dem durdidas Unterschreiten eines bestimmten Mindestwertes in den vorher genannten Identifikationsmitteln erzeugten Signal eingestellt werden und somit an die elektronische Sehraglaufüberwachung und etwa vorhandene Fehlerkorrekturgeräte im Falle ihrer Einstellung ein dau- ^ erndes (error)^-Signal geben, wobei die Mittel zur Erzeugung eines Fehlspursignales und die Mittel zur Identifikation

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von Signalen mater einer Mindeststärke durch. Mittel zur Fehlspurdefinition miteinander verbunden sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal zur Anzeige des Vorhandenseins einer Dateneinheit (record gate in Fig. i)und eines zur Identifikation des Endes einer Dateneinheit (end of record reset in Fig. 1) vorgesehen ist und dadurch, daß die Mittel zur Fehlspurdefinition eine "UND"-Sehaltung enthalten, die zusammen von dem Signal welches von den Mitteln zur Identifizierung von Signalen unter einer Mindeststärke herrührt und von dem das Vorhandensein einer Dateneinheit herrührenden Signal (record gate in Fig. 1) betätigt wird und dadurch, daß die Mittel zur Erzeugung eines Fehlspursignales eine Fehlspurmarkierung aufweisen, die von jener "UND"-Schaltung betätigt wird und von dem Signal, welches das Ende der Dateneinheit anzeigt (end of record reset in Fig. 1) zurückgestellt werden kann.

3. System nach Amspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Fehlspurdefinition Verzögerungsmittel enthalten, welche von den Mitteln zur Identifizierung von Signalen unter einer Mideststärke betätigt werden und nur dann ein der Definition einer Fehlspur entsprechendes Signal erzeugen, wenn das Signal welches aus der Spur ausgelesen wird, langer als eine bestimmte Zeit unter der Mindeststärke bleibt.

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4· System nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß noch weitere Verzögerungsmittel vorgesehen sind, die mit der eine "UM"-Schaltung bildenden logischen Torschaltung verbunden sind und ein Fehlersignal für eine Zeitspanne erzeugen, die der Dauer des Auftretens der fehlerhaften Spurstelle plus einer bestimmten Nachwirkdauer des Signales zur Identifizierung eines Spursignales unter einer Mindeststärke entspricht.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um aus mehreren Bits bestehende Bitgruppen aus mehreren Spuren einer Speichereinheit in Reihe hintereinander auszulesen, so wie Mittel, um die zueinander gehörenden Bits wiederum zu Bitgruppen zusammenzusetzen, obwohl sich beim Auslesen ihre Stellung zueinander verschoben hat, sowie Mittel um einen oder mehr fehlerhafte Bits innerhalb einer Bitgruppe.zu korrigieren und mit den zum Auslesen vorgesehenen Mitteln verbundene weitere Mittel, um beim Auftreten einer Reihe von "Bitsignalen unter einer bestimmten Mindestefcärke auf einer Spur dieselbe als fehlerhaft zu identifizieren,'sowie weitere Mittel, die auf ein Signal der letztgenannten Mittel hin ein dauerndes (error)-Signal für den betreffenden Kanal erzeugen und an-die Mittel zum Zusammensetzen mehrerer Bits zu einer Bitgruppe und zu den Korrekturmitteln weiterleiten.

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6. System nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß noch weitere mit den Mitteln zur Identifizierung eines fehlerhaften Signals verbundene Mittel vorgesehen sind, um eine fehlerhafte Spur dadurch zu definieren, daß das Ausgangssignal jener Identifikationsmittel einer zeitlichen Verzögerung ausgesetzt wird, sowie dadurch, daß noch weitere Mittel vorgesehen sind, welche mit den letztgenannten Mitteln verbunden sind, um ein (error)-Signal längerer Dauer zu erzeugen, welches zu den zur Zusammenfügung der Bitgruppen aus den einzelnen Bits nach dem Auslesen vorgesehenen Mitteln und den Korrekturmitteln geht.

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